本發(fā)明涉及超導(dǎo)線圈技術(shù)領(lǐng)域，并且更具體地，涉及包封的非絕緣超導(dǎo)線圈及其包封方法。能夠有效的避免超導(dǎo)線圈的失超情況，保持線圈在力學(xué)、電學(xué)、熱學(xué)性能上的穩(wěn)定。

背景技術(shù)：

1911年荷蘭萊頓(leiden)大學(xué)的卡末林·昂納斯教授在實(shí)驗室首次發(fā)現(xiàn)超導(dǎo)現(xiàn)象以來，超導(dǎo)材料及其應(yīng)用一直是當(dāng)代科學(xué)技術(shù)最活躍的前沿研究領(lǐng)域之一。在過去的十幾年間，以高溫超導(dǎo)為主的超導(dǎo)電力設(shè)備的研究飛速發(fā)展，在超導(dǎo)儲能、超導(dǎo)電機(jī)、超導(dǎo)電纜、超導(dǎo)限流器、超導(dǎo)變壓器、超導(dǎo)磁懸浮、核磁共振等領(lǐng)域取得顯著成果。

超導(dǎo)線圈的實(shí)際應(yīng)用需要考慮線圈力學(xué)、電學(xué)、熱學(xué)各方面情況。

超導(dǎo)導(dǎo)體的材料屬性決定了其本身比較脆弱，材料受到一定的彎折、拉伸、扭曲等應(yīng)力后，十分容易損壞超導(dǎo)導(dǎo)體本身，使其臨界電流大幅下降。超導(dǎo)線圈正常工作時，超導(dǎo)導(dǎo)體在磁場的作用下常會受到較大的電磁應(yīng)力。此外超導(dǎo)線圈受到的外部機(jī)械振動，會傳導(dǎo)給超導(dǎo)導(dǎo)體。尤其在超導(dǎo)電機(jī)、超導(dǎo)磁懸浮的這樣的應(yīng)用環(huán)境下，共振、抖動不可避免。無論是受到電磁應(yīng)力還是振動的傳播，如果超導(dǎo)線圈中某段超導(dǎo)導(dǎo)體有細(xì)微的振動，時間一長會造成材料的疲勞使其性能下降，從而影響整個超導(dǎo)線圈的性能。

目前常規(guī)超導(dǎo)線圈在應(yīng)用時通常會用石蠟或者環(huán)氧樹脂對其進(jìn)行真空浸漬，但這種工藝會帶來的一個嚴(yán)重的問題在于，工藝本身有可能會對導(dǎo)體本身具有破壞作用。其破壞的機(jī)理在于石蠟或者環(huán)氧樹脂和超導(dǎo)導(dǎo)體組成的材料，在低溫下熱脹冷縮系數(shù)不同，超導(dǎo)導(dǎo)體兩側(cè)的石蠟或者環(huán)氧樹脂極易在冷卻期間垂直沿剝離方向?qū)Τ瑢?dǎo)導(dǎo)線施加剝離應(yīng)力。尤其釔系超導(dǎo)導(dǎo)體是一種多層鍍層材料，層間結(jié)合力弱于剝離應(yīng)力時，導(dǎo)體性能將發(fā)生巨大的折損。即使一開始真空浸漬后沒有出現(xiàn)此問題，但在超導(dǎo)線圈應(yīng)用時多次冷熱循環(huán)以后，此問題也將會出現(xiàn)。超導(dǎo)線圈力學(xué)方面的不良影響如果得不到很好解決的話會制約超導(dǎo)線圈的應(yīng)用。

超導(dǎo)導(dǎo)體的電學(xué)性能是超導(dǎo)導(dǎo)體最重要的指標(biāo)，其關(guān)系到超導(dǎo)線圈的應(yīng)用。超導(dǎo)導(dǎo)體電學(xué)性能最重要的指標(biāo)是臨界電流，超導(dǎo)導(dǎo)體中承載的電流超過臨界電流，超導(dǎo)導(dǎo)體就會失去超導(dǎo)性能，表現(xiàn)為這段導(dǎo)體擁有一定的電阻。超導(dǎo)導(dǎo)體的臨界電流和溫度及磁場有很大的關(guān)系，隨著溫度的升高，超導(dǎo)導(dǎo)體的臨界電流會降低，隨著磁場的升高，超導(dǎo)導(dǎo)體的臨界電流會也會降低。超導(dǎo)線圈中超導(dǎo)帶材的失超往往從一個最薄弱的點(diǎn)開始，其失超后擁有一定電阻，在電流作用下產(chǎn)生了熱量，形成了熱斑。而熱斑會使此段超導(dǎo)導(dǎo)體臨界電流降低，經(jīng)過這樣的正反饋過程，如果過程得不到有效抑制，這一點(diǎn)的失超還會沿著超導(dǎo)導(dǎo)體方向傳播開來，最終導(dǎo)致超導(dǎo)導(dǎo)體局部或整體的燒毀。正因為如此超導(dǎo)線圈在應(yīng)用中，失超的探測和保護(hù)顯得十分重要。然而尤其是高溫超導(dǎo)導(dǎo)體，其導(dǎo)體本身是陶瓷氧化物，通常運(yùn)行在相對較高的溫度區(qū)間30～77k，熱量的傳播比起低溫超導(dǎo)導(dǎo)體的金屬要慢的多，無法通過監(jiān)測線圈電壓等傳統(tǒng)的方法及時監(jiān)測到失超信號，因此很難進(jìn)行探測和保護(hù)。失超保護(hù)是當(dāng)前困擾高溫超導(dǎo)線圈技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵問題之一，這也是超導(dǎo)線圈在一些安全要求較高的工程中應(yīng)用的制約因素。

超導(dǎo)導(dǎo)體的制冷是其應(yīng)用的關(guān)鍵，因為超導(dǎo)導(dǎo)體的溫度直接影響其電學(xué)力學(xué)性能。制冷也關(guān)系著超導(dǎo)線圈應(yīng)用的成本，更關(guān)系著超導(dǎo)線圈應(yīng)用的安全。尤其在應(yīng)用場合，確保制冷效率，及時帶走由于局部超導(dǎo)導(dǎo)體失超形成的熱斑，對超導(dǎo)線圈的穩(wěn)定運(yùn)行具有十分重要的意義。超導(dǎo)線圈在應(yīng)用中，通常有兩種冷卻方式，第一種是泡在冷卻液中如液氮、液氦，第二種是用制冷機(jī)對線圈進(jìn)行制冷。目前成熟的超導(dǎo)線圈還是用制冷機(jī)進(jìn)行制冷，原因在于除了用昂貴的液氦之外，制冷機(jī)能夠達(dá)到更低的溫度，使超導(dǎo)導(dǎo)體具有更高的電學(xué)性能，從而體現(xiàn)其較強(qiáng)的性價比；另外制冷機(jī)用電即可，較為方便，對應(yīng)用場地工況要求不高。利用制冷機(jī)制冷時，為了防止熱量流失，會將超導(dǎo)磁體放入一個密封的真空杜瓦中，將制冷機(jī)冷頭深入杜瓦內(nèi)部與超導(dǎo)磁體貼合傳導(dǎo)冷卻。超導(dǎo)磁體中超導(dǎo)導(dǎo)體匝間如果有空隙沒有被填充的話，這部分即成為真空狀態(tài)，十分不利于傳導(dǎo)冷卻。此時如果導(dǎo)體由于失超造成的熱斑就很不容易即時通過傳導(dǎo)冷卻被帶走，最終導(dǎo)致大問題的出現(xiàn)。高溫超導(dǎo)線圈大多用外包絕緣層的超導(dǎo)帶材或線材繞制而成。與傳統(tǒng)漆包線類似，絕緣層的存在是為了防止線圈匝間短路。然而絕緣層材料如聚酰亞氨、pplp或環(huán)氧樹脂多為熱的不良導(dǎo)體，成為了線圈制冷通路中的障礙。尤其在線圈因為過流或者局部過熱而失超的時候，絕緣層的存在會阻礙熱量的散失，嚴(yán)重時導(dǎo)致先燒毀。

2011年，哈恩提出了超導(dǎo)無絕緣線圈的概念。在這種線圈中，取締了線圈匝間絕緣，即制備線圈的超導(dǎo)帶材表面不噴涂絕緣物質(zhì)。這種匝間無絕緣的超導(dǎo)線圈避免了絕緣超導(dǎo)磁體伴有的失超現(xiàn)象給磁體帶來的潛在危害。在無絕緣超導(dǎo)線圈制備過程中，在相鄰超導(dǎo)帶材間填充了帶有一定導(dǎo)電性的非絕緣材料。無絕緣線圈一旦失超，失超電流可以通過相鄰層間流過，從而確保超導(dǎo)線圈能夠正常工作。同時，帶材間的非絕緣材料具有良好的導(dǎo)熱性，因此失超點(diǎn)的熱量可以快速散發(fā)，有效提升了線圈的熱穩(wěn)定性。然而其付出的代價是線圈的充放電時間。線圈的充放電時間取決于整個無絕緣線圈等效的一個rl并聯(lián)電路。其中的電感為線圈自身的電感，電阻為電流在匝間流動時的等效徑向電阻。線圈繞制完成后，電感變化不大，但線圈的匝間的等效徑向電阻變化巨大。因為超導(dǎo)線圈經(jīng)過應(yīng)用時的冷熱循環(huán)后，熱脹冷縮會改變相鄰超導(dǎo)導(dǎo)線間的空隙大小，從而會使徑向電阻有很大的變化。這樣的變化會導(dǎo)致超導(dǎo)線圈充放電時間有巨大的變化，不利于超導(dǎo)線圈的工程化應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足，本發(fā)明提供了一種包封的非絕緣超導(dǎo)線圈及其包封方法，該包封的非絕緣超導(dǎo)線圈在超導(dǎo)線圈應(yīng)用時，可以保證力學(xué)、電學(xué)、熱學(xué)各方面情況穩(wěn)定可靠，從而使超導(dǎo)線圈的應(yīng)用范圍大大的拓寬。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種包封的無絕緣超導(dǎo)線圈，包括：導(dǎo)線線圈本體1和填充包封結(jié)構(gòu)2；其中：

所述導(dǎo)線線圈本體1的內(nèi)部設(shè)有匝間空隙；

所述填充包封結(jié)構(gòu)2局部或整體包封于所述導(dǎo)線線圈本體1的外部，并局部或整體填充所述匝間空隙；

所述填充包封結(jié)構(gòu)2為非絕緣材料體。

優(yōu)選地，所述導(dǎo)線線圈本體1的外部具有一個整體的外表面，所述填充包封結(jié)構(gòu)2局部或整體包封于所述外表面。

優(yōu)選地，所述導(dǎo)線線圈本體1中的導(dǎo)線11采用單餅、雙餅、鞍形和/或螺線管形式繞制形成導(dǎo)線線圈本體1。

優(yōu)選地，所述導(dǎo)線線圈本體1的形狀為圓形、橢圓形、鞍形、d形或矩形。

優(yōu)選地，所述匝間空隙為導(dǎo)線線圈本體1中相鄰導(dǎo)線11非緊密接觸而形成的空隙。

優(yōu)選地，所述匝間空隙內(nèi)設(shè)有非絕緣材料形式的空心或?qū)嵭闹w12。

優(yōu)選地，所述填充包封結(jié)構(gòu)2允許所述導(dǎo)線線圈本體1經(jīng)受冷熱循環(huán)而不降低線圈中導(dǎo)線11電流傳輸能力10％以上。

優(yōu)選地，所述非絕緣材料體采用金屬或固化聚合物。

優(yōu)選地，所述固化聚合物中包含有導(dǎo)電介質(zhì)。

優(yōu)選地，所述導(dǎo)線線圈本體1中的導(dǎo)線11采用如下任意一種：

-超導(dǎo)導(dǎo)線111；

-超導(dǎo)導(dǎo)線111和并繞導(dǎo)線112合并組成的復(fù)合導(dǎo)線。

優(yōu)選地，所述超導(dǎo)導(dǎo)線111的最外層為非絕緣材料層。

優(yōu)選地，所述并繞導(dǎo)線112為非絕緣材料，進(jìn)一步的，超導(dǎo)導(dǎo)線111和并繞導(dǎo)線112合并組成的復(fù)合導(dǎo)線的電學(xué)特性為非絕緣。

優(yōu)選地，所述并繞導(dǎo)線112為鏤空結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選地，所述并繞導(dǎo)線112上設(shè)有突起。

優(yōu)選地，所述并繞導(dǎo)線112沿導(dǎo)線長度方向呈依次連續(xù)設(shè)置的凸凹結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選地，所述依次連續(xù)設(shè)置的凸凹結(jié)構(gòu)為波浪形s形或長城形。

根據(jù)本發(fā)明的第二個方面，提供了一種非絕緣超導(dǎo)線圈包封的方法，包括如下步驟：

繞制固定工序，將導(dǎo)線11繞制成導(dǎo)線線圈本體1，并根據(jù)導(dǎo)線線圈本體1的尺寸制作與其相對應(yīng)的澆筑模具，將導(dǎo)線線圈本體1固定于澆筑模具中；

澆灌工序，將預(yù)熱過的熔融狀態(tài)中的填充包封材料澆灌進(jìn)澆筑模具，使超導(dǎo)線圈充分浸漬；

修整工序，去除多余位置的填充包封材料；

取出冷卻工序，待浸漬后的超導(dǎo)線圈充分冷卻后，在導(dǎo)線線圈本體1上形成填充包封結(jié)構(gòu)2，從模具中取出并完成包封的非絕緣超導(dǎo)線圈制造。

優(yōu)選地，在繞制固定工序中，導(dǎo)線11繞制在預(yù)制的線圈骨架上。

優(yōu)選地，在繞制固定工序中，在導(dǎo)線11的匝間插入非絕緣材料形式的空心或?qū)嵭闹w12。

優(yōu)選地，所述導(dǎo)線11采用如下任意一種：

-超導(dǎo)導(dǎo)線111；

-超導(dǎo)導(dǎo)線111和至少一根并繞導(dǎo)線112合并組成的復(fù)合導(dǎo)線。

優(yōu)選地，還包括如下步驟：

在取出冷卻工序后，通過機(jī)械加工方法對導(dǎo)線線圈本體1進(jìn)行打磨和切削。

優(yōu)選地，在不破壞導(dǎo)線線圈本體1電學(xué)性能的情況下，允許打磨掉導(dǎo)線11的一部分；打磨后的導(dǎo)線線圈本體1經(jīng)受冷熱循環(huán)而不降低線圈中導(dǎo)線11電流傳輸能力10％以上。

根據(jù)本發(fā)明的第三個方面，提供了一種非絕緣超導(dǎo)線圈包封的方法，包括如下步驟：

繞制固定工序，將導(dǎo)線11繞制成導(dǎo)線線圈本體1，并做相應(yīng)的固定，保證導(dǎo)線線圈本體1穩(wěn)定性；

浸泡工序，將導(dǎo)線線圈本體1浸入熔有填充包封材料的熔爐，保證熔爐中熔融狀態(tài)的填充包封材料液面高于導(dǎo)線線圈本體1；

取出冷卻工序，待導(dǎo)線線圈本體1充分浸漬后，將導(dǎo)線線圈本體1取出熔爐；待浸漬后的導(dǎo)線線圈本體1充分冷卻后，在導(dǎo)線線圈本體1上形成填充包封結(jié)構(gòu)2，完成包封的非絕緣超導(dǎo)線圈制造。

優(yōu)選地，在繞制固定工序中，導(dǎo)線11繞制在預(yù)制的線圈骨架上。

優(yōu)選地，在繞制固定工序中，在導(dǎo)線11的匝間插入非絕緣材料形式的空心或?qū)嵭闹w12。

優(yōu)選地，所述導(dǎo)線11采用如下任意一種：

-超導(dǎo)導(dǎo)線111；

-超導(dǎo)導(dǎo)線111和至少一根并繞導(dǎo)線112合并組成的復(fù)合導(dǎo)線。

優(yōu)選地，還包括如下步驟：

在取出冷卻工序后，通過機(jī)械加工方法對導(dǎo)線線圈本體1進(jìn)行打磨和切削。

優(yōu)選地，在不破壞導(dǎo)線線圈本體1電學(xué)性能的情況下，允許打磨掉導(dǎo)線11的一部分；打磨后的導(dǎo)線線圈本體1經(jīng)受冷熱循環(huán)而不降低線圈中導(dǎo)線11電流傳輸能力10％以上。

根據(jù)本發(fā)明的第四個方面，提供了一種非絕緣超導(dǎo)線圈包封的方法，包括如下步驟：

繞制固定工序，將導(dǎo)線11繞制成導(dǎo)線線圈本體1的過程中，將熔融狀態(tài)的填充包封材料均勻地涂抹在導(dǎo)線11表面，確保導(dǎo)線線圈本體1充分的浸漬；

施加張力工序，繞制固定工序完成后，在導(dǎo)線線圈本體1兩端施加合適的張力，保證其固化效果；

修整工序，待導(dǎo)線線圈本體1充分冷卻后，去除多余的填充包封材料，在導(dǎo)線線圈本體1上形成填充包封結(jié)構(gòu)2，完成包封的非絕緣超導(dǎo)線圈制造。

優(yōu)選地，在繞制固定工序中，導(dǎo)線11繞制在預(yù)制的線圈骨架上。

優(yōu)選地，在繞制固定工序中，在導(dǎo)線11的匝間插入非絕緣材料形式的空心或?qū)嵭闹w12。

優(yōu)選地，所述導(dǎo)線11采用如下任意一種：

-超導(dǎo)導(dǎo)線111；

-超導(dǎo)導(dǎo)線111和至少一根并繞導(dǎo)線112合并組成的復(fù)合導(dǎo)線。

優(yōu)選地，，還包括如下步驟：

在取出冷卻工序后，通過機(jī)械加工方法對導(dǎo)線線圈本體1進(jìn)行打磨和切削。

優(yōu)選地，，在不破壞導(dǎo)線線圈本體1電學(xué)性能的情況下，允許打磨掉導(dǎo)線11的一部分；打磨后的導(dǎo)線線圈本體1經(jīng)受冷熱循環(huán)而不降低線圈中導(dǎo)線11電流傳輸能力10％以上。

根據(jù)本發(fā)明的第五個方面，提供了一種非絕緣超導(dǎo)線圈包封的方法，包括如下步驟：

繞制固定工序，將導(dǎo)線11繞制成導(dǎo)線線圈本體1，并做相應(yīng)的固定，保證其穩(wěn)定性；

加熱工序，對導(dǎo)線線圈本體1整體進(jìn)行加熱處理，使超導(dǎo)導(dǎo)線111或復(fù)合導(dǎo)線表面的非絕緣材料在高溫下相互擴(kuò)散；

取出冷卻工序，待導(dǎo)線線圈本體1充分冷卻后，在導(dǎo)線線圈本體1上形成填充包封結(jié)構(gòu)2，完成包封的非絕緣超導(dǎo)線圈制造。

優(yōu)選地，在繞制固定工序中，導(dǎo)線11繞制在預(yù)制的線圈骨架上。

優(yōu)選地，在繞制固定工序中，在導(dǎo)線11的匝間插入非絕緣材料形式的空心或?qū)嵭闹w12。

優(yōu)選地，所述導(dǎo)線11采用如下任意一種：

-超導(dǎo)導(dǎo)線111；

-超導(dǎo)導(dǎo)線111和至少一根并繞導(dǎo)線112合并組成的復(fù)合導(dǎo)線。

優(yōu)選地，還包括如下步驟：

在取出冷卻工序后，通過機(jī)械加工方法對導(dǎo)線線圈本體1進(jìn)行打磨和切削。

優(yōu)選地，在不破壞導(dǎo)線線圈本體1電學(xué)性能的情況下，允許打磨掉導(dǎo)線11的一部分；打磨后的導(dǎo)線線圈本體1經(jīng)受冷熱循環(huán)而不降低線圈中導(dǎo)線11電流傳輸能力10％以上。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：

本發(fā)明通過提供一種包封的非絕緣超導(dǎo)線圈，能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明的目的，其包含一個導(dǎo)線線圈本體和一個填充包封結(jié)構(gòu)，包封結(jié)構(gòu)局部或整體的包封導(dǎo)線線圈本體的外表面，局部或整體填充導(dǎo)線線圈本體超導(dǎo)導(dǎo)線間的匝間空隙。填充包封結(jié)構(gòu)為一種非絕緣材料體，使用的材料為一種或多種非絕緣材料。

從力學(xué)性能來說，對超導(dǎo)線圈進(jìn)行包封，并用非絕緣材料填充導(dǎo)線間的匝間空隙，能使超導(dǎo)導(dǎo)體(導(dǎo)線)在受到電磁應(yīng)力以及受到共振、抖動等機(jī)械振動或應(yīng)力時，不宜發(fā)生彎折、拉伸、扭曲甚至材料的疲勞，從而損壞超導(dǎo)導(dǎo)體(導(dǎo)線)本身。用非絕緣材料填充導(dǎo)線間的匝間空隙，尤其是使用和超導(dǎo)導(dǎo)體(導(dǎo)線)本身鎧裝或保護(hù)材料屬性相近的材料進(jìn)行填充時，其在低溫下與超導(dǎo)導(dǎo)體(導(dǎo)線)熱脹冷縮系數(shù)接近，不易在冷卻期間垂直沿剝離方向?qū)?dǎo)線施加剝離應(yīng)力。從而保證了超導(dǎo)線圈在應(yīng)用中力學(xué)性能的穩(wěn)定。

從電學(xué)性能來說，對超導(dǎo)線圈進(jìn)行包封，并用非絕緣材料填充導(dǎo)線間的匝間空隙，無絕緣線圈一旦失超，失超電流可以通過相鄰層間流過，從而確保超導(dǎo)線圈能夠正常工作。另外填充導(dǎo)線間的匝間空隙后，超導(dǎo)線圈經(jīng)過應(yīng)用時的冷熱循環(huán)后，導(dǎo)線間的空隙改變幾乎可忽略不計。大大穩(wěn)定了導(dǎo)線的匝間的等效徑向電阻，這使得無絕緣線圈等效的一個rl并聯(lián)電路得以穩(wěn)定，從而超導(dǎo)線圈充放電時間保持一致，有利于超導(dǎo)線圈的工程化應(yīng)用。

從熱學(xué)性能來說，對超導(dǎo)線圈進(jìn)行包封，并用非絕緣材料填充導(dǎo)線間的匝間空隙，十分有利傳導(dǎo)冷卻。導(dǎo)線由于失超造成的熱斑容易即時通過傳導(dǎo)被帶走。同時，導(dǎo)線間的非絕緣材料具有良好的導(dǎo)熱性，因此失超點(diǎn)的熱量可以快速散發(fā)，有效提升了超導(dǎo)線圈的熱穩(wěn)定性。

填充包封結(jié)構(gòu)采用一種或多任意多種非絕緣材料，可采用金屬或固化聚合物，聚合物中包含導(dǎo)電介質(zhì)等填充材料的改變，目的是通過改變材料進(jìn)而改變導(dǎo)線匝間徑向電阻，從而影響包封的非絕緣超導(dǎo)線圈的充放電特性。

導(dǎo)線線圈本體可以由超導(dǎo)導(dǎo)線和并繞導(dǎo)線合并繞制而成，并繞導(dǎo)線可以是鏤空形式、突起形式、沿導(dǎo)線方向成s形或長城形，在繞制時導(dǎo)線匝間插入非絕緣材料形式的空心或?qū)嵭闹w，在包封完成后可進(jìn)行打磨，甚至可以打磨掉超導(dǎo)導(dǎo)體(導(dǎo)線)的一部分，目的是在導(dǎo)線間增加或減少非絕緣材料或者是導(dǎo)電材料，通過調(diào)制手段，調(diào)制導(dǎo)線匝間徑向電阻，從而影響包封的非絕緣超導(dǎo)線圈的充放電特性。

附圖說明

通過閱讀參照以下附圖對非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會變得更明顯：

圖1為整體包封的非絕緣超導(dǎo)線圈的一種結(jié)構(gòu)剖面示意圖；

圖2為整體包封的非絕緣超導(dǎo)線圈的另一種結(jié)構(gòu)剖面示意圖；

圖3為局部包封的非絕緣超導(dǎo)線圈結(jié)構(gòu)剖面示意圖；

圖4為導(dǎo)線線圈本體1的第一種結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為導(dǎo)線線圈本體1的第一種結(jié)構(gòu)剖面示意圖；

圖6為導(dǎo)線線圈本體1的第二種結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為導(dǎo)線線圈本體1的第二種結(jié)構(gòu)剖面示意圖；

圖8為導(dǎo)線線圈本體1的第三種結(jié)構(gòu)示意圖；

圖9為并繞導(dǎo)線112的第一種結(jié)構(gòu)示意圖；

圖10為并繞導(dǎo)線112的第二種結(jié)構(gòu)示意圖；

圖11為并繞導(dǎo)線112的第三種結(jié)構(gòu)示意圖；

圖12為并繞導(dǎo)線112的第四種結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中：

1為導(dǎo)線線圈本體；

11為導(dǎo)線；

111為超導(dǎo)導(dǎo)線；

112為并繞導(dǎo)線；

12柱體；

2為填充包封結(jié)構(gòu)。

具體實(shí)施方式

下面對本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說明：本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程。應(yīng)當(dāng)指出的是，對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

實(shí)施例1

本實(shí)施例提供了一種包封的非絕緣超導(dǎo)線圈，包括：

導(dǎo)線線圈本體1，其中間具有匝間空隙；和

填充包封結(jié)構(gòu)2，其局部或整體包封于所述導(dǎo)線線圈本體1的外部，局部或整體填充所述匝間空隙。該填充包封結(jié)構(gòu)為非絕緣材料體，使用的材料為一種或任意多種非絕緣材料。

進(jìn)一步地，導(dǎo)線線圈本體1的外部具有一個整體的外表面，所述填充包封結(jié)構(gòu)2局部或整體包封于所述外表面。

進(jìn)一步地，所述的導(dǎo)線線圈本體1為導(dǎo)線11繞成的線圈。

進(jìn)一步地，所述的導(dǎo)線線圈本體1中的導(dǎo)線11通過單餅、雙餅、鞍形、螺線管形式繞制形成導(dǎo)線線圈本體1。

進(jìn)一步地，所述的導(dǎo)線線圈本體1形狀為圓形、橢圓形、鞍形、d形或矩形等。

進(jìn)一步地，所述的匝間空隙為導(dǎo)線線圈本體1中相鄰導(dǎo)線11非緊密接觸而形成的空隙。

進(jìn)一步地，所述的匝間空隙中可填有非絕緣材料形式的空心或?qū)嵭闹w12。

進(jìn)一步地，所述的填充包封結(jié)構(gòu)2，允許所述導(dǎo)線線圈本體1經(jīng)受冷熱循環(huán)而不會降低線圈中導(dǎo)線11電流傳輸能力10％以上。

進(jìn)一步地，所述的非絕緣材料體，可采用金屬或固化聚合物。

進(jìn)一步地，所述的固化聚合物中包含有導(dǎo)電介質(zhì)。

進(jìn)一步地，所述導(dǎo)線11采用如下任一種：

-超導(dǎo)導(dǎo)線111；

-超導(dǎo)導(dǎo)線111和并繞導(dǎo)線112合并組成的復(fù)合導(dǎo)線。

進(jìn)一步地，所述并繞導(dǎo)線112為一根或多根。

進(jìn)一步地，所述超導(dǎo)導(dǎo)線111的最外層為非絕緣材料。

進(jìn)一步地，所述并繞導(dǎo)線112為非絕緣材料，進(jìn)一步的超導(dǎo)導(dǎo)線111和并繞導(dǎo)線112合并組成的復(fù)合導(dǎo)線的電學(xué)特性為非絕緣。

進(jìn)一步地，所述并繞導(dǎo)線112可設(shè)計成鏤空。

進(jìn)一步地，所述并繞導(dǎo)線112可設(shè)計成點(diǎn)狀或條紋狀突起。

進(jìn)一步地，所述并繞導(dǎo)線112沿導(dǎo)線長度方向呈依次連續(xù)設(shè)置的凹凸結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步地，所述凹凸結(jié)構(gòu)為波浪形(s形)或長城形。

本實(shí)施例提供的包封的非絕緣超導(dǎo)線圈，能使超導(dǎo)線圈在應(yīng)用時，保證力學(xué)、電學(xué)、熱學(xué)各方面情況穩(wěn)定可靠，超導(dǎo)導(dǎo)線匝間徑向電阻一致不變，充放電特性一致不變，從而大大拓寬了超導(dǎo)線圈的應(yīng)用范圍。

本實(shí)施例有效解決了現(xiàn)有超導(dǎo)線圈很容易燒壞的問題。

實(shí)施例2

本實(shí)施例提供了幾種非絕緣超導(dǎo)線圈包封的方法。

一、灌封法

包括如下步驟：

步驟s1，繞制固定工序，將超導(dǎo)導(dǎo)線111或超導(dǎo)導(dǎo)線111和一根或多根并繞導(dǎo)線112合并組成的復(fù)合導(dǎo)線繞制成導(dǎo)線線圈本體1，并根據(jù)導(dǎo)線線圈本體1的尺寸制作與其相對應(yīng)的澆筑模具，將繞制完的導(dǎo)線線圈本體1固定于澆筑模具中。

步驟s2，澆灌工序，將預(yù)熱過的熔融狀態(tài)中的填充包封材料澆灌進(jìn)模具，使導(dǎo)線線圈本體1充分浸漬。

步驟s3，修整工序，去除多余位置的填充包封材料

步驟s4，取出冷卻工序，待浸漬后的導(dǎo)線線圈本體1充分冷卻后，在導(dǎo)線線圈本體1上形成填充包封結(jié)構(gòu)2，從模具中取出并完成包封的非絕緣超導(dǎo)線圈制造。

二、浸入法

包括如下步驟：

步驟s1，繞制固定工序，將超導(dǎo)導(dǎo)線111或超導(dǎo)導(dǎo)線111和一根或多根并繞導(dǎo)線112合并組成的復(fù)合導(dǎo)線繞制成導(dǎo)線線圈本體1，并做相應(yīng)的固定，保證其穩(wěn)定性。

步驟s2，浸泡工序，將超導(dǎo)線圈浸入熔有填充包封材料的熔爐，保證熔爐中熔融狀態(tài)的填充包封材料液面高于導(dǎo)線線圈本體1。

步驟s3，取出工序，待線圈充分浸漬后，將導(dǎo)線線圈本體1取出熔爐。

步驟s4，冷卻工序，待浸漬后的導(dǎo)線線圈本體1充分冷卻后，在導(dǎo)線線圈本體1上形成填充包封結(jié)構(gòu)2，完成包封的非絕緣超導(dǎo)線圈制造。

三、邊繞邊浸漬法

包括如下步驟：

步驟s1，繞制固定工序，將超導(dǎo)導(dǎo)線111或超導(dǎo)導(dǎo)線111和一根或多根并繞導(dǎo)線112合并組成的復(fù)合導(dǎo)線繞制成導(dǎo)線線圈本體1的過程中，將熔融狀態(tài)的填充包封材料均勻地涂抹在導(dǎo)線表面，確保線圈充分的浸漬。

步驟s2，施加張力工序，繞制完成后，在導(dǎo)線線圈本體1兩端施加合適的張力，保證其固化效果。

步驟s3，修整工序，待導(dǎo)線線圈本體1充分冷卻后，去除多余的填充包封材料，在導(dǎo)線線圈本體1上形成填充包封結(jié)構(gòu)2，完成包封的非絕緣超導(dǎo)線圈制造。

四、熱擴(kuò)散法

包括如下步驟：

步驟s1，繞制固定工序，將超導(dǎo)導(dǎo)線111或超導(dǎo)導(dǎo)線111和一根或多根并繞導(dǎo)線112合并組成的復(fù)合導(dǎo)線繞制成導(dǎo)線線圈本體1，并做相應(yīng)的固定，保證其穩(wěn)定性。

步驟s2，加熱工序，對導(dǎo)線線圈本體1整體進(jìn)行加熱處理，使超導(dǎo)導(dǎo)線111或超導(dǎo)導(dǎo)線111和一根或多根并繞導(dǎo)線112合并組成的復(fù)合導(dǎo)線表面的非絕緣材料在高溫下相互擴(kuò)散。

步驟s3，取出冷卻工序，待導(dǎo)線線圈本體1充分冷卻后，在導(dǎo)線線圈本體1上形成填充包封結(jié)構(gòu)2，完成包封的非絕緣超導(dǎo)線圈制造。

進(jìn)一步地，

在上述四種包封方法的繞制固定工序中，導(dǎo)線11(超導(dǎo)導(dǎo)線111或復(fù)合導(dǎo)線)可繞制在預(yù)制的線圈骨架上。

在上述四種包封方法的繞制固定工序中，可在導(dǎo)線11的匝間插入非絕緣材料形式的空心或?qū)嵭闹w12。

在上述四種包封方法的取出冷卻工序后，通過機(jī)械加工方法對導(dǎo)線線圈本體1進(jìn)行打磨和切削。在不破壞超導(dǎo)線圈電學(xué)性能的情況下，甚至可以打磨掉導(dǎo)線11的一部分。

所述的線圈本體和填充包封結(jié)構(gòu)完成連接后進(jìn)行打磨，所述線圈本體經(jīng)受冷熱循環(huán)而不會降低線圈中導(dǎo)線11電流傳輸能力10％以上。

以上四種方法在繞制導(dǎo)線線圈本體1時導(dǎo)線11可繞制在預(yù)制的線圈骨架上。此外可在導(dǎo)線11匝間插入非絕緣材料形式的空心或?qū)嵭闹w，目的是在超導(dǎo)導(dǎo)線間增加或減少非絕緣材料或者是導(dǎo)電材料，通過調(diào)制手段，調(diào)制超導(dǎo)導(dǎo)線匝間徑向電阻，從而影響包封超導(dǎo)非絕緣線圈的充放電特性。

以上四種方法在完成超導(dǎo)線圈固化后，可以利用機(jī)械加工方法對超導(dǎo)線圈進(jìn)行打磨、切削。在不破壞超導(dǎo)線圈電學(xué)性能的情況下，甚至可以打磨掉超導(dǎo)導(dǎo)體(導(dǎo)線)的一部分，其目的在于調(diào)制超導(dǎo)導(dǎo)線匝間電阻，從而影響包封超導(dǎo)非絕緣線圈的充放電特性。

以上對本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變形或修改，這并不影響本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容。