CN106872733A - 2kA超导股线临界电流测试样品杆 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了2kA超导股线临界电流测试样品杆，包括有环氧护套，环氧护套的上口部封装有密封法兰、低温环氧胶和上端支撑胶木环，环氧护套的下口部封装有中端支撑胶木环；中端支撑胶木环的外侧设有下端支撑胶木环；下端支撑胶木环中旋装有上压紧环，上压紧环中套装有下端压紧螺管；包括有正、反上端电流引线，正、反上端电流引线的连接端依次连接有正、反过渡电流引线，正、反过渡电流引线的外端分别接在上端压紧环和下端压紧螺管的外表面；下端压紧螺管的外端旋装有下压紧环，所述样品杆夹装在上、下压紧环之间。本发明利用机械紧固法进行样品固定，电流引线通过增加超导材料以减小热损耗，电流测试能力高达2kA，基本满足目前国内各种实用性超导材料临界电流的测试需求。

Description

2kA超导股线临界电流测试样品杆
技术领域：
本发明主要涉及一种2kA超导股线临界电流测试样品杆，其电流测试能力达到2 kA。
背景技术：
超导材料因能源、医疗和生命科学、高能物理、尖端军事工业的发展而得到广泛应用。旨在实现连续的可控核聚变反应的国际热核聚变反应堆实验(ITER 项目)，需要大量高性能NbTi和Nb3Sn超导线材产生12T以上磁场约束核聚变反应。磁共振成像(MRI)、核磁共振成像(NMR)技术已成为现代高端医疗、尖端生命科学不可或缺分析检测手段，其对高性能超导线材的需求亦是与日俱增，并已成为开发更高性能超导线材的原动力。高性能超导线材更是新一代大型离子加速器(HEP)和潜艇超导磁流推进器的首要选择。超导强电技术的发展是众多尖端领域的基础，将直接影响到国民经济的发展。
超导线临界电流作为超导线材的一个重要指标,直接关系到其应用前景。在参加ITER项目并承担大量超导线性能测试任务的基础上，作为国内ITER超导线性能测试指定机构，我们建立了超导线临界电流测试系统。该测试系统包括提供背景场的磁体系统，样品杆，低温容器，电源设备以及数据采集系统等。提供背景场的磁体为螺旋管型超导混合磁体，内、外线圈分别由Nb3Sn和NbTi线绕制。磁体并联了—个超导开关，磁场稳定时磁体处于闭环运行模式，并浸泡在液氦中，以保证实验时磁体系统更稳定。
发明内容：
本发明目的就是为了提高超导线临界性能测试能力及稳定性，满足更多高性能超导材料测试需求，本发明提供一种电流能力达2kA、结构稳定且安装方便的超导线临界性能测试样品杆。
本发明是通过以下技术方案实现的：
2kA超导股线临界电流测试样品杆，其特征在于：包括有环氧护套，环氧护套的上口部自外而内依次封装有密封法兰、低温环氧胶和上端支撑胶木环，环氧护套的下口部封装有中端支撑胶木环；中端支撑胶木环的外侧设有下端支撑胶木环，中端支撑胶木环和下端支撑胶木环之间固定连接有支撑杆；所述下端支撑胶木环中旋装有上压紧环，上压紧环的内端部设有敞口，所述上压紧环中套装有下端压紧螺管，下端压紧螺管对应上压紧环的敞口部位设有凸台，所述凸台抵在所述敞口的断面上，所述上压紧环和下端压紧螺管之间套装有绝缘层隔离；包括有正、反上端电流引线，正、反上端电流引线的连接端依次穿过密封法兰、低温环氧胶和上端支撑胶木环后从中端支撑胶木环穿出，正、反上端电流引线的穿出端依次连接有正、反过渡电流引线，正、反过渡电流引线的外端分别接在上端压紧环和下端压紧螺管的外表面；所述下端压紧螺管的外端旋装有下压紧环，所述样品杆夹装在上、下压紧环之间。
2kA超导股线临界电流测试样品杆，其特征在于：所述上、下压紧环的压紧面均采用45°斜面，所述下端压紧螺管上紧贴下压紧环的外侧旋装有压紧螺帽。
2kA超导股线临界电流测试样品杆，其特征在于：所述支撑杆为不锈钢杆，包括有四根。
2kA超导股线临界电流测试样品杆，其特征在于：所述正、反上端电流引线为紫铜管，正、反过渡电流引线为紫铜带，所述紫铜带上焊接Nb3Sn超导线或高温超导带；所述紫铜管和紫铜片之间通过银铜焊接。
2kA超导股线临界电流测试样品杆，其特征在于：所述上端压紧环、下端压紧螺管、下压紧环和压紧螺帽所使用的原料均为RRR大于50的无氧铜材料。
2kA超导股线临界电流测试样品杆，其特征在于：正、反过渡电流引线的外端均采用银铜焊分别连接在上端压紧环和下端压紧螺管的外表面上。
2kA超导股线临界电流测试样品杆，其特征在于：所述下端压紧螺管为无氧铜管，其内壁焊接有Nb3Sn超导线。
所述支撑杆通过与固定电流压紧环用胶木支撑环相连使样品杆结构稳定，实现对铜电流引线结构的有效保护，防止电流引线变形。
正、反上端电流引线为紫铜管，正、反过渡电流引线为距形截面且截面较小的紫铜带两者采用银铜焊进行连接，正、反过渡电流引线焊接Nb3Sn超导线或高温超导带，以减小传导漏热及焦耳热；所述的正、反过渡电流引线与样品夹紧部件相连，上压紧环、下端压紧螺管以及压紧螺帽组成了样品夹紧部件，均采用RRR高于50的无氧铜材料制成；所述的下端压紧螺管为管状，其内壁焊有超导材料以减小焦耳热。
本发明适用于超导股线性能测试实验，其样品夹紧结构设计新颖，通过特殊的支撑结构保证样品杆的稳定性，电流引线引入超导材料以减小漏热，本结构在低温下可靠接触，电流测试能力高达2kA，更换样品时操作简易，不损伤超导线。
本发明的优点是：
针对目前低场下部分超导材料样品临界电流通常能高达上千安培以及高场线临界性能的日益发展，我们设计并成功应用了一高电流、低损耗、高稳定性能并安装方便的临界电流测试样品杆。该样品杆利用机械紧固法进行样品固定，电流引线通过增加超导材料以减小热损耗，电流测试能力高达2kA，基本满足目前国内各种实用性超导材料临界电流的测试需求。
附图说明：
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式：
参见附图。
2kA超导股线临界电流测试样品杆，包括有环氧护套4，环氧护套4的上口部自外而内依次封装有密封法兰1、低温环氧胶2和上端支撑胶木环3，环氧护套4的下口部封装有中端支撑胶木环5；中端支撑胶木环5的外侧设有下端支撑胶木环9，中端支撑胶木环5和下端支撑胶木环9之间固定连接有支撑杆6；所述下端支撑胶木环中旋装有上压紧环11，上压紧环11的内端部设有敞口，所述上压紧环中套装有下端压紧螺管13，下端压紧螺管3对应上压紧环的敞口部位设有凸台，所述凸台抵在所述敞口的断面上，所述上压紧环和下端压紧螺管之间套装有绝缘层10隔离；包括有正、反上端电流引线7，正、反上端电流引线7的连接端依次穿过密封法兰、低温环氧胶和上端支撑胶木环后从中端支撑胶木环穿出，正、反上端电流引线的穿出端依次连接有正、反过渡电流引线8，正、反过渡电流引线的外端分别接在上端压紧环11和下端压紧螺管13的外表面；所述下端压紧螺管的外端旋装有下压紧环14，所述样品杆12夹装在上、下压紧环之间。所述下端压紧螺管上紧贴下压紧环的外侧旋装有压紧螺帽15。
密封法兰1，实验时与磁体杜瓦连接；低温环氧胶2，防止气化的氦气沿着电流引线泄漏，在低温下也具有良好的绝缘和密封作用；下端压紧螺管3、中端支撑胶木环5、下端支撑胶木环9为样品杆支撑用胶木环，其中下端支撑胶木环9与上端压紧环11采用螺丝紧固机械连接；环氧护套4为样品杆护套，一方面保护电流引线，同时起到支撑作用，另外为蒸发的冷氦气提供回气通道，放入样品杆和实验室冷却电流引线，节省液氦；支撑杆6为支撑用不锈钢杆，采用4根，使安装样品及工作运行时电流引线不受外部机械力作用，从而使样品杆更加稳定；正、反上端电流引线7、正、反过渡电流引线8为紫铜电流引线，两者采用银铜焊相连，其中正、反上端电流引线7为紫铜管，正、反过渡电流引线8为截面较小紫铜带，其上焊接Nb3Sn超导线或高温超导带，减小传导漏热以及焦耳热；绝缘层，将电流引线正负极可靠隔离。上端压紧环11及下压紧环14均采用45度斜面设计保证在低温环境中与样品骨架依然紧密连接，不会松动。
试验时，首先将样品按附图方式进行压紧安装，样品内圈边缘需要倒角，同时保证压紧时的无氧铜接触面无氧化层，以尽量减小接触电阻；样品安装完成后，将样品杆缓慢置于低温、磁场环境中，连接样品电流引线及电位引线，电流测量采用电流传感器进行测量，电位测量采用纳伏表，对样品通电，并记录样品电流-电压曲线，从而得到样品临界电流。

Claims (7)

1.2kA超导股线临界电流测试样品杆，其特征在于：包括有环氧护套，环氧护套的上口部自外而内依次封装有密封法兰、低温环氧胶和上端支撑胶木环，环氧护套的下口部封装有中端支撑胶木环；中端支撑胶木环的外侧设有下端支撑胶木环，中端支撑胶木环和下端支撑胶木环之间固定连接有支撑杆；所述下端支撑胶木环中旋装有上压紧环，上压紧环的内端部设有敞口，所述上压紧环中套装有下端压紧螺管，下端压紧螺管对应上压紧环的敞口部位设有凸台，所述凸台抵在所述敞口的断面上，所述上压紧环和下端压紧螺管之间套装有绝缘层隔离；包括有正、反上端电流引线，正、反上端电流引线的连接端依次穿过密封法兰、低温环氧胶和上端支撑胶木环后从中端支撑胶木环穿出，正、反上端电流引线的穿出端依次连接有正、反过渡电流引线，正、反过渡电流引线的外端分别接在上端压紧环和下端压紧螺管的外表面；所述下端压紧螺管的外端旋装有下压紧环，所述样品杆夹装在上、下压紧环之间。
2.根据权利要求1所述的2kA超导股线临界电流测试样品杆，其特征在于：所述上、下压紧环的压紧面均采用45°斜面，所述下端压紧螺管上紧贴下压紧环的外侧旋装有压紧螺帽。
3.根据权利要求1所述的2kA超导股线临界电流测试样品杆，其特征在于：所述支撑杆为不锈钢杆，包括有四根。
4.根据权利要求1所述的2kA超导股线临界电流测试样品杆，其特征在于：所述正、反上端电流引线为紫铜管，正、反过渡电流引线为紫铜带，所述紫铜带上焊接Nb3Sn超导线或高温超导带；所述紫铜管和紫铜片之间通过银铜焊接。
5.根据权利要求2所述的2kA超导股线临界电流测试样品杆，其特征在于：所述上端压紧环、下端压紧螺管、下压紧环和压紧螺帽所使用的原料均为RRR大于50的无氧铜材料。
6.根据权利要求2所述的2kA超导股线临界电流测试样品杆，其特征在于：正、反过渡电流引线的外端均采用银铜焊分别连接在上端压紧环和下端压紧螺管的外表面上。
7.根据权利要求1所述的2kA超导股线临界电流测试样品杆，其特征在于：所述下端压紧螺管为无氧铜管，其内壁焊接有Nb3Sn超导线。
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