一种核聚变用绝缘材料复合粘接方法
| 专利类型 | 发明授权 | 法律事件 | 实质审查; 授权; |
| 专利有效性 | 有效专利 | 当前状态 | 授权 |
| 申请号 | CN202510047911.8 | 申请日 | 2025-01-13 |
| 公开(公告)号 | CN119446777B | 公开(公告)日 | 2025-05-02 |
| 申请人 | 合肥综合性国家科学中心能源研究院(安徽省能源实验室); | 申请人类型 | 科研院所 |
| 发明人 | 周超; 闫朝辉; 魏彩飞; 俞小伍; 何建; 文伟; | 第一发明人 | 周超 |
| 权利人 | 合肥综合性国家科学中心能源研究院(安徽省能源实验室) | 权利人类型 | 科研院所 |
| 当前权利人 | 合肥综合性国家科学中心能源研究院(安徽省能源实验室) | 当前权利人类型 | 科研院所 |
| 省份 | 当前专利权人所在省份：安徽省 | 城市 | 当前专利权人所在城市：安徽省合肥市 |
| 具体地址 | 当前专利权人所在详细地址：安徽省合肥市庐阳区三国城路80号 | 邮编 | 当前专利权人邮编：230031 |
| 主IPC国际分类 | H01F41/04 | 所有IPC国际分类 | H01F41/04 ; H01F41/12 |
| 专利引用数量 | 2 | 专利被引用数量 | 0 |
| 专利权利要求数量 | 8 | 专利文献类型 | B |
| 专利代理机构 | 北京科迪生专利代理有限责任公司 | 专利代理人 | 李晓莉; |
| 摘要 | 本 发明 公开一种 核聚变 用绝缘材料复合粘接方法，属于核聚变用铠装超 导线 圈导体绝缘研制领域，通过 控制器 面板、 信号 开关 、信号交换器、 变频器 、 电机 、绝缘辅材带盘、导向轮、上 轧辊 轮、下轧辊轮、电控张 力 调节轮、聚酰亚胺纯原液碾涂滚轮机、居中调整板、视校器、脱气碾压轮、 张力 调节旋 转轮 、加热器、辅材卷收电控轮盘，对核聚变用绝缘材料进行复合粘接。本发明实现高能效、高 质量 一体化超导线圈绝缘包绕以满足绝缘阻值设计测试要求。 | ||
| 权利要求 | 1.一种核聚变用绝缘材料复合粘接方法，其特征在于，包括以下步骤： |
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| 说明书全文 | 一种核聚变用绝缘材料复合粘接方法技术领域背景技术[0002] 在核聚变装置中，如托卡马克和仿星器等，磁场起着关键的作用。在一些大型托卡马克装置中，磁场强度可能达到数特斯拉，对应的电磁线圈上的电压可以达到数千伏甚至更高。如果没有良好的电绝缘，如此高的电压很容易导致电气击穿和短路。当发生电气击穿时，电流会通过不期望的路径，例如从电磁线圈直接流向装置的其他金属部件，这不仅会损坏设备，还会扰乱磁场的正常分布。一旦磁场分布被破坏，等离子体的约束就会失效，聚变反应就无法正常进行。在核聚变这样的高能量密度实验环境中，安全是至关重要的，任何设备故障都可能导致严重的后果。绝缘复合材料的制备工艺、绝缘结构的设计可以有效地均匀电场分布，减少电场集中导致的击穿风险。 [0003] 良好的电绝缘可以确保磁场的稳定性和均匀性，从而提高等离子体的约束效率。更有效的等离子体约束意味着更高的聚变反应效率，能够产生更多的能量。此外，可靠的电绝缘还可以减少装置的维护成本和停机时间。如果电绝缘系统经常出现故障，就需要频繁地对装置进行维修和更换部件，这不仅会增加成本，还会影响核聚变研究的进度。 发明内容[0004] 为了解决核聚变超导线圈绝缘包绕效率过低以及绝缘材料叠包率不稳定问题，本发明提供一种核聚变用绝缘材料复合粘接方法，大幅度提高核聚变超导线圈绝缘包绕效率也提高了核聚变超导线圈电物理绝缘性能，有效降低了研制人员的时间成本，大幅提高了核聚变超导线圈绝缘包绕研制系统的自动化程度；具有较高的系统集成化、结构组装简单、操作简便、可靠性强等优点。 [0005] 为达到上述目的，本发明采用如下技术方案： [0006] 一种核聚变用绝缘材料复合粘接方法，所述第一玻璃丝带从第一玻璃丝带绝缘辅材带盘上抽离、经第一导向轮引向第一电控张力调节轮，再经过第一上轧辊轮和第一下轧辊轮将第一玻璃丝带与聚酰亚胺带复合一起；聚酰亚胺带从聚酰亚胺带绝缘辅材带盘上抽离，经第二导向轮引向第二电控张力调节轮，再经过第二聚酰亚胺纯原液碾涂滚轮均匀辊涂聚酰亚胺纯原液到聚酰亚胺带，再经过第一视校器对聚酰亚胺带进行居中检测，第一视校器所连接的第一居中调整板对聚酰亚胺带与第一玻璃丝带进行复合粘接、居中矫正调节微处理；第一上轧辊轮和第一下轧辊轮对聚酰亚胺带与第一玻璃丝带进行复合粘接后的复合带进行碾平压实脱气处理；然后聚酰亚胺带与第一玻璃丝带进行复合粘接居中，经第一上轧辊轮和第一下轧辊轮碾平压实脱气处理，形成聚酰亚胺带玻璃丝带的粘接复合带； [0007] 第二玻璃丝带从第二玻璃丝带绝缘辅材带盘上抽离、经第三导向轮引向第三电控张力调节轮再经过第一聚酰亚胺纯原液碾涂滚轮均匀辊涂聚酰亚胺纯原液到第二玻璃丝带，再经过第四导向轮、第五导向轮引向第二视校器对第二玻璃丝带进行居中检测，第二视校器所连接的第二居中调整板对已经均匀辊涂聚酰亚胺纯原液的第二玻璃丝带与聚酰亚胺带玻璃丝带的粘接复合带进行复合粘接前的居中矫正调节微处理；第二上轧辊轮和第二下轧辊轮对聚酰亚胺带玻璃丝带的粘接复合带与第二玻璃丝带进行复合粘接后的复合带进行碾平压实脱气处理；然后聚酰亚胺带玻璃丝带的粘接复合带与第二玻璃丝带进行复合粘接居中，经第二上轧辊轮和第二下轧辊轮碾平压实脱气处理，再经过加热器固化成型形成玻璃丝带+聚酰亚胺带+玻璃丝带粘接复合带；由玻璃丝带+聚酰亚胺带+玻璃丝带粘接复合带辅材卷收电控轮盘收卷，从而完成三层复合带盘绕。 [0008] 进一步地，所述控制器面板分别通过第一通讯线路通道、第四通讯线路通道、第九通讯线路通道、第三通讯线路通道、第八通讯线路通道、第十二通讯线路通道、第十三通讯线路通道、第十四通讯线路通道、第十五通讯线路通道、第十六通讯线路通道、第十八通讯线路通道对M1电机、M2电机、M3电机、M4电机、第一电控张力调节轮、第二电控张力调节轮、第三电控张力调节轮、第一聚酰亚胺纯原液碾涂滚轮机、第二聚酰亚胺纯原液碾涂滚轮机、第一视校器、第二视校器进行控制。 [0009] 进一步地，所述控制器面板分别利用第三信号开关、第一信号交换器、第一变频器、第二信号开关、第三信号交换器、第二变频器、第五信号开关、第二信号交换器、第三变频器、第一信号开关、第四信号开关、第六信号开关、第七信号开关、第八信号开关、第四信号交换器、第四变频器，再通过第六通讯线路通道、第五通讯线路通道、第十通讯线路通道、第十一通讯线路通道、第七通讯线路通道、第二通讯线路通道、第十九通讯线路通道、第二十通讯线路通道、第十七通讯线路通道对各单体设备、信号接收电子元器件进行指令信号交互。 [0010] 进一步地，第一玻璃丝带绝缘辅材带盘通过M1电机控制，聚酰亚胺带绝缘辅材带盘通过M2电机控制，第二玻璃丝带绝缘辅材带盘通过M3电机控制，玻璃丝带+聚酰亚胺带+玻璃丝带粘接复合带辅材卷收电控轮盘通过M4电机控制。 [0011] 进一步地，当第一玻璃丝带再在复合粘结过程中不需要进退处理时，控制器面板不与M1电机进行过程信号交互，当聚酰亚胺带再在复合粘结过程中不需要进退处理时，控制器面板不与M2电机进行过程信号交互，第二玻璃丝带再在复合粘结过程中不需要进退处理时，控制器面板不与M3电机控制电机进行过程信号交互。 [0012] 进一步地，控制器面板时刻对第二电控张力调节轮和第三电控张力调节轮进行信号交互，以保证复合带粘结张力满足复合要求。 [0013] 进一步地，控制器面板对第一聚酰亚胺纯原液碾涂滚轮机和第二聚酰亚胺纯原液碾涂滚轮机进行的交互指令为：在第一视校器和第二视校器确认聚酰亚胺带和第二玻璃丝带的位置均处于居中位置，然后触发第一聚酰亚胺纯原液碾涂滚轮机和第二聚酰亚胺纯原液碾涂滚轮机对聚酰亚胺带和第二玻璃丝带进行聚酰亚胺纯原液碾涂。 [0014] 有益效果： [0015] 本发明解决了核聚变超导线圈绝缘包绕效率过低以及绝缘材料叠包率不稳定问题和绝缘材料包绕缠绕褶皱处存在空气富集破坏超导线圈电物理绝缘性能，甚至直接导致超导线圈爬层放电破坏磁场的稳定运行问题；大幅度提高了核聚变超导线圈绝缘包绕效率也提高了核聚变超导线圈电物理绝缘性能，有效降低了研制人员的时间成本，大幅提高了核聚变超导线圈绝缘包绕研制系统的自动化程度；具有较高的系统集成化、结构组运行稳定、系统运行参数调节灵活、可靠性强等优点。附图说明 [0017] 图1为本发明的一种核聚变用绝缘材料复合粘接方法的原理示意图。 [0018] 其中，附图标记为：1‑控制器面板；2‑第一通讯线路通道；3‑第三信号开关；4‑第一信号交换器；5‑第一变频器；6‑第六通讯线路通道；7‑第一玻璃丝带绝缘辅材带盘；8‑M1电机；9‑第一玻璃丝带；10‑第一导向轮；11‑第一电控张力调节轮；12‑第二通讯线路通道；13‑第一信号开关；14‑第三通讯线路通道；15‑第四通讯线路通道；16‑第二信号开关；17‑第三信号交换器；18‑第二变频器；19‑第五通讯线路通道；20‑聚酰亚胺带绝缘辅材带盘；21‑M2电机；22‑聚酰亚胺带；23‑第二导向轮；24‑第二电控张力调节轮；25‑第七通讯线路通道；26‑第四信号开关；27‑第八通讯线路通道；28‑第九通讯线路通道；29‑第五信号开关；30‑第二信号交换器；31‑第三变频器；32‑第十通讯线路通道；33‑M3电机；34‑第二玻璃丝带绝缘辅材带盘；35‑第二玻璃丝带；36‑第三导向轮；37‑第三电控张力调节轮；38‑第十一通讯线路通道；39‑第六信号开关；40‑第十二通讯线路通道；41‑第一聚酰亚胺纯原液碾涂滚轮； 42‑第一聚酰亚胺纯原液碾涂滚轮支撑架；43‑第一聚酰亚胺纯原液碾涂滚轮机；44‑第十三通讯线路通道；45‑第二聚酰亚胺纯原液碾涂滚轮；46‑第二聚酰亚胺纯原液碾涂滚轮支撑架；47‑第二聚酰亚胺纯原液碾涂滚轮机；48‑第十四通讯线路通道；49‑第一居中调整板； 50‑第一视校器；51‑第九信号开关；52‑第十五通讯线路通道；53‑第一上轧辊轮；54‑第一下轧辊轮；55‑聚酰亚胺带玻璃丝带；56‑第四导向轮；57‑第五导向轮；58‑第二居中调整板； 59‑第二视校器；60‑第七信号开关；61‑第十六通讯线路通道；62‑第二上轧辊轮；63‑第二下轧辊轮；64‑加热器；65‑玻璃丝带+聚酰亚胺带+玻璃丝带粘接复合带；66‑玻璃丝带+聚酰亚胺带+玻璃丝带粘接复合带辅材卷收电控轮盘；67‑M4电机；68‑第十七通讯线路通道；69‑第四变频器；70‑第四信号交换器；71‑第八信号开关；72‑第十八通讯线路通道；73‑第十九通讯线路通道；74‑第二十通讯线路通道。 具体实施方式[0019] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。 [0020] 如图1所示，本发明的一种核聚变用绝缘材料复合粘接方法包括控制器面板1、第一通讯线路通道2、第三信号开关3、第一信号交换器4、第一变频器5、第六通讯线路通道6、第一玻璃丝带绝缘辅材带盘7、M1电机8、第一玻璃丝带9、第一导向轮10、第一电控张力调节轮11、第二通讯线路通道12、第一信号开关13、第三通讯线路通道14、第四通讯线路通道15、第二信号开关16、第三信号交换器17、第二变频器18、第五通讯线路通道19、聚酰亚胺带绝缘辅材带盘20、M2电机21、聚酰亚胺带22、第二导向轮23、第二电控张力调节轮24、第七通讯线路通道25、第四信号开关26、第八通讯线路通道27、第九通讯线路通道28、第五信号开关29、第二信号交换器30、第三变频器31、第十通讯线路通道32、M3电机33、第二玻璃丝带绝缘辅材带盘34、第二玻璃丝带35、第三导向轮36、第三电控张力调节轮37、第十一通讯线路通道38、第六信号开关39、第十二通讯线路通道40、第一聚酰亚胺纯原液碾涂滚轮41、第一聚酰亚胺纯原液碾涂滚轮支撑架42、第一聚酰亚胺纯原液碾涂滚轮机43、第十三通讯线路通道44、第二聚酰亚胺纯原液碾涂滚轮45、第二聚酰亚胺纯原液碾涂滚轮支撑架46、第二聚酰亚胺纯原液碾涂滚轮机47、第十四通讯线路通道48、第一居中调整板49、第一视校器50、第九信号开关51、第十五通讯线路通道52、第一上轧辊轮53、第一下轧辊轮54、聚酰亚胺带玻璃丝带55、第四导向轮56、第五导向轮57、第二居中调整板58、第二视校器59、第七信号开关 60、第十六通讯线路通道61、第二上轧辊轮62、第二下轧辊轮63、加热器64、玻璃丝带+聚酰亚胺带+玻璃丝带粘接复合带65、玻璃丝带+聚酰亚胺带+玻璃丝带粘接复合带辅材卷收电控轮盘66、M4电机67、第十七通讯线路通道68、第四变频器69、第四信号交换器70、第八信号开关71、第十八通讯线路通道72、第十九通讯线路通道73、第二十通讯线路通道74。 [0021] 所述第一玻璃丝带9从第一玻璃丝带绝缘辅材带盘7上抽离、经第一导向轮10引向第一电控张力调节轮11，再经过第一上轧辊轮53和第一下轧辊轮54将第一玻璃丝带9与聚酰亚胺带22复合一起；聚酰亚胺带22从聚酰亚胺带绝缘辅材带盘20上抽离，经第二导向轮23引向第二电控张力调节轮24，再经过第二聚酰亚胺纯原液碾涂滚轮45均匀辊涂聚酰亚胺纯原液到聚酰亚胺带22，再经过第一视校器50对聚酰亚胺带22进行居中检测，第一视校器 50所连接的第一居中调整板49可对聚酰亚胺带22与第一玻璃丝带9进行复合粘接、居中矫正调节微处理；第一上轧辊轮53和第一下轧辊轮54可对聚酰亚胺带22与第一玻璃丝带9进行复合粘接后的复合带进行碾平压实脱气处理；然后聚酰亚胺带22与第一玻璃丝带9进行复合粘接居中，经第一上轧辊轮53和第一下轧辊轮54碾平压实脱气处理，形成聚酰亚胺带玻璃丝带55的粘接复合带。 [0022] 第二玻璃丝带35从第二玻璃丝带绝缘辅材带盘34上抽离、经第三导向轮36引向第三电控张力调节轮37再经过第一聚酰亚胺纯原液碾涂滚轮41均匀辊涂聚酰亚胺纯原液到第二玻璃丝带35，再经过第四导向轮56、第五导向轮57引向第二视校器59对第二玻璃丝带35进行居中检测，第二视校器59所连接的第二居中调整板58可对已经均匀辊涂聚酰亚胺纯原液的第二玻璃丝带35与聚酰亚胺带玻璃丝带55的粘接复合带进行复合粘接前的居中矫正调节微处理；第二上轧辊轮62和第二下轧辊轮63可对聚酰亚胺带玻璃丝带55的粘接复合带与第二玻璃丝带35进行复合粘接后的复合带进行碾平压实脱气处理；然后聚酰亚胺带玻璃丝带55的粘接复合带与第二玻璃丝带35进行复合粘接居中，经第二上轧辊轮62和第二下轧辊轮63碾平压实脱气处理，再经过加热器64成型形成玻璃丝带+聚酰亚胺带+玻璃丝带粘接复合带65；由玻璃丝带+聚酰亚胺带+玻璃丝带粘接复合带辅材卷收电控轮盘66收卷，从而完成三层复合带盘绕。 [0023] 所述控制器面板1分别通过第一通讯线路通道2、第四通讯线路通道15、第九通讯线路通道28、第三通讯线路通道14、第八通讯线路通道27、第十二通讯线路通道40、第十三通讯线路通道44、第十四通讯线路通道48、第十五通讯线路通道52、第十六通讯线路通道61、第十八通讯线路通道72等电信号通道对M1电机8、M2电机21、M3电机33、M4电机67、第一电控张力调节轮11、第二电控张力调节轮24、第三电控张力调节轮37、第一聚酰亚胺纯原液碾涂滚轮机43、第二聚酰亚胺纯原液碾涂滚轮机47、第一视校器50、第二视校器59进行控制；分别利用第三信号开关3、第一信号交换器4、第一变频器5、第二信号开关16、第三信号交换器17、第二变频器18、第五信号开关29、第二信号交换器30、第三变频器31、第一信号开关13、第四信号开关26、第六信号开关39、第七信号开关60、第八信号开关71、第四信号交换器70、第四变频器69，再通过第六通讯线路通道6、第五通讯线路通道19、第十通讯线路通道 32、第十一通讯线路通道38、第七通讯线路通道25、第二通讯线路通道12、第十九通讯线路通道73、第二十通讯线路通道74、第十七通讯线路通道68等信号通道对各单体设备、信号接收电子元器件进行指令信号交互。 [0024] 第一玻璃丝带绝缘辅材带盘7通过M1电机8控制，目的便于第一玻璃丝带9再在复合粘结过程中根据需要进行进退处理，第一玻璃丝带绝缘辅材带盘7通过M1电机8控制，便于第一玻璃丝带9再在复合粘结过程中根据需要进行进退处理。聚酰亚胺带绝缘辅材带盘20通过M2电机21控制，便于聚酰亚胺带22再在复合粘结过程中根据需要进行进退处理。第二玻璃丝带绝缘辅材带盘34通过M3电机33控制，便于第二玻璃丝带35再在复合粘结过程中根据需要进行进退处理。玻璃丝带+聚酰亚胺带+玻璃丝带粘接复合带辅材卷收电控轮盘66通过M4电机67控制，便于玻璃丝带+聚酰亚胺带+玻璃丝带粘接复合带65再在复合粘结过程中根据需要进行进退处理。当第一玻璃丝带9再在复合粘结过程中不需要进退处理时，不需要控制器面板1对M1电机8进行过程信号交互，当聚酰亚胺带22再在复合粘结过程中不需要进退处理时，不需要控制器面板1对M2电机21进行过程信号交互，第二玻璃丝带35再在复合粘结过程中不需要进退处理时，不需要控制器面板1对M3电机33控制电机进行过程信号交互； 控制器面板1需要时刻对第二电控张力调节轮24和第三电控张力调节轮37进行信号交互，以保证复合带粘结张力满足复合要求； 控制器面板1对第一聚酰亚胺纯原液碾涂滚轮机43和第二聚酰亚胺纯原液碾涂滚轮机47进行的交互指令，是在第一视校器50和第二视校器59确认聚酰亚胺带和第二玻璃丝带35的位置均处于居中位置，方可触发第一聚酰亚胺纯原液碾涂滚轮机43和第二聚酰亚胺纯原液碾涂滚轮机47对聚酰亚胺带22和第二玻璃丝带 35进行聚酰亚胺纯原液碾涂。 [0025] 第一聚酰亚胺纯原液碾涂滚轮支撑架42支撑第一聚酰亚胺纯原液碾涂滚轮41，第二聚酰亚胺纯原液碾涂滚轮支撑架46支撑第二聚酰亚胺纯原液碾涂滚轮45。 |
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