一种磁场下临界电流连续测试装置的制作方法

1.本实用新型涉及超导材料的技术应用领域，更具体地说，它涉及一种磁场下临界电流连续测试装置。


背景技术：

2.随着国民经济不断发展，超导技术的不断进步，超导带材的应用也在不断的成熟，各个领域不断的推进超导的应用，对超导带材的需求不断提升。目前国内外对高温超导带材的需求不断的增加，而产能和质量测试一直还未跟上。带材的临界电流是衡量超导带材质量指标的关键性指标。对于成品的连续测试，目前国际上主要包括两种方法，一种是采用磁测法，实现超导带材沿长度方向临界电流均匀性的连续测量，其优点是连续性好，速度快，非接触式，对带材损伤低，但是不能直接测量带材的临界电流，需要采用四点法进行标定，存在误差。对于有缺陷的点，往往不能确定其真实的临界电流值；另外一种方法是利用四点法，实现超导带材沿长度方向临界电流均匀性的测试，其优点是可以直接测试出带材某一段的临界电流，但是连续性不好，接触式。而接触不良或接触面积过小会导致接触电阻过大，测试时损坏带材。对于工程应用中，通常需要在磁场下应用。对于磁场下的性能，目前的测试方法则是取短样，设定好角度，进行测试，还未有长带连续测试的装置。


技术实现要素：

3.针对现有技术存在的不足，本实用新型在于提供一种磁场下临界电流连续测试装置，该测试装置的结构简单，操作方便快捷，其可以连续测试高温超导带材长带在磁场下的临界电流。
4.为实现上述目的，本实用新型提供了如下技术方案：一种磁场下临界电流连续测试装置，包括放带组件、收带组件、以及用于测试超导带材在磁场下的临界电流的测试组件，且所述测试组件位于所述放带组件和所述收带组件之间；
5.所述放带组件包括第一支架、以及安装在所述第一支架上的第一电机，所述第一电机的输出轴上安装有用于缠绕超导带材的第一带盘；
6.所述收带组件包括第二支架、以及安装在所述第二支架上的第二电机，所述第二电机的输出轴上安装有用于缠绕超导带材的第二带盘；
7.所述测试组件包括杜瓦罐以及设置在所述杜瓦罐内的磁体组件；所述杜瓦罐的前端开设有带材出口，杜瓦罐的后端开设有带材入口；
8.杜瓦罐内位于所述带材入口的部位安装有第一电流极箱，所述第一电流极箱的前端开设有第一通孔，所述第一电流极箱的后端开设有第二通孔；第一电流极箱的外侧位于第一通孔的部位设有第一电压极弹性片，且所述第一电压极弹性片通过第一绝缘垫安装在第一电流极箱上；同时，第一电流极箱上还安装有第一电流极，所述第一电流极伸入至第一电流极箱内；
9.杜瓦罐内位于所述带材出口的部位安装有第二电流极箱，所述第二电流极箱的前
端开设有第三通孔，所述第二电流极箱的后端开设有第四通孔；第二电流极箱的外侧位于第四通孔的部位设有第二电压极弹性片，且所述第二电压极弹性片通过第二绝缘垫安装在第二电流极箱上；同时，第二电流极箱上还安装有第二电流极，所述第二电流极伸入至第二电流极箱内；
10.所述磁体组件包括对称设置的两个磁铁，两个磁铁之间形成磁场空间；
11.缠绕在第一带盘上的超导带材穿过带材入口并依次经过第二通孔、第一通孔、磁场空间、第四通孔以及第三通孔，同时从带材入口处穿出并缠绕在第二带盘上。
12.该测试装置的结构简单，操作方便快捷；同时，其可以连续测试高温超导带材长带在磁场下的临界电流；另外，电流极采用导电液形式，没有外力影响，接触面好，测试连续性强。
13.作为优选，所述杜瓦罐内转动设置有转筒，所述转筒的内壁上对称设置两个所述磁铁；所述转筒的一端安装有蜗轮，杜瓦罐上还安装有第三电机，所述第三电机的输出轴上安装有蜗杆，所述蜗杆伸入至杜瓦罐内并与所述蜗轮啮合；第三电机的输出轴转动并带动蜗杆和蜗轮转动，蜗轮转动并带动转筒转动。
14.作为优选，所述杜瓦罐内环绕转筒的部位还固定有壳体，所述壳体套接在转筒上，且壳体的内壁上转动设置有多个转轮，多个转轮沿转筒的周向方向间隔布置，且多个转轮均与转筒的外周壁相抵。
15.作为优选，所述转筒的外周壁上对应转轮的部位开设有环形凹槽，所述转轮嵌入所述环形凹槽内。
16.作为优选，所述第一电流极箱上位于第一通孔和第二通孔的部位均固定有两个第一堵块，两个第一堵块之间形成用于避让超导带材的第一避让孔；所述第二电流极箱上位于第三通孔和第四通孔的部位均固定有两个第二堵块，两个第二堵块之间形成用于避让超导带材的第二避让孔。
17.作为优选，所述第一支架上还安装有第一导轮，超导带材穿过第一导轮；所述第二支架上还安装有第二导轮，超导带材穿过第二导轮。
18.作为优选，所述第一电压极弹性片的自由端向下折弯且呈齿状；所述第二电压极弹性片的自由端向下折弯且呈齿状。
19.作为优选，所述第一电机的输出轴上通过第一联轴器安装有第一张力控制器，所述第一张力控制器的输出轴上安装所述第一带盘；所述第二电机的输出轴上通过第二联轴器安装有第二张力控制器，所述第二张力控制器的输出轴上安装所述第二带盘。
20.作为优选，所述第一带盘可拆卸的安装在第一张力控制器的输出轴上；所述第二带盘可拆卸的安装在第二张力控制器的输出轴上。
21.作为优选，所述磁铁为永磁体或超导磁体。
22.综上所述，本实用新型具有以下有益效果：
23.1、该测试装置的结构简单，操作方便快捷，其可以连续测试高温超导带材长带在磁场下的临界电流；
24.2、该测试装置的电流极采用导电液形式，没有外力影响，接触面好，测试连续性强；
25.3、该测试装置可以磁场角度，实现长带在不同角度下的临界电流测试。
附图说明
26.图1为本实用新型的结构示意图；
27.图2为放带组件的截面图；
28.图3为收带组件的截面图；
29.图4为检测组件的一个视角的结构；
30.图5为检测组件的另一个视角的结构；
31.图6为检测组件上隐去杜瓦罐的结构示意图；
32.图7为图6中a处的放大图；
33.图8为检测组件的截面图；
34.图9为第一电流极箱的截面图；
35.图10为第二电流极箱的截面图；
36.图11为测试原理图。
37.附图标记：1、放带组件；2、收带组件；3、超导带材；4、测试组件；5、第一支架；6、第一电机；7、第一带盘；8、第二支架；9、第二电机；10、第二带盘；11、杜瓦罐；12、磁体组件；13、带材出口；14、带材入口；15、第一电流极箱；16、第一通孔；17、第二通孔；18、第一电压极弹性片；20、第一电流极；21、第二电流极箱；22、第三通孔；23、第四通孔；24、第二电压极弹性片；26、第二电流极；27、电控箱；28、转筒；29、蜗轮；30、第三电机；31、蜗杆；32、壳体；33、转轮；34、环形凹槽；35、第一堵块；36、第一避让孔；37、第二堵块；38、第二避让孔；39、第一导轮；40、第二导轮； 41、第一联轴器；42、第一张力控制器；43、第二联轴器；44、第二张力控制器；45、第一顶轴；46、第二顶轴。
具体实施方式
38.参照附图对本实用新型做进一步说明。
39.本实施例公开了一种磁场下临界电流连续测试装置，如图1～11所示，包括放带组件1、收带组件2、以及用于测试超导带材3在磁场下的临界电流的测试组件4，且测试组件4位于放带组件1和收带组件2之间；放带组件1包括第一支架5、以及安装在第一支架5上的第一电机6，第一电机6的输出轴上安装有用于缠绕超导带材3的第一带盘7；收带组件2包括第二支架8、以及安装在第二支架8上的第二电机9，第二电机9的输出轴上安装有用于缠绕超导带材3的第二带盘10；测试组件4包括杜瓦罐11以及设置在杜瓦罐11内的磁体组件12；以超导带材3的传输方向为前方，杜瓦罐11的前端开设有带材出口13，杜瓦罐 11的后端开设有带材入口14；杜瓦罐11内位于带材入口14的部位安装有第一电流极箱15，第一电流极箱15的前端开设有第一通孔17，第一电流极箱15的后端开设有第二通孔16；第一电流极箱15的外侧位于第一通孔17的部位设有第一电压极弹性片18，且第一电压极弹性片18通过第一绝缘垫安装在第一电流极箱15上，具体的，第一电流极箱15上固定有第一绝缘垫，第一绝缘垫上安装第一电压极弹性片18；同时，第一电流极箱15上还安装有第一电流极20，第一电流极20伸入至第一电流极箱15内；杜瓦罐11内位于带材出口13的部位安装有第二电流极箱21，第二电流极26箱21的前端开设有第三通孔23，第二电流极箱21的后端开设有第四通孔22；第二电流极箱21的外侧位于第四通孔23的部位设有第二电压极弹性片24，且第二电压极弹性片24通过第二绝缘垫安装在第二电流极箱21上，具体的，第二电流极箱21上固定有
第二绝缘垫，第二绝缘垫上安装第二电压极弹性片24；同时，第二电流极箱21上还安装有第二电流极26，第二电流极26伸入至第二电流极箱21内；第一电流极箱15和第二电流极箱21具有较好的传热性能，磁体组件12包括对称设置的两个磁铁，两个磁铁之间形成磁场空间；缠绕在第一带盘7上的超导带材3穿过带材入口 14并依次经过第二通孔16、第一通孔17、磁场空间、第四通孔22以及第三通孔23，同时从带材入口14处穿出并缠绕在第二带盘10上。
40.该测试装置还包括电控箱27，电控箱27内设有电流源、电流表和电压表；在实际的测试过程中，第一电流极20和第二电流极26均与电流源电连接，且第一电流极20和第二电流极26均电连接电流表，第一电压极弹性片18和第二电压极弹性片24均电连接电压表。测试的具体步骤如下：
41.1)放带组件1的第一带盘7上缠绕有超导带材3，且超导带材3的自由端焊接有引带，引带应足够长，使其从放带组件1穿过带材入口14并依次经过第二通孔16、第一通孔17、磁场空间、第四通孔22以及第三通孔23，同时从带材入口14处穿出并缠绕在第二带盘10上；
42.2)在第一电流极箱15和第二电流极箱21内倒入足够的导电液，导电液应具有耐低温性能，并分别安装好第一电流极20和第二电流极26，第一电流极 20插入第一电流极箱15内并和导电液接触，第二电流极26插入第二电流极箱 21内并和导电液接触，电流通过电流极传到导电液再传到超导带材3，同时，在杜瓦罐11内加入足够的液氮或其他冷媒；
43.3)等待超导带材3足够冷却后，电流源给超导带材3施加电流，电压表测试电压信号，测试完成后，软件立刻绘制电流电压曲线，判定临界电流；
44.4)走带长度l，重复步骤4测试该段临界电流，直至所有超导带材3测试完毕；
45.5)排出液氮，排出导电液重复利用，烘干设备；
46.必要时，在带材测试完成后在进入收卷前，可以设置加热烘干装置。
47.该测试装置的结构简单，操作方便快捷；同时，其可以连续测试高温超导带材3长带在磁场下的临界电流；另外，电流极采用导电液形式，没有外力影响，接触面好，测试连续性强。
48.在一些实施方式中，杜瓦罐11内转动设置有转筒28，转筒28的内壁上对称设置两个磁铁；转筒28的一端安装有蜗轮29，杜瓦罐11上还安装有第三电机30，第三电机30的输出轴上安装有蜗杆31，蜗杆31伸入至杜瓦罐11内并与蜗轮29啮合；第三电机30的输出轴转动并带动蜗杆31和蜗轮29转动，蜗轮29转动并带动转筒28转动。如此，第三电机30的输出轴转动并带动蜗杆31 和蜗轮29转动，蜗轮29转动并带动转筒28转动，转筒28带动两个磁铁相对于超导带材3转动，从而改变了磁场角度，实现了长带在不同角度下的临界电流测试。
49.在一些实施方式中，杜瓦罐11内环绕转筒28的部位还固定有壳体32，壳体32套接在转筒28上，且壳体32的内壁上转动设置有多个转轮33，多个转轮 33沿转筒28的周向方向间隔布置，且多个转轮33均与转筒28的外周壁相抵。具体的，壳体32的内壁上固定有多个底座，多个底座沿转筒28的周向方向间隔布置，底座上转动设置有转轮33。如此，使得转筒28的转动更加平稳。进一步的，转筒28的外周壁上对应转轮33的部位开设有环形凹槽34，转轮33嵌入环形凹槽34内。如此，可以对转筒28起到一定的轴向限位的作用，避免其发生轴向移动。
50.在一些实施方式中，第一电流极箱15上位于第一通孔16和第二通孔17的部位均固定有两个第一堵块35，两个第一堵块35之间形成用于避让超导带材3 的第一避让孔36；第
二电流极箱21上位于第三通孔22和第四通孔23的部位均固定有两个第二堵块37，两个第二堵块37之间形成用于避让超导带材3的第二避让孔38。如此，第一避让孔36和第二避让孔38的截面尺寸均与超导带材3 的截面尺寸相匹配，用于阻止导电液流出电流极箱，以及液氮流入电流极箱。
51.在一些实施方式中，第一支架5上还安装有第一导轮39，超导带材3穿过第一导轮39；第二支架8上还安装有第二导轮40，超导带材3穿过第二导轮40。如此，使得超导带材3的走带更加平稳。
52.在一些实施方式中，第一电压极弹性片18的自由端向下折弯且呈齿状，在弹性的作用下，第一电压极弹性片18的自由端挤压超导带材3并与其充分接触。第二电压极弹性片24的自由端向下折弯且呈齿状，在弹性的作用下，第二电压极弹性片24的自由端挤压超导带材3并与其充分接触。
53.在一些实施方式中，第一电机6的输出轴上通过第一联轴器41安装有第一张力控制器42，第一张力控制器42的输出轴上安装第一带盘7；第二电机9的输出轴上通过第二联轴器43安装有第二张力控制器44，第二张力控制器44的输出轴上安装第二带盘10。进一步的，第一带盘7可拆卸的安装在第一张力控制器42的输出轴上；第二带盘10可拆卸的安装在第二张力控制器44的输出轴上。具体的，第一张力控制器42的输出轴上固定有第一顶轴45，第一带盘7套设在第一顶轴45上，两者通过键传动，同时，第一端盖与第一顶轴45螺纹连接，进而将第一带盘7安装在张力控制器的输出轴上。第二张力控制器44的输出轴上固定有第二顶轴46，第二带盘10套设在第二顶轴46上，两者通过键传动，同时，第二端盖与第二顶轴46螺纹连接，进而将第二带盘10安装在张力控制器的输出轴上。
54.其中，磁铁为永磁体或超导磁体。
55.本实用新型中，需要理解的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，因此不能理解为对本实用新型的限制。
56.本具体实施例中的指定方向仅仅是为了便于表述各部件之间位置关系以及相互配合的关系。以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。