[发明专利]一种超导线材临界电流测试用样品骨架的绕制装置及绕制方法

说明书

本发明公开了一种超导线材临界电流测试用样品骨架的绕制装置及绕制方法，包括绕制平台，绕制平台上方固定的导向张力调节部、控制系统和支撑座，支撑座一侧安装有样品骨架转动部，所述样品骨架转动部上安装有样品骨架，所述导向张力调节部用于对所述样品骨架转动部进行导向和张力调节，所述控制系统用于控制所述样品骨架转动部的绕制速度和方向，与所述样品骨架转动部相连接。本发明提高了超导线材的绕样效率和绕样质量合格率，同时，提高了绕样过程的稳定性及自动化程度，降低了人力手动绕样的劳动强度，推进了应用于超导线材生产的设备研发进程。

技术领域

本发明属于低温超导线材生产技术领域，特别涉及一种超导线材临界电流测试用样品骨架的绕制装置及绕制方法。

背景技术

超导线材主要用作高场磁体制造，最终用于大型科学工程、先进装备制造领域，包括新能源(国际热核聚变实验堆ITER、中国聚变反应堆CFETR)、磁共振成像仪(MRI)、核磁共振谱仪(NMR)等。目前，NbTi和Nb₃Sn超导线作为一种加工工艺和应用水平相对成熟的超导产品，国内外市场对其需求量日益显现。近几年，随着对超导线材研究的深入，实现市场化和工业化的要求日益迫切，因此，与此相关的各种设备及装置的研制也随之展开。

临界电流I_c是衡量超导线材性能的关键指标之一，在超导线材低温测试中，临界电流测试主要包括磁体冷却、样品制备和测试三个过程，而样品制备又包括样品核对、取样、绕样、焊样和样品杆装样等多个步骤，而绕样质量会对最终的测试结果产生直接影响。在绕样之前，需根据所取超导线材样品的截面积及取样长度选择要使用的样品骨架型式，分为V型槽骨架、矩形槽骨架及梯形槽骨架，准备工作完成后，正式开始绕样。

绕样过程中，根据超导线材样品的规格，需采用不同的张力进行绕制。在此之前，样品骨架绕样过程的实现均是通过人力手动完成，并没有专用的样品骨架绕制工装，人力手动绕制的样品骨架不仅耗时耗力，而且完全无法保证绕制过程中张力的稳定性及绕制速度的均匀性，绕样质量差主要表现为：(1)超导线材在测试过程中抖动严重；(2)超导线材与样品骨架接触松动，无法及时散热。上述现象均会使超导线材在测试过程中出现失超，导致无法获得超导线材临界电流性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种超导线材临界电流测试用样品骨架的绕制装置及绕制方法，解决人工绕制耗时耗力和绕制过程中张力的稳定性及绕制速度的均匀性的问题。

为了实现上述目的，本发明所设计的一种超导线材临界电流测试用样品骨架的绕制装置，包括绕制平台，绕制平台上方固定的导向张力调节部、控制系统和支撑座，支撑座一侧安装有样品骨架转动部，所述样品骨架转动部上安装有样品骨架，所述导向张力调节部用于对所述样品骨架转动部进行导向和张力调节，所述控制系统用于控制所述样品骨架转动部的绕制速度和方向，与所述样品骨架转动部相连接。

优选地，所述样品骨架转动部包括穿设在所述样品骨架内的转动轴和用于固定所述样品骨架的定位结构。

优选地，所述定位结构包括顶头、锁紧螺母；所述顶头上设置有顶丝孔，安装在所述样品骨架的两端；所述转动轴上远离所述支撑座的一端安装所述锁紧螺母。

优选地，所述样品骨架间隔设置数个，相邻两个样品骨架之间设置间隔环。

优选地，所述导向张力调节部包括导向轮、导向轴、轴支座；所述导向轮通过轴承与所述导向轴连接，所述导向轴通过所述轴支座固定在所述绕制平台上，所述导向轮下方放置有配重块，所述导向轮用于限制样品骨架绕制过程中超导线材的滑动幅度，所述配重块用于调节样品骨架绕制过程中超导线材的张力。

优选地，所述导向轮的数量与所述样品骨架的数量相同。

优选地，所述控制系统，包括力矩电机、电机控制器和正反转启停按钮盒；所述力矩电机安装固定于所述支撑座上，所述力矩电机驱动所述样品骨架转动部转动，通过所述电机控制器实现对绕制速度、绕制方向的调节。