[发明专利]一种含内外超导层的高温超导复合导体

说明书

一种含内外超导层的高温超导复合导体，该超导复合导体包括内外超导层；内超导层包括设置于金属骨架内的内超导层单元和填充因子；外超导层包括缠绕在金属骨架上的外超导单元及该外超导单元外部的绝缘层。本发明提供的超导复合导体结构简单，功能全面，内外超导层的空间磁场影响，使其具有高载流性能，高电流密度，并且在低温环境下也能良好的实现载流性能，减少交流损耗。

技术领域

本发明涉及一种超导导线，具体讲涉及一种有高电流密度的大载流高温超导复合导体。

背景技术

随着高温超导材料制备技术的不断进步，一系列性能优异的超导材料不断问世，例如单根超导带材自场下的临界电流可到200A，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。

现有的超导复合导体，有如图1所示结构的三类超导复合导体：Roebel导体、螺旋式超导复合导体(CORC)、超导带材堆叠导体(TSTC/Round twisted stacked conductor/CICC/Stacked tapes assembled in Rigid Structure Conductor/硬质堆叠超导股线)。现有的复合导体均有其不足之处。螺旋式超导复合导体中间采用铜骨架作为支撑材料，在临界电流不足时，电流密度低于其它两种超导复合导体；Roebel导体对超导带材质量要求极高，而且需要激光切割，制作工艺难度大；虽然超导带材堆叠导体，制作工艺相对简单，但因大载流堆叠厚度较大，因此只能缠绕在半径较大的圆柱体上。

因此需提供一种具有高载流量、高电流密度和低交流损耗等良好超导性能的新型高温超导复合导体。

发明内容

为满足现有技术的缺陷，本发明提供了一种以商品化高温超导带材为基础单元，具有高载流量、低交流损耗等良好超导性能，制作工艺简单、且适用超导电力装置的高温超导复合导体。

本发明通过以下技术方案实现。

一种高温超导复合导体，所述超导复合导体包括内外超导层；所述内超导层包括设置于金属骨架内的内超导层单元；所述外超导层包括缠绕在金属骨架上的外超导单元及该外超导单元外部的绝缘层。

优选的，所述内超导层单元包括并联结构的沿长度方向扭转的高温超导带材；所述扭转节距大于超导带材临界扭转节距；所述高温超导带材的宽不超过12mm。

优选的，所述内超导层单元和金属骨架间的空隙有填充因子。

优选的，所述填充因子包括氮化铝粉末等混合物。

优选的，所述缠绕包括螺旋缠绕。

优选的，所述金属骨架包括按质量百分比计的下述组份构成的金属骨架：

Li:2.1～2.7；Cu：1.1～1.6；Mg：0.8～1.4；Zr：0.08～0.15；Fe：≤0.15；Si：≤0.1以及余量的Al。

优选的，所述金属骨架包括按质量百分比计的下述组份的金属骨架：

Cu：≥99.52；Al：0.18～0.22；Fe：≤0.01；Pb：≤0.01；O：0.16～0.24。

优选的，所述绝缘层包括聚酰亚胺薄膜，所述聚酰亚胺薄膜为半包绕结构。

与最接近的现有技术比，本发明提供的技术方案具有以下优异效果：

(1)本发明提供的超导复合导体结构简单，功能强大，可以根据载流能力的需要，在低温环境下，可利用根数最少的内超导层和外超导层的高温超导带材数量，实现高载流性能的目的。