专利名称：用于超导电缆的接合结构件以及接合方法
技术领域：
本发明涉及一种用于超导电缆的接合结构件以及一种用于接合该超导电缆的方法，尤其涉及超导电缆的中间接合结构件以及其接合方法，该中间接合结构件通过明显改善接合界面的物理粘接强度、致冷剂的温升、以及由于这种温度的上升引起的冷却系统的超载来防止开裂，而且具有优良的电特性。
背景技术：
通常，相比较于传统的电力电缆，使用超导体的电力电缆能传输大量的电力，并且功率损耗非常小。
为了使用超导电缆长距离传送大量电力的目的，超导电缆之间的中间接合构件是绝对必要的。该中间接合构件包括导体接合部分、绝缘部分以及用于将所述超导电缆冷却在临界温度之下的致冷剂循环结构件。
在公开号为HEI 4-98773日本专利中揭示了一种用于所述导体接合部分的传统技术，在此将参考图1简要描述如下。
所述传统的导体接合构件构成如下。首先，电缆的内部成型器(former)41和51被切为短于围绕该成型器41和51的超导带42和52的长度。将具有与电缆的分层结构件相同的分层结构件的接合构件4插入在两电缆的成型器41和51之间。最后，通过银焊料8和9将电缆的成型器41和51接合在接合构件4的两端，从而通过银焊料7将超导带42和52互相接合。
通过将超导带62缠绕在具有与该电缆的分层结构件相同的分层结构件的金属管61上，形成该接合构件4。超导带62是通过在其上按顺序层压导电金属层63、超导层65以及导电金属层64构成。
因此，在该导体接合部分中，电流被提供给一个电缆的超导层45，并经由接合构件4的超导层65流至另一电缆的超导层55。
然而，在用于接合电缆的传统方法中，既然该接合构件是通过银焊料与该电缆的成型器接合，由于在低于临界温度进行冷却操作过程中的热收缩，在接合构件和电缆之间的界面处可能会产生破裂。如果在高压下(大约10bar)，致冷剂渗入该易碎界面以及破裂的区域中，该接合部分可能断裂或者其接触电阻可能增加。甚至，由于焦耳热引起的温升，冷却系统的冷却负荷增加，也可能出现超导体的失超现象。
此外，由于当通过银焊料将接合构件的两端与成型器接合时温度过分地上升，可能会损坏超导带。
发明内容
因此，鉴于上述和/或其它问题提出本发明，本发明的一个方案为提供一超导电缆的接合结构件，用于改善电缆的中间构件的接合强度，以便防止破裂、致冷剂的温升以及由于这种温升引起的冷却系统的超载，并用于提供高的电特性，本发明还提供用于接合超导电缆的方法。
根据本发明，上述和其它方案能通过提供将一对超导电缆接合在一起的超导电缆的中间接合结构件实现，其中，该超导电缆具有绕金属管制成的成型器的超导体层。该中间接合结构件包含插入在该对超导电缆之间，并通过焊接联接到在该成型器上的金属管，以及接合套管，接合并联接到在该金属管的外表面上，在将多条超导体导线(短于该导电金属管)绕设在该导电管的纵向方向上之后，用Ag(silver，银)带捆扎。
优选地，该金属管由与该超导电缆的该成型器的材料相同的材料构成，并且该导电金属管由银构成。
此外，在该超导电缆具有多层导体的情况下，通过构成多层接合套管，多层超导电缆被接合，其中，该多层接合套管是通过将多条超导体导线(比银带层短)设置在该银带层上，以及使用银带捆扎该设置的超导体导线构成。
根据本发明，上述和其它方案能通过提供将一对超导电缆接合在一起的方法实现，该超导电缆具有绕在金属管制成的成型器上的超导体层，该方法包括步骤通过将多条超导体导线(短于该导电金属管)绕设在该导电金属管的纵向方向上，并使用银带捆扎该设置的超导体导线，来构成接合套管；在800至850摄氏度对该接合套管施加40小时或更长的热处理；通过将该接合套管接合并固定在更长的金属管的周围，构成接合构件；通过焊接将该接合构件的金属管固定在两个超导电缆的该成型器上；以及绕该接合构件的该导电金属管的两端，接合两个超导电缆的该超导层。
结合附图，从实施例的下列说明中本发明的这些和/或其它方面以及优点将变得显而易见并且更易于理解，其中图1是超导电缆的传统接合结构件的横断面图；图2是根据本发明用于超导电缆的接合构件的横断面图；以及图3是使用图2中的接合构件的超导电缆的中间接合结构件的横断面图。
具体实施例方式
图2和图3是分别显示根据本发明用于超导电缆的接合构件、和使用接合构件的中间电缆接合结构件的横断面图。
如图所示，该中间电缆接合结构件包含金属管31和接合套管40。将该金属管31焊接并联接到在两个超导电缆的成型器16上。多条超导体导线32绕设在导电金属管37的纵向方向上，并被银带38捆扎。然后，通过收缩装置，将超导体导线32固定绕在金属管31上，以完成接合套管40。
金属管31是由与超导电缆的成型器16的金属材料相同的金属材料制成。金属管31的两端通过焊接(welding)39固定在超导电缆的成型器16上，从而金属管31具有很高的粘结强度而可防止由于热收缩导致的分离。
通过收缩装置，接合套管40被一体化绕在金属管31上。几打超导体导线32绕设在导电金属管37的纵向方向上，并被银带38捆扎，从而完成接合套管40。
在这种情况下，为了平滑导电，导电金属管37最好是由具有低电阻的银管制成。
此外，接合套管40可以由单层超导体导线32构成。在使用多层结构件接合超导电缆的情况下，该超导电缆按照下述方式被接合。首先，将几打超导体导线32(短于银带层38)设置在银带层38上。然后，通过将银带38绕超导体导线32捆扎，形成具有相应于该超导电缆的多层结构件的接合套管40。因此，该超导电缆通过多层套管40被互相接合在中间区域。
按照上述方式构成的接合套管40经过在800至850摄氏度的范围超过40小时的热处理，可获得超导特性。通过两片银在高温条件下的金属扩散，接合套管40被接合并一体化。
接合套管40具有比金属管31的外径小0.2毫米的内径。接合套管40被加热并膨胀，而金属管31通过冷却被收缩。然后，接合套管40被装配到金属管31上。接合套管40和金属管31可在室温下紧密接触，而形成完整的接合构件。
进一步，超导电缆的第一超导体层12通过Pb-Sn(铅-锡)或类似物，与由银管制成的导电金属管37的表面接合，并且第二超导体层12通过Pb-Sn或类似物与第二银带层38接合。
根据上述接合超导电缆的方法，几打超导体导线32(短于导电金属管37)绕设在导电金属管37的纵向方向上，并被银带38捆扎，从而构成接合套管40。
同时，为了完成多层超导电缆的接合，几打短于银带层38的超导体导线32设置在银带层38上，并被银带38捆扎，从而构成具有相应于该超导电缆的多层结构件的接合套管40。
接合套管40经过在800至850摄氏度的温度超过40小时的热处理获得超导特性。由于银在高温下的金属扩散，所完成的接合套管40在层间无接触电阻。
接下来，通过将接合套管40接合并固定在金属管31的周围，来完成接合构件，其中，金属管31形成为比接合套管40长。
在此情况下，金属管31具有比接合套管40的内径大0.2毫米的外径，并且金属管31被冷却收缩。接合套管40被加热并膨胀，以装配金属管31和接合套管40。接合套管40可在常温下和金属管31彼此紧密接触，以形成完整的接合构件。
在构成该接合构件之后，通过电弧焊接39将该接合构件的金属管31固定在该超导电缆的两个成型器上，从而当冷却该超导电缆时，可保持机械强度。
进一步，超导电缆的第一超导体层12通过Pb-Sn或类似物与接合构件的导电金属管37的表面接合，并且第二超导体层12通过Pb-Sn或类似物与第一银带层38接合，从而将一对超导电缆接合。
从上述描述显而易见，由于通过电弧焊接接合金属管，其中，该金属管用与超导电缆的成型器的材料相同的材料制成，在接合界面的物理接合强度明显提高。因此，在冷却该超导电缆之后，机械强度可长时间保持。
此外，由于包含超导带的接合套管与电缆的超导体层接合成直线，所以电阻减小。当故障发生时，接地故障电流被分配到该接合套管的银层；因此，确保了电力的安全。
由于在该接合套管的热处理中，仅仅存在相同材料的银层通过金属扩散接合，因此界面的接触电阻显著减少。因此，可增加导电性，并显著减少在界面处的热生成。
为解释说明的目的，揭示本发明的较佳实施例，但是本领域技术人员将明了各种不脱离如随附的权利要求书揭示的本发明的范围和精神的修改、添加和替换。
权利要求
1.一种用于超导电缆的中间接合结构件，用于将一对超导电缆接合在一起，其中，该超导电缆具有绕在金属管制成的成型器上的超导体层，该中间接合结构件包含金属管，插在该对超导电缆之间，并通过焊接联接到在该成型器上；接合套管，被接合并联接到在该金属管的外表面上，在将比导电金属管短的多条超导体导线绕设在该导电管的纵向方向上之后，用银带捆扎。
2.如权利要求1所述的中间接合结构件，其中，该金属管由与该超导电缆的该成型器的材料相同的材料构成。
3.如权利要求1所述的中间接合结构件，其中，该导电金属管由银构成。
4.如权利要求1所述的中间接合结构件，其中，通过构成多层接合套管，多层超导电缆被接合，其中，该多层接合套管是通过将比银带层短的多条超导体导线设置在该银带层上，以及使用银带捆扎该设置的超导体导线构成。
5.一种将一对超导电缆彼此接合的方法，该超导电缆设有绕金属管成型器的超导体层，该方法包括步骤通过将多条超导体导线绕设在该导电金属管的纵向方向上，并使用银带捆扎该设置的超导体导线，来构成接合套管；在800至850摄氏度对该接合套管施加40小时或更长的热处理；通过将该接合套管接合并固定在一更长的金属管的周围，构成接合构件；通过焊接将该接合构件的金属管固定在两个超导电缆的该成型器上；以及绕该接合构件的该导电金属管的两端，接合两个超导电缆的该超导层。
全文摘要
本发明提供一种具有优良的机械和电特性的中间接合结构件，以及制备该中间接合结构件的方法。该中间接合结构件包含金属管以及接合套管。该金属管插入在一对超导电缆之间，并通过焊接被固定到成型器上。短于导电金属管的多条超导体导线绕设在导电金属管的纵向方向上。使用银带捆扎所设置的超导体导线，以形成该接合套管。该接合套管被接合并固定在该金属管的外表面上。
文档编号H02G15/00GK1604417SQ20041001177
公开日2005年4月6日 申请日期2004年9月29日 优先权日2003年9月29日
发明者张铉万 申请人:Lg电线有限公司