DE19747759A1

DE19747759A1 - Force-cooled superconductor for electrical power storage or generator windings

Info

Publication number: DE19747759A1
Application number: DE19747759A
Authority: DE
Inventors: Masahiro Sugimoto; Hisaki Sakamoto; Akio Kimura; Yasuzo Tanaka
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Priority date: 1996-10-30
Filing date: 1997-10-29
Publication date: 1998-05-07

Abstract

A force-cooled superconductor has several superconducting wires (1,3) and coolant channels are provided in the interstices. Distance pieces (5) are located at selected sections which are provided on the outer periphery of an assembled body containing the wires and the coolant channels. A sheath (9) which contains a non-metal as a main ingredient covers the body and the distance pieces hermetically. The distance pieces consist of a material which is selected from a group consisting of non-magnetic metals and non-metals. Each consists of a bundle of numerous linear or tubular bodies. Actually they consist of rubber formed to match the selected sections.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Supraleiter des Typs mit Zwangskühlung, der für Generatorwicklungen oder zum Speichern elektrischer Energie verwendet wird, und insbesondere eine zwangsgekühlte, supraleitende Spule, welche für die Leitung von Wechselstrom geeignet ist. Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen zwangsgekühlten Supraleiters.The present invention relates to a superconductor of the type with forced cooling, for generator windings or for Electrical energy storage is used and in particular a positively cooled, superconducting coil, which is suitable for conducting alternating current. Farther The present invention relates to a method for Production of such a forced-cooled superconductor.

Da ein Supraleiter seine supraleitenden Eigenschaften zeigt, wenn er ausreichend abgekühlt wird, wird der Supraleiter immer abgekühlt, bevor er eingesetzt wird. Momentan wird eine supraleitende Spule hauptsächlich zur Leitung von Gleichstrom oder zur Leitung von gepulstem Strom hergestellt. In diesem Fall wird eine kleine supraleitende Spule dadurch gekühlt, daß sie vollständig in ein Kühlmedium (Kühlmittel) eingetaucht wird, wogegen eine große supraleitende Spule dadurch zwangsgekühlt wird, daß sie so im Inneren eines Metallrohrs angeordnet wird, daß ein Kühlmittelkanal im Inneren des Metallrohrs ausgebildet wird, in welchem das Kühlmittel zwangsweise eingeführt wird. Since a superconductor shows its superconducting properties, if it is cooled sufficiently, it becomes the superconductor always cooled down before it is used. Currently one is superconducting coil mainly for direct current or manufactured to conduct pulsed current. In this Case a small superconducting coil is cooled by that they are completely in a coolant (coolant) is immersed, whereas a large superconducting coil is forced cooled by the fact that it is inside a Metal tube is arranged that a coolant channel in Is formed inside the metal tube in which the Coolant is forcibly introduced.

Als ein Beispiel für einen zwangsgekühlten Supraleiter, der dazu ausgebildet ist, durch ein Kühlmittel wie flüssiges Helium direkt gekühlt zu werden, ist ein Kabel-im-Rohr-Leiter bekannt (nachstehend einfach als Rohrleiter bezeichnet).As an example of a forced-cooled superconductor, the is designed by a coolant such as liquid Cooling helium directly is a cable-in-tube conductor known (hereinafter simply referred to as a pipeline).

Dieser Rohrleiter besteht aus einer Anordnung, bei welcher mehrere verdrillte Leitungen, die jeweils aus mehreren äußerst dünnen mehradrigen supraleitenden Litzen bestehen (jeweils aus NbTi, Nb₃Sn, usw.), die zusammengedrillt sind, weiterhin zusammengedrillt werden, um einen mehrfach verdrillten Supraleiter auszubilden, der zahlreiche Zwischenräume zwischen den Litzen aufweist, und dieser mehrfach verdrillte Supraleiter wird in ein starres Rohr (Rohrleitung) eingebracht, welches beispielsweise aus Edelstahl besteht. Dieser Rohrleiter ist so ausgelegt, daß im Gebrauch ein Kühlmittel zwangsweise in das Rohr eingebracht wird, damit das Kühlmittel durch die Zwischenräume zwischen den Litzen hindurchgehen kann, wodurch eine wirksame Kühlung des Supraleiters erzielt wird.This pipeline consists of an arrangement in which several twisted lines, each consisting of several extremely thin multi-core superconducting strands (each made of NbTi, Nb ₃ Sn, etc.) that are twisted together, are further twisted together to form a multi-twisted superconductor , which has numerous gaps between the strands, and this multiply twisted superconductor is inserted into a rigid pipe (pipeline), which is made of stainless steel, for example. This pipe conductor is designed such that a coolant is forcibly introduced into the pipe during use, so that the coolant can pass through the spaces between the strands, thereby achieving effective cooling of the superconductor.

Hierbei können, wenn der Supraleiter in das Rohr eingebracht wird, die supraleitenden Litzen infolge einer elektromagnetischen Kraft zu einer Bewegung veranlaßt werden, wodurch Wärme erzeugt wird, was zu sogenannten Quenchen der Supraleitfähigkeit des Supraleiters führt.Here, when the superconductor is inserted into the tube will, the superconducting strands due to a electromagnetic force is caused to move which generates heat, which leads to so-called quenching the Superconductivity of the superconductor leads.

Als Gegenmaßnahme, um das Auftreten dieses Effekts zu verhindern, wurde ein Verfahren vorgeschlagen, bei welchem die supraleitenden Litzen aneinander unter Verwendung eines Lötmittels oder Klebers befestigt werden, oder ein Verfahren, bei welchem der Supraleiter dadurch befestigt wird, daß der Umfang des Supraleiters mit einem Isolierband umwickelt wird. As a countermeasure to the occurrence of this effect prevent, a method has been proposed in which the superconducting strands together using a Solder or glue are attached, or a process in which the superconductor is attached by the Circumference of the superconductor is wrapped with an insulating tape.

Das erstgenannte Verfahren, also jenes Verfahren, bei welchem die supraleitenden Litzen aneinander unter Verwendung von Lötmittel oder Kleber befestigt werden, führt jedoch zu der Schwierigkeit, daß eine ausreichende Kühlwirkung unmöglich erzielt werden kann, da das Kühlmittel nicht den Hohlräumen zwischen den Litzen zugeführt werden kann. Wenn supraleitende Litzen aneinander durch ein Lötmittel befestigt werden, werden darüber hinaus die supraleitenden Litzen elektrisch miteinander verbunden, so daß die Koppelverluste (Wechselstromverluste) infolge eines schwankenden Magnetfelds erhöht werden, was zu einer Erzeugung interner Wärme führt, und so zum Quenchen der Supraleitfähigkeit des Supraleiters.The former method, that is, the method in which the superconducting strands together using Solder or glue attached, however, leads to that Difficulty that a sufficient cooling effect is impossible can be achieved because the coolant is not the cavities can be fed between the strands. If superconducting Strands are attached to each other by a solder, the superconducting strands also become electrical interconnected so that the coupling losses (AC losses) due to a fluctuating magnetic field be increased, which leads to the generation of internal heat, and so to quench the superconductivity of the superconductor.

Andererseits tritt bei dem letztgenannten Verfahren, also dem Verfahren der Befestigung des Supraleiters mit einem Isolierband, die Schwierigkeit auf, daß infolge der Tatsache, daß die Bindekraft des Isolierbands nicht ausreichend groß ist, es unmöglich ist, die Bewegung der supraleitenden Litzen ausreichend zu unterdrücken, so daß die Erzeugung von Wärme nicht verhindert werden kann.On the other hand, in the latter method, that is Method of attaching the superconductor with a Electrical tape, the difficulty on that due to the fact that the binding force of the insulating tape is not large enough is, it is impossible to move the superconducting strands to suppress sufficiently so that the generation of heat cannot be prevented.

Als Verfahren zur Herstellung des Rohrleiters wurde ein Verfahren eingesetzt, bei welchem ein Supraleiter in ein Rohr eingeführt wird, und dann mehrere derartige Rohre in Längsrichtung miteinander verbunden werden, oder ein Verfahren, bei welchem ein Metallband unterhalb eines Supraleiters angeordnet und dann nach oben hin eingerollt wird, um den Supraleiter zu umschließen, wobei die eingerollten Ränder des Metallbandes daraufhin miteinander verschweißt werden. Jedes dieser Verfahren umfaßt daher einen Schweißvorgang, und ist daher in Bezug auf den Herstellungswirkungsgrad nachteilig. As a method of manufacturing the pipe, a Process used in which a superconductor in a tube is introduced, and then several such pipes in Be connected to each other in the longitudinal direction, or a Method in which a metal strip below a Superconductor arranged and then rolled upwards to enclose the superconductor, the rolled up edges of the metal band then together be welded. Each of these methods therefore includes one Welding process, and is therefore related to the Manufacturing efficiency disadvantageous.

Darüber hinaus besteht das Rohr im allgemeinen aus Metall, und daher wird, wenn ein impulsförmiger Strom oder ein Wechselstrom durch den Supraleiter geleitet wird, oder ein schwankendes Magnetfeld von außen auf den Supraleiter einwirkt, ein Wirbelstrom mit hoher Größe an dem Rohr hervorgerufen, was zur Erzeugung von Wärme führt und eine ausreichende Kühlung des Supraleiters erschwert. Dies wiederum führt zu erhöhten Kosten für die Kühlung des Supraleiters, was die Vorteile des Einsatzes eines Supraleiters wieder einschränkt.In addition, the tube is generally made of metal, and therefore when a pulse current or a AC is passed through the superconductor, or a fluctuating magnetic field from the outside onto the superconductor acts, a large eddy current on the tube caused what leads to the generation of heat and a sufficient cooling of the superconductor is difficult. This in turn leads to increased costs for cooling the Superconductor what the benefits of using a Superconductors restricted again.

Darüber hinaus ist ein Metallrohr nur schlecht biegbar, was es erschwert, einen Spule mit kompliziertem Aufbau herzustellen.In addition, a metal pipe is difficult to bend what it complicates a coil with a complicated structure to manufacture.

Wenn die voranstehend erwähnte Spule mit großen Abmessungen des zwangsgekühlten Typs als Wechselstrom-Supraleiterspule verwendet wird, kann die Erzeugung eines Wechselstroms an dem Metallrohr hervorgerufen werden, was zur Erzeugung von Wärme führt, und es schwierig macht, den Supraleiter ausreichend zu kühlen. Dies wiederum führt zu erhöhten Kosten für die Kühlung des Supraleiters, und schränkt daher die Vorteile der Verwendung eines Supraleiters wieder ein. Infolge dieser Gründe wird eine Wechselstrom-Supraleiterspule normalerweise durch ein Eintauchverfahren gekühlt, und daher wurden in der Praxis bislang nur Spulen mit geringen Abmessungen als Wechselstrom-Supraleiterspulen eingesetzt.If the above-mentioned coil with large dimensions of the forced-cooled type as an AC superconductor coil is used, the generation of an alternating current on the Metal pipe are caused, causing heat to be generated leads, and makes it difficult to supply the superconductor sufficiently cool. This in turn leads to increased costs for the Cooling the superconductor, and therefore limits the benefits of Using a superconductor again. As a result of this An AC superconductor coil usually becomes the cause cooled by an immersion process, and therefore in the Practice so far only coils with small dimensions as AC superconductor coils used.

Allerdings besteht nunmehr ein dringendes Bedürfnis nach der Entwicklung einer Wechselstrom-Supraleiterspule mit großen Abmessungen für einen vollständig supraleitenden Generator oder für ein SMES, und daher besteht ein starker Wunsch nach der Entwicklung eines zwangsgekühlten Supraleiters, der die Wechselstromverluste minimieren kann, um die voranstehend geschilderten Schwierigkeiten zu lösen.However, there is now an urgent need for the Development of an AC superconductor coil with large Dimensions for a fully superconducting generator or for an SMES, and therefore there is a strong desire for the development of a forced cooling superconductor, which the AC losses can be minimized to the above to solve the difficulties described.

Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht daher in der Bereitstellung eines zwangsgekühlten Supraleiters, der ausreichend gekühlt werden kann, eine hervorragende Stabilität aufweist, und Wechselstromverluste minimieren kann.An object of the present invention is therefore that of Provision of a forced-cooled superconductor, the can be cooled sufficiently, an excellent Stability, and minimize AC losses can.

Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Verfahrens zur Herstellung, mit hohem Herstellungswirkungsgrad, eines zwangsgekühlten Supraleiters, der ausreichend gekühlt werden kann, eine hervorragende Stabilität aufweist, und Wechselstromverluste minimieren kann.Another object of the present invention is to Providing a manufacturing process with high Manufacturing efficiency of a forced-cooled superconductor, which can be cooled sufficiently, an excellent one Stability, and minimize AC losses can.

Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Verfahrens zur Herstellung, mit hohem Herstellungswirkungsgrad, einer zwangsgekühlten supraleitenden Spule, die ausreichend gekühlt werden kann, eine hervorragende Stabilität aufweist, und Wechselstromverluste minimieren kann.Another object of the present invention is to Providing a manufacturing process with high Manufacturing efficiency, a forced cooling superconducting coil that can be cooled sufficiently has excellent stability, and Can minimize AC losses.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein zwangsgekühlter Supraleiter zur Verfügung gestellt, welcher aufweist:
mehrere supraleitende Litzen;
Kühlmittelkanäle, die an Zwischenräumen zwischen den supraleitenden Litzen vorgesehen sind;
Abstandsstücke, die an ausgenommenen Abschnitten angeordnet sind, die auf einem Außenumfang eines zusammengebauten Körpers vorgesehen sind, welcher die supraleitenden Litzen und die Kühlmittelkanäle umfaßt; und
ein Hüllenteil, welches ein Nichtmetall als Hauptbestandteil enthält, und den zusammengebauten Körper und die Abstandsstücke hermetisch abdeckt.According to the present invention, there is provided a force-cooled superconductor which has:
several superconducting strands;
Coolant channels provided at spaces between the superconducting strands;
Spacers disposed at recessed portions provided on an outer periphery of an assembled body that includes the superconducting strands and the coolant channels; and
a shell part containing a non-metal as a main component and hermetically covering the assembled body and the spacers.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines zwangsgekühlten Supraleiters zur Verfügung gestellt, welches folgende Schritte aufweist:
Ausbildung eines zusammengebauten Körpers dadurch, daß mehrere supraleitenden Litzen miteinander verdrillt werden, wobei der zusammengebaute Körper einen Kühlmittelkanal enthält, und an seinem Außenumfang mit ausgenommenen Abschnitten versehen ist;
Anordnung eines Abstandsstückes an jedem der ausgenommenen Abschnitte, die auf dem Außenumfang des zusammengebauten Körpers vorgesehen sind;
Ausbildung eines Verbundkörpers durch spiralförmiges, vollständiges Wickeln eines bandförmigen Teils, welches ein unter Wärmeeinwirkung aushärtendes Harz aufweist, um den Außenumfang des zusammengebauten Körpers einschließlich der Abstandsstücke; und
Erwärmung des Verbundkörpers, um das bandförmige Teil auszuhärten, wodurch das bandförmige Teil hermetisch abgedichtet vereinigt wird. According to the present invention, a method for producing a force-cooled superconductor is also provided, which has the following steps:
Forming an assembled body by twisting a plurality of superconducting strands together, the assembled body including a coolant passage and having recessed portions on its outer periphery;
Disposing a spacer on each of the recessed portions provided on the outer periphery of the assembled body;
Forming a composite body by spirally completely winding a band-shaped member having a thermosetting resin around the outer periphery of the assembled body including the spacers; and
Heating the composite body to harden the band-shaped part, whereby the band-shaped part is hermetically sealed together.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird weiterhin ein Verfahren zur Herstellung einer zwangsgekühlten supraleitenden Spule zur Verfügung gestellt, welches folgende Schritte aufweist:
Ausbildung eines zusammengebauten Körpers dadurch, daß mehrere supraleitende Litzen miteinander verdrillt werden, wobei der zusammengebaute Körper einen Kühlmittelkanal enthält, und an seinem Außenumfang mit ausgenommenen Abschnitten versehen ist;
Anordnen eines Abstandsstückes an jedem der ausgenommenen Abschnitte, die auf dem Außenumfang des zusammengebauten Körpers vorgesehen sind;
Ausbildung eines Verbundkörpers dadurch, daß ein bandförmiges Teil, welches ein unter Wärmeeinwirkung aushärtendes Harz aufweist, spiralförmig und vollständig um den Außenumfang des zusammengebauten Körpers einschließlich der Abstandsstücke gewickelt wird;
Verformen des Verbundkörpers zu einem Körper in Spulenform; und
Erwärmen des spulenförmigen Körpers, um das bandförmige Teil auszuhärten, wodurch das bandförmige Teil hermetisch abgedichtet vereinigt wird.According to the present invention, a method for producing a forced-cooled superconducting coil is further provided, which has the following steps:
Forming an assembled body by twisting a plurality of superconducting strands together, the assembled body including a coolant passage and having recessed portions on its outer periphery;
Disposing a spacer on each of the recessed portions provided on the outer periphery of the assembled body;
Forming a composite body by spirally and completely wrapping a band-shaped member having a thermosetting resin around the outer periphery of the assembled body including the spacers;
Deforming the composite body into a coil-shaped body; and
Heating the coil-shaped body to harden the band-shaped part, whereby the band-shaped part is hermetically sealed together.

Die Erfindung wird nachstehend anhand zeichnerisch dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert, aus welchen weitere Vorteile und Merkmale hervorgehen. Es zeigt: The invention is illustrated below with reference to drawings illustrated embodiments explained in more detail what other advantages and features emerge. It shows:

Fig. 1A eine Seitenansicht eines zwangsgekühlten Supraleiters gemäß Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung; Fig. 1A is a side view of a force-cooled superconductor in accordance with Example 1 of the present invention;

Fig. 1B eine Querschnittsansicht eines zwangsgekühlten Supraleiters gemäß Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung; Fig. 1B is a cross-sectional view of a force-cooled superconductor in accordance with Example 1 of the present invention;

Fig. 2A eine Seitenansicht eines zwangsgekühlten Supraleiters gemäß Beispiel 2 der vorliegenden Erfindung; Fig. 2A is a side view of a force-cooled superconductor in accordance with Example 2 of the present invention;

Fig. 2B eine Querschnittsansicht eines zwangsgekühlten Supraleiters gemäß Beispiel 2 der vorliegenden Erfindung; FIG. 2B is a cross-sectional view of a force-cooled superconductor in accordance with Example 2 of the present invention;

Fig. 3A eine Seitenansicht eines zwangsgekühlten Supraleiters gemäß Beispiel 3 der vorliegenden Erfindung; Fig. 3A is a side view of a force-cooled superconductor in accordance with Example 3 of the present invention;

Fig. 3B eine Querschnittsansicht eines zwangsgekühlten Supraleiters gemäß Beispiel 3 der vorliegenden Erfindung; Fig. 3B is a cross-sectional view of a force-cooled superconductor in accordance with Example 3 of the present invention;

Fig. 4A eine Seitenansicht eines zwangsgekühlten Supraleiters gemäß Beispiel 4 der vorliegenden Erfindung; FIG. 4A is a side view of a force-cooled superconductor in accordance with Example 4 of the present invention;

Fig. 4B eine Querschnittsansicht eines zwangsgekühlten Supraleiters gemäß Beispiel 4 der vorliegenden Erfindung; FIG. 4B is a cross-sectional view of a force-cooled superconductor in accordance with Example 4 of the present invention;

Fig. 5A eine Seitenansicht eines zwangsgekühlten Supraleiters gemäß Beispiel 5 der vorliegenden Erfindung; Fig. 5A is a side view of a force-cooled superconductor in accordance with Example 5 of the present invention;

Fig. 5B eine Längsschnittansicht eines zwangsgekühlten Supraleiters gemäß Beispiel 5 der vorliegenden Erfindung; FIG. 5B is a longitudinal sectional view of a force-cooled superconductor in accordance with Example 5 of the present invention;

Fig. 5C eine Querschnittsansicht eines zwangsgekühlten Supraleiters gemäß Beispiel 5 der vorliegenden Erfindung; FIG. 5C is a cross-sectional view of a force-cooled superconductor in accordance with Example 5 of the present invention;

Fig. 6A eine Seitenansicht eines zwangsgekühlten Supraleiters gemäß Beispiel 6 der vorliegenden Erfindung; Fig. 6A is a side view of a force-cooled superconductor according to Example 6 of the present invention;

Fig. 6B eine Längsschnittansicht eines zwangsgekühlten Supraleiters gemäß Beispiel 6 der vorliegenden Erfindung; Fig. 6B is a longitudinal sectional view of a force-cooled superconductor according to Example 6 of the present invention;

Fig. 6C eine Querschnittsansicht eines zwangsgekühlten Supraleiters gemäß Beispiel 6 der vorliegenden Erfindung; Fig. 6C is a cross-sectional view of a force-cooled superconductor according to Example 6 of the present invention;

Fig. 7A eine Seitenansicht eines zwangsgekühlten Supraleiters gemäß Beispiel 7 der vorliegenden Erfindung; FIG. 7A is a side view of a force-cooled superconductor according to Example 7 of the present invention;

Fig. 7B eine Längsschnittansicht eines zwangsgekühlten Supraleiters gemäß Beispiel 7 der vorliegenden Erfindung; FIG. 7B is a longitudinal sectional view of a force-cooled superconductor according to Example 7 of the present invention;

Fig. 7C eine Querschnittsansicht eines zwangsgekühlten Supraleiters gemäß Beispiel 7 der vorliegenden Erfindung; FIG. 7C is a cross-sectional view of a force-cooled superconductor according to Example 7 of the present invention;

Fig. 8 eine Querschnittsansicht eines zwangsgekühlten Supraleiters gemäß Beispiel 9 der vorliegenden Erfindung; Fig. 8 is a cross-sectional view of a force-cooled superconductor according to Example 9 of the present invention;

Fig. 9 eine Querschnittsansicht eines zwangsgekühlten Supraleiters gemäß Beispiel 10 der vorliegenden Erfindung; Fig. 9 is a cross-sectional view of a force-cooled superconductor in accordance with Example 10 of the present invention;

Fig. 10 eine Querschnittsansicht eines zwangsgekühlten Supraleiters gemäß Beispiel 11 der vorliegenden Erfindung; FIG. 10 is a cross-sectional view of a force-cooled superconductor in accordance with Example 11 of the present invention;

Fig. 11 eine Querschnittsansicht eines zwangsgekühlten Supraleiters gemäß Beispiel 12 der vorliegenden Erfindung; FIG. 11 is a cross-sectional view of a force-cooled superconductor in accordance with Example 12 of the present invention;

Fig. 12 eine Querschnittsansicht eines zwangsgekühlten Supraleiters gemäß Beispiel 13 der vorliegenden Erfindung; FIG. 12 is a cross-sectional view of a force-cooled superconductor in accordance with Example 13 of the present invention;

Fig. 13 eine Querschnittsansicht eines zwangsgekühlten Supraleiters gemäß Beispiel 14 der vorliegenden Erfindung; FIG. 13 is a cross-sectional view of a force-cooled superconductor in accordance with Example 14 of the present invention;

Fig. 14 eine Querschnittsansicht eines zwangsgekühlten Supraleiters gemäß Beispiel 15 der vorliegenden Erfindung; FIG. 14 is a cross-sectional view of a force-cooled superconductor in accordance with Example 15 of the present invention;

Fig. 15 eine Querschnittsansicht eines zwangsgekühlten Supraleiters gemäß Beispiel 16 der vorliegenden Erfindung; FIG. 15 is a cross-sectional view of a force-cooled superconductor in accordance with Example 16 of the present invention;

Fig. 16 eine Querschnittsansicht eines konventionellen zwangsgekühlten Supraleiters; FIG. 16 is a cross-sectional view of a conventional force-cooled superconductor;

Fig. 17A eine Querschnittsansicht eines konventionellen zwangsgekühltes Supraleiters; und 17A is a cross-sectional view of a conventional forced-cooled superconductor. and

Fig. 17B eine Querschnittsansicht eines konventionellen zwangsgekühlten Supraleiters. FIG. 17B is a cross-sectional view of a conventional force-cooled superconductor.

Der zwangsgekühlte Supraleiter gemäß der vorliegenden Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß eine Ungleichförmigkeit des Außenumfangs der mehrfach verdrillten Leitung, die schließlich hergestellt wird, dadurch eingeebnet wird, daß ein Abstandsstück an jedem ausgenommenen Abschnitt angeordnet wird, der zwischen verdrillten Leitungen vorgesehen ist, wodurch die Druckbeständigkeit und die Luftdichtigkeit des Supraleiters verbessert werden, sowie darin, daß als Material für das Hüllenteil ein Material, welches ein Nichtmetall als Hauptbestandteil aufweist, das konventionelle Metallrohr ersetzt, wodurch die Wechselstromverluste am Außenumfang des Supraleiters minimiert werden.The forced-cooled superconductor according to the present Invention is characterized in that a Non-uniformity of the outer circumference of the multiply twisted This leveled the line that would eventually be manufactured there will be a spacer on each recessed section is arranged between twisted lines is provided, whereby the pressure resistance and the Airtightness of the superconductor can be improved, as well in that a material for the shell part, which has a non-metal as a main component which conventional metal tube replaced, which the AC losses on the outer periphery of the superconductor be minimized.

Die supraleitenden Litzen, welche den zwangsgekühlten Supraleiter gemäß der vorliegenden Erfindung bilden, werden im allgemeinen so eingesetzt, daß sie miteinander verdrillt werden, um einen mehrfach verdrillten Supraleiter auszubilden. Da dieser mehrfach verdrillte Supraleiter dadurch hergestellt wird, daß hintereinander mehrere verdrillte Leitungen aufeinandergewickelt werden, ist er mit einer großen Anzahl an Zwischenräumen versehen, die als Kühlmittelkanäle verwendet werden können.The superconducting strands, which the forced-cooled Form superconductors according to the present invention generally used so that they twisted together to a multi-twisted superconductor to train. Because this multiply twisted superconductor is produced in that several in a row twisted cables are wound together, he is with a large number of spaces, which as Coolant channels can be used.

Das Abstandsstück in dem zwangsgekühlten Supraleiter gemäß der vorliegenden Erfindung dient dazu, Ungleichförmigkeiten am Außenumfang der sich schließlich ergebenden, mehrfach verdrillten Leitung auszugleichen, wodurch die Druckbeständigkeit verbessert wird, und die Luftdichtigkeit des Supraleiters sichergestellt wird.The spacer in the forced cooled superconductor according to The present invention serves to make non-uniformities on the outer circumference of the resulting, multiple balance twisted wire, causing the Pressure resistance is improved, and airtightness of the superconductor is ensured.

Das Hüllenteil des Supraleiters wird dadurch ausgebildet, daß ein dünnes Band eingesetzt wird, wobei das Band zuerst lagenweise um den mehrfach verdrillten Supraleiter herumgewickelt wird, und dann druckbeaufschlagt wird, um Luft herauszupressen, die zwischen den Schichten des Bands eingeschlossen ist. Wenn bei dieser Herstellung der Hülle die Oberfläche der mehrfach verdrillten Leitung ungleichmäßig ist, kann bei dem Druckbeaufschlagungsschritt eine Faltenbildung hervorgerufen werden, was zu einer Beeinträchtigung der Druckbeständigkeit und der Luftdichtigkeit des Supraleiters führt.The shell part of the superconductor is formed in that a thin band is used, the band first in layers around the multiply twisted superconductor is wrapped around, and then pressurized to air squeeze out between the layers of the tape is included. If in this production of the case The surface of the multi-twisted cable is uneven is a, in the pressurizing step Wrinkles are caused, leading to a Impairment of pressure resistance and Airtightness of the superconductor leads.

Man könnte daran denken, Ungleichförmigkeiten der Oberfläche der mehrfach verdrillten Leitung dadurch auszugleichen, daß eine supraleitende, verdrillte Leitung mit kleinem Durchmesser ganz außen am Unfang der mehrfach verdrillten Leitung angeordnet wird. Da insbesondere supraleitende Litzen für den Wechselstromeinsatz einen sehr kleinen Außendurchmesser aufweisen, nämlich von 0,2 bis 0,25 mm, ist es jedoch unvermeidlich, daß die sich ergebende, mehrfach verdrillte Leitung eine Dreifachwickelanordnung (6 × 6 × 12) oder eine Vierfachwickelanordnung (6 × 6 × 6 × 12) wird. Der Außendurchmesser des umschriebenen Kreises der dreifachen oder vierfachen Wickelanordnung nimmt jedoch eine derartig hohe Größe von 10 bis 12 mm an, daß eine supraleitende verdrillte Leitung mit relativ großem Durchmesser erhalten wird. Wenn die verdrillten Leitungen mit kleinem Durchmesser ganz außen am Umfang angeordnet werden, so ist es erforderlich, den Durchmesser des Supraleiters groß zu wählen, um die Stromkapazität auszugleichen. Dies führt dazu, daß die Stromdichte des Supraleiters extrem stark verringert wird, was wiederum unpraktisch ist.One could think of surface irregularities to compensate for the multiple twisted line in that a superconducting, twisted line with small Diameter on the outside at the periphery of the multiple twisted Line is arranged. Because especially superconducting strands a very small one for AC use Have outer diameter, namely from 0.2 to 0.25 mm however, it is inevitable that the resulting, multiple twisted wire a triple winding arrangement (6 × 6 × 12) or a quadruple winding arrangement (6 × 6 × 6 × 12). Of the Outside diameter of the circumscribed circle of three times or quadruple winding arrangement, however, takes one of these high size of 10 to 12 mm indicates that a superconducting Obtained twisted line with a relatively large diameter becomes. If the twisted wires with small diameter be placed on the outside of the circumference, so it is required to large the diameter of the superconductor select to equalize the current capacity. This leads to, that the current density of the superconductor is extremely reduced becomes, which in turn is impractical.

Als Material für das Abstandsstück kann ein unmagnetisches Metall wie beispielsweise Edelstahl, oder ein Nichtmetall eingesetzt werden, beispielsweise Glasfaser, Baumwollstränge, oder Gummi.A non-magnetic material can be used for the spacer Metal such as stainless steel, or a non-metal are used, for example glass fiber, cotton strands, or rubber.

Das Abstandsstück kann aus einem Bündel mit einer großen Anzahl an Fäden oder rohrförmigen Körpern bestehen. Diese Fäden oder rohrförmigen Körper sollten vorzugsweise, wobei sie mit der mehrfach verdrillten Leitung verdrillt sind, an Zwischenräumen zwischen verdrillten Leitungen angeordnet sein, welche den äußersten Umfang der mehrfach verdrillten Leitung bilden. In diesem Fall ist es ebenfalls möglich, ein elastisches (gummiartiges) Teil einzusetzen, dessen Querschnitt an den Querschnitt des ausgenommenen Abschnitts des äußersten Umfangs der mehrfach verdrillten Leitung angepaßt ist, also beispielsweise dreieckförmig ist.The spacer can be made from a bundle with a large one Number of threads or tubular bodies exist. This Threads or tubular bodies should preferably be taken they are twisted with the multi-twisted line Gaps arranged between twisted lines be the extreme extent of the twisted multiple Form line. In this case it is also possible to use a to use elastic (rubber-like) part, the Cross section to the cross section of the recessed section the extreme circumference of the multi-twisted line is adapted, for example triangular.

Als Material, welches für das Hüllenteil des zwangsgekühlten Supraleiters eingesetzt werden kann, wird vorzugsweise Epoxyharz (Bisphenol-A-Epoxy) eingesetzt, Polyimidharz oder Polyesterharz, jeweils verstärkt durch Glasfasern, Aramidfasern (aromatisches Polyamid), Carbonfasern (Graphit auf Pechgrundlage), usw.As a material for the shell part of the forced-cooled Superconductor can be used is preferred Epoxy resin (bisphenol-A-epoxy) used, polyimide resin or Polyester resin, each reinforced by glass fibers, Aramid fibers (aromatic polyamide), carbon fibers (graphite on pitch basis), etc.

Für die Dicke des Hüllenteils besteht keine besondere Beschränkung. Ist allerdings die Dicke des Hüllenteils zu groß, so können Falten auf dem Band der innersten Schicht hervorgerufen werden, welche das Hüllenteil bildet. Daher ist vorzugsweise die Dicke des Hüllenteils nicht größer als 2 mm. Bezüglich der Festigkeit des Hüllenteils kann eine Dicke von etwa 1 mm für das Hüllenteil ausreichend sein.There is no particular one for the thickness of the shell part Limitation. However, the thickness of the shell part is too large, so there can be wrinkles on the tape's innermost layer are caused, which forms the shell part. thats why preferably the thickness of the shell part is not greater than 2 mm. Regarding the strength of the shell part, a thickness of about 1 mm is sufficient for the shell part.

Weiterhin muß eine supraleitende Spule für den Einsatz mit Wechselstrom sehr exakte Abmessungen aufweisen. Daher besteht die Neigung, die Dicke des Hüllenteils zu dem Zweck zu minimieren, die Bearbeitbarkeit bei der Ausbildung der Spule zu verbessern. Bei einer supraleitenden Spule für den Wechselstromeinsatz mit großen Abmessungen fließt in dieser jedoch ein hoher Strom in der Größenordnung von 10 kA bei einem Magnetfeld von 1,5 T, so daß eine magnetische Kraft mit einer Größe von 1,5 Tonnen pro Meter des Leiters hervorgerufen wird, und gleichzeitig muß, da in diesem Wechselstromleitungszustand unvermeidlich Hochspannung auf die Spule einwirkt, die Durchbruchsspannung der Hülle auf einem hohem Niveau gehalten werden.Furthermore, a superconducting coil must be used AC have very exact dimensions. Therefore there is the tendency to the thickness of the shell part for the purpose minimize the machinability when forming the coil to improve. With a superconducting coil for the AC insert with large dimensions flows in it however, a high current in the order of 10 kA a magnetic field of 1.5 T, so that a magnetic force with 1.5 tons per meter of the conductor is evoked, and at the same time, because in this AC line condition inevitable high voltage the coil acts on the breakdown voltage of the shell be kept at a high level.

Der Supraleiter, der wie voranstehend geschildert durch die Hülle abgedeckt wird, kann darüberhinaus mit einem Isolierteil abgedeckt werden, welches ein Nichtmetall als Hauptbestandteil enthält. Eine derartige Anordnung gestattet es, die Dicke des Hüllenteils geringer zu wählen.The superconductor, as described above by the Cover is also covered with a Insulating part are covered, which is considered a non-metal Main ingredient contains. Such an arrangement allows it to choose the thickness of the shell part less.

Dieses Isolierteil dient nicht nur dazu, die Festigkeit und die Durchbruchsspannung des Hüllenteils zu fördern, sondern dient auch als Führung und erleichtert so das Ausformen des zwangsgekühlten Supraleiters zu dessen Ausbildung als Spule, wodurch die Genauigkeit der Abmessungen der Spule verbessert wird. Das Material für dieses Isolierteil kann das gleiche sein wie jenes, welches für das Hüllenteil verwendet wird.This insulating part not only serves the strength and to promote the breakdown voltage of the shell part, but also serves as a guide, making it easier to shape the forced-cooled superconductor to form it as a coil, which improves the accuracy of the dimensions of the coil becomes. The material for this insulating part can be the same be like that used for the shell part.

Der zwangsgekühlte Supraleiter gemäß der vorliegenden Erfindung ist mit einem innen angeordneten Kühlmittelkanal versehen. Dieser Kühlmittelkanal kann durch einen zylindrischen Körper gebildet werden, der innerhalb des Supraleiters angeordnet ist. Es ist ebenfalls möglich, die Hohlräume zwischen den supraleitenden Litzen als Kühlmittelkanal zu verwenden. In Bezug auf den Kühlwirkungsgrad ist es vorzuziehen, die Zwischenräumen zwischen den supraleitenden Litzen als Kühlmittelkanal einzusetzen.The forced-cooled superconductor according to the present Invention is with an internal coolant channel Mistake. This coolant channel can through a cylindrical body are formed within the Superconductor is arranged. It is also possible that Cavities between the superconducting strands as Coolant channel to use. Regarding the Cooling efficiency, it is preferable to the gaps between the superconducting strands as a coolant channel to use.

Als Material für den zylindrischen Körper, welcher den Kühlmittelkanal bildet, kann ein unmagnetisches Metall wie beispielsweise Edelstahl verwendet werden, oder ein Nichtmetall wie beispielsweise faserverstärkter Kunststoff. Der zylindrische Körper kann ein spiralförmiges Rohr oder ein poröses Rohr sein.As a material for the cylindrical body, which the Coolant channel forms, a non-magnetic metal like for example stainless steel can be used, or a Non-metal such as fiber-reinforced plastic. The cylindrical body can be a spiral tube or a be porous tube.

Ein Halterungsteil, welches aus einem Material besteht, dessen thermische Expansionskoeffizient kleiner ist als jener des Materials, welches das Hüllenteil bildet, kann innerhalb des zwangsgekühlten Supraleiters gemäß der vorliegenden Erfindung angeordnet sein. Mit dieser Anordnung soll erreicht werden, daß die supraleitenden Litzen fest an einem Raum zwischen dem Hüllenteil, welches eine starke Schrumpfung zeigt, und dem. Halterungsteil festgehalten werden, welches eine geringe Schrumpfung beim Kühlen des Supraleiters zeigt. A bracket part, which consists of a material, whose thermal expansion coefficient is smaller than that of the material forming the shell part can be inside of the forced-cooled superconductor according to the present Invention may be arranged. This arrangement is said to achieve be that the superconducting strands firmly attached to a room between the shell part, which has a strong shrinkage shows, and that. Bracket are held, which shows a slight shrinkage when cooling the superconductor.

Durch dieses starke Festhalten des supraleitenden Litzen kann eine Bewegung der supraleitenden Litzen unter einem Wechselstrom-Magnetfeld unterdrückt werden, wodurch es ermöglicht wird, die Erzeugung von Wärme infolge des hindurchgehenden Wechselstroms vollständig zu verhindern.This strong hold on the superconducting strands can a movement of the superconducting strands under one AC magnetic field can be suppressed, making it is enabled to generate heat as a result of to completely prevent passing AC.

Als Material für das Halterungsteil kann jedes gewünschte Material verwendet werden, unter der Bedingung, daß der thermische Ausdehnungskoeffizient des Materials kleiner ist als jener des Hüllenteils. Vorzugsweise wird jedoch ein Material gewählt, welches einen negativen thermischen Expansionskoeffizienten aufweist (also ein Material, welches sich ausdehnt, wenn es gekühlt wird), da die Verwendung eines derartigen Materials ermöglicht, eine erheblich bessere Festlegung zu erreichen.Any desired material can be used for the mounting part Material used on the condition that the thermal expansion coefficient of the material is smaller than that of the shell part. However, one is preferred Material chosen which has a negative thermal Expansion coefficient (i.e. a material which expands when cooled), since using a such material allows a much better To achieve determination.

Spezifische Beispiele für das Halterungsteil sind ein Harz auf Polyethylenbasis sowie ein Verbundmaterial, in welchem eine Faser auf Polyethylenbasis verteilt angeordnet ist.Specific examples of the support member are a resin based on polyethylene and a composite material in which a polyethylene-based fiber is distributed.

Nachstehend erfolgt eine detaillierte Beschreibung des Verfahrens zur Herstellung eines zwangsgekühlten Supraleiters gemäß der vorliegenden Erfindung.A detailed description of the Process for producing a forced-cooled superconductor according to the present invention.

Zuerst werden mehrere supraleitende Litzen miteinander verdrillt, um einen zusammengebauten Körper herzustellen, der einen Kühlmittelkanal und ausgenommene Abschnitte an seinem Außenumfang aufweist. Dann wird ein Abstandsstück an jedem der ausgenommenen Abschnitte angeordnet, die am Außenumfang des zusammengebauten Körpers vorgesehen sind. Daraufhin wird ein bandförmiges Teil, welches ein unter Wärmeeinwirkung aushärtendes Harz enthält, vollständig spiralförmig um den Außenumfang des zusammengebauten Körpers einschließlich der Abstandsstücke herumgewickelt, um einen Verbundkörper herzustellen.First, several superconducting strands are interconnected twisted to make an assembled body that a coolant channel and recessed portions on its Has outer circumference. Then there will be a spacer on each of the recessed sections arranged on the outer circumference of the assembled body are provided. Thereupon will a band-shaped part, which under heat contains hardening resin, completely spiraling around the Outer circumference of the assembled body including the Spacers wrapped around a composite body to manufacture.

Daraufhin wird das bandförmige Teil, welches ein unter Wärmeeinwirkung aushärtendes Harz enthält, und vollständig spiralförmig um den Außenumfang des zusammengebauten Körpers einschließlich der Abstandsstücke herumgewickelt ist, erwärmt, um das unter Wärmeinwirkung aushärtende Harz zu erweichen und zu verflüssigen, wodurch das bandförmige Teil zu einem vereinigten, hermetisch dichten Teil wird. Das vereinigte, bandförmige Teil läßt man dann aushärten, um ein Rohr zu erhalten. Dieses Rohr dient dazu, die Leitungen aus supraleitenden Litzen nach außen festzulegen, so daß eine Bewegung der supraleitenden Bauteile vollständig unterdrückt wird.Then the band-shaped part, which is an under Contains heat-curing resin, and completely spiraling around the outer circumference of the assembled body including the spacers is wrapped around heated to the thermosetting resin soften and liquefy, creating the ribbon-shaped part becomes a united, hermetically sealed part. The united, band-shaped part is then allowed to harden to one To get pipe. This pipe is used to line up the pipes set superconducting strands to the outside, so that a Movement of the superconducting components completely suppressed becomes.

Als bandförmiges Teil, welches ein unter Wärmeeinwirkung aushärtendes Harz enthält, und bei der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden kann, können verschiedene Arten bandförmiger Teile eingesetzt werden, beispielsweise ein Streifen aus Glasfasergewebe, der mit einem unter Wärmeeinwirkung aushärtenden Harz imprägniert oder beschichtet ist; ein Streifen aus Edelstahlfasergewebe, der mit einem unter Wärmeeinwirkung aushärtenden Harz imprägniert oder beschichtet ist; oder ein Aramid- oder Polyimidband, welches mit einem unter Wärmeeinwirkung aushärtenden Harz beschichtet ist.As a band-shaped part, which is under the influence of heat contains curing resin, and in the present invention can be used, different types band-shaped parts are used, for example a Strips of fiberglass cloth, with an under Impregnated or thermosetting resin is coated; a strip of stainless steel fiber fabric that impregnated with a thermosetting resin or is coated; or an aramid or polyimide tape, which with a thermosetting resin is coated.

Der Anteil an unter Wärmeeinwirkung aushärtendem Harz, der auf dem bandförmigen Teil vorhanden ist, liegt vorzugsweise im Bereich von 30 bis 50 Gew.-%, um eine ausreichende Luftdichtigkeit und Haltefestigkeit des supraleitenden Körpers sicherzustellen. Ist der Anteil an unter Wärmeeinwirkung aushärtendem Harz zu groß, so kann das unter Wärmeeinwirkung aushärtende Harz in die Zwischenräume zwischen den supraleitenden Litzen eindringen, und so die Kühlung des Supraleiters behindern.The proportion of thermosetting resin that is present on the band-shaped part, is preferably in the range of 30 to 50% by weight to be sufficient Airtightness and holding strength of the superconducting Body. Is the share of under Heat-curing resin too large, it can be under Heat-curing resin in the gaps penetrate between the superconducting strands, and so the Hinder cooling of the superconductor.

Spezifische Beispiele für das voranstehend erwähnte, unter Wärmeeinwirkung aushärtende Harz sind Epoxyharz, ungesättigtes Polyesterharz, Polysiloxanharz, Phenolharz, Silikonharz usw.Specific examples of the above, below Thermosetting resin are epoxy resin, unsaturated polyester resin, polysiloxane resin, phenolic resin, Silicone resin etc.

Als nächstes wird das Verfahren zur Herstellung eines zwangsgekühlten Supraleiters gemäß der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf spezifische Beispiele erläutert.Next, the process for producing a forced cooled superconductor according to the present invention explained with reference to specific examples.

Zuerst wird ein bandförmiges Teil, also ein Streifen aus beispielsweise Glasfasergewebe, der mit einem unter Wärmeeinwirkung aushärtenden Harz, welches ein Härtermittel enthält, imprägniert ist, vollständig und spiralförmig um den Außenumfang eines zusammengebauten Körpers herumgewickelt, der mehrfach verdrillte supraleitende Litzen enthält und mit Abstandsstücken versehen ist, und dann auf eine vorbestimmte Temperatur erwärmt. Infolge dieser Erwärmung wird das unter Wärmeeinwirkung aushärtende Harz erweicht und verflüssigt, wodurch das bandförmige Teil zu einem hermetisch abgedichteten, einzigen Teil wird. Daraufhin läßt man dieses vereinigte bandförmige Teil aushärten.First, a band-shaped part, i.e. a strip, is made For example, fiberglass fabric, which with a under Heat-curing resin, which is a hardening agent contains, is impregnated, complete and spiral around the Outer circumference of an assembled body wrapped around, which contains multiple twisted superconducting strands and with Spacers is provided, and then to a predetermined Temperature warmed. As a result of this warming, it becomes below Thermosetting resin softens and liquefies, making the band-shaped part hermetic sealed, single part. Then you leave this harden the band-shaped part.

In diesem Zusammenhang wird darauf hingewiesen, daß der Einsatz eines bandförmigen Teils aus einem Metallmaterial mit einem unter Wärmeeinwirkung aushärtenden Harz nur dann vorzuziehen ist, wenn Schwierigkeiten in Bezug auf Wirbelstromverluste oder die Durchbruchsspannung unberücksichtigt bleiben können. In this context, it is pointed out that the Use of a band-shaped part made of a metal material a thermosetting resin only then is preferable if there is difficulty in relation to Eddy current losses or the breakdown voltage can be disregarded.

Da das Rohr aus nichtmetallischen Teilen oder Materialien besteht, welche nichtmetallische Teile enthalten, bei dem Herstellungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung, wird an diesem Rohrabschnitt kein Wirbelstrom oder nur ein sehr kleiner Wirbelstrom, wenn überhaupt, hervorgerufen.Because the pipe is made of non-metallic parts or materials exists, which contain non-metallic parts, in which Manufacturing method according to the present invention no eddy current at this section of pipe or only a very high one small eddy current, if any.

Da ein nichtmetallisches Abstandsstück beispielsweise aus Glasfasern, Karbonfasern, Aramidband oder Polyimidband zwischen dem Rohr und dem Supraleiter angeordnet ist, können darüber hinaus zusätzliche Kühlkanäle um den Supraleiter herum zur Verfügung gestellt werden, wodurch der Kühlwirkungsgrad des Supraleiters verbessert wird.For example, since a non-metallic spacer Glass fibers, carbon fibers, aramid tape or polyimide tape can be arranged between the tube and the superconductor additional cooling channels around the superconductor be made available around, whereby the Cooling efficiency of the superconductor is improved.

Da bei dem erfindungsgemäßen Verfahren keine Behandlungen mehr erforderlich sind, welche für das konventionelle Verfahren nötig waren, beispielsweise die Befestigung der supraleitenden Litzen aneinander mit Hilfe eines Lötmittels oder eines Klebers, oder das Verschweißen des Rohres, wird der Herstellungswirkungsgrad bei der vorliegenden Erfindung im Vergleich zum konventionellen Verfahren verbessert.Since no treatments in the method according to the invention what is required for the conventional Procedures were necessary, for example the attachment of the superconducting strands to each other with the help of a solder or an adhesive, or welding the pipe the manufacturing efficiency in the present invention improved compared to the conventional method.

Da nur ein bandförmiges Teil, welches ein unter Wärmeeinwirkung aushärtendes Harz enthält, spiralförmig um den Supraleiter und das Abstandsstück herumgewickelt wird, wodurch ein flexibler Körper erhalten wird, der daraufhin in eine Spule umgeformt wird, und dann erwärmt wird, um das unter Wärmeeinwirkung aushärtende Harz auszuhärten, ist es möglich, einfach eine Spule mit komplizierter Form herzustellen.Since only a band-shaped part, which is an under Heat-curing resin contains spirals around the superconductor and the spacer is wrapped around whereby a flexible body is obtained, which then in a coil is formed, and then heated to the It is hardening resin that cures under the influence of heat possible, just a coil with a complicated shape to manufacture.

Die Herstellung des zwangsgekühlten Supraleiters gemäß der vorliegenden Erfindung ist nicht auf das voranstehend geschilderte Verfahren beschränkt, bei welchem ein mit Epoxyharz getränktes Band verwendet wird, sondern läßt sich auch durch verschiedene andere Verfahren durchführen. Beispielsweise kann das FW-Verfahren (Fadenwickelverfahren) eingesetzt werden. Bei diesem FW-Verfahren werden mit einem Harz getränkte Fasern um einen Kern herumgewickelt, und dann zur Aushärtung des Harzes erwärmt. Bei diesem KW-Verfahren ist es möglich, einen FRP (faserverstärktem Kunststoff) zu erhalten, der eine sehr hohe mechanische Festigkeit aufweist.The production of the force-cooled superconductor according to the present invention is not based on the above described method limited, in which a with Epoxy resin-impregnated tape is used, but can be also perform by various other methods. For example, the FW process (thread winding process) be used. In this FW procedure with a Resin-soaked fibers wrapped around a core, and then heated to harden the resin. With this KW process it is possible to use an FRP (fiber reinforced plastic) obtained, which has a very high mechanical strength.

Die Erfindung wird weiter unter Bezugnahme auf die nachstehenden, bevorzugten Ausführungsbeispiele erläutert.The invention will continue with reference to the The following preferred embodiments are explained.

example 1

Die Fig. 1A und 1B zeigen eine Seitenansicht bzw. eine Querschnittsansicht eines zwangsgekühlten Supraleiters gemäß Beispiel 1. Dieser zwangsgekühlte Supraleiter wurde folgendermaßen hergestellt. FIGS. 1A and 1B show a side view and a cross-sectional view of a force-cooled superconductor in accordance with Example 1. This forcibly cooled superconductor was prepared as follows.

Eine supraleitende Litze mit zahlreichen Adern, die einen Außendurchmesser von 0,2 mm aufweist und etwa 250.000 Fäden mit einem Durchmesser von 0,12 µm enthält, und in eine Matrix aus einer Kupferlegierung mit 10 Gew.-% Nickel eingebettet ist, wurde hergestellt. Dann wurden insgesamt sechs dieser mehradrigen supraleitenden Litzen um eine Edelstahlleitung mit einem Außendurchmesser von 0,2 mm herumgewickelt, die auf ihrer Oberfläche mit einer Isolierschicht beschichtet war, um eine primäre verdrillte Leitung 1 zu erhalten. Dann wurden insgesamt sechs primäre verdrillte Leitungen 1 um eine Edelstahlleitung mit einem Außendurchmesser von 0, 6 mm herumgewickelt, die mit einer Isolierschicht beschichtet war, um eine sekundäre verdrillte Leitung 3 zu erhalten. Dann wurden insgesamt sechs sekundäre verdrillte Leitungen 3 um ein Edelstahl-Spiralrohr 4 mit einem Außendurchmesser von 1,8 mm herumgewickelt, welches mit einer Isolierschicht beschichtet war.A superconducting strand with numerous cores, which has an outer diameter of 0.2 mm and contains about 250,000 threads with a diameter of 0.12 µm and is embedded in a matrix of a copper alloy with 10% by weight of nickel, was produced. Then, a total of six of these multi-core superconducting strands were wrapped around a stainless steel line with an outer diameter of 0.2 mm, which was coated on its surface with an insulating layer to obtain a primary twisted line 1 . Then, a total of six primary twisted lines 1 were wound around a stainless steel line with an outer diameter of 0.6 mm, which was coated with an insulating layer, to obtain a secondary twisted line 3 . Then a total of six secondary twisted lines 3 were wound around a stainless steel spiral tube 4 with an outer diameter of 1.8 mm, which was coated with an insulating layer.

Dann wurde ein große Anzahl an Glasfasern zu einem Bündel gebündelt, um ein Abstandsstück 5 mit einem Außendurchmesser von 2 mm zu erhalten. Daraufhin wurden insgesamt sechs der Abstandsstücke 5 jeweils in jeden Zwischenraum eingepaßt, der zwischen den sekundären verdrillten Leitungen 3 ausgebildet wurde, durch Wickeln entlang der sekundären verdrillten Leitungen 3, wodurch eine mehrfach verdrillte supraleitende Leitung 6 hergestellt wurde, die insgesamt 216 supraleitende Litzen enthielt.Then, a large number of glass fibers were bundled into a bundle to obtain a spacer 5 with an outer diameter of 2 mm. Thereupon, a total of six of the spacers 5 were fitted into each space formed between the secondary twisted lines 3 by winding along the secondary twisted lines 3 , thereby producing a multi-twisted superconducting line 6 containing a total of 216 superconducting strands.

Dann wurde ein Polyimidband 7 mit einer Dicke von 25 µm in einer halben Lage um die mehrfach verdrillte supraleitende Leitung 6 herumgewickelt. Dieses Umwickeln mit dem Polyimidband 7 wurde zweimal wiederholt, um eine zweilagige Wicklung des Bandes zu erhalten, wie dies in Fig. 1A gezeigt ist. Dann wurde ein Glasfaserband 8, welches mit 40 Gew.-% an Epoxyharz getränkt war, welches ein Härtemittel enthielt, vollständig spiralförmig über die Schicht des Polyimidbandes 7 gewickelt. Dieses Wickeln des Glasfaserbandes 8 wurde einmal auf dieselbe Weise wie voranstehend geschildert wiederholt, mit Ausnahme der Tatsache, daß die Wicklungsrichtung geändert wurde (nämlich in umgekehrter Richtung gewickelt wurde), wie in Fig. 1A gezeigt ist. Daraufhin wurde der sich ergebende Verbundkörper fünf Stunden lang einer Wärmebehandlung auf einer Temperatur von 160°C unterzogen, während der Verbundkörper von außen druckbeaufschlagt wurde, wodurch das zweilagige, epoxyharzhaltige Glasfaserband 8 hermetisch vereinigt wurde, und so ein Rohr 9 erhalten wurde.Then a polyimide tape 7 with a thickness of 25 μm was wrapped in a half layer around the multiply twisted superconducting line 6 . This wrapping with the polyimide tape 7 was repeated two times to obtain a two-ply winding of the tape, as shown in Fig. 1A. Then a glass fiber tape 8 , which was impregnated with 40 wt .-% of epoxy resin, which contained a hardening agent, was completely spirally wound over the layer of the polyimide tape 7 . This winding of the glass fiber ribbon 8 was repeated once in the same manner as described above, except that the winding direction was changed (namely, wound in the reverse direction) as shown in Fig. 1A. Thereafter, the resulting composite body was subjected to heat treatment at a temperature of 160 ° C for five hours while the composite body was pressurized from the outside, thereby hermetically joining the two-layer epoxy resin-containing glass fiber ribbon 8 to obtain a tube 9 .

Dies führte dazu, daß wie in Fig. 1B gezeigt ein zwangsgekühlter Supraleiter erhalten wurde, welcher die mehrfach verdrillte supraleitende Leitung 6, das Abstandsstück 5 und den Kühlmittelkanal 10 aufwies, die sämtlich in dem Rohr 9 enthalten waren.As a result, as shown in FIG. 1B, a forced-cooled superconductor was obtained, which had the multi-twisted superconducting line 6 , the spacer 5 and the coolant channel 10 , all of which were contained in the tube 9 .

Example 2

Fig. 2A und 2B zeigen eine Seitenansicht bzw. Querschnittsansicht eines zwangsgekühlten Supraleiters gemäß Beispiel 2. Dieser zwangsgekühlte Supraleiter wurde folgendermaßen hergestellt. Fig. 2A and 2B show a side view and cross-sectional view of a force-cooled superconductor in accordance with Example 2. This forcibly cooled superconductor was prepared as follows.

Zunächst wurden dieselben Vorgänge wie im Zusammenhang mit dem Beispiel 1 erläutert wiederholt, um ein poröses Edelstahlrohr 24 zu erhalten, welches von insgesamt sechs der sekundären verdrillten Leitungen 3 mit demselben Aufbau wie im Beispiel 1 umwickelt war, abgesehen davon, daß das spiralförmige Edelstahlrohr 4 durch das poröse Edelstahlrohr 24 ersetzt wurde.First, the same procedures as explained in connection with Example 1 were repeated to obtain a porous stainless steel tube 24 which was wrapped by a total of six of the secondary twisted lines 3 with the same structure as in Example 1, except that the spiral stainless steel tube 4 through the porous stainless steel tube 24 has been replaced.

Dann wurde ein Abstandsstück 25 aus Silikongummi in jeden Zwischenraum eingepaßt, der zwischen den sekundären verdrillten Leitungen 3 vorhanden war, durch Wickeln entlang den sekundären verdrillten Leitungen 3, wodurch eine mehrfach verdrillte supraleitende Leitung 26 hergestellt wurde.Then, a silicone rubber spacer 25 was fitted in each space existing between the secondary twisted lines 3 by winding along the secondary twisted lines 3 , thereby producing a multi-twisted superconducting line 26 .

Daraufhin wurde ein Polyimidband 7 mit einer Dicke von 25 µm mit einer halben Lage um die mehrfach verdrillte supraleitende Leitung 26 herumgewickelt. Dieses Wickeln mit dem Polyimidband 7 wurde zweimal wiederholt, um eine zweilagige Wicklung zu erreichen. Daraufhin wurde ein Glasfaserband 8, welches mit Epoxyharz imprägniert war, spiralförmig vollständig über die Schicht aus dem Polyimidband 7 herumgewickelt. Dann wurde ein weiteres Glasfaserband 28, welches mit Edelstahldrähten verstärkt war, und mit Epoxyharz beschichtet war, spiralförmig vollständig über die Schicht aus Glasfaserband 8 herumgewickelt, wie in Fig. 2A gezeigt ist.Thereupon a polyimide tape 7 with a thickness of 25 μm was wound with a half layer around the multiply twisted superconducting line 26 . This winding with the polyimide tape 7 was repeated twice in order to achieve a two-layer winding. Then a glass fiber tape 8 , which was impregnated with epoxy resin, was spirally wrapped completely over the layer of polyimide tape 7 . Then another fiberglass tape 28 , which was reinforced with stainless steel wires and coated with epoxy resin, was spirally wrapped completely over the layer of fiberglass tape 8 , as shown in Fig. 2A.

Der sich ergebende Verbundkörper wurde daraufhin fünf Stunden lang bei einer Temperatur von 160°C einer Wärmebehandlung unterzogen, wodurch die zweilagige Schicht aus den Bändern 8 und 28 hermetisch abgedichtet vereinigt wurde, und so ein Rohr 29 erhalten wurde.The resulting composite body was then subjected to a heat treatment at a temperature of 160 ° C for five hours, whereby the two-layer layer of the tapes 8 and 28 was hermetically sealed, and thus a tube 29 was obtained.

Daher wurde, wie in Fig. 2B gezeigt, ein zwangsgekühlter Supraleiter erhalten, welcher die mehrfach verdrillte supraleitende Leitung 26, das Abstandsstück 25 und den Kühlmittelkanal 10 enthielt, die sämtlich in dem Rohr 29 aufgenommen waren.Therefore, as shown in FIG. 2B, a forced-cooled superconductor was obtained, which contained the multi-twisted superconducting line 26 , the spacer 25 and the coolant channel 10 , all of which were accommodated in the tube 29 .

Example 3

Fig. 3A und 3B zeigen eine Seitenansicht bzw. Querschnittsansicht eines zwangsgekühlten Supraleiters gemäß Beispiel 2. Dieser zwangsgekühlte Supraleiter wurde folgendermaßen hergestellt. Fig. 3A and 3B show a side view and cross-sectional view of a force-cooled superconductor in accordance with Example 2. This forcibly cooled superconductor was prepared as follows.

Zuerst wurden dieselben Vorgänge wie voranstehend beim Beispiel 1 erläutert wiederholt, um eine mehrfach verdrillte supraleitende Leitung 36 zu erhalten. First, the same operations as explained in Example 1 above were repeated to obtain a multi-twisted superconducting line 36 .

Dann wurde ein Polyimidband 7 mit einer Dicke von 25 µm in einer halben Lage um die mehrfach verdrillte supraleitende Leitung 36 herumgewickelt, welche die sekundären verdrillten Leitungen 3 und die Abstandsstücke 5 enthielt, die miteinander verdrillt waren. Dieses Wickeln mit dem Polyimidband 7 wurde zweimal wiederholt, um eine zweilagige Wicklung zu erzielen. Daraufhin wurde ein mit Epoxyharz imprägniertes Glasfaserband 8 spiralförmig vollständig über die Schicht aus dem Polyimidband 7 gewickelt. Dann wurde ein Glasfaserband 38, welches mit Stahldrähten verstärkt und mit Epoxyharz imprägniert war, sowie ein Edelstahlband 38b spiralförmig und abwechselnd herumgewickelt, so daß wie in Fig. 3A gezeigt die Schicht aus dem Glasfaserband 8 vollständig abgedeckt wurde.Then, a polyimide tape 7 having a thickness of 25 µm was wrapped in a half layer around the multi-twisted superconducting line 36 , which contained the secondary twisted lines 3 and the spacers 5 , which were twisted together. This winding with the polyimide tape 7 was repeated twice in order to achieve a two-layer winding. Then, an epoxy resin impregnated glass fiber tape 8 was spirally wound completely over the layer of the polyimide tape 7 . Then a glass fiber tape 38 , which was reinforced with steel wires and impregnated with epoxy resin, and a stainless steel tape 38 b were wound spirally and alternately, so that the layer of the glass fiber tape 8 was completely covered as shown in FIG. 3A.

Daraufhin wurde der sich ergebende Verbundkörper 5 Stunden lang bei 160°C einer Wärmbehandlung unterzogen, wodurch die voranstehend geschilderten drei Arten von Band 8, 38a, 38b hermetisch miteinander verbunden wurde, so daß ein Rohr 39 erhalten wurde.Thereafter, the resulting composite body was subjected to a heat treatment at 160 ° C for 5 hours, whereby the above three types of tape 8 , 38 a, 38 b were hermetically bonded to each other so that a tube 39 was obtained.

Im Ergebnis wurde, wie in Fig. 3B gezeigt, ein zwangsgekühlter Supraleiter 31 erhalten, welcher die mehrfach verdrillte supraleitende Leitung 36, das Abstandsstück 5 und den Kühlmittelkanal 10 aufweist, die sämtlich in dem Rohr 39 aufgenommen sind.As a result, as shown in FIG. 3B, a forced-cooled superconductor 31 was obtained, which has the multi-twisted superconducting line 36 , the spacer 5 and the coolant channel 10 , all of which are accommodated in the tube 39 .

Example 4

Wie in Fig. 4B gezeigt, wurden dieselben Vorgänge wie im Zusammenhang mit dem Beispiel 1 wiederholt, um ein poröses Edelstahlrohr 24 zu erhalten, welches mit insgesamt sechs der sekundären verdrillten Leitungen 3 mit demselben Aufbau wie beim Beispiel 1 umwickelt war, mit Ausnahme der Tatsache, daß das spiralförmige Edelstahlrohr 4 durch das poröse Edelstahlrohr 24 ersetzt wurde. Dann wurde ein Abstandsstück 25 aus Silikongummi in jeden Zwischenraum eingepaßt, der zwischen den sekundären verdrillten Leitungen 3 vorhanden war, nämlich durch Wickeln des Abstandsstücks entlang den sekundären verdrillten Leitungen 3, wodurch eine mehrfach verdrillte, supraleitende Leitung 46 hergestellt wurde.As shown in Fig. 4B, the same operations as in Example 1 were repeated to obtain a porous stainless steel pipe 24 which was wrapped with a total of six of the secondary twisted lines 3 having the same structure as in Example 1 except for the fact that the spiral stainless steel tube 4 has been replaced by the porous stainless steel tube 24 . Then, a silicone rubber spacer 25 was fitted into each space existing between the secondary twisted lines 3 by winding the spacer along the secondary twisted lines 3 , thereby producing a multi-twisted superconducting line 46 .

Dann wurde, wie in Fig. 4A gezeigt, die mehrfach verdrillte supraleitende Leitung 46 mit dem verdrillten Aufbau aus den sekundären verdrillten Leitungen 3 und dem Abstandsstück 25 mit einer Aramidtafel 47 abgedeckt. Weiterhin wurde ein Glasfaserband 8, welches mit Epoxyharz getränkt war, spiralförmig vollständig über die Schicht aus der Aramidplatte 47 herumgewickelt, so daß ein zweilagige Schicht aus dem Glasfaserband 8 erhalten wurde, wobei beide Lagen in derselben Richtung gewickelt wurden.Then, as shown in FIG. 4A, the multi-twisted superconducting line 46 with the twisted structure of the secondary twisted lines 3 and the spacer 25 was covered with an aramid panel 47 . Furthermore, an optical fiber ribbon 8, which was impregnated with epoxy resin, spirally wound completely over the layer of the aramid was 47, so that a two-ply layer of the fiberglass tape 8 was obtained, wherein both layers were wound in the same direction.

Daraufhin wurde der sich ergebende Verbundkörper 5 Stunden lang einer Wärmebehandlung bei einer Temperatur von 160°C unterzogen, wodurch die Schichten aus den Bändern 47 und 8 hermetisch vereinigt wurden, und so ein Rohr 49 erhalten wurde.Subsequently, the resulting composite body was subjected to a heat treatment at a temperature of 160 ° C for 5 hours, whereby the layers of the tapes 47 and 8 were hermetically joined to obtain a tube 49 .

Im Ergebnis wurde, wie in Fig. 4B gezeigt, ein zwangsgekühlter Supraleiter erhalten, welcher die mehrfach verdrillte supraleitende Leitung 46, das Abstandsstück 5 und den Kühlmittelkanal 10 aufwies, die sämtlich in dem Rohr 49 enthalten sind.As a result, as shown in FIG. 4B, a forced-cooled superconductor was obtained, which had the multi-twisted superconducting pipe 46 , the spacer 5 and the coolant channel 10 , all of which are contained in the tube 49 .

Example 5

Es wurden dieselben Vorgänge wie anhand des Beispiels 1 erläutert durchgeführt, um eine mehrfach verdrillte supraleitende Leitung 51 zu erhalten, auf deren Umfang ein Glasfaserband 57, welches mit Epoxyharz getränkt war, spiralförmig um eine halbe Wicklung herumgewickelt wurde, wie in den Fig. 5A und 5B gezeigt ist. Daraufhin wurde mit dem sich ergebenden Verbundkörper 5 Stunden lang eine Wärmebehandlung bei 160°C durchgeführt, wodurch die Schicht aus dem Band 57 hermetisch vereinigt wurde, und so ein Rohr 58 erhalten wurde.The same procedures as explained in Example 1 were carried out in order to obtain a multi-twisted superconducting line 51 , on the circumference of which a glass fiber ribbon 57 , which was impregnated with epoxy resin, was spirally wrapped around half a winding, as in FIGS. 5A and 5B. Thereafter, the resultant composite body was heat-treated at 160 ° C for 5 hours, whereby the layer of the tape 57 was hermetically combined to obtain a tube 58 .

Daher wurde, wie in Fig. 5c gezeigt, ein zwangsgekühlter Supraleiter erhalten, welcher das Abstandsstück 5 und den Kühlmittelkanal 10 aufweist, die sich sämtlich in dem Rohr 58 befinden.Therefore, as shown in FIG. 5c, a forced-cooled superconductor was obtained which has the spacer 5 and the coolant channel 10 , all of which are located in the tube 58 .

Example 6

Wie in Fig. 6C gezeigt wurden insgesamt sechs der sekundären verdrillten Leitungen um eine sekundäre verdrillte Leitung herumgewickelt, und dann wurde auch das Abstandsstück 5 um den sich ergebenden, zusammengebauten Körper aus den sekundären verdrillten Leitungen herumgewickelt, so daß eine mehrfach verdrillte supraleitende Leitung 61 erhalten wurde. Dann wurde ein auf seiner Oberfläche mit Epoxyharz beschichtetes Glasfaserband 67 spiralförmig vollständig um die mehrfach verdrillte supraleitende Leitung 61 herumgewickelt, und daraufhin wurde das auf seiner Oberfläche mit dem Epoxyharz beschichtete Glasfaserband 67 erneut auf dieselbe Weise wie voranstehend geschildert gewickelt, mit Ausnahme der Tatsache, daß die Wicklungsrichtung geändert wurde (also in entgegengesetzter Richtung gewickelt wurde), wie in den Fig. 6A und 6B gezeigt. As shown in Fig. 6C, a total of six of the secondary twisted lines were wrapped around a secondary twisted line, and then the spacer 5 was also wrapped around the resulting assembled body from the secondary twisted lines, so that a multi-twisted superconducting line 61 was obtained has been. Then, an epoxy resin-coated fiberglass tape 67 was spirally completely wrapped around the multi-twisted superconducting wire 61 , and then the epoxy resin-coated fiberglass tape 67 was again wound in the same manner as described above except that the winding direction has been changed (i.e. wound in the opposite direction) as shown in Figs. 6A and 6B.

Daraufhin wurde mit dem sich ergebenden Verbundkörper 5 Stunden lang eine Wärmbehandlung bei 160°C durchgeführt, um so die Schicht aus dem Band 67 hermetisch zu vereinigen, so daß ein Rohr 68 erhalten wurde.Thereafter, the resultant composite was subjected to heat treatment at 160 ° C for 5 hours so as to hermetically combine the layer of the tape 67 so that a tube 68 was obtained.

Dies führte dazu, daß wie in Fig. 6C gezeigt ein zwangsgekühlter Supraleiter erhalten wurde, welcher das Abstandsstück 5 und den Kühlmittelkanal 60 aufweist (nämlich jenen Raum, der von der mehrfach verdrillten supraleitenden Leitung 61 umschlungen ist), die sich sämtlich in dem Rohr 68 befinden.As a result, as shown in FIG. 6C, a forced-cooled superconductor was obtained, which has the spacer 5 and the coolant channel 60 (namely, the space which is surrounded by the multiply twisted superconducting line 61 ), all of which are in the tube 68 are located.

Example 7

Es wurden dieselben Vorgänge wie anhand des Beispiels 6 erläutert wiederholt, um einen zwangsgekühlten Supraleiter zu erhalten, mit Ausnahme der Tatsache, daß eine Aramidplatte 72 zwischen der mehrfach verdrillten supraleitenden Leitung 71 und dem Glasfaserband 77 angeordnet wurde, welches auf seiner Oberfläche mit Epoxyharz beschichtet ist, wie in den Fig. 7A, 7B und 7C gezeigt.The same procedures as explained in Example 6 were repeated to obtain a force-cooled superconductor, except for the fact that an aramid plate 72 was placed between the multi-twisted superconducting wire 71 and the glass fiber ribbon 77 , which was coated on its surface with epoxy resin as shown in Figs. 7A, 7B and 7C.

Daher erhielt man, wie in Fig. 7C gezeigt, einen zwangsgekühlten Supraleiter, welcher das Abstandsstück 5 und den Kühlmittelkanal 70 enthält (den von der mehrfach verdrillten supraleitenden Leitung 71 umschlungenen Raum), die sich sämtlich in dem Rohr 78 befinden.Therefore, as shown in FIG. 7C, there was obtained a forced-cooled superconductor which contains the spacer 5 and the coolant channel 70 (the space surrounded by the multiply twisted superconducting line 71 ), all of which are located in the tube 78 .

Comparative Example 1

Eine mehrfach verdrillte supraleitende Leitung, welche mehrere supraleitende Litzen aufweist, die jeweils an benachbarten supraleitenden Litzen durch Löten befestigt sind, wurde in mehrere Edelstahlrohre eingeführt. Dann wurden diese Metallrohre dadurch miteinander verbunden, daß die Enden der Metallrohre verschweißt wurden, wodurch ein zwangsgekühlter Supraleiter erhalten wurde.A multi-twisted superconducting line, which has several superconducting strands, each on adjacent superconducting strands attached by soldering was introduced in several stainless steel tubes. Then were these metal tubes connected to each other in that the Ends of the metal pipes were welded, creating a forced-cooled superconductor was obtained.

Comparative Example 2

Ein Isolierband wurde um eine mehrfach verdrillte supraleitende Leitung herumgewickelt, und die sich ergebende supraleitende Leitung wurde in mehrere Edelstahlrohre eingeführt. Diese Metallrohre wurden dann dadurch miteinander verbunden, daß die Enden der Metallrohre verschweißt wurden, wodurch ein zwangsgekühlter Supraleiter erhalten wurde.An insulating tape was twisted around a multiple superconducting wire wrapped around, and the resulting superconducting wire was in several stainless steel tubes introduced. These metal tubes were then joined together connected that the ends of the metal pipes were welded, whereby a forced-cooled superconductor was obtained.

Comparative Example 3

Ein Metallband wurde unterhalb einer mehrfach verdrillten supraleitenden Leitung angeordnet, welche mehrere supraleitende Litzen enthielt, die jeweils an benachbarten supraleitenden Litzen mit Hilfe eines Klebers befestigt waren, und wurde dann nach oben umgebogen, um den Supraleiter durch das Metallband einzuschließen. Daraufhin wurden die heraufgebogenen Ränder des Metallbands miteinander verschweißt, wodurch ein zwangsgekühlter Supraleiter erhalten wurde.A metal band was twisted several times below one superconducting line arranged, which several contained superconducting strands, each on adjacent ones superconducting strands attached with the help of an adhesive were, and was then bent up to the superconductor enclosed by the metal band. Then the bent up edges of the metal band with each other welded, resulting in a forced-cooled superconductor has been.

Die zwangsgekühlten Supraleiter, die auf der Grundlage der voranstehenden Beispiele bzw. Vergleichsbeispiele erhalten wurden, wurden untersucht, um den kritischen Gleichstrom Ic der Litze dadurch zu messen, daß die Supraleiter durch flüssiges Helium gekühlt wurden. Der Wert für Ic des jeweiligen Supraleiters wurde dadurch berechnet, daß der Wert für Ic der Litze mit der Anzahl verdrillter Litzen multipliziert wurde. Hierbei wurde das eigene Magnetfeld berücksichtigt. Der Quentschwechselstrom Iq (50 Hz) des Supraleiters wurde dadurch gemessen, daß eine Zwangszuführungsvorrichtung für flüssiges Helium eingesetzt wurde, um ein Zwangskühlsystem zu simulieren.The forced-cooled superconductors, which are based on the above examples or comparative examples obtained were examined to determine the critical direct current Ic to measure the stranded wire by passing the superconductor through liquid helium were cooled. The value for Ic des respective superconductor was calculated by the value for Ic the strand with the number of twisted strands was multiplied. Here the own magnetic field considered. The Quentsch AC current Iq (50 Hz) of the Superconductor was measured in that a Forced feeding device used for liquid helium was to simulate a forced cooling system.

Infolge von Einschränkungen für die Kapazität der Wechselstromquelle wurde dem Supraleiter kein Strom zugeführt, der einen Spitzenwert 4 kA überschritt. Die Messungen von Iq und Ic wurden und gleichzeitigem Anlegen eines Gleichspannungsmagnetfeldes (0,5 T und 1,5 T) durchgeführt. Der so erhaltene Wert für Iq wurde durch den Wert von Ic geteilt, um die Größe der Wechselstromverluste und die Stabilität der Eigenschaften zu bestimmen. Je größer der Wert für (Iq/Ic) ist, desto kleiner sind nämlich die Wechselstromverluste, was eine höhere Stabilität anzeigt.Due to restrictions on the capacity of the AC source became no current to the superconductor supplied, which exceeded a peak value of 4 kA. The Measurements of Iq and Ic were made and applied simultaneously a DC magnetic field (0.5 T and 1.5 T) carried out. The value for Iq thus obtained was determined by the Value of Ic divided by the size of the AC loss and determine the stability of the properties. The bigger the value for (Iq / Ic) is, the smaller they are AC losses, which indicates greater stability.

Die Ergebnisse sind in den nachstehenden Tabellen 1 und 2 angegeben, wobei Iq jeweils den Spitzenwert bezeichnet. The results are in Tables 1 and 2 below specified, where Iq denotes the peak value.

TABELLE 1TABLE 1

TABELLE 2TABLE 2

Wie aus den Tabellen 1 und 2 hervorgeht, wiesen sämtliche Supraleiter gemäß den Beispielen 1 bis 7 einen höheren Wert von (Iq/Ic) auf, verglichen mit den Supraleitern gemäß den Vergleichsbeispielen 1 bis 3.As can be seen from Tables 1 and 2, all showed Superconductor according to Examples 1 to 7 a higher value of (Iq / Ic) compared to the superconductors according to the Comparative Examples 1 to 3.

Es wird angenommen, daß diese hervorragenden Eigenschaften der Supraleiter gemäß den Beispielen 1 bis 7 der Tatsache zugeschrieben werden können, daß es möglich war, die Erzeugung von Wärme zu unterdrücken, die durch ein Wechselstrommagnetfeld hervorgerufen wird, da eine Bewegung der supraleitenden Litzen durch das Rohr unterdrückt wurde, sich in den Räumen zwischen den supraleitenden Litzen kein Lötmittel befand, und die Rohre oder deren überwiegender Teil durch ein nichtmetallisches Teil gebildet wurden bzw. wurde; und auch infolge der Tatsache, daß eine ausreichende Kühlung der Supraleiter möglich war, da das Rohr aus einem wärmeisolierenden Material besteht, und sich in den Räumen zwischen den supraleitenden Litzen kein Lötmittel oder Kleber befindet, so daß das flüssige Helium wirksam hindurchgelangen kann.It is believed that these excellent properties the superconductor according to Examples 1 to 7 of the fact can be attributed to the fact that it was possible to Suppress heat generation by a AC magnetic field is caused because of a movement the superconducting strands were suppressed by the tube, none in the spaces between the superconducting strands Solder, and the pipes or their predominant part were formed by a non-metallic part; and also due to the fact that adequate cooling the superconductor was possible because the tube was made from one there is heat insulating material, and itself in the rooms no solder or glue between the superconducting strands located so that the liquid helium can effectively pass through can.

Example 8

Ein mit Epoxyharz imprägniertes Glasfaserband wurde vollständig spiralförmig um eine mehrfach verdrillte supraleitende Leitung mit Abstandsstücken herumgewickelt. Dann wurde ein Glasfaserband derselben Art spiralförmig vollständig über die Schicht aus dem Glasfaserband herumgewickelt, jedoch im Vergleich zu jener des Glasfaserbands. Der sich ergebende Verbundkörper wurde in eine Spule umgewandelt, und 15 Stunden lang einer Wärmebehandlung bei 130°C unterzogen, wodurch ein zwangsgekühlter Supraleiter hergestellt wurde. Da der voranstehend geschilderte Verbundkörper in eine Spule umgewandelt wurde, konnte das Umformen des Supraleiters in eine Spule einfach durchgeführt werden. Darüber hinaus wurde es infolge der Wärmebehandlung möglich, ein Rohr zu erhalten, welches eine hervorragende Festigkeit und Luftdichtigkeit aufweist.A fiberglass tape impregnated with epoxy resin was made completely spiraled around a multiple twisted superconducting cable wrapped around with spacers. Then an optical fiber ribbon of the same kind became spiral completely over the layer of fiberglass tape wrapped around, but compared to that of the Fiber optic tapes. The resulting composite was in converted a coil, and one for 15 hours Heat treatment at 130 ° C, resulting in a forced-cooled superconductor was manufactured. Since the Composite body described above in a coil the superconductor could be transformed into a coil can be easily performed. Beyond that it is possible to obtain a tube due to the heat treatment, which has excellent strength and airtightness having.

Dann wurde der supraleitenden Spule Wechselstrom zugeführt, während die supraleitende Spule durch zwangsweises Einlassen von flüssigem Helium in das Rohr der supraleitenden Spule gekühlt wurde. Daher konnte ein hohes Magnetfeld erzielt werden, welches über einen langen Zeitraum stabil war.Then alternating current was supplied to the superconducting coil, while the superconducting coil by forced insertion of liquid helium in the tube of the superconducting coil was cooled. Therefore, a high magnetic field could be achieved which has been stable over a long period of time.

Bei der voranstehenden Beschreibung wurde Epoxyharz als unter Wärmeeinwirkung aushärtendes Harz eingesetzt, und wurde ein Glasfaserband oder ein Edelstahlband als bandförmiges Teil verwendet. Allerdings war es möglich, praktisch dieselben Effekte zu erzielen, wenn ein Phenolharz, ein ungesättigtes Polyesterharz, ein Polyimidband oder ein Aramidband verwendet wurden.In the foregoing description, epoxy resin was considered to be under Heat curing resin used, and was a Glass fiber tape or a stainless steel tape as a band-shaped part used. However, it was practically the same Achieve effects when a phenolic resin, an unsaturated Polyester resin, a polyimide tape or an aramid tape is used were.

Example 9

Fig. 8 ist eine Querschnittsansicht eines zwangsgekühlten Supraleiters gemäß Beispiel 9. Dieser zwangsgekühlte Supraleiter wurde folgendermaßen hergestellt. Fig. 8 is a cross-sectional view of a force-cooled superconductor in accordance with Example 9. This forcibly cooled superconductor was prepared as follows.

Eine mehradrige supraleitende Litze mit einem Außendurchmesser von 0,2 mm, die etwa 100000 Fäden enthielt, jeweils mit einem Durchmesser in der Größenordnung des Submikrometerbereichs, und vergraben in einer Matrix aus einer Cu-Legierung mit 10 Gew.-% Ni, wurde hergestellt. Dann wurden insgesamt sechs dieser mehradrigen supraleitenden Litzen um eine Edelstahlleitung mit einem Außendurchmesser von 0,2 mm herumgewickelt, und auf der Oberfläche mit einer Isolierschicht beschichtet, um eine primäre verdrillte Leitung 1 zu erhalten. Dann wurden insgesamt sechs der primären verdrillten Leitungen 1 um eine Edelstahlleitung herumgewickelt, die einen Außendurchmesser von 0,6 mm aufwies, und mit einer Isolierschicht beschichtet, um eine sekundäre verdrillte Leitung 3 zu erhalten. Schließlich wurden insgesamt zwölf der sekundären verdrillten Leitungen 3 um eine verdrillte Leitung herum gewickelt, die aus sieben Edelstahlleitungen 81 bestand, und einen Außendurchmesser von 1,9 mm aufwies, um eine tertiäre (dritte) mehrfach verdrillte supraleitende Leitung 82 herzustellen.A multi-core superconducting strand with an outer diameter of 0.2 mm, which contained about 100,000 threads, each with a diameter in the order of the submicron range, and buried in a matrix of a Cu alloy with 10% by weight Ni, was produced. Then, a total of six of these multi-core superconducting strands were wound around a stainless steel line with an outer diameter of 0.2 mm, and coated with an insulating layer on the surface to obtain a primary twisted line 1 . Then, a total of six of the primary twisted wires 1 were wound around a stainless steel wire having an outer diameter of 0.6 mm and coated with an insulating layer to obtain a secondary twisted wire 3 . Finally, a total of twelve of the secondary twisted lines 3 were wound around a twisted line composed of seven stainless steel lines 81 and having an outer diameter of 1.9 mm to produce a tertiary (third) multi-twisted superconducting line 82 .

Dann wurde eine große Anzahl an Glasfasern gebündelt, um ein Abstandsstück 5 mit einem Außendurchmesser von 2 mm zu erzeugen. Daraufhin wurden insgesamt zwölf der Abstandsstücke 5 jeweils in jeden Zwischenraum eingepaßt, der zwischen den tertiären mehrfach verdrillten supraleitenden Leitungen 82 vorhanden war, nämlich dadurch, daß sie entlang den tertiären mehrfach verdrillten supraleitenden Leitungen 28 gewickelt wurden, wodurch eine mehrfach verdrillte supraleitende Leitung 86 hergestellt wurde.Then, a large number of glass fibers were bundled to produce a spacer 5 with an outer diameter of 2 mm. Thereupon, a total of twelve of the spacers 5 were fitted into each space that was present between the tertiary multi-twisted superconducting lines 82 , namely, by winding them along the tertiary multi-twisted superconducting lines 28 , thereby producing a multi-twisted superconducting line 86 .

Daraufhin wurde, wie in Fig. 8 gezeigt, ein Glasfaserband, welches mit 40 Gew.-% Epoxyharz getränkt war, welches einen Härter enthielt, vollständig spiralförmig und die mehrfach verdrillte supraleitende Leitung 84 herumgewickelt, wodurch eine rohrförmige Wicklung mit einem Innendurchmesser von 8,8 mm und einem Außendurchmesser von 9,8 mm erhalten wurde.Then, as shown in Fig. 8, a glass fiber ribbon impregnated with 40% by weight of epoxy resin containing a hardener was completely spiral-wound and the multi-twisted superconducting wire 84 was wound around, whereby a tubular winding with an inner diameter of 8, 8 mm and an outer diameter of 9.8 mm was obtained.

Daraufhin wurde mit dem sich ergebenden Verbundkörper 1 Stunde lang eine Wärmebehandlung bei einer Temperatur von 160°C durchgeführt, während der Verbundkörper von außen druckbeaufschlagt wurde, wodurch das Epoxyharz-haltige Glasfaserband hermetisch vereinigt wurde, und so ein Rohr 89 erhalten wurde.Thereafter, the resultant composite body was subjected to heat treatment at a temperature of 160 ° C for 1 hour while the composite body was pressurized from the outside, thereby hermetically sealing the epoxy resin-containing glass fiber tape to obtain a tube 89 .

Daher wurde, wie in Fig. 8 gezeigt, ein zwangsgekühlter Supraleiter erhalten, welcher die mehrfach verdrillte supraleitende Leitung 84 aufweist, das Abstandsstück 5 und den Kühlmittelkanal 80, die sich sämtlich in dem Rohr 89 befinden. Therefore, as shown in FIG. 8, there was obtained a forced-cooled superconductor having the multi-twisted superconducting line 84 , the spacer 5 and the coolant channel 80 , all of which are located in the tube 89 .

Example 10

Wie in Fig. 9 gezeigt, wurde eine mehrfach verdrillte supraleitende Leitung 96 mit demselben Aufbau wie beim Beispiel 8 eingesetzt, und wurde ein Capton-Film (Handelsbezeichnung, Du Pont Co., Ltd. nämlich ein Polyimidfilm) 97 um eine halbe Wicklung spiralförmig gewickelt, während der Capton-Film um die mehrfach verdrillte supraleitende Leitung 96 herum unter Spannung gehalten wurde. Dann wurde der sich ergebende Verbundkörper auf dieselbe Weise wie anhand des Beispiels 9 erläutert mit einem Epoxyharz-haltigen Band 8 abgedeckt, um einen zwangsgekühlten Supraleiter zu erhalten.As shown in Fig. 9, a multi-twisted superconducting line 96 having the same structure as that of Example 8 was used, and a Capton film (trade name, Du Pont Co., Ltd. namely a polyimide film) 97 was spirally wound around half a winding while the Capton film was kept under tension around the multi-twisted superconducting line 96 . Then, the resulting composite body was covered with an epoxy resin-containing tape 8 in the same manner as explained in Example 9 to obtain a force-cooled superconductor.

Example 11

Wie in Fig. 10 gezeigt wurden zwei Epoxyharz-getränkte Glasfaserteile 102a und 102b, die jeweils eine halbkreisförmige Nut 101 aufwiesen, als Verstärkungsteile oberhalb und unterhalb der mehrfach verdrillten supraleitenden Leitung 106 angeordnet, die gemäß Beispiel 9 hergestellt wurde, wodurch die mehrfach verdrillte supraleitende Leitung 106 in diese halbkreisförmigen Nuten 101 eingepaßt wurde. Die Abmessungen jeder halbkreisförmigen Nut 101 betrugen: 12 mm Breite, 6 mm Dicke, 1 m Länge und 5 mm Radius.As shown in Fig. 10, two epoxy-impregnated glass fiber parts 102 a and 102 b, each having a semicircular groove 101 , were arranged as reinforcing parts above and below the multi-twisted superconducting line 106 , which was produced according to Example 9, whereby the multi-twisted superconducting line 106 was fitted into these semicircular grooves 101 . The dimensions of each semicircular groove 101 were: 12 mm wide, 6 mm thick, 1 m long and 5 mm radius.

Example 12

Wie in Fig. 11 gezeigt wurden insgesamt sechs der sekundären verdrillten Leitungen 112, die gemäß Beispiel 9 hergestellt wurden, um ein Trägerteil 111 herumgewickelt (aus Epoxyharz, welches durch Polyethylenfasern verstärkt war, und mit einem kreisförmigen Querschnitt), um eine verdrillte supraleitende Leitung herzustellen.As shown in Fig. 11, a total of six of the secondary twisted lines 112 made according to Example 9 were wrapped around a support member 111 (made of epoxy resin reinforced with polyethylene fibers and having a circular cross section) to produce a twisted superconducting line .

Dann wurde eine große Anzahl an Glasfasern zu einem Bündel zusammengefaßt, um ein Abstandsstück 5 mit einem Außendurchmesser von 2 mm herzustellen. Daraufhin wurden insgesamt sechs dieser Abstandsstücke 5 jeweils in jeden Zwischenraum eingepaßt, der zwischen den sekundären verdrillten Leitungen 112 vorhanden war, nämlich durch Wickeln der Abstandsstücke entlang den sekundären verdrillten Leitungen 112, wodurch eine mehrfach verdrillte supraleitende Leitung 116 hergestellt wurde.Then, a large number of glass fibers were combined into a bundle to produce a spacer 5 with an outer diameter of 2 mm. Thereupon, a total of six of these spacers 5 were fitted into each space that existed between the secondary twisted lines 112 , namely by winding the spacers along the secondary twisted lines 112 , thereby producing a multi-twisted superconducting line 116 .

Daraufhin wurde die Außenumfangsoberfläche der mehrfach verdrillten supraleitenden Leitung 116 durch ein Rohr 119 auf dieselbe Weise wie anhand des Beispiels 9 abgedeckt, so daß ein zwangsgekühlter Supraleiter erhalten wurde.Then, the outer peripheral surface of the multi-twisted superconducting wire 116 was covered by a pipe 119 in the same manner as in Example 9, so that a forced-cooled superconductor was obtained.

Example 13

Wie in Fig. 12 gezeigt wurde eine große Anzahl verdrillter supraleitender Leitungen 112, die jeweils aus sieben supraleitenden Fäden bestanden, um ein Trägerteil 121 herumgewickelt, welches aus Fasermatten aus Polyethylenbasis bestand, und einen rechteckigen Querschnitt aufwies. Dann wurden insgesamt vier Abstandsstücke 5 in einen Zwischenraum eingepaßt, der zwischen der verdrillten supraleitenden Leitungen 112 vorhanden war.As shown in Fig. 12, a large number of twisted superconducting lines 112 each consisting of seven superconducting filaments were wound around a support member 121 made of polyethylene-based fiber mats and having a rectangular cross section. Then a total of four spacers 5 were fitted in a space that was present between the twisted superconducting lines 112 .

Daraufhin wurde die Außenumfangsoberfläche der verdrillten supraleitenden Leitung 112 durch ein Rohr 129 abgedeckt, auf dieselbe Weise, wie dies voranstehend beim Beispiel 9 geschildert wurde, um einen zwangsgekühlten Supraleiter zu erhalten.Thereafter, the outer peripheral surface of the twisted superconducting wire 112 was covered by a pipe 129 in the same manner as described in Example 9 above to obtain a forced-cooled superconductor.

Example 14

Wie in Fig. 13 gezeigt, wurde eine mehrfach verdrillte supraleitende Leitung (eine tertiäre verdrillte Leitung) 131 mit demselben Aufbau wie beim Beispiel 9 eingesetzt, und wurden insgesamt vier bandförmige Teile 132 spiralförmig jeweils bei 90 um die supraleitende Leitung 131 herumgewickelt, die mit den Abstandsstücken 5 versehen war. Dann wurde der sich ergebende Verbundkörper mit einem Rohr 139 abgedeckt (welches aus GFRP bestand und einen Innendurchmesser von 9,0 mm und einen Außendurchmesser von 9,8 mm aufwies), auf dieselbe Weise wie anhand des Beispiels 9 erläutert, um einen zwangsgekühlten Supraleiter zu erhalten.As shown in Fig. 13, a multi-twisted superconducting line (a tertiary twisted line) 131 having the same construction as in Example 9 was used, and a total of four ribbon-shaped parts 132 were spirally wound around the superconducting line 131 at 90 each with the Spacers 5 was provided. Then, the resulting composite body was covered with a tube 139 (which was made of GFRP and had an inner diameter of 9.0 mm and an outer diameter of 9.8 mm) in the same manner as explained in Example 9 to give a force-cooled superconductor receive.

Example 15

Wie in Fig. 14 gezeigt wurde ein Verbundkörper, der aus einer mehrfach verdrillten supraleitenden Leitung (einer tertiären verdrillten Leitung) 141 mit demselben Aufbau wie beim Beispiel 9 und den Abstandsstücken 5 bestand, hermetisch durch ein Rohr 149 abgedeckt, welches eine Epoxyharzschicht aufwies, die durch ein Edelstahldrahtnetz 147 verstärkt war, um einen zwangsgekühlten Supraleiter zu erhalten.As shown in Fig. 14, a composite body composed of a multi-twisted superconducting line (a tertiary twisted line) 141 having the same structure as that of Example 9 and the spacers 5 was hermetically covered by a pipe 149 having an epoxy resin layer which was reinforced by a stainless steel wire mesh 147 to obtain a force-cooled superconductor.

Example 16

Wie in Fig. 15 gezeigt, wurde ein gewebtes oder gewirktes Teil, welches aus einer sogenannten e-Glasfaser (Faser aus alkalifreiem Glas) bestand, um einen Verbundkörper herumgewickelt, der aus einer mehrfach verdrillten supraleitenden Leitung (einer tertiären verdrillten Leitung) 151 mit demselben Aufbau wie beim Beispiel 1 und den Abstandsstücken 5 bestand, und dann wurde das gewebte oder gewirkte Teil mit Epoxyharz imprägniert, um ein Rohr 159 herzustellen, wodurch ein zwangsgekühltes Supraleiter hergestellt wurde.As shown in Fig. 15, a woven or knitted part consisting of a so-called e-glass fiber (fiber made of alkali-free glass) was wound around a composite body made of a multi-twisted superconducting line (a tertiary twisted line) 151 with the same Structure as in Example 1 and the spacers 5 , and then the woven or knitted part was impregnated with epoxy resin to make a pipe 159 , thereby producing a forced-cooled superconductor.

Wechselstrom wurde jedem der Supraleiter zugeführt, während der Supraleiter dadurch direkt gekühlt wurde, daß zwangsweise flüssiges Helium in die Kühlmittelkanäle der zwangsgekühlten Supraleiter eingeführt wurde, die bei jedem der Beispiele erhalten wurden. Hierdurch wurde es möglich, stabile Supraleitungseigenschaften ohne dabei auftretende Wirbelströme zu erzielen, da die Außenumfangsoberfläche des Supraleiters durch ein Rohr abgedeckt war, welches aus einem Nichtmetall oder aus einem Material bestand, welches ein Nichtmetall als Matrix aufwies.AC was supplied to each of the superconductors while the superconductor was cooled directly by forcibly liquid helium in the coolant channels of the positively cooled Superconductor was introduced in each of the examples were obtained. This made it possible to be stable Superconductivity properties without occurring To achieve eddy currents because the outer peripheral surface of the Superconductor was covered by a tube consisting of a Non-metal or made of a material that a Had non-metal as a matrix.

Da der mehrfach verdrillte Supraleiter innerhalb des Rohrs festgehalten wurde, war es darüber hinaus möglich, eine Bewegung supraleitender Litzen zu unterdrücken, die durch den hindurchgehenden Wechselstrom hervorgerufen werden könnte, und daher die Erzeugung von Wärme zu unterdrücken. Daher war es möglich, eine wirksame Kühlung des Supraleiters zu erreichen.Because the multi-twisted superconductor inside the tube was held, it was also possible to get one Suppress movement of superconducting strands caused by the alternating current could be caused and therefore suppress the generation of heat. Therefore was it is possible to effectively cool the superconductor to reach.

Da im Beispiel 11 die Epoxyharz-getränkten Glasfaserteile um das Rohr herum angeordnet waren, war es möglich, die Festigkeit und die Durchbruchsspannung des Geräts zu verbessern, was es ermöglichte, dem Supraleiter einen hohen Strom und eine hohe Spannung zuzuführen. Darüber hinaus war es möglich, exakt und wirksam das Ausformen der Spule durchzuführen, durch die vorherige Anbringung des Teils 102b an einer Seite des Supraleiters. Da in den Fällen der Beispiele 12 und 13 das Schrumpfen des Halterungsteils beim Kühlen minimal war, ließ sich die Auswirkung erzielen, eine Bewegung der supraleitenden Litzen zu begrenzen.In Example 11, since the epoxy resin-impregnated glass fiber parts were arranged around the tube, it was possible to improve the strength and the breakdown voltage of the device, which made it possible to supply a high current and a high voltage to the superconductor. In addition, it was possible to form the coil precisely and effectively by attaching the part 102b to one side of the superconductor beforehand. In the cases of Examples 12 and 13, since the shrinkage of the support member when cooling was minimal, the effect of limiting the movement of the superconducting strands could be achieved.

Example 17

Es wurden mehrere Spulen unter Verwendung der zwangsgekühlten Supraleiter hergestellt, die bei den Beispielen 9 bis 16 erhalten wurden. Dann wurde Wechselstrom jeder der supraleitenden Spulen zugeführt, während die verdrillten supraleitenden Leitungen dadurch direkt gekühlt wurden, daß zwangsweise flüssiges Helium in den Supraleiter eingebracht wurde. Dies führte dazu, daß es bei jeder dieser Proben möglich war, ein hohes Magnetfeld zu erzielen, welches über einen langen Zeitraum stabil blieb.Several coils were used using the forced cooling Superconductor produced in Examples 9 to 16 were obtained. Then AC became everyone's superconducting coils fed while the twisted superconducting lines were directly cooled in that liquid helium is forced into the superconductor has been. This resulted in it with each of these samples was possible to achieve a high magnetic field, which over remained stable for a long period.

Comparative Example 4

Wenn ein Epoxyharz-getränktes Band 202 um einen zusammengebauten Körper aus einem verdrillten Leiter 201 herumgewickelt wurde, der insgesamt sechs der endgültigen verdrillten Leitungen enthielt, wurde wie in Fig. 16 gezeigt der Querschnitt des sich ergebenden Verbundkörpers hexagonal. In der Praxis dagegen, kann der Querschnitt des Verbundkörpers nahezu kreisförmig werden, da Leerräume 203 an einer Grenzfläche zwischen Bändern an deren linearem Abschnitt erzeugt werden. Wenn dieser Verbundkörper erwärmt wird, um das Epoxyharz-getränkte Band 202 auszuhärten, während die Leerräume 203 unverändert gelassen werden, so bleiben die Leerräume 203 übrig, so daß es unmöglich wird, die Luftdichtigkeit des Leiters 201 sicherzustellen. As shown in Fig. 16, when an epoxy resin-impregnated tape 202 was wrapped around an assembled body of a twisted conductor 201 containing a total of six of the final twisted lines, the cross section of the resulting composite body became hexagonal. In practice, on the other hand, the cross section of the composite body can become almost circular, since voids 203 are created at an interface between bands at their linear section. If this composite is heated to cure the epoxy resin-impregnated tape 202 while leaving the void 203 unchanged, the void 203 remains, making it impossible to ensure the airtightness of the conductor 201 .

Comparative Example 5

Um die anhand des Vergleichsbeispiels 4 erläuterte Erzeugung von Leerräumen zu verhindern muß das Epoxyharz-getränkte Band 202 gewickelt werden, während das Harz erweicht wird, und muß von außen ein Druck auf das Epoxyharz-getränkte Band 202 ausgeübt werden, um die Luftblasen zu entfernen, wie in Fig. 17A gezeigt ist. Da jedoch der Außenumfang des Leiters 201, welcher den Kern bildet, nicht vollständig kreisförmig ist, und Räume 204 zwischen dem Leiter 201 und dem Epoxyharz-getränkten Band 202 erzeugt werden, wie in Fig. 17A gezeigt ist, bricht der Abschnitt des Bandes 202, der sich in diesem Raum 204 befindet, in Richtung auf diesen Raum 204 infolge des externen Drucks zusammen, was zu einer Faltenbildung des Bands führt. Die Erzeugung von Falten bei dem Band führt nicht nur zu einer Beeinträchtigung der Druckbeständigkeit, sondern führt auch zu einer beträchtlichen Beeinträchtigung der Luftdichtigkeit des Verbundkörpers.In order to prevent the generation of voids explained in Comparative Example 4, the epoxy resin-impregnated tape 202 must be wound while the resin is being softened, and external pressure must be applied to the epoxy resin-impregnated tape 202 to remove the air bubbles. as shown in Fig. 17A. However, since the outer periphery of the conductor 201 which forms the core is not completely circular, and spaces 204 are created between the conductor 201 and the epoxy resin-impregnated tape 202 , as shown in FIG. 17A, the portion of the tape 202 breaks, located in this space 204 towards this space 204 together due to the external pressure, which leads to wrinkling of the tape. The formation of wrinkles in the tape not only results in a deterioration in pressure resistance, but also a considerable deterioration in the airtightness of the composite body.

Wie aus den voranstehenden Erläuterungen deutlich wird, können infolge der Tatsache, daß die Außenumfangsoberfläche des Supraleiters mit einem Hüllenteil abgedeckt wurde, welches aus einem Nichtmetall oder einem Material besteht, welches ein Nichtmetall als Matrix enthält, die Wechselstromverluste minimiert werden, so daß sich hervorragende Auswirkungen zeigen, wenn dieser zwangsgekühlte Supraleiter bei einer Wechselstromsupraleiterspule mit großen Abmessungen eingesetzt wird, beispielsweise bei einem vollständig supraleitenden Generator oder einem SMES. Da ein Abstandsstück zwischen den verdrillten Leitungen des Supraleiters angeordnet ist, ist es darüber hinaus möglich, die Erzeugung einem Faltenbildung des Hüllenteils selbst dann zu verhindern, wenn das Hüllenteil durch Aushärten eines Harzes hergestellt wird, während auf es ein externer Druck einwirkt, wodurch es ermöglicht wird, das Druckwiderstandsvermögen und die Luftdichtigkeit des Supraleiters zu verbessern.As is clear from the explanations above, can due to the fact that the outer peripheral surface the superconductor was covered with a shell part, which consists of a non-metal or a material, which contains a non-metal as a matrix which AC losses are minimized, so that show excellent effects when this forced-cooled Superconductor in an AC superconductor coil with large Dimensions is used, for example in a fully superconducting generator or an SMES. There a Spacer between the twisted wires of the Superconductor is arranged, it is also possible then creating a wrinkle of the shell part to prevent if the shell part by curing a Resin is made while an external pressure is applied to it acts, thereby enabling the Pressure resistance and airtightness of the To improve superconductors.

Da der zwangsgekühlte Supraleiter gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch hergestellt wird, daß ein bandförmiges Teil, welches ein unter Wärmeeinwirkung aushärtendes Harz enthält, spiralförmig über den gesamten Außenumfang des Supraleiters gewickelt wird, woran sich ein Schritt der Erwärmung des bandförmigen Teils anschließt, kann der Supraleiter einfach hergestellt werden. Da der Supraleiter gemäß der vorliegenden Erfindung durch das unter Wärmeeinwirkung aushärtende Harz festgehalten wird, welches durch Wärmeeinwirkung ausgehärtet wurde, kann eine Bewegung supraleitender Litzen unterdrückt werden. Da die supraleitenden Litzen auf diese Art und Weise aneinander befestigt sind, ohne ein Lötmittel oder Harz einzusetzen, kann nämlich ein Kühlmittel wirksam den Räumen zwischen den supraleitenden Litzen zugeführt werden, wodurch sich eine hervorragende Kühlung des Supraleiters erzielen läßt.Because the force-cooled superconductor according to the present Invention is made in that a ribbon Part which is a thermosetting resin contains, spiraling over the entire outer circumference of the Superconductor is wound, which is a step of Subsequent heating of the band-shaped part, the Superconductors are easy to manufacture. Because the superconductor according to the present invention by the under Heat curing resin is held, which Cured by exposure to heat, movement can superconducting strands can be suppressed. Since the superconducting strands together in this way attached without using a solder or resin, namely, a coolant can effectively space between the superconducting strands are supplied, resulting in a can achieve excellent cooling of the superconductor.

Da sich in dem Raum zwischen den supraleitenden Litzen kein Lötmittel befand, und das gesamte Hüllenteil oder dessen Hauptanteil aus einem nichtmetallischen Material oder einem Material hergestellt wurde, welches ein Nichtmetall als Hauptbestandteil aufweist, können die Wechselstromverluste unterdrückt werden, und die Wärmeisolationseigenschaften verbessert werden.Since there is no space in the space between the superconducting strands Solder, and all or part of the shell Main part of a non-metallic material or a Material was produced, which as a non-metal Main component, the AC losses be suppressed, and the heat insulation properties be improved.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, einfach eine supraleitende Spule mit komplizierter Form dadurch herzustellen, daß der Supraleiter zu einer Spule umgeformt wird, bevor das unter Wärmeeinwirkung aushärtende Harz durch Wärmeeinwirkung ausgehärtet wird. Daher ist es gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, einfach einen zwangsgekühlten Supraleiter oder eine zwangsgekühlte Supraleiterspule herzustellen, die hervorragende Supraleitungseigenschaften zeigen, selbst wenn sie mit Wechselstrom betrieben werden.According to the present invention, it is possible to simply use one superconducting coil with a complicated shape produce that the superconductor is formed into a coil is before the thermosetting resin Heat is cured. Therefore, it is according to the present invention possible, simply a forced-cooled Superconductor or a force-cooled superconductor coil manufacture the excellent superconductivity properties show, even if they are operated with alternating current.

Fachleuten auf diesem Gebiet werden leicht zusätzlichen Vorteile und Abänderungen auffallen. Daher ist die Erfindung in ihrem Gesamtaspekt nicht auf die spezifischen Einzelheiten und beispielhaften Ausführungsformen beschränkt, die hier gezeigt und beschrieben wurden. Es lassen sich daher zahlreiche Abänderungen vornehmen, ohne vom Wesen und Umfang des allgemeinen erfindungsgemäßen Konzepts abzuweichen, welches sich aus der Gesamtheit der vorliegenden Anmeldeunterlagen ergibt und von den beigefügten Patentansprüchen umfaßt sein soll.Professionals in this area easily become additional Advantages and changes stand out. Hence the invention in its overall aspect not on the specific details and exemplary embodiments limited here have been shown and described. It can therefore be make numerous changes without changing the nature and scope deviate from the general concept according to the invention, which results from the totality of the present Registration documents results and from the attached Claims should be included.

Claims

1. Forced cooled superconductor, which has;
several superconducting strands ( 1 , 3 );
Coolant channels ( 10 , 60 ) which are provided at spaces between the superconducting strands ( 1 , 3 );
Spacers ( 5 ) arranged at recessed portions provided on the outer periphery of an assembled body containing the superconducting strands ( 1 , 3 ) and the coolant channels ( 10 , 60 ); and
a shell part ( 9 ), which contains a non-metal as the main component, and hermetically covers the assembled body and the spacers ( 5 ).

2. A force-cooled superconductor according to claim 1, characterized in that the spacer parts ( 5 ) each consist of a material which is selected from the group consisting of non-magnetic metals and non-metals.

3. A force-cooled superconductor according to claim 2, characterized in that the spacer parts ( 5 ) each consist of a bundle of numerous linear bodies or numerous tubular bodies.

4. A force-cooled superconductor according to claim 2, characterized in that the spacer parts ( 5 ) are made of rubber, and are shaped to fit the recessed portions provided on the outer periphery of an assembled body.

5. A force-cooled superconductor according to claim 1, characterized in that the sheath part ( 9 ) consists of a band-shaped material which contains a thermosetting resin, and which is wound around the assembled body including the spacer parts ( 5 ).

6. A force-cooled superconductor according to claim 1, characterized in that a holding part ( 81 ) is provided which has a smaller coefficient of thermal expansion than the material which forms the shell part ( 9 ).

7. A force-cooled superconductor according to claim 1, characterized in that an insulating part ( 102 a, 102 b) is provided which contains a non-metal as the main component, and is arranged around a peripheral surface of the shell part.

8. Forcibly cooled superconductor according to claim 1, characterized in that the coolant channels ( 10 ) each consist of a tube ( 24 ) which is arranged within the assembled body.

9. A force-cooled superconductor according to claim 1, characterized in that the coolant channels ( 60 ) each consist of an intermediate space which is provided within the assembled body.

10. A force-cooled superconductor according to claim 1, characterized in that the superconducting strands ( 1 , 3 ) each consist of a multi-core superconducting strand made of Nb-Ti.

11. A method for producing a forced-cooled superconductor with the following steps:
Producing an assembled body by twisting a plurality of superconducting strands ( 3 ) together, the assembled body having a coolant channel ( 10 , 60 ) and recessed portions on its outer periphery;
Disposing a spacer part 85 ) on each of the recessed portions provided on the outer periphery of the assembled body;
Producing a composite body ( 9 ) by spirally wrapping a band-shaped member having a thermosetting resin around the outer periphery of the assembled body including the spacers ( 5 ); and
Heating the composite body ( 9 ) to harden the band-shaped part, whereby the band-shaped part is hermetically united.

12. Process for making a forced-cooled Superconductor according to claim 11, characterized in that the band-shaped part made of at least one of the materials consists of those selected from the group consisting of Non-metals, metals and a mixture of Non-metals and metals exist.

13. A method of manufacturing a force-cooled superconductor according to claim 11, characterized in that the spacer part ( 5 ) consists of a material selected from the group consisting of non-magnetic metals and non-metals.

14. A method for producing a force-cooled superconductor according to claim 13, characterized in that the spacer part ( 5 ) each consists of a bundle of numerous linear bodies or numerous tubular bodies.

15. A method of manufacturing a force-cooled superconductor according to claim 13, characterized in that the spacer member ( 5 ) is made of rubber and is shaped to fit the recessed portions provided on the outer periphery of an assembled body.

16. A method of manufacturing a force-cooled superconductor according to claim 11, characterized by the step of arranging a holder member within the assembled body, the holder member having a smaller coefficient of thermal expansion than a material forming the shell member ( 9 ).

17. A method of manufacturing a force-cooled superconductor according to claim 11, characterized by the step of arranging a tube ( 24 ), which is a coolant channel, within the assembled body.

18. A method of manufacturing a force-cooled superconductor according to claim 11, characterized by the step of arranging an insulating part ( 102 a, 102 b) containing a non-metal as a main component around the shell part ( 9 ).

19. A method for producing a force-cooled superconductor according to claim 11, characterized in that the superconducting strands ( 1 , 3 ) each consist of a multi-core superconducting strand made of Nb-Ti.

20. A method for producing a forced-cooled superconducting coil with the following steps:
Producing an assembled body by twisting a plurality of superconducting strands ( 1 , 3 ) together, the assembled body having a coolant channel ( 10 , 60 ) and recessed portions on its outer circumference;
Disposing a spacer part ( 5 ) on each of the recessed portions provided on the outer periphery of the assembled body;
Producing a composite body ( 9 ) by spirally wrapping a band-shaped part containing a thermosetting resin completely around the outer periphery of the assembled body including the spacer parts ( 5 );
Converting the composite body into a coil-shaped body; and
Heating the coil-shaped body to harden the band-shaped part, whereby the band-shaped part is hermetically united.