一种高温超导扭绕导线绕制方法
一种高温超导扭绕导线绕制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及超导电工应用领域，特别涉及一种高温超导扭绕导线绕制方法。
【背景技术】
[0002]第二代高温超导带材ReBCO是利用真空镀膜技术，通过多层叠压封装的方法生产出的一种涂层超导体。超导带材的厚度一般为50?100微米，宽度为4?12毫米，其中超导层的厚度仅为1?2微米。在超导态下，带材能够通过的最大电流被称为临界电流，这是衡量超导带材载流能力最重要的指标。对于第二代高温超导带材来说，其临界电流会随着垂直和平行于其表面的外界磁场的增加而降低，如图1所示。
[0003]在通流低于其临界电流的超导态下，超导带材会对交流表现出损耗，8卩“交流损耗”。交流损耗会极大的影响超导设备的效率，是超导电气设备设计中着力优化减小的参量。同等条件下，第二代高温带材的交流损耗会随着背景磁场，特别是垂直于带材表面的磁场的增大而迅速增大，如图2所示。
[0004]因此，通过对背景磁场的优化可以显著改善临界电流和交流损耗等方面的性能。
[0005]经过检索发现，当前尚没有将第二代高温超导带材进行切割编织以改善其性能的工艺和方法，亦无公开的专利和文献。但有部分类似的专利和文献，其主要内容如下:
[0006]公开号为“CN1510698A”、名称为“超导电缆导体组合绕制方法”的中国专利申请中，公开了将多根带材绕制在电缆芯上的方法，其与本文欲申请专利的主要差别在于:本文申请专利是对超导带材进行分割再编织成型，从而提高整个超导带材的性能。
[0007]公开号为“CN103578741A”、名称为“一种并联两根超导带材螺管线圈绕制的换位方法”的中国专利申请中，公开了一种并联超导带材螺管线圈绕制的换位方法，并能实现完全换位，起到电感平衡和均流的效果，有利于提高超导线圈的容量，增强超导线圈的稳定性。本文申请专利是对超导带材进行分割再编织成型，从而提高整个超导带材的性能。
[0008]公开号为“CN102209924A”、名称为“弯曲不敏感光缆”的中国专利申请中，公开了一种用于传送光信号的弯曲不敏感光缆，本文申请专利是对超导带材进行分割再编织成型，从而提高整个超导带材的性能。
[0009]该光缆具有从适于接收光信号的输入端延伸到输出端的长度LT0T并且包括至少一条单模光纤，所述光纤具有从1290nm至1650nm且优选地是从1320nm至1650nm的光缆截止波长(ACC)A。所述至少一条光纤针对至少沿光缆的长度LT0T的一部分延伸的扭绕长度L以扭绕节距P绕纵轴(Z)螺旋地扭绕，其中，扭绕长度和扭绕节距被选择成使得光缆呈现出等于或者低于1260nm的测量截止波长。本文申请专利是对超导带材进行分割再编织成型，从而提高整个超导带材的性能。
[0010]公开号为“CN103488905A”、名称为“一种螺旋多层超导电缆交流损耗的计算方法”的中国专利申请中，公开了一种螺旋多层超导电缆交流损耗的计算方法，通过建立螺旋多层高温超导电缆等效电路模型，实现导电层(包括导体层和屏蔽层)冷绝缘高温超导电缆各层电流及磁场分布，然后根据超导电缆导电层分流情况，计算获得超导电缆交流损耗。本文申请专利是对超导带材进行分割再编织成型，从而提高整个超导带材的性能。
[0011]基于此，本文在于提出一种全新的超导带材绕制方法以优化其性能。
【发明内容】
[0012]本发明的目的在于克服上述现有技术存在的不足，提供一种扭绕结构的高温超导线绕制方法，该方法是首先将第二代高温超导带材沿宽度方向分割成若干个更窄的细带，然后按照一定的结构将这些细带编织成新的超导带。同等的通流条件下，可以通过改变和优化编织结构来减小利用新型超导线绕制的超导磁体的背景磁场，从而提高超导线圈的临界电流，降低其交流损耗。
[0013]本发明通过下列技术方案实现:一种高温超导电缆导体绕制方法，其中，步骤为:
[0014]步骤一、带材切割:将高温超导带材沿长度方向切割成丝状的超导细带；
[0015]步骤二、带材编织:将所述超导细带进行编织，形成新的超导线。
[0016]优选的，所述切割，是指物理切割或激光切割。
[0017]优选的，所述切割，是指将带材切割成宽度为0.5mm-5mm的丝状的超导带材。
[0018]优选的，所述编织，包括具体步骤:
[0019]步骤1，将两根切割出的超导细带互相扭绕，在不损坏带材的前提下尽量紧密的扭绕；
[0020]步骤2，利用金属材料将扭绕后的带材的两端进行固定；
[0021 ]步骤3，将两组已经完成两根扭绕的带材进一步互相扭绕，在不损坏带材的前提下尽量紧密的扭绕，其扭矩不小于两根扭绕的扭矩；
[0022]步骤4，利用金属材料将步骤3进一步扭绕后的带材两端进行固定；
[0023]步骤5，根据导线的需求，可进一步对扭绕后的带材作进一步的扭绕。
[0024]与现有技术比较，本发明具有的实质性特点和显著进步为:
[0025]基于现有的超导带材生产工艺，在不改变超导带材生产成本和研发费用的情况下，通过对超导带材进行切割和编织，改变超导带材的宏观几何结构，在超导磁体应用中提高了磁体的临界电流，降低了其交流损耗，显著提高了磁体的性能。同等条件下，这等效于降低了使用者的成本。
【附图说明】
[0026]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0027]图1为依据本发明的高温超导电缆导体绕制方法的步骤流程图；
[0028]图2为超导带材的临界电流随背景磁场变化示意图；
[0029]图3为超导带材的交流损耗随背景磁场变化的示意图。
【具体实施方式】
[0030]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0031 ]如图1所示，本实施例中，包括如下步骤:
[0032]步骤一、带材切割:将高温超导带材沿长度方向切割成丝状的超导细带；
[0033]步骤二、带材编织:将所述超导细带进行编织，形成新的超导线。
[0034]本实施例中，所述切割，是指物理切割或激光切割。
[0035]本实施例中，所述切割，是指将带材切割成宽度为0.5mm-5mm的丝状的超导带材。
[0036]本实施例中，所述编织，包括具体步骤:
[0037]步骤1，将两根切割出的超导细带互相扭绕，在不损坏带材的前提下尽量紧密的扭绕；
[0038]步骤2，利用金属材料将扭绕后的带材的两端进行固定；
[0039]步骤3，将两组已经完成两根扭绕的带材进一步互相扭绕，在不损坏带材的前提下尽量紧密的扭绕，其扭矩不小于两根扭绕的扭矩；
[0040]步骤4，利用金属材料将步骤3进一步扭绕后的带材两端进行固定；
[0041]步骤5，根据导线的需求，可进一步对扭绕后的带材作进一步的扭绕。
[0042]如图2、3所示，分别是超导带材的临界电流随背景磁场变化示意图和超导带材的交流损耗随背景磁场变化的示意图。
[0043]本技术是通过切割和编织来改变超导带材的宏观几何结构的，从而显著提高带材的性能，具体实施例如下:
[0044]实施例1:可应用于饼式超导线圈的绕制。用扭绕结构的新型高温超导线绕制的饼式超导线圈临界电流与传统方式比较，可提高20 %的临界电流及减少40 %的交流损耗。
[0045]实施例2:可应用于螺旋管超导线圈的绕制。绕制的螺旋管超导线圈的临界电流可提高30%，降低50%的交流损耗。
[0046]实施例3:可应用于大电流超导电流引线及电缆。可提高设备临界电流20%，降低交流损耗30 %。
[0047]以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
【主权项】
1.一种高温超导扭绕导线的制备方法，其特征在于，步骤为: 步骤一、带材切割:将高温超导带材沿长度方向切割成丝状的超导细带； 步骤二、带材编织:将所述超导细带进行编织，形成新的超导线。2.根据权利要求1所述的高温超导扭绕导线的制备方法，其特征在于，所述切割，是指物理切割或激光切割。3.根据权利要求1所述的新型高温超导扭绕导线的制备方法，其特征在于，所述切割，是指将带材切割成宽度为0.5mm-5mm的丝状的超导带材。4.根据权利要求1所述的高温超导扭绕导线的制备方法，其特征在于，所述编织，包括具体步骤: 步骤1，将两根切割出的超导细带互相扭绕，在不损坏带材的前提下尽量紧密的扭绕； 步骤2，利用金属材料将扭绕后的带材的两端进行固定； 步骤3，将两组已经完成两根扭绕的带材进一步互相扭绕，在不损坏带材的前提下尽量紧密的扭绕，其扭矩不小于两根扭绕的扭矩； 步骤4，利用金属材料将步骤3进一步扭绕后的带材两端进行固定； 步骤5，根据导线的需求，可进一步对扭绕后的带材作进一步的扭绕。
【专利摘要】本发明公开一种高温超导扭绕导线绕制方法，其特征在于，步骤为：带材切割：将高温超导带材沿长度方向切割成丝状的超导细带；带材编织：将超导细带进行编织，形成新的超导线。本发明通过改变超导带材的宏观几何结构，在超导磁体的应用中,提高了超导磁体的临界电流，降低了其交流损耗，显著提高了超导磁体的性能。同等条件下，这等效于降低了使用者的成本。
【IPC分类】H01B13/00
【公开号】CN105489314
【申请号】CN201510822140
【发明人】李柱永, 王禹程, 王亚伟, 王峰, 洪智勇, 金之俭
【申请人】上海交通大学
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年11月23日
【技术领域】
[0001]本发明涉及超导电工应用领域，特别涉及一种高温超导扭绕导线绕制方法。
【背景技术】
[0002]第二代高温超导带材ReBCO是利用真空镀膜技术，通过多层叠压封装的方法生产出的一种涂层超导体。超导带材的厚度一般为50?100微米，宽度为4?12毫米，其中超导层的厚度仅为1?2微米。在超导态下，带材能够通过的最大电流被称为临界电流，这是衡量超导带材载流能力最重要的指标。对于第二代高温超导带材来说，其临界电流会随着垂直和平行于其表面的外界磁场的增加而降低，如图1所示。
[0003]在通流低于其临界电流的超导态下，超导带材会对交流表现出损耗，8卩“交流损耗”。交流损耗会极大的影响超导设备的效率，是超导电气设备设计中着力优化减小的参量。同等条件下，第二代高温带材的交流损耗会随着背景磁场，特别是垂直于带材表面的磁场的增大而迅速增大，如图2所示。
[0004]因此，通过对背景磁场的优化可以显著改善临界电流和交流损耗等方面的性能。
[0005]经过检索发现，当前尚没有将第二代高温超导带材进行切割编织以改善其性能的工艺和方法，亦无公开的专利和文献。但有部分类似的专利和文献，其主要内容如下:
[0006]公开号为“CN1510698A”、名称为“超导电缆导体组合绕制方法”的中国专利申请中，公开了将多根带材绕制在电缆芯上的方法，其与本文欲申请专利的主要差别在于:本文申请专利是对超导带材进行分割再编织成型，从而提高整个超导带材的性能。
[0007]公开号为“CN103578741A”、名称为“一种并联两根超导带材螺管线圈绕制的换位方法”的中国专利申请中，公开了一种并联超导带材螺管线圈绕制的换位方法，并能实现完全换位，起到电感平衡和均流的效果，有利于提高超导线圈的容量，增强超导线圈的稳定性。本文申请专利是对超导带材进行分割再编织成型，从而提高整个超导带材的性能。
[0008]公开号为“CN102209924A”、名称为“弯曲不敏感光缆”的中国专利申请中，公开了一种用于传送光信号的弯曲不敏感光缆，本文申请专利是对超导带材进行分割再编织成型，从而提高整个超导带材的性能。
[0009]该光缆具有从适于接收光信号的输入端延伸到输出端的长度LT0T并且包括至少一条单模光纤，所述光纤具有从1290nm至1650nm且优选地是从1320nm至1650nm的光缆截止波长(ACC)A。所述至少一条光纤针对至少沿光缆的长度LT0T的一部分延伸的扭绕长度L以扭绕节距P绕纵轴(Z)螺旋地扭绕，其中，扭绕长度和扭绕节距被选择成使得光缆呈现出等于或者低于1260nm的测量截止波长。本文申请专利是对超导带材进行分割再编织成型，从而提高整个超导带材的性能。
[0010]公开号为“CN103488905A”、名称为“一种螺旋多层超导电缆交流损耗的计算方法”的中国专利申请中，公开了一种螺旋多层超导电缆交流损耗的计算方法，通过建立螺旋多层高温超导电缆等效电路模型，实现导电层(包括导体层和屏蔽层)冷绝缘高温超导电缆各层电流及磁场分布，然后根据超导电缆导电层分流情况，计算获得超导电缆交流损耗。本文申请专利是对超导带材进行分割再编织成型，从而提高整个超导带材的性能。
[0011]基于此，本文在于提出一种全新的超导带材绕制方法以优化其性能。
【发明内容】
[0012]本发明的目的在于克服上述现有技术存在的不足，提供一种扭绕结构的高温超导线绕制方法，该方法是首先将第二代高温超导带材沿宽度方向分割成若干个更窄的细带，然后按照一定的结构将这些细带编织成新的超导带。同等的通流条件下，可以通过改变和优化编织结构来减小利用新型超导线绕制的超导磁体的背景磁场，从而提高超导线圈的临界电流，降低其交流损耗。
[0013]本发明通过下列技术方案实现:一种高温超导电缆导体绕制方法，其中，步骤为:
[0014]步骤一、带材切割:将高温超导带材沿长度方向切割成丝状的超导细带；
[0015]步骤二、带材编织:将所述超导细带进行编织，形成新的超导线。
[0016]优选的，所述切割，是指物理切割或激光切割。
[0017]优选的，所述切割，是指将带材切割成宽度为0.5mm-5mm的丝状的超导带材。
[0018]优选的，所述编织，包括具体步骤:
[0019]步骤1，将两根切割出的超导细带互相扭绕，在不损坏带材的前提下尽量紧密的扭绕；
[0020]步骤2，利用金属材料将扭绕后的带材的两端进行固定；
[0021 ]步骤3，将两组已经完成两根扭绕的带材进一步互相扭绕，在不损坏带材的前提下尽量紧密的扭绕，其扭矩不小于两根扭绕的扭矩；
[0022]步骤4，利用金属材料将步骤3进一步扭绕后的带材两端进行固定；
[0023]步骤5，根据导线的需求，可进一步对扭绕后的带材作进一步的扭绕。
[0024]与现有技术比较，本发明具有的实质性特点和显著进步为:
[0025]基于现有的超导带材生产工艺，在不改变超导带材生产成本和研发费用的情况下，通过对超导带材进行切割和编织，改变超导带材的宏观几何结构，在超导磁体应用中提高了磁体的临界电流，降低了其交流损耗，显著提高了磁体的性能。同等条件下，这等效于降低了使用者的成本。
【附图说明】
[0026]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0027]图1为依据本发明的高温超导电缆导体绕制方法的步骤流程图；
[0028]图2为超导带材的临界电流随背景磁场变化示意图；
[0029]图3为超导带材的交流损耗随背景磁场变化的示意图。
【具体实施方式】
[0030]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0031 ]如图1所示，本实施例中，包括如下步骤:
[0032]步骤一、带材切割:将高温超导带材沿长度方向切割成丝状的超导细带；
[0033]步骤二、带材编织:将所述超导细带进行编织，形成新的超导线。
[0034]本实施例中，所述切割，是指物理切割或激光切割。
[0035]本实施例中，所述切割，是指将带材切割成宽度为0.5mm-5mm的丝状的超导带材。
[0036]本实施例中，所述编织，包括具体步骤:
[0037]步骤1，将两根切割出的超导细带互相扭绕，在不损坏带材的前提下尽量紧密的扭绕；
[0038]步骤2，利用金属材料将扭绕后的带材的两端进行固定；
[0039]步骤3，将两组已经完成两根扭绕的带材进一步互相扭绕，在不损坏带材的前提下尽量紧密的扭绕，其扭矩不小于两根扭绕的扭矩；
[0040]步骤4，利用金属材料将步骤3进一步扭绕后的带材两端进行固定；
[0041]步骤5，根据导线的需求，可进一步对扭绕后的带材作进一步的扭绕。
[0042]如图2、3所示，分别是超导带材的临界电流随背景磁场变化示意图和超导带材的交流损耗随背景磁场变化的示意图。
[0043]本技术是通过切割和编织来改变超导带材的宏观几何结构的，从而显著提高带材的性能，具体实施例如下:
[0044]实施例1:可应用于饼式超导线圈的绕制。用扭绕结构的新型高温超导线绕制的饼式超导线圈临界电流与传统方式比较，可提高20 %的临界电流及减少40 %的交流损耗。
[0045]实施例2:可应用于螺旋管超导线圈的绕制。绕制的螺旋管超导线圈的临界电流可提高30%，降低50%的交流损耗。
[0046]实施例3:可应用于大电流超导电流引线及电缆。可提高设备临界电流20%，降低交流损耗30 %。
[0047]以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
【主权项】
1.一种高温超导扭绕导线的制备方法，其特征在于，步骤为: 步骤一、带材切割:将高温超导带材沿长度方向切割成丝状的超导细带； 步骤二、带材编织:将所述超导细带进行编织，形成新的超导线。2.根据权利要求1所述的高温超导扭绕导线的制备方法，其特征在于，所述切割，是指物理切割或激光切割。3.根据权利要求1所述的新型高温超导扭绕导线的制备方法，其特征在于，所述切割，是指将带材切割成宽度为0.5mm-5mm的丝状的超导带材。4.根据权利要求1所述的高温超导扭绕导线的制备方法，其特征在于，所述编织，包括具体步骤: 步骤1，将两根切割出的超导细带互相扭绕，在不损坏带材的前提下尽量紧密的扭绕； 步骤2，利用金属材料将扭绕后的带材的两端进行固定； 步骤3，将两组已经完成两根扭绕的带材进一步互相扭绕，在不损坏带材的前提下尽量紧密的扭绕，其扭矩不小于两根扭绕的扭矩； 步骤4，利用金属材料将步骤3进一步扭绕后的带材两端进行固定； 步骤5，根据导线的需求，可进一步对扭绕后的带材作进一步的扭绕。
【专利摘要】本发明公开一种高温超导扭绕导线绕制方法，其特征在于，步骤为：带材切割：将高温超导带材沿长度方向切割成丝状的超导细带；带材编织：将超导细带进行编织，形成新的超导线。本发明通过改变超导带材的宏观几何结构，在超导磁体的应用中,提高了超导磁体的临界电流，降低了其交流损耗，显著提高了超导磁体的性能。同等条件下，这等效于降低了使用者的成本。
【IPC分类】H01B13/00
【公开号】CN105489314
【申请号】CN201510822140
【发明人】李柱永, 王禹程, 王亚伟, 王峰, 洪智勇, 金之俭
【申请人】上海交通大学
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年11月23日
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