CN112992420A - 超导膜面向内封装的双芯超导带材 - Google Patents

Abstract

本发明是一种超导膜面向内封装的双芯REBCO超导带材，包括：两个REBCO超导裸带材；两个所述REBCO超导裸带材的超导膜面面对面粘合在一起得到双芯超导带材。双芯超导带材的两端设置楔形金属带电流端子，从而实现了膜面向内结构的近零阻接电。本发明提供的超导膜面向内封装的双芯超导带材省去了铜稳定层包覆，因而结构简单，成本低。此外，减少了包覆的铜稳定层给带材带来新的特性，在某些应用上具有明显的优势。

Description

超导膜面向内封装的双芯超导带材

技术领域

本发明属于超导带材技术领域，尤其涉及REBCO高温超导带材的双芯封装结构。

背景技术

稀土钡铜氧REBCO(RE为Y、Gd、Sm等稀土元素)带材是近年发展起来的极具应用前景的高温超导线。在已发现的所有超导材料中，REBCO薄膜在4-77K温区都有最高的临界电流密度，因而REBCO带材在很多强电应用中展现出潜力，如超导电缆、超导限流器、超导磁体等。尤其是REBCO高温超导带材还可以用作制备低温超导线设备的电流引线。

REBCO超导线的典型结构包括中心层(芯)和包覆于其外的稳定层，如图3所示。其中，中心层一般包括金属基带衬底层、缓冲层、超导层和银保护层。稳定层根据用途可以是铜或不锈钢。

实际应用中也存在对双芯带的需求。典型的双芯REBCO超导线是将2根REBCO裸带背靠背地粘合在稳定层中间，如图4所示。在这种结构中，两个REBCO超导膜面都是向外的，银保护层直接焊到了稳定层导体上。因此，这种双芯带材直接通过稳定层连接电流。目前这种典型的双芯REBCO超导线，还存在着结构复杂，成本高等问题。尤其是用作电流引线，典型的双芯REBCO超导线漏热过大(这是由于其稳定层金属热导率高)。当应用于超导限流器时，典型的双芯REBCO超导线的限流电阻不够大。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为了解决现有技术的上述问题，本发明提供超导膜面向内封装的双芯超导带材，不仅结构简单、成本低，而且十分适于大规模产业应用。尤其是在电流引线和超导限流器等应用中，本发明的超导膜面向内双芯带材具有漏热低和限流电阻大等明显优势。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

一种超导膜面向内封装的双芯超导带材，包括：两个REBCO超导裸带材，且两个所述REBCO超导裸带材的超导膜面面对面粘合在一起；

膜面向内双芯超导带的两端采用楔形金属带电流端子(引线)；所述楔形金属带电流端子夹在两个所述REBCO超导裸带材之间。

优选地，所述楔形金属带电流端子与两个所述REBCO超导裸带材之间采用锡焊粘合。

优选地，所述楔形金属带电流端子的尖端厚度介于0–100μm之间；

所述楔形金属带电流端子的的钝端厚度大于尖端厚度。

特例地，对有的应用，两个所述REBCO超导裸带材的超导膜面之间还设有金属导电层，以作为稳定层。

优选地，所述金属导电层为铜导电层。

(三)有益效果

1.本发明的双芯超导带材省去了铜稳定层包覆，因而结构简单，成本低。

2.减少铜稳定层对某些应用带来有益的性能，例如：1)热导率低，因而适合低漏热电流引线；2)非超导态的电阻大，因而用于制作超导限流器能够获得较大的限流电阻。

附图说明

图1为本发明的超导膜面向内封装的REBCO双芯超导带材的结构示意图；

图2为本发明的超导膜面向内双芯超导带材的楔形电连接端子的结构示意图；

图3为本发明的超导膜面向内封装的双芯超导带材的背景技术中的典型的单芯REBCO超导带的截面结构示意图；

图4为本发明的超导膜面向内封装的双芯超导带材的背景技术中的典型的双芯REBCO超导带的截面结构示意图；

图5为本发明的超导膜面向内封装的双芯超导带材的实施例中中间有铜导电层的超导膜面向内双芯REBCO超导带结构示意图。

【附图标记说明】

1：金属基带衬底层；

2：过渡层；

3：REBCO超导层；

4：银保护层；

5：粘合层；

6：稳定层；

7：金属导电层。

具体实施方式

为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。

如图1所示：本实施例中公开了一种超导膜面向内封装的双芯超导带材，包括：两个REBCO超导裸带材；两个所述REBCO超导裸带材的超导膜面面对面粘合在一起得到双芯超导带材。

具体地，两个所述REBCO超导裸带材的超导膜面之间采用锡焊粘合，并构成粘合层5；所述锡焊粘合的焊料可以是适用于粘合覆银REBCO带材任意焊料；所述粘合层5的厚度为0～5μm。

在这里需要说明的是：如图2所示：为了解决超导膜面向内封装的端头引线困难的问题，本发明的超导膜面向内双芯超导带材包括：楔形金属带电流端子。所述楔形金属带电流端子设置在双芯超导带材的端部；所述楔形金属带电流端子夹在两个所述REBCO超导裸带材的超导膜面之间。

所述楔形金属带电流端子与两个所述REBCO超导裸带材之间采用锡焊粘合，所述楔形金属带电流端子的尖端厚度介于0–100μm之间；所述楔形金属带电流端子的的钝端厚度大于尖端厚度。

双芯超导带材的两端采用楔形金属带电流端子引线，大大减小了外部接线的接触电阻。楔形的尖端(金属带引线的薄端)厚度很小(一般0-100微米)，以确保超导带与楔形金属带电流端子引线结合部位的机械性能。楔形的钝端(金属带引线的厚端)的厚度要根据额定电流和限定功耗来计算(常常是几毫米厚)。本发明的楔形金属带电流端子解决了膜面向内封装超导带的端头引线困难。

如图5所示：本实施例中提供的超导膜面向内封装的双芯超导带材还可以设置如下结构：两个所述REBCO超导裸带材之间还设有金属导电层7。它起稳定层的作用。

本实施例中所述的金属导电层7为铜导电层。

所述的REBCO超导裸带材自外向内包括：金属基带衬底层1、过渡层2、REBCO超导层3和银保护层4；所述双芯超导带材的外部还设有稳定层6；所述稳定层6的材料为铜或不锈钢。

实施例1–固定式电流引线

MRI等系统的电流引线需要能承载大电流并且漏热功耗小。尤其是低液氦MRI系统，对漏热功耗有更严格的要求，已有的线材设计难以达到对固定式电流引线的要求。而采用本实施例中提供的膜面向内双芯REBCO超导带材，漏热功耗降了一个量级，达到了所需的低漏热功耗。

实施例2–电阻型超导限流器

超导限流器要求REBCO超导带材同时具有超导态的大载流能力和非超导态的大限流电阻。本实施例中提供的双芯REBCO超导带材尤其适合这种要求。超导态时双芯REBCO超导带的临界电流很大。失超时，中心层(超导层)不承载电流，因此限流电阻由两侧的合金基带的电阻决定。合金基带的电阻很大，尤其适合限制失超电流。

以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理，这些描述只是为了解释本发明的原理，不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种超导膜面向内封装的双芯超导带材，其特征在于，包括：两个REBCO超导裸带材；两个所述REBCO超导裸带材的超导膜面面对面粘合在一起得到双芯超导带材。

2.根据权利要求1所述的超导膜面向内封装的双芯超导带材，其特征在于，

两个所述REBCO超导裸带材的超导膜面之间采用锡焊粘合，并构成粘合层；

所述锡焊粘合的焊料为适用于粘合覆银REBCO带材的焊料；

所述粘合层的厚度为0～5μm。

3.根据权利要求1所述的超导膜面向内封装的双芯超导带材，其特征在于，还包括：楔形金属带电流端子；

所述楔形金属带电流端子设置在双芯超导带材的端部；

所述楔形金属带电流端子夹在两个所述REBCO超导裸带材的超导膜面之间。

4.根据权利要求3所述的超导膜面向内封装的双芯超导带材，其特征在于，

所述楔形金属带电流端子与两个所述REBCO超导裸带材之间采用锡焊粘合。

5.根据权利要求3所述的超导膜面向内封装的双芯超导带材，其特征在于，

所述楔形金属带电流端子的尖端厚度介于0–100μm之间；

所述楔形金属带电流端子的的钝端厚度大于尖端厚度。

6.根据权利要求1所述的超导膜面向内封装的双芯超导带材，其特例包括，

两个所述REBCO超导裸带材的超导膜面之间设有金属导电层，起稳定层作用。

7.根据权利要求6所述的有中心稳定层的超导膜面向内双芯超导带材，其特征在于，

所述金属导电层为铜或银导电层。

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