CN101017729A - 一种高温超导电感及其制备方法及其在高压源中的应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高Q值高温超导电感，及其制备方法，及其在高温超导谐振高压源中的应用。所述高温超导电感的线圈为多层或一层螺线管式缠绕，或由多个或一个单饼式高温超导电感线圈单元串联组合而成，或由多个或一个双饼式高温超导电感线圈单元串联组合而成，或由多个或一个双饼式高温超导电感线圈单元和多个或一个单饼式高温超导电感线圈单元串联组合而成。利用绕线机或手工方式，将经绝缘处理后的高温超导导线，以螺线管或单饼式或双饼式结构，缠绕在线圈骨架上，再经固化处理，制得所述高温超导电感。与现有技术相比，本发明制备可行、操作简便，将其应用于高温超导谐振高压源中，再配合利用垒砌电压叠加方法，可产生无限高幅值电压。

Description

一种高温超导电感及其制备方法及其在高压源中的应用

技术领域

本发明属于电子技术领域，特别涉及一种高Q值高温超导电感，及其制备方法，及其在高温超导谐振高压源中的应用。

背景技术

由于利用普通铜线绕制的电感具有较高的内阻，在谐振电路中，限制了电路的Q值，而在实际电路中无法形成较高的高压。高温超导材料的发展，已可生产缠绕性较好的长导线。利用高温超导导线，可以设计制作具有高Q值的电感。应用高温超导电感，可以简单实现高Q值的谐振电路和产生高压。

公开号为CN1725612A，名为“一种高电压发生装置”的发明专利，公开了一种主要利用低压直流电源和R-C-L串联谐振电路来产生高电压的装置。但该专利技术在实际使用时，由于高温超导电感绝缘强度的限制，在简单谐振电路中，无法实际取得任意高的电压。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术的不足，提供一种制备可行并且操作简便的利用高温超导导线制备的高Q值高温超导电感，及其制备方法，以及将制得的高温超导电感应用于由低压电源、谐振电路和可控高压开关、以及垒砌式充电电容构成的一种可产生无限高压的高温超导谐振高压源中。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种具有高Q值的高温超导电感，其线圈由高温超导导线构成，其线圈为螺线管式缠绕，缠绕层数为大于一层或等于一层；或由大于等于一个单饼式高温超导电感线圈单元串联组合而成；或由大于等于一个双饼式高温超导电感线圈单元串联组合而成；或由大于等于一个双饼式高温超导电感线圈单元(7)和大于等于一个单饼式高温超导电感线圈单元(6)串联组合而成。

所述高温超导导线可以是具有金属包套结构的多芯或单芯高温超导导线，或基于镀膜高温超导导线工艺制备的高温超导导线等；高温超导导线可以单根使用或多根并联使用。具有金属包套结构的多芯高温超导导线可以是(Bi，Pb)₂Sr₂Ca₂Cu₃O_10+x多芯高温超导导线，或(Bi，Pb)₂Sr₂Ca₁Cu₂O_8-x多芯高温超导导线，或MgB₂多芯金属包套超导导线等；具有金属包套结构的单芯高温超导导线可以是(Bi，Pb)₂Sr₂Ca₂Cu₃O_10+x单芯高温超导导线，或(Bi，Pb)₂Sr₂Ca₁Cu₂O_8-x单芯高温超导导线，或MgB₂单芯金属包套超导导线等；基于镀膜高温超导导线工艺制备的高温超导导线可以是Y₁Ba₂Cu₃O_7-x/基体等。

几种可供实际选用的高温超导导线：(1)利用粉末装管技术制备的(Bi，Pb)₂Sr₂Ca₂Cu₃O_10+x(T_c～110K)或(Bi，Pb)₂Sr₂Ca₁Cu₂O_8-x(T_c～85K)金属包套导线，也即Bi(Pb)SrCaCuO(Bi-2223/Ag或Bi-2212/Ag)铋系套银导线。其导线结构为单芯或多芯带状导线(通常截面如～3mm×0.3mm)。多芯导线具有更好的实用特性，具有很高的临界工程电流密度J_e～10⁴Acm²-77K。(2)钇系镀膜导线-Y₁Ba₂Cu₃O_7-x/基体，即Y-123/基体(T_c～92K)镀膜导线。其主要基本制备工艺有两种：(IBAD技术)在基带(衬底)上的隔离层上镀膜的超导导线；(RABiTS技术)在辊轧辅助双轴织构衬底(Ni)上镀膜的超导导线。这类导线具有比(1)更高的临界电流密度，J_e～10⁵A/cm²-77K。(3)二硼化镁金属包套超导导线-MgB₂(Tc～39K)。这种导线的运行需要较低的温度，如利用液氢冷却方案。

所述高温超导导线外有绝缘带缠绕包裹，或在高温超导导线缠绕时，在高温超导导线的上方或下方加有绝缘带，或高温超导导线表面涂有绝缘漆。所述绝缘带可以是开普顿薄膜带，或附有环氧树脂膜的开普顿薄膜带，或玻璃纤维带等。所述高温超导电感的线圈由加有绝缘带的高温超导导线绕制在线圈骨架上，线圈骨架的材质可以是电木，或聚酯纤维，或尼龙等。当绝缘带采用附有环氧树脂膜的开普顿薄膜带时，高温超导电感的线圈是经过真空高温处理的线圈；当绝缘带采用开普顿薄膜带或玻璃纤维带时，高温超导电感的线圈是经过树脂或清漆浸泡处理的线圈。

所述高温超导电感具有高温超导电感电流引线，由高温超导导线单线或多根单线并联构成，用于高温超导电感与常温接线端间的连接，目的是减少电感系统的热损耗和电阻；制备所述高温超导电感电流引线应选用具有低导热率和高临界电流的材质，其临界电流应大于所述高温超导电感的临界电流。

所述高温超导电感的制备方法为：选取上述的高温超导导线，用于制备高温超导电感的线圈。将选取的高温超导导线进行绝缘处理，可以采用绝缘带缠绕包裹的方式，或在高温超导导线缠绕时，在高温超导导线的上方或下方加入绝缘带，或对高温超导导线进行表面绝缘漆涂抹等。所述绝缘带可以是开普顿薄膜带，或附有环氧树脂膜的开普顿薄膜带，或玻璃纤维带等；还可以采用漆包绝缘线，或纱包漆线等作为绝缘处理材料。将经绝缘处理后的所述高温超导导线进行绕制，即将该高温超导导线以螺线管或单饼式或多饼式结构，缠绕在线圈骨架上，得到螺线管式线圈，或由单饼式高温超导电感线圈单元构成的线圈，或由双饼式高温超导电感线圈单元构成的线圈，或由单饼式高温超导电感线圈单元和双饼式高温超导电感线圈单元构成的线圈。双饼式高温超导电感线圈单元的绕制方法为，利用已绝缘处理的高温超导导线，以中点为对称点，在不折断高温超导导线的条件下，反向缠绕，形成等效于两个单饼式高温超导电感线圈单元串联的双饼式高温超导电感线圈单元，并在两饼间加入绝缘层。双饼式高温超导电感线圈单元相对于单饼式高温超导电感线圈单元的优点为，由于两饼之间为高温超导导线连接，所以比两个单饼式高温超导电感线圈单元之间的连接减小了电阻，进而减少了多单元组合连接中的电阻接点。所述绕制方式可以是手工方式、或利用自动或手动绕线机绕制等，其中线圈骨架的材质可以是电木，或聚酯纤维，或尼龙等。当所述绝缘带采用附有环氧树脂膜的开普顿薄膜带时，对所述高温超导导线进行所述绝缘处理后，将所述绕制好的高温超导电感的线圈或单元线圈进行真空高温处理，取得良好的线间绝缘和线圈整体固化的效果；当所述绝缘带采用开普顿薄膜带或玻璃纤维带时，对所述高温超导导线进行所述绝缘处理后，将所述绕制好的高温超导电感的线圈或单元线圈进行树脂或清漆浸泡处理，形成线圈绝缘和整体固化的效果。经上述固化处理后，得到所述高温超导电感。综上，利用自动或手动绕线机、或手工方式，将经绝缘处理后的高温超导导线，以螺线管或单饼式或双饼式结构，缠绕在线圈骨架上，再经固化处理，形成所述高温超导电感。

将一个所述高温超导电感与一个电流检测与控制电路，一个方波脉冲源，一个电阻，n(n＞1)个充电电容，两组电子开关，每组分别有n个电子开关，共同构成高温超导谐振高压源；方波脉冲源的正端与电阻、高温超导电感串联，负端接电流检测与控制电路，其中一组电子开关组的一端与高温超导电感串联，另一组电子开关组的一端与电流检测与控制电路串联，两组电子开关中的第一位开关的另一端接第n个充电电容的两端，第二位开关的另一端接第n-1个充电电容的两端......第n位开关的另一端接第一个充电电容的两端；利用所述高温超导电感构成高Q值L-C电路串联谐振电路，产生高压，再利用垒砌方式进行高压叠加，形成无限高压源。当电流为零值时，电容电压获最大值。电流检测与控制电路监测电流的变化，当电流为正斜率零值时断开开关，此时电容电压为最大值，全部能量转化为电容电压。接着先是两组开关的第一位开启，第n个充电电容接入L-C回路中，电流检测与控制电路监测电流的变化，当电流为正斜率零值时两组开关的第一位同步关断，在第n个充电电容上获得电压VC1；再两组开关的第二位开启，第n-1个充电电容接入L-C回路中，当电流为正斜率零值时两组开关的第二位同步关断，在第n-1个充电电容上获得电压VC2；......。以此便可获得总电压为：V＝V1+V2+....+Vn，增加电子开关和充电电容的数量可获得任意高的电压。

或者将一个所述高温超导电感与一个电流检测与控制电路，一个方波脉冲源，一个电阻，充电电容数量大于1个、无上限，两组电子开关，每组分别有电子开关的数量和充电电容的数量相等，共同构成高温超导谐振高压源；方波脉冲源的正端与电阻、高温超导电感串联，负端接电流检测与控制电路，其中一组电子开关组的一端与高温超导电感串联，另一组电子开关组的一端与电流检测与控制电路串联，两组电子开关中的第一位开关的另一端接最后一个充电电容的两端，第二位开关的另一端接倒数第二个充电电容的两端......最后一位开关的另一端接第一个充电电容的两端；利用所述高温超导电感构成高Q值L-C电路串联谐振电路，产生高压，再利用垒砌方式进行高压叠加，形成无限高压源。当电流为零值时，电容电压获最大值。电流检测与控制电路监测电流的变化，当电流为正斜率零值时断开开关，此时电容电压为最大值，全部能量转化为电容电压。接着先是两组开关的第一位开启，最后一个充电电容接入L-C回路中，电流检测与控制电路监测电流的变化，当电流为正斜率零值时两组开关的第一位同步关断，在最后一个充电电容上获得电压VC1；再两组开关的第二位开启，倒数第二个充电电容接入L-C回路中，当电流为正斜率零值时两组开关的第二位同步关断，在倒数第二个充电电容上获得电压VC2；......。以此便可获得总电压为：V＝V1+V2+....…+Vn，增加电子开关和充电电容的数量可获得任意高的电压。

利用电流检测与控制电路对充电电容电压实现任意获取，理论上可得到无限高的电压和电流。其中，充电电容的数量可按所需产生的电压设定，一般而言，所要求的电压越高，充电电容数量越多。控制电路采用单片机控制，利用高温超导谐振高压源初端控制器实现产生垒砌所需的基本电压。利用所述高温超导电感和垒砌电压叠加技术制备的所述高温超导谐振高压源可用于需要极高电压的任意情况，例如可用于电力设备绝缘材料局部放电测试，电气材料和电子元件绝缘性检测；或作为一种磁体、电感线圈、或电容的充电电源；或用于与电子线路或高温超导相关的教学试验演示等。

所述高温超导电感在使用时，除采用MgB₂多芯金属包套超导导线，或MgB₂单芯金属包套超导导线作为所述高温超导电感的线圈外，将所述高温超导电感置于杜瓦低温箱中，采用制冷液冷却，或制冷机冷却；所述杜瓦低温箱具有真空绝热夹层，所述杜瓦低温箱的材质可以是非金属玻璃钢(即玻璃纤维与环氧树脂的复合物)，或不锈钢等；所述制冷液为沸点低于高温超导临界温度的任何制冷液体，可以是液氮，或液氢，或液氖，或液氩等。当采用制冷液冷却时，杜瓦低温箱中装有制冷液，所述高温超导电感在杜瓦低温箱中被制冷液包围；当采用制冷机冷却时，杜瓦低温箱中装制冷液的空间成为真空室。或者所述高温超导电感置于加有绝热内衬的液氮罐中冷却，所述液氮罐的外壳的材质可以是玻璃钢或不锈钢等，绝热内衬的材质可以是高密度泡沫塑料等，所述液氮罐中装有液氮作为制冷液，所述高温超导电感在液氮罐中被液氮包围。当采用MgB₂多芯金属包套超导导线，或MgB₂单芯金属包套超导导线作为所述高温超导电感的线圈时，所述高温超导电感置于杜瓦低温箱中，采用液氢冷却，或制冷机冷却。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：利用高温超导导线制备高Q值的高温超导电感，制备可行、操作简便，将其应用于所述高温超导谐振源中，再配合利用垒砌电压叠加方法，可产生无限高幅值电压及电流。

附图说明

图1是高温超导导线采用绝缘带缠绕包裹的方式进行绝缘处理的示意图。

图2是在高温超导导线的上方加入绝缘带进行平铺绝缘处理的示意图。

图3是在高温超导导线的下方加入绝缘带进行平铺绝缘处理的示意图。

图4是按多层螺线管方式缠绕线圈制备的高温超导电感的示意图。

图5是单饼式高温超导电感线圈单元的俯视和剖面示意图。

图6是双饼式高温超导电感线圈单元的俯视和剖面示意图。

图7是高温超导电感制冷液冷却原理图。

图8是高温超导电感制冷机冷却原理图。

图9是高温超导电感利用液氮罐冷却原理图。

图10是高温超导电感应用于高温超导谐振高压源中无限高压获取实施的原理图。

图11是高温超导电感应用于高温超导谐振高压源中输出电压与时间的关系示意图。

图中标号如下：

1高温超导导线                 2绝缘带

3线圈骨架                     4高温超导电感电流引线

5杜瓦低温箱                   6单饼式高温超导电感线圈单元

7双饼式高温超导电感线圈单元   8制冷机

9真空绝热夹层                 10制冷液

11真空室                      12外壳

13绝热内衬                    L高温超导电感

u_s方波脉冲源                  R电阻

S₁、S₂两组电子开关            C₁、C₂...C₈  8个充电电容

其中图10中：t1......t8分别表示电子开关作用的次数，V1......V8分别表示电子开关作用后的输出电压增加的倍数关系示意。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的优选实施例作进一步的描述。

实施例1

如图1、图4、图8、图10、图11所示。选取利用粉末装管技术制备的(Bi，Pb)₂Sr₂Ca₂Cu₃O_10+x(T_c～110K)多芯金属包套导线单根使用作为高温超导导线1。将该高温超导导线1进行绝缘处理，用绝缘带2缠绕包裹，该绝缘带2为附有环氧树脂膜的开普顿薄膜带。将该绝缘处理后的高温超导导线1利用自动绕线机进行绕制，即在线圈骨架3上进行螺线管式缠绕，共缠绕3层；该线圈骨架3的材质为电木。将绕制后的线圈进行真空高温处理，即固化处理，然后得到所述高温超导电感L的线圈。所制得的高温超导电感L具有高温超导电感电流引线4，由1根高温超导导线1单线构成，用于高温超导电感L与常温接线端间的连接。将制得的高温超导电感L置于杜瓦低温箱5中，用制冷机8进行冷却，在杜瓦低温箱5中，包围该高温超导电感L的是真空室11；该杜瓦低温箱5的材质为非金属玻璃钢，具有真空绝热夹层9。

将一个所制得的331毫亨的高温超导电感L与一个电流检测与控制电路，一个电压为10伏的方波脉冲源u_s，一个电阻值为400欧姆的电阻R，220纳法的充电电容共8个C₁、C₂...C₈，两组电子开关S₁、S₂，每组分别有8个电子开关，共同构成高温超导谐振高压源；方波脉冲源u_s的正端与电阻R、高温超导电感L串联，负端接电流检测与控制电路，其中一组电子开关组S₂的一端与高温超导电感L串联，另一组电子开关组S₁的一端与电流检测与控制电路串联，两组电子开关S₁、S₂中的第一位开关的另一端接第8个充电电容C₈的两端，第二位开关的另一端接第7个充电电容C₇的两端......第8位开关的另一端接第一个充电电容C₁的两端；该高温超导谐振高压源所构成的电路的谐振频率为 $f_0=\frac{1}{2\mathrm{\π}\sqrt{\mathrm{LC}}}=589.79$ 赫，谐振时单个充电电容的电压可产生5000伏的高压，采用8个充电电容C₁、C₂...C₈垒砌的方法，可在输出端得到40千伏以上的高压。

实施例2

如图1、图4、图7、图10、图11所示。与实施例1相同的地方不再重复叙述，不同之处在于：

选取利用粉末装管技术制备的(Bi，Pb)₂Sr₂Ca₂Cu₃O_10+x(T_c～110K)单芯金属包套导线作为高温超导导线1。将绝缘处理后的高温超导导线1利用自动绕线机进行绕制，即在线圈骨架3上进行螺线管式缠绕，共缠绕1层。将制得的高温超导电感L置于杜瓦低温箱5中，用制冷液10进行冷却，在杜瓦低温箱5中，包围该高温超导电感L的是液氩；该杜瓦低温箱5的材质为非金属玻璃钢，具有真空绝热夹层9。

将所制得的高温超导电感L应用于高温超导谐振高压源中，该高温超导谐振高压源中的方波脉冲源u_s的内阻为0.33欧姆，则谐振时单个充电电容的端电压可达到47千伏，采用8个充电电容C₁、C₂...C₈垒砌的方法，可在输出端得到376千伏的高压。

实施例3

如图2、图6、图7所示。选取利用粉末装管技术制备的(Bi，Pb)₂Sr₂Ca₁Cu₂O_8-x(T_c～85K)多芯金属包套导线三根并联使用作为高温超导导线1。将该高温超导导线1进行绝缘处理，即在高温超导导线1缠绕时，在高温超导导线1的上方加入绝缘带2，该绝缘带2为开普顿薄膜带。该高温超导导线1的绕制利用手动绕线机进行，在线圈骨架3上进行双饼式缠绕，即利用已绝缘处理的高温超导导线1，以中点为对称点，在不折断高温超导导线1的条件下，反向缠绕，形成等效于两个单饼式高温超导电感线圈单元6串联的双饼式高温超导电感线圈单元7，并在两饼间加入绝缘层；一共绕制2个双饼式高温超导电感线圈单元7，它们串联组合形成高温超导电感L的线圈；该线圈骨架3的材质为聚酯纤维。将绕制后的线圈进行树脂浸泡处理，即固化处理，然后得到所述高温超导电感L的线圈。所制得的高温超导电感L具有高温超导电感电流引线4，由2根高温超导导线1单线并联构成，用于高温超导电感L与常温接线端间的连接。将制得的高温超导电感L置于杜瓦低温箱5中，用制冷液10进行冷却，在杜瓦低温箱5中，包围该高温超导电感L的是液氮；该杜瓦低温箱5的材质为不锈钢，具有真空绝热夹层9。

将一个所制得的331毫亨的高温超导电感L与一个电流检测与控制电路，一个电压为10伏的方波脉冲源u_s，一个电阻值为400欧姆的电阻R，220纳法的充电电容共6个C₁、C₂...C₆，两组电子开关S₁、S₂，每组分别有6个电子开关，共同构成高温超导谐振高压源；方波脉冲源u_s的正端与电阻R、高温超导电感L串联，负端接电流检测与控制电路，其中一组电子开关组S₂的一端与高温超导电感L串联，另一组电子开关组S₁的一端与电流检测与控制电路串联，两组电子开关S₁、S₂中的第一位开关的另一端接第6个充电电容C₆的两端，第二位开关的另一端接第5个充电电容C₅的两端......第6位开关的另一端接第一个充电电容C₁的两端；该高温超导谐振高压源所构成的电路的谐振频率为 $f_0=\frac{1}{2\mathrm{\π}\sqrt{\mathrm{LC}}}=589.79$ 赫，谐振时单个充电电容的电压可产生5000伏的高压，采用6个充电电容C₁、C₂...C₆垒砌的方法，可在输出端得到30千伏以上的高压。

实施例4

如图6、图7所示。与实施例3相同的地方不再重复叙述，不同之处在于：选取利用粉末装管技术制备的(Bi，Pb)₂Sr₂Ca₁Cu₂O_8-x(T_c～85K)单芯金属包套导线作为高温超导导线1。将该高温超导导线1进行绝缘处理，即对高温超导导线1进行表面绝缘漆涂抹。该高温超导导线1的绕制利用手动绕线机进行，在线圈骨架3上进行双饼式缠绕，一共绕制1个双饼式高温超导电感线圈单元7形成高温超导电感L的线圈。将绕制后的线圈进行清漆浸泡处理。将制得的高温超导电感L置于杜瓦低温箱5中，包围该高温超导电感L的是液氖。

实施例5

如图3、图5、图9所示。选取利用IBAD技术，即在基带(衬底)上的隔离层上镀膜，制备的镀膜导线-Y₁Ba₂Cu₃O_7-x/基体，即Y-123/基体(T_c～92K)镀膜超导导线2根并联使用作为高温超导导线1。将该高温超导导线1进行绝缘处理，即在高温超导导线1缠绕时，在高温超导导线1的下方加入绝缘带2，该绝缘带2为玻璃纤维带。将该高温超导导线1进行手工绕制，在线圈骨架3上进行单饼式缠绕，形成单饼式高温超导电感线圈单元6；一共绕制5个单饼式高温超导电感线圈单元6，它们串联组合形成高温超导电感L的线圈；该线圈骨架3的材质为尼龙。将绕制后的线圈进行树脂浸泡处理，即固化处理，然后得到所述高温超导电感L的线圈。所制得的高温超导电感L具有高温超导电感电流引线4，由2根高温超导导线1单线并联构成，用于高温超导电感L与常温接线端间的连接。将制得的高温超导电感L置于加有绝热内衬13的液氮罐中冷却，在液氮罐中包围该高温超导电感L的是液氮；其外壳12的材质为玻璃钢，绝热内衬13的材质为高密度泡沫塑料。

将一个所制得的331毫亨的高温超导电感L与一个电流检测与控制电路，一个电压为10伏的方波脉冲源u_s，一个电阻值为400欧姆的电阻R，220纳法的充电电容共4个C₁、C₂、C₃、C₄，两组电子开关S₁、S₂，每组分别有4个电子开关，共同构成高温超导谐振高压源；方波脉冲源u_s的正端与电阻R、高温超导电感L串联，负端接电流检测与控制电路，其中一组电子开关组S₂的一端与高温超导电感L串联，另一组电子开关组S₁的一端与电流检测与控制电路串联，两组电子开关s₁、s₂中的第一位开关的另一端接第4个充电电容c₄的两端，第二位开关的另一端接第3个充电电容C₃的两端......第4位开关的另一端接第一个充电电容C₁的两端；该高温超导谐振高压源所构成的电路的谐振频率为 $f_0=\frac{1}{2\mathrm{\π}\sqrt{\mathrm{LC}}}=589.79$ 赫，谐振时单个充电电容可产生5000伏的高压，采用4个充电电容C₁、C₂、C₃、C₄垒砌的方法，可在输出端得到20千伏以上的高压。

实施例6

如图3、图5、图8所示。与实施例5相同的地方不再重复叙述，不同之处在于：选取利用RABiTs技术，即在辊轧辅助双轴织构衬底(Ni)上镀膜，制备的镀膜导线-Y₁Ba₂Cu₃O_7-x/基体，即Y-123/基体(T_c～92K)镀膜超导导线作为高温超导导线1。将该高温超导导线1进行手工绕制，在线圈骨架3上进行单饼式缠绕，一共绕制1个单饼式高温超导电感线圈单元6形成高温超导电感L的线圈。将绕制后的线圈进行清漆浸泡处理。将制得的高温超导电感L置于加有绝热内衬13的液氮罐中冷却，其外壳12的材质为不锈钢。将制得的高温超导电感L置于杜瓦低温箱5中，用制冷机8进行冷却，在杜瓦低温箱5中，包围该高温超导电感L的是真空室11；该杜瓦低温箱5的材质为非金属玻璃钢，具有真空绝热夹层9。

实施例7

如图3、图5、图6、图7所示。与实施例5相同的地方不再重复叙述，不同之处在于：选取二硼化镁多芯金属包套超导导线-MgB₂(T_c～39K)作为高温超导导线1。将该高温超导导线1在线圈骨架3上进行绕制，一共绕制2个单饼式高温超导电感线圈单元6，和1个双饼式高温超导电感线圈单元7，它们串联组合形成高温超导电感L的线圈。将制得的高温超导电感L置于杜瓦低温箱5中，用制冷液10进行冷却，在杜瓦低温箱5中，包围该高温超导电感L的是液氢；该杜瓦低温箱5的材质为非金属玻璃钢，具有真空绝热夹层9。

实施例8

如图3、图5、图6、图8所示。与实施例5相同的地方不再重复叙述，不同之处在于：选取二硼化镁单芯金属包套超导导线-MgB₂(T_c～39K)作为高温超导导线1。将该高温超导导线1在线圈骨架3上进行绕制，一共绕制1个单饼式高温超导电感线圈单元6，和2个双饼式高温超导电感线圈单元7，它们串联组合形成高温超导电感L的线圈。将制得的高温超导电感L置于杜瓦低温箱5中，用制冷机8进行冷却，在杜瓦低温箱5中，包围该高温超导电感L的是真空室11；该杜瓦低温箱5的材质为不锈钢，具有真空绝热夹层9。

Claims (10)

1.一种高温超导电感，为具有高Q值的高温超导电感(L)，其特征在于：所述高温超导电感(L)的线圈由高温超导导线(1)构成，高温超导电感(L)的线圈为螺线管式缠绕，缠绕层数为大于一层或等于一层；或由大于等于一个单饼式高温超导电感线圈单元(6)串联组合而成；或由大于等于一个双饼式高温超导电感线圈单元(7)串联组合而成；或由大于等于一个双饼式高温超导电感线圈单元(7)和大于等于一个单饼式高温超导电感线圈单元(6)串联组合而成。

2.根据权利要求1所述的高温超导电感，其特征在于：高温超导导线(1)是具有金属包套结构的多芯或单芯高温超导导线，或基于镀膜高温超导导线工艺制备的高温超导导线；高温超导导线(1)可以单根使用或多根并联使用。

3.根据权利要求2所述的高温超导电感，其特征在于：所述具有金属包套结构的多芯高温超导导线是(Bi，Pb)₂Sr₂Ca₂Cu₃O_10+x多芯高温超导导线，或(Bi，Pb)₂Sr₂Ca₁Cu₂O_8-x多芯高温超导导线，或MgB₂多芯金属包套超导导线；所述具有金属包套结构的单芯高温超导导线是(Bi，Pb)₂Sr₂Ca₂Cu₃O_10+x单芯高温超导导线，或(Bi，Pb)₂Sr₂Ca₁Cu₂O_8-x单芯高温超导导线，或MgB₂单芯金属包套超导导线；所述基于镀膜高温超导导线工艺制备的高温超导导线是Y₁Ba₂Cu₃O_7-x/基体。

4.根据权利要求1-3任一所述的高温超导电感，其特征在于：高温超导导线(1)外有绝缘带(2)缠绕包裹，或在高温超导导线(1)缠绕时，在高温超导导线(1)的上方或下方加有绝缘带(2)，或高温超导导线(1)表面涂有绝缘漆。

5.根据权利要求4所述的高温超导电感，其特征在于：绝缘带(2)为开普顿薄膜带，或附有环氧树脂膜的开普顿薄膜带，或玻璃纤维带；高温超导电感(L)的线圈由加有绝缘带(2)的高温超导导线(1)绕制在线圈骨架(3)上，线圈骨架(3)的材质为电木，或聚酯纤维，或尼龙。

6.根据权利要求5所述的高温超导电感，其特征在于：当绝缘带(2)采用附有环氧树脂膜的开普顿薄膜带时，高温超导电感(L)的线圈是经过真空高温处理的线圈；当绝缘带(2)采用玻璃纤维带时，高温超导电感(L)的线圈是经过树脂或清漆浸泡处理的线圈。

7.如权利要求6所述的高温超导电感的制备方法，其特征在于：所述高温超导电感的制备方法步骤如下：

(一)选取高温超导导线(1)，用于制备高温超导电感(L)的线圈；

(二)对选取的高温超导导线(1)进行绝缘处理，采用绝缘带(2)缠绕包裹的方式，或在高温超导导线(1)缠绕时，在高温超导导线(1)的上方或下方加入绝缘带(2)，或对高温超导导线(1)进行表面绝缘漆涂抹；

(三)对经绝缘处理后的高温超导导线(1)进行绕制，将该高温超导导线(1)以螺线管或单饼式或多饼式结构，缠绕在线圈骨架(3)上，得到螺线管式线圈，或由单饼式高温超导电感线圈单元(6)构成的线圈，或由双饼式高温超导电感线圈单元(7)构成的线圈，或由单饼式高温超导电感线圈单元(6)和双饼式高温超导电感线圈单元(7)构成的线圈；

(四)当绝缘带(2)采用附有环氧树脂膜的开普顿薄膜带时，将绕制好的高温超导电感(L)的线圈或单元线圈进行真空高温处理；当绝缘带(2)采用开普顿薄膜带或玻璃纤维带时，将绕制好的高温超导电感(L)的线圈或单元线圈进行树脂或清漆浸泡处理；

(五)经上述固化处理后，得到所述高温超导电感(L)。

8.如权利要求1或2或3所述的高温超导电感应用于：将一个高温超导电感(L)与一个电流检测与控制电路，一个方波脉冲源(u_s)，一个电阻(R)，n(n＞1)个充电电容(C₁、C₂...C_n)，两组电子开关(S₁、S₂)，每组分别有n个电子开关，共同构成高温超导谐振高压源；方波脉冲源(u_s)的正端与电阻(R)、高温超导电感(L)串联，负端接电流检测与控制电路，其中一组电子开关组(S₂)的一端与高温超导电感(L)串联，另一组电子开关组(S₁)的一端与电流检测与控制电路串联，两组电子开关(S₁、S₂)中的第一位开关的另一端接第n个充电电容(C_n)的两端，第二位开关的另一端接第n-1个充电电容(C_n-1)的两端......第n位开关的另一端接第一个充电电容(C₁)的两端；利用高温超导电感(L)构成高Q值L-C电路串联谐振电路，产生高压，再利用垒砌方式进行高压叠加，形成无限高压源。

9.根据权利要求8所述的高温超导电感的应用，其特征在于：所述高温超导电感(L)在使用时，除采用MgB₂多芯金属包套超导导线，或MgB₂单芯金属包套超导导线作为高温超导电感(L)的线圈外，高温超导电感(L)置于具有真空绝热夹层(9)的杜瓦低温箱(5)中，采用制冷液(10)冷却或制冷机(8)冷却，或高温超导电感(L)置于加有绝热内衬(13)的液氮罐中冷却；所述制冷液(10)为液氮，或液氢，或液氖，或液氩。

10.根据权利要求8所述的高温超导电感的应用，其特征在于：所述高温超导电感(L)在使用时，当采用MgB₂多芯金属包套超导导线，或MgB₂单芯金属包套超导导线作为高温超导电感(L)的线圈时，高温超导电感(L)置于具有真空绝热夹层(9)的杜瓦低温箱(5)中，采用制冷机(8)冷却，或液氢冷却。

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