[发明专利]用于超导导体的连接器以及连接器的用途

说明书

本发明涉及用于超导导体的连接器(100)以及涉及连接器(100)的用途。适于将至少一个第一超导导体(10)电连接至至少一个第二超导导体(20)的连接器(100)包括：‑导电的基础元件(30)，具有第一端部(32)和第二端部(34)，其中，至少第一超导导体(10)能够电接触在第一端部(32)处，至少一个第二超导导体(20)能够电接触在第二端部(34)处；以及‑至少一个超导附加元件(40)，至少部分地布置在基础元件(30)中，并且从基础元件(30)的第一端部(32)延伸至基础元件(30)的第二端部(34)。

本发明涉及用于超导导体的连接器以及涉及连接器的用途。

超导体是电阻在某一温度(转变温度)下完全消失的材料。因此，如果超导体在足够低的温度下工作，则其没有DC损耗。因此，这种超导材料的用于导电的导体或线圈没有DC损耗。因此，电流可通过这种导体非常有效率地传输。具体地，可使用超导磁体非常高效率地生成高磁场。根据从超导导电状态到正常导电状态的相转变温度的值，可在低温超导体和高温超导体之间进行区分。在低温超导体中，通常低于30K；在高温超导体中，在某些情况下显著较高，例如高于氮的沸点(T＝-196℃)。因此，针对进一步的应用，也将讨论高温超导体(HTS)，因为：与低温超导体相比，有关冷却的工作明显减少。其中包括能量传递、旋转机器(例如发电机、马达等)或者例如用于粒子加速器的磁体。

鉴于领域和温度范围以及电流密度，稀土钡铜氧化物材料(简称REBCO)的高温超导体是当前市面上可获得的最受关注的HTS材料。这些材料生产成薄带或薄条形式，其中，超导体在衬底上沉积成具有约1μm的厚度的薄层，从而形成具有通常为100μm的厚度且具有毫米范围内的宽度的带。对于这些扁平带，不能使用传统的捻股技术来生产高载流性的超导导体或电缆。替代地，在近来的方法中，生产超导带或超导条的堆叠以由超导导体制造用于较高电流的电导体或电缆。

在通过超导体进行高电功率的传输时，导体必须相应地进行冷却。为了在线卷或电缆中实现高电流密度，它们必须尽量紧凑。同时，然而，机械稳定性也必须高，例如对于在热量输入、热循环或电磁力最少的情况下进行机械支承那样。

然而，为了在应用中使用这种超导导体或电缆，不仅导体本身至关重要，与超导导体组装或连接的电连接器也至关重要。具体地，对于这种超导导体重要的是，电连接器电阻和/或由于连接而产生的连接电阻尽可能低或可被忽略。连接器电阻在本说明书中使用时具体应被理解为连接器本身的电阻。将在下文中将连接器电阻和在导体与连接器之间可能产生的接触电阻称为连接电阻。

通常，超导导体或电缆的各个超导体带分别与另一超导导体或电缆的超导体带接触。然而，这非常耗时且昂贵，因此不适于工业目的。

将超导电缆彼此连接的另一已知的方法称为搭接(lap-joint)连接。这里，超导导体被焊接在例如铜块中，使得导体的端部重叠地连接。由于重叠，所以电流可在超导导体的整个焊接长度上从一个导体直接流动到另一导体。根据重叠的程度，可将电连接器电阻保持为较低。

然而，传统的方案具有缺点。例如，建立各个超导体带的直接连接非常耗时。另外，这种连接可能相对不稳定。在搭接连接中，待连接的导体的最大可能的重叠对于降低连接器电阻是有利的。然而，这是以紧凑性为代价。另外，传统的连接方法和连接器在使用时非常不灵活的，特别是在铺设超导导体或电缆期间。超导导体或电缆的柔性连接和铺设起到重要作用，主要是因为通常制成导体或电缆的超导体堆叠只能弯曲到非常有限的程度。

因此，本发明的目的是提供用于超导导体或电缆的连接器，该连接器紧凑、易于操纵且使用灵活。

该目的通过独立权利要求的主题来解决。有利的实施方式是从属权利要求的主题。

实现该目的的第一独立方面涉及一种连接器，其用于使至少第一超导导体与至少一个第二超导导体电连接，并且包括：

-导电的基础元件，该导电的基础元件具有第一端部和第二端部，至少第一超导导体能够电接触到第一端部处，并且具体地能够焊接在第一端部处，至少第二超导导体能够电接触到第二端部处；以及