一种超导股线局部横向压缩应变临界性能测试装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种超导股线局部横向压缩应变临界性能测试装置，其特征在于：包括有在室温环境下工作的动力模块、在低温磁体内部低温环境下工作的测试模块。本发明专利技术的装置在超导股线局部横向压缩临界性能测试中发挥很大作用。

A testing device for local lateral compression strain critical performance of superconducting strands

The invention discloses a superconducting strand local transverse compression strain critical performance testing device, which is characterized in that the device comprises a power module operating at room temperature and a test module operating at low temperature in the inner magnet. The device of the invention plays a great role in the critical performance test of the local transverse compression of the superconducting strand.

【技术实现步骤摘要】
一种超导股线局部横向压缩应变临界性能测试装置
本专利技术主要涉及超导材料领域，具体涉及一种超导股线局部横向压缩应变临界性能测试装置。
技术介绍
聚变能作为一种清洁能源，是人类的梦想能源之一，托卡马克型磁约束核聚变装置是产生聚变能的可靠装置，全超导托卡马克是实现聚变堆连续运行的重要保障。中国在成功建立并运行全超导非圆截面托克马克EAST的基础上，积极开展国际热核聚变实验堆ITER的建设工作。同时，各个国家也开始了下一代聚变堆的预研工作。托卡马克磁约束装置的核心是磁体线圈，这些线圈通常由CICC（cable-in-conduitconductor）导体绕制而成。传统Nb基超导材料如Nb3Sn和NbTi受其上临界场（Hc2）的限制，已经逐渐无法满足未来的高场需求。因此，人们逐渐将目光转向具有高临界场的高温超导材料。但是，无论低温超导材料还是高温超导材料，在CICC导体的制造和实际应用中，超导材料会因为绞制过程中的作用力、运行过程中的洛伦兹力、以及升降温过程中的热应力等的作用而发生变形，从而导致导体临界电流衰退。在未来，随着磁体技术的发展，人们对磁场强度的要求将会越来越高。一方面为了能够制造出更高磁场的磁体，人们逐渐地将目光投向了Bi-2212,YBCO等具有较高上临界场的高温超材料，而另一方面，更高的磁场强度势必会造成超导材料在运行过程中更大的变形，这些变形对于超导材料尤其是对应变十分敏感的Bi-2212来说影响是巨大的。其中局部的接触变形是造成超导线性能衰退的一个主要原因。为了研究超导线的局部接触变形对其性能的影响，我们设计了一套专用于测试超导股线局部横向压缩应变临界性能测试装置。该装置可用于Nb3Sn、NbTi、MgB2以及Bi-2212等超导线的局部横向压缩应变临界性能测试，为未来导体的设计和优化提供理论和实践依据。超导线局部横向压缩应变临界性能测试实验中，采用四引线法进行测量。为了消除边界效应，选取了样品中间40mm的长度进行测量。实验内容主要包括：测试样品在不同的横向压缩变形量下，不同磁场强度下4.2K时超导线的临界性能。测试样品浸泡在液氦（4.2K）中进行通电实验，测试过程中需要在液氦中给样品施加横向压缩载荷，需要设计一套可靠的测试装置，固定测试超导样品并施加载荷，并且在一定的背景磁场中给样品通入直流电流，测试样品临界电流和n值。目前国际上各个低温超导实验室采用的超导线局部横向压缩应变临界性能测试装置结构不尽相同，为了能够安全、准确、可靠、高效的测量超导线的弯曲临界性能，装置设计时必须考虑以下几点：1.动力装置稳定可靠，2.测试样品固定牢靠；3.真实模拟导线间的相互挤压，且挤压角度易于调整；4.电流引线优化设计，满足通电要求；5.样品杆及电流引线易于冷却以节省液氦；6.更换样品时样品杆易于干燥；7.可靠的电绝缘。
技术实现思路
本专利技术目的就是为了填补目前国内在该领域的技术空白，提供一种超导股线局部横向压缩应变临界性能测试装置。本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种超导股线局部横向压缩应变临界性能测试装置，其特征在于：包括有在室温环境下工作的动力模块、在低温磁体内部低温环境下工作的测试模块；所述动力模块包括伺服电机、减速器、螺纹杆、垂直升降平台、导杆、第一连接法兰，伺服电机、减速器、螺纹杆依次传动联接，螺纹杆与垂直升降平台组成螺纹运动副，当螺纹杆在伺服电机以及减速器的带动下运转时，会带动垂直升降平台沿导杆上下移动，第一连接法兰用于与测试模块的连接；所述测试模块包括压杆、第一电流引线、第二连接法兰、样品杆支撑部分、样品试验台，第二连接法兰位于样品杆支撑部分上端，样品杆支撑部分上端还与压杆的后端连接，第一电流引线穿过第二连接法兰和样品杆支撑部分内部与样品试验台连接用于试验中通电流，样品杆支撑部分的另一端连接样品试验台，所述测试模块的第二连接法兰与动力模块的第一连接法兰连接，压杆的前端连接到垂直升降平台底部；所述样品试验台包括第三连接法兰、上压块、下压块、位移引伸计、基板，样品试验台的第三连接法兰与样品杆支撑部分连接，基板与第三连接法兰之间以样品试验台支撑杆进行连接，下压块固定在基板上，位移引伸计设置在下压块上，下压块的上端面上开设有槽，上压块在下压块的正上方且在压杆的推动下可上下运动，垂直升降平台推动压杆对样品试验台中的样品施加横向压缩载荷，位移引伸计用于测量上、下压块对样品的压缩量。所述的一种超导股线局部横向压缩应变临界性能测试装置，其特征在于：所述样品试验台还包括第二电流引线，第二电流引线嵌在基板槽内固定，第二电流引线和下压块中的纵向槽连接组成S形用于安装和固定超导样品股线。所述的一种超导股线局部横向压缩应变临界性能测试装置，其特征在于：所述样品试验台还包括上压块导杆，上压块可沿着上压块导杆上下移动。所述的一种超导股线局部横向压缩应变临界性能测试装置，其特征在于：所述上、下压块均为可拆卸结构。所述的一种超导股线局部横向压缩应变临界性能测试装置，其特征在于：所述样品杆支撑部分采用套筒式结构。本专利技术的优点是：本专利技术的装置在超导股线局部横向压缩临界性能测试中发挥很大作用；其中，上、下压块均为可拆卸设计，便于更换以调节导线间相互挤压的角度，上下压块采用导向杆的结构，便于保证上下压块的对中以及压力的均匀性；样品杆支撑部分采用套筒式结构易于干燥，使得更换样品的时间大大缩短，不会发生样品杆表面凝结水放入液氦杜瓦后结冰的现象；安装样品的下压块与基板连接接触可靠，低温下不会松动，同时拆卸下压块操作简单、可靠，不会损伤测试样品；样品安装位置设计成“S”形，可以在有限的空间内增长样品的长度，从而减小电流进入效应，增加实验测量的准确性。附图说明图1是动力模块的结构示意图。图2是测试模块的结构示意图。图3是样品试验台的结构示意图。具体实施方式如图1-3所示，为了使装置拥有稳定可靠的动力，并实现在低温4.2K,磁场环境下的实验。需要将该装置的动力部分和测试部分分离开，第一部分为动力模块，该模块在实验用低温磁体外部、室温环境下工作，保证其稳定可靠运行；第二部分为测试模块，该模块在低温磁体内部，液氦温度4.2K下工作。一种超导股线局部横向压缩应变临界性能测试装置，包括有在室温环境下工作的动力模块、在低温磁体内部低温环境下工作的测试模块；所述动力模块包括伺服电机1、减速器2、螺纹杆3、垂直升降平台4、导杆5、第一连接法兰6，伺服电机1、减速器2、螺纹杆3依次传动联接，螺纹杆4与垂直升降平台5组成螺纹运动副，当螺纹杆3在伺服电机1以及减速器2的带动下运转时，会带动垂直升降平台4沿导杆5上下移动，第一连接法兰6用于与测试模块的连接；所述测试模块包括压杆7、第一电流引线8、第二连接法兰9、样品杆支撑部分10、样品试验台11，第二连接法兰9位于样品杆支撑部分10上端，样品杆支撑部分10上端还与压杆7的后端连接，第一电流引线8穿过第二连接法兰9和样品杆支撑部分10内部与样品试验台11连接用于试验中通电流，样品杆支撑部分10的另一端连接样品试验台11，所述测试模块的第二连接法兰9与动力模块的第一连接法兰6连接，压杆7的前端连接到垂直升降平台4底部；所述样品试验台11包括第三连接法兰12、上压块13、下压块14、位移引伸计15、基板16，样本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超导股线局部横向压缩应变临界性能测试装置，其特征在于：包括有在室温环境下工作的动力模块、在低温磁体内部低温环境下工作的测试模块；所述动力模块包括伺服电机、减速器、螺纹杆、垂直升降平台、导杆、第一连接法兰，伺服电机、减速器、螺纹杆依次传动联接，螺纹杆与垂直升降平台组成螺纹运动副，当螺纹杆在伺服电机以及减速器的带动下运转时，会带动垂直升降平台沿导杆上下移动，第一连接法兰用于与测试模块的连接；所述测试模块包括压杆、第一电流引线、第二连接法兰、样品杆支撑部分、样品试验台，第二连接法兰位于样品杆支撑部分上端，样品杆支撑部分上端还与压杆的后端连接，第一电流引线穿过第二连接法兰和样品杆支撑部分内部与样品试验台连接用于试验中通电流，样品杆支撑部分的另一端连接样品试验台，所述测试模块的第二连接法兰与动力模块的第一连接法兰连接，压杆的前端连接到垂直升降平台底部；所述样品试验台包括第三连接法兰、上压块、下压块、位移引伸计、基板，样品试验台的第三连接法兰与样品杆支撑部分连接，基板与第三连接法兰之间以样品试验台支撑杆进行连接，下压块固定在基板上，位移引伸计设置在下压块上，下压块的上端面上开设有槽，上压块在下压块的正上方且在压杆的推动下可上下运动，垂直升降平台推动压杆对样品试验台中的样品施加横向压缩载荷，位移引伸计用于测量上、下压块对样品的压缩量。...

【技术特征摘要】
1.一种超导股线局部横向压缩应变临界性能测试装置，其特征在于：包括有在室温环境下工作的动力模块、在低温磁体内部低温环境下工作的测试模块；所述动力模块包括伺服电机、减速器、螺纹杆、垂直升降平台、导杆、第一连接法兰，伺服电机、减速器、螺纹杆依次传动联接，螺纹杆与垂直升降平台组成螺纹运动副，当螺纹杆在伺服电机以及减速器的带动下运转时，会带动垂直升降平台沿导杆上下移动，第一连接法兰用于与测试模块的连接；所述测试模块包括压杆、第一电流引线、第二连接法兰、样品杆支撑部分、样品试验台，第二连接法兰位于样品杆支撑部分上端，样品杆支撑部分上端还与压杆的后端连接，第一电流引线穿过第二连接法兰和样品杆支撑部分内部与样品试验台连接用于试验中通电流，样品杆支撑部分的另一端连接样品试验台，所述测试模块的第二连接法兰与动力模块的第一连接法兰连接，压杆的前端连接到垂直升降平台底部；所述样品试验台包括第三连接法兰、上压块、下压块、位移引伸计、基板，样品试验台的第三连接法兰与样品杆支撑部分连...

【专利技术属性】
技术研发人员：毛哲华，秦经刚，李建刚，武玉，刘方，金环，戴超，刘华军，何宇翔，
申请(专利权)人：中国科学院合肥物质科学研究院，
类型：发明
国别省市：安徽,34