專利名稱：超導線纜的連接套管和借助該套管的連接端子的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于超導線纜的連接套管，以及借助所述套管進行連接的端子。 本發明最特別地應用于高壓場合。
背景技術：
超導線纜主要包括中心支撐件，該中心支撐件一般是圓柱形的并且具有在其周圍 包圍的超導材料；和設置在超導體周圍的絕緣護套。中心支撐件由導電的材料組成，但是其 不是超導的。例如，其可以是銅管或者線纜。超導材料可以采用以一層或者多層圍繞中心 支撐件繞制的帶的形式。由于超導材料的電阻率幾乎為零，所以中心支撐件的外徑相對較 小。但是，非超導線纜的電阻率就高出不少(這樣的線纜下面稱為"阻抗"線纜，即使其電 阻率可能非常小，諸如例如銅的電阻率)。結果是，為了傳輸確定幅度的電流，當線纜是阻抗 性時所使用的線纜的截面必須大于當線纜是超導性時所使用的線纜的截面。因此，需要采 用特別的連接件，從而將阻抗線纜連接到超導線纜。 為了保護超導線纜的特性，連接件必須不能破壞超導線纜。該連接件必須為傳輸 電流提供良好的持續性。對于該連接件還優選能夠容易地脫開和再連接，而不需要切斷線 纜的一部分，例如如果阻抗線纜或者超導線纜需要更換的時候。此外，由于在短路時，超導 線纜失去超導特性，這時電流經由中心導體通過，該中心導體是阻抗性的，則設計連接件時 必須考慮到這種操作事故的可能性。
發明內容
本發明提出了解決連接到滿足上述規定要求并且利用專門的連接的超導電纜的 問題的方案。 更準確地說，本發明提供一種用于連接至超導線纜的端部的金屬套管，所述套管 包括基本上采用中空柱體形式的部分，其特征在于，所述部分包括開口 ，該開口使得焊料能 夠被引入到其上接合有所述套管的所述超導線纜的剝開部分與套管的所述部分的內壁之 間的空間內。 借助這一特征，優選地具有相對較低的熔點即低于IO(TC的焊料，諸如Sn-Bi-Pb 合金能夠被引入到其上接合有所述套管的所述超導線纜的剝開部分與套管的所述部分的 內壁之間的空間內。 在一種優選實施例中，套管的所述部分包括套管外表面上的電接觸器件。
所述電接觸器件由用于容納金屬接觸片的環形槽構成。 優選地，所述開口的形狀是橢圓形的，縱向軸線平行于所述套管的縱向軸線。
優選地，所述套管由銅制成并且所述套管可以鍍有銀。
本發明也提供一種用于借助根據前述任一權利要求所述的套管將超導線纜的 一端連接至非超導的傳統電導體的端子，所述端部由至少一個基本上圓柱形的阻抗導電 (resistively-conductive)的中心支撐件、圍繞該支撐件設置的超導體、和包圍該超導體 的絕緣護套構成，線纜的這一端部剝開以暴露超導體，且一段長度的剝開超導體被取下從 而暴露該中心支撐件，該端子的特征在于，其包括金屬套管，該套管包括兩個端對端臨近的 連續部分，第一部分圍繞該中心支撐件的可見部分接合，且稱為第二部分的所述部分圍繞 該超導體的可見部分焊合。 優選地，焊料具有相對較低的熔點，低于100°C，諸如Sn-Bi-Pb合金。 在另一實施例中，套管的第一部分包括基本上圓柱形的第一和第二元件，第二元
件的直徑大于第一元件的直徑，還包括位于第一和第二元件之間的截頭圓錐形的中間部
分，截頭圓錐形部分大基部的直徑基本上等于第二元件的直徑，截頭圓錐形部分小基部的
直徑基本上等于第一元件的直徑，該第一元件圍繞中心支撐件的剝開部分接合。 優選地，超導體由圍繞中心支撐件繞制的至少一層超導帶構成。
參照附圖，本發明的其他優勢和特征將記載在以下作為非限制性示例給出的本發
明的實施例的詳細描述中，其中 圖1、2和3示出本發明的第一實施例； 圖4示出第二實施例。
具體實施例方式
在圖1中示意性地示出的線纜端部10由導電的中心支撐件12組成，該支撐件基 本上是圓柱形。通過示例，該支撐件可以是低阻抗的銅線纜或者金屬管，例如由銅或者鍍銀 的銅制成。兩層超導材料的疊置層14和16包圍中心支撐件12。電絕緣護套18包圍超導 層16。 中間層20、22和24分別夾置在支撐件12和層14之間、兩層超導層14和16之間、 和超導體16和護套18之間。使用這些中間層是有優勢的，但卻不是必須的。它們可以例 如由碳黑制成或者使用圍繞中心支撐件12和超導體14和16的不銹鋼帶制成。
超導層14和16可以由分別圍繞中間層20和22纏繞的超導材料帶或者導線形 成。更一般地，線纜可以僅有一層超導體14或者16。通過示例，超導導線或者帶可以采用 BSCC0(Bi2Sr2Ca2Cu30x)類型或者YBaCuO類型。 線纜端部10被剝開，組成階梯形的構造，使得從線纜順序出現并且以可變的長度 延伸下述部件超導層16 ;超導層14 ;然后是中心支撐件12。中間層20、22和24實際上是 看不見的，如圖l所示。 金屬套管30 (圖2和3)裝配在剝開的中心支撐件12和剝開的超導層14和16上。 套管包括放置成端對端的第一和第二部分32和34。第一部分32是中空圓柱形，其內徑略 微大于支撐件12的直徑，使得套管的第一部分32僅僅地通過互相接合或者壓接而固緊到 支撐件12的可見部分上。通過示例，套管可以由銅制成，并且當中心支撐件也由銅制成時， 這實現了良好的銅-銅電連接。銅也可以是鍍銀的。套管第二部分34基本上是中空圓柱形，其長度不小于超導層14和16的可見剝開部分的長度，從而完全覆蓋它們。套管第二部 分34的內徑大于超導層16的直徑(該直徑大于導電層14的直徑)，使得在套管第二部分 34的內壁與超導體14和16之間留下間隙。開口 36穿過第二部分34，該開口的尺寸足以 使焊料粉末通過所述開口 36灌入，或者使熔融焊料合金直接澆注，使得焊料占據套管第二 部分34的內壁與超導體14和16之間的空間。通過示例，該開口是橢圓形的，如圖2至4 所示。 焊料至少部分地填充套管第二部分34與超導體14和16之間的空間。該材料是 導電的并且有利地具有相對較低的熔點，例如小于約10(TC。通過示例，其可以是Sn-Bi-Pb 組分的合金。這避免了因加熱到太高的溫度而損壞超導體，同時也使得在超導層與套管30 之間建立電連接。 套管長度使得其完全覆蓋超導體的剝開部分14和16以及中心支撐件的剝開部分
12，從絕緣護套18的端部38開始并且至少遠及中心支撐件12的端部40。 套管30可以包括其第二部分34外壁上的電接觸器件，例如采用在套管30第二部
分34的外壁中機制的槽42的形式。這些槽用來容納環形的金屬接觸片。 帶有裝配在其上的套管30的線纜端部IO(圖3)可以容易地連接到傳統阻抗線纜
一個端部，例如，通過形成連接件的凹部的導電管與組成凸部的套管30形成。 在圖4所示的另一種實施例中，套管30的第一部分32包括圓柱形的第一和第二
元件50和52，第一元件50的直徑小于第二元件52的直徑。截頭圓錐形的中間部分54互
連兩個元件50和52。截頭圓錐54的大基部具有與第二元件52相同的直徑，且截頭圓錐
54的小基部具有與第一元件50相同的直徑，使得在第一元件50的截面和第二元件的更大
截面之間進行漸變過渡。第一元件50是中空的，并且和上述一樣，其可以通過互相嚙合而
固緊在中心支撐件12的剝開部分上。 第二部分34與圖2和3中的實施例相同。套管的第二部分34外壁上的電接觸器 件在本實施例中沒有任何用處。如上所述，套管的第一和第二部分32和34由金屬例如銅 制成，其可選擇地鍍有銀。 第二元件52可以連接到傳統線纜端部。 上述端子具有許多優勢。通過焊接形成至超導體端部的連接易于實施并且不會損 壞超導體，無論是過分加熱還是彎折，因此它們保留其全部特性。線纜端部可以沒有困難地 連接到傳統線纜或者從其上脫開，這在需要更換阻抗部分或者超導體部分時是有利的。為 了解除這種連接，將端子加熱到高于焊料熔點的溫度就夠了，然后套管30可以取下。此外， 可以容易地以易于重現的方式將套管組裝到超導線纜的剝開端部。類似地，在短路的情況 下，套管內的填充有焊料的空間增大了可用于傳輸電流的橫截面。 可以由本領域的技術人員在不脫離本發明的范圍的條件下予以制作除了上述和 所示的實施例外的實施例。例如，所述的實施例涉及具有兩層超導層的線纜端部。自然地， 線纜可以僅有一層超導層。類似地，中間層諸如20、22和24的使用不是必須的。
權利要求
1. 一種用于連接至超導線纜(10)的端部的金屬套管(30)，所述套管包括基本上采用中空柱體形式的部分(34)，其特征在于，所述部分(34)包括開口 (36)，該開口使得焊料能夠被引入到其上接合有所述套管的所述超導線纜的剝開部分與套管的所述部分的內壁之間的空間內。
2. 如權利要求l所述的套管，其特征在于，套管的所述部分(34)包括套管外表面上的電接觸器件(42)。
3. 如前述任一權利要求所述的套管，其特征在于，所述電接觸器件由用于容納金屬接觸片的環形槽(42)構成。
4. 如前述任一權利要求所述的套管，其特征在于，所述開口 (36)的形狀是橢圓形的，縱向軸線平行于所述套管的縱向軸線。
5. 如前述任一權利要求所述的套管，其特征在于，所述套管由銅制成。
6. 如前述任一權利要求所述的套管，其特征在于，所述套管鍍有銀。
7. —種用于借助根據前述任一權利要求所述的套管將超導線纜(10)的一端連接至非超導的傳統電導體的端子，所述端部由至少一個基本上圓柱形的阻抗導電(resistively-conductive)的中心支撐件(12)、圍繞該支撐件設置的超導體(14、16)、和包圍該超導體的絕緣護套(18)構成，線纜的這一端部剝開以暴露超導體(14U6)，且一段長度的剝開超導體被取下從而暴露該中心支撐件，該端子的特征在于，其包括金屬套管(30)，該套管包括兩個端對端臨近的連續部分，第一部分(32)圍繞該中心支撐件的可見部分接合，且稱為第二部分的所述部分(34)圍繞該超導體的可見部分焊合。
8. 如權利要求7所述的端子，其特征在于，焊料具有相對較低的熔點，低于IO(TC。
9. 如權利要求8所述的端子，其特征在于，焊料是Sn-Bi-Pb合金。
10. 如權利要求7至9其中任一個所述的端子，其特征在于，套管的第一部分(32)包括基本上圓柱形的第一和第二元件(50和52)，第二元件(52)的直徑大于第一元件(50)的直徑，還包括位于第一和第二元件之間的截頭圓錐形的中間部分(54)，截頭圓錐形部分(54)大基部的直徑基本上等于第二元件(52)的直徑，截頭圓錐形部分(54)小基部的直徑基本上等于第一元件(50)的直徑，該第一元件圍繞中心支撐件(12)的剝開部分接合。
11. 如權利要求7至10其中任一個所述的端子，其特征在于，超導體由圍繞中心支撐件(12)繞制的至少一層(14、 16)超導帶構成。
全文摘要
文檔編號H01R11/11GK101697384SQ20091020767
公開日2010年4月21日 申請日期2007年3月30日 優先權日2006年3月31日
發明者塞巴斯蒂安·德爾普萊斯, 尼古拉斯·拉洛埃特 申請人:尼克桑斯公司;