DE1952148B2

DE1952148B2 - Supraleiter

Info

Publication number: DE1952148B2
Application number: DE1952148A
Authority: DE
Inventors: Alfred Dipl.-Phys. Affoltern Schiller (Schweiz)
Original assignee: Maschinenfabrik Oerlikon AG
Current assignee: Maschinenfabrik Oerlikon AG
Priority date: 1969-01-17
Filing date: 1969-10-16
Publication date: 1979-11-08
Also published as: DE1952148A1; FR2028494A1; CH476408A; GB1250998A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Supraleiter gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und auf ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Supraleiters.

Supraleiter können bekanntlich unter ihre kritische Temperatur, bei deren Überschreitung die supraleitenden Eigenschaften verloren gehen, gekühlt werden, indem man sie in Behälter, sogenannte Kryosuten bringt, welche tiefsiedende, verflüssigte Gase, vorzugsweise flüssiges Helium enthalten. Die Abkühlung läßt sich jedoch auch dadurch erreichen, daß hohlausgebildete Supraleiter Verwendung finden, in deren Innerem das Kühlmittel unter Druck zirkuliert. Um einen Wärmeeinfall von außen zu verhindern, müssen diese Supraleiter in einem Vakuumtank untergebracht sein. Es sind bereits stabilisierte Supraleiter bekannt geworden, die mit einem normalleitenden Material, vorzugsweise Kupfer plattiert oder mit Hilfe von Kaltverformungen in Kupfer eingebettet sind. Stabilisierte, supraleitende Rohre von großem Querschnitt haben den Nachteil, daß

mit den üblichen Ziehverfahren höchstens Längen bis zu 50 m herstellbar sind. Da jedoch oftmals wesentlich längere Rohre benötigt werden, sind zahlreiche Verbindungen erforderlich, die mechanische und elektrische Probleme mit sich bringen. Es treten nämlich an den Stoßstellen beträchtliche Widerslandserhöhungen und damit lokale Erwärmungen auf, die zu einem vermehrten Kühlmittelverbraueh führen. Um den mechanischen Beanspruchungen zu genüge™, denen ein solcher Supraleiter im Betrieb ausgesetzt ist, sind ferner an den Stoßstellen Querschnittsvergrößerungen unvermeidlich. Diese wiederum komplizieren den Wickelvorgang. Es wurde zwar schon vorgeschlagen, trapezförmig ausgebildete, srabilisierte Supraleiter zwischen einen inneren und äußeren, hohlausgebildeten Tragkörper aus normalleiiendem Material anzuordnen, doch sind derartige Anordnungen sehr aufwendig, und die segmentartig ausgebildeten Supraleiter müssen genau in den Raum zwischen dem äußeren und inneren Tragkörper eingepaßt werden, um den elektrischen sowie den Wärmeübergangswiderstand hinreichend klein halten zu können.

In »Bull. SEV« 58 (1967) 20,30. September, Seiten 915 und 916, ist ein Supraleiter beschrieben und dargestellt, der aus einem hohl ausgebildeten, normalleitenden Tragkörper und darauf aufgebrachten bandförmigen Supraleitern besteht. Es ist jedoch nicht beschrieben, wie dieser Supraleiter in Längsrichtung aufgebaut ist, um eine ausreichende Länge desjenigen zu ermöglichen. Auch dieser Supraleiter muß in Längsrichtung Verbindungsstellen aufweisen, die z. B. verlötet sind, und verminderte elektrische und thermische Leitfähigkeit aufweisen.

Es ist Aufgabe der Erfindung, die Mängel des Bekannten zu beheben und einen Supraleiter der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art zu schaffen, bei dem keine größeren Wärmestauungen infolge einer schwächeren Leitfähigkeit der Verbindungsstellen auftreten.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebene Erfindung gelöst.

Der Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß die gegenseitige räumliche Versetzung der Verbindungsstellen zwischen den supraleitenden Bändern die Stellen verminderter elektrischer und thermischer Leitfähigkeit in der Längsrichtung des Supraleiters verteilt, so daß kein Querschnitt des Supraleiters von größeren Wärmestauiingen bedroht ist.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Das Verfahren zur Herstellung eines solchen Supraleiters ist dadurch gekennzeichnet, daß zunächst der Tragkörper aus Einzelstücken zu einer vorbestimmten Länge verlötet oder verschweißt wird und daß hierauf die Befestigungsschicht sowie die supraleitenden Bänder auf der Außenfläche des Tragkörpers angebrachtwerden.

Die Vorteile der Erfindung bestehen auch darin, daß die Anzahl der Verbindungsstellen zwischen den supraleitenden Bändern sehr stark reduziert werden kann, daß der Supraleiter eine hohe mechanische Festigkeit besitzt, die auch die Herstellung von Spulen mit relativ kleinem Radius gewährleistet und daß der konstruktive Aufbau einfach und billig ist.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes vereinfacht wiedergegeben. Es zeigt

F i g. I einen innengekühlten Supraleiter,

Fig.2 Teile von zwei supraleitenden Bändern in der Nähe ihrer Verbindungsstelle.

In Fig. I ist mit 1 ein Tragkörper bezeichnet, durch dessen Hohlraum 2 ein Kühlmedium strömt. Bandförmige, stabilisierte Supraleiter, die aus Metallbändern 3 und darin eingebetteten, supraleitenden Drähten 4 bestehen, sind an der Außenfläche des Tragkörpers 1 befestigt. Diese Befestigung kann z. B. mit Hilfe eines speziellen Lotmetalls, vorzugsweise eines Silberweichlots erfolgen. Die Bezugsziffer 5 kennzeichnet die Lotmetallschicht, die sich sowohl zwischen der Außenfläche des Tragkörpers 1 und den bandförmigen Supraleitern 3, 4 als auch zwischen benachbarten Flächen der supraleitenden Bänder befindet

Der Tragkörper 1 kann aus Kupfer oder Aluminium bestehen. Für die Supraleitenden Drähte 4, die wiederum in Kupfer- oder Aluminiumbänder 3 eingebetter sind, finden insbesondere die Legierungen Niob-Tiian bzw. Niob Zirkon Verwendung,

Der hohle Tragköprer 1 läßt sk h aus Einzelstücken zu jeder beliebigen Länge durch Löien oder Schweißen zusammensetzen. An den Stoßstellen ist insbesondere auf gute mechanische Eigenschaften zu achten, da der Tragköprer auch bei hohen Innendrücken absolut dicht sein muß. Das Ziehen von supraleitenden Bändern 3,4 in Längen von mehreren hundert Metern ist mit den heutigen technischen Einrichtungen ohne weiteres möglich. Der Lötvorgang kann kontinuierlich beispielsweise dadurch erfolgen, daß nach dem Aufbringen der Lotmetallschicht und der supraleitenden Bänder auf den Tragkörper der Supraleiter durch erwärmte Lötbacken gezogen wird.

ίο Um lange Supraleiter herstellen zu können, muß man supraleitende Bänder 3, 4 miteinander verbinden. Dies geschieht gemäß Fig.2. Dort sind gleiche Teile mit denselben Bezugszeichen versehen wie in Fig. 1. Die Bänder weisen vorteilhaft Gehrungschnitte 6 auf, und die Verbindungsstellen sind miteinander verlötet. Um zu vermeidem, daß größere Wärmestauungen infolge einer schwächeren Leitfähigkeit der Verbindungsstellen auftreten, sind diese räumlich gegeneinander zu versetzen. Gemäß Fig. 1 weist der Tragkörper 1 Rechteckfor-

>ii men aui. Es ist selbstverständlich auch möglich, ihn polygonförmig bzw. rund auszi/uilden. Letzeres ist insbesondere bezüglich der öffnung 2 tweckmäßig.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Supraleiter mit einer Befestigungsschicht zwischen der Außenfläche eines hohl ausgebildeten, normal leitenden Tragkörpers und bandförmigen, stabilisierten Supraleitern, dadurch gekennzeichnet, daß der Supraleiter aus einer Vielzahl von aufeinanderfolgenden supraleitenden Bändern (3, 4) aufgebaut ist und daß die Verbindungsstellen (6) zwischen den supraleitenden Bändern (3, 4) räumlich gegeneinander versetzt sind.

2. Supraleiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die supraleitenden Bänder (3, 4) geschrägte Verbindungsstellen (6) aufweisen.

3. Supraleiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich zwischen der Außenfläche; des Tragkörpers (1) und den supraleitenden Bändern (3, 4) eine Lotmetallschicht (5) befindet.

4. Supraleiter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich zwischen den einander benachbarten Flächen der supraleitenden Bänder (3, 4) eine Lotmetaiischicht (5) befindet.

5. Supraleiter nach Anspruch I. dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Tragköpers (1) Viereck- oder Polygonform aufweist.

6. Verfahren zur Herstellung eines Supraleiters nach Anspruch I, dadurrh gekennzeichnet, daß zunächst der Tragkörper (1) aus Einzelstücken zu einer vorbestimmten Länge verlötet oder verschweißt wird und daß hierauf die Befestigungsschicht (5) sowie die supraleitenden Bänder (3,4) auf der Außenfläche des Tragkörpers (1) angebracht werden.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die supraleitenden Bänder (3,4) an den Tragkörper (1) gelötet werden.

8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die einander benachbarten Flächen der supraleitenden Bänder (3, 4) miteinander verlötet werden.

9. Verfahren nach Anspruch 6. dadurch gekennzeichnet, daß die supraleitenden Bänder (3, 4) mit Gehrungsschnitten versehen und an diesen abgeschrägten Stellen (6) miteinander verlötet werden.