一种基于多槽结构的高温超导缆线的制作方法

1.本发明涉及超导缆线技术领域，特别是涉及一种工作在高磁场、大电流环境下的基于多槽结构的高温超导缆线。


背景技术：

2.在应用超导的研究中，对超导缆线结构的设计受到越来越多的关注。相对于常规缆线，高温超导缆线具有载流能力高、结构紧、传输损耗小等优势，在大规模电力传输或走廊受限下的线路扩容方面，具有良好的发展潜力，因此具有广阔的应用前景。
3.薄膜外延生长技术是目前二代高温超导材料制作的主要方式，这种方式生产的导体是先将超导材料沉积到柔性基带上，再轧制成带状结构。目前已有的几种技术方案是将超导带沿中心圆柱骨架绕制进行应用，或者将多层超导带进行堆叠保护再制成圆柱形缆状结构等。
4.由于超导层厚度有限，单根超导带的通流能力有限，在缆线设计上圆形缆线构成缆线技术已经十分成熟，如何对扁平状的超导带进行设计，让其可以进行实际的应用是目前研究过程中存在的突出问题。本发明旨在解决当前第二代高温超导带材在高磁场、大电流下的应用问题，提出了一种新型的基于多槽结构的缆线结构。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种基于多槽结构的高温超导缆线，以解决上述现有技术存在的问题。
6.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种基于多槽结构的高温超导缆线，包括支撑结构，所述支撑结构用于起到电缆支撑的作用；所述支撑结构外表面上沿圆周等间距开设有若干个纵向沟槽，若干个所述纵向沟槽沿所述支撑结构轴线呈中心对称分布；所述纵向沟槽内安装有超导带，所述超导带沿所述纵向沟槽的长度方向设置；所述支撑结构外表面上绕设有绝缘层，所述绝缘层外表面套设有保护外壳，所述绝缘层与所述保护外壳之间设置有屏蔽层。
7.优选的，所述支撑结构为金属骨架，所述金属骨架可以采用铝棒、铜棒，但不限于铝棒和铜棒。
8.优选的，所述金属骨架中部开设有冷却通道，所述冷却通道为单向流通通道。
9.优选的，相邻两所述纵向沟槽之间的所述金属骨架内穿设有圆柱形管道，所述圆柱形管道与所述超导带对应设置；若干所述圆柱形管道沿所述金属骨架轴线呈中心对称分布。
10.优选的，所述纵向沟槽的截面为矩形。
11.优选的，所述超导带的宽度与所述纵向沟槽的深度相同，所述纵向沟槽内填充有金属填充层，所述超导带通过所述金属填充层固定在所述纵向沟槽内。
12.优选的，所述超导带采用第二代高温超导材料制作而成。
13.优选的，所述绝缘层采用低温下具有良好绝缘性能且机械性能良好的绝缘纸绕制。
14.本发明公开了以下技术效果：本发明提供的基于多槽结构的高温超导缆线，结构强度更大、固定效果更好、通流能力更强，克服了目前超导缆线应用中对于扁平形超导带结构设计的技术缺陷。
附图说明
15.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
16.图1为本发明超导缆线的结构示意图；
17.图2为本发明超导缆线的截面示意图；
18.图3为金属骨架的结构示意图；
19.图4为实施例二中金属骨架的局部示意图；
20.图5为实施例二中压合块的结构示意图；
21.其中，冷却通道
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1、圆柱形管道
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2、金属骨架
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3、超导带
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4、绝缘层
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5、屏蔽层
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6、保护外壳
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7、纵向沟槽
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8、压合块
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9、限位凸起
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10、突出限位部
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11、凹陷部
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12。
具体实施方式
22.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通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，都属于本发明保护的范围。
23.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
24.实施例一
25.本发明提供一种基于多槽结构的高温超导缆线，包括金属骨架3，金属骨架3用于起到电缆支撑的作用；金属骨架3外表面上沿圆周等间距开设有二十个纵向沟槽8，纵向沟槽8的截面为细长矩形，二十个纵向沟槽8内均安装有超导带4，二十个纵向沟槽8沿金属骨架3轴线呈中心对称分布，金属骨架3外表面上绕设有绝缘层5，绝缘层5采用低温下具有良好绝缘性能且机械性能良好的绝缘纸绕制，绝缘层5外表面套设有保护外壳7，用于保护整体的缆线结构，保护外壳7可以采用非金属材料制成，绝缘层5与保护外壳7之间设置有屏蔽层6，屏蔽层6采用单端或者两端接地，形成“法拉第笼”，用来屏蔽超导缆线对外电场。
26.超导带4沿纵向沟槽8的长度方向设置，超导带4的宽度与纵向沟槽8的深度相同，纵向沟槽8内填充焊锡为金属填充层，超导带4通过金属填充层固定在纵向沟槽8内，超导带4采用第二代高温超导材料制作而成，例如采用ybco。每个纵向沟槽8内可以容纳一根但不限于一根超导带4用于传输电流，其载流能力强，而且由于超导带4按照中心对称分布，其各向异性小。
27.进一步的，为了满足对缆线及时进行冷却降温的需求，金属骨架3采用铝棒，在铝棒中部开设有冷却通道1，冷却通道1是对圆柱形铝棒中部进行中空处理，形成截面是圆形但不限于圆形的中空管道结构，并在中空管道内部加装有低温下导热性能良好、低温下形变小、机械应力分布均匀的铜支撑管道。冷却通道1为单向流通通道，制冷剂从其一端注入另一端流出。
28.为提高缆线的冷却效果，在相邻两纵向沟槽8之间的金属骨架3内穿设有圆柱形管道2，圆柱形管道2靠近金属骨架3外端设置，圆柱形管道2与超导带4对应设置；若干圆柱形管道2沿金属骨架3轴线呈中心对称分布。圆柱形管道2相较于冷却通道1采用直径更小的圆形截面管道，主要用于平衡降温，管道分布呈现中心对称的模式。而且由于圆柱形管道2的存在不仅可以增加骨架的机械性能，同时冷却的时候由于圆柱形管道2的存在还可以减小因为冷却所产生的形变应力。
29.实施例二
30.本实施例与实施例一的区别仅在于，为方便圆柱形管道2的穿设，在两纵向沟槽8之间的金属骨架3外壁上开设有安装槽，安装槽的槽底开设有与圆柱形管道2相适配的半圆凹槽，在穿设圆柱形管道2时，直接将圆柱形管道2放置在半圆槽内，并在安装槽内放置压合块9，压合块9与安装槽相适配，压合块9底端开设有与圆柱形管道2相适配的半圆凹槽，为了保证压合块9不易与金属骨架3分离，在安装槽的槽壁上开设有限位槽，在压合块9的侧壁上固定有限位凸起10，限位凸起10与限位槽相适配，在扣合压合块9时，按压压合块9，使压合块9上的限位凸起10在外力作用下压入到限位槽内，实现压合块9与金属骨架3之间的限位配合，从而实现圆柱形管道2的快速穿设。同时，考虑到压合块9的长度问题，避免因长度过长使压合块9容易产生形变，进而影响压合块9与金属骨架3的连接，将压合块9分为若干段，每段压合块9的两端分别设置有突出限位部11和凹陷部12，相邻两段压合块9上的突出限位部11与凹陷部12相适配，这样在将一段压合块9按压到金属骨架3上的安装槽内后，再将另一段压合块9按压到金属骨架3上的安装槽内，然后通过滑动其中一段压合块9使两段压合块9的上的突出限位部11与凹陷部12进行插接限位，从而实现多段压合块9之间的连接。
31.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
32.以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。