CN1510698A - 超导电缆导体组合绕制方法 - Google Patents

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张京伟
侯波
刘继强
柳杨
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Abstract

本发明涉及一种超导电缆导体组合绕制方法，其包括步骤：按超导电缆对超导带根数和间距的要求，将多根原料超导带平行排列成超导带材组；制作带状的薄柔性衬底；将超导带材组附在薄柔性衬底上，并与薄柔性衬底连成一体，保持张力一致，制成超导电缆组合超导带；将制作好的超导电缆组合超导带，以相对于电缆芯的绕制角度θ，以螺旋方式不重叠地绕制在电缆芯上，制成组合绕制的超导电缆导体，采用本方法使得超导电缆导体的绕制简单化，系统技术复杂性降低，同时在绕制过程中保护了超导带，对超导带的机械性能要求降低，降低了超导体绕制中的超导带的损伤率和断带率，提高了绕制的质量和效率。

Description

超导电缆导体组合绕制方法
技术领域
本发明涉及一种超导电缆绕制制造方法，应用于超导电缆导体的制造，特别是一种超导电缆导体组合绕制方法。
背景技术
超导电缆导体的制作是将指定根数的高温超导扁平带材，以一定的角度和张力，并排均匀地绕制在一根电缆芯上，按要求绕制多层。
从现有技术所公开的超导电缆导体绕制方法是，采用传统的电缆绞缆技术，请参考图1，首先把绕有单根超导带材的放线盘1安装在绞笼7上，对应于超导体的超导带材绕制根数在放线盘1前安装上与绕制根数相同的导线轮2，其角度间距为360度除以绕制根数，电缆芯4从绞笼7的中心穿过，超导带从放线盘引出经导线轮2和分线板3引向并固定在电缆芯4上，每根导线要进行张力控制，电缆芯4在前牵引机5和后牵引机6的作用下作直线运动，绞笼7则带着放线盘一起转动，超导带材则绕制在电缆芯4上。从而制成超导电缆导体。
现有的绞缆技术对超导电缆导体的制作存在明显问题。由于超导带材是银合金所包的陶瓷氧化物材料，单根超导带的张力承受能力比同样的截面的铜和钢线小很多，张力控制较难，不易控制超导体绕制的松紧度。单根方式绕制时超导带易断，断带后需要焊接，影响超导体的性能。一般超导带只有约几毫米宽，带与带之间的缝隙在多根超导带同时绕制中控制较难，容易搭接，影响绕制的质量。机构设计较复杂，对技术要求高。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足与缺陷，改变传统方法中采用单根超导带绕制导体的方式，提供一种新的超导电缆导体的绕制方法，即一种超导电缆导体组合绕制方法，采用辅助柔性衬底和多根超导带相组合的方式制成组合超导带，再用组合超导带制作超导电缆导体，既可保护超导带材，又可降低绕制超导体的难度，以进一步提高制作效率。
为达上述目的，本发明提供一种超导电缆导体组合绕制方法，其包括步骤：
1)按超导电缆对超导带根数和间距的要求，将多根原料超导带平行排列成超导带材组；
2)制作带状的薄柔性衬底；
3)将超导带材组附在薄柔性衬底上，并与薄柔性衬底连成一体，保持张力一致，制成超导电缆组合超导带；
4)将制作好的超导电缆组合超导带，以相对于电缆芯的绕制角度θ，以螺旋方式不重叠地绕制在电缆芯上，制成组合绕制的超导电缆导体。
所述的步骤4)可以选自机械方式绕制和手工方式绕制。
所述的机械方式绕制包括：步骤4)将制作好的超导电缆组合超导带安装在电缆绕包头上，设定好其相对于电缆芯的绕制角度θ，把超导电缆组合超导带引至电缆芯并固定在电缆芯上，且对超导电缆组合超导带采用恒张力控制；从而增加步骤：
5)设定绕包头的旋转速度，令绕包头作匀角速度旋转；
6)电缆芯穿过绕包头的中心，在前后牵引作用下做匀速直线运动；
7)在上述5)和6)两个运动的作用下，超导电缆组合超导带以螺旋方式不重叠地绕制在电缆芯上，制成组合绕制的超导电缆导体。
所述的步骤1)中多根超导带的弯曲方向始终保持一致，并与原料超导带的初始弯曲方向一致。
所述的步骤1)中还须保持每一根原始超导带的张力一致。
所述的步骤2)的薄柔性衬底为柔性薄膜状材料，其厚度小于或等于原料超导带材的厚度。
所述的柔性薄膜状材料选自纸张、塑料、薄金属等，并可弯曲和缠绕。
所述的步骤3)的将超导带材组附在薄柔性衬底上的方法选自粘接和焊接。
所述的步骤3)中的薄柔性衬底的宽度选自等于、略小于、略大于超导带材组的宽度。
所述的步骤4)中的绕制角度θ为10°～50°。
本发明的优点在于，采用此种方法使得超导电缆导体的绕制简单化，系统技术复杂性降低，同时在绕制过程中保护了超导带，对超导带的机械性能要求降低，降低了超导体绕制中的超导带的损伤率和断带率，提高了绕制的质量和效率。
附图说明
图1为现有技术传统电缆制作绞缆的示意图；
图2为超导电缆组合超导带制作的示意图；
图3为超导电缆组合超导带的立体示意图；
图4为超导电缆组合超导带绕制示意图；
图5为超导电缆导体组合绕制方法生产示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例详细说明本发明的具体实施方式。
参考图2～图5，提供本发明的一种超导电缆导体组合绕制方法中用机械方式绕制的实施例，其包括步骤：
1)按超导电缆对超导带根数和间距的要求，将多根原料超导带8平行排列成超导带材组，如图3所示；
2)制作带状的薄柔性衬底，在本实施例中为胶带9；
3)将超导带材组附在薄柔性衬底的胶带9上，并与胶带9连成一体，保持张力一致，制成超导电缆组合超导带；
具体来说，如图2所示，首先将多根原料超导带8固定缠绕在多个原料超导带辊81上，引出原料超导带8，通过超导带导向辊82进行导向，使得多根原料超导带8平行排列且相互间距符合要求，然后再经过胶带固定辊83，胶带固定辊上的胶带从胶带辊84引出，从胶带固定辊83出来的便是粘接制成的超导电缆组合超导带86，被缠绕在超导电缆组合超导带收线辊85上，成为组合超导带盘87；
4)下面请参考图5，将制作好的超导电缆组合超导带盘87安装在电缆绕包头10上，设定好其相对于电缆芯11的绕制角度θ，把超导电缆组合超导带86引至电缆芯11并固定在电缆芯11上，且对超导电缆组合超导带86采用恒张力控制；
5)设定绕包头10的旋转速度，令绕包头10作匀角速度旋转；
6)电缆芯11穿过绕包头10的中心，在前牵引机12和后牵引机13的牵引作用下从右向左沿图中的大箭头方向做匀速直线运动；
7)在上述5)和6)两个运动的作用下，超导电缆组合超导带86以螺旋方式不重复地绕制在电缆芯11上，制成组合绕制的超导电缆导体，为了保持超导电缆组合超导带86在缠绕过程中保持张力一致，在超导电缆组合超导带盘87处还设置了组合超导带盘张力控制器14，进一步保证缠绕质量。
所述的步骤1)中多根超导带的弯曲方向始终保持一致，并与原料超导带8的初始弯曲方向一致。
所述的步骤1)中还须保持每一根原始超导带8的张力一致。
在本实施例中，所述的步骤2)的薄柔性衬底为柔性薄膜状材料胶带9，该胶带为纸制胶带，其厚度小于原料超导带材8的厚度。
当然，所述的柔性薄膜状材料还可以选自纸张、塑料、薄金属等，并可弯曲和缠绕。
所述的步骤3)中的薄柔性衬底胶带9的宽度略大于超导带材组的宽度，如图3所示。
所述的步骤4)中的绕制角度θ每层不同，其范围为10°～50°。如图4和图5所示。
所述的步骤6)中对电缆芯的牵引采用履带式牵引，前牵引机12和后牵引机13为履带式牵引式牵引机。
以上超导电缆导体组合绕制方法也可以采用手工方式缠绕，其原理和方法与机械方式缠绕相似，只是缠绕速度和效率将低得多。
现采用上述方法，绕制一根4层的超导电缆导体。其电缆芯11直径30毫米，原始超导带8的尺寸为宽4毫米，厚0.22毫米。根据计算每层的超导带8的根数分别为第1层20根，第2层22根，第3层22根，第4层19根。
绕包头10采用两组组合超导带86绕制电缆，则计算结果为：
第1层：两组组合超导带86分别为10根超导带；顺时针方向；绕制角度θ为28°；
第2层：两组组合超导带86分别为11根超导带；逆时针方向；绕制角度θ为20°；
第3层：两组组合超导带86分别为11根超导带；顺时针方向；绕制角度θ为19°；
第4层：两组组合超导带86分别为9根和10根超导带；逆时针方向；绕制角度θ为37°。
组合超导带的衬底选用带状纸胶带9，有粘性，有一定强度，裁成与每层组合带相对应的宽度，然后将超导带组粘接在对应宽度的胶带上，制成组合超导带86。
根据计算，在绕制前设定好两个组合超导带的初始绕制角度θ(如图5所示)，以及绕包头10的旋转速度和方向，还有牵引机的牵引速度。
每层的两组组合超导带86螺旋状绕制在电缆芯11上，在绕制过程中不搭接，均匀覆盖该层电缆芯的表面。绕制完一层组合超导带86后，可将纸胶带拆除或保留。然后再绕制第二层、第三层和第四层，直至按上述计算结果的要求完成全部缠绕，制成超导电缆导体。

Claims (10)

1.一种超导电缆导体组合绕制方法，其特征在于，包括步骤：
1)按超导电缆对超导带根数和间距的要求，将多根原料超导带平行排列成超导带材组；
2)制作带状的薄柔性衬底；
3)将超导带材组附在薄柔性衬底上，并与薄柔性衬底连成一体，保持张力一致，制成超导电缆组合超导带；
4)将制作好的超导电缆组合超导带，以相对于电缆芯的绕制角度θ，以螺旋方式不重叠地绕制在电缆芯上，制成组合绕制的超导电缆导体。
2.根据权利要求1所述的超导电缆导体组合绕制方法，其特征在于，所述的步骤4)可以选自机械方式绕制和手工方式绕制。
3.根据权利要求2所述的超导电缆导体组合绕制方法，其特征在于，所述的机械方式绕制包括：步骤4)将制作好的超导电缆组合超导带安装在电缆绕包头上，设定好其相对于电缆芯的绕制角度θ，把超导电缆组合超导带引至电缆芯并固定在电缆芯上，且对超导电缆组合超导带采用恒张力控制；从而增加步骤：
5)设定绕包头的旋转速度，令绕包头作匀角速度旋转；
6)电缆芯穿过绕包头的中心，在前后牵引作用下做匀速直线运动；
7)在上述5)和6)两个运动的作用下，超导电缆组合超导带以螺旋方式不重叠地绕制在电缆芯上，制成组合绕制的超导电缆导体。
4.根据权利要求1所述的超导电缆导体组合绕制方法，其特征在于，所述的步骤1)中多根超导带的弯曲方向始终保持一致，并与原料超导带的初始弯曲方向一致。
5.根据权利要求1所述的超导电缆导体组合绕制方法，其特征在于，所述的步骤1)中保持每一根原始超导带的张力一致。
6.根据权利要求1所述的超导电缆导体组合绕制方法，其特征在于，所述的步骤2)的薄柔性衬底为柔性薄膜状材料，其厚度小于或等于原料超导带材的厚度。
7.根据权利要求4所述的超导电缆导体组合绕制方法，其特征在于，所述的柔性薄膜状材料选自纸张、塑料、薄金属等，并可弯曲和缠绕。
8.根据权利要求1所述的超导电缆导体组合绕制方法，其特征在于，所述的步骤3)的将超导带材组附在薄柔性衬底上的方法选自粘接和焊接。
9.根据权利要求1所述的超导电缆导体组合绕制方法，其特征在于，所述的步骤3)中的薄柔性衬底的宽度选自等于、略小于、略大于超导带材组的宽度。
10.根据权利要求1所述的超导电缆导体组合绕制方法，其特征在于，所述的步骤4)中的绕制角度θ为10°～50°。
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