CN109256253A - 一种高温线圈及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高温线圈及其制造方法，该高温线圈包括主体以及绕制在主体外周的第一绝缘带；所述主体包括第二绝缘带以及依次绕制在第二绝缘带外周的多层线圈本体，每层所述线圈本体的外周均绕制有一层第三绝缘带；所述多层线圈本体由一根绕组线绕制所述第二绝缘带而成。本发明的线圈的耐高温等级高，其可以在350℃或更高的温度下正常工作，并且可以取消在反应堆堆顶布置通风散热装置，自然通风冷却即可满足要求，简化了设备，降低了成本，同时也提高了反应堆控制棒驱动机构的安全系数。
Description
技术领域
本发明涉及一种线圈，尤其是涉及一种适用于控制棒驱动机构的高温线圈及其制造方法。
背景技术
目前国内压水堆核电站使用的控制棒驱动机构均为磁力提升型控制棒驱动机构，它主要包括线圈组件、耐压壳组件、钩爪组件和驱动杆组件等部件，其中线圈组件为控制棒驱动机构的动力源。通过电柜给线圈组件的线圈通电，从而使线圈组件产生电磁场，由于电磁场的作用，从而带动钩爪组件实现相应的动作。
目前国内线圈组件的线圈可承受最高温度为220℃，耐高温等级较低。并且由于线圈组件在长时间运行中，产热（焦耳热）较大，线圈升温较快，如果线圈组件过热，会引起重要的运行事故，因而通常在反应堆堆顶布置通风散热装置，然而布置通风散热装置结构比较复杂，成本高。
发明内容
本发明的目的在于克服上述技术的不足，提供一种可提高耐高温等级、成本低的高温线圈及其制造方法。
本发明的第一方面提供的一种高温线圈，包括主体以及绕制在主体外周的第一绝缘带；所述主体包括第二绝缘带以及依次绕制在第二绝缘带外周的多层线圈本体，每层所述线圈本体的外周均绕制有一层第三绝缘带；所述多层线圈本体由一根绕组线绕制所述第二绝缘带而成。
进一步地，所述线圈本体为八层，所述第三绝缘带为八层。
进一步地，所述绕组线包括导线以及依次设置在导线外周的耐高温薄膜层、第四绝缘带、绝缘漆层。
进一步地，最内层的线圈本体具有进线端，最外层的线圈本体具有出线端，所述进线端和出线端分别凸出于线圈之外。
进一步地，每层所述线圈本体由多个线匝排列组成，所述多个线匝上和所述第三绝缘带上分别涂覆有填充料。
进一步地，所述填充料为无机溶剂填充料。
进一步地，所述第一绝缘带、第二绝缘带均为无碱玻璃丝带，所述第三绝缘带为云母带。
本发明的第二方面提供一种高温线圈的制造方法，包括以下步骤：
制作绕组线；
制作主体，包括：
将工装固定到绕线机器上，沿工装的支撑环外表面轴向间隔铺设4-6道绑扎带，绑扎带的两端预留出足够长度并进行固定；
在绑扎带上沿支撑环的外周绕制一层第二绝缘带，并对第二绝缘带的起始端和末端进行固定；
将制作好的绕组线的起始端预留出足够长度并进行固定；
将绕组线沿第二绝缘带的外周绕制出一层线圈本体，在该层线圈本体的外周绕制一层第三绝缘带，重复此步骤，直至线圈本体达到预设的层数，主体即制作完成；
通过绑扎带将制作好的主体绑扎结实，拆除工装并在主体的外周绕制一层第一绝缘带，通过第一绝缘带对主体进行包扎并且第一绝缘带在绕制过程中逐渐将绑扎带替换掉；
第一绝缘带绕制完成后对整体进行高温烘干固化。
进一步地，制作主体的步骤中，将绕组线沿第二绝缘带的外周绕制出一层线圈本体之后，还包括：在该层线圈本体上涂覆填充料；在该层线圈本体的外周绕制一层第三绝缘带之后，还包括：在该层第三绝缘带上涂覆填充料。
进一步地，制作绕组线的步骤，包括：
在导线的外周绕制一层耐高温薄膜层；
在耐高温薄膜层的外周绕制一层第四绝缘带；
第四绝缘带绕制完成后将整体浸入绝缘漆中，浸完漆后进行烘干固化，从而在第四绝缘带的外周形成一层绝缘漆层。
实施本发明，可提高线圈的耐高温等级，相对现有的线圈，其可以在350℃或更高的温度下正常工作，并且可以取消在反应堆堆顶布置通风散热装置，自然通风冷却即可满足要求，简化了设备，降低了成本，同时也提高了反应堆控制棒驱动机构的安全系数。
附图说明
图1为本发明一实施例提供的一种高温线圈的剖视示意图；
图2是图1所示线圈的线圈本体和第三绝缘带的剖视示意图；
图3是图1所示线圈的绕组线的结构示意图；
图4为图1所示线圈的制造方法的流程图；
图5是图4所示制造方法中工装的剖视示意图；
图6是图5所示工装的支撑环的左视示意图和右视示意图；
图7是图4所示制造方法中绑扎带铺设到工装的支撑环外表面的剖视示意图和支撑环的右视示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。
参考图1，本发明提供的一种高温线圈，主要应用于控制棒驱动机构，也可应用于工作环境温度或设备自身产热较高的其他电工电子设备，如核电站主泵绕组、其他利用线圈结构的电工电子设备等。该高温线圈包括主体10以及绕制在主体10外周的第一绝缘带30。主体10包括第二绝缘带11以及依次绕制在第二绝缘带11外周的多层线圈本体12。每层线圈本体12的外周均绕制有一层第三绝缘带13。优选地，多层线圈本体12由一根绕组线14绕制第二绝缘带11而成。多层线圈本体12外周的第三绝缘带13为一个整体。本实施例中，线圈本体12为八层，因而第三绝缘带13也为八层。线圈本体12的层数可根据实际情况进行设定。线圈本体12的层数不够成对本发明的限制。
本实施例中，第一绝缘带30、第二绝缘带11均为无碱玻璃丝带，无碱玻璃丝带具有高导热性，可提高线圈本体12的导热性能。第一绝缘带30还对线圈整体起到包扎作用，以防线圈本体12松散或损坏等。第三绝缘带13为云母带，云母带具有很好的绝缘性能，对相邻的线圈本体12起到绝缘作用。
最内层的线圈本体12（即绕制在第二绝缘带11外周的线圈本体12）具有进线端121（即进线引接线），最外层的线圈本体12具有出线端122（即出线引接线），进线端121和出线端122分别凸出于线圈之外，用于连接外部电源以实现对线圈进行供电。其中，进线端121即绕组线14的起始端，出线端122即绕组线14的末端。
参考图2，每层线圈本体12由多个线匝123紧密排列组成。线匝123的数量由绕组线14的粗细决定。多个线匝123上涂覆有填充料，用于填充相邻线匝123之间的间隙。第三绝缘带13上也涂覆有填充料。可以理解的是，所述填充料可以实现散热、绝缘和固定的作用，填充料优选为为无机溶剂填充料。
参考图3，多层线圈本体12由一根绕组线14绕制第二绝缘带11而成。绕组线14包括导线141以及依次设置在导线141外周的耐高温薄膜层142、第四绝缘带143、绝缘漆层。导线141优选为镍基合金铜圆线。耐高温薄膜层142优选为耐高温聚酯亚胺薄膜，起到耐高温作用。第四绝缘带143优选为无碱玻璃丝带，可提高导热性能。绝缘漆层优选为聚酯亚胺漆，起到良好的绝缘作用。
参考图4，本发明还提供一种高温线圈的制造方法。该制造方法包括以下步骤：
S1、制作绕组线14，包括：
在导线141的外周绕制一层耐高温薄膜层142。
在耐高温薄膜层142的外周绕制一层第四绝缘带143。
第四绝缘带143绕制完成后将整体浸入绝缘漆中，浸完漆后进行烘干固化（在一个例子中，采用70℃～100℃低温烘培0.5h～2h后再采用150℃～200℃低温烘培0.5h～2h），从而在第四绝缘带143的外周形成一层绝缘漆层。
S2、制作主体10，包括：
制作工装50，根据线圈的大小设计工装50。如图5所示，工装50包括支撑环51以及通过紧固件53例如螺钉等安装到支撑环51两端的端盖52。如图6所示，支撑环51由多段弧段组成。本实施例中，支撑环51由三段弧段511、512、513组成。三段弧段511、512、513大小不一，且每段弧段的一端的弧长小于其另一端的弧长，便于工装的拆卸。
将工装50固定到绕线机器上，沿工装50的支撑环外51表面轴向间隔铺设4-6道绑扎带60，如图7所示，本实施例中，绑扎带60为6道。绑扎带60的两端预留出足够长度并进行固定，例如可固定到端盖52上，如此可避免绕线时干扰工作。
在绑扎带60上沿支撑环51的外周绕制一层第二绝缘带11，并通过绝缘胶带对第二绝缘带11的起始端和末端进行固定；
将制作好的绕组线14的起始端预留出足够长度并进行固定，从而对绕组线14的起始端起到保护作用，同时便于绕线；
将绕组线14沿第二绝缘带的外周绕制出一层线圈本体12，绕制出一层线圈本体12之后，在该层线圈本体12上涂覆填充料，以填充该层线圈本体12的相邻线匝123之间的间隙。然后在该层线圈本体12的外周绕制一层第三绝缘带13，第三绝缘带13绕制后，在该层第三绝缘带13上涂覆填充料。重复此步骤，直至线圈本体12达到预设的层数，主体10即制作完成。最外层的第三绝缘带13的末端通过绝缘胶带进行固定。绕组线14的末端也预留出足够长度。绕组线14的起始端和末端分别形成最内层的线圈本体12的进线端121以及最外层的线圈本体12的出线端122。
S3、通过绑扎带60将制作好的主体10绑扎结实，拆除工装50并在主体10的外周绕制一层第一绝缘带30，通过第一绝缘带30对主体10进行包扎并且第一绝缘带30在绕制过程中逐渐将绑扎带60替换掉。
S4、第一绝缘带30绕制完成后对整体进行高温烘干固化（在一个例子中，采用70℃～100℃低温烘培0.5h～2h后再采用150℃～200℃低温烘培0.5h～2h），线圈即制作完成。
本发明的线圈的耐高温等级高，相对现有的线圈，其可以在350℃或更高的温度下正常工作，并且可以取消在反应堆堆顶布置通风散热装置，自然通风冷却即可满足要求，简化了设备，降低了成本，同时也提高了反应堆控制棒驱动机构的安全系数。
以上实施例仅表达了本发明的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，如对各个实施例中的不同特征进行组合等，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种高温线圈，其特征在于：包括主体以及绕制在主体外周的第一绝缘带；所述主体包括第二绝缘带以及依次绕制在第二绝缘带外周的多层线圈本体，每层所述线圈本体的外周均绕制有一层第三绝缘带；所述多层线圈本体由一根绕组线绕制所述第二绝缘带而成。
2.根据权利要求1所述的高温线圈，其特征在于：所述线圈本体为八层，所述第三绝缘带为八层。
3.根据权利要求1所述的高温线圈，其特征在于：所述绕组线包括导线以及依次设置在导线外周的耐高温薄膜层、第四绝缘带、绝缘漆层。
4.根据权利要求1所述的高温线圈，其特征在于：最内层的线圈本体具有进线端，最外层的线圈本体具有出线端，所述进线端和出线端分别凸出于线圈之外。
5.根据权利要求1所述的高温线圈，其特征在于：每层所述线圈本体由多个线匝排列组成，所述多个线匝上和所述第三绝缘带上分别涂覆有填充料。
6.根据权利要求5所述的高温线圈，其特征在于：所述填充料为无机溶剂填充料。
7.根据权利要求1所述的高温线圈，其特征在于：所述第一绝缘带、第二绝缘带均为无碱玻璃丝带，所述第三绝缘带为云母带。
8.一种高温线圈的制造方法，其特征在于：包括以下步骤：
制作绕组线；
制作主体，包括：
将工装固定到绕线机器上，沿工装的支撑环外表面轴向间隔铺设4-6道绑扎带，绑扎带的两端预留出足够长度并进行固定；
在绑扎带上沿支撑环的外周绕制一层第二绝缘带，并对第二绝缘带的起始端和末端进行固定；
将制作好的绕组线的起始端预留出足够长度并进行固定；
将绕组线沿第二绝缘带的外周绕制出一层线圈本体，在该层线圈本体的外周绕制一层第三绝缘带，重复此步骤，直至线圈本体达到预设的层数，主体即制作完成；
通过绑扎带将制作好的主体绑扎结实，拆除工装并在主体的外周绕制一层第一绝缘带，通过第一绝缘带对主体进行包扎并且第一绝缘带在绕制过程中逐渐将绑扎带替换掉；
第一绝缘带绕制完成后对整体进行高温烘干固化。
9.根据权利要求8所述的高温线圈的制造方法，其特征在于：制作主体的步骤中，将绕组线沿第二绝缘带的外周绕制出一层线圈本体之后，还包括：在该层线圈本体上涂覆填充料；在该层线圈本体的外周绕制一层第三绝缘带之后，还包括：在该层第三绝缘带上涂覆填充料。
10.根据权利要求8所述的高温线圈的制造方法，其特征在于：制作绕组线的步骤，包括：
在导线的外周绕制一层耐高温薄膜层；
在耐高温薄膜层的外周绕制一层第四绝缘带；
第四绝缘带绕制完成后将整体浸入绝缘漆中，浸完漆后进行烘干固化，从而在第四绝缘带的外周形成一层绝缘漆层。
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