本发明专利技术公开一种基于绞缆结构中心骨架的大电流高温超导导体。导体结构包括：由多级绞缆而成的金属缆或穿孔不锈钢管或穿孔铜管或不锈钢窄带绕制的螺旋结构构成的全缆中心骨架，数根高温超导子缆，全缆保护包绕以及金属铠甲。所述高温超导子缆的结构由内向外分别为：子缆中心骨架，子缆中心骨架包绕，高温超导带材以及子缆包绕。所述子缆中心骨架是由金属股线经多级绞缆而成；所述高温超导带材缠绕在子缆中心骨架上。本发明专利技术结构紧凑，导体具有自支撑功能，且具有在高场下高载流的能力，同时能够减小导体的交流损耗，改善导体的柔韧度及增强导体冷却能力，从而提高高温超导导体的稳定性裕度和运行可靠性。定性裕度和运行可靠性。定性裕度和运行可靠性。
【技术实现步骤摘要】
一种基于绞缆结构中心骨架的大电流高温超导导体
[0001]本专利技术属于高温超导
，具体涉及一种基于绞缆结构中心骨架的大电流高温超导导体的结构设计。
技术介绍
[0002]超导材料是指在某一温度下，电阻为零的导体。使用超导材料制备超导线圈具有高效率、低损耗、传输电流密度高以及不可逆场大等优点，故其在电力领域具有巨大的应用前景。随着人类生产力和生活水平的提高，对能源的需求也日益增加，其中利用核聚变产生核能作为一种更加清洁和可靠的方式而被广泛关注和研究。而利用核聚变产生核能的最终目标是实现可控核聚变，想要实现这一目标最为可能的途径是依靠磁场对高温聚变燃料施加约束，即是磁约束聚变。在磁约束聚变装置中，为了使高参数等离子体能够安全稳定的运行，需凭借超导材料制成的超导磁体产生特定位形的强磁场对其进行约束。从1911年昂内斯博士发现汞在4.2K以下时电阻几乎为零这一现象后，随后他便尝试使用超导材料铅(在7.2K下呈超导特性)制备成线圈来获得强磁场，但发现其即使是在4.2K下，线圈在产生0.055T的磁场后便会失去超导电性，这是因为早期发现的纯金属超导体的临界磁场都较低。继而表明想要通过超导磁体获取强磁场时，磁体选用的超导材料需要具有较高的临界磁场，因而高温超导材料在下一代聚变示范堆磁体中具有巨大的应用潜力。
[0003]近些年来，高温超导材料中最为瞩目的是采用铋锶钙铜氧化物粉末装管法制备的铋系(BSCCO)和采用稀土钡铜氧化物(REBCO)的超导体，分别为一代和二代高温超导材料。但由于一代高温超导材料的超导性能会受到量值更低的不可逆场的限制，所以相对于一代高温超导材料，二代高温超导材料具有在更高的温度下仍有高载流能力以及具有更高的不可逆场值的优点。在聚变装置中，由于超导磁体处于复杂瞬变的电磁环境中，对磁体的性能要求就更高，所以通过设计合适的高温超导导体的结构，使得高温超导导体能够满足性能要求，从而保证超导磁体长期工作的安全稳定性。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的在于提供一种基于绞缆结构中心骨架的大电流高温超导导体，在保证紧凑结构的同时，使其仍具有在高场下高载流的能力及低交流损耗，同时能够改善导体的柔韧度及增强导体冷却能力，从而提高高温超导导体的稳定性裕度和运行可靠性。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0006]一种基于绞缆结构中心骨架的大电流高温超导导体，包括全缆中心骨架、缠绕在全缆中心骨架上的数根高温超导子缆、包绕在数根高温超导子缆最外侧的全缆保护包绕以及金属铠甲；其中，所述全缆中心骨架为多级绞缆而成的金属缆或不锈钢带绕制的螺旋管或穿孔不锈钢管或穿孔铜管，且金属缆中股线表面镀有高阻层材料；所述数根高温超导子缆是由子缆中心骨架、子缆中心骨架包绕、高温超导带材以及子缆包绕组成；所述子缆中心骨架采用金属股线经多级绞缆而成，且金属股线表面镀有高阻层材料；所述子缆中心骨架
包绕采用金属带缠绕在所述子缆中心骨架上；所述多层高温超导带材缠绕在所述子缆中心骨架包绕的外侧；所述子缆包绕为金属带，设置在所述高温超导带材外侧。
[0007]进一步地，所述高温超导子缆在经绞缆固定在全缆中心骨架上后，在其最外层施加全缆保护包绕，再穿入金属铠甲中。
[0008]进一步地，所述高阻层材料可以是镍、铬或锡。
[0009]进一步地，所述子缆包绕的金属带为不锈钢带或铜带，所述铜带上镀高阻层材料，所述高阻层材料为镍、铬或锡。
[0010]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0011]本专利技术的目的在于提供一种基于绞缆结构中心骨架的大电流高温超导导体，由于采用金属股线多级绞缆制成的中心骨架，及通过选择金属股线表面的高阻层材料及厚度，可以控制交流损耗的大小，也为导体提供稳定性基体，因此该高温超导导体可运行在交变电流或者变化的磁场中；同时金属股线多级绞缆制成的中心骨架还能够提高高温超导导体的柔韧度；通过选择不同直径的金属股线及绞缆节距，可以调整骨架的孔隙率；全缆中心骨架及子缆中心骨架的包绕结构，不仅能改善由应力应变带来的超导性能的退化，还可以通过选择不同金属带材料的厚度或不同镀层材料及不同镀层材料的厚度，控制子缆之间的电阻，从而进一步控制交流损耗，由此提高高温超导导体的稳定性裕度和工作可靠性。
附图说明
[0012]图1为本专利技术一实施例的大电流高温超导导体的整体结构示意图；
[0013]图2为本专利技术一实施例的高温超导子缆的结构示意图；
[0014]图中：1、全缆中心骨架；2、高温超导子缆；3、全缆保护包绕；4、金属铠甲；5、子缆中心骨架；6、子缆中心骨架包绕；7、高温超导带材；8、子缆包绕。
具体实施方式
[0015]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0016]如图1，图2所示，本专利技术的一种基于绞缆结构中心骨架的大电流高温超导导体，包括全缆中心骨架1，缠绕在全缆中心骨架1上的高温超导子缆2，包绕在数根高温超导子缆2最外侧的全缆保护包绕3和金属铠甲4。所述高温超导子缆2主要是由子缆中心骨架5，子缆中心骨架包绕6，多层高温超导带材7以及子缆包绕8组成。所述子缆中心骨架包绕6采用金属带，缠绕在所述子缆中心骨架5上；所述多层高温超导带材7缠绕在所述子缆中心骨架包绕6的外侧；所述子缆包绕8为金属带，设置在所述高温超导带材7的外侧。
[0017]如图1所示，所述全缆中心骨架1由多级绞缆而成的金属缆或不锈钢带绕制的螺旋管或穿孔不锈钢管或铜管组成，以此稳定电缆结构。采用金属缆的中心骨架可通过选择合适的扭矩以及采用电镀工艺调整金属股线表面的高阻层材料及厚度，可以控制交流损耗的大小，金属缆也可作为稳定基体，通过选择不同直径的金属股线及绞缆扭矩可调整金属缆之间的孔隙率，作为冷却剂的通道。所述高温超导子缆2在全缆中心骨架1上进行扭绞，采用
多根高温超导子缆能够提高高温超导导体的载流能力；然后在数根高温超导子缆2的最外层实施所述全缆保护包绕3，以便固定子缆及在穿缆时对其自身进行保护，同时还能通过选择不同金属带材料及其厚度，或在金属带材料表面镀高阻层材料来控制子缆之间的电阻，因为不同的金属薄带材料以及厚度，不同高阻层材料及厚度的电阻不同；然后将全缆穿入金属铠甲4中，使得高温超导导体具有良好的自支撑以及提供冷却剂的压力容器。
[0018]如图2所示，所述高温超导子缆2的子缆中心骨架5采用金属股线经多级绞缆而成，通过选择不同的绞缆扭矩以及采用电镀工艺调整金属股线表面的高阻层材料及厚度，可以控制交流损耗的大小，金属缆也可作为稳定基体，金属缆之间的间隙也作为冷却剂的通道，通过选择不同直径的金属股线及绞缆扭矩可调整金属股缆之间的孔隙率。所述子缆中心骨架包绕6采用了金属带，如：不锈钢带或铜带或镀有高阻层材料的铜带等缠绕本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于绞缆结构中心骨架的大电流高温超导导体，其特征在于：包括全缆中心骨架(1)、缠绕在全缆中心骨架(1)上的数根高温超导子缆(2)、包绕在数根高温超导子缆(2)外侧的全缆保护包绕(3)以及金属铠甲(4)；其中，所述全缆中心骨架(1)为多级绞缆制成的金属缆或不锈钢带绕制的螺旋管或穿孔不锈钢管或穿孔铜管，且金属缆中股线表面镀有高阻层材料；所述数根高温超导子缆(2)是由子缆中心骨架(5)、子缆中心骨架包绕(6)、多层高温超导带材(7)以及子缆包绕(8)组成；所述子缆中心骨架(5)采用金属股线经多级绞缆制成，且金属股线表面镀有高阻层材料；所述子缆中心骨架包绕(6)采用金属带缠绕在所述子缆中心骨架(5)上；所述多层高...
【专利技术属性】
技术研发人员：武松涛，郑金星，熊芬芬，刘旭峰，李明，程远，
申请(专利权)人：中国科学院合肥物质科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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