CN111257675B - 一种连续测量导线不同弯曲半径下载流能力的装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种连续测量导线不同弯曲半径下载流能力的装置及方法。本装置包括放线装置和侧弯旋转装置，侧弯旋转装置包括伺服电机和侧弯装置，侧弯装置位于一液氮容器内，液氮容器包括桁架箱体和导向轮；侧弯装置包括旋转块和旋转挡板A、旋转挡板B，旋转块的外边缘曲率半径基于阿基米德螺线设计；其中，旋转挡板A、B位于旋转块两侧并与旋转块连接固定；旋转挡板A的外边缘设有线槽且该线槽的一端设有固定装置，从放线装置引出的待测导线经导向轮与固定装置连接固定并保持待测导线的宽面与旋转块的外边缘相切；导向轮用于将待测导线引入液氮容器并与固定装置连接之前调整所述待测导线的宽面与旋转块的侧面平行。
Description
技术领域
本发明涉及导线性能测量与测试技术，属于材料物理性能测量领域，涉及一种用于测量导线的侧弯性能的装置及方法。
背景技术
目前已实用的铌钛等低温超导材料上临界场较低，已经不能满足更高场强应用领域的需求。高温超导材料，具有高临界温度、高临界磁场及高载流能力等独特优势，已成为高场磁体的选择，但由于高温超导材料本身的层状结构及特性，带材侧弯会降低载流性能甚至失去超导性，使其在磁体制备中有一定的局限性。准确测量高温超导带材的侧弯性能，不仅可以进一步探究高温超导带材性能以促进高温超导带材的发展，更为研究超导磁体技术，以及研制超导磁体和磁体内插线圈等工作提供重要依据。
公开号CN107167681A的专利申请公开了一种高温超导带材的载流特性测试装置及测试方法，测试装置的主要构成是，液氮杜瓦的顶部开有相对的两个半圆形的导槽，铜质的螺纹杆插入导槽中，并通过螺帽悬挂于液氮杜瓦中；螺纹杆的顶端与直流源相连；螺纹杆下部的导孔活动套合在圆环状的导轨；高温超导带材的端部焊接在螺纹杆的下端；纳伏表的引线则焊接在高温超导带材的非端部位置；升降螺杆插入液氮杜瓦顶部中心的升降孔中，并通过升降螺帽悬挂于液氮杜瓦中；升降螺杆的底部与倒U型的电磁铁的顶部固定连接，电磁铁的底部与导轨固定连接；两个多级阶梯状的半圆台固定在液氮杜瓦的底部，且两个半圆台的圆弧面相对，该技术能够测出不同磁场和不同弯曲半径下高温超导带材临界电流的变化。相比本发明来说，该技术不能进行连续测量高温超导带材连续弯曲半径的测量，以及平行于带材表面方向临界弯曲半径下的测量。
公开号CN 102520017A的专利申请公开了一种高温超导带材弯曲特性测量装置，包括：高温超导带材测量电流提供部分；高温超导带材弯曲半径提供部分；高温超导带材电压测量部分；液氮容器；及控制器，用于控制高温超导带材测量电流提供部分、高温超导带材弯曲半径提供部分、高温超导带材电压测量部分的操作，以获得高温超导带材的弯曲特性。其中，高温超导带材弯曲半径提供部分包括无阶跃弯曲半径提供部件，被测量的高温超导带材在进行测量过程中保持贴在无阶跃弯曲半径提供部件的外表面上，从而在无阶跃弯曲半径提供部件移动时能使被测量的高温超导带材获得预定弯曲半径范围内的连续变化的弯曲半径。通过该装置，能够以高精确进行高温超导带材弯曲特性测量。相比本发明来说，该技术不能进行平行于带材表面方向临界弯曲半径的测量。
不仅在高温超导带材领域中需要探究导线侧弯性能，在新型材料导线的研制中以及探究导线性能的领域中，准确方便快捷的测量出其侧弯性能及最小弯曲半径，能够进一步了解导线侧弯性能，拓宽导线的应用范围。
发明内容
本发明的目的是提出一种连续测量导线不同弯曲半径下载流能力的装置及方法，测出导线侧弯半径由大到小连续变化时所对应的载流能力，得到导线侧弯与载流性能特性的对应关系，为导线的应用提供重要参考。
本发明的技术方案为：
一种连续测量导线不同弯曲半径下载流能力的装置，其特征在于，包括放线装置和侧弯旋转装置，侧弯旋转装置包括伺服电机和侧弯装置，所述侧弯装置位于一液氮容器内，所述液氮容器包括桁架箱体和导向轮；所述侧弯装置包括旋转块和旋转挡板A、旋转挡板B，所述旋转块的外边缘曲率半径基于阿基米德螺线设计，曲率半径由N mm到M mm连续过渡；其中，
所述旋转挡板A、旋转挡板B分别位于所述旋转块两侧并与所述旋转块连接固定，用于所述旋转块转动时限制待测导线的宽面沿所述旋转块的外边缘行进；
所述旋转挡板A的外边缘设有线槽且该线槽的一端设有固定装置，从放线装置引出的待测导线经所述导向轮与所述固定装置连接固定并保持待测导线的宽面与所述旋转块的外边缘相切；
所述导向轮用于将所述待测导线引入液氮容器并与所述固定装置连接之前调整所述待测导线的宽面与所述旋转块的侧面平行；
所述伺服电机与所述旋转块通过一旋杆相连，用于驱动所述旋转块转动，实现待测导线在不同连续弯曲半径下的侧弯。
进一步的，所述旋转块和旋转挡板A、旋转挡板B的侧面分别设有多个孔，所述旋转块和旋转挡板A、旋转挡板B通过侧面的孔连接固定；其中每隔设定的侧弯半径设置一孔并标识对应的测弯半径值。
进一步的，所述固定装置包括若干螺栓孔和螺栓。
进一步的，所述旋转块的两个直边长度相等。
进一步的，所述桁架箱体上设有一滑动装置；所述导向轮和所述滑动装置通过圆杆相连。
进一步的，所述伺服电机放置在所述液氮容器的上部，所述旋杆一端套入所述伺服电机并固定，所述旋杆另一端具有矩形楔与侧弯装置旋转块的插入孔匹配并用螺栓固定。
一种连续测量导线不同弯曲半径下载流能力的方法，其步骤包括：
1)超导带材装配阶段，首先将高温超导带材线盘安装至放线盘，引出高温超导带材穿过液氮容器的导向轮后，调整该高温超导带材宽面与设置于所述液氮容器内的侧弯装置平行；其中，所述侧弯装置包括旋转块和旋转挡板A、旋转挡板B，所述旋转块的外边缘曲率半径基于阿基米德螺线设计，曲率半径由N mm到M mm连续过渡；所述旋转挡板A、旋转挡板B分别位于所述旋转块两侧并与所述旋转块连接固定，所述旋转挡板A的外边缘设有线槽且该线槽的一端设有固定装置；
2)将该高温超导带材从旋转块切线方向进入旋转挡板A的线槽，并且该高温超导带材的宽面与旋转块的外边缘相切，然后固定高温超导带材于挡板A的外边缘端部一侧的固定装置上；
3)设备制冷阶段，对液氮容器内的高温超导带材进行液氮制冷；
4)旋转测试阶段，给该高温超导带材通电并监测电压，控制伺服电机转动所述旋转块过程中高温超导带材逐渐嵌入旋转挡板A的线槽然后被旋转块阻挡并在各对应半径位置进行侧弯并测量该高温超导带材在不同侧弯半径下的载流能力。
本发明装置构思源于阿基米德螺旋线，并采用变半径的曲线方式实现不同半径间连续光滑的过渡，从而使待测导线沿不同的半径连续过渡，能够快速准确的测量出导线的侧弯性能。
该侧弯装置由三部分基本组成部分，分别为旋转块，旋转块挡板A，旋转块挡板B。其中旋转块是核心部分，旋转部分的两个直边长度相等，均为190mm，外边缘的曲率半径可连续光滑过渡，进而可以测量出导线在不同侧弯半径下的载流性能以及可允许的最小侧弯半径。
本发明相较于现有技术的有益效果在于：
本发明不局限于某个特定的侧弯半径的实验工装，通过一个工装就可以实现准确快速测量一定侧弯半径范围内的载流性能，节省了实验成本和时间。
附图说明
图1为本发明中核心部分旋转块结构示意图；
图2为本发明中挡板A结构示意图；
图3为本发明中挡板B结构示意图；
图4为本发明侧弯测量装置的一个实施例结构示意图。
其中，1-固定端，2-线槽。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施例或现有的技术方案，下面将对现有技术和实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明装置中的旋转块结构示意图，基于阿基米德螺线半径均匀变化的原理，选取了曲率半径由500mm到100mm变化的曲线部分，设计了使得曲率半径可以在带材弯曲过程中连续光滑过渡的装置，导线起始部分固定在图2中挡板A的固定端1由螺栓夹持固定，旋转块在该部分与带材传送方向相切，以保证带材的旋转过程中的平滑过渡。旋转块上的开孔具有两个功能，首先是螺栓通过开孔将旋转块和挡板组合，其次是开孔对应每隔固定数值的半径，可以在旋转块及旋转挡板上开孔并标识于侧弯旋转块外侧，以便试验时可以方便得到侧弯半径的大小。
图2为本发明中挡板A结构示意图；在旋转块的相同位置开孔，和旋转块之间通过螺栓固定，挡板A上具有线槽2和线带材的固定端1。
图3为本发明中挡板B结构示意图；在旋转块的相同位置开孔，挡板B和挡板A起到固定超导带，保持超导带在侧弯过程中处于同一水平面上，挡板B与A不同，不具有线槽和线带材固定端。
图4为侧弯性能测量装置的一个实施例，包括放线装置，液氮容器和侧弯旋转装置。侧弯旋转装置放置在液氮容器的上部，放线装置放置在液氮容器的左侧。侧弯旋转装置包括伺服电机和侧弯装置，侧弯装置包括旋转块和旋转挡板，伺服电机与侧弯装置的旋转块通过一旋杆相连驱动旋转块转动，旋杆一端有套入伺服电机并用螺栓固定，旋杆另一端具有矩形楔与侧弯装置旋转块的插入孔匹配用螺栓固定。旋转块和旋转挡板A、B通过螺栓组合安装，导线的一端与旋转挡块A的一侧如图2位置固定端1处通过三个螺栓孔相连接，并连接着电流引线，旋转挡板A组装在旋转块的上侧，挡板A上导线槽如图2的线槽2处，用于在侧弯过程中引导导线位置并在相应曲率下入槽发生侧弯，挡板A上位置1处具有螺纹孔用于固定待测导线的起始端。液氮容器包括桁架箱体、滑动装置和导向轮。导向轮和滑动装置通过圆杆相连并架于行架箱体的中部，电流引线的另一端与圆杆相连。
本发明中的装置使用分为三个流程：1.超导带材装配，2.设备制冷，3.旋转测试。每次测试一条样品带材。超导带材装配阶段，首先将高温超导带材线盘安装至放线盘，引出高温超导带材穿过装置导向轮后，调整带材宽面与侧弯装置平行，然后从旋转块切线方向进入挡板A的线槽，并与旋转块相切。然后固定高温超导带材于挡板A端部一侧的螺栓上(即位置1处)。根据高温超导带材物性调整放线盘张力。设备制冷阶段，在超导带材装配完好后对设备进行液氮制冷。旋转测试阶段，给高温超导带材样品通电并监测电压，控制伺服电机转动旋转块过程中高温超导带材逐渐嵌入挡板A的线槽然后被旋转块阻挡并卡在对应半径位置进行侧弯，由于与旋转块接触，高温超导带材曲率与旋转块对应位置相同，在该过程中检测高温超导带材电压，在发生失超后读取对应的临界弯曲半径。放线装置包括伺服电机、放线盘和桁架，放线盘由伺服电机驱动并通过桁架与液氮容器相连，导线从放线装置引出，进入液氮装置与侧弯旋转装置一端相连接，给导线通电启动旋转装置，并带动导线发生侧弯，连续测量导线在不同侧弯半径下的载流能力。
以上所述，仅为本发明的一个具体实施方式的概念图，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明权利要求书的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种连续测量导线不同弯曲半径下载流能力的装置，其特征在于，包括放线装置和侧弯旋转装置，侧弯旋转装置包括伺服电机和侧弯装置，所述侧弯装置位于一液氮容器内，所述液氮容器包括桁架箱体和导向轮；所述侧弯装置包括旋转块和旋转挡板A、旋转挡板B，所述旋转块的外边缘曲率半径基于阿基米德螺线设计，曲率半径由N mm到M mm连续过渡；其中，
所述旋转挡板A、旋转挡板B分别位于所述旋转块两侧并与所述旋转块连接固定，用于所述旋转块转动时限制待测导线的宽面沿所述旋转块的外边缘行进；
所述旋转挡板A的外边缘设有线槽且该线槽的一端设有固定装置，从放线装置引出的待测导线经所述导向轮与所述固定装置连接固定并保持待测导线的宽面与所述旋转块的外边缘相切；
所述导向轮用于将所述待测导线引入液氮容器并与所述固定装置连接之前调整所述待测导线的宽面与所述旋转块的侧面平行；
所述伺服电机与所述旋转块通过一旋杆相连，用于驱动所述旋转块转动，实现待测导线在不同连续弯曲半径下的侧弯。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述旋转块和旋转挡板A、旋转挡板B的侧面分别设有多个孔，所述旋转块和旋转挡板A、旋转挡板B通过侧面的孔连接固定；其中每隔设定的侧弯半径设置一孔并标识对应的测弯半径值。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述固定装置包括若干螺栓孔和螺栓。
4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述旋转块的两个直边长度相等。
5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述桁架箱体上设有一滑动装置；所述导向轮和所述滑动装置通过圆杆相连。
6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述伺服电机放置在所述液氮容器的上部，所述旋杆一端套入所述伺服电机并固定，所述旋杆另一端具有矩形楔与侧弯装置旋转块的插入孔匹配并用螺栓固定。
7.一种连续测量导线不同弯曲半径下载流能力的方法，其步骤包括：
1)超导带材装配阶段，首先将高温超导带材线盘安装至放线盘，引出高温超导带材穿过液氮容器的导向轮后，调整该高温超导带材宽面与设置于所述液氮容器内的侧弯装置平行；其中，所述侧弯装置包括旋转块和旋转挡板A、旋转挡板B，所述旋转块的外边缘曲率半径基于阿基米德螺线设计，曲率半径由N mm到M mm连续过渡；所述旋转挡板A、旋转挡板B分别位于所述旋转块两侧并与所述旋转块连接固定，所述旋转挡板A的外边缘设有线槽且该线槽的一端设有固定装置；
2)将该高温超导带材从旋转块切线方向进入旋转挡板A的线槽，并且该高温超导带材的宽面与旋转块的外边缘相切，然后固定高温超导带材于挡板A的外边缘端部一侧的固定装置上；
3)设备制冷阶段，对液氮容器内的高温超导带材进行液氮制冷；
4)旋转测试阶段，给该高温超导带材通电并监测电压，控制伺服电机转动所述旋转块过程中高温超导带材逐渐嵌入旋转挡板A的线槽然后被旋转块阻挡并在各对应半径位置进行侧弯并测量该高温超导带材在不同侧弯半径下的载流能力。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述旋转块和旋转挡板A、旋转挡板B的侧面分别设有多个孔，所述旋转块和旋转挡板A、旋转挡板B通过侧面的孔连接固定；其中每隔设定的侧弯半径设置一孔并标识对应的测弯半径值。
9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述液氮容器包括桁架箱体，所述桁架箱体上设有一滑动装置；所述导向轮和所述滑动装置通过圆杆相连。
10.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述伺服电机放置在所述液氮容器的上部，旋杆一端套入所述伺服电机并固定，所述旋杆另一端具有矩形楔与侧弯装置旋转块的插入孔匹配并用螺栓固定。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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Granted publication date: 20210112 |