Способ изготовления сверхпроводящего соленоида

 

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СВЕРХПРОВОДЯЩЕГО СОЛЕНОИДА, -включающий получение непрерывной обмотки с корректирующим пазом и переходными участками намоткой провода на каркас , отличающийся тем, что, с целью улучшения магнитных характеристик и повьшения надежности за счет исключения замыкания витков, на переходном участке обмотки с одного диаметра корректирующего паза на другой по его торцу спирально укладывают слой вспомогательного провода от внутреннего диаметра паза к наружному, Диамет- i ром, равным диаметру провода обмот (Л ки, с последующим его замещением от наружного витка проводом обмотки. ОО СО 4 о 00

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„10 940 (59 4 Н 01 F 41/06

p)

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ "

H ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Фиг.1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3299905/24-07 (22) 09.06.81 (46) 30.07.86. Бюл. и 28 (71) Специальное конструкторскотехнологическое бюро Донецкого физико-технического института АН Украинской ССР (72) И.Г. Гавриш, А.Я. Лаптиенко, Э.Г. Матвеенко и Ю.В. Правда (53) 621.328.44 (088.8) (56) Авторское свидетельство, СССР

У 337834, кл. Н 01 F 27/28, 1966.

Общая и ядерная физика. Вып . 3, 1980, ст, Пермякова В.В. и др., с. 55-58. (54) (57) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СВЕРХ: ПРОВОДЯЩЕГО СОЛЕНОИДА, включающий получение непрерывной обмотки с кор:ректирующим пазом и переходными участками намоткой провода на каркас, отличающийся тем, что, с целью улучшения магнитных характеристик и повьппения надежности за счет исключения замыкания витков, на переходном участке обмотки с одного диаметра корректирующе.го паза на другой по его торцу спирально укладывают слой вспомогательного провода от внутреннего диаметра паза к наружному, диаметром., равным диаметру провода обмотки, с последующим его замещением от наружного витка проводом обмотки.

9403 3

1 103

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для получения высокооднород- ных магнитных полей с помощью сверхпроводящих. соленоидов с непрерывной электрической обмоткой.

Известен способ изготовления электрических катушек, основанный на намотке проводников на оправку, при этом намотку производят прика тыванием проводника к неподвижной оправке последовательно виток на виток

Способ обеспечивает намотку спирали в направлении от внутреннего к наружному диаметру, но не обеспечивает спиральной намотки в, обратном направлении.

Известен также способ изготовле-. ния сверхпроводящего соленоида, наиболее близкий к настоящему,включающий два случая: а) если высота паза равна четному числу слоев, то вначале заполняют обмоткой часть каркаса до уровня паза, затем наматывают слой по наружной поверхности паза, причем провод с помощью спиральной канавки,проделанной в пазе, опускают на каркас, после чего наматывают остальную часть соленоида, 6) если высота паза равна нечетному числу слоев, то часть сверхпроводника с основной катушки сматывают на дополнительную катушку. Затеи закрепляют соосно каркас и основную катушку, как единое целое, на намоточном станке, укладывают провод в разрез внутреннего паза и, вращая каркас соленоида и основную катушку, наматывают часть соленоида до уровня паза проводом с дополнительной катушки, конец выводят наружу, дальнейшую намотку осуществляют проводом с основной катушки. Указанный способ имеет недостатки: в первом случае спиральный переход длиной в 0,5-1 витка, выполненный в теле паза, вносит асимметрию в обмотку, что сказывается на однородности магнитного поля. Кроме того, пересечение переходного участка с витками. обмотки создает опасность замыкания. витков в этом месте и выхода соленоида из строя; во втором случае провод, пропущенный через прорезь в пазе, располага5

1О

40 ется вблизи рабочего объема соленоида и направлен под прямым углом к остальным виткам обмотки, что сильно сказывается на однородности магнитного поля, создавая дополнительную радиальную составляющую вектора магнитного поля.

Как в первом, так и во втором случае в переходных местах провод меняет направление намотки и сильно деформирован-, что пожет привести к повреждению сверхпроводящих жил (обрыву или появлению трещин) или электрической изоляции и, соответственно к снижению критических параметров.

Цель изобретения — улучшение магнитных характеристик и повышение надежности за счет исключения замыкания витков, Это достигается тем, что в способе изготовления сверхпроводящего соленоида, включающем получение непрерывной обмотки с корректирующим пазом и переходными участками намоткой провода на каркас, на переходном участке обмотки с одного диаметра корректирующего паза на другой по его торцу спирально укладывают слой вспомогательного провода от внутреннего диаметра паза к наружному, диаметром равным диаметру провода обмотки, с последующим его замещением от наружного витка проводом обмотки.

На фиг.1 (а,б) представлен соленоид с внутренним и наружным корректирующими пазами, разрез, на фиг.2схема устройства, реализующего спиральную укладку сверхпроводящего провода по торцу корректирующего паза; на фиг.3 — разрез А-А на фиг.2, на фиг,4 (а,б,в) - последовательность выполнения спиральной укладки сверхпроводящего провода.

Соленоид содержит каркас 1 с элементом коррекции — внутренним или наружным корректирующим пазом 2.

На каркасе 1 размещена обмотка соленоида, условно разбитая на три части 3-5 в соответствии с последова тельностью ее намотки.

Первая часть 3 обмотки (фиг.1,а) это послойно уложенный в обмотку сверхпроводник на высоту корректирующего паза 2, включая один слой по всей наружной поверхности указанного паза. Вторая часть 4 обмотки - это спирально уложенный сверхпроводник по торцу паза 2 в направлении от на3 10394 ружного диаметра паза к внутреннему.

Третья часть 5 обмотки - это послой- . но уложенный в обмотку сверхпроводящий провод, заполняющий пространство между пазом 2 и каркасом 1 и далее, до получения требуемого диаметра обмотки соленоида.

Для выполнения перехода в виде спирально уложенного по торцу корректирующего паза 2 сверхпроводящего -fO провода используют дополнительное устройство, представляющее собой кольцо 6 с секторообраэным вырезом

7. Кольцо 6 располагается от торца паза 2 на расстоянии, равном диаметру укладываемого провода, и фиксируется неподвижными элементами, в данном случае кольцами 8, стянутыми между собой шпильками 9.

Способ намотки сверхпроводящего 2б соленоида с корректирующим внутренним пазом осуществляют следующим образом.

Вращая каркас 1 в определенную. сторону, наматывают сверхпроводящий 25 провод, заполняя пространство между каркасом 1 и пазом 2. При достижении высоты обмотки, равной высоте паза 2, наматывают еще один слой провода, покрывая им всю наружную поверхность Зо паза. При выходе наматываемого сверхпроводящего провода на торец корректирующего паза дальнейшую намотку сверхпроводящего провода прекращают.

Сверхпроводннк вместе с подающей катушкой фиксируют. В результате полу35 чается первая часть 3 обмотки соленоида до начала перехода сверхпроводящего провода с наружного диаметра на внутренний.

Для выполнения второй части 4 обмотки на внутреннем диаметре паза закрепляют начало вспомогательного провода, диаметр которого берут рав- ным диаметру наматываемого сверхпро- водника, и на каркас 1 устанавливают устройство (фиг.2), с помощью которого осуществляют спиральный спуск по торцу паза 2. Для этого на каркас

1 устанавливают кольцо 6, прижимающее начало вспомогательного провода

10 к торцу паза 2 ° Плотную фиксацию положения кольца 6 обеспечивают кольцами 8. Вспомогательный провод пропускают через секторообразный вырез

7 кольца 6, которое начинают вращать в сторону, противоположную первоначальной намотке сверхпроводника

03 cf (фиг.4,а). В результате обеспечивается плотноупакованная спиральная намотка вспомогательного провода 1О на торце паза 2 в направлении от его внутреннего диаметра к наружному.

После этого освобождают ранее зафиксированный сверхпроводник вместе с подающей катушкой и заводят его в секторообраэный вырез 7 кольца 6,. где находится и конец вспомогательного провода. Вращая кольцо 6 в сторону, противоположную вращению при намотке вспомогательного провода 10, т.е. в сторону вращения каркаса при намотке части 3 соленоида, замещают вспомогательный провод 10 на торце паза сверхпроводником 11 (фиг.4, б,в) в направлении от наружного диаметра паза к внутреннему, образуя часть 4 об- . мотки. При этом наматываемый сверхпроводник необходимо смазывать клеящим веществом, в частности клеем или эпоксидной смолой. Уложив последний виток спирали по торцу паза, устройство убирают и производят обычным способом домотку оставшейся части соленоида, т.е. части 5. Таким образом осуществляют намотку соленоида, выполненного с внутренним корректирующим пазом.

Способ намотки сверхпроводящего соленоида с корректирующим наружным . пазом осуществляется следующим образом. Вращая каркас 1 в определенную сторону, наматывают сверхпроводящий провод, заполняя пространство между каркасом 1 и пазом 2 до уровня, на один слой меньше внутреннего диаметра паза и далее, по одну сторону от паза, до наружного диаметра соленоида с зазором между торцом паза и обмоткой, равным диаметру сверхпроводника (фиг.1,6). Таким- образом получается часть 3 обмотки соленоида.

При этом укаэанные зазоры между пазом и частью 3 обмотки оставляются с целью сохранения симметрии соленоида при последующем выполнении спирального спуска части 4 и части 5 обмотки. Намотку спирального спуска части 4.осуществляют в той же последовательности, как и в случае соленоида с внутренним корректирующим пазом, с той лишь разницей,что фактическая намотка спирального .спуска выполняется не по торцу паза 2, а по. торцу обмотки 3 ° предварительно (в процессе намотки) зафиксированной

1039403

Фиг.З иг.

Редактор Л. Письман

Техред И.Попович Корректор Е. Сирохман

Тираж 643 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 4146/3

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная,4 послойной промазкой эпоксидной смолой. После выполнения части 4 обычным способом доматывают часть 5 обмотки соленоида.

Таким образом, применение описанного способа изготовления сверхпроводящих соленоидов с корректирующим внутренним и наружным пазами исключает прямолинейные участки сверхпроводящего провода, искажающие однородность магнитного поля.

Кроме того, применение спирального перехода уменьшает вероятность замыкания части обмотки накоротко, так как в этом случае механический контакт между витками осуществляется по всей их длине, а не в отдельных точках.

Кроме того, применение способа. позволяет изготавливать обмотки слож1О ных форм, например, когда соленоид имеет паэ в сечении не прямоугольный, а трапециевидный или овальный, а также в случае выполнения апертурных или. секционированных соленоидов.