[发明专利]一种万安级YBCO高温超导电流引线装置及其制作方法

说明书

本发明涉及一种万安级YBCO高温超导电流引线装置及其制作方法，包括外层高温超导段和内层高温超导段，所述外层高温超导段包括：外层温端铜连接头、外层不锈钢分流器、外层高温超导带材、外层冷端铜连接头；所述内层高温超导段包括内层温端铜连接头、内层不锈钢分流器、内层高温超导带材、内层冷端铜连接头；所述内、外层不锈钢分流器以及两端铜连接头均在外表面均匀开槽用于嵌入焊接高温超导带材组件；所述内层冷端铜连接头内部设有冷却剂通路用于通入冷却剂来冷却电流引线冷端；外层温端铜连接头与电流引线铜换热器段焊接相连，高温超导带材组件及冷端铜连接头与低温超导线焊接相连。

技术领域

本发明涉及高温超导技术领域，尤其涉及一种万安级YBCO高温超导电流引线装置及其制作工艺。

背景技术

大型超导磁体装置中所需的电流引线是室温电源和低温磁体之间重要的电连接部件，一般用于传输大电流，电流引线的漏热是超导磁体的主要热源之一，与常规电流引线相比，采用高温超导段的电流引线结构能够有效降低冷端热负荷并减小氦消耗，进而降低制冷设备投资和运行费用。

以YBCO(钇钡铜氧，或称钇钡铜氧化物)为代表的二代超导材料在液氮温区下具有高临界电流密度、低热导率、优异的磁场性能，且其机械性能相比于一代高温超导材料有着显著的提升，因而其在高温超导电流引线领域有着广阔的应用前景。随着制备工艺的进步，二代超导带材的成本也在不断下降，当前正处于商业化初期。

分流器是高温超导带材的结构支撑部件，具有在失超状态下分走大部分电流的功能，其工作温区在5K至65K之间，分流器的漏热和分流性能是影响高温超导电流引线总体性能的关键因素。

对于万安级YBCO高温超导电流引线，受限于单根超导带材的临界电流，通常采用多带材并联的结构以实现万安级的载流要求，进一步的，通常需要大直径分流器为大量的超导带材提供支撑，从而提高了高温超导段的冷却难度。另一方面，多带材并联的结构中存在大量的焊接接头，接头电阻对电流引线高温超导段的载流性能和失超特性具有重要影响。

发明内容

为了解决以上问题，本发明提供了一种传导漏热率低、便于冷却、具有双层套筒式分流器结构，并且各部分接头电阻很小的万安级YBCO高温超导电流引线装置及其制作与焊接工艺。考虑到万安级的载流要求以及YBCO超导带材的临界电流，即需要使用能够承载大量YBCO超导带材的大尺径分流器，本发明设计了一种双层套筒式分流器结构，从而减小了分流器的外径尺寸，降低了高温超导段的冷却难度，并提出了相应的制作与焊接工艺方法，使得各部分的接头电阻能够满足设计要求。

本发明提出一种万安级YBCO高温超导电流引线装置，包括外层高温超导段和内层高温超导段，所述外层高温超导段包括：外层温端铜连接头、外层不锈钢分流器、外层高温超导带材、外层冷端铜连接头；所述内层高温超导段包括内层温端铜连接头、内层不锈钢分流器、内层高温超导带材、内层冷端铜连接头；

所述内、外层不锈钢分流器及内、外层两端铜连接头均在外表面均匀开槽嵌入焊接高温超导带材组件，其中内、外层两端铜连接头包括内层温端铜连接头、内层冷端铜连接头、外层温端铜连接头和外层冷端铜连接头；

所述内层冷端铜连接头内部设有冷却剂通路用于通入冷却剂来冷却电流引线冷端；

外层温端铜连接头与电流引线铜换热器段焊接相连，高温超导带材组件及内、外层冷端铜连接头与低温超导线焊接相连。

进一步的，所述电流引线采用双层套管式的结构，分为外层高温超导段和内层高温超导段，内、外层高温超导段通过温端的螺纹焊接，以及通过冷端的填料焊接进行连接。

进一步的，所述高温超导组件包括20个Panel，将4条长度相同的YBCO超导带材并列平铺并将带材两头点焊固定制作成一个Panel，并将每个Panel焊接在内、外层分流器及内、外层两端铜连接头外表面的槽内。