DE1908885C

DE1908885C - Elektrischer Leiter mit mehreren verseilten Supraleiteradern für supraleitende Wicklungen oder Schaltstrecken

Info

Publication number: DE1908885C
Application number: DE19691908885
Authority: DE
Inventors: W. Dipl.-Ing. 8521 Tennenlohe Kafka
Original assignee: Max Planck Gesellschaft zur Foerderung der Wissenschaften eV
Current assignee: Max Planck Gesellschaft zur Foerderung der Wissenschaften eV
Filing date: 1969-02-21
Publication date: 1973-05-10

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektrischen Leiter mit einer vakuumdichten Hülle, die flüssiges oder überkritisches Helium als Kühlmittel niedriger Temperatur enthält, und mit mehreren miteinander verseilten und voneinander elektrisch getrennten Supraleiteradern, die in der Hülle angeordnet sind, für supraleitende Wicklungen oder Schaltstrecken.

Aus der österreichischen Patentschrift 256 956 ist bereits eine supraleitende Energieübertragungsleitung bekannt, deren aus Supraleitermatcrial bestehende Stromleiter in einer mit Kühlmittel gefüllten, rohrförmigen Hülle angeordnet und durch schlecht wärmeleitende Abstandshalter mechanisch an dieser ₄„ Hülle abgestützt sind.

Elektrische Leiter aus supraleitenden Werkstoffen werden jedoch nicht nur für Energieübertragungsleitungen, sondern auch für supraleitende Wicklungen und Schaltstrecken benötigt. Hier liegen nun wesentlieh andere Bedingungen vor als bei Energieübertragungsleitungen, da der elektrische Leiter einer supraleitenden Wicklung oder Schaltstrecke von Natur aus in einem hohen Magnetfeld arbeiten muß, das in einem Falle aus dem Eigenfeld der Wicklung und im anderen Falle aus dem die Schaltstrecke steuernden Feld besteht. Elektrische Leiter für supraleitende Wicklungen oder Schaltstrecken sind daher im Betrieb mechanischen Kräften ausgesetzt, die sehr große Beträge annehmen können, und man kann daher die für supraleitende Energieübertragungsleitungen bekannten Konstruktionen nicht für Wicklungen oder Schaltstrecken verwenden, da die bei Energieübertragungsleitungen üblichen Abstandshalter, die in möglichst großen Abständen angeordnet und mögliehst leicht ausgebildet sind, um die Wärmeverluste so gering wie möglich zu halten, nicht in der Lage •sind, die bei Wicklungen und Schaltstrecken auftretenden Kräfte aufzunehmen.
Bei supraleitenden Wicklungen oder Schaltstrecken müssen also sowohl die Wicklung oder Schaltstrecke als Ganzes als auch die sie bildenden Leiter in der Lage sein, hohen elektromagnetischen Kräften ohne nennenswerte Verformung standzuhalten.

•f

Diese Methode versagt aber bei Gleichstromwicklungen/die starken Magnetfeldänderungen ausgesetzt sind z.B. bei Erregerwicklungen von Großmaschinen bei Wechselstromwicklungen und t bei Kryotrons, weil dabei um so mehr Wirbelstromverluste im Stabilisierungsmetall enstehen, je großer dessen Querschnitt ist. Gemäß einer Ausgestaltung; der Er-Hndung wird daher der Querschnitt;der Seiladern des Leiters so verkleinert, daß die W.rbe stromver-

H¹^

Bei supraleitenden Wicklungen ist es bekannt, die

Leiter dicht zu wickeln, so daß sie sich gegeneinander

abstützen können und die Wicklung als Ganzes in

einem Bad aus flüssigem Helium zu betreiben, um die erforderliche niedrige Arbeitstemperatur von bei-

spielswcise 4,2° K aufrechtzuerhalten und die von

außen einströmende sowie die in der Wicklung entstehende Wärme abzuführen.

Es ist auch bekannt, die Wicklung aus rohrförmigen

Leitern aufzubauen, die im Innern das Kühlmittel, 10 luste vernachlässigbar sind. .

z. B. flüssiges oder gasförmiges Helium, führen. Die den dadurch praktisch vermieden

Wicklung braucht dann außerhalb der Leiter nur eine Wärmeisolation, aber keinen Heliumbehälter. Solche direkt gekühlte, hohle Leiter bestehen aus einem Rohr

aus normalleitendem Metall wie Kupfer oder Aluminium, in das Supraleiteradern als Einzeldrähte eingebettet sind, oder das den Supraleiter als Oberflächenschicht an seiner Innen- oder Außenseite trägt.

Naturgemäß hat ein solches Rohr einen Durchmesser

vcmi mehreren Millimetern, da sonst das zur Kühlung erforderliche Kühlmittel nicht durchströmen kann Derartige Abmessungen führen nun bei Leitern für

Stromstärken über 100 A bzw. bei Wicklungen für magnetische Feldstärken über H)OOOe zu nennenswerten Verlusten bei Strom- und Feldänderungcn.

nl*o z. B. bei Wicklungen für Wechselstrom, aber audi bei Wicklungen für Gleichstrom, die innerhalb he nrenzter Zeit auf- und aberregt werden. Es ent-

siclien dabei Wirbelstromverluste und Hysteresc-Vcr- men, sie müssen mc .»"'""."" ~Z"U_C Supraleitung

_lus,e. Die Verluste steigen mit dem Quadrat des 30 geben,.»^J^^JL. Deshalb ist

auch die bisher übliche Konstruktion mit großen Menge" von Stabilisierungsmetall nur betnebssicher wenn sich keine Gasblasen von "«^^^^^ an der Oberfläche des Stabihsierungsmeta Is ansam

eine Sge Stömung de» flüssigen Kühlnntles ode,

den uauuitu uiaivuav-n »w....~——_; - -

seelen der Adern sehr dünn, gegeneinander und verdrillt sind. Enthält eine Ader metaere supraleitende Seelen, so sind auch diese verdrillt, gegeneinander jedoch nur durch normalleitendes Metall getrennt. Um die bei Flußänderungen trotedeni1 noch auftretenden restlichen Flußsprunge mit ihrer lokalen Erwärmung unschädlich zu machen, werden die Adern von einem Wärmespeicher umgeben der diese lokalen Wärmemengen ohne nennenswerte Tempeaufnehmen kann. Als solcher

25 s:

Durchmessers und der Magnetfeldstärke. Sie können bei hoher Feldstärke für die Bemessung der Rückkiihlanlage der Wicklungen eine ausschlaggebende Rolle spielen.

Der vorliegenden Erfindung liegt dementsprechend die Aufgabe zugrunde, einen für supraleitende Wicklungen oder Schaltstrecken geeigneten elektrischen Leiter der eingangs genannten Art derart auszubilden, daß Wirbelstrom- und Hysterese-Verluste möglichst vermieden werden.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Hülle einen rechteckigen Querschnitt hat und den runden oder ovalen Leiter aus den miteinander verseilten Adern so· umgibt, daß sich an den vier Ecken zwischen der Hülle und dem Leiter freie Strömungsquerschnittc für das Kühlmittel ergeben und der Zwischenraum zwischen den einzelnen Adern mit Kühlmittel ausgefüllt ist.

Bei dem vorliegenden Leiter werden nennenswerte Wirbelstrom- und Hystereseverluste vermieden und ein großflächiger Kontakt mn dem Kühlmittel gewährleistet. Der Leiter ist außerdem leicht biegsam, so daß er sich auch für Wicklungen mit kleinem Biegeradius verwenden läßt. Er zeichnet sich außerdem durch eine hohe mechanische Festigkeit und Widerstandsfähigkeit gegen elektromagnetische Kräfte aus, wie sie bei Leitern für supraleitende Wicklungen und Schaltstrccken notwendig ist. Um das Supraleiter-Material gut auszunützen, ist senkrechte Leiteranordnung, einhalten

Bei einer Weiterbildung des Leiters gemäß der Erfindung werden demnach Supraleiteradern mit kleinem Durchmesser mit einer gewissen Menge Metall in gut wärmeleitenden Kontakt gebracht, se daß die Oberfläche der Ader gegenüber der Oberfläche der Aderseele vergrößert wird. Die Aderoberfläche "" ^~^:i "*^:i ^A"^m Kühlmittel

um aas aupraiciier-maicnai gui uubz.uuuu.wii, ■·■··. ^- · ■■ -

es ferner bekannt, den Supraleiter voll zu stabilisieren. 60 aufeinanderfolgende

...... ... τ . · , ._.i__ ι- 1-:. \A„., Ι.,ηη Hip I ape

Isolierung wird am einfachsten durch eine ganz lockere Umspinnung mit isolierenden Fäden bewirkt, z. B. wird Glasfaserzwirn von mindestens 50 μηι Durchmesser schraubenlinienförmig um die Ader herumgewickelt, wobei die Steigungshöhe der Schraubenlinie mehrfach so groß wie die Zwirndicke ist. Die Adern werden " °" **->·'*** rWspn

Dies geschieht durch die Verbindung des Supraleiters mit einem mehrfach größeren Querschnitt aus hochreinem Kupfer oder Aluminium. Dies bewirkt, daß bei Flußsprüngen im Supraleiter die lokalen Verluste klein bleiben, weil der Strom aus dem Supraleiter in einen ausreichend großen Querschnitt des Stabilisicrungsmetalls übergehen kann, dessen Verluste durch das Kühlmittel dauernd abgeführt werden können?

M An ST gen aui einen isolieren helium-SSgen Kern⁸ wickeln, _% B. auf eine Schraubenfeder aus einem Kunststoff-Faden. Zur guten Platz ausnutzung ist es zweckmäßig, das rund > oder^ovalc Seil in eine rechteckige Hülle so «nziuchheBen, daß an den vier Ecken freie Strömungsquerschnitte ent tehen T?otzdem kann das Seil sich in ata Richtungen abstützen. Die erfindungsgemaße Leiter

bauart hat zur Folge, daß der Innenraum der Hülle zu mindestens einem Viertel, vorzugsweise aber zu mehr als der Hälfte vom Kühlmittel ausgefüllt wird. Trotzdem erhält man günstige effektive Stiomdichten. Sie liegen auch bei Gleichstromwicklungen günstiger als bei voll stabilisierten Wicklungen der üblichen Bauweise.

Die vakuumdichlcn Hüllen werden zweckmäßig über das fertige Seil stranggepreßt. Bei kürzeren Leilerlängen kann das Seil auch in die Hülle eingezogen werden. Die Hülle kann aus Metall, Kunststoff oder Glas usw. bestehen. Nimmt man Metall, so soll dieses bei der niedrigen Betriebstemperatur keine besonders hohe Leitfähigkeit besitzen. Als cxtrudierbare Metalle eignen sich z. B. Aluminium geringer Reinheit, Aluminium-Zink-Legierungen oder nicht supraleitende Blei-Legierungen. Stranggepreßte Kunststoffhüllen können durch einen Überzug aus Metall vakuumdicht gemacht werden. Man kann z. B. einen zusätzlichen dünnen Überzug aus einem Kunststoff aufpressen, der sich mit einem fest haftenden Nickelüberzug durch stromlose Reduzierung versehen läßt, auf den dann auf galvanischem Wege ein weiterer porenfreier Metallüberzug, z. B. Nickei oder Chrom, von einigen μΐη Dicke aufgebracht wird.

Wird das Sen mn cinei Metallhülle umgeben, so ist es zweckmäßig, das Seil mit isolierenden Fäden locker zu umspinnen, so daß es einerseits von der Hülle isoliert ist, das Helium jedoch aus dem freien Strömungsquerschnitt zwischen die Adern des Seiles eindringen kann. Dies hat den Vorteil, daß die Hüllen außen für nebeneinandcrliegende Windungen nicht isoliert zu werden brauchen. Zur Verhinderung großer Wirbelstromverluste in den aneinanderliegenden Hüllen einer Wicklung genügen bereits die natürlichen Oxydschichten zwischen den einzelnen Windungen. Die ganze Wicklung bildet einen gut wärmeleitenden Körper, der bei Gleichstromwicklungcn nur an seiner Oberfläche gekühlt und auf die Betriebstemperatur gebracht werden muß. Das Kühlmittel im Innern der Hülle braucht dann nicht zu zirkulieren und dient nur dazu, durch seine hohe spezifische Wärmespeicherfähigkeit die bei Flußsprüngen und Feldänderungen entstehenden Wärmemengen aufzunehmen und zu verhindern, daß dabei lokale Übererwärmungen auftreten, die zu einer Löschung der Supraleitfähigkeit führer, könnten. Die ganze Wicklung wird innerhalb der Wärmeisolation von einem Schirm aus wärmeleitendem Metall umgeben, der mittels von flüssigem oder überkritischem Helium durchströmten Rohren auf der niedrigen Betriebstemperatur gehalten wird. Zur ersten Abkühlung kann durch solche Rohre auch zunächst flüssiger Stickstoff geleitet werden, ohne daß das Innere der Leiterhüllen durch einen Stoff verunreinigt wird, der beim Abkühlen auf 4,2° K fest wird und die Leiterhüllen innen verstopfen könnte. Bei einer solchen Anordnung mit Kühlung der Wicklung von außen genügt es, die Leiterhüllen an einem oder beiden Enden der Wicklung an eine Helium-Vorratsflasche anzuschließen. Beim Abkühlen der zunächst gasförmigen Hüllenfüllung kann dann Helium nachströmen und immer der gleiche Druck aufrechterhalten werden.

Befinden sich die Zuführungen zur Wicklung auf Zimmertemperatur, so verwendet man zweckmäßig Heliumgasflaschen hohen Druckes, der dann durch Reduzierventile auf den Betriebsdruck innerhalb der Lederhülle herabgesetzt wird. Ist der Betriebsdruck unterkritisch, wird das Helium innerhalb der Hülle bei Abkühlung auf 4,2^U K flüssig, ist er überkritisch. z. B. also 3 ata, so bleibt das Helium bei hoher Dichte gasförmig, und es können sich keine Gasblasen bilden. Verwendet man den erfindungsgemäßen Leiter für Wechselstrom oder sich häufig in seiner Stärke ändernden Gleichstrom oder als magnetisch gesteuerte Schaltstrecke (Kryotron), muß man also mit nennenswerten Verlusten im Betrieb rechnen, genügt es nicht. die von außen einströmende Wärme an der Oberfläche der ganzen Wicklung durch einen gekühlten Schirm fernzuhalten. Es muß dann jeder Leiter im Innern der Hülle dauernd gekühlt werden. In diesem Fall wird das Kühlmittel im Innern der Hülle laufend durch frisch gekühltes ersetzt. Der Leiterhülle wird in geeigneten Abständen frisches Kühlmittel züge führt, das dann durch die Leiterhülle strömt und nach einer gewissen Entfernung wieder ausströmen kann. Liegen die Leiterhüllen auf Erdpotential, s<> ao kann die Kühlmittelzu- und -ableitung durch Metall rohre innerhalb der Wärmeisolation erfolgen. Sinti metallische Leiterhüllen mit dem Leiterseil in elektrischem Kontakt, so wird die wiederholte Kühlmittelzufuhr und -ableitung über Isolierrohre bzw S₅ Metallrohre mit isolierendem Zwischenstück vore nommen. Dann muß auch die Leiterhülle jeder Ww, dung von den anderen Windungen elektrisch isolk-:^: werden. Nachfolgend wird die Erfindung an Haiv der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt Fig. 1 Querschnitt eines Leiters für Gleichstrom. großer Stromstärke,

Fig. 2 Querschnitt durch eine Ader eines Leite"·- nach Fig. 1,

Fig. 3 Querschnitt durch eine Gleichstrom wicklung aus Leitern nach Fig. 1,

Fig. 4 schematische Darstellung einer Wickln■■■.: nach F i g. 3 einschließlich der Kühleinrichtung.

Fig. 5 Querschnitt durch einen Leiter für ciu Wechsel strom-Wicklung,

Fig. 6 Querschnitt durch eine Ader für einen ■ ter nach F i g. 5,

Fig. 7 Querschnitt durch einen Kryotron-Leiu ■ Fig. 8 ein Verbindungsstück für zwei Leiter na Fig. 1 und 7,

Fig. 9 Querschnitt durch einen Leiter mit Mc'n: fichscil.

Fig 1 zeigt den Querschnitt eines Leiters 1'iü

Gleichstrom von beispielsweise 10 000 A. Au! t-i"-.-wellenförmig gefalteten und gelochten Kunststoffsie- ' sind supraleitende isolierte Adern 2 in mehreren 1 .;·-- gen gegensinnig verdrillt aufgewickelt. Durch eilockere Umspinnung 3 mit isolierenden Fäden isi d-■■■ Seil gegen eine äußere Hülle S isoliert. Die Hülle au; einer Aluminiumlegierung ist auf das fertige Sei

durch Strangpressen aufgebracht. An den vier Ecker

der Hülle bleiben freie Strömungsquerschnitte 4 füi

das Kühlmittel, das auch in den Kanälen des Steges 1

._t .strömen kann. Das Kühlmittel dringt durch dif

*' lockere Umspinnung 3 zwischen die einzelnen Aden

ein. Die Kühloberfläche für die Adern ist deshalt groß.

F i g. 2 zeigt den Querschnitt einer Ader des Leiter¹ nach Fi g. 1. 6 ist die supraleitende Seele. Sie besteh z. B. aus dem harten Supraleiter Niob-Titan. Dif Seele ist von einem Mantel 7 aus hochreinem Kupfe umgeben, der auch einen so großen Querschnitt er halten kann, daß eine Vollstabilisierung eintritt. Un hohe effektive Stromdichten zu erreichen, kann abc

der Querschnitt wesentlich verkleinert werden, ohne daß die Betriebssicherheit leidet. Tritt allerdings bei einer so bemessenen Wicklung eine Löschung der Supraleitfähigkeit auf, so muß der Wicklungsslrom schnell herabgesetzt werden, um zu verhindern, daß die gesamte magnetische Energie der Wicklung innerhalb der Leiter in Warme umgesetzt wird. Um die einzelnen Adern gegeneinander zu isolieren, erhalten sie eine lockere Umspinnung mit einem isolierenden Faden 8.

Fig. 3 zeigl den Querschnitt einer Wicklung, die aus Leitern nach Fig. 1 aufgebaut ist und beispielsweise zur Erregung eines Turbogenerators dient. 10 ist eine Windung aus einem Leiter nach Fig. 1. Die Windungen sind ohne Isolation nebeneinander- und übereinandergewickclt und stützen sieh gegenseitig ab. Sie sind von einem Schirm 12 aus Kupfer umschlossen, der aber nicht vakuumdicht zu sein braucht und zweckmäßig zur Veminderung von Wirbelstromverlustcn Längs- und Qucrschlilze besitzt. Ein Längsschlitz ist mit 16 bezeichnet. Der Schirm 12 steht in wärmeleitender Verbindung mit einem Flachrohr 13, das im Innern flüssiges oder überkritisches Helium führt. Schirm und Kühlrohr befinden sich auf Erdpotential. Sie werden in einem Vakuumbehälter 14 durch Abstandsstücke 15 festgehalten.

Der Vakuumbehälter 14 besteht aus schlecht leitendem Metall, z. B. nicht rostendem Stahl, und liegt nuf Erdpotcntial. Die Abstandsstücke 15 können aus druckfesten Keramikscheiben so aufgebaut sein, daß zwischen den einzelnen Teilen immer nur einige Berührungspunkte vorhanden sind, so daß der Wärmeübergang gering bleibt.

F i g. 4 zeigt schematisch eine Wicklung 21 aus Leitern nach Fig. 1 mit einem Schirm 22, Zuführungen 23 des Kühlmittels aus einem Rückkühler 24 sowie Stromzuführungen 25 zur Wicklung mit Drucknaschen 26 für gasförmiges Helium und Gleichstromklenimen 27. 28 ist der äußere Vakuumbehälter der Wiirmeisolation. Die Abstandsstückc zwischen Vakuumbchältcr und Schirm sind nicht gezeichnet. Der Zwischenraum zwischen Schirm und Vakuumbehälter wird zweckmäßig mit Superisolation, also reflektierenden Folien, ausgefüllt, so daß die Wärmccinstrah- ;;ιημ vermindert wird.

Fig. 5 zeigt den Querschnitt durch einen Leiter, -.'er auch für Wechselstrom geeignet ist. Das Seil besteht aus Adern 31. die in mehreren gegensinnig verdrillten Lagen um einen Mittelleiler herumgelegt sind. Das Seil befindet sich in einer stranggepreßten Kunststoffhülle 32. Der Aufbau der Ader 31 geht aus Fig. 6 hervor. Diese enthält eine Vielzahl von supraleitenden Seelen 41, die in ein Metall 42 eingebettet sind. Die Ader wird um ihre eigene Achse verdreht, so daß die einzelnen Seelen schraubenlinienförmig um die Aderachse verlaufen. Die Isolation gegen die Nachbaradern ist durch einen schraubenlinienförmig um die Ader gewickelten Isolierfaden 43 sichergestellt. Die Steighöhe der Schraubenlinie ist mehrfach so groß wie die Fadendicke.

F i g. 7 zeigt den Querschnitt durch einen Leiter, der für ein Kryotron in Maschinen oder Schaltern Verwendung finden kann. Das Seil besteht hier aus :wei Lagen von Adern 51, die gegensinnig verdrillt nif eine Schraubenfeder 52 aus einem Kunststoff-Fa-Jen aufgewickelt sind. Um das Seil liegt als Isolierung eine lockere Umspinnung 53, alles in einer Hülle 54. Verwendet man für diese Metall, so soll es eine relativ schlechte Leitfähigkeit haben. Die Adern dieses Seiles sind ähnlich aufgebaut wie bei Fig. 6, doch darf das Einbettungsmetall keinen wesentlich größeren Querschnitt haben als die Summe der Querschnitte der supraleitenden Seelen. Die Seelen bestehen aus einem weichen Supraleiter, z. B. Niob, oder aus einem harten Supraleiter, wie Blei-Wismut-Eutektikum mit einer kritischen Feldstärke von etwa 13,8kG, also unterhalb der Eisensättigung. Das Einbettungsmetall soll einen möglichst hohen spezifischen Widerstand haben. Man wählt dafür z. B. Legierungen von Nickel mit Kupfer, Eisen oder Chrom. Die Adern werden dadurch hergestellt, daß ein Block aus dem Einbcttungsmetall mit Löchern versehen wird, in die die

•5 Supraleiterstäbe eingepaßt und eventuell eingelötet werden. Das Ganze wird dann durch Hämmern, Walzen oder Ziehen auf einen so kleinen Querschnitt heruntergearbeitet, daß die einzelnen Seelen nur noch wenige μηι dick sind. Bei Verwendung von weichen

^ao Supraleitern ist es besonders wichtig, für die Seelen möglichst geringe Dicke zu erreichen, weil dadurch die kritische Stromdichte j_c und infolge des Weglängen-Effektes der spezifische Widerstand « erhöht wird. Zur Herabsetzung der Spcrrvcrluste eines

*5 Kryotrons ist es wichtig, das Produkt /_r · ρ möglichst groß zu machen. Weil mit abnehmender Dicke der supraleitenden Seele die kritische Feldstärke zunimmt, ist auch eine untere Grenze für die Dicke gegeben. Auch hier ist die Verdrehung der Ader um ihre Längsachse zweckmäßig.

F i g. 8 zeigt den Längsschnitt durch ein Verbindungsstück zwischen einem Leiter nach F i g. 1 und einem Leiter nach F i g. 7. Mit 61 ist der Leiter nach Fig. 1 bezeichnet und mit 62 der Leiter nach F i g. 7.

Um eine Verbindung herzustellen, wird bei beiden Leitern die Hülle eine Strecke von mehreren Zentimetern entfernt, ebenso die Isolation zwischen den Adern. Dann werden die Adern 63 des Leiters 61 und die Adern 64 des Leiters 62 ineinander gesteckt, mit einer Kupferhülse 65 umgeben, zusammengequetscht und verlötet. An dieser Stelle also sind die Adern nicht voneinander isoliert und erhöhte Wirbelstromverluste zu befürchten. Deshalb werden solche Verbindungen innerhalb einer Wicklung in ein Gebiet kleiner Magnetfeldstärke gelegt. Die Hüllen der beiden Leiter 61 und 62 werden durch eine Hülle 66 miteinander vakuumdicht verbunden. Die F i g. 8 zeigt auch die Zufuhr des Kühlmittels, die zweckmäßig an solchen Verbindungsstücken erfolgt, um die hier entstehende Wärme sicher abzuführen. Ein Rohransatzstück 67 ist über ein federndes Metallzwischenstück 68 mit einem Keramikrohr 69 vakuumdicht verlötet, dieses wieder auf die gleiche Weise mit einem Rohr 70. Dadurch wird zwischen das geerdete Zu-

fuhrrohr 70 und die Metallhülle 66 eine Isolierung

eingeschaltet, was in den Fällen von Bedeutung ist,

wo ein Kontakt zwischen Leiterseil und Leiterhülle vorhanden ist.

Die F i g. 9 zeigt einen Leiter mit Mehrfachseil,

der für Wechselstrom oder als Kryotron geeignet ist. Die einzelnen Adern 71 sind z. B. wie bei F i g. 6 aufgebaut. Sie bilden sechs einlagige Seile 72, die auf Schraubenfedern 73 aus Kunststoff gewickelt sind. Gemeinsam liegen sie auf einer Schraubenfeder 74 aus

⁶S Kunststoff. Sie werden von einer Hülle 75 vakuumdicht eingeschlossen. Hier ist der größere Teil d*s Innenraumes der Hülle für die Kühlmittelströmung frei.

Man kann auch in Maschinen mit harten Supraleitern und Kryotron diese beiden Leiter in einer gemeinsamen Hülle oder auch den harten Supraleiter im inneren Hohlraum eines Kryotrons gemäß F i g. 7 oder 9 unterbringen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen ;

Claims

Patentansprüche:

1. Elektrischer Leiter mit einer vakuumdichten' Hülle, die flüssiges oder überkritisches Helium, als Kühlmittel niedriger Temperatur enthält, und mit mehreren miteinander verseilten und voneinander elektrisch getrennten Supraleiteradern, die in der Hülle angeordnet sind, für supraleitende Wicklungen oder Schaltstrecken, dadurch gekennzeichnet, daß die HuHe(S, 54) einen rechteckigen Querschnitt hat und den runden oder ovalen Leiter aus den miteinander verseilten Adern (2, 31, 51, 63, 64, 71) so umgibt, daß sich an den vier Ecken zwischen der Hülle und dem Leiter freie Strömungsquerschnitte (4) für das Kühlmittel ergeben und der Zwischenraum zwischen den einzelnen Adern mit Kühlmittel ausgefüllt ist.

2. Elektrischer Leiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Ader des Seiles aus einer oder mehreren supraleitenden Seelen (6, 41) und einem mit jeder Seele in gut wärmeleitendem Kontakt stehenden Metall (7, 42) besteht.

3. Elektrischer Leiter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede Ader mit isolierenden Fäden (43) so locker umsponnen ist, daß das Kühlmittel mit dem größeren Teil der Metalloberfläche direkte Berührung hat.

4. Elektrischer Leiter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlmittel mindestens ein Viertel des Innenraumes der Hülle einnimmt.

5. Elektrischer Leiter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülle aus einem Metall geringer Leitfähigkeit, z. B. aus unreinem Aluminium oder einer Aluminiumlegierung besteht.

6. Elektrischer Leiter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Seil mit isolierenden Fäden (53) locker umsponnen ist, so daß das Seil einerseits von der Hülle (54) isoliert ist, das Kühlmittel jedoch aus dem freien Stömungsqucrschnitt leicht zwischen die Adern des Seiles eindringen kann.

7. Elektrischer Leiter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die kompletten Leiter ohne Isolation zwischen den Hüllen der einzelnen Windungen zu größeren Wicklungen oder Wicklungsteilen gewickelt sind.

8. Elektrischer Leiter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Wicklungen oder Wicklungsteile innerhalb einer Wärmeisolation in einem Schirm (12, 22) aus gut wärmeleitendem Metall befinden, der mittels von flüssigem oder überkritischem Helium durchströmten Rohren auf der niedrigen Betriebstemperatur gehalten wird.

9. Elektrischer Leiter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülle (5, 54) aus einem stranggepreßten Kunststoff mit einem vakuumdichten Metallüberzug besteht.

10. Elektrischer Leiter nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß überkritisches Helium innerhalb der Hülle des Leiters dadurch aufrechterhalten wird, daß die Enden des Leiters (21) an mit Heliumgas gefüllte Druckflaschen (26) angeschlossen sind.

11. Elektrischer Leiter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das flüssige oder überkritische Helium der Leiterhülle an mehreren Stellen der Leiterlänge zu- und wieder abgeführt wird und eine Kühlmittelströmung innerhalb der Hülle aufrechterhalten wird.

12. Elektrischer Leiter nach einem der Ansprüche 1 bis 5 und 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Seil von der Hülle nicht elektrisch isoliert ist, diese mit einer Isolierung umgeben ist und die Zu- und Abführungen des Heliums über Isolierstrecken erfolgen.

13. Verbindung von zwei Leiterstücken nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Adern der zu verbindenden Seile über eine Strecke von mehreren Zentimetern Länge von der Hülle und ihren Isolierungen befreit, ineinandergeschoben, zusammengequetscht und verlötet sind.