DE1956307A1 - Process for making connections between stabilized superconductors - Google Patents
Process for making connections between stabilized superconductorsInfo
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Description
Maschinenfabrik Oerlikon, Zürich-Oerlikon (Schweiz)Maschinenfabrik Oerlikon, Zurich-Oerlikon (Switzerland)
Verfahren zur Herstellung von Verbindungen zwischen stabilisierten Process for making connections between stabilized n
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Verbindungen zwischen stabilisierten Supraleitern sowie auf die nach diesem Verfahren hergestellten Verbindungen selbst»The present invention relates to a method for Establishing connections between stabilized superconductors and the connections themselves made using this process »
Es gehören bereits stabilisierte Supraleiter zum Stand der Technik,die aus supraleitenden Drähten bestehen, die mit einem normalleitenden Material, vorzugsweise Kupfer oder Aluminium, plattiert oder hierin mit Hilfe von Kaltverformungen eingebettet sind. Die heutigen technischen Einrichtungen begrenzen die Länge von stabilisierten Supraleitern je nach Gewicht pro Längeneinheit auf 50 bis 300 m. Da jedoch supraleitende Wicklungen vielfach erheblich langer sind (2000 m und mehr) ist es notwendig, supraleitende . Stücke zusammenzusetzen. Hierbei treten sowohl elektrische als auch mechanische Probleme auf. So muss beispielsweise der Kontaktwiderstand der Verbindungsstellen zwischen den Supraleitern in der Grossen-Ordnung von 10 Ω liegen. Ferner sind Zugkräfte von ca. J5000 kp aufzunehmen. Bei grösseren Uebergangswiderständen würden lokale Erwärmungen auftreten, die einen erhöhten Verbrauch des teueren Kühlmittels zur Folge hätten. Bei zu geringer mechanischer Festigkeit könnte die Wicklung den im Betrieb auftretenden elektromagnetischen Kräften nicht standhalten. Weiterhin ist zu beachten, dass bei der Herstellung der Verbindungsstellen zwischen den Supraleitern dieseStabilized superconductors already belong to the state of the art, which consist of superconducting wires which are plated with a normally conductive material, preferably copper or aluminum or embedded therein by means of cold deformation. Today's technical facilities limit the length of stabilized Superconductors depending on the weight per unit length of 50 to 300 m. However, since superconducting windings are often considerable are longer (2000 m and more) it is necessary to be superconducting. Putting pieces together. This occurs both electrical and mechanical problems. For example, the contact resistance of the connection points between the superconductors must be of the order of magnitude of 10 Ω. In addition, tensile forces of approx. J5000 kp to record. In the case of larger contact resistances, local Warming occurs, which would result in an increased consumption of the expensive coolant. If the mechanical strength is too low the winding could not withstand the electromagnetic forces occurring during operation. It should also be noted that the Manufacture of the connection points between the superconductors these
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nicht über 450 C erwärmt werden dürfen, da sonst der kritische Strom, bei dessen Ueberschreitung die supraleitenden Eigenschaften verloren gehen, sinkt.must not be heated above 450 C, otherwise the critical one Current, above which the superconducting properties are lost, sinks.
Es ist Aufgabe der Erfindung, zwischen stabilisierten Supraleitern Verbindungen herzustellen, welche den vorgenannten Forderungen sowohl in elektrischer als auch in mecL \niseher Hinsicht genügen.It is the object of the invention, between stabilized superconductors Establish connections which meet the aforementioned requirements in both electrical and mechanical terms.
Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin dass die zu verbindenden Enden der Supraleiter abgestuft, die in Längsrichtung der Leiter/ verlaufenden Stufenflächen oxydfrei gemacht, die quer zur Längsrichtung der Supraleiter liegenden Stufenflächen geätzt, die abgestuften Enden in überlappter Anordnung mechanisch miteinander verbunden und die Spalte der Verbindungsstellen elektronenstrahlgeschweisst werden.The solution to this problem is that the to be connected Graduated ends of the superconductors, which are made oxide-free in the longitudinal direction of the ladder / running step surfaces, which are transverse to the longitudinal direction The stepped surfaces lying on the superconductor are etched, the stepped ends mechanically overlapping with one another connected and the column of the connection points are electron beam welded.
Die auf solche Weise erhaltenen Verbindungen zeichnen sich durch hohe mechanische Festigkeit und sehr kleine Kontaktwiderstände aus.The connections obtained in this way are characterized by high mechanical strength and very low contact resistances the end.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes vereinfacht wiedergegeben. In the drawing, exemplary embodiments of the subject matter of the invention are shown in simplified form.
Es zeigtIt shows
Fig. 1 die Enden zweier miteinander zu verbindender Supraleiter, Fig. 2 die Ueberlappung von zwei abgestuften Leiterenden, Fig. 5 eine fertige Verbindung.1 shows the ends of two superconductors to be connected to one another, FIG. 2 shows the overlap of two stepped conductor ends, FIG. 5 shows a finished connection.
In Fig. 1 ist mit 1 das Ende eines ersten, mit I1 das Ende eines zweiten stabilisierten Supraleiters bezeichnet. Im Kupfer 2,2* sind supraleitende Drähte 3,3' eingebettet. Um die Supraleiter miteinander zu verbinden, werden zunächst in einem vorbestimmtenIn Fig. 1, 1 denotes the end of a first, and I 1 denotes the end of a second stabilized superconductor. Superconducting wires 3.3 'are embedded in the copper 2.2 *. In order to connect the superconductors to one another, first in a predetermined
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Abstand von den Enden 1,1' Schlitze 4,4' angebracht, die sich etwa über die halbe Leiterbreite erstrecken. Danach werden die schraffierten Teile, beispielsweise durch Fräsen, entfernt.Distance from the ends 1.1 'slots 4.4' attached, which are about Extend over half the width of the ladder. After that the hatched Parts removed, for example by milling.
Gemäss Fig. 2 sind die abgestuften Enden der beiden Supraleiter überlappt angeordnet. Vorgängig sind die in Längsrichtung verlaufenden Stufen-Flächen von Oxyden zu befreien. Dies kann mechanisch, chemisch oder durch Ultraschall erfolgen. Weiterhin ätzt man die quer zur Längsrichtung liegenden Stufenflächen, z.B. mit Flussäure, so dass die supraleitenden Drähte an den Stellen 5,5' entfernt werden. Schliesslich können zusätzliche, supraleitende Einlagen 6, beispielsweise aus Niob-Zinn, vorgesehen sein.According to Fig. 2 are the stepped ends of the two superconductors arranged overlapped. First are those running in the longitudinal direction To free step surfaces from oxides. This can be done mechanically, chemically or by ultrasound. Farther the step surfaces lying transversely to the longitudinal direction are etched, e.g. with hydrofluoric acid, so that the superconducting wires are at the points 5.5 'removed. Finally, additional, superconducting Deposits 6, for example made of niobium-tin, may be provided.
Nach Fig. ]5 dienen Niete 7* die in entsprechende Oeffnungen eingesetzt sind, zur mechanischen Verbindung der Supraleiter. Bei Kenntnis der zu erwartenden elektromagnetischen Kräfte lässt sich die Zahl der erforderlichen Niete leicht bestimmen, und hiernach wiederum richtet sich die Längsabmessung der Stufung. Elektronenstrahl-Schweissnähte 8 verschliessen die noch vorhandenen Spalte. Das bereits beschriebene Ausätzen der Supraleiter dient dazu, eine schlechtleitende Legierung zu vermeiden, die sonst beim Schweissen entstehen würde. Die in Längsrichtung der Leiter vorhandenen Spalte werden ebenfalls durch Elektronenstrahl-Schweissung geschlossen, um die Verbindungsstelle oxyd- und wasserfrei zu halten.According to Fig.] 5, rivets 7 * are used in corresponding openings are used for the mechanical connection of the superconductors. With knowledge of the electromagnetic forces to be expected, Easily determine the number of rivets required, and this in turn determines the length of the gradation. Electron beam welds 8 close the remaining gaps. The already described etching out of the superconductors is used to create a to avoid poorly conductive alloy, which would otherwise be produced during welding. The gaps in the length of the ladder are also closed by electron beam welding in order to keep the connection point free of oxides and water.
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Claims (1)
ή. Verfahren nach Patentanspruch -ί-, dadurch gekennzeichnet, dass die in Längsrichtung verlaufenden Stufenflächen der Supraleiter (2,3;2',3f) mechanisch, chemisch oder mittels Ultraschall von Oxydschichten befreit werden. 1
ή. Method according to claim -ί-, characterized in that the step surfaces of the superconductors (2, 3; 2 ', 3 f ) running in the longitudinal direction are freed of oxide layers mechanically, chemically or by means of ultrasound.
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