超导体漆包线的研究

研究结构表明，用国内现有漆包机生产超导漆包线是可行的，其电阻值在常态下为≤160Ω/Km；在-269℃（4K）时为0Ω/Km 。对漆包线绕组电机降低制造和运行成本，增加运行效率，减少电机运行时的振动和噪音，减少体积，增大容量，提高性能成为现实。产品能满足特殊领域和极端领域用特种电机的要求。关键词：超导；漆包线；绕组型电机。
    1 前言
    国家中长期科学和技术发展规划纲要中指出，将重点研究新型高温超导材料及制备技术。超导电机一般分为绕组型超导电机和块材型超导电机。所谓绕组型超导电机是指电机的定子绕组或转子绕组由超导线绕制的线圈组成，而块材型超导电机是指电机转子由高温超导块材组成。由于超导电机采用了超导体，超导电机的运行电流密度和磁通密度都大大地提高了。超导电机的基本结构和常规电机相似，主要由转子、定子组成，只是还需要有相应的低温容器以使超导体处于超导态。与常规电机相比较，能够承载更大的电流，产生更强的磁场，在输出功率相同的情况下，体积和重量减小到常规电机的1/5。因此，超导电机的优点更加突出：1 降低了制造成本；2 降低运行成本，增加运行效率；3 减少电机运行时的振动和噪音；4 体积和重量减少4/5；5 单机容量增大；6 稳定性能提高。
    低温超导体一般用气氦、液氦或超流氦进行冷却，而过冷（加压）超流氦则是最优的选择。作为超导电机定子绕组用的漆包线，要求芯线为超导体。漆膜在低温环境中能保持良好的机械电气性能，漆包线制作的主要技术难题在于：1 漆膜的超低温度稳定性；2 漆膜与超导体的附着力；3 涂漆的工艺性。

 2 芯线材料的选择如图1所示（略）线芯为Ni-Ti合金外包铜线，Cu含量约为50%，Ni-Ti含量为50
%，外径：0.44mm。

    3 漆包线漆的选择

    特种改性缩醛漆包线漆，它具有固化后的漆膜超低温稳定性好，与铜的附着力强等许多优点。
  外观：棕色透明液体，无机械杂质粘度：25℃，10-20cp；固含量：200℃，1h为（48±2）%；稀释剂：甲酚：二
甲苯：流平剂比例为6.0:3.9:0.1。4 涂线及性能

    涂线机： HE3400L*1100W MB KUHARSeisakusha co.Lt.D.Japan; 芯线外径：（0.44±0.05）mm，最大0.492mm；软化点：281℃；击穿电压（室温）：6-8KV；单项刮漆：650g；漆膜连续性：5m3%盐水针孔0或1个；电阻值：常态时为160Ω/km，-269℃（4K）时为0Ω/km。5 结果及讨论5.1 漆膜附着力

    由于电机绕组的超导漆包线的超导体一般多用Ni-Ti合金， 而Ni-Ti合金与油漆树脂的附着力比较差，为了解决这个问题就在Ni-Ti合金超导体外包覆一层铜，金属铜与高分子材料的附着力很好，。图2（略）为实际采用芯线断面照片（芯线×10倍），外层为金属铜，内层为Ni-Ti合金超导体。图3（略）为超导体漆包线断面照片（线径×10倍），从图3可以看出漆膜与芯线粘合得很好。5.2 涂线工艺

    图4（略）为超导体漆包线介质损耗特性，涂线速度为40m/min，1＃、2＃样品涂线炉温为360℃/380℃，3＃、4＃样品涂线炉温为370℃/390℃，5＃、6＃、7＃样品涂线温度为370℃/380℃，8＃、9＃样品涂线温度为370℃/390℃，试验结果表明：1＃-4＃样品性能不能满足要求，5＃-7＃水中针孔较多。8＃、9＃性能达到指标要求。
    5.3 红外光谱分析

    图5（略）为超导体漆包线不同工艺下的红外光谱图，特种改性缩醛漆包线固化后在波长为2250cm^-1的特征峰处，炉温为370℃/390℃时的峰值比炉温为360℃/380℃时更明显，因此固化后的性能更好。6 结论

    超导体漆包线的生产可以在国内现有漆包机上实现， 对现有漆包机不需要做设备上的改进，覆铜Ni-Ti合金超导芯线的选择和特种改性缩醛漆包线漆是能否生产出合格超导体漆包线的关键，研究结果表明，用国内现有的漆包机生产超导漆包线是可行的，其电阻值在常态时为≤160℃/km，在-269℃（4K）时为0Ω/km。对漆包线绕组电机降低了制造成本和运行成本，增加运行效率，减少电机运行时的振动和噪音，减少体积，增大容量，提高性能成为现实，产品能满足特殊领域和极端领域用特种电机的要求。