CN106251979A - 一种NbTi超导卢瑟福缆的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种NbTi超导卢瑟福缆的制备方法,具体为:将预定股数的NbTi超导线材均匀分布于放线盘上进行穿线、放线,每根线的张力要均匀、大小一致;放出的股线经成型模具对线材进行导向成型,然后进入成缆设备完成卢瑟福缆的绞缆成型;对成型的NbTi超导卢瑟福缆进行牵引、收缆,即完成NbTi超导卢瑟福缆的制备。本发明提供了一种新的制备NbTi超导卢瑟福缆的方法,解决了单根NbTi超导股线的电流较低的限制,满足了高能磁体对高工作电流、低交流损耗、高尺寸精度的要求。
Description
技术领域
本发明属于超导材料加工技术领域,具体涉及一种NbTi超导卢瑟福缆的制备方法。
背景技术
卢瑟福缆是截面被展平成矩形的电缆,采用一种非常规的变形法绞缆工艺将多股线材绞制而成。高能超导磁体因储存着较高的能量,因运行的需要其承载的电流也较高,达数千安级。而单根超导股线承载的电流较低,不足以满足高能超导磁体的需求,由多股超导线材绞制成超导卢瑟福缆能够满足高能超导磁体的需求。
超导卢瑟福缆适用于高能超导磁体,具有高工作电流、低交流损耗、高尺寸精度等特点。目前中国独立提出、设计、创建的新一代加速器CEPC-SPPC项目(50TeV超级质子环形对撞机,长达50-100公里的环形加速器)计划采用超导卢瑟福缆。而目前国内没有任何制备超导卢瑟福缆的经验。因此开发超导卢瑟福缆的制备方法非常有必要和有意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种NbTi超导卢瑟福缆的制备方法,为NbTi超导卢瑟福缆的制备提供了一种新的方法。
本发明所采用的技术方案是:一种NbTi超导卢瑟福缆的制备方法,具体包括以下步骤:
步骤1,放线:
将预定股数的NbTi超导线材均匀分布于放线盘上进行穿线、放线,每根线的张力要均匀、大小一致;
步骤2,绞缆成型:
步骤1放出的股线经成型模具对线材进行导向成型,然后进入成缆设备完成卢瑟福缆的绞缆成型;
步骤3,牵引、收缆:
对成型的NbTi超导卢瑟福缆进行牵引、收缆,即完成NbTi超导卢瑟福缆的制备。
本发明的特点还在于,
成型模具包括圆柱的初始区,近似椭圆的过渡区和扁平的成型区。
步骤2中导向成型具体为:各股线线聚拢在在成型模具的初始区,平贴于初始区的表面,然后经过过渡区过渡成椭圆形,最后在扁平的成型区成型为卢瑟福缆。
圆柱的初始区直径为其中,n为卢瑟福缆的股数,d为股线的直径,初始区长度大于0.1mm。
步骤1的放线速度、步骤2的成型速度和步骤3的牵引速度三者相互匹配。
本发明的有益效果是,提供了一种新的制备NbTi超导卢瑟福缆的方法,解决了单根NbTi超导股线的电流较低的限制,满足了高能磁体对高工作电流、低交流损耗、高尺寸精度的要求。
附图说明
图1是本发明NbTi超导卢瑟福缆的制备装置结构示意图;
图2是本发明NbTi超导卢瑟福缆的成型模具示意图。
图中,1.放线盘,2.成型装置,3.牵引设备,4.收缆装置,5.初始区,6.过渡区,7.成型区。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。
本发明一种NbTi超导卢瑟福缆的制备方法,所采用的装置系统如图1所示,包括依次放置的放线盘1,成型装置2,牵引设备3和收缆装置4。
成型装置包括成型设备和成型模具,成型模具位于放线盘与成型设备之间,成型模具安装在成型模具支架上。成型模具的结构如图2所示,成型模具包括初始区5,过渡区6和成型区7。
牵引设备2包括皮带轮和与之配套的牵引带,两组皮带轮和牵引带被电机驱动,卢瑟福缆位于两组牵引带之间,通过两组皮带轮和牵引带配合转动实现卢瑟福缆的牵引。收缆设备包括收缆盘,通过电机驱动主动收缆,收缆速度与成型速度要一致。
放线盘中心,成型模具,牵引带中心及收缆盘中心均在一条直线上。放线盘的股数大于要制备的卢瑟福缆的股数。
本发明一种NbTi超导卢瑟福缆的制备方法,具体包括以下步骤:
步骤1,放线:
将预定股数的NbTi超导线材均匀分布于放线盘上进行穿线,并放线,每根线的张力要均匀、大小一致。放线速度与成型速度相匹配。
步骤2,绞缆成型:
放线盘放出的股线首先经过成型模具,成型模具对线材进行导向成型,使线材初步形成卢瑟福缆,然后进入成型设备进行完全成型。
成型模具包括3个部分,圆柱的初始区5,近似椭圆的过渡区6及扁平的成型区7。
导向成型过程中,各股线先聚拢在成型模具的初始区,平贴于成型模具初始区的表面,然后各股线经过过渡区过渡成椭圆形,最后在扁平的成型区成型为卢瑟福缆。
成型模具初始区为圆柱形状,直径为(其中,n为卢瑟福缆的股数,d为股线的直径),初始区圆柱长度大于0.1mm。成型区长度、过渡区长度以及每个部分的具体尺寸是根据实际绞缆情况进行调整,以制备卢瑟福缆过程中不跳线、不压线为准。
步骤3,牵引:
将成型的卢瑟福缆通过牵引设备,进行牵引,并收缆。牵引速度与放线速度要匹配,否则绞不成缆。收缆速度小于200m/min。
NbTi超导卢瑟福缆的成型要点是:放线张力要全部均匀一致,成型模具与线材完全贴合,成型压力既能使线材成型,但又不能损伤线材,牵引力与放线速度完全匹配。
实施例1
用24股Φ0.727mm的NbTi/Cu超导线材加工NbTi超导卢瑟福缆,在放线盘上对24卷线分别放线,将线头在成型设备处集中成一束,24股线的每一根线的张力均一致,放线盘中心,成型模具,牵引带中心及收缆盘中心均在一条直线上。股线经成型模具、成型设备绞缆成为卢瑟福缆,并通过牵引设备牵引,收缆盘收缆。成型模具的初始区的直径是Φ12.0mm,成型区的尺寸为12mm×8.2mm×1mm,过渡区从初始区到成型区圆滑过渡,过渡区长40mm。放线速度为20r/min,收缆速度为2m/min。绞缆节距为49mm时,卢瑟福缆的尺寸为10mm×1.42mm。单根股线的Ic损降≤7%。
实施例2
用30股Φ0.85mm的NbTi/Cu超导线材加工NbTi超导卢瑟福缆,在放线盘上对30卷线分别放线,将线头在成型设备处集中成一束,30股线的每一根线的张力均一致,放线盘中心,成型模具,牵引带中心及收缆盘中心均在一条直线上。股线经成型模具、成型设备绞缆成为卢瑟福缆,并通过牵引设备牵引,收缆盘收缆。成型模具的初始区的直径是Φ16.0mm,成型区的尺寸为15mm×13mm×1mm,过渡区从初始区到成型区圆滑过渡,过渡区长75mm。放线速度为18r/min,收缆速度为1.5m/min。绞缆节距为69mm时,卢瑟福缆的尺寸为13.96mm×1.58mm。单根股线的Ic损降≤7%。
实施例3
用36股Φ0.83mm的NbTi/Cu超导线材加工NbTi超导卢瑟福缆,在放线盘上对36卷线分别放线,将线头在成型设备处集中成一束,36股线的每一根线的张力均一致,放线盘中心,成型模具,牵引带中心及收缆盘中心均在一条直线上。股线经成型模具、成型设备绞缆成为卢瑟福缆,并通过牵引设备牵引,收缆盘收缆。成型模具的初始区的直径是Φ18.0mm,成型区的尺寸为14mm×15mm×1mm,过渡区从初始区到成型区圆滑过渡,过渡区长69mm。放线速度为15r/min,收缆速度为1.2m/min。绞缆节距为99mm时,卢瑟福缆的尺寸为16.30mm×1.48mm。单根股线的Ic损降≤7%。
Claims (5)
1.一种NbTi超导卢瑟福缆的制备方法,其特征在于,具体包括以下步骤:
步骤1,放线:
将预定股数的NbTi超导线材均匀分布于放线盘上进行穿线、放线,每根线的张力要均匀、大小一致;
步骤2,绞缆成型:
步骤1放出的股线经成型模具对线材进行导向成型,然后进入成缆设备完成卢瑟福缆的绞缆成型;
步骤3,牵引、收缆:
对成型的NbTi超导卢瑟福缆进行牵引、收缆,即完成NbTi超导卢瑟福缆的制备。
2.根据权利要求1所述的一种NbTi超导卢瑟福缆的制备方法,其特征在于,所述成型模具包括圆柱的初始区,近似椭圆的过渡区和扁平的成型区。
3.根据权利要求2所述的一种NbTi超导卢瑟福缆的制备方法,其特征在于,所述步骤2中导向成型具体为:各股线线聚拢在在成型模具的初始区,平贴于初始区的表面,然后经过过渡区过渡成椭圆形,最后在扁平的成型区成型为卢瑟福缆。
4.根据权利要求2或3所述的一种NbTi超导卢瑟福缆的制备方法,其特征在于,所述圆柱的初始区直径为其中,n为卢瑟福缆的股数,d为股线的直径,初始区长度大于0.1mm。
5.根据权利要求1所述的一种NbTi超导卢瑟福缆的制备方法,其特征在于,所述步骤1的放线速度、步骤2的成型速度和步骤3的牵引速度三者相互匹配。
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