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Die
Erfindung betrifft einen Kontaktierungsanschluss mit einem supraleitenden
Draht, dessen eines Ende elektrisch und mechanisch mit einem normalleitenden,
mechanisch festen Anschlussteil verbunden ist.
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Ein
solcher Kontaktierungsanschluss ist aus der veröffentlichten europäischen Patentanmeldung
EP 0 740 315 A1 bekannt.
Dort ist ein supraleitender Transformator mit einer supraleitenden
Unterspannungs- und einer supraleitenden Oberspannungswicklung entnehmbar.
Die Unterspannungswicklung weist zwei Wicklungslagen auf, die jeweils
mit einem supraleitenden Draht als jeweiliger Wicklungsleiter gebildet
sind. Die beiden Wicklungslagen sind über das Anschlussteil elektrisch
parallel geschaltet; das Anschlussteil ist gebildet mit einem flachen
Silberplättchen,
an dem die beiden entsprechenden Enden der supraleitenden Drähte angelötet und
dadurch mit dem Silberplättchen
elektrisch und mechanisch verbunden sind. Zum elektrischen Anschluss
der Unterspannungswicklung bzw. der supraleitenden Drähte ist
das Silberplättchen
mit einem Anschlussleiter elektrisch verbunden. Das Silberplättchen dient
insoweit der elektrischen Kontaktierung der supraleitenden Drähte.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, einen Kontaktierungsanschluss der eingangs
genannten Art anzugeben, die mechanisch sicherer ist.
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Die
Aufgabe wird bei einer Anschlussvorrichtung der eingangs genannten
Art erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
dass das Anschlussteil derart ausgebildet ist, dass das Ende des
supraleitenden Drahts von dem Anschlussteil weitgehend vollständig umgeben
ist.
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Das
Ende des supraleitenden Drahts ist dadurch von allen Seiten durch
das mechanisch feste Anschlussteil gehalten und nicht – wie beim
Stand der Technik – allein
durch die Lötverbindung,
die dort sowohl zum Herstellen des elektrischen Kontakts mit dem
Ende des supraleitenden Drahts als auch zur mechanischen Halterung
des Endes des Drahts dient. Bei der erfindungsgemäßen Anschlussvorrichtung
ist die Gefahr eines Abreißens
des Endes des Drahts von dem Anschlussteil weitgehend vermieden,
so dass sie mechanisch sicherer ist.
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Nach
einer bevorzugten Ausgestaltung des Kontaktierungsanschlusses weist
das Anschlussteil ein normal leitendes Grundteil mit einer Ausnehmung auf,
in die das Ende des supraleitenden Drahts eingelegt ist. Ein solches
Anschlussteil ist mechanisch einfach herstellbar, da eine den supraleitenden
Draht aufnehmende Ausnehmung mit geringem Aufwand in das Grundteil
einbringbar ist.
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Nach
einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung des Kontaktierungsanschlusses
weist das Anschlussteil ein normal leitendes Grundteil und ein daran
mechanisch gehaltenes Abdeckteil auf; das Ende des supraleitenden
Drahts ist zwischen dem Grundteil und dem Abdeckteil angeordnet
und mit dem Grundteil und dem Abdeckteil mechanisch verbunden. Bei
dieser Ausgestaltung kann das Anschlussteil mechanisch einfach,
beispielsweise mit jeweils einer flachen Metallplatte für das Grundteil
und für
das Abdeckteil ausgebildet sein. Dadurch, dass das Abdeckteil mechanisch
an dem Grundteil gehalten ist und das Ende des supraleitenden Drahtes
sowohl mit dem Grundteil als auch mit dem Abdeckteil mechanisch
verbunden ist, ist das Ende des supraleitenden Drahts mechanisch
sicher mit dem Anschlussteil verbunden.
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Bei
einer besonders bevorzugten Ausgestaltung, bei der die beiden vorhergehenden
Ausgestaltungen kombiniert sind, ist die Ausnehmung mit dem Abdeckteil
verschlossen. Dadurch ist das Ende des supraleitenden Drahts nahezu
vollständig
von dem Anschlussteil umgeben und dadurch mechanisch sehr sicher.
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Vorzugsweise
weist das Grundteil einen U-förmigen
Querschnitt auf. Das Grundteil kann als ein Abschnitt eines entsprechenden
U-Profileisens ausgebildet sein und dadurch einfach hergestellt werden.
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Das
Abdeckteil kann aus einem nicht leitenden Material, beispielsweise
Kunststoff, ausgebildet sein, das mit dem Grundteil verschraubt
oder verklebt ist. Bevorzugt ist jedoch das Abdeckteil normal leitend.
Dadurch führt
auch das Abdeckteil vorteilhaft elektrischen Strom vom oder zum
Ende des supraleitenden Drahts.
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Das
Anschlussteil der Anschlussvorrichtung kann so ausgebildet sein,
dass das Ende des supraleitenden Drahts in das Anschlussteil eingeklemmt ist.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist der supraleitende Draht mit
dem Anschlussteil verlötet.
Bei dieser Ausgestaltung ist eine besonders gute elektrische Verbindung
des supraleitenden Drahts mit dem Anschlussteil erreichbar; auch
können
sämtliche
Zwischenräume
zwischen dem Grundteil und dem Abdeckteil und dem supraleitenden
Draht mit einem zur Herstellung der Lötverbindung verwendeten leitfähigen Lötmaterial
ausgefüllt
sein.
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Bevorzugt
weist der Draht mehrere Teilleiter auf, die an dem Ende nebeneinander
in einer Ebene angeordnet sind und dort gemeinsam einen supraleitenden
Flachleiter bilden. Dadurch, dass der Draht mehrere Teilleiter aufweist,
ist er flexibel und dadurch insbesondere als Wicklungsleiter einer
supraleitenden Wicklung einsetzbar. Dadurch, dass die Teilleiter an
dem Ende gemeinsam einen supraleitenden Flachleiter bilden, ist
eine großflächige und
damit elektrisch besonders gut leitende und auch mechanisch sehr
stabile Verbindung zwischen dem Anschlussteil und dem supraleitenden
Flachleiter herstellbar.
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Nach
einer bevorzugten Ausgestaltung ist das Anschlussteil derart ausgebildet,
dass es lösbar elektrisch
kontaktierbar ist. Dabei ist es besonders von Vorteil, dass der
Anschlussleiter den supraleitenden Draht weitgehend umgibt, da der
supraleitende Draht selbst in der Regel eine geringe mechanische Stabilität aufweist
und deshalb an sich schlecht für
einen lösbaren
elektrischen Kontakt geeignet ist, da ein solcher durch ein wiederholtes
Lösen und
Anschließen
mechanisch stark belastet ist. Bei der erfindungsgemäßen Anschlussvorrichtung
ist das Ende des supraleitenden Drahts von dem Anschlussteil weitgehend
umgeben und dadurch von diesem aufgenommen. Das Anschlussteil ist
mechanisch fest ausgebildet und dadurch so stabil, dass es die zur Bildung
eines lösbaren
elektrischen Kontaktes notwendige mechanische Stabilität aufweist.
Durch die Kombination des normal leitenden mechanisch festen Anschlussteils
mit dem supraleitenden Draht ist eine mechanisch stabile lösbare elektrische
Verbindung möglich.
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Das
Anschlussteil kann derart ausgebildet sein, dass es beispielsweise
mit einem zur elektrischen Kontaktierung vorgesehenen Anschlussleiter verklemmbar
ist, so dass eine elektrische Verbindung zwischen dem Anschlussteil
und dem Anschlussleiter gebildet ist. Nach einer bevorzugten Ausgestaltung
ist bei dem Anschlussteil eine Öffnung
zur Durchführung
eines lösbaren
Befestigungsmittels zur elektrischen und mechani schen Verbindung
mit einem Anschlussleiter vorgesehen. Mit dem lösbaren Befestigungsmittel sind
ein zur elektrischen Kontaktierung vorgesehener Anschlussleiter
und das Anschlussteil sowohl mechanisch als auch elektrisch gut
miteinander verbindbar. Zu einem Lösen der elektrischen Verbindung
kann das lösbare
Befestigungsmittel leicht entfernt werden.
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Vorzugsweise
ist der supraleitende Draht ein Wicklungsleiter einer supraleitenden
Wicklung.
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Bevorzugt
ist das Anschlussteil mechanisch fest mit der supraleitenden Wicklung
verbunden. Dazu kann es beispielsweise mechanisch mit einem Tragkörper der
supraleitenden Wicklung, auf den der Wicklungsleiter aufgewickelt
ist, verschraubt, verklebt oder anderweitig mechanisch fest verbunden sein.
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Nach
einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung ist der supraleitende
Draht ein Anschlussleiter zur Kontaktierung eines supraleitenden
Wicklungsleiters einer supraleitenden Wicklung. Ein solcher Kontaktierungsanschluss
kann dann beispielsweise ein entsprechendes Gegenstück zur einer
mit einem entsprechend korrespondierenden Kontaktierungsanschluss
ausgebildeten Wicklungsleiter einer supraleitenden Wicklung sein.
Der Anschlussleiter ist durch den Kontaktierungsanschluss mechanisch
stabil und sicher aufgenommen.
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Vorzugsweise
ist die supraleitende Wicklung eine Transformatorwicklung.
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Die
nachfolgende Zeichnung dient der näheren Erläuterung der Erfindung. Es zeigen
dabei
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1 eine Seitenansicht einer
supraleitenden Transformatorwicklung,
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2 eine Schnittansicht der
Transformatorwicklung gemäß 1,
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3 eine Schnittansicht gemäß 1 eines Kontaktierungsanschlusses
in einer ersten Modifikation,
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4 eine Schnittansicht eines
modifizierten Kontaktierungsanschlusses und
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5 einen Kontaktierungsanschluss
in einer weiteren Modifikation.
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6 eine Variante eines Kontaktierungsanschlusses
und
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7 eine Variante einer Verspannung.
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In 1 ist die Seitenansicht
einer einen Kernschenkel 1 koaxial umgebenden supraleitenden Transformatorwicklung 2 dargestellt.
Die supraleitende Transformatorwicklung ist mit einem supraleitenden
Draht 3 gebildet, der auf einen Tragkörper 4 aufgewickelt
ist. An den beiden Enden des supraleitenden Drahts 3 ist
jeweils ein Kontaktierungsanschluss 5 bzw. 6 vorgesehen.
Die Kontaktierungsanschlüsse 5 und 6 weisen
jeweils ein Anschlussteil 30 bzw. 31 auf, die
das jeweilige Ende des supraleitenden Drahts 3 weitgehend
vollständig
umgeben (siehe auch 3 und 4). Die Anschlussteile 30 und 31 sind mechanisch
mit dem Tragkörper 4 verbunden
und dadurch daran gehalten. Die Kontaktierungsanschlüsse 5 und 6 bilden
die Wicklungsanschlüsse 7 bzw. 8 der
supraleitenden Transformatorwicklung 2. Zum elektrischen
Anschluss sind Anschlussleiter 9 bzw. 10 vorgesehen,
die jeweils an ihrem Ende über einen
Kontaktierungsanschluss 11 bzw. 12 mit den Kontaktierungsanschlüssen 5 bzw. 6 mechanisch und
elektrisch verbunden sind. Dazu liegen die Kontaktierungsanschlüsse 11 und 5 unter
elektrischem Kontakt aneinander an und sind mit einem lösbaren Befestigungsmittel 13 miteinander
verbunden. Gleiches gilt für
die Kontaktierungsanschlüsse 6 und 12, die
mit dem lösbaren
Befestigungsmittel 14 aneinander befestigt sind. Die Anschlussleiter 9 und 10 können jeweils
ebenfalls supraleitend, also mit einem supraleitenden Draht ausgeführt sein.
Die Kontaktierungsanschlüsse 11 und 12 weisen
jeweils ein Anschlussteil 11A bzw. 12A auf, das
das jeweilige Ende des Anschlussleiters 9 bzw. 10 weitgehend
vollständig
umgibt; die Anschlussteile 11A und 12A sind entsprechend
den Anschlussteilen 30 bzw. 31 ausgebildet (siehe
auch 3 bzw. 4).
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In 2 ist eine Draufsicht auf
den in 1 dargestellten
Schnitt II gezeigt. Dabei ist zu erkennen, dass die supraleitende
Transformatorwicklung 2 koaxial eine weitere supraleitende
Transformatorwicklung 15 umgibt, die hinsichtlich ihres
Aufbaus der supraleitenden Transformatorwicklung 2 entspricht, wobei
auf einen Tragkörper 16 ein
supraleitender Draht 17 aufgewickelt ist.
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In 3 ist eine Draufsicht auf
den in 1 mit III bezeichneten
Schnitt gezeigt. Dadurch sind die Bestandteile der Kontaktierungsanschlüsse 5 und 11 besser
erkennbar. Das Anschlussteil 30 des Kontaktierungsanschlusses 5 weist
ein normal leitendes Grundteil 18 mit U-förmigem Querschnitt
auf, so dass eine Ausnehmung 19 gebildet ist. In die Ausnehmung 19 ist
das Ende des supraleitenden Drahts 3 eingelegt; der supraleitende
Draht 3 ist vorliegend mit mehreren Teilleitern 21 ausgeführt, die
in einer Ebene liegen und gemeinsam einen supraleitenden Flachleiter 22 bilden.
Die Teilleiter 21 sind aus mehreren übereinander geschichteten Einzelleitern
gebildet. Die Ausnehmung 19 ist mit einem Abdeckteil 23 verschlossen.
Der Flachleiter 22, also der supraleitende Draht, ist mit
dem normal leitenden Grundteil 18 verlötet und dadurch damit elektrisch
verbunden und daran mechanisch gehalten. Das Abdeckteil 23 ist
wiederum ebenfalls sowohl mit dem Grundteil 18, als auch
mit dem Flachleiter 22, also dem supraleitenden Draht 3 verlötet. Dadurch
ist das Abdeckteil 23 mechanisch und elektrisch gut mit
dem Grundteil 18 und dem supraleitenden Draht 3 verbunden.
Der supraleitende Draht 3 bzw. der Flachleiter 22 sind
dadurch von dem Grundteil 18 und dem Abdeckteil 23 und
damit von dem Anschlussteil 5 weitgehend vollständig umgeben
und damit mechanisch sicher verpackt.
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Der
Kontaktierungsanschluss 11 entspricht in seinem Aufbau
dem Kontaktierungsanschluss 5. Der Kontaktierungsanschluss 11 weist
ein weiteres, normal leitendes Grundteil 24 mit U-förmigem Querschnitt
auf, so dass eine Ausnehmung 27 gebildet ist. Die Anschlussleitung 9 ist
vorliegend ebenfalls mit einem supraleitenden Draht 25 gebildet,
dessen Ende 21 in die Ausnehmung 27 eingelegt
ist. Auch der supraleitende Draht 25 ist mit mehreren Teilleitern 26 ausgebildet,
die in einer Ebene liegen und gemeinsam einen Flachleiter 28 bilden.
Die Teilleiter 26 sind aus mehreren übereinander geschichteten Einzelleitern
gebildet. Auch bei der Anschlussvorrichtung 11 ist ein
Abdeckteil 29 vorgesehen, mit dem die Ausnehmung 27 verschlossen
ist. Auch bei dem Kontaktierungsanschluss 11 sind das Abdeckteil 29 der
supraleitende Draht 25 und das Grundteil 24 miteinander
verlötet
und dadurch sowohl elektrisch als auch mechanisch miteinander verbunden.
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Bei
beiden Kontaktierungsanschlüssen 5 und 11 ist
das jeweilige Abdeckteil 23 bzw. 29 normal leitend,
vorzugsweise aus Kupfer ausgebildet. Auch die Grundteile 18 und 24 bestehen
vorzugsweise aus Kupfer.
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Die
Abdeckteile 23 und 29 können aber auch aus nicht leitendem
Materialien, beispielsweise einem Grundstoff ausgeführt und
mit ihrem jeweiligen Grundteil 18 bzw. 24 beispielsweise
durch Verkleben oder Verschrauben mechanisch verbunden sein.
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Zur
elektrischen Verbindung der supraleitenden Drähte 3 und 25 sind
die beiden Anschlussteile 30 und 11A miteinander
verschraubt. Dazu sind die Anschlussteile 30 und 11A miteinander über ein
lösbares
Befestigungsmittel 32, beispielsweise gebildet durch eine
Schraube 33, die an ihrem Ende mit einer Mutter 34 gesichert
ist, mechanisch verbunden und liegen unter elektrischer Kontaktgabe
aneinander an. Dazu ist das lösbare
Befestigungsmittel 32 bzw. die Schraube 33 durch
eine jeweils dafür
vorgesehene Öffnung 35 im
Anschlussteil 30 bzw. durch eine Öffnung 36 im Anschlussteil 11A geführt.
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Bei
beiden Kontaktierungsanschlüssen 5 und 11 ist
es zur mechanisch sicheren Halterung des supraleitenden Drahts 3 bzw. 25 nicht
unbedingt notwendig, dass das Abdeckteil 23 bzw. 29 vorgesehen sind.
Allein schon dadurch, dass sich der jeweilige supraleitende Draht 3 bzw. 25 der
jeweiligen Ausnehmung 19 bzw. 27 befindet, ist
eine gute mechanische Stabilität
und ein guter Schutz des supraleitenden Drahts 3 bzw. 25 gegen
mechanische Einwirkungen und mechanische Kräfte gegeben.
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Die 6 zeigt eine Variation des
in der 3 dargestellten
Kontaktierungsanschlusses. Die Kontaktierungsanschlüsse 5a, 11a sind „Rücken an Rücken" miteinander verspannt.
Weiterhin weisen die Ausnehmungen 19a, 27a Stege 50 auf,
durch welche separate Ausnehmungen gebildet sind, in welche jeweils
die Teilleiter 21 und 26 angeordneten sind. Durch
die Stege werden die Anpresskräfte,
welche auf die Teilleiter 21, 26 wirken, begrenzt.
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In 4 ist eine modifizierte
Ausgestaltung mit Kontaktierungsanschlüssen 37 bzw. 38 in
einer der 3 entsprechenden
Schnittansicht dargestellt. Der Kontaktierungsanschluss 37 weist
ein Anschlussteil 38 auf, das mit einem normal leitenden Grundteil 39 und
einem Abdeckteil 40 gebildet ist. Zwischen dem Grundteil 39 und
dem Abdeckteil 40 befindet sich der supraleitende Draht 3,
der wie in der Beschreibung zu 3 beschrieben,
als Flachleiter 22 vorliegt. Das Abdeckteil 40 ist
vorliegend normal leitend und lötbar
ausgebildet. Das Grundteil 39, der supraleitende Draht 3 und
das Abdeckteil 40 sind jeweils miteinander verlötet. Dadurch
ist das Abdeckteil 40 mechanisch fest am Grundteil 39 gehalten;
der supraleitende Draht 3 ist dadurch sowohl am Grundteil 39 als
auch am Abdeckteil 40 mechanisch befestigt und mit diesen
elektrisch verbunden. Dadurch ist der supraleitende Draht weitgehend
vollständig
von dem Anschlussteil 38 umgeben und dadurch mechanisch
sicher verpackt. Das Abdeckteil 40 kann mit dem Grundteil 39 auch
anderweitig, beispielsweise durch Verschrauben oder Verklemmen verbunden sein.
Der Kontaktierungsanschluss 45 ist analog zum Kontaktierungsanschluss 38 aufgebaut
und weist ein Anschlussteil 46 mit einem Grundteil 41 und
einem Abdeckteil 42 auf, zwischen denen der als Flachleiter 28 ausgebildete
supraleitende Draht 25 angeordnet und mit diesen verlötet ist.
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Die
Abdeckteile 40 und 42 können ebenso wie die Abdeckteile 23 und 29 gemäß 3 ebenfalls aus nicht leitendem
Material, beispielsweise aus Kunststoff, nicht ausgebildet sein
und mit dem Grundteil 39 bzw. dem Grundteil 41 durch
Verkleben oder Verschrauben verbunden sein.
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Zur
elektrischen Verbindung der beiden Konaktierungsanschlüsse 37 und 38 liegen
die beiden Grundteile 39 und 41 unter elektrischer
Kontaktgabe aneinander und sind miteinander verklemmt; dazu dienen
die Klemmspangen 43 und 44, mit denen die Anschlussteile 38 und 45 aneinander
gepresst sind. Selbstverständlich
können
die die Anschlussteile 38 und 45 – wie die
Anschlussteile 30 und 31 – gemäß 3 miteinander verbunden sein und dazu
die Öffnungen 35 bzw. 36 entsprechende Öffnungen
aufweisen, durch die ein lösbares
Befestigungsmittel geführt
ist.
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In 5 ist ein Kontaktierungsanschluss 47 entsprechend
der in 3 gezeigten Ansicht
dargestellt. Hier ist allerdings nur der Kontaktierungsanschluss 47 allein
gezeigt. Er weist einen Anschlussteil 48 mit einem U-förmigen Querschnitt
auf, so dass eine Ausnehmung 49 gebildet ist. Das Anschlussteil ist
mit lötfähigem Leitermaterial
ausgeführt.
In die Ausnehmung 49 ist der an seinem Ende als Flachleiter 22 ausgeführte supraleitende
Draht 3 eingelegt und mit dem Anschlussteil 48 verlötet. Der
supraleitende Draht 3 ist weitgehend vollständig von
dem Anschlussteil 48 umgeben, so dass hier auch die schon vorgenannten
Vorteile gelten. Das Anschlussteil 48 kann auch beispielsweise
aus zwei Einzelteilen ausgeführt
sein, die zu dem U-förmigen
Anschlussteil 48 zusammengesetzt sind. Mit der Linie 50 ist
eine gedachte Trennlinie eingezeichnet, an der die beiden Einzelteile
aneinander liegen würden.
Ein solches mit zwei Einzelteilen ausgeführtes Anschlussteil hat den Vorteil,
dass der Flachleiter 22 besser darin eingelegt und verlötet werden
kann.
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Die 7 zeigte eine Variante einer
Verspannung zweier Kontaktierungselemente durch äußere Klemmspangen 51, 52.