專利名稱：Bi系高溫超導磁體雙餅線圈繞線機的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及用單根、雙根以及多根Bi系高溫超導帶材，繞制高溫超導磁體雙餅線圈的繞線機。
背景技術：
Bi系高溫超導帶材已經(jīng)實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化，并在實際工程中得到一定的應用，而Bi系高溫超導磁體是其在電工領域應用中的主要形式之一，這類磁體將被廣泛的應用于電機、MRI、NMR、磁分離裝置、儲能裝置、材料處理、核聚變磁體、以及加速器磁體等各種場合。
Bi系高溫超導帶材是一種金屬與陶瓷的復合材料，截面近似為矩形，其外形的寬厚比一般為20，與普通的扁電磁線的寬厚比(只有1.5-5)有很大的不同。Bi系高溫超導帶材不能承受過大的機械應力(最大機械應力＜100MPa)，而且不能隨意進行彎曲(最小彎曲半徑≥30mm)，尤其不易平彎，否則其超導性能會有很大的衰減，甚至全部喪失超導性能。另外，Bi系高溫超導帶材目前所能生產(chǎn)的單線長度僅為200-1500米。
Bi高溫超導帶材可以用于制造各種磁體，根據(jù)以上Bi系高溫超導帶材本身的特性，這種材料比較適合于制造餅式線圈磁體。眾所周知，螺線管線圈磁體的線圈一般是由整根導線繞制而成的，以目前Bi系高溫超導帶材的單線長度不能滿足需要。制造餅式線圈磁體，磁體線圈的結構可以分為兩種，一種是由多個單餅線圈構成；另一種是多個雙餅線圈構成。每一個雙餅線圈由兩個單餅線圈組成，并且這兩個單餅線圈之間沒有接頭，是由一根完整的導線繞制而成的。用Bi系高溫超導帶材繞制超導磁體，采用雙餅線圈結構具有磁體制造工藝簡便和提高磁體的整體性能等方面的優(yōu)越性。原因在于如果將一根超導帶材在磁體骨架上繞制餅式線圈，既可以繞制成單餅線圈，也可以繞制成雙餅線圈。同樣，組裝一個磁體，既可以用N個單餅線圈來組裝，也可以用N/2個雙餅線圈來組裝(設N為偶數(shù)，并認為一個接頭是由兩個線頭連接而成)。但比較繞制線圈及磁體組裝過程會發(fā)現(xiàn)，繞制單餅線圈時，帶材的兩個抽頭分別在線圈的最內(nèi)側(cè)和最外側(cè)，一個單餅線圈有兩個線頭，N個單餅有2N個線頭；組裝磁體時，除去磁體首尾兩個線頭不用連接，磁體內(nèi)部有N-1個接頭需要連接。繞制雙餅線圈時，從帶材的中部開始起繞，線圈內(nèi)側(cè)的首匝跨越連接兩個線餅，而一個雙餅線圈的線頭只有兩個，N/2個雙餅線圈有N個線頭組裝磁體時，除去磁體首尾兩個線頭不用連接有N+1個接頭需要連接，顯然雙餅線圈接頭少。在超導磁體制造工藝上，接頭焊接也是一項關鍵技術，一般要求焊接電阻越低越好，因此需要盡量減少焊接接頭數(shù)量。這樣主要是為了提高磁體運行的穩(wěn)定性，減少發(fā)熱，使磁體在低溫運行時發(fā)熱越少，從而可降低低溫制冷功率，提高了超導磁體整體性能。另外Bi系高溫超導帶材這種材料的特點也限制了它的應用。Bi系高溫超導帶材不能隨意彎曲，機械強度差。一次同時繞制兩個線餅，相比單餅繞制而言，不僅過程減少一半，而且對更好保護線材不受損傷有利。以上都說明用Bi系高溫超導帶材繞制超導磁體，采用雙餅線圈結構具有明顯的優(yōu)越性。
雙餅線圈的繞制是制造Bi系高溫超導磁體的關鍵環(huán)節(jié)，要求繞線機在繞制線圈的過程中，不但要適當?shù)卦诰€上施加一定張力，而且匝間應盡可能地緊密排列，不留空隙；更重要的是，雙餅線圈的繞制方法是從整根Bi系高溫超導帶材的中部開始起繞，線圈內(nèi)側(cè)的首匝跨越連接兩個線餅，而兩個線餅按不同繞線方向同時繞制。
目前的線圈繞制設備主要分以下五種1、半自動繞線機；2、數(shù)顯半自動繞線機；3、自動繞線機；4、車床式繞線機；5、環(huán)型繞線機。這些繞線機適合繞制寬窄比在1.5-5范圍內(nèi)的扁電磁線以及圓線，不適合Bi系高溫超導帶材。
顯而易見目前所見的各種類型的繞線機，也不具備這種繞制雙餅線圈繞線功能。即使加裝輔助工裝實現(xiàn)繞制雙餅線圈，繞制過程也是很困難的，原因還在于不能實現(xiàn)雙餅線圈的兩個單餅同時繞制，而只是在.繞制過程中，(1)磁體骨架需要首先和半盤導線同軸固定，用另外的半盤導線繞制雙餅線圈中的一個單餅，(2)繞制完成后，再改變繞制方向并拆下先前固定的半盤導線，進行繞制。以上兩個步驟是無法避免的。這樣做不僅要對原先有排線裝置的繞線機進行改造，加裝一定的工裝夾具，而且在繞制過程中不能避免超導線盤的一次拆裝，在拆裝過程中，由于雙餅線圈并未繞制完成，因此可能對繞制好的半個雙餅線圈和超導帶材造成損傷。
發(fā)明內(nèi)容
本實用新型提出一種Bi系高溫超導磁體雙餅線圈繞線機，其包括如下的部件線盤托盤、水平圓盤、磁體骨架支架、B線盤托盤、水平圓盤、第一水平圓盤齒輪、中間支撐板、第二水平圓盤齒輪、電機、底盤、皮帶及皮帶輪、取線齒輪、滑動齒輪組、過度齒輪和主軸，其中所述A線盤托盤安裝在所述第一水平圓盤上，磁體骨架支架固定在主軸上，B線盤托盤安裝在第二水平圓盤上，第一水平圓盤齒輪與第一水平圓盤連接為一體，中間支撐板用于支撐過度齒輪，底盤用于整體支撐，皮帶及皮帶輪與第二水平圓盤齒輪相連。
本實用新型不僅可用單根、也可以用雙根以及多根Bi系高溫超導帶材并線繞制同一雙餅線圈磁體。
本實用新型為用超導帶材繞制雙餅線圈磁體提供的這種新的繞制設備，能夠保證不用中間停機、拆卸線盤即可順利完成雙餅線圈的繞制。由于餅盤面水平放置，在雙餅線圈繞制完成后，雙餅線圈搬運很平穩(wěn)且方便，也不用擔心雙餅線圈塌落而失敗，為線餅作進一步處理及組裝成的磁體達到理想的整體性能提供必要的技術保證。
圖1為Bi系高溫超導磁體雙餅線圈繞線機俯視圖；圖2為Bi系高溫超導磁體雙餅線圈繞線機主視圖
圖3為本實用新型的Bi系高溫超導磁體雙餅線圈繞線機的繞線流程圖。
具體實施方式
下面將結合附圖對本實用新型的Bi系高溫超導磁體雙餅線圈繞線機進行詳細描述。
本實用新型具體實施例Bi系高溫超導磁體雙餅線圈繞線機，如圖1、圖2所示，A線盤托盤1用于安裝高溫超導帶材線盤A，并安裝在第一水平圓盤2上。磁體骨架支架3固定在主軸15上，用于安裝磁體骨架，B線盤托盤4用于安裝空線盤B，它安裝在第二水平圓盤5上，第一水平圓盤齒輪6與第一水平圓盤2連接為一體，用于第一水平圓盤的轉(zhuǎn)動，而中間支撐板7用于支撐過度齒輪14，第二水平圓盤齒輪8與第二水平圓盤連接為一體，用于第二水平圓盤的轉(zhuǎn)動，電機9用于提供轉(zhuǎn)動力，而底盤10用于整體支撐，皮帶及皮帶輪11用于傳動，取線齒輪12用于B線盤取半盤線，滑動齒輪組13由上下兩個齒輪組成，在位置一時，下齒輪與取線齒輪嚙合用于B線盤取半盤線，在位置二時上齒輪通過過度齒輪14與第一水平圓盤齒輪6嚙合，下齒輪與第二水平圓盤齒輪8嚙合用于轉(zhuǎn)動第二圓盤5與第一圓盤2，沿骨架徑向繞制雙餅。過度齒輪14用于滑動齒輪組上齒輪與第一水平圓盤齒輪6的過度嚙合，以實現(xiàn)第一和第二水平圓盤同時按不同轉(zhuǎn)向旋轉(zhuǎn)，主軸15用于套裝第二圓盤、第一圓盤、兩圓盤齒輪及磁體骨架。
參見附圖3，利用上述的線圈繞線機的具體操作過程如下①打開總電源；②在A線盤托盤1上裝一盤高溫超導帶材，③在B線盤托盤4上裝一個空線盤B；④將滑動齒輪組13放在位置一，計數(shù)器歸零，⑤開動電機9，取A線長的一半線繞到空線盤B上，⑥停電機并確定帶材中點P，將帶材中點P固定在的磁體骨架上(磁體骨架事先已經(jīng)固定在骨架支架3上)；⑦將滑動齒輪組13放在位置二，計數(shù)器歸零，⑧開動電機9，同時按不同旋轉(zhuǎn)方向轉(zhuǎn)動02圓盤5與01圓盤2，沿骨架徑向繞制雙餅；⑨停機，捆扎雙餅并取下；⑩關總電源。
另外，本實用新型的具體實施方式
并不限于上述情況，例如可由單根推廣到雙根甚至多根Bi系高溫超導帶材并線繞制同一雙餅線圈，只需(1)同時在帶材線盤A與空線盤B中點連線任意一側(cè)，加裝一對或多對線盤托盤；(2)各空線盤托盤下裝有取線齒輪并相互嚙合。
權利要求1.一種Bi系高溫超導磁體雙餅線圈繞線機，其特征在于包括如下的部件A線盤托盤(1)、第一水平圓盤(2)、磁體骨架支架(3)、B線盤托盤(4)、第二水平圓盤(5)、第一水平圓盤齒輪(6)、中間支撐板(7)、第二水平圓盤齒輪(8)、電機(9)、底盤(10)、皮帶及皮帶輪(11)、取線齒輪(12)、滑動齒輪組(13)、過度齒輪(14)和主軸(15)；其中所述A線盤托盤(1)安裝在所述第一水平圓盤(2)上，磁體骨架支架(3)固定在主軸(15)上，B線盤托盤(4)安裝在第二水平圓盤(5)上，第一水平圓盤齒輪(6)與第一水平圓盤(2)連接為一體，中間支撐板(7)用于支撐過度齒輪(14)，底盤(10)用于整體支撐，皮帶及皮帶輪(11)與第二水平圓盤齒輪8相連。
專利摘要本實用新型涉及一種Bi系高溫超導磁體雙餅線圈繞線機，其包括如下的部件A線盤托盤(1)、第一水平圓盤(2)、磁體骨架支架(3)、B線盤托盤(4)、第二水平圓盤(5)、第一水平圓盤齒輪(6)、中間支撐板(7)、第二水平圓盤齒輪(8)、電機(9)、底盤(10)、皮帶及皮帶輪(11)、取線齒輪(12)、滑動齒輪組(13)、過度齒輪(14)和主軸(15)；其中所述A線盤托盤(1)安裝在所述第一水平圓盤(2)上，磁體骨架支架(3)固定在主軸(15)上，B線盤托盤(4)安裝在第二水平圓盤(5)上，第一水平圓盤齒輪(6)與第一水平圓盤(2)連接為一體，中間支撐板(7)用于支撐過度齒輪(14)，底盤(10)用于整體支撐，皮帶及皮帶輪(11)與第二水平圓盤齒輪8相連。
文檔編號H01F41/06GK2664128SQ0320816
公開日2004年12月15日 申請日期2003年8月27日 優(yōu)先權日2003年8月27日
發(fā)明者鐘山, 宗軍, 董寧波, 張宏杰 申請人:北京英納超導技術有限公司