岩超聚能完成仿星器不锈钢铠甲超导原型线圈VPI

近日，岩超聚能（上海）科技有限公司完成下一代仿星器不锈钢铠甲三维异形超导原型线圈真空压力浸渍（VPI）。此前，该原型线圈已完成三维精密绕制和对地绝缘包绕两项核心工序。此次VPI完成，意味着该公司打通了线圈绕制成型、绝缘包绕到一体化绝缘固化的自主工艺链条。

仿星器是可控核聚变领域面向稳态运行的重要装置类型，可降低等离子体大破裂风险。三维异形超导线圈是仿星器构建约束等离子体磁场的核心部件。公开资料显示，德国W7-X仿星器采用铝合金铠甲，日本LHD装置采用铜铠甲。相较之下，高强度不锈钢铠甲在低温屈服强度、低温韧性和抗疲劳性能方面具有优势，其低温屈服强度超过700MPa，有利于提高磁体在强电磁载荷下的承载能力和长期服役稳定性。

不锈钢铠甲导体塑性成型窗口较窄，回弹效应明显。叠加仿星器原型线圈多层、多匝、复杂空间构型，其制造和绝缘固化难度较高。岩超聚能依托2026年初投用的国内首条仿星器三维异形超导磁体专业产线，持续推进相关工艺工程化验证。

图 1 对地绝缘包绕完毕的线圈（6*12匝）

本次完成VPI验证的原型线圈为6层72匝三维异形绕组，具有连续变曲率、非平面复杂空间构型。与此前完成验证的双饼线圈相比，该原型线圈匝数和层数明显增加，多层绕组堆叠导致内应力累积更加突出。不锈钢铠甲与传统铝铠甲、铜铠甲在刚度和低温热膨胀系数方面存在差异，也进一步提高了VPI工艺控制难度。

真空压力浸渍是超导磁体绝缘制造的核心工序，通常包括真空脱气干燥、树脂高压浸渍和阶梯控温固化等环节，目标是形成无气泡、无空隙、无裂纹的一体化绝缘结构。对于大尺寸、多层三维异形原型线圈，工艺过程中容易出现树脂填充不均、层间界面粘接失效，以及固化阶段应力释放导致线圈形位精度超差等问题，可能影响此前实现的毫米级成型精度。

围绕该原型线圈的结构特点，岩超聚能研发团队对VPI方案进行了迭代优化，开展多组工艺试验，调整脱气流程、浸渍压力和分段控温固化曲线，解决复杂曲面绕组内部树脂填充盲区、层间脱粘和气泡残留等问题。

VPI完成后，团队通过三维扫描获取线圈完整三维模型，并与线圈盒理论模型开展装配模拟校核。结果显示，线圈经VPI处理后未出现明显形变，三维整体形位误差稳定保持在毫米级；线圈与线圈盒模型之间不存在空间干涉，满足入盒装配要求。检测结果还显示，线圈内部树脂填充致密，绝缘层无气泡、无空鼓、无裂纹，铠甲导体与绝缘界面结合紧密；对地绝缘和层间绝缘性能指标均达到要求，可适用于极低温、强磁场和大电磁应力叠加的服役环境。

岩超聚能表示，此次原型线圈VPI完成，表明其已掌握高强度不锈钢铠甲超导磁体从导体设计、高精度弯曲—扭转复合三维成型、多点固型对地绝缘包绕，到真空压力浸渍一体化绝缘固化的成套工艺。相关技术已取得多项国家专利授权。

下一步，岩超聚能将推进纳欧级超导接头装配、线圈入盒等关键工序，完成原型线圈集成，并在极低温强磁场条件下开展全尺寸超导综合性能测试，考核线圈电磁性能、绝缘可靠性和结构承载能力。该公司还将继续完善不锈钢铠甲超导磁体工艺体系，推动相关技术在仿星器装置工程化应用。