CN109100582A - 一种高温超导带材短直样品基础性测试骨架 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种高温超导带材短直样品基础性测试骨架，该测试骨架包括底板，所述底板一面的一端设有多合一电流引线，其同一面的另一端设有电流引线，所述多合一电流引线与所述电流引线间的所述底板上设有与所述电流引线具有同等高度的托板。本发明提供的技术方案通过在多合一电流引线和电流引线之间设置与二者上表面保持水平的托板，在实验测试过程中，将待测超导带材样品的两端分别用电流引线压块固定在多合一电流引线和电流引线上，待测超导带材与托板紧贴，既可以避免带材悬空、进而避免了因通电流后电磁力作用对待测超导带材的损坏；同时实现了从两端和托板多个位置同时对带材进行冷却，最大限度的模拟了实际应用中的环境。

Description

一种高温超导带材短直样品基础性测试骨架

技术领域

本发明涉及一种超导带材特性测试设备，具体涉及一种高温超导带材短直样品基础性测试骨架。

背景技术

对高温超导带材的基础特性研究是其电力应用研究的重要前提与基础。超导带材的基础特性研究一般包括临界电流特性、交流损耗特性、失超传播与恢复特性、大电流冲击与恢复特性等。高温超导带材工作环境一般在77K级以下。高温超导带材特性检测的冷却环境的提供一般有致冷剂(液氮或液氦)浸泡或传导冷却两种方式，自开展高温超导带材应用研究以来，一般从事致冷剂浸泡环境下的高温超导带材基础特性的研究，但致冷剂浸泡与传导冷却的冷却环境不同且后者占地面积小，简单易操作，可根据需要调节超导设备运行温度，所以后者备受青睐。传导冷却环境下的检测成本较致冷剂高，而且检测前的准备较繁琐，所以期待可容纳更多数目的超导带材样品的测试架来降低检测成本，提高检测效率。

按照高温超导带材特性测试的相关标准，现有的带材测试架如图16、17所示。在液氮环境下，电流引线401固定在环氧块402上，带材固定在两端的电流引线上，固定带材时要将其紧贴环氧块上表面，在带材与环氧块之间有时还需用环氧胶等将予以粘结固定。在传导冷却环境中，只能从两端的电流引线处向带材传递热量。超导带材的基础特性研究中设计超导线圈是其中的基础，是超导线圈级别实验的参考。一般传导冷却环境下的超导线圈均须通过导热性较好的环氧配方浸渍，而且为了提高线圈的导热性，线圈骨架也会选择导热性较好的材料，如铜或不锈钢等。对超导带材两端传导冷却的方式不能对实际线圈的传导冷却环境做比较充分的模拟。现有文献中给出的传导冷却骨架一般如图1的样品骨架所示。样品骨架的底板为一个铜块，电流引线经绝缘材料隔离后固定在铜块上。带材样品两端固定在电流引线上。底板铜块直接与冷头相连，传导热量。这种情况下，带材也是通过两端的电流引线进行冷却，而且带材悬空，也不符合带材基础特性相关标准的规定。

对于传导冷却环境下的带材测试骨架，多是采用现成的致冷剂浸泡的设计思路，存在带材悬空，无法模拟真实的工作环境的弊端。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种高温超导带材短直样品基础性测试骨架，来克服现有传导冷却环境中超导带材悬空、只通过两端传导冷却、以及更换带材等不足。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的：

本发明提供一种高温超导带材短直样品基础性测试骨架，该测试骨架包括底板，所述底板一面的一端设有多合一电流引线，其同一面的另一端设有电流引线，所述多合一电流引线与所述电流引线间的所述底板上设有与所述电流引线具有同等高度的的托板。

优选的，所述托板与所述多合一电流引线搭接处和所述托板与所述电流引线搭接处分别设有用于将所述托板固定于所述底板上的横向的托板固定板。

优选的，所述电流引线上设有用于将其固定于所述底板上的电流引线固定板。

优选的，所述多合一电流引线和所述电流引线上分别设有用于将其固定于底板的电流引线压块，所述电流引线压块与所述电流引线和所述多合一电流引线之间固定待测超导带材。

优选的，所述多合一电流引线、所述电流引线、所述电流引线压块、所述电流引线固定板和所述托板固定板分别设有将其固定于所述底板上的固定件和固定孔。

优选的，所述多合一电流引线呈“7”字形，所述“7”字形中，除竖直部分外的横向部分凸设于所述底板的外端；所述横向部分分别设有用于固定件固定的固定孔和用于固定温度计与电流传输线的沉孔。

优选的，所述电流引线一端凸设于所述底板的外端，所述电流引线分别设有用于固定件固定的固定孔和用于固定温度计与电流传输线的沉孔。

优选的，所述多合一电流引线的竖边靠近底板内的一端和所述电流引线靠近底板内的一端分别设有用于放置托板固定板的沉边。

优选的，所述托板固定板朝向托板的一侧设有用于容纳托板和待测超导带材凹槽。

优选的，所述底板上设有用于固定件固定的固定孔；

所述底板为环氧材质，所述环氧材质包括按质量分数计的下述原料：

环氧树脂3％-12％；

橡胶5％-15％；

溶剂73％-92％。

优选的，所述多合一电流引线和所述电流引线均连接电流传输线，所述电流传输线固定在传导冷却实验装置的导冷铜块上且与其冷头连接。

优选的，所述托板的材质为氮化铝。

优选的，所述三合一电流引线和所述电流引线的材质分别为铜合金，所述铜合金包括按质量分数计的下述组分：

Cr：0.60～0.90％、Ti：0.010～0.20％、Si：0.05～0.10％、余量为铜和不可避免的杂质。

优选的，所述铜合金包括按质量分数计的下述组分：

Cr：0.70％、Ti：0.10％、Si：0.07％、余量为铜和不可避免的杂质。

与最接近的现有技术相比，本发明提供的技术方案有如下有益效果：

1、本发明提供的技术方案通过在所述多合一电流引线和所述电流引线之间设置与二者上表面保持水平的托板，在实验测试过程中，将待测超导带材样品的两端固定在多合一电流引线和电流引线上，待测超导带材与托板紧贴，既可以避免带材悬空、进而避免了因通电流后电磁力作用对待测超导带材的损坏；同时实现了从两端和托板多个位置同时对带材进行冷却，最大限度的模拟了实际应用中的环境。

2、本发明提供的技术方案在底板两端分别设置多合一电流引线和点电流引线，每个电流引线分别固定一根超导带材的一端，所有超导带材的另一端固定在多合一电流引线上，这样可以减小电流引线的数量，既降低了更换测试样品的复杂度，又降低了传导冷却用杜瓦电流引线段子设计的要求，从而降低了整个传导冷却装置的加工成本。

3、本发明提供的技术方案采用一整块底板，将电流引线、多合一电流引线以及托板与底板牢靠固定，结构简单，而且骨架整体的机械性能牢靠。托板的材料可更换。

4、本发明提供的技术方案通过托板固定板固定托板，避免了对托板的打孔处理，避免了因打孔造成的制作过程中的损坏风险，实现了材料的高效利用，同时增加了托板的使用寿命。

5、本发明提供的技术方案通过多合一电流引线、电流引线的沉边实现了托板与电流引线和多合一电流引线的高度一致，设计新颖、简单，加工方便。

6、本发明提供的技术方案中托板凹槽的设置，为带材的固定提供了进一步的保障。

7、本发明提供的技术方案中底板的选材降低了其重量、减少了成本、增加了使用寿命。

8、本发明提供的技术方案中托板的材质能够保证冷量从其两端的电流引线快速传导至托板，为待测带材的全方位冷却提供了条件。

附图说明

图1为本发明测试骨架俯视图；

图2为底板俯视图；

图3为三合一电流引线俯视图；

图4为三合一电流引线主视图；

图5为电流引线俯视图；

图6为电流引线主视图；

图7为电流引线压块；

图8为电流引线固定板俯视图；

图9为电流引线固定板侧视图；

图10为托板固定板俯视图；

图11为托板固定板侧视图；

图12为托板俯视图；

图13为托板侧视图；

图14为电流引线、托板、底板以及托板固定板之间的装配示意图；

图15为测试骨架装配示意图；

图16为现有带材测试骨架的主视图，

图17为现有带材测试骨架的俯视图；

附图标记：

101-底板、102-三合一电流引线、103-电流引线、104-电流引线压块、105-电流引线固定板、106-托板固定板、107-托板、201-第一沉孔、202-第一通孔、203-第二通孔、204-第三通孔、205-第四通孔、206-第一沉边、301-第二沉孔、302-第五通孔、303-第六通孔、304-第二沉边、401-现有技术中电流引线、402-环氧块、501-测试骨架

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

如图1-15所示，本发明的实施例由测试骨架由底板101、三合一电流引线102、电流引线103、托板固定板106，以及托板107组成。电流引线103以及三合一电流引线102分别位于底板101的两端，电流引线103以及三合一电流引线102朝向底板一侧的边缘均有沉边。托板107的两端分别放置于电流引线103与三合一电流引线102的沉边上，托板107、电流引线103和三合一电流引线102三者的上表面保持水平。

底板101为一长方形的环氧块，上面分布有通孔。

三合一电流引线102是整块“7”字形铜块，电流引线103是三块独立的铜块。“7”字形的三合一电流引线102竖边朝向底板的一侧边缘有一个第一沉边206，托板107的一端放置于该第一沉边206上。第一沉孔201位于所述三合一电流引线横边的一端，用于固定温度计；第一通孔202与沉孔201位于同一端，用于固定电流传输线。电流传输线通过绝缘固定在导冷铜块上。导冷铜块属于传导冷却实验装置的一部分，与冷头相连接。电流传输线既用于导电，又用于导冷。第二通孔203位于所述三合一电流引线的中间位置，用于三合一电流引线102与底板101之间的固定。第三通孔204位于三合一电流引线102的另一端，用于该电流引线与电流引线压块104之间的固定。第四通孔205位于三合一电流引线102的沉边上，托板固定板106通过该第四通孔205将托板107与三合一电流引线102固定在一起。

电流引线103为三个独立的铜块，第二沉孔301位于电流引线103的一端，用于固定温度计；第五通孔302与第二沉孔301位置接近，用于连接电流传输线，电流传输线既可以导电，又可以导冷。第六通孔303位于电流引线102的另一端，电流引线压块104通过该第六通孔303与电流引线103固定在一起。电流引线103与第六通孔303接近的一端边缘有第二沉边304，托板107的另一端放置在此第二沉边304上。托板107的上表面与电流引线103的上表面水平。托板107与电流引线103之间在第二沉边304处的相互接触传递热量。

电流引线压块104上开有通孔，此通孔用于电流引线压块104与电流引线103以及三合一电流引线102之间的固定。

电流引线固定板105为矩形环氧块，上面开有通孔，用于将电流引线103固定于底板101上。该电流引线固定块105放置于电流引线103的上面。

托板107的材质为氮化铝。托板107两端分别放置于电流引线103与三合一电流引线102的沉边上。

两块托板固定板106上开有凹槽，两块托板固定板106有凹槽的一面朝下，分别放置于托板107与电流引线103的接触部位的上面、托板107与三合一电流引线102接触部位的上面。托板固定板106上开有通孔，通过螺钉将托板107与电流引线103、三合一电流引线102和底板101固定在一起，同时固定了托板和放置在其上的待测超导带材。

电流引线压块104放置于电流引线103及三合一电流引线102的上面，并通过螺栓与两者固定。

电流引线固定板105放置于电流引线103的上面，将电流引线103固定在底板101上。电流引线固定块105将电流引线103分为两部分，电流引线朝向底板101部分的上面放置电流引线压块104。

安装待测超导带材时，待测超导带材样品穿过托板固定板106下表面的凹槽，待测超导带材样品沿长度方向紧贴托板107的上表面，待测超导带材样品的一端放置于电流引线103与电流引线压块104之间，待测超导带材样品的另一端放置于三合一电流引线102与电流引线压块104之间。用螺栓通过第三通孔204和第六通孔303固定待测超导带材。

可用铟片将待测超导带材样品两端包裹之后再放置于电流引线以及电流引线压块之间进行压接，可减小接触电阻，从而减小发热量。

所述三合一电流引线和所述电流引线的材质分别为铜合金，所述铜合金包括按质量分数计的下述组分：

Cr：0.70％、Ti：0.10％、Si：0.07％、余量为铜和不可避免的杂质。

所述底板为环氧材质，所述环氧材质包括按质量分数计的下述原料：

环氧树脂10％；

橡胶8％；

溶剂82％。

本实施例中底板的选材降低了其重量、减少了成本、增加了使用寿命。

图15测试骨架501的位置即为测试骨架放置之处。进行一次传导冷却实验耗时较长，而且电耗较大，为了节约成本，本实施例骨架能够同时测量多根超导带材样品。

制冷机的冷头通过编织铜导线连接在导冷铜板上，导冷铜板与冷头直接连接的编织铜导线之间通过氮化铝片绝缘，电流传输线穿过导冷铜板后，通过第一通孔202与三合一电流引102线连接，此时三合一电流引线102被冷却，然后再通过三合一电流引线102的台阶206与托板107的接触，冷却托板107。本实施例待测超导带材与托板紧贴，既可以避免带材悬空、进而避免了因通电流后电磁力作用对待测超导带材的损坏；同时实现了从两端和托板多个位置同时对带材进行冷却，最大限度的模拟了实际应用中的环境。

待测超导带材样品上焊接引线或粘贴温度计等进行电势或温度监测。

最后应该说明的是：所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。

Claims (14)

1.一种高温超导带材短直样品基础性测试骨架，其特征在于：该测试骨架包括底板，所述底板一面的一端设有多合一电流引线，其同一面的另一端设有电流引线，所述多合一电流引线与所述电流引线间的所述底板上设有与所述电流引线具有同等高度的托板。

2.根据权利要求1所述的高温超导带材短直样品基础性测试骨架，其特征在于：所述托板与所述多合一电流引线搭接处和所述托板与所述电流引线搭接处分别设有用于将所述托板固定于所述底板上的横向的托板固定板。

3.根据权利要求1所述的高温超导带材短直样品基础性测试骨架，其特征在于：所述电流引线上设有用于将其固定于所述底板上的电流引线固定板。

4.根据权利要求1所述的高温超导带材短直样品基础性测试骨架，其特征在于：所述多合一电流引线和所述电流引线上分别设有用于将其固定于底板的电流引线压块，所述电流引线压块与所述电流引线和所述多合一电流引线之间固定待测超导带材。

5.根据权利要求1所述的高温超导带材短直样品基础性测试骨架，其特征在于：所述多合一电流引线呈“7”字形，所述“7”字形中，除竖直部分外的横向部分凸设于所述底板的外端；所述横向部分分别设有用于固定件固定的固定孔和用于固定温度计与电流传输线的沉孔。

6.根据权利要求1所述的高温超导带材短直样品基础性测试骨架，其特征在于：所述电流引线一端凸设于所述底板的外端，所述电流引线分别设有用于固定件固定的固定孔和用于固定温度计与电流传输线的沉孔。

7.根据权利要求5所述的高温超导带材短直样品基础性测试骨架，其特征在于：所述多合一电流引线的竖边靠近底板内的一端设有用于放置托板固定板的沉边。

8.根据权利要求6所述的高温超导带材短直样品基础性测试骨架，其特征在于：所述电流引线靠近底板内的一端设有用于放置托板固定板的沉边。

9.根据权利要求2所述的高温超导带材短直样品基础性测试骨架，其特征在于：所述托板固定板朝向托板的一侧设有用于容纳托板和待测超导带材凹槽。

10.根据权利要求1所述的高温超导带材短直样品基础性测试骨架，其特征在于：所述底板为环氧材质，所述环氧材质包括按质量分数计的下述原料：

环氧树脂 3％-12％；

橡胶 5％-15％；

溶剂 73％-92％。

11.根据权利要求1所述的高温超导带材短直样品基础性测试骨架，其特征在于：所述多合一电流引线和所述电流引线均连接电流传输线，所述电流传输线固定在传导冷却实验装置的导冷铜块上且与其冷头连接。

12.根据权利要求1所述的高温超导带材短直样品基础性测试骨架，其特征在于：所述托板的材质为氮化铝。

13.根据权利要求1所述的高温超导带材短直样品基础性测试骨架，其特征在于：所述多合一电流引线和所述电流引线的材质分别为铜合金，所述铜合金包括按质量分数计的下述组分：

Cr：0.60～0.90％、Ti：0.010～0.20％、Si：0.05～0.10％、余量为铜和不可避免的杂质。

14.根据权利要求13所述的高温超导带材短直样品基础性测试骨架，其特征在于：所述铜合金包括按质量分数计的下述组分：

Cr：0.70％、Ti：0.10％、Si：0.07％、余量为铜和不可避免的杂质。