DE19803687C1 - Soldering high-temperature superconductors of a cable to a connector piece - Google Patents

Soldering high-temperature superconductors of a cable to a connector piece

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    • H01R4/68—Connections to or between superconductive connectors

Abstract

Solder is placed between a connector piece (14) and superconductors, as well as between successive superconductor layers. The method for joining the ends of high-temperature superconducting (HTS) strip conductors (111, ...) - which are supported in layers on a carrier (12) - to a connector piece (14) involves placing of layers (151, ...) of an electroconductive solder between the connector piece and the first layer of the HTS strip conductors, as well as between the successive HTS strip conductor layers. A band retaining its elasticity at the soldering temperature is wound with tension around the coil formed of the HTS strip conductors and the solder. This coil and the connector piece are heated to produce a soldered joint. As a result of the elastic band, superfluous solder is squeezed out of coil. Preferred Features: The elastic band used during soldering is a silicone band. Shaped clamping jaws are used as an alternative to an elastic band. These jaws are heated to implement the soldering process. The clamping jaws are used in combination with an elastic band. Solder is applied in the form of a helically wound foil. Alternatively it is applied in the form of a paste in successive layers. Flux is used as a compound with the solder material. The latter is an indium and tin mixture with their respective percentages of 45/55-55/45 by weight. Alternatively indium with up to 10 % silver by weight is used.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Lötverfahren zum elektrisch leitenden Verbinden der Bandleiter mit Hochtemperatur-Supraleiter-Eigenschaft eines Kabelleiters mit dem zugehörigen Anschlußstück.The present invention relates to a soldering process for the electrically conductive connection of the strip conductors with High temperature superconductor property of a cable conductor the associated connector.

Die Anwendung der Hochtemperatur-Supraleitung (HTS) in der Energietechnik ermöglicht die Herstellung von aus solchen HTS-Bandleitern bestehenden verlustarmen und kompakten Ener­ giekabeln, sogenannten Hochtemperatur-Supraleiterkabeln. Die­ se werden in flüssigem Stickstoff bei der entsprechenden Tem­ peratur von etwa 77 K betrieben. Das keramische Hochtempera­ tur-Supraleiter-Material ist in eine metallische Matrix aus z. B. Silber eingebettet und liegt als Leiter in Bandform vor. Bekannt sind solche Hochtemperatur-Supraleiter-Energiekabel aus z. B.The application of high temperature superconductivity (HTS) in the Energy technology enables the production of such HTS ribbon conductors existing low loss and compact Ener power cables, so-called high-temperature superconductor cables. The se in liquid nitrogen at the appropriate tem operated at about 77 K. The ceramic high temperature Tur superconductor material is made out of a metallic matrix e.g. B. embedded silver and is available as a conductor in ribbon form. Such high-temperature superconductor energy cables are known from z. B.

  • 1. IEEE Trans. Appl. Supercond. Vol 5, No. 2 (1995), p. 953-9551. IEEE Trans. Appl. Supercond. Vol 5, No. 2 (1995), p. 953-955
  • 2. Fujikami et al.: "5 m/2 kA High-Tc-Cable Conductor" in "Adv. in Superconductivity V", p. 1251-1254, Sprin­ ger-Verlag 1993 (Konferenzberichte des 5th Internatio­ nal Symposium on Superconductivity, 1992)2. Fujikami et al .: "5 m / 2 kA High-T c Cable Conductor" in "Adv. In Superconductivity V", p. 1251-1254, Springer publishing house 1993 (conference reports of the 5th International Symposium on Superconductivity, 1992)
  • 3. Sato et al.: "Elektromagnetic Properties and Structures of BiPbSrCaCuO Superconducting Wires" in "Advances in Superconductivity II", p. 335-340, Springer Verlag, 1990 (Konferenz-Bericht 2nd Int. Symp. on Superconducti­ vity, 1989) sowie3. Sato et al .: "Electromagnetic Properties and Structures of BiPbSrCaCuO Superconducting Wires "in" Advances in Superconductivity II ", p. 335-340, Springer Verlag, 1990 (Conference Report 2nd Int.Symp. On Superconducti vity, 1989) and
  • 4. Wuich: "Kleben, Löten, Schweißen", Leuchtturm-Verlag, 1977, Bd. 80/81; S. 88-914. Wuich: "Gluing, soldering, welding", lighthouse publishing house, 1977, Vol. 80/81; Pp. 88-91

Verfahren zur Herstellung von HTS-Bandleitern sind bekannt aus Nr. 1 wie oben und K. Sato et al. (siehe Nr. 3). Methods for producing HTS strip conductors are known from No. 1 as above and K. Sato et al. (see No. 3).  

Bei der Herstellung solcher Kabelleiter wird als Beispiel eine größere Anzahl supraleitender HTS-Bandleiter maschinell auf einem Well-Trägerrohr aus Metall oder Kunststoff verseilt aufgebracht. Es können solche Bandleiter auch in mehreren La­ gen übereinander aufgewickelt sein. Auf jeden Fall müssen die einzelnen Bandleiter an den Enden des Kabelleiters mechanisch und elektrisch leitend mit Anschlußstücken für die (nicht­ supraleitende) Strom-Zu-/Weiterleitung fest verbunden werden. Diese Anschlußstücke bewirken auch die Verteilung des mit dem Kabelleiter zu transportierenden Stromes anteilsweise auf die einzelnen Bandleiter des betreffenden Kabelleiters. Da­ bei ist möglichst gleichgewichtige Verteilung des Gesamtstro­ mes auf die einzelnen Bandleiter zu erreichen. Die Anschluß­ stücke werden zur Verringerung von Ohmschen Verlusten aus elektrisch gut leitfähigen Materialien, z. B. aus Kupfer, her­ gestellt.In the manufacture of such cable ladder is an example machine a large number of superconducting HTS ribbon conductors stranded on a metal or plastic corrugated carrier tube upset. Such band conductors can also be used in several La be wound on top of each other. In any case, they have to individual ribbon conductor at the ends of the cable conductor mechanically and electrically conductive with connectors for the (not superconducting) power supply / forwarding are firmly connected. These connectors also effect the distribution of the of the current to be transported in part the individual strip conductors of the cable conductor concerned. There at is an equally balanced distribution of the total current mes to reach the individual strip line. The connection pieces are made to reduce ohmic losses electrically well conductive materials, e.g. B. made of copper posed.

Aus der EP 0 807 994 A2 ist ein Verfahren zur Herstellung je­ weiliger Lötverbindung zum elektrisch leitenden Verbinden der Enden von auf einem Träger lageweise aufliegenden HTS-Band­ leitern bekannt. Bei diesem Verfahren wird ein möglichst kleiner Kontaktwiderstand erzielt, indem die einzelnen unter­ einander von Schichten aus Lotmaterial getrennten HTS-Band­ leiter aneinandergefügt und miteinander verlötet werden (vgl. insbesondere die Fig. 2 und 3).EP 0 807 994 A2 discloses a method for producing respective solder connections for the electrically conductive connection of the ends of HTS band conductors lying in layers on a carrier. In this method, the smallest possible contact resistance is achieved by connecting the individual HTS strips, which are separated from one another by layers of solder material, and soldering them to one another (cf. in particular FIGS. 2 and 3).

Aus der DE 31 50 294 C2 ist eine Kontakteinrichtung zum wi­ derstandsarmen Verbinden der Endstücke zweier auf eine kryo­ gene Betriebstemperatur abzukühlender stabilisierter Hoch­ strom-Supraleiter bekannt, die zwischen zwei Klemmstücken an­ zuordnen sind, zwischen denen bei der Montagetemperatur eine vorbestimmte Klemmkraft mechanisch einstellbar ist. Dabei sollen die Klemmstücke mit kreissegmentartigen Querschnitten, welche auf ihren den Endstücken der Supraleiter zugewandten Seiten supraleitende Teile enthalten, kraftschlüssig von ei­ nem hohlzylindrisch ausgebildeten Rahmenelement umgeben sein. DE 31 50 294 C2 describes a contact device for wi low-resistance connection of the end pieces of two to a cryo stabilized high to cool down current superconductor known between two clamping pieces assign, between which at the assembly temperature one predetermined clamping force is mechanically adjustable. Here should the clamping pieces with cross-section-like cross-sections, which on their end pieces facing the superconductor Sides contain superconducting parts, non-positively from egg be surrounded by a hollow cylindrical frame element.  

Durch Auswahl von Materialien mit unterschiedlichen Dehnungs­ koeffizienten läßt sich erreichen, daß beim Temperaturüber­ gang von der Montagetemperatur auf die Betriebstemperatur auf den Supraleiter eine zusätzliche Preßkraft einwirkt, die grö­ ßer als die vorbestimmte, mechanisch eingestellte Klemmkraft ist. Eine Verlötung der Teile ist nicht vorgesehen.By choosing materials with different expansions Coefficients can be achieved that the temperature over from the assembly temperature to the operating temperature the superconductor is subjected to an additional pressing force that is larger ß than the predetermined, mechanically adjusted clamping force is. The parts are not intended to be soldered.

Aus der DE 36 39 983 C2 ist ein Verfahren zur stoffschlüssi­ gen Verbindung von supraleitenden Materialien und normallei­ tenden Materialien, insbesondere bei komplexen geometrischen Körpern wie Hohlraumresonatoren bekannt, wobei zwischen den beiden zu verbindenden Materialien ein Schicht auf- oder eine Folie eingebracht wird und die beiden Materialien in einem Hochtemperaturofen oder einer beheizten Form bei einer Tempe­ ratur von ca. 900°C im Vakuum oder unter reiner Schutzgasat­ mosphäre zusammengepreßt und verlötet werden.DE 36 39 983 C2 describes a method for material cohesion connection of superconducting materials and normal tendency materials, especially with complex geometrical Bodies known as cavity resonators, being between the a layer on or one of the two materials to be joined Foil is introduced and the two materials in one High temperature furnace or a heated mold at a tempe temperature of approx. 900 ° C in vacuum or under a pure protective gas be pressed together and soldered.

Lotmaterialien zum Verbinden von Teilen aus metallischen (klassischen) Supraleitermaterialien wie Nb, NbTi oder Nb3Sn, die selbst bei den Betriebstemperaturen dieser Supraleiterma­ terialien supraleitend sind, gehen z. B. aus der US 3,165,403 oder der US 3,184,303 hervor. Das Lotmaterial besteht dabei aus Indium-Zinn mit einem Zn-Anteil von 50% Gew.-% bzw. aus Indium mit 1 Gew.-% Silberanteil.Solder materials for connecting parts made of metallic (classic) superconducting materials such as Nb, NbTi or Nb 3 Sn, which are superconducting materials even at the operating temperatures of these superconducting materials, go e.g. B. from US 3,165,403 or US 3,184,303. The solder material consists of indium tin with a Zn content of 50% by weight or indium with 1% by weight silver.

Die Forderung nach einer gleichmäßigen Verteilung des Stromes innerhalb eines HTS-Kabelleiters auf die einzelnen HTS- Bandleiter innerhalb einer Lage und auf diese Lagen unterein­ ander bedingt, daß die Kontaktwiderstände zwischen den ein­ zelnen Bandleitern und dem Anschlußstück für alle Bänder mög­ lichst gleich groß und dazu möglichst gering sind. Insbeson­ dere bei einem Aufbau des Kabelleiters mit mehrlagigen HTS- Bandleitern sind damit hohe Anforderungen an die eine solche elektrische Verbindung gewährleistende Löttechnik gestellt. Dabei ergeben sich auch Probleme, eine große Anzahl Bänder, z. B. 35 Bänder pro Lage, mechanisch zu handhaben. Anderseits ist gefordert, daß die einzusetzende Löttechnik wenig aufwen­ dig ist und wirtschaftlich günstig ausgeführt werden kann.The demand for an even distribution of electricity within a HTS cable conductor to the individual HTS Band leader within one layer and on top of these layers otherwise requires that the contact resistances between the one individual tape conductors and the connector for all tapes possible as large as possible and as small as possible. In particular when installing the cable ladder with multi-layer HTS Band conductors are therefore very demanding of such soldering technology ensuring electrical connection. There are also problems, a large number of tapes, e.g. B. 35 tapes per layer to handle mechanically. On the other hand  is required that the soldering technique to be used is little is dig and can be carried out economically.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, ein Ver­ fahren bereitzustellen, mit dem die Enden von auf einem Trä­ ger eines Kabelleiters lagenweise aufgewickelten HTS- Bandleiter jeweils mit einem Ende eines Anschlußstückes so zu verlöten sind, daß ein möglichst geringer und gleichverteil­ ter Übergangswiderstand erreicht wird. Das Verfahren soll da­ bei verhältnismäßig einfach und kostengünstig auszuführen sein.The object of the present invention is therefore a Ver drive to provide the ends of on a door of a cable conductor layered HTS Band conductors each with one end of a connector are soldered so that the smallest possible and evenly distributed ter contact resistance is reached. The procedure is there at relatively simple and inexpensive to perform be.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit der Lehre der Merkmale des Patentanspruches 1 oder des nebengeordneten Anspruches 3 gelöst. Die Unteransprüche geben ergänzende Lösungen und Va­ rianten an.This object is achieved with the teaching of the features of claim 1 or the independent claim 3 solved. The subclaims provide additional solutions and Va rianten.

Bisherige interne Versuche liefen darauf hinaus, ein jeweili­ ges aus Kupfer bestehendes vorverzinntes Anschlußstück und die einzelnen HTS-Bänder einzeln mit dem Lötkolben miteinan­ der zu verlöten. Zur Vermeidung dieses ohnehin nur unbefrie­ digendes Ergebnis liefernden aufwendigen Verfahrens wurde Ab­ hilfe dahingehend gesucht, die HTS-Bandleiter nach deren me­ chanischer Verseilung lagenweise an den Enden auf einer Länge von etwa 200 mm wieder von der Unterlage zu trennen und jeden einzelnen Bandleiter von beiden Seiten vorzuverzinnen. Nach der erneuten Anordnung dieser Bandleiter auf dem Trägerrohr und Anschlußstück wurden diese auf der Kontaktlänge mit einer Bandage aus Silikonband umwickelt. Diese Bandage wurde dabei auf Zug gewickelt. Danach wurde dann das gesamte Anschluß­ stück bis auf die Schmelztemperatur des Lotes erwärmt. Infol­ ge des mechanischen Zuges der elastischen Bandage wurden die einzelnen Bandleiter auf das Anschlußstück gepreßt und flüs­ sig gewordenes überschüssiges Lot herausgepreßt. Es ergab sich eine mechanisch feste, elektrisch gut leitende Verbin­ dung zwischen den Bandleitern und dem Anschlußstück und es wurde auch eine gleichmäßige Stromaufteilung bewirkt. Previous internal attempts have resulted in a respective total pre-tinned connector made of copper and the individual HTS strips individually with the soldering iron the to solder. In order to avoid this, only unfree anyway The elaborate process providing the result was from help wanted, the HTS band leader after their me Chanian stranding in layers at the ends over a length about 200 mm from the base and separate each pre-tinning individual strip conductors from both sides. After the re-arrangement of these ribbon conductors on the carrier tube and connector these were on the contact length with one Bandage wrapped in silicone tape. This bandage was there wrapped on train. After that the whole connection became warmed up to the melting temperature of the solder. Info ge of the mechanical tension of the elastic bandage single strip conductor pressed onto the connector and flow sig surplus solder pressed out. It revealed a mechanically strong, electrically good conductive connection extension between the strip conductors and the connector and it even current distribution was also achieved.  

Dieses voranstehend beschriebene Verfahren zur Herstellung der Verbindung konnte gemäß der Erfindung wesentlich verbes­ sert werden dahingehend, daß das Lösen der Bandleiter vom Träger, die Vorverzinnung per Hand und das nachträgliche Ord­ nen der Bandleiter vermieden sind. Zu berücksichtigen ist auch, daß das mit dem Lösen der Bandleiter vom Trägerrohr zwangsläufig verbundene, wenn auch nur geringe Aufbiegen der­ selben eine Verringerung der Stromtragfähigkeit des Supralei­ ters zur Folge hat.This method of manufacture described above the connection could verbes substantially according to the invention sert that the loosening of the strip conductor from the Carrier, the pre-tinning by hand and the subsequent ord the band leader are avoided. To be considered also that with the release of the ribbon conductor from the support tube inevitably connected, if only slight bending up of the same a reduction in the current carrying capacity of the Supralei ters.

Das besonders vorteilhafte, insbesondere fertigungstechnisch angepaßte Verfahren der Erfindung gemäß Patentanspruch 1 bzw. 3 besteht darin, unkompliziertes, sicheres und zeitsparendes Löten der Bandleiter dadurch zu erreichen, daß vor dem Ver­ seilen der Bandleiter einer Lage jeweils eine dünne Lötfolie oder dünnschichtig Lötpaste auf (zunächst) das Anschlußstück (für das Anlöten der ersten Lage) und dann auf jede einzelne zuletzt aufgewickelte Lage der Bandleiter (für das Anlöten der nächstfolgenden Lage Bandleiter) aufgebracht wird. Dabei ist zuvor auf die jeweilige Lötfolie ein Flußmittel in vor­ zugsweise Pastenform aufgetragen worden. Die Bandleiter der einzelnen Lagen werden maschinell bis über die Kontaktfläche des Anschlußstückes reichend aufgewickelt.The particularly advantageous, in particular manufacturing technology adapted method of the invention according to claim 1 or 3 is simple, safe and time-saving Soldering the strip conductor to achieve that before Ver the tape conductor of one layer each ropes a thin solder foil or thin-layer solder paste on (initially) the connector (for soldering on the first layer) and then on each one last wound position of the strip conductor (for soldering the next following layer of strip conductor) is applied. Here is a flux in front of each solder foil preferably paste form has been applied. The band leader of the individual layers are machined up to the contact area of the connector is sufficiently wound.

Über den miteinander zu lötenden Bereich von Anschlußstück und aufliegenden Lagen HTS-Bandleitern wird anschließend über die gesamte Kontaktlänge reichend ein Silikonband mit z. B. ca. 15 mm Breite und 0,8 mm Dicke (wie schon oben erwähnt), vorzugsweise überlappend, auf Zug aufgewickelt. Durch Erwär­ men des Anschlußstückes erfolgt dann unter der Wirkung des Zuges, d. h. des rundherum wirkenden Anpreßdruckes, des Sili­ konbandes das Verlöten der Bandleiter aller Lagen untereinan­ der und mit dem Anschlußstück. Der wirksame Zug des Silikon­ bandes bewirkt, daß sich extrem dünne, jedoch fest haftende und fest bindende Lotschichten zwischen den Bandleitern un­ tereinander und dem Anschlußstück ergeben, deren elektrischer Widerstand daher vernachlässigbar ist. Mit dieser Erfindung können mit bestem Ergebnis viele Lagen von Bandleitern in ei­ nem Schritt miteinander und mit dem Anschlußstück verlötet werden.Over the area of connector to be soldered together and overlying layers of HTS strip conductors is then over a silicone band with z. B. approx. 15 mm wide and 0.8 mm thick (as already mentioned above), preferably overlapping, wound on train. By heating men of the connector then takes place under the effect of  Zuges, d. H. of the all-round contact pressure, the Sili the soldering of the strip conductors of all layers to one another the and with the connector. The effective pull of the silicone bandes causes extremely thin, but firmly adhering and firmly binding layers of solder between the strip conductors result from each other and the connector, their electrical Resistance is therefore negligible. With this invention with the best result, many layers of strip conductors in one nem step soldered to each other and to the connector become.

Das Silikonband ist so ausgewählt, daß es bei der Löttempera­ tur noch immer solche Eigenschaft hat, daß die notwendige Zug-/Anpreßkraft gewährleistet ist. Nach erfolgtem Lötvorgang wird das Band wieder entfernt.The silicone tape is selected so that it is in the soldering tempera still has such a property that the necessary Tension / contact pressure is guaranteed. After the soldering process the tape is removed.

Anstelle eines beispielsweise verwendeten Bandes aus Silicon kann auch anderes Material verwendet werden, das den mechani­ schen und thermischen Anforderungen genügt und insbesondere bei der Löttemperatur (noch) die erforderliche Elastizität für die mechanische Vorspannung aufweist und nicht anlötet.Instead of a silicone tape used for example can also be used other material that the mechani and thermal requirements are sufficient and in particular at the soldering temperature (still) the required elasticity for the mechanical preload and does not solder.

Eine weitere Ausgestaltung besteht darin, mit Hilfe von Klemmbacken, die um den zu verlötenden Bereich verteilt auf diesen Bereich aufgelegt werden, den Zug des Silikonbandes zwecks dünnschichtiger Verlötung zu verstärken oder als wei­ tere Alternative das Silikonband sogar zu ersetzen und das Verlöten unter alleiniger Einwirkung der Druckkraft der Klemmbacken auszuführen. Ein Anlöten der Klemmbacken kann durch eine entsprechende, wieder zu entfernende Zwischenlage vermieden werden. A further embodiment consists of using Jaws that spread around the area to be soldered on placed on this area, pull the silicone tape to reinforce thin-layer soldering or as white Another alternative is to even replace the silicone strap and that Soldering under the sole influence of the pressure of the Clamp jaws. Soldering the jaws can by means of an appropriate intermediate layer to be removed again be avoided.  

Die Klemmbacken können außerdem als Heizer ausgebildet sein, so daß auf diese Weise die notwendige Wärme direkt auf das zu lötende Paket zu übertragen ist.The jaws can also be designed as a heater, so that the necessary heat directly towards the soldering package to transfer.

Anstelle der Verwendung von Lötfolien kann Lötpaste verarbei­ tet werden.Instead of using solder foils, solder paste can be used be tested.

Mit Rücksicht auf die supraleitenden Eigenschaften des in der bandförmigen Matrix vorliegenden HTS-Supraleitermaterials ist solches Lot zu verwenden, das eine Schmelz-/Löttemperatur von weniger als 350°C vorzugsweise weniger als 200°C hat. Außer­ dem ist hinsichtlich des verwendeten Lotes zu beachten, daß dieses tieftemperaturtauglich (77 K) ist.With regard to the superconducting properties of the in the band-shaped matrix present HTS superconductor material to use such solder that has a melting / soldering temperature of less than 350 ° C, preferably less than 200 ° C. Except with regard to the solder used, it should be noted that this is suitable for low temperatures (77 K).

Von besonderem Vorteil ist insbesondere für das voranstehend beschriebene Verfahren die Verwendung von Indium-Zinn-Lot mit einem Mischungsverhältnis von 45/55 bis 55/45% jeweiligen Anteils. Ein solches Lot hat einen niedrigen Schmelzpunkt im Bereich von etwa 120°C und eine Verwendung desselben schließt jegliche Schädigung der Supraleitereigenschaft des Bandlei­ ters aus. Dieses Lot hat gute Löteigenschaft insbesondere hinsichtlich Benetzung, Fließverhalten und Festigkeit. Infol­ ge seines duktilen Verhaltens läßt es sich z. B. in Folien oder Bändern mit 0,1 mm Dicke bei z. B. 10 mm Breite herstel­ len. Bei 77 K beträgt der relativ geringe spezifische Wider­ stand nur etwa 12 µΩ×cm. Damit ergibt sich ein geringer Kontaktwiderstand von 50 nΩ×cm2 bei 77 K. Die Lötkontakte sind im übrigen resistent gegen mehrfaches Abkühlen auf 77 K und Aufwärmen, was hinsichtlich der praktischen Verwendung eines solchen Energiekabels zu berücksichtigen ist.The use of indium tin solder with a mixing ratio of 45/55 to 55/45% of the respective proportion is particularly advantageous for the method described above. Such a solder has a low melting point in the range of about 120 ° C and the use of the same excludes any damage to the superconducting property of the strip conductor. This solder has good soldering properties, particularly with regard to wetting, flow behavior and strength. As a result of its ductile behavior, it can be z. B. in foils or tapes with 0.1 mm thickness at z. B. len 10 mm width. At 77 K, the relatively low specific resistance was only about 12 µΩ × cm. This results in a low contact resistance of 50 nΩ × cm 2 at 77 K. The solder contacts are moreover resistant to multiple cooling to 77 K and warming up, which must be taken into account with regard to the practical use of such an energy cable.

Das angegebene Lot eignet sich insbesondere auch für die elektrische Verbindung von HTS-Leitern untereinander und auch von diesen mit metallischen Werkstücken aus insbesondere Kup­ fer in z. B. Magneten, Transformatoren, Elektromotoren, Gene­ ratoren, SMES, Stromzuführungen usw.The specified lot is particularly suitable for electrical connection of HTS conductors to each other and also of these with metallic workpieces made in particular of copper fer in z. B. magnets, transformers, electric motors, genes rators, SMES, power supplies, etc.

Anstelle des genannten In-Sn-Lots können auch reines Indium- Lot, In-Agx (x < 10)-Lot und viele sonstige Indium-Lote für den hier beschriebenen Zweck verwendet werden.Instead of the In-Sn solder mentioned, pure indium solder, In-Ag x (x <10) solder and many other indium solders can also be used for the purpose described here.

Zur weiteren Erläuterung des Verfahrens der vorliegenden Er­ findung dient auch die Beschreibung der beigefügten Fig. 1 bis 3.To further explain the method of the present invention, the description of the attached FIGS . 1 to 3 also serves.

Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht eines Stückes eines rohrför­ migen erfindungsgemäßen Kabelleiters 10 mit seinem endständi­ gen Anschlußstück 14. Die untere Hälfte der Fig. 1 zeigt ei­ ne Aufsicht und die obere Hälfte einen Längsschnitt. Fig. 1 shows a side view of a piece of a rohrför-shaped cable conductor 10 according to the invention with its endständigi connector 14th The lower half of FIG. 1 shows a top view and the upper half shows a longitudinal section.

Fig. 2 zeigt einen Querschnitt II-II der Fig. 1 (jedoch mit zwei Lagen Bandleitern). Fig. 2 shows a cross section II-II of Fig. 1 (but with two layers of strip conductors).

Fig. 3 zeigt eine Darstellung entsprechend der Fig. 2 mit für das Anpressen vorgesehenen Klemmbacken 4. FIG. 3 shows a representation corresponding to FIG. 2 with clamping jaws 4 provided for pressing on.

In der oberen Hälfte der Fig. 1 ist geschnitten ein Teil­ stück eines Trägerrohres 12 für lagenweise darauf aufliegen­ den, die supraleitende Eigenschaft aufweisenden Bandleiter 11 gezeigt. Von diesen Bandleitern 11 ist in Fig. 1 nur die er­ ste, unterste Lage 11 1 dargestellt. Die untere Hälfte der Fig. 1 zeigt die Aufsicht auf die verseilte, dicht aneinander­ liegende Anordnung dieser einzelnen supraleitenden Bandleiter 11 1. Die Bandleiter 11 1 bilden quasi eine Schicht, die sich auch über die Oberfläche des vorgesehenen Kontaktendes K des Anschlußstückes 14 (unter den in Fig. 1 dort darüberliegen­ den Wickel 15 2) hinweg erstreckt. Diese Bandleiter 11 1 verlau­ fen der Verseilung entsprechend wie dargestellt schräg ge­ richtet. Mit 15 1 ist hier eine Belegung der äußeren Oberflä­ che des Anschlußstückes 14 mit Lotmaterial bezeichnet, die hier z. B. eine (bandförmig gewickelte) Lötfolie ist. Es kann dies auch eine Schicht Lötpaste sein. Diese befindet sich da­ mit zwischen der äußeren Mantelfläche des Anschlußstückes 14 und der diese erste Lage bildenden Anzahl der Bandleiter 11 1. In der Praxis können bis zu vier, ggfs. auch noch mehr solche Lagen Bandleiter 11 1, 11 2.... vorgesehen sein.In the upper half of Fig. 1 is cut a part of a support tube 12 for layers lying thereon, the superconducting tape conductor 11 shown. Of these strip conductors 11 , only the lowest position 11 1 is shown in FIG. 1. The lower half of FIG. 1 shows the top view of the stranded, closely spaced arrangement of these individual superconducting ribbon conductors 11 1 . The strip conductors 11 1 virtually form a layer which also extends over the surface of the intended contact end K of the connecting piece 14 (under which the winding 15 2 lying there in FIG. 1) extends. This strip conductor 11 1 duri fen the stranding according to diagonally as shown. With 15 1 here is an assignment of the outer surface of the connecting surface 14 with solder material referred to here z. B. is a (ribbon-wound) solder foil. It can also be a layer of solder paste. This is there with between the outer lateral surface of the connector 14 and the number of strip conductors 11 1 forming this first layer. In practice, up to four, possibly even more such layers of strip conductors 11 1 , 11 2 .... can be provided.

Die untere Hälfte der Fig. 1 zeigt die Aufsicht auf eine bandförmige Lötfolie 15 2, die, wie dargestellt gewickelt, die äußere Oberfläche der Schicht der (ersten Lage der) Bandlei­ ter 11 1 im Bereich des Kontaktendes K des Anschlußstückes 14 bedeckt. Die Fig. 1 stellt also den (Zwischen-)Zustand dar, der erreicht ist, wenn eine erste Lötfolie 15 1, die erste La­ ge der verseilten supraleitenden Bandleiter 11 und die diese erste Lage im Bereich des Anschlußstückes 14 bedeckende zwei­ te Schicht der Lötfolie 15 2 draufgewickelt worden ist. Je nach Anzahl der vorgesehenen weiteren Lagen verseilter supra­ leitender Bandleiter 11, die außerhalb des Bereichs des An­ schlußstückes 14 dicht aufeinanderliegend sind, sind im Be­ reich des Anschlußstückes 14 abwechselnd je eine Lage Lötfo­ lie (oder Schicht Lötpaste) und eine Lage Bandleiter 11 auf­ gebracht. Die darstellte wendelförmige Art des Aufwickelns der Lötfolie 15 ist besonders bevorzugt. Es kann aber auch die Lötfolie in anderer Weise und Form aufgebracht sein. Auch kann statt Folie jeweils schichtweise Lötpaste aufgetragen sein.The lower half of Fig. 1 shows a plan view of a ribbon-shaped solder foil 15 2 , which, as shown, wrapped, the outer surface of the layer of the (first layer of) Bandlei ter 11 1 in the region of the contact end K of the connector 14 covered. The FIG. 1 thus shows the (intermediate) state is, which is reached when a first solder film 15 1, the first La ge of the stranded superconducting strip conductor 11 and the said first layer in the region of the connecting piece 14 covering two -th layer of brazing foil 15 2 has been wound on it. Depending on the number of the provided additional layers stranded superconducting strip conductor 11, which 14 are circuit-piece outside the region of at closely spaced horizontal, are in the loading of the connection piece 14 rich alternately one layer each Lötfo lie (or layer, solder paste) and brought a layer strip conductor 11 . The illustrated helical type of winding the solder foil 15 is particularly preferred. However, the solder foil can also be applied in a different manner and shape. Instead of foil, solder paste can also be applied in layers.

Mit 25 ist ein elektrisches (normalleitendes) Anschlußteil bezeichnet, das mit einem Bolzen 26 mit dem Anschlußstück 14 kontaktgebend verbunden ist. 25 with an electrical (normally conductive) connector is designated, which is connected in contact with a pin 26 to the connector 14 .

Fig. 2 zeigt eine Querschnittsansicht mit (hier lediglich) zwei Lagen supraleitender Bandleiter 11 1, 11 2, mit den zwei zugehörigen Schichten aus Lötfolie 15 1, 15 2 und einem um die äußere Oberfläche der äußersten, hier also der zweiten Lage 11 2 der Bandleiter herumgewickelten elastischen Silikonband 16. Dieses Silikonband ist im Bereich des Anschlußstückes 14, d. h. im Bereich des Vorhandenseins von Lötfolie 15, stramm auf die äußere Oberfläche der äußersten Lage der Bandleiter 11, vorzugsweise auch viellagig aufgewickelt. Auf diese Weise werden die hier zwei Lagen Bandleiter 11 und die Schichten Lötfolie 15 miteinander fest auf die äußere Manteloberfläche des Anschlußstückes 14 aufgepreßt. In diesem Zustand erfolgt dann eine Erwärmung, die das Lot der Folien 15 1, 15 2 zum Schmelzen bringt. Durch den elastischen Anpreß­ druck des Bandes 16 wird überschüssiges Lot aus den überein­ anderliegenden Lagen herausgepreßt. Nach dem Wiederabkühlen ergibt dies die Lötverbindung der Bandleiter 11 der beiden Lagen 11 1 und 11 2 miteinander und mit dem Anschlußstück 14. Damit bzw. in entsprechender Weise für beliebig viele Lagen ist die gewünschte elektrische und mechanische feste Verbin­ dung zwischen dem Anschlußstück und der Vielzahl der Bandlei­ ter 11 der vorgesehenen Lagen derselben erreicht. Fig. 2 shows a cross-sectional view with (here only) two layers of superconducting ribbon conductor 11 1 , 11 2 , with the two associated layers of solder foil 15 1 , 15 2 and one around the outer surface of the outermost, here the second layer 11 2 of Tape conductor wrapped around elastic silicone tape 16 . This silicone tape is tightly wound in the area of the connector 14 , ie in the area of the presence of solder foil 15 , preferably also in multiple layers, on the outer surface of the outermost layer of the tape conductor 11 . In this way, the two layers of ribbon conductor 11 and the layers of solder foil 15 are pressed together firmly onto the outer surface of the connector 14 . In this state, heating then takes place, which causes the solder of the foils 15 1 , 15 2 to melt. Due to the elastic contact pressure of the band 16 , excess solder is pressed out of the layers lying one above the other. After cooling again, this results in the soldered connection of the strip conductors 11 of the two layers 11 1 and 11 2 to one another and to the connecting piece 14 . So that or in a corresponding manner for any number of layers, the desired electrical and mechanical fixed connec tion between the connector and the plurality of Bandlei ter 11 of the intended layers of the same is achieved.

Fig. 3 zeigt eine der Fig. 2 entsprechende Darstellung mit wie beschriebenen Klemmbacken 41. Diese werden mit elasti­ schem Druck F (anstelle der Verwendung des Bandes 16 oder ggfs. auch zusätzlich dazu) für den Lötvorgang an den Wickel aus Lagen der Bandleiter und (Lagen) der Lötfolien angepreßt, wodurch auch hier schmelzflüssiges Lot ausgepreßt wird. FIG. 3 shows a representation corresponding to FIG. 2 with clamping jaws 41 as described. These are pressed with elastic pressure F (instead of using the tape 16 or possibly also additionally) for the soldering process to the winding from layers of the strip conductor and (layers) of the solder foils, whereby molten solder is also pressed out here.

Claims (11)

1. Verfahren zur Herstellung jeweiliger Lötverbindung zum elektrisch leitenden Verbinden der Enden von auf einem Träger (12) lageweise aufliegenden Hochtemperatur-Supraleiter-(HTS­ )Bandleitern (11 1, 11 2...) mit einem Ende eines Anschluß­ stückes (14), bei dem zunächst im Bereich (K) der herzustel­ lenden Lötverbindung zwischen der Oberfläche des Anschluß­ stückes (14) und der ersten Lage (11 1) Bandleiter und zwi­ schen den weiteren Lagen (11 1/11 2; 11 2/...) Bandleiter jeweils eine Schicht (15) aus einem elektrisch leitenden Lotmaterial aufgebracht wird, dann der aus den Lagen (11 1/11 2...) der Bandleiter und den Lotschichten (15 1/15 2...) gebildete Wic­ kel mit einem Band (16) aus auch bei der vorgesehenen Löttem­ peratur noch zugelastischem Material derart unter Bandzug um­ wickelt wird, so daß der Wickel (11-15) unter Anpreßdruck des Wickelbandes (16) steht, und dann durch Erwärmen dieses Wic­ kels (11-15) und des Anschlußstückes (14) ein Miteinanderver­ löten des Anschlußstückes (14) und der Lagen (11 1/11 2...) der Bandleiter miteinander erfolgt, wobei durch den Anpreß­ druck des Wickelbandes (16) derart überschüssiges Lot (15) aus dem Wickel (11-15) herausgepreßt wird, daß jeweils mit­ tels einer dünnen Lotschichtverbindung ein geringer Kontakt­ widerstand zwischen den Flächen des Anschlußstückes (14) und der miteinander verlöteten Bandleiter (11) erzielt wird.1. A method for producing a respective solder connection for the electrically conductive connection of the ends of high-temperature superconductor (HTS) strip conductors ( 11 1 , 11 2 ...) lying on a support ( 12 ) in layers with one end of a connecting piece ( 14 ), in which first in the region (K) of the lumbar herzustel solder joint piece between the surface of the terminal (14) and the first layer (11 1) and strip conductor Zvi rule the further layers (11 1/11 2; 11 2 / ...) strip conductors each having a layer (15) is applied of an electrically conductive solder material, then the group consisting of the layers (11 1/11 2 ...) of the strip conductors and the solder layers (15 1/15 2 ...) Wic formed with a kel Tape ( 16 ) is made of material that is still too elastic even with the intended soldering temperature under tape tension, so that the winding ( 11-15 ) is under contact pressure of the winding tape ( 16 ), and then by heating this wic kels ( 11-15 ) and the connector ( 14 ) a Miteinanderver soldering of the connection piece (14) and the layers (11 1/11 2, ...) is performed each of the band conductors, by the pressing pressure of the winding tape (16) such excess solder (15) from the winding (11-15) It is pressed out that a small contact resistance between the surfaces of the connector ( 14 ) and the strip conductor ( 11 ) soldered to one another is achieved with a thin solder layer connection. 2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem als Band (16) Silikon­ band verwendet wird.2. The method according to claim 1, in which silicone tape is used as the tape ( 16 ). 3. Verfahren zur Herstellung jeweiliger Lötverbindung zum elektrisch leitenden Verbinden der Enden von auf einem Träger (12) lageweise aufliegenden Hochtemperatur-Supraleiter- (HTS-)Bandleitern (11 1, 11 2....) mit einem Ende eines An­ schlußstückes (14), bei dem zunächst im Bereich (K) der her­ zustellenden Lötverbindung zwischen der Oberfläche des An­ schlußstückes (14) und der ersten Lage (11 1) Bandleiter und zwischen den weiteren Lagen (11 1/11 2; 11 2/...) Bandleiter je­ weils eine Schicht (15) aus elektrisch leitendem Lotmaterial aufgebracht wird, dann der aus den Lagen (11 1/11 2...) der Bandleiter und den Lotschichten (15 1/15 2) gebildete Wickel zwischen diesen Wickel dicht umschließende Klemmbacken (41) eingespannt wird, so daß die Lagen der Bandleiter und das Lotmaterial unter Anpreßdruck mittels dieser Klemmbacken (41) gebracht werden, und dann durch Erwärmen des Wickels (11-15) und des Anschlußstückes (14) ein Miteinanderverlöten des An­ schlußstückes (14) und der Lagen (11 1/11 2...) der Bandleiter miteinander erfolgt, wobei durch den Anpreßdruck (F) der Klemmbacken (41) derart überschüssiges Lot (15) aus dem Wic­ kel (11-15) herausgepreßt wird, daß jeweils mittels einer dünnen Lotschichtverbindung ein geringer Kontaktwiderstand zwischen den Flächen des Anschlußstückes (14) und der mitein­ ander verlöteten Bandleiter (11) erzielt wird.3. A method for producing a respective solder connection for electrically connecting the ends of high-temperature superconductor (HTS) strip conductors ( 11 1 , 11 2 ....) lying on a support ( 12 ) in layers with one end of a connecting piece ( 14 ), in which first in the region (K) of the forth that delivers the solder circuit piece between the surface of An (14) and the first layer (11 1) tape guide and between the further layers (11 1/11 2; 11 2 / ... ) ribbon conductor according weils a layer (15) is applied of an electrically conductive solder material, the winding is formed from the layers (11 1/11 2 ...) of the strip conductors and the solder layers (15 1/15 2) tightly enclosing between these winding Clamping jaws ( 41 ) is clamped so that the layers of the strip conductor and the soldering material are brought under contact pressure by means of these clamping jaws ( 41 ), and then by heating the winding ( 11-15 ) and the connecting piece ( 14 ) together th of the on-circuit piece (14) and the layers (11 1/11 2, ...) is carried out of the strip conductors to one another, wherein (41) in such excess solder (15) kel by the contact pressure (F) of the clamping jaws from the Wic (11- 15 ) is pressed out that in each case by means of a thin solder layer connection, a low contact resistance between the surfaces of the connecting piece ( 14 ) and the strip conductor ( 11 ) soldered to one another is achieved. 4. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem das Erwärmen für das Löten mittels Erhitzen der Klemmbacken (41) ausgeführt wird.4. The method of claim 3, wherein the heating for the soldering is carried out by heating the jaws ( 41 ). 5. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, bei dem der aus den Lagen (11 1/11 2...) der Bandleiter und den Lotschichten (15 1/15 2) gebildete Wickel sowohl mit dem Wickelband (16) un­ ter Zug umwickelt als auch zwischen den Klemmbacken (41) un­ ter Anpreßdruck eingespannt wird.5. The method of claim 1, 2, 3 or 4, in which the winding is formed from the layers (11 1/11 2 ...) of the strip conductors and the solder layers (15 1/15 2) with the winding tape (16) both wrapped under train as well as clamped between the jaws ( 41 ) under contact pressure. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem als Lotmaterial eine jeweilige Folie (15 1/15 2) verwendet wird, die auf die jeweilige Lage (11) und das Anschlußstück (14) aufgelegt wird. 6. A method according to any one of claims 1 to 5, a respective sheet (15 1/15 2) is used in the solder material, which is placed on the respective position (11) and the connecting piece (14). 7. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem die Folie (15) als ein Band wendelförmig aufgelegt wird.7. The method according to claim 6, wherein the film ( 15 ) is placed as a band helically. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem als Lotmaterial Lötpaste schichtweise aufgetragen wird.8. The method according to any one of claims 1 to 5, in which as Solder material is applied in layers. 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem Fluß­ mittel in Verbindung mit dem Lotmaterial verwendet wird.9. The method according to any one of claims 1 to 8, in the river is used in connection with the solder material. 10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, da­ durch gekennzeichnet, daß als Lotmate­ rial Indium-Zinn mit einem Mischungsverhältnis von 45/55 bis 55/45% Gewichtsanteil vorgesehen wird.10. The method according to any one of claims 1 to 9, there characterized in that as solder mate rial indium tin with a mixing ratio of 45/55 to 55/45% weight percentage is provided. 11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, da­ durch gekennzeichnet, daß als Lotmate­ rial Indium mit bis zu 10 Gew.-% Silberanteil vorgesehen wird.11. The method according to any one of claims 1 to 9, there characterized in that as solder mate rial indium with up to 10 wt .-% silver becomes.
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