CH690878A5 - Elektrischer Leiter mit supraleitenden Filamenten, Spule und Verfahren zur Herstellung eines Leiters. - Google Patents

Description

  
 



  Die Erfindung betrifft einen länglichen, elektrischen Leiter mit supraleitenden, keramisches Material aufweisenden, texturierten Filamenten. 



  Aus der DE-A 4 421 163 und der WO-A 96/28 853 bekannte, elektrische Leiter bestehen aus einem im Querschnitt ungefähr rechteckförmigen Band. Das Band enthält supraleitende, keramisches Material aufweisende, bandförmige, texturierte Filamente, deren Breitseiten im Allgemeinen parallel zu den Breitseiten des Leiters sind. Wenn bei der Verwendung derartiger Leiter ein Magnetfeld auf diese einwirkt, hängt die kritische Stromdichte der Leiter sehr stark von der Richtung des Magnetfelds ab und wird um so kleiner, je grösser der Winkel zwischen der magnetischen Induktion B und den Breitseiten des bandförmigen Leiters und der Filamente ist. Dies ist bei vielen Verwendungen der Leiter und insbesondere bei aus solchen gebildeten Magnetspulen sehr nachteilig.

   Bei solchen Spulen sind nämlich die Breitseiten der bandförmigen Leiter jeweils ungefähr parallel zur Spulenachse, sodass die magnetische Induktion B des von der Spule erzeugten Magnetfelds in der Nähe der beiden Enden sowie in den äusseren Bereichen der Spule einen relativ grossen Winkel mit den Breitseiten des Leiters und der Filamente bildet und die kritische Stromdichte stark reduziert. 



  Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen elektrischen Leiter mit supraleitenden Filamenten zu schaffen, der ermöglicht, Nachteile der bekannten Leiter zu vermeiden und insbesondere die Abhängigkeit der kritischen  Stromdichte von der Richtung eines beim Leiter vorhandenen Magnetfelds möglichst klein zu halten. 



  Diese Aufgabe wird gemäss der Erfindung durch einen elektrischen Leiter mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. 



  Die Erfindung betrifft ferner eine gemäss der Erfindung die Merkmale des Anspruchs 7 aufweisende Spule und ein gemäss der Erfindung die Merkmale des Anspruchs 9 aufweisendes Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Leiters. 



  Der Leiter besitzt zwei im Querschnitt im Wesentlichen gerade und zueinander parallele Leiterflächen. Der Leiter ist vorzugsweise bandförmig, hat zwei Breitseiten sowie zwei Schmalseiten und bildet im Querschnitt vorzugsweise ungefähr ein Rechteck. Bei einem derartigen Leiter werden unter den beiden genannten Leiterflächen im Folgenden die zu den Breitseiten parallelen und die längeren Ränder des genannten Rechtecks bildenden Flächen des Leiters verstanden. Der Leiter kann jedoch im Querschnitt auch ungefähr ein Quadrat bilden. In diesem Fall können die beiden Leiterflächen durch zwei beliebig gewählte, einander gegenüberstehende Flächen des Leiters gebildet sein und dementsprechend im Querschnitt zwei beliebig gewählte, ungefähr zueinander parallele Ränder des genannten Quadrats bilden.

   Falls aus mindestens einem Leiter eine Wicklung einer zur Erzeugung eines Magnetfeldes dienende Spule mit einer Spulenachse gebildet wird, sind die Leiterflächen des bzw. jedes Leiters in Längsschnitten durch die Spulenachse vorzugsweise annähernd oder genau parallel zu dieser. 



  Der Erfindungsgegenstand wird anschliessend anhand in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele erläutert. In der Zeichnung zeigt 
 
   die Fig. 1 einen Querschnitt durch ein Zwischenprodukt oder Walzgut zur Herstellung eines Leiters, 
   die Fig. 2 eine schematische Schrägansicht einer durch mindestens einen Motor angetriebenen Walzvorrichtung zum Walzen des Walzgutes, 
   die Fig. 3 einen Querschnitt durch einen fertiggestellten, bandförmigen Leiter mit supraleitenden Filamenten, 
   die Fig. 4 ein Diagramm zur Veranschaulichung der Abhängigkeit der kritischen Stromdichte des Leiters von der Richtung eines auf den Leiter einwirkenden Magnetfelds (B = 0,2 T), 
   die Fig. 5 einen schematischen Axialschnitt durch eine Spule mit einer aus Stücken des Leiters gebildeten Wicklung, 
   die Fig.

   6 einen Querschnitt durch ein Band mit zwei metallischen Mänteln und einer dazwischen angeordneten, isolierenden Hülle, 
   die Fig. 7 einen Querschnitt durch ein Zwischenprodukt oder Walzgut zur Bildung eines anderen Leiters und 
   die Fig. 8 einen Axialschnitt durch eine Spule, deren Wicklung Windungen mit verschieden angeordneten Filamenten besitzt. 
 



  Zur Herstellung von keramischem Material werden zum Beispiel Oxide und Carbonate der Metalle Wismuth, Blei, Strontium, Calcium und Kupfer bereitgestellt, zu einem feinkörnigen Pulver verarbeitet und derart miteinander gemischt, dass die gebildete Mischung die Metallatome zum Beispiel ungefähr in der Zusammensetzung Bi1,72Pb0,34Sr1,83Ca1,97 und CU3,13 enthält  und nachher die supraleitende Phase Bi (2223) entsteht. Das ursprünglich inhomogene Gemisch wird bei einer Temperatur von ungefähr 820 DEG C in einer Luft enthaltenden Umgebung calciniert und anschliessend gemahlen. Das dadurch entstehende, teilchenförmige Material wird in mindestens ein metallisches, elektrisch leitendes, beispielsweise aus Silber bestehendes, im Querschnitt kreis- oder viereckförmiges Rohr eingebracht.

   Das bzw. jedes mit teilchenförmigem Material gefüllte Rohr wird nun durch Hämmern, Ziehen und Walzen zu einem im Querschnitt ungefähr rechteckförmigen Band geformt. 



  In der Fig. 1 ist ein stabförmiges Zwischenprodukt oder Walzgut 1 ersichtlich. Zu dessen Bildung wird ein metallisches, elektrisch leitendes, zum Beispiel aus Silber bestehendes, in der Fig. 1 ersichtliches Rohr 2 bereitgestellt. Dessen Mantel ist im Querschnitt viereckig, nämlich rechteckförmig und hat zwei breitere, zueinander parallele Aussenflächen 2a sowie zwei schmälere, zueinander parallele Aussenflächen 2b. Ferner werden vom vorher gebildeten Band oder den vorher gebildeten Bändern gleich lange Bandstücke 3 abgeschnitten, von denen jedes einen aus teilchenförmigem Material gebildeten Kern 4 und einen aus Silber bestehenden Mantel 5 hat. Danach werden eine erste, mittlere Gruppe 6, eine zweite, seitliche Gruppe 7 und eine dritte, seitliche Gruppe 8 von Bandstücken 3 in das Rohr 2 eingesetzt, sodass sie dieses mindestens im Querschnitt mindestens annähernd ausfüllen.

   Die zur gleichen Gruppe gehörenden Bandstücke 3 haben zueinander parallele Breitseiten und liegen mit den breiteren Aussenflächen ihrer Mäntel 5 paarweise aneinander an. Die Breitseiten der Bandstücke der ersten, mittleren Gruppe 6 sind im Querschnitt parallel zu den breiteren Aussenflächen 2a des Rohrs 2. Die beiden seitlichen Gruppen 7 und 8 befinden sich auf einander abgewandten Seiten der mittleren Gruppe 6 zwischen dieser und einer der schmäleren Wände des Rohrs 2. Die Breitseiten der Bandstücke der beiden  seitlichen Gruppen 7, 8 sind parallel zu den schmäleren Wänden des Rohrs 2 und dementsprechend rechtwinklig zu den breiteren Wänden sowie breiteren Aussenflächen 2a des Rohrs 2 und zu den Breitseiten der Bandstücke der ersten, mittleren Gruppe 6. 



  Jede der beiden seitlichen Gruppen 7 und 8 weist halb so viele Bandstücke 3 auf wie die mittlere Gruppe 6. Die zu den beiden seitlichen Gruppen 7, 8 gehörenden Bandstücke haben vorzugsweise die gleichen Querschnittsabmessungen wie die Bandstücke der mittleren Gruppe 6, sodass alle Bandstücke von ein und demselben Band oder von gleich ausgebildeten Bändern abgeschnitten werden können. Die Bandstücke der seitlichen Gruppen 7, 8 könnten jedoch stattdessen Breiten und/oder Dicken haben, die von den Breiten bzw. Dicken der Bandstücke der ersten Gruppe abweichen. Die parallel zu den breiteren Aussenflächen 2a gemessene Querschnittsabmessung, d.h. Breite des Zwischenproduktes oder Walzgutes 1 liegt beispielsweise zwischen 7 mm und 15 mm, kann aber auch bis 25 mm oder mehr betragen.

   Die rechtwinklig dazu gemessene Dicke des Zwischenproduktes oder Walzgutes 1 beträgt beispielsweise etwa 4 mm bis 8 mm, kann aber auch bis 15 mm oder mehr betragen. Das stabförmige Zwischenprodukt oder Walzgut 1 wird in mehreren Durchgängen mit der in der Fig. 2 ersichtlichen Walzvorrichtung 11 kalt und/oder warm gewalzt. Diese besitzt ein nicht gezeichnetes Gestell, in dem ein erstes Paar von zueinander parallelen, einander ungefähr gegenüberstehenden Walzen 12, 13 und ein zweites Paar von zueinander parallelen, einander ungefähr gegenüberstehenden Walzen 14, 15 drehbar und mindestens zum Teil verstellbar gehalten sind. Die beiden Walzen 12, 13 sind um zueinander parallele Drehachsen 16 bzw. 17 drehbar gelagert. Die beiden Walzen 14, 15 sind um zueinander parallele und zu den Drehachsen 16, 17 rechtwinklige Drehachsen 18 bzw. 19 drehbar gelagert.

   Die vier Drehachsen 16 bis 19 liegen in einer  gemeinsamen Ebene. Die vier Walzen besitzen zylindrische Umfangsflächen sowie zwei einander abgewandte Seitenflächen. Die Umfangsflächen der vier Walzen haben zum Beispiel alle den gleichen Durchmesser. Die Walzen 12 bis 15 sind derart ausgebildet sowie angeordnet, dass jede Walze mit einem Rand ihrer Umfangsfläche und einem an diesen Rand anschliessenden Seitenflächenabschnitt einen Abschnitt der Umfangsfläche einer benachbarten Walze übergreifen kann.

   Die vier Walzen werden beim Betrieb der Walzvorrichtung durch Antriebsmittel mit mindestens einem Elektromotor in durch Pfeile dargestellte Drehrichtungen gedreht, sodass sie das Zwischenprodukt oder Walzgut 1 in der durch einen Pfeil bezeichneten, zu der die vier Drehachsen 16 bis 18 enthaltenden Ebene rechtwinkligen Transportrichtung 21 transportieren, wobei eventuell noch zusätzliche, nicht gezeichnete Transportmittel vorhanden sein können. Ferner sind Stellvorrichtungen vorhanden, um die vier Walzen manuell oder automatisch in den durch Doppelpfeile angedeuteten, zu den Drehachsen rechtwinkligen Verstellrichtungen 23, 24, 25, 26 zueinander hin oder von einander weg zu verstellen. Statt alle vier Walzen verstellbar anzuordnen, könnte von jedem Paar einander ungefähr gegenüberstehender Walzen jeweils nur eine verstellbar sein. 



  Beim Walzen des Zwischenproduktes oder Walzgutes 1 werden die vier Walzen mit gleichen Umfangsgeschwindigkeiten gedreht und greifen gleichzeitig in der von den vier Drehachsen definierten Ebene an den vier Flächen 2a, 2b des Zwischenproduktes oder Walzgutes 1 an. Die Flächen 2a, 2b bleiben daher beim Walzen im Wesentlichen eben und paarweise parallel zueinander. Die Breite und Dicke des Walzgutes werden bei jedem Durchgang durch die Walzvorrichtung 11 beispielsweise derart verkleinert, dass das Verhältnis zwischen Breite und Dicke des Walzgutes beim Walzen nur relativ wenig ändert und/oder sogar ungefähr konstant bleibt. 



  Das Zwischenprodukt oder Walzgut 1 wird nach mindestens einem der Walzdurchgänge einer Wärmebehandlung in sauerstoffhaltiger Umgebung, beispielsweise Luft, unterzogen und beispielsweise nach dem zweitletzten Walz-Durchgang während ca. 160 Stunden auf 873 DEG C erhitzt. Dabei wird das ursprünglich teilchenförmige Material der Kerne 4 in die elektrisch supraleitende Phase Bi (2223) umgewandelt. Nach dieser Wärmebehandlung wird das Walzgut noch einmal gewalzt und bildet danach den in der Fig. 3 ersichtlichen, mit 31 bezeichneten, elektrischen Leiter 31. 



  Dieser ist im Querschnitt mindestens annähernd rechteckförmig und hat zwei aus den Aussenflächen 2a des Rohrs 2 des Zwischenproduktes oder Walzgutes 1 hervorgegangene, im Querschnitt im Wesentlichen gerade und zueinander parallele Leiterflächen 31a. Der Leiter hat ferner zwei schmälere, aus den Flächen 2b des Rohrs 2 des Zwischenproduktes oder Walzgutes 1 hervorgegangene, im Querschnitt ebenfalls im Wesentlichen gerade und zu den Leiterflächen 31a rechtwinklige Seitenflächen 31b. 



  Das Zwischenprodukt oder Walzgut 1 wird beim Walzen umgeformt und derart verdichtet, dass der Leiter 31 kompakt und monolithisch wird. Das Rohr 2 und die Mäntel 5 bilden beim fertigen Leiter 31 dann zusammen eine im Wesentlichen zusammenhängende und kompakte, metallische, nämlich aus Silber bestehende, elektrisch leitende Matrix 32. Die ursprünglich vorhandenen Kerne 4 bilden dann in die Matrix 32 eingebettete, elektrisch supraleitende Filamente 33. Jedes Filament 33 ist im Querschnitt vollständig von Matrixmaterial umschlossen. Die Filamente 33 sind bandförmig und bilden im Querschnitt ungefähr schmale Rechtecke und/oder Linsen und/oder leicht gebogene Sicheln und haben zwei Breitseiten 33a, die im Querschnitt im Allgemeinen sowie im Wesentlichen  ungefähr gerade und parallel zueinander sind.

   Zu den vorangehenden Wörtern "im Allgemeinen sowie im Wesentlichen ungefähr" sei angemerkt, dass gemäss der Fig. 3 mindestens die mittleren und grössten Bereiche der Filamente im Querschnitt durch fast gerade und im Allgemeinen mindestens annähernd zueinander parallele Linien begrenzt sind. Jedes Filament 33 definiert also mehr oder weniger genau eine zwischen den mittleren Bereichen seiner Breitseiten 33a hindurch verlaufende Mittelebene. Die Filamente sind in drei Gruppen angeordnet, die gleich wie die Gruppen der Bandstücken als erste, mittlere Gruppe 6, als zweite, seitliche Gruppe 7 und als dritte, seitliche Gruppe 8 bezeichnet sind. Die zur gleichen Gruppe gehörenden Filamente 33 haben einander paarweise zugewandte Breitseiten 33a.

   Die Breitseiten 33a der zur ersten, mittleren Gruppe 6 gehörenden Filamente 33 oder mindestens die mittleren Bereiche dieser Breitseiten und die von diesen Filamenten definierten Mittelebenen sind im Allgemeinen ungefähr parallel zu den Leiterflächen 31a des Leiters 31. Die Breitseiten 33a oder mindestens deren mittlere Bereiche der zu den beiden seitlichen Gruppen 7, 8 gehörenden Filamente 33 und die durch diese Filamente definierten Mittelebenen sind im Allgemeinen ungefähr rechtwinklig zu den Leiterflächen 31a und zu den Breitseiten der Filamente der mittleren Gruppe 6. 



  Das ursprünglich teilchenförmige, die Kerne 4 der Bandstücke 3 bildende Material wird zum Beispiel schon beim Herstellen und Umformen des bzw. jedes zur Bildung der Bandstücke 3 dienenden Bandes verdichtet und zum Beispiel auch schon mehr oder weniger stark kristallisiert sowie texturiert. Ferner wird das die Kerne 4 bildende Material beim Walzen des Zwischenproduktes oder Walzgutes 1 und bei der zwischen dem vorletzten und dem letzten Walz-Durchgang stattfindenden Wärmebehandlung einer chemischen Reaktion unterworfen und texturiert. Jedes Filament 33 besteht dann im Wesentlichen aus plättchenförmigen, im Wesentlichen zu den Breitseiten parallelen Kristalliten, deren kristalline c-Achsen dementsprechend ungefähr rechtwinklig zu den Breitseiten des betreffenden Filaments sind. 



  Der fertige Leiter 31 ist beispielsweise ungefähr 0,8 mm bis 1 mm breit und ungefähr 0,5 mm bis 0,7 mm dick. Die supraleitenden Filamente 33 sind beispielsweise ungefähr 0,2 mm bis 0,4 mm breit und ungefähr 10  mu m bis 30  mu m dick. 



  Bei experimentellen Untersuchungen wurden an verschiedenen Proben von erfindungsgemässen Leitern 31 mit zwanzig gemäss der Fig. 2 angeordneten Filamenten 33 die kritischen Ströme und Stromdichten bei einer Temperatur von 77 K gemessen. Bei den Messungen an Leitern im magnetischen Eigenfeld wurden beispielsweise kritische Stromdichten jc, von ungefähr 20 kA/cm<2> gemessen. 



  In der Fig. 3 sind auch noch eine rechtwinklig auf den zueinander parallelen Leiterflächen 31a stehende Flächennormale 41 und ein Vektor eines auf den Leiter einwirkenden Magnetfeldes mit der magnetischen Induktion B gezeichnet. Das Magnetfeld bildet mit der Flächennormalen 41 den Winkel  theta . In dem in der Fig. 4 ersichtlichen Diagramm ist auf der Abszisse der Winkel  theta  und auf der Ordinate die auf den Maximalwert normierte, kritische Stromdichte, d.h. das Verhältnis jc/jc,o aufgetragen. Die Kurve 43 zeigt die für einen erfindungsgemässen Leiter in einem von aussen auf diesen einwirkenden Magnetfeld mit einer Induktion B = 0,2 Tesla in Abhängigkeit vom Winkel  theta  gemessene, normierte, kritische Stromdichte.

   Obschon die Anzahl der Filamente mit zu den Leiterflächen 31a parallelen Breitseiten gleich gross ist wie die Anzahl der Filamente mit zu den Leiterflächen 31a rechtwinkligen Breitseiten, ist die normierte, kritische Stromdichte bei  theta  = 90 DEG ungefähr 20% kleiner als die bei  theta  = 0 DEG  und  theta = 180 DEG  gemessenen Maximalwerte. Die kritische Stromdichte liegt jedoch im ganzen Winkelbereich höchstens 35% unter dem Maximalwert. Die Kurve 44 zeigt die Ergebnisse von Vergleichsmessungen mit einem nicht-erfindungsgemässen Leiter, der nur ein einziges, supraleitendes Filament mit im Querschnitt zu den Leiterflächen 31a parallelen Breitseiten besitzt. Bei diesem nicht-erfindungsgemässen Leiter ist die kritische Stromdichte bei  theta  = 0 DEG  und  theta  = 180 DEG  ungefähr 75% kleiner als der Maximalwert bei  theta  = 90 DEG .

   Beim erfindungsgemässen Leiter 31 ist die Winkelabhängigkeit der kritischen Stromdichte also wesentlich kleiner als bei einem nicht-erfindungsgemässen Leiter, der nur ein Filament (oder nur Filamente mit zu den Leiterflächen 31a parallelen Breitseiten) besitzt. 



  Die vereinfacht in der Fig. 5 gezeichnete, zur Erzeugung eines Magnetfelds dienende Spule 51 besitzt eine Spulenachse 52, einen zu dieser koaxiale, hülsenförmigen, beispielsweise aus elektrisch isolierendem Material bestehenden Spulenkörper 53 und eine sehr schematisch gezeichnete Wicklung 54. Die Letztere weist zum Beispiel mehrere entlang der Spulenachse verteilte, nebeneinander angeordnete, elektrisch leitende Spiralen 55 auf. Jede von diesen hat mehrere entlang einer zur Spulenachse 52 rechtwinkligen Ebene verlaufende Windungen. Jede Spirale 55 weist einen Leiter 31 bzw. ein Stück eines solchen auf. Die Leiterflächen 31a sind in Längsschnitten durch die Spulenachse mindestens annähernd parallel zu dieser.

   Jede Windung jeder Spirale enthält dementsprechend eine mittlere Gruppe von Filamenten, deren Breitseiten in Schnitten durch die Spulenachse im Wesentlichen ungefähr parallel zur Spulenachse sind, und zwei seitliche Gruppen von Filamenten, deren Breitseiten in Schnitten durch die Spulenachse ungefähr rechtwinklig zur Spulenachse sind. Die Leiter der Spiralen können ferner noch mit einem nicht gezeichneten, sie im Querschnitt  umschliessenden Isolationsmantel versehen sein und/oder durch mindestens eine Isolationszwischenlage elektrisch gegeneinander isolierte Windungen haben. Ferner sind beispielsweise aus Silber oder aus supraleitendem Material bestehende Verbindungen 56 vorhanden, welche jeweils das äussere Ende einer Spirale elektrisch leitend mit dem inneren Ende einer benachbarten Spirale verbinden. 



  Das von der Spule 54 beim Hindurchleiten eines elektrischen Stroms durch die Wicklung 54 erzeugte Magnetfeld ist im mittleren Bereich des von Spulenkörper 53 und Wicklung 54 umschlossenen Hohlraums ungefähr homogen und parallel zur Spulenachse. Die magnetischen Feldlinien laufen jedoch bei den Enden der Spule von der Spulenachse und voneinander weg und dann um die Wicklung herum und/oder durch diese hindurch, sodass die magnetischen Feldlinien bei verschiedenen Stellen der Wicklung verschiedene Winkel mit den Leiterflächen 31a bilden. Die erfindungsgemässe Ausbildung des Leiters 31 gewährleistet, dass diese verschiedenen Winkel die kritische Stromdichte der Wicklung nur wenig verkleinern. 



  Das in der Fig. 6 ersichtliche, im Querschnitt beispielsweise rechteckförmige Band 61 kann in Bandstücke zerschnitten und anstelle der Bandstücke 3 zur Bildung von supraleitenden Filamenten dienen. Das Band 61 besitzt im Querschnitt von innen nach aussen einen Kern 62 aus einem zur Bildung der supraleitenden Phase Bi (2223) dienenden, ursprünglich teilchenförmigen und beispielsweise schon mindestens zum Teil kristallisierten sowie texturierten Material, einen inneren, metallischen, elektrisch leitenden Mantel 63, eine Hülle 64 und einen äusseren, metallischen, elektrisch leitenden Mantel 65. Die beiden Mäntel 63, 65 bestehen beispielsweise aus Silber. Die Hülle 64 besteht zum Beispiel ursprünglich mindestens zum grössten Teil aus mindestens einem metallischen, duktilen Material, das durch eine  Wärmebehandlung in sauerstoffhaltiger Umgebung oxidiert werden kann.

   Die Hülle 64 kann beispielsweise ursprünglich als oxidierbares Material mindestens eines der Metalle Kupfer, Aluminium, Nickel, Eisen, Magnesium, Titan, Zirkon, Calcium, Zinn, Niob, Vanadium, Tantal, Hafnium aufweisen. Die Hülle 64 kann jedoch auch aus einem Material gebildet werden, das bereits ursprünglich mindestens ein Oxid aufweist oder ausschliesslich aus einem Oxid oder mehreren Oxiden besteht, wobei die Hülle als Oxidmaterial zum Beispiel Bi (2212) aufweisen kann. 



  Wenn ein dem Zwischenprodukt oder Walzgut 1 entsprechendes Stücke des Bandes 61 aufweisendes Zwischenprodukt oder Walzgut zur Umwandlung der Kerne 62 in eine supraleitende Phase einer Wärmebehandlung in sauerstoffhaltiger Umgebung unterzogen wird und wenn jede Hülle 64 ursprünglich mindestens eines der genannten, oxidierten Metalle aufweist, wird dieses zum grössten Teil oxidiert. Wenn die Hüllen 64 bereits ursprünglich mindestens ein Oxid aufweisen, bleibt dies bei der genannten Wärmebehandlung ein Oxid. Die Hüllen 64 sind in allen Fällen beim fertigen Leiter und bei den für dessen Verwendung vorgesehenen Temperaturen elektrisch isolierend oder haben mindestens einen elektrischen Widerstand, der sehr viel grösser als derjenige der aus Silber bestehender Mäntel ist. Dies wirkt bei der Verwendung des Leiters der Bildung von Wirbelströmen entgegen.

   Für weitere Einzelheiten wird auf die bereits zitierte WO 96/28853 verwiesen. 



  Das in der Fig. 7 ersichtliche Zwischenprodukt oder Walzgut 71 besitzt ein aus Silber bestehendes, im Querschnitt rechteckförmiges Rohr 72 mit zwei breiteren Aussenflächen 72a und zwei schmälere Aussenflächen 72b. Im Rohr ist eine Gruppe von Bandstücken 73 angeordnet, die mit ihren Breitseiten paarweise aneinander anliegen und von denen jedes analog wie  die Bandstücke 3 einen Kern und einen Mantel besitzt. Die Bandstücke 73 unterscheiden sich von den Bandstücken 3 jedoch dadurch, dass sie im Querschnitt die Form eines schmalen, schiefwinkligen Parallelogramms haben. Die Breitseiten der Bandstücke bilden mit den Aussenflächen 72a alle den gleichen, von 90 DEG  verschiedenen, etwa im Bereich von 15 DEG  bis 75 DEG  liegenden Winkel.

   Zwischen den beiden einander abgewandten Enden der Gruppe von Bandstücken und den schmäleren Wänden des Rohr 72 ist je ein im Querschnitt dreieckförmiges Eckelement 76 aus Silber angeordnet. Das Zwischenprodukt oder Walzgut 71 kann analog gewalzt sowie einer Wärmebehandlung unterzogen und dadurch zu einem Leiter verarbeitet werden, wie es für das Zwischenprodukt oder Walzgut 1 erläutert wurde. Die Kerne der Bandstücke 73 bilden dann supraleitende Filamente, deren Breitseiten im Querschnitt im Allgemeinen gegen die (breiteren) Leiterflächen geneigt sind. Im Übrigen könnten die Bandstücke 73 statt nur eines einzigen Mantels aus Silber analog wie das Band 61 zwei Mäntel aus Silber und dazwischen eine der Hülle 64 entsprechende Hülle aufweisen. 



  Die in der Fig. 8 ersichtliche Spule 81 besitzt eine Spulenachse 82, einen hülsenförmigen Spulenkörper 83 und eine Wicklung 84. Diese besitzt mindestens zwei Arten und beispielsweise drei Arten von mehrere Windungen aufweisenden Spiralen, nämlich beispielsweise beim linken Ende Spiralen 85, am rechten Ende Spiralen 86 und dazwischen Spiralen 87. Die Spiralen 85 und 86 weisen Stücke eines Leiters auf, der aus einem Zwischenprodukt oder Walzgut 71 hergestellt wurde. Die zur Bildung der Spiralen 85 und 86 dienenden Leiter sind jedoch um 180 DEG  gegeneinander umgedreht, sodass die Breitseiten ihrer Filamente in Schnitten durch die Spulenachse 82 gegen die Mitte der Wicklung zur Spulenachse hin geneigt sind.

   Die mittleren Spiralen 87 bestehen beispielsweise aus Stücken eines "konventionellen" Leiters, dessen Filamente in Schnitten durch die Spulenachse alle zu dieser parallele  Breitseite haben. Die einander benachbarten Spiralen 85, 86, 87 sind analog wie die Spiralen 55 durch Verbindungsleitungen 89 miteinander verbunden. Die Feldlinien eines von der Spule 81 erzeugten Magnetfelds sind in allen Bereichen der Wicklung 84 ungefähr parallel zu den Breitseiten der in den Windungen der Wicklung enthaltenen Filamente oder bilden mit diesen höchstens relativ kleine Winkel. Das Magnetfeld verursacht dementsprechend nur eine relativ geringe Reduktion der kritischen Stromdichte. 



  Die Leiter, deren Herstellung und die Spulen können noch auf andere Arten geändert werden. Die Anzahl der in einem Leiter vorhandenen, supraleitenden Filamenten kann beispielsweise in weiteren Grenzen variiert werden. Ferner kann ein Leiter mehr als drei Gruppen von Filamenten enthalten, wobei die Breitseiten der zur gleichen Gruppe gehörenden Filamente dann im Querschnitt analog wie in der Fig. 3 im Wesentlichen ungefähr parallel zueinander sind. Des Weiteren könnte man einen Leiter mit Filamenten herstellen, deren Breitseiten im Querschnitt teils parallel, teils senkrecht und teils geneigt zu den Leiterflächen sind. Ferner könnten die Filamente statt aus der Phase Bi (2223) aus einer anderen keramischen, supraleitenden Phase, beispielsweise der Phase Bi (2212) oder (Ti (1223) oder Y (123) oder Y (124) bestehen. 



  Ferner können die Spulen anstelle von Spiralen nur einzelne, nebeneinander angeordnete Windungen oder einen zusammenhängenden Leiter mit supraleitenden Filamenten aufweisen, der mindestens eine wendelförmige Lage einer Wicklung bildet. Des Weiteren können die erfindungsgemässen Leiter nicht nur zur Bildung von Wicklungen, sondern beispielsweise auch in mehr oder weniger gerader Form verwendet werden. 

Claims (10)

1. Länglicher, elektrischer Leiter mit zwei im Querschnitt mindestens im Wesentlichen geraden und zueinander parallelen Leiterflächen (31a) und mit supraleitenden, keramisches Material aufweisenden, texturierten Filamenten (33), von denen jedes zwei Breitseiten (33a) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Filamente (33) vorhanden sind, deren Breitseiten (33a) im Querschnitt einen Winkel miteinander bilden, und/oder dass die Breitseiten (33a) von mindestens einem Filament (33) im Querschnitt einen von 90 DEG verschiedenen Winkel mit den Leiterflächen (31a) bilden.

2. Leiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er im Querschnitt ungefähr rechteckförmig ist und zwei im Querschnitt von den Leiterflächen (31a) gebildete, längere Ränder hat.

3.

Leiter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass er mindestens zwei Gruppen (6, 7, 8) von Filamenten (33) aufweist, dass die zur gleichen Gruppe (6, 7, 8) gehörenden Filamente (33) einander paarweise zugewandte Breitseiten (33a) haben, dass die Breitseiten (33a) der Filamente (33) von einer ersten Gruppe (6) im Allgemeinen ungefähr parallel zu den Leiterflächen (31a) sind und dass die Breitseiten (33a) der Filamente (33) von mindestens einer andern Gruppe (7, 8) im Querschnitt im Allgemeinen ungefähr rechtwinklig zu den Breitseiten (33a) der Filamente (33) der ersten Gruppe (6) und zu den beiden Leiterflächen (31a) sind.

4.

Leiter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwei aufeinander abgewandten Seiten der ersten Gruppe (6) angeordnete Gruppen (7, 8) von Filamenten (33) vorhanden sind, deren Breitseiten (33a) im Querschnitt ungefähr rechtwinklig zu den Breitseiten (33a) der Filamente (33) der ersten Gruppe (6) sind.

5. Leiter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass er Filamente aufweist, die einander paarweise zugewandte Breitseiten haben, die im Querschnitt im Allgemeinen gegen die Leiterflächen geneigt sind.

6. Leiter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Breitseiten der gegen die Leitfläche geneigten Filamente mit den Leiterflächen im Allgemeinen einen Winkel von 15 DEG bis 75 DEG bilden.

7.

Spule mit einem Leiter (31) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 und mit einer Spulenachse (52, 82), dadurch gekennzeichnet, dass der Leiter (31) mindestens eine die Spulenachse (52, 82) umschliessende Windung bildet, in der die Breitseiten (33a) von mindestens einem Filament (33) in einem durch die Spulenachse (52, 82) verlaufenden Schnitt einen Winkel mit der Spulenachse (52, 82) bilden.

8. Spule nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass sie mindestens zwei Windungen aufweist, von denen jede aus einem Leiter mit einer Gruppe von Filamenten gebildet ist, dass alle in derselben Windung vorhandenen Filamente einander paarweise zugewandte Breitseiten haben und dass die Breitseite der in den beiden Windungen vorhandenen Filamente in einem Schnitt durch die Spulenachse (92) miteinander einen Winkel bilden.

9.

Verfahren zur Herstellung eines Leiters nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei ein zur Bildung des Leiters dienendes Walzgut (1, 71) mit zur Bildung von Filamenten (33) dienenden Bandstücken (3, 73) und einem diese im Querschnitt umschliessenden Mantel gebildet und mittels um Drehachsen (16, 17, 18, 19) drehbaren Walzen (12, 13, 14, 15) gewalzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Walzgut (1, 71) beim Walzen zwischen einem ersten Paar Walzen (12, 13) und zwischen einem zweiten Paar Walzen (14, 15) hindurch bewegt wird, dass die Drehachsen (16, 17) der Walzen (12, 13) des ersten Paars mit den Drehachsen (18, 19) der Walzen (14, 15) des zweiten Paars einen rechten Winkel bilden und dass die Walzen (12, 13, 14, 15) gleichzeitig an vier Flächen (2a, 2b, 72a, 72b) des Walzgutes (1, 71) angreifen.

10.

Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass beim Walzen gleichzeitig eine zu den Drehachsen (16, 17) des ersten Paars Walzen (12, 13) parallele Querschnittsabmessung und eine zu den Drehachsen (18, 19) des zweiten Paars Walzen (14, 15) parallele Querschnittsabmessung des Walzgutes (1, 71) verkleinert werden.