DE102011118465B4

DE102011118465B4 - Supraleitende Spule

Info

Publication number: DE102011118465B4
Application number: DE102011118465.5A
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Miyazaki; Sadanori Iwai; Kei KOYANAGI; Taizo Tosaka; Kenji Tasaki; Masami Urata; Shigeru Ioka; Yusuke Ishii; Michitaka Ono
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2010-11-15
Filing date: 2011-11-14
Publication date: 2017-05-24
Anticipated expiration: 2031-11-15
Also published as: CN102468029B; KR101313329B1; DE102011118465A1; JP2012109309A; CN102468029A; JP5823116B2; US8655423B2; KR20120052166A; GB201119478D0; GB2485480A; GB2485480B; US20120122697A1

Abstract

Supraleitende Spule (10) mit einem supraleitenden Spulenabschnitt (14) mit einer Mehrzahl von nicht-kreisförmigen Spulenschichtabschnitten (14a, 14b, 14c), bei der der supraleitende Spulenabschnitt ausgebildet ist durch Wicklung eines supraleitenden Dünnschichtdrahtes (1) und eines isolierenden Materials (8), die zu einem Verbundband (11) laminiert sind, mit einer Mehrschichtstruktur, bei der die nicht-kreisförmigen Spulenschichtabschnitte (14a, 14b, 14c) einander an einem Grenzabschnitt (17, 45) mit einer Haftkraft benachbart sind, die geringer eingestellt ist als diejenige zwischen dem supraleitenden Dünnschichtdraht (1) einer Windung und dem isolierenden Material (8) einer benachbarten Windung in anderen Abschnitten des supraleitenden Spulenabschnitts (14), und bei der jeder der Mehrzahl der Spulenschichtabschnitte (14a, 14b, 14c) ein Verhältnis von einem Außendurchmesser zu einem Innendurchmesser aufweist, das kleiner als 3,1 ist.

Description

Hintergrund der Erfindung
Technisches Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine supraleitende Spule, und insbesondere eine nicht-kreisförmige supraleitende Spule aus einem Dünnschichtsupraleiterdraht, der mehrlagig auf einen Kern zu einer nicht-kreisförmigen aber konzentrischen Form, zum Beispiel einer Rennbahnform, einer Sattelform, einer elliptischen Form, einer ovalen Form, oder einer rechteckigen Form zum Reduzieren von Spannungen in einer supraleitende Spule mit erhöhter Stabilität gewickelt ist.
Beschreibung des technischen Hintergrunds
Durch die Weiterentwicklung und den Fortschritt der Supraleiter-Technologie sind Systeme oder Apparate für, zum Beispiel, bildgebende Magnetresonanz (MRI) Diagnostik, supraleitende magnetische Energiespeicherung (SMES), und Kristallzüchtung in der Praxis verwendet worden. In diesen Systemen oder Apparaten sind supraleitende Banddrähte aus laminierten Teilen zu supraleitenden Spulen für eine tatsächliche Anwendung gewickelt, und allgemein werden imprägnierte Spulen, die durch Harzimprägnierung gebildet sind, hinsichtlich Kühlung und Leichtigkeit in der Handhabung verwendet.
In einer imprägnierten Spule wirkt jedoch eine Kraft senkrecht (in einer Abschälrichtung) zu einer Längsrichtung eines supraleitenden Banddrahtes während der Kühlung aufgrund der Anisotropie eines linearen Ausdehnungskoeffizienten der Komponenten.
Supraleitende Banddrähte weisen exzellente mechanische Eigenschaften auf, wie zum Beispiel Spannungsbeständigkeit gegen eine Längskraft, sind aber anfällig für eine Kraft, die in der Abschälrichtung wirkt. Folglich kann sich die Supraleitfähigkeit imprägnierter Spulen aus supraleitenden Banddrähten während eines Kühlungsprozesses bedauerlicherweise verschlechtern.
Aus diesem Grund, um einen Verzug zu verhindern, der durch einen Unterschied im linearen Ausdehnungskoeffizienten zwischen einem Kern und einem supraleitenden Banddraht verursacht wird, wurde ein Verfahren zum Wickeln von Drähten, bei dem der äußere Umfang des Kerns nicht mit der innersten Windung der Spule verbunden wird, geschaffen, wie in der japanischen Patentoffenlegungsschrift JP 2008-140905 A (Patent Dokument 1) offenbart ist.
GB 1 262 902 A offenbart eine kreisförmige Supraleitermagnetspule, die eine Vielzahl von supraleitenden Wickellagen aufweist. Die Wickellagen sind voneinander durch Distanzstücke, die Kühlmittelkanäle zwischen abwechselnden Schichten definieren, getrennt.
JP 2010-123 621 A offenbart eine kreisförmige supraleitende Spule, wobei ein supraleitender Draht um die Umfangsfläche eines Walzenrahmens 2 in eine innere und äußere Spulenlage gewickelt wird.
Des Weiteren wird mit der Tendenz zu größer werdenden supraleitenden Spulen auch das Durchmesserverhältnis (d. h., äußerer Durchmesser/innerer Durchmesser) größer. Folglich nimmt die Schälkraft, die in der Spule erzeugt wird, zu. In dem Falle, in dem die Schälkraft eine zulässige Spannung eines supraleitenden Banddrahts übersteigt, kann die Supraleitfähigkeit schlechter werden.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung wurde in Anbetracht der oben erwähnten Umstände gemacht, und eine Aufgabe derselben ist die Angabe einer supraleitenden Spule mit einer erhöhten Stabilität durch Reduzierung einer Abschälkraft, die in der supraleitenden Spule erzeugt wird, um dadurch das Absinken der Supraleitfähigkeit der supraleitenden Spule zu verhindern.
Die obige und andere Aufgaben der vorliegenden Erfindung können erreicht werden durch die Angabe einer supraleitenden Spule mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Entsprechend der vorliegenden Erfindung kann eine Schälkraft, die in der supraleitenden Spule erzeugt wird, reduziert werden. Folglich kann das Absinken der Supraleitfähigkeit der supraleitenden Spule verhindert werden und die Stabilität der supraleitenden Spule verbessert werden. Die Natur und weitere charakteristische Merkmale der vorliegenden Erfindung werden mit der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen deutlicher gemacht.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
In den beiliegenden Zeichnungen:
1 ist eine Darstellung einer Strukturdarstellung, die ein Beispiel eines supraleitenden Banddrahts, der in einer supraleitenden Spule gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verwendet wird, zeigt;
2 ist ein Balkendiagramm, das eine zulässigen Schälkraft des supraleitenden Banddrahtes, der in 1 dargestellt ist, zeigt;
3 ist eine schematische Darstellung, die ein Verbundband, das für die supraleitende Spule gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verwendet wird, zeigt;
4 ist eine schematische Darstellung, die eine supraleitende Spule darstellt, die durch Verwendung des Verbundbands hergestellt wurde;
5 ist ein Graph, der den Zusammenhang zwischen einer maximalen Spannung (Schälkraft), die in der supraleitenden Spule erzeugt wird, und einem Durchmesserverhältnis (d. h., äußerer Durchmesser/innerer Durchmesser) zeigt;
6 zeigt eine supraleitende Spule gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, in der 6A eine Draufsicht und 6B eine Schnittdarstellung derselben sind;
7 ist eine schematische Darstellung, die eine Draufsicht einer supraleitenden Spule gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
8 ist eine schematische Darstellung, die eine Draufsicht einer supraleitenden Spule gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
9 ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht eines Kühl/Isolierbandes, das für die supraleitenden Spule gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
10 zeigt eine supraleitende Spule gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, in der 10A eine Draufsicht und 10B eine Schnittdarstellung derselben sind;
11 zeigt eine supraleitende Spule gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, in der 11A eine Draufsicht und 11B eine Teil-Schnittdarstellung derselben sind;
12 ist eine schematische Darstellung, die eine supraleitende Spule gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in einer Draufsicht darstellt;
13 ist eine perspektivische Teil-Schnittdarstellung, die eine supraleitende Spule gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt; und
14 einschließlich 14A bis 14B zeigen Beispiele von modifizierten Ausführungsbeispielen gemäß der vorliegenden Erfindung entsprechend 4, die verschiedene nicht-kreisförmige Formen der supraleitenden Spulen zeigen.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert.
(Supraleitender Banddraht)
1 ist eine strukturelle Darstellung, die ein Beispiel eines supraleitenden Banddrahts darstellt, der für eine supraleitende Spule gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verwendet wurde.
Ein supraleitender Banddraht 1 weist einen Dünnschichtsupraleiterdraht aus supraleitenden Oxidverbundwirkstoffen auf. Der supraleitende Banddraht 1 weist mindestens ein Bandsubstrat 2, eine Zwischenschicht 3, und eine supraleitende Schicht 4 auf. Beide Oberflächen des supraleitenden Banddrahtes 1 sind mit stabilisierenden Schichten 5 bedeckt.
Zudem kann optional eine Orientierungsschicht (orientierte Schicht) 6 zwischen dem bandförmigen Substrat 2 und der Zwischenschicht 3 angeordnet sein, und eine Schutzschicht 7 kann optional zwischen der supraleitenden Schicht 4 und der stabilisierenden Schicht 5 angeordnet sein. Die Orientierungsschicht 6 wird zum Orientieren eines Nicht-Orientierungs-Bandsubstrats (nicht-orientierten Bandsubstrats) 2 aus Materialien wie zum Beispiel Edelstahl und Hastelloy verwendet.
Zum Beispiel besteht das Bandsubstrat 2 aus Materialien wie Edelstahl, einer Nickellegierung wie Hastelloy, und einer Silberlegierung.
Die Zwischenschicht 3 ist eine Diffusionsverhinderungsschicht, die auf dem Bandsubstrat 2 gebildet ist. Zum Beispiel besteht die Zwischenschicht 3 aus einem Material wie zum Beispiel Ceroxid, YSZ, Magnesiumoxid, Yttriumoxid, Ytterbiumoxid, Barium, und Zirkonoxid.
Die supraleitende Schicht 4 weist zum Beispiel eine supraleitende Dünnschicht, die eine RE-basierende Zusammensetzung REBCO (sowie RE1B2C307) beinhaltet, auf. „RE” in „RE1B2C307” steht für wenigstens ein Element ausgewählt aus Elementen der seltenen Erden (wie zum Beispiel Neodym (Nd), Gadolinium (Gd), Holmium (Ho), und Samarium (Sm)) und dem Element Yttrium, „B” steht für Barium (Ba), „C” steht für Kupfer (Cu), und „O” steht für Sauerstoff (O).
Die stabilisierende Schicht 5 ist zur Verhinderung eines Brennens der supraleitenden Schicht 4 im Falle eines übermäßigen Stromflusses zur supraleitenden Schicht 4 vorgesehen. Die stabilisierende Schicht 5 besteht aus einem leitenden Material wie zum Beispiel Silber oder Gold.
Die Orientierungsschicht 6 ist zur Orientierung der Zwischenschicht 3 auf dem Bandsubstrat 2 vorgesehen und besteht aus einem Material wie zum Beispiel Magnesiumoxid (MgO). Die Orientierungsschicht 6 kann in einem Fall, in dem ein orientiertes Substrat verwendet wird, weggelassen werden.
Die Schutzschicht 7 ist zur Verhinderung einer Verschlechterung der supraleitenden Schicht 4 durch Luftfeuchtigkeit vorgesehen. Die Schutzschicht 7 ist gemacht aus Silber, Gold und Platin. Die Schutzschicht 7 schützt auch die supraleitende Schicht 4 vor Beschädigung durch Brand im Falle eines übermäßigen Stromflusses zu der supraleitenden Schicht 4.
Der mehrschichtige supraleitende Banddraht 1 der oben erwähnten Struktur ist zum Beispiel 10 mm breit und 0,1 mm dick. Der supraleitende Banddraht 1 wird für verschiedene Supraleiter-Technologien wie zum Beispiel ein MRI-Gerät, ein supraleitendes magnetisches Energiespeicherungsgerät (SMES), ein Kristallziehgerät und einen Linearmotor verwendet. Der supraleitende Banddraht 1 ist mit einer Breite von 2 mm bis 40 mm und einer Dicke von 0,4 mm bis 0,5 mm verwendbar.
Es ist weiterhin bekannt, dass der supraleitende Banddraht 1 eine hohe mechanische Festigkeit (d. h. Spannungsbeständigkeit) in einer Längsrichtung des Drahtes ohne Herabsetzen der thermischen Leitfähigkeit relativ zu einer Zugkraft in der Größenordnung von 600 MPa besitzt, aber in einer Richtung des Abschälens senkrecht zu der Längsrichtung besitzt der supraleitende Banddraht 1 nur eine einstellige oder geringere mechanische Festigkeit im Verhältnis zu der mechanischen Festigkeit in der Längsrichtung.
2 zeigt Messergebnisse von Querzugfestigkeiten in der Richtung des Abschälens für 5 Proben des supraleitenden Banddrahtes 1 aus 1.
Nach den Messergebnissen aus 2 kann der supraleitende Banddraht durch mindestens eine Schälkraft über 28 MPa verschlechtert werden, obwohl eine Spannung für das Abschälen des supraleitenden Banddrahtes zwischen 28 MPa und 40 MPa liegt. Infolgedessen ist zu verstehen, dass eine zulässige Schälkraft des supraleitenden Banddrahtes 1 28 MPa beträgt.
Die Strombelastbarkeit eines supraleitenden Drahtes wird kritischer Strom genannt. Ein supraleitender Zustand des supraleitenden Banddrahtes 1 kann nur aufrechterhalten werden bei Werten oder Niveaus kleiner (nicht größer) als vorbestimmte Temperaturen, magnetische Feldstärken oder Stromflüsse.
Der kritische Strom bezeichnet einen Höchststromwert für das Aufrechterhalten des supraleitenden Zustands. In dem Fall, in dem eine Schälkraft, die in einer Spule aus dem supraleitenden Banddraht 1 erzeugt wird, eine zulässige Spannung des supraleitenden Banddrahtes 1 übersteigt, kann der supraleitende Zustand einer supraleitenden Spule 12 nicht aufrechterhalten werden und der supraleitende Banddraht kann nicht in dem supraleitenden Zustand gehalten werden.
In dem Fall, in dem der supraleitende Zustand der Spule 12 nicht aufrechterhalten werden kann, verschlechtern sich die Supraleitfähigkeiten, was zur Überhitzung und Verbrennung der supraleitenden Spule 12 führt. Folglich geht die thermische Stabilität der supraleitenden Spule 12 verloren.
Dagegen geht in dem Fall, in dem der supraleitende Banddraht 1 bei einer Spannung der zulässigen Schälkraft (28 MPa) oder darunter gehalten wird, der supraleitende Zustand der supraleitenden Spule 12 nicht verloren und der supraleitende Banddraht 1 kann in dem supraleitenden Zustand gehalten werden.
(Supraleitende Spule)
Wie in 3 dargestellt ist, wird der supraleitende Banddraht 1 auf einem Isolierband 8, das mit Harz beschichtet ist, zu einem Verbundband 11 laminiert. Das Verbundband 11 ist wie eine Spirale um einen FRP Kern 19 zum Bilden einer supraleitenden Spule 12 gewickelt, die wie eine Rennbahn geformt ist, wie in 4 gezeigt ist.
Die integral ausgehärtete supraleitende Spule 12 unterdrückt eine mechanische Bewegung des Dünnschichtsupraleiterdrahts während der Nutzung der supraleitenden Spule, bewahrt die Festigkeit der Spule, bietet isolierenden Schutz zwischen den Dünnschichtsupraleiterdrähten, und verhindert wirkungsvoll das sogenannte „Quenchen”, das heißt, einen unterbrochenen supraleitenden Zustand der supraleitenden Spule.
Wenn die supraleitende Spule 12 von Zimmertemperatur auf die Temperatur von flüssigem Stickstoff abgekühlt wird, wird jedoch eine Schälkraft in dem supraleitenden Banddraht aufgrund der Anisotropie eines Ausdehnungskoeffizienten der Komponenten im supraleitenden Banddraht 1 erzeugt. Diese Schälkraft hängt von einem Durchmesserverhältnis (d. h., äußerer Durchmesser/innerer Durchmesser) der supraleitenden Spule 12 ab.
In diesem Beispiel ist die supraleitende Spule 12 in 4 wie eine Rennbahn geformt. Die supraleitende Spule 12 kann beliebige andere Formen als Kreise haben, zum Beispiel eine Ellipse, ein Oval, ein Sattel, ein Rechteck, oder ein Polygon (Fünfeck, Sechseck).
5 zeigt einen Graphen, der einen Zusammenhang zwischen der maximalen Spannung, die in der supraleitenden Spule 12 erzeugt wird, und einem Verhältnis eines äußeren Durchmessers zu einem inneren Durchmesser darstellt.
Nach dem Ergebnis aus 5 nimmt mit einer Zunahme des Durchmesserverhältnisses der supraleitenden Spule 12 auch die maximale Spannung zu.
Außerdem wurde festgestellt, dass die supraleitende Spule 12 ein Durchmesserverhältnis von 3,1 bei 28 MPa hat, welches einer zulässigen Schälkraft des supraleitenden Banddrahts 1 entspricht.
Ausführungsbeispiele der supraleitenden Spule, die den supraleitenden Banddraht 1 der oben erwähnten Struktur verwenden, werden nachfolgend erläutert.
Es ist ferner zu beachten, dass, obwohl die nachfolgenden Ausführungsbeispiele, die in 6 bis 13 gezeigt sind, jeweils eine supraleitende Spule mit einer Mehrzahl von supraleitenden Spulenschichtabschnitten insbesondere mit einer Rennbahnform (nicht kreisförmige Form) darstellen, die vorliegenden Ausführungsbeispiele andere nicht kreisförmige Formen haben können, wie zum Beispiel in 14 gezeigt ist.
(Erstes Ausführungsbeispiel)
Eine supraleitende Spule gemäß des ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf 6 (6A und 6B) erläutert.
Unter Bezugnahme auf 6, wird eine supraleitende Spule 10 zum Beispiel durch Vorsehen eines supraleitenden Spulenabschnitts 14 auf einer Außenfläche eines FRP Kerns 19 ausgebildet. Der supraleitende Spulenabschnitt 14 hat einen Außendurchmesser (äußersten Durchmesser) von 400 mm und einen Innendurchmesser (innersten Durchmesser) von 100 mm. Der FRP Kern 19 weist einen Außendurchmesser von 100 mm und einen Innendurchmesser von 90 mm auf und beinhaltet einen linearen Abschnitt mit einer Länge von 150 mm. 6A und 6B zeigen ein Beispiel für den Fall einer ovalen Form mit den Breitenabmessungen der supraleitenden Spule 10. Für den Fall einer ovalen Form können die Längenabmessungen miteinander verglichen werden.
Der supraleitende Spulenabschnitt 14 weist konzentrisch drei Spulenschichtabschnitte (Bereiche), die miteinander koplanar sind oder in Form einer flachen Platte bereitgestellt sind, auf. Die drei Spulenschichtabschnitte sind ein Spuleninnenschichtabschnitt (innerer Schichtbereich, erster Schichtbereich) 14a mit einem Außendurchmesser von 150 mm und einem Innendurchmesser von 100 mm, ein Spulenzwischenschichtabschnitt (Zwischenschichtbereich, zweiter Schichtbereich) 14b mit einem Außendurchmesser von 250 mm und einem Innendurchmesser von 150 mm, und ein Spulenaußenschichtabschnitt (äußerer Schichtbereich, dritter Schichtbereich) 14c mit einem Außendurchmesser von 400 mm und einem Innendurchmesser von 250 mm.
Der Spuleninnenschichtabschnitt 14a, der Spulenzwischenschichtabschnitt 14b, und der Spulenaußenschichtabschnitt 14c des supraleitenden Spulenabschnitts 14 sind im Wesentlichen identisch in Form in der supraleitenden Spule 10.
Weiter sind Trennabschnitte (Entspannungsabschnitte, Freigabeabschnitte) 17 zwischen dem Spuleninnenschichtabschnitt 14a und dem Spulenzwischenschichtabschnitt 14b (als Grenzbereich 17) und zwischen dem Spulenzwischenschichtabschnitt 14b und dem Spulenaußenschichtabschnitt 14c (als Grenzbereich 17) vorgesehen bzw. angeordnet. Die Trennabschnitte 17 sind zuvor ohne Haftkraft oder mit einer Haftkraft, die geringer als diejenige anderer Abschnitte ist, eingestellt.
Die supraleitende Spule 10 wird durch Wickeln von 750 Windungen eines Verbundbandes 11 um den FRP Kern 19, der einen Innendurchmesser von 90 mm und einen Außendurchmesser von 100 mm aufweist, ausgebildet.
Das Verbundband 11 ist ein Laminat aus einem supraleitenden Banddraht 1, der ein Dünnschichtsupraleiterdraht mit einer Breite von 10 mm und einer Dicke von 0,1 mm ist, und einem Isolierband 8, das ein isolierendes Material mit einer Breite von 10 mm und einer Dicke von 0,1 mm ist. Obwohl in diesem Beispiel die Windungszahl des Verbundbandes 11 vom Spuleninnenschichtabschnitt 14a nach außen sequentiell zunimmt, sind die Windungszahlen nicht besonders auf dieses Beispiel beschränkt.
In dem Fall der supraleitenden Spule 10, die durch Wickeln von 750 Windungen des Verbundbandes 11 ausgebildet ist, werden die Trennabschnitte 17 durch Auftragen eines Trennmittels (Entspannungsmittel) auf eine äußere Oberfläche des Verbundbandes 11 bei der 125. Windung, auf eine innere Oberfläche des Verbundbandes 11 bei der 126. Windung, auf eine äußere Oberfläche des Verbundbandes 11 bei der 375. Windung und auf eine innere Oberfläche des Verbundbandes 11 bei der 376. Windung gebildet. Als Trennmittel 17 kann Fluorkohlenstoffpolymer, Paraffin, Fett, und Silikonöl verwendet werden.
Die Bildung der Trennabschnitte (Grenzbereiche) 17 kann zu einem Ergebnis führen, bei dem die supraleitende Spule 10 auf dem Verbundband 11 bei der 125., der 126., der 375. und der 376. Windung des supraleitenden Spulenabschnitts 14 nicht haftet oder geringer haftet als andere Abschnitte zwischen den benachbarten supraleitenden Banddraht 1 und Isolierband 8.
Infolgedessen ist der supraleitende Spulenabschnitt 14 der supraleitenden Spule 10 in drei identische Spulenschichtabschnitte unterteilt, diese sind der Spuleninnenschichtabschnitt 14a, der Spulenzwischenschichtabschnitt 14b, und der Spulenaußenschichtabschnitt 14c. Die Durchmesserverhältnisse der Spulenschichtabschnitte sind 150/100 = 1,5, 250/150 = 1,7 bzw. 400/250 = 1,6. Die Spulenschichtabschnitte des supraleitenden Spulenabschnitts 14 haben Durchmesserverhältnisse von 1,5, 1,7, und 1,6, so dass eine maximale Spannung 10 MPa oder weniger ist, wie in 5 gezeigt ist, was zu einer kleineren Schälkraft führt.
Darum können in der supraleitenden Spule 10 des vorliegenden Ausführungsbeispiels die Durchmesserverhältnisse der Spulenschichtabschnitte kleiner als 3,1 sein. Infolgedessen kann, wie in 5 gezeigt ist, auch in dem Fall, in dem eine Schälkraft in der supraleitenden Spule 10 erzeugt wird, durch Trennung (Entspannung) mittels der Trennabschnitte 17 eine Schälkraft in dem supraleitenden Banddraht 1 unter einen zulässigen Wert von 28 MPa gedrückt werden. In dem Fall, in dem die Durchmesserverhältnisse der Spulenschichtabschnitte der supraleitenden Spule 10 1,7 oder weniger betragen, kann die maximale Spannung 10 MPa betragen. In dem Fall, in dem die Durchmesserverhältnisse der Spulenschichtabschnitte der supraleitenden Spule 10 1,5 oder weniger sind, kann die maximale Spannung etwa 5 MPa oder weniger betragen. Demzufolge kann durch Setzen (Festlegen) der Durchmesserverhaltnisse der Spulenschichtabschnitte der supraleitenden Spule 10 auf etwa 1, zum Beispiel 1,2 oder 1,3, die maximale Spannung weiter reduziert werden.
Es ist dadurch möglich, die Verschlechterung der Supraleitfähigkeit der supraleitenden Spule 10 zu verhindern und die Stabilität der supraleitenden Spule zu verbessern.
(Zweites Ausführungsbeispiel)
Nachfolgend wird eine supraleitende Spule gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 7 erläutert, wobei die selben Konfigurationen (Abschnitte oder Elemente) wie in dem ersten Ausführungsbeispiel mit den selben Bezugszeichen gekennzeichnet werden und die Erklärung derselben weggelassen wird.
In diesem Beispiel aus 7 ist eine supraleitende Spule 20 des zweiten Ausführungsbeispiels durch Wickeln von 750 Windungen eines Verbundbandes 11 wie in der supraleitenden Spule 10 aus 6A und 6B ausgebildet. Die supraleitende Spule 20 aus 7 ist identisch mit der supraleitenden Spule 10 des ersten Ausführungsbeispiels aus 6, außer dass FRP Bänder 23 zwischen eine äußere Oberfläche des Verbundbandes 11 bei der 125. Windung des supraleitenden Spulenabschnitts 14 und eine innere Oberfläche des Verbundbandes 11 bei der 126. Windung und zwischen eine äußere Oberfläche des Verbundbandes 11 bei der 375. Windung und eine innere Oberfläche des Verbundbandes 11 bei der 376. Windung eingesetzt sind.
Das Einsetzen des FRP Bandes 23 bewirkt, dass ein supraleitender Banddraht 1 und ein zu dem supraleitenden Banddraht 1 benachbartes Isolierband 8 zwischen den Verbundbändern 11 bei der 125. Windung und 126. Windung und zwischen den Verbundbändern 11 bei der 375. Windung und 376. Windung nicht haften (sich nicht berühren).
Infolgedessen ist der supraleitende Spulenabschnitt 14 der supraleitenden Spule 20 in drei identische Spulenschichtabschnitte einschließlich eines Spuleninnenschichtabschnitts (innerer Schichtbereich, erster Schichtbereich) 14a, eines Spulenzwischenschichtabschnitts (Zwischenschichtbereich, zweiter Schichtbereich) 14b und eines Spulenaußenschichtabschnitts 14c (äußerer Schichtbereich, dritter Schichtbereich) unterteilt. Die Durchmesserverhältnisse der Spulenschichtabschnitte sind jeweils 150/100 = 1,5, 250/150 = 1,7 bzw. 400/250 = 1,6.
Die Spulenschichtabschnitte der supraleitenden Spule 20 haben Durchmesserverhältnisse von 1,5, 1,7, und 1,6, so dass eine maximale Spannung 10 MPa oder weniger sein kann.
Dementsprechend kann in der supraleitenden Spule 20 des zweiten Ausführungsbeispiels, da die Durchmesserverhältnisse der Spulenschichtabschnitte kleiner als 3,1 sein können, wie in einem Graph in 5 gezeigt ist, eine Schälkraft, die in dem supraleitenden Banddraht 1 erzeugt wird, unter einen zulässigen Wert von 28 MPa gedrückt werden.
Es ist dadurch möglich, das Verschlechtern der Supraleitfähigkeit der supraleitenden Spule 20 zu verhindern und die Stabilität derselben zu verbessern.
(Drittes Ausführungsbeispiel)
Eine supraleitende Spule gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf 8 erläutert, wobei dieselben Konfigurationen wie in den ersten und zweiten Ausführungsbeispielen mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet werden und die Erklärung derselben weggelassen wird.
In diesem Beispiel wird eine supraleitende Spule 30 des dritten Ausführungsbeispiels durch Wickeln von 750 Windungen eines Verbundbandes 11 wie in der supraleitenden Spule 10 aus 6 ausgebildet. Die supraleitende Spule 30 aus 8 ist identisch mit der supraleitenden Spule 10 des ersten Ausführungsbeispiels, außer dass Kühl/Isolierbänder 33 zwischen eine äußere Oberfläche des Verbundbandes 11 bei der 125. Windung des supraleitenden Spulenabschnitts 14 und die innere Oberfläche des Verbundbandes 11 bei der 126. Windung und zwischen eine äußere Oberfläche des Verbundbandes 11 bei der 375. Windung und eine innere Oberfläche des Verbundbandes 11 bei der 376. Windung eingesetzt sind.
Wie in 9 gezeigt ist, wird das Kühl/Isolierband 33 durch Aufbringen eines Isolierbandes 37 an einer Kühlplatte 35, die aus einem Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit wie zum Beispiel Aluminium oder Kupfer ausgebildet ist, ausgebildet. Das Kühl/Isolierband 33 kann ein einzelnes Band aus Aluminiumnitrid mit exzellenter Kühl/Isolierfunktion anstelle einer Kombination aus der Kühlplatte 35 und dem Isolierband 37 sein.
Das Einsetzen des Kühl/Isolierbandes 33 in die supraleitende Spule 30 bewirkt, dass ein supraleitender Banddraht 1 und ein zu dem supraleitenden Banddraht 1 benachbartes Isolierband 8 zwischen den Verbundbändern 11 bei der 125. Windung und der 126. Windung des supraleitenden Spulenabschnitts 14 und zwischen den Verbundbändern 11 bei der 375. Windung und 376. Windung nicht haften (sich nicht berühren).
Infolgedessen ist der supraleitende Spulenabschnitt 14 der supraleitenden Spule 30 in drei identische Spulenschichtabschnitte einschließlich eines Spuleninnenschichtabschnitts (innerer Schichtbereich, erster Schichtbereich) 14a, eines Spulenzwischenschichtabschnitts (zwischenliegender Schichtbereich, zweiter Schichtbereich) 14b und eines Spulenaußenschichtabschnitts (äußerer Schichtbereich, dritter Schichtbereich) 14c unterteilt. Die Durchmesserverhältnisse der Spulenschichtabschnitte sind jeweils 150/100 = 1,5, 250/150 = 1,7 bzw. 400/250 = 1,6. Die Spulenschichtabschnitte der supraleitenden Spule 30 haben Durchmesserverhältnisse von 1,5, 1,7 und 1,6, so dass eine maximale Spannung 10 MPa oder weniger sein kann.
In der supraleitenden Spule 30 des dritten Ausführungsbeispiels kann, da die Durchmesserverhältnisse der Spulenschichtabschnitte kleiner als 3,1 sein können, wie in einem Graphen in 5 gezeigt ist, eine Schälkraft, die in dem supraleitenden Banddraht 1 erzeugt wird, unter einen zulässigen Wert von 28 MPa gedrückt werden.
Darum ist es möglich, das Verschlechtern der Supraleitfähigkeit der supraleitenden Spule 30 zu verhindern und die Stabilität derselben zu verbessern.
Zudem sind in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Kühl/Isolierbänder 33 in die supraleitende Spule 30 eingesetzt, so dass die supraleitende Spule 30 von innen und außen gekühlt werden kann. Somit kann die supraleitende Spule 30 wirkungsvoll gekühlt werden und die Stabilität derselben verbessert werden.
(Viertes Ausführungsbeispiel)
Eine supraleitende Spule gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf 10 (10A und 10B) erläutert, wobei dieselben Konfigurationen wie in den ersten bis dritten Ausführungsbeispielen mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet werden und die Erklärung derselben weggelassen wird.
Zum Beispiel weist, wie in 10A und 10B gezeigt ist, eine supraleitende Spule 40 einen FRP Kern 19 mit 100 mm Außendurchmesser und 90 mm Innendurchmesser und einen linearen Abschnitt mit einer Länge von 150 mm auf. Ein supraleitender Spulenabschnitt 43 ist auf einer äußeren Oberfläche des FRP Kerns 19 vorgesehen. Der supraleitende Spulenabschnitt 43 weist einen Außendurchmesser von 410 mm und einen Innendurchmesser von 100 mm und einen linearen Abschnitt mit einer Länge von 150 mm auf.
In diesem Beispiel wird die supraleitende Spule 40 durch Wickeln von 750 Windungen eines Verbundbandes 11 ausgebildet. Der supraleitende Spulenabschnitt 43 weist drei identische Spulenabschnitte auf, die miteinander koplanar sind. Die Spulenschichtabschnitte weisen einen Spuleninnenschichtabschnitt (innerer Schichtbereich, erster Schichtbereich) 43a mit einem Außendurchmesser von 150 mm und Innendurchmesser von 100 mm, einen Spulenzwischenschichtabschnitt (zwischenliegender Schichtbereich, zweiter Schichtbereich) 43b mit einem Außendurchmesser von 255 mm und einem Innendurchmesser von 155 mm, und einen Spulenaußenschichtabschnitt (äußerer Schichtbereich, dritter Schichtbereich) 43c mit einem Außendurchmesser von 410 mm und einem Innendurchmesser von 260 mm auf.
Zudem sind Zwischenräume 45 zwischen dem Spuleninnenschichtabschnitt 43a und dem Spulenzwischenschichtabschnitt 43b bzw. zwischen dem Spulenzwischenschichtabschnitt 43b und dem Spulenaußenschichtabschnitt 43c vorgesehen.
In der Struktur des vierten Ausführungsbeispiels sind die supraleitenden Banddrähte 1 auf einer äußersten Windung des Spuleninnenschichtabschnitts 43a und einer innersten Windung des Spulenzwischenschichtabschnitts 43b aneinander gelötet. Die supraleitenden Banddrähte 1 der äußersten Windung des Spulenzwischenschichtabschnitts 43b und einer innersten Windung des Spulenaußenschichtabschnitts 43c werden auch aneinander gelötet. Mit dieser gelöteten Struktur werden die Trennabschnitte mit weniger Haftkraft als diejenige anderer Abschnitte ausgebildet.
Die supraleitende Spule 40 wird durch Wickeln von 750 Windungen eines Verbundbandes 11 um einen FRP Kern 19, der einen Innendurchmesser von 90 mm und einen Außendurchmesser von 100 mm und einen linearen Abschnitt mit einer Länge von 150 mm aufweist, ausgebildet. Das Verbundband 11 ist ein Laminat aus dem supraleitenden Banddraht 1 mit einer Breite von 10 mm und einer Dicke von 0,1 mm und einem mit Harz beschichteten Isolierband 8 mit einer Breite von 10 mm und einer Dicke von 0,1 mm. Ein Zwischenraum von zum Beispiel 2,5 mm ist zwischen einer äußeren Oberfläche des Verbundbandes 11 bei der 125. Windung und einer inneren Oberfläche des Verbundbandes 11 bei der 126. Windung vorgesehen. Weiter ist ein Zwischenraum von zum Beispiel 2,5 mm auch auf einer äußeren Oberfläche des Verbundbandes 11 bei der 375. Windung und einer inneren Oberfläche des Verbundbandes 11 bei der 376. Windung vorgesehen.
Der supraleitende Spulenabschnitt 43 der supraleitenden Spule 40 entsprechend des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist in drei identische Spulenschichtabschnitte einschließlich des Spuleninnenschichtabschnitts 43a, des Spulenzwischenschichtabschnitts 43b und des Spulenaußenschichtabschnitts 43c unterteilt. Die Durchmesserverhältnisse der Spulenschichtabschnitte 43 der supraleitenden Spule 40 sind 150/100 = 1,5, 255/155 = 1,6 bzw. 410/260 = 1,6. Die Spulenschichtabschnitte der supraleitenden Spule 40 haben Durchmesserverhältnisse von 1,5, 1,6 und 1,6, so dass eine maximale Spannung 10 MPa oder weniger sein kann.
Dementsprechend kann in der supraleitenden Spule 40 des vorliegenden Ausführungsbeispiels, da die Durchmesserverhältnisse kleiner als 3,1 sein können, wie in einem Graphen in 5 gezeigt ist, eine Schälkraft, die in dem supraleitenden Banddraht 1 erzeugt wird, unter einen zulässigen Wert von 28 MPa gedrückt werden.
Es ist dadurch möglich, die Verschlechterung der Supraleitfähigkeit der supraleitenden Spule 40 zu verhindern und die Stabilität derselben zu verbessern.
(Fünftes Ausführungsbeispiel)
Eine supraleitende Spule gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf 11 (11A, 11B) erläutert, wobei dieselben Konfigurationen wie in dem vierten Ausführungsbeispiel mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet werden und die Erklärung derselben weggelassen wird.
Eine supraleitende Spule 50 dieses fünften Ausführungsbeispiels ist, wie in 11A und 11B illustriert, identisch mit der supraleitenden Spule 40 des vierten Ausführungsbeispiels, außer dass Kupferelektroden 51, die länger als eine Höhe der supraleitende Spule 50 sind, an eine äußerste Windung des Spuleninnenschichtabschnitts (innerer Schichtbereich, erster Schichtbereich) 43a, eine äußerste und innerste Windung des Spulenzwischenschichtabschnitts (zwischenliegender Schichtbereich, zweiter Schichtbereich) 43b und eine innerste Windung des Spulenaußenschichtabschnitts (äußerer Schichtbereich, dritter Schichtbereich) 43c in einem supraleitenden Spulenabschnitt 43 gelötet sind und die benachbarten Kupferelektroden 51 aneinander über einen supraleitenden Banddraht 1 gelötet sind.
In anderen Worten, der Spuleninnenschichtabschnitt 43a und der Spulenzwischenschichtabschnitt 43b sind miteinander durch die Kupferelektrode 51 und den supraleitenden Banddraht 1 elektrisch verbunden, und der Spulenzwischenschichtabschnitt 43b und der Spulenaußenschichtabschnitt 43c sind miteinander durch die Kupferelektrode 51 und den supraleitenden Banddraht 1 elektrisch verbunden.
In diesem fünften Ausführungsbeispiel ist der supraleitende Spulenabschnitt 43 auch in drei identische Spulenschichtabschnitte einschließlich des Spuleninnenschichtabschnitts 43a, des Spulenzwischenschichtabschnitts 43b und des Spulenaußenschichtabschnitts 43c unterteilt. Die Durchmesserverhältnisse der Spulenschichtabschnitte 50 sind 150/100 = 1,5, 255/155 = 1,6 bzw. 410/260 = 1,6. Da die Spulenschichtabschnitte Durchmesserverhältnisse von 1,5, 1,6 und 1,6 aufweisen, kann die maximale Spannung 10 MPa oder weniger betragen, wodurch die Schälkraft reduziert wird.
Darum kann in der supraleitende Spule 50 des vorliegenden Ausführungsbeispiels, da die Durchmesserverhältnisse der Spulenschichtabschnitte kleiner als 3,1 sein können, wie in einem Graphen in 5 gezeigt ist, eine Schälkraft, die in dem supraleitenden Banddraht 1 erzeugt wird, unter einen zulässigen Wert von 28 MPa gedrückt werden.
Es ist dadurch möglich, das Verschlechtern der Supraleitfähigkeit der supraleitenden Spule 50 zu verhindern und dadurch die Stabilität derselben zu verbessern.
(Sechstes Ausführungsbeispiel)
Eine supraleitende Spule gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf 12 erläutert, wobei dieselben Konfigurationen wie in dem vierten und fünften Ausführungsbeispiel mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet werden und die Erklärung derselben weggelassen wird.
Eine supraleitende Spule 60 dieses sechsten Ausführungsbeispiels ist identisch mit der supraleitende Spule 50 des fünften Ausführungsbeispiels, außer dass Isolatoren 65, welche einer Formtrennbehandlung unterzogen wurden und nicht haftend oder weniger haftend als andere Abschnitte eingestellt sind, zwischen einen Spuleninnenschichtabschnitt (innerer Schichtbereich, erster Schichtbereich) 43a und einen Spulenzwischenschichtabschnitt (zwischenliegender Schichtbereich, zweiter Schichtbereich) 43b und zwischen den Spulenzwischenschichtabschnitt (zwischenliegender Schichtbereich, zweiter Schichtbereich) 43b und einen Spulenaußenschichtabschnitt (äußerer Schichtbereich, dritter Schichtbereich) 43c eingesetzt sind.
Entsprechend des sechsten Ausführungsbeispiels kann zusätzlich zu den selben Wirkungen wie diejenigen, die von der supraleitenden Spule 50 des fünften Ausführungsbeispiels erreicht wurden, die supraleitende Spule 60 eine wirksame Reduzierung der Zwischenräume zwischen dem Spuleninnenschichtabschnitt 43a, dem Spulenzwischenschichtabschnitt 43b und dem Spulenaußenschichtabschnitt 43c erreichen. Somit kann die mechanische Festigkeit der supraleitenden Spule 60 durch Füllen der Zwischenräume mit den Isolatoren 65 erhöht werden.
Des Weiteren können zusätzlich zu dem Obigen Teflon(eingetragene Marke)-Harze, Polyimid/Polyamidharze, oder Epoxidharze als weniger haftendes Material für die Isolatoren 65 verwendet werden.
(Siebtes Ausführungsbeispiel)
Eine supraleitende Spule gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf 10 und 13 erläutert, wobei dieselben Konfigurationen wie in den vierten bis sechsten Ausführungsbeispielen mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet werden und die Erklärung derselben weggelassen wird.
Eine supraleitende Spule 70 dieses siebten Ausführungsbeispiels ist identisch mit der supraleitenden Spule 40 des vierten Ausführungsbeispiels, außer dass eine nicht-kreisförmige Isolierplatte 76 an jeder Oberfläche der supraleitenden Spule 70 angebracht ist und eine Kühlplatte 77 aus, zum Beispiel, Aluminium an der Isolierplatte 76 angebracht ist.
Entsprechend der supraleitenden Spule 70 des siebten Ausführungsbeispiels ist es möglich, das Schrumpfen der supraleitenden Spule 70 während der Kühlung zu verhindern, wodurch Verschiebungen eines Spuleninnenschichtabschnitts (innerer Schichtbereich, erster Schichtbereich) 43a, eines Spulenzwischenschichtabschnitts (zwischenliegender Schichtbereich, zweiter Schichtbereich) 43b, und eines Spulenaußenschichtabschnitts (äußere Schichtbereich, dritter Schichtbereich) 43c verhindert werden.
Des Weiteren kann die supraleitende Spule 70 durch die Aluminium-Kühlplatte 77 gekühlt werden.
Darum ist es möglich, zusätzlich zu denselben Wirkungen wie denjenigen der supraleitenden Spule 40 des vierten Ausführungsbeispiels eine Verschiebung der supraleitenden Spule 70 zu verhindern. Außerdem kann die supraleitende Spule 70 dieses Ausführungsbeispiels gekühlt und folglich weiter stabilisiert werden.
Des Weiteren weist in den supraleitenden Spulen entsprechend der jeweiligen Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung der supraleitende Spulenabschnitt drei identische Spulenschichtabschnitte auf. Die supraleitende Spule kann zwei identische Spulenschichtabschnitte aufweisen, zum Beispiel einen Spuleninnenschichtabschnitt (innerer Schichtbereich) und einen Spulenaußenschichtabschnitt (äußerer Schichtbereich).
Des Weiteren ist es zu beachten, dass in einer Änderung oder Modifikation der supraleitende Spulenabschnitt der supraleitenden Spule mindestens vier identische Spulenschichtabschnitte aufweisen kann. Eine große Zahl von Spulenschichtabschnitten eignen sich für eine groß dimensionierte supraleitende Spule.
In der Struktur, in der die supraleitende Spule einen supraleitenden Spulenabschnitt mit mindestens vier Spulenschichtabschnitten aufweist, sind mindestens zwei innere Spulenschichtabschnitte (Spulenzwischenschichtabschnitte) zwischen dem Spuleninnenschichtabschnitt und dem Spulenaußenschichtabschnitt angeordnet.
Durch die Struktur, in der der supraleitende Spulenabschnitt mehrere supraleitende Spulenschichtabschnitte aufweist, kann eine reduzierte maximale Spannung in der groß dimensionierten supraleitenden Spule erhalten werden durch Setzen (Festlegen) der Durchmesserverhältnisse der Spulenschichtabschnitte auf 1,7 oder weniger, zum Beispiel 1,2, 1,3 oder 1,5. Dadurch kann das Verschlechtern einer thermischen Leitfähigkeit zuverlässig verhindert werden. Des Weiteren kann die thermische Stabilität der supraleitenden Spule verbessert und erhalten werden.
In diesem Fall sind die Durchmesserverhältnisse der Spulenschichtabschnitte des supraleitenden Spulenabschnitts kleiner als 3,1, und bevorzugt sind die Durchmesserverhältnisse 1,7 oder weniger. Noch bevorzugter sind die Durchmesserverhältnisse 1,5 oder weniger, zum Beispiel 1,2 oder 1,3. In dem Fall, in dem die Durchmesserverhältnisse der Spulenschichtabschnitte des supraleitenden Spulenabschnitts nicht größer als 1,7 oder 1,5 sind, kann jeder der Spulenschichtabschnitte der supraleitenden Spule eine maximale Spannung von 10 MPa oder weniger oder etwa 5 MPa oder weniger haben. Folglich kann die Schälkraft, die in der supraleitenden Spule erzeugt wird, reduziert werden, um das Verschlechtern der Supraleitfähigkeit der supraleitenden Spule zu verhindern, wodurch die thermische Stabilität der supraleitenden Spule erhöht wird.
Entsprechend der supraleitenden Spule der vorliegenden Ausführungsbeispiele ist die einzelne supraleitende Spule in mehrere Spulenschichtabschnitte unterteilt, und weniger haftende Grenzabschnitte sind zwischen den Spulenschichtabschnitten vorgesehen, so dass die Grenzabschnitte eine Kraft absorbieren können, um so die Kraftübertragung zu verhindern.
Die supraleitende Spule der vorliegenden Ausführungsbeispiele weist ein Verbundband 11 auf, das ein Laminat aus einem supraleitenden Banddraht 1 und einem Isolierband 8 ist. Die Anzahl der Windungen des Verbundbandes 11 wird optional von einigen zehn bis einigen Tausend gewählt, und eine Breite und eine Dicke des supraleitenden Banddrahtes 1 werden von 3 mm bis 40 mm und 0,04 mm bis 0,5 mm gewählt. Des Weiteren werden eine Breite und eine Dicke des Isolierbandes 8 wie für den supraleitenden Banddraht 1 gewählt.
Es ist weiter zu beachten, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die beschriebenen und dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt ist und viele andere Änderungen und Modifikationen ohne Abweichung von dem Umfang der angehängten Ansprüche vorgenommen werden können.
Zum Beispiel kann, obwohl in den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen die supraleitende Spule mit einer Rennbahnform vorwiegend erwähnt worden ist, eine Sattelform, eine Ellipsenform, eine ovale Form oder eine rechteckige Form usw. mit nicht-kreisförmiger aber konzentrischer Form, wie in 14A bis 14D gezeigt ist, verwendet werden zum Reduzieren einer Schälkraft in der supraleitenden Spule mit erhöhter Stabilität. In diesen modifizierten Beispielen sind nur die Formen, die ähnlich zu denen in 4 sind, mit denselben Bezugszeichen dargestellt, aber die Details der Funktionen und Windungsanordnungen sind im Wesentlichen die selben wie diejenigen der beschriebenen Ausführungsbeispiele, und deshalb wird eine duplizierte Erklärung weggelassen.

Claims

Supraleitende Spule (10) mit einem supraleitenden Spulenabschnitt (14) mit einer Mehrzahl von nicht-kreisförmigen Spulenschichtabschnitten (14a, 14b, 14c), bei der der supraleitende Spulenabschnitt ausgebildet ist durch Wicklung eines supraleitenden Dünnschichtdrahtes (1) und eines isolierenden Materials (8), die zu einem Verbundband (11) laminiert sind, mit einer Mehrschichtstruktur, bei der die nicht-kreisförmigen Spulenschichtabschnitte (14a, 14b, 14c) einander an einem Grenzabschnitt (17, 45) mit einer Haftkraft benachbart sind, die geringer eingestellt ist als diejenige zwischen dem supraleitenden Dünnschichtdraht (1) einer Windung und dem isolierenden Material (8) einer benachbarten Windung in anderen Abschnitten des supraleitenden Spulenabschnitts (14), und bei der jeder der Mehrzahl der Spulenschichtabschnitte (14a, 14b, 14c) ein Verhältnis von einem Außendurchmesser zu einem Innendurchmesser aufweist, das kleiner als 3,1 ist.
Supraleitende Spule (10) nach Anspruch 1, bei der der supraleitende Draht (1) und das isolierende Material (8) an dem Grenzabschnitt (17, 45) zwischen den benachbarten nicht-kreisförmigen Spulenschichtabschnitten (14a, 14b, 14c) einander nicht-haftend berühren.
Supraleitende Spule (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 2, die weiter einen Isolator (65) aufweist, der in dem Grenzabschnitt (17, 45) zwischen den benachbarten nicht-kreisförmigen Spulenschichtabschnitten (14a, 14b, 14c) eingesetzt ist.
Supraleitende Spule (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, die weiter ein Kühlelement (33) an dem Grenzabschnitt (17, 45) zwischen den benachbarten nicht-kreisförmigen Spulenschichtabschnitten (14a, 14b, 14c) aufweist.
Supraleitende Spule (10) nach Anspruch 4, bei der das Kühlelement (33) eine Kühlplatte (35) ist, die aus einem Material besteht, das eine thermische Leitfähigkeit hat, die höher als die des isolierenden Materials (8) ist.
Supraleitende Spule (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der die benachbarten nicht-kreisförmigen Spulenschichtabschnitte (14a, 14b, 14c) miteinander elektrisch verbunden sind.
Supraleitende Spule (10) nach Anspruch 6, bei der Elektroden (51) auf einer äußeren Oberfläche eines Spuleninnenschichtabschnitts (14a) und auf einer inneren Oberfläche eines Spulenaußenschichtabschnitts (14c) an dem Grenzabschnitt (17, 45) zwischen den benachbarten nicht-kreisförmigen Spulenschichtabschnitten angeordnet sind und die Elektroden (51) miteinander elektrisch verbunden sind.
Supraleitende Spule (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, die einen weiteren Isolator (76) aufweist, der mindestens auf einer oberen oder auf einer unteren Oberfläche des supraleitenden Spulenabschnitts (14) angeordnet ist.
Supraleitende Spule (10) nach Anspruch 8, bei der eine Kühlplatte (77) an dem Isolator (76) angebracht ist und die Kühlplatte (77) aus einem Material mit einer thermischen Leitfähigkeit, die höher als die des Isolators (76) ist, ausgebildet ist.