[实用新型]一种可自触发自保护的超导薄膜开关

说明书

本实用新型提供了一种可自触发自保护的超导薄膜开关，包括超导薄膜单元，超导薄膜单元包括基底层；还包括设置在基底层一侧的超导薄膜开关层，设置在基底层另一侧与超导薄膜开关层对称的触发层和与超导薄膜开关层串联的保护层；超导薄膜单元与超导磁体SM并联后连接到主回路；触发层连接到触发回路；还包括与超导薄膜单元并联的负载电阻R_L；本实用新型集超导开关自触发自保护功能于一体，对开关进行有效的保护。

技术领域

本实用新型涉及超导开关技术领域，具体涉及一种可自触发自保护的超导薄膜开关。

背景技术

超导磁体不仅能够产生强稳定磁场，而且可以作为储能元件，因而被广泛的应用到医疗、电力系统以及工业生产等领域。而超导开关作为超导磁体闭环运行的关键部件，利用超导体的零电阻特性实现超导磁体的闭环无损运行，同时利用超导体失超产生电阻来断开电路；超导开关不仅可以与超导磁体构成接近零欧姆热损耗的闭合储能回路，还可以在需要时实现能量的快速释放。

目前常见的电路开关器件有等离子断路开关，断路电流大、开关动作时间短，开关不可控；炸药爆炸断路开关，速度快、效率高、只能单次动作；电爆炸导体开关，断路电流大、只能单次运动；机械开关，接触电阻低、开关热容量大、控制不灵活、动作慢；半导体断路开关，可控性高、效率高、可重复使用、断路电压、电流较低；超导开关，断路时间短、响应速度快。

常见的超导开关有基于超导块材的机械式超导开关；基于迈斯纳效应的光控式超导开关；超导线式超导开关，利用其零电阻特性，分为热控式超导开关、流控式超导开关以及磁控式超导开关。目前，应用最广泛的热控式超导开关，但是需要外加的热触发电路。而且，当超导磁体闭环运行时，超导开关失超而超导磁体未失超时超导磁体的能量全部消耗在超导开关的常态电阻上，导致超导开关损坏。

传统的超导开关的触发单元、保护单元都是通过外加电路实现的，因而整个电路的复杂程度较高而且稳定性较低，不利于实现小型化、模块化的应用要求。而且超导薄膜型超导开关的可行性已经得到验证（Taizo Tosaka, Kenji Tasaki, Kotaro Marukawa,Toru Kuriyama, Hiroyuki Nakao, Mutsuhiko Yamaji, Katsuyuki Kuwano, MotohiroIgarashi, Kaoru Nemoto, and Motoaki Terai. Persistent Current HTS MagnetCooled by Cryocooler (4)—Persistent Current Switch Characteristics. IEEETransactions On Applied Superconductivity, 15(2), JUNE 2005）。

实用新型内容

本实用新型提供一种能够提供不同运行电流于一体的，集开关、触发和保护功能的超导薄膜开关。

一种可自触发自保护的超导薄膜开关，包括超导薄膜单元，超导薄膜单元包括基底层；还包括设置在基底层一侧的超导薄膜开关层，设置在基底层另一侧与超导薄膜开关层对称的触发层和与超导薄膜开关层串联的保护层；超导薄膜单元与超导磁体SM并联后连接到主回路；触发层连接到触发回路；还包括与超导薄膜单元并联的负载电阻R_L。

进一步的，所述超导薄膜开关层包括临界电流不同的左超导薄膜层和右超导薄膜层。

进一步的，所述超导薄膜开关层表面设置有金属保护层。

进一步的，所述触发层和保护层表面均设置有金属保护层。

进一步的，所述超导薄膜开关层、触发层、保护层均为钇钡铜氧制备，厚度为300～500 nm。

进一步的，所述基底层为铝酸镧制备，厚度为0.5cm。

进一步的，所述金属保护层为金层，厚度为100～300 nm。