CN102103904A - 超导电导体的制造方法以及超导导体 - Google Patents
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Abstract
一种专用于制造超导材料的方法，其中使用陶瓷材料作为超导材料。在涂覆超导陶瓷材料的支架的多重扁平条周围形成金属带，沿其纵向形成具有纵向方向延伸狭缝的管，并且该狭缝上相互挨靠的边缘彼此焊接。接着由焊接工艺封闭的管缩减到将位于管中所有条包封大致对应的直径。
Description
发明内容
本发明涉及一种具有陶瓷材料作为超导材料的超导电导体的制造方法，以及超导导体(EP1916720B1)。
背景技术
可以利用根据本发明方法制造的超导电导体由复合材料组成，其中的超导陶瓷材料在足够低温下转变为超导状态。假如不超过一特定电流级别，在提供足够冷却的情况下，此类材料形成的导体的直流电阻为零。合适的陶瓷材料是，例如，BSCCO(铋-锶-钙-铜氧化物)或ReBCO(稀土钡-铜氧化物)，尤其是YBCO(钇-钡-铜氧化物)。举例来说，将这种材料转变成超导态的足够低温在67K和110K之间。合适的冷却剂例如是氮、氦、氖和氢，或这些物质的混合物。
US-A-5739086中描述了制造电导体的各种方法，该导体为带状并称作高温超导体。在BSCCO超导体的情况下，BSCCO材料例如以粉末的形式导入到由银制成的管中，并且进行压缩。通过管的机械变形以及随后的热处理(退火)来达到超导状态。在YBCO超导体的情况下，由于其优异的电特性，其特别适合电缆和绕组，同样是由金属制成的缓冲层首先施加到带上，其例如是双轴织构化的并且由金属组成作为基板，在缓冲层上应用YBCO材料。基板例如由镍、铜或铁或这些材料的合金组成。举例而言，铜或银用于缓冲层。最后，YBCO材料同样通过热处理来转变成超导态。正如所提到的，由这种方式制得的超导导体能有利地用于电缆以及电机和磁体中的绕组。但是在这种情况下，由于其带状形式而仅能在一个方向上弯曲。
根据最初引用的EP1916720B1中的方法制得圆的超导导体，其可以与传统的线的相同的方式处理，在弯曲过程中不必须保持一特定方向。使用这种已知的方法，首先在其纵向方向上围绕一个具有圆形横截面的细长金属支架形成带有狭缝的管，其具有沿纵向方向上延伸并且在狭缝上互相挨靠的边缘，以形成带形式的织构化金属基板。然后该带有狭缝的管通过焊接狭缝来封闭。接着封闭的管被拉伸直到其与支架形成接触。接着将超导陶瓷材料施加到管的周围，最后实施热处理工艺。该方法已经在实践中获得验证。但是，其包含相对大量的努力。此外除非采取额外措施，位于外面的超导材料会很容易被破坏。
发明内容
本发明基于简化开始所描述的方法并且确保采用该方法制得的导体的超导体材料免受机械破坏的目的。
根据本发明，通过下述方法达到该目的，
其中金属带围绕多重扁平条的支架而成，支架上涂覆有超导陶瓷材料，沿其纵向延伸形成纵向延伸的具有狭缝的管，并且将该管的在狭缝上互相挨靠的边缘彼此焊接，以及
接着将由焊接工艺封闭的管缩减到大致对应于位于管中的所有条的包络线的直径。
当使用这种方法时，所必要的是将预制带分割成许多条，其具有涂覆有超导材料的支架并且将其引入到管中。举例而言，该管可利用EP1916720B1中已知的技术，由纵向延伸的金属带形成，并且焊接以形成封闭管。最后，缩减封闭管的直径直到尽可能紧地包围所有的条而不在其上施加压力。在完成的导体中，超导材料被容纳在管中而使其免受机械破坏。采用这种方法生产的导体可以不经过任何特殊的预防措施而使用，并且可以利用商业可用的设备进行处理。在管内的具有超导材料的多重条产生更进一步的优点，即：在使用中导体在对应的线缆中仅产生少量的交流电流损失。
除了条之外，填充材料有利地引入到管中，其中填充材料与条一起填充进管的无阻碍空间内。诸如此类的材料优选为金属，其在低温下熔融并且在液体或粘性态填充到一直打开的管中。在完成的导体中，其以固态包围具有超导材料的条，因此允许导体通过传统的接触元件与其它导体电连接。
附图说明
根据本发明的方法以及由此制造的导体将会使用示例性实施例来解释，根据附图，其中：
图1示出执行根据本发明的方法的装置的示意图。
图2示出图1中沿线H-II的截面的放大图。
图3以图1中沿线III-III的截面示出根据本发明的导体，同样是放大图。
图4示出图2和3中所表示的具有改进横截面形状的导体。
具体实施方式
通常，在以下描述中使用ReBCO并尤其是YBCO作为根据本发明导体的超导材料，YBCO被认为是一种特殊的ReBCO材料。
具有沉积有YBCO的支架的带的制造例如是基于开始引用的US-A-5739086。诸如此类的带可在商业上获取并例如具有4cm到10cm之间的宽度。
为了实施本发明的方法，将用YBCO涂覆的预制带切割成例如具有0.2mm到4mm之间宽度的条。在下述文字中使用的单词“条”是窄的扁平的条，此类的条包括涂覆有YBCO的支架。这个条可以首先从带切割而成，并且缠绕到绕线管上。但是，其也能另外根据独立工艺进行直接处理。
举例而言，根据本发明的方法如下实施：
通过图中未示出的拉出装置沿箭头2的方向移动相对大量的条1。通过与条1同样的拉出装置从绕线管4上拉出的金属带3在成型单元7围绕纵向延伸的条1形成，以形成具有在纵向方向上延伸的狭缝的管，在所述狭缝上所述金属带3的边缘互相挨靠，其中所述成型单元7由两个滚轴5和6标示。接着用焊接装置8焊接该狭缝。图2表示了用这种方法封闭的管9。条1位于管9的下部区域，其上部区域通过焊缝10封闭。
举例而言，金属带3可以由铜、铝或不锈钢，或合金，例如青铜组成。
管9沿着拉出方向(箭头2)在随后的牵拉单元11中缩减，达到大致对应于所有位于管9中的条1的包络的直径，使其几乎触及条1，而不在其上施加任何压力。图3表示了采用这种方法制造的超导导体12。
此外，在管仍然开口的情况下，其可以通过供给单元13用填充材料填充。优选采用低熔点金属作为填充材料，其在液态或粘性态下填充管，其在室温下并尤其在用于产生超导的低温下为固体。举例而言，一种这样的金属是伍德合金，其在73℃至77℃熔融，或者铅铋锡易熔合金，其具有大约95℃的熔点。
图2和3分别表示圆形的导体9和12。但是，该导体也可以具有不为圆形的横截面，例如多边形横截面形状。各种横截面形状可以方便地在牵拉单元11中产生。在一个实施例中，如图4所示，导体12具有两个相对弯曲侧面的大致梯形横截面，诸如此类的导体特别适合作为从多个这样的导体制作导缆的单个元件。
Claims (6)
1.一种用于制造超导导体的方法，该超导导体具有陶瓷材料作为超导材料，其特征在于：
其中金属带(3)围绕支架的多个扁平条(1)而形成，支架上涂覆有超导陶瓷材料，沿其纵向延伸，以形成具有纵向方向延伸的狭缝的管，并且在该狭缝上所述管的相互挨靠的边缘彼此焊接，以及
接着由焊接工艺封闭的管(9)缩减到大致对应于位于管中所有条(1)的包络的直径。
2.根据权利要求1中的方法，其特征在于除了条(1)之外，该管还用填充材料填充。
3.根据权利要求2中的方法，其特征在于使用低熔点金属作为所述填充材料。
4.一种利用根据权利要求1中的方法制造的超导导体，其特征在于涂覆有超导陶瓷材料的支架的多重扁平条(1)设置在由金属构成的管(12)中，并且该管的无阻碍的横截面几乎完全由条(1)填充。
5.根据权利要求4中的导体，其特征在于该导体具有圆形横截面。
6.根据权利要求4中的导体，其特征在于该导体具有两个相对的弯曲侧面的梯形横截面。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20110622 |