DE202012102334U1 - NbTi superconductors with circumferentially distributed Al blocks for weight reduction - Google Patents
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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
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
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
In der
Die
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,
- 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,
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:
Die
In einem Hüllrohr
Die NbTi-haltigen Sektionen
Die NbTi-haltigen Sektionen
Die näherungsweise in radialer Richtung verlaufenden Grenzflächen
Das Zentrum des Supraleiterdrahts
Die Grenzflächen
Die
In dieser Ausführungsform sind die NbTi-haltigen Sektionen
Im Zentrum des Supraleiterdrahts
Der Supraleiterdraht
Im Zentrum des Supraleiterdrahts
An der Innenseite des Hüllrohrs
Die Al-Blöcke
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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