專利名稱：用于兩個(gè)超導(dǎo)體纜線的連接結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于兩個(gè)超導(dǎo)體纜線的連接結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
利用高壓超導(dǎo)體纜線的電傳輸允許要被傳輸?shù)拇箅娏髁鬟^截面與用電 阻電導(dǎo)體制成的標(biāo)準(zhǔn)纜線的截面小得多的纜線，同時(shí)限制纜線長(zhǎng)度上的電損 耗，特別是焦耳效應(yīng)損耗，因?yàn)樵摤F(xiàn)象在超導(dǎo)中非常少見。
公知的"冷電介質(zhì)(cold dielectric )"超導(dǎo)體纜線由包括至少一個(gè)超導(dǎo)部 分的中央超導(dǎo)體、圍繞所述中央超導(dǎo)體的電介質(zhì)層、圍繞所述電介質(zhì)層并且 全部或部分由超導(dǎo)體制成的屏蔽部和圍繞所述屏蔽部的低溫封殼或"低溫恒 溫器，，構(gòu)成。所述低溫恒溫器一般包括兩個(gè)同心殼體，這兩個(gè)殼體例如通過 10-5毫巴(mbar)等級(jí)的真空而彼此熱絕緣。容納在低溫恒溫器的內(nèi)部殼體 中的低溫流體通過電介質(zhì)層一一因此被稱作"冷電介質(zhì)" 一一來冷卻中央超 導(dǎo)體，直到到達(dá)導(dǎo)體處于超導(dǎo)狀態(tài)的溫度。通過例子，該溫度大約為W6。C, 對(duì)此被成為"高溫，，超導(dǎo)體。
通過冷電介質(zhì)超導(dǎo)體電纜，具有相似電流量被導(dǎo)致在中央導(dǎo)體和屏蔽部 二者中流動(dòng)，特別是如果屏蔽部整個(gè)或部分地由超導(dǎo)體制成時(shí)。對(duì)于高壓纜 線來說，電流量可以4艮高，例如2400安(A)。
被稱為"溫電介質(zhì)(warm dielectric )"超導(dǎo)體的情況也是如此，其中， 導(dǎo)體包括中空元件， 一般是管，低溫流體在該管中流通(circulate )。
用于將兩個(gè)這樣的超導(dǎo)體纜線連接在一起的一個(gè)方法是使用如文獻(xiàn)FR 2 878 654中所述的結(jié)構(gòu)。
該文獻(xiàn)描述了一種用于超導(dǎo)體纜線屏蔽部的連接結(jié)構(gòu)，其包括在屏蔽部 之間的超導(dǎo)連接纜線，該連接纜線包括連接超導(dǎo)體和圍繞該連接超導(dǎo)體的低 溫護(hù)套(sheath)，連接超導(dǎo)體的兩個(gè)端部的每一個(gè)都通過導(dǎo)電和導(dǎo)熱的連接 部而連結(jié)至其中一個(gè)屏蔽部。
但是，這樣的結(jié)構(gòu)是非常復(fù)雜和昂貴的，因?yàn)樗枰糜诘蜏亓黧w的額外進(jìn)口和出口以及特定的連接超導(dǎo)體。
為了解決這些問題，本發(fā)明涉及兩個(gè)超導(dǎo)體纜線的結(jié)構(gòu)，特別是當(dāng)端對(duì)
端地(end to end)連接在一起時(shí)，該結(jié)構(gòu)具有簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)并且不需要額外的 低溫流體流通通路。

發(fā)明內(nèi)容
為此，本發(fā)明提出了一種連接結(jié)構(gòu)，用于將兩個(gè)超導(dǎo)體纜線連接在一起， 每個(gè)纜線包括具有至少一個(gè)超導(dǎo)部分的中央導(dǎo)體、圍繞所述中央導(dǎo)體的電介 質(zhì)層、圍繞所述電介質(zhì)層的屏蔽部和圍繞所述屏蔽部的低溫封殼，連接結(jié)構(gòu) 包括電拼接裝置，用于將所述中央導(dǎo)體和所述相應(yīng)屏蔽部的所述被剝開的電 介質(zhì)層拼接到一起，其特征是，半導(dǎo)體材料制成的覆蓋部放置在兩個(gè)屏蔽部 端部之間，和用于將兩個(gè)屏蔽部端部連接在一起的電連接裝置，圍繞所述覆 蓋部的連接裝置并被容納在所述低溫封殼中，并包括兩個(gè)接頭元件和電拼接 結(jié)構(gòu)，每個(gè)接頭元件電連結(jié)并機(jī)械連結(jié)至相應(yīng)一個(gè)的屏蔽部端部，電拼接結(jié) 構(gòu)用于將這兩個(gè)接頭元件拼接到一起。
半導(dǎo)體覆蓋部將電場(chǎng)局限在電介質(zhì)層中，且電連接裝置用來傳送被屏蔽 部承載的電 流。
在優(yōu)選實(shí)施例中，所述電拼接結(jié)構(gòu)包括多個(gè)導(dǎo)電編織條，這些導(dǎo)電編織 條在它們的端部處連接至所述接頭元件并圍繞所述半導(dǎo)體覆蓋部分布。 所述編織條由銅制成。
由于編織條的柔性，利用編織條的這種連接可被特別容易地放置在其 位。并且其特別非常便宜。由于低溫流體的溫度，其還適應(yīng)熱收縮形式的變形。
有利地，每個(gè)所述接頭元件通過管件形成，其內(nèi)壁緊固至所述屏蔽部的 外壁。
優(yōu)選地，所述管件設(shè)置有環(huán)形凸緣，用于緊固所述編織條的端部。 每個(gè)所述接頭元件有利地通過利用具有低熔點(diǎn)溫度的合金進(jìn)行硬釬焊 或軟釬焊而緊固至相應(yīng)屏蔽部的端部。 所述接頭元件由銅制成。
所述半導(dǎo)體材料覆蓋部是炭黑紙帶制成的纏繞部。


圖1是在第 一步中正在被連接的兩個(gè)超導(dǎo)體纜線的縱向截面圖。 圖2是在第二步中正在被連接的兩個(gè)超導(dǎo)體纜線的縱向截面圖。
圖4和5是詳細(xì)透視圖。
具體實(shí)施例方式
如圖l所示，首先將用于端對(duì)端地連接到一起的每個(gè)冷電介質(zhì)超導(dǎo)體纜
線C、 C，的端部的屏蔽部移除，以便將圍繞每個(gè)纜線中央導(dǎo)體的電介質(zhì)層1、 l，露出。例如，該電介質(zhì)層包括多層聚丙烯層壓紙(PPLP: polypropylene laminated paper )。
在此，屏蔽部通過超導(dǎo)材料層2、 2'和金屬屏蔽部3、 3'形成，該金屬優(yōu) 選為銅，金屬屏蔽部被切除，以便使超導(dǎo)材料層2、 2'的一小段長(zhǎng)度部分無遮蓋。
連接結(jié)構(gòu)首先包括電拼接裝置(electrical splicing device) 4,用于將中 央導(dǎo)體和剝?nèi)チ讼鄳?yīng)屏蔽部的電介質(zhì)層拼接在一起。該拼接裝置本身是已知
的并且可以是專利EP 1 195 872中所述的類型。
在左邊的纜線C上，接頭元件(junction element) 5電連結(jié)并機(jī)械連結(jié) 至屏蔽部的端部，其方式是覆蓋超導(dǎo)層2和金屬屏蔽部3并與它們連結(jié)。該 接頭元件5可在圖4中具體地看到。其由管件形成，用具有良好導(dǎo)電性的材 料制成，優(yōu)選是銅，其內(nèi)側(cè)壁緊固至屏蔽部的外側(cè)壁，具體的是緊固至導(dǎo)電 材料層2和金屬屏蔽部3,該管件被放置為覆蓋這兩個(gè)部分。
為此，接頭元件5通過利用具有低熔點(diǎn)溫度的合金進(jìn)行硬釬焊或軟釬焊 來連接，并被引入到設(shè)置在管件中的縱向切槽5A中。該合金確保導(dǎo)電材料 層2不會(huì)被損壞。
該管件裝備有環(huán)形凸緣5B,用于緊固端子(terminal),如以下所述，為 此，其裝備有圍繞管件5規(guī)則地按角度分布的孔5C。
根據(jù)本發(fā)明的連接結(jié)構(gòu)包括放置在兩個(gè)屏蔽部端部之間的半導(dǎo)體材料 覆蓋部和用于將兩個(gè)屏蔽部端部連接在一起的電連接裝置，該裝置圍繞該覆 蓋部并被容納在含有纜線C、 C，的低溫封殼內(nèi)，以下參考圖2和3來描述。
如圖2所示，每個(gè)屏蔽部端部設(shè)置有如先前所述地電且機(jī)械地與之連結(jié)的相應(yīng)接頭元件5、 5，，且半導(dǎo)體材料的覆蓋部6在連接長(zhǎng)度上放置在兩個(gè) 接頭元件5、 5，之間，以通常的方式在不同直徑之間形成過渡端錐形部。該 半導(dǎo)體材料6的覆蓋部?jī)?yōu)選地是用細(xì)銅網(wǎng)(fine copper mesh )強(qiáng)化的炭黑紙 帶(carbon black paper tape )的纏繞結(jié)構(gòu)。
該半導(dǎo)體覆蓋部6確保電場(chǎng)被局限在電介質(zhì)層1、 l，中。在制備連接結(jié) 構(gòu)的該階段，覆蓋部確保電壓被維持但是不會(huì)傳導(dǎo)被屏蔽部2、 2，、 3、 3，攜 帶的電流。
接下來，如圖3所示，用于將兩個(gè)接頭元件5、 5'拼接在一起的電拼接 結(jié)構(gòu)7圍繞半導(dǎo)體覆蓋部6放置在其位。該電拼接結(jié)構(gòu)7可在圖5中具體看 到，并包括多個(gè)經(jīng)才交準(zhǔn)的導(dǎo)電編織條(calibrated conductive braid ) 7A ，其由 具有良好導(dǎo)電性的材料制成，優(yōu)選地是銅，這些編織條在它們的端部處連接 至接頭元件5、 5，，并圍繞半導(dǎo)體覆蓋部6分布。這些編織條7A的直徑基 于要被攜帶的電流來計(jì)算，應(yīng)理解，它們的電阻很低，因?yàn)樗鼈冸S后被沉浸 在冷卻液體。
在圖5中并沒有示出全部編織條7A,以便改善可見性，但在該實(shí)施例 中，有8個(gè)編織條，它們?cè)谒鼈兊亩瞬刻幵O(shè)置有連接在孔5C中的端子7B, 這些孔設(shè)置在每個(gè)接頭元件的凸緣5B中。
包括外壁8A和內(nèi)壁8B的低溫封殼或低溫恒溫器8圍繞該連接結(jié)構(gòu)。 例如液氮這樣的低溫流體能夠在內(nèi)壁8B內(nèi)流通，以便冷卻超導(dǎo)體纜線C、C， 和連接部。內(nèi)壁8B和外壁8A之間設(shè)置有熱絕緣部，例如，10-5毫巴(mbar) 等級(jí)的真空，以便避免加熱和很高程度的低溫流體消耗。
本發(fā)明還應(yīng)用于將兩個(gè)溫電介質(zhì)超導(dǎo)體纜線連接在一起，不同之處在于 導(dǎo)體的構(gòu)造，在該情況下，導(dǎo)體是管狀的。
權(quán)利要求
1、一種用于將兩個(gè)超導(dǎo)體纜線(C、C’)連接在一起的連接結(jié)構(gòu)，每個(gè)纜線包括具有至少一個(gè)超導(dǎo)部分的中央導(dǎo)體、圍繞所述中央導(dǎo)體的電介質(zhì)層(1、1’)、圍繞所述電介質(zhì)層的屏蔽部(2、2’、3、3’)和圍繞所述屏蔽部的低溫封殼(8)，該連接結(jié)構(gòu)包括電拼接裝置(4)，用于將所述中央導(dǎo)體和所述相應(yīng)屏蔽部的所述被剝開的電介質(zhì)層拼接到一起，其特征在于，所述連接結(jié)構(gòu)還包括放置在兩個(gè)屏蔽部端部之間的半導(dǎo)體材料制成的覆蓋部(6)和用于將兩個(gè)屏蔽部端部連接在一起的電連接裝置，該連接裝置圍繞所述覆蓋部并被容納在所述低溫封殼中，并包括兩個(gè)接頭元件(5、5’)和電拼接結(jié)構(gòu)(7)，每個(gè)接頭元件電連結(jié)并機(jī)械連結(jié)至相應(yīng)的一個(gè)所述屏蔽部端部，該電拼接結(jié)構(gòu)用于將這兩個(gè)接頭元件拼接到一起。
2、 如前一項(xiàng)權(quán)利要求所述的連接結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述電拼接結(jié)構(gòu) (7)包括多個(gè)導(dǎo)電編織條(7A),這些導(dǎo)電編織條在它們的端部處連接至所述接頭元件(5、 5，)并圍繞所述半導(dǎo)體覆蓋部(6)分布。
3、 如前一項(xiàng)權(quán)利要求所述的連接結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述編織條(7A) 由銅制成。
4、 如權(quán)利要求1至3所述的連接結(jié)構(gòu)，其特征在于，每個(gè)所述接頭元 件(5、 5')通過管件形成，其內(nèi)壁緊固至所述屏蔽部的外壁。
5、 如權(quán)利要求2和4所述的連接結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述管件設(shè)置有 環(huán)形凸緣(5B、 5B，)，用于緊固所述編織條的端部端子。
6、 如前述權(quán)利要求所述的連接結(jié)構(gòu)，其特征在于，每個(gè)所述接頭元件 (5、 5，)通過利用具有低熔點(diǎn)溫度的合金進(jìn)行硬釬焊或軟釬焊而緊固至相應(yīng)屏蔽部的端部。
7、 如前述權(quán)利要求所述的連接結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述接頭元件(5、 5，)由銅制成。
8、 如前述權(quán)利要求所述的連接結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述半導(dǎo)體材料覆 蓋部(6)是炭黑紙帶制成的纏繞部。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于將兩個(gè)超導(dǎo)體纜線(C、C’)連接在一起的連接結(jié)構(gòu)，每個(gè)纜線包括具有至少一個(gè)超導(dǎo)部分的中央導(dǎo)體、圍繞中央導(dǎo)體的電介質(zhì)層(1、1’)、圍繞電介質(zhì)層的屏蔽部(2、2’、3、3’)和圍繞屏蔽部的低溫封殼(8)，該連接結(jié)構(gòu)包括電拼接裝置(4)，用于將中央導(dǎo)體和相應(yīng)屏蔽部的被剝開電介質(zhì)層拼接到一起。該連接結(jié)構(gòu)還包括放置在兩個(gè)屏蔽部端部之間的半導(dǎo)體材料制成的覆蓋部(6)和用于將兩個(gè)屏蔽部端部連接在一起的電連接裝置(8)，該連接裝置圍繞覆蓋部并被容納在低溫封殼中，并包括兩個(gè)接頭元件(5、5’)和電拼接結(jié)構(gòu)(7)，每個(gè)接頭元件電結(jié)合并機(jī)械結(jié)合至相應(yīng)的屏蔽部端部，電拼接結(jié)構(gòu)用于將這兩個(gè)接頭元件拼接到一起。
文檔編號(hào)H01R4/68GK101562283SQ200910132738
公開日2009年10月21日 申請(qǐng)日期2009年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月16日
發(fā)明者尼古拉斯·拉洛伊特 申請(qǐng)人:尼克桑斯公司