[发明专利]一种拉力下高温超导带材各向异性的测试装置及测试方法

说明书

本发明公开了一种拉力下高温超导带材各向异性的测试装置及测试方法，其装置的组成主要是：电磁铁壳空腔内置有T型的液氮杜瓦，电磁铁壳的夹层中安装有电磁铁，电磁铁壳的顶部放置支撑架；支撑架顶部的伺服电机输出轴向下与夹持高温超导带材上端的上夹具相连；下夹具夹持高温超导带材的下端，下夹具固定于伺服电机位于支撑架以下的部位；上夹具、下夹具均位于液氮杜瓦中；支撑架的顶部安装有电机，电机的轴与主齿轮相连，伺服电机的输出轴壳上固定有齿环，主齿轮与齿环啮合；应变片粘贴在高温超导带材上。该装置能够测出不同的拉力下高温超导带材临界电流的各向异性，从而为高温超导强磁体或变压器的设计和制造提供更可靠的实验依据。

技术领域

本发明涉及一种高温超导带材临界电流各向异性测试装置及测试方法。

背景技术

随着高温超导技术的不断成熟，超导产品正在逐步实现产业化。高温超导带材目前主要应用在电力和强磁体方面。在强电流的电力输送方面，采用常规电缆或变压器的损耗比较大，稳定性差，应用高温超导带材可以有效地解决这些问题。在强磁体应用上，第二代高温超导带材本身产生的不可逆的高磁场具有明显的优势。因此，超导带材作为高温超导材料的主要应用形式，其性能备受研究者的关注。

不同背景磁场的方向对高温超导带材的载流能力(临界电流)会产生较大的影响；即当磁场方向与带材之间的夹角不同时，带材的载流能力发生明显变化，这种现象，称之为各向异性。在高温超导强磁体或变压器的使用场景中往往存在不同大小和方向的背景(干扰)磁场，因此，需要对高温超导带材临界电流的各向异性进行测试，确定带材的正常适用范围。

同时，高温超导强磁体或变压器在制造过程中，需要绕制高温超导带材线圈，线圈在绕制过程中会产生拉应力；这种拉应力(拉力)也会对高温超导带材线圈的载流能力(临界电流)产生影响，使其临界电流降低，从而影响超导装置的正常运行。

现有的高温超导带材各向异性测试装置，只能测出不同大小的恒定背景磁场下带材的各向异性；不能测试不同拉力下高温超导带材的各向异性，更不能测试不同拉力下、连续变化的交变磁场中的高温超导带材的各向异性。

发明内容

本发明的目的是提供一种拉力下高温超导带材临界电流各向异性测试的装置，该装置能够测出不同的拉力下高温超导带材临界电流的各向异性，从而为高温超导强磁体或变压器的设计和制造提供更可靠的实验依据。

本发明实现其发明目的所采用的技术方案是：一种拉力下高温超导带材各向异性的测试装置，其组成是：

电磁铁壳中央的空腔内置有T型的液氮杜瓦，电磁铁壳的夹层中安装有电磁铁，电磁铁壳的顶部放置支撑架；

伺服电机的输出轴壳向下通过轴承安装在支撑架的顶部；伺服电机的输出轴与上夹具相连；上夹具夹持高温超导带材的上端，上夹具正下方的下夹具夹持高温超导带材的下端，下夹具固定于固定架的底板上，固定架的顶杆固定在伺服电机位于支撑架以下的部位；所述的上夹具、高温超导带材、下夹具和固定架均位于液氮杜瓦中；

支撑架的顶部安装有电机，电机的轴与主齿轮相连，伺服电机的输出轴壳上固定有齿环，主齿轮与齿环啮合；

支撑架上的应变数据采集仪通过导线与应变片相连，应变片粘贴在高温超导带材上；

一种使用权利要求1所述的拉力下高温超导带材临界电流各向异性测试装置进行拉力下高温超导带材各向异性的测试方法，其操作是：

A、将纳伏表的两根电压引线与高温超导带材连接，向液氮杜瓦注入液氮，直到高温超导带材完全浸入液氮；

B、给电磁铁通以设定的电流，使其产生设定的恒定或交变的背景磁场；同时，启动伺服电机，使伺服电机的输出轴上移，对高温超导带材施加拉力，并由应变数据采集仪得到施加的拉力值；

C、启动电机，电机依次通过主齿轮、齿环、带动输出轴壳转动进而带动高温超导带材转动设定的角度；