[發(fā)明專利]一種基于高溫超導帶材的層狀圓形超導導體及制造方法

有效

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• 申請日: 2020-07-02
• 公開（公告）號: CN111739693B
• 公開（公告）日: 2022-04-22
• 發(fā)明（設計）人: 施毅;劉華軍;張新濤;胡立標
• 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;H01F6/00;H01R4/62
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 張乾楨

本發(fā)明公開了一種基于高溫超導帶材的層狀圓形超導導體及制造方法，超導導體包括內部的超導帶材、外部銅帶材形成的銅包套，超導帶材和外部銅包套通過錫焊焊接成型；所述的內部的超導帶材為多層帶材堆疊而成，截面為矩形或正方形；所述包套為多層銅帶材堆疊形成的包套包裹在所述堆疊而成的超導帶材上，對包套經(jīng)過扭曲后切削打磨加工，最終形成截面為圓形的超導導體。本發(fā)明能夠為核聚變及強磁場領域大型超導導體提供一種高性能導體結構單元；本發(fā)明的制造方法流程包括帶材掛錫、帶材堆疊、帶材扭轉、錫焊成型以及打磨矯形等。

技術領域

本發(fā)明涉及超導電力及強磁場超導磁體技術領域，具體為一種基于高溫超導帶材的層狀圓形超導導體及制造方法。

背景技術

20T以上的磁場需求是未來強磁場和核聚變裝置的發(fā)展趨勢，高性能超導導體則是制備超導磁體的核心部件，以REBCO為代表的二代高溫超導帶材以其高不可逆磁場和機械強度等優(yōu)點，是強磁超導磁體的最具潛力的超導材料之一。受制備工藝的限制，REBCO超導材料為帶材結構，導致與目前以圓線為基礎的導體制備技術無法有效兼容，需要設計新的結構，開發(fā)新的工藝。

發(fā)明內容

為了解決上述技術問題,本發(fā)明提供了一種承載電流強、熱穩(wěn)定性能及機械強度優(yōu)良、結構簡潔、工藝簡單可靠的層狀圓形超導導體。其結構由REBCO高溫超導帶材、銅帶通過錫焊連接而成。本發(fā)明的導體結構具有較高的載流能力和機械強度；制備方法包括帶材掛錫、帶材堆疊、帶材扭轉、錫焊成型以及打磨矯形等步驟，簡單可靠，易于實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)等特點，可廣泛應用于超導電力及大型超導磁體領域。

本發(fā)明的技術方案為：一種基于高溫超導帶材的層狀圓形超導導體，包括內部的超導帶材、外部銅帶材形成的銅包套，超導帶材和外部銅包套通過錫焊焊接成型；所述的內部超導帶材為多層帶材堆疊而成，截面為正方形；所述銅包套為多層銅帶材堆疊后包裹在所述堆疊后的超導帶材上；經(jīng)過扭曲后切削打磨加工，得到截面為圓形的超導導體。

本發(fā)明還提出一種用于制造上述的超導導體的制造方法，包括如下步驟：

步驟1：將所有的超導帶材和銅帶材預先掛錫；

步驟2：將超導帶材堆疊成內部超導芯、外部銅包套的塊狀體結構；

步驟3：將堆疊的導體固定端部，并以一定的節(jié)距，以中心線為軸進行自扭轉，得到扭轉后的導體；

步驟4：利用錫池加熱方法將扭轉后的導體錫焊成型；

步驟5：最后利用車床將四邊的直角打磨并形成圓形導體。

進一步的，所述步驟1包括：

所述超導帶材為REBCO帶材，將超導帶材和銅帶材上下表面經(jīng)過清潔清洗后，預先鍍上一層均勻焊錫，錫層總厚度控制在0.04～0.05mm，錫料采用PbSn，鍍錫溫度控制在200℃以內。

進一步的，所述步驟2包括：

所述的超導帶材和銅帶材均采用0.1厚度，其寬度分別為為3mm和5mm；將其一層一層堆疊成5×5mm或者需求的截面，堆疊過程應無塵、無油、無褶皺，整個導體截面致密，側面整齊，最后用0.2mm的漆包線以10mm的螺距纏繞緊密保證所有帶材間均無相對滑動。

進一步的，所述外圍包套采用高RRR的銅帶材代替普通的無氧銅材，所述高RRR是指銅的剩余電阻率RRR150。

進一步的，所述步驟3包括：

采用固定導體兩端的方式扭絞，扭絞的節(jié)距應大于超導帶材能夠承受的臨界節(jié)距；扭轉完成后固定住導體兩端，避免扭轉導體的退扭。

進一步的，所述步驟4具體包括：