本發(fā)明涉及高溫超導(dǎo)材料制備領(lǐng)域，具體涉及一種高溫超導(dǎo)電流引線(xiàn)結(jié)構(gòu)及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、高溫超導(dǎo)材料能夠在高于液氦溫度和強(qiáng)磁場(chǎng)下具有良好的載流性能，目前已經(jīng)在包括超導(dǎo)電力輸運(yùn)線(xiàn)纜，超導(dǎo)儲(chǔ)能，超導(dǎo)限流器，超導(dǎo)磁懸浮，強(qiáng)磁場(chǎng)磁體等領(lǐng)域所廣泛應(yīng)用，被認(rèn)為是未來(lái)超導(dǎo)磁體的重要技術(shù)儲(chǔ)備之一。高溫超導(dǎo)的臨界電流會(huì)隨著磁場(chǎng)的增大，以及溫度的升高而降低，該特性是高溫超導(dǎo)體的本征特性，對(duì)高溫超導(dǎo)材料臨界電流等電磁特性在背景場(chǎng)下的測(cè)量對(duì)于超導(dǎo)裝置的設(shè)計(jì)具有重要意義。

2、目前針對(duì)背景場(chǎng)下高溫超導(dǎo)材料臨界電流測(cè)試用的低溫測(cè)試杜瓦，主要有浸泡式和傳導(dǎo)冷卻式兩種。其中傳導(dǎo)冷卻式低溫測(cè)試杜瓦無(wú)需昂貴的液氦制冷劑，而是采用制冷機(jī)或冷氦氣等傳導(dǎo)冷卻方式將樣品冷卻至低溫測(cè)試溫度，從而大大減小了測(cè)試成本。高溫超導(dǎo)電流引線(xiàn)是低溫測(cè)試杜瓦的重要部件，其作用是為被測(cè)樣品傳輸大電流，同時(shí)需要保證較低的導(dǎo)熱率使得樣品溫度不會(huì)因電流引線(xiàn)的傳導(dǎo)作用而升高。在實(shí)際測(cè)試環(huán)境中，高溫超導(dǎo)電流引線(xiàn)往往處于磁場(chǎng)環(huán)境中，當(dāng)被測(cè)樣品的溫度較高，且磁場(chǎng)較高時(shí)，高溫超導(dǎo)電流引線(xiàn)的臨界電流降低，當(dāng)樣品電流超過(guò)電流引線(xiàn)的臨界電流時(shí)，電流引線(xiàn)變成正常態(tài)，往往導(dǎo)致電流引線(xiàn)發(fā)熱，甚至燒毀等嚴(yán)重后果，因此提高高溫超導(dǎo)電流引線(xiàn)的穩(wěn)定性和可靠性具有重要的意義。

3、現(xiàn)有高溫超導(dǎo)電流引線(xiàn)往往采用簡(jiǎn)單堆疊的方法，將高溫超導(dǎo)帶材以堆疊的方式綁扎在一起并焊接在不銹鋼等導(dǎo)熱率較差的骨架上，同時(shí)在外側(cè)以環(huán)氧絕緣套筒作為絕緣?，F(xiàn)有高溫超導(dǎo)電流引線(xiàn)結(jié)構(gòu)在磁場(chǎng)下的臨界電流較低，導(dǎo)致電流引線(xiàn)穩(wěn)定性和可靠性較差，在溫度較高或者磁場(chǎng)較大時(shí)電流引線(xiàn)容易燒毀。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，目的在于提供一種高溫超導(dǎo)電流引線(xiàn)結(jié)構(gòu)及其制備方法，采用本方案，通過(guò)磁性材料管屏蔽外磁場(chǎng)，并通過(guò)隔板將兩個(gè)高溫超導(dǎo)疊從中間隔開(kāi)，從而減小了兩個(gè)高溫超導(dǎo)帶材疊之間的磁耦合效應(yīng)，使得高溫超導(dǎo)疊在自場(chǎng)下的臨界電流增加，提高測(cè)試穩(wěn)定性和可靠性。

2、本發(fā)明通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

3、一種高溫超導(dǎo)電流引線(xiàn)結(jié)構(gòu)，包括磁性材料管以及包覆于所述磁性材料管內(nèi)的高溫超導(dǎo)段；

4、所述高溫超導(dǎo)段包括有：

5、第一高溫超導(dǎo)疊和第二高溫超導(dǎo)疊，所述第一高溫超導(dǎo)疊和第二高溫超導(dǎo)疊均沿所述磁性材料管長(zhǎng)度方向設(shè)置，并均由若干高溫超導(dǎo)帶材堆疊而成；

6、隔板，所述隔板位于所述磁性材料管內(nèi)，并用于分隔所述第一高溫超導(dǎo)疊和第二高溫超導(dǎo)疊；

7、銅板，在所述磁性材料管的兩端均帶有所述銅板，所述銅板一端同時(shí)和所述第一高溫超導(dǎo)疊以及第二高溫超導(dǎo)疊的同向端部連接，所述銅板另一端朝所述磁性材料管外部延伸。

8、相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)中，高溫超導(dǎo)電流引線(xiàn)結(jié)構(gòu)在磁場(chǎng)下的臨界電流較低，導(dǎo)致電流引線(xiàn)穩(wěn)定性和可靠性較差，在溫度較高或者磁場(chǎng)較大時(shí)電流引線(xiàn)容易燒毀的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種高溫超導(dǎo)電流引線(xiàn)結(jié)構(gòu)，采用本方案，通過(guò)隔板將兩個(gè)高溫超導(dǎo)疊從中間隔開(kāi)，從而減小了兩個(gè)高溫超導(dǎo)帶材疊之間的磁耦合效應(yīng)，使得高溫超導(dǎo)疊在自場(chǎng)下的臨界電流增加，提高測(cè)試穩(wěn)定性和可靠性。具體方案中，包括磁性材料管和內(nèi)部的高溫超導(dǎo)段，高溫超導(dǎo)段設(shè)置于磁性材料管內(nèi)，磁性材料管優(yōu)選為軟磁材料，從而起到屏蔽外磁場(chǎng)的作用，通過(guò)減小高溫超導(dǎo)疊周?chē)拇艌?chǎng)，以提高高溫超導(dǎo)疊的臨界電流。高溫超導(dǎo)段包括第一高溫超導(dǎo)疊和第二高溫超導(dǎo)疊，第一高溫超導(dǎo)疊和第二高溫超導(dǎo)疊均通過(guò)若干高溫超導(dǎo)帶材堆疊而成，并呈方形、多邊形或其它任意形狀；第一高溫超導(dǎo)疊和第二高溫超導(dǎo)疊之間的中部夾持有隔板，通過(guò)隔板將第一高溫超導(dǎo)疊和第二高溫超導(dǎo)疊從中間隔開(kāi)，從而減小了兩個(gè)高溫超導(dǎo)帶材疊之間的磁耦合效應(yīng)，使得高溫超導(dǎo)疊在自場(chǎng)下的臨界電流增加，提高了電流引線(xiàn)穩(wěn)定性和可靠性。在第一高溫超導(dǎo)疊和第二高溫超導(dǎo)疊的同向端部上均連接有銅板，從而通過(guò)銅板實(shí)現(xiàn)電流的分流和匯流，并通過(guò)銅板朝磁性材料管外部的伸出部分，以將接口引出。

9、更進(jìn)一步的，為減小熱傳導(dǎo)率，所述隔板采用不銹鋼板。在本方案中，由于不銹鋼板具有較低的熱傳導(dǎo)率，故能進(jìn)一步降低引線(xiàn)漏熱，降低電流引線(xiàn)對(duì)測(cè)試樣品的漏熱，同時(shí)其還能提供失超時(shí)的分流通道，當(dāng)超導(dǎo)引線(xiàn)失超時(shí)，不銹鋼板可提供電流分流，提高電流引線(xiàn)穩(wěn)定性。

10、更進(jìn)一步的，作為一種銅板的具體連接方式，所述銅板一端伸入到所述磁性材料管內(nèi)，且所述第一高溫超導(dǎo)疊和第二高溫超導(dǎo)疊的同向端部將所述銅板一端局部夾持在內(nèi)。本方案中，銅板和厚度優(yōu)選和隔板厚度相同，隔板被夾持在第一高溫超導(dǎo)疊和第二高溫超導(dǎo)疊的中部，第一銅板和第二銅板則分別夾持在第一高溫超導(dǎo)疊和第二高溫超導(dǎo)疊的兩端，且銅板一端抵接在隔板的端部上，以形成整體的高溫超導(dǎo)段。

11、更進(jìn)一步的，為降低電阻，所述第一高溫超導(dǎo)疊和第二高溫超導(dǎo)疊將所述銅板一端夾持的長(zhǎng)度不小于5cm。本方案中，第一高溫超導(dǎo)疊和第二高溫超導(dǎo)疊優(yōu)選為矩形，通過(guò)矩形側(cè)面和銅板表面接觸，且接觸長(zhǎng)度不小于5cm，這樣，通過(guò)較大的接觸面，保證了高溫超導(dǎo)疊中的電流能夠有效傳遞到銅板中，并降低了引線(xiàn)接頭電阻，減小接頭發(fā)熱。

12、更進(jìn)一步的，為第一高溫超導(dǎo)疊、第二高溫超導(dǎo)疊、隔板和銅板綁扎在一起，以起到固定引線(xiàn)結(jié)構(gòu)的作用，并有助于引線(xiàn)制作，設(shè)置為：所述高溫超導(dǎo)段的周側(cè)環(huán)向綁扎有銅綁扎帶。

13、更進(jìn)一步的，為填充內(nèi)部空隙，所述磁性材料管內(nèi)部的空隙填充有焊錫。本方案中，通過(guò)真空焊錫壓力浸漬的方式進(jìn)行焊錫填充，在填充空隙，提高機(jī)械穩(wěn)定性的同時(shí)，還降低了高溫超導(dǎo)疊中超導(dǎo)帶材之間的電阻，有助于超導(dǎo)帶材之間的分流。

14、更進(jìn)一步的，為提高電流引線(xiàn)的絕緣性能，還包括將所述磁性材料管包覆在內(nèi)的環(huán)氧樹(shù)脂管。

15、更進(jìn)一步的，所述磁性材料管外側(cè)通過(guò)低溫膠和所述環(huán)氧樹(shù)脂管內(nèi)側(cè)連接。

16、更進(jìn)一步的，為便于高溫超導(dǎo)電流引線(xiàn)兩端的連接，兩個(gè)所述銅板朝所述磁性材料管外部延伸的部分上分別帶有第一定位孔和第二定位孔。

17、更進(jìn)一步的方案，本發(fā)明還提供了一種高溫超導(dǎo)電流引線(xiàn)結(jié)構(gòu)的制備方法，包括以下步驟：

18、首先，將高溫超導(dǎo)帶材以堆疊方式排列，分別制成第一高溫超導(dǎo)疊和第二高溫超導(dǎo)疊；

19、隨后在第一高溫超導(dǎo)疊和第二高溫超導(dǎo)疊之間的中部設(shè)置隔板，在兩端分別設(shè)置銅板形成高溫超導(dǎo)段，并在高溫超導(dǎo)段的周側(cè)環(huán)向綁扎銅綁扎帶；

20、將綁扎后的高溫超導(dǎo)段穿入磁性材料管，并采用真空焊錫壓力浸漬的方式填充所述磁性材料管內(nèi)部空隙；

21、最后，在磁性材料管外側(cè)涂低溫膠，并將環(huán)氧樹(shù)脂管套在磁性材料管外側(cè)進(jìn)行固定。

22、本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下的優(yōu)點(diǎn)和有益效果：

23、1.本發(fā)明提供了一種高溫超導(dǎo)電流引線(xiàn)結(jié)構(gòu)及其制備方法，采用本方案，通過(guò)磁性材料管屏蔽外磁場(chǎng)，并通過(guò)隔板將兩個(gè)高溫超導(dǎo)疊從中間隔開(kāi)，從而減小了兩個(gè)高溫超導(dǎo)帶材疊之間的磁耦合效應(yīng)，使得高溫超導(dǎo)疊在自場(chǎng)下的臨界電流增加，提高測(cè)試穩(wěn)定性和可靠性。

24、2.本發(fā)明提供了一種高溫超導(dǎo)電流引線(xiàn)結(jié)構(gòu)及其制備方法，采用本方案，通過(guò)不銹鋼板減小了電流引線(xiàn)的熱傳導(dǎo)率，降低了引線(xiàn)漏熱，同時(shí)還提供了失超時(shí)的分流通道。且銅板與高溫超導(dǎo)帶材疊之間具有足夠的接觸長(zhǎng)度，使高溫超導(dǎo)疊與銅板之間的接觸電阻小，降低了電流引線(xiàn)發(fā)熱。

25、3.本發(fā)明提供了一種高溫超導(dǎo)電流引線(xiàn)結(jié)構(gòu)及其制備方法，采用本方案，高溫超導(dǎo)疊與磁性材料管之間的空隙采用真空壓力焊錫浸漬方法填充，不僅有效填充了帶材與帶材之間、帶材疊與銅板之間的空隙，減小接觸電阻和引線(xiàn)發(fā)熱；另一方面制作工藝簡(jiǎn)單，易于制造。