МНОГОРЯДНАЯ КОМПАУНДИРОВАННАЯ ФОРМОВАННАЯ КАТУШКА Советский патент 1996 года по МПК H01F6/06 H01F27/00 H02K3/34 

Изобретение относится к сверхпроводящим формованным катушкам сложной конфигурации, например седлообразным, в частности к обмоткам возбуждения электрических машин.

Известна сверхпроводящая многорядная компаундированная катушка, содержащая сверхпроводящий провод, намотанный на сплошной сердечник, и прокладки, выполненные из теплопроводящей фольги, поверхность которых перпендикулярна плоскости намотки. Прокладки уложены между слоями провода. Введение теплопроводящих прокладок обеспечивает высокую способность теплоотвода из катушки, что определяет высокие удельные энергетические показатели.

Однако при формировании катушки возможно ее разрушение вследствие изгиба прокладок в плоскости ребра.

Известна сверхпроводящая многорядная формованная катушка, содержащая сверхпроводящий провод, скрепленный эпоксидным компаундом. Проведение частичной полимеризации заготовки катушки позволяет путем формования придавать ей требуемую форму.

Недостатком катушки является низкая теплопроводность, ограничивающая теплоотвод из катушки при повышении температуры провода, что приводит к снижению удельных энергетических показателей вследствие снижения критического тока катушки.

Цель изобретения повышение удельных энергетических показателей формованной сверхпроводящей катушки.

Цель достигается тем, что в известной многорядной формованной компаундированной катушке, содержащей сверхпроводящий провод, намотанный на каркас, последний выполнен составным из плоских элементов, причем между рядами провода и указанными элементами параллельно плоскости намотки размещены прокладки из теплопроводного материала, например меди.

На фиг. 1 схематично показана катушка плоской формы в разрезе; на фиг. 2 узел I на фиг. 1; на фиг. 3 катушка седлообразной формы; на фиг. 4 схема технологической последовательности изготовления катушки.

Сверхпроводящий провод 1 намотан на каркас 2, элементы которого установлены между теплопроводящими прокладками 3, на поверхности которых нанесен слой 4 электрической изоляции, выполненной, например, из стеклоткани, приклеенной с помощью электроизоляционного компаунда. Свободное от провода пространство заполнено компаундом 5. Выводы и соединения проводов 6 находятся на периферии обмотки.

Изготовление обмотки начинается с намотки плоской заготовки 7. Плоская заготовка представляет собой два ряда сп-провода, каждый из которых намотан на элемент каркаса между теплопроводящими прокладками, причем средняя прокладка имеет отверстие для сп-провода.

Для намотки обоих рядов одним куском сп-провода перед намоткой плоской заготовки часть провода, требуемую для намотки второго ряда, перематывается на технологическую бобину 8, закрепленную на оси намоточного станка 9. Сп-провод с подающей бобины 10 через натяжное устройство 11 наматывается в паз, образованный теплопроводящими прокладками и сердечником. Снаружи прокладок устанавливаются съемные жесткие щеки 12, фиксирующие толщину обмотки. Ширину паза устанавливают соответствующей диаметру провода. При введении провода в паз возникает значительная сила трения, приводящая часто к разрушению изоляции и даже сп-провода. Для снижения силы трения провода о стенки паза намотка производится со смазкой. В качестве смазки используется полимерный компаунд. Компаунд может быть введен в паз до намотки или в процессе намотки вместе с проводом, например пропусканием провода через ванну 13 с компаундом.

Для обеспечения высокой технологичности, снижения коэффициента трения провода по поверхности теплопроводящей прокладки применяют низковязкий эпоксидный компаунд, модифицированный олигоэфиракрилатами и нитрильными низкомолекулярными карбоксилсодержащими каучуками, например компаунд, содержащий 100 мас. ч. эпоксидной смолы марки ЭД-24-ЭД-20, 40-80 мас.ч. изометилтетрагидрофталевого ангидрида, 5-20 мас.ч. карбоксилсодержащего низкомолекулярного нитрильного каучука марки СКМ-26-1А, 30-70 мас.ч. полиэфира марки ТГМ-3 и 0,5-1 мас. ч. перекиси дикумила. Для улучшения теплопроводности и смазывающей способности в компаунд может быть введен наполнитель, например нитрид бора, нитрид алюминия, карбид или нитрид кремния.Для изготовления обмотки был использован эпоксидный компаунд следующего содержания: 100 мас. ч. смолы ЭД-20, 80 мас.ч. изометилтетрагидрофталевого ангидрида, 20 мас.ч. каучука СКМ-26-1А, 70 мас.ч. полиэфиры ТГМ-3,1 мас.ч. перекиси дикумила, 40 мас.ч. нитрида бора.

После намотки одного ряда обмотки с этим компаундом для закрепления витков плоскую заготовку подвергают частичной полимеризации до эластичного состояния компаунда, одну из щек 12 демонтируют, устанавливают следующую секцию каркаса теплопроводящую прокладку и щеку 12. На место подающей устанавливают вспомогательную бобину 8 и таким образом изготовляют второй ряд. Для придания заготовке требуемой формы ее помещают в приспособление формования, подвергают механической деформации, и в деформированном виде проводят окончательную полимеризацию. Многорядную обмотку составляют из требуемого количества двухрядных обмоток.

Данная конструкция позволяет использовать технологическое оборудование, применяемое при изготовлении седлообразных катушек из обычного обмоточного провода, для изготовления седлообразных обмоток с интенсивным теплоотводом, обеспечивающим максимальное использование сверхпроводящего провода.

Предлагаемая катушка позволяет снизить расход провода на обмотку за счет повышения использования токонесущей способности сп-провода более, чем на 200% Критический ток базового образца 130 А в магнитном поле 3 Тл, критический ток предполагаемой обмотки 400 А в поле 3 Тл, что позволяет уменьшить потребное количество провода в 3 раза при сохранении намагничивающей силы.

(56) Патент США N 3416111, кл. 333-60, 1975.

Авторское свидетельство СССР N 712854, кл. Н 01 F 41/02, 1977.

Многорядная компаундированная формованная катушка, содержащая сверхпроводящий провод, намотанный на каркас, отличающаяся тем, что, с целью повышения удельных энергетических показателей, каркас выполнен составным из плоских элементов, причем между рядами провода и указанными элементами параллельно плоскости намотки размещены прокладки из теплопроводного материала, например меди.

Многорядная компаундированная формованная катушка, содержащая сверхпроводящий провод, намотанный на каркас, отличающаяся тем, что, с целью повышения удельных энергетических показателей, каркас выполнен составным из плоских элементов, причем между рядами провода и указанными элементами параллельно плоскости намотки размещены прокладки из теплопроводного материала, например меди.