資料介紹
研究結(jié)構(gòu)表明,用國內(nèi)現(xiàn)有漆包機生產(chǎn)超導漆包線是可行的,其電阻值在常態(tài)下為≤160Ω/Km;在-269℃(4K)時為0Ω/Km 。對漆包線繞組電機降低制造和運行成本,增加運行效率,減少電機運行時的振動和噪音,減少體積,增大容量,提高性能成為現(xiàn)實。產(chǎn)品能滿足特殊領(lǐng)域和極端領(lǐng)域用特種電機的要求。關(guān)鍵詞:超導;漆包線;繞組型電機。
??? 1 前言
??? 國家中長期科學和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要中指出,將重點研究新型高溫超導材料及制備技術(shù)。超導電機一般分為繞組型超導電機和塊材型超導電機。所謂繞組型超導電機是指電機的定子繞組或轉(zhuǎn)子繞組由超導線繞制的線圈組成,而塊材型超導電機是指電機轉(zhuǎn)子由高溫超導塊材組成。由于超導電機采用了超導體,超導電機的運行電流密度和磁通密度都大大地提高了。超導電機的基本結(jié)構(gòu)和常規(guī)電機相似,主要由轉(zhuǎn)子、定子組成,只是還需要有相應(yīng)的低溫容器以使超導體處于超導態(tài)。與常規(guī)電機相比較,能夠承載更大的電流,產(chǎn)生更強的磁場,在輸出功率相同的情況下,體積和重量減小到常規(guī)電機的1/5。因此,超導電機的優(yōu)點更加突出:1 降低了制造成本;2 降低運行成本,增加運行效率;3 減少電機運行時的振動和噪音;4 體積和重量減少4/5;5 單機容量增大;6 穩(wěn)定性能提高。
??? 低溫超導體一般用氣氦、液氦或超流氦進行冷卻,而過冷(加壓)超流氦則是最優(yōu)的選擇。作為超導電機定子繞組用的漆包線,要求芯線為超導體。漆膜在低溫環(huán)境中能保持良好的機械電氣性能,漆包線制作的主要技術(shù)難題在于:1 漆膜的超低溫度穩(wěn)定性;2 漆膜與超導體的附著力;3 涂漆的工藝性。
?2 芯線材料的選擇如圖1所示(略)線芯為Ni-Ti合金外包銅線,Cu含量約為50%,Ni-Ti含量為50
%,外徑:0.44mm。
??? 3 漆包線漆的選擇
??? 特種改性縮醛漆包線漆,它具有固化后的漆膜超低溫穩(wěn)定性好,與銅的附著力強等許多優(yōu)點。
? 外觀:棕色透明液體,無機械雜質(zhì)粘度:25℃,10-20cp;固含量:200℃,1h為(48±2)%;稀釋劑:甲酚:二
甲苯:流平劑比例為6.0:3.9:0.1。4 涂線及性能
??? 涂線機: HE3400L*1100W MB KUHARSeisakusha co.Lt.D.Japan; 芯線外徑:(0.44±0.05)mm,最大0.492mm;軟化點:281℃;擊穿電壓(室溫):6-8KV;單項刮漆:650g;漆膜連續(xù)性:5m3%鹽水針孔0或1個;電阻值:常態(tài)時為160Ω/km,-269℃(4K)時為0Ω/km。5 結(jié)果及討論5.1 漆膜附著力
??? 由于電機繞組的超導漆包線的超導體一般多用Ni-Ti合金, 而Ni-Ti合金與油漆樹脂的附著力比較差,為了解決這個問題就在Ni-Ti合金超導體外包覆一層銅,金屬銅與高分子材料的附著力很好,。圖2(略)為實際采用芯線斷面照片(芯線×10倍),外層為金屬銅,內(nèi)層為Ni-Ti合金超導體。圖3(略)為超導體漆包線斷面照片(線徑×10倍),從圖3可以看出漆膜與芯線粘合得很好。5.2 涂線工藝
??? 圖4(略)為超導體漆包線介質(zhì)損耗特性,涂線速度為40m/min,1#、2#樣品涂線爐溫為360℃/380℃,3#、4#樣品涂線爐溫為370℃/390℃,5#、6#、7#樣品涂線溫度為370℃/380℃,8#、9#樣品涂線溫度為370℃/390℃,試驗結(jié)果表明:1#-4#樣品性能不能滿足要求,5#-7#水中針孔較多。8#、9#性能達到指標要求。
??? 5.3 紅外光譜分析
??? 圖5(略)為超導體漆包線不同工藝下的紅外光譜圖,特種改性縮醛漆包線固化后在波長為2250cm^-1的特征峰處,爐溫為370℃/390℃時的峰值比爐溫為360℃/380℃時更明顯,因此固化后的性能更好。6 結(jié)論
??? 超導體漆包線的生產(chǎn)可以在國內(nèi)現(xiàn)有漆包機上實現(xiàn), 對現(xiàn)有漆包機不需要做設(shè)備上的改進,覆銅Ni-Ti合金超導芯線的選擇和特種改性縮醛漆包線漆是能否生產(chǎn)出合格超導體漆包線的關(guān)鍵,研究結(jié)果表明,用國內(nèi)現(xiàn)有的漆包機生產(chǎn)超導漆包線是可行的,其電阻值在常態(tài)時為≤160℃/km,在-269℃(4K)時為0Ω/km。對漆包線繞組電機降低了制造成本和運行成本,增加運行效率,減少電機運行時的振動和噪音,減少體積,增大容量,提高性能成為現(xiàn)實,產(chǎn)品能滿足特殊領(lǐng)域和極端領(lǐng)域用特種電機的要求。
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