TW314634B - - Google Patents

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314634 五、#明説明（l) 本發明係關於供用於電纜之導電體，尤指具有導體之功 率電纜，包含在電纜之操作溫度為超導性之材料（為求簡 便，在下文稱作”超導性電缴”）。其主要係關於供電缴之 超導性専體，包含工作溫度超過1 5 K之”高溫”陶瓷超導性 材料。其也包括在其中使用此等導體之電纜。 要在此等導體達到超電流容量，必須將其由許多基本超 導體形成，通常呈平直帶之形式，並且一般包含壓平之銀 管•内含超導性陶瓷之微粒，其為各向異性，並應遠較為 可適用於與其平行於帶之平直表面之主面對準。此等帶通 常將與銅之載體相聯结，主要為提供结構性支承，Μ及萬 一小部份超導體由於局部高溫或磁場（或由於其他原因）喪 失其超専特性時，提供合理低電阻之替代電流路徑。 到目前為止，正常作法為藉奸焊或焊接將基本超導體帶 堅固結合至銅載體*其不僅招致高製造成本*也產生比較 剛硬之複合導體，並且在彎曲時有損壞之危險。 經濟部中央標準局只工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 吾人琨在發現，在諸帶與飼載體之間，不必要在沿其長 度之所有點保持接觸，並且可作成堅固而有效之導體，而 在諸帶與載體之間無堅固之结合。 根據本發明，一種供超導性電纜之導體包含一中空銅區 段*有至少一基本之超導體帶鬆弛容納於其内，俾允許對 銅區段，至少在帶之寛度之方向相對移動。 要使帶與銅區段間，Μ及有超過一帶時，使一帶與另一 帶間之接觸達到最大，較佳為在導體终止時，僅允許在該 方向之賁際相對移動*但在（諸）帶之厚度及/或長度之方 本紙張尺度通用中國國家標準（CNS ) Α4规格（2丨0Χ297公釐） -4 - 經濟部中央標準局貝工消費合作社印裝 A7 _B7_ 五、發明説明（2 ) 向不排除若干運動自由度*並且在導體組裝為電纜時，在 帶之長度之方向宜有運動自由度。 如果其長度之大部份能有所需之移動，則不排除（諸）帶 局部結合至銅區段；但除了作外部連1接外，吾人不建議如 此。 中空銅區段可為封閉者（管）或為開口者（溝道），但應較 佳為繞（諸）帶之至少三面延伸。如果其在最初為開口區段 *則在與（諸）帶組裝後改變其形狀，或增加一單獨之閉合 構件，可藉Μ將其完全或部份封閉。銅區段較佳為有至少 —平直内表面呈現於（或者一）帶之諸平直面之一，Μ提供 面對面接觸機會。 為求最大有效性|該區段及任何單獨之閉合構件較佳為 完全Μ銅製成，但可包括其他材料（如果需要，諸如供機 械性支承之不銹鋼 > 或方便焊接之錫），並且在有些情形 ，閉合構件可為完全不導電。 冷卻需求限制所可接受之斷面，並且為供用於實用容量 之電纜*通常必須將若干所述之導體組裝在一起。其較佳 為在所可組裝之形狀（或諸形狀）外面，縱向或較佳為具有 螺旋形層次，以形成一種管狀總體導體 > 使用或不使用圓 柱肜内支承。為供具有支承之使用*銅區段可為梯形或圓 柱體之分段（或如將予組裝之數目足夠大，可為正方形或 矩形）。為供不具有支承之使用，此等簡單形狀較佳為加 Κ修改，以在相鄰網分段之鄰接表面提供互鎖構造：例如 ，每一區段之一面可形成有一凸起部，而其相反面有對應 本紙侏尺4·填用中1Μ麥標準（CNS ) Λ4说格（210Χ297公釐) -5 - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝. 經濟部中央標準局貝工消費合作社印装 314634 A7 _B7_玉、發明説明（3 ) • · . ·. .. 之凹榷，或者（如果將予組裝之區段數為偶數）半數銅區段 可有凸起部，而另外半数在組裝時將會與其他型式區段鄰 接之二面有凹槽。 可使用幾種已知陶瓷材料之任何一種；目前較佳為使用 實驗式 Biz-χ Pbx Sr^CazCuaO!。之” BSCCO"超導體（式中 δ小於1 )，但此為根據較佳之可利用性，而非特殊技術優 點。本發明可配合金羼材料（例如Nb3Sn)之超導體帶使用。 使用陶瓷超導性材料時，較佳為藉一種”粉末在管中”法 將其形成為帶，在此方法* 一銀管用超導性材料（或一種 可藉陳後之熱處理使為超導性之先質）包封，該管然後藉 一種包含至少拉延，型锻、滾壓（縱向或橫向），回轉式鍛 壓，或連績沖壓之一之方法，轉度為遠為較小斷面之帶。 最後三種方法，尤其是滾壓及回轉式鍛壓為較佳，因為其 較之拉延成型鍛提供較高之微粒對準度。 利用目前之超導體帶技術，插入載體之超導體帶，其数 目可能在大約5-20之範圍。如果铜區段為開口，並且可用 帶之特性有所變化（如目前試產超導性帶之情形）·則最靠 近銅區段基底之處較佳為選擇具有最高臨界電流密度（Jc 值）之帶，因為在故障及轉接之情況，帶在此位置載有不 成比例部份之浪湧電流。 諸帶較佳為預先組裝為一束成超過一束* Μ簡化至銅區 段之插入；此諸束可藉閉合或開口绷繞薄撓性飼（或銀）帶 •或藉開口鄉繞適當塑膠材料予Κ固定。 根據本發明之電纜包括至少二所述之導體，Μ及供使其 本紙張尺度通用中固國家梂準（CNS ) Α4規格（2丨0X297公釐） -6 - I-------.丄裝------丨訂-------^4丨，1 (請先閱讀背面之注$項再填寫本頁) A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（ 4 ) 1 彼 此 電 絕 掾 及 與 環 境 熱 絕緣 之裝置（並且將在設備中與供 1 1 I 使 至 少 導 體 冷 卻 至 低 溫 工作 溫度之裝置相闞連）。較佳為 1 1 至 少 二 所 述 性 質 之 m m 管狀 導體繞中央冷卻劑管道同 心設 /«―S 請 1 | 閲 I 置 〇 讀 1 背 1 I 較 佳 之 電 絕 緣 材 料 為 紙，槪括按照油浸漬紙功率電繼之 之 1 注 I 作 法 但 Μ 絕 緣 氣 體 (或液化氣體），而非油作為浸潰 劑。 意 事 1 項 1 相 同 之 絕 緣 氣 體 (或液化氣體）也可用作冷卻謂。 再 填 会 L 本 發 明 將 藉 實 例 ，參照附圖，予Μ進一步說明，在附圖中： 本 頁 1 圖 1至5各 為 一 根 據 本 發明 之導體之示意剖面圖；Μ 及 1 1 圖 6為- -根據本發明之電嫌之示意剖面圖。 1 | 画 1示- -種根據本發明之簡單形式之導體，包含一矩形 1 訂 想 體 形 狀 之 m 溝 道 區 段 1，- -束2之基本超導性帶3鬆弛容 1 納 於 其 內 該 帶 被 聚 醯 亞胺 Uapton @ )紗或芳族聚醸 胺（ 1 1 Ke v 1 a r $)帶之開口螺旋形包層4所包圍。一類似之總 鼉包 1 1 層 5使該束被栓在飼區段内 但此允許在帶寬度之方向（如 1 圖 示 水 平 平 行 於 紙 之 平 面）約0 . 5bb之束埋動自由度。 包層 1 I 4之强性及相對低張力 也在諸個別基本導超體之間 -在 1 1 相 同 方 向 允 許 可 相 比 之 相對 運動。在其他方面無K際 之運 1 1 動 白 由 度 0 雖 然 為 簡 單 圈示 目的，僅示四帶，但較大 數目 1 1 為 所 設 想 者 〇 1 1 在 第 一 及 第 二 種 修 改 例（未單獨圔示），K 一细撓性 飼帶 1 I 分 別 替 代 包 層 4及/ 或 包 層5 如果希望，其可為足夠寬， 1 1 1 視 情 況 完 全 包 圍 該 束 或該 束及鋦區域；如係如此， 可任 1 1 選 縱 向 代 替 螺 旋 形 施 加 飼帶 〇 1 1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210'〆297公釐） 修正真 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 A 7 B7 玉、發明説明（5 ) 圖2例示若干可獨立採用之修改例；第一 |帶3垂直而非 水平位於銅區段1(並且示為無選擇用之包扎帶）；第二， 銅溝道區段1之開口側被一藉鏠桿或點焊固定之銅條6所封 閉，K形成一封閉之中空銅區段（也可使用無縫閉合中空 區段，但帶之插入困難）；以及第三，使銅區段之側面傾 斜* K產生一種梯形區段*並方便組裝成為緊密配合之管 狀迪聛専體；請察知内側面8保持垂直，Μ允許與帶3面對 面接觸。 圖3也示若干可獨立使用之修改例：使用超過一束2之帶 ;銅區域之側面肜成有可能互鎖之構造9 (肋條）及1 0 (凹槽 0，Κ允許形成一種自支撐之管狀整體導體；Μ及銅區段 之底面11圼凹面彎曲，Μ與此種整體導體之預定平滑鏜孔 一致。 圖4示一最初為點線所示形狀之銅區段1，在帶3插入後 ，可如何變形（例如藉滾壓），Μ使其被栓住，而不使用任 何其他組件。 圖5示使用一最初彎曲，但予Μ壓平，Μ進入主要銅區 段1之單獨銅閉合構件12，使束2固定之一種替代方式。其 也示肋條9及凹權1 0之一種替代形狀，並例示表面11之彎 曲可為中凸，俾形成平滑管狀専賭外表面之一部份。 圖6為一根據本發明之完整電纜之示意剖面圖。其包含 同心總體管狀内及外導體分別為1 4及1 5。内導體1 4成螺旋 形敷設於一不銹鋼之開口螺旋管16上並被其所支撐，並且 包含三十二條在圖1V中所示形式之導體1 7，每一導體有一 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） _ 8 - (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝. 訂 經濟部中央標準局男工消費合作社印裝 314634 ΑΊ _Β7_ 五、發明説明（6 ) 15mm2之銅斷面，並包圍十條基本包銀BSSCO超導體，各 為3mm寬及0.2πιπι厚，並且在自埸狀況之所有情況具有平均 個別臨界電流（I c )值，在7 7 K約為1 0 A，及在4 Ο K約為4 0 A， 分別對應於約8 K A / c m 2及3 2 K A / c m 2之臨界電流密度（J c ) 值。 内専體14被包封在一包含三填碳紙及一雙層紙（包含數 層在造紙過程中所敷設及结合在一起之填碳及絕緣鈒紙， 填碳餍面向填碳紙帶）之専體屏障18中，絕緣體19包含三 十四條集合厚度5fflln之絕緣紙帶，及一包含另一雙層紙帶 及一填碳紙帶之電介質屏障20，随後為浸潢紙絕緣電纜之 通常作法。 外總體専體15直接螺旋肜施加於電介質屏障上，並包含 三十二在圖1中所示及Μ上所述之導體（此處註明為21)及 六空銅載體（繞周邊均勻間開），Κ完成該層，同時使二管 狀専體中之絕緣體數及其尺寸保持相同，並且被三填碳紙 及一雙層紙之外屏障22及由二十也為集合厚度5mm之絕緣 紙帶構成之外絕緣體2 3所包圍（個別紙帶厚於第一絪緣層 中者）° 電嫌之其餘外部份為習知者，並包含一被”超絕緣體” 25(M在真空之鍍金屬箔為基礎之熱絕緣體）所包圍之波紋 狀網護套24，另外之同心銅管26及27界定一外冷卻劑管道 28(由未圖示之隔板所保持），另一層超絕緣體29及一外金 羼套30 〇 電纜由在溫度約為25K進入中央冷卻劑管道之氦氣予Μ 本紙張又度適用中國國家標隼（CNS)A4規格（210X29*7公釐） -9 - (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

1T 4 經濟部中央樣準局貝工消费合作社印装 A7 B7五、發明説明（7 ) 冷卻，在其到達電纜之另一端時加溫至約為5 8 K，自此處 經由外冷卻劑管道28返回，其將在此處進一步加溫，在回 至冷凍裝置供再次使用前，最高約為2 30 K。 除了在外導體未使用空載體外（K便外導體之容量大於 内専體者），吾人曾根據圖6作成一小段橫型電纜，外部（ 自護套2 4向外）曾予省略，並且全部浸於一大型低溫容器 中。用一種95Un，5%Ag之合金將諸帶局部焊接在一起， 並焊接至銅載體，藉K作成終端（在浸入前）。在31K之操 作溫度，此模型電娥經發現能在其自身之自埸維持超過 10KA dc之超電流。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ^° 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） -10-

Claims (1)

1. 314634 A8 B8 C8 D8 χ'、申請專利範圍 1. 一種 超導性電讕之導體，包含一中空铜區段有至少 一基本超導體帶鬆弛容納於其内，俾允許對銅區段，至少 在帶寬度之方向之相對移動。 2. 如申請專利範圍第1項之導體，其中在終止時，僅允 許在該方向之相對移動。 3. 如申請專利範圍第1或2項之導體，其中中空铜區段繞 帶或所有諸帶之至少三側面延伸。 4. 如申請專利範圃第3項之導體，其中在最初開口之飼 區段藉在與帶組裝後改變其形狀或增加一單獨之閉合構件 予Μ全部或部份封閉。 5. 如申請專利範圍第(i或2項之多無，其中飼區段有至少 一平直內表面圼現於該^帶（或該諸帶之一）之平直面之一， Μ提供面對面接觸之機會。 6. 如申請專利範圍野·Ί或2項之導體，其為在一可與完全 相同或對應形狀之導體，縱向或與螺旋形層次組合之形狀 外面，Μ形成一管狀總體導體。 7. 如申請專利範圃第6項之導體，有互鎖構造在飼區段 之表面，其在如此組合時將為鄰接。 8. 如申請專利範圍第1或2項之導體，其中該帶包含一種 陶瓷超導體材料。 9. 如申請專利範圍第1或2項之導體，其中該帶包含一種 實驗式Βί2 - x Pbx Sr^CazCusO,。·^之超導體材料（式中 δ為小於1 )。 10. 如申請專利範園第8項之導體，其中諸帶賴一種"粉 -----_----^ -裝--,---卜訂*-----」線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標率（CNS ) Α4規格（2丨0Χ297公釐） 1 314634 A8 B8 C8 D8 々、申請專利範圍 末在管中”法所形成*在此法，一銀管用超導性材料（或一 種可藉嫌後之热處理使為超導性之先質）包封，該管然後 藉一種包含至少拉延，型鍛，滾懕（縱向成横向），回轉式 緞®，或連續沖壓之一之方法轉變為遠為較小斷面之帶。 ^ 11. 一種超導性電鼸包含至少二個如申誧專利範圃第m i〇m z g ，以及供使其彼此®絕緣及與瑁堍 熱絕緣之裝置。 12. 如申請專利範圍第11項之電鯛，包括許多該導體組 裝為形成至少二嬈一中央冷卻劑管道同心設置之總《管狀 導體。 13. —種超専性電孀裝備，包含至少一個如t請專利範 圍第1至12項之任何一項之電期，Μ及供使至少諸導體冷 卻至低溫工作溫度之裝置。 --------ί -裝--------*-訂 *------ (請先閲讀背面之注$項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（2丨0Χ297公浚） 2