DE1439487A1

DE1439487A1 - Supraleitende Magnetspule

Info

Publication number: DE1439487A1
Application number: DE19511439487
Authority: DE
Inventors: Cord Dipl-Ing Albrecht; Kafka Dipl-Ing Wilhelm
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1951-01-28
Filing date: 1951-01-28
Publication date: 1968-11-07
Also published as: AT249794B; DE1439487C3; GB1101652A; CH436506A; BE658755A; NL6500488A; SE304565B; DE1439487B2; DE1278005B

Description

Supraleitende Magnetspule

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Das Hauptpatent betrifft eine supraleitende Magnetspule, bei der Mittel vorgesehen sind zur Verminderung der bei einer Transition an einzelnen Teilen der Wicklung auftretenden hohen Spannungen und Wärmekonzentrationen. :Diese Mittel bestehen darin, daß zum Zwecke einer schnellen Ausbreitung der Transition über die Spule zwischen benachbarten 'Kindungen jeweils mehrere ohmsche Widerstandsbrücken vorgesehen sind, deren Widerstandswert so groß ist, daß der beim Auferregen der Spule durch die Brücken fließende Strom und die durch letzteren hervorgerufene Erwärmung der Spule auf ein für deren Supraleitungseigenschaft erträgliches Maß begrenzt sind und andererseits die absoluten Widerst;inde der Brükken kleiner als der Widerstand eines in den normalleitenden Zustand übergegangenen und gegenüber der Länge einer Windung kurzen Drahtstücks der Spule sind. Besonders günstig ist es, wenn die Widerstandsbrücken kontinuierlich zwischen benachbarten Windungen verteilt werden. Dle;7 kann gem?iß dem Vorschlag des Hauptpatentes dadurch geschehen, daß entweder der Spt.lendraht mit einem Leitlack umgeben wird oder 3.e blanken '@ii_ndungen unter Verwendung von Abstandsmitteln in eine el.ektri:-ch leitende Masse eingebettet werden. Eine supraleitende Magnetspule mit kontinuierlich zwischen benachbarten Windungen verteilten VIi-ler3tandsbrücken nach dem Hauptpatent wird gem3.3 der v--) r 1 i.eg enden Erf.indung dadurch weitergebildet, daß ein bandfÜrmiger Lciter verwendet wird.

Ein Band ist bei kontinuierlich verteilen Widerstandsbrücken deshalb besonders günstig, weil es im Vergleich zum Querschnitt eine besonders große Oberfläche hat, sodaß.der Übergang vom Supra-leiter zu dem halbleitenden Zwischenmaterial besonders gut ist. Außerdem können Bänder verwendet werden, die gegenüber gezogenen Drähten billiger herstellbar sind, weil beim Walzen keine nennenswerte Oxydschicht auf dem Supraleiter entsteht und daher eine Nachbehandlung zur Beseitigung der Oxydschicht erspart bleibt.
Die Erfindung wird durch zwei Ausführungsbeispiele anhand dreier Figuren näher erläutert.
Es zeigens Figur 1 eine aupraleitende Magnetspule mit Scheibenwicklungen; Figur 2 ein Klemmstück für die elektrische Verbidnung zweier Scheibenwicklungen; ' und Figur ä eine lagenweise gewickelte Spule.
Die in Figur 1 dargestellte supraleitende Magnetspule enthält drei Scheibenwicklungen 101, 102 und 103, von denen die erste kur Hälfte im Schnitt dargestellt ist. Als Leiter ist ein Niob-Eirkon-Band 104 von 0,03 mm Dicke und 3 mm Breite mit einem allseitigen I.eltlackauftrag 105 von 0,003 mm Stärke verwendet. Der Leitlack bibteht beispielsweise aus im Lack kolloidal verteiltem tphit! Köble und/oder Metall. Die Scheibenwicklungen bestehen :äug jeieil, zwei Bandepulen 106 und 107, die durch eine Isolier-.p,, ,lektx'isoh getrennt sind. Als Spulenkörper dient z. B.
;t txfe@f.i.nd@r 109. Die seitliche Begrenzung erfolgt durch Kupferscheiben 110 und 111. Zwischen den Kupferscheiben und den Wicklungen sind Isolierfolien 112 und 113 vorgesehen.
Die im Schnitt dargestellte Bandleiterwicklung ist auf die folgende Weise hergestellt: Zunächst wird auf den Kupferzylinder 109 ohne Zwischenlegen einer Isolation der mittlere Teil des gesamten Bandes so aufgelegt, daß sich eine Schraubenwindung mit der Stsigung einer Bandbreite ergibt. Der eine_Teil des Bandes liegt dann im Bereich der Scheibe 106, der andere im Bereich der Scheibe 107. Es wird nun eine Hälfte als Scheibe aufgewickelt, während die. andere auf einer Tragspule gewickelt mitrotiert. Dann wird die zweite Hälfte als Scheibe mit entgegengesetzter Drehrichtung aufgewickelt. Auf diese Weise haben die beiden Teilscheiben den gleichen Wickelsinn. Zwischen die beiden Teilscheiben wird die Isolierfolie 108 eingeschoben. Seitlich kommen auf die Spule die Isolierscheiben 112 und 113 und hierauf die Kupferscheiben 110 und 111. Das ganze kann mit Gießharz vergo ,n werden, sodaß ein fester Körper entsteht. Bei dem . Ausführung: :,iel sind mehrere Scheibenwicklungen der beschriebenen Art zu einer Spule zusammengesetzt. Zwischen den Teilspulen ist Kitt, veranschaulicht durch die Schicht 114, vorgesehen, der den magnetischen Axialiruck gleichmäßig über die ganze Fläche der Scheibe verteilt.
Die spezifische Leitf-'ihigkeit des Zeitlackes ist der Spulengröße anzupassen. Bei e.4ner Spule von 30 cm Innendurchmesser und den obengenannten Bandabmessungen ist ein spezifischer Widerstand von etwa 400 Ohm . cn empfehlenswert. Die elektrischen Anschlüsse der Spule sind durch die Klemmen 115 und 116 symbolisiert. Die elektrische Verbindung zwischen den Teilspulen erfolgt durch Klemmverbindungen 117 und 118, die in Figur 6 in anderer Ansicht nochmals dargestellt sind. Zwischen den Klemmverbindungen 117 udn 118 ist noch ein außerhalb der Spule liegender niederohmiger Nebenwiderstand 119 vorgesehen. Dieser hat die gleiche Aufgabe wie der Zeitlack, nämlich die Ausbreitung der Transition zu beschleunigen. Der Widerstandswert ist deshalb so bemessen, daß er klein ist gegenüber dem Widerstandswert des überbrückten Spulenteils im normalleitenden Zustand. Werden Spulenteile durch einen niederohmigen Nebenwiderstand überbrückt, dann ist, da hierdurch ein weiterer Stromweg geschaffen wird, der Zeitlack mit einem etwas höheren spezifischen Widerstand, beispielsweise mit 500 Ohm # cm statt 100 Ohm # cm' auszuführen.
Die in Figur 2 dargestellte Klemmverbindung 117 läßt einen federnden Klemmkörper 120 aus Stahl, die vom Zeitlack befreiten supraleitenden Bänder 121 und 122 der benachbarten Teilspulen und eine Klemmmschraube '2_3 mit einem Klemmst:,zck 124 erkennen. Figur 3 zeigt eine lagenweise gewickelte Spule. Das supraieitende Band 104 ist hier mit einer dünnen Silber- oder Kupferauflage 125 versehen. Es ist in ,jeder Zage auf eine Isolierfolie 126 schraubenförmig so aufgewickelt, daß e:n Zw'_schenraum 127 von beispielsweise 0,5 mm zwischen benachbarten Windungen frei bleibt. In diesen Zwischenraum ist e:n Leitlack oder ein leitendes Gießharz eingefüllt. Beim Übergang von einer Zage zur nächsten sind jeweils mehrere Windungen '128 des Supraleiters direkt ohne Isolierfolie übereinandergewickelt. Dadurch ist auch der Lagenübergang geshuntet und geschützt. Als Wicklungsträger dient, wie bei dem Ausführungsbeispiel der Figur 1, ein Kupferzylinder 129. Die Spule kann mit oder ohne seitliche Flansche ausgebildet werden. Werden Flansche, oder zur besseren Wärmeableitung Kupferfolien zwischen den einzelnen Zagen verwendet, so ist dafür zu sorgen, daß diese mit dem Zeitlack nicht unmittelbar in Berührung kommen. Bei der Anordnung nach Figur 3 ergibt sich bei gleichem Bandquerschnitt wie bei der Anordnung nach Figur 1 wegen der anderen geometrischen Verhältnisse ein anderer spezifischer Widerstand für den Zeitlack. Er wird bei einer Spule von etwa 30 cm Innendurchmesser etwa 10-2 Ohm # cm betragen.
Ein derartiger Zeitlack wird durch Zusatz von feinstverteiltem Silber erhalten.

Claims

Patentansprüche Supraleitende Magnetspule, bei der zur schnellen Ausbreitung der Transition über die Spule zwischen benachbarten Windungen kontinuierlich verteilte Widerstandsbrücken vorgesehen sind, nach Patent. . . . . . . . (Patentanmeldung S 89 277 VIIIc/21g), dadurch gekennzeichnet, daß ein bandförmiger Leiter (4) ver-wendet ist. 2. Supraleitende Magnetspule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich-net, daß die Wicklung als Scheibenwicklung ausgebildet ist. ( Fig. 1) 3. Supraleitende Magnetspule nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Spulenkörper 109, 110, 111 aus gut wärmelei-tendem Material mit großer Wärmekapazität vorgesehen ist. 4. Supraleitende Magnetspule nach Anspruch 2 oder 3, dadurch ge-kennzeichnet, daß wenigstens zwei Scheibenwicklungen neben- einander angeordnet sind, und für die elektrische Verbindung der Leiter eine Klemmverbindung (117, 118) vorgesehen ist. 5. Supraleitende Magnetspule nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklung lagenweise ausgebildet ist, mit Isolierfolien 126 als Zwischenlagen. (Fig. 3) 6. Supraleitende Magnetspule nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in abwechselnder Reihenfolge an den Enden der Lagen mehrere Windungen ohne Zwischenlage übereinandergewickelt sind. ?. Supraleitende Magnetspule nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das supraleitende Band von Leitlack (105)umgeben ist. B. Supraleitende Magnetspule nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der bandförmige Leiter mit gegenseitigem Abstand gewickelt ist und der-Zwischenraum zwischen den Leitern durch Zeitlack oder leitendes Gießharz ausgefüllt ist. 9. Supraleitende Magnetspule nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der bandförmige Spulendraht mit Silber oder Kupfer überzogen ist.