CN110010300A - 高温超导堆叠线扭绞装置及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明高温超导堆叠线扭绞装置及其工作方法，包括：机箱，所述机箱为中空结构；固定机构，所述固定机构设置在所述机箱内；扭绞机构，所述扭绞机构设置在所述机箱内；堆叠线分别穿过所述固定机构及所述扭绞机构。与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：可以实现所述超导堆叠线的扭绞，且与常规的手工扭绞相比，不但提高了扭绞效率，绞出来堆叠线绞距分布也更为均匀。

Description

高温超导堆叠线扭绞装置及其工作方法

技术领域

本发明涉及通信设备领域，特别涉及一种高温超导堆叠线扭绞装置及其工作方法。

背景技术

超导材料凭借其超越常规导体的高载流能力，在电力设备中得到广泛应用，包括超导电缆、超导储能、超导限流器、超导变压器等。但是单根超导带材的载流能力有限，且其宽厚比限制了带材的应用，因此超导带材想要从实验室走向工业界，需要进一步提高其电磁特性和机械特性。其中堆叠超导带材由于技术工艺程序简单、可行性强，成为一种常用的提高超导线临界电流的手段，同时堆叠后的超导带材宽厚比显著提升，使得物理强度明显增强。近十几年来国内外很多科研人员和生产单位都对第二代高温超导堆叠线的概念进行了描述和样品制备。

中国发明专利《混合堆叠制备高温超导线的方法》(申请号：201610727012.3)提供了一种混合堆叠制备高温超导线的方法：在现有第二代高温超导带材的基础上，通过分切带材并组合面对面堆叠超导细带和其他金属带材，再封装后获得具有所需临界电流值的超导线材。该超导堆叠线在提高载流能力的同时，也增强其物理强度和事故保护能力。该类型的方形或圆形超导线，制作工艺操作简便，制备的线材结构简单，可以应用于大型电力设备中。

中国发明专利《高温超导线的制备》(申请号：201610211086.1)提供一种高温超导线的制备方法：本发明是在现有第二代高温超导带材的基础上，提出一种全新的方形或圆形高温超导线制备工艺，通过组合并涂锡焊接多根1mm～2mm宽窄丝化的高温超导带材，来提高临界电流，增强超导线的物理强度。解决现有复丝复合超导线物理强度低下不利于大规模应用的问题。

现有技术1，中国发明专利《一种高温超导扭绕导线绕制方法》(申请号：

201510822140.1)公开一种高温超导扭绕导线绕制方法，其特征在于，步骤为：带材切割：将高温超导带材沿长度方向切割成丝状的超导细带；带材编织：将超导细带进行编织，形成新的超导线。本发明通过改变超导带材的宏观几何结构，在超导磁体的应用中,提高了超导磁体的临界电流，降低了其交流损耗，显著提高了超导磁体的性能。同等条件下，这等效于降低了使用者的成本。

现有技术1只是针对扁平超导带材进行编织以减小背景磁场，达到提高带材电磁特性的目的，而无法适用于堆叠线。

现有技术2，中国实用新型专利《简易型自动绞线机》(申请号：201020566793.0)公开了一种简易型自动绞线机包括一机台、一始端夹具、多数末端夹具、一始端驱动装置及一控制器；该始端夹具包含一始端轴可转动地结合在该机台上，一始端夹子可同步转动及轴向弹性移动地结合在该始端轴上，该始端夹子可夹住多数导线一端；该多数末端夹具设在该机台上可调整与该始端夹具间的距离，每一末端夹具包含一末端轴及一末端夹子，该多数末端轴以该始端夹具的中心轴线为圆心等间隔设置在该机台上，该多数末端夹子分别可同步转动及轴向弹性移动地结合在该多数末端轴上，该多数末端夹子可分别夹住该多数导线另一端；该始端驱动装置设在该机台上可供驱动该始端轴转动；该控制器设在该机台上可透过该始端驱动装置控制该始端轴的转向、转速及旋转圈数。

现有技术2实现的是多根导线的扭绞；而无法针对单根堆叠线，其即截面为方形的超导线。

描述超导带材电磁特性的参数，除了临界电流，还包括交流损耗。交流损耗是超导带材在传输交流电或者处于交变磁场下所产生的损耗，该参数过大会导致超导电力设备的热效应明显甚至整体设备不稳定，是电力设备设计中需要着力优化减小的参数。研究表明超导线通过扭绞可以减小其所受外界磁场的干扰，提高其临界电流和交流损耗特性。而超导堆叠线由于其卓显著提高的宽厚比，物理强度得到明显提升，相较常规扁平带材更容易实现扭绞。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种解决上述技术问题的高温超导堆叠线扭绞装置及其工作方法。

为了解决上述技术问题，本发明高温超导堆叠线扭绞装置，包括：机箱，所述机箱为中空结构；固定机构，所述固定机构设置在所述机箱内；扭绞机构，所述扭绞机构设置在所述机箱内；堆叠线分别穿过所述固定机构及所述扭绞机构。

优选地，所述扭绞机构包括：驱动组件，所述驱动组件设置在所述机箱内；扭绞组件，所述扭绞组件设置在所述机箱内，所述扭绞组件由所述驱动组件驱动；堆叠线穿过所述扭绞组件。

优选地，所述驱动组件包括旋转电机以及与所述旋转电机连接的驱动齿轮。

优选地，所述扭绞组件包括：转动齿轮，所述转动齿轮与所述驱动齿轮捏合；转动夹具，所述转动夹具设置在所述转动齿轮上，堆叠线穿过所述转动齿轮并由所述转动夹具固定。

优选地，所述固定机构包括：支撑件，所述支撑件的一端设置在所述机箱的内壁上；固定件，所述固定件设置在所述支撑件的另一端；固定夹具，所述固定夹具设置在所述固定件上，堆叠线穿过所述固定件并由所述固定夹具固定。

优选地，所述固定件通过伸缩轴连接在所述支撑件的另一端。

优选地，在所述机箱的内壁上设有限位滑道，所述支撑件的一端设置在所述限位滑道上。

优选地，在所述机箱内还设有动力滚轮，两根所述动力滚轮间隔设置，堆叠线穿过两根所述动力滚轮之间。

一种高温超导堆叠线扭绞装置的工作方法，包括如下步骤：

步骤1，将超导堆叠线依次穿过动力滚轮、固定机构和扭绞机构；

步骤2，调节固定机构及扭绞机构对堆叠线卡位；

步骤3，转动齿轮转动，对堆叠线进行扭绞。

优选地，步骤2中，保持堆叠线各处的中心轴一致。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：可以实现所述超导堆叠线的扭绞，且与常规的手工扭绞相比，不但提高了扭绞效率，绞出来堆叠线绞距分布也更为均匀。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显。

图1为本发明高温超导堆叠线扭绞装置结构示意图；

图2为本发明高温超导堆叠线扭绞装置的固定机构结构示意图；

图3为本发明高温超导堆叠线扭绞装置的扭绞机构结构示意图。

图中：

1-堆叠线 2-动力滚轮 3-限位滑道

4-支撑件 5-旋转电机 6-驱动齿轮

7-转动齿轮 8-伸缩轴 9-固定夹具

10-转动夹具 11-机箱 12-固定件

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

由于现有的绞线机不能很好地适用于该截面为方形的新型超导线的扭绞，如果通过手工扭绞的方式又会造成效率不高、绞距不均匀等问题，无法实现工业化生产，所以本专利设计了一种针对单根超导堆叠线的扭绞装置，其特征在于，既提高了扭绞效率又保证了绞距的均匀性，经该装置扭绞之后的超导线材能够提高临界电流，减小交流损耗，使得整体的电磁特性得到提升。

如图1～图3所示，本发明高温超导堆叠线扭绞装置包括一个机箱11，一组动力滚轮2，固定件12(包括四个固定夹具9，固定夹具9采用可伸缩夹头)及其限位滑道3，旋转电机5，驱动齿轮6，转动齿轮7(包括四个转动夹具10，转动夹具采用可伸缩夹头)。超导堆叠线1依次穿过机箱11前端、动力滚轮2、固定件12、转动齿轮7和机箱11末端。动力滚轮2置于机箱11前方，用于拉动超导堆叠线1前行；固定件12可由支撑件4带动在限位滑道3中前后滑动，调整与转动齿轮7的水平距离以确定绞距，再通过固定件12的伸缩轴8以及四个固定夹具9实现堆叠线1卡位；旋转电机5驱动驱动齿轮6，再通过驱动齿轮6带动转动齿轮7旋转，转动齿轮7的四个转动夹具也可以伸缩以固定堆叠线1，由此堆叠线1一端固定在固定机构中，一段由扭绞机构驱动旋转，从而实现堆叠线1的扭绞。

本发明高温超导堆叠线扭绞装置的具体工作方法包括以下步骤：

步骤1，将超导堆叠线1依次穿过机箱11前端，动力滚轮2、固定件12、转动齿轮7及机箱11末端；

步骤2，通过调节固定件12和转动齿轮7的伸缩轴8以及转动夹具10实现堆叠线1卡位，保持堆叠线1各处的中心轴始终一致；

步骤3，控制旋转电机5驱动驱动齿轮6，由驱动齿轮6带动转动齿轮7转动；

步骤4，超导方形线由于一端固定，一端转动齿轮7旋转，可以实现扭绞，且通过控制旋转电机5的转速可以得到绞距均匀的扭绞堆叠线1；

步骤5，动力滚轮2拉动超导堆叠线1前行，可以实现堆叠线1长线化扭绞。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (10)

1.一种高温超导堆叠线扭绞装置，其特征在于，包括：

机箱，所述机箱为中空结构；

固定机构，所述固定机构设置在所述机箱内；

扭绞机构，所述扭绞机构设置在所述机箱内；

堆叠线分别穿过所述固定机构及所述扭绞机构。

2.根据权利要求1所述的高温超导堆叠线扭绞装置，其特征在于，所述扭绞机构包括：

驱动组件，所述驱动组件设置在所述机箱内；

扭绞组件，所述扭绞组件设置在所述机箱内，所述扭绞组件由所述驱动组件驱动；

堆叠线穿过所述扭绞组件。

3.根据权利要求2所述的高温超导堆叠线扭绞装置，其特征在于，所述驱动组件包括旋转电机以及与所述旋转电机连接的驱动齿轮。

4.根据权利要求3所述的高温超导堆叠线扭绞装置，其特征在于，所述扭绞组件包括：

转动齿轮，所述转动齿轮与所述驱动齿轮捏合；

转动夹具，所述转动夹具设置在所述转动齿轮上，堆叠线穿过所述转动齿轮并由所述转动夹具固定。

5.根据权利要求1所述的高温超导堆叠线扭绞装置，其特征在于，所述固定机构包括：

支撑件，所述支撑件的一端设置在所述机箱的内壁上；

固定件，所述固定件设置在所述支撑件的另一端；

固定夹具，所述固定夹具设置在所述固定件上，堆叠线穿过所述固定件并由所述固定夹具固定。

6.根据权利要求5所述的高温超导堆叠线扭绞装置，其特征在于，所述固定件通过伸缩轴连接在所述支撑件的另一端。

7.根据权利要求5或6所述的高温超导堆叠线扭绞装置，其特征在于，在所述机箱的内壁上设有限位滑道，所述支撑件的一端设置在所述限位滑道上。

8.根据权利要求1所述的高温超导堆叠线扭绞装置，其特征在于，在所述机箱内还设有动力滚轮，两根所述动力滚轮间隔设置，堆叠线穿过两根所述动力滚轮之间。

9.一种高温超导堆叠线扭绞装置的工作方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，将超导堆叠线依次穿过动力滚轮、固定机构和扭绞机构；

步骤2，调节固定机构及扭绞机构对堆叠线卡位；

步骤3，转动齿轮转动，对堆叠线进行扭绞。

10.根据权利要求9所述的高温超导堆叠线扭绞装置的工作方法，其特征在于，步骤2中，保持堆叠线各处的中心轴一致。