[發明專利]超導體電纜

有效

• 申請號: 200610009247.5
• 申請日: 2006-02-15
• 公開（公告）號: CN1855317B
• 公開（公告）日: 2010-09-08
• 發明（設計）人: 阿諾.阿萊斯;弗蘭克.施米特
• 申請（專利權）人: 尼克桑斯公司
• 主分類號: H01B12/00
• 分類號: H01B12/00
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 馬高平;楊梧

技術領域

本發明涉及一種超導體電纜，其包括超導電纜芯和圍住該超導電纜芯的低溫恒溫器，電纜芯包括超導體、圍繞該超導體的絕緣層以及圍繞該絕緣層的屏蔽層。

背景技術

WO00/39813公開了一種包括管狀載體的超導體電纜，該管狀載體上卷繞有超導條帶(superconductive?strip)的第一層。

該第一層由電介質包圍，其上卷繞有超導條帶的第二層。

超導條帶位于金屬層之內。

在該超導體電纜的情況下，第一層用作相導體(phase?conductor)，第二層用作回路導線(return?conductor)。相導體和回路導線彼此共軸。

在第二層上還有一銅條帶層，其在電纜冷卻失敗或發生短路的情況下起到穩定作用。銅條帶與超導體材料所在的金屬層直接接觸。

許多這樣構造的導體位于低溫恒溫器(cryostat)中，該低溫恒溫器使超導體與外部產生的熱量隔離。

該導體設計的缺點是超導體材料的導體與常規導電材料的導體直接接觸以及小于不同層的最優合股(stranding)會導致電纜中的損耗。

發明內容

本發明基于這樣的目的，即提供一種用于超導電纜的導體，其在正常工作期間保證電流主要在超導材料中流過，并最大程度地使常規導電材料中流過的電流減少。另一方面，常規導電材料的導體旨在能夠在短路的情況下以及在超過轉變溫度的情況下傳導全部的電流。

該目的通過這樣來實現：電介質或半導體材料的層施加到由常規導電材料形成為股或管的中心元件，并且，至少一個超導材料的絲或條帶的層螺旋狀地設置在電介質或半導體材料的層上，并且，中心元件和超導材料的絲或條帶的層以導電的方式在電纜芯的端部處相互連接。

本發明獲得的效果是，通過考慮感性和阻性阻抗，實現了電流在電纜中的有利分布，使得在正常工作期間，電流主要在超導材料中流過，并且在多層超導材料的情況下最優地分布在各層之間，而在短路的情況下，電流主要由常規導電材料層攜載。

附圖說明

圖1示出超導體電纜。

圖2示出通過電纜芯1的橫截面。

具體實施方式

根據由圖1和2示意性示出的示例性實施例，更加詳細地解釋本發明。

圖1示出超導體電纜，包括超導電纜芯1和低溫恒溫器2，超導電纜芯1布置在低溫恒溫器2中。電纜芯1具有超導體3、絕緣層4和屏蔽層5。

根據圖2更加詳細地解釋超導體3和屏蔽層5的構造。

絕緣層4包括條帶形式的多個絕緣材料層，優選地是紙或層疊有聚丙烯(PPLP)的紙。

低溫恒溫器2包括優選地由不銹鋼制成的兩個波紋金屬管2a、2b，該兩個波紋金屬管2a、2b布置為彼此同心，并由一隔離件(spacer)(不再更加詳細地示出)彼此隔開。電纜芯1和內波紋管2a之間的環形間隙以及波紋管2a和2b之間的環形間隙用于傳輸冷卻介質。

在外波紋管2b上，還有一擠壓形式的塑料套6。

三個相同的超導體電纜形成電力傳輸系統。

圖2示出通過電纜芯1的橫截面。

電纜芯1的導體3包括呈現為如圖所示的管或其它形式的中心元件3a，一股(strand)包括多根扭絞在一起的銅絲。特別有利地，中心元件包括擰成股的常規導線的一層或多層。

在中心元件3a上，有電介質或半導體材料的第一層3b。該第一層3b包括紙或復寫紙(carbon?paper)的多個層。在第一層3b上存在至少一層扭絞到第一層3b上的超導絲或條帶的第二層3c。第二層3c的超導絲或條帶的鋪設長度(length?of?lay)大于3D₁，其中D₁是第一層3b的外徑。

在導體3的每個端部，帶有超導材料的第二層3c的中心元件3a連接到連接部7。連接部7優選地為銅環的形式，其釬焊(solder)到中心元件3a以及第二層3c的絲或條帶上。

第二層3c上是絕緣層4，其包括涂覆有聚丙烯的紙條帶的多個單獨層。

絕緣層4上是屏蔽層5，其包括超導材料的第三層5a。該第三層5a以與導體3的第二層3c相似的方式構造。第三層5a的絲或條帶的鋪設長度大于3D₂，其中D₂是絕緣層4的外徑。

第三層5a上是第四層5b，其以與導體3的第一層3b相同的方式構造。