专利名称：超导体电缆的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种超导体电缆，其包括超导电缆芯和围住该超导电缆芯的低温恒温器，电缆芯包括超导体、围绕该超导体的绝缘层以及围绕该绝缘层的屏蔽层。
背景技术：
WO00/39813公开了一种包括管状载体的超导体电缆，该管状载体上卷绕有超导条带(superconductive strip)的第一层。
该第一层由电介质包围，其上卷绕有超导条带的第二层。
超导条带位于金属层之内。
在该超导体电缆的情况下，第一层用作相导体(phase conductor)，第二层用作回路导线(return conductor)。相导体和回路导线彼此共轴。
在第二层上还有一铜条带层，其在电缆冷却失败或发生短路的情况下起到稳定作用。铜条带与超导体材料所在的金属层直接接触。
许多这样构造的导体位于低温恒温器(cryostat)中，该低温恒温器使超导体与外部产生的热量隔离。
该导体设计的缺点是超导体材料的导体与常规导电材料的导体直接接触以及小于不同层的最优合股(stranding)会导致电缆中的损耗。
发明内容
本发明基于这样的目的，即提供一种用于超导电缆的导体，其在正常工作期间保证电流主要在超导材料中流过，并最大程度地使常规导电材料中流过的电流减少。另一方面，常规导电材料的导体旨在能够在短路的情况下以及在超过转变温度的情况下传导全部的电流。
该目的通过这样来实现电介质或半导体材料的层施加到由常规导电材料形成为股或管的中心元件，并且，至少一个超导材料的丝或条带的层螺旋状地设置在电介质或半导体材料的层上，并且，中心元件和超导材料的丝或条带的层以导电的方式在电缆芯的端部处相互连接。
本发明获得的效果是，通过考虑感性和阻性阻抗，实现了电流在电缆中的有利分布，使得在正常工作期间，电流主要在超导材料中流过，并且在多层超导材料的情况下最优地分布在各层之间，而在短路的情况下，电流主要由常规导电材料层携载。
图1示出超导体电缆。
图2示出通过电缆芯1的横截面。
具体实施例方式
根据由图1和2示意性示出的示例性实施例，更加详细地解释本发明。
图1示出超导体电缆，包括超导电缆芯1和低温恒温器2，超导电缆芯1布置在低温恒温器2中。电缆芯1具有超导体3、绝缘层4和屏蔽层5。
根据图2更加详细地解释超导体3和屏蔽层5的构造。
绝缘层4包括条带形式的多个绝缘材料层，优选地是纸或层叠有聚丙烯(PPLP)的纸。
低温恒温器2包括优选地由不锈钢制成的两个波纹金属管2a、2b，该两个波纹金属管2a、2b布置为彼此同心，并由一隔离件(spacer)(不再更加详细地示出)彼此隔开。电缆芯1和内波纹管2a之间的环形间隙以及波纹管2a和2b之间的环形间隙用于传输冷却介质。
在外波纹管2b上，还有一挤压形式的塑料套6。
三个相同的超导体电缆形成电力传输系统。
图2示出通过电缆芯1的横截面。
电缆芯1的导体3包括呈现为如图所示的管或其它形式的中心元件3a，一股(strand)包括多根扭绞在一起的铜丝。特别有利地，中心元件包括拧成股的常规导线的一层或多层。
在中心元件3a上，有电介质或半导体材料的层3b。该层3b包括纸或复写纸(carbon paper)的多个层。在层3b上存在至少一层扭绞到层3b上的超导丝或条带的层3c。层3c的超导丝或条带的铺设长度(length oflay)大于3D1，其中D1是层3b的外径。
在导体3的每个端部，带有超导材料的层3c的中心元件3a连接到连接部7。连接部7优选地为铜环的形式，其钎焊(solder)到中心元件3a以及层3c的丝或条带上。
层3c上是绝缘层4，其包括涂覆有聚丙烯的纸条带的多个单独层。
绝缘层4上是屏蔽层5，其包括超导材料的第一层5a。该层5a以与导体3的层3c相似的方式构造。层5a的丝或条带的铺设长度大于3D2，其中D2是绝缘层4的外径。
层5a上是层5b，其以与导体3的层3b相同的方式构造。
在层5b上有常规导电材料的层5c。层5c有利地包括牢固卷绕在层5b上的至少一个铜条带。在屏蔽层5的端部，层5a和5c由连接元件8相互连接。与连接元件7相似，连接元件8优选地为铜环的形式，并钎焊到层5a和5c。
超导材料位于条带形式的丝的表面上或其内部，该条带形式的丝特别有利地用作超导层3c和5a。超导材料是陶瓷，优选地是以铜、钡和钇的混合氧化物(YBCO)、铋、铅、锶、钙、铜、铊和汞的混合氧化物(BSCCO)或类似混合物为基。
层5c的一个条带或多个条带的铺设长度大于3D2，其中D2是绝缘层4的外径。
权利要求
1.超导体电缆，包括超导电缆芯(1)和围住该超导电缆芯(1)的低温恒温器(2)，所述电缆芯(1)包括超导体(3)、围绕该超导体(3)的绝缘层(4)以及围绕该绝缘层(4)的屏蔽层(5)，其特征在于，电介质或半导体材料的层(3b)施加到由常规导电材料形成为股或管的中心元件(3a)，并且，至少一个超导材料的丝或条带的层(3c)螺旋状地设置在电介质或半导体材料的层(3b)上，并且，所述中心元件(3a)和层(3c)以导电的方式在所述电缆芯(1)的端部处相互连接。
2.根据权利要求1的超导体电缆，其特征在于，所述层(3b)是施加到所述中心元件(3a)的热塑性材料或纸的层。
3.根据权利要求2的超导体电缆，其特征在于，所述层(3b)包括至少一个螺旋状地施加到所述导体的条带形式的材料的层。
4.根据权利要求2或3的超导体电缆，其特征在于，所述层(3b)包括层叠有聚丙烯的纸条带的一个或多个层。
5.根据权利要求1的超导体电缆，其特征在于，所述层(3b)包括一个或多个复写纸层。
6.根据权利要求1的超导体电缆，其特征在于，所述层(3b)是空气，并且电介质材料的一个或多个隔离件布置在所述中心元件(3a)和超导材料的层(3c)之间。
7.根据权利要求1到5中任一项的超导体电缆，其特征在于，电缆芯(1)的每个端部处的所述电连接由至少一个铜环(7)产生，该至少一个铜环(7)设置在中心元件(3a)和层(3c)之间，并与中心元件(3a)和层(3c)导电接触。
8.根据权利要求7的超导体电缆，其特征在于，每个环(7)通过钎焊连接连接到中心元件(3a)和超导材料的层(3c)。
9.根据权利要求1到8中任一项的超导体电缆，其特征在于，所述屏蔽层(5)包括设置在绝缘层(4)上的超导丝或条带的第一层(5a)、第二层(5c)以及位于第一层(5a)与第二层(5c)之间的电介质或半导体材料的层(5b)，第一层(5a)螺旋状地施加到绝缘层(4)，第二层(5c)包括至少一个常规导电材料的丝或条带，并且第一层(5a)和第二层(5c)以导电的方式在屏蔽层(5)的端部处相互连接。
10.根据权利要求9的超导体电缆，其特征在于，所述电连接由至少一个铜环(8)产生，该至少一个铜环(8)设置在两层(5a，5c)之间，并与该两层(5a，5c)导电接触。
11.根据权利要求10的超导体电缆，其特征在于，每个环(8)通过钎焊连接连接到超导材料的层(5a)和常规导电材料的层(5c)。
12.根据权利要求1到11中任一项的超导体电缆，其特征在于，超导材料的第一层(3c)的至少一个丝或至少一个条带以大于3D1的铺设长度施加到电介质或半导体材料的层(3b)，其中D1是所述电介质或半导体材料层(3b)的外径。
13.根据权利要求1到12中任一项的超导体电缆，其特征在于，屏蔽层(5)的第一层(5a)的至少一个丝或至少一个条带以大于3D2的铺设长度施加到绝缘层(4)，其中D2是绝缘层(4)的外径。
14.根据权利要求1到13中任一项的超导体电缆，其特征在于，当超导体以交变电流工作时，各超导层(3c，5a)的铺设长度根据阻抗的感性和阻性分量的容许量来选择，使得在正常工作期间获得电流主要在超导层(3c，5a)中流过的电流分布，在短路电流下工作时，获得电流主要在常规导电材料的层(3a，5c)中流过的电流分布。
全文摘要
本发明公开了一种超导体电缆，包括超导电缆芯(1)和围住该超导电缆芯(1)的低温恒温器(2)。电缆芯(1)包括超导体(3)、围绕该超导体(3)的绝缘层(4)以及围绕该绝缘层(4)的屏蔽层(5)。电介质或半导体材料的层(3b)施加到由常规导电材料形成为股或管的中心元件(3a)，并且，至少一个超导材料的丝或条带的层(3c)螺旋状地设置在上面。中心元件(3a)和层(3c)以导电的方式在电缆芯(1)的端部处相互连接。
文档编号H01B12/00GK1855317SQ20061000924
公开日2006年11月1日 申请日期2006年2月15日 优先权日2005年4月27日
发明者阿诺·阿莱斯, 弗兰克·施米特 申请人:尼克桑斯公司