超導(dǎo)電纜及其制造方法
【專利摘要】超導(dǎo)電纜采用繞著骨架纏繞的一個(gè)或多個(gè)超導(dǎo)帶材。緊湊的超導(dǎo)電纜被配置為使用具有小直徑例如小于10毫米的骨架。柔韌的超導(dǎo)電纜被配置有由柔韌材料制成的骨架。超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體繞著骨架纏繞，同時(shí)超導(dǎo)層在繞組的繞彎的內(nèi)側(cè)被壓縮，以防止對(duì)超導(dǎo)體的不可逆轉(zhuǎn)的損壞。超導(dǎo)帶材上有一層焊劑或每一層中的帶狀導(dǎo)體之間纏繞了焊劑護(hù)套。一個(gè)或多個(gè)焊劑層或護(hù)套被熔化以導(dǎo)致焊劑在該結(jié)構(gòu)中流動(dòng)，以把一些或所有的超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體結(jié)合在一起，并形成機(jī)械上堅(jiān)固的電纜，且電纜中的帶材之間具有增強(qiáng)的電連接程度。
【專利說(shuō)明】超導(dǎo)電纜及其制造方法
[0001]政府權(quán)利
[0002]本發(fā)明是在根據(jù)美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)研究院(NIST)頒布的授權(quán)號(hào)為1P0914的政府資助下做出的。政府具有本發(fā)明中的一些權(quán)利。
[0003]相關(guān)申請(qǐng)
[0004]本國(guó)際申請(qǐng)要求2011年2月18日提交的，序列號(hào)為61/444，673的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)，所述申請(qǐng)?jiān)诖艘砸玫姆绞奖徊⑷氡疚摹?br> 發(fā)明領(lǐng)域
[0005]本發(fā)明的實(shí)施方式涉及超導(dǎo)電纜，并且在特定的實(shí)施方式中，涉及具有繞著大致柔韌的骨架(former)纏繞的一個(gè)或多個(gè)超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體的超導(dǎo)電纜。
[0006]背景
[0007]在過(guò)去的十年間，在超導(dǎo)材料的開(kāi)發(fā)和使用中已經(jīng)取得了重要的進(jìn)展。高溫超導(dǎo)材料可以在多種應(yīng)用中使用，這些應(yīng)用包括超導(dǎo)電線圈、超導(dǎo)電纜、以及超導(dǎo)帶。超導(dǎo)帶可包括支撐在柔韌的帶狀基底的扁平表面上的一個(gè)或多個(gè)超導(dǎo)材料層。
[0008]隨著超導(dǎo)材料技術(shù)的進(jìn)步，這些材料的有效應(yīng)用也隨之增加。例如，這些材料可以被用來(lái)形成超導(dǎo)電力傳輸電纜、超導(dǎo)磁體電纜、以及其他的超導(dǎo)電氣設(shè)備。
[0009]概述
[0010]本發(fā)明的實(shí)施方式涉及可以提供具有相對(duì)小的直徑的超導(dǎo)電纜的超導(dǎo)電纜的結(jié)構(gòu)和工藝。另一些實(shí)施方式被配置成提供相對(duì)柔韌的超導(dǎo)電纜，以允許電纜彎曲一定的程度而不損壞電纜。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，通過(guò)在一個(gè)或多個(gè)層中繞著纜芯或骨架的長(zhǎng)度纏繞一個(gè)或多個(gè)超導(dǎo)帶來(lái)提供超導(dǎo)電纜。通過(guò)采用具有足夠小直徑的骨架來(lái)配置相對(duì)緊湊的超導(dǎo)電纜。在本發(fā)明的示例實(shí)施方式中，一個(gè)或多個(gè)超導(dǎo)帶環(huán)繞具有小于10毫米(mm)直徑的骨架。柔韌的超導(dǎo)電纜被配置成具有由相對(duì)柔韌的材料制成的骨架。
[0012]在特定的實(shí)施方式中，一個(gè)或多個(gè)超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體環(huán)繞骨架，而超導(dǎo)層處于軸向壓縮的狀態(tài)以防止對(duì)超導(dǎo)體不可逆轉(zhuǎn)的損壞。例如，一個(gè)或多個(gè)(或全部)超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體被定向?yàn)槠涑瑢?dǎo)層在繞彎的內(nèi)側(cè)上。利用這種方式，超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體可以使其超導(dǎo)層處于壓縮狀態(tài)而被纏繞。
[0013]在另一些實(shí)施方式中，骨架也被纏繞有一個(gè)或多個(gè)另外的不超導(dǎo)(而是常規(guī)的導(dǎo)電體)的導(dǎo)體(或帶狀導(dǎo)體)?？梢栽趲顚?dǎo)體上、帶狀導(dǎo)體之間、或帶狀導(dǎo)體周圍提供電絕緣層。
[0014]在另一些實(shí)施方式中，一個(gè)或多個(gè)帶狀導(dǎo)體被涂敷了一層焊劑或能選擇性地熔化或流動(dòng)并且硬化的其他合適的物質(zhì)。在又一些實(shí)施方式中，超導(dǎo)電纜包括在每一層中的帶狀導(dǎo)體之間纏繞的一個(gè)或多個(gè)焊劑護(hù)套?？蛇x擇地，或另外地，一個(gè)或多個(gè)焊劑護(hù)套可以在電纜中的一對(duì)或多對(duì)相鄰層之間環(huán)繞骨架。在電纜部件組裝完之后，一個(gè)或多個(gè)焊劑護(hù)套和焊劑層被熔化以導(dǎo)致焊劑在該結(jié)構(gòu)中流動(dòng)。焊劑流向一些或所有的超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體并將其結(jié)合在一起，以形成機(jī)械上堅(jiān)固且電連接良好的電纜。
[0015]本發(fā)明的另一些實(shí)施方式涉及制造超導(dǎo)電纜的方法。這些方法包括繞著骨架纏繞一個(gè)或多個(gè)超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體(或一個(gè)或多個(gè)超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體和一個(gè)或多個(gè)常規(guī)導(dǎo)體的布置)。另一些實(shí)施方式包括用焊劑涂敷一個(gè)或多個(gè)超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體(和/或一個(gè)或多個(gè)常規(guī)導(dǎo)體)，并且在骨架上的帶狀導(dǎo)體層組裝完之后熔化這些焊劑。又一些實(shí)施方式包括將一個(gè)或多個(gè)焊劑護(hù)套、常規(guī)導(dǎo)電的和/或絕緣的電阻線或電阻帶與帶狀導(dǎo)體一起纏繞、或?qū)⑵淅p繞在帶狀導(dǎo)體之間。
[0016]因此，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，超導(dǎo)電纜可以被制成相對(duì)緊湊的，卻仍然包含適當(dāng)?shù)碾姎饨Y(jié)構(gòu)(例如，用于處理多個(gè)信號(hào)或多個(gè)相)，在各種使用環(huán)境下表現(xiàn)出足夠的機(jī)械強(qiáng)度和耐用性，并且在一些例子中，具有用于彎曲的足夠的柔韌性。
[0017]本發(fā)明的一般實(shí)施方式涉及超導(dǎo)電纜，所述超導(dǎo)電纜包括:骨架；以螺旋方式在至少一個(gè)層中繞著骨架纏繞的多個(gè)超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體，每個(gè)超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體具有至少一個(gè)超導(dǎo)層。在特定的實(shí)施方式中，骨架具有小于十毫米(IOmm)的外徑。同樣在特定的實(shí)施方式中，骨架是柔韌的。
[0018]在又一些實(shí)施方式中，多個(gè)超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體在繞著骨架纏繞時(shí)被預(yù)先拉伸。
[0019]在又一些實(shí)施方式中，多個(gè)超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體在繞著骨架纏繞時(shí)在至少兩個(gè)導(dǎo)體的繞組之間具有間隔。
[0020]在另一些實(shí)施方式中，多個(gè)超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體中的至少一個(gè)被纏繞使得超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體上的一超導(dǎo)層在壓縮狀態(tài)下位于繞組的內(nèi)側(cè)。
[0021]在另一些實(shí)施方式中，多個(gè)超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體中的至少一個(gè)被纏繞使得超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體上的一超導(dǎo)層在拉伸狀態(tài)下位于繞組的外側(cè)。
[0022]在另一些實(shí)施方式中，多個(gè)超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體中的至少一個(gè)被纏繞使得超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體上的一超導(dǎo)層在繞組中處于既不拉伸也不壓縮的情況下位于帶狀導(dǎo)體的中央位置。
[0023]在另一些實(shí)施方式中，至少一個(gè)層包括超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體的多個(gè)層，并且其中每一層都以不同于相鄰層的纏繞方向纏繞。
[0024]在另一些實(shí)施方式中，至少一個(gè)層包括超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體的多個(gè)層，每一層以不同于纏繞在相鄰層中的帶狀導(dǎo)體的螺旋角的螺旋角纏繞。
[0025]在另一些實(shí)施方式中，骨架具有橢圓形或帶倒圓角的長(zhǎng)方形的橫截面形狀，角的半徑小于五毫米(5mm)。
[0026]在另一些實(shí)施方式中，至少一個(gè)層包括超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體的多個(gè)層，并且其中在超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體的相鄰層之間提供了至少一個(gè)絕緣層。
[0027]在另一些實(shí)施方式中，至少一個(gè)層包括超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體的多個(gè)層，并且其中至少一個(gè)導(dǎo)體是絕緣的。
[0028]在另一些實(shí)施方式中，至少一個(gè)超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體用一層焊劑涂敷，所述一層焊劑被配置成在電纜組裝好之后被熔化。
[0029]在另一些實(shí)施方式中，焊劑護(hù)套被纏繞在至少一個(gè)超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體的相鄰繞組之間，其中所述焊劑護(hù)套被配置成在電纜組裝好之后被熔化。
[0030]在另一些實(shí)施方式中，焊劑護(hù)套被纏繞在相鄰層之間，其中所述焊劑護(hù)套被配置成在電纜組裝好之后被熔化。[0031]在另一些實(shí)施方式中，不超導(dǎo)的、導(dǎo)電材料的至少一個(gè)導(dǎo)體被纏繞在至少一個(gè)超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體的相鄰繞組之間。
[0032]在另一些實(shí)施方式中，不超導(dǎo)的、導(dǎo)電材料的至少一個(gè)導(dǎo)體由被配置成待熔化的
一層焊劑覆蓋。
[0033]在另一些實(shí)施方式中，所述至少一個(gè)層包括超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體的多個(gè)層，并且超導(dǎo)電纜還包括纏繞在多個(gè)超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體層的相鄰層之間的一個(gè)或多個(gè)不超導(dǎo)的導(dǎo)體的至少一個(gè)層。
[0034]在另一些實(shí)施方式中，一超導(dǎo)電纜束包括多個(gè)超導(dǎo)電纜，每個(gè)具有如前面的任何一個(gè)實(shí)施方式中所述的結(jié)構(gòu)，其中至少一個(gè)超導(dǎo)電纜具有外部絕緣層并與多個(gè)超導(dǎo)電纜中的其他超導(dǎo)電纜處于一束中，或其中每個(gè)超導(dǎo)電纜沒(méi)有外部絕緣層并與多個(gè)超導(dǎo)電纜中的其他超導(dǎo)電纜處于一束中，并且該電纜束可以包括覆蓋該電纜束的由金屬、或任何其他的導(dǎo)電或非導(dǎo)電材料制成的護(hù)套。
[0035]在另一些實(shí)施方式中，制造超導(dǎo)電纜的方法包括:提供骨架；并且以螺旋方式在至少一個(gè)層中繞著骨架纏繞多個(gè)超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體，每個(gè)超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體具有至少一個(gè)超導(dǎo)層。在該方法的另一些實(shí)施方式中，骨架具有小于十毫米(IOmm)的外徑。在該方法的另一些實(shí)施方式中，骨架是柔韌的。
[0036]在另一些實(shí)施方式中，纏繞多個(gè)超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體包括在繞著骨架纏繞多個(gè)超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體時(shí)在至少兩個(gè)導(dǎo)體之間具有間隔。
[0037]在另一些實(shí)施方式中，纏繞多個(gè)超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體包括在多個(gè)超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體預(yù)先拉伸的狀態(tài)下繞著骨架纏繞多個(gè)超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體。
[0038]在另一些實(shí)施方式中，纏繞多個(gè)超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體包括進(jìn)行纏繞使得每個(gè)超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體上的一超導(dǎo)層在壓縮狀態(tài)下位于繞組的內(nèi)側(cè)。
[0039]在另一些實(shí)施方式中，多個(gè)超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體中的至少一個(gè)被纏繞以使超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體上的一超導(dǎo)層處于拉伸狀態(tài)下位于繞組的外側(cè)。
[0040]在另一些實(shí)施方式中，纏繞多個(gè)超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體包括纏繞以使超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體上的一超導(dǎo)層在繞組中處于既不拉伸也不壓縮的情況下位于帶狀導(dǎo)體上的中央位置。
[0041]在另一些實(shí)施方式中，所述至少一個(gè)層包括超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體的多個(gè)層，并且纏繞多個(gè)超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體包括以不同于相鄰層的纏繞方向纏繞每一層。
[0042]在另一些實(shí)施方式中，至少一個(gè)層包括超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體的多個(gè)層，并且纏繞多個(gè)超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體包括以不同于纏繞在相鄰層中的帶狀導(dǎo)體的螺旋角的螺旋角纏繞每一層。
[0043]在另一些實(shí)施方式中，至少一個(gè)層包括超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體的多個(gè)層，并且所述方法還包括在超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體的每個(gè)相鄰層之間提供至少一個(gè)絕緣層。
[0044]在另一些實(shí)施方式中，至少一個(gè)層包括超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體的多個(gè)層，并且所述方法還包括使至少一個(gè)超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體絕緣。
[0045]在另一些實(shí)施方式中，所述方法還包括用一層焊劑涂敷至少一個(gè)超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體，并且在所述至少一個(gè)超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體繞著骨架纏繞之后熔化這些焊劑。
[0046]在另一些實(shí)施方式中，所述方法還包括在至少一個(gè)超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體的相鄰繞組之間纏繞焊劑護(hù)套，并且在所述至少一個(gè)超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體繞著骨架纏繞之后熔化該焊劑護(hù)套。
[0047]附圖簡(jiǎn)述[0048]本發(fā)明的前面的和其他的特征以及其他的優(yōu)點(diǎn)從下面結(jié)合附圖的詳細(xì)描述中將被更清楚地理解，在附圖中:
[0049]圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的超導(dǎo)電纜的局部剖視圖。
[0050]圖2是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的多導(dǎo)體或多相超導(dǎo)電纜的橫截面視圖。
[0051]圖3是根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式的多導(dǎo)體或多相超導(dǎo)電纜的橫截面視圖。
[0052]圖4是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的由多個(gè)超導(dǎo)電纜組成的電纜束的橫截面視圖。
[0053]圖5是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的多導(dǎo)體或多相電纜的橫截面視圖。
[0054]圖6a_c是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的單芯或多芯電纜的橫截面視圖。
[0055]圖7是具有常規(guī)導(dǎo)電基質(zhì)的電纜的橫截面視圖。
[0056]圖8是具有用于過(guò)電流保護(hù)的額外的常規(guī)導(dǎo)電層的電纜的橫截面視圖。
[0057]圖9a_d是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的拼接的帶狀末端的例子的橫截面視圖。
[0058]圖1Oa-C是根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式的拼接的帶狀末端的例子的橫截面視圖。
[0059]圖lla-b是電纜端子的例子。
[0060]詳細(xì)描述
[0061]如圖1中示出的，超導(dǎo)電纜10，包括環(huán)繞骨架14的一個(gè)或多個(gè)超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體12。本發(fā)明的實(shí)施方式涉及電纜和工藝，如由D C van der Laan等人所著的、題目為“YBa2Cu307_scoated conductor cabling for low ac-loss and high-field magnetapplications”的文章(發(fā)表于2009年的超導(dǎo)體科學(xué)和技術(shù))，由D C van der Laan等人所著的、題目為 “Compact GdBa2Cu3O7-s coated conductor cables for electrical powertransmission and magnet application”的文章(發(fā)表于2011年的超導(dǎo)體科學(xué)和技術(shù))，以及由 D C van der Laan 等人所著的、題目為“High-current dc power transmission inflexible RE_Ba2Cu307_scoated conductor cables” 的文章(發(fā)表于 2012 年的超導(dǎo)體科學(xué)和技術(shù))中描述的，其中的每一篇文章以引用的方式被全部并入本文。
[0062]在此描述的示例實(shí)施方式中，相對(duì)小的直徑的骨架14 (例如，小于約IOmm)允許電纜10被制造得相對(duì)緊湊。通過(guò)以超導(dǎo)層處于軸向壓縮的狀態(tài)的方式纏繞一個(gè)或多個(gè)超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體12，可以防止對(duì)超導(dǎo)體的不可逆轉(zhuǎn)的損壞。柔韌的骨架14允許電纜被制造得相對(duì)柔韌。
[0063]因此，在特定的實(shí)施方式中，使用柔韌的材料和/或柔韌的結(jié)構(gòu)，電纜10被配置成柔韌的，以允許電纜彎曲或屈曲至預(yù)先確定的程度而沒(méi)有被損壞。在其他的實(shí)施方式中，電纜10可以被形成為堅(jiān)硬的或相對(duì)堅(jiān)硬的，這可能有益于特定環(huán)境中的使用。
[0064]在示例實(shí)施方式中，每個(gè)帶狀導(dǎo)體12都是包含一個(gè)或多個(gè)由超導(dǎo)材料和/或在超導(dǎo)電纜10的期望工作環(huán)境中提供超導(dǎo)特性的結(jié)構(gòu)制成的一個(gè)或多個(gè)超導(dǎo)層的超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體。超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體12可以由任何合適的超導(dǎo)帶構(gòu)成，包括但不限于由超級(jí)電力公司(紐約的斯卡奈塔第)生產(chǎn)的YBa2Cu307_s (YBCO)帶狀導(dǎo)體、Bi2Sr2Ca2Cu3Ox (B1-2223)帶狀導(dǎo)體、GdBa2Cu307_s (GBCO)帶狀導(dǎo)體、YBCO或GBCO涂敷的帶狀導(dǎo)體，或其他合適的超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體。每個(gè)超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體12以螺旋方式環(huán)繞骨架14。
[0065]在另一些實(shí)施方式中，除了一個(gè)或多個(gè)超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體12外，還可以用一個(gè)或多個(gè)另外的不是超導(dǎo)(而是常規(guī)電導(dǎo)體)的導(dǎo)體(或帶狀導(dǎo)體)纏繞骨架14。電絕緣層16可以被提供在帶狀導(dǎo)體上并且可以用任何合適的電絕緣材料制成，比如但不限于電絕緣聚合物、橡膠、陶瓷、尼龍或相似材料。
[0066]骨架14由任何合適的材料組成，并且在特定的實(shí)施方式中，由允許電纜10為柔性的柔韌材料組成，例如，其中這種柔韌材料可包括但不限于銅或其他金屬、聚合物、橡膠、陶瓷或相似材料。在示例實(shí)施方式中，骨架具有中空的形式(比如中空的管狀形狀)。在其他的實(shí)施方式中，骨架具有實(shí)心的形式(比如實(shí)心的軸狀形狀)。在其他的實(shí)施方式中，骨架具有實(shí)心的絞合形式(比如絞合的導(dǎo)線或電纜)。在又一些示例實(shí)施方式中，骨架可能具有沿著其長(zhǎng)度的一個(gè)或多個(gè)部分的實(shí)心形式，以及沿著其長(zhǎng)度的一個(gè)或多個(gè)其他部分的中空形式。
[0067]骨架可以被配置成具有任何合適的形狀和外徑。例如，骨架可以具有帶有圓形、橢圓形、長(zhǎng)方形或其他合適的多邊形或閉合曲線的橫截面形狀(垂直于骨架的縱向維度獲取)的縱向維度。例如，為了易于纏繞特定的磁體或其他的設(shè)備，與圓形相比，具有更具長(zhǎng)方形的形狀的電纜可能更受某些應(yīng)用的歡迎。
[0068]在示例實(shí)施方式中，骨架的多邊形橫截面形狀的邊或角可以是倒圓的。在一個(gè)例子中，最小的倒圓邊或倒圓角的半徑小于約五毫米(5mm)。骨架的外徑可以是任何合適的大小，在特定的實(shí)施方式中，其小于大約十毫米(10mm)。在非限制性的示例實(shí)施方式中，骨架具有從約Imm到約IOmm范圍內(nèi)的外徑,在特定的實(shí)施方式中,其是大約3.2mm或大約
5.5mmο
[0069]超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體12在一個(gè)或多個(gè)層中以螺旋方式環(huán)繞骨架14。在示例實(shí)施方式中，超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體12的一些或全部處于預(yù)先拉伸時(shí)纏繞。在其他的實(shí)施方式中，超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體12在纏繞時(shí)沒(méi)有經(jīng)過(guò)預(yù)先拉伸。
[0070]在示例實(shí)施方式中，環(huán)繞骨架14的一個(gè)或多個(gè)(或全部)超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體12被定向?yàn)槠涑瑢?dǎo)層在繞彎的內(nèi)側(cè)。通過(guò)這種方式，超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體12可以在其超導(dǎo)層處于壓縮下纏繞。在其他的實(shí)施方式中，環(huán)繞骨架14的一個(gè)或多個(gè)(或全部)超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體12被定向?yàn)槠涑瑢?dǎo)層在繞彎的外側(cè)。通過(guò)這種方式，超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體12可以在其超導(dǎo)層處于拉伸時(shí)纏繞。在又一些實(shí)施方式中，環(huán)繞骨架14的一個(gè)或多個(gè)(或全部)超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體12使其超導(dǎo)層位于帶材的中間層，以使超導(dǎo)層大體在相對(duì)于壓縮或拉伸狀態(tài)的中性狀態(tài)(neutral)。在又一些實(shí)施方式中，可以用前面描述的壓縮方位、拉伸方位、和/或中性方位中的任意兩個(gè)或全部三個(gè)結(jié)合的方式將多個(gè)超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體12纏繞在骨架14。
[0071]一個(gè)或多個(gè)超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體12可以被包含在環(huán)繞骨架14的帶狀導(dǎo)體的每一層中。例如，每一層都可以包括在骨架14上彼此相鄰地纏繞的一個(gè)、兩個(gè)、三個(gè)或多于三個(gè)的分離的超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體12122、…、12n。一個(gè)層中的每個(gè)超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體12122、…、12?可以緊靠(或接觸)同一層中的相鄰的超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體12pl22、…、12n纏繞?？蛇x擇地，一個(gè)層中的每個(gè)超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體12pl22、…、12n可以與同一層中的相鄰的超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體12pl22、…、12n隔開(kāi)一間隔來(lái)纏繞。在另一些可選擇的實(shí)施方式中，給定層中的一個(gè)或多個(gè)超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體12pl22、…、12n緊靠(或接觸)同一層中的相鄰的超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體以、122、…、12n纏繞，而同一層中的一個(gè)或多個(gè)其他的超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體12pl22、…、12n與同一層中的相鄰的超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體12pl22、…、12n隔開(kāi)一間隔來(lái)纏繞。每一層中的帶材之間的間隔能幫助提高電纜的柔韌性，并且如果需要，讓電纜具有更小的彎曲半徑。[0072]在另一些實(shí)施方式中，骨架14上的帶狀導(dǎo)體的一些層或所有層可以與相鄰的層隔開(kāi)一間隔。層之間的間隔能幫助提高電纜的柔韌性，并且如果需要，讓電纜具有更小的彎曲半徑。
[0073]此外，骨架14上的每一層中的一個(gè)或多個(gè)超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體12可以在整個(gè)層上用固定的螺旋角纏繞?？蛇x擇地，每一層中的一個(gè)或多個(gè)超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體12可以在整個(gè)層上用變化的螺旋角纏繞。此外，超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體U1可以用與纏繞帶狀導(dǎo)體122的間距相同的間距纏繞，或可選擇地，可以用相對(duì)于纏繞帶狀導(dǎo)體1?的間距變化的間距纏繞。可選擇地，骨架14上的多個(gè)層中的超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體12可以在每一層中用固定的螺旋角纏繞，和/或在多個(gè)層中用相同的螺旋角纏繞?？蛇x擇地，骨架14上的多個(gè)層中的超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體12在每一層中可以用一個(gè)或多個(gè)不同的螺旋角纏繞。在示例實(shí)施方式中，超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體12被纏繞在骨架14上的多個(gè)層中，每一層的螺旋角在整個(gè)層中固定的，但是不同于緊鄰層的螺旋角。
[0074] 此外，每一層中的一個(gè)或多個(gè)超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體12以相同的方向繞著骨架14纏繞。然而，在另一些實(shí)施方式中，給定層中的任意兩個(gè)超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體12可能以相反的方向纏繞。在又一些實(shí)施方式中，在一個(gè)層中的超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體12在整個(gè)該層中以共同的方向纏繞，而在緊鄰層中的帶狀導(dǎo)體以相反的方向纏繞。相應(yīng)地，電纜的每一層中的一個(gè)或多個(gè)超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體12以相同或不同的螺旋角纏繞，并且每一層以與其前一層相同或相反的方向纏繞。
[0075]超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體12中的每一個(gè)都可以使用絕緣材料覆蓋，比如但不限于電絕緣聚合物、橡膠、陶瓷、尼龍、或相似材料。在另一些實(shí)施方式中，超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體12中的一些但不是全部使用絕緣材料覆蓋。在又一些實(shí)施方式中，沒(méi)有超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體使用絕緣材料覆蓋。在又一些實(shí)施方式中，超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體中的一些或全部使用比如但不限于導(dǎo)電金屬、陶瓷或相似材料的導(dǎo)電材料覆蓋。
[0076]因此，根據(jù)前面描述的實(shí)施方式，超導(dǎo)電纜包括多個(gè)超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體，每個(gè)超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體具有一個(gè)或多個(gè)超導(dǎo)層，在所述超導(dǎo)電纜中，超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體繞著骨架在一個(gè)或多個(gè)層中以螺旋的方式纏繞，所述骨架具有小于10_的外徑。
[0077]在另一些實(shí)施方式中，超導(dǎo)電纜可以被配置為用來(lái)傳導(dǎo)在不同導(dǎo)體上的相同電相的兩個(gè)或多于兩個(gè)的隔離的電流的多導(dǎo)體超導(dǎo)電纜，或者被配置為用來(lái)傳導(dǎo)兩個(gè)或多于兩個(gè)的不同電相的多相超導(dǎo)電纜。如前面描述的，在這些實(shí)施方式中，超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體12的多個(gè)層被纏繞在骨架14上，其中每個(gè)電相與這些層中的一個(gè)或多個(gè)的各自的組關(guān)聯(lián)。
[0078]例如，圖2和3分別示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的兩區(qū)(section)和三區(qū)超導(dǎo)電纜100、200。在一個(gè)例子中，所述兩區(qū)和三區(qū)超導(dǎo)電纜分別連接為(或被配置成連接為)兩相或三相超導(dǎo)電纜。在兩相和三相的例子中，每個(gè)電纜100、200包括與第一電相而不是第二電相或第三電相關(guān)聯(lián)(被連接或被布置成連接以用于傳導(dǎo))的超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體的一個(gè)或多個(gè)層112 (對(duì)應(yīng)前面討論的超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體12的層)。超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體的另一個(gè)或多個(gè)另外的層112’(同樣對(duì)應(yīng)前面討論的超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體12的層)與第二電相而不是第一電相關(guān)聯(lián)(被連接或被布置成連接以用于傳導(dǎo))。
[0079]在另一個(gè)例子中，圖2和3中的兩區(qū)和三區(qū)超導(dǎo)電纜100、200被連接或被布置成連接以用于傳導(dǎo)相同的電相，但是每個(gè)都被其自身相應(yīng)的電流源驅(qū)動(dòng)以用高的斜率在電纜中提供更均勻的電流分布。在同相的例子中，超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體的一個(gè)或多個(gè)層112(對(duì)應(yīng)前面討論的超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體12的層)與第一電區(qū)而不是第二電區(qū)或第三電區(qū)關(guān)聯(lián)(可導(dǎo)電地連接或被布置成可導(dǎo)電地連接)。此外，超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體的另一個(gè)或多個(gè)另外的層112’(同樣對(duì)應(yīng)前面討論的超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體12的層)與第二電區(qū)而不是第一電區(qū)關(guān)聯(lián)(可導(dǎo)電地連接或被布置成可導(dǎo)電地連接)。
[0080]在圖3中的三相例子的實(shí)施方式中，超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體的又一個(gè)或多個(gè)另外的層112’ ’(同樣對(duì)應(yīng)前面討論的超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體12的層)與第三電相而不是第一電相或第二電相關(guān)聯(lián)(被連接或被布置成連接以用于傳導(dǎo))。如前面描述的，在這些實(shí)施方式中，與給定的電相關(guān)聯(lián)的每一個(gè)或多個(gè)層可以用絕緣材料的一個(gè)或多個(gè)層113和與其他的電相關(guān)聯(lián)的每一個(gè)或多個(gè)層電絕緣。例如，電絕緣材料的一個(gè)或多個(gè)層可以被纏繞或布置在超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體的層112、112’以及112’’之間或每一相之間(例如，在與一相關(guān)聯(lián)的一個(gè)或多個(gè)層的組和與另一相關(guān)聯(lián)的一個(gè)或多個(gè)層的組之間)。
[0081]在圖3的三區(qū)同相的示例實(shí)施方式中，超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體的又一個(gè)或多個(gè)另外的層112’ ’(同樣對(duì)應(yīng)前面討論的超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體12的層)與第三電區(qū)而不是第一電區(qū)或第二電區(qū)關(guān)聯(lián)(可導(dǎo)電地連接或被布置成可導(dǎo)電地連接)。如前面描述的，在這些實(shí)施方式中，與給定的電區(qū)關(guān)聯(lián)的每一個(gè)或多個(gè)層可以用絕緣材料的一個(gè)或多個(gè)層113和與其他的電區(qū)關(guān)聯(lián)的每一個(gè)或多個(gè)層電絕緣。例如，電絕緣材料的一個(gè)或多個(gè)層可以纏繞或布置在超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體的層112、112’以及112’’之間或每一區(qū)之間(例如，在與一區(qū)關(guān)聯(lián)的一個(gè)或多個(gè)層的組和與另一區(qū)關(guān)聯(lián)的一個(gè)或多個(gè)層的組之間)。不同的區(qū)可以是相同的電相，但是每個(gè)都被其自身相應(yīng)的電流源驅(qū)動(dòng)以用高斜率在電纜中提供更均勻的電流分布。在另一些實(shí)施方式中，區(qū)數(shù)可能超過(guò)三個(gè)。另外，多區(qū)(多相或同相)實(shí)施方式中的任何一個(gè)可能包括一個(gè)或多個(gè)外部絕緣材料層16。
[0082]如圖4中示出的另一些實(shí)施方式中，兩個(gè)或多于兩個(gè)的如前面描述的單骨架電纜
10、100、或200 (包括兩個(gè)或多于兩個(gè)的單相結(jié)構(gòu)、兩個(gè)或多于兩個(gè)的多相結(jié)構(gòu)、或一個(gè)或多個(gè)單相結(jié)構(gòu)和一個(gè)或多個(gè)多相結(jié)構(gòu)的組合)在多骨架電纜300中被結(jié)合在一起。在這些實(shí)施方式中，如前面所述的絕緣材料層302可以繞著如前面所述被配置的多個(gè)單骨架電纜10,100,200 形成。
[0083]在另一些實(shí)施方式中，在此描述的任何一個(gè)示例實(shí)施方式中的帶狀導(dǎo)體中的一個(gè)或多個(gè)被涂覆了一層焊劑或能選擇性地熔化或流動(dòng)并變硬的其他合適的物質(zhì)。在前面描述的電纜部件組裝完之后，焊劑層被熔化以使焊劑能在該結(jié)構(gòu)中流動(dòng)。焊劑流向一些或所有的超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體并將其結(jié)合在一起，以形成堅(jiān)硬的、機(jī)械上堅(jiān)固的電纜，這種電纜能有利于在電纜上施加相對(duì)較大的應(yīng)力的應(yīng)用。在導(dǎo)電焊劑的情況下，焊劑增強(qiáng)了各個(gè)帶之間的電連接性。
[0084]在又一些實(shí)施方式中，在此描述的任何一個(gè)示例實(shí)施方式中描述的電纜還包括，在每一層中的帶狀導(dǎo)體之間纏繞的一個(gè)或多個(gè)焊劑護(hù)套?？蛇x擇地，或另外地，一個(gè)或多個(gè)焊劑護(hù)套可以在電纜中的一對(duì)或多對(duì)相鄰層之間圍繞骨架14纏繞。在如前面所述的電纜部件組裝完之后，所述一個(gè)或多個(gè)焊劑護(hù)套被熔化以導(dǎo)致焊劑在該結(jié)構(gòu)中流動(dòng)。焊劑流向一些或所有的超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體并將其結(jié)合在一起，以形成堅(jiān)硬的、機(jī)械上堅(jiān)固的電纜，這種電纜能有利于在電纜上施加相對(duì)較大的應(yīng)力的應(yīng)用。在導(dǎo)電焊劑的情況下，焊劑增強(qiáng)了各個(gè)帶材之間的電連接性。
[0085]在另一些實(shí)施方式中，根據(jù)在此描述的任何一個(gè)示例實(shí)施方式中的電纜包括，至少一個(gè)不是超導(dǎo)的、常規(guī)的導(dǎo)電材料的導(dǎo)體，所述導(dǎo)體纏繞在超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體的一個(gè)或多個(gè)層中。在各種實(shí)施方式中，導(dǎo)體的形狀可以變化。例如，至少一個(gè)常規(guī)的導(dǎo)電材料的導(dǎo)體可以纏繞在至少一層中的兩個(gè)相鄰的超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體之間?？蛇x擇地，或另外地，常規(guī)的導(dǎo)電導(dǎo)體的至少一層被纏繞在超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體的至少一對(duì)相鄰層之間?？蛇x擇地，或另外地，常規(guī)導(dǎo)電材料的至少一層被纏繞在電纜的外部超導(dǎo)帶狀層的頂部，或纏繞在骨架上。常規(guī)導(dǎo)電層可以在各個(gè)超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體之間形成電連接，以允許在例如電流不足或其他的電流故障的情況下的電流共享?？蛇x擇地，或另外地，在電纜中的電流超過(guò)了超導(dǎo)薄層能攜帶的預(yù)先定義的最大電流的情況下，常規(guī)導(dǎo)電層可以充當(dāng)電流分流器。
[0086]在另一些實(shí)施方式中，根據(jù)在此描述的任何一個(gè)不例實(shí)施方式的電纜包括，繞著前面描述的部件的外部護(hù)套。外部護(hù)套可以由包括但不限于金屬材料的任何合適的材料制成。外部護(hù)套可以提供機(jī)械加固并增加了電纜的強(qiáng)度。
[0087]在另一些實(shí)施方式中，根據(jù)在此描述的任何一個(gè)示例實(shí)施方式的電纜包括，帶有一個(gè)或多個(gè)如前面描述的超導(dǎo)電纜的一個(gè)或多個(gè)常規(guī)導(dǎo)電電纜，其中所有的電纜都被如前面所述的護(hù)套綁定和環(huán)繞。常規(guī)導(dǎo)電電纜可以被耦合以用作電流分流器，并且所述護(hù)套可以向電纜提供外部的機(jī)械加固，如前面所述。
[0088]在另一些實(shí)施方式中，根據(jù)在此描述的任何一個(gè)示例實(shí)施方式的電纜包括，平行于所述超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體的一個(gè)纏繞的一個(gè)或多個(gè)絕緣的電阻導(dǎo)線。在特定的實(shí)施方式中，這些導(dǎo)線被用作在傳導(dǎo)電流時(shí)產(chǎn)生熱量的加熱導(dǎo)線，以在失超的情況下快速地驅(qū)動(dòng)電纜到正常狀態(tài)。
[0089]本發(fā)明的另一些實(shí)施方式涉及制造如前面所述的超導(dǎo)電纜的方法。這些方法包括，如前面描述并在附圖中示出的，繞著骨架纏繞一個(gè)或多個(gè)超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體(或一個(gè)或多個(gè)超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體和一個(gè)或多個(gè)常規(guī)導(dǎo)體的布置)。這些方法的另一些實(shí)施方式包括，如前面描述的，用焊劑涂覆一個(gè)或多個(gè)超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體(和/或一個(gè)或多個(gè)常規(guī)導(dǎo)體)并在骨架上的帶狀導(dǎo)體層組裝完成之后熔化這些焊劑。這些方法的又一些實(shí)施方式包括，如前面描述的，和帶狀導(dǎo)體一起或在帶狀導(dǎo)體之間纏繞一個(gè)或多個(gè)焊劑護(hù)套、常規(guī)導(dǎo)體層、和/或絕緣的電阻導(dǎo)線。
[0090]因此，在此描述的示例實(shí)施方式中，相對(duì)小直徑的骨架允許電纜被制造得相對(duì)緊湊。通過(guò)以壓縮的狀態(tài)纏繞一個(gè)或多個(gè)帶狀導(dǎo)體，可以避免對(duì)超導(dǎo)體的不可逆轉(zhuǎn)的損壞。柔韌的骨架允許電纜被制造得相對(duì)柔韌。用于制造緊湊的超導(dǎo)傳輸電纜、消磁電纜、以及磁體電纜的非限制性示例電纜和示例過(guò)程在下面進(jìn)行了描述。
[0091 ] 示例1: 2-相電纜(用于直流傳輸):
[0092]用于制造例如用于直流傳輸?shù)亩嚯娎|(圖2)的示例過(guò)程如下。
[0093]具有1-1Omm的小的外徑的柔韌的實(shí)心或空心骨架14被作為纜芯?？蛇x地，絕緣層可以環(huán)繞所述骨架。
[0094]接著，在一個(gè)或多個(gè)層112中的多個(gè)超導(dǎo)帶材以超導(dǎo)層112在內(nèi)側(cè)(超導(dǎo)體被壓縮)的方式螺旋環(huán)繞骨架14。如果使用了多于一個(gè)層，每一層可以反向于其相鄰層進(jìn)行纏繞。這種層堆疊用于電纜的第一電相。
[0095]每一個(gè)超導(dǎo)帶材能被單獨(dú)絕緣以防止與其相鄰的帶材進(jìn)行電流共享，或其可以被涂敷電阻層來(lái)調(diào)整帶材之間的電阻，從而調(diào)整電流共享的程度。[0096]接著，絕緣層113被環(huán)繞在形成第一電相的超導(dǎo)體堆疊體上。
[0097]接著，超導(dǎo)帶材112’的第二堆疊體螺旋環(huán)繞在絕緣層的頂部，形成第二電相。較高放置的帶材能使其超導(dǎo)層位于外側(cè)(被拉伸)上，只要纏繞半徑和放置角度大到足以不會(huì)對(duì)超導(dǎo)體造成損壞的程度。
[0098]接著，絕緣層113’被環(huán)繞在形成第二電相的超導(dǎo)體堆疊體上。
[0099]接著，將形成中性部分的超導(dǎo)帶材的最后堆疊體被螺旋纏繞在頂部絕緣層的頂部。
[0100]接著，最后的絕緣層被纏繞在形成中性部分的超導(dǎo)體堆疊體上。
[0101]接著，電纜被放進(jìn)包含具有超級(jí)絕緣性的真空空間的柔韌的雙壁低溫箱中。
[0102]通過(guò)使低溫冷卻液體或氣體穿過(guò)中空骨架(如果存在的話)，或圍繞低溫箱中的電纜，或二者，可以提供制冷。
[0103]示例2:3_相電纜(用于圖3中示出的交流傳輸):
[0104]用于制造例如用于交流傳輸?shù)娜嚯娎|的示例過(guò)程如下。
[0105]示例I中的過(guò)程被執(zhí)行直到并且包括在絕緣層的頂部上螺旋纏繞超導(dǎo)帶材112’的第二堆疊體，以形成第二電相和第二絕緣層。
[0106]接著，超導(dǎo)帶材112’的第三堆疊體螺旋纏繞在絕緣層上，該絕緣層環(huán)繞在形成2-相電纜中的第二電相的帶材的堆疊體上。該堆疊體現(xiàn)在形成了第三電相。
[0107]接著，絕緣層16被環(huán)繞在形成第三相的超導(dǎo)體堆疊體上。
[0108]接著，將形成中性部分的超導(dǎo)帶材的最后的堆疊體螺旋纏繞在頂部絕緣層的頂部上。
[0109]接著，最后的絕緣層被纏繞在形成中性部分的超導(dǎo)體堆疊體上。
[0110]接著，電纜被放進(jìn)包含具有超級(jí)絕緣性的真空空間的柔韌的雙壁低溫箱中。
[0111]通過(guò)將骨架連接至導(dǎo)管用來(lái)在中空骨架(如果存在的話)，或圍繞低溫箱中的電纜，或二者，通入低溫冷卻液體或氣體，可以提供制冷。
[0112]示例3:多相電纜(用于交流傳輸):
[0113]用于制造例如用于交流傳輸?shù)亩嘞嚯娎|的另一個(gè)示例過(guò)程，參照?qǐng)D5進(jìn)行了如下描述。
[0114]對(duì)于每一相，多個(gè)超導(dǎo)帶材512以超導(dǎo)層在一個(gè)或多個(gè)層中的內(nèi)側(cè)(被壓縮)的方式繞著具有1-10_的小直徑的圓形中空或?qū)嵭牡墓羌?14螺旋纏繞。如果使用了多于一層，每一層都能以與其相鄰層相反的方向纏繞。
[0115]每個(gè)超導(dǎo)帶材512能被單獨(dú)絕緣以防止與其相鄰的帶材的電流共享，或其可以被涂敷電阻層來(lái)調(diào)整帶材之間的電阻從而調(diào)整電流共享的程度。
[0116]一個(gè)或多個(gè)較高放置的帶材512使其YBCO層位于外側(cè)(被拉伸)上，只要纏繞半徑和放置角度大到足以不會(huì)對(duì)超導(dǎo)體造成損壞的程度。
[0117]在另外的實(shí)施方式中，絕緣體513在超導(dǎo)層被纏繞之前被纏繞在骨架514上。
[0118]在纏繞超導(dǎo)帶材512之后，絕緣體513繞著超導(dǎo)帶材的堆疊體纏繞。
[0119]接著，如圖5中示出的，通過(guò)將這三個(gè)一相纜芯綁定在一起形成三相電纜。
[0120]接著，通過(guò)將超導(dǎo)帶材繞著三相線束纏繞而形成屏蔽層，或每一相可能具有由超導(dǎo)帶材的堆疊體形成的其自身的中性部分，所述超導(dǎo)帶材能纏繞在形成每一相(未示出)的電纜的外側(cè)。
[0121]接著，屏蔽層在外側(cè)(未示出)上絕緣。
[0122]接著，電纜被放進(jìn)包含具有超級(jí)絕緣性的真空空間的柔韌的雙壁低溫箱中(未示出)。
[0123]通過(guò)在中空骨架(如果存在的話)，或圍繞低溫箱中的電纜，或二者，通入低溫冷卻液體或氣體，可以提供制冷。
[0124]示例4:多芯、快速斜升電纜(用于快速斜升磁體和電力傳輸電纜):
[0125]用于制造例如用于快速斜升磁體和電力傳輸電纜的多芯、快速斜升電纜的示例過(guò)程結(jié)合圖2和3進(jìn)行如下描述?？焖傩鄙軡撛诘貙?dǎo)致包含許多層的電纜中的電流分布變得不均勻。在斜升期間強(qiáng)制更均勻的電流分布的一種可能的方法是將電纜分割成彼此相互絕緣的η個(gè)層的多個(gè)區(qū)。每個(gè)區(qū)將包含相同的電相，但是每個(gè)將連接到其自身相應(yīng)的電流源并被其驅(qū)動(dòng)。每個(gè)電流源能強(qiáng)制每個(gè)區(qū)中的適當(dāng)?shù)碾娏髁?，使電纜中的電流分布比僅使用一個(gè)電流源時(shí)更均勻。因此，如圖2和3中的同軸的2相電纜、3相電纜、或η相電纜可以被構(gòu)建，但是被連接用于包含相同的相。
[0126]不例5:多芯、低損耗電纜(用于交流傳輸):
[0127]用于制造例如用于交流傳輸?shù)亩嘈?、低損耗的電纜的示例過(guò)程結(jié)合圖6a_c進(jìn)行如下描述。
[0128]獲得具有1-1Omm的小外徑的柔韌的實(shí)心或空心的骨架614作為纜芯?？蛇x地，絕緣層可以環(huán)繞所述骨架(未示出)。
[0129]在一個(gè)或多個(gè)層612中的多個(gè)超導(dǎo)帶材以超導(dǎo)層在內(nèi)側(cè)(超導(dǎo)體被壓縮)的方式螺旋環(huán)繞骨架。小的絞合間距被用來(lái)減小交流損耗。層數(shù)可能受限于不均勻的電流分布。如果使用了多于一層，每一層能以與其相鄰層相反的方向纏繞。
[0130]較高放置的帶材以其YBCO層位于外側(cè)(被拉伸)的方式纏繞，只要纏繞半徑和放置角度大到足以不會(huì)對(duì)超導(dǎo)體造成損壞的程度。
[0131]每個(gè)超導(dǎo)帶材能被單獨(dú)絕緣以防止與其相鄰的帶材的電流共享，或其可以被涂敷電阻層來(lái)調(diào)整帶材之間的電阻從而調(diào)整電流共享的程度。
[0132]可選地，絕緣體613繞著超導(dǎo)體堆疊體纏繞。
[0133]接著，這些單相芯600中的多個(gè)使用充分的扭絞被綁定在一起。這將提高每相或磁體電纜中的帶材的數(shù)目，同時(shí)保持每芯中的層的數(shù)量受限。通過(guò)將所有相的多個(gè)芯綁定在一起形成用于交流傳輸?shù)亩嘞嚯娎|。
[0134]接著，在傳輸電纜的情況下，通過(guò)繞著電纜束螺旋纏繞帶材堆疊體形成中性層(未示出)。
[0135]接著，外部絕緣層繞著形成中性層的帶材堆疊體纏繞(未示出)。
[0136]接著，在傳輸電纜的情況下，電纜被放進(jìn)包含具有超級(jí)絕緣性的真空空間的柔韌的雙壁低溫箱中。
[0137]同樣，在傳輸電纜的情況下，通過(guò)在中空骨架(如果存在的話)中，或繞著低溫箱中的電纜，或二者，通入低溫冷卻液體或氣體，可以提供制冷。
[0138]在附圖中，圖6a示出了帶有超導(dǎo)帶材的單芯的例子。圖6b示出了被綁定在一起以形成單相或多相電纜結(jié)構(gòu)650的多個(gè)單芯電纜的例子，并且圖6c示出了形成多相(三相)電纜660的多個(gè)(三個(gè))單芯電纜束。在傳輸電纜中，每一相可以由其自身的同相電纜束形成，而通過(guò)將這些多絲單相電纜中的三個(gè)綁定在一起形成3-相電纜。
[0139]示例6:多芯、每芯多相電纜:
[0140]另一個(gè)實(shí)施方式可以被配置成與前面的示例5相似，但是每個(gè)芯上帶有多個(gè)絕緣相，如示例I和2中描述的。在磁體電纜或快速斜升傳輸電纜的情況下，這些相可能是相同的，但是每個(gè)區(qū)可以被連接到其自身相應(yīng)的電流源并被其驅(qū)動(dòng)，如示例4中所述的。
[0141 ] 示例7:帶材之間具有增強(qiáng)的電連接的電纜:
[0142]在傳輸線或磁體電纜中采用平行于超導(dǎo)帶材的相對(duì)較大數(shù)量的常規(guī)導(dǎo)電材料(例如銅)，以在故障時(shí)提供帶有可選的分流路徑的電流可能是有益的。電流分流路徑還將讓正常工作條件下的電流繞過(guò)一個(gè)帶材中的損壞區(qū)域，或繞過(guò)導(dǎo)體被拼接在一起的區(qū)域。在一些情況下，在金屬基底和YBCO涂敷的導(dǎo)體中的超導(dǎo)體之間的陶瓷層是電阻性的，并且將不允許電流通過(guò)。旁路電阻緩沖層并且環(huán)繞部分或全部帶材的常規(guī)的導(dǎo)電電流路徑可以存在以將所述帶材電連接在一起，或?qū)⑵潆娺B接至常規(guī)導(dǎo)電分流層。在一個(gè)實(shí)施方式中，這可以通過(guò)在每個(gè)單獨(dú)的帶材上銅鍍很薄的一層銅來(lái)完成。然而，這種銅鍍可能是昂貴的。
[0143]為了增強(qiáng)電纜的各個(gè)帶材之間的電連接，所述帶材被嵌入其中的常規(guī)的導(dǎo)電基質(zhì)能如圖7中示出的被構(gòu)建，如下所述。
[0144]一個(gè)或多個(gè)超導(dǎo)帶材712(對(duì)應(yīng)超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體12的層)在多個(gè)層中纏繞在骨架714上，如在前面的示例中描述的一樣。此外，相對(duì)較薄(比如最厚20微米)的銅層715被電鍍到帶材。這一層使得焊劑到導(dǎo)體的連接更容易。
[0145]接著，另外的導(dǎo)電材料的第二層716用電鍍或其他合適的方法被結(jié)合至超導(dǎo)帶材712。第二層716可能具有比銅層更高的電阻，并且允許在所述帶材的超導(dǎo)層和帶材之間的常規(guī)導(dǎo)電基質(zhì)之間的電耦合具有一定程度的可調(diào)節(jié)性。在故障時(shí)電流能被傳送到常規(guī)導(dǎo)電基質(zhì)，但是該層較高的電阻將減少正常工作期間的耦合損耗。
[0146]在前面的實(shí)施方式中，常規(guī)導(dǎo)電材料(銅)718的條狀物在每個(gè)單獨(dú)的層中的超導(dǎo)帶材712之間纏繞。條狀物718具有與超導(dǎo)帶材712的厚度相當(dāng)?shù)暮穸取?br> [0147]常規(guī)導(dǎo)電帶材的層716在超導(dǎo)帶材的每一層之間纏繞。層716的厚度是可調(diào)整的并且將依賴于應(yīng)用。
[0148]一層或每層中的超導(dǎo)帶材712的纏繞方向可能與一個(gè)或兩個(gè)相鄰的超導(dǎo)層中的纏繞方向相反。
[0149]可選地，在一些層中的一些帶材712能以超導(dǎo)層面朝外的方式放置，以增強(qiáng)超導(dǎo)帶材之間的耦合。
[0150]每個(gè)超導(dǎo)帶材的電流可以被傳送到與超導(dǎo)層相鄰的常規(guī)層。電流可以通過(guò)常規(guī)導(dǎo)電條狀物從一個(gè)超導(dǎo)層流到另一個(gè)超導(dǎo)層，所述常規(guī)導(dǎo)電條狀物纏繞在每一個(gè)超導(dǎo)層中的超導(dǎo)帶材之間。超導(dǎo)帶材嵌入其中的常規(guī)導(dǎo)電基質(zhì)被形成的這種結(jié)構(gòu)，在局部電流不足的情況下允許電流從一個(gè)帶材傳送到另一個(gè)帶材，或在故障的情況下，允許電流從超導(dǎo)層傳送到常規(guī)導(dǎo)電分流器(基質(zhì)自身，或靠近超導(dǎo)層的一些其他的常規(guī)導(dǎo)電材料)。
[0151 ] 示例8:帶增強(qiáng)的過(guò)電流保護(hù)的電纜:
[0152]在一些情況下，比如包含到電力網(wǎng)中的傳輸線，這種電纜被配置成能夠在一小段時(shí)間內(nèi)承受相對(duì)較大的過(guò)電流。除了前面的任何一個(gè)實(shí)施方式的超導(dǎo)層之外，還可以增加分流橫截面和另外的常規(guī)導(dǎo)電材料(比如但是不限于銅)。
[0153]例如，參考圖8，可以使用根據(jù)前面描述的任何一個(gè)例子配置的電纜，但是該電纜帶有一個(gè)或多個(gè)常規(guī)的導(dǎo)電分流層815、815’和常規(guī)的導(dǎo)電骨架814以提供另外的分流。骨架814不需要是絕緣的。此外，超導(dǎo)層816、816’可能包含嵌入在常規(guī)基質(zhì)813中的超導(dǎo)帶材812，以在每個(gè)帶材和分流層之間形成更大程度的電耦合。
[0154]當(dāng)電纜中存在多個(gè)相時(shí)，或者當(dāng)骨架不具有足夠的分流材料時(shí)，另外的常規(guī)導(dǎo)電層被纏繞在超導(dǎo)層的頂部。同樣優(yōu)選常規(guī)基質(zhì)以在帶材和分流層之間提供很好的電耦合。
[0155]在特定的實(shí)施方式中，電纜的每一相都具有在超導(dǎo)相的外側(cè)上的另外的分流層。通過(guò)將分流層放置在電纜的外側(cè)，能將超導(dǎo)帶材在其上纏繞的半徑保持得相對(duì)較小。這樣減少了所需要的超導(dǎo)體的數(shù)量，并且允許超導(dǎo)帶材的小的絞合間距。
[0156]這種方法可以被應(yīng)用到具有所有相都纏繞在其上的單芯的傳輸線，或被應(yīng)用到每一相都環(huán)繞各自的芯、且每一相的電纜被綁定在一起以形成最終的多相電纜的傳輸線。
[0157]示例9:具有帶材之間的增強(qiáng)的電耦合和機(jī)械耦合的電纜
[0158]當(dāng)電纜在磁體中使用時(shí)，相對(duì)較大的作用力可能作用在電纜中的各個(gè)帶材上。在這種環(huán)境下，在電纜的各個(gè)帶材之間提供機(jī)械耦合可能是非常有益的。這種機(jī)械耦合可以通過(guò)使用焊劑將每一層中的帶材結(jié)合在一起來(lái)提供。這種結(jié)合也將增強(qiáng)電纜中的各個(gè)導(dǎo)體之間的電連接。用于增強(qiáng)機(jī)械結(jié)合的過(guò)程的例子如下。
[0159]特別是，超導(dǎo)帶材以多個(gè)層被纏繞在骨架上，如前面的例子中描述的。
[0160]然而，在這個(gè)例子中，形成可選的基質(zhì)的每個(gè)超導(dǎo)帶材和/或常規(guī)導(dǎo)電條狀物在電纜被纏繞之前被涂敷一薄層焊劑?？蛇x擇地或另外地，薄的焊劑金屬薄片被纏繞在形成可選的基質(zhì)的超導(dǎo)帶材的層或常規(guī)導(dǎo)電層之間。
[0161]一旦電纜被組裝完成并被纏繞在例如磁體的系統(tǒng)中，整個(gè)系統(tǒng)在火爐中被加熱以熔化這些焊劑。在冷卻后，這些焊劑將每一層中的所有帶材和所有的層結(jié)合在一起，從而形成更好的電連接和更強(qiáng)的機(jī)械結(jié)合。
[0162]此外，電纜部件可以在將單個(gè)電纜結(jié)合在一起的環(huán)氧樹(shù)脂中被澆注。環(huán)氧樹(shù)脂可以被選擇成使得環(huán)氧樹(shù)脂的凝固將在低于電纜中的焊劑的熔化溫度的溫度進(jìn)行。
[0163]示例10:帶有增強(qiáng)的柔韌性的電纜
[0164]為了更大的柔韌性和更小的彎曲半徑，制造電纜的過(guò)程可能包括前面描述的任何過(guò)程，但是進(jìn)行了如下的修改。
[0165]特別是，該過(guò)程可能還包括在纏繞時(shí)在每一層的超導(dǎo)帶材之間引入小的間隔。間隔的大小依賴于電纜在應(yīng)用中進(jìn)行纏繞時(shí)將經(jīng)受的最小彎曲半徑、帶材的寬度以及鋪設(shè)角度。當(dāng)電纜被彎曲成應(yīng)用的形狀時(shí)，在電纜內(nèi)側(cè)上的間隔變窄而電纜外側(cè)上的間隔變寬。內(nèi)側(cè)上的間隔防止超導(dǎo)帶材彼此之間相互擠壓(這可能導(dǎo)致?lián)p壞)。
[0166]由于在電纜及其導(dǎo)體上的作用力可能很大的磁體中通常需要小的彎曲直徑，通過(guò)前面描述的焊劑工序可以提供電纜的加固。在電纜彎曲到其最終的形狀之后這些焊劑被熔化。這些焊劑將部分地或完全地填充每一層中的帶材之間的殘留的間隔，以提供對(duì)每一個(gè)超導(dǎo)帶材的電氣支撐和機(jī)械支撐。
[0167]示例11:帶有拼接的超導(dǎo)帶材的電纜
[0168]YBCO涂敷的導(dǎo)體通常被制成達(dá)到大約Ikm的長(zhǎng)度。因此，當(dāng)在更長(zhǎng)的電纜中使用時(shí)，超導(dǎo)帶材被拼接在一起。在這些導(dǎo)體之間的接頭不是超導(dǎo)的地方，電流通常通過(guò)低電阻的材料從一個(gè)超導(dǎo)體流向另一個(gè)超導(dǎo)體。本發(fā)明的某種極度緊湊的電纜的實(shí)施方式允許電流通過(guò)例如環(huán)繞超導(dǎo)帶材的常規(guī)導(dǎo)電基質(zhì)傳輸。因此拼接不需要重疊，并且因此不需要局部地增加超導(dǎo)層的厚度。導(dǎo)體之間的帶涂層導(dǎo)體的拼接可以使用下面的示例方法實(shí)現(xiàn)。
[0169]通過(guò)將基底焊接或熔接在一起來(lái)把兩個(gè)帶涂層的導(dǎo)體在末端連接起來(lái)。在特定的實(shí)施方式中，導(dǎo)體的接觸末端被做成錐形以增加接觸面積，或者在導(dǎo)體的末端之間可以使用導(dǎo)電楔板構(gòu)件來(lái)增加接觸面積。這能產(chǎn)生沿著其長(zhǎng)度具有均勻的厚度的整個(gè)導(dǎo)體(參見(jiàn)圖 9a_d)。
[0170]導(dǎo)電層(比如銅層)可以在連接制作好之前或之后被電鍍?cè)趯?dǎo)體上面。如圖9c中示出的，根據(jù)一個(gè)示例實(shí)施方式，超導(dǎo)層能被比如銀或銀合金的金屬層覆蓋。在示例實(shí)施方式中，銀的使用允許焊接發(fā)生在銀覆蓋層上面而不會(huì)損壞超導(dǎo)電纜。
[0171]當(dāng)允許導(dǎo)體的厚度變化時(shí)(例如在傳輸線中)，帶涂層的導(dǎo)體可以被重疊地焊接在一起。由于帶材之間的電流傳輸將通過(guò)常規(guī)導(dǎo)電基質(zhì)發(fā)生，導(dǎo)體可以采用YBCO層彼此不相互面對(duì)的方式焊接。這將保持拼接的兩側(cè)上的YBCO的定向是相同的(參見(jiàn)圖lOa-c)。
[0172]通過(guò)將一個(gè)帶材的末端焊接到另一個(gè)帶材的頂部上，但是不焊接整個(gè)拼接體，可以產(chǎn)生重疊的拼接體。這樣在電纜制成后能保持拼接體的柔韌性。在電纜被組裝完成之后，通過(guò)熔化位于拼接體中的另外的焊劑可以將拼接體完全地焊接。
[0173]在拼接的導(dǎo)體被纏繞進(jìn)電纜之后，通過(guò)如前面描述的在導(dǎo)體之間使用焊劑，可以增強(qiáng)超導(dǎo)體之間的電連接和機(jī)械連接。
[0174]示例12:帶有加固的電纜
[0175]在一些磁體應(yīng)用中，作用在電纜上的力可能是非常大的，以致于使用電纜的加固能帶來(lái)好處。例如，可以提供不銹鋼外部殼體來(lái)進(jìn)行加固。各種示例過(guò)程可以被用來(lái)加固YBCO涂敷的導(dǎo)體電纜。
[0176]例如，在示例實(shí)施方式中，如上所述的單芯超導(dǎo)電纜被插入金屬殼體中，該殼體具有的兩個(gè)半個(gè)殼體在電纜插入后被熔接在一起。該殼體可以具有任何合適的形狀(包括但不限于長(zhǎng)方形、圓形、或橢圓形的外部橫截面)的外部橫截面，但是具有圓的內(nèi)部橫截面。電纜的冷卻通過(guò)使用中空的骨架并且在中空的骨架中通入冷的流體實(shí)現(xiàn)，或者通過(guò)在電纜和殼體之間通入冷的流體實(shí)現(xiàn)。
[0177]在另外的實(shí)施方式中，多個(gè)單芯超導(dǎo)電纜被綁定在一起。在這些實(shí)施方式中，可以包含常規(guī)的導(dǎo)電束用來(lái)填充空隙并且提供分流，而且其還帶有用于冷卻的中空管(骨架和/或外部殼體)。
[0178]示例13:電纜端子
[0179]如在此描述的電纜可能包含許多超導(dǎo)帶材。這些帶材可以被連接到通過(guò)其可以弓I入電流的常規(guī)導(dǎo)電端子。這些端子可以如圖1la和圖1lb中示出的被構(gòu)造，并且如下文所述。
[0180]每個(gè)端子由常規(guī)導(dǎo)電材料(比如但不限于銅)的圓柱形末端件1010構(gòu)造。其上纏繞超導(dǎo)帶材的骨架(如前面的任何一個(gè)實(shí)施方式中描述的)通過(guò)端子末端件1010的中心的開(kāi)口 1011被饋送。
[0181]如圖1lb中示出的，當(dāng)骨架被插入開(kāi)口 1011時(shí)，面對(duì)電纜的端子末端件的末端1014被機(jī)械地壓入圓錐形的末端件中，帶材在該圓錐形的末端件上伸展并被焊接。
[0182]端子末端件1010的相反的一端帶有穿孔1015或螺栓孔，外部電纜可以栓接在這些孔上。
[0183]兩個(gè)另外的、可選的殼體可以被焊接在圓錐形末端件上，以覆蓋帶材的末端。
[0184]示例14:單相電纜結(jié)構(gòu)
[0185]作為代表性的、非限制性的例子，電纜能被配置成任何適合的長(zhǎng)度(比如但不限于
0.5m的長(zhǎng)度)，并且包含繞著具有5.5mm外徑的柔韌的銅制骨架的最多8個(gè)層中的最多24個(gè)超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體。例如，在24個(gè)帶狀導(dǎo)體、8個(gè)層的實(shí)施方式中，每個(gè)層包括3個(gè)超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體。超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體以其超導(dǎo)層面朝內(nèi)的方式纏繞，以使其處于壓縮應(yīng)變的狀態(tài)。
[0186]具有24個(gè)超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體的電纜在76K的溫度下可能能夠傳送多達(dá)2800A的電流，這一數(shù)量可能比所有各個(gè)導(dǎo)體在它們被纏繞進(jìn)電纜之前能夠傳送的電流總和的90%還要多。
[0187]在帶狀導(dǎo)體之間沒(méi)有很大的間隔，具有在三個(gè)層中繞著絕緣的、柔韌的、5.5mm直徑的銅制骨架纏繞的12個(gè)超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體的電纜，可能能夠在24cm直徑的彎道內(nèi)彎曲而不會(huì)降低電流傳送能力。然而，在相鄰的超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體之間可以產(chǎn)生間隔，例如，以允許更大的彎曲(到遠(yuǎn)低于24cm的直徑)而不會(huì)嚴(yán)重?fù)p壞電纜。
[0188]在這些示例實(shí)施方式彼此一致的地方，前面描述的各種示例實(shí)施方式(或其中的部分)可以在本發(fā)明的另外一些實(shí)施方式中一起使用和互換使用。
[0189]在此公開(kāi)的實(shí)施方式在所有的方面都被視為說(shuō)明性的，而不是對(duì)本發(fā)明的限制。本發(fā)明的范圍由所附的權(quán)利要求表明，而不是由前述內(nèi)容表明。源自權(quán)利要求的等價(jià)的意義和范圍內(nèi)的所有變化因此也旨在被包括在其中。
[0190]示例15:兩相電纜結(jié)構(gòu)
[0191]可能適用于特定的空軍應(yīng)用的電纜包括纏繞在一個(gè)骨架上的、一個(gè)放置在另一個(gè)頂部上的、在兩相之間帶有絕緣層的兩個(gè)電相。在一個(gè)例子中，電纜具有在5.5mm直徑的骨架上的17個(gè)層中的79個(gè)帶材，并且當(dāng)兩相中的電流沿著同樣的方向移動(dòng)時(shí)，該電纜能在液態(tài)氮中傳送高達(dá)756IA的電流。
[0192]示例16:磁體電纜結(jié)構(gòu)
[0193]高性能電纜的另一個(gè)例子包括在4mm直徑的骨架上的12個(gè)層中的40個(gè)導(dǎo)體。電纜被纏繞進(jìn)外徑12cm (10.5cm的內(nèi)部直徑)的1.5匝線圈。該電纜能夠在垂直于電纜定向的20T的背景場(chǎng)中在4.2K的溫度傳送高達(dá)4100A的電流。
[0194]示例17:磁體電纜失超保護(hù)
[0195]在超導(dǎo)磁體經(jīng)受局部地驅(qū)動(dòng)超導(dǎo)電纜正常工作的故障的情況中，磁體中儲(chǔ)存的所有能量將被耗散在小的常規(guī)區(qū)域。為了防止在磁體失超期間被燒壞，磁體電纜在很短的時(shí)間內(nèi)在其整個(gè)長(zhǎng)度上被驅(qū)動(dòng)到常態(tài)。這將在其整個(gè)磁體上耗散能量。允許電纜從超導(dǎo)狀態(tài)如此快速轉(zhuǎn)變到常規(guī)狀態(tài)的方法包括，將一個(gè)或多個(gè)加熱導(dǎo)線與超導(dǎo)帶材一同纏繞，和/或在骨架中包含加熱導(dǎo)線。一旦檢測(cè)到磁體失超，立即使用外部電源為加熱導(dǎo)線提供能量。
【權(quán)利要求】
1.一種超導(dǎo)電纜，包括: 骨架； 多個(gè)超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體，其以螺旋的方式在至少一個(gè)層中繞著所述骨架纏繞，每個(gè)超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體具有至少一個(gè)超導(dǎo)層。
2.如權(quán)利要求1所述的超導(dǎo)電纜，其中所述多個(gè)超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體在被預(yù)先拉伸的狀態(tài)下繞著所述骨架纏繞。
3.如權(quán)利要求1所述的超導(dǎo)電纜，其中所述多個(gè)超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體在繞著所述骨架纏繞時(shí)，所述超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體中的至少兩個(gè)的繞組之間具有間隔。
4.如權(quán)利要求1所述的超導(dǎo)電纜，還包括繞著所述骨架纏繞的至少一個(gè)電阻加熱導(dǎo)線，用于提供失超熱源。
5.如權(quán)利要求1所述的超導(dǎo)電纜，還包括繞著所述多個(gè)超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體和所述骨架提供的至少一個(gè)護(hù)套。
6.如權(quán)利要求1所述的超導(dǎo)電纜，其中所述多個(gè)超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體中的至少一個(gè)被纏繞成使所述超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體上的一超導(dǎo)層在拉伸狀態(tài)下被定位在所述繞組的外側(cè)上。
7.如權(quán)利要求1所述的超導(dǎo)電纜，其中所述多個(gè)超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體中的至少一個(gè)被纏繞成使所述超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體上的一超導(dǎo)層在所述繞組中處于既不拉伸也不壓縮的狀態(tài)下被定位在所述帶狀導(dǎo)體上的中央位置。
8.如權(quán)利要求1所述的超導(dǎo)電纜，其中所述至少一個(gè)層包括多個(gè)相鄰的層，并且其中在至少兩個(gè)相鄰的層之間形成間隔。
9.如權(quán)利要求1所述的 超導(dǎo)電纜，其中所述骨架具有橢圓形或帶有倒圓角的長(zhǎng)方形的橫截面形狀，且所述倒圓角的半徑小于五毫米(5mm)。
10.如權(quán)利要求1所述的超導(dǎo)電纜，其中所述至少一個(gè)層包括超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體的多個(gè)層，并且其中至少一個(gè)超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體是絕緣的。
11.如權(quán)利要求1所述的超導(dǎo)電纜，其中所述超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體中的至少一個(gè)被涂敷一層焊劑，所述一層焊劑被配置成在所述電纜組裝好之后被熔化。
12.如權(quán)利要求1所述的超導(dǎo)電纜，還包括在所述超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體的相鄰的繞組和/或相鄰的層之間纏繞的焊劑護(hù)套，其中所述焊劑護(hù)套被配置成在所述電纜組裝好之后被熔化。
13.如權(quán)利要求1所述的超導(dǎo)電纜，其中所述至少一個(gè)層包括多個(gè)層，并且其中所述超導(dǎo)電纜還包括在所述多個(gè)層中的至少兩個(gè)之間布置的至少一個(gè)焊劑護(hù)套。
14.如權(quán)利要求1所述的超導(dǎo)電纜，還包括在至少一個(gè)超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體的相鄰繞組之間纏繞的不超導(dǎo)的導(dǎo)電材料的至少一個(gè)導(dǎo)體。
15.如權(quán)利要求14所述的超導(dǎo)電纜，其中所述不超導(dǎo)的導(dǎo)電材料的至少一個(gè)導(dǎo)體由被配置成待被熔化的一層焊劑覆蓋。
16.如權(quán)利要求1所述的超導(dǎo)電纜，其中所述至少一個(gè)層包括多層超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體，所述超導(dǎo)電纜還包括在所述多層超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體的相鄰層之間纏繞的至少一層一個(gè)或多個(gè)不超導(dǎo)的導(dǎo)體。
17.一種包含多個(gè)超導(dǎo)電纜的超導(dǎo)電纜束，所述多個(gè)超導(dǎo)電纜中的每一個(gè)都具有如權(quán)利要求I所述的結(jié)構(gòu)，其中至少一個(gè)超導(dǎo)電纜具有外部絕緣層，并且與所述多個(gè)超導(dǎo)電纜中的其他超導(dǎo)電纜保持在電纜束中。
18.—種包含多個(gè)超導(dǎo)電纜的超導(dǎo)電纜束，所述多個(gè)超導(dǎo)電纜中的每一個(gè)都具有如權(quán)利要求I所述的結(jié)構(gòu)，其中每個(gè)超導(dǎo)電纜都不具有外部絕緣層，并且與所述多個(gè)超導(dǎo)電纜的其他超導(dǎo)電纜保持在電纜束中；并且所述電纜束包括覆蓋所述電纜束的護(hù)套。
19.一種制造超導(dǎo)電纜的方法，包括: 提供骨架； 以螺旋的方式在至少一層中繞著所述骨架纏繞多個(gè)超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體，每個(gè)超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體具有至少一個(gè)超導(dǎo)層。
20.如權(quán)利要求19所述的方法，其中纏繞所述多個(gè)超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體包括在所述多個(gè)超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體處于預(yù)先拉伸的狀態(tài)下繞著所述骨架纏繞所述多個(gè)超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體。
21.如權(quán)利要求19所述的方法，其中纏繞所述多個(gè)超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體包括繞著所述骨架纏繞所述超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體且在至少兩個(gè)相鄰的繞組之間具有間隔。
22.如權(quán)利要求19所述的方法，其中所述多個(gè)超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體中的至少一個(gè)被纏繞成使所述超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體上的一超導(dǎo)層在拉伸狀態(tài)下定位在所述繞組的外側(cè)上。
23.如權(quán)利要求19所述的方法，其中纏繞所述多個(gè)超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體包括進(jìn)行纏繞并使得所述超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體上的一超導(dǎo)層在所述繞組中處于既不拉伸也不壓縮的狀態(tài)下定位在所述帶狀導(dǎo)體的中央位置。
24.如權(quán)利要求19所述的方法，還包括使用一層焊劑來(lái)涂敷所述超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體中的至少一個(gè)超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體，并且在所述至少一個(gè)超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體繞著所述骨架纏繞之后熔化所述焊劑。
25.如權(quán)利要求19所述的方法，還包括在所述至少一個(gè)超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體的相鄰繞組之間纏繞焊劑護(hù)套，并且在所述至少一個(gè)超導(dǎo)帶狀導(dǎo)體繞著所述骨架纏繞之后熔化所述焊劑護(hù)套。
【文檔編號(hào)】H01B12/06GK103493152SQ201280019170
【公開(kāi)日】2014年1月1日 申請(qǐng)日期:2012年2月17日 優(yōu)先權(quán)日:2011年2月18日
【發(fā)明者】丹尼爾·科內(nèi)利斯·范德蘭 申請(qǐng)人:科羅拉多州立大學(xué)董事會(huì)（法人團(tuán)體）