[发明专利]一种生产磁体用异形超导电缆的装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及超导电缆，具体涉及一种生产磁体用异形超导电缆的装置及方法。

背景技术

超导电缆以其零电阻、完全抗磁性的特点，在强调低碳经济发展的今天具有广阔的应用前景。异形超导电缆由于其具有超导磁体的零电阻的特性，在处于超导状态时几乎不产生热，因此在不失超的情况下，可使电流很大而又不产生能量消耗，主要应用于高能物理领域以及其它领域磁体线圈的绕制。高能物理是一个国家科技水平发展的标志，近年来北京正负电子对撞机重大改造工程（ＢＥＰＣＩＩ）、上海同步辐射光源（ＳＳＲＦ）、加速器驱动次临界洁净核能系统（ＡＤＳ）、中国散裂中子源等高能物理的国家大型项目的启动更是进一步推动了异形超导电缆的市场需求。此外，还有在ＩＴＥＲ项目点火成功后，在中国建立的热核聚变反应堆，更是为中国超导电缆的产业化描绘了美好的蓝图。除了上述已初具产业化规模的超导电缆应用领域，超导电缆在超导储能、超导磁悬浮也展现了极大的潜力。为了缩小磁体的体积，绕制后结构稳定，绕制的超导电缆一般被设计成异形扁状电缆，电缆结构不同于编织带状电缆，是双层扁电缆，该电缆是通过特制的绞线设备、模具将多根超导股线绞合后逐步由圆形变为扁状后紧压成型为异形扁状电缆，异形扁状电缆具有填充率高（超导线材占电缆体积的百分数），可达90%，没有交叉点，电缆成型紧压后股线不易损伤等特点。

发明内容

本发明针对上述异形扁状超导电缆生产中出现的问题，提出了一种磁体用异形超导电缆生产方式，目的在于解决了异形超导电缆在绞合成型过程中超导股线受损、电缆表面不平整、空隙率不均匀的问题。

本发明通过以下技术方案实现的：一种生产磁体用异形超导电缆的装置，包括依次排布的内撑芯固定架、绞笼、由上、下紧压轮组成的紧压模、电缆校直机、绝缘带材绕包机、履带牵引机、收排线控制机、收线盘；绞笼包括绞笼主轴，绞笼主轴上安装有绞笼放线架，绞笼放线架上安装有与绞笼主轴相配合的绞笼放线盘，绞笼主轴中设有内撑芯，内撑芯的后端与内撑芯固定架相连，内撑芯的前端区域中从后至前依次为固定区、用于调整小分线环前后位置的小分线环安装区、超导股线绞入区、超导股线稳定区、超导股线变形过渡区、超导股线变形稳定成型区，所述超导股线变形稳定成型区在内撑芯的最前端；固定区的末端、中段通过轴承固定于绞笼主轴内，小分线环安装区上安装有小分线环，超导股线变形稳定成型区的中心轴线与紧压模的上、下紧压轮之间的缝隙处于同一水平面；固定区1的外径为内撑芯与绞笼配合的轴承内径；小分线环安装区的外径为与小分线环相配轴承的内径，小分线环安装区的长度为80-115mm，超导股线绞入区3的直径逐渐缩小，缩小倾斜角度α为5-6度；超导股线稳定区的直径d=n*d1*l/3.14- d1+（0.2-0.3）mm，其中n为超导股线绞合根数、d1为超导股线的直径、l为超导股线绞入系数，超导股线稳定区的长度为18-25mm，超导股线变形过渡区角度主视直径逐渐角β、俯视直径逐渐角θ分别为4.5-6度、2-3度；超导股线变形稳定成型区长度b、宽度h、厚度e分别为11-14mm、(n*d1*l)/2- d1mm、1.1-1.4 mm，其中n为超导股线绞合根数、d1为超导股线的直径、l为超导股线绞入系数。

进一步的，超导股线绞入区的角度α为5-6度；超导股线稳定区的直径d=n*d1*l/3.14- d1+0.2-0.3mm，其中，n为超导股线绞合根数、d1为超导股线的直径、l为超导股线绞入系数；超导股线稳定区的长度为18-25mm。

进一步的，超导股线变形过渡区角度为β、θ，β为4.5-6度、θ为2-3度。

进一步的，超导股线变形稳定成型区长度b、宽度h、厚度e分别为11-14mm、(n*d1*l)/2- d1mm、1.1-1.4 mm；其中，n为超导股线绞合根数、d1为超导股线的直径、l为超导股线绞入系数。

采用上述装置生产磁体用异形超导电缆的方法，具体包括以下步骤：

A：线芯复倒：按照长度要求将超导股线复倒于绞笼配用盘具，复倒中张力均匀，逐层均匀排线，复倒机放线为主动放线，在放线与收排线间设置张力检测反馈装置，控制放线速度，控制放线张力，张力值控制在18-20N，排线采用丝杆排线；