卡带式双饼线圈优化绕制方法

使用双饼线圈绕制超导磁体时，最大的缺点体现在饼与饼之间的连接上。根据目前的超导连接工艺，Bi-2223超导带材之间基本还只有锡焊连接这一种方式。对于双饼线圈而言，锡焊连接的困难不仅在于向整个磁体中引入了电阻，还在于焊接工艺本身的困难。这是因为，双饼线圈的导线头在线圈最外圈，对于制冷机接触式制冷的磁体，焊点的固定和冷却都是一个必须解决的问题。

这种新的绕制方法与双饼线圈最大的区别在于，双饼线圈带材的中点在线圈的最内圈，而带材的两端在最外圈；而这种绕制方法让带材的中点在最外圈，而两个端点在最内圈，而最内端将被分别焊接在两个绝缘的铜制线轴上。这种方法基本上解决了需要解决的问题。首先，带材的端点直接焊接在最内侧的线轴上，不存在固定焊点的问题；第二，焊点所发出的焦耳热，其大部分将被铜轴直接导走，流入线圈的只是很小一部分。接下来要解决的问题，是如何绕制这样一种绕法的双饼，以及如何连接铜轴以实现电和热的导通和绝缘。

在确定了线圈的形式之后，一个亟待解决的问题就是使用怎样的绕制方法来实现这种线圈。按照普通的思维模式，从内向外绕导线并将端点留在最外是非常顺畅且理所当然的。这也正是为什么双饼线圈有前述的那些缺点，却仍然成为绕制超导磁体所通用的一种方法的原因。这种新的绕制形式所发明的方法同样是将带材从内向外绕。卡带式双饼绕制过程示意图如图3.3所示。

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图3.3　卡带式双饼绕制过程示意图

在绕制这种线圈时，首先从Bi-2223带盘上引出带材的一端并将其固定于线轴1上。固定时采用锡焊的方式，将带材围绕铜质线轴锡焊一周，以达到固定和导电的目的。然后同时旋转线轴1和带盘，将带盘上的导线缠绕到线轴1上。第三步，在缠绕了足够长的带材之后，将带材从带盘上截断。缠绕在线轴1上的带材长度应当是整个双饼带材的总长度，而不仅仅是最终缠绕在线轴1上的带材长度。这个总长度可以通过计算和其他控制方法得到。第四步，将新截断的带材的另一端固定于线轴2上，固定方法同样是锡焊。第五步，同时旋转线轴1和线轴2，旋转方向与第二步相反，将带材从线轴1上缠绕到线轴2上，直到两个线轴上的带材相等为止。第六步，叠合并绷紧两个饼，使之成为一个完成的双饼。这样，一个新型绕法的双饼线圈就被绕出来了。

该绕制方法与磁带的运转方式很像，因此通过这种方法绕制的线圈命名为卡带式双饼线圈。