Способ изготовления сверхпроводникового соленоида Советский патент 1993 года по МПК H01F41/04 

Изобретение относится к электротехнике.

Способ найдет применение при изготовлении устройств экспериментальной физики.

Цель изобретения - повышение качества путем исключения замасливателя и снижение стоимости электроизоляционных материалов.

Эта цель достигается тем, что на цилиндрическую часть каркаса по всему диаметру накладывают простынку из слюдопластово- то материала, затем по всему периметру каркаса в тангенциальном направлении на расстоянии друг от друга размещают слоистые полосы из жаростойких слюдопластовых материалов, длина каждой из которых раина удвоенной длине цилиндрической части каркаса и высоте слоев изоляции, излишки полос от прямолинейной цилиндрической части каркаса в виде усов отгибают на щеках в радиальном направлении, после намотки провода, при образовании межслойной изоляции на цилиндрическую часть намотанного слоя провода наматывают простынки из слюдопластовых материалов, отгибают усы части полос для прохождения связующего и после намотки следующего слоя провода при образовании корпусной изоляции отгибают

00

го со о го

усы оставшейся части полос в направлении образующей прямолинейной части каркаса на наружные слои витков обмотки, при этом полосы бумаг между собой простынками и поверхностью корпуса фиксируют.

В науке и технике известны способы использования жаростойких слюдопласто- аых бумаг, пропитанных алюмохромфос- фатными связующими, в электротермии (Электронагревательные устройства на ос- нове композиционных резестивных материалов, Киев, Институт проблем материаловедения АН УССР, 1986 г., С. 30).

В отличие от предлагаемого способа в приведенных способах применения жаро- стойких слюдопластовых бумаг, пропитанных алюмохромфосфатными связками, п электротермии осуществляется путем использования готовых изделий, например трубчатых каркасов. Дополнительной про- питки полимерным связующим в этих конструкциях не требуется.

Предлагаемый способ изготовления сверхпроводникового соленоида осуществляется следующим образом. Жесткий кар- к ас, состоящий из цилиндрической части и двух щек, покрывается подготовленными заготовками о виде простынок и полос из жаростойкой слюдопластовой бумаги, пропитанной алюмохромфосфатным связую- щим. Марка бумаги, например БИЖФА, толщиной 0,1 мм.

Цилиндрическая часть каркаса обматывается простынкой, на которую по диаметру расставляются пакеты полос. Пакеты поди- аметру расставляются с зазорами. За)емг пакеты полос оборачиваются простынками и чередование происходит в указанном порядке. Число слоев определяется толщиной, необходимой для электрического барьера корпусной изоляции. Зазоры по диаметру необходимы для прохождения полимерного связующего при пропитке. Простынки, полосы в пакете крепятся между собой и к поверхности каркаса в точках неотвержден- ным связующим.

Полосы а пакете укладываются на цилиндрическую часть каркаса с образованием усов с двух сторон, которые отгибаются у щек.

На корпусную изоляцию наматывается мягкий неотожженный сверхпроводник до заданного числа слоев витков.

Часть усов пакета отгибается на витки, образуя межслоевую изоляцию. Усы меж- слоавой изоляции располагаются на цилиндрической части параллельно прямолинейной части полос. Для уменьшения слюдопластовой бумаги перед отгибом целесообразно места отгибов увлажнять.J3

случае необходимости пакеты усов межслоевой изоляции оборачиваются простынками. В межслоевой изоляции между пакетами полос образуются в результате первоначальной расстановки их на каркасе.

После выкладки .межслоевой изоляции наматывают сверхпроводниковый токопро- вод.

По окончании намотки токопровода в катушку на последние витки отгибаются оставшиеся усы полос. Усы прокладываются в радиальном направлении простынками.

С внутренней стороны щек усы прокладываются листами слюдопластовой бумаги в последовательности, необходимой для отгиба усов для межслоевой изоляции.

После образования корпусной внешней изоляции отжигают сверхпроводниковый токопровод. После чего каркас с обмоткой помещают в герметичную капсулу и пропитывают полимерным связующим.

В случае каркасного соленоида каркас должен выполняться из немагнитного материала. В случае изготовления бескаркасного соленоида требование к материалу технологического каркаса (удаленного после изготовления соленоида) не предъявляется, но тако.й каркас должен быть разъемным. В этом случае перед выполнением корпусной изоляции поверхность карг каса, соприкасающаяся с изоляцией, покрывается антиадгезионнойсмазкой, чтобы после пропитки обмотки полимерным связующим, каркас можно было разобрать.

На фиг. 1 показана схема устройства пропитки соленоида полимерным связующим; на фиг. 2 - показан каркас катушечной обмотки с полосами и простынками из жаростойкой слюдопластовой бумаги; на фиг. 3 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 4 - сечение Б-Б на фиг. 2.

Сверхпроводниковый соленоид 1 помещен в герметичную капсулу 2 с двумя штуцерами для подачи пропиточного состава и вакуумирования. На каркас 3 сверхпроводникового соленоида наложена корпусная изоляция, состоящая из слоистых полос 4 и простынок 5 из жаростойкого слюдопласто- вого материала.

Простынки положены на цилиндрическую часть, а полосы расположены по периметру каркаса в тангенциальном направлении на расстоянии друг от друга. Длина каждой слоистой полосы равна удвоенной длине цилиндрической части каркаса и высоте слоев изоляции. После намотки провода 6 при образовании межслойной 7 и внешней 8 изоляции излишки полос от прямолинейной цилиндрической части каркаса в виде усов 9 отгибают на щеках в радиальном направлении. Прямолинейные части полос 10 прикладываются к цилиндрической части, а усы к щекам 11. Усы части полос отогнутое в направлении образующей прямолинейной части каркаса и сами полосы образуют каналы для прохождения связующего, при этом полосы бумаг между собой, простынками и поверхностью корпуса фиксируют, например кремний органической смолой.

Устройство работает следующим образом:

Перед намоткой неотожженного СП-то- копровода на корпус соленоида наносят корпусную изоляцию из жаростойкой слю- допластовой бумаги. Листы полос в пакете скрепляют в точках между собо,й и простынками, с корпусом каркаса и витковой изоляцией. Скрепляющим материалом является полимерное органическое связующее, например кремнийорганическое.

Специальная высокотемпературная обработка сверхпроводникового токопровода производится в вакуумной камере при 750- 800°С в течение многих часов. Уже при 300- 400°С никаких признаков скрепляющего (крёмнийорганического связующего) нет, т.к. оно выгорает и продукты термического разложения уносятся из камеры.

Вакуумная высокотемпературная обработка СП-проводника должна производиться исключительно безмасляной откачной системой).

После обработки СП-токопровода соленоида обмотку помещают в герметичную капсулу, в которой производят вакуумиро- вание и пропитку всей обмотки. Пропитывающий материал нагнетается в обмотку и по зазорам, предусмотренным во время формирования корпусной и межслоевой изоляцией, проникает к виткам. Затем пропиточное связующее запекается.

В сравнении с прототипом предлагае- иий способ изолирования СП-соленоида

позволяет применить более дешевый электроизоляционный материал. При этом положительным эффектом в предлагаемом способе является улучшение качества изо- ляции. т.е. изоляция содержит много слюды.

Формула изобретения

г

Способ изготовления сверхпроводникового соленоида, согласно которому провод наматывают на цилиндрическую часть каркаса между его щетками, формируют межслоевую и корпусную изоляции, термо- обрабатывают и пропитывают связующим.

отличающийся тем, что, с целью повышения качества путем исключения за- масливателя и снижения стоимости электроизоляционных материалов, на цилиндрическую часть каркаса по всему диаметру накладывают простынку из смазоп- ластового материала, затем по всему периметру каркаса в тангенциальном направлении на расстоянии друг от друга размещают слоистые полосы из жаростойких

слюдопластовых материалов, длина каждой из которых равна удвоенной длине цилиндрической части каркаса и высоте слоев изоляции, излишки полос от прямолинейной цилиндрической части каркаса в виде усов

отгибают на щеках в радиальном направлении после намотки провода, при образовании межслойной изоляции -на цилиндрическую часть намотанного слоя провода наматывают простынки из слюдопластооых материалов, отгибают усы части полос для образования каналов для прохождения связующего и после намотки следующего слоя провода при образовании корпусной изоляции отгибают усы оставщейся части полос в направлении образующей прямолинейной части каркаса на наружные слои витков обмотки, при этом полосы бумаг между собой, простынками и поверхностью корпуса фиксируют.

% $

Я

,««„1 .III .IM ,1,11,1

т шшшж&

VV4

xV

sNN

&

s

Использование: для изготовления устройств экспериментальной физики. Сущность изобретения: на цилиндрическую часть каркаса по всему диаметру накладывают простынку из слюдопластового материала, затем по всему периметру каркаса в тангенциальном направлении на расстоянии друг or друга размещают слоистые по- -лосы из жаростойких слюдопластовых материалов, длина каждой из которых равна удвоенной длине цилиндрической части каркаса и высоте слоев изоляции, излишки попос от прямолинейной цилиндрической части каркаса в виде усов отгибают на щеках в радиальном направлении. После намотки провода при образовании межслойной изоляции на цилиндрическую часть намотанного слоя провода наматывают простынки из слюдоплзсювых материалов, отгибают усы оставшейся части полос в направлении образующей прямолинейной части каркаса на наружные слои витков обмотки, при этом полосы бумаг между собой, простынками и поверлностью корпуса фиксируют. 4 ил. (Л С

Фс/г.1

5

Т

Фиг. 2

Т,

и

линия изгиба усов

I НЯ МРЖСДОРРЛП 1Ппцт;яя

.че;; норпусно. пзолг ции