专利名称：超导线缆的连接套管和借助该套管的连接端子的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于超导线缆的连接套管，以及借助所述套管进行连接的端子。 本发明最特别地应用于高压场合。
背景技术：
超导线缆主要包括中心支撑件，该中心支撑件一般是圆柱形的并且具有在其周围 包围的超导材料；和设置在超导体周围的绝缘护套。中心支撑件由导电的材料组成，但是其 不是超导的。例如，其可以是铜管或者线缆。超导材料可以采用以一层或者多层围绕中心 支撑件绕制的带的形式。由于超导材料的电阻率几乎为零，所以中心支撑件的外径相对较 小。但是，非超导线缆的电阻率就高出不少(这样的线缆下面称为"阻抗"线缆，即使其电 阻率可能非常小，诸如例如铜的电阻率)。结果是，为了传输确定幅度的电流，当线缆是阻抗 性时所使用的线缆的截面必须大于当线缆是超导性时所使用的线缆的截面。因此，需要采 用特别的连接件，从而将阻抗线缆连接到超导线缆。 为了保护超导线缆的特性，连接件必须不能破坏超导线缆。该连接件必须为传输 电流提供良好的持续性。对于该连接件还优选能够容易地脱开和再连接，而不需要切断线 缆的一部分，例如如果阻抗线缆或者超导线缆需要更换的时候。此外，由于在短路时，超导 线缆失去超导特性，这时电流经由中心导体通过，该中心导体是阻抗性的，则设计连接件时 必须考虑到这种操作事故的可能性。
发明内容
本发明提出了解决连接到满足上述规定要求并且利用专门的连接的超导电缆的 问题的方案。 更准确地说，本发明提供一种用于连接至超导线缆的端部的金属套管，所述套管 包括基本上采用中空柱体形式的部分，其特征在于，所述部分包括开口 ，该开口使得焊料能 够被引入到其上接合有所述套管的所述超导线缆的剥开部分与套管的所述部分的内壁之 间的空间内。 借助这一特征，优选地具有相对较低的熔点即低于IO(TC的焊料，诸如Sn-Bi-Pb 合金能够被引入到其上接合有所述套管的所述超导线缆的剥开部分与套管的所述部分的 内壁之间的空间内。 在一种优选实施例中，套管的所述部分包括套管外表面上的电接触器件。
所述电接触器件由用于容纳金属接触片的环形槽构成。 优选地，所述开口的形状是椭圆形的，纵向轴线平行于所述套管的纵向轴线。
优选地，所述套管由铜制成并且所述套管可以镀有银。
本发明也提供一种用于借助根据前述任一权利要求所述的套管将超导线缆的 一端连接至非超导的传统电导体的端子，所述端部由至少一个基本上圆柱形的阻抗导电 (resistively-conductive)的中心支撑件、围绕该支撑件设置的超导体、和包围该超导体 的绝缘护套构成，线缆的这一端部剥开以暴露超导体，且一段长度的剥开超导体被取下从 而暴露该中心支撑件，该端子的特征在于，其包括金属套管，该套管包括两个端对端临近的 连续部分，第一部分围绕该中心支撑件的可见部分接合，且称为第二部分的所述部分围绕 该超导体的可见部分焊合。 优选地，焊料具有相对较低的熔点，低于100°C，诸如Sn-Bi-Pb合金。 在另一实施例中，套管的第一部分包括基本上圆柱形的第一和第二元件，第二元
件的直径大于第一元件的直径，还包括位于第一和第二元件之间的截头圆锥形的中间部
分，截头圆锥形部分大基部的直径基本上等于第二元件的直径，截头圆锥形部分小基部的
直径基本上等于第一元件的直径，该第一元件围绕中心支撑件的剥开部分接合。 优选地，超导体由围绕中心支撑件绕制的至少一层超导带构成。
参照附图，本发明的其他优势和特征将记载在以下作为非限制性示例给出的本发
明的实施例的详细描述中，其中 图1、2和3示出本发明的第一实施例； 图4示出第二实施例。
具体实施例方式
在图1中示意性地示出的线缆端部10由导电的中心支撑件12组成，该支撑件基 本上是圆柱形。通过示例，该支撑件可以是低阻抗的铜线缆或者金属管，例如由铜或者镀银 的铜制成。两层超导材料的叠置层14和16包围中心支撑件12。电绝缘护套18包围超导 层16。 中间层20、22和24分别夹置在支撑件12和层14之间、两层超导层14和16之间、 和超导体16和护套18之间。使用这些中间层是有优势的，但却不是必须的。它们可以例 如由碳黑制成或者使用围绕中心支撑件12和超导体14和16的不锈钢带制成。
超导层14和16可以由分别围绕中间层20和22缠绕的超导材料带或者导线形 成。更一般地，线缆可以仅有一层超导体14或者16。通过示例，超导导线或者带可以采用 BSCC0(Bi2Sr2Ca2Cu30x)类型或者YBaCuO类型。 线缆端部10被剥开，组成阶梯形的构造，使得从线缆顺序出现并且以可变的长度 延伸下述部件超导层16 ;超导层14 ;然后是中心支撑件12。中间层20、22和24实际上是 看不见的，如图l所示。 金属套管30 (图2和3)装配在剥开的中心支撑件12和剥开的超导层14和16上。 套管包括放置成端对端的第一和第二部分32和34。第一部分32是中空圆柱形，其内径略 微大于支撑件12的直径，使得套管的第一部分32仅仅地通过互相接合或者压接而固紧到 支撑件12的可见部分上。通过示例，套管可以由铜制成，并且当中心支撑件也由铜制成时， 这实现了良好的铜-铜电连接。铜也可以是镀银的。套管第二部分34基本上是中空圆柱形，其长度不小于超导层14和16的可见剥开部分的长度，从而完全覆盖它们。套管第二部 分34的内径大于超导层16的直径(该直径大于导电层14的直径)，使得在套管第二部分 34的内壁与超导体14和16之间留下间隙。开口 36穿过第二部分34，该开口的尺寸足以 使焊料粉末通过所述开口 36灌入，或者使熔融焊料合金直接浇注，使得焊料占据套管第二 部分34的内壁与超导体14和16之间的空间。通过示例，该开口是椭圆形的，如图2至4 所示。 焊料至少部分地填充套管第二部分34与超导体14和16之间的空间。该材料是 导电的并且有利地具有相对较低的熔点，例如小于约10(TC。通过示例，其可以是Sn-Bi-Pb 组分的合金。这避免了因加热到太高的温度而损坏超导体，同时也使得在超导层与套管30 之间建立电连接。 套管长度使得其完全覆盖超导体的剥开部分14和16以及中心支撑件的剥开部分
12，从绝缘护套18的端部38开始并且至少远及中心支撑件12的端部40。 套管30可以包括其第二部分34外壁上的电接触器件，例如采用在套管30第二部
分34的外壁中机制的槽42的形式。这些槽用来容纳环形的金属接触片。 带有装配在其上的套管30的线缆端部IO(图3)可以容易地连接到传统阻抗线缆
一个端部，例如，通过形成连接件的凹部的导电管与组成凸部的套管30形成。 在图4所示的另一种实施例中，套管30的第一部分32包括圆柱形的第一和第二
元件50和52，第一元件50的直径小于第二元件52的直径。截头圆锥形的中间部分54互
连两个元件50和52。截头圆锥54的大基部具有与第二元件52相同的直径，且截头圆锥
54的小基部具有与第一元件50相同的直径，使得在第一元件50的截面和第二元件的更大
截面之间进行渐变过渡。第一元件50是中空的，并且和上述一样，其可以通过互相啮合而
固紧在中心支撑件12的剥开部分上。 第二部分34与图2和3中的实施例相同。套管的第二部分34外壁上的电接触器 件在本实施例中没有任何用处。如上所述，套管的第一和第二部分32和34由金属例如铜 制成，其可选择地镀有银。 第二元件52可以连接到传统线缆端部。 上述端子具有许多优势。通过焊接形成至超导体端部的连接易于实施并且不会损 坏超导体，无论是过分加热还是弯折，因此它们保留其全部特性。线缆端部可以没有困难地 连接到传统线缆或者从其上脱开，这在需要更换阻抗部分或者超导体部分时是有利的。为 了解除这种连接，将端子加热到高于焊料熔点的温度就够了，然后套管30可以取下。此外， 可以容易地以易于重现的方式将套管组装到超导线缆的剥开端部。类似地，在短路的情况 下，套管内的填充有焊料的空间增大了可用于传输电流的横截面。 可以由本领域的技术人员在不脱离本发明的范围的条件下予以制作除了上述和 所示的实施例外的实施例。例如，所述的实施例涉及具有两层超导层的线缆端部。自然地， 线缆可以仅有一层超导层。类似地，中间层诸如20、22和24的使用不是必须的。
权利要求
1. 一种用于连接至超导线缆(10)的端部的金属套管(30)，所述套管包括基本上采用中空柱体形式的部分(34)，其特征在于，所述部分(34)包括开口 (36)，该开口使得焊料能够被引入到其上接合有所述套管的所述超导线缆的剥开部分与套管的所述部分的内壁之间的空间内。
2. 如权利要求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电接触器件(42)。
3. 如前述任一权利要求所述的套管，其特征在于，所述电接触器件由用于容纳金属接触片的环形槽(42)构成。
4. 如前述任一权利要求所述的套管，其特征在于，所述开口 (36)的形状是椭圆形的，纵向轴线平行于所述套管的纵向轴线。
5. 如前述任一权利要求所述的套管，其特征在于，所述套管由铜制成。
6. 如前述任一权利要求所述的套管，其特征在于，所述套管镀有银。
7. —种用于借助根据前述任一权利要求所述的套管将超导线缆(10)的一端连接至非超导的传统电导体的端子，所述端部由至少一个基本上圆柱形的阻抗导电(resistively-conductive)的中心支撑件(12)、围绕该支撑件设置的超导体(14、16)、和包围该超导体的绝缘护套(18)构成，线缆的这一端部剥开以暴露超导体(14U6)，且一段长度的剥开超导体被取下从而暴露该中心支撑件，该端子的特征在于，其包括金属套管(30)，该套管包括两个端对端临近的连续部分，第一部分(32)围绕该中心支撑件的可见部分接合，且称为第二部分的所述部分(34)围绕该超导体的可见部分焊合。
8. 如权利要求7所述的端子，其特征在于，焊料具有相对较低的熔点，低于IO(TC。
9. 如权利要求8所述的端子，其特征在于，焊料是Sn-Bi-Pb合金。
10. 如权利要求7至9其中任一个所述的端子，其特征在于，套管的第一部分(32)包括基本上圆柱形的第一和第二元件(50和52)，第二元件(52)的直径大于第一元件(50)的直径，还包括位于第一和第二元件之间的截头圆锥形的中间部分(54)，截头圆锥形部分(54)大基部的直径基本上等于第二元件(52)的直径，截头圆锥形部分(54)小基部的直径基本上等于第一元件(50)的直径，该第一元件围绕中心支撑件(12)的剥开部分接合。
11. 如权利要求7至10其中任一个所述的端子，其特征在于，超导体由围绕中心支撑件(12)绕制的至少一层(14、 16)超导带构成。
全文摘要
文档编号H01R11/11GK101697384SQ20091020767
公开日2010年4月21日 申请日期2007年3月30日 优先权日2006年3月31日
发明者塞巴斯蒂安·德尔普莱斯, 尼古拉斯·拉洛埃特 申请人:尼克桑斯公司;