СВЕРХПРОВОДЯЩАЯ ОБМОТКА Российский патент 2025 года по МПК H01F6/06 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в сверхпроводниковых устройствах, таких как сверхпроводниковый электромагнит, сверхпроводниковый накопитель электроэнергии, и предназначено для увеличения времени работы сверхпроводящей замкнутой обмотки без подзарядки от внешнего источника питания.

Известен способ изготовления сверхпроводящей катушки, включающий соединительный несверхпроводящий элемент, замыкающий выводы катушки для достижения автономного протекания тока без постоянного питания от внешнего источника тока. Отличается тем, что замыкание производят с помощью дополнительного несверхпроводящего проводника (пат. US №2022392679 A1, 2022 г.).

Известен способ изготовления двойной сверхпроводящей катушки путём частичной намотки в форме спирали во внутреннем слое катушки, что позволяет избавиться от дополнительного контактного соединения во внутренней части и вывести оба конца сплошного проводника на внешнюю сторону катушки. При этом остаётся как минимум одно контактное соединение на внешней стороне двойной катушки (пат. JP №2009212310 A, 2009 г.).

Недостатком аналогов является наличие контактного соединения с активным сопротивлением в месте замыкания выводов катушки, что вызывает постепенное затухание тока в катушке.

Известен способ изготовления сверхпроводящей обмотки, содержащей первую и вторую плоские катушки, сформированные путем намотки ВТСП (высокотемпературного сверхпроводящего) провода, наслоенные друг на друга в направлении толщины и прилегающие одна к другой (пат. RU 2597876 C2, 2013 г.). Это техническое решение наиболее близко к заявленному и принято за прототип.

Недостатками прототипа является введение контактного активного сопротивления в местах замыкания выводов обмотки в виде соединительного элемента из проводящего материала, что вызывает потери энергии, нагрев и постепенное затухание тока в обмотке.

Цель изобретения - совершенствование конструкции сверхпроводящей обмотки для снижения потери энергии, нагрева и затухания тока в сверхпроводящей обмотке.

Это достигается тем, что сверхпроводящая обмотка, включающая симметричные катушки из витков изолированной ВТСП-ленты, состоит из двух катушек, витки катушек выполнены из предварительно разделенной несплошным разрезом по продольной оси ВТСП-ленты шириной a с отступами разреза от торцов ленты на расстояние b ≥ a/2 и образованием единой непрерывной замкнутой ленты длиной l, при этом каждая катушка симметрично сформирована одной из частей разделенной ленты.

На фиг. 1 изображен общий вид сверхпроводящей замкнутой обмотки; фиг. 2 - Разрез А-А; фиг. 3 - Схема разреза ВТСП-ленты.

Сверхпроводящая обмотка включает две катушки 1, витки которых выполнены из непрерывной замкнутой ленты 2 шириной a/2, полученной разделением на части несплошным разрезом по продольной оси 3 сверхпроводящей базовой ВТСП-ленты 4 длиной L, шириной a с отступами разреза от торцов 5 ленты на расстояние b ≥ a/2, при этом каждая катушка симметрично сформирована одной из частей разделенной базовой ВТСП-ленты.

Длина сверхпроводящей базовой ВТСП-ленты L и непрерывной замкнутой ленты l определяются по формулам:

L = π D_ср n,

l = 2L,

где D_ср - средний диаметр катушки; n - число витков катушки; π = 3,14.

Работа сверхпроводящей обмотки

Сверхпроводящую обмотку из двух катушек 1 с витками из непрерывной замкнутой ленты 2 помещают в охлаждающую среду с температурой ниже критической температуры сверхпроводимости (жидкий азот или гелий) и контактно или бесконтактно известными способами наводят ток I в обмотке.

Обмотка выполнена без контактных соединений, что позволяет снизить активное сопротивление и затухание тока в обмотке при функционировании обмотки в сверхпроводниковых устройствах: электромагнитах, накопителях электроэнергии и др.

Заявленное техническое решение позволяет снизить потери энергии, нагрев и затухание тока в сверхпроводящей обмотке.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в сверхпроводниковых устройствах, таких как сверхпроводниковый электромагнит, сверхпроводниковый накопитель электроэнергии, и предназначено для увеличения времени работы сверхпроводящей замкнутой обмотки без подзарядки от внешнего источника питания. Сверхпроводящая обмотка содержит две симметричные катушки. Каждая катушка сформирована частью единой непрерывной замкнутой ленты, полученной разделением несплошным разрезом по продольной оси сверхпроводящей базовой ВТСП-ленты шириной a с отступами разреза от торцов ленты на расстояние b ≥ a/2 и образованием единой непрерывной замкнутой ленты длиной l. При этом каждая катушка симметрично сформирована одной из частей разделенной ленты. Изобретение позволяет снизить потери энергии, нагрева и затухания тока в сверхпроводящей обмотке. 3 ил.

Сверхпроводящая обмотка, включающая симметричные катушки из витков изолированной ВТСП-ленты, отличающаяся тем, что обмотка состоит из двух катушек, витки которых выполнены из предварительно разделенной несплошным разрезом по продольной оси ВТСП-ленты шириной a с отступами разреза от торцов ленты на расстояние b ≥ a/2 и образованием единой непрерывной замкнутой ленты длиной l, при этом каждая катушка симметрично сформирована одной из частей разделенной ленты.