DE1665874A1 - Stabilized superconductor - Google Patents
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Description
Stabilisierter Supraleiter Die vorliegende Erfindung betrifft stabilisierte Supraleiterg wie sie für Magnetspulen z.B. von Teilchenbeschleunigern verwendet werden, die mehrere Meter Durchmesser besitzen. Bei stabilisierten Supraleitern sind die Leiter aus einem supraleitenden Werkstoff in einemWerkstoff normaler elektrischer Leitfähigkeit eingebettet, mit dem sie in engen thermischen. und elektrischen Kontakt stehen. Dieser Werkstoff normaler eläktrischer Leitfähigkeit soll zum einen die magnetischen Kräfte aufnehmen und zum anderen den fließenden Strom Ubernehmen, wenn der-Supraleiter örtlich von Supraleitung auf normale Leitung zurückgeht, damit diese Störstelle nach Ihrer Stromentlastung wieder Ihren normalen supraleitenden Zustand zurückgewinnen kann. A . us der französischen Patentschrift'l 440 228 ist es bekannt, die stabilisierten Supraleiter so herzustellen, daß drahtförmige Leiter aus einem aupraleitenden Werkstoff in Rillen oder Bohrungen eines bandförmigen Leiters normaler elektrischer Leitfähigkeit angeordnet sind und mit ihrer Umgebung durch Kaltwalzen in engen Kontakt gebracht werden. Dabei ergibt sich die Schwierigkeit, daß infolge des Walzvorgangeo eine Längung des bandförmigen Leiters normaler Leitfähigkeit eintritt, die-zu einem-Zerreißen der aupraleitenden Drähte führen kann..Dies macht Zwischenverbindungen der supraleitenden Drähte erforderlich, die in den räumlich beengten Rillen bzw. Aushöhlungen des bandförmigen Leiters nur sehr schwer herzustellen sind. rurch die Erfindung sollen die obengenannten Schwierigkeiten bei der Herstellung stabilisierter Supraleiter vermieden werden, so daß stabilisierte Supraleiter in beliebiger länge ohne bziv. rit möglichst wenigen Zwinehenverbindungen der Leiter aus einem. supraleitenden Werkstoff hergestellt werden können. Gemäß der Erfindung ist das Band aus Werkstoff normaler elektrischer Leitfähigkeit um die Leiter aus aupraleitendem Werkstoff gefaltet. Dadurch entfällt sowohl die Notwendigkeit, in der. bandförmigen Leiter Rillen oder AushöhLungen zur Aufnahme der aupraleitenden Leiter herzustellen, als auch die sich in diesem Fall ergebende Beengung und Behinderung der Herstellung von Zwischenverbindungen. Die stabilisierten Supraleiter können daher praktisch.in beliebigen Längen hergestellt werden. - Das Bandkann so um die Leiter aus supraleitenden Werkstoff gefaltet werdeng daß es diese ganz eng umgibt und keine freien Zwickelräume entstehen. Man kann diese aber auch zulassen ui-ßsie durch ein bei der Herstellung des stabilisierten ,Supraleiters flüssiges Metall'normaler elektriscLer Leitfähigkeit ausfüllen. Dies kann in-einfacher Weise durch Hindurchführung des stabilisierten Supraleiters durch ein Lötbad geschehen.Stabilized superconductor The present invention relates to stabilized superconductors such as those used for magnetic coils, for example of particle accelerators, which have a diameter of several meters. In stabilized superconductors, the conductors made of a superconducting material are embedded in a material of normal electrical conductivity, with which they are in close thermal. and make electrical contact. This material of normal electrical conductivity should on the one hand absorb the magnetic forces and on the other hand take over the flowing current when the superconductor goes back locally from superconductivity to normal conduction, so that this fault can regain its normal superconducting state after it has been discharged from the current. A. From French patent specification 440 228 it is known to manufacture the stabilized superconductors in such a way that wire-shaped conductors made of a superconducting material are arranged in grooves or bores of a strip-shaped conductor of normal electrical conductivity and are brought into close contact with their surroundings by cold rolling. The difficulty arises that as a result of the rolling process an elongation of the strip-shaped conductor of normal conductivity occurs, which can lead to tearing of the superconducting wires ribbon-shaped conductor are very difficult to manufacture. The invention aims to avoid the above-mentioned difficulties in the production of stabilized superconductors, so that stabilized superconductors of any length without bziv. With as few double connections of the ladder as possible from one. superconducting material can be produced. According to the invention, the tape made of material of normal electrical conductivity is folded around the conductor made of superconducting material. This eliminates both the need in the. Ribbon-shaped conductors to produce grooves or cavities to accommodate the superconducting conductors, as well as the resulting constriction and hindrance to the production of interconnections. The stabilized superconductors can therefore be produced in practically any length. - The tape can be folded around the conductor made of superconducting material in such a way that it surrounds them very closely and there are no free interstices. However, this can also be allowed to be filled by a metal of normal electrical conductivity which is liquid during the manufacture of the stabilized, superconductor. This can be done in a simple manner by passing the stabilized superconductor through a solder bath.
In Durchführung des Erfindungsgedankens ist das Band aus dem Vierkstoff normaler elektrischer Leitfähigkeit breiter als die Anordnung der Leiter aus supraleitendem Werkstoff auf einer oder beiden Oberflächen des Bandes und die überstehenden Seiten des Bandes sind über die Leiteranordnung gefaltet. Es ist dabei beliebig, ob man das Band nur auf einer oder auf beiden iDe4.;.ten der Leiter überstehen läßt bzw. nachher nach einer oder zwei entgegengesetzten Richtungen faltet. Es ist etenfalls vorteilhaft, zwischen den unigefalteten Überstehenden Seiten des Bandes ein zusätzliches Band aus einem %Verkstoff größerer mechanischer Festigkeit einzulegen, das als zusätzliche Armierung des stabilisierten Supraleiters dient und diesem insgesamt eine größere mechanische Festigkeit gibt.In carrying out the inventive concept, the tape made of the square material of normal electrical conductivity is wider than the arrangement of the conductors made of superconducting material on one or both surfaces of the tape and the protruding sides of the tape are folded over the conductor arrangement. It does not matter whether you let the tape protrude on only one or both IDe4.;. Th of the ladder, or afterwards fold it in one or two opposite directions. It is sometimes advantageous to insert an additional tape made of a% carbon material with greater mechanical strength between the unfolded protruding sides of the tape, which serves as additional reinforcement of the stabilized superconductor and gives it overall greater mechanical strength.
Zur Herstellung des stabilisierten Supraleiters gemäß*der Erfindung iverden die parallelverlaufenden, von einer Führung g'ehaltenen Leiter aus einem supraleitenden Werkstoff zusammen mit der. Band aus einem Werkstoff normaler elektrischer Leitfähigk#it in eine Düse eingefUhrt, die das Band um die Leiter faltet. Nach Austritt aus der Düse läuft die gesamte Anordnung über Walzen, die das Band in engen Kontakt, zu den Leitern bringen. Sollen Zwickelräume beibehalten werden, so wird die Anordnung danach durch ein Bad- von flUssigem Metall geführt, um diese auszufüllen. Dieses Verfahren kann bei entsprechend hintereinander angeordneten Vorrichtungen automatisch, endlos ablaufend durchgefübrt werden. Es ist zweckmäßig, als Band aus einem Werkstoff normaler elektrischer Leitfähigkeit ein Kupferband zu verwenden, jedoch kommen auch andere Metalle, z.B. Aluminium.in Frage.To produce the stabilized superconductor according to the invention, the parallel conductors, held by a guide and made of a superconducting material, are used together with the. Tape made of a material of normal electrical conductivity is introduced into a nozzle which folds the tape around the conductor. After exiting the nozzle, the entire arrangement runs over rollers that bring the strip into close contact with the conductors. If interstices are to be retained, the arrangement is then passed through a bath of liquid metal in order to fill them. This method can be carried out automatically and continuously in the case of devices arranged one behind the other. It is advisable to use a copper tape as the tape made of a material with normal electrical conductivity, but other metals, such as aluminum, are also possible.
um das Eindringen des flüssigen Metalls in die um die Leiter aus supraleitendem Werkstoff entstehenden Zwickelräume zu erleichtern, empfiehlt es sich, daß das Band kleine Löcher oder Schlitze enthält. Als Metall zum Ausfüllen der Zwickelräume empfiehlt sich z.B. die Verwendung von Indium. In order to facilitate the penetration of the liquid metal into the interstices created around the conductor made of superconducting material, it is recommended that the tape contain small holes or slots. The use of indium, for example, is recommended as the metal to fill in the interstices.
Die Leiter aus supraleitendem Vierkstoff können sowohl auf einer als auch auf beiden Oberflächen des Bandes aus Werkstoff normaler Leitfähigkeit angeoid-net sein. Im letzteren Fall ist es zweckmäßig, daß die Leiter aus supraleitendem Werkstoff von der Führung in zwei Ebenen gehalten werden, währ'end das Band zwiscbcn ihnen liegt und daß die Leiter vor dem Eintritt in die Düse in angenähert eine Ebene gedrückt vierden.The conductors made of superconducting square material can be used both on one and also on both surfaces of the tape made of material of normal conductivity anoid-net be. In the latter case, it is expedient for the conductors to be made of superconducting material are held in two planes by the guide, while the bond between them lies and that the conductor is pressed in approximately one plane before entering the nozzle Vierden.
Bei dem endlos durchführenden Herstellungsverfahren können sowchl das Band als auch die drahtförmigen Leiter aus einem supraleitenden Werkstoff in einfacher Weise neu angesetzt und damit verlängert werden. Bei den Band geschieht dies z.B. durch Ilartverlötung der aneinander stoßenden Enden, während bei den Leitern aus supraleitendem Werkstoff jeweils der neue Verlängerung sleiter viäbrend einer genügenden Länge neben den ablaufenden Leiter gelegt wird, um durch genügend lange Berührung eine Zwischenverbindung zu bilden. Bei den bisher üblichen Einz eldrähten aus Niobzirkon erfordern diese Zwischenverbindungen ungefähr eine Berührungslänge von, 30 bis 50 cm.In the endless production process, both the tape and the wire-shaped conductors made of a superconducting material can be reattached in a simple manner and thus lengthened. In the case of the tape, this is done, for example, by soldering the abutting ends, while in the case of the conductors made of superconducting material, the new extension sleiter viäbrend is placed a sufficient length next to the outgoing conductor to form an interconnection through long enough contact. In the case of the individual wires made of niobium zirconium that were customary up to now, these interconnections require approximately a contact length of 30 to 50 cm.
In den Figuren 1 bis 6 sind einige Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.In the figures 1 to 6 some embodiment of the invention are shown.
In Figur 1 sind die parallel verlaufenden drahtförmigen Leiter 1 aus einem zupraleitenden Werkstoff alle auf einer Oberfläche des Bandes 2 aus einem Vierkstoff normaler elektrischer Leitfähigkeit angeordnet. Das Band 2 und die Leiter 1 verlaufen gleichaelisig. Dabei liegt ursprünglich vor dem Eintreten der 21nordnung in die Faltdüse der links außenliegende Leiter 1 an dern seitlichen Rand 3 des Bandes 2, das wesentlich breiter als die Breite der Leiteranordnung ist. Die überstehende Seite des Bandes 2 ist in einer Richtung mehrmals um die Leiteranordnung gefaltet, so daß jede Oberfläche der Leiteranordnuiig von einer doppelten Bandschicht bedeckt ist. Durch Walzen oder Rollen ist das Band in einem engen thermischen und elektrischen Kontakt mit den Leitern 1 gebracht. Die verbleibendön Zwickel 4 sind völlig mit einem bei der Herstellung der Anordnung flüssigem Metall normaler elektrischer Leitfähigkeit ausgefüllt, so daß das Ganze einen atabilizierten Supraleiter 5 bildet; bei dem die drehtförmigen supraleitenden Leiter völlig in Metall. normaler elektrischer Leitfähigkeit eingebettet sind.In FIG. 1 , the parallel wire-shaped conductors 1 made of a material to be conductive are all arranged on a surface of the strip 2 made of a square material of normal electrical conductivity. The band 2 and the ladder 1 run in the same direction. In this case, before the entry of the arrangement into the folding nozzle, the outer left conductor 1 lies on the lateral edge 3 of the strip 2, which is considerably wider than the width of the conductor arrangement. The protruding side of the tape 2 is folded several times in one direction around the conductor arrangement, so that each surface of the conductor arrangement is covered by a double layer of tape. The tape is brought into close thermal and electrical contact with the conductors 1 by rolling or rolling. The remaining gussets 4 are completely filled with a metal of normal electrical conductivity during the manufacture of the arrangement, so that the whole forms an atabilized superconductor 5 ; in which the twisted superconducting conductor is entirely made of metal. normal electrical conductivity are embedded.
Das in Pigur 2 dargestellte Ausführungsbeispiel ist ähnlich wie das in Figur 1 dargestellte Ausführungsbeispiel, nur mit dem Unterschied, daß der stabilisierte Supraleiter 6 am Ende des Herstellungsprozesses noch zusätzlich über Profilwalzen geführt ist, durch den auch die äußeren Bandschic'hten eng an die Leiter 1 gedrückt sind. Ladurch wird die Entstehung von Zwickeln vermieden. Außerdem ergeben sich, wenn dieser stabi--lisierte Supraleiter 6 auf einer ebenen Unterlage angeordnet wird, jeweils kleine Hohlräume an der Außenfläche des stabilisitrten Supraleiters 6, die zur Führung eines KUhlmittels ausgenutzt iverden können.The embodiment shown in Pigur 2 is similar to the embodiment shown in Figure 1 , with the only difference that the stabilized superconductor 6 is additionally guided over profile rollers at the end of the manufacturing process, through which the outer tape layers are also closely connected to the conductor 1 are pressed. This avoids the formation of gussets. In addition, when this stabilized superconductor 6 is arranged on a flat base, small cavities are produced on the outer surface of the stabilized superconductor 6, which can be used to guide a coolant.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 3 sind die Leiter 1 auf beiden Oberflächen des Bandes 2 angeordnet. Der rechts außenliegende Leiter liegt dabei an dem seitlichen Band 7 des Bandes 2. Durch Zusammendrücken der Leiter 1 in angenähert eine Ebene schlingt sich das Band 2 jeweils mischenden Leitern 1 hindurch und der überstehende seitliche Rand ist so gefaltet, daß jede Oberfläche der leiteranordnung von einer Banddicke bedeckt ist. Die Zwickelräume 4 sind wiederum mit Metall ausgefüllt.In the exemplary embodiment according to FIG. 3 , the conductors 1 are arranged on both surfaces of the strip 2. The right outer conductor lies on the side band 7 of the band 2. By compressing the conductor 1 in approximately one plane, the band 2 loops through each mixing conductor 1 and the protruding side edge is folded so that each surface of the ladder arrangement of one Tape thickness is covered. The gusset spaces 4 are in turn filled with metal.
Das AusfUhrungsbeispiel gemäß Figur 4, bei dem die Leiter 1 wiederum auf beiden Oberflächen des Bandes 2 angeordnet sind, unterscheidet sich von dem in Figur 3 dargestellten Ausführungsbeispiel dadurch, daß das Band auf beiden Seiten der Leite#ranordnung. überstehen und die Ränder nach verschiedenen Richtungen umgefaltet sind. Man kann die auf beiden Seiten der Leiteranordnung überstehenden Bandseiten auch in die gleiche Richtung umschlagen, so daß sich eine Anordnung, wie sie in Figur 5 dar-.gestellt ist, ergibt.The exemplary embodiment according to FIG. 4, in which the conductors 1 are again arranged on both surfaces of the strip 2, differs from the exemplary embodiment shown in FIG. 3 in that the strip is on both sides of the conductor arrangement. protrude and the edges are folded in different directions. The tape sides protruding on both sides of the conductor arrangement can also be folded over in the same direction, so that an arrangement as shown in FIG. 5 results.
Das in Figur 6 dargestellte Ausführungsbeispiel der Erfindung entspricht in seinem prinzipiellen Aufbau dem in Figur 5 gezeig-#en stabilisierten Supraleiter mit dem Unterschied, daß zwischen den nach einer Richtung umgeschlagenen seitlichen Bändern des Bandes 2 ein zusätzliches Band 8 größerer mechanischer Festig keit eingelegt ist, das als Armierung"des stabilisierten Supraleiters dient. Durch dieses zusätzliche Band 8 wird die mechanische Pestigkeit der Anordnung wesentlich erhöht.The embodiment of the invention shown in figure 6 corresponds in its basic design the gezeig- in figure 5 # en stabilized superconductor, with the difference that 2 an additional strip 8 to greater mechanical Festig is inserted ness between the folded according to a direction lateral bands of the band, which serves as reinforcement "of the stabilized superconductor. This additional band 8 significantly increases the mechanical strength of the arrangement.
Claims (2)
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Cited By (1)
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