[發明專利]一種基于REBCO超導帶材的準圓截面高溫超導導體

有效

• 申請號: 201810465627.2
• 申請日: 2018-05-16
• 公開（公告）號: CN108711472B
• 公開（公告）日: 2020-04-24
• 發明（設計）人: 施毅;張新濤;劉華軍;劉方;馬紅軍;雷雷;于敏;陳超
• 申請（專利權）人: 中國科學院合肥物質科學研究院
• 主分類號: H01B12/02
• 分類號: H01B12/02;H01B12/00
• 代理公司: 安徽合肥華信知識產權代理有限公司 34112
• 代理人: 余成俊

本發明公開了一種基于REBCO超導帶材的準圓截面高溫超導導體，包括多個REBCO高溫超導帶材、多個銅筋板、密繞銅線，多個REBCO高溫超導帶材緊密整齊堆疊排列并扭轉為堆疊結構，多個銅筋板環繞在堆疊結構外后整體由密繞銅線纏繞封裝。本發明具有承載電流強、熱穩定性能優良、結構簡單、可擴展性強以及易于實現百米量級以上長導體制備等特點，可廣泛應用于超導電力及大型超導磁體領域。

技術領域

本發明涉及超導體領域，具體是一種基于REBCO超導帶材的準圓截面高溫超導導體。

背景技術

高場強超導導體是強磁場和核聚變裝置超導磁體系統的核心結構單元，滿足20T以上的使用需求是未來強磁場和核聚變裝置的發展趨勢。相比于一代高溫超導帶材，基于涂層技術的二代REBCO帶材具有較高不可逆磁場和機械強度等優點，是目前20T以上超導磁體的首選超導材料。REBCO超導體為高縱橫比截面的帶材結構，導致依此為基礎的大電流導體結構和制備技術無法借鑒和吸收傳統的低溫超導導體，需要發展全新的結構和技術路徑。

發明內容 本發明的目的是提供一種基于REBCO超導帶材的準圓截面高溫超導導體，以實現承載電流強、熱穩定性能優良、結構簡單、工藝可靠的電流準圓截面高溫超導導體。

為了達到上述目的，本發明所采用的技術方案為：

一種基于REBCO超導帶材的準圓截面高溫超導導體，其特征在于：包括多個REBCO高溫超導帶材、多個銅筋板、密繞銅線，REBCO高溫超導帶材、銅筋板、密繞銅線表面分別鍍錫，多個REBCO高溫超導帶材緊密整齊堆疊排列并扭轉為堆疊結構，多個銅筋板環繞在堆疊結構外后整體由密繞銅線纏繞封裝，封裝后密繞銅線內與堆疊結構、銅筋板之間空隙中填入錫焊焊料。

所述的一種基于REBCO超導帶材的準圓截面高溫超導導體，其特征在于：REBCO高溫超導帶材、銅筋板、密繞銅線表面分別鍍錫的錫料采用PbSn，鍍錫溫度控制在200℃以內。

所述的一種基于REBCO超導帶材的準圓截面高溫超導導體，其特征在于：密繞銅線呈等間隔多圈纏繞封裝，銅筋板為高RRR材質制成，由銅筋板起到固定限位作用以增加導體的力學特性。

所述的一種基于REBCO超導帶材的準圓截面高溫超導導體，其特征在于：多個REBCO高溫超導帶材緊密整齊堆疊排列后，采用Form-fit扭絞方式扭轉成堆疊結構，盡可能釋放扭轉過程中的應力累積，避免帶材性能在制備過程中的損失。

所述的一種基于REBCO超導帶材的準圓截面高溫超導導體，其特征在于：密繞銅線纏繞封裝并填入錫焊焊料后，采用錫焊浸泡工藝實現導體成型密封。

與現有技術相比，本發明的優點為：

本發明的導體在77 K液氦運行溫區下，可提供超過2 kA的傳輸電流，在4.2K的運行溫度下，12T磁場下可超過8 kA的臨界電流，由于扭絞特性，還具有低交流損耗的特點，能夠滿足大型超導磁體對于高磁場、大電流高溫超導導體的使用需求。

本發明的導體基于二代REBCO超導帶材的準圓截面高溫超導導體具有承載電流密度高機械性能優良的特點；采用高RRR的銅筋板和密繞型銅線封裝，具有高熱穩定性的優點；采用先扭絞后錫焊的技術路徑，可以有效地減少導體制備過程中的應力累積，最大限度地保持帶材的性能；導體制作工藝簡單，僅為鍍錫、堆疊、扭轉、封裝以及錫焊，利于大規模工業化生產，實現百米量級以上長導體制備；準圓形截面可用于大型鎧裝CICC型或者Rutherford電纜型超導磁體的研制，具有較強的可擴展性。

附圖說明

圖1是本發明基于REBCO超導帶材的準圓截面高溫超導導體結構二維結構圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。