Una junta (30) superconductora entre un primer segmento (10a) superconductor y un segundo segmento (10b) superconductor,

en la que cada uno de dichos primer y segundo segmentos superconductores comprende áreas correspondientes que contienen una sustancia superconductora granular formada a partir de un primer elemento y de un segundo elemento, caracterizada porque dicha junta superconductora comprende una unión no superconductora sólida para unir estructuralmente el primer y el segundo segmentos (10a, 10b) superconductores, y una sustancia (16) superconductora granular dispersada alrededor de la unión no superconductora sólida para permitir el flujo de corriente de superconducción a través del primer segmento (10a) superconductor y del segundo segmento (10b) superconductor, estando la unión no superconductora y la sustancia (16) superconductora dispersada formadas a partir de una sustancia (20) precursora que comprende una fuente de dicho primer elemento que se ha hecho reaccionar con una fuente de dicho segundo elemento.

Junta superconductora granular.

Antecedentes de la invención

La superconductividad es un fenómeno que ocurre en ciertos materiales a temperaturas extremadamente bajas, y se caracteriza por una resistencia eléctrica exactamente cero y la exclusión del campo magnético interior (conocido como efecto Meissner) . Una corriente eléctrica que fluye por un bucle uniformemente continuo de un alambre, segmento o cable superconductor, puede persistir indefinidamente sin ninguna fuente de energía. Sin embargo, la uniformidad de la corriente eléctrica está limitada por la longitud del alambre, segmento o cable superconductor. Con el fin de incrementar la longitud de un alambre, segmento o cable superconductor, los segmentos de alambre superconductor se conectan unos con otros a través de juntas.

La Patente U.S. núm. 7226894 de Raber y otros, divulga limpiar dos porciones terminales de cables superconductores mediante una funda metálica no superconductora para dejar al descubierto las superficies superconductoras. A continuación, las superficies superconductoras son presionadas entre sí para formar una conexión de puente. También se divulga una soldadura por puntos para formar la conexión. Las superficies al descubierto pueden ser también calentadas para obtener una reacción de continuidad entre las mismas.

El Documento de la Organización Mundial de la Propiedad Intelectual núm. WO 2007/128635 A1 divulga disponer alambres superconductores en un manguito o casquillo, añadir diboruro de magnesio (MgB2) y reducir el manguito.

La Patente U.S. núm. 4713878 de Kumpitsch y otros, divulga colocar alambres superconductores en un metal de moldeo superconductor solidificado.

La Patente U.S. núm. 5134040 de Benz y otros, divulga conectar alambres con metales constitutivos de un superconductor de niobiuro de estaño (Nb3Sn) , y a continuación calentar los alambres conectados con el fin de obtener una reacción entre los metales y crear así un puente superconductor.

La Patente U.S. núm. 5255837 de Xu y otros, divulga un método de formación de una junta en espira de baja resistencia para unir bobinas magnéticas en un conjunto superconductor magnético sobre un tambor magnético formando un sándwich de soldadura plano en el interior de una ranura sobre el tambor y mover una fuente de calor a lo largo de la junta en espira con temperatura, presión y velocidad rotacional del tambor controladas.

La Patente U.S. núm. 5604473 de Rodenbush y la Patente U.S. núm. 5581220 de Rodenbush y otros, divulgan segmentos de puente cortos de material superconductor que se utilizan para conectar eléctricamente bobinas individuales de doble hojuela juntas en un circuito serie, donde los segmentos de puenteo se realizan con el mismo material utilizado para arrollar las propias bobinas.

Estos métodos conocidos adolecen de un número de inconvenientes que los hacen inapropiados para la creación de juntas entre segmentos superconductores que consiguen la superconductividad utilizando un material superconductor granular, tal como diboruro de magnesio (MgB2) , el cual no puede ser fácilmente prensado o reducido. En una disposición, la Patente U.S. núm. 7337527 de Grasso y otros, divulga un método de fabricación de alambres superconductores que tienen una pluralidad de filamentos que comprenden una sustancia superconductora granular de diboruro de magnesio (MgB2) . La aplicación de una alta presión a tales filamentos puede ocasionar rotura. Por otra parte, la aplicación de una presión más baja a tales filamentos podría producir conexiones insuficientes entre filamentos superconductores para el transporte de una cantidad útil de corriente. Ejemplos adicionales pueden ser encontrados en los documentos US 2008/0020137 y GB 2448051.

Además, el uso de lo que conoce como “superconductores de baja temperatura” (por ejemplo, niobiuro de estaño (Nb3Sn) , niobiuro de titanio (NbTi) y niobiuro de aluminio (Nb3Al) , etc.) , y las técnicas relativas para unirlos, producen una “junta superconductora de baja temperatura”. Esta estructura de junta de baja temperatura, sin embargo, elimina la ventaja de la alta temperatura crítica del diboruro de magnesio (MgB2) .

Mientras tanto, el uso de lo que se conoce como “superconductores de alta temperatura” (por ejemplo, óxido de

bismuto estroncio calcio cobre (BSCCO) , óxido de ytrio bario cobre (YBCO) , etc.) y la técnica relativa para unirlos, producen una “junta superconductora de alta temperatura”. Debido a las inestabilidades de fijación del flujo, un problema típico de este tipo de estructura de alta temperatura consiste en que solamente se crea una junta de muy baja resistencia y no es posible obtener una junta superconductora real.

Por lo tanto, existe una necesidad general de unir eficazmente segmentos superconductores que comprendan sustancias superconductoras granulares.

Sumario

De forma resumida, de acuerdo con un aspecto de la presente invención, una junta superconductora une estructuralmente un primer segmento superconductor con un segundo segmento superconductor. Cada uno de estos primer o segundo segmentos superconductores comprende áreas correspondientes que contienen una sustancia superconductora granular formada por un primer elemento y un segundo elemento. La junta superconductora de acuerdo con una realización de la invención comprende una unión sólida no superconductora formada a partir de una sustancia precursora que comprende una fuente del primer elemento y una fuente del segundo elemento combinadas para producir la sustancia superconductora granular alrededor de la unión sólida no superconductora para permitir el flujo de corriente superconductora a través del primer segmento superconductor y del segundo segmento superconductor.

De acuerdo con algunas de las características más detalladas de la invención, la unión sólida no superconductora comprende al menos una estructura metálica o una estructura de aleación. Además, al menos uno de entre el primer segmento superconductor y el segundo segmento superconductor podría ser una pluralidad de filamentos longitudinales que contienen la sustancia superconductora granular.

De acuerdo con otras características más detalladas de la invención, el primer elemento comprende magnesio y el segundo elemento comprende boro. La sustancia superconductora granular comprende diboruro de magnesio. Alternativamente, al menos una de las fuentes del primer o segundo elemento comprende una fuente binaria o una fuente ternaria. Ejemplos de fuentes de la primera fuente o del segundo elemento pueden incluir aluminio, carbono, cobalto, cromo, hierro, manganeso, molibdeno, niobio, níquel, paladio, rutenio, escandio, silicio, titanio, vanadio, ytrio, zirconio, cerio, platino, cadmio, galio, gadolinio, germanio, hidrógeno, lantano, plomo, estaño, estroncio, talio, zinc, iridio o cobre.

De acuerdo con otras características adicionales detalladas de la presente invención, cada una de entre el primer y el segundo segmentos superconductores comprende un área conductora y la junta comprende además una unión no superconductora que acopla estructuralmente el área conductora del al menos un segmento superconductor con el área conductora del al menos un segmento superconductor. Las áreas conductoras forman filamentos que contienen la sustancia superconductora granular.

De acuerdo con otro aspecto de la presente invención, un alambre superconductor comprende un primer segmento superconductor y un segundo segmento superconductor. Una junta superconductora une estructuralmente el primer segmento superconductor con el segundo segmento superconductor. Cada uno de entre el primer y el segundo segmentos superconductores comprenden áreas correspondientes que contienen una sustancia superconductora granular formada por un primer elemento y un segundo elemento, comprendiendo la junta superconductora una unión sólida no superconductora formada a partir de una fuente del primer elemento y una fuente del segundo elemento combinadas para producir la sustancia superconductora granular alrededor de la unión sólida no superconductora para permitir el flujo de corriente superconductora a través del primer segmento superconductor y del segundo segmento superconductor.

De acuerdo con algunas de las características más detalladas de este aspecto de la invención, al menos uno de entre el primer segmento superconductor y el segundo segmento superconductor comprende una pluralidad... [Seguir leyendo]

1. Una junta (30) superconductora entre un primer segmento (10a) superconductor y un segundo segmento (10b) superconductor, en la que cada uno de dichos primer y segundo segmentos superconductores comprende áreas correspondientes que contienen una sustancia superconductora granular formada a partir de un primer elemento y de un segundo elemento, caracterizada porque dicha junta superconductora comprende una unión no superconductora sólida para unir estructuralmente el primer y el segundo segmentos (10a, 10b) superconductores, y una sustancia (16) superconductora granular dispersada alrededor de la unión no superconductora sólida para permitir el flujo de corriente de superconducción a través del primer segmento (10a) superconductor y del segundo segmento (10b) superconductor, estando la unión no superconductora y la sustancia (16) superconductora

dispersada formadas a partir de una sustancia (20) precursora que comprende una fuente de dicho primer elemento que se ha hecho reaccionar con una fuente de dicho segundo elemento.

2. La junta superconductora de acuerdo con la reivindicación 1, en la que la unión no superconductora sólida comprende al menos una de entre una estructura metálica o una estructura de aleación.

3. La junta superconductora de acuerdo con la reivindicación 1, en la que al menos uno de entre el primer segmento superconductor y el segundo segmento superconductor comprende una pluralidad de filamentos longitudinales que contienen la sustancia superconductora granular.

4. La junta superconductora de acuerdo con la reivindicación 1, en la que dicho primer elemento comprende magnesio, dicho segundo elemento comprende boro, y dicha sustancia superconductora granular comprende diboruro de magnesio.

5. La junta superconductora de acuerdo con la reivindicación 1, en la que al menos una de dichas fuentes de dichos primer o segundo elementos comprende al menos una de entre una fuente binaria o una fuente ternaria.

6. La junta superconductora de acuerdo con la reivindicación 3, en la que al menos una dichas fuentes de dicha primera fuente o dicho segundo elemento comprende al menos uno de entre aluminio, carbono, cobalto, cromo, hierro, manganeso, molibdeno, niobio, níquel, paladio, rutenio, escandio, silicio, titanio, vanadio, ytrio, zirconio, cerio, platino, cadmio, galio, gadolinio, germanio, hidrógeno, lantano, plomo, estaño, estroncio, talio, zinc, iridio o cobre.

7. La junta superconductora de acuerdo con la reivindicación 1, en la que cada primer y segundo segmentos superconductores comprenden un área conductora, y en la que dicha junta comprende además una unión no superconductora sólida que acopla estructuralmente el área conductora del al menos un segmento superconductor con el área conductora del al menos un segmento superconductor.

8. La junta superconductora de la reivindicación 7, en la que dichas áreas conductoras formas filamentos que contienen la sustancia superconductora granular.

9. Un alambre superconductor, que comprende: un primer segmento superconductor, un segundo segmento superconductor, y una junta superconductora de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8.

10. El alambre superconductor de acuerdo con la reivindicación 9, en el que al menos uno de entre el primer segmento superconductor y el segundo segmento superconductor comprende una pluralidad de filamentos longitudinales que contienen la sustancia superconductora granular.

11. Un método para unir estructuralmente un primer segmento (10a) superconductor con un segundo segmento (10b) superconductor, que comprende las etapas de:

- dejar al descubierto áreas del primer segmento (10a) superconductor y del segundo segmento (10b) superconductor que contienen una sustancia superconductora granular formada a partir de una primer elemento y de un segundo elemento;

- posicionar el primer segmento (10a) superconductor en relación con el segundo segmento (10b) superconductor;

- depositar una sustancia (20) precursora granular entre las áreas al descubierto del primer segmento (10a) superconductor y del segundo segmento (10b) superconductor, comprendiendo la sustancia (20) precursora granular una fuente del primer elemento y una fuente del segundo elemento;

- someter la sustancia (20) precursora a una reacción con el fin de formar una unión no superconductora sólida para unir estructuralmente el primer y el segundo segmentos (10a, 10b) superconductores, y una sustancia (16) superconductora granular dispersada alrededor de la unión no superconductora sólida para permitir el flujo de corriente de superconducción a través del primer segmento (10a) superconductor y del segundo segmento (10b) superconductor.

12. El método de acuerdo con la reivindicación 11, en el que la unión no superconductora sólida comprende al menos uno de entre una estructura metálica y una estructura de aleación.

13. El método de acuerdo con la reivindicación 11, en el que al menos uno de entre el primer segmento superconductor y el segundo segmento superconductor comprende una pluralidad de filamentos longitudinales que contienen la sustancia superconductora granular.

14. El método de acuerdo con la reivindicación 11, en el que al menos una de dichas fuentes de dichos primer o 5 segundo elementos comprende al menos una de entre una fuente binaria y una fuente ternaria.

15. El método de acuerdo con la reivindicación 11, en el que la etapa de unir estructuralmente comprende calentar dicha fuente de dicho primer elemento y dicha fuente de dicho segundo elemento en las áreas al descubierto.

16. El método de acuerdo con la reivindicación 15, en el que la etapa de unir estructuralmente comprende además

aplicar presión suficiente para permitir la reacción durante el calentamiento de dicho primer elemento y de dicha 10 fuente de dicho segundo elemento en las áreas al descubierto.

17. El método de acuerdo con la reivindicación 11, en el que la etapa de dejar al descubierto dichas áreas comprende uno de entre grabado mecánico, grabado químico, molienda mecánica, fusión o corte de metal.

18. El método de acuerdo con la reivindicación 11, en el que dicho posicionamiento requiere orientar las áreas al descubierto para que se extiendan adyacentes entre sí.

19. El método de acuerdo con la reivindicación 11, en el que dicho posicionamiento requiere orientar las áreas al descubierto para que se enfrenten entre sí.