专利名称：Iter系统用低温超导电缆导体制造方法
技术领域：
本发明涉及一种超导电缆导体的制造方法，特别是符合国际热核试验 堆(International Thermonuclear Experimental Reactor, 简称ITER) 输出功率可达1500兆瓦电能输送用低温超导电缆导体的制造方法。
背景技术：
现有的超导电缆导体的制造有采用电缆绞缆技术的，也有采用组合绕 制方法的。采用电缆绞缆技术，由于超导带材是银合金所包的陶瓷氧化物 材料，张力控制较难，不易控制超导体绕制的松紧度，绕制时，超导带易 断，断带后需要悍接，影响超导体的性能。组合绕制方法，例如专利申请 号为02158489. 3的"超导电缆导体组合绕制方法"，采用辅助柔性衬底和 多根超导带相组合的方式制成组合超导带，再用组合超导带制成超导电缆 导体。这种方法绕制超导电缆导体，仍然存在断带的问题，超导体的质量 难以得到保证。发明内容本发明的目的就是要克服现有技术中存在的不足，提供一种绞制与绕 制结合的ITER系统用低温超导电缆导体制造方法。本发明的目的是这样实现的，HER系统用低温超导电缆导体制造方 法，其特征是包括以下步骤(1) 一级绞缆，由三根超导丝右向绞合，用500型笼式绞缆机，采用钨 钢模和木模进行并线和稳径，绞合节距倍比为46;(2) 二级绞缆，由三根一级绞缆右向绞合，用500型笼式绞缆机，采用钨钢模和木模进行并线和稳径，绞合节距倍比为46;
(3) 三级绞缆，由五根二级绞缆右向绞合，用500型笼式绞缆机，采用 两级钨钢模和木模进行并线和稳径，绞合节距倍比为28;(4) 四级绞缆，由五根三级绞缆与中心线右向绞合，用630型笼式绞缆 机，采用三级及以上钨钢模进行并线和縮径，采用宽度为20鹏材料为316L 的不锈钢带左向间隙绕包(花包钢带)，钢带间隙为19 21mm，绞合节距 倍比为18;(5) 五级绞缆，由六根四级绞缆与材料为316L的中心螺旋管右向绞合， 在绞合体上用钢带绕包机采用宽度为40,的316L不锈钢带左向重叠绕包(绕包钢带)，钢带重叠宽度为24 28mm，制成低温超导电缆导体。 所述的超导丝为Nb3Sn或NbTi丝。所述的六根四级绞缆右向绞合，是用1250型笼式绞缆机，采用四级 及以上钨钢模进行并线和缩径，绞合节距倍比为10。所述的六根四级绞缆右向绞合，是采用江西机床厂GSG12型二辊式縮 管机床和两个钨钢模进行并线和縮径，绞合节距倍比为10。又一种ITER系统用低温超导电缆导体制造方法，其特征是包括以下 步骤(1) 一级绞缆，由三根超导丝与铜丝右向绞合，用500型笼式绞缆机，采用钨钢模和木模迸行并线和稳径，绞合节距倍比为46;(2) 二级绞缆，由三根一级绞缆右向绞合，用500型笼式绞缆机，采用钨钢模和木模进行并线和稳径，绞合节距倍比为46;(3) 三级绞缆，由四根二级绞缆与中心线右向绞合，用500型笼式绞缆机，采用两级鸽钢模和木模进行并线和稳径，绞合节距倍比为28;(4) 四级绞缆，由四根三级绞缆与中心线右向绞合，用630型笼式绞缆 机，采用三级及以上钩钢模进行并线和縮径，采用宽度为20mm的316L 的不锈钢带左向间隙绕包(花包钢带)，钢带间隙为19 21mm，绞合节距
倍比为18;(5)五级绞缆，由六根四级绞缆与材料为316L的中心螺旋管右向绞合， 在绞合体上用钢带绕包机采用宽度为40mm的316L不锈钢带左向重叠绕包 (绕包钢带)，钢带重叠宽度为24 28mm，制成低温超导电缆导体。 所述的超导丝为Nb3Sn或NbTi丝。所述的六根四级绞缆右向绞合，是用1250型笼式绞缆机，采用四级 及以上钨钢模进行并线和縮径，绞合节距倍比为10。所述的六根四级绞缆右向绞合，是采用江西机床厂GSG12型二辊式縮 管机床和两个钨钢模进行并线和縮径，绞合节距倍比为10。本发明工艺先进合理，选用现有的材料进行配合，选用通用设备进行 多级绞缆和钢带绕包。导体采用超导丝和铜丝，保证其高电导率，可用于 输送功率可达1500兆瓦电能。采用喇叭口的钨钢模作为并线模和紧压縮 径模，减少模具对超导丝和低温铜丝的损伤；每级绞缆采用多个模具并用 工艺，达到电缆外径逐渐减小的目的；四级缆采用不锈钢带间隙绕包，有 利于导体充分均匀冷却；选用笼式绞缆机实现完全退扭绞合，消除绞合内 应力，使导体结构稳定；在笼式绞缆机后配置同心式绕包机或40型双钢 带绕包机进行钢带绕包，实现钢带绕包服帖、均匀；导体五级绞合采用同 一方向，有利于导体用单线间的间隙填充，减小导体外径；不锈钢带绕包 方向与导体绞合方向相反，实现均匀扎紧导体；采用四级及以上钨钢模进 行并线和縮径，或釆用江西机床厂GSG12型二辊式縮管机床和两个钨钢模 进行并线和縮径的综合工艺，减少了模具对单线的损伤，使电缆外径均匀； 在制造过程中不使用任何润滑剂，避免超导体污染。
图1是本发明制得的低温超导电缆导体结构示意图；图2是本发明选用1250型笼式绞缆机，采用四级及以上钨钢模进行 并线和縮径的示意图；图3是本发明选用采用江西机床厂GSG12型二辊式縮管机床和两个钨 钢模进行并线和縮径的示意图；图中l导体、2花包钢带、3绕包钢带、4中心螺旋管、5钨钢模、 6钨钢模、7水平辊轮、8垂直辊轮。
具体实施方式
1、 一级绞缆，由三根NbTi超导丝或三根Nb3Sn超导丝与Cu铜丝右 向绞合，选用500型笼式绞缆机，采用鸭钢模和木模进行并线和稳径，绞 合节距倍比为46。2、 二级绞缆，由三根一级绞缆右向绞合而成，选用500型笼式绞缆 机，采用钨钢模和木模进行并线和稳径，绞合节距倍比为46。3、 三级绞缆，由五根二级绞缆或四根二级绞缆与中心线右向绞合而 成，选用500型笼式绞缆机，采用两级钩钢模和木模进行并线和稳径，绞 合节距倍比为28。4、 四级绞缆，由五根三级绞缆与中心线或四根三级绞缆与中心线右 向绞合而成，选用630型笼式绞缆机，采用三级及以上钩钢模进行并线和 縮径，采用宽度为20mm材料为316L的不锈钢带左向间隙绕包(花包钢带)， 钢带间隙为19 21mm，绞合节距倍比为18。5、 五级绞缆，由六根四级绞缆与材料为316 L的中心螺旋管右向绞 合，选用1250型笼式绞缆机，采用四级及以上钨钢模进行并线和縮径， 加工方法见图2;或采用江西机床厂GSG12型二辊式縮管机床和两个钨钢 模进行并线和縮径，加工方法见图3;在绞合体上釆用宽度为40mm材料 为316L的不锈钢带左向重叠绕包(绕包钢带)，钢带重叠宽度为24 28mm， 钢带绕包选用同心式绕包机或40型双钢带绕包机，绞合节距倍比为10; 制成低温超导电缆导体。
导体结构应符合表1表1导体型号TFPF2/3/4PF5超导材料Nb3SnNbTiNbTi超导线直径(mm)0. 820. 730. 72电缆一级绞缆2sc+lCu33配置二级绞缆一级绞缆x 3一级绞缆x 3一级绞缆x 3三级绞缆二级绞缆x 5二级绞缆x 4+1芯二级绞缆x 4+1芯四级绞缆三级绞缆x 5 +1芯三级绞缆x 4+1芯三级绞缆x 5+1芯五级绞缆四级绞缆x 6四级绞缆x 6四级绞缆x 6中心冷却管直径(mm)9x710 x 1210 x 12中心冷却管内径7 ±0.110 ±0.1 mm10 ±0.1 mm第四级花包面积50%±550%±550%±5全缆迭包面积30—40 %之间30—40%之间30—40 °/。之间绞缆好的电缆尺寸40.3 +0.2 -0.3 mm34.7 +0.2 -0.3 mm35.5 +0.2 -0.3 mm导体绞合方向右向花包方向左向绞合方式100%退扭
权利要求
1、 一种ITER系统用低温超导电缆导体制造方法，其特征是包括以 下步骤a)—级绞缆，由三根超导丝右向绞合，用500型笼式绞缆机，采用 钨钢模和木模进行并线和稳径，绞合节距倍比为46;(2) 二级绞缆，由三根一级绞缆右向绞合，用500型笼式绞缆机，采用钨钢模和木模进行并线和稳径，绞合节距倍比为46;(3) 三级绞缆，由五根二级绞缆右向绞合，用500型笼式绞缆机，采 用两级钨钢模和木模进行并线和稳径，绞合节距倍比为28;(4) 四级绞缆，由五根三级绞缆与中心线右向绞合，用630型笼式绞 缆机，采用三级及以上钨钢模进行并线和縮径，采用宽度为20mm材料 为316L的不锈钢带左向间隙绕包，钢带间隙为19 21mm，绞合节距倍比为18;(5) 五级绞缆，由六根四级绞缆与材料为316 L的中心螺旋管右向绞 合，在绞合体上用钢带绕包机采用宽度为40mm的316L不锈钢带左向 重叠绕包，钢带重叠宽度为24 28mm，制成低温超导电缆导体。
2、 根据权利要求1所述的ITER系统用低温超导电缆导体制造方法， 其特征是所述的超导丝为Nb3Sn丝。
3、 根据权利要求1所述的低温超导电缆导体的制造方法，其特征是 所述的超导丝为NbTi丝。
4、 根据权利要求1所述的ITER系统用低温超导电缆导体制造方法， 其特征是所述的六根四级绞缆右向绞合，是用1250型笼式绞缆机，采用 四级及以上钨钢模进行并线和縮径，绞合节距倍比为10。
5、 根据权利要求1所述的ITER系统用低温超导电缆导体制造方法， 其特征是所述的六根四级绞缆右向绞合，是采用江西机床厂GSG12型二辊式縮管机床和两个鸨钢模进行并线和縮径，绞合节距倍比为10。
6、 一种ITER系统用低温超导电缆导体制造方法，其特征是包括以下步骤(1) 一级绞缆，由三根超导丝与铜丝右向绞合，用500型笼式绞缆机， 采用钨钢模和木模进行并线和稳径，绞合节距倍比为46;(2) 二级绞缆，由三根一级绞缆右向绞合，用500型笼式绞缆机，采 用钩钢模和木模进行并线和稳径，绞合节距倍比为46;(3) 三级绞缆，由四根二级绞缆与中心线右向绞合，用500型笼式绞 缆机，采用两级钨钢模和木模进行并线和稳径，绞合节距倍比为28;(4) 四级绞缆，由四根三级绞缆与中心线右向绞合，用630型笼式绞 缆机，采用三级及以上钨钢模进行并线和縮径，采用宽度为20mm的316L 的不锈钢带左向间隙绕包，钢带间隙为19 21mm，绞合节距倍比为 18;(5) 五级绞缆，由六根四级绞缆与材料为316 L的中心螺旋管右向绞 合，在绞合体上用钢带绕包机采用宽度为40mm的316L不锈钢带左向 重叠绕包，钢带重叠宽度为24 28mm，制成低温超导电缆导体。
7、 根据权利要求6所述的ITER系统用低温超导电缆导体制造方法， 其特征是所述的超导丝为Nb3Sn丝。
8、 根据权利要求6所述的ITER系统用低温超导电缆导体制造方法， 其特征是所述的超导丝为NbTi丝。
9、 根据权利要求6所述的ITER系统用低温超导电缆导体制造方法， 其特征是所述的六根四级绞缆右向绞合，是用1250型笼式绞缆机，采用 四级及以上钨钢模进行并线和縮径，绞合节距倍比为10。
10、 根据权利要求6所述的ITER系统用低温超导电缆导体制造方法， 其特征是所述的六根四级绞缆右向绞合，是采用江西机床厂GSG12型二 辊式縮管机床和两个鸽钢模进行并线和縮径，绞合节距倍比为10。
全文摘要
本发明公开了一种低温超导电缆导体的制造方法，包括以下步骤一级绞缆由三根超导丝或三根超导丝与铜丝右向绞合。二级绞缆由三根一级绞缆右向绞合。三级绞缆由五根二级绞缆或四根二级绞缆与中心线右向绞合。四级绞缆由五根三级绞缆与中心线或四根三级绞缆与中心线右向绞合，采用宽度为20mm材料为316L的不锈钢带左向间隙绕包。五级绞缆由六根四级绞缆与材料为316L的中心螺旋管右向绞合，在绞合体上采用宽度为40mm材料为316L的不锈钢带左向重叠绕包，制成低温超导电缆导体。本发明工艺先进合理，导体采用高电导率的超导丝和铜丝，可用于输送功率可达1500兆瓦电能。
文档编号H01B13/00GK101123130SQ20071013186
公开日2008年2月13日 申请日期2007年9月7日 优先权日2007年9月7日
发明者庞玉春, 生长飞, 明 纪, 蒋正勇, 马俊香, 峰 高 申请人:宝胜科技创新股份有限公司