一种提升超导恒流开关电阻的超导带材结构及制作方法技术

本发明专利技术提供了一种提升超导恒流开关电阻的超导带材结构及制作方法，涉及超导带材结构设计技术领域，包括导电层、超导层、缓冲层和基底层，所述基底层、缓冲层以及超导层三者依次堆叠设置；所述超导层背离缓冲层的面包括至少两块呈间隔设置的导电层。通过切断了带材两面的电连接，保证电流大部分在超导带材的超导层这一面流通。当励磁时的分流从超导带材的超导层这一面流过时，电流将流经位于超导层背离缓冲层的面的两个导电层的间隔部分，由于超导层下方的缓冲层是基本绝缘的，且超导层在非超导态时会呈现较大的电阻，从而整个超导恒流开关会呈现较大的电阻。会呈现较大的电阻。会呈现较大的电阻。

【技术实现步骤摘要】
一种提升超导恒流开关电阻的超导带材结构及制作方法


[0001]本专利技术涉及超导带材结构设计
，具体地，涉及一种提升超导恒流开关电阻的超导带材结构及制作方法。

技术介绍

[0002]超导恒流开关利用超导带材的临界特性实现“开”“关”状态的转变。超导材料有三个临界参数，分别是温度、电流、磁场。因此相应地，根据转变条件，可以将超导恒流开关分为三种类型：热控式、流控式和场触发式三大类。
[0003]如图1所述，二代高温超导带材的结构包括导电层、超导层和基底层，导电层为单层或多层，导电层的材料为铜和/或银，超导层的材料优选为REBCO，超导层的下方为缓冲层，缓冲层为介电材料基本绝缘。缓冲层的下方为基底层，多由哈氏合金制成。其中铜和/或银包裹在最外层，包括上下面和侧面。在带材中的超导层转化为非超导态后，由于超导层在失超后呈现的电阻比同温度下的铜层和/或银层更大，所以原本从超导层流过的电流就会大量分流到包裹在其周围的铜层和/或银层。
[0004]如图2所示的等效电路，由于超导闭环线圈是很难直接励磁的，所以通常需要使用超导恒流开关将线圈回路暂时“打开”形成类似开路(并不是完全开路，完全开路电阻为无穷大，这里的类似开路是指在开关两端还是存在一定的电阻值)，以便电源能够为超导线圈励磁。
[0005]由于超导恒流开关本身也是闭环线圈的一部分，在励磁的时候，超导恒流开关中的超导带材并没有真正开路，而是转变为非超导态，此时超导恒流开关呈现的大电阻也是相较于超导体极小的电阻而言的，所以更为准确的是将超导恒流开关看作一个可变电阻。在充电过程中，超导恒流开关对外呈现的电阻越大越好，以便外部直流电源在给超导磁体励磁的过程中能有更多的电流流进线圈，减小通过超导恒流开关这一段带材的分流，这有利于减小焦耳热，这对于需要低温环境的超导磁体来说尤为重要。
[0006]目前增大热控式超导恒流开关电阻的方法中，通过加长制作超导恒流开关的中的超导带材来增大电阻，这样带材用量多，成本高，制成的超导恒流开关体积大，导致热容大，从而超导开关在有阻态和无阻态相互切换过程中速度相对比较慢，不利于低温腔体的热稳定，存在待改进之处。

技术实现思路

[0007]针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种提升超导恒流开关电阻的超导带材结构及制作方法。
[0008]根据本专利技术提供的一种提升超导恒流开关电阻的超导带材结构,包括导电层、超导层、缓冲层和基底层，所述基底层、缓冲层以及超导层三者依次堆叠设置；所述超导层背离缓冲层的面包括至少两块呈间隔设置的导电层。
[0009]优选地，所述导电层包括银覆盖层和/或铜稳定层。
[0010]优选地，所述导电层的面积小于或等于超导层的面积，所述超导层的面积小于或等于缓冲层的面积，所述缓冲层的面积小于或等于基底层的面积。
[0011]优选地，且所述超导层长度方向的两侧和/或宽度方向的两侧设置有减材区。
[0012]优选地，所述超导层包括裸露区，所述超导层的裸露区设置在两个呈间隔设置的导电层之间。
[0013]优选地，所述超导层的裸露区的宽度小于或等于导电层的宽度。
[0014]优选地，所述超导层的裸露区包括波折部。
[0015]优选地，所述导电层覆盖基底层背离缓冲层的面。
[0016]根据本专利技术提供的一种提升超导恒流开关电阻的超导带材结构的制作方法，制作方法包括如下步骤：
[0017]S1、准备一根超导带材，备用；
[0018]S2、去除不需要的导电层；
[0019]S3、破坏或去除不需要的超导层。
[0020]优选地，减材不需要的导电层或超导层的方法包括化学腐蚀和/或机械加工。
[0021]与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：
[0022]1、本专利技术通过切断了带材两面的电连接，保证电流大部分在超导带材的超导层这一面流通，当励磁时的分流从超导带材的超导层这一面流过时，电流将流经位于超导层背离缓冲层面的两个导电层的间隔部分，由于超导层下方的缓冲层是基本绝缘的，且超导层在非超导态时会呈现较大的电阻，从而整个超导恒流开关会呈现较大的电阻。
[0023]2、本专利技术通过去除超导层周侧边缘的材料形成减材区，以进一步增大超导恒流开关打开时的电阻，并将超导层的裸露区在超导带材宽度方向上进一步去除，通过减少电流通路上的导通截面积，以进一步增大超导恒流开关打开时的电阻。
[0024]3、本专利技术通过在超导层的裸露区设置波折部，增加通流路径长度，以进一步增大超导恒流开关打开时的电阻。
附图说明
[0025]通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
[0026]图1为本专利技术主要体现
技术介绍
中二代超导带材结构示意图；
[0027]图2为本专利技术主要体现
技术介绍
中超导开关的工作原理图；
[0028]图3为本专利技术主要体现实施例一中去除超导层背离缓冲层面的不需要的导电层的轴侧结构示意图；
[0029]图4为本专利技术主要体现实施例一中去除超导层背离缓冲层面的不需要的导电层的俯视结构示意图；
[0030]图5为本专利技术主要体现实施例一中去除超导带材侧面的导电层和超导层背离缓冲面部分导电层的轴侧结构示意图；
[0031]图6为本专利技术主要体现实施例一中去除超导带材侧面的导电层和超导层背离缓冲面部分导电层的俯视结构示意图；
[0032]图7为本专利技术主要体现实施例一中去除超导层覆盖区周侧材料的轴侧结构示意
图；
[0033]图8为本专利技术主要体现实施例一中去除超导层覆盖区周侧材料的俯视结构示意图；
[0034]图9为本专利技术主要体现实施例一中去除超导层减材区的轴侧结构示意图；
[0035]图10为本专利技术主要体现实施例一中去除超导层减材区的俯视结构示意图；
[0036]图11为本专利技术主要体现实施例一中去除超导层宽度方向不需要部分的轴侧结构示意图；
[0037]图12为本专利技术主要体现实施例一中去除超导层宽度方向不需要部分的俯视结构示意图；
[0038]图13为本专利技术主要体现实施例中在超导层的裸露区形成的波折部的轴侧结构示意图；
[0039]图14为本专利技术主要体现实施例中在超导层的裸露区形成的波折部的俯视结构示意图；
[0040]图15为本专利技术主要体现实施例中高阻态超导恒流开关的电阻与温度关系曲线图。
[0041]图中所示：1、基底层；2、缓冲层；3、超导层；4、银覆盖层；5、铜稳定层；6、导电层。
具体实施方式
[0042]下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。
[0043]实施例一
[0044]如图3、图4、图5本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种提升超导恒流开关电阻的超导带材结构，其特征在于，包括导电层(6)、超导层(3)、缓冲层(2)和基底层(1)，所述基底层(1)、缓冲层(2)以及超导层(3)三者依次堆叠设置；所述超导层(3)背离缓冲层(2)的面包括至少两块呈间隔设置的导电层(6)。2.如权利要求1所述的提升超导恒流开关电阻的超导带材结构，其特征在于，所述导电层(6)包括银覆盖层(4)和/或铜稳定层(5)。3.如权利要求1所述的提升超导恒流开关电阻的超导带材结构，其特征在于，所述导电层(6)的面积小于或等于超导层(3)的面积，所述超导层(3)的面积小于或等于缓冲层(2)的面积，所述缓冲层(2)的面积小于或等于基底层(1)的面积。4.如权利要求3所述的提升超导恒流开关电阻的超导带材结构，其特征在于，且所述超导层(3)长度方向的两侧和/或宽度方向的两侧设置有减材区。5.如权利要求1所述的提升超导恒流开关电阻的超导带材结构，其特征在于，所述超导层(3)包括裸露区，所述超导层(3)的...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄振，谭皓文，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：