技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及超導(dǎo)節(jié)能技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種6ka高溫超導(dǎo)電流引線。

背景技術(shù)：
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高溫超導(dǎo)電流引線用于為工作在低溫環(huán)境下的超導(dǎo)磁體供電。與常規(guī)銅電流引線相比，高溫超導(dǎo)電流引線的高溫超導(dǎo)段沒有歐姆熱，且高溫超導(dǎo)段的熱導(dǎo)率比銅小很多，通過高溫超導(dǎo)段的傳導(dǎo)漏熱很小。高溫超導(dǎo)電流引線廣泛應(yīng)用于各種超導(dǎo)磁體中，采用高溫超導(dǎo)電流引線明顯減少了低溫系統(tǒng)的造價及運行成本。

高溫超導(dǎo)電流引線的設(shè)計要點包括：載流能力、銅引線優(yōu)化、各段的結(jié)構(gòu)形式及連接方式、低阻接頭、電流引線絕緣密封結(jié)構(gòu)等。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
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本發(fā)明提供了一種漏熱小、接頭電阻小、冷卻結(jié)構(gòu)簡單、絕緣安全可靠的6ka高溫超導(dǎo)電流引線。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

6ka高溫超導(dǎo)電流引線，其特征在于：包括有銅換熱器段、高溫超導(dǎo)段、電絕緣及密封結(jié)構(gòu)、銅換熱器段與高溫超導(dǎo)段之間的第一連接結(jié)構(gòu)、高溫超導(dǎo)段與磁體之間的第二連接結(jié)構(gòu)；所述銅換熱器段冷端通過第一連接結(jié)構(gòu)與高溫超導(dǎo)段連接，高溫超導(dǎo)段另一端通過第二連接結(jié)構(gòu)與磁體連接，銅換熱器段溫端與銅管連接，銅管的另一端連接電流引線端子，電流引線端子的另一端連接氦氣出氣管；所述電絕緣及密封結(jié)構(gòu)包括有電流引線法蘭、絕緣環(huán)、o型密封圈，銅管上位于電流引線端子下方自上至下依次套裝有夾緊裝置、杜瓦法蘭，電流引線法蘭固定在杜瓦法蘭的上端面上，電流引線法蘭與銅管之間設(shè)有絕緣環(huán)，用于實現(xiàn)銅管與杜瓦法蘭之間的軸向絕緣，絕緣環(huán)的上端面與夾緊裝置的下端面之間、絕緣環(huán)的下端面與杜瓦法蘭的上端面之間分別設(shè)有o型密封圈，夾緊裝置壓緊在電流引線法蘭上，保持銅管與杜瓦上電流引線孔同軸心，從而實現(xiàn)與杜瓦的徑向絕緣。

所述的6ka高溫超導(dǎo)電流引線，其特征在于：所述銅換熱器段采用30根直徑6mm的銅棒，銅換熱器段長450mm，30根銅棒采用內(nèi)層10根、外層20根的排布方式，銅換熱器段中心有16mm冷卻通道，整個銅換熱器段能得到充分冷卻。

所述的6ka高溫超導(dǎo)電流引線，其特征在于：所述高溫超導(dǎo)段的高溫超導(dǎo)材料選擇bi-2223/agau(0.25×4mm)超導(dǎo)帶，每6根超導(dǎo)帶組成超導(dǎo)疊，超導(dǎo)帶支撐管選擇φ36×4mm的不銹鋼管，在不銹鋼管上沿圓周均勻開8個0.7mm寬、深1mm的凹槽用于焊接超導(dǎo)疊，不銹鋼管沿長度方向均勻開有5個φ5mm的孔。

所述的6ka高溫超導(dǎo)電流引線，其特征在于：所述超導(dǎo)帶間及超導(dǎo)疊與不銹鋼管凹槽間采用軟釬焊。

所述的6ka高溫超導(dǎo)電流引線，其特征在于：所述銅換熱器段與高溫超導(dǎo)段通過加工的臺階進(jìn)行定位并采用銀釬焊連接。

所述的6ka高溫超導(dǎo)電流引線，其特征在于：所述高溫超導(dǎo)段與磁體通過tu1無氧銅連接，無氧銅一端加工出與高溫超導(dǎo)段相對應(yīng)的8個凹槽用于焊接超導(dǎo)疊，另一端加工出一個長70mm、寬10mm、深3mm的鍵槽用于連接磁體的超導(dǎo)電纜；超導(dǎo)疊及磁體的超導(dǎo)電纜與無氧銅采用軟釬焊連接，不銹鋼管與無氧銅采用銀釬焊。

所述的6ka高溫超導(dǎo)電流引線，其特征在于：所述電流引線法蘭與杜瓦法蘭通過氬弧點焊連接。

所述的6ka高溫超導(dǎo)電流引線，其特征在于：所述銅管采用紫銅管，絕緣環(huán)采用g10絕緣環(huán)，紫銅管與杜瓦法蘭通過多個g10絕緣環(huán)實現(xiàn)軸向絕緣，g10夾緊裝置通過螺釘與電流引線法蘭連接，紫銅管能通過g10夾緊裝置保持與杜瓦上電流引線孔同軸心，從而實現(xiàn)與杜瓦的徑向絕緣。

銅換熱器段的工作溫度范圍為室溫至截點溫度（60k左右），通過優(yōu)化結(jié)構(gòu)尺寸及氦氣冷卻能夠有效減少漏熱，銅換熱器段與高溫超導(dǎo)段通過特定連接結(jié)構(gòu)實現(xiàn)電連接；高溫超導(dǎo)段的工作溫度范圍為截點溫度至液氦溫度（4.2k），高溫超導(dǎo)段由于無歐姆熱及很小的熱導(dǎo)率，漏熱很小，高溫超導(dǎo)段與磁體通過特定連接結(jié)構(gòu)實現(xiàn)有效電連接；整個電流引線采用自冷卻的冷卻形式，低溫端的漏熱使得液氦蒸發(fā)，蒸發(fā)的氦氣冷卻上面的電流引線，充分利用了氦氣的顯熱；電絕緣結(jié)構(gòu)能夠保證電流引線與杜瓦法蘭間絕緣，密封結(jié)構(gòu)能夠保證氦氣從電流引線中間冷卻通道流過，從而使電流引線得到充分冷卻。

本發(fā)明最大運行電流為6ka，能夠給運行電流小于6ka的各種超導(dǎo)磁體使用。使用時只需安裝好電流引線，將超導(dǎo)磁體的超導(dǎo)電纜與tu1無氧銅上的鍵槽軟釬焊，將電流引線端子與電源連接起來。

本發(fā)明的優(yōu)點是：

本發(fā)明的銅換熱器段具有較大的對流換熱面積，電流引線采用自冷卻的冷卻方式，冷卻結(jié)構(gòu)簡單；電流引線的絕緣密封結(jié)構(gòu)獨特新穎；具有漏熱小、接頭電阻小、冷卻結(jié)構(gòu)簡單、絕緣安全可靠等優(yōu)點。

附圖說明：

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為電絕緣密封結(jié)構(gòu)。

圖3(a)為銅換熱器段截面示意圖。

圖3(b)為不銹鋼管的截面示意圖。

圖中：1-氦氣出氣管2-電流引線端子3-銅管4-夾緊裝置5-o型密封圈6-絕緣環(huán)7-電流引線法蘭8-杜瓦法蘭9-銅換熱器溫端10-銅換熱器段11-銅換熱器冷端12-高溫超導(dǎo)段13-tu1無氧銅段

具體實施方式：

參見附圖1、2。6ka高溫超導(dǎo)電流引線，包括有銅換熱器段10、高溫超導(dǎo)段12、電絕緣及密封結(jié)構(gòu)、銅換熱器段與高溫超導(dǎo)段之間的第一連接結(jié)構(gòu)、高溫超導(dǎo)段與磁體之間的第二連接結(jié)構(gòu)；所述銅換熱器段10冷端通過第一連接結(jié)構(gòu)與高溫超導(dǎo)段12連接，高溫超導(dǎo)段12另一端通過第二連接結(jié)構(gòu)與磁體連接，銅換熱器段10溫端與銅管3連接，銅管3的另一端連接電流引線端子2，電流引線端子2的另一端連接氦氣出氣管1；所述電絕緣及密封結(jié)構(gòu)包括有電流引線法蘭7、絕緣環(huán)6、o型密封圈5，銅管3上位于電流引線端子2下方自上至下依次套裝有夾緊裝置4、杜瓦法蘭8，電流引線法蘭7固定在杜瓦法蘭8的上端面上，電流引線法蘭7與銅管3之間設(shè)有絕緣環(huán)6，用于實現(xiàn)銅管與杜瓦法蘭之間的軸向絕緣，絕緣環(huán)6的上端面與夾緊裝置4的下端面之間、絕緣環(huán)6的下端面與杜瓦法蘭8的上端面之間分別設(shè)有o型密封圈5，夾緊裝置4壓緊在電流引線法蘭7上，保持銅管與杜瓦上電流引線孔同軸心，從而實現(xiàn)與杜瓦的徑向絕緣。

銅換熱器段10采用30根直徑6mm的銅棒代替單根粗銅棒，從而增加了對流換熱面積。銅換熱器段長450mm，30根銅棒采用內(nèi)層10根+外層20根的排布方式，銅換熱器段中心有16mm冷卻通道，整個銅換熱器段能得到充分冷卻。

高溫超導(dǎo)段10的高溫超導(dǎo)材料選擇bi-2223/agau(0.25×4mm)帶材，每6根超導(dǎo)帶組成超導(dǎo)疊。超導(dǎo)帶支撐管選擇φ36×4mm的不銹鋼管材，在不銹鋼管上沿圓周均勻開8個0.7mm寬、深1mm的槽用于焊接超導(dǎo)疊。不銹鋼管沿長度方向均勻開有5個φ5mm的孔用于出氣。

電流引線法蘭7與杜瓦法蘭8通過氬弧點焊連接。電流引線與杜瓦法蘭8通過多個g10絕緣環(huán)6實現(xiàn)軸向絕緣。g10夾緊裝置4通過螺釘與電流引線法蘭7連接，電流引線能通過g10夾緊裝置4保持與杜瓦上電流引線孔同軸心，從而實現(xiàn)與杜瓦的徑向絕緣。

電流引線密封采用“0”圈密封5，且能通過電流引線的端子2及g10夾緊裝置4壓緊。

超導(dǎo)帶間及超導(dǎo)疊與不銹鋼間采用軟釬焊。

銅換熱器段10與高溫超導(dǎo)段12通過加工的臺階進(jìn)行定位并采用銀釬焊連接。

高溫超導(dǎo)段12與磁體通過tu1無氧銅13連接，無氧銅13一端加工出與高溫超導(dǎo)段相對應(yīng)的8個凹槽用于焊接超導(dǎo)疊，另一端加工出一個長70mm、寬10mm，深3mm的鍵槽用于連接超導(dǎo)磁體的超導(dǎo)電纜。超導(dǎo)疊及磁體的超導(dǎo)電纜與無氧銅連接采用軟釬焊，不銹鋼管與無氧銅采用銀釬焊。