DE2611266A1

DE2611266A1 - Superconductive magnet field reduction delay - has switching element in normally conductive secondary winding short circuit

Info

Publication number: DE2611266A1
Application number: DE19762611266
Authority: DE
Inventors: Claus-Peter Dipl Ing Parsch; Herbert Dipl Ing Salzburger
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1976-03-17
Filing date: 1976-03-17
Publication date: 1977-09-22
Also published as: DE2611266C2

Abstract

The delay device is intended for application in contactless control of high speed vehicles, using the electrodynamic repulsion principle. The field reduction delay is used for an electromagnet, short circuited in operating conditions. the electromagnet has a primary of superconductors, magnetically coupled with at least one loop of a short circuited secondary normally conductive material. The short circuit of the secondary (15) contains a switching element (16). Preferably the normally conductive material of the secondary lies parallel to the superconductive material of the primary (13). Common conductors of overstabilised superconductive material may be provided for the primary and secondary.

Description

Vorrichtung zur Verzögerung der Magnetfeldabnahme eines kurz-Device for delaying the decrease in the magnetic field of a brief

geschlossenen Supraleitungsmagneten Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Verzögerung der Feldabnahme des Magnetfeldes eines im Betriebszustand kurzgeschlossenen Magneten mit einer Primärwicklung aus Supraleitern, die mit mindestens einer Schleife einer kurzgeschlossenen Seklmdärwicklung aus normalleitendem Material magnetisch gekoppelt sind.closed superconducting magnet The invention relates to a device for delaying the field decrease of the magnetic field in an operating state short-circuited magnets with a primary winding made of superconductors with at least a loop of a short-circuited secondary winding made of normally conductive material are magnetically coupled.

Fiir eine berührungslose Führung von Fahrzeugen mit hoher Geschwindigkeit, beispielsweise über 400 km/h, können magnetische Kräfte verwendet werden. Nach dem sogenannten elektrodynamischen Verfahren entstehen diese magnetischen Führungskräfte dadurch, daß bei einer relativen Bewegung eines Magnetfeldes über einer Leiterplatte Ströme erzeugt werden, die abstoßende Kräfte zwischen der Leiterplatte und der das Magnetfeld erzeugenden Spule hervor-S ifen. Eine derartige Führung nach dem elektrodynamischen AbscoI3ungsprinzip läßt sich praktisch nur dann verwirklichen, wenn die Erzeugung der magnetischen Felder mit Hilfe supraleitender M3gnetspulen erfolgt. Diese Spulen können zweckmäßig im Kurzsctllußbetrieb arbeiten, da der einmal in sie eingespeiste Erregerstrom ohne Zufuhr elektrischer Energie von außen mit einer ehr geringen Abfallrate, beispielsweise von nur einigen Promille pro Tag, praktisch konstant gehalten werden kann. Das die Stütztind Führungskräfte des elektrodynamischen--gystems erzeugende Magnetfeld wird somit von einer Energiequelle an Bord eines Fahrzeugs unabhängig.For contactless guidance of vehicles at high speed, for example above 400 km / h, magnetic forces can be used. After this So-called electrodynamic processes arise these magnetic executives in that with a relative movement of a magnetic field over a circuit board Currents are generated which create repulsive forces between the circuit board and the the Pull out the magnetic field generating coil. Such a leadership after the electrodynamic The principle of separation can only be realized in practice if the production of the magnetic fields takes place with the help of superconducting M3 magnetic coils. These coils can expediently work in Kurzsctllußbetrieb, since the fed into them once Excitation current without supply of external electrical energy with a rather low rate of decline, for example of only a few per mille per day, can be kept practically constant can. The supports are the executives of the electrodynamic-g-system The magnetic field is thus independent of an energy source on board a vehicle.

Um den supraleitenden Zustand in den Magnetspulen aufrechtzu- erhalten, müssen deren supraleitende Leiter mittels eines kryogenen Mediums, im allgemeinen mittels flüssigem Helium, auf ein Temperaturniveau unterhalb der sogenannten Sprungtemperatur des Supraleitermaterials gekühlt werden. In einem Störungsfalle, beispielsweise aufgrund einer Störung in dem für die Spule erforderlichen Kälte system, kann es jedoch zu einem sogenannten Quench kommen, bei dem die Spule normalleitend wird.In order to maintain the superconducting state in the magnet coils obtain, have to have their superconducting conductors by means of a cryogenic medium, in general by means of liquid helium, to a temperature level below the so-called transition temperature of the superconductor material are cooled. In the event of a fault, for example due to a malfunction in the refrigeration system required for the coil, it can However, a so-called quench can occur, in which the coil becomes normally conductive.

In diesem Fall muß verhindert werden, daß das Magnetfeld der Spule schlagartig zusammenbricht; denn mit abnehmendem Strom in der Magnetspule nimmt bei konstanter Schwebehöhe die Hubkraft des Magneten quadratisch ab. Da die Hubkraft dem Fahrzeuggewicht gleichgesetzt werden kann, nimmt somit die Schwebehöhe quadratisch ab. Um zu verhindern, daß die Schwebehöhe eines Fahrzeugs entsprechend schnell absinkt, müssen also zusätzliche Maßnahmen vorgesehen seinr die ein verhältnismäßig langsames 7.usammenbrechen des Magnetfeldes bewirken, damit ein geregeltes Anhalten des Fahrzeugs ermöglicht wird.In this case, the magnetic field of the coil must be prevented suddenly collapses; because decreases with decreasing current in the solenoid with a constant hovering height, the lifting force of the magnet is squared off. Because the lifting force can be equated to the weight of the vehicle, the floating height thus takes the square away. In order to prevent a vehicle's hovering height from falling rapidly, additional measures must therefore be provided which are relatively slow 7. Cause collapse of the magnetic field, thus a controlled stop of the vehicle is made possible.

Eine entsprechende Vorrichtung, die in der magnetischen Schwebetechnik nach dem elektrodynamischen Abstoßungsprinzip auch als Notlauf system bezeichnet wird, ist beispielsweise aus "Proc.A corresponding device used in magnetic levitation technology also known as an emergency running system based on the electrodynamic repulsion principle is, for example, from "Proc.

Fifth Int. Cryog. Eng. Conf. ft Kyoto (Japan) 1974, Seiten 28 bis 34 bekannt. Hierzu ist ein Supraleitungsmagnet von einem topfartig ausgebildeten Aluminiumring umschlossen. Dieser zusätzliche, normalleitende Ring, der zu der supraleitenden Wicklung des Magneten eine Sekundärwicklung mit einer einzigen kurzgeschlossenen Schleife darstellt, wird zusammen mit der supraleitenden Wicklung des Magneten, die als Primärwicklung angesehen werden kann, auf Tieftemperatur gehalten. Bei einem Quench kann der normalleitende Alumniumring einen Teil des magnetischen Flusses des .Supraleitungsmagneten Zbernelimen.< Diesersübertragbare Anteil ist abhängig von der induktiven Kopplung zwischen dem normalleitenden Ring und der supraleitenden Wicklung. Im Quench-Fall wird ein Strom in dem normalleitenden Ring induziert, und das Zusammenbrechen des magnetischen Feldes wird entsprechend verzögert, da der Widerstand des normalleitenden Materials der Sekundärwicklung sehr viel kleiner ist als der Widerstand der Supraleiter der Spule im normalleitenden Zustand.Fifth Int. Cryog. Closely. Conf. ft Kyoto (Japan) 1974, pages 28 to 34 known. For this purpose, a superconducting magnet is of a pot-like design Enclosed aluminum ring. This additional, normally conductive ring that leads to the superconducting Winding the magnet has a secondary winding with a single short-circuited Loop is, together with the superconducting winding of the magnet, which can be regarded as the primary winding, kept at low temperature. At a The normally conducting aluminum ring can quench part of the magnetic flux of the .superconducting magnet Zbernelimen. <This transferable portion is dependent of the inductive coupling between the normally conducting ring and the superconducting one Winding. In the case of quenching, a current is induced in the normally conducting ring, and the collapse of the magnetic field is delayed accordingly, since the Resistance of the normally conductive material of the secondary winding is much smaller is as the resistance of the Superconductor of the coil in the normal conducting State.

Soll hingegen der bekannte Supraleitungsmagnet, der mit einem solchen Aluminiumring als Vorrichtung zur Verzögerung des Zusammenbrechens des Magnetfeldes umschlossen ist, auferregt werden, so wird während des Auferregungsvorganges in dem Aluminium ständig ein Strom induziert. Mit diesem Strom ist eine entsprechende Wärmeentwicklung verbunden. Beim Abkühlen der Supraleitungsmagnetspule auf ein Temperaturniveau unterhalb der Sprungtemperatur des Supraleitermaterials muß diese im Aluminiumring zusätzlich erzeugte Wärme von einem Kühlmittel mit abgeführt werden. Die hierfür erforderliche Kühlleistung ist verhältnismäßig hoch. Darüber hinaus stein die von dem Aluminiumring erzeugten Verluste mit der Erregungsgeschwindigkeit des Supraleitungsmagneten quadratisch an. Zur Begrenzung des Kühlmittelbedarfs ist deshalb eine verhältnismäßig lange Auferregungszeit erforderlich.On the other hand, should the well-known superconducting magnet, the one with such Aluminum ring as a device to delay the collapse of the magnetic field is enclosed, are excited, then during the process of excitation in constantly induces a current in the aluminum. With this current there is a corresponding Heat development connected. When cooling the superconducting magnet coil to a temperature level below the critical temperature of the superconductor material, this must be in the aluminum ring Any additional heat generated can also be dissipated by a coolant. The for this required cooling capacity is relatively high. In addition, stone those of the aluminum ring generated losses with the excitation speed of the superconducting magnet square. To limit the coolant requirement, one is therefore proportionate long excitement time required.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, eine Vorrichtung zur Verzögerung des Zusammenbrechens des Magnetfeldes eines im Betriebszustand kurzgeschlossenen Supraleitungsmagneten zu schaffen, der sich verhältnismäßig schnell auferregen läßt, ohne daß damit ein erheblicher zusätzlicher Aufwand an Kühlmittel erforderlich ist.The object of the present invention is therefore to provide a device to delay the collapse of the magnetic field of a short-circuited in the operating state To create superconducting magnets that can be excited relatively quickly, without a considerable additional expenditure of coolant is required.

Diese Aufgabe wird für eine Vorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Kurzschlußkreis der Sekundärwicklung ein Schaltelement enthält.This task is performed for a device of the type mentioned at the beginning according to the invention achieved in that the short circuit of the secondary winding Contains switching element.

Die Vorteile dieser Ausbildung eines magnetischen Notlaufs bestehen insbesondere darin, daß beim Auferregen des Supraleitungsmagneten praktisch kein Strom in der zugeordneten normalleitenden Sekundärwicklung hervorgerufen wird und somit eine entsprechende Erwärmung des normalleitenden Materials dieser Wicklung vermieden wird. Im Betriebszustand ist die Sekundärwicklung mittels eines Schaltelementes kurzgeschlossen, so daß bei einem Quench das Zusammenbrechen des Magnetfeldes über diesen geschlossenen Sekundärkreis verzögert wird.The advantages of this formation of a magnetic emergency run exist especially in the fact that when the superconducting magnet is excited practically no Current is caused in the associated normally conducting secondary winding and thus a corresponding heating of the normally conductive material of this winding is avoided. The secondary winding is in the operating state by means of a switching element short-circuited, so that the collapse of the magnetic field in the event of a quench this closed secondary circuit is delayed.

Nach einer Weiterbildung der Vorrichtung nach der Erfindung ist das normalleitende Material der Sekundärwicklung parallel zu dem supraleitenden Material der Primärwicklung geführt. Das normalleitende Material kann gemeinsam mit den supraleitenden Leitern zu einer Magnetspule gewickelt werden. Ferner können auch supraleitenae Leiter vorgesehen sein, die von vornherein in dem normalletenden Material eingebettet sind. Durch die gute Kopplung zwischen normalleitendem und supraleitendem Material wird erreicht, daß der gesamte magnetische Fluß der supraleitenden Primärwicklung von der normalleitenden Sekundärwicklung übernommen wird und das Magnetfeld mit einer entsprechend großen Abklingzeit der Sekundärwicklung abklingt. Unter dieser Abklingzeit ist dabei die Zeit zu verstehen, die nach dem Eintreten eines Quenches vergeht, bis die magnetische Induktion auf einen vorbestimmten Wert abgesunken ist.According to a further development of the device according to the invention, that is Normally conducting material of the secondary winding parallel to the superconducting material the primary winding. The normally conducting material can be used together with the superconducting Conductors are wound into a solenoid. Furthermore, supraleitenae Head can be provided that is embedded in the normalletenden material from the outset are. Due to the good coupling between normally conducting and superconducting material it is achieved that the entire magnetic flux of the superconducting primary winding is taken over by the normally conducting secondary winding and the magnetic field with a correspondingly long decay time of the secondary winding decays. Under this Cooldown is the time after the occurrence of a quench passes until the magnetic induction has dropped to a predetermined value.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung und deren in den Unteransprüchen gekennzeichneten Weiterbildungen wird auf die Zeichnung Bezug genommen, in deren Fig. 1 schematisch ein Schaltbild eines bekannten Magneten mit einem magnetischen Notlauf wiedergegeben ist. Anhand der Fig. 2 bis 5 sind schematisch Ausbildungsmöglichkeiten eines Supraleitungsmagneten mit einer Vorrichtung zur Verzögerung der Abnahme seines Magnetfeldes gemäß der Erfindung angedeutet.To further explain the invention and its in the subclaims marked developments, reference is made to the drawing, in their Fig. 1 schematically shows a circuit diagram of a known magnet with a magnetic Emergency operation is reproduced. 2 to 5 are schematic training options a superconducting magnet with a device to delay the decrease of its Magnetic field indicated according to the invention.

Fig. 1 zeigt stark vereinfacht ein bekanntes Blockschaltbild für eine supraleitende Magnetspule 2. Diese Magnetspule kann beispielsweise zur Hub- oder Seitenführung eines Fahrzeugs nach dem elektrodynamischen Abstoßungsprinzip dienen. Sie ist innerhalb eines durch eine strichpunktierte Linie angedeuteten Kryostaten 3 angeordnet, und ihre Leiter werden von einem Kühlmittel, z.B.Fig. 1 shows, greatly simplified, a known block diagram for a superconducting magnet coil 2. This magnet coil can be used, for example, to lift or Serve lateral guidance of a vehicle according to the electrodynamic repulsion principle. It is within a cryostat indicated by a dash-dotted line 3 and their conductors are provided with a coolant, e.g.

flüssigem Helium, auf einem Temperaturniveau unterhalb der Sprungtemperatur ihres Supraleitermaterials gehalten. Innerhalb des Kryostaten ist ferner ein supraleitender Kurzschlußschalter 4 angeordnet, mit dem für einen Dauerbetrieb die supraleitende Magnetspule 2 kurzgeschlossen werden kann.liquid helium, at a temperature level below the transition temperature their superconductor material held. Inside the cryostat there is also a superconducting one Short circuit switch 4 arranged with the superconducting for continuous operation Solenoid coil 2 can be short-circuited.

Zur Auferregung der supraleitenden Magnetspule 2 ist außerhalb des Kryostaten 3 eine besondere Stromversorgung 6 auf Raumtemperatur vorgesehen, die über entsprechende, in der Figur nicht näher ausgeführte Stromzuführungsleitungen mit den Enden der supraleitenden Magnetspule verbunden ist. Nach dem Auferregungsvorgang wird der Kurzschlußschalter 4 geschlossen, und die elektrische Verbindung zwischen der Stromversorgung 6 und der supraleitenden Magnetspule 2 kann dann unterbrochen werden. Zum Schutz der supraleitenden Magnetspule 2 ist ferner in bekannter Weise ein Schutzwiderstand 8 vorgesehen, der außerhalb des Kryostaten 3 parallel zu der supraleitenden Magnetspule 2 geschaltet ist. Im Falle eines Quenches oder bei einer vorgesehenen Aberregung der supraleitanden Magnetspule kann dann bei geöffnetem Kurzschlußschalter 4 die Energie aus der supraleitenden Magnetspule in diesen Widerstand nach außen abgeführt werden.To excite the superconducting magnet coil 2 is outside the Cryostat 3 a special power supply 6 is provided on room temperature, the Via corresponding power supply lines not shown in detail in the figure is connected to the ends of the superconducting magnet coil. After the excitement process the short circuit switch 4 is closed, and the electrical connection between the power supply 6 and the superconducting magnet coil 2 can then be interrupted will. To protect the superconducting magnet coil 2 is also in a known manner a protective resistor 8 is provided, the outside of the cryostat 3 parallel to the superconducting magnet coil 2 is connected. In the event of a quench or a provided de-excitation of the superconducting magnet coil can then with the open Short circuit switch 4 the energy from the superconducting magnet coil in this resistor be discharged to the outside.

Um die Wicklung der bekannten supraleitenden Magnetspule 2 ist ein Körper mit einem topfförmigem Profil 9 aus hochreinem Aluminium angeordnet. Dieses Profil, das als sogenannter magnetischer Notlauf dient und zweckmäßig ebenfalls auf der Temperatur des supraleitenden Magneten 2 gehalten wird, stellt zu der supraleitenden Magnetspule 2 einen in der Figur mit 10 bezeichneten, induktiv gekoppelten Sekundärkreis dar. Der diesem Kreis zuzuordnende ohmsche Widerstand ist als Widerstand 11 Veranschaulicht. Im Falle eines Quenches in der supraleitenden Magnetspule bricht das magnetische Feld wegen des verhältnismäßig hohen Widerstandes der dann normalleitenden Supraleiter in wenigen Sekunden zusammen. In dem hochreinen und gut leitenden Notlauf-Aluminium wird dabei aufgrund von Induktionsvorgänge ein Strom hervorgerufen, der das Zusammenbrechen des magnetischen Feldes verzögert, da der Widerstand des normalleitenden Aluminiums wesentlich kleiner ist als vergleichsweise der Widerstand der Supraleiter im normalleitenden Zustand.To the winding of the known superconducting magnet coil 2 is a Body arranged with a cup-shaped profile 9 made of high-purity aluminum. This Profile that serves as a so-called magnetic emergency run and is also useful is kept at the temperature of the superconducting magnet 2, represents the superconducting Magnetic coil 2 has an inductively coupled secondary circuit designated by 10 in the figure The ohmic resistance to be assigned to this circuit is illustrated as resistance 11. In the event of a quench in the superconducting magnet coil, the magnetic coil breaks Field because of the relatively high resistance of the then normally conducting superconductors together in a few seconds. In the high-purity and highly conductive run-flat aluminum a current is generated due to induction processes that causes the collapse of the magnetic field is delayed because of the resistance of normally conducting aluminum is much smaller than comparatively the resistance of the superconductor in normal conducting State.

Der Kryostat 3 ist zweckmäßig von einem in der Figur nicht dargestellten Vakuumgefäß auf Raumtemperatur umschlossen. In den Kryostaten führen die Stromzuführungsleitungen für den Magneten, die zweckmäßig vom Abgas aus dem Kryostaten gekühlt werden können. Am kalten Ende der Stromzuführungsleitungen können in dem Kryostaten ferner Trennschalter angeordnet sein, durch die im Kurzschlußdauerbetrieb das Magneten der über die Stromzuleitungen in den Kryostaten einfließende Wärmestrom praktisch unterbrochen wird.The cryostat 3 is expediently of one not shown in the figure Enclosed vacuum vessel at room temperature. In the Lead cryostats the power supply lines for the magnet, which are expediently from the exhaust gas from the Cryostats can be cooled. At the cold end of the power supply lines further disconnectors can be arranged in the cryostat, through which the short-circuit continuous operation the magnet is the heat flow flowing into the cryostat via the power supply lines is practically interrupted.

In der Figur sind ferner durch eine gestrichelte Linie die fahrzeugfesten und die an einer ortsfesten Versorgungsstation vorgesehenen Bauteile getrennt.In the figure, the vehicle-fixed ones are also indicated by a dashed line and the components provided at a stationary supply station separately.

Bei einem Auferregen der supraleitenden Magnetspule 2 bei geöffnetem Kunschlußschalter 4 werden jedoch in dem normalleitenden Sekundärkreis 10 Ströme induziert, die zu entsprechenden Verlusten, insbesondere an Kühlmittel aufgrund von Erwärmung dieses Sekundärkreises, führen. Bei einer supraleitenden Mangetspule mit einem magnetischen Notlauf nach der Erfindung treten in einem Sekundärkreis bei der Auferregung derartige Ströme nicht auf, da der Sekundärkreis während dieses Vorganges mittels eines Schaltelementes geöffnet ist. Ein Schaltelement in der Anordnung nach Fig. 1 ist jedoch nicht möglich, da dort in der einzigen Windung zu hohe Ströme, beispielsweise über 100 kA fließen. Es sind deshalb besondere Ausführungsformen des Sekundärkreises erforderlich, von denen in den nachfolgenden Figuren einige Ausführungsbeispiele angedeutet sind.When the superconducting magnet coil 2 is excited when it is open Circuit switches 4 are, however, 10 currents in the normally conducting secondary circuit induces, which is due to corresponding losses, in particular of coolant from heating this secondary circuit. With a superconducting magnet coil with a magnetic emergency operation according to the invention occur in a secondary circuit such currents do not arise during excitation, since the secondary circuit during this Process is opened by means of a switching element. A switching element in the arrangement according to Fig. 1 is not possible, since there in the single turn too high currents, for example over 100 kA flow. There are therefore special embodiments of the secondary circuit, some of which are shown in the following figures Embodiments are indicated.

In Fig. 2 ist eine Schaltskizze für eine supraleitende Magnetspule 12 mit einem magnetischen Notlauf nach der Erfindung veranschaulicht. Die in einem Kryostaten 3 angeordnete supraleitende Magnetspule 12, deren supraleitende Leiter mit 13 bezeichnet sind, kann entsprechend Fig.1 über einen Schalter 4 kurzgeschlossen und mit einer äußeren Stromversorgung 6 verbunden werden. Parallel zu den supraleitenden Leitern 13 der Magnetspule 12 sind Leiter 15 aus normalleitendem Material gewickelt. Diese Normalleiter 15 mit einem gegenüber dem Querschnitt der Supraleiter 13 verhältnismäßig großen Normalleiterquerschnitt sind über einen Schalter 16 kurzzuschließen. Diese normalleitende Sekundärwicklung stellt so den magnetischen Notlauf für den supraleitenden Primärkreis dar. Beim Auferregen sind die beiden Schalter 4 und 16 geöffnet, so daß durch die normalleitende Sekundärwicklung kein Strom fließen kann. Im Betriebsfall des Supraleitungsmagneten 12 sind beide Schalter geschlossen.In Fig. 2 is a circuit diagram for a superconducting magnet coil 12 illustrated with a magnetic run-flat according to the invention. The one in one Cryostat 3 arranged superconducting magnet coil 12, the superconducting conductor denoted by 13 can be short-circuited via a switch 4 as shown in FIG and connected to an external power supply 6. Parallel to the superconducting Conductors 13 of the magnetic coil 12 are conductors 15 wound from normal conducting material. This normal conductor 15 with a relative to the cross section of the superconductor 13 large normal conductor cross-section are about a Short circuit switch 16. This normally conductive secondary winding provides the magnetic emergency run for the superconducting primary circuit. When excited, the two switches 4 and 16 opened so that no current can flow through the normally conducting secondary winding. When the superconducting magnet 12 is in operation, both switches are closed.

Gemäß dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 werden sowohl die normalleitenden Leiter 15 als auch der Schalter 16 auf Tieftemperatur gehalten. Die Supraleiter 13 der Magnetspule 12 können voll-, teil- oder unstabilisiert sein. Für den Kurzschlußschalter 4 der Magnetspule wird dann zweckmäßig eine den Leitern 13 entsprechende Ausführungsform seiner Kontakte gewählt.According to the embodiment of FIG. 2, both the normally conductive Conductor 15 and the switch 16 kept at low temperature. The superconductors 13 of the magnetic coil 12 can be fully, partially or unstabilized. For the short circuit switch 4 of the magnetic coil is then expediently an embodiment corresponding to the conductors 13 of his contacts elected.

In Fig. 3 ist durch eine Schaltskizze eine weitere Ausbildungsmöglichkeit eines supraleitenden Magneten mit einem magnetischen Notlauf nach der Erfindung veranschaulicht. Die in dieser Figur dargestellte Ausführungsform unterscheidet sich von der Ausführungsform nach Fig. 2 lediglich dadurch, daß ein normalleitender Schalter zum Kurzschießen der normalleitenden Leiter 15 einer Sekundärwicklung außerhalb eines Kryostaten 3 auf Raumtemperatur angeordnet ist. Für diesen in der Figur mit 18 bezeichneten Schalter lassen sich dann entsprechend einfachere Ausführungsformen wählen , da für ihn gegenüber der Ausführungsform des Schalters 16 nach Fig. 2 keine Bedienungselemente mit einem Temperaturübergang von Raumtemperatur auf Tieftemperatur erforderlich sind.In Fig. 3, a circuit diagram is a further training option a superconducting magnet with a magnetic emergency operation according to the invention illustrated. The embodiment shown in this figure is different differs from the embodiment of FIG. 2 only in that a normally conductive Switch for short-circuiting the normally conducting conductor 15 of a secondary winding outside a cryostat 3 is arranged at room temperature. For this one in the figure with 18 designated switches can then be correspondingly simpler embodiments choose, since for him compared to the embodiment of the switch 16 according to FIG. 2 none Control elements with a temperature transition from room temperature to low temperature required are.

Die in Fig. 3 veranschaulichte Ausführungsform wird zweckmäßig dann gewählt, wenn die Enden der supraleitenden Leiter 13 des Supraleitungsmagneten 12 ständig über Stromzuführungsleitungen, deren ein Ende auf Raumtemperatur liegt, verbunden sind.The embodiment illustrated in FIG. 3 is then expedient selected when the ends of the superconducting conductors 13 of the superconducting magnet 12 constantly via power supply lines, one end of which is at room temperature, are connected.

Anstelle des parallelen Wickelns der Normalleiter 15 und der Supraleiter 13 gemäß den Fig. 2 und 3 können nach Fig. 4 die mit 20 bezeichneten Normalleiter und die mit 21 bezeichneten Supraleiter einer Sekundär--bzw. Primärwicklung mechanisch zu einem vollstabilen Supraleiter verbunden sein. Gegenüber einer rein thermischen und/oder elektrischen Vollstabilisierung eines Supraleiters ist jedoch nach dieser Ausführungsform der Querschnitt an normalleitendem Material im allgemeinen wesentlich größer zu wählen, um eine ausreichende Verzögerung des Zusammenbrechens des Feldes der mit 22 bezeichneten Magnetspule zu bewirken. Da ein Kurzschluß sowohl der Primär- als auch der Sekundärwicklung des Supraleitungsmagneten 22 für den Auferregungsvorgang aufgehoben und im Betriebszustand vorgesehen sein muß, können die überstabilisierten Supraleiter 20, 21 der Magnetspule 22 mittels eines einzigen entsprechenden Schalter 24 kurzgeschlossen werden.Instead of the parallel winding of the normal conductor 15 and the superconductor 13 according to FIGS. 2 and 3, according to FIG. 4, the normal conductors designated by 20 and the designated 21 superconductors of a secondary - or. Primary winding mechanical to a be connected to fully stable superconductors. Compared to one purely thermal and / or electrical full stabilization of a superconductor however, according to this embodiment, the cross-section of normally conductive material in generally much larger to choose in order to delay the collapse sufficiently of the field of the magnet coil designated by 22 to effect. As a short circuit both the primary and secondary windings of the superconducting magnet 22 for the excitation process repealed and must be provided in the operating state, the over-stabilized Superconductors 20, 21 of the magnetic coil 22 by means of a single corresponding switch 24 can be short-circuited.

Dieser Schalter ist in dem für die Spule 22 vorgesehenen Kryostaten 3 mit angeordnet.This switch is in the cryostat provided for the coil 22 3 arranged with.

Soll zum Kurzschließen der supraleitenden Magnetspule 22 auf einen derartigen supraleitenden Schalter 24 mit überstabilisierten Kontakten verzichtet werden, so kann gemäß der Ausführungsform nach Fig. 5 in dem supraleitenden Primärkreis der Magnetspule 22 ein Kurzschlußschalter 26 angeordnet sein, dessen Kontakte nicht oder nur teilstabilisiert sind. Das normalleitende Material der Leiterjkann im Bereich dieses Schalters beispielsweise durch Abätzen entfernt sein. Bei dieser Ausführungsform ist dann jedoch für den normalleitenden Sekundärkreis ein weiterer normalleitender Kurzschlußschalter 27 erforderlich, der gemäß der in der Figur gewählten Darstellung dem Schalter 18 nach Fig. 3 entspricht. Der normalleitende Schalter 27 ist mit dem normalleitenden Stabilisierungsmaterial 20 der Magnetspule 22 verbundes Es kann jedoch auch ein Schalter innerhalb des Kryostaten 3 vorgesehen werden, der beispielsweise dem Schalter 16 nach Fig. 2 entspricht.Should to short-circuit the superconducting magnet coil 22 on one Such superconducting switches 24 with over-stabilized contacts are dispensed with can, according to the embodiment of FIG. 5 in the superconducting primary circuit the solenoid 22 a short-circuit switch 26 may be arranged, the contacts of which are not or are only partially stabilized. The normally conductive material of the ladder can be in the range this switch, for example, be removed by etching. In this embodiment is then, however, another normally conducting secondary circuit for the normally conducting secondary circuit Short-circuit switch 27 required, according to the representation selected in the figure corresponds to the switch 18 of FIG. The normally conductive switch 27 is with the Normally conductive stabilizing material 20 of the magnetic coil 22 composite It can however, a switch can also be provided within the cryostat 3, for example corresponds to the switch 16 of FIG.

Von entscheidendem Einfluß auf die Verzögerung des Zusammenbrechens des von den supraleitenden Magnetspulen 12 oder 22 gemäß den vorstehenden Fig. 2 bis 5 hervorgerufenen Magnetfeldes ist der magnetfeldabhängige Widerstand des Normalleitermaterials.Crucial for delaying the collapse that of the superconducting magnet coils 12 or 22 according to the above FIG. 2 up to 5 generated magnetic field is the magnetic field-dependent resistance of the normal conductor material.

Die Normalleiter der Sekundärwicklung befinden sich nämlich beim Auftreten eines Quenches in einem hohen magnetischen Feld.The normal conductors of the secondary winding are in fact when it occurs a quench in a high magnetic field.

Materialien mit einem verhältnismäßig kleinen magnetfeldabhängigen Widerstand wie beispielsweise Aluminium können deshalb besonders vorteilhaft verwendet werden.Materials with a relatively small magnetic field-dependent Resistors such as aluminum can therefore be used particularly advantageously will.

Darüber hinaus führt auch ein höheres Restwiderstandsverhältnis des Normalleitermaterials zu einer Verlängerung der Abklingzeit des Magnetfeldes. Auch aus diesem Grund ist beispielsweise Aluminium vorteilhafter als vergleichsweise Kupfer.In addition, a higher residual resistance ratio of the Normal conductor material to an extension of the decay time of the magnetic field. Even for this reason, for example, aluminum is more advantageous than comparatively Copper.

Auch eine engere Kopplung zwischen dem supraleitenden Material der Primärwicklung und dem normalleitenden Material der Sekundärwicklung führt zu einer Verlängerung der Abklingzeiten des Magnetfeldes. Die günstigsten Kopplungswerte zwischen Supraleiter und Normalleiter können bei einer stabilisierten Ausführungsform des Leiters für die supraleitenden Magnetspulen erreicht werden.Also a closer coupling between the superconducting material of the Primary winding and the normal conducting material of the secondary winding leads to a Extension of the decay times of the magnetic field. The cheapest coupling values between superconductor and normal conductor can in a stabilized embodiment of the conductor for the superconducting magnet coils can be achieved.

Ferner muß in den Magnetspulen das Verhältnis von normalleitendem Querschnitt der Sekundärwicklung zu supraleitendem Querschnitt der Primärwicklung so groß sein, daß der magnetische Notlauf zu einer ausreichenden Abklingzeit des Magnetfeldes führt. Es muß deshalb im allgemeinen ein Querschnittsverhältnis zwischen 10 und 50 gewählt werden. Ein Querschnittsverhältnis zwischen 15 und 30 hat sich als besonders günstig erwiesen. Von zu hohen Werten des Querschnittsverhältnisses wird im allgemeinen abgesehen, weil mit ihnen entsprechend die Größe der Magnetspulen anwächst. Zu große Werte sind auch deshalb nicht sinnvoll, weil das Abklingverhalten des Magnetfeldes zunächst durch den Skin-Effekt bestimmt wird, d.h. der Strom dringt nur verhältnismäßig langsam in den gesamten Normalleitungsquerschnitt ein.Furthermore, the ratio of normally conductive Cross section of the secondary winding to the superconducting cross section of the primary winding be so large that the magnetic emergency operation leads to a sufficient decay time of the Magnetic field leads. It must therefore generally have an aspect ratio between 10 and 50 can be chosen. An aspect ratio between 15 and 30 has been found proved to be particularly favorable. From too high values of the aspect ratio is generally disregarded because they correspond to the size of the solenoid coils grows. Values that are too high are also not useful because the decay behavior of the magnetic field is initially determined by the skin effect, i.e. the current penetrates only relatively slowly into the entire normal line cross-section.

Bei den Ausführungsbeispielen gemäß den vorstehenden Figuren 2 bis 5 ist von einem magnetischen Notlauf für Magnete zur berührungsfreien Führung eines Fahrzeugs längs einer ortsfesten Fahrbahn nach dem elektrodynamischen Abstoßungsprinzip ausgegangen. Die Vorrichtung nach der Erfindung zur Verzögerung des Zusammenbrechens des Magnetfeldes eines Supraleitungsmagneten ist jedoch auf diesen Anwendungsfall nicht beschränkt. Sie kann bei allen Einrichtungen mit Supraleitungsmagneten eingesetzt werden, bei denen das Zusammenbrechen ihrer Magnetfelder verzögert werden soll. Die in diesen Figuren nicht dargestellten Bauteile wie beispielsweise Trennschalter und Schutzwiderstände entsprechen den bekannten Ausführungsformen von Magneten und deren entsprechendem Zubehör.In the embodiments according to the preceding Figures 2 to 5 is from a magnetic emergency run for magnets for contactless guidance of a Vehicle along a fixed lane according to the electrodynamic repulsion principle went out. The device according to the invention for retarding collapse of the magnetic field of a superconducting magnet however on this one Use case not restricted. It can be used in all facilities with superconducting magnets be used in which the collapse of their magnetic fields are delayed target. The components not shown in these figures, such as disconnectors, for example and protective resistors correspond to the known embodiments of magnets and their corresponding accessories.

6 Patentansprüche 5 Figuren L e e r s e i t e6 claims 5 figures L e r s e i t e

Claims

Device for delaying the field decrease of the magnetic field a magnet with a primary winding that is short-circuited in the operating state Superconductors with at least one loop of a short-circuited secondary winding made of normal conducting material are magnetically coupled, characterized in that that the short circuit of the secondary winding (15, 20) a switching element (16 or 18 or 24 or 27).

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the normal conducting Material of the secondary winding (ins) parallel to the. superconducting material of the Primary winding (13) is performed.

3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that for the primary and secondary windings (21 or 20) common conductors made of over-stabilized Superconductor material are provided.

4. Apparatus according to claim 3, characterized by an aspect ratio between the normally conducting material (20) of the secondary winding and the superconducting one Material (21) of the primary winding between 10 and 50.

5. Apparatus according to claim 4, characterized by an aspect ratio between 15 and 30.

6. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that that as the normally conductive material (15, 20) of the secondary winding, aluminum of high purity is provided.