DE202012102334U1 - NbTi superconductors with circumferentially distributed Al blocks for weight reduction - Google Patents

NbTi superconductors with circumferentially distributed Al blocks for weight reduction Download PDF

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Abstract

Supraleiterdraht (1; 31), enthaltend NbTi-Supraleitermaterial und Cu, mit – einem Hüllrohr (2), insbesondere einem Cu-Hüllrohr, – mit mindestens drei Al-Blöcken (3a–3c), die in Umfangsrichtung verteilt im Hüllrohr (2) angeordnet sind, – und mit mindestens drei NbTi-haltigen Sektionen (4a–4c), die ebenfalls in Umfangsrichtung verteilt im Hüllrohr (2) angeordnet sind, und die die Al-Blöcke (3a–3c) in Umfangsrichtung voneinander trennen, wobei die Al-Blöcke (3a–3c) jeweils flächig an ihren benachbarten NbTi-haltigen Sektionen (4a–4c) anliegen.Superconductor wire (1; 31), containing NbTi superconductor material and Cu, with - a cladding tube (2), in particular a Cu cladding tube, - with at least three Al blocks (3a-3c) distributed in the circumferential direction in the cladding tube (2) are arranged, and with at least three NbTi-containing sections (4a-4c), which are also distributed in the circumferential direction in the cladding tube (2), and which separate the Al blocks (3a-3c) in the circumferential direction, the Al -Blocks (3a – 3c) each lie flat against their neighboring NbTi-containing sections (4a – 4c).

Description

Die Erfindung betrifft einen Supraleiterdraht, enthaltend NbTi-Supraleitermaterial und Cu.The invention relates to a superconducting wire containing NbTi superconductor material and Cu.

Niobtitan (NbTi) ist ein wichtiges Supraleitermaterial, welches aufgrund seiner guten plastischen Verformbarkeit (sowohl im Fertigmaterial als auch bezüglich Precursoren) vielseitig eingesetzt werden kann, beispielsweise in supraleitenden Magnetspulen oder supraleitenden Kabeln. Das NbTi-Supraleitermaterial ist dabei typischerweise in einen Supraleiterdraht integriert, wobei meist eine Vielzahl von NbTi-Filamenten entlang der Erstreckungsrichtung des Supraleiterdrahtes verlaufen.Niobium titanium (NbTi) is an important superconducting material which, because of its good plastic deformability (both in the finished material and in respect of precursors), can be used in a variety of ways, for example in superconducting magnet coils or superconducting cables. The NbTi superconductor material is typically integrated into a superconducting wire, with a multiplicity of NbTi filaments generally running along the direction of extension of the superconducting wire.

Im Rahmen der Drahtherstellung ist es oftmals vorgesehen, zur Vereinfachung von Bündelungsprozessen bei NbTi-Einzelfilamenten (oder auch anderen Strukturen und Zwischenstrukturen) zunächst im Rahmen eines Ziehprozesses eine plastische Verformung zu einem hexagonalen Außenquerschnitt vorzunehmen. Die entstehenden Hexagonalelemente können dann sehr kompakt beispielsweise in einem Cu-Hüllrohr angeordnet werden, vgl. die eingangs erwähnte US 5,088,183 A .In the context of wire production, it is often intended to make a plastic deformation into a hexagonal outer cross-section in order to simplify bundling processes in single-filament NbTi filaments (or other structures and intermediate structures), as part of a drawing process. The resulting hexagonal elements can then be arranged very compactly, for example in a copper cladding tube, cf. the aforementioned US 5,088,183 A ,

Die supraleitenden Eigenschaften von NbTi werden nur bei besonders tiefer Temperatur, unterhalb von ca. 9 K, erreicht, so dass der Supraleiter gekühlt werden muss, etwa mit flüssigem Helium. Ebenso wird der supraleitende Zustand bei zu hoher Magnetfeldstärke oder auch zu hoher Stromdichte nicht mehr aufrecht erhalten.The superconducting properties of NbTi are achieved only at a particularly low temperature, below about 9 K, so that the superconductor must be cooled, such as with liquid helium. Likewise, the superconducting state is no longer maintained at too high magnetic field strength or too high current density.

NbTi-Supraleiterdrähte sind typischerweise mit Kupfer (Cu), meist in hohen Reinheitsgraden, stabilisiert. Das Kupfer verlauft parallel zu supraleitenden Filamenten im Supraleiterdraht; beispielsweise kann das Kupfer eine Matrix für supraleitende NbTi-Filamente ausbilden. Das Kupfer stellt einen guten Wärmeleiter dar, über das eine effektive Kühlung der supraleitenden NbTi-Filamente erfolgen kann. Weiterhin hat das Kupfer eine hohe elektrische Leitfähigkeit. Im Falle eines lokalen Verlusts der Supraleitung im Supraleiterdraht stellt das Kupfer einen parallelen Strompfad zur Verfügung, wodurch ein Anstieg des elektrischen Widerstands und auch eine zugehörige Wärmeentwicklung begrenzt wird. Durch die effektive Kühlung kann der lokale normalleitende Bereich im Supraleiter schließlich wieder supraleitend werden (Stabilisierungsfunktion). Auch wenn eine Wiedergewinnung der Supraleitung nicht möglich ist, schützt das Kupfer vor einer Beschädigung („Durchbrennen”) des Supraleiters durch Begrenzung der Widerstandsanstiegs und dadurch Begrenzung der Wärmeentwicklung, und gleichzeitig effizienten Abtransport der entstehenden Wärme (Quenchschutz). Das Kupfer verbessert außerdem die mechanische Festigkeit des Supraleiterdrahts.NbTi superconducting wires are typically stabilized with copper (Cu), usually at high levels of purity. The copper runs parallel to superconducting filaments in the superconductor wire; For example, the copper may form a matrix for superconducting NbTi filaments. The copper is a good conductor of heat through which effective cooling of the superconducting NbTi filaments can take place. Furthermore, the copper has a high electrical conductivity. In the case of local loss of superconductivity in the superconducting wire, the copper provides a parallel current path which limits an increase in electrical resistance as well as associated heat buildup. Due to the effective cooling, the local normal conducting region in the superconductor can finally become superconducting again (stabilization function). Although recovery of superconductivity is not possible, the copper protects against damage ("burn-through") of the superconductor by limiting the increase in resistance and thereby limiting heat generation, and at the same time efficiently dissipating the resulting heat (quenching). The copper also improves the mechanical strength of the superconducting wire.

Kupfer ist zum einen ein teures Material, und zum anderen mit einer Dichte von ca. 8,9 g/cm3 relativ schwer, was bei vielen Anwendungen unerwünscht ist. Daher wird nach alternativen Materialien zur Stabilisierung von NbTi-Supraleitern gesucht, die das Kupfer zumindest teilweise ersetzen können. Aluminium (Al) in reiner Form wäre bezüglich Wärmeleitung und elektrischem Widerstand ein geeignetes Material, welches billiger als Kupfer und mit einer Dichte von 2,7 g/cm3 deutlich leichter ist.On the one hand, copper is an expensive material, and on the other hand, with a density of about 8.9 g / cm 3, it is relatively heavy, which is undesirable in many applications. Therefore, alternative materials for the stabilization of NbTi superconductors are sought, which can at least partially replace the copper. Aluminum (Al) in pure form would be a suitable material in terms of heat conduction and electrical resistance, which is cheaper than copper and significantly lighter at a density of 2.7 g / cm 3 .

In der WO 2008/121764 A1 wurde eine NbTi-Supraleiterstruktur mit einer Cu-Hülse, einem Al-Kern und ringförmig dazwischen angeordneten Multifilament-NbTi-Stäben vorgeschlagen.In the WO 2008/121764 A1 For example, an NbTi superconductor structure having a Cu ferrule, an Al core, and multifilament NbTi rods interposed therebetween has been proposed.

Während Cu und NbTi beide relativ hart sind und sich bei plastischer Verformung ähnlich verhalten, ist Al im Vergleich zu NbTi und Cu deutlich weicher. Beim Drahtziehen wurden beim Einsatz von Al-Strukturen, insbesondere eines Al-Kerns, in einem NbTi-Supraleiterdraht Risse quer zur Erstreckungsrichtung des Drahtes beobachtet. Ein rissbehafteter Draht ist für Supraleiteranwendung unbrauchbar.While Cu and NbTi are both relatively hard and behave similarly when plastically deformed, Al is much softer compared to NbTi and Cu. In wire drawing, when using Al structures, particularly an Al core, cracks were observed across the extension direction of the wire in an NbTi superconducting wire. A cracked wire is unusable for superconductor application.

Aus der US 5,189,386 ist eine Supraleiterstruktur bekannt geworden, bei der ein Al-Kern durch Schichten aus einer Cu-Ni-Legierung in sechs Sektoren unterteilt ist. Diese Struktur ist relativ komplex.From the US 5,189,386 For example, a superconductor structure has been known in which an Al core is divided into six sectors by layers of a Cu-Ni alloy. This structure is relatively complex.

In der US 4,652,697 , die als nächstkommender Stand der Technik angesehen wird, ist eine Supraleiterstruktur beschrieben, bei der drei Al-Drähte und vier Multifilamentdrähte, beispielsweise mit NbTi-Filamenten und einer Kupfermatrix, gebündelt wurden. Einer der Multifilamentdrähte ist im Zentrum der Supraleiterstruktur angeordnet. Die Struktur wird von einem PbSn-Lot zusammengehalten. Ein Lot ist bei der Drahtherstellung schwierig zu verarbeiten und kann als weiteres Material die Rissbildungsproblematik zusätzlich verschärfen.In the US 4,652,697 Considered as the closest prior art, a superconductor structure is described in which three Al wires and four multifilament wires, for example with NbTi filaments and a copper matrix, have been bundled. One of the multifilament wires is arranged in the center of the superconductor structure. The structure is held together by a PbSn solder. A solder is difficult to process in the wire production and can further aggravate the cracking problem as another material.

Die JP 09 282953 A beschreibt einen Nb3Al-Supraleiterdraht, bei dem Nb3Al-Filamente in eine Kupfermatrix eingebunden sind. Zur Verstärkung können eingebettete Zusatzstrukturen etwa aus Nb oder Ta vorgesehen sein. In einer Ausführungsform werden Zusatzstrukturen mit einem Al-Stab in einem Cu-Rohr vorgeschlagen.The JP 09 282953 A describes an Nb 3 Al superconducting wire in which Nb 3 Al filaments are incorporated into a copper matrix. For reinforcement embedded additional structures may be provided such as Nb or Ta. In one embodiment, additional structures with an Al rod in a Cu tube are proposed.

Aufgabe der ErfindungObject of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen stabilisierten NbTi-Supraleiterdraht vorzuschlagen, der ein geringes Gewicht aufweist, wobei dessen Herstellung kostengünstig ist und wobei der Supraleiterdraht eine verringerte Neigung zur Rissbildung (insbesondere beim Drahtzeihen) hat.The invention has for its object to propose a stabilized NbTi superconducting wire, which has a low weight, the production of which is inexpensive and wherein the superconducting wire has a reduced tendency to cracking (especially when Drahtzeihen).

Kurze Beschreibung der Erfindung Brief description of the invention

Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Supraleiterdraht, enthaltend NbTi-Supraleitermaterial und Cu, mit

  • – einem Hüllrohr, insbesondere einem Cu-Hüllrohr,
  • – mit mindestens drei Al-Blöcken, die in Umfangsrichtung verteilt im Hüllrohr angeordnet sind,
  • – und mit mindestens drei NbTi-haltigen Sektionen, die ebenfalls in Umfangsrichtung verteilt im Hüllrohr angeordnet sind, und die die Al-Blöcke in Umfangsrichtung voneinander trennen,
wobei die Al-Blöcke jeweils flächig an ihren benachbarten NbTi-haltigen Sektionen anliegen.This object is achieved by a superconducting wire containing NbTi superconductor material and Cu, with
  • A cladding tube, in particular a copper cladding tube,
  • - With at least three Al blocks, which are arranged distributed in the circumferential direction in the cladding tube,
  • - And with at least three NbTi-containing sections, which are also distributed in the circumferential direction in the cladding tube, and which separate the Al blocks in the circumferential direction from each other,
wherein the Al blocks each lie flat against their adjacent NbTi-containing sections.

Im Rahmen der Erfindung wird im Supraleiterdraht zur Stabilisierung Kupfer teilweise durch Aluminium ersetzt, wobei mindestens drei Al-Blöcke vorgesehen sind. Die Al-Blöcke sind im Querschnitt des Drahtes (senkrecht zur Längsrichtung des Drahtes) in Umfangsrichtung verteilt angeordnet und durch NbTi-haltige Sektionen voneinander getrennt, d. h. Al-Blöcke und NbTi-haltige Sektionen alternieren in Umfangsrichtung. Die Al-Blöcke sind im Vergleich zu Kupfermaterial gleichen Volumens deutlich leichter und auch kostengünstiger. Insbesondere kann das Metergewicht (also die Masse des Supraleiterdrahtes pro Länge in Erstreckungsrichtung) gegenüber der ausschließlichen Verwendung von Kupfer zur Stabilisierung des Supraleitermaterials deutlich reduziert werden.In the invention, copper is partially replaced by aluminum in the superconducting wire for stabilization, at least three Al blocks being provided. The Al blocks are distributed in the cross-section of the wire (perpendicular to the longitudinal direction of the wire) in the circumferential direction and separated by NbTi-containing sections, d. H. Al blocks and NbTi-containing sections alternate in the circumferential direction. The Al blocks are significantly lighter and also less expensive than copper material of the same volume. In particular, the weight of the meter (that is to say the mass of the superconducting wire per length in the direction of extent) can be significantly reduced compared with the exclusive use of copper for stabilizing the superconducting material.

Durch einen erfindungsgemäß flächigen Kontakt zwischen den NbTi-haltigen Sektionen und den Al-Blöcken ist ein guter, unmittelbarer Wärme- und Stromübergang gewährleistet; typischerweise besteht der flächige Kontakt im Querschnitt über wenigstens 20% des Drahtdurchmessers an näherungsweise in radialer Richtung verlaufenden Grenzflächen von NbTi-haltigen Sektionen und Al-Blöcken. Dadurch wird zum einen eine sehr gute Stabilisierungsfunktion sichergestellt, zum anderen aber auch die Gesamtstruktur des Supraleiterdrahtes einfach gehalten.By a surface contact according to the invention between the NbTi-containing sections and the Al blocks a good, direct heat and power transition is ensured; Typically, the two-dimensional contact in cross section is over at least 20% of the wire diameter at approximately radially extending interfaces of NbTi-containing sections and Al blocks. This ensures on the one hand a very good stabilizing function, but on the other hand also keeps the overall structure of the superconducting wire simple.

Das Hüllrohr kann ebenfalls die Stabilisierung verbessern, insbesondere wenn dieses als Cu-Hüllrohr ausgebildet ist. Das Hüllrohr kann weiterhin die Al-Blöcke und die NbTi-haltigen Sektionen gut zusammenhalten.The cladding tube can also improve the stabilization, especially if this is designed as a Cu cladding tube. The cladding tube can still hold together the Al blocks and the NbTi-containing sections well.

Der erfindungsgemäße Supraleiterdraht kann ohne Weiteres lotfrei (insbesondere ohne ein PbSn-Lot) ausgebildet werden. Insbesondere wird kein Lot benötigt, um einen ausreichenden Wärmeleitungs- oder Stromleitungskontakt zwischen den Al-Blöcken und dem NbTi-Supraleitermaterial in den NbTi-haltigen Sektionen herzustellen; ebenso wird auch kein Lot benötigt, um die Gesamtstruktur des Supraleiterdrahtes zusammenzuhalten. Verunreinigungen des Supraleiterdrahts mit Fremdteilchen können im Rahmen der Erfindung sehr gering gehalten werden.The superconducting wire according to the invention can readily be formed without soldering (in particular without a PbSn solder). In particular, no solder is needed to provide sufficient heat conduction or power line contact between the Al blocks and the NbTi superconductor material in the NbTi-containing sections; Likewise, no solder is needed to hold the overall structure of the superconducting wire together. Impurities of the superconducting wire with foreign particles can be kept very low in the invention.

Die Al-Blöcke bestehen aus Aluminium-Vollmaterial, typischerweise mit einer Reinheit von 99 atom% oder höher. Die Querschnittsfläche eines erfindungsgemäßen Supraleiterdrahts hat typischerweise einen Anteil von wenigstens 10% Aluminium, bevorzugt wenigstens 20% Aluminium. Die NbTi-haltigen Sektionen sind bevorzugt nur aus Nb, Ti und Cu aufgebaut (von Dotierungen und Verunreinigungen unter 1 atom% abgesehen). Jede NbTi-haltige Sektion enthält mindestens ein, typischerweise jedoch eine Vielzahl von NbTi-Filamenten, die in Längsrichtung des Supraleiterdrahtes verlaufen. Kupfer(Cu)-Strukturen im Supraleiterdraht sind typischerweise ebenfalls von hoher Reinheit (bevorzugt > 99 atom% Cu); sie können aber auch mit einer kupferhaltigen Legierung ausgebildet sein (bevorzugt ≥ 80 atom% Cu, besonders bevorzugt ≥ 90 atom% Cu in der Cu-Legierung); dies gilt insbesondere für ein Cu-Hüllrohr, ein Cu-Profilrohr, Cu-Füllplatten und Cu-Blöcke (siehe unten).The Al blocks are made of solid aluminum, typically with a purity of 99 atomic% or higher. The cross-sectional area of a superconducting wire according to the invention typically has a content of at least 10% aluminum, preferably at least 20% aluminum. The NbTi-containing sections are preferably composed only of Nb, Ti and Cu (apart from doping and impurities below 1 atom%). Each NbTi-containing section contains at least one, but typically a plurality of NbTi filaments extending in the longitudinal direction of the superconducting wire. Copper (Cu) structures in the superconducting wire are also typically of high purity (preferably> 99 atomic% Cu); but they can also be formed with a copper-containing alloy (preferably ≥ 80 atom% Cu, more preferably ≥ 90 atom% Cu in the Cu alloy); this applies in particular to a Cu cladding tube, a Cu profile tube, Cu filling plates and Cu blocks (see below).

Die Kontaktflächen zwischen den unterschiedlich verformbaren Materialen Aluminium einerseits sowie Kupfer und Niobtitan andererseits sind erfindungsgemäß auf wenigstens drei azimutal (in Umfangsrichtung) verteilte Al-Blöcke aufgeteilt. Dadurch ist ein mechanischer Spannungsaufbau bei der Umformung (etwa beim Drahtziehen) in Umfangsrichtung bezüglich des gesamten Supraleiterdrahtes entsprechend oft unterbrochen, was einer Rissbildung entgegenwirkt. Zum anderen reduziert die Ausbildung der Al-Blöcke aus Vollmaterial die Kontaktfläche zu Aluminium; Material im Inneren der Al-Blöcke nimmt kaum an einem Spannungsaufbau teil. Der erfindungsgemäße Aufbau hat sich in der Praxis als hoch resistent gegen Rissbildungen gezeigt. Insbesondere konnte mit einer geringen Zahl von azimutal verteilten Al-Blöcken (maximal sechs Al-Blöcken, bevorzugt drei oder vier Al-Blöcken), maximal einem zusätzlich, zentralen Al-Block (mit einem Durchmesser kleiner oder gleich 30% des Durchmessers des Supraleiterdrahts, bevorzugt kleiner oder gleich 25% des Durchmessers des Supraleiterdrahts) und typischerweise im Übrigen keinen weiteren Al-Strukturen im Supraleiterdraht sehr gute Ergebnisse erzielt werden.The contact surfaces between the differently deformable materials aluminum on the one hand and copper and niobium titanium on the other hand according to the invention are divided into at least three azimuthally distributed (in the circumferential direction) Al blocks. As a result, a mechanical stress build-up in the deformation (for example during wire drawing) in the circumferential direction with respect to the entire superconducting wire is correspondingly often interrupted, which counteracts the formation of cracks. On the other hand reduces the formation of Al blocks of solid material, the contact surface with aluminum; Material inside the Al blocks hardly takes part in a tension build-up. The structure of the invention has been shown in practice to be highly resistant to cracking. In particular, with a small number of azimuthally distributed Al blocks (maximum six Al blocks, preferably three or four Al blocks), a maximum of one additional, central Al block (with a diameter less than or equal to 30% of the diameter of the superconductor wire, preferably less than or equal to 25% of the diameter of the superconducting wire) and typically no further Al structures in the superconducting wire are obtained with very good results.

Der erfindungsgemäße Supraleiterdraht insgesamt hat typischerweise einen näherungsweise kreisrunden Querschnitt, kann aber auch eine andere (äußere) Kontur haben, beispielsweise eine hexagonale Kontur.The superconducting wire according to the invention as a whole typically has an approximately circular cross section, but may also have a different (outer) contour, for example a hexagonal contour.

Insgesamt kann mit der Erfindung ein gewichtsreduzierter NbTi-basierter Supraleiterdraht bereitgestellt werden, der bei geringen Fertigungskosten nur wenig Grenzfläche zwischen Al einerseits und Cu und NbTi andererseits bedingt, so dass ein günstiges, rissarmes Umformungsverhalten (insbesondere bei Extrusion und Ziehumformung) erhalten wird. Im Rahmen des Herstellungsprozesses ist die Gefahr einer Einbringung von Fremdteilchen zudem gering, was zum einen das Quenchrisiko verringert und zum anderen eine hohe Wärme- und Stromleitfähigkeit der Schutzstrukturen aus Al und Cu ermöglicht.Overall, with the invention, a weight-reduced NbTi-based superconducting wire can be provided, which at low production costs only limited interface between Al on the one hand and Cu and NbTi on the other condition, so that a favorable, low-cracking deformation behavior (especially in extrusion and Ziehumformung) is obtained. In the context of the manufacturing process, the risk of introducing foreign particles is also low, which, on the one hand, reduces the quench risk and, on the other hand, allows a high heat and current conductivity of the protective structures of Al and Cu.

Bevorzugte Ausführungsformen der ErfindungPreferred embodiments of the invention

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Supraleiterdrahts sind die NbTi-haltigen Sektionen durch einen oder mehrere tieflochgebohrte Cu-Blöcke ausgebildet, wobei NbTi-Strukturen, die jeweils ein oder mehrere NbTi-Filamente enthalten, in Bohrungen des einen oder der mehreren Cu-Blöcke eingefügt sind. Auf diese Weise können sehr einfach und kostengünstig NbTi-haltige Sektionen ausgebildet werden; der oder die Cu-Blöcke sind beim Herstellungsprozess einfach zu handhaben. Die Bohrungen und die zugehörigen NbTi-Strukturen weisen typischerweise einen runden Querschnitt auf. Der oder die Cu-Blöcke nehmen auch an der Stabilisierung der NbTi-Filamente teil (Kühlung/Ersatzstrompfade).In a preferred embodiment of the superconducting wire according to the invention, the NbTi-containing sections are formed by one or more deep-hole drilled Cu blocks, wherein NbTi structures, each containing one or more NbTi filaments, are inserted in holes of the one or more Cu blocks , In this way, NbTi-containing sections can be formed very easily and inexpensively; the Cu block or blocks are easy to handle during the manufacturing process. The bores and the associated NbTi structures typically have a round cross-section. The one or more Cu blocks also participate in the stabilization of the NbTi filaments (cooling / replacement current paths).

Bevorzugt ist eine Weiterbildung dieser Ausführungsform, bei der die NbTi-haltigen Sektionen durch nur einen tieflochgebohrten Cu-Block ausgebildet sind, wobei der Cu-Block wenigstens drei radial einwärts ausgebildete Nuten aufweist, die jeweils einen Al-Block enthalten. Diese Weiterbildung ist im Herstellungsprozess besonders einfach zu handhaben; in die Nuten des einen Cu-Blocks brauchen lediglich die Al-Blöcke eingelegt oder eingeschoben zu werden. Die Al-Blöcke werden dann durch den Cu-Block und das Hüllrohr sicher gehalten.Preferred is a development of this embodiment, in which the NbTi-containing sections are formed by only one deep-hole drilled Cu block, wherein the Cu block has at least three radially inwardly formed grooves, each containing an Al block. This development is particularly easy to handle in the manufacturing process; in the grooves of a Cu block, only the Al blocks need to be inserted or inserted. The Al blocks are then held securely by the Cu block and the cladding tube.

Bei einer alternativen Weiterbildung der obigen Ausführungsform ist vorgesehen, dass die NbTi-haltigen Sektionen jeweils durch einen tieflochgebohrten Cu-Block ausgebildet sind, und dass ein zentrales Cu-Profilrohr vorgesehen ist, an welches die Al-Blöcke und die Cu-Blöcke angrenzen, wobei das Profilrohr einen zusätzlichen Al-Block enthält. Über das Profilrohr und den zusätzlichen Al-Block kann der Anteil an Aluminium im Querschnitt weiter erhöht werden, und so das Gewicht des Supraleiterdrahts noch weiter reduziert werden.In an alternative development of the above embodiment, it is provided that the NbTi-containing sections are each formed by a deep-hole drilled Cu block, and that a central Cu profile tube is provided, to which the Al blocks and the Cu blocks are adjacent the profile tube contains an additional Al block. Through the profile tube and the additional Al block, the proportion of aluminum in the cross section can be further increased, and so the weight of the superconducting wire can be further reduced.

Bevorzugt ist auch eine Ausführungsform, bei der die NbTi-haltigen Sektionen jeweils als ein Cluster von aneinander angrenzenden NbTi-Hexagonalelementen, welche jeweils ein oder mehrere NbTi-Filamente enthalten, ausgebildet sind. Dadurch können auf engem Raum sehr viele NbTi-Filamente eingesetzt werden; die Fertigung der NbTi-haltigen Sektionen kann leicht (über die Anzahl und Anordnung der gebündelten NbTi-Hexagonalelemente) an verschiedene Drahtgeometrien angepasst werden.Also preferred is an embodiment in which the NbTi-containing sections are each formed as a cluster of contiguous NbTi hexagonal elements each containing one or more NbTi filaments. This can be used in a confined space very many NbTi filaments; the fabrication of the NbTi-containing sections can easily be adapted (via the number and arrangement of bundled NbTi hexagonal elements) to different wire geometries.

Vorteilhaft ist eine Weiterbildung dieser Ausführungsform, bei der ein zentrales Cu-Profilrohr vorgesehen ist, an welches die Al-Blöcke und die Cluster angrenzen, wobei das Profilrohr einen zusätzlichen Al-Block enthält, und wobei das Cu-Profilrohr eine äußere Profilierung geeignet für die Anlage der NbTi-Hexagonalelemente aufweist, insbesondere wobei das Cu-Profilrohr eine allseitige äußere Profilierung aufweist. Über das Profilrohr und den zusätzlichen Al-Block kann der Anteil an Aluminium im Querschnitt weiter erhöht werden, und so das Gewicht des Supraleiterdrahts noch weiter reduziert werden. Die Profilierungen gestatten eine dichte (spielarme oder sogar spielfreie) Packung der Strukturen des Supraleiterdrahts, insbesondere in dessen zentralem Bereich.Advantageous is a development of this embodiment, in which a central Cu profile tube is provided, to which the Al blocks and the clusters adjoin, wherein the profile tube contains an additional Al block, and wherein the Cu profile tube an outer profiling suitable for Plant has the NbTi-hexagonal elements, in particular wherein the Cu-profile tube has an all-round outer profiling. Through the profile tube and the additional Al block, the proportion of aluminum in the cross section can be further increased, and so the weight of the superconducting wire can be further reduced. The profiles allow a dense (low-backlash or even backlash-free) packing of the structures of the superconducting wire, in particular in its central region.

Bevorzugt ist auch eine Weiterbildung, bei der das Hüllrohr mehrere Cu-Füllplatten enthält, wobei die Cu-Füllplatten eine Profilierung geeignet für eine Anlage der NbTi-Hexagonalelemente der Cluster aufweisen. Die Füllplatten gestatten wiederum eine dichte (spielarme oder sogar spielfreie) Packung der Strukturen des Supraleiterdrahtes, insbesondere im Bereich der (typischerweise runden) Innenkontur des Hüllrohrs.Also preferred is a development in which the cladding tube contains a plurality of Cu filling plates, wherein the Cu filling plates have a profiling suitable for a system of NbTi hexagonal elements of the cluster. The filler plates in turn allow a dense (low-backlash or even backlash-free) packing of the structures of the superconducting wire, in particular in the region of the (typically round) inner contour of the cladding tube.

Ebenfalls bevorzugt ist eine Weiterbildung, bei der die Al-Blöcke eine Profilierung geeignet für die Anlage der NbTi-Hexagonalelemente der Cluster aufweisen, insbesondere wobei die Al-Blöcke eine allseitige Profilierung aufweisen. Die Profilierung gestattet wiederum eine dichte (spielarme oder sogar spielfreie) Packung der Strukturen der Anlageflächen zwischen den Al-Blöcken und den Clustern.Also preferred is a development in which the Al blocks have a profiling suitable for the system of NbTi hexagonal elements of the cluster, in particular wherein the Al blocks have an all-round profiling. The profiling in turn allows a dense (low-backlash or even play-free) packing of the structures of the contact surfaces between the Al blocks and the clusters.

Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Supraleiterdrahts, die vorsieht, dass genau N Al-Blöcke vorgesehen sind, die in Umfangsrichtung verteilt im Hüllrohr angeordnet sind, und dass genau N Nb Ti-haltige Sektionen vorgesehen sind, die ebenfalls in Umfangsrichtung verteilt im Hüllrohr angeordnet sind, und die die Al-Blöcke in Umfangsrichtung voneinander trennen, wobei N = 3, 4, 5 oder 6. Dieser Anzahlbereich hat sich in der Praxis besonders bewährt; die gesamte Grenzfläche zwischen Al einerseits sowie Cu und NbTi andererseits bleibt begrenzt, da das Al auf vergleichsweise wenige Al-Blöcke verteilt ist.Particularly preferred is an embodiment of the superconducting wire according to the invention, which provides that exactly N Al blocks are provided, which are arranged distributed in the circumferential direction in the cladding tube, and that exactly N Nb Ti-containing sections are provided, which are also distributed in the circumferential direction arranged in the cladding tube in the circumferential direction, where N = 3, 4, 5 or 6. This number range has proven particularly useful in practice; the entire interface between Al on the one hand and Cu and NbTi on the other hand remains limited, since the Al is distributed over comparatively few Al blocks.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist schließlich vorgesehen, dass der Supraleiterdraht einen kreisrunden Querschnitt aufweist. Damit können Kraftspitzen auf den Supraleiterdraht – sei es im Betrieb oder auch bei Ziehprozessen – minimiert werden. Man beachte jedoch, dass auch andere Drahtquerschnitte, insbesondere ein hexagonaler Drahtquerschnitt, erfindungsgemäß möglich sind, gegebenenfalls wobei zunächst eine Fertigung des Supraleiterdrahts mit rundem Querschnitt erfolgt, und in einem nachfolgenden Ziehprozess der andere Drahtquerschnitt eingestellt wird.In a preferred embodiment, it is finally provided that the superconducting wire has a circular cross-section. This can be force peaks on the superconducting wire - be it in operation or in drawing processes - minimized. Note, however, that other wire cross sections, in particular a hexagonal Wire cross section, according to the invention are possible, optionally where initially a production of the superconducting wire with a round cross-section, and in a subsequent drawing process, the other wire cross-section is adjusted.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der Zeichnung. Ebenso können die vorstehend genannten und die noch weiter ausgeführten Merkmale erfindungsgemäß jeweils einzeln für sich oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen Verwendung finden. Die gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen sind nicht als abschließende Aufzählung zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaften Charakter für die Schilderung der Erfindung.Further advantages of the invention will become apparent from the description and the drawings. Likewise, according to the invention, the above-mentioned features and those which are still further developed can each be used individually for themselves or for a plurality of combinations of any kind. The embodiments shown and described are not to be understood as exhaustive enumeration, but rather have exemplary character for the description of the invention.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung und ZeichnungDetailed description of the invention and drawing

Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:The invention is illustrated in the drawing and will be explained in more detail with reference to embodiments. Show it:

1 eine schematische Querschnittsansicht einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Supraleiterdrahts, mit drei Al-Blöcken und drei NbTi-haltigen Sektionen, die durch einen tieflochgebohrten Cu-Block ausgebildet werden; 1 a schematic cross-sectional view of a first embodiment of a superconducting wire according to the invention, with three Al blocks and three NbTi-containing sections, which are formed by a deep-hole drilled Cu block;

2 eine schematische Querschnittsansicht einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Supraleiterdrahts, mit drei Al-Blöcken und drei NbTi-haltigen Sektionen, die durch drei tieflochgebohrte Cu-Blöcke ausgebildet werden, und mit einem zusätzlichen zentralen Al-Block; 2 a schematic cross-sectional view of a second embodiment of a superconducting wire according to the invention, with three Al blocks and three NbTi-containing sections, which are formed by three deep-hole drilled Cu blocks, and with an additional central Al block;

3 eine schematische Querschnittsansicht einer dritten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Supraleiterdrahts, mit drei Al-Blöcken und drei NbTi-haltigen Sektionen, die jeweils durch Cluster von NbTi-Hexagonalelementen ausgebildet werden, und mit einem zusätzlichen zentralen Al-Block. 3 a schematic cross-sectional view of a third embodiment of a superconducting wire according to the invention, with three Al blocks and three NbTi-containing sections, each formed by clusters of NbTi-hexagonal elements, and with an additional central Al block.

Die 1 illustriert eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Supraleiterdrahts 1 in einem Querschnitt senkrecht zur Längsrichtung des Supraleiterdrahts 1. Der Supraleiterdraht 1 hat hier einen kreisrunden Querschnitt.The 1 illustrates a first embodiment of a superconducting wire according to the invention 1 in a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the superconducting wire 1 , The superconducting wire 1 has a circular cross section here.

In einem Hüllrohr 2, hier einem Cu-Hüllrohr (mit wenigstens 80 atom% Cu-Anteil, bevorzugt wenigstens 99 atom% Cu-Anteil), sind mehrere (hier drei) Al-Blöcke 3a3c aus hochreinem Aluminium (mit wenigstens 99 atom% Al-Anteil) azimutal (in Umfangsrichtung) gleichmäßig verteilt angeordnet, wobei hier die Al-Blöcke 3a3c direkt an das Hüllrohr 2 angrenzen. Die Al-Blöcke 3a3c werden azimutal von (hier ebenfalls drei) NbTi-haltigen Sektionen 4a4c voneinander getrennt, die ebenfalls im Hüllrohr 2 angeordnet sind und hier ebenfalls direkt an das Hüllrohr 2 angrenzen.In a cladding tube 2 , here a Cu cladding tube (with at least 80 atomic% Cu content, preferably at least 99 atomic% Cu content), are several (here three) Al blocks 3a - 3c made of high-purity aluminum (with at least 99 atom% Al content) azimuthally distributed (in the circumferential direction) evenly, in which case the Al blocks 3a - 3c directly to the cladding tube 2 adjoin. The Al blocks 3a - 3c become azimuthal from (here also three) NbTi-containing sections 4a - 4c separated from each other, also in the cladding tube 2 are arranged here and also directly to the cladding tube 2 adjoin.

Die NbTi-haltigen Sektionen 4a4c grenzen direkt und flächig an die Al-Blöcke 3a3c, vgl. die Grenzflächen 5. Insbesondere vermittelt kein Lot zwischen den Al-Blöcken 3a3c und den NbTi-haltigen Sektionen 4a4c. Der direkte, flächige Kontakt zwischen den Al-Blöcken 3a3c und den NbTi-haligen Sektionen 4a-4c stellt einen guten Wärmeübergang und einen geringen elektrischen Widerstand sicher, so dass die Al-Blöcke 3a3c sehr effizient zur Stabilisierung des Supraleitermaterials in den NbTi-haltigen Sektionen 4a4c beitragen können.The NbTi-containing sections 4a - 4c border directly and area to the Al blocks 3a - 3c , see. the interfaces 5 , In particular, no solder mediates between the Al blocks 3a - 3c and the NbTi-containing sections 4a - 4c , The direct, surface contact between the Al blocks 3a - 3c and the NbTi-containing sections 4a-4c ensures a good heat transfer and a low electrical resistance, so that the Al blocks 3a - 3c very efficient for stabilizing the superconducting material in the NbTi-containing sections 4a - 4c can contribute.

Die NbTi-haltigen Sektionen 4a4c werden hier durch einen einzigen Cu-Block 6 (mit wenigstens 80 atom% Cu-Anteil, bevorzugt wenigstens 99 atom% Cu-Anteil) ausgebildet, in dem eine Vielzahl von durchgehenden Bohrungen 7 ausgebildet sind (tieflochgebohrter Cu-Block). Die Bohrungen 7 sind jeweils mit einer NbTi-Struktur 8 befüllt. Jede NbTi-Struktur 8 enthält ein oder mehrere, sich in Längsrichtung des Supraleiterdrahts 1 (also senkrecht zur Zeichenebene der 1) erstreckende NbTi-Filamente (letztere sind nicht eingezeichnet). Die Bohrungen 7 sind in den NbTi-haltigen Sektionen 4a4c azimutal gleichmäßig verteilt, hier auf drei Radien R1, R2, R3 (jeweils bezüglich der Bohrungsmittelpunkte).The NbTi-containing sections 4a - 4c be here by a single Cu block 6 (with at least 80 atom% Cu content, preferably at least 99 atom% Cu content) formed in which a plurality of through holes 7 are formed (deep hole drilled Cu block). The holes 7 are each with a NbTi structure 8th filled. Every NbTi structure 8th contains one or more, in the longitudinal direction of the superconductor wire 1 (ie perpendicular to the plane of the 1 ) extending NbTi filaments (the latter are not shown). The holes 7 are in the NbTi-containing sections 4a - 4c evenly distributed azimuthally, here on three radii R1, R2, R3 (in each case with respect to the bore center points).

Die näherungsweise in radialer Richtung verlaufenden Grenzflächen 5 zwischen den Al-Blöcken 3a3c und den NbTi-haltigen Sektionen 4a4c erstrecken sich über ca. 55% des Radius Rges des Supraleiterdrahtes 1, vgl. Anteil AAl. Etwa 15% des Radius Rges entfallen auf die Wandstärke des Hüllrohrs 2, und ca. 30% des Radius Rges entfallen auf einen zentralen Bereich des Cu-Blocks 6. Im Allgemeinen ist es bevorzugt, wenn die Grenzflächen 5 sich in radialer Richtung wenigstens über 40% des Radius Rges erstrecken (man beachte, dass die Grenzfläche 5 nicht exakt parallel zu einem Radiusvektor verlaufen braucht; ggf. kann die Grenzfläche auf einen Radiusvektor projiziert werden).The approximately radially extending interfaces 5 between the Al blocks 3a - 3c and the NbTi-containing sections 4a - 4c extend over about 55% of the radius R tot of the superconducting wire 1 , see. Share A Al . About 15% of the radius R tot accounts for the wall thickness of the cladding tube 2 , and about 30% of the radius R tot account for a central portion of the Cu block 6 , In general, it is preferable if the interfaces 5 extending in the radial direction at least over 40% of the radius R ges (note that the interface 5 does not need to run exactly parallel to a radius vector; if necessary, the interface can be projected onto a radius vector).

Das Zentrum des Supraleiterdrahts 1 wird in der Ausführungsform von 1 im Wesentlichen von Cu-Material des Cu-Blocks 6 eingenommen; zum Zentrum hin werden bilden die Al-Blöcke 3a3c hier jeweils eine näherungsweise senkrecht zur Richtung eines Radiusvektors verlaufende, weitere Grenzfläche 9 aus.The center of the superconductor wire 1 is in the embodiment of 1 essentially of Cu material of the Cu block 6 taken; towards the center are the Al blocks 3a - 3c here in each case an approximately perpendicular to the direction of a radius vector extending, further interface 9 out.

Die Grenzflächen 5 und die weiteren Grenzflächen 9 begrenzen jeweils drei radial einwärts in den Cu-Block 6 gefräste Nuten 10, in die die Al-Blöcke 3a3c eingefügt sind.The interfaces 5 and the other interfaces 9 each bound three radially inward into the Cu block 6 milled grooves 10 into which the Al blocks 3a - 3c are inserted.

Die 2 illustriert eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Supraleiterdrahts 1 in einem Querschnitt senkrecht zur Längsrichtung des Supraleiterdrahts 1. Im Folgenden werden die wesentlichen Unterschiede zur Ausführungsform von 1 vorgestellt.The 2 illustrates a second embodiment of a superconducting wire according to the invention 1 in a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the superconducting wire 1 , The following are the main differences from the embodiment of 1 presented.

In dieser Ausführungsform sind die NbTi-haltigen Sektionen 4a, 4b, 4c jeweils durch einen eigenen, tieflochgebohrten Cu-Block 6a, 6b, 6c ausgebildet, d. h. es gibt hier drei Cu-Blöcke 6a6c, entsprechend der Anzahl der NbTi-haltigen Sektionen 4a4c. In den Bohrungen 7 der Cu-Blöcke 6a6c ist jeweils eine NbTi-Sturktur 8 enthalten. Die Bohrungen 7 sind hier auf zwei Radien R2 und R3 azimutal gleichmäßig verteilt angeordnet. Die NbTi-haltigen Sektionen 4a4c bzw. Cu-Blöcke 6a6c separieren die Al-Blöcke 3a3c in azimutaler Richtung, wobei die NbTi-haltigen Sektionen 4a4c und die Al-Blöcke 3a3c wiederum mit Grenzflächen 5 unmittelbar flächig aneinander grenzen. Dadurch ist ein guter Stabilisierungsbeitrag der Al-Blöcke 3a3c gewährleistet.In this embodiment, the NbTi-containing sections 4a . 4b . 4c each by its own, deep hole drilled Cu block 6a . 6b . 6c formed, ie there are three Cu blocks here 6a - 6c , according to the number of NbTi-containing sections 4a - 4c , In the holes 7 the Cu blocks 6a - 6c is each a NbTi-Sturktur 8th contain. The holes 7 here are arranged evenly distributed on two radii R2 and R3 azimuthally. The NbTi-containing sections 4a - 4c or Cu blocks 6a - 6c separate the Al blocks 3a - 3c in the azimuthal direction, with the NbTi-containing sections 4a - 4c and the Al blocks 3a - 3c again with interfaces 5 immediately adjacent to each other. This is a good stabilization contribution of the Al blocks 3a - 3c guaranteed.

Im Zentrum des Supraleiterdrahts 1 ist ein Cu-Profilrohr 11 angeordnet. In das Cu-Profilrohr 11 ist ein zusätzlicher, hier runder Al-Block 12 eingefügt; der Radius RAl des zusätzlichen Al-Blocks 12 beträgt hier ungefähr 25% des Radius Rges des Supraleiterdrahtes 1. Das Cu-Profilrohr 11 liegt außen an den Cu-Blöcken 6a6c und den Al-Blöcken 3a3c flächig an, vergleiche Grenzflächen 13 und 9. Die Innen- und Außenkontur des Cu-Profilrohrs 11 ist dabei an die Al-Blöcke 3a3c, die Cu-Blöcke 6a6c und den zusätzlichen Al-Block 12 angepasst, so dass keine Hohlräume zwischen den genannten Strukturen des Supraleiterdrahts 1 bleiben. Im gezeigten Ausführungsbeispiel weist das Cu-Profilrohr 11 dazu eine hexagonale Außenkontur auf. Die Al-Blöcke 3a3c und die Cu-Blöcke 6a6c liegen weiterhin mit runden Außenkonturen eng am Hüllrohr 2 an, so dass auch hier keine Hohlräume bleiben.In the center of the superconductor wire 1 is a Cu profile tube 11 arranged. In the Cu profile tube 11 is an additional, here round Al-block 12 inserted; the radius R Al of the additional Al block 12 here is about 25% of the radius R ges of the superconducting wire 1 , The Cu profile tube 11 lies outside on the Cu blocks 6a - 6c and the Al blocks 3a - 3c flat, compare interfaces 13 and 9 , The inner and outer contours of the Cu profile tube 11 is doing the Al blocks 3a - 3c , the Cu blocks 6a - 6c and the additional Al block 12 adapted so that no voids between said structures of the superconducting wire 1 stay. In the embodiment shown, the Cu profile tube 11 to a hexagonal outer contour on. The Al blocks 3a - 3c and the Cu blocks 6a - 6c are still with round outer contours close to the cladding tube 2 on, so that here too no cavities remain.

3 zeigt eine dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Supraleiterdrahts 31, wiederum im Querschnitt senkrecht zu dessen Längserstreckung. 3 shows a third embodiment of a superconducting wire according to the invention 31 , again in cross-section perpendicular to its longitudinal extent.

Der Supraleiterdraht 31 weist (ähnlich wie die Ausführungsform von 2) in einem Hüllrohr 2, nämlich einem Cu-Hüllrohr, drei Al-Blöcke 3a3c auf, die in Umfangsrichtung alternierend mit drei NbTi-haltigen Sektionen 4a4c angeordnet sind. Die NbTi-haltigen Sektionen 4a4c werden jeweils durch einen Cluster 34a34c von (im Querschnitt) aneinander grenzenden NbTi-Hexagonalelementen 35 ausgebildet. Jedes NbTi-Hexagonalelement 35 weist einen hexagonalen Querschnitt auf und enthält ein oder mehrere NbTi-Filamente (letztere nicht dargestellt), die in Längsrichtung des Supraleiterdrahts 31 (senkrecht zur Zeichenebene) verlaufen; jedes Cluster 34a34c enthält hier sechsunddreißig NbTi-Hexagonalelemente 35.The superconducting wire 31 points (similar to the embodiment of 2 ) in a cladding tube 2 namely a Cu cladding tube, three Al blocks 3a - 3c in the circumferential direction alternately with three NbTi-containing sections 4a - 4c are arranged. The NbTi-containing sections 4a - 4c each through a cluster 34a - 34c of (in cross section) adjacent NbTi hexagonal elements 35 educated. Each NbTi hexagonal element 35 has a hexagonal cross-section and contains one or more NbTi filaments (the latter not shown) extending in the longitudinal direction of the superconducting wire 31 (perpendicular to the plane) run; every cluster 34a - 34c contains thirty-six NbTi hexagonal elements here 35 ,

Im Zentrum des Supraleiterdrahts 31 ist ein Cu-Profilrohr 32 angeordnet, welches nach außen hin nach einem hexagonalen Schema gezackt profiliert ist, vgl. die allseitige äußere Profilierung 32a. Im Inneren des Profilrohrs 32 ist ein zusätzlicher Al-Block 33 angeordnet.In the center of the superconductor wire 31 is a Cu profile tube 32 arranged outwardly profiled in a hexagonal scheme jagged, cf. the all-round external profiling 32a , Inside the profile tube 32 is an additional Al block 33 arranged.

An der Innenseite des Hüllrohrs 2 sind Cu-Füllplatten 36 angeordnet, die nach außen hin rund und nach innen hin in hexagonalem Schema gezackt profiliert sind. Weiterhin sind die Al-Blöcke 3a3c (im Querschnitt) allseitig in hexagonalem Schema gezackt profiliert. Die Profilierungen der Cu-Füllplatten 36, des zentralen Cu-Profilrohrs 32 und der Al-Blöcke 3a3c ermöglichen zusammen mit den Clustern 34a34c eine insgesamt kompakte (insbesondere hohlraumfreie) und mechanisch stabile Gesamtstruktur des Supraleiterdrahts 1.On the inside of the cladding tube 2 are Cu filling plates 36 arranged outwardly profiled around the inside and jagged in hexagonal scheme. Furthermore, the Al blocks 3a - 3c (in cross section) profiled on all sides jagged in hexagonal scheme. The profilings of the Cu filling plates 36 , the central Cu profile tube 32 and the Al blocks 3a - 3c enable together with the clusters 34a - 34c an overall compact (in particular void-free) and mechanically stable overall structure of the superconducting wire 1 ,

Die Al-Blöcke 3a3c liegen im Bereich der gezackten Grenzflächen 5 zu den NbTi-haltigen Sektionen 4a4c bzw. Clustern 34a34c flächig an diesen an, wodurch wiederum ein guter Wärme- und Stromübergang gewährleistet ist; dadurch wird ein guter Stabilisierungsbeitrag der Al-Blöcke 3a3c sichergestellt, wobei die Al-Blöcke 3a3c weniger Gewicht zum Supraleiterdraht 1 beitragen als vergleichbare Cu-Strukturen gleichen Volumens. Die Grenzflächen 5 erstrecken sich hier in Radiusrichtung über ca. 40% des Radius Rges des Supraleiterdrahtes 1, vgl. Anteil AAl (der hier in Projektion auf einen Radiusvektor ermittelt wird). Der zentrale, zusätzliche Al-Block 33 trägt ebenfalls zur Gewichtsreduktion und zur Stabilisierungsfunktion bei.The Al blocks 3a - 3c lie in the area of the jagged boundary surfaces 5 to the NbTi-containing sections 4a - 4c or clusters 34a - 34c flat on this, which in turn ensures a good heat and electricity transfer; This will be a good stabilization contribution of the Al blocks 3a - 3c ensured, with the Al blocks 3a - 3c less weight to the superconductor wire 1 contribute as comparable Cu structures of the same volume. The interfaces 5 extend here in the radius direction over about 40% of the radius R ges of the superconducting wire 1 , see. Proportion A Al (which is determined here in projection on a radius vector). The central, additional Al block 33 also contributes to weight reduction and stabilization function.

Man beachte, dass allgemein nach Zusammensetzen einer Supraleiterdrahtstruktur gemäß der Erfindung mit Al-Blöcken und NbTi-haltigen Sektionen bevorzugt keine Wärmebehandlungen über 200°C mehr erfolgen, um die Bildung von spröden intermetallischen Phasen aus Cu und Al zu vermeiden. Typischerweise erfolgen dann nur noch Kaltverformungen (soweit gewünscht). Das NbTi-Supraleitermaterial im Supraleiterdraht ist bevorzugt vom Typ „artificial pinning”.Note that in general, after assembling a superconducting wire structure according to the invention with Al blocks and NbTi-containing sections, preferably no heat treatment above 200 ° C occurs to avoid the formation of brittle intermetallic phases of Cu and Al. Typically, only cold deformations then take place (if desired). The NbTi superconductor material in the superconducting wire is preferably of the "artificial pinning" type.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • US 5088183 A [0003] US 5,088,183 A [0003]
  • WO 2008/121764 A1 [0007] WO 2008/121764 A1 [0007]
  • US 5189386 [0009] US 5189386 [0009]
  • US 4652697 [0010] US 4652697 [0010]
  • JP 09282953 A [0011] JP 09282953 A [0011]

Claims (10)

Supraleiterdraht (1; 31), enthaltend NbTi-Supraleitermaterial und Cu, mit – einem Hüllrohr (2), insbesondere einem Cu-Hüllrohr, – mit mindestens drei Al-Blöcken (3a3c), die in Umfangsrichtung verteilt im Hüllrohr (2) angeordnet sind, – und mit mindestens drei NbTi-haltigen Sektionen (4a4c), die ebenfalls in Umfangsrichtung verteilt im Hüllrohr (2) angeordnet sind, und die die Al-Blöcke (3a3c) in Umfangsrichtung voneinander trennen, wobei die Al-Blöcke (3a3c) jeweils flächig an ihren benachbarten NbTi-haltigen Sektionen (4a4c) anliegen.Superconducting wire ( 1 ; 31 ) containing NbTi superconductor material and Cu, with - a cladding tube ( 2 ), in particular a Cu cladding tube, - with at least three Al blocks ( 3a - 3c ) distributed in the circumferential direction in the cladding tube ( 2 ), and - with at least three NbTi-containing sections ( 4a - 4c ), which is also distributed in the circumferential direction in the cladding tube ( 2 ) and that the Al blocks ( 3a - 3c ) in the circumferential direction, the Al blocks ( 3a - 3c ) in each case flat on their adjacent NbTi-containing sections ( 4a - 4c ) issue. Supraleiterdraht (1; 31) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die NbTi-haltigen Sektionen (4a4c) durch einen oder mehrere tieflochgebohrte Cu-Blöcke (6; 6a6c) ausgebildet sind, wobei NbTi-Strukturen (8), die jeweils ein oder mehrere NbTi-Filamente enthalten, in Bohrungen (7) des einen oder der mehreren Cu-Blöcke (6; 6a6c) eingefügt sind.Superconducting wire ( 1 ; 31 ) according to claim 1, characterized in that the NbTi-containing sections ( 4a - 4c ) through one or more deep-hole drilled Cu blocks ( 6 ; 6a - 6c ), wherein NbTi structures ( 8th ), each containing one or more NbTi filaments, in holes ( 7 ) of the one or more Cu blocks ( 6 ; 6a - 6c ) are inserted. Supraleiterdraht (1; 31) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die NbTi-haltigen Sektionen (4a4c) durch nur einen tieflochgebohrten Cu-Block (6) ausgebildet sind, wobei der Cu-Block (6) wenigstens drei radial einwärts ausgebildete Nuten (10) aufweist, die jeweils einen Al-Block (3a3c) enthalten.Superconducting wire ( 1 ; 31 ) according to claim 2, characterized in that the NbTi-containing sections ( 4a - 4c ) by only one deep hole drilled Cu block ( 6 ), wherein the Cu block ( 6 ) at least three radially inwardly formed grooves ( 10 ), each having an Al block ( 3a - 3c ) contain. Supraleiterdraht (1; 31) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die NbTi-haltigen Sektionen (4a4c) jeweils durch einen tieflochgebohrten Cu-Block (6a6c) ausgebildet sind, und dass ein zentrales Cu-Profilrohr (11) vorgesehen ist, an welches die Al-Blöcke (3a3c) und die Cu-Blöcke (6a6c) angrenzen, wobei das Profilrohr (11) einen zusätzlichen Al-Block (12) enthält.Superconducting wire ( 1 ; 31 ) according to claim 2, characterized in that the NbTi-containing sections ( 4a - 4c ) each through a deep hole drilled Cu block ( 6a - 6c ) are formed, and that a central copper profile tube ( 11 ) to which the Al blocks ( 3a - 3c ) and the Cu blocks ( 6a - 6c ), wherein the profile tube ( 11 ) an additional Al block ( 12 ) contains. Supraleiterdraht (1; 31) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die NbTi-haltigen Sektionen (4a4c) jeweils als ein Cluster (34a34c) von aneinander angrenzenden NbTi-Hexagonalelementen (35), welche jeweils ein oder mehrere NbTi-Filamente enthalten, ausgebildet sind.Superconducting wire ( 1 ; 31 ) according to claim 1, characterized in that the NbTi-containing sections ( 4a - 4c ) each as a cluster ( 34a - 34c ) of contiguous NbTi hexagonal elements ( 35 ) each containing one or more NbTi filaments are formed. Supraleiterdraht (1; 31) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein zentrales Cu-Profilrohr (32) vorgesehen ist, an welches die Al-Blöcke (3a3c) und die Cluster (34a34c) angrenzen, wobei das Profilrohr (32) einen zusätzlichen Al-Block (33) enthält, und wobei das Cu-Profilrohr (32) eine äußere Profilierung (32a) geeignet für die Anlage der NbTi-Hexagonalelemente (35) aufweist, insbesondere wobei das Cu-Profilrohr (32) eine allseitige äußere Profilierung (32a) aufweist.Superconducting wire ( 1 ; 31 ) according to claim 5, characterized in that a central Cu profile tube ( 32 ) to which the Al blocks ( 3a - 3c ) and the clusters ( 34a - 34c ), wherein the profile tube ( 32 ) an additional Al block ( 33 ) and wherein the Cu profile tube ( 32 ) an external profiling ( 32a ) suitable for the installation of NbTi hexagonal elements ( 35 ), in particular wherein the Cu profile tube ( 32 ) an all-round external profiling ( 32a ) having. Supraleiterdraht (1; 31) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Hüllrohr (2) mehrere Cu-Füllplatten (36) enthält, wobei die Cu-Füllplatten (36) eine Profilierung geeignet für eine Anlage der NbTi-Hexagonalelemente (35) der Cluster (34a34c) aufweisen.Superconducting wire ( 1 ; 31 ) according to claim 5 or 6, characterized in that the cladding tube ( 2 ) several Cu filling plates ( 36 ), the Cu filling plates ( 36 ) a profiling suitable for a system of NbTi hexagonal elements ( 35 ) the cluster ( 34a - 34c ) exhibit. Supraleiterdraht (1; 31) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Al-Blöcke (3a3c) eine Profilierung geeignet für die Anlage der NbTi-Hexagonalelemente (35) der Cluster (34a34c) aufweisen, insbesondere wobei die Al-Blöcke (3a3c) eine allseitige Profilierung aufweisen.Superconducting wire ( 1 ; 31 ) according to one of claims 5 to 7, characterized in that the Al blocks ( 3a - 3c ) a profiling suitable for the installation of NbTi hexagonal elements ( 35 ) the cluster ( 34a - 34c ), in particular wherein the Al blocks ( 3a - 3c ) have an all-round profiling. Supraleiterdraht (1; 31) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass genau N Al-Blöcke (3a3c) vorgesehen sind, die in Umfangsrichtung verteilt im Hüllrohr (2) angeordnet sind, und dass genau N NbTi-haltige Sektionen (4a4c) vorgesehen sind, die ebenfalls in Umfangsrichtung verteilt im Hüllrohr (2) angeordnet sind, und die die Al-Blöcke (3a3c) in Umfangsrichtung voneinander trennen, wobei N = 3, 4, 5 oder 6.Superconducting wire ( 1 ; 31 ) according to one of the preceding claims, characterized in that exactly N Al blocks ( 3a - 3c ) are provided, distributed in the circumferential direction in the cladding tube ( 2 ) are arranged, and that exactly N NbTi-containing sections ( 4a - 4c ) are provided, which are also distributed in the circumferential direction in the cladding tube ( 2 ) and that the Al blocks ( 3a - 3c ) in the circumferential direction, where N = 3, 4, 5 or 6. Supraleiterdraht (1; 31) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Supraleiterdraht (1; 31) einen kreisrunden Querschnitt aufweist.Superconducting wire ( 1 ; 31 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the superconducting wire ( 1 ; 31 ) has a circular cross-section.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2650936A3 (en) * 2012-04-11 2017-03-22 Bruker EAS GmbH NbTi superconductor with reduced weight
EP3352236A1 (en) * 2017-01-23 2018-07-25 Bruker EAS GmbH Method of manufacturing a structure with at least two parts, in particular a semi-finished product for a superconducting wire
DE102017201039A1 (en) 2017-01-23 2018-07-26 Bruker Eas Gmbh Process for producing a semifinished product for a superconducting wire
CN110415885A (en) * 2019-07-15 2019-11-05 深圳供电局有限公司 High temperature superconducting transmission line and transmission facility

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4652697A (en) 1983-08-15 1987-03-24 Hitachi, Ltd. Aluminum-stabilized superconducting wire
US5088183A (en) 1990-05-01 1992-02-18 Kanithi Hem C Process for producing fine and ultrafine filament superconductor wire
US5189386A (en) 1989-07-21 1993-02-23 Hitachi, Ltd. Aluminum-stabilized superconductor and superconducting coil, and method of manufacturing the superconductor
JPH09282953A (en) 1996-04-18 1997-10-31 Hitachi Ltd Niobium 3 aluminum superconductive wire rod and manufacture thereof
WO2008121764A1 (en) 2007-03-29 2008-10-09 Oy, Luvata Multi-stabilized nbti composite superconducting wire

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4652697A (en) 1983-08-15 1987-03-24 Hitachi, Ltd. Aluminum-stabilized superconducting wire
US5189386A (en) 1989-07-21 1993-02-23 Hitachi, Ltd. Aluminum-stabilized superconductor and superconducting coil, and method of manufacturing the superconductor
US5088183A (en) 1990-05-01 1992-02-18 Kanithi Hem C Process for producing fine and ultrafine filament superconductor wire
JPH09282953A (en) 1996-04-18 1997-10-31 Hitachi Ltd Niobium 3 aluminum superconductive wire rod and manufacture thereof
WO2008121764A1 (en) 2007-03-29 2008-10-09 Oy, Luvata Multi-stabilized nbti composite superconducting wire

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2650936A3 (en) * 2012-04-11 2017-03-22 Bruker EAS GmbH NbTi superconductor with reduced weight
EP3496166A1 (en) * 2012-04-11 2019-06-12 Bruker EAS GmbH Nbti superconductor with reduced weight
EP3352236A1 (en) * 2017-01-23 2018-07-25 Bruker EAS GmbH Method of manufacturing a structure with at least two parts, in particular a semi-finished product for a superconducting wire
DE102017201039A1 (en) 2017-01-23 2018-07-26 Bruker Eas Gmbh Process for producing a semifinished product for a superconducting wire
DE102017201035A1 (en) 2017-01-23 2018-07-26 Bruker Eas Gmbh Method for producing an at least two-part structure, in particular a semifinished product for a superconducting wire
US10622537B2 (en) 2017-01-23 2020-04-14 Bruker Eas Gmbh Method for producing a semifinished product for a superconducting wire
US11264150B2 (en) 2017-01-23 2022-03-01 Bruker Eas Gmbh Method for producing an at least two-part structure, in particular a semifinished product for a superconducting wire
CN110415885A (en) * 2019-07-15 2019-11-05 深圳供电局有限公司 High temperature superconducting transmission line and transmission facility
CN110415885B (en) * 2019-07-15 2021-03-19 深圳供电局有限公司 High-temperature superconducting transmission line and power transmission equipment

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