[发明专利]一种内冷却高温超导复合导体

说明书

本发明涉及一种内冷却高温超导复合导体，其依次设置的复合导体芯、冷却介质通道、金属护套和绝缘层。复合导体芯包括由超导带材组成的并联导体和其外侧设置横截面为U型的金属管套；U型金属管套开口处的金属盲板。复合导体芯沿导体长度方向呈螺旋状设置于所述冷却介质通道内，按照一定节距实现空间扭转换位，并被金属护套包覆。本发明提供的技术方案，带螺旋状冷却通道，增加了传热表面，提高了低温冷却介质传冷效率；其金属护套可在复合导体芯失超后进行并联分流，确保了高温超导复合导体的安全运行，保证了其功能特性，提高了运行稳定性。

技术领域

本发明涉及一种高温超导复合导体，具体涉及一种带内冷却通道，具有高稳定的大载流高温超导复合导体。

背景技术

自2008年开始，国内外研究机构积极进行高温超导带材“复合化”的相关开发研究，目前超导复合导体已成为研究热点。现有的复合超导材料上主要有三类：高温超导Roebel Cable、扭转式超导复合带材和有芯电缆。铜骨架作为支撑材料的有芯电缆，相比于其它两种超导复合材料电流密度稍低。从制作工艺讲，Roebel Cable采用的超导带材不仅对质量要求高，且需激光切割，制作工艺难度大；现有的此三种超导复合带材中扭转式超导复合带材的制作工艺相对简单。从经济因素考虑，Roebel Cable超导复合导体已形成商品，价格十分昂贵，以Ic＝1000A的Roebel Cable为例，约是其它两种超导复合带材的3.5倍，这些复合超导材料都需要对其提供冷却环境以实现超导载流运行。因此从提高电流密度、扩大载流能力、减小交流损耗等方面来看，具有高载流量、低交流损耗和自冷却能力等良好超导性能的复合高温超导体是未来的发展趋势。

近年来，随着高温超导材料制备技术的不断进步，诞生了一系列性能优异的超导材料，单根超导带材自场下的临界电流可以达到100A，无疑为应用超导技术的发展奠定了基础。但是，随着人们对大载流电力装置需求的逐渐增加，单根超导带材的载流量已经不能满足实际应用的需要，而多根超导带材简单并绕的结构，会因导线支路间微小漏电抗而引起很大的环流，增加交流损耗，导致磁场分布不均匀，从而降低超导带材的临界电流。因此，需要提供一种采用复合化技术，实现大电流特征的技术方案。通过空间换位方式，既减小导线间的不平衡电流，又可使导线具有均流的特性。

发明内容

本发明针对上述问题，提供一种带内冷却通道，具有高稳定的大载流高温超导复合导体。

为了达到上述目的，本发明提供了采用下述技术方案：

一种内冷却高温超导复合导体，包括依次设置的复合导体芯(1)、冷却介质通道(2)、金属护套(3)和绝缘层(4)，复合导体芯(1)沿导体长度方向呈螺旋状设置于所述冷却介质通道(2)内，复合导体芯(1)包括超导带材(5)组成的并联导体和其外侧设置的横截面为U型的金属管套(7)；U型金属管套开口处设有金属盲板(8)。

一种内冷却高温超导复合导体的第一优选方案，超导带材(5)层叠排列。

一种内冷却高温超导复合导体的第二优选方案，并联导体外包裹镀银铜丝线绕包层(6)，表面镀有厚度为0.001～0.002mm的银层。

一种内冷却高温超导复合导体的第三优选方案，冷却介质通道(2)两端分别与制冷循环单元的进出口连接。

一种内冷却高温超导复合导体的第四优选方案，金属护套(3)为外方内圆的金属套管，金属套管内腔与复合导体芯侧面过盈配合固定。

一种内冷却高温超导复合导体的第五优选方案，制冷循环单元包括制冷单元和低温冷却介质输送单元；制冷单元包括制冷机、换热器和液氮、氦循环泵。

一种内冷却高温超导复合导体的第六优选方案，超导带材(5)为铋锶钙铜氧或钇钡铜氧。