一种高温超导单元、接头及高温超导接头的制备方法

本公开涉及高温超导接头，尤其涉及一种高温超导单元、接头及高温超导接头的制备方法。

背景技术：

1、近年来，高温超导材料技术和制备工艺发展迅速，相对于低温超导材料，高温超导材料普遍具有更高的临界温度和更好的热稳定性。其中，高温超导磁体系统通常由若干单饼或是双饼线圈串联组成，为了实现不同线饼之间的电路连接，通常需要在高温超导磁体制造过程中制备线圈间超导接头。在超导磁体的多饼垒加结构中，如何在各堆叠缆之间实现有效的低阻连接，形成可靠的电流通路是超导磁体技术的一个重点和难点。

技术实现思路

1、本公开旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

2、为此，本公开的目的在于提供一种高温超导单元、接头及高温超导接头的制备方法。

3、为达到上述目的，本公开第一方面提供一种高温超导单元，包括：第一连接段、第二连接段、桥接层和第一焊锡层；其中，第一高温超导带材包括：所述第一连接段，第二高温超导带材包括：所述第二连接段；所述第一焊锡层和所述桥接层沿第一方向叠层设置，且所述第一连接段和所述第二连接段设置在所述第一焊锡层远离所述桥接层的一侧，所述桥接层的超导面分别与所述第一连接段的超导面和所述第二连接段的超导面相对设置，所述第一连接段和所述第二连接段分别沿第二方向设置，且所述第一连接段和所述第二连接段沿第三方向间隔分布，所述第一方向、所述第二方向和所述第三方向之间分别呈预设角度。

4、可选的，所述桥接层包括：多个高温超导短带，所述高温超导短带设置在所述第一焊锡层远离所述第一连接段和所述第二连接段的一侧，且所述高温超导短带的超导面分别与所述第一连接段的超导面和所述第二连接段的超导面相对设置，所述高温超导短带沿所述第三方向设置，且多个所述高温超导短带沿所述第二方向依次分布。

5、可选的，所述高温超导短带的超导面设置有第二焊锡层，所述第二焊锡层和所述第一焊锡层相连，且所述第二焊锡层沿所述第一方向的厚度小于所述第一焊锡层沿所述第一方向的厚度。

6、可选的，所述高温超导短带沿所述第三方向的长度大于所述第一连接段远离所述第二连接段一侧和所述第二连接段远离所述第一连接段一侧的间距。

7、可选的，所述桥接层和所述第一连接段沿所述第一方向的重叠区域形成第一区域，所述桥接层和所述第二连接段沿所述第一方向的重叠区域形成第二区域，所述第一区域和所述第二区域形成焊接区域，所述第一焊锡层沿所述第一方向覆盖所述焊接区域。

8、可选的，所述高温超导单元还包括：第一支撑稳定层，所述第一支撑稳定层设置在所述第一连接段远离所述第一焊锡层的一侧和所述第二连接段远离所述第一焊锡层的一侧。

9、可选的，所述高温超导单元还包括：第二支撑稳定层，所述第二支撑稳定层设置在所述桥接层远离所述第一焊锡层的一侧。

10、本公开第二方面提供一种高温超导接头，包括：多个如本公开第一方面提供的高温超导单元，多个所述高温超导单元沿第一方向依次分布并相互隔离，且第一高温超导堆叠缆的多个第一高温超导带材分别包括：多个所述高温超导单元的第一连接段，第二高温超导堆叠缆的多个第二高温超导带材分别包括：多个所述高温超导单元的第二连接段。

11、本公开第三方面提供一种如本公开第一方面提供的所述高温超导接头的制备方法，包括：s1：将第一高温超导堆叠缆中第一高温超导带材的第一连接段和第二高温超导堆叠缆中第二高温超导带材的第二连接段分别沿第二方向设置，并使所述第一连接段的超导面和所述第二连接段的超导面处于同一平面内并分别与第一方向垂直，同时将所述第一连接段和所述第二连接段沿第三方向间隔分布；s2：将焊锡片沿所述第一方向设置在所述第一连接段的超导面和所述第二连接段的超导面上；s3：将桥接层沿所述第一方向设置在所述焊锡片上，并使所述桥接层的超导面分别与所述第一连接段的超导面和所述第二连接段的超导面相对设置，以形成待焊接单元；s4：重复步骤s1至步骤s3，以在所述第一高温超导堆叠缆和所述第二高温超导堆叠缆之间形成沿所述第一方向叠层布置的多个所述待焊接单元；s5：根据第一预设温度加热多个所述待焊接单元，并根据预设压力沿所述第一方向压紧多个所述待焊接单元；s6：冷却多个所述待焊接单元，以使多个融化的所述焊锡片转换为多个第一焊锡层，并使多个所述待焊接单元转换为所述高温超导接头。

12、可选的，所述制备方法还包括：在第一支撑稳定层上将所述第一连接段和所述第二连接段分别沿所述第二方向设置，并使所述第一连接段的超导面和所述第二连接段的超导面处于远离所述第一支撑稳定层的一侧，同时将所述第一连接段和所述第二连接段沿第三方向间隔分布；在将所述桥接层沿所述第一方向设置在所述焊锡片上之后，将第二支撑稳定层沿所述第一方向设置在所述桥接层上，以形成所述待焊接单元；其中，在叠层布置的多个所述待焊接单元中，将上一个所述待焊接单元的所述第二支撑稳定层作为下一个所述待焊接单元的所述第一支撑稳定层。

13、本公开提供的技术方案可以包括以下有益效果：

14、由于第一焊锡层和桥接层沿第一方向叠层设置，且第一连接段和第二连接段设置在第一焊锡层远离桥接层的一侧，使得第一连接段和第二连接段能够分别利用第一焊锡层与桥接层连接，从而使得第一连接段和第二连接段能够利用桥接层实现相连，进而实现第一高温超导带材和第二高温超导带材之间的电流传输；并且，桥接层的超导面分别与第一连接段的超导面和第二连接段的超导面相对设置，能够避免电流在传输过程中从超导层向高阻值基底层的跨越，从而有效降低了高温超导单元的电阻，同时，由于第一连接段和第二连接段分别沿第二方向设置，且第一连接段和第二连接段沿第三方向间隔分布，使得第一连接段和第二连接段利用桥接层实现相连的同时，第一连接段和桥接层之间以及第二连接段和桥接层之间具有较大的接触面积，以及较小的空间占用，从而在实现高温超导单元较小尺寸的同时进一步降低了高温超导单元的电阻。由此，利用第一连接段、第二连接段、桥接层和第一焊锡层的配合，实现了第一高温超导带材和第二高温超导带材之间的低阻连接，形成了可靠的电流通路，保证了超导磁体系统较高的性能。

15、本公开附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本公开的实践了解到。

技术特征：

1.一种高温超导单元，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的高温超导单元，其特征在于，所述桥接层包括：

3.根据权利要求2所述的高温超导单元，其特征在于，所述高温超导短带的超导面设置有第二焊锡层，所述第二焊锡层和所述第一焊锡层相连，且所述第二焊锡层沿所述第一方向的厚度小于所述第一焊锡层沿所述第一方向的厚度。

4.根据权利要求2所述的高温超导单元，其特征在于，所述高温超导短带沿所述第三方向的长度大于所述第一连接段远离所述第二连接段一侧和所述第二连接段远离所述第一连接段一侧的间距。

5.根据权利要求1所述的高温超导单元，其特征在于，所述桥接层和所述第一连接段沿所述第一方向的重叠区域形成第一区域，所述桥接层和所述第二连接段沿所述第一方向的重叠区域形成第二区域，所述第一区域和所述第二区域形成焊接区域，所述第一焊锡层沿所述第一方向覆盖所述焊接区域。

6.根据权利要求1所述的高温超导单元，其特征在于，所述高温超导单元还包括：

7.根据权利要求1所述的高温超导单元，其特征在于，所述高温超导单元还包括：

8.一种高温超导接头，其特征在于，包括：

9.一种如权利要求8所述高温超导接头的制备方法，其特征在于，包括：

10.根据权利要求9所述高温超导接头的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括：

技术总结
本公开提出一种高温超导单元、接头及高温超导接头的制备方法，其中，高温超导单元包括：第一连接段、第二连接段、桥接层和第一焊锡层；其中，第一高温超导带材包括：第一连接段，第二高温超导带材包括：第二连接段；第一焊锡层和桥接层沿第一方向叠层设置，且第一连接段和第二连接段设置在第一焊锡层远离桥接层的一侧，桥接层的超导面分别与第一连接段的超导面和第二连接段的超导面相对设置，第一连接段和第二连接段沿第三方向间隔分布。在本公开的一种高温超导单元、接头及高温超导接头的制备方法中，实现了第一高温超导带材和第二高温超导带材之间的低阻连接，在第一高温超导堆叠缆和第二高温超导堆叠缆之间形成了多个可靠的电流通路。

技术研发人员：张家龙,瞿体明,宋彭
受保护的技术使用者：清华大学
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5