[发明专利]超导接头

说明书

技术领域

本发明涉及一种超导接头。

背景技术

已知生产相对大的超导导线的电磁体以便在例如磁共振成像（MRI）系统中使用。已知用于MRI系统的磁体可以为直径2m、长度1.5m，并且包括数十千米的导线。虽然已知若干种其它设计，但是通常，磁体由若干个相对短的线圈所组成，所述线圈沿圆柱磁体的轴线轴向间隔开，并且本发明并不局限于任何特定的磁体设计。

这样的超导磁体正常情况下并非由单段的超导导线进行缠绕。如果使用若干个单独线圈，则它们通常单独生产并且在磁体组装期间被电气接合在一起。即使在单个线圈之内，也经常必须将若干段导线接合在一起。

超导导线之间的接头难以制造。最优地，接头本身将是超导的－也就是说，在磁体工作时具有零阻抗。这通常是有所折衷的，并且具有小电阻的“超导”接头通常得以被接受。

普遍已知的制造超导接头的方式是取多段超导导线，并且在其端点或接近端点处的一段从超导丝（filament）剥去任何外部覆层，所述外部覆层通常为铜。

接着可以将两条导线的超导丝绞接在一起。接着将所产生的绞接丝卷入接头杯体（joint cup）：通常为铜或铝的相当浅的容器。

可替换地，在卷入接头杯体之前可以将所述丝进行编织而非绞接。

在其它装置（arrangment）中，导线的丝可以简单地并排放置而无需彼此接触，并且被置于接头杯体中。接着如以下所描述的那样制成超导接头。

所述接头杯体随后被用超导材料填充，该超导材料通常为液态Wood金属，其进行冷却和固化以将所述丝嵌入超导块中。

典型的接头杯体可以是在一端封闭的圆柱体容器。图1示出了常规的接头杯体10，利用导线12的绞接在一起的超导丝14而将所述导线12引入所述接头杯体10中。在图1中，所述丝既没有被绞接也没有被编织在一起。所述接头杯体通常被填充以诸如熔融的Wood金属之类的液态超导接头材料28。随后允许或使得所述超导接头材料得以固化。

本发明并非寻求改变任何这些特征或方法步骤，而是在实质上涉及接头杯体本身。

常规地，超导磁体已经通过部分浸入液态制冷剂（典型地为氦）槽中而被冷却。这将线圈保持在它们的超导转变温度以下的温度。通过将超导接头浸入液态制冷剂之内，它们还可以被保持在超导转变温度以下。

然而，由于成本高并且在一些情况下浪费制冷剂，磁体近来的设计已经避免了制冷剂槽。这些设计可以被提供有制冷回路或热虹吸管：其是与磁体热接触的承载循环制冷剂的热传导管状物。循环制冷剂被冷却并随后引入管状物中，在所述管状物处它从磁体抽取热量。所述制冷剂接着膨胀或沸腾，并通过热对流循环回贮存器，在那里它被重新冷却。循环可以由重力引发或者可以借助于诸如泵之类的任何适当手段。所需要的制冷剂量远远小于采用制冷剂槽的装置中的制冷剂量。磁体线圈的冷却经过管状物的壁，并且可能经过诸如线圈架（former）之类的支撑所述磁体线圈的结构的材料通过传导来进行。

在这些情况下，接头的冷却与更为常规的浸入液态制冷剂相比效果较差。

发明内容

因此，本发明寻求一种改进的超导接头以及用于对超导接头进行冷却以使得所述超导接头能够在磁体中充分冷却的方法，所述接头并未通过浸入液态制冷剂而进行冷却。

为了制造低制冷剂用量（inventory）的超导磁体（也就是说，并不依赖于通过浸入制冷剂槽进行冷却而是通过例如在热虹吸管或冷却回路中制冷剂量有所减少来进行冷却的那些超导磁体），必须要产生无需通过浸入制冷剂中进行冷却的适当冷却的超导接头。

对于该问题的一种方法是使用柔性热导体，诸如将接头热链接到制冷器的铜或铝的编织物或薄片，或者通过使用电气隔离粘接层将超导接头附接到冷却组件上。后一种方法例如在GB2453734（等同于US2009/0101325A1）中有所描述。

该后一种选项的困难在于在保持足够的热传导以便有效冷却超导接头的同时实现充分的电气隔离。如GB2453734中所描述的一些示例中所看到的，这通常在冷却组件和超导接头之间产生多个接口。

共同未决的英国专利申请号GB1011475.9中描述了另一种方法，其中超导接头被形成为与冷却组件热接触，但是通过电气隔离层与之隔离开来。

该文档提出了有所改进的超导接头以及用于形成超导接头的改进方法，其中仅在超导接头和冷却组件之间放置单个电气隔离涂层。与之前所采用的电气隔离层相比，该电气隔离涂层可以更薄但是热传导性更高。