CN108711472A - 一种基于rebco超导带材的准圆截面高温超导导体 - Google Patents

一种基于rebco超导带材的准圆截面高温超导导体 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于REBCO超导带材的准圆截面高温超导导体，包括多个REBCO高温超导带材、多个铜筋板、密绕铜线，多个REBCO高温超导带材紧密整齐堆叠排列并扭转为堆叠结构，多个铜筋板环绕在堆叠结构外后整体由密绕铜线缠绕封装。本发明具有承载电流强、热稳定性能优良、结构简单、可扩展性强以及易于实现百米量级以上长导体制备等特点，可广泛应用于超导电力及大型超导磁体领域。

Description

一种基于REBCO超导带材的准圆截面高温超导导体
技术领域
本发明涉及超导体领域，具体是一种基于REBCO超导带材的准圆截面高温超导导体。
背景技术
高场强超导导体是强磁场和核聚变装置超导磁体系统的核心结构单元，满足20T以上的使用需求是未来强磁场和核聚变装置的发展趋势。相比于一代高温超导带材，基于涂层技术的二代REBCO带材具有较高不可逆磁场和机械强度等优点，是目前20T以上超导磁体的首选超导材料。REBCO超导体为高纵横比截面的带材结构，导致依此为基础的大电流导体结构和制备技术无法借鉴和吸收传统的低温超导导体，需要发展全新的结构和技术路径。
发明内容 本发明的目的是提供一种基于REBCO超导带材的准圆截面高温超导导体，以实现承载电流强、热稳定性能优良、结构简单、工艺可靠的电流准圆截面高温超导导体。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：
一种基于REBCO超导带材的准圆截面高温超导导体，其特征在于：包括多个REBCO高温超导带材、多个铜筋板、密绕铜线，REBCO高温超导带材、铜筋板、密绕铜线表面分别镀锡，多个REBCO高温超导带材紧密整齐堆叠排列并扭转为堆叠结构，多个铜筋板环绕在堆叠结构外后整体由密绕铜线缠绕封装，封装后密绕铜线内与堆叠结构、铜筋板之间空隙中填入锡焊焊料。
所述的一种基于REBCO超导带材的准圆截面高温超导导体，其特征在于：REBCO高温超导带材、铜筋板、密绕铜线表面分别镀锡的锡料采用PbSn，镀锡温度控制在200℃以内。
所述的一种基于REBCO超导带材的准圆截面高温超导导体，其特征在于：密绕铜线呈等间隔多圈缠绕封装，铜筋板为高RRR材质制成，由铜筋板起到固定限位作用以增加导体的力学特性。
所述的一种基于REBCO超导带材的准圆截面高温超导导体，其特征在于：多个REBCO高温超导带材紧密整齐堆叠排列后，采用Form-fit扭绞方式扭转成堆叠结构，尽可能释放扭转过程中的应力累积，避免带材性能在制备过程中的损失。
所述的一种基于REBCO超导带材的准圆截面高温超导导体，其特征在于：密绕铜线缠绕封装并填入锡焊焊料后，采用锡焊浸泡工艺实现导体成型密封。
与现有技术相比，本发明的优点为：
本发明的导体在77 K液氦运行温区下，可提供超过2 kA的传输电流，在4.2K的运行温度下，12T磁场下可超过8 kA的临界电流，由于扭绞特性，还具有低交流损耗的特点，能够满足大型超导磁体对于高磁场、大电流高温超导导体的使用需求。
本发明的导体基于二代REBCO超导带材的准圆截面高温超导导体具有承载电流密度高机械性能优良的特点；采用高RRR的铜筋板和密绕型铜线封装，具有高热稳定性的优点；采用先扭绞后锡焊的技术路径，可以有效地减少导体制备过程中的应力累积，最大限度地保持带材的性能；导体制作工艺简单，仅为镀锡、堆叠、扭转、封装以及锡焊，利于大规模工业化生产，实现百米量级以上长导体制备；准圆形截面可用于大型铠装CICC型或者Rutherford电缆型超导磁体的研制，具有较强的可扩展性。
附图说明
图1是本发明基于REBCO超导带材的准圆截面高温超导导体结构二维结构图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
如图1所示，一种基于REBCO超导带材的准圆截面高温超导导体，包括多个REBCO高温超导带材4、多个铜筋板3、密绕铜线1，REBCO高温超导带材4、铜筋板3、密绕铜线1表面分别镀锡，多个REBCO高温超导带材4紧密整齐堆叠排列并扭转为堆叠结构，多个铜筋板3环绕在堆叠结构外后整体由密绕铜线1缠绕封装，封装后密绕铜线1内与堆叠结构、铜筋板3之间空隙中填入锡焊焊料2。
REBCO高温超导带材4、铜筋板3、密绕铜线1表面分别镀锡的锡料采用PbSn，镀锡的厚度应足够均匀，一般为10-20μm，镀锡温度控制在200℃以内。
密绕铜线1以1-2cm的等间隔多圈缠绕封装，铜筋板为高RRR材质制成(RRR>70)，由铜筋板3起到固定限位作用以增加导体的力学特性。
每个REBCO高温超导带材4厚0.1mm，其宽度可为4mm或者2mm亦可根据实际需求，将其一层一层堆叠成4mm × 4mm或者2mm × 2mm的截面，堆叠过程应保证无尘、无油、无褶皱的三无原则，同时还应保证整个堆叠面的致密性和平整性以利于后续的制备工艺。多个REBCO高温超导带材4紧密整齐堆叠排列后，采用Form-fit扭绞方式扭转成堆叠结构，尽可能释放扭转过程中的应力累积，避免带材性能在制备过程中的损失。
密绕铜线1缠绕封装并填入锡焊焊料2后，采用锡焊浸泡工艺实现导体成型密封。

Claims (5)

1.一种基于REBCO超导带材的准圆截面高温超导导体，其特征在于：包括多个REBCO高温超导带材、多个铜筋板、密绕铜线，REBCO高温超导带材、铜筋板、密绕铜线表面分别镀锡，多个REBCO高温超导带材紧密整齐堆叠排列并扭转为堆叠结构，多个铜筋板环绕在堆叠结构外后整体由密绕铜线缠绕封装，封装后密绕铜线内与堆叠结构、铜筋板之间空隙中填入锡焊焊料。
2.根据权利要求1所述的一种基于REBCO超导带材的准圆截面高温超导导体，其特征在于：REBCO高温超导带材、铜筋板、密绕铜线表面分别镀锡的锡料采用PbSn，镀锡温度控制在200℃以内。
3.根据权利要求1所述的一种基于REBCO超导带材的准圆截面高温超导导体，其特征在于：密绕铜线呈等间隔多圈缠绕封装，铜筋板为高RRR材质制成，由铜筋板起到固定限位作用以增加导体的力学特性。
4.根据权利要求1所述的一种基于REBCO超导带材的准圆截面高温超导导体，其特征在于：多个REBCO高温超导带材紧密整齐堆叠排列后，采用Form-fit扭绞方式扭转成堆叠结构，尽可能释放扭转过程中的应力累积，避免带材性能在制备过程中的损失。
5.根据权利要求1所述的一种基于REBCO超导带材的准圆截面高温超导导体，其特征在于：密绕铜线缠绕封装并填入锡焊焊料后，采用锡焊浸泡工艺实现导体成型密封。
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