DE1439487C3 - - Google Patents

Description

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schnitt besonders große Oberfläche besitzt, so daß durch die Schicht 114, vorgesehen, der den magne-

der Übergang vom Supraleiter zu dem beispielsweise tischen Axialdruck gleichmäßig über die ganze Fläche

halbleitenden Widerstandsmaterial besonders gut ist. der Scheibe verteilt.

Außerdem können Bänder verwendet werden, die Die spezifische Leitfähigkeit des Leitlackes ist der

gegenüber gezogenen Drähten billiger herstellbar 5 Spulengröße anzupassen. Bei einer Spule von 30 cm

sind, weil beim Walzen keine nennenswerte Oxid- Innendurchmesser und den obengenannten Bandab-

schicht auf dem Supraleiter entsteht und daher eine messungen ist ein spezifischer Widerstand von etwa

Nachbehandlung zur Beseitigung der Oxidschicht 100 Ohm · cm empfehlenswert.

erspart bleibt. Die elektrischen Anschlüsse der Spule sind durch

Die Spulenwicklung kann vorteilhaft als Scheiben- io die Klemmen 115 und 116 symbolisiert. Die elek-

wicklung ausgebildet sein. Insbesondere können we- trische Verbindung zwischen den Teilspulen erfolgt

wenigstens zwei Scheibenwicklungen nebeneinander durch Klemmverbindungen 117 und 118, die in

angeordnet und für die elektrische Verbindung der F i g. 2 in anderer Ansicht nochmals dargestellt sind.

Leiter eine Klemmverbindung vorgesehen sein. Zwischen den Klemmverbindungen 117 und 118 ist

Die Erfindung wird durch zwei Ausführungsbei- 15 noch ein außerhalb der Spule liegender niederspiele an Hand dreier Figuren näher erläutert. Es ohmiger Nebenwiderstand 119 vorgesehen. Dieser hat zeigt die gleiche Aufgabe wie der Leitlack, nämlich die

F i g. 1 eine supraleitende Magnetspule mit Schei- Ausbreitung der Transition zu beschleunigen. Der

benwicklungen, Widerstandswert ist deshalb so bemessen, daß er

F i g. 2 ein Klemmstück für die elektrische Verbin- ao klein ist gegenüber dem Widerstandswert des über-

dung zweier Scheibenwicklungen und brückten Spulenteils im normalleitenden Zustand.

F i g. 3 eine lagenweise gewickelte Spule. Werden Spulenteile durch einen niederohmigen

^ Die in F i g. 1 dargestellte supraleitende Magnet- Nebenwiderstand überbrückt, dann ist, da hierdurch

spule enthält drei Scheibenwicklungen 101, 102 und ein weiterer Stromweg geschaffen wird, der Leitlack

103, von denen die erste zur Hälfte im Schnitt dar- 25 mit einem etwas höheren spezifischen Widerstand,

gestellt ist. Als Leiter ist ein Niob-Zirkon-Band 104 beispielsweise mit 500Ohm· cm statt 100Ohm· cm

von 0,03 mm Dicke und 3 mm Breite mit einem all- auszuführen.

seitigen Leitlackauftrag 105 von 0,003 mm Stärke Die in F i g. 2 dargestellte Klemmverbindung 117

verwendet. Der Leitlack besteht beispielsweise aus läßt einen federnden Klemmkörper 120 aus Stahl, die

j im Lack kolloidal verteiltem Graphit, Kohle und/ 30 vom Leitlack befreiten supraleitenden Bänder 121

j oder Metall. Die Scheibenwicklungen bestehen aus und 122 der benachbarten Teilspulen und eine

j jeweils zwei Bandspulen 106 und 107, die durch eine Klemmschraube 123 mit einem Klemmstück 124 er-

j Isolierfolie 108 elektrisch getrennt sind. Als Spulen- kennen.

' körper dient z. B. ein Kupferzylinder 109. Die seit- Fig. 3 zeigt eine lagenweise gewickelte Spule. Das

liehe Begrenzung erfolgt durch Kupferscheiben 110 35 supraleitende Band 104 ist hier mit einer dünnen

und 111. Zwischen den Kupferscheiben und den Silber- oder Kupferauflage 125 versehen. Es ist in

Wicklungen sind Isolierfolien 112 und 113 vorge- jeder Lage auf eine Isolierfolie 126 schraubenförmig

sehen. so aufgewickelt, daß ein Zwischenraum 127 von bei-

Die im Schnitt dargestellte Bandleiterwicklung ist spielsweise 0,5 mm zwischen benachbarten Windun-

auf die folgende Weise hergestellt: 40 gen freibleibt. In diesem Zwischenraum ist ein Leit-

Zunächst wird auf den Kupferzylinder 109 ohne lack oder ein leitendes Gießharz eingefüllt. Beim

Zwischenlegen einer Isolation der mittlere Teil des Übergang von einer Lage zur nächsten sind jeweils

gesamten Bandes so aufgelegt, daß sich eine Schrau- mehrere Windungen 128 des Supraleiters direkt ohne

k benwindung mit der Steigung einer Bandbreite ergibt. Isolierfolie übereinandergewickelt. Dadurch ist auch

Der eine Teil des Bandes liegt dann im Bereich der 45 der Lagenübergang geshuntet und geschützt. Als

Scheibe 106, der andere im Bereich der Scheibe 107. Wicklungsträger dient, wie bei dem Ausführungsbei-

Es wird nun eine Hälfte als Scheibe aufgewickelt, spiel der Fig. 1, ein Kupferzylinder 129. Die Spule

während die andere auf einer Tragspule gewickelt kann mit oder ohne seitliche Flansche ausgebildet

mitrotiert. Dann wird die zweite Hälfte als Scheibe werden. Werden Flansche oder zur besseren Wärme-

mit entgegengesetzter Drehrichtung aufgewickelt. Auf 5° ableitung Kupferfolien zwischen den einzelnen Lagen

diese Weise haben die beiden Teilscheiben den verwendet, so ist dafür zu sorgen, daß diese mit dem

gleichen Wickelsinn. Zwischen die beiden Teil- Leitlack nicht unmittelbar in Berührung kommen,

scheiben wird die Isolierfolie 108 eingeschoben. Seit- Bei der Anordnung nach F i g. 3 ergibt sich bei

lieh kommen auf die Spule die Isolierscheiben 112 gleichem Bandquerschnitt wie bei der Anordnung

und 113 und hierauf die Kupferscheiben 110 und 55 nach F i g. 1 wegen der anderen geometrischen Ver-

111. Das Ganze kann mit Gießharz vergossen werden, hältnisse ein anderer spezifischer Widerstand für den

so daß ein fester Körper entsteht. Bei dem Ausfüh- Leitlack. Er wird bei einer Spule von etwa 30 cm

rungsbeispiel sind mehrere Scheibenwicklungen der Innenurchmesser etwa 10~²Onm-cm betragen. Ein

beschriebenen Art zu einer Spule zusammengesetzt. derartiger Leitlack wird durch Zusatz von feinstver-

Zwischen den Teilspulen ist Kitt, veranschaulicht 60 teiltem Silber erhalten.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

1 2 supraleitende Magnetspulen mit bandförmigen Lei-Patentansprüche: tern bekannt (»Electronics and Power«, März 1964, S. 67). Auch bei einer weiteren bekannten supralei-

1. Supraleitende Magnetspule mit Shunts zwi- tenden Magnetspule mit Mitteln zur möglichst sehen den Windungen zur Verhinderung der bei 5 raschen Ausbreitung einer an einer Stelle der Wickeiner Transition an einzelnen Teilen der Wick- lung beginnenden Transition über einen möglichst lung auftretenden hohen Spannungen und großen Teil der Wicklung sind verhältnismäßig lange Wärmekonzentrationen, wobei zum Zwecke einer Auferregungszeiten erforderlich. Im einzelnen beschnellen Ausbreitung der Transition über die stehen die genannten Mittel bei dieser Spule aus Spule zwischen benachbarten Windungen gleich- io einem Überzug aus einem Metall guter Wärmeleitmäßig zwischen diesen verteilte Widerstands- fähigkeit auf dem die Wicklung bildenden Leiter brücken vorgesehen sind, deren spezifischer Wi- und/oder geeignet dimensionierten Widerständen zwiderstand größer ist als der des Supraleitungs- sehen verschiedenen Abschnitten der Wicklung, womaterials der Spulenwicklung im normalleitenden bei ein Abschnitt etwa zwei Windungslagen umfaßt. Zustand und deren absolute Widerstände kleiner 15 Bei einer Ausführungsform dieser bekannten Magnetsind als der ohmsche Widerstand eines Leiter- spule enthält ferner die aus einem bandförmigen abschnittes der Spulenwicklung von etwa 1 cm Leiter bestehende Wicklung wenigstens zwei neben-Länge im normalleitenden Zustand, nach Haupt- einander angeordnete Scheibenwicklungen (belgische patent 1 278 005, dadurch gekennzeich- Patentschrift 647856).

net, daß ein bandförmiger Leiter (104) verwen- 20 Das Hauptpatent betrifft eine supraleitende Ma-

det ist. gnetspule mit Shunts zwischen den Windungen zur

2. Supraleitende Magnetspule nach An- Verhinderung der bei einer Transition an einzelnen spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wick- Teilen der Wicklung auftretenden hohen Spannun- rt lung als Scheibenwicklung ausgebildet ist. gen und Wärmekonzentrationen, wobei zum Zwecke ν ■-'

3. Supraleitende Magnetspule nach An- 25 einer schnellen Ausbreitung der Transition über die spruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenig- Spule zwischen benachbarten Windungen jeweils stens zwei Scheibenwicklungen nebeneinander mehrere ohmsche Widerstandsbrücken vorgesehen angeordnet sind und für die elektrische Verbin- sind, deren spezifischer Widerstand größer ist als der dung der Leiter eine Klemmverbindung (117, des Supraleitungsmaterials der Spulenwicklung im 118) vorgesehen ist. 3° normalleitenden Zustand und deren absolute Widerstände kleiner sind als der ohmsche Widerstand eines

Leiterabschnittes der. Spulenwicklung von etwa 1 cm Länge im normalleitenden Zustand. Besonders günstig

ist es dabei, wenn die Widerstandsbrücken gleich-35 mäßig zwischen benachbarten Windungen verteilt sind. Dies kann gemäß dem Vorschlag des Hauptpa-

Bei großen Magnetspulen aus Supraleitern können tentes beispielsweise dadurch geschehen, daß der bei einer unbeabsichtigten oder auch absichtlich her- Spulendraht mit einem Leitlack umgeben wird oder beigeführten Transition hohe Spannungen und die blanken Windungen unter Verwendung von Ab-Wärmekonzentrationen an bestimmten Stellen der 40 Standsmitteln in eine elektrisch leitende Masse einWicklung auftreten. Diese können die Wicklungs- gebettet werden.

isolation zerstören oder den Supraleiter durch- ■ Eine supraleitende Magnetspule nach dem Hauptschmelzen und damit die Spule unbrauchbar machen. patent mit gleichmäßig zwischen benachbarten Win-

Zum Schütze von supraleitenden Magnetspulen düngen verteilten Widerstandsbrücken wird erfingegen solche Überspannnungen ist es bereits bekannt, 45 dungsgemäß . dadurch weiter verbessert, daß ein einen Teil der Drahtisolation innerhalb einzelner bandförmiger Leiter verwendet ist.
Wicklungslagen zu entfernen und die jeweils abiso- Ebenso wie bei der Spule nach dem Hauptpatent

lierten Stellen der innerhalb jeweils einer Wicklungs- werden bei der erfindungsgemäßen Spule die bei den lage einander benachbarten Windungen mit Wider- bekannten Spulen beim Auferregen auftretenden Standsbrücken zu verbinden. Eine solche Anordnung 5° Schwierigkeiten dadurch vermieden, daß der spezihat den Nachteil, daß beim raschen Auferregen in fische Widerstand der Widerstandsbrücken größer den Widerstandsbrücken verhältnismäßig hohe Feld- als der spezifische Widerstand des Supraleitungsmaänderungsspannungen wirksam werden, die eine terials der Spulenwicklung im normalleitenden Zustarke Erwärmung derWiderstandsbrücken zur Folge stand ist. Andererseits wird durch die entsprechend haben können. Ferner.'ist eine supraleitende Magnet- 55 niedrige Bemessung· der absoluten Widerstände der spule bekannt, bei der blanker Draht (teilweise iso- Widerstandsbrücken zwischen den benachbarten liert durch Oberflächenoxidschichten und Verunrei- Windungen erreicht, daß beim Übergang eines Teiles nigungen aus dem Herstellungsprozeß) verwendet ist einer Windung vom supraleitenden in den normal- und zusätzlich Kupferfolien zwischen den Wicklungs- leitenden Zustand der in dieser Windung fließende lagen angeordnet sind, die praktisch kontinuierlich ⁶< > Strom auf die benachbarte Windung übergehen kann, verteilte Widerstandsbrücken zwischen benachbarten so daß sich die Transition innerhalb kurzer Zeit über Windungen erzeugen. Auch diese Magnetspulen kön- die Spulenwicklung ausbreiten kann und stärkere Ionen nur sehr langsam auferregt werden. Beim schnei- " kale Erwärmungen vermieden werden, die zu einer len Auferregen können nämlich über die gut lei- Zerstörung der Spule führen würden,
tenden Kupferfolien verhältnismäßig hohe Ströme 65 Ei_n bandförmiger Leiter ist ferner bei einer Mafließen, die zu einer starken Erwärmung der Spule gnetspule mit kontinuierlich zwischen benachbarten und zu einer Transition des Supraleiters bereits wäh- Windungen verteilten Widerstandsbrücken besonders rend des Auferregens führen können. Weiterhin sind günstig, weil er eine im Vergleich zu seinem Quer-