一種高溫超導(dǎo)扭繞導(dǎo)線繞制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及超導(dǎo)電工應(yīng)用領(lǐng)域，特別涉及一種高溫超導(dǎo)扭繞導(dǎo)線繞制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]第二代高溫超導(dǎo)帶材ReBCO是利用真空鍍膜技術(shù)，通過多層疊壓封裝的方法生產(chǎn)出的一種涂層超導(dǎo)體。超導(dǎo)帶材的厚度一般為50?100微米，寬度為4?12毫米，其中超導(dǎo)層的厚度僅為1?2微米。在超導(dǎo)態(tài)下，帶材能夠通過的最大電流被稱為臨界電流，這是衡量超導(dǎo)帶材載流能力最重要的指標(biāo)。對于第二代高溫超導(dǎo)帶材來說，其臨界電流會(huì)隨著垂直和平行于其表面的外界磁場的增加而降低，如圖1所示。
[0003]在通流低于其臨界電流的超導(dǎo)態(tài)下，超導(dǎo)帶材會(huì)對交流表現(xiàn)出損耗，8卩“交流損耗”。交流損耗會(huì)極大的影響超導(dǎo)設(shè)備的效率，是超導(dǎo)電氣設(shè)備設(shè)計(jì)中著力優(yōu)化減小的參量。同等條件下，第二代高溫帶材的交流損耗會(huì)隨著背景磁場，特別是垂直于帶材表面的磁場的增大而迅速增大，如圖2所示。
[0004]因此，通過對背景磁場的優(yōu)化可以顯著改善臨界電流和交流損耗等方面的性能。
[0005]經(jīng)過檢索發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前尚沒有將第二代高溫超導(dǎo)帶材進(jìn)行切割編織以改善其性能的工藝和方法，亦無公開的專利和文獻(xiàn)。但有部分類似的專利和文獻(xiàn)，其主要內(nèi)容如下:
[0006]公開號為“CN1510698A”、名稱為“超導(dǎo)電纜導(dǎo)體組合繞制方法”的中國專利申請中，公開了將多根帶材繞制在電纜芯上的方法，其與本文欲申請專利的主要差別在于:本文申請專利是對超導(dǎo)帶材進(jìn)行分割再編織成型，從而提高整個(gè)超導(dǎo)帶材的性能。
[0007]公開號為“CN103578741A”、名稱為“一種并聯(lián)兩根超導(dǎo)帶材螺管線圈繞制的換位方法”的中國專利申請中，公開了一種并聯(lián)超導(dǎo)帶材螺管線圈繞制的換位方法，并能實(shí)現(xiàn)完全換位，起到電感平衡和均流的效果，有利于提高超導(dǎo)線圈的容量，增強(qiáng)超導(dǎo)線圈的穩(wěn)定性。本文申請專利是對超導(dǎo)帶材進(jìn)行分割再編織成型，從而提高整個(gè)超導(dǎo)帶材的性能。
[0008]公開號為“CN102209924A”、名稱為“彎曲不敏感光纜”的中國專利申請中，公開了一種用于傳送光信號的彎曲不敏感光纜，本文申請專利是對超導(dǎo)帶材進(jìn)行分割再編織成型，從而提高整個(gè)超導(dǎo)帶材的性能。
[0009]該光纜具有從適于接收光信號的輸入端延伸到輸出端的長度LT0T并且包括至少一條單模光纖，所述光纖具有從1290nm至1650nm且優(yōu)選地是從1320nm至1650nm的光纜截止波長(ACC)A。所述至少一條光纖針對至少沿光纜的長度LT0T的一部分延伸的扭繞長度L以扭繞節(jié)距P繞縱軸(Z)螺旋地扭繞，其中，扭繞長度和扭繞節(jié)距被選擇成使得光纜呈現(xiàn)出等于或者低于1260nm的測量截止波長。本文申請專利是對超導(dǎo)帶材進(jìn)行分割再編織成型，從而提高整個(gè)超導(dǎo)帶材的性能。
[0010]公開號為“CN103488905A”、名稱為“一種螺旋多層超導(dǎo)電纜交流損耗的計(jì)算方法”的中國專利申請中，公開了一種螺旋多層超導(dǎo)電纜交流損耗的計(jì)算方法，通過建立螺旋多層高溫超導(dǎo)電纜等效電路模型，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)電層(包括導(dǎo)體層和屏蔽層)冷絕緣高溫超導(dǎo)電纜各層電流及磁場分布，然后根據(jù)超導(dǎo)電纜導(dǎo)電層分流情況，計(jì)算獲得超導(dǎo)電纜交流損耗。本文申請專利是對超導(dǎo)帶材進(jìn)行分割再編織成型，從而提高整個(gè)超導(dǎo)帶材的性能。
[0011]基于此，本文在于提出一種全新的超導(dǎo)帶材繞制方法以優(yōu)化其性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種扭繞結(jié)構(gòu)的高溫超導(dǎo)線繞制方法，該方法是首先將第二代高溫超導(dǎo)帶材沿寬度方向分割成若干個(gè)更窄的細(xì)帶，然后按照一定的結(jié)構(gòu)將這些細(xì)帶編織成新的超導(dǎo)帶。同等的通流條件下，可以通過改變和優(yōu)化編織結(jié)構(gòu)來減小利用新型超導(dǎo)線繞制的超導(dǎo)磁體的背景磁場，從而提高超導(dǎo)線圈的臨界電流，降低其交流損耗。
[0013]本發(fā)明通過下列技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):一種高溫超導(dǎo)電纜導(dǎo)體繞制方法，其中，步驟為:
[0014]步驟一、帶材切割:將高溫超導(dǎo)帶材沿長度方向切割成絲狀的超導(dǎo)細(xì)帶；
[0015]步驟二、帶材編織:將所述超導(dǎo)細(xì)帶進(jìn)行編織，形成新的超導(dǎo)線。
[0016]優(yōu)選的，所述切割，是指物理切割或激光切割。
[0017]優(yōu)選的，所述切割，是指將帶材切割成寬度為0.5mm-5mm的絲狀的超導(dǎo)帶材。
[0018]優(yōu)選的，所述編織，包括具體步驟:
[0019]步驟1，將兩根切割出的超導(dǎo)細(xì)帶互相扭繞，在不損壞帶材的前提下盡量緊密的扭繞；
[0020]步驟2，利用金屬材料將扭繞后的帶材的兩端進(jìn)行固定；
[0021 ]步驟3，將兩組已經(jīng)完成兩根扭繞的帶材進(jìn)一步互相扭繞，在不損壞帶材的前提下盡量緊密的扭繞，其扭矩不小于兩根扭繞的扭矩；
[0022]步驟4，利用金屬材料將步驟3進(jìn)一步扭繞后的帶材兩端進(jìn)行固定；
[0023]步驟5，根據(jù)導(dǎo)線的需求，可進(jìn)一步對扭繞后的帶材作進(jìn)一步的扭繞。
[0024]與現(xiàn)有技術(shù)比較，本發(fā)明具有的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著進(jìn)步為:
[0025]基于現(xiàn)有的超導(dǎo)帶材生產(chǎn)工藝，在不改變超導(dǎo)帶材生產(chǎn)成本和研發(fā)費(fèi)用的情況下，通過對超導(dǎo)帶材進(jìn)行切割和編織，改變超導(dǎo)帶材的宏觀幾何結(jié)構(gòu)，在超導(dǎo)磁體應(yīng)用中提高了磁體的臨界電流，降低了其交流損耗，顯著提高了磁體的性能。同等條件下，這等效于降低了使用者的成本。
【附圖說明】
[0026]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0027]圖1為依據(jù)本發(fā)明的高溫超導(dǎo)電纜導(dǎo)體繞制方法的步驟流程圖；
[0028]圖2為超導(dǎo)帶材的臨界電流隨背景磁場變化示意圖；
[0029]圖3為超導(dǎo)帶材的交流損耗隨背景磁場變化的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0031 ]如圖1所示，本實(shí)施例中，包括如下步驟:
[0032]步驟一、帶材切割:將高溫超導(dǎo)帶材沿長度方向切割成絲狀的超導(dǎo)細(xì)帶；
[0033]步驟二、帶材編織:將所述超導(dǎo)細(xì)帶進(jìn)行編織，形成新的超導(dǎo)線。
[0034]本實(shí)施例中，所述切割，是指物理切割或激光切割。
[0035]本實(shí)施例中，所述切割，是指將帶材切割成寬度為0.5mm-5mm的絲狀的超導(dǎo)帶材。
[0036]本實(shí)施例中，所述編織，包括具體步驟:
[0037]步驟1，將兩根切割出的超導(dǎo)細(xì)帶互相扭繞，在不損壞帶材的前提下盡量緊密的扭繞；
[0038]步驟2，利用金屬材料將扭繞后的帶材的兩端進(jìn)行固定；
[0039]步驟3，將兩組已經(jīng)完成兩根扭繞的帶材進(jìn)一步互相扭繞，在不損壞帶材的前提下盡量緊密的扭繞，其扭矩不小于兩根扭繞的扭矩；
[0040]步驟4，利用金屬材料將步驟3進(jìn)一步扭繞后的帶材兩端進(jìn)行固定；
[0041]步驟5，根據(jù)導(dǎo)線的需求，可進(jìn)一步對扭繞后的帶材作進(jìn)一步的扭繞。
[0042]如圖2、3所示，分別是超導(dǎo)帶材的臨界電流隨背景磁場變化示意圖和超導(dǎo)帶材的交流損耗隨背景磁場變化的示意圖。
[0043]本技術(shù)是通過切割和編織來改變超導(dǎo)帶材的宏觀幾何結(jié)構(gòu)的，從而顯著提高帶材的性能，具體實(shí)施例如下:
[0044]實(shí)施例1:可應(yīng)用于餅式超導(dǎo)線圈的繞制。用扭繞結(jié)構(gòu)的新型高溫超導(dǎo)線繞制的餅式超導(dǎo)線圈臨界電流與傳統(tǒng)方式比較，可提高20 %的臨界電流及減少40 %的交流損耗。
[0045]實(shí)施例2:可應(yīng)用于螺旋管超導(dǎo)線圈的繞制。繞制的螺旋管超導(dǎo)線圈的臨界電流可提高30%，降低50%的交流損耗。
[0046]實(shí)施例3:可應(yīng)用于大電流超導(dǎo)電流引線及電纜?？商岣咴O(shè)備臨界電流20%，降低交流損耗30 %。
[0047]以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等同物界定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種高溫超導(dǎo)扭繞導(dǎo)線的制備方法，其特征在于，步驟為: 步驟一、帶材切割:將高溫超導(dǎo)帶材沿長度方向切割成絲狀的超導(dǎo)細(xì)帶； 步驟二、帶材編織:將所述超導(dǎo)細(xì)帶進(jìn)行編織，形成新的超導(dǎo)線。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫超導(dǎo)扭繞導(dǎo)線的制備方法，其特征在于，所述切割，是指物理切割或激光切割。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型高溫超導(dǎo)扭繞導(dǎo)線的制備方法，其特征在于，所述切割，是指將帶材切割成寬度為0.5mm-5mm的絲狀的超導(dǎo)帶材。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫超導(dǎo)扭繞導(dǎo)線的制備方法，其特征在于，所述編織，包括具體步驟: 步驟1，將兩根切割出的超導(dǎo)細(xì)帶互相扭繞，在不損壞帶材的前提下盡量緊密的扭繞； 步驟2，利用金屬材料將扭繞后的帶材的兩端進(jìn)行固定； 步驟3，將兩組已經(jīng)完成兩根扭繞的帶材進(jìn)一步互相扭繞，在不損壞帶材的前提下盡量緊密的扭繞，其扭矩不小于兩根扭繞的扭矩； 步驟4，利用金屬材料將步驟3進(jìn)一步扭繞后的帶材兩端進(jìn)行固定； 步驟5，根據(jù)導(dǎo)線的需求，可進(jìn)一步對扭繞后的帶材作進(jìn)一步的扭繞。
【專利摘要】本發(fā)明公開一種高溫超導(dǎo)扭繞導(dǎo)線繞制方法，其特征在于，步驟為：帶材切割：將高溫超導(dǎo)帶材沿長度方向切割成絲狀的超導(dǎo)細(xì)帶；帶材編織：將超導(dǎo)細(xì)帶進(jìn)行編織，形成新的超導(dǎo)線。本發(fā)明通過改變超導(dǎo)帶材的宏觀幾何結(jié)構(gòu)，在超導(dǎo)磁體的應(yīng)用中,提高了超導(dǎo)磁體的臨界電流，降低了其交流損耗，顯著提高了超導(dǎo)磁體的性能。同等條件下，這等效于降低了使用者的成本。
【IPC分類】H01B13/00
【公開號】CN105489314
【申請?zhí)枴緾N201510822140
【發(fā)明人】李柱永, 王禹程, 王亞偉, 王峰, 洪智勇, 金之儉
【申請人】上海交通大學(xué)
【公開日】2016年4月13日
【申請日】2015年11月23日