[發明專利]一種恒張力無損超導繞線裝置及繞線方法

有效

• 申請號: 201210577818.0
• 申請日: 2012-12-27
• 公開（公告）號: CN103050276A
• 公開（公告）日: 2013-04-17
• 發明（設計）人: 王德義;王岳;謝述鋒
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團公司第七二五研究所
• 主分類號: H01F41/06
• 分類號: H01F41/06;H01F6/06;B65H77/00
• 代理公司: 洛陽市凱旋專利事務所 41112
• 代理人: 王自剛

技術領域

本發明涉及一種無損繞線技術，特別是一種恒張力無損超導繞線裝置及繞線方法。

背景技術

在高溫超導磁體制造過程中，超導線圈繞制工藝直接影響超導磁體的性能。研究表明，如果超導線在電磁力的作用下產生機械位移，線匝間發生相對移動，將很有可能發生超導體失超，或者溫度過熱。因此磁體繞制必須緊密，層間和匝間間隙盡量小，并且均勻分布，繞制后填充適當的填充材料，不留空隙，以防止填充材料開裂、導體移動，造成線材損傷。只有在繞制過程中，精確控制繞線張力，并且不能隨意彎折超導線，才能保證繞制的線圈，達到超導磁體系統的設計要求。

為了實現恒張力、無損繞線，對繞制線圈過程中超導線的張力檢測必不可少，目前大多采用三個棍輪的辦法測定線材張力，該辦法會造成超導線的載流能力下降。此外，為了在超導線繞制過程中實現張力的加載，有人或采用加載恒定力矩或采用放線電機的辦法。這些辦法或者容易對超導線造成很大沖擊張力，或者無法實現恒張力、無損繞制。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種恒張力無損超導繞線裝置及繞線方法，超導繞線裝置由主動盤提供繞線轉動力；采用扭矩傳感器檢測被動盤（或稱作放線盤）主軸的扭矩，并把數據傳回PLC，計算出超導線所受的張力；被動盤采用線性制動器件提供制動力，制動力的大小可以由PLC控制，并且可以實時變化。通過這些技術手段實現了超導線圈的恒張力、無損繞制。

為了實現解決上述技術問題的目的，本發明采用了如下技術方案：

本發明的一種恒張力無損超導繞線裝置，包括繞線機主動盤系統、被動盤系統、張力檢測部分和控制系統；其中

1）繞線機主動盤系統：

繞線機主動盤系統包括主動盤、主動軸、減速機、離合器、減速箱和繞線支撐盤；其中減速機通過離合器同減速箱的輸入軸相連，減速箱的輸出軸同主動軸相連，主動盤安裝在主動軸上，而繞線支撐盤固定在主動盤上；繞線時減速機提供系統的主動力，通過控制系統控制減速機的轉速從而控制繞線速度；減速機的輸出扭矩依次通過離合器、減速箱、主動軸、主動盤傳遞到繞線支撐盤，從而帶動固定在繞線支撐盤上的超導線圈骨架作圓周運動；在主動盤上設置有控制系統的多個位置傳感器和主動計數器，由控制系統監測線盤沿圓周方向所處的位置和已經繞線圈數，為變速繞線提供參數；

2）繞線機被動盤系統：

繞線機被動盤系統包括線性制動器件、變速箱、被動盤、被動軸；其中線性制動器件通過扭矩傳感器同變速箱輸出軸相連，被動軸同變速箱的輸入軸相連，被動盤固定在被動軸上；繞線時主動盤的轉動經由超導線傳遞到固定在被動盤上的超導線盤，從而實現被動盤的放線；此時根據控制系統的指令，由線性制動器件提供變化的制動扭矩，從而提供可以實時變化的制動力，保證超導線在繞制過程中張力的恒定，實現被動盤恒張力放線；在被動盤上設置有一個計數器即控制系統的被動計數器，統計放線盤的轉動圈數，并把放線盤的轉動圈數輸入控制系統，為控制系統的恒張力提供參數；

3）張力檢測部分：?

張力檢測部分是指扭矩傳感器；扭矩傳感器固定在被動盤系統的變速箱的輸出軸上；扭矩傳感器通過實時檢測被動盤的扭矩，并由控制系統換算出超導線所受的張力；采用扭矩傳感器代替目前傳統繞線機采用的測定線材張力辦法，可以減少由于彎折對超導線材的損傷；

4）控制系統：?

控制系統包括PLC、觸摸屏、空氣開關、接觸器、位置傳感器、主動計數器、被動計數器；PLC、觸摸屏、空氣開關、接觸器等安裝在控制柜內，位置傳感器、主動計數器安裝在主動盤上，被動計數器安裝在被動盤上；工作時，PLC控制變頻器的頻率，從而控制主動盤減速機的轉速；同時PLC通過控制制動器的供電電流，從而實時控制線性制動器件的扭矩，從而保持張力的恒定；扭矩傳感器輸出的信號通過變換后在觸摸屏上實時顯示檢測到的繞線張力，并且作為控制張力的依據。