一种超导带材绝缘绕包装置的数控系统制造方法及图纸

一种超导带材绝缘绕包装置的数控系统，包括数控装置、伺服系统和测量反馈系统。数控装置接收超导带材绝缘绕包要求信息，编译信息并发送给数控装置的中央处理器，存储并进行信息处理，通过输出装置发出位置和速度指令到伺服系统。伺服系统把来自数控装置的指令信息，经功率放大、滤波整形处理后，转换为执行机构的直线位移和角位移运动。测量反馈系统检测交流伺服电机的当前运行值，反馈到数控装置，数控装置对反馈回来的当前运行值和指令值进行比较，并向伺服系统输出达到设定值所需的指令。本发明专利技术可实现在不可逆应变值较低的超导带材（如，临界应力为２３０ＭＰａ的Ｂｉ－２２２３高温超导带材、临界应力为４６５ＭＰａ的ＭｇＢ↓［２］超导带材）上安全、精确地绕包机械强度较低的绝缘材料。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于超导储能磁体以及MRI主磁体制造设备，特别涉及超导带材绝缘绕包装置 的数控系统。
技术介绍
通常饼式超导磁体的制造过程包括超导带材性能测试，超导带材绝缘绕包，绕包绝缘测试， 超导双饼的绕制，超导双饼的性能测试，超导双饼组装成为磁体，磁体的性能测试等过程。对 于超导电力设备中的超导储能装置(如，1MJ/0.5MVA超导储能装置)，因为需要挂网运行，所 以需要考虑磁体与金属杜瓦容器之间的耐压等级(如，10kV耐压等级)；因为超导储能磁体为脉 冲磁体，并且在励磁和释能的过程中由于电感作用而产生感应电压，所以需要考虑双饼间的耐 压等级，单饼间的耐压等级，以及单饼匝间的耐压等级(如，2kV耐压等级)；因为储能磁体的 电磁力很大(如，单根高温超导带材上的拉力为I10 170N)，所以需要考虑磁体的稳定性和机 械结构的稳定性，将磁体进行环氧浸渍固化可以显著地增强磁体稳定性和机械结构稳定性。同样，在采用导冷作为冷却方式的螺线管式MRI主磁体中，也需要将磁体进行环氧浸渍固 化。其原因如下，首先，MRI对于磁场的强度、均匀性和稳定性有严格要求， 一般要求质子成 像的磁场场强在0.1 2.0T之间，磁场的不均匀度要求达到104 10—6，磁场稳定度一般要求1 2 小时之内，磁场漂移小于5ppm，在1 8小时之内，磁场漂移小于10ppm，将磁体进行环氧浸渍 固化可以有效地增强磁体磁场强度的均匀性和稳定性。其次，通过掺有A1N的环氧浸渍固化之后， 可以有效地提高磁体的热导率，进而对于提高MRI主磁体的热稳定性起到积极的作用。基于以上因素，超导储能磁体和MRI主磁体都需要进行环氧浸渍固化。对于不需要固化的 超导磁体，超导带材采用聚酰亚胺薄膜作为绕包绝缘是个很好的方案，其原因是聚酰亚胺薄膜 具有很好的绝缘性能(体电阻率为10acm,击穿强度〉300V/ym)，很好的机械强度(23。C温 度下拉伸强度250MPa)以及很小的热膨胀系数(8ppmTC)。中国专利200510032515.0 —种聚酰亚胺薄膜超导带材绝缘结构制作方法及装置，其绝缘 材料采用的是自粘性聚酰亚胺薄膜带，其工艺过程为超导带直线运动先通过自粘性聚酰亚胺 薄膜带，使得超导带延纵向粘贴上自粘性聚酰亚胺薄膜，然后再通过一个包括上模和下模的包 绝缘装置，包绝缘装置的作用是使得超导带和自粘性聚酰亚胺薄膜粘接的更为紧密和牢固。最 后，通过收线盘接收粘贴好自粘性聚酰亚胺薄膜的超导带。因为聚酰亚胺对于环氧树脂的浸润性很低以及其热导率很低，所以聚酰亚胺不适用于超导 储能磁体以及导冷MRI主磁体中的带材绝缘。因为涂胶层会阻止环氧树脂固化在高温超导带材 上，而固化不好的超导磁体不能很好的解决超导储能磁体中的电磁力问题以及MRI主磁体中的 磁场均匀性和稳定性问题，所以自粘性的绝缘带也不适用于储能磁体中的带材绝缘。因此，专 利中所述的方法及装置不适用于超导储能磁体以及MRI主磁体中的带材绝缘的绕包。在超导储 能磁体和MRI主磁体中的带材绝缘采用的是不带有涂胶层的玻纤布。玻纤布的特点是具有良好 的环氧树脂浸润性和相对较差的机械强度(如，EW40无碱玻纤布常温下断裂强度为 20kg/25mm)。因此，采用玻纤布作为超导带材的绕包绝缘要求在绕包超导带材的过程中，玻纤 布上承受的拉力应小于玻纤布的拉伸断裂强度，玻纤布的拉伸断裂强度一般为0.8kg/mm，所以 绕包时玻纤布上的拉力应小于这个值，以使得绝缘不会由于玻纤布的拉破而受到破坏。此外，考虑到磁体的绕制工艺，需要精确地控制绕包绝缘后带材的厚度，其容许误差小于 0.05mm。并根据不同的要求，实现搭接包、1/4叠包、半叠包等不同的工艺，同时要求相邻的绝 缘间的距离误差小于0.5mm。要求绕包绝缘时引起的超导带材的上下振动，不会影响到超导带材 的性能(如，拉伸强度小于Bi-2223高温超导带材的临界应力230MPa、拉伸强度小于MgB2超导 带材的临界应力465MPa)。考虑到需要绕包的超导带材量比较大，要求绕包的速度要尽量的快。综上所述，考虑到超导储能磁体和MRI主磁体对超导带材的绝缘绕包提出的特殊要求，需 要有一种装置能够使一种许用应力比较小的绝缘带(如，玻纤布)按照绝缘绕包的工艺要求(如， 搭接包、1/4叠包、半叠包等等)安全地(如，拉伸强度小于Bi-2223高温超导带材的临界应力 230MPa、拉伸强度小于MgB2超导带材的临界应力465MPa)绕包在超导带材(如，Bi-2223高温 超导带材、MgB2超导带材)上。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术的缺点，提供一种高温超导带材绝缘绕包装置的数控系统， 本专利技术数控系统闭环控制其机床主体装置，使得一种许用应力比较小的绝缘带(如，玻纤布) 按照绝缘绕包的工艺要求(如，搭接包、1/4叠包、半叠包等等)安全地(如，拉伸强度小于Bi-2223 高温超导带材的临界应力230MPa、拉伸强度小于MgB2超导带材的临界应力465MPa)绕包在超 导带材(如Bi-2223高温超导带材、MgB2超导带材)上。超导带材绝缘绕包装置由机械装置和数控系统两部分组成。本专利技术超导带材绝缘绕包装置 的数控系统包括数控装置、伺服系统和测量反馈系统。数控装置是本专利技术超导带材绝缘绕包装置的数控系统的核心。数控装置主要由输入装置、 信息处理装置和输出装置三个基本部分构成。超导带材进行绝缘绕包的全过程都由计算机控制， 使得整个数控系统协调地进行工作。输入装置接收操作人员根据超导带材绝缘绕包要求向计算 机中输入的信息，计算机将输入装置传送的信息编译成中央处理器能够识别的信息，通过通讯 接口传送给中央处理器，信息处理装置按照控制程序的规定，存储并进行信息处理后，通过输 出装置发出位置和速度指令到伺服系统。输出装置与伺服系统相联。输出装置根据中央处理器 的命令接收输出脉冲，并把脉冲送到伺服系统，经过功率放大，驱动伺服系统，从而控制机械 装置按照规定要求运动。数控装置通过测量反馈系统，接收超导带材绝缘绕包装置的收线盘上 超导带材的半径，伺服电机速度传感器反馈的绝缘带材绕线盘的角位移运动速度和超导带材的 直线位移运动速度等实时参数传送到计算机中，计算机中实时显示这些数据，并计算出已绕包 的超导带材的长度，绝缘带材绕线盘上剩余的长度。这样，就得到了绕包后的超导带材的总长 度，并且通过绝缘带材的剩余长度，可以在剩余长度变为零之前，由数控装置发出一个控制信 号，使超导带材绝缘绕包装置停机，避免出现由于最后一匝绝缘带粘接在绝缘带材绕线盘上， 引起超导带材上的一个相对较大的拉力这一问题。伺服系统是本专利技术超导带材绝缘绕包装置的数控系统的重要组成部分，伺服系统包括驱动 装置和执行机构两大部分。伺服系统的作用是把来自数控装置的指令信息，经功率放大、滤波 整形处理后，转换为执行机构的直线位移和角位移运动。两台交流伺服电机作为交流伺服系统 中的执行机构，分别控制绝缘带材绕线盘的角位移运动速度和超导带材的直线位移运动速度。 其中伺服系统的结构为三闭环控制电流闭环，速度闭环与位置闭环。三闭环控制确保了交流 伺服电机能够平滑旋转和稳定工作，并具有良好的低速刚度和高动态性能。交流伺服电机与转 轴直接相连，使其具有良好的低速运行平稳本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超导带材绝缘绕包装置的数控系统，其特征在于该数控系统包括数控装置、伺服系统和测量反馈系统；数控装置主要由输入装置、信息处理装置和输出装置构成，输出装置与伺服系统相联；伺服系统包括伺服驱动器和交流伺服电机；数控装置中的输入装置计算机接收超导带材绝缘绕包要求信息，编译成中央处理器能够识别的信息后，传送至信息处理装置；信息处理装置存储并进行信息处理后，通过输出装置发出位置和速度指令到伺服系统；输出装置根据中央处理器的命令接收输出脉冲，并把脉冲送到伺服系统，驱动伺服系统；伺服系统把来自数控装置的指令信息，经过功率放大、滤波整形处理后，转换为交流伺服电机的直线位移和角位移运动，控制绝缘带材绕线盘（５）的角位移运动速度和超导带材的直线位移运动速度；测量反馈系统接收超导带材绝缘绕包装置收线盘（１０）上超导带材的半径，交流伺服电机速度传感器反馈的绝缘带材绕线盘的角位移运动速度和超导带材（７）的直线位移运动速度等实时参数，传送到计算机中，计算机中实时显示这些数据，并计算和显示已绕包的超导带材的长度，绝缘带材绕线盘上剩余的长度等数据；测量反馈系统检测交流伺服电机的当前运行值、交流伺服电机的转速和电流，反馈到数控装置中，数控装置根据当前的这些信息指示交流伺服电机下一步的运动。...

【技术特征摘要】
1、一种超导带材绝缘绕包装置的数控系统，其特征在于该数控系统包括数控装置、伺服系统和测量反馈系统；数控装置主要由输入装置、信息处理装置和输出装置构成，输出装置与伺服系统相联；伺服系统包括伺服驱动器和交流伺服电机；数控装置中的输入装置计算机接收超导带材绝缘绕包要求信息，编译成中央处理器能够识别的信息后，传送至信息处理装置；信息处理装置存储并进行信息处理后，通过输出装置发出位置和速度指令到伺服系统；输出装置根据中央处理器的命令接收输出脉冲，并把脉冲送到伺服系统，驱动伺服系统；伺服系统把来自数控装置的指令信息，经过功率放大、滤波整形处理后，转换为交流伺服电机的直线位移和角位移运动，控制绝缘带材绕线盘(5)的角位移运动速度和超导带材的直线位移运动速度；测量反馈系统接收超导带材绝缘绕包装置收线盘(10)上超导带材的半径，交流伺服电机速度传感器反馈的绝缘带材绕线盘的角位移运动速度和超导带材(7)的直线位移运动速度等实时参数，传送到计算机中，计算机中实时显示这些数据，并计算和显示已绕包的超导带材的长度，绝缘带材绕线盘上剩余的长度等数据；测量反馈系统检测交流伺服电机的当前运行值、交流伺服电机的转速和电流，反馈到数控装置中，数控装置根据当前的这些信息指示交流伺服电机下一步的运动。2、 根据权利要求1所述的超导带材绝缘绕包装置的数控系统，其特征在于调整超导带材绝 缘绕包装置的绝缘带材绕线盘(5)的旋转速度和超导带材(7)的直线位移运动来控...

【专利技术属性】
技术研发人员：张东，张丰元，王子凯，张京业，戴少涛，
申请(专利权)人：中国科学院电工研究所，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]