超导线制造技术

一种超导线包括支撑板（１），具有黏附在其上的至少一个超导带（３），并从超导线的一个末端区域延伸到另一个。超导带（３）的端部分别焊接有金属端部接头，并在每一个末端区域都至少有一个金属插件被接合在支撑板（１）上，并且也被焊接在相应的端部接头之一上，于是可减轻带（３）的机械应力。支撑板（１）或其中的每一个都是平的，可以支撑两个或两个以上的超导带（３），在其一个或每个主面上共面排放。金属插件适宜用铜制成，其可通过商用的电路板（１）上去掉大部分铜覆层制成。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
超导线本专利技术涉及超导线，主要用作“电线”，意味着(如超导专家所惯称的)用来将电流从一个相当高温度的源传导到在低温下运转的装置，在大多数装置中，低温是接近4K的“液氦”温度，高温是液氮温度(77K左右)或低一些。当高温使超导成为可能时，超导电线便是优选的。这不仅是由于它们与金属电线相比电损耗少，而且由于它们具有相当高的热阻，常常明显降低装置的整体冷藏损耗。超导电线已由“松散的”陶瓷超导体粉末制成，或者压缩和烧结成独立的块，或是压入银质(或银合金)管中再经适当压缩。它们还已由陶瓷超导体制成带状，现在通常被用来缠绕线圈或是制作动力电缆。然而，“松散”超导线很脆弱，力学性能差，并且如果故障情况导致失去超导性，则其易于被破坏；超导带在该故障中具有自我保护的性能，因为银/银合金含量足以在短时期内象一般导体一样导电，并具柔韧性和在热周期性冲击中更具耐抗力，但它们仍具有较小的内在强度；以及由于在不同温度下用其端部工作的电线的热应力应相当大，并且至少偶尔经历到室温的循环，它们需要机械支撑。给予机械支持的一个令人满意的途径是在带子上粘结适宜的粘合物来支持(此处可取不同的横截面，但在本专利技术中优选取平的，为方便起见我们称其为“板”)粘合物为树脂粘合纤维玻璃或其它具有和这些带子类似的热膨胀特性的材料。即便如此，在末端仍有相当的应力，通常在那里带子通过焊接连接在固体铜导线上，从申请者的经验来说，这会导致局部或全部焊接失效，即使在适宜条件下两个末端处的接触电阻会占有在电线中总损耗的五分之一。本专利技术的目标是提供适用于作为电线的超导线，其中末端是可靠的，并且末端接触电阻稳定在低值。-->依照本专利技术制成的超导线包括一个黏附有至少一个超导带的支撑板，并且从导线的一个末端区域延伸到另一个，在超导带的两个端部分别焊接有金属端部接头；在每一个末端区域，至少有一种金属插件接合到所述板上，并焊接到相应的一个端部接头上。以这种方式，纵向机械应力从端部接头直接传送到板上，绕过并减轻焊接点到带子的应力。可以有不只一个板，而且所述板或每个板都可以支撑任何适当数量的超导带。优选的是，该板或每一个板都是平的并支撑着两个或更多的带子，这些带子在其主面上是彼此共面的，这样可以使整个平面侧和每个带子的两个边缘易于焊接，使末端组件不必出现复杂的形状。然而，如果紧密性是至关重要的话，两个或三个带子(或更多，则代价更高)可彼此叠放。金属插件和末端组件最好是铜制的，特别是高导电性的无氧铜(末端组件最好镀有金或银)。它们是方便简单的矩形条，沿着(或平行和靠近)板的适当的边缘。只有几毫米宽的条即非常有效并足可以满足要求。但如果期望它们足够宽，便于增强加固，可通过钉一个横向的金属或其它硬材料钉销。铜非常牢固地粘合在其整个面上的合适的板是易于得到的，其广泛用于制造电器的电路板。一个适当的板通常是树脂粘合纤维玻璃，覆有大约35μm的铜，并覆盖有遵循BS 4581的正性光刻胶，其由MegaElsctronic公司以商标“Fotoboard”，级别代码为“FR4”出售。除了用于需要的插件以外，可通过图像式样露置于UV光下、显影并蚀刻(面板为此而设计)或通过机械加工来将铜去掉。申请者的理解是，通过在预先形成并特意制备好的(蚀刻)铜片上现场处理纤维粘合树脂来制作该面板。较好地(每一个)超导带将带子的整个面粘接在面板上。合适的黏附剂是由Grace Speciality Polymers生产，并由英国EmersionCumming(UK)Ltd以‘Eccobond 286’商标出售，已知其为环氧树脂产品，填以铝或锌的氧化物，用来促进匹配热膨胀特性。-->导线可以包括带有上述超导带的两个或更多的板。优选地但并不是必须地彼此平行排列，它们可以相似(主要是指矩形截面)或可以在宽度上不一致(有相同或不同的带子数量)，例如总体上形成圆截面。外覆有银或银合金的陶瓷超导带能够通过适当的焊料成功地焊接在末端组件上，我们认为较好的焊料包含(重量)等份的铅和铋或两份的铅，五份铋和三份锡，但也可用一般的锡/铅共熔焊料。如果要求导线是“蒸汽冷却”，超导带较好地涂上涂层以防止直接接触到制冷剂，Nova Tran Ltd以“Parylane”商标承办客户涂层服务，涂层在30-40μm之间是推荐的，但也可用其它涂层。申请者不清楚Nova Tran Ltd所采用的工艺(被描述为气相沉积)是否与美国专利号为4508760所描述的热解聚对苯二甲撑技术类似，在大多数情况下，在涂层后，将附加上具有用于气流通过的适宜孔隙的管状覆盖物。如果不要求“汽态冷却”，适宜采用紧密匹配的包封物并将适宜的硬化树脂引入剩余的空隙中(如前面提到的Eccobond 286)“密封”保护导线，这样的包封物适宜由类似于面板的树脂粘合纤维玻璃材料制成。合适的材料由Tufnol Ltd公司以商标TUFNOL出售，产品代码为10G/40。末端组件可轴向凸出用于外部连接，但如果设备结构允许，我们更优选横向凸出，以便适应超导体的最大长度，并且因此最小化导线的热传导。下面将通过例子进一步描述本专利技术，参照附图：图1是根据本专利技术的一种形式的导线的一个端部的局部正视图；图2是图1中沿II-II方向的截面图；图3是对应与图1的正视图，其显示了根据本专利技术的另一种导线形式，并包括了许多独立的选项。此图显示的导线还处于未完成状态，这将在下文说明。图1和图2中的导线是基于双侧FOTOBOARD电路板1的窄条，在每个端部除窄条2，2以外铜层被整个腐蚀掉(图中只显示了一端，另一端也相同)。在每一个板的暴露表面上超导带3都包括一个或-->多个“高温”陶瓷超导材料的“细丝”(BISCCO系列最好)，其用Eccobond 286低膨胀环氧黏附剂来黏附，板的端部被插在镀金的铜末端组件4的槽中，并用包含了相同重量的铅和铋的焊料5接合在上面。这确保了既牢固地接合到带3(提供低电阻电连接)上又牢固地接合到铜条2(提供板1和完全独立于带3的末端组件4的强机械连接)上。如果是汽态冷却的导线，带的(或者还有板的)暴露表面被薄薄地涂有聚对亚苯基二甲基聚合物，该板被封入塑料封套6，其为冷却剂流动提供了开口7。在此设计中应指出的是，末端组件4适当延伸到导线侧边-与其说是“扁平”型(“spade”)末端不如说是“标志”型(“flag”)末端。这使得可以产生超导和相对热隔离的导线部分达到装置所允许的尽可能长的长度。图3所示的另一设计显示出一些不同的变型，其中的任何一种可单独使用也可一起使用。首先，这是一种导线的轴与末端组件相吻合的“扁平”型末端，这就适于直接替换类似形状的传统电线。第二，其包括了两个类似的面板1用于增加超导电流容量，可用更多的数量，可用具有相同或不同数量的带的不同宽度的板来适应设计需要：例如，需要的话，可用三个平行板，中间一个较其余两个要宽，在设计时就可取近似圆形的截面。第三，不打算使用蒸汽冷却，相应地，不是在带上加涂层和增加开口的管状外套，而是通过由两种组件，即机加工成匹配于板周围的树脂粘合纤维玻璃(TUFNOL 10G/40)和只留有小间隙的末端组件，组成的外装套来完成组装。图中在原位显示了外套组件7中的一个，为清楚起见，省略了另一个。一旦两个组件都到位，剩余的空隙8将通过真本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超导线，包含一个支撑板，至少一个超导带黏附在其上，并从导线的一个末端区域延伸到另一个，分别将金属端部接头焊接到超导带的每一个端部，在末端区域的每一个中至少有一个金属插件接合在所述板上并焊接在相应的一个所述端部接头上。

【技术特征摘要】
GB 1998-9-9 9819545.61.一种超导线，包含一个支撑板，至少一个超导带黏附在其上，并从导线的一个末端区域延伸到另一个，分别将金属端部接头焊接到超导带的每一个端部，在末端区域的每一个中至少有一个金属插件接合在所述板上并焊接在相应的一个所述端部接头上。2.根据权力要求1的超导电线，其中的板，或每一个板都是平的，并在其一个或每一个主面上支持着两个或更多的彼此共面的超导带。3.根据权力要求1或2的超导电线，其中金属插件，还有末端组件都是铜制的。4.根据权力要求1或2的超导电线，其中金属插件，还有末端组件是高导电性无氧铜制成的。5.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：达林M斯皮勒，迈克尔P韦布，卡洛斯贝杜兹，一风杨，
申请(专利权)人：皮莱利电缆二零零零有限公司，
类型：发明
国别省市：GB[英国]