专利名称：超导电缆连接结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种超导电缆连接结构。具体的讲，本发明涉及一种超导电缆连接结构，其中可以抑制超导层的翘曲，当超导层和布置在其外侧上的外周层沿着纵向方向彼此移动时易于发生这样的翘曲。
背景技术：
作为超导电缆，提出了一种如图4所示的单芯线超导电缆。图4是超导电缆的剖视图。超导电缆100构造成为使得单个电缆芯线110容纳在绝热管120里。
电缆芯线110从它的中心按照顺序包括骨架(former)10、导体层30、绝缘层50、屏蔽层60和保护层70。通过在骨架10上成螺旋形地卷绕多层超导线材料而形成导体层30。通常，使用带状超导线材料，其中由氧化超导材料制造的多个细丝以矩阵形式布置，例如银护层。通过卷绕例如半合成绝缘纸的绝缘纸而形成绝缘层50。通过在绝缘层50上成螺旋形地卷绕超导线材料而形成屏蔽层60，该超导线材料类似于导体层30里使用的材料。关于保护层70，使用绝缘纸等。
另一方面，绝热管120包括布置在双层管，该双层管是内管121和外管122之间的绝热材料(未图示)，且双层管的内部被抽空。在绝热管120的外侧上形成抗腐蚀层130。例如液氮的冷却介质充满骨架10的内部并通过在内管121和芯线(core)110之间形成的空间并且在其内进行循环，它在使用状态下，绝缘层50用冷却介质浸渍。
在图5中所示的技术已知为这样的超导电缆的中间连接部分(参见，例如类似技术的专利文献1)。在连接部分里，首先，在邻接和连接的电缆的相应端部处以阶梯方式移去每一层，从而以阶梯方式暴露出导体层30和骨架10。然后，相应的骨架10插入连接套筒210，并被按压夹紧。连接套筒210是一个金属管，该金属管具有骨架插入孔，其形成在金属管的中间部分处；以及导体插入孔，其形成在金属管的相应端部处。导体插入孔具有比骨架插入孔大的内部直径。通过挤压骨架插入孔执行骨架的按压夹紧连接，以阶梯方式暴露的导体层30没有插入骨架插入孔里，而是具有间隙地插入导体插入孔里。导体层30没有通过按压夹紧进行连接，这是因为当超导线材料被挤压时超导特性就会变低。因此，通过在导体插入孔和导体层30之间的间隙里浇注进焊料240，而将导体层30和连接套筒210连接在一起。当在连接套筒210内浇注焊料240时，必须加热整个连接套筒210，使得焊料240可以精确地成比例分布在导体层30上。
为了进行这样的焊接，在连接套筒210的端部和绝缘层50的端部之间通常设置间隔S。作为超导电缆的绝缘层50，例如其中使用半合成纸，层叠聚丙烯材料和绝缘纸。没有间隔S的情况下，绝缘层50的端部可接触或变得很靠近焊料240，因为包括焊料240的连接套筒21的总热量很大，所以担心由于焊料240的融化热量而可能融化了聚丙烯，从而降低了绝缘性能。
当通过连接套筒210完成了骨架10和导体层30的连接时，例如半合成纸的绝缘带卷绕在连接套筒210的外周附近上，亦即，在一个电缆的绝缘层的端部附近到另一电缆的绝缘层的端部附近的范围上，从而形成加强绝缘层230。
专利文献1日本专利未审查公开JP-A-11-121059(图9)发明内容本发明要解决的技术问题然而，在上述连接结构里，超导线材料有时由于电缆的热膨胀或收缩而翘曲。
当通过冷却介质冷却超导线材料时，超导电缆热收缩，当它返回正常温度时，发生热膨胀。因为电缆的各层在构成材料上不同，并且在径向方向上分离，所以在各层之间可能会由于在各层的热收缩量的不同引起在纵向方向上的相对运动。例如，当冷却超导电缆时，成螺旋形地卷绕以形成导体层的超导线材料收缩并经受拉伸应力，因此，它会沿着紧固扭曲的方向运动，即，沿着直径变小的方向运动。相反，当超导电缆返回到正常温度时，超导线材料沿着松开其扭曲的方向运动。另一方面，和超导线材料相比，在形成在导体层的外侧上的绝缘层里，由于温度变化导致的膨胀和收缩程度较小。因此，当重复使超导电缆冷却到很低温度并使超导电缆返回到正常温度时，在导体层和绝缘层之间沿着纵向方向会逐渐发生相对运动。尽管导体层通过加强绝缘层被朝向内周侧保持，但是由于和在绝缘层中的情况类似的原因，加强绝缘层不和导体层一起运动。因此，加强绝缘层不具有抑制相对运动的功能。
特别地，在超导电缆的连接部分处，绝缘层50的端部可能如图6中朝向连接套筒210运动(从虚线所示的位置运动到实线所示的位置)，或者沿着相反方向运动。在这样的过程中，在连接套筒210的端部和绝缘层50的端部之间的间隔S(参见图5)会重复减小和增大，从而在超导层和绝缘层之间形成间隔，或者超导线材料起皱，使得设置在间隔S的区域处的超导材料可能会翘曲。结果，预料到超导线材料的电和机械特性降低，并且在最坏的情况下，超导线材料被破坏。
鉴于上述情况做出了本发明，本发明的主要目的是提供一种超导电缆连接结构，其中可以抑制超导层的翘曲，当超导层和布置在其外侧上的外周层沿着纵向方向相对彼此移动时，易于发生上述翘曲。
解决问题的手段本发明通过以下措施实现了上述目的，即覆盖设置在例如连接套筒的连接部件和例如绝缘层的电缆芯线的外周层之间的超导层，以保持超导层，从而抑制超导层的翘曲。
本发明涉及一种超导电缆连接结构，该连接结构形成在具有超导层和形成在其上的外周层的超导电缆的端部处。其特征在于，该连接结构包括连接部件，其连接到该超导层；以及保持部件，其在连接部件的端部和外周层的端部之间的区域处覆盖超导层，以防止由于在超导层和外周层之间的相对运动引起的超导层的翘曲。
当形成具有例如导体层的超导层和例如绝缘层的外周层的超导电缆的连接部分时，在超导层和外周层的相应端部之间形成间隔。然而，当由于热收缩或其他原因在超导层和外周层之间产生相对运动时，该间隔变得更窄或变得更宽，从而超导层如上所述发生翘曲。在根据本发明的连接结构里，布置在间隔区域里的超导层用保持部件覆盖，因此，即使当在超导层和外周层之间发生相对运动时，通过保持部件向设置在正下方的内周层侧挤压超导层。因此，超导层在径向方向上表现的间隔是小的，使得超导层将不会从内周层卸下，并将不会在内周层上方起皱，从而抑制了超导层发生弯曲。当然，即使当布置在该间隔区域的超导层用保持部件覆盖时，当进一步施加热膨胀或收缩时，它的没有用保持部分覆盖的暴露部分可以形成在超导层上。即使在这样的情况下，和没有提供保持部件的情况相比，超导层的暴露范围可以做的尽可能小，并且有效防止了超导层的翘曲。
下面将进一步详细说明本发明的连接结构。
首先，将描述通过本发明的结构将连接在一起的超导电缆的结构。
用于本发明的连接结构中的超导电缆具有这样的基本结构，即它包括超导层、绝缘层和绝热层。另外，通常提供骨架、屏蔽层和保护层。在本发明里，超导层是通过利用超导线材料形成的层，一个代表性的例子是导体层。在也通过超导线材料形成屏蔽层的情况下，屏蔽层也包括在超导层中。
在上述电缆里，骨架以预定形状保持着导体层，可以采用管状结构或扭曲线结构。可以使用例如铜和铝的非磁性金属材料，作为其材料。当骨架形成为管状结构时，可以使用骨架的内部作为冷却介质的流动通道。
通过例如在骨架上成螺旋形地卷绕由超导材料制造的线而形成导体层。作为超导线材料的一个特定例子，可以采用带状材料，其中由基于Bi2223的氧化超导材料制造的多个细丝以矩阵形式布置，例如银护层。超导线可以卷绕单层或多层。在多层结构的情况下，可以提供层间绝缘层。例如，通过卷绕例如牛皮纸的绝缘纸或者例如PPLP(由Sumitomo Electric Industries，Ltd.制造，注册商标)的半合成纸，来提供层间绝缘层。
优选的是，通过卷绕例如PPLP(Sumitomo Electric Industries，Ltd.的注册商标)的半合成纸，来形成绝缘层，在该半合成纸中，层叠聚丙烯材料和牛皮纸，或者通过卷绕例如牛皮纸的绝缘纸来形成绝缘层。半导电层可以形成在绝缘层的内周和外周的至少一个上，亦即，在导体层和绝缘层之间或者在绝缘层和屏蔽层之间。当形成前者(内部)半导电层和/或后者(外部)半导电层时，增强了在导体层和绝缘层之间的粘附性和/或在绝缘层和屏蔽层之间的粘附性，从而抑制由于局部放电产生的损害。
优选的是，屏蔽层形成在绝缘层的外侧上。当提供了屏蔽层时，可以防止流过导体层的交流电流的磁场泄漏到外面。屏蔽层可以通过导电材料形成，并且可以通过在绝缘层的外侧上卷绕类似于导体层中使用的材料的超导线材料而形成。
优选的是，在屏蔽层的外侧上形成保护层。保护层覆盖屏蔽层，以主要为屏蔽层提供机械保护。例如，通过在屏蔽层上卷绕例如牛皮纸的绝缘纸而形成保护层。
进一步，衬垫层可以插入骨架和导体层之间。衬垫层避免了在骨架和超导线材料之间的直接金属-金属接触，并防止了超导线材料受到损坏。特别当骨架具有扭曲的线结构时，衬垫层也具有使骨架的表面更加平滑的功能。作为用于衬垫层的特定材料，可以适宜地使用绝缘纸或碳素纸。
另一方面，绝热管可以具有这样的结构，使得绝缘材料设置在通过外管和内管形成的双层管之间，并且在内管和外管之间的空间被抽空。至少导体层容纳在内管内，例如液氮的冷却介质充满在内管里，用于冷却超导层。
接下来，将描述用于连接这样的超导电缆的连接结构。
根据本发明的连接结构是这样一种连接结构，其中超导层通过连接部件连接在一起。例如，通过以阶梯方式移去相关部分暴露出来的导体层通过连接部件连接在一起，连接部件的周边用加强绝缘层覆盖。
连接部件的一个例子是连接套筒。更加具体地讲，连接套筒是这样的金属管，该金属管具有在其中间部分处的骨架插入孔和在其相应端部处的导体插入孔。导体插入孔的内部直径大于骨架插入孔的内部直径。通过使用连接套筒，执行在骨架之间的连接和在导体层之间的连接。使用连接套筒，骨架被插入骨架插入孔中，以便彼此邻接，并通过压紧而连接。另一方面，导体层没有插入骨架插入孔中，而是插入相应导体插入孔中，并且可以通过焊接与之连接。当连接屏蔽层时，可以合适地使用编织材料，作为连接部件。
当形成连接部分时，每个超导电缆的端部以阶梯方式被移去，从而在连接套筒的端部和绝缘层的端部之间形成间隔，导体层插入该连接套筒中，并且，在间隔区域里暴露该导体层。在另一情况下，在连接屏蔽层的编织材料的端部和保护层的端部之间形成间隔，在间隔区域里暴露该屏蔽层。这样的暴露部分用保持部件覆盖。
树脂、金属线或带材料可以合适地用作保持部件。例如，FRP(纤维加强塑料)可以被布置和设定在暴露部分处，或者半导电带材料可以卷绕在暴露部分上。另外，可以卷绕金属线或带材料，或者卷绕金属线和带材料。作为FRP，可以使用具有在基本树脂里混合有纤维材料的各种材料。
基本树脂可以是环氧树脂或者聚酯树脂。特别地，优选的是，使用这样的热固树脂，该热固树脂具有的固化温度低于用于形成绝缘层的材料(例如聚丙烯)的熔点，以便防止当形成保持部件时绝缘层受到损坏。碳纤维、玻璃纤维可以合适地用作纤维材料。
半导电带材料可以是碳卷轴式记录纸或者绉纱卷轴式碳记录纸。
可以使用铜线或铝线作为所述金属线。可以使用树脂带或金属带作为所述带材料。当使用金属线或金属带时，在将金属线或金属带卷绕在暴露部分上之后，通过焊接将它固定到暴露的导体层上，从而可以有效抑制导体层的翘曲。关于焊料，优选的是，使用低熔点的焊料，以便抑制绝缘层由于热传递受到的破坏。例如，当使用PPLP(SumitomoElectric Industries，Ltd.的注册商标)作为绝缘层时，通过使用低熔点的焊料将保持部件固定到导体层上，该焊料的熔点低于PPLP的聚丙烯的熔点(165℃到176℃)(例如，低熔点的焊料的熔点为大约79℃，且其化学成分如下Sn17.0质量％，In26.0质量％，Bi57.0质量％)。在金属带的情况下，可以优选使用银带、铜带、铝带、不锈钢带等。银带给焊料提供了良好的粘附，并且具有良好的柔性。在使用具有不好的与焊料粘附的情况下，优选的是，用银或锡进行镀，以便增强焊料的粘附。带材料可以拉紧它卷绕在其上的那部分，使得超导层可以朝向内周保持，从而有效抑制其翘曲。当使用金属线或金属带作为保持部件时，优选的是，衬垫层介于保持部件和超导层之间。通过插入衬垫层，避免了金属到金属的接触，从而抑制了对超导线材料的损坏。
当通过金属线或金属带形成保持部件时，它可以形成为金属带卷绕结构或金属线卷绕结构。它可以形成为包括金属带卷绕结构和金属线卷绕结构的双层结构。
当形成连接部分时，令人担心的是，在连接套筒和从套筒突出的导体层之间形成阶梯(例如，具有直角角部的阶梯)。电场集中在阶梯部分上，结果，可能阶梯部分的绝缘被破坏，从而形成绝缘的弱点。为了减轻在阶梯部分上的电场集中，优选的是，保持部件形成为这样的形状，该形状从套筒朝向外周层逐渐变细(锥形)。优选的是，形成为锥形的卷绕结构的表面是平滑的。类似的，优选的是，绝缘层的端部形成为这样的形状，该形状朝向连接部件(朝向套筒)逐渐变细，以便减轻电场集中。
可以通过金属带或金属线中的任一个来形成保持部件。然而，当它通过金属带形成时，锥形卷绕结构的表面由于金属带的厚度和金属带的卷绕而形成为类似楼梯的形状，并且难以将卷绕结构形成为平滑表面。当保持部件通过金属线形成时，锥形卷绕结构的表面可以容易地形成为平滑表面，但是卷绕次数增加，使得操作效率较低。因此，考虑操作效率和成形能力，优选的是，保持部件形成为双层结构。例如，金属带可以卷绕在导体层上，此后，可以卷绕金属线，该金属线的直径小于由于金属带的厚度或金属带的卷绕次数而形成的阶梯的厚度。
在连接部分结构里，要用保持部件覆盖的部分是易于通过超导层和其上形成的外周层的相对移动而翘曲的超导层的那部分。正常地，如果仅仅在连接部件的端部和外周层的端部之间的超导层的暴露部分被保持部件覆盖，它是足够的。导体层可以在更宽的范围上被覆盖，例如，也可以覆盖导体层被插入连接套筒的导体插入孔的那部分。在这样的情况下，因为连接套筒和保持部件被焊接在一起，所以金属带可以合适地被用作保持部件。在另一情况下，保持部件可以形成为延伸到绝缘层的端部或者至少连接套筒的端部。进一步，保持部件可以形成为延伸到绝缘层和连接套筒的两个表面。
在超导层通过连接部件连接在一起之后，加强绝缘层形成为覆盖连接套筒、保持部件和绝缘层的端部。通过将绝缘纸卷绕在连接部件的外围，例如卷绕在从一个电缆的绝缘层的端部附近到另一电缆的绝缘层的端部附近的范围上，而形成加强绝缘层。由于形成加强绝缘层，所以确保在连接部件周围有足够的绝缘。在这种情况下，可能由于在构成材料的热收缩数量方面的差异，在加强绝缘层和连接套筒之间发生相对位移，从而导体层的暴露部分增加，并且暴露的导体层发生翘曲。
因此，为了抑制由于在导体层和绝缘层之间的相对位移和在导体层和加强绝缘层之间的相对运动引起的翘曲，保持部件可以形成为延伸到外周层的端部的下侧。更加具体地讲，在仅仅具有绝缘层的超导电缆里，如果由于保持部件形成过程和在保持部件形成之后的绝缘层的结构引起的电应力在可容许的范围内，保持部件可以形成为部分地延伸到绝缘层的下侧。在绝缘层具有卷绕结构的情况下，如果由于保持部件形成过程和在保持部件形成之后的绝缘层的结构引起的电应力在可容许的范围内，绝缘层的一部分可以展开以形成保持部件从而被延伸。在具有绝缘层下方形成的内部半导电层的超导电缆里，保持部件形成在内部半导电层下方。更加具体的讲，在内部半导电层具有卷绕结构的情况下，内部半导电层的一部分被展开以形成被延伸的保持部件。在超导电缆具有内部半导电层以及绝缘层和内部半导电层两者都具有卷绕结构的情况下，如果由于保持部件形成过程和在保持部件形成之后的绝缘层的结构引起的电应力在可容许的范围内，可以卷绕内部半导电层的一部分和绝缘层的一部分，以便形成保持部件以被延伸。
根据本发明的连接部分不但可以应用于单芯线电缆之间的连接，而且可以应用于在多芯线电缆的相应芯线之间的连接。它特别适合于应用于单芯线电缆。通常，在多芯线电缆(例如，三芯线电缆)的情况下，每个芯线松散地扭曲在一起，使得在冷却收缩时芯线本身发生作用。因此，对于单芯线电缆，由于超导层和外周层的相对运动引起的超导层的翘曲的问题更加容易发生。另外，本发明可以应用在AC超导电缆或者DC超导电缆的连接部分上。
此外，本发明的结构不仅可以应用在中间连接部分上，而且可以应用在终端连接部分上，只要它具有这样的结构，即在连接部件的端部和外周层的端部之间形成空间，并且超导层设置在该隔开区域处。
本发明的优点根据本发明的超导电缆连接结构，可以获得如下优点。
(1)即使当超导层和设置在其外侧上的外周层(例如，绝缘层)的相对运动发生时，可以使得超导层沿着径向方向作用的空间较小，因为超导层被保持部件保持。因此，防止超导层从内周层抬升或者在内周层上起皱，从而可以防止超导层的翘曲。
图1是用于根据本发明的连接结构中所使用的超导电缆的横截面剖视图。
图2是如图1所示的超导电缆的芯线的剖视图。
图3是显示根据本发明的连接结构的一部分的示意性剖视图。
图4是超导电缆的横截面剖视图。
图5是显示超导电缆的传统连接结构的一部分的示意性剖视图。
图6是显示导体层和绝缘层的相对运动的解释视图。
图7是显示本发明的第二实施例的局部示意性剖视图。
图8是显示本发明的第三实施例的局部示意性剖视图。
图9是显示本发明的第四实施例的局部示意性剖视图。
图10是显示本发明的第五实施例的局部示意性剖视图。
参考数字说明100 超导电缆110 芯线10 骨架(former)30 导体层50 绝缘层60 屏蔽层70 保护层20 衬垫层41 内部半导电层42 外部半导电层55 绝缘层的远端部分120 绝热管121 波纹内管122 波纹外管130 抗腐蚀层210 连接套筒211 骨架插入孔212 导体插入孔220 保持部件221 金属带卷绕层
222 金属线卷绕层225 保持部件的远端部分230 加强绝缘层240 焊料具体实施方式
此后，将描述本发明的实施例。这里，将作为一个例子，描述超导电缆的中间连接部分。在描述根据本发明的连接结构之前，将描述要连接的超导电缆的结构。
(超导电缆结构)制备交流单芯线超导电缆，作为用于根据本发明的连接结构的超导电缆的例子中的一个例子。图1中显示了其剖视图，并且图2中显示了电缆的芯线的剖视图。
如图1所示，电缆100包括单芯线110和容纳芯线110的绝热管120。
如图2所示，芯线110按从其中心的顺序，包括有骨架10、衬垫层20、导体层30、内部半导电层41、绝缘层50、外部半导电层42、屏蔽层60和保护层70。在这些层中，超导线材料用在导体层30和屏蔽层60里。通过在绝热管和芯线之间的空间中流过冷却介质(例如，液氮)，使得在芯线110里的超导线材料保持在超导状态。
多个扭曲在一起的铜线用作骨架10。利用扭曲线的骨架的结构，可以同时获得AC损耗的降低以及抑制温度由于过多电流而升高。在这个实施例里，在外周侧上的线比在中心侧上的线要细，从而可以使得骨架10的外周表面上表现出的不均匀凹槽尽可能小。
衬垫层20形成在骨架10上。通过在骨架10上螺旋形地卷绕碳素纸，而形成衬垫层20。通过衬垫层20可以使得骨架10的表面平滑，可以减轻由于骨架10和导体层30的直接接触而带来的损坏。
基于Bi2223的Ag-Mn的护套带线材料用作导体层30，该材料的厚度为0.24mm，宽度为3.8mm。带线材料以多层形式卷绕在衬垫层20上，以形成导体层30。在导体层30里，超导线材料的每一层在扭曲的节距上都彼此不同。另外，卷绕的方向每一层或者每两层或更多层就会变化，从而流过每层的电流可以变得均匀。
按照从内侧开始的顺序，内部半导电层41、绝缘层50和外部半导电层42形成在导体层30的外周上。内部和外部半导电层41、42抑制在导体层30和绝缘层50之间的分界面处或者在绝缘层50和屏蔽层60之间的分界面处产生微小间隙，并防止在这些间隙里发生局部放电。碳素纸可以用作这些半导电层41、42。通过使用例如半合成纸(由SumitomoElectric Industries，Ltd.制造的PPLP，它的注册商标)，可以形成绝缘层50，通过层压牛皮纸和例如聚丙烯薄膜的树脂薄膜而形成该半合成纸，该半合成纸可以卷绕在内部半导电层41的外周上。
屏蔽层60可以设置在外部半导电层42上。通过卷绕类似于在导体层30中使用的超导线材料的超导线材料而形成屏蔽层60。在屏蔽层60里沿着和导体层30相反的方向感应出和在导体层30里流动的电流基本相等的电流，从而基本消除了从导体层30产生的磁场，防止了磁场泄漏到外面。
牛皮纸卷绕在屏蔽层60上，以形成保护层70。保护层70机械地保护屏蔽层60，也提供了和绝热管的绝缘。
另一方面，绝热管120具有由不锈钢制成的双管结构，并且包括波纹内管121和波纹外管122，如图1所示。通常，在波纹内管121和波纹外管122之间形成空间，该空间被抽空。用作绝热材料的超绝缘(未图示)设置在抽空的空间内，从而进行热辐射的反射。抗腐蚀层130形成在波纹外管122的外侧上。
(连接结构)(实施例1)图3中显示了使用上面超导电缆的连接结构。连接结构包括一对超导电缆100，其设置为彼此邻接；连接套筒210，其连接相应电缆100；保持部件220，每个保持部件覆盖在连接套筒210的端部和绝缘层50的端部之间暴露的导体层30；以及加强绝缘层230，其覆盖连接套筒的周边。
当形成连接部分时，首先，每个电缆的相应层在其端部处以阶梯的方式被移去，从而以阶梯方式暴露出骨架10、导体层30、绝缘层50(包括内部和外部半导电层41、42)和屏蔽层60(未图示)。
暴露的骨架10和暴露的导体层30通过连接套筒210连接在一起。连接套筒210为一金属管，该金属管具有形成在其中部处的骨架插入孔211，以及在其相应端部处形成的导体插入孔212。导体插入孔212的内部直径比骨架插入孔211的内部直径大。骨架10从连接套筒210的相应端部上的开口插入到骨架插入孔211中。此时，导体层30在具有间隙的情况下插入导体插入孔212中，但是不插入骨架插入孔211中。在连接套筒210的端部和相应绝缘层50的端部之间设置间隔S，导体层30在设置了间隔S的区域暴露出来。
在这样的情况下，连接套筒210的对应于骨架插入孔211的外周部分被压缩，从而以压缩的方式连接骨架10和连接套筒210。随后，导体层30连接到连接套筒210。通过在相应导体层30和导体插入孔212之间形成的间隙里浇注进焊料240，并使得焊料固化，来执行这个连接。导体层30连接到连接套筒210不是通过压缩进行的，而是通过焊接进行的，从而防止对形成导体层30的超导线材料的损坏。
接下来，暴露在连接套筒210的相应端部和相应绝缘层50的端部之间的导体层30用保持部件220覆盖。例如，由用作基本树脂的环氧树脂和玻璃短纤维组成的混合材料可以在基本树脂保持在熔融状态的同时涂在暴露的导体层30的外周上，并且可以被固化以形成保持部件220。可选的，玻璃纤维带可以卷绕在暴露的导体层30上，可以涂上熔融的基本树脂并在其上固化，从而以类似方式形成保持部件220。当通过卷绕带材料形成FRP保持部件220时，导体层30可以更加有效地保持为朝向内周侧。在上面的任一情况下，暴露的导体层30可以在其整个外周上用保持部件220覆盖。
另外，尽管没有在附图中示出，但是相应电缆的屏蔽层60通过编织材料连接在一起。然后，绝缘纸卷绕在连接套筒210的周边上，即，在从一个电缆的绝缘层的端部附近到另一电缆的绝缘层的端部附近的范围上，从而形成加强绝缘层230。加强绝缘层230覆盖连接套筒210，也覆盖保持部件220，从而确保在连接结构里的足够绝缘。
相应地，设置在连接套筒210的相应端部和相应绝缘层50的端部之间的导体层30通过保持部件220保持，从而即使当在电缆里发生热膨胀或收缩、例如在冷却时收缩时，可以抑制由于导体层30和绝缘层50的相对运动引起的导体层30的翘曲。
(实施例2)接下来，参考图7，将描述本发明的一个实施例，其中保持部件形成为锥形形状。图7是示意性剖视图，显示了根据第二实施例的连接结构的一部分。这里，将主要描述和第一实施例的不同点，将省略和第一实施例的那些类似的其他结构的说明。
根据这个实施例的保持部件220具有双层结构，其中金属带卷绕层221形成在导体层30上，金属线卷绕层222形成在其上。保持部件220形成为锥形形状，其中沿着离开连接套筒210的端面的方向该锥形形状的高度(外径)逐渐减小。
通过卷绕金属带在导体层30上形成金属带卷绕层221。这里，银化的铜带用作金属带。更加具体的讲，金属带卷绕层包括圆柱部分，其在邻近连接套筒210的一侧上具有基本均匀的外径；以及锥形部分，其在离开连接套筒210的一侧上具有的直径朝向导体层30逐渐减小。圆柱部分和锥形部分一体且连续地形成。金属带卷绕为层状，卷绕的回转位置顺序移位以形成保持部件220。例如，金属带从连接套筒210侧以重叠的方式卷绕以形成第一层，金属带在邻近绝缘层50的端部的区域处回转以形成第二层。当以类似方式从第三层到第四层使得卷绕回转时，以回转位置朝向连接套筒210侧移位的方式进行卷绕。顺序地，类似地重复金属带在外周上的卷绕，从而形成金属带卷绕层221，该卷绕层具有基本形成为锥形表面的外周表面的一部分。金属带卷绕层221形成为锥形表面。金属带卷绕层221形成为覆盖在连接套筒210的端面和绝缘层50的端部之间形成的整个空间。
另一方面，金属线卷绕层222形成在金属带卷绕层221的圆柱部分上。通过在圆柱部分上卷绕小直径的金属线而形成金属线卷绕层222。这里，银化的铜线用作金属线。当卷绕金属线时，类似于通过金属带形成锥形部分，在径向方向上的卷绕量在连接套筒210侧较大，使得在径向方向上的卷绕量在离开连接套筒210的一侧上逐渐减小，从而形成金属线卷绕层222，使得金属线卷绕层221的外周表面变得基本为锥形表面。金属线卷绕层222的外周表面具有这样的倾斜度，使得外周表面和金属带卷绕层221的锥形部分的外周表面连续，当从整体上看保持部件220时，外周表面形成为连续的锥形表面。
金属带卷绕层221和金属线卷绕层222通过焊接固定。这里，使用低熔点焊料，以降低在焊料熔融时产生的热量破坏绝缘层的可能性。即使当具有较高熔点(190℃的熔点)的焊料用作用于固定每个卷绕层的焊料时，检验已经表明，在通过加热到大约200℃的烙铁等加热它的情况下，绝缘层50将不会发生破坏，这是因为焊料的热容量较小，且加热时间是临时的。通过焊料固定设置在下层上的金属带卷绕层221，然后，通过焊料固定设置在上层上的金属线卷绕层222。在这个使用焊料的固定操作中，可以防止金属带卷绕层221和金属线卷绕层222两者变得松散。
在根据本实施例的保持部件220的情况下，导体层30可以通过卷绕金属带和金属线而得到有效保持。同样，因为保持部件220形成为锥形形状，并且基本没有角部，使得可以减轻在保持部件220的周边上的电场集中。此外，因为组合使用了金属带和金属线，所以和仅仅通过金属线形成保持部件220的情况相比，可以减小用于卷绕操作所需的时间。特别的，通过使用小直径的金属线，金属线卷绕层222可以容易的形成为具有平滑的锥形外表面。
(实施例3)参考图8，将描述本发明的另一实施例，其中采用形成为锥形形状的保持部件。图8是示意性剖视图，显示了根据本发明的第三实施例的连接结构的一部分。这里，将主要描述和第一和第二实施例的不同点，将省略和第一和第二实施例的那些类似的其他结构的说明。
绝缘层50和根据本实施例的保持部件220的相应远端部分是铅笔状形成的(penciling-formed)，绝缘层远端部分55和保持部件远端部分225由此形成。这里，“铅笔状形成”意思是指相应部件的每个端部形成为具有锥形和尖削形状的外周表面，锥形部分的远端部分的外周表面形成为具有大约十层的卷绕结构的圆柱形状。
在根据该实施例的保持部件220里，具有双层结构，其中金属带卷绕层221形成在导体层30上，此外金属线卷绕层222形成在其上。保持部件远端部分225的从连接套筒210的端面朝向绝缘层50铅笔状形成的一部分延伸到绝缘层的铅笔状形成的远端部分55的下侧。绝缘层远端部分55可以具有卷绕结构，该卷绕结构例如包括十层。保持部件220的伸出的保持部件远端部分225形成为具有基本均匀外径的圆柱形状。
通过卷绕绝缘带(例如，PPLP(Sumitomo Electric Industries，Ltd.的注册商标))形成绝缘层50。绝缘层50的铅笔状形成的绝缘层远端部分55部分通过人工操作展开。保持部件远端部分225形成为朝向绝缘层远端部分55部分地延伸到导体层30的暴露部分的宽度之外，该暴露部分暴露出来用于连接超导电缆。在形成包括了保持部件远端部分225的保持部件220之后，绝缘层远端部分55的展开绝缘带被重新卷绕在保持部件远端部分225上以便重叠在其上，从而形成绝缘层远端部分55。重新卷绕的绝缘层远端部分55也形成为具有基本均匀外径的圆柱形状。
根据这个实施例的保持部件220的保持部件远端部分225形成为部分地延伸到绝缘层远端部分55的下侧，从而可以做使得保持部件220的宽度比导体层30被暴露出来用于连接超导电缆的间隔S要大。在这种结构下，即使当由于在连接部分形成之后热膨胀或收缩使得导体层30和绝缘层50彼此相对移动和间隔S从它的初始状态增加时，也可以抑制导体层30被暴露出来的可能性。因此，可以降低由于电缆的热膨胀或收缩导致的通过在导体层30和绝缘层50之间的相对位移引起的导体层30的翘曲的可能性。此外，保持部件220可以更加牢固地固定。
(实施例4)参考图9，将描述本发明的另一实施例，其中保持部件形成为锥形。图9是示意性剖视图，显示了根据第四实施例的连接结构的一部分。这里，将主要描述和第一到第三实施例的不同点，将省略和第一到第三实施例的那些类似的其他结构的说明。
根据该实施例的保持部件220具有双层结构，其中金属带卷绕层221形成在导体层30上，金属线卷绕层222形成在其上。保持部件形成为锥形形状，其中其高度(外径)沿着离开连接套筒210的端面的方向逐渐减小。
通过卷绕金属带在导体层30上而形成金属带卷绕层221。更加具体的讲，金属带卷绕层221形成为具有多个阶梯的类似楼梯形状，使得其外径沿着离开连接结构210的方向朝向导体层30变小。相邻阶梯彼此形成为一体。例如，金属带卷绕为层状，卷绕的回转位置顺序地移位以形成金属带卷绕层221。考虑到保持部件220需要形成为锥形形状，金属带卷绕层221形成为当沿着纵向剖面看时朝向绝缘层50的向下的类似楼梯形状。通过减小用于每个阶梯的金属带的卷绕层数，可以使得金属带卷绕层221的锥形卷绕层表面变得平滑。
卷绕金属线卷绕层222，以便填充通过金属带卷绕层221形成的类似楼梯的阶梯里。金属线卷绕层222形成为覆盖在连接套筒210的端面和绝缘层50的端部之间形成的整个间隔S。保持部件220形成为当从整体看时具有连续锥形形状的外周表面。
在根据这个实施例的保持部件220里，通过金属带卷绕层221形成粗糙的锥形表面，从而可以极大减小金属线卷绕层222的卷绕次数，使得工作效率得到提高。附带提及，保持部件220和绝缘层50可以如在第三实施例里所述的那样铅笔状形成，使得保持部件220形成为延伸到绝缘层50的下侧。
(实施例5)参考图10，将描述本发明的另一实施例，其中保持部件形成为锥形。图10是示意性剖视图，显示了根据第五实施例的连接结构。这里，将主要描述和第一和第三实施例的不同点，将省略和第一和第三实施例的那些类似的其他结构的说明。
根据这个实施例的保持部件220具有双层结构，其中金属带卷绕层221形成在导体层30上，金属线卷绕层222形成在其上。保持部件形成为锥形形状，其中其高度(外径)沿着离开连接套筒210的端面的方向逐渐减小。
通过将金属带卷绕在导体层30上而形成金属带卷绕层221。更加具体的讲，金属带卷绕成层状，使得金属带没有在径向方向上发生移位，从而将金属带卷绕层形成为具有基本均匀外径的圆柱形状。
另一方面，金属线卷绕层222形成为覆盖圆柱形金属带卷绕层221。当卷绕金属线时，金属线卷绕在金属带卷绕层221的圆柱部分上，使得在连接套筒210侧上沿着径向方向的卷绕量变大，在径向方向上的卷绕量朝向金属带卷绕层221的角部逐渐减小。然后，金属线卷绕在导体层30上，使得在邻近金属带卷绕层221的角部的区域处在径向方向上的卷绕量较大，而在径向方向上的卷绕量朝向绝缘层50逐渐减小。金属线卷绕层222的外周表面形成为平滑的锥形形状。金属线卷绕层222可以分开地形成在金属带卷绕层221上和金属带卷绕层的一侧上，或者可以沿着从连接套筒210朝向绝缘层50的方向连续地形成。保持部件220形成为具有当从整体上看时为连续的锥形的外周表面。
在根据该实施例的保持部件220里，金属带卷绕层221形成为圆柱形状，从而可以容易的进行金属带的卷绕。此外，由于没有形成锥形部分，且其中金属带的卷绕次数少，所以金属带卷绕层221不易于变得松散。附带提及，保持部件220和绝缘层50可以如在第三实施例中所述那样铅笔状形成，使得保持部件形成为部分地延伸到绝缘层50的下侧。
尽管本发明已经参考特定实施例进行了详细描述，但是对于本领域普通技术人员显而易见的是，在不背离本发明的精神和范围的情况下，可以增加各种变化和变型。
本申请基于2004年10月14日提出的日本专利申请(专利申请号2004-300573)和在2004年12月7日提出的日本专利申请(专利申请号2004-354692)，其内容被并入在此处作为参考。
工业应用性本发明可以有效地用作超导电缆的连接结构，该超导电缆例如用于传输电力中。超导电缆可以为单芯线或者多芯线类型的，并且也可以为AC类型或DC类型。
权利要求
1.一种超导电缆连接结构，该连接结构形成在具有超导层和形成在其上的外周层的超导电缆的端部处；该连接结构包括连接部件，其连接到该超导层；以及保持部件，其在连接部件的端部和外周层的端部之间的区域处覆盖超导层，以防止由于在超导层和外周层之间的相对运动而引起的超导层的翘曲。
2.如权利要求1所述的超导电缆连接结构，其中，通过纤维加强塑料、金属线或者金属带形成该保持部件。
3.如权利要求1所述的超导电缆连接结构，其中，该保持部件具有通过金属线和金属带中的至少一个形成的卷绕结构。
4.如权利要求1所述的超导电缆连接结构，其中，该保持部件的外周表面具有锥形形状。
5.如权利要求1所述的超导电缆连接结构，其中，该保持部件通过焊接固定在超导层上。
6.如权利要求1所述的超导电缆连接结构，其中，该保持部件形成为延伸到所述外周层的端部的下侧。
全文摘要
提供了一种超导电缆连接结构，其中可以抑制超导层的翘曲，当超导层和设置在其外侧上的外周层沿着纵向方向彼此相对移动时易于发生该翘曲。超导电缆连接结构形成在超导电缆的端部处，该超导电缆具有超导层和形成在其上的外周层。超导层(导体层30)连接到连接部件(连接套筒210)。保持部件220覆盖了在连接部件的端部和外周层(绝缘层50)的端部之间的超导层。保持部件保持超导层，使得即使当在超导层和设置在超导层的外侧上的外周层之间发生相对运动时，也防止在超导层和外周层直接接触的情况下沿着纵向方向推动超导层。因此，可以防止超导层的翘曲。
文档编号H01R4/68GK101040406SQ200580035259
公开日2007年9月19日 申请日期2005年10月12日 优先权日2004年10月14日
发明者广濑正幸, 芦边祐一 申请人:住友电气工业株式会社