CN116759227B - 一种核聚变铠装超导导体的在线包绕方法及包带头 - Google Patents

一种核聚变铠装超导导体的在线包绕方法及包带头 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种核聚变铠装超导导体的在线包绕方法及包带头，涉及核聚变铠装超导磁体领域，包括包带头基板、安装在包带头基板上的传感器安装板和绝缘带盘，以及安装在传感器安装板上的第一激光位移传感器、第二激光位移传感器和第三激光位移传感器。所述第一激光位移传感器发出激光持续检测并调整包带头在高度方向的位置，所述第二激光位移传感器和所述第三位移传感器分别发出激光，持续检测并调整包带头在铠装超导导体轴线方向的位置信息。本发明能够保证包带头以稳定的叠包率将绝缘带包绕在铠装超导导体上，绝缘带张力恒定且无打皱，控制了绝缘包绕后导体的径向尺寸，确保了超导导体的绝缘性能。

Description

一种核聚变铠装超导导体的在线包绕方法及包带头
技术领域
本发明涉及核聚变铠装超导磁体领域，具体涉及一种核聚变铠装超导导体的在线包绕方法及包带头。
背景技术
核聚变能是人类理想的终极能源，每升海水中的氘通过聚变产生的能量相当于300升汽油的热能，具有广泛的探索应用的前景，托卡马克装置是实现核聚变能商业应用的方法之一。超导磁体是托卡马克装置中的核心部件之一，一般通过铠装超导导体经过无张力绕制和绝缘处理制造而成，绝缘带包绕是超导磁体制造过程中的关键步骤。一般铠装超导导体的绝缘带通过手工进行包绕，难以保证绝缘带的张力和叠包率恒定。自动包绕时，通过匹配沿着铠装超导导体理论轮廓方向的速度和绝缘带盘的旋转速度将绝缘带包绕至导体表面，无法根据导体的轮廓实时进行调整，一旦导体的轮廓度超差较大，就会对绝缘带的叠包率产生影响，进而影响到整个超导磁体的绝缘性能。
基于上述现实情况，亟需一种在线调整包带头位置的方法和使用该方法进行绝缘带包绕的包带头。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种核聚变铠装超导导体的在线包绕方法及包带头，保证了包带头以稳定的叠包率将绝缘带包绕在铠装超导导体上，控制了绝缘包绕后导体的径向尺寸，确保了导体的绝缘性能。
为了达到上述目的，本发明采用如下的技术方案：
一种核聚变铠装超导导体的在线包绕方法，包括以下步骤：
S1：通电并进行包带头自动控制系统初始化；
S2：包带头将绝缘带旋转缠绕至铠装超导导体上；
S3：第一激光位移传感器发射出激光，测得与铠装超导导体之间的第一距离；
S4：第二激光位移传感器发射出激光，测得与铠装超导导体之间的第二距离；
S5：第三激光位移传感器发射出激光，测得与铠装超导导体之间的第三距离；
S6：判断第一距离与第一设定距离之间的差值是否超过第一阈值，若是，则进行S9，若否，则返回S2；
S7：判断第二距离与第二设定距离之间的差值是否超过第二阈值，若是，则进行S10，若否，则返回S2；
S8：判断第二距离与第三距离之间的差值是否超过第三阈值，若是，则进行S11，若否，则返回S2；
S9：包带头沿着竖直方向平移，消除高度方向的误差；
S10：包带头沿着铠装超导导体是径向平移，消除铠装超导导体是径向误差；
S11：包带头沿着铠装超导导体的切向旋转，确保包带头始终垂直于铠装超导导体的中心轴线方向。
本发明还提供一种核聚变铠装超导导体的包带头，使用上述的一种核聚变铠装超导导体的在线包绕方法进行控制，包括第一激光位移传感器、第二激光位移传感器、第三激光位移传感器、包带头基板、传感器安装板和绝缘带盘；所述传感器安装板安装在包带头基板上；所述第一激光位移传感器安装在传感器安装板上，所述第二激光位移传感器和所述第三激光位移传感器沿着铠装超导导体的中心轴线方向平行安装在传感器安装板上；所述绝缘带盘安装在包带头基板上，包带头连续旋转时，将包带头上的绝缘带缠绕至铠装超导导体上。
相比于现有技术，本发明的有益效果为：
本发明实现了包带头以稳定的叠包率将绝缘带包绕在铠装超导导体上，绝缘带张力恒定无打皱，控制了绝缘包绕后导体的径向尺寸，确保了导体的绝缘性能。
附图说明
通过结合附图对本发明示例性实施进行更详细的描述，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明提供的一种核聚变铠装超导线圈的在线包绕方法流程图。
图2是本发明提供的一种核聚变铠装超导导体的包带头的结构示意图。
图3是本发明较佳的实施例中的绝缘带叠包率测量结果图。
图中：100–传感器安装板；200–第一激光位移传感器；300–第二激光位移传感器；400–第三激光位移传感器；500–包带头基板；600–铠装超导导体；700–绝缘带盘。
具体实施方式
下面将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、完整的描述，显然，所描述的实施例仅为本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域的普通技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
如图1所示，本发明提供一种核聚变铠装超导导体的在线包绕方法，具体包括以下步骤：
S1：通电并进行包带头自动控制系统初始化；
S2：包带头将绝缘带旋转缠绕至铠装超导导体上；
S3：第一激光位移传感器发射出激光，测得与铠装超导导体之间的第一距离；
S4：第二激光位移传感器发射出激光，测得与铠装超导导体之间的第二距离；
S5：第三激光位移传感器发射出激光，测得与铠装超导导体之间的第三距离；
S6：判断第一距离与第一设定距离之间的差值是否超过第一阈值，若是，则进行S9，若否，则返回S2；
S7：判断第二距离与第二设定距离之间的差值是否超过第二阈值，若是，则进行S10，若否，则返回S2；
S8：判断第二距离与第三距离之间的差值是否超过第三阈值，若是，则进行S11，若否，则返回S2；
S9：包带头沿着竖直方向平移，消除高度方向的误差；
S10：包带头沿着铠装超导导体的径向平移，消除铠装超导导体的径向误差；
S11：包带头沿着铠装超导导体的切向旋转，确保包带头始终垂直于铠装超导导体的中心轴线方向。
优选的，所述S3–S5为同时进行，采集包带头相对于铠装超导导体的位置坐标，测得距离。
优选的，所述S6–S8为同时进行，判断包带头所在的位置是否需要调整。
优选的，所述S6–S8中的差值分别为：第一距离与第一设定距离之间的差值为：，第二距离与第二设定距离之间的差值为：/>，第二距离与第三距离之间的差值为：/>，其中，/>为第一距离，/>为第二距离，/>为第三距离，/>为第一设定距离，/>为第二设定距离。
如图2所示，本发明还提供一种核聚变铠装超导导体的包带头，使用所述的铠装超导导体的在线包绕方法进行控制，包括第一激光位移传感器200、第二激光位移传感器300和第三激光位移传感器400、包带头基板500、传感器安装板100和绝缘带盘700。
优选的，所述传感器安装板100安装在包带头基板500上。
优选的，所述第一激光位移传感器200安装在传感器安装板100上，包带时位于铠装超导导体600的中心轴线方向下表面，所述第二激光位移传感器300和所述第三激光位移传感器400沿着铠装超导导体600中心轴线方向平行安装在传感器安装板100上，包带时位于铠装超导导体600的中心轴线方向内表面。
优选的，所述绝缘带盘700安装在包带头基板500上，包带时连续旋转将绝缘带缠绕至铠装超导导体600上。
所述第一激光位移传感器发出激光持续检测并调整包带头在高度方向的位置，所述第二激光位移传感器和所述第三位移传感器分别发出激光，持续检测并调整包带头在铠装超导导体轴线方向的位置信息，通过比较第二激光位移传感器和第三激光位移传感器之间的数据差调整包带头在铠装超导导体切向的位置。
作为一个优选的实施例，选用截面为64 mm × 64 mm的铠装超导导体包绕绝缘带，绝缘带的宽度为40 mm、厚度为0.15 mm，设置叠包率为50%（半叠包），得到叠包率的测量结果如图3所示。
以上所述仅为本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种核聚变铠装超导导体的在线包绕方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：通电并进行包带头自动控制系统初始化；
S2：包带头将绝缘带旋转缠绕至铠装超导导体上；
S3：第一激光位移传感器发射出激光，测得与铠装超导导体之间的第一距离；
S4：第二激光位移传感器发射出激光，测得与铠装超导导体之间的第二距离；
S5：第三激光位移传感器发射出激光，测得与铠装超导导体之间的第三距离；
S6：判断第一距离与第一设定距离之间的差值是否超过第一阈值，若是，则进行S9，若否，则返回S2；
S7：判断第二距离与第二设定距离之间的差值是否超过第二阈值，若是，则进行S10，若否，则返回S2；
S8：判断第二距离与第三距离之间的差值是否超过第三阈值，若是，则进行S11，若否，则返回S2；
S9：包带头沿着竖直方向平移，消除高度方向的误差；
S10：包带头沿着铠装超导导体的径向平移，消除铠装超导导体是径向误差；
S11：包带头沿着铠装超导导体的切向旋转，确保包带头始终垂直于铠装超导导体的中心轴线方向。
2.根据权利要求1所述的一种核聚变铠装超导导体的在线包绕方法，其特征在于， 所述第一激光位移传感器安装在传感器安装板上，所述第二激光位移传感器和所述第三激光位移传感器沿着铠装超导导体的中心轴线方向平行安装在传感器安装板上。
3.根据权利要求1所述的一种核聚变铠装超导导体的在线包绕方法，其特征在于，所述S3 – S5同时进行，采集包带头相对于铠装超导导体的位置坐标，分别测得第一距离、第二距离、第三距离。
4.根据权利要求1所述的一种核聚变铠装超导导体的在线包绕方法，其特征在于，所述S6 – S8同时进行，判断包带头所在的位置是否需要调整。
5.根据权利要求1所述的一种核聚变铠装超导导体的在线包绕方法，其特征在于，所述S6中的第一距离与第一设定距离之间的差值为|d1 – dset1|，所述S7中 的第二距离与第二设定距离之间的差值为|d2 – dset2|，所述S8中的第二距离与第三距离之间的差值为 |d2 –d3|，其中，d1为第一距离，d2为第二距离，d3为第三距离，dset1为第一设定距离，dset2为第二设定距离。
6.一种核聚变铠装超导导体的包带头，使用权利要求1- 5之一所述的一种核聚变铠装超导导体的在线包绕方法进行控制，其特征在于，包括第一激光位移传感器、第二激光位移传感器、第三激光位移传感器、包带头基板、传感器安装板和绝缘带盘；所述传感器安装板安装在包带头基板上；
所述第一激光位移传感器安装在传感器安装板上，所述第二激光位移传感器和所述第三激光位移传感器沿着铠装超导导体的中心轴线方向平行安装在传感器安装板上；所述绝缘带盘安装在包带头基板上，包带头连续旋转时，将包带头上的绝缘带缠绕至铠装超导导体上。
7.根据权利要求6所述的一种核聚变铠装超导导体的包带头，其特征在于，所述第一激光位移传感器发出激光持续检测并调整包带头在高度方向的位置，所述第二激光位移传感器和所述第三激光位移传感器分别发出激光，持续检测并调整包带头在铠装超导导体轴线方向的位置信息，通过比较第二激光位移传感器和第三激光位移传感器之间的数据差调整包带头在铠装超导导体切向的位置。
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