CN112614623A - 一种二代高温超导堆叠导体的长线化接线方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的实施例提供了一种二代高温超导堆叠导体的长线化接线方法，所述长线化接线结构包括若干根堆叠的超导带材，所述超导带材包括第一段超导带材和第二段超导带材，所述第一段超导带材与第二段超导带材相连接且连接处形成接头，所述相邻超导带材之间的接头错位设置。使得每一个有接头的导线点位，都同时有着堆叠结构中多根无接头的超导带材提供支持，降低接头损耗，减小发热聚集。同时，分散化的接头处理，可以最大程度的减小接头带来的应力性能降低，从而解决了现有技术中采用现有的堆叠结构导线的接头处理方式存在接头电阻难以降低，接头损耗明显的技术问题。
Description
技术领域
本发明属于高温超导接线的技术领域，尤其涉及一种二代高温超导堆叠导体的长线化接线方法。
背景技术
进入超导状态所需临界温度被提升到液氮温度的材料被称为高温超导材料。目前主要的高温超导材料分为第一代高温超导线材(BSCCO)和第二代高温超导带材(REBCO)。相比较第一代高温超导材料,第二代高温超导材料具有弱各向异性、临界电流高、交流损耗小及价格低的优势，因此第二代高温超导带材比第一代高温超导线材更加适合电力应用。二代高温超导带材的临界电流与带材的宽度成比例，目前世界各公司商业化生产出的单根二代超导带材宽度一般为2mm～12mm，其临界电流值一般不会超过kA级别。在电力应用方面，如高温超导变压器、高温超导电机和高温超导线缆中，需要很大容量的电流通流能力且对超导带材机械性能要求提高。因此，为得到满足应用要求的高温超导带材，改善性能，提高载流能力，不可避免地需要对现阶段高温超导带材并联使用。由于二代高温超导带材是扁平薄的几何结构，提高载流能力的方法主要为采用堆叠结构，即通过将多根二代高温超导带材通过焊锡堆叠为复合超导导线以提供更大的临界电流。在超导导体实际应用中，由于超导材料限制，长线化使用过程中必然需要进行超导材料的分段连接，如超导电缆或绕制超导线圈。高质量的超导接头是超导应用中不可避免的技术要求。
现有技术中，堆叠结构导线的接头处理是将两根超导堆叠结构导线的端部直接通过焊锡进行焊接固定，有时会在接头处外套金属套管，来提高焊锡接触面积和焊接后机械强度。因此，现有技术中采用现有的堆叠结构导线的接头处理方式存在接头电阻难以降低，接头损耗明显的技术问题。
发明内容
本发明提供了一种二代高温超导堆叠导体的长线化接线方法，解决了现有技术中采用现有的堆叠结构导线的接头处理方式存在接头电阻难以降低，接头损耗明显的技术问题。
本发明提供的一种二代高温超导堆叠导体的长线化接线结构，所述长线化接线结构包括若干根堆叠的超导带材，所述超导带材包括第一段超导带材和第二段超导带材，所述第一段超导带材与第二段超导带材相连接且连接处形成接头，所述相邻超导带材之间的接头错位设置。
优选地，所述所有超导带材的接头由上至下均在向同一侧偏移错位设置。
优选地，相邻的所述超导带材之间接头的沿超导带材长度方向的距离至少为50cm。
优选地，所述第一段超导带材的连接部和第二段超导带材的连接部之间通过夹入的焊锡相互搭接，相邻所述超导带材之间通过焊锡层进行堆叠。
优选地，置于第一层与最后一层的超导带材的外侧面上均覆盖有焊锡层。
优选地，所述第一段超导带材的连接部和第二段超导带材的连接部之间夹入的焊锡为薄片状焊锡。
优选地，通过对第一段超导带材的连接部和第二段超导带材的连接部施加压力并加热将薄片状焊锡紧贴第一段超导带材的连接部侧面和第二段超导带材的连接部侧面。
优选地，所述第一段超导带材的连接部的下表面与薄片状焊锡的上表面相接触，所述第二段超导带材的连接部上表面与薄片状焊锡的下表面相连接。
优选地，各根所述超导带材之间的接头两侧通过焊锡进行包裹铠装。
本发明另一实施例还提供了一种二代高温超导堆叠导体的长线化接线方法，其特征在于，所述长线化接线方法包括如下步骤：
将焊锡夹入到于第一段超导带材的连接部和第二段超导带材的连接部之间；
对第一段超导带材的连接部和第二段超导带材的连接部向锡焊施加预设压力，并进行加热至预设温度使焊锡熔化；
撤除对第一段超导带材的连接部和第二段超导带材的连接部向锡焊施加的预设压力，并进行冷却，第一段超导带材的连接部和第二段超导带材的连接形成超导带材的接头，获取超导带材；
将若干根超导带材通过焊锡层进行堆叠并在外层通过焊锡层进行封装，所述相邻超导带材之间的接头错位设置。
从以上技术方案可以看出，本发明的实施例具有以下优点：
本发明的实施例提供了一种二代高温超导堆叠导体的长线化接线结构及方法，所述长线化接线结构包括若干根堆叠的超导带材，所述超导带材包括第一段超导带材和第二段超导带材，所述第一段超导带材与第二段超导带材相连接且连接处形成接头，所述相邻超导带材之间的接头错位设置。使得每一个有接头的导线点位，都同时有着堆叠结构中多根无接头的超导带材提供支持，降低接头损耗，减小发热聚集。同时，分散化的接头处理，可以最大程度的减小接头带来的应力性能降低，从而解决了现有技术中采用现有的堆叠结构导线的接头处理方式存在接头电阻难以降低，接头损耗明显的技术问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明实施例提供的一种二代高温超导堆叠导体的长线化接线结构的第一结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种二代高温超导堆叠导体的长线化接线结构的第二结构示意图。
图3为本发明实施例提供的一种二代高温超导堆叠导体的长线化接线结构的第三结构示意图。
对应说明书附图内的附图标记参考如下：
1、第一段超导带材；2、第二段超导带材；3、接头；4、焊锡层。
具体实施方式
本发明实施例提供了一种二代高温超导堆叠导体的长线化接线方法，用于解决的现有技术中采用现有的堆叠结构导线的接头处理方式存在接头电阻难以降低，接头损耗明显的技术问题。
为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明实施例提供的一种二代高温超导堆叠导体的长线化接线结构，所述长线化接线结构包括若干根堆叠的超导带材，所述超导带材包括第一段超导带材1和第二段超导带材2，所述第一段超导带材1与第二段超导带材2相连接且连接处形成接头，所述相邻超导带材之间的接头3错位设置。
如图2所示，在使用多根超导带材焊锡，并堆叠的长线化接线结构中，当超导带材堆叠层数增多，会产生多根超导带材的接头3处在同一位置的情况。这种多根超导材料的接头3同位的情况会导致接头3处拉伸应力性能急剧下降，容易在超导线圈绕制过程中发生接头3断裂的情况。并且，多根超导带材的接头3同位时，还会导致线圈通电过程中，接头3位置损耗成倍增加，给局部制冷带来挑战，对超导线圈安全工作运行带来严重负担。
通过将相邻超导带材之间的接头3错位设置，使得每一个接头的导线点位，都同时有着堆叠结构中多根无接头的超导带材提供支持，降低接头损耗，减小发热聚集。同时，分散化错位的接头设置，可以最大程度的减小接头带来的应力性能降低，从而解决了现有技术中采用现有的堆叠结构导线的接头处理方式存在接头电阻难以降低，接头损耗明显的技术问题。
所述所有超导带材的接头3由上至下均在向同一侧偏移错位设置，使得每一个接头3的导线点位上均无接头，能够进一步降低超导带材的接头损耗和发热聚集。
如图3所示，超导带材1的连接部和第二段超导带材2的连接部之间通过夹入的焊锡相互搭接，如图2所示，相邻所述超导带材之间通过焊锡层4进行堆叠。
所述第一段超导带材1的连接部和第二段超导带材2的连接部之间通过夹入的焊锡相互搭接，在塔接的位置形成第一段超导带材1和第二段超导带材2的接头3。将焊锡置于所述第一段超导带材1的连接部和第二段超导带材2的连接部之间，通过对所述第一段超导带材1的连接部和第二段超导带材2的连接部施加压力，并加热到焊锡的熔点，使得焊锡熔化。再撤除压力并进行冷却，焊锡能够将所述第一段超导带材1的连接部和第二段超导带材2的连接部搭接在一起，从而实现所述第一段超导带材1和第二段超导带材2的连接。而且，形成的接头3的电阻为纳欧量级的电阻。提升了超导带材的载流能力，降低了的超导带材接头3处的接头电阻，避免了在工作过程中，由于接头3电阻较大导致的接头3耗损明显的问题。通过焊锡层4将相邻所述超导带材进行堆叠，形成堆叠导体，能够有效的提升堆叠导体的机械性能，同时提升了堆叠导体的超导性能。
其中，置于第一层与最后一层的超导带材的外侧面上均覆盖有焊锡层4。能够起到对超导材料的封装加固的作用。
其中，所述第一段超导带材1的连接部和第二段超导带材2的连接部之间夹入的焊锡为薄片状焊锡。所述薄片状焊锡能够更好地更大面积的贴合在第一段超导带材1的连接部上和第二段超导带材2的连接部上，使得第一段超导带材1的连接部和第二段超导带材2的连接部能够形成更加紧密的接触，进一步降低第一段超导带材1的连接部和第二段超导带材2的连接部塔接处的电阻，即进一步降低了接头3电阻。
其中，通过对第一段超导带材1的连接部和第二段超导带材2的连接部施加压力并加热将薄片状焊锡紧贴第一段超导带材1的连接部侧面和第二段超导带材2的连接部侧面。具体为所述第一段超导带材1的连接部的下表面与薄片状焊锡的上表面相接触，所述第二段超导带材2的连接部上表面与薄片状焊锡的下表面相连接。
其中，所述超导带材为六根。超导带材可以为多根，在本实施例中采用六根便于在图示中将其展示出来。
其中，相邻的所述超导带材之间接头3的沿超导带材长度方向的距离至少为50cm。相邻的所述超导带材之间接头的沿超导带材长度方向的距离至少为50cm，使得各超导带材的接头3之间确定已经错位，即不是同位的情况，使各超导带材的接头3形成分散式排布，进一步避免了多根超导带材的接头3在同一位置的情况。
其中，各根所述超导带材之间的接头3两侧通过焊锡进行包裹铠装。通过包裹铠装能够有效的保护超导带材的接头3。
本实施例还提供了一种二代高温超导堆叠导体的长线化接线方法，所述长线化接线方法包括如下步骤：
将焊锡夹入到第一段超导带材1的连接部和第二段超导带材2的连接部之间；
对第一段超导带材1的连接部和第二段超导带材2的连接部之间的锡焊施加预设压力，并进行加热至预设温度使焊锡熔化；
撤除对第一段超导带材1的连接部和第二段超导带材2的连接部向锡焊施加的预设压力，并进行冷却，获取超导带材；
将若干根超导带材通过焊锡层4进行堆叠并在外层通过焊锡层4进行封装。
将若干根超导带材通过焊锡层进行堆叠并在外层通过焊锡层进行封装，所述相邻超导带材之间的接头错位设置。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种二代高温超导堆叠导体的长线化接线结构，其特征在于，所述长线化接线结构包括若干根堆叠的超导带材，所述超导带材包括第一段超导带材和第二段超导带材，所述第一段超导带材与第二段超导带材相连接且连接处形成接头，相邻的所述超导带材之间的接头错位设置。
2.根据权利要求1所述的一种二代高温超导堆叠导体的长线化接线结构，其特征在于，所有所述超导带材的接头由上至下均向同一侧偏移错位设置。
3.根据权利要求2所述的一种二代高温超导堆叠导体的长线化接线结构，其特征在于，相邻的所述超导带材之间接头的沿超导带材长度方向的距离至少为50cm。
4.根据权利要求3所述的一种二代高温超导堆叠导体的长线化接线结构，其特征在于，所述第一段超导带材的连接部和第二段超导带材的连接部之间通过夹入的焊锡相互搭接，相邻所述超导带材之间通过焊锡层进行堆叠。
5.根据权利要求4所述的一种二代高温超导堆叠导体的长线化接线结构，其特征在于，置于第一层与最后一层的所述超导带材的外侧面上均覆盖有焊锡层。
6.根据权利要求5所述的一种二代高温超导堆叠导体的长线化接线结构，其特征在于，所述第一段超导带材的连接部和所述第二段超导带材的连接部之间夹入的焊锡为薄片状焊锡。
7.根据权利要求6所述的一种二代高温超导堆叠导体的长线化接线结构，其特征在于，通过对所述第一段超导带材的连接部和所述第二段超导带材的连接部施加压力并加热将薄片状焊锡紧贴所述第一段超导带材的连接部侧面和所述第二段超导带材的连接部侧面。
8.根据权利要求7所述的一种二代高温超导堆叠导体的长线化接线结构，其特征在于，所述第一段超导带材的连接部的下表面与薄片状焊锡的上表面相接触，所述第二段超导带材的连接部上表面与薄片状焊锡的下表面相连接。
9.根据权利要求8所述的一种二代高温超导堆叠导体的长线化接线结构，其特征在于，各根所述超导带材之间的接头两侧通过焊锡进行包裹铠装。
10.一种二代高温超导堆叠导体的长线化接线方法，其特征在于，所述长线化接线方法包括如下步骤：
将焊锡夹入到于第一段超导带材的连接部和第二段超导带材的连接部之间；
对第一段超导带材的连接部和第二段超导带材的连接部向锡焊施加预设压力，并进行加热至预设温度使焊锡熔化；
撤除对第一段超导带材的连接部和第二段超导带材的连接部向锡焊施加的预设压力，并进行冷却，第一段超导带材的连接部和第二段超导带材的连接形成超导带材的接头，获取超导带材；
将若干根超导带材通过焊锡层进行堆叠并在外层通过焊锡层进行封装，相邻超导带材之间的接头错位设置。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210406 |
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