Dispositivo de interfaz y caja de empalmes para una bobina desmagnetizadora HTSC.

Un aparato para unir en serie conductores individuales de un haz de hilos superconductores de múltiples conductores

(2) para formar al menos un arrollamiento de múltiples espiras, que comprende:

un dispositivo de interfaz eléctrica (30) que une en serie conductores de haz de superconductores a alta temperatura (HTS) individuales (3) de un haz de hilos para formar al menos un arrollamiento superconductor de múltiples espiras, comprendiendo el dispositivo de interfaz: un extremo de entrada, un extremo de salida;

el aparato caracterizado porque comprende además: un sustrato (32), y una pluralidad de conductores de interfaz HTS (42) incrustados en el sustrato (32) de manera que al menos algunos de los conductores de interfaz se extienden desde el extremo de entrada hasta el extremo de salida.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/US2009/037524.

Solicitante: AMERICAN SUPERCONDUCTOR CORPORATION.

Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.

Dirección: 64 Jackson Road Devens, MA 01432 ESTADOS UNIDOS DE AMERICA.

Inventor/es: MAGUIRE,JAMES F, KING,CHRISTOPHER G.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION H — ELECTRICIDAD > ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS > CABLES; CONDUCTORES; AISLADORES; ,o EMPLEO DE MATERIALES... > Conductores, cables o líneas de transmisión superconductores... > H01B12/06 (con capas o hilos depositados sobre los soportes o núcleos)
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS > IMANES; INDUCTANCIAS; TRANSFORMADORES; EMPLEO DE... > Imanes superconductores; Bobinas superconductoras > H01F6/06 (Bobinas, p. ej. disposiciones para el arrollamiento, aislamiento, envoltura o los bornes de las bobinas)
  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > BUQUES U OTRAS EMBARCACIONES FLOTANTES; SUS EQUIPOS > INSTALACIONES OFENSIVAS Y DEFENSIVAS EN LOS BUQUES;... > Otras instalaciones ofensivas o defensivas sobre... > B63G9/06 (para la desmagnetización de buques (desmagnetización en general H01F 13/00))
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS > CONEXIONES CONDUCTORAS DE ELECTRICIDAD; ASOCIACION... > Conexiones conductoras de electricidad entre varios... > H01R4/68 (Conexiones con o entre conductores superconductores)

PDF original: ES-2528296_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Dispositivo de interfaz y caja de empalmes para una bobina desmagnetizadora HTSC.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

1. Campo de la invención

[1] La presente invención se refiere a un dispositivo de interfaz eléctrica para una caja de empalmes de un

sistema desmagnetizador.

2. Descripción de la técnica antecedente

[2] Los conductores ligeros que pueden transmitir grandes cantidades de corriente eléctrica sin pérdida 15 significativa tienen numerosas aplicaciones. Por ejemplo, en las aplicaciones de refinación electrolítica tales como

los procesos de producción de aluminio, se requieren grandes cantidades de corriente. Otras aplicaciones que requieren conductores ligeros para corriente elevada son los barcos de guerra. Los barcos de guerra, formados típicamente por materiales ferromagnéticos y que, por lo tanto, tienen un campo magnético sustancial, están equipados con complejos sistemas desmagnetizadores que sirven para reducir el campo magnético del barco. Esto 2 permite que los barcos evadan los artefactos explosivos o los dispositivos sensibles al campo magnético tales como minas que son activadas por el gran campo magnético del barco.

[3] En un sistema desmagnetizador, dentro del casco de los barcos está provisto un sistema de arrollamientos electromagnéticos ("bobinas desmagnetizadoras"). Por ejemplo, se instalan arrollamientos de

múltiples espiras de hilo que rodean el casco del barco en cada una de tres direcciones ortogonales. Controlando la corriente eléctrica que circula a través de las bobinas desmagnetizadoras, puede controlarse e incluso "cancelarse" el campo magnético generado por el casco del barco. Esto, a su vez, reduce la posibilidad de detección del barco por artefactos explosivos o dispositivos sensibles al campo magnético.

[4] Para adaptarse a los requisitos de corriente elevada en las aplicaciones ejemplares descritas anteriormente, los cables de hilo convencionales, incluyendo las bobinas desmagnetizadoras, está formados por hilos conductores de gran diámetro, fabricados típicamente de hilo de cobre o aluminio. Sin embargo, esto conduce a cables indeseablemente pesados, voluminosos e inflexibles.

[5] Recientemente, se ha propuesto sustituir los cables convencionales de gran diámetro por conductores formados por materiales superconductores a alta temperatura (HTS). Tal como se usa en este documento, un material superconductor a alta temperatura (HTS) se refiere a un material que puede mantener el comportamiento superconductor a temperatura de 2 K y superiores (es decir, la temperatura crítica, Te > 2 K). En el documento W28/11184 se desvelan haces de hilos HTS. Por consiguiente, los haces de hilos HTS ofrecen mayor 4 flexibilidad, peso reducido, y elevada capacidad de conducción de corriente, presentando así ventajas significativas con respecto a los cables convencionales.

[6] Tanto para los cables convencionales como para los haces de hilos HTS, con el fin de obtener un gran arrollamiento de hilo usando uno o más cables/haces de múltiples conductores, los conductores individuales dentro

de los cables o haces de múltiples conductores deben unirse en serie. Es decir, se forma un arrollamiento electromagnético a partir de un cable o haz de múltiples conductores uniendo un primer extremo de un conductor al segundo extremo de otro conductor, para cada conductor hasta que se obtiene un único arrollamiento de múltiples espiras. Tanto para los cables convencionales como para los haces de hilos HTS, esto se logra soldando manualmente cada conexión, un procedimiento que requiere mucho tiempo y es muy laborioso. Tal soldadura es 5 propensa a errores, incluyendo malas uniones soldadas y conexiones incorrectas, debido a las dificultades relacionadas con la realización de este trabajo dentro del casco de un barco. Por otra parte, tales errores son difíciles de localizar y reparar.

RESUMEN

[7] Se proporciona un aparato para unir en serie conductores individuales de un haz de hilos superconductores de múltiples conductores para formar al menos un arrollamiento de múltiples espiras según la presente reivindicación 1, que comprende: un dispositivo de interfaz eléctrica que une en serie conductores de haz de superconductores a alta temperatura (HTS) individuales de un haz de hilos para formar al menos un arrollamiento

superconductor de múltiples espiras, comprendiendo el dispositivo de interfaz: un extremo de entrada, un extremo de salida. El aparato está caracterizado porque comprende además: un sustrato, y una pluralidad de conductores de interfaz HTS incrustados en el sustrato de manera que al menos algunos de los conductores de interfaz se extienden desde el extremo de entrada hasta el extremo de salida. Las realizaciones preferidas se desvelan en las reivindicaciones dependientes.

[8] Los modos para llevar a cabo la presente invención se explican más adelante por referencia a una

realización de la presente invención mostrada en los dibujos adjuntos. El objeto anteriormente mencionado, otros objetos, características y ventajas de la presente invención resultarán evidentes a partir de la descripción detallada de la realización de la invención presentada más adelante conjuntamente con los dibujos adjuntos.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

[9]

La fig. 1 es un diagrama esquemático de un sistema desmagnetizador.

La fig. 2 es un diagrama esquemático de una caja de empalmes.

La fig. 3 es una vista de la sección transversal de la superestructura de tríada de hilos planos HTS.

La fig. 4 es una vista de la sección transversal de un haz de hilos HTS dentro de un criostato de haz. La fig. 5 es un diagrama esquemático de una caja de conexión.

La fig. 6 es una vista en perspectiva de un sustrato.

La fig. 7 es una vista en perspectiva parcial de otra realización de un sustrato.

La fig. 8 es una vista en perspectiva parcial de otra realización más de un sustrato.

La fig. 9 es una vista en perspectiva de sustratos dispuestos en la caja de conexión.

La fig. 1 es una vista en corte a lo largo de la línea 1-1 de la fig. 9.

La fig. 11 es una vista en perspectiva de sustratos dispuestos en la caja de conexión.

La fig. 12 es una vista en corte a lo largo de la línea 12-12 de la fig. 11.

La fig. 13 es una vista de la configuración de conductores de interfaz dentro del sustrato.

DESCRIPCION DETALLADA

[1] Haciendo referencia a la fig. 1, se proporciona un sistema desmagnetizador 1, el cual incluye uno o más 25 haces de hilos HTS 2 encerrados en un criostato de haz flexible alargado 4 (sólo se muestra una parte del criostato

4). Los extremos opuestos de los haces de hilos HTS 2 son recibidos dentro de una caja de empalmes 14, la cual sirve para consolidar los diversos sistemas necesarios para lograr la desmagnetización. Una unidad de refrigeración 6 proporciona un refrigerante gaseoso o líquido adecuado 12 (por ejemplo, gas helio enfriado o nitrógeno líquido) a un interior de una caja de conexión 16 provista dentro de la caja de empalmes 14, así como al criostato de haz 4 por 3 medio de la caja de conexión 16. Una bomba 8 hace circular el refrigerante 12 desde la unidad de refrigeración 6, a través de la caja de conexión 16 y a través del criostato de haz 4 para mantener los conductores de hilo HTS individuales 3 dentro de los haces de hilos HTS 2 a una temperatura a la cual es posible la superconducción. Además, se suministra alimentación desde una fuente de alimentación 18 al haz de hilos HTS 2 por medio de la caja de conexión 16.

[11] En el sistema desmagnetizador 1 como el mostrado, la unidad de refrigeración 6 y la bomba 8 se muestra alojadas por separado de la caja de empalmes 14.... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un aparato para unir en serie conductores individuales de un haz de hilos superconductores de múltiples conductores (2) para formar al menos un arrollamiento de múltiples espiras, que comprende:

un dispositivo de Interfaz eléctrica (3) que une en serie conductores de haz de superconductores a alta temperatura (HTS) Individuales (3) de un haz de hilos para formar al menos un arrollamiento superconductor de múltiples espiras, comprendiendo el dispositivo de interfaz: un extremo de entrada, un extremo de salida; el aparato caracterizado porque comprende además: un sustrato (32), y una pluralidad de conductores de 1 Interfaz HTS (42) Incrustados en el sustrato (32) de manera que al menos algunos de los conductores de

interfaz se extienden desde el extremo de entrada hasta el extremo de salida.

2. El aparato de la reivindicación 1, que comprende además:

al menos un haz de hilos superconductores a alta temperatura (HTS) (2), incluyendo cada haz de hilos HTS

múltiples conductores de haz HTS (3), teniendo cada conductor de haz un primer y un segundo extremos de conductor de haz opuestos (11), (19), un alojamiento (16),

un dispositivo de interfaz eléctrica (3) dispuesto en el alojamiento, configurado el dispositivo de interfaz para 2 recibir cada extremo de cada conductor de haz de cada haz de hilos HTS,

en el que el dispositivo de interfaz está configurado para conectar eléctricamente el primer extremo respectivo de los conductores de haz a segundos extremos respectivos de otros conductores de haz para formar al menos un arrollamiento de múltiples espiras.

3. El aparato de la reivindicación 2, en el que el dispositivo de interfaz (3) está configurado para

proporcionar una conexión eléctrica superconductora de los primeros extremos respectivos (11) de los conductores de haz a los segundos extremos respectivos (19) de otros conductores de haz para formar al menos un arrollamiento superconductor de múltiples espiras.

4. El aparato de la reivindicación 2, en el que el alojamiento (16) define un criostato.

5. El aparato de la reivindicación 1, en el que el dispositivo de interfaz eléctrica (3) comprende: un sustrato (32), y una pluralidad de conductores de interfaz (42) formados por un material superconductor, dispuestos los conductores de interfaz en el sustrato.

6. El aparato de la reivindicación 5,

en el que el sustrato (32) está formado dentro de una lámina (32, 32, 32") que tiene un primer lado, y un segundo lado opuesto al primer lado,

en el que la pluralidad de conductores de interfaz (42) se extiende dentro del sustrato (3) de manera que al menos una parte de las zonas de conexión (44) que corresponden a cada extremo de cada conductor de interfaz están expuestas en el primer lado del sustrato; y

en el que una capa (46) de material termoconductor está provista en el segundo lado del sustrato (32).

7. El aparato de la reivindicación 2, en el que

el al menos un haz de hilos (2) comprende un haz de hilos que tiene n conductores, y el dispositivo de interfaz eléctrica (3) comprende:

un extremo de entrada, un extremo de salida, un sustrato (32); y

n+1 conductores de interfaz (42) incrustados en el sustrato (32) de manera que al menos n-1 conductores de 55 interfaz se extienden desde el extremo de entrada hasta el extremo de salida,

en el que

uno del extremo de entrada y el extremo de salida del dispositivo de interfaz está conectado al primer extremo (11) 6 del haz de hilos de manera que el conductor de interfaz n¡-ésimo está unido al conductor de haz de hilos nj-ésimo, y el otro del extremo de entrada y el extremo de salida del dispositivo de interfaz (3) está conectado al segundo extremo (19) del haz de hilos de manera que el conductor de interfaz n¡-ésimo está unido al conductor de haz de hilos (n¡+1)-ésimo.

8. El aparato de la reivindicación 1, en el que el dispositivo de interfaz eléctrica (3) comprende:

una pluralidad de sustratos (32, 32, 32"), incluyendo cada sustrato una pluralidad de conductores de interfaz

(42) formados por un material superconductor, dispuestos los conductores de interfaz en el sustrato respectivo.

9. El aparato de la reivindicación 1, en el que 5

uno del extremo de entrada y el extremo de salida del dispositivo de interfaz (3) está conectado al primer extremo (11) del haz de hilos de manera que un conductor de interfaz n-ésimo está unido a un conductor de haz n-ésimo, y

el otro del extremo de entrada y el extremo de salida del dispositivo de interfaz eléctrica está conectado al segundo 1 extremo (19) del haz de hilos de manera que el conductor de interfaz HTS n-ésimo está unido al conductor de haz

(n+1)-ésimo.

1. El aparato de la reivindicación 1,

en el que el sustrato (32) está formado dentro de una lámina que tiene un primer lado, y un segundo lado opuesto al primer lado, y

en el que la pluralidad de conductores de interfaz HTS (42) se extiende dentro del sustrato de manera que al menos una parte de las zonas de conexión (44) que corresponden a cada extremo de cada conductor de interfaz HTS están 2 expuestas en el primer lado del sustrato.

11. El aparato de la reivindicación 1, que comprende además una capa (46) de material termoconductor provista en un lado del sustrato (32).

12. El aparato de la reivindicación 1,

en el que un conductor de interfaz HTS individual (42) tiene una primera capacidad de conducción de corriente, en el que un conductor de haz HTS individual (3) tiene una segunda capacidad de conducción de corriente, y en el que dicha primera capacidad de conducción de corriente es mayor que dicha segunda capacidad de conducción de 3 corriente.

13. El aparato de la reivindicación 1, en el que el dispositivo de interfaz eléctrica (3) comprende una

pluralidad de sustratos.

14. El aparato de la reivindicación 1, en el que

un primer extremo (11) de un conductor de interfaz HTS está configurado para conectar a un conductor de entrada de una power supply, y un segundo extremo (19) del un conductor de interfaz HTS corresponde al extremo de entrada del dispositivo de interfaz, y 4

un primer extremo de otro conductor de interfaz HTS está configurado para conectar a un conductor de salida de una power supply, y un segundo extremo del otro conductor de interfaz HTS corresponde al extremo de salida del dispositivo de interfaz.