[发明专利]一种超导导线组件及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种超导导线，尤其涉及一种超导导线组件及其制备方法。

背景技术

高温超导导线目前已在高温超导电缆、高温超导电机等电力器件上得到了广泛应用，但在实际应用中仍存在一些问题。由于高温超导导线是带状，其横截面通常为矩形，包含四个面与面之间形成的约为90°的顶角，如图1所示，其中1为单根超导导线，2为顶角，3为绝缘层，上述顶角在实际应用中会产生很多不利影响。例如，对于导线漆包绝缘过程，由于顶角处的曲率半径很小，涂覆时上漆比较困难，不易涂厚，使得顶角处的绝缘层厚度很薄，由于超导导线的耐压性能与其漆膜厚度有着直接的关系，一般来说，随着漆膜厚度的减少，其击穿电压会相应降低，所以顶角处很薄的绝缘层会大大降低导线表面的耐压性能。另外，在高电压应用场合，由于顶角处比较尖锐，尖端处的电荷密度比较大，容易产生“尖端放电”，使得顶角处的绝缘层容易被击穿。基于上述情况，需要制备一种具有较高耐压性能的超导导线组件，以满足制备超导器件的要求。

发明内容

本发明提出一种超导导线组件，该组件包含至少一根具有超导性能的单根超导导线组成超导导线组，上述超导导线组的顶角为圆顶角，在上述超导导线组的外表面覆盖至少一层绝缘层，上述绝缘层至少局部覆盖包含组件顶角在内的超导导线组的外表面。超导导线组可以包括四个平面，这四个平面之间通过四个圆顶角光滑连接，四个顶角处绝缘层的厚度可以大于或等于其他平面部分绝缘层的厚度；超导导线组也可包括两个平面、两个圆顶角面和两个平滑的曲面，两个平面互相平行，平面和曲面之间通过圆顶角光滑连接，圆顶角面的曲率半径为超导导线组整体厚度的0.075～0.5倍，其原因在于如果曲率半径小于超导导线组整体厚度的0.075倍，根据理论和实践结果表明，容易在顶角附近形成过量的电荷密度，产生“尖端放电”，另一方面，如果曲率半径大于超导导线组整体厚度的0.5倍，则导线组的圆顶角不易与相邻平面和曲面之间形成光滑连接；超导导线组还可包括两个平面和两个平滑的曲面，两个平面互相平行，曲面与相邻平面之间光滑连接，如超导导线组的宽度为D，厚度为H，则曲面的曲率半径的范围为0.5D~D2+H22,]]>其原因在于曲率半径在该范围内容易实现曲面与相邻平面之间的光滑连接。单根超导导线可以是单芯或多芯超导导线，其包含至少一根具有超导性能的超导芯和包在超导芯周围的至少一种金属基体，上述导线可利用金属套管法(powder-in-tube method，简称PIT法)制备；也可以是覆膜导体，其依次包含至少一层衬底，至少一层阻挡层和至少一层具有超导性能的超导材料，如YBCO覆膜导体。超导导线组的外表面与绝缘层之间可加入至少一层金属层，也可在单根超导导线之间夹有至少一层金属带材，超导导线组侧边部的金属层材料可为焊料，超导导线组的两个宽度面可以分别覆盖至少一条金属带。超导导线组的外表面与金属层之间可以电连接，如焊接或胶接，金属层材料可为铜或不锈钢。超导导线组中单根超导导线与金属带材之间可以电连接，电连接的方式可以是焊接或胶接，上述的金属带材可以是铜或不锈钢，并且金属带材的宽度可以大于超导导线组的宽度。如该超导导线组件包含两根以上具有超导性能的单根超导导线，这些单根超导导线之间可以通过电接触形成超导导线组。超导导线组中的超导导线之间形成电接触的方式为固态扩散、利用低熔点金属及其合金焊接或使用导电胶连接。对于单芯或多芯带材来说，超导带材之间的电接触是通过带材宽度面之间的连接，对于覆膜导体来说，超导带材之间的电接触是通过其金属层之间的连接，该金属层可以是其衬底，也可以是该覆膜导体的金属覆盖层。可以采用各种绝缘层材料，如聚酯树脂、聚酰亚胺树脂、有机硅树脂、聚四氟乙烯、环氧树脂、聚氨酯、尼龙、聚丙烯或丙烯酸树脂。绝缘的方式可以采用在超导组件外绕包绝缘带，或采用涂料进行涂覆，如采用紫外光固化涂料。绝缘层的厚度可根据需要选定，一般在0.005-0.20mm之间，最好为10-50μm。