專利名稱：具有寬幅型超導(dǎo)帶狀線的超導(dǎo)電纜的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開內(nèi)容涉及一種具有寬幅超導(dǎo)帶狀線的超導(dǎo)電纜，并且具體地涉及以下一種包括寬幅超導(dǎo)帶狀線的超導(dǎo)電纜，該寬幅超導(dǎo)帶狀線具有寬幅型的縱橫比并且被圍繞骨架 (former)的外周均勻地布置且被緊密地附接至該骨架的外周。
背景技術(shù)：
當(dāng)將超導(dǎo)帶狀線用作導(dǎo)體時(shí)，超導(dǎo)電纜可以傳輸比典型的電力電纜更高的電力容量。圖1大體示出典型的超導(dǎo)電纜的結(jié)構(gòu)。如圖1所示，超導(dǎo)電纜具有布置在外低溫保持器20內(nèi)的至少一個(gè)(例如三個(gè))導(dǎo)電芯10。芯10和低溫保持器20之間的空間30被填充制冷劑以維持芯10處于極低溫度下。低溫保持器20通常包括內(nèi)金屬管21、圍繞內(nèi)管21的絕緣層22以及外金屬管23。 絕緣層22和外管23之間的空間被形成為真空層M。圖2大體繪出圖1的超導(dǎo)電纜的芯10的結(jié)構(gòu)。如圖2所示，芯10從其中心起具有骨架11、超導(dǎo)層12、電子絕緣層13、超導(dǎo)屏蔽層 14以及保護(hù)層15。骨架11被形成為纏繞在一起的金屬線(例如銅線)或者形成為用作制冷劑的通
道的中空金屬管。超導(dǎo)層12和超導(dǎo)屏蔽層14由多個(gè)超導(dǎo)的細(xì)的帶狀線50形成，帶狀線50分別圍繞骨架11的外表面和電子絕緣層13的外表面布置。圖3是圖解地示出上述超導(dǎo)帶狀線50的布置和結(jié)構(gòu)的剖視圖。為清楚起見，圖3 僅顯示構(gòu)成超導(dǎo)層12的超導(dǎo)帶狀線的結(jié)構(gòu)，但是該說明也可以應(yīng)用于構(gòu)成超導(dǎo)屏蔽層14 的超導(dǎo)帶狀線的結(jié)構(gòu)，因?yàn)閮烧呔哂型瑯拥慕Y(jié)構(gòu)。因此，將省略關(guān)于超導(dǎo)屏蔽層14的說明。如圖3所示，超導(dǎo)帶狀線50的橫截面被形成為具有小的厚度和大的寬度的矩形。 多個(gè)線50以適當(dāng)?shù)穆菥鄧@骨架11的外表面成螺旋形纏繞。這種超導(dǎo)帶狀線50的厚度不超過0. 5mm,通常大約為0. 4mm,寬度大約為4mm，而形成大約為10的縱橫比(寬度/厚度)。在這些超導(dǎo)帶狀線50被圍繞骨架11的外周纏繞的情況下，線50可以保持其最初的矩形，這是因?yàn)橛捎谠诰€50的兩端處的高機(jī)械強(qiáng)度而使線 50可以不經(jīng)歷塑性變形。在該結(jié)構(gòu)中，線50可以不被粘附于骨架11的外表面，而是在其端部卷起。這導(dǎo)致超導(dǎo)層12的厚度增大，因而導(dǎo)致整個(gè)超導(dǎo)電纜的直徑增大。結(jié)果，沿豎直方向相對于帶狀線50的磁場強(qiáng)度在鄰近的帶狀線50之間增大，因而超導(dǎo)帶狀線的效率被惡化。也就是說，臨界電流被減小，而導(dǎo)致電力傳輸?shù)哪芰Ρ唤档?，并且增大了交流損失。當(dāng)超導(dǎo)帶狀線暴露于磁場時(shí)，臨界電流隨周圍磁場強(qiáng)度的增大而減小。換言之，臨界電流的容量與周圍磁場的強(qiáng)度成反比。當(dāng)沿垂直于超導(dǎo)帶狀線的表面的方向形成磁場時(shí)，臨界電流大大減小。
當(dāng)電流流過超導(dǎo)電纜的超導(dǎo)帶狀線時(shí)，通過電流流動產(chǎn)生磁場，并且該磁場被在鄰近的超導(dǎo)帶狀線處產(chǎn)生的另一磁場抵消和/或交叉。結(jié)果，全部超導(dǎo)帶狀線都受到磁場影響。然而，現(xiàn)有的超導(dǎo)帶狀線具有小的縱橫比，即，寬度與厚度的相對尺寸小，因而在線的邊緣處具有高的機(jī)械強(qiáng)度。因此，線可能不完全粘附于骨架的外周，而是基本上保持它們的原樣被纏繞。這導(dǎo)致沿豎直方向的磁場強(qiáng)度增大，因而使超導(dǎo)帶狀線的效率惡化并且導(dǎo)致交流電流的重大損失。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題以下說明的電纜的發(fā)明者發(fā)現(xiàn)，為了防止超導(dǎo)帶狀線的效率由于磁場而變壞，則通過圍繞骨架的外周均勻地布置帶狀線，并且通過減小鄰近的帶狀線之間的間隙，可以減少磁場沿豎直方向的分量。結(jié)果，假如超導(dǎo)帶狀線的縱橫比能夠被增大而不會導(dǎo)致纏繞帶狀線的困難，則當(dāng)被圍繞骨架纏繞時(shí)，帶狀線可以粘附于具有較大表面的骨架的外周。這導(dǎo)致磁場的豎直分量減少從而提高帶狀線的效率并且減少交流損失。因此，提供一種超導(dǎo)電纜，該超導(dǎo)電纜具有寬幅超導(dǎo)帶狀線以減少磁場沿豎直方向的分量，從而防止電纜的效率變壞，并且還減小電纜的外徑。這可以通過以下結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)， 即，通過利用寬幅型帶狀線調(diào)節(jié)超導(dǎo)帶狀線的縱橫比，帶狀線順應(yīng)骨架的外周的形狀，使得帶狀線緊密地粘附于骨架并且被均勻地布置在骨架周圍，并使得鄰近的帶狀線之間的間隙被減小。技術(shù)方案根據(jù)本文的實(shí)施方式的具有寬幅超導(dǎo)帶狀線的超導(dǎo)電纜從其中心起包括骨架、超導(dǎo)層、電子絕緣層以及超導(dǎo)屏蔽層。所述超導(dǎo)層被形成為圍繞所述骨架的外周成螺旋形纏繞的多個(gè)超導(dǎo)帶狀線，并且所述帶狀線中的每一個(gè)均具有矩形橫截面。此外，所述帶狀線分別由其寬度與厚度的比在20至30的范圍內(nèi)的寬幅帶狀線構(gòu)成。在根據(jù)實(shí)施方式的所述超導(dǎo)電纜中，所述超導(dǎo)屏蔽層可以以和所述超導(dǎo)層相同的方式由寬幅超導(dǎo)帶狀線形成。所述超導(dǎo)帶狀線中的每一個(gè)均可以是厚度為0. 5mm或更小的一條帶狀線。所述超導(dǎo)帶狀線中的每一個(gè)也可以被形成為沿寬度方向并排一體地布置在襯底上的兩個(gè)帶狀線，并且所述兩個(gè)帶狀線中的每一個(gè)的厚度均可以為0. 5mm或更小。在這種情況下，一體地布置的所述兩個(gè)帶狀線的整個(gè)寬度可以是該兩個(gè)帶狀線的厚度的20至30倍。有益效果根據(jù)本文的實(shí)施方式，因?yàn)樗龀瑢?dǎo)層由具有20至30的縱橫比的寬幅超導(dǎo)帶狀線形成，所以所述帶狀線可以緊密地粘附于所述骨架并且被圍繞所述骨架的外周纏繞。此外，鄰近的所述帶狀線之間的間隙可以被減小。而且，通過減少產(chǎn)生在所述帶狀線周圍的磁場的豎直分量，根據(jù)實(shí)施方式的所述電纜可以防止所述電纜的效率變差。并且本文所公開的結(jié)構(gòu)可以降低磁場的整個(gè)強(qiáng)度，并且減小所述電纜的整個(gè)外徑。


從結(jié)合附圖的下列詳細(xì)描述中將更加清楚所公開的示例性實(shí)施方式的上述和其他方面、特征以及優(yōu)點(diǎn)，其中圖1大體示出典型的超導(dǎo)電纜的結(jié)構(gòu)；圖2大體繪出圖1的超導(dǎo)電纜的芯的結(jié)構(gòu)；圖3是圖解地示出圖2的超導(dǎo)帶狀線的布置和結(jié)構(gòu)的剖視圖；圖4是圖解地示出根據(jù)一實(shí)施方式的超導(dǎo)帶狀線的布置和結(jié)構(gòu)的剖視圖；以及圖5是示出根據(jù)另一實(shí)施方式的超導(dǎo)帶狀線的橫截面和布置的圖解視圖。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在將參照附圖在下文中更充分地描述示例性實(shí)施方式，在附圖中示出了示例性實(shí)施方式。然而，本公開內(nèi)容可以以許多不同的形式體現(xiàn)并且不應(yīng)該被解釋為限于本文所闡述的示例性實(shí)施方式。相反地，這些示例性實(shí)施方式是為了使得本公開內(nèi)容充分和完整而提供，并且將本公開內(nèi)容的范圍完全傳達(dá)給本領(lǐng)域技術(shù)人員。在描述中，眾所周知的特征和技術(shù)的細(xì)節(jié)可以被省略，以避免不必要地使提出的實(shí)施方式變得模糊。本文使用的術(shù)語僅是為了描述具體實(shí)施方式
并且并不旨在限制本公開內(nèi)容。當(dāng)在本文使用時(shí)，除非上下文明確地指出，否則單數(shù)形式“一”以及“該”旨在也包括復(fù)數(shù)形式。此外，術(shù)語“ 一”等的使用不表示數(shù)量的限制，而是表示存在至少一個(gè)所提到的物品。術(shù)語“第一”、“第二”等的使用不暗含任何具體順序，而是使用它們以識別單個(gè)元件。而且，術(shù)語第一、第二等的使用不表示任何順序或重要性，而是用于將一個(gè)元件與另一個(gè)元件區(qū)別開來。進(jìn)一步應(yīng)當(dāng)理解，術(shù)語“包含”或者“包括”當(dāng)用于本說明書時(shí)，表示所述特征、區(qū)域、整體、步驟、操作、元件和/或部件的存在，但是并不排除一個(gè)或更多個(gè)其他特征、區(qū)域、 整體、步驟、操作、元件、部件和/或其組合的存在或增加。除非另外定義，否則本文所用的所有術(shù)語(包括技術(shù)術(shù)語和科學(xué)術(shù)語)具有和由本領(lǐng)域普通技術(shù)人員一般理解的相同的含意。進(jìn)一步應(yīng)當(dāng)理解，術(shù)語，諸如那些一般使用的詞典中定義的術(shù)語，應(yīng)該被解釋為具有與它們在相關(guān)技術(shù)的語境和本公開內(nèi)容中的含意一致的含意，并且將不以理想化的或過度形式的意義解釋，除非在本文中如此清楚地定義。在附圖中，附圖中相同的附圖標(biāo)記表示相同元件。為清楚起見可以放大附圖的形狀、尺寸以及區(qū)域等等。圖4是圖解地示出根據(jù)本文一實(shí)施方式的超導(dǎo)帶狀線的布置和結(jié)構(gòu)的剖視圖。如圖4所示，根據(jù)該實(shí)施方式的超導(dǎo)電纜具有位于其芯處的骨架100 ；和超導(dǎo)層 200，其中多個(gè)寬幅超導(dǎo)帶狀線210被布置在骨架100的外表面上。線210具有一定長度， 并且被成形為具有矩形橫截面。圖4未示出線210的長度，而是在線的剖視圖中顯示了寬度(w)和厚度(t)。在超導(dǎo)層200的外表面上形成絕緣層300，并且在絕緣層300的外周上布置超導(dǎo)屏蔽層400。骨架100被形成為絞合金屬線，或者由金屬管組成。寬幅超導(dǎo)帶狀線210被布置在骨架100的外周上。例如，帶狀線210被沿著縱向成螺旋形纏繞，并且構(gòu)成超導(dǎo)層200，該超導(dǎo)層200在超導(dǎo)電纜中傳輸電力。通過圍繞電子絕緣層300的外周纏繞超導(dǎo)帶狀線而形成超導(dǎo)屏蔽層400。當(dāng)電流流過超導(dǎo)層200時(shí)，沿與層200的電流流動的方向相反的方向在屏蔽層400中感生另一電流，該另一電流的量基本上與層200的電流的量相同，因此，層200的磁場被抵消從而防止磁場泄漏。如圖4所示，與圍繞骨架100的外周布置的寬幅超導(dǎo)帶狀線210類似，寬幅超導(dǎo)帶狀線410可以被沿著縱向成螺旋形纏繞，并且構(gòu)成屏蔽層。在該實(shí)施方式中，寬幅帶狀線210和410的寬度是現(xiàn)有帶狀線的寬度的兩倍寬。帶狀線210和410的寬度(w)與厚度(t)的比，即縱橫比(w/t)可以是大約20至30。假如縱橫比在20至30的范圍內(nèi)，則可以在沒有顯著困難的情況下完成纏繞帶狀線210和410的過程，同時(shí)實(shí)現(xiàn)本公開內(nèi)容的目的。帶狀線210和410可以具有不超過0.5mm的厚度。例如，假如線210和410的厚度是0. 4mm，則為了使縱橫比處于如上所述的20至30的范圍內(nèi)，線的寬度可以是大約8至 12mm。假如線210和410的厚度確切地為0. 4mm并且縱橫比確切地為20，則線的寬度確切地為8mm。相對于現(xiàn)有線的寬度，該縱橫比大約是現(xiàn)有線的兩倍。當(dāng)超導(dǎo)帶狀線被形成為具有如這里所述的至少20的縱橫比的寬幅帶狀線210和 410時(shí)，帶狀線可以被非常緊密地附接于骨架100或絕緣層300的外周的整個(gè)表面并且基本上圍繞該整個(gè)表面纏繞，并且鄰近的帶狀線之間的間隙可以被減小50%以上，而使不具有帶狀線的部分減少50%以上。因此，構(gòu)成超導(dǎo)層200的寬幅帶狀線210被均勻地布置在所述外周上，并且使磁場的豎直分量減少，從而可以減少超導(dǎo)電纜效率的惡化或者交流損失。此外，帶狀線210粘附于骨架100的外周導(dǎo)致整個(gè)電纜的外徑減小。類似地，構(gòu)成超導(dǎo)屏蔽層400的帶狀線410被圍繞絕緣層300的外周纏繞并且被非常緊密地附接于該外周，從而減小鄰近的帶狀線410之間的間隙。因此，可以感生更接近于流過超導(dǎo)層200的電流的屏蔽電流，而提高屏蔽率。也可以減小電纜的外徑。圖5是示出根據(jù)另一實(shí)施方式的超導(dǎo)帶狀線的橫截面和布置的圖解視圖。圖5繪出了由兩條帶狀線組成的寬幅超導(dǎo)帶狀線220。也就是說，帶狀線220由平行布置的、具有窄寬度的兩個(gè)超導(dǎo)帶狀線221和222形成。具體地，根據(jù)該實(shí)施方式的寬幅超導(dǎo)帶狀線220由平行地沿寬度方向一體地布置的、厚度大約為0. 4mm的窄幅超導(dǎo)帶狀線221和222形成。由兩個(gè)窄幅帶狀線221和222 一體地形成的寬幅帶狀線220的整個(gè)寬度大約比它們的厚度寬20至30倍。也就是說，縱橫比大約是20至30。關(guān)于構(gòu)成超導(dǎo)層200的帶狀線的該描述類似地被應(yīng)用于構(gòu)成超導(dǎo)屏蔽層的寬幅超導(dǎo)帶狀線。例如，為了使整個(gè)寬度為8mm或更寬，可以并排地布置厚度⑴為0. 4mm的兩個(gè)窄幅帶狀線221和222。在這種情況下，實(shí)際上，可以使用具有0. 4mm的厚度和4mm的寬度的超導(dǎo)帶狀線。同時(shí)，如在典型的超導(dǎo)帶狀線中所見的，襯底230可以是形成為支撐層的基礎(chǔ)層或者支撐層和緩沖層的結(jié)合。支撐層可以由諸如鎳(Ni)之類的金屬帶構(gòu)成，并且緩沖層可以由諸如氧化鎂(MgO)、氧化鋯(YSD或者氧化鈰(CeO2)之類的材料制成，并且被涂覆在支撐層的表面上?；氐綀D5，可以在兩個(gè)窄幅帶狀線221和222的上表面上進(jìn)一步形成保護(hù)層231。 保護(hù)層231由諸如銀(Ag)之類的材料構(gòu)成。因此，兩個(gè)帶狀線221和222可以通過保護(hù)層 231 —體地附接于下部襯底230，或者可以通過焊接被附著在襯底230上。在如韓國專利 No. 742501的公報(bào)中可以容易地發(fā)現(xiàn)支撐層、緩沖層以及保護(hù)層。具有寬幅超導(dǎo)帶狀線的超導(dǎo)電纜可以提高涉及磁場的性能(諸如臨界電流的大小或者傳輸電力的能力)，從而減少交流損失。工業(yè)實(shí)用性根據(jù)本文的實(shí)施方式，因?yàn)槌瑢?dǎo)層由具有20至30的縱橫比的寬幅超導(dǎo)帶狀線形成，所以帶狀線可以緊密地粘附于骨架并且被圍繞骨架的外周纏繞。此外，可以減小鄰近的帶狀線之間的間隙。而且，通過減少在帶狀線周圍產(chǎn)生的磁場的豎直分量，可以防止根據(jù)實(shí)施方式的電纜使該電纜的效率惡化。并且本文所公開的結(jié)構(gòu)可以減小整個(gè)磁場的強(qiáng)度，并且減小電纜的整個(gè)外徑，這實(shí)現(xiàn)了高質(zhì)量的超導(dǎo)電纜，使得電纜可以被有利地用于與電力傳輸相關(guān)的領(lǐng)域。雖然已經(jīng)示出并描述了示例性實(shí)施方式，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在不脫離如由所附的權(quán)利要求限定的本公開內(nèi)容的精神和范圍的情況下，可以對實(shí)施方式進(jìn)行形式和細(xì)節(jié)上的各種改變。另外，在不脫離本公開內(nèi)容的基本范圍的情況下，可以對本公開內(nèi)容的教導(dǎo)進(jìn)行許多修改以適應(yīng)具體情況或材料。因此，本公開內(nèi)容旨在不限于作為為實(shí)施本公開內(nèi)容而預(yù)期的最佳方式公開的具體的示例性實(shí)施方式，而是本公開內(nèi)容將包括落入所附的權(quán)利要求的范圍內(nèi)的所有實(shí)施方式。
權(quán)利要求
1.一種具有寬幅超導(dǎo)帶狀線的超導(dǎo)電纜，所述超導(dǎo)電纜從該超導(dǎo)電纜的中心起包括骨架、超導(dǎo)層、電子絕緣層以及超導(dǎo)屏蔽層，其中，所述超導(dǎo)層被形成為圍繞所述骨架的外周成螺旋形纏繞的多個(gè)超導(dǎo)帶狀線，所述超導(dǎo)帶狀線中的每一個(gè)均具有矩形橫截面，并且所述超導(dǎo)帶狀線分別由其寬度與厚度的比在20至30的范圍內(nèi)的寬幅帶狀線構(gòu)成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超導(dǎo)電纜，其中，所述超導(dǎo)帶狀線中的每一個(gè)均是厚度為 0. 5mm或更小的一條帶狀線。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超導(dǎo)電纜，其中，所述超導(dǎo)帶狀線中的每一個(gè)均被形成為沿寬度方向并排地一體布置在襯底上的兩個(gè)帶狀線，所述兩個(gè)帶狀線中的每一個(gè)的厚度均為 0. 5mm或更小，并且其中，一體布置的所述兩個(gè)帶狀線的整個(gè)寬度是該兩個(gè)帶狀線的厚度的20至30倍。
4.一種具有寬幅超導(dǎo)帶狀線的超導(dǎo)電纜，所述超導(dǎo)電纜從該超導(dǎo)電纜的中心起包括骨架、超導(dǎo)層、電子絕緣層以及超導(dǎo)屏蔽層，其中，所述超導(dǎo)層被形成為圍繞所述骨架的外周成螺旋形纏繞的多個(gè)超導(dǎo)帶狀線，所述超導(dǎo)帶狀線中的每一個(gè)均具有矩形橫截面，其中，所述屏蔽層被形成為圍繞所述絕緣層的外周成螺旋形纏繞的多個(gè)超導(dǎo)帶狀線， 所述超導(dǎo)帶狀線中的每一個(gè)均具有矩形橫截面，并且其中，所述超導(dǎo)帶狀線分別由其寬度與厚度的比在20至30的范圍內(nèi)的寬幅帶狀線構(gòu)成。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的超導(dǎo)電纜，其中，所述超導(dǎo)帶狀線中的每一個(gè)均是厚度為 0. 5mm或更小的一條帶狀線。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的超導(dǎo)電纜，其中，所述超導(dǎo)帶狀線中的每一個(gè)均被形成為沿寬度方向并排地一體布置在襯底上的兩個(gè)帶狀線，所述兩個(gè)帶狀線中的每一個(gè)的厚度均為 0. 5mm或更小，并且其中，一體布置的所述兩個(gè)帶狀線的整個(gè)寬度是該兩個(gè)帶狀線的厚度的20至30倍。
全文摘要
提供一種具有寬幅超導(dǎo)帶狀線的超導(dǎo)電纜。具有寬幅超導(dǎo)帶狀線的超導(dǎo)電纜從電纜的中心起包括骨架、超導(dǎo)層、電子絕緣層和超導(dǎo)屏蔽層。超導(dǎo)層形成為圍繞骨架的外周成螺旋形纏繞的多個(gè)超導(dǎo)帶狀線，帶狀線中的每個(gè)均具有矩形橫截面。此外，帶狀線分別由其寬度與厚度的比在20至30的范圍內(nèi)的寬幅帶狀線構(gòu)成。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，因?yàn)槌瑢?dǎo)層由具有20至30的縱橫比的寬幅超導(dǎo)帶狀線形成，所以帶狀線可以緊密地粘附于骨架并且圍繞骨架的外周纏繞。此外，可以減小鄰近的帶狀線之間的間隙。而且，通過減少在帶狀線周圍產(chǎn)生的磁場的豎直分量，根據(jù)實(shí)施方式的電纜可以防止電纜的效率惡化。本發(fā)明所公開的結(jié)構(gòu)可以減小整個(gè)磁場的強(qiáng)度，并且減小電纜的整個(gè)外徑。
文檔編號H01B12/02GK102197443SQ200980142079
公開日2011年9月21日 申請日期2009年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月31日
發(fā)明者崔彰烈, 張鉉萬, 李秀吉, 金春東 申請人:Ls電線有限公司