DE102008011317A1

DE102008011317A1 - Monofilare supraleitende Spule

Info

Publication number: DE102008011317A1
Application number: DE102008011317A
Authority: DE
Inventors: Robert Dr. Dommerque; Sergej Bemert
Original assignee: Nexans SA
Current assignee: Nexans SA
Priority date: 2008-02-27
Filing date: 2008-02-27
Publication date: 2009-09-03

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine monofilare supraleitende Spule (1) mit reduzierten Wechselstromverlusten, wobei die Reduzierung der elektrischen Verluste auf dem Prinzip der Reduzierung des magnetischen Feldes in/an der Spule (1) basiert, indem die Spule (1) in einem supraleitenden Rohr (2) positioniert wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine monofilare Spule aus einem hochtemperatursupraleitenden Material (nachstehend auch monofilare supraleitende Spule bezeichnet) mit reduziertem Wechselstromverlust, sowie ein Verfahren zur Reduzierung des Wechselstromverlustes in monofilaren supraleitenden Spulen.
Hochtemperatursupraleitende Materialien weisen typischerweise eine Onset oder kritische Temperatur (T_c) oberhalb der Temperatur von flüssigen Stickstoff auf. Beispiele hierfür sind die hochtemperatursupraleitenden keramischen Oxide auf Basis von Wismut, Thallium Yttrium und Quecksilber wie Bi₂Sr₂Ca₁Cu₂O_y (BSCCO 2212), Bi₂Sr₂Ca₂Cu₃O_y (BSCCO 2223), Y₁Ba₂Cu₃O_y (YBCO), Tl₂Ba₂Ca₂Cu₃O_y, Tl₁Ba₂Ca₂Cu₃O_y, Hg₁Ba₂Ca₂Cu₃O_y und Hg₁Ba₂Ca₁Ou₂O_y,y steht für den Sauerstoffgehalt, bei dem das jeweilige keramische Oxid supraleitende Eigenschaften aufweist.
Zur Verbesserung der Eigenschaften können die vorstehend genannten Verbindungen mit weiteren Elementen dotiert sein.
Supraleitende Spulen können in zahlreichen elektrischen Anwendungen eingesetzt werden, wie zum Beispiel für Transformatoren, für Magnete zum Beispiel in der Hochenergiephysik, in Erzscheidern, in der Fertigung von Halbleitermaterialien, für medizinische Zwecke wie zum Beispiel Kernspinthomographen, und für Strombegrenzer.
So können sie als Wechselstromspulen in Transformatoren Verwendung finden, um als Sekundär- bzw. Primärspule in Kern- oder Manteltransformatoren für die Wechselspannungsumformung zu dienen.
Supraleitende Spulen können auch als Strombegrenzer, insbesondere bei Wechselstrom eingesetzt werden, um die Entstehung hoher Kurzschlussströme, besonders in Kraftwerken, zu vermeiden und einer Zerstörung von Anlagenteilen wie Generatoren und Transformatoren vorzubeugen.
Die supraleitenden Spulen können aus supraleitenden Drähten gewickelt werden. Die supraleitenden Drähte selbst können nach dem so genannten Powder-in-tube (PIT)-verfahren hergestellt werden. Hierzu wird pulverförmiges supraleitendes Material, zum Beispiel BSCCO, in eine Röhre aus einem elektrisch leitenden Material, üblicherweise Silber, gefüllt, zu einem Draht mit einem gewünschten Durchmesser gezogen und dann einer Wärmebehandlung zur Ausbildung des supraleitenden Zustands unterzogen.
Die Spulen können auch aus so genannten Bandleitern (”Couted Conductors”) hergestellt sein. Hierbei handelt es sich um Bänder, wobei üblicherweise auf einem Metallsubstrat eine supraleitende Schicht abgeschieden wird. Das Metallsubstrat wird mehrfach gewalzt, um eine gewünschte Textur zu erzielen, zum Beispiel eine kubische Oberflächentextur. Anschließend werden auf dem Metallsubstrat, zum Beispiel einem NiW-Band, verschiedene keramische Schichten abgeschieden, zum Beispiel Lanthanzirkonat (La₂Zr₂O₇), Ceroxid (CeO₂) oder Calciumtitanat (CaTiO₃). Die Abscheidung erfolgt unter epitaxialem Wachstum dieser Schichten. Schließlich wird eine supraleitende Schicht, zum Beispiel YBCO, abgeschieden sowie ein metallischer Shunt aufgebracht.
Die Spulen können auch aus einem massiven Werkstück aus Supraleitermaterial oder einem Vorläufer eines Supraleitermaterial geschnitten werden.
Die Herstellung von supraleitenden Spulen aus Drähten, Bandleitern oder aus einem massiven Werkstück ist bekannt und vielfach in der Literatur beschrieben. Beispielhaft wird hierfür auf WO 99/22386 verwiesen, in der die Herstellung von supraleitenden Spulen aus massiven Werkstücken beschrieben ist.
Ein wesentliches Merkmal eines Supraleiters ist der kritische Strom (Ic), das heißt die maximale Strommenge, die dieser Supraleiter bei einer bestimmten Temperatur tragen kann. Erhöht sich zum Beispiel die Temperatur, verringert sich Ic des betreffenden Supraleiters. Bei einer Temperaturerhöhung über Tc hinaus geht der Supraleiter in den normal leitenden Zustand über.
Bei der Konzipierung einer Anwendung, die einen Supraleiter umfasst, müssen diese Materialeigenschaften berücksichtigt werden.
So sollte der nominale Strom, für den dieser Supraleiter eingesetzt werden soll, den kritischen Strom Ic des Supraleiters nicht übersteigen. Vorteilhafterweise sollte der nominale Strom geringer als Ic sein, damit temporäre Stromspitzen abgefangen werden können.
Zudem ist eine effiziente Kühlung erforderlich, um einerseits das Supraleitermaterial auf eine Temperatur zu kühlen, die unterhalb der kritischen Temperatur Tc liegt, und andererseits möglicherweise im Betrieb entstehende Wärme abführen zu können.
Es hat sich gezeigt, dass im Wechselstrombetrieb von monofilaren supraleitenden Spulen gravierende Stromverluste auftreten können, die so genannten Wechselstromverluste (AC Verluste).
Eine Ursache der Wechselstromverluste ist die Änderungen des Magnetfeldes im Wechselstrombetrieb, das in stromdurchflossenen monofilaren Spulen ausgebildet wird. Je größer dieses Magnetfeld ist, um so größer sind die Wechselstromverluste. Für den praktischen Betrieb bedeutet das, dass insbesondere in supraleitenden Spulen mit großer Stromtragfähigkeit (Ic) hohe Stromverluste auftreten können. Infolge der Wechselstromverluste im Supraleiter entsteht Wärme, welche zu einer Erhöhung der Temperatur führt. Um eine Verringerung der Stromtragfähigkeit infolge eines Temperaturanstiegs zu vermeiden, ist eine entsprechende Abführung der Wärme und Kühlung erforderlich, die einen erhöhten apparativen Aufwand erforderlich machen.
Aufgabe dieser Erfindung ist es, die Wechselstromverluste in einer supraleitenden monofilaren Spule zu reduzieren.
Insbesondere war es Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine monofilare supraleitende Spule zur Verfügung zu stellen, die verringerten AC Verlust aufweist sowie ein Verfahren zur Verringerung der AC Verluste in monofilaren supraleitenden Spulen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine supraleitende Komponente, die eine monofilare supraleitende Spule aufweist, die von einem supraleitendem Rohr umgeben ist.
Erfindungsgemäß ist damit die monofilare supraleitende Spule in einem supraleitenden Rohr positioniert. ”Supraleitendes Rohr” bedeutet, dass das Rohr aus einem Material mit supraleitenden Eigenschaften gebildet ist und im Normalbetrieb der Spule im supraleitendem Zustand ist und damit im wesentlichen keinen elektrischen Widerstand aufweist. Nachfolgend wird das supraleitende Rohr auch Kompensationsrohr genannt.
Das Kompensationsrohr erstreckt sich vorzugsweise über die gesamte Länge der Spule. Ist die Spule an einem oder an beiden Enden mit elektrischen Kontakten versehen, erstreckt sich das Kompensationsrohr vorzugsweise mindestens bis zu diesen Kontakten.
Für die vorliegende Erfindung geeignete Supraleitermaterialien sind die eingangs genannten hochtemperatursupraleitenden keramischen Oxide.
Besonders bevorzugt sind Supraleitermaterialien vom BSCCO und YBCO – Typ. Bevorzugte Supraleitermaterialien vom BSCCO-Typ sind zum Beispiel BSCCO 2212 und 2223.
Das Supraleitermaterial kann ein oder mehrere geeignete zusätzliche Elemente und/oder Substituenten enthalten. Beispielsweise kann in BSCCO ein Teil des Wismut durch Blei substituiert sein [(Pb-) Bi-Sr-Ca-Cu-O].
Weiter kann das Supraleitermaterial je nach Bedarf eine oder mehrere geeignete Verbindungen enthalten wie zum Beispiel Sulfate von Erdalkalimetallen wie Sulfate mit hohem Schmelzpunkt, zum Beispiel BaSO₄, SrSO₄ und/oder (BaSr) SO₄.
Die monofilare supraleitende Spule und das Kompensationsrohr können je nach Bedarf aus demselben supraleitenden Material oder auch aus von einander verschiedenen Materialien aufgebaut sein.
Als monofilare supraleitende Spule kann erfindungsgemäß jede monofilare supraleitende Spule verwendet werden, wie sie Eingangs genannt worden sind. Die Spule kann aus einem massiven Bauteil hergestellt sein, aus supraleitenden Drähten oder Bandleitern aufgebaut sein.
Die monofilare supraleitende Spule und das Kompensationsrohr können prinzipiell eine beliebige Grundform aufweisen, wie eine runde, ovale, oder eckige Grundform deren Umfang geschlossen ist. ”Geschlossener Umfang” bedeutet im Sinne der vorliegenden Erfindung, dass ein ununterbrochener Stromfluss entlang des Umfangs möglich ist.
Vorzugsweise weisen erfindungsgemäß eingesetzte monofilare supraleitende Spule und das Kompensationsrohr eine zylindrische oder im wesentlichen zylindrische Grundform auf. Die Spule sowie das Rohr können gegebenenfalls Form- und Winkelabweichungen, insbesondere bezüglich der Abweichung von der Rundheit eines Zylinders und der Abweichung vom rechten Winkel der Zylinderachse von der Ebene, von der aus ein Winkel des Spulengangs bestimmt wird, aufweisen.
Die vorliegende Erfindung macht sich die Tatsache zu Nutzen, dass das magnetische Feld der monofilaren supraleitenden Spule in dem supraleitenden Rohr eine Spannung beziehungsweise einen Strom induziert, welche dem Feld der monofilaren Spule entspricht. Die in dem Rohr induzierte Spannung (beziehungsweise der induzierte Strom) erzeugt ihrerseits ein magnetisches Feld, das dem magnetischen Feld in der monofilaren Spule entgegengesetzt ist und damit das magnetische Feld in der Spule kompensiert beziehungsweise reduziert.
Das der vorliegenden Erfindung zu Grunde liegende Prinzip beruht auf der Reduzierung des magnetischen Feldes in beziehungsweise an der monofilaren Spule.
Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden an Hand der anliegenden Figuren näher erläutert.
Es zeigt:
1 schematisch ein Ersatzschaltbild einer erfindungsgemäßen supraleitenden Komponente mit monofilarer supraleitender Spule, und
2 eine Wiedergabe einer erfindungsgemäßen supraleitenden Komponente.
In dem in 1 gezeigten Beispiel einer erfindungsgemäßen supraleitenden Komponente mit monofilarer Spule mit reduziertem AC-Verlust haben die Spule 1 und das die Spule 1 umgebende Kompensationsrohr 2 jeweils eine runde Querschnittsfläche.
In 1 bedeutet Bezugszeichen 1 eine monofilare supraleitende Spule zu einem Zeitpunkt mit einer Stromführung im rechten Drehsinn.
Bezugszeichen 2 bezeichnet das supraleitende Rohr, auch ”Kompensationsrohr” genannt, in dem die Spule 1 positioniert ist. Die Richtung des Stromflusses in dem Rohr 2 ist der Richtung des Stromflusses in der monofilaren Spule 1 entgegengesetzt. Das Magnetfeld B₁ der monofilaren Spule 1 ist durch nach oben gerichtete Pfeile dargestellt.
Das Magnetfeld B₂, das durch den induzierten Strom in dem Kompensationsrohr 2 erzeugt wird, ist durch die nach unten gerichteten Pfeile dargestellt.
Der magnetische Fluss Φ₁ innerhalb der Spule 1 ergibt sich zu B₁•A_l und der magnetische Fluss Φ₂ innerhalb des Rohres 2 zu B₂•A₂.
Aufgrund der supraleitenden Eigenschaften des Rohres 2 ist der magnetische Gesamtfluss Φ_g innerhalb des Rohres 2 mit Spule 1 immer Null.
Es gilt: Φg = B1•A1 + B2•A2 = obzw. B1•A1 = B2•A2 mit

Φ_g: magnetischer Gesamtfluss (Φ₁ und Φ₂)
B₁: Magnetfeld der Spule (nach Kompensation)
A₁: innere Querschnittsfläche der Spule
B₂: Magnetfeld des Kompensationsrohres
A₂: innere Querschnittsfläche des Kompensationsrohres

Für gleich große, wenn auch entgegengesetzt gerichtete Magnetfelder B₁ und B₂ folgt aus den vorstehenden Formeln, dass für eine vollständige Kompensation des magnetischen Flusses die innere Querschnittsfläche A₁ der Spule gleich der inneren Querschnittfläche A₂ des Kompensationsrohres sein muss. Damit dieser ideale Fall eintritt, müssten die monofilare Spule 1 und das Kompensationsrohr 2 eine unendlich dünne Wandstärke besitzen und direkt aufeinander liegen.
In der Realität ist, wie in 1 gezeigt, der Innenradius r₁ der monofilaren Spule kleiner als der Innenradius r₂ des Kompensationsrohres 2 (einschließlich Wandstärke der Spule).
Weisen in diesem Fall die Magnetfelder B₁ und B₂ einen gleichen Betrag auf, wird zwar das Magnetfeld B₁ im Inneren der Spule vollständig kompensiert, in dem ringförmig umgebenden Bereich innerhalb des Kompensationsrohres 2, der durch r₂–r₁ definiert ist, existiert jedoch noch das magnetische Feld B₂ und ein magnetischer Fluss Φ mit B₂ • ¶(r₂ ² – r₁ ²).
Im Wechselstrombetrieb würde dieses nicht kompensierte Magnetfeld B₂ seinerseits zu Wechselstromverlusten führen, die die gleiche Größenordnung aufweisen, wie die Wechselstromverluste, die durch das nicht kompensierte Magnetfeld B₁ erzeugt worden wären.
Im Ergebnis findet keine Reduzierung der Wechselstromverluste statt.
Es wurde jedoch gefunden, dass die Wechselstromverluste nicht unmittelbar proportional dem Magnetfeld sind, sondern exponentiell mit Bⁿ mit n > 1 ansteigen. Die Größe des Exponenten n hängt vom konkreten Supraleitermaterial ab und liegt üblicherweise in einer Größenordnung von 3.
Auf Grund der exponentiellen Abhängigkeit mit n > 1 und insbesondere n ≈ 3 bewirkt bereits eine Verringerung des Magnetfeldes eine überproportionale Verringerung des AC Verlustes, wobei die Verringerung der AC Verluste um so erheblicher ist, je größer n ist.
Mit anderen Worten, bei einer gegebenen Reduzierung des Magnetfeldes B₁, ist die erzielte Verringerung der AC-Verluste um so größer, je größer n ist, wobei der Betrag der AC-Verluste exponentiell abnimmt.
Prinzipiell kann das Magnetfeld B1 innerhalb der Spule 1 zwischen einem Wert von annähernd 0 bei nahezu vollständiger Kompensation und dem maximalen Wert ohne Kompensation gesteuert werden. Eine für die Praxis geeignete Kompensation liegt zwischen diesen beiden Extremen. Da, wie gesagt, eine vollständige Kompensation des Magnetfels B₁ nicht möglich ist, da A₁ = A₂ nicht realisierbar ist, findet erfindungsgemäß eine Optimierung statt, die auch das Magnetfeld B₂ in dem Ringspalt zwischen Rohr und Spule berücksichtigt. Die tatsächlich erzielte Kompensation kann daher für den jeweiligen Einzelfall variieren.
Wesentliche Voraussetzungen für die vorliegende Erfindung ist, dass das Kompensationsrohr 2 supraleitende Eigenschaften hat und damit im Normalbetrieb, wenn Strom durch die Spule fließt, keinen elektrischen Widerstand aufweist beziehungsweise der elektrische Widerstand gegen Null geht. Dies bedeutet für die Planung und Konstruktion der vorliegenden Erfindung, dass ein im Kompensationsrohr 2 fließender Strom die Stromtragfähigkeit Ic des Rohres 2 nicht überschreiten darf.
Die Faktoren, von denen die Stromtragfähigkeit Ic eines Supraleitermaterials beziehungsweise eines Rohres aus einem Material mit supraleitenden Eigenschaften abhängen, sind an sich bekannt. Beispiele sind das konkrete Supraleitermaterial, die Wandstärke des Rohres, die Betriebstemperatur und das umgebende Magnetfeld.
Vorzugsweise beträgt die Stromtragfähigkeit Ic des Kompensationsrohres 2 mindestens das L-fache des Stromes, der durch die Spule 1 fließt, wobei L die Windungsanzahl der Spule ist.
Faktoren, die die Stärke des Magnetfeldes B₂ beeinflussen können, sind zum Beispiel die Größe des Magnetfeldes der Spule und die Größe der Querschnittsflächen A₁ und A₂.
So kann erfindungsgemäß bei gegebener Querschnittsfläche A₁ und gegebenen Magnetfeld B₁ für eine supraleitende Spule 1 durch Einstellen der Querschnittsfläche A₂ des Kompensationsrohres 2 die Reduzierung der Wechselstromverluste optimiert werden.
Die erfindungsgemäß mögliche Optimierung der AC-Verluste einer monofilaren supraleitenden Spule wird nachfolgend am Beispiel einer supraleitenden Komponente mit kreisförmiger Querschnittsfläche näher erläutert.
Gemäß dieser erfindungsgemäß bevorzugten Ausführungsform wird das Magnetfeld B₁ der Spule 1 um 50% reduziert.
Es hat sich gezeigt, dass bei einer 50%igen Reduzierung des Magnetfeldes B₁ unter Berücksichtigung der exponentionellen Abhängigkeit der Wechselstromverluste von der Stärke des Magnetfeldes eine optimale Reduzierung der Wechselstromverluste einer erfindungsgemäßen supraleitenden Spule erhalten werden kann.
Mit der Maßgabe, dass Φg = A1 × B1 + A2 × B2 = ound
B₁ (kompensiert) = B₂
gilt für kreisförmige Querschnittsflächen A₁ und A₂ A1 = r1 2 A2 = = ¶(r2 2– = r1 2)und folglich A1 = A2 = ¶ r1 2 = ¶(r2 2 – r1 2) bzw. r2 2 = 2 r1 2
Daraus folgt, dass für eine Reduzierung des Magnetfeldes innerhalb der Spule um 50% die Querschnittsfläche A₂ doppelt so groß zu wählen ist als die Querschnittsfläche A₁ der Spule.
Dieses Ergebnis ist unabhängig von der Form der Querschnittsflächen der Spule 1 und des Rohrs 2, und ist daher auch auf Querschnittsflächen anwendbar, deren Form von einer runden Form abweichen wie elliptische, viereckige, polygonale etc. Formen.
Aufgrund der Abhängigkeit der AC-Verluste vom Magnetfeld mit Bⁿ (n > 1) kommt es im Ergebnis zu einer überproportionalen Reduzierung der Gesamtverluste.
Die vorstehenden Ausführungen zeigen, dass für die erfindungsgemäße monofilare supraleitende Spule mit Kompensationsrohr das resultierende Magnetnetfeld innerhalb und außerhalb der Spule und die dadurch erzielbare Verringerung der AC-Verluste durch Einstellung der Querschnittsfläche A₂ des Kompensationsrohres gesteuert werden kann.
2 zeigt die Wiedergabe einer erfindungsgemäßen supraleitenden Komponente.
Zu sehen sind das Kompensationsrohr 2 sowie elektrische Kontakte 3, mit denen die Enden der Spule 1 versehen sind. Das Kompensationsrohr 2 erstreckt sich über den gesamten Spulenkörper zwischen den elektrischen Kontakten 3.
Das Kompensationsrohr 2 kann sich auch ganz oder teilweise über einen oder beide elektrische Kontakte 3 erstrecken.
Für den Fall, dass Spulenbereiche zwischen den beiden elektrischen Kontakten 3 nicht von dem Kompensationsrohr umschlossen sind, zum Beispiel falls das Kompensationsrohr sich nicht vollständig zwischen den beiden elektrischen Kontakten 3 erstreckt, zeigen die Spulenbereiche zwischen den elektrischen Kontakten 3, die nicht von dem Kompensationsrohr 2 umschlossen sind, AC-Verluste, die zu einer Erwärmung und insbesondere einer Verringerung der Stromtragfähigkeit Ic dieser Bereiche führen.
Die Art und Weise, mit der das Kompensationsrohr 2 in seiner Position gehalten wird ist an sich nicht kritisch und es kann jede beliebige Halterung eingesetzt werden.
Beispielsweise kann das Kompensationsrohr 2 mit der Halterung verbunden sein, mit der auch die Spule 1 in der Anlage, in der sie eingesetzt wird, befestigt ist.
Der Zwischenraum zwischen Spule und Kompensationsrohr 2 kann prinzipiell ein beliebiges, elektrisch nicht leitendes Medium oder Vakuum enthalten.
Vorteilhafterweise befindet sich in diesem Zwischenraum das selbe Kühlmittel, mit dem die Anlage gekühlt wird, üblicher Weise flüssiger Stickstoff.
Vorteilhafterweise sollte ein Medium gewählt werden, dessen Permeabilität μ 1 oder annähernd 1 ist.
Das elektrisch nicht leitende Medium kann auch ein Kunstharz oder ähnliches sein.
Beispielsweise kann der Spalt zwischen Spule 1 und Rohr 2 eine Schicht aus Glasfaser verstärktem Kohlenstoff (GFK) aufweisen.
Die elektrisch nicht leitende Zwischenschicht kann gleichzeitig als Klebeschicht wirken, mit der das Kompensationsrohr 2 mit der Spule 1 verbunden wird.
Die erfindungsgemäß mögliche Reduzierung der elektrischen Verluste hat einen direkten Einfluss auf die notwendige Kühlleistung einer supraleitenden Anwendung. Durch die Reduzierung der Verluste und folglich der erforderlichen Kühlleistung können nicht nur die Anschaffungskosten, zum Beispiel für eine entsprechende Kühlmaschine, verringert werden, sondern zugleich auch die Betriebskosten der Anwendung.
Generell muss ein Strombegrenzer in der Lage sein, über eine bestimmte Zeit Ströme zu tragen, die höher sind als der Nennstrom der Vorrichtung, die so genannten Überströme. Eine supraleitende Komponente, die in einem Strombegrenzer eingebaut ist, muss unter anderem auch für diese Überströme ausgelegt sein. Dies bedeutet für eine monofilare supraleitende Spule, das nicht nur ein möglicher Überstrom selbst berücksichtigt werden muss, sondern auch das von ihm erzeugte magnetische Feld. Dieses magnetische Feld reduziert die supraleitenden Eigenschaften der monofilaren Spule was wiederum ein direkten Einfluss auf deren Design hat.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen supraleitenden Komponente mit Kompensationsrohr ist, dass durch das Kompensationsrohr das magnetische Feld der Spule reduziert wird und somit deren Stromtragfähigkeit gesteigert werden kann. Bei gegebener monofilarer supraleitender Spule zeigt die Spule in einer erfindungsgemäßen supraleitenden Komponente daher eine größere Stromtragfähigkeit auf als ohne Kompensationsrohr. So konnte gezeigt werden, dass mit Hilfe des Kompensationsrohres die Zeit, in welcher eine monofilare supraleitende Spule einen Überstrom tragen kann, verdoppelt werden kann.
Im Ergebnis ist festzustellen, dass die monofilare supraleitende Spule einer erfindungsgemäßen supraleitenden Komponente nicht nur verringerte AC-Verluste aufweist, sondern gleichzeitig eine verbesserte und erhöhte Stromtragfähigkeit zeigt.

1: Monofilare supraleitende Spule
2: Kompensationsrohr mit supraleitenden Eigenschaften
3: Elektrischer Kontakt

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- WO 99/22386 [0010]

Claims

Supraleitende Komponente mit einer monofilaren supraleitenden Spule mit reduziertem AC-Verlust enthaltend eine monofilare supraleitende Spule (1) und ein supraleitendes Rohr (2), wobei die monofilare supraleitende Spule (1) in dem supraleitenden Rohr (2) positioniert ist, und das supraleitende Rohr (2) im Normalbetrieb der Spule (1) supraleitende Eigenschaften aufweist.
Supraleitende Komponente nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das supraleitende Rohr (2) mindestens eine Stromtragfähigkeit Ic = I (Rohr) • L aufweist mit I = Strom, der im Normalbetrieb durch die Spule (1) fließt, und L = Windungsanzahl der Spule (1).
Supraleitende Komponente nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das die Querschnittsfläche A₂ des supraleitenden Rohres (2) im wesentlichen doppelt so groß ist, wie die Querschnittsfläche A₁ der Spule (1).
Supraleitende Komponente nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsflächen A₁ der monofilaren supraleitenden Spule und A₂ des supraleitenden Rohres (2) eine Form aufweisen, die ausgewählt ist unter einer runden, elliptischen, viereckigen oder polygonalen Form.
Supraleitende Komponente nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Kompensationsrohr 2 über die gesamte Länge der Spule 1 erstreckt.
Supraleitende Komponente nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die monofilare supraleitende Spule 1 und/oder das supraleitende Rohr (2) aus einem supraleitenden Material gebildet sind, ausgewählt unter BSCCO2232 und BSCCO2212, wobei gegebenenfalls Bi teilweise durch Pb ersetzt ist.
Supraleitende Komponente nach einem der vorhergehen den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die monofilare supraleitende Spule (1) aus einem massiven Werkstück gearbeitet ist.
Verfahren zur Reduzierung von AC-Verlusten in monofilaren supraleitenden Spulen (1), dadurch gekennzeichnet, dass die monofilare supraleitende Spule (1) in einem supraleitenden Rohr (2) positioniert wird, wobei das supraleitende Rohr (2) im Normalbetrieb der Spule (1) supraleitende Eigenschaften aufweist.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das supraleitende Rohr (2) mindestens eine Stromtragfähigkeit Ic = I (Spule) • L aufweist mit I (Spule) = Strom, der im Normalbetrieb durch die Spule (1) fließt, und L = Windungsanzahl der Spule.
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsfläche A₂ des Rohres (2) so gewählt wird, dass sie im wesentlichen doppelt so groß ist wie die Querschnittsfläche A₁ der Spule (1).
Verfahren nach einem der Anspruche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass für die monofilare supraleitende Spule (1) und das supraleitende Rohr (2) eine Querschnittsfläche gewählt wird, die ausgewählt wird unter einer runden, elliptischen, viereckigen oder polygonalen Form.