一种高温超导电流引线

本发明属于超导磁体系统的高温超导电流引线领域，特别涉及一种高温超导电流引线。

背景技术：

1、20世纪90年代后期，由于小型制冷机技术的突破和高温超导电流引线的出现，传导冷却超导磁体技术发展迅速，逐渐有取代液氦浸泡超导磁体之势。传导冷却超导磁体系统主要由超导磁体、二级制冷机、真空容器、冷屏、电流引线、电源及控制部件等组成。其核心技术是使用二级制冷机直接冷却超导磁体。与传统的液氦浸泡超导磁体系统比较，传导冷却超导磁体不使用液氦来冷却，具有结构紧凑、运行方便、建造和使用费用低、安全性好等优点。但也有其不足，突出表现在二级制冷机的制冷功率有限，如shi-srdk415d型号的制冷机，一级冷头制冷功率50k时为35w，二级冷头的制冷功率4.2k时只有1.5w，这对超导磁体与外界传热的设计，提出了更为严格的要求。

2、电流引线是超导磁体系统的重要组成部分，是将电流从室温环境的电源连接至低温区的超导磁体的中间过渡载流装置。在各项漏热中，电流引线的漏热占了很大份额。目前，传导冷却超导磁体系统使用的电流引线大多数为金属-高温超导电流引线二元组合方式，金属引线为一级电流引线工作在室温和制冷机一级冷头温度之间，高温超导电流引线为二级电流引线工作在一级冷头和二级冷头温度之间。这样，金属引线的漏热大部分可由一级冷头带走，而高温超导电流引线则处在超导态，消除了焦耳热；另一方面，高温超导材料的热导率很低，使得沿高温超导电流引线的传导漏热非常小。

3、传统的高温超导电流引线一般由带状高温超导材料、连接座、支撑杆及保护套等组成，带状高温超导材料固定在支撑杆上，两端各焊接一个连接座，外面安装上保护套。传统的高温超导电流引线结构复杂、沿支撑杆和保护套的传导漏热偏大。

技术实现思路

1、为克服现有的高温超导电流引线上述缺陷，本发明提出一种高温超导电流引线，其核心单元是高温超导带，其在液氮或更低温度可以无阻地承载电流，没有焦耳热，只有少量传导漏热。但高温超导带非常脆弱，受力容易折断，需要有支撑和保护装置。本发明采用三根不锈钢带成品字形放置将高温超导带三面包围，三根不锈钢带不但起支撑作用同时还发挥保护作用。本发明的结构简单，成本低廉。

2、为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、本发明的高温超导电流引线由多根高温超导带、两个连接座及三根不锈钢带组成。多根高温超导带的两端分别焊接在两个连接座上；多根高温超导带通过这两个连接座分别电气连接到超导磁体和金属电流引线上，完成电流传输工作。三根长度相同的不锈钢带成品字形排列组成一个凹槽将多根高温超导带三面包围，其中左右两根不锈钢带与多根高温超导带沿宽度方向平行，底部的不锈钢带与多根高温超导带沿宽度方向垂直。由于多根高温超导带的热膨胀系数大于不锈钢带，为了防止降温后多根高温超导带收缩量大于不锈钢带而受力，多根高温超导带的长度比不锈钢带长2-5mm，略长的多根高温超导带将在凹槽内成波浪形排布。三根不锈钢带的两端同样分别焊接固定在两个连接座上，这样三根不锈钢带相当于三个骨架共同支撑整个高温超导电流引线。三根不锈钢带即起到支撑作用又起到保护多根高温超导带的作用，这种设计简化了高温超导电流引线的结构，降低了高温超导电流引线的漏热。

4、进一步地，所述的多根高温超导带一般采用低热导率的高温超导材料bi2223或ybco，其宽度选择范围为3-6mm。多根高温超导带的数量按超导磁体的运行电流除以单根高温超导带的额定电流得到。

5、进一步地，所述的不锈钢带宽度等于或略大于多根高温超导带的宽度，不锈钢带的厚度一般选择范围为0.4-0.8mm。

6、进一步地，所述的连接座采用纯金属材料制成，可优先选用纯铜材料，形状为圆柱状。连接座的底面上端开三个平行的方槽，多根高温超导带端部插入中间的方槽并填入焊料进行焊接，多根高温超导带两侧的两根不锈钢带端部插入两侧的方槽并填入焊料进行焊接。连接座的底面下端开一个方槽，第三根不锈钢带端部插入此方槽并填入焊料进行焊接。连接座的上端加工有一个接线端子，该接线端子与超导磁体引出线或金属电流引线连接。

7、有益效果：

8、本发明采用三根不锈钢带实现了对高温超导带的支撑和保护作用，因此使得本发明结构简单，传导漏热小。

技术特征：

1.一种高温超导电流引线，其特征在于，由多根高温超导带(1)、两个连接座(2)及三根不锈钢带(3)组成；多根高温超导带(1)的两端分别焊接在两个连接座(2)上；多根高温超导带(1)通过两个连接座(2)分别电气连接到超导磁体和金属电流引线上，完成电流传输工作；三根长度相同的不锈钢带(3)成排列组成一个凹槽将多根高温超导带(1)三面包围，其中左右两根不锈钢带(3)与多根高温超导带(1)沿宽度方向平行，底部的不锈钢带(3)与多根高温超导带(1)沿宽度方向垂直；多根高温超导带(1)的长度比不锈钢带(3)长2-5mm，导致多根高温超导带(1)在凹槽内成波浪形排布；三根不锈钢带(3)的两端同样分别焊接固定在两个连接座(2)上，三根不锈钢带(3)相当于三个骨架共同支撑整个高温超导电流引线。

2.按照权利要求1所述的一种高温超导电流引线，其特征在于，所述多根高温超导带(1)采用低热导率的高温超导材料bi2223或ybco，其宽度选择范围为3-6mm；多根高温超导带(1)的数量按超导磁体的运行电流除以单根高温超导带的额定电流得到。

3.按照权利要求1所述的一种高温超导电流引线，其特征在于，所述的不锈钢带(3)宽度等于或略大于多根高温超导带(1)的宽度，不锈钢带(3)的厚度为0.4-0.8mm。

4.按照权利要求1所述的一种高温超导电流引线，其特征在于，所述的连接座(2)采用纯金属材料制成，形状为圆柱状；连接座(2)的底面上端开三个平行的方槽，多根高温超导带(1)端部插入中间的方槽并填入焊料进行焊接，多根高温超导带(1)两侧的两根不锈钢带(3)端部插入两侧的方槽并填入焊料进行焊接；连接座(2)的底面下端开一个方槽，第三根不锈钢带(3)端部插入此方槽并填入焊料进行焊接；连接座(2)的上端加工有一个接线端子，该接线端子与超导磁体引出线或金属电流引线连接。

5.按照权利要求4所述的一种高温超导电流引线，其特征在于，所述的连接座(2)选用纯铜材料。

技术总结
本发明提供一种高温超导电流引线，由多根高温超导带、两个连接座及三根不锈钢带组成。多根高温超导带的两端分别焊接在两个连接座上；三根长度相同的不锈钢带成品字形排列组成一个凹槽将多根高温超导带三面包围，多根高温超导带略长于不锈钢带在凹槽内成波浪形排布。三根不锈钢带的两端同样分别焊接固定在两个连接座上，这样三根不锈钢带即起到支撑作用又起到保护多根高温超导带的作用，这种设计简化了高温超导电流引线的结构，降低了高温超导电流引线的漏热。

技术研发人员：陈顺中,孙万硕,徐策,王秋良
受保护的技术使用者：中国科学院电工研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12