[发明专利]一种超导断路器

说明书

技术领域

本发明涉及超导技术领域，尤其涉及一种可在超高磁场下工作的超导断路器。

背景技术

随着科技的进步，第二代高温超导材料研究的不断进步和第一代高温超导材料价格的不断下降，加上超导材料具有显著的输电损耗小、效益高的优越性，使超导产品的优良性价比逐渐显露，应用领域逐渐拓展，例如利用超导技术输送电力、利用超导技术设计制作的超导MRI磁铁等。而在超导产品的应用中都要使用超导断路器。超导断路器是一种使超导材料从超导态进入正常态的开关模式。超导断路器的开和关是通过破坏超导材料的三个临界条件(临界温度、临界磁场及临界电流密度)中任何一个临界条件来控制实现的。

目前常用的与本发明相关的一种热控式超导断路器，如中国发明专利公开第1433091A号专利所揭示。该超导断路器包括断路间隔及设于断路间隔相对两端的冷沉部件。断路间隔包括具有由超导材料二硼化镁作为芯线、包裹芯线并由铁或钢制成的护套的线材以及以线材为轴心单线缠绕在线材上的加热线圈。冷沉部件设在线材位于具有超导能力的断路间隔的线材端部，并耦合至制冷机械上，用于控制断路间隔的工作温度，进而实现超导断路器的打开闭合功能。当断路间隔工作的温度位于超导芯材二硼化镁的临界温度以下时，超导断路器处于超导状态；而当断路间隔的工作温度高于超导芯材二硼化镁的临界温度时，超导断路器就处于正常状态。但是由于该超导断路器采用二硼化镁作为超导材料，且二硼化镁在0K时的上临界磁场约为13T，使得该超导断路器仅能在13T以下的低磁场下进行工作，而无法在高于13T的磁场下正常工作。另外，由于超导断路器的额定电流很大，不当的设计会使得其具有较大的磁性，二硼化镁超导芯线在洛仑兹力的作用下会产生对超导材料不利的内应力而损坏超导断路器。

鉴于上述情况，确有必要提供一种改进的超导断路器，以解决现有技术中存在的缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提出一种超导断路器，可在超高磁场下正常、稳定工作。

为了实现上述目的，本发明提供一种超导断路器，其包括具有超导线材的断路间隔以及供所述断路间隔缠绕的冷沉部件，断路间隔的超导线材为铁基超导线材SmFeAsO_1-XF_X，其中x为0.2-0.25。

优选地，所述断路间隔为复合线材，所述复合线材还包括与铁基超导线材缠绕在一起的康铜线，所述铁基超导线材与康铜线之间设有绝缘漆。

优选地，所述复合线材采用双股并绕的方法缠绕在所述冷沉部件上。

优选地，所述超导线材是由SmFeAsO_1-XF_X制成的单根超导芯材以及包裹所述超导芯材的护套。

优选地，所述超导线材是由SmFeAsO_1-XF_X制成的多根超导芯材以及包裹所述多根超导芯材的护套。

优选地，所述超导芯材采用粉末装管法制成，所述护套为钽管。

优选地，所述冷沉部件具有两个圆盘以及位于两圆盘之间并与两圆盘一体成型的线轴，所述冷沉部件呈杠铃状设置。

优选地，所述冷沉部件还包括由圆盘未连接线轴的一侧凸伸设置的冷却接触元件，所述冷却接触元件与所述圆盘一体成型。

优选地，所述断路间隔缠绕在线轴上，所述圆盘靠近线轴的一侧表面及线轴表面均漆涂有低温树脂胶。

优选地，所述两圆盘其中之一连接线轴的一侧上设有收容并固定复合线材的倒“U”型槽。

优选地，所述倒“U”型槽的对称轴沿圆盘的半径方向，且其开口延伸至线轴处。

本发明提供的一种超导断路器，采用具有高临界磁场、高转变温度的铁基超导材料SmFeAsO_1-XF_X(x＝0.2-0.25)作为断路间隔，能够使超导断路器在高达几十特斯拉到100特斯拉的超高磁场环境下稳定工作，反应时间短，可以在高磁场条件下实现通断灵活。

进一步地，采用多根超导芯材耦合成的多芯线材，能够实现更大电流的传输，临界电流可达上万安培乃至几十万安培。

进一步地，所述复合线材采用双股并绕的方法缠绕在所述冷沉部件上，使相邻两股流过超导线材的电流方向相反，消除了导线间的互感效应，在高磁场下避免了电磁应力对线圈的损害，能够稳定的工作。

进一步地，冷沉部件为杠铃型，通过冷沉部件的线轴承载断路间隔，不仅加强了承载的稳定性而且增强了导热效果。

附图说明

图1所示为本发明的超导断路器的立体示意图；