[發(fā)明專利]一種用于測量超導線材失超傳播速度的線圈

無效

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• 申請日: 2012-06-29
• 公開（公告）號: CN102735974A
• 公開（公告）日: 2012-10-17
• 發(fā)明（設計）人: 李毅;王秋良;陳順中
• 申請（專利權）人: 中國科學院電工研究所
• 主分類號: G01R31/00
• 分類號: G01R31/00;H01F5/02
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 關玲

技術領域

本發(fā)明涉及一種用于測量超導磁體所用超導線材失超傳播速度的設備。

背景技術

超導磁體技術越來越廣泛的應用于電力、醫(yī)學、工業(yè)處理、科學探索及軍事等領域，它對國民經濟發(fā)揮著越來越重要的作用。

超導磁體需要在低溫且常常在大電流及高磁場環(huán)境下工作，線圈震動、環(huán)氧破裂、電涌等因素會導致超導磁體局部溫度升高，如果溫度超過臨界值則會導致整個超導體開始失超。在失超過程中，超導線材會由超導態(tài)轉變成正常電阻態(tài)，超導線中的電流會產生歐姆熱及電壓，互相電磁耦合的超導線圈之間還會產生變化的電流從而導致應力的變化。過高的歐姆熱溫升、高電壓以及過應力會導致超導體不可逆的損害。因此在設計超導磁體時應考慮失超保護以防止這種損害的產生。

在失超過程中，失超區(qū)域從初始失超點開始不斷向外擴張，它沿著導線，即縱向擴張，同時也垂著與導線，即橫向擴張，后者由前者和絕緣材料的特性決定。失超區(qū)域的擴張速度決定著超導磁體內線圈的電阻變化快慢，從而決定了超導線圈電流、電壓及溫升的變化情況。因此對于失超速度的準確測量成為超導磁體失超保護設計過程中一個很重要的參考依據。

隨著超導磁體的應用領域越來越廣泛，它也變得越來越復雜。一個超導磁體往往含有多個線圈，且線圈采用不同型號乃至不同制線公司的超導線材，不同型號或不同公司的超導線材在線材截面大小、銅超比、臨界特性等方面都有較大差異，它們在超導磁體失超時的傳播速度也相差較大。因此需要對多種型號的超導線材進行失超傳播速度的測量。傳統(tǒng)的失超速度測量線圈的繞制方法是先制作一個絕緣骨架，在骨架表面直接繞制欲測的超導線材，或者在骨架表面車有一道與待測超導線材尺寸合適的螺紋槽，將超導線材沿著螺紋槽繞制成線圈。欲測量一種類型超導線材的失超傳播速度，需要制造一個骨架，將超導線材繞制成超導線圈，然后通過液氦制冷或者傳導制冷創(chuàng)造低溫環(huán)境，再對測試線圈及背景線圈勵磁等測試必須步驟，最后再觸發(fā)線圈失超從而測量超導線材的失超傳播速度。現有的失超傳播速度測量設備大都采用如上的線圈制造方法。對于具有多種型號超導線材的超導磁體，若按照傳統(tǒng)線圈制造方法進行超導線材失超傳播速度的測量，意味著每測量一種超導線材便需要重新制造一個骨架并進行一次制冷和勵磁等實驗步驟，這無疑會耗費大量的成本和時間，而采用本發(fā)明的線圈制造方法將會大大提高測量效率。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是克服現有技術對測量多種類型超導線材失超傳播速度線圈的效率過低的缺點，提出一種新的用于測量多種超導線材失超傳播速度的線圈。

本發(fā)明失超傳播速度測量線圈由線圈骨架、加熱片、電壓測試引線及被測超導線材組成。所述的被測超導線材纏繞于線圈骨架的螺紋槽內，形成被測線圈。加熱片貼附于超導線材表面，電壓測試引線焊接在超導線材表面。

所述的線圈骨架為兩端帶有法蘭的實心圓柱或空心圓柱，所述的圓柱及法蘭可以用絕緣材料環(huán)氧樹脂或者聚四氟乙烯制成。如果需要測量在高磁場條件下超導線材的失超傳播速度，可以通過某一螺管線圈來產生所需的高磁場。這一螺管線圈即為背景線圈。所述的線圈骨架應能夠放入背景線圈的中心孔內，線圈骨架兩端的法蘭直徑應小于背景線圈中心孔的直徑，線圈骨架的長度應大致與背景線圈中心孔中心附近磁場較為均勻的區(qū)域的長度相近，以保證線圈骨架不同位置處的被測超導線材的加載磁場相近。