[发明专利]一种用于测量超导线材失超传播速度的线圈

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于测量超导磁体所用超导线材失超传播速度的设备。

背景技术

超导磁体技术越来越广泛的应用于电力、医学、工业处理、科学探索及军事等领域，它对国民经济发挥着越来越重要的作用。

超导磁体需要在低温且常常在大电流及高磁场环境下工作，线圈震动、环氧破裂、电涌等因素会导致超导磁体局部温度升高，如果温度超过临界值则会导致整个超导体开始失超。在失超过程中，超导线材会由超导态转变成正常电阻态，超导线中的电流会产生欧姆热及电压，互相电磁耦合的超导线圈之间还会产生变化的电流从而导致应力的变化。过高的欧姆热温升、高电压以及过应力会导致超导体不可逆的损害。因此在设计超导磁体时应考虑失超保护以防止这种损害的产生。

在失超过程中，失超区域从初始失超点开始不断向外扩张，它沿着导线，即纵向扩张，同时也垂着与导线，即横向扩张，后者由前者和绝缘材料的特性决定。失超区域的扩张速度决定着超导磁体内线圈的电阻变化快慢，从而决定了超导线圈电流、电压及温升的变化情况。因此对于失超速度的准确测量成为超导磁体失超保护设计过程中一个很重要的参考依据。

随着超导磁体的应用领域越来越广泛，它也变得越来越复杂。一个超导磁体往往含有多个线圈，且线圈采用不同型号乃至不同制线公司的超导线材，不同型号或不同公司的超导线材在线材截面大小、铜超比、临界特性等方面都有较大差异，它们在超导磁体失超时的传播速度也相差较大。因此需要对多种型号的超导线材进行失超传播速度的测量。传统的失超速度测量线圈的绕制方法是先制作一个绝缘骨架，在骨架表面直接绕制欲测的超导线材，或者在骨架表面车有一道与待测超导线材尺寸合适的螺纹槽，将超导线材沿着螺纹槽绕制成线圈。欲测量一种类型超导线材的失超传播速度，需要制造一个骨架，将超导线材绕制成超导线圈，然后通过液氦制冷或者传导制冷创造低温环境，再对测试线圈及背景线圈励磁等测试必须步骤，最后再触发线圈失超从而测量超导线材的失超传播速度。现有的失超传播速度测量设备大都采用如上的线圈制造方法。对于具有多种型号超导线材的超导磁体，若按照传统线圈制造方法进行超导线材失超传播速度的测量，意味着每测量一种超导线材便需要重新制造一个骨架并进行一次制冷和励磁等实验步骤，这无疑会耗费大量的成本和时间，而采用本发明的线圈制造方法将会大大提高测量效率。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术对测量多种类型超导线材失超传播速度线圈的效率过低的缺点，提出一种新的用于测量多种超导线材失超传播速度的线圈。

本发明失超传播速度测量线圈由线圈骨架、加热片、电压测试引线及被测超导线材组成。所述的被测超导线材缠绕于线圈骨架的螺纹槽内，形成被测线圈。加热片贴附于超导线材表面，电压测试引线焊接在超导线材表面。

所述的线圈骨架为两端带有法兰的实心圆柱或空心圆柱，所述的圆柱及法兰可以用绝缘材料环氧树脂或者聚四氟乙烯制成。如果需要测量在高磁场条件下超导线材的失超传播速度，可以通过某一螺管线圈来产生所需的高磁场。这一螺管线圈即为背景线圈。所述的线圈骨架应能够放入背景线圈的中心孔内，线圈骨架两端的法兰直径应小于背景线圈中心孔的直径，线圈骨架的长度应大致与背景线圈中心孔中心附近磁场较为均匀的区域的长度相近，以保证线圈骨架不同位置处的被测超导线材的加载磁场相近。