CN114994448A - 一种高温超导股线弯曲性能连续测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于高温超导股线弯曲性能连续测试装置，涉及高温超导股线技术领域；包括第一连接部和第二连接部，且第一连接部能够向第二连接部直线移动；第一连接部的一侧设有多个连杆机构，多个所述连杆机构沿所述第一连接部的一侧的半周均布；所述连杆机构包括第一连杆和第二连杆，所述第一连杆一端与所述第一连接部铰接，所述第一连杆另一端与所述第二连杆一端铰接，所述第二连杆的另一端与所述第二连接部铰接；所述第二连杆设有限位锁扣，所述限位锁扣用于穿设超导股线，且当超导股线位于所述限位锁扣内时，超导股线能够沿自身长度方向移动。本发明能够驱动超导股线弯曲半径的连续变化，为超导磁体的设计提供有效和可靠的实验数据。

Description

一种高温超导股线弯曲性能连续测试装置

技术领域

本发明涉及高温超导股线技术领域，具体涉及一种适用于高温超导股线弯曲性能连续测试装置。

背景技术

高温超导股线拥有较高的载流能力，是制备强磁场磁体的理想材料，在磁约束聚变装置、大型高能加速器和极高场材料科学仪器等大科学工程装置中具有良好的应用前景。为获得高强磁场，高温超导股线被组合成不同结构(堆叠型、缠绕型、编织型等)以提高电流性能，进而用于大型导体和磁体的绕制。

高温超导股线(堆叠型、缠绕型、编织型等)主要是由超导带材、填充材料和结构材料组成，而超导带材是一种多层材料组成的带状结构，在带材带面和侧面方向的力学特性有较大差异，且超导带材内部的导电层是一种脆性较强的材料，外力作用下容易发生脆断。然而，在大型磁体绕制过程中，超导股线(堆叠型、缠绕型、编织型等)不同方向的弯曲不可避免，当超导股线弯曲半径过小时，弯曲应力增大，造成股线内部超导带材发生折断或撕裂。

在实际应用过程中，股线结构破坏会大幅降低其临界电流，造成超导股线无法正常使用，因此实际应用过程中必须考虑弯曲应变对超导股线临界电流的影响，使其弯曲半径现定于一定范围内。具体是超导股线的临界电流衰减至无弯曲状态的5％为最小弯曲半径，超导股线的弯曲需高于股线的最小弯曲半径。

股线结构和制备工艺都会影响其弯曲性能，了解超导股线的弯曲特性对于大电流导体和大型强磁场磁体的设计和制造十分重要。现有技术只针对高温超导带材的带面方向的弯曲性能，无法实现带材侧面方向的弯曲性能测试，也无法实现不同结构超导股线的弯曲性能测试。

发明内容

针对需要测试不同弯曲半径下超导股线临界电流的变化规律的技术问题；本发明提供了一种适用于高温超导股线弯曲性能连续测试装置，通过变径机构半径的连续变化，带动超导股线弯曲半径连续变化，从而便于测试不同弯曲半径下超导股线临界电流的变化规律，为超导磁体的设计提供有效和可靠的实验数据。

本发明通过下述技术方案实现：

本发明提供了一种适用于高温超导股线弯曲性能连续测试装置，包括第一连接部和第二连接部，且所述第一连接部能够向所述第二连接部直线移动；所述第一连接部的一侧设有多个连杆机构，多个所述连杆机构沿所述第一连接部的一侧的半周均布；所述连杆机构包括第一连杆和第二连杆，所述第一连杆一端与所述第一连接部铰接，所述第一连杆另一端与所述第二连杆一端铰接，所述第二连杆的另一端与所述第二连接部铰接；所述第二连杆设有限位锁扣，所述限位锁扣用于穿设超导股线，且当超导股线位于所述限位锁扣内时，超导股线能够沿自身长度方向移动。

针对高温超导股线弯曲性能的测试，通常采用固定弯曲半径的工装夹持超导股线，使得超导股线按照一设定的弯曲半径弯曲，只能测定超导股线在一特定的弯曲半径下的弯曲性能，若需要测量其他的弯曲状态，则需更换对应的工装，不仅影响测试效率，而且不能实现超导股线弯曲半径连续性变化，能够为超导股线设计提供的支撑数据有限。

本发明提供的高温超导股线弯曲性能连续测试装置，在第一连接部的一侧半周均布设有多个连杆机构，而连杆机构包括第一连杆和第二连杆，第一连杆一端与所述第一连接部铰接、另一端与第二连杆一端铰接，第二连杆的另一端与第二连接部铰接，同时第二连杆设有限位锁扣，在使用时，将超导股线沿第一连接部的周向穿设在限位锁扣内，以使得超导股线以一弯曲半径弯曲，进而在该弯曲半径下进行超导股线临界电流的测试，再需要改变超导股线的弯曲半径时，向第二连接部直线移动第一连接部，由第一连接部带动第一连杆和第二连杆组成的连杆机构收缩，进而使得多个限位锁扣所在的圆弧半径变小，由于超导股线在限位锁扣内能够沿自身长度方向移动，从而使得超导股线的弯曲半径变变小，实现超导股线弯曲半径的连续变化。

因此，本发明提供的高温超导股线弯曲性能连续测试装置，通过变径机构半径的连续变化，带动超导线弯曲半径连续变化，从而便于测试不同弯曲半径下超导股线临界电流的变化规律，为超导磁体的设计提供有效和可靠的实验数据。

在一可选的实施例中，还包括调节螺杆，所述第一连接部螺接在所述调节螺杆的螺纹段的第一螺纹段处，所述第二连接部设于所述调节螺杆外，且所述第二连接部能绕所述调节螺杆的轴线转动，以通过调节螺杆的旋转驱动第一连接部向第二连接部直线移动，相对于其他直线驱动机构，采用螺杆驱动，不仅不需要采用锁定装置保持超导股线的弯曲状态，而且能够确保超导股线弯曲半径调节的精度。

在一可选的实施例中，所述限位锁扣为槽型结构，且所述限位锁扣的槽体内适配有股线夹持块，以使得限位锁扣能够夹持超导股线的同时，超导股线能够相对于限位锁扣移动。

在一可选的实施例中，所述限位锁扣为矩形槽或圆弧形槽，以适用于截面为方向或圆形的超导股线。

在一可选的实施例中，所述限位锁扣一端与所述第二连杆铰接，以确保夹持在限位锁扣内的超导股线在测试中始终处于同一水平位置，避免超导股线在半径发生变化的过程中产生扭曲。

在一可选的实施例中，还包括两电流引线柱，两所述电流引线柱用于与超导股线对应的端部进行电连接，且所述电流引线柱的长度方向与所述第一连接部的移动方向平行，以通过电流引线柱将超导股线与测试系统电连接。

在一可选的实施例中，还包括低温容器盖，所述低温容器盖一侧设有弧形槽；所述弧形槽贯穿所述低温容器盖，所述弧形槽沿所述第一连接部的一侧的半周周向延伸，且沿所述第一连接部的移动方向，所述弧形槽和所述连杆机构位于相对的两侧；所述电流引线柱活动插设在所述弧形槽内，且所述电流引线柱能够沿所述弧形槽的长度方向移动，以通过低温容器盖将变径机构安装在低温容器内，同时使得超导股线的弯曲半径在改变时电流引线柱能够随之移动，避免电流引线柱对超导股线弯曲半径的变化产生干涉。

在一可选的实施例中，所述调节螺杆远离所述第二连接部的一端与所述低温容器盖传动连接；其中，在所述调节螺杆转动的情况下，所述调节螺杆移动和所述限位锁扣之间的距离保持不变，以避免超导股线的弯曲变半在变化的过程中，由于第二连接杆位置的变化导致股线水平位置发生偏转，而使得超导股线产生扭曲。

在一可选的实施例中，所述电流引线柱中部设有缩颈段，所述缩颈段位于所述弧形槽内，以避免电流引线柱在调节螺杆的轴向与低温容器盖产生相对移动，便于电流引线柱的安装和限位。

在一可选的实施例中，所述弧形槽间隔设有两个，两所述电流引线柱分设于对应的所述弧形槽内，若两个电流引线柱在同一个槽内的，由于超导股线半径由大变小的过程中，超导股线收缩两个电流引线柱有可能发生接触，导致超导股线短路，因此设置两个弧形槽，使两电流引线柱在对应的弧形槽内滑动，以避免相互接触。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、本发明提供的高温超导股线弯曲性能连续测试装置，在第一连接部的一侧半周均布设有多个连杆机构，而连杆机构包括第一连杆和第二连杆，第一连杆一端与所述第一连接部铰接、另一端与第二连杆一端铰接，第二连杆的另一端与第二连接部铰接，同时第二连杆设有限位锁扣，在使用时，将超导股线沿第一连接部的周向穿设在限位锁扣内，以使得超导股线以一半径弯曲，进而在该弯曲半径下进行超导股线临界电流的测试，再需要改变超导股线的弯曲半径时，向第二连接部直线移动第一连接部，由第一连接部带动第一连杆和第二连杆组成的连杆机构收缩，进而使得多个限位锁扣所在的圆弧半径变小，由于超导股线在限位锁扣内能够沿自身长度方向移动，从而使得超导股线的弯曲半径变变小，实现超导股线弯曲半径的连续变化，从而便于测试不同弯曲半径下超导股线临界电流的变化规律，为超导磁体的设计提供有效和可靠的实验数据。

2、本发明提供的高温超导股线弯曲性能连续测试装置，能够实现超导股线弯曲半径的连续变化，从而能够全面了解超导股线弯曲特性，避免出现因无法预知股线弯曲特性而造成的股线损坏。

3、本发明提供的高温超导股线弯曲性能连续测试装置，能够实现超导股线弯曲半径的连续变化，无需多次更换半径弯曲机构，能够实现精确测量，操作简单，测量效率高。

4、本发明提供的高温超导股线弯曲性能连续测试装置，能够实现超导股线弯曲半径的连续变化，能够实现较大范围的弯曲半径测量，优于分立弯曲半径测试机构的多种弯曲夹具等。

5、本发明提供的高温超导股线弯曲性能连续测试装置，通过限位锁扣固定超导股线，可适用方形、圆形等不同结构的超导股线，适用范围广。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

在附图中：

图1为本发明实施例高温超导股线弯曲性能连续测试装置的立体结构示意图；

图2为本发明实施例高温超导股线弯曲性能连续测试装置去掉低温容器盖后的立体结构示意图；

图3为本发明实施例连杆机构的立体结构示意图；

图4为本发明实施例调节螺杆的结构示意图；

图5为本发明实施例电流引线柱结构示意图；

图6为本发明实施例低温容器盖的结构示意图。

附图中标记及对应的零部件名称：

10-第一连接部，20-第二连接部，30-连杆机构，31-第一连杆，32-第二连杆，33-限位锁扣，34-股线夹持块，40-调节螺杆，41-第一螺纹段，42-第二螺纹段，50-电流引线柱，51-缩颈段，60-低温容器盖，61-弧形槽，70-调节手柄，80-超导股线。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本申请实施例的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖向”、“纵向”、“侧向”、“水平”、“内”、“外”、“前”、“后”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“开有”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例

结合图1、图2和图3，本实施例提供了一种适用于高温超导股线弯曲性能连续测试装置，包括第一连接部10和第二连接部20，且所述第一连接部10能够向所述第二连接部20直线移动；所述第一连接部10的一侧设有多个连杆机构30，多个所述连杆机构30沿所述第一连接部10的一侧的半周均布；所述连杆机构30包括第一连杆31和第二连杆32，所述第一连杆31一端与所述第一连接部10铰接，所述第一连杆31另一端与所述第二连杆32一端铰接，所述第二连杆32的另一端与所述第二连接部20铰接；所述第二连杆32设有限位锁扣33，所述限位锁扣33用于穿设超导股线80，且当超导股线80位于所述限位锁扣33内时，超导股线80能够沿自身长度方向移动。

继续结合图1和图2具体来说，第一连接部10和第二连接部20通常为环形，多个连接杆机构位于第一连接部10的一侧，且呈180°布置。而对于连杆机构30的数量，其数量越多，超导股线80在弯曲时受力越均衡，但是相应的，测试装置的结构越复杂，在操作时，超导股线80的安装也越麻烦，在本实例中，连接机构的数量为6个。

对于第一连接部10的移动，在本实例中，通过调节螺杆40驱动，即，还包括调节螺杆40，所述第一连接部10螺接在所述调节螺杆40的螺纹段的第一螺纹段41处，所述第二连接部20设于所述调节螺杆40外，且所述第二连接部20能绕所述调节螺杆40的轴线转动，以通过调节螺杆40的旋转驱动第一连接部10向第二连接部20直线移动，相对于其他直线驱动机构，采用螺杆驱动，不仅不需要采用锁定装置保持超导股线80的弯曲状态，而且能够确保超导股线80弯曲半径调节的精度。

可以理解的是，调节螺杆40可以通过电机驱动或手动驱动，在本实例中，为简化结构和避免连接机构的收缩对驱动装置造成干涉，采用调节手柄70驱动，即在调节螺杆40远离第二连接部20的一端传动连接有调节手柄70。

结合图3，所述限位锁扣33为槽型结构，且所述限位锁扣33的槽体内适配有股线夹持块34，以使得限位锁扣能够夹持超导股线的同时，超导股线能够相对于限位锁扣移动。

具体而言，所述限位锁扣为矩形槽或圆弧形槽，以适用于截面为方向或圆形的超导股线即所述限位锁扣33槽型结构与所述夹持的超导股线截面形状适配(矩形或圆形)，所述股线夹持块34截面形状与限位锁扣33的固定槽形状一致，以使得股线夹持块34能够夹持超导股线80的同时，超导股线80能够相对于股线夹持块34移动。

在此基础上，所述限位锁扣33一端与所述第二连杆32铰接，以确保夹持在限位锁扣33的超导股线80在测试中始终处于同一水平位置，避免超导股线80在半径发生变化的过程中产生扭曲。

应当理解的是，超导股线80在测试中，需要放置在液氮容器中，为便于超导股线80与测试系统电连接，结合图2，在本实施例中，还包括两电流引线柱50，所述两电流引线柱50用于与超导股线80对应的端部电连接，且所述电流引线柱50的长度方向与所述第一连接部10的移动方向平行，以通过电流引线柱50将超导股线80与测试系统电连接。

相应的，还包括低温容器盖60，所述低温容器盖60一侧设有弧形槽61；所述弧形槽61贯穿所述低温容器盖60，所述弧形槽61沿所述第一连接部10的一侧的半周周向延伸，且沿所述第一连接部10的移动方向，所述弧形槽61和所述连杆机构30位于相对的两侧；所述电流引线柱50活动插设在所述弧形槽61内，且所述电流引线柱50能够沿所述弧形槽61的长度方向移动，以通过低温容器盖60将变径机构安装在低温容器内，同时使得超导股线80的弯曲半径在改变时电流引线柱50能够随之移动，避免电流引线柱50对超导股线80弯曲半径的变化产生干涉。

结合图1，所述调节螺杆40远离所述第二连接部20的一端与所述低温容器盖60传动连接；其中，在所述调节螺杆40转动的情况下，所述调节螺杆40移动和所述限位锁扣33之间的距离保持不变，以避免超导股线80的弯曲变半在变化的过程中，由于第二连接杆位置的变化导致股线水平位置发生偏转，而使得超导股线80产生扭曲。

具体来讲，在调节螺杆40上设置有第一螺纹段41和第二螺纹段42，第一螺纹段41与第一连接部10螺接、第二螺纹段42与低温容器盖60的固定锁套螺接，以通过设置第一螺纹段41和第二螺纹段42的螺距，使得在调节螺杆40转动时，低温容器盖60与限位锁扣33之间的距离保持不变或在小范围内变动。

结合图5，所述电流引线柱50中部设有缩颈段51，所述缩颈段51位于所述弧形槽61内，以避免电流引线柱50在调节螺杆40的轴向与低温容器盖60产生相对移动，便于电流引线柱50的安装和限位。

结合图6，所述弧形槽61间隔设有两个，两所述电流引线柱50分设于对应的所述弧形槽61内，若两个电流引线柱50在同一个槽内的，由于超导股线80半径由大变小的过程中，超导股线80收缩两个电流引线柱50有可能发生接触，导致超导股线80短路，因此设置两个弧形槽61，使两电流引线柱50在对应的弧形槽61内滑动，以避免相互接触。

需要说明的是，针对高温超导股线80弯曲性能的测试，通常采用固定弯曲半径的工装夹持超导股线80，使得超导股线80按照一设定的弯曲半径弯曲，只能测定超导股线80在一特定的弯曲半径下的弯曲性能，若需要测量其他的弯曲状态，则需更换对应的工装，不仅影响测试效率，而且不能实现超导股线80弯曲半径连续性变化，能够为超导股线80设计提供的支撑数据有限。

而本实施例提供的高温超导股线弯曲性能连续测试装置，在第一连接部10的一侧半周均布设有多个连杆机构30，而连杆机构30包括第一连杆31和第二连杆32，第一连杆31一端与所述第一连接部10铰接、另一端与第二连杆32一端铰接，第二连杆32的另一端与第二连接部20铰接，同时第二连杆32设有限位锁扣33。

在使用时，将超导股线80沿第一连接部10的周向穿设在限位锁扣33内，以使得超导股线80以一弯曲半径弯曲，进而在该弯曲半径下进行超导股线80弯曲性能的测试，再需要改变超导股线80的弯曲半径时，旋转调节螺杆40，使得第一连接部10向第二连接部20直线移动，由第一连接部10带动第一连杆31和第二连杆32组成的连杆机构30收缩，进而使得多个限位锁扣33所在的圆弧半径变小，由于超导股线80在限位锁扣33内能够沿自身长度方向移动，从而使得超导股线80的弯曲半径变变小，实现超导股线80弯曲半径的连续变化。

综上，本实施例提供的高温超导股线弯曲性能连续测试装置，通过变径机构半径的连续变化，带动超导线弯曲半径连续变化，从而便于测试不同弯曲半径下超导股线80临界电流的变化规律，为超导磁体的设计提供有效和可靠的实验数据。

并且，能够全面了解超导股线80弯曲特性，避免出现因无法预知股线弯曲特性而造成的股线损坏；无需多次更换半径弯曲机构，能够实现精确测量，操作简单，测量效率高。通过优化连接机构的结构和调节螺杆40的长度，能够实现较大范围的弯曲半径测量，优于分立弯曲半径测试机构的多种弯曲夹具等。而通过限位锁扣33固定超导股线80，可适用方形、圆形的超导股线80，适用范围广。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，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，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高温超导股线弯曲性能连续测试装置，其特征在于，包括第一连接部(10)和第二连接部(20)，且所述第一连接部(10)能够向所述第二连接部(20)直线移动；

所述第一连接部(10)的一侧设有多个连杆机构(30)，多个所述连杆机构(30)沿所述第一连接部(10)的一侧的半周均布；

所述连杆机构(30)包括第一连杆(31)和第二连杆(32)，所述第一连杆(31)一端与所述第一连接部(10)铰接，所述第一连杆(31)另一端与所述第二连杆(32)一端铰接，所述第二连杆(32)的另一端与所述第二连接部(20)铰接；

所述第二连杆(32)设有限位锁扣(33)，所述限位锁扣(33)用于穿设超导股线，且当超导股线位于所述限位锁扣(33)内时，超导股线能够沿自身长度方向移动。

2.根据权利要求1所述的高温超导股线弯曲性能连续测试装置，其特征在于，还包括调节螺杆(40)，所述第一连接部(10)螺接在所述调节螺杆(40)的第一螺纹段(41)处，所述第二连接部(20)设于所述调节螺杆(40)外，且所述第二连接部(20)能绕所述调节螺杆(40)的轴线转动。

3.根据权利要求2所述的高温超导股线弯曲性能连续测试装置，其特征在于，所述限位锁扣(33)为槽型结构，且所述限位锁扣(33)的槽体内适配有股线夹持块(34)。

4.根据权利要求3所述的高温超导股线弯曲性能连续测试装置，其特征在于，所述限位锁扣(33)为矩形槽或圆弧形槽。

5.根据权利要求3所述的高温超导股线弯曲性能连续测试装置，其特征在于，所述限位锁扣(33)一端与所述第二连杆(32)铰接。

6.根据权利要求3所述的高温超导股线弯曲性能连续测试装置，其特征在于，还包括两电流引线柱(50)，两所述电流引线柱(50)用于与超导股线对应的端部电连接，且所述电流引线柱(50)的长度方向与所述第一连接部(10)的移动方向平行。

7.根据权利要求6所述的高温超导股线弯曲性能连续测试装置，其特征在于，还包括低温容器盖(60)，所述低温容器盖(60)一侧设有弧形槽(61)；

所述弧形槽(61)贯穿所述低温容器盖(60)，所述弧形槽(61)沿所述第一连接部(10)的一侧的半周周向延伸，且沿所述第一连接部(10)的移动方向，所述弧形槽(61)和所述连杆机构(30)位于相对的两侧；

所述电流引线柱(50)活动插设在所述弧形槽(61)内，且所述电流引线柱(50)能够沿所述弧形槽(61)的长度方向移动。

8.根据权利要求7所述的高温超导股线弯曲性能连续测试装置，其特征在于，所述调节螺杆(40)远离所述第二连接部(20)的一端与所述低温容器盖(60)传动连接；

其中，在所述调节螺杆(40)转动的情况下，所述低温容器盖(60)移动和所述夹持限位锁扣(33)之间的距离保持不变。

9.根据权利要求7所述的高温超导股线弯曲性能连续测试装置，其特征在于，所述电流引线柱(50)中部设有缩颈段(51)，所述缩颈段(51)位于所述弧形槽(61)内。

10.根据权利要求7所述的高温超导股线弯曲性能连续测试装置，其特征在于，所述弧形槽(61)间隔设有两个，两所述电流引线柱(50)分设于对应的所述弧形槽(61)内。

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