DE2643217A1 - Supraleiter - Google Patents
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Description
PL/dh 94/76
BBC Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie. , Baden (Schweiz)
Supraleiter
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Supraleiter, zusammengesetzt
aus einer Anzahl von Teilleitern und mit wenigstens einer Kühlanordnung und mit wenigstens >einem
Stabilisierungsleiter versehen.
Es ist bereits bekannt, Supraleiter aus Teilleitern zusammenzusetzen
und mit Kühlanordnungen und Stabilisierungsleitern ζμ versehen. In der CH-PS 508 292 ist ein Supraleiter
beschrieben und dargestellt. Er ist als ein aus Supraleitermaterial und aus bei de^· Betriebstemperatur des
Supraleitermaterials elektrisch normalleitenden'Metall zusammengesetzter
Hohlleiter ausgebildet, bei welchem das Supraleitermaterial an den Aussenseiten eines aus normalleitenden
Metall bestehenden Rohres mit praktisch rechteckigem Querschnitt, vorgesehen ist, wobei an wenigstens
einer Aussenseite des Rohres ein bandförmiger Leiter angeordnet
und mit dem Rohr mechanisch verbunden ist, der aus
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elektrisch normalleitendem Metall und Drähten aus Supraleitermaterial
zusammengesetzt ist, die in das normalleitende Metall eingelagert und um die Längsachse des bandförmigen
Leiters verdrillt sind. Der bandförmige Leiter kann aus mehreren nebeneinanderliegenden Teilleitern aus
elektrisch normalleitendem Metall mit eingelagerten Drähten aus Supralextermaterial zusammengesetzt sein. Dieser Leiter
wird in Wechselfeldern hohe Verluste aufweisen.
Eine andere konstruktive Lösung ist in "Studies on Design and Texts of Superconductors for Tokamaks", Institut für
Experimentelle Kernphysik, KerhforschungsZentrum Karlsruhe,
Kongress in Garnisch-Patenkirchen, Juni 1976, beschrieben
und dargestellt. Mehrere Supraleiterelemente sind auf beiden Seiten eines bandförmigen Trägers angeordnet.. Der Träger
ist mit Stahlkörpern im Raum eines flachen rechteckigen Kanals distanziert. Die Höhe der Stahlkörper ist grosser
als diejenige der Supraleiterelemente, so dass dies.e die Kanalwände nicht berühren. Der Nachteil dieser Lösung liegt
darin, dass sie aufwendig zu realisieren ist und starken magnetischen Kräften wenig mechanischen Widerstand zu leisten
vermag.
Es ist insbesondere Aufgabe der Erfindung einen Supraleiter der eingangs genannten Art zu schaffen, der die Nachteile
des Bekannten nicht aufweist, wirtschaftlich herstellbar ist, eine gute Kühlung ermöglicht und kleinere Verluste sichert.
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Die vorgenannte Aufgabe wird bei einem Supraleiter, der , aus einer Anzahl von Teilleitern zusammengesetzt und mit
wenigstens einer Kühlanordnung und mit wenigstens einem Stabilisierungsleiter versehen ist, erfindungsgemäss dadurch
gelöst, dass der Supraleiter in mehrere Teilleiter oder Teilleitergruppen unterteilt ist und dass mindestens
einige dieser Teilleiter oder Teilleitergruppen mit einer eigenen Kühlanordnung versehen sind oder an dieselbe angrenzen.
Der Vorteil der Erfindung besteht insbesondere darin, dass der Supraleiter eine wirksame Kühlung aufweist, wobei er
bezüglich der Stromtragfähigkeit nach oben hin nicht begrenzt ist, weil eine Erhöhung der Stromtragfähigkeit
nach dem Baukastenprinzip durch Vergrössern der Anzahl der mit der eigenen Kühlanordnung versehenen Teilleiter oder
Teilleitergrüppen möglich .ist.
Nach einer Ausführungsform ist der Stabilisierungsteil auf
wenigstens einige Teilleiter oder Teilleitergruppen aufgeteilt. Damit wird jeder Teilleiter oder jede Teilleiter-0
gruppe weitgehend stabilisiert und das Stabilisierungsmaterial befindet sich nahe den Supraleiterfilamenten. Es
ist vorteilhaft, wenn die Kühlanordnungen als Kühlkanäle in den Stabilisierungsteilen ausgebildet sind. Damit kann
die im Stabilisierungsteil erzeugte Wärme rasch abgeführt werden. Gemäss einer weiteren Ausgestaltung sind die. Kühlanordnungen
als .Kühlkanäle ausgebildet, die von den Teil-
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-H-
leitern oder Teilleitergruppen umgeben sind. Sie unterstützen die Kühlung.
Ferner ist es zweckmässig, wenn die Teilleiter oder Teilleitergruppen
gegeneinander isoliert sind. In diesem Fall werden Wirbelströme auf die Teilleiter oder Teilleitergruppen
begrenzt.
Mach einer Ausführungsform sind zwischen den Teilleitern
und/oder den Teilleitergruppen in bezug auf die Leitfähigkeit des Matrixmaterials hochohmige Zwischenschichten angeordnet,
die zweckmässig aus Lot oder aus einer hochohmigen Folie bestehen. Sie erlauben eine gμte Wärmeabfuhr zu den
nächst gelegenen Kühlkanälen, schwächen jedoch die Wirbelströme.
Nach einer Ausführungsform sind die Enden der Teilleiter
oder der Teilleitergruppen elektrisch hochohmig verbunden oder isoliert angeordnet. Damit wird eine Verdrillung des
Supraleiters überflüssig.
■ Es ist vorteilhaft, wenn die Enden der Teilleiter oder der
Teilleitergruppen durch Dioden verbunden sind. Auch hier wird eine Verdrillung des Supraleiters überflüssig und der
Gesamtleiter kann aus einer einzigen Stromquelle betrieben werden.
Nach einer weiteren Ausgestaltung sind die Teilleiter und/ oder die Teilleitergruppen zu einem Kabel verseilt.
Der Vorteil dieser Ausführungsform liegt in einem festen
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Verband und in der Reduktion der Verluste.
Nach einer anderen Ausführungsform ist der Supraleiter in
wenigstens einer Stelle um 180 verdreht.
Dadurch werden die elektrischen, durch Wirbelströme entstandenen Spannungen an den Leiterenden reduziert.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes vereinfacht wiedergegeben.
Es zeigt
Fig. 1 eine erste beispielsweise Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 2 in der linken und der rechten Hälfte zwei Ausführungsbeispiele
der Gesammtanordnung des Erfindungsgegenstandes ,
Fig. 3 eine zweite beispielsweise Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes
und
Fig. M eine weitere Gesammtanordnung des Erfindungsgegenstandes
.
Gemäss Fig. 1 sind Teilleiter mit eingebetteten Filamenten
durch die Zahl 1 gekennzeichnet, ein Lot durch die Zahl 2,
ein Stabilisierungsteil durch die Zahl 3, ein Kühlkanal im Stabilisierungsteil 3 durch die Zahl 4 und eine Isolation
durch die Zahl 5. In Fig. 2 sind Stabilisierungsteile mit der Bezugs ziffer 6 benannt, Kühlkanäle in den
Stabilisierungsteilen 6 mit der Bezugsziffer 7, Teilleiter-
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gruppen mit der Bezugsziffer 8, Kühlrohre mit der Bezugsziffer 9, Kühlkanäle in den Kühlrohren 9 mit der Bezugsziffer 10, eine Imprägnierung mit der Bezugsziffer 11, ein
Lot mit der Bezugsziffer 11', Teilleitergruppen in der rechten Hälfte der Fig. 1 mit der Bezugsziffer 12, Stabilisierungsteile
mit der Bezugsziffer 13, Kühlkanäle in den Stabilisierungsteilen 13 mit der Bezugsziffer 14 und
Stabilisierungsteile ohne Kühlkanäle mit der Bezugsziffer 15. Nach Fig. 3 und 4 sind Teilleitergruppen mit der Zahl
16 bezeichnet, Stabilisierungsteile mit der Zahl 17, Kühlkanäle in den Stabilisierungsteilen 17 mit der Zahl 18,
eine Isolation (nur. in Fig. 3 dargestellt) mit der Zahl 19, ein Kunstharz in Fig. 4 mit der Zahl 2 0 und ein Stahlträger
mit der Zahl 21.
Die in Fig. 1 gezeigten Teilleiter 1 mit eingebetteten Filamenten sind verdrillt und mit dem Lot 2 vergossen. Sie
bestehen aus Kupfer und enthalten NbTi-Filamente. Als das Lot 2 wurde eine Pb-Sn-Legierung verwendet. Die verdrillten
Teilleiter 1 sind in eine,r Ausnehmung im Stabilisierungs-0 teil 3 angeordnet, der ebenfalls aus Kupfer besteht und
den Kühlkanal 4 aufweist. Das· Ganze ist mit der Isolation 5 versehen.
In Fig. 2 in der linken Hälfte ist eine Gesammtanordnung der in Fig. 1 dargestellten Leiterelemente gezeigt. Die
5 gelöteten und verdrillten Teilleiter bilden in Fig. 2 die Teilleitergruppe 8, die in dem mitdem Kühlkanal 7 ver-
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sehenen Stabilisierungsteil 6 eingebettet -ist. In der Mitte
des in Fig. 2 veranschaulichten Supraleiters sind zwei Kühl rohre 9 angeordnet, die Kühlkanäle 10 bilden. Der Supraleiter
ist mit der Imprägnierung 11 versehen, die mit einem Epoxyharz durchgeführt ist. Die rechte Hälfte der Fig. 2
zeigt eine andere beispielsweise Ausführungsform des erfindungsgemässen
Supraleiters. Es wurden drei verschiedene Bauelemente verwendet: die Teilleitergruppen 12 mit im
Kupfer eingebetteten NbTi-Filamenten, die mit den Kühlkanälen
14 versehenen Stabxlxsierungsleiter 13 und die Stabilisierungsteile 15, die wechselweise angeordnet sind,
wobei Stabilisierungsteile 13 und 15 aus Kupfer bestehen. Das Ganze ist mit dem Lot II1 vergossen.
..Fig. 3 zeigt die Teilleitergruppe '16, die durch zweistufig
verdrillte und mit Lot vergossene Teilleiter gebildet ist. Der Stabilisierungsteil 17 besteht aus Kupfer und enthält
den Kühlkanal 18. Eine beispielsweise Ausführungsform des
erfindungsgemässen Supraleiters ist in Fig. 4 veranschaulicht. Die in Fig. 3 dargestellten Leiterelemente bilden
einen flachen Supraleiter. Sie sind im Stahlträger 21 angeordnet und mit dem Kunstharz 20 (Epoxyharz) vergossen.
Der Erfindungsgegenstand ist auf das in den Ausführungsbei-'
spielen beschriebene selbstverständlich nicht beschränkt. Man kann auch andere an sich bekannte supraleitende Mate-5
rialien verwenden, wie z.B. die intermetallischen Verbindungen Nb Sm und V Ga. Die in der rechten Hälfte der Fig. 2
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dargestellten Stabilisierungsteile 15 ohne Kühlkanäle
können weggelassen werden. Der Stabilisierung«teil 13 mit dem Kühlkanal 14 kann auch aus einem nicht stabilisierenden Material bestehen, z.B. aus Stahl. Statt den beiden
Kühlrohren 9 können auch massive Bänder Verwendung finden oder sie können entfallen. Als Stabilisierungsmaterial
kann auch ein anderes elektrisch bei tiefen Temperaturen hochleitendes Metall Verwendung finden, wie z.B. Al.
können weggelassen werden. Der Stabilisierung«teil 13 mit dem Kühlkanal 14 kann auch aus einem nicht stabilisierenden Material bestehen, z.B. aus Stahl. Statt den beiden
Kühlrohren 9 können auch massive Bänder Verwendung finden oder sie können entfallen. Als Stabilisierungsmaterial
kann auch ein anderes elektrisch bei tiefen Temperaturen hochleitendes Metall Verwendung finden, wie z.B. Al.
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• 41-Leerseite
Claims (11)
1./ Supraleiter, zusammengesetzt aus einer Anzahl von Teilleitern
und mit wenigstens einer Kühlanordnung und mit wenigstens einem Stabilisierungsleiter versehen, dadurch
gekennzeichnet, dass der Supraleiter in mehrere Teilleiter (I)-oder Teilleitergruppen (8, 12, 16) unterteilt
ist und dass mindestens einige dieser Teilleiter (1) oder Teilleitergruppen .(8, 12, 16) mit einer eigenen
Kühlunordnung ('I, 7, 10, 18) vorsehen sind oder an dieselbe
angrenzen.
2. Supraleiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stabilisierungsteil (3S 6, 13* 15* 17) auf
wenigstens einige Teilleiter (1) oder Teilleitergruppen (8, 12, 16) aufgeteilt ist.
3. Supraleiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
die Kühlanordnungen als Kühlkanäle (4, 7, 14, 18) in den Stabilisierungsteilen (3j 6, 13} 17) ausgebildet sind.
4. Supraleiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass die Kühlanordnungen als Kühlkanäle (10) ausgebildet sind, die von den Teilleitern (1) oder Teilleitergruppen
(8, 12) umgeben sind.
5. Supraleiter'nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass die Teilleiter (1) oder Teilleitergruppen (8, 12,
16) gegeneinander isoliert sind.
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ORfQiNAL INSPECTED
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-γό-
6. Supraleiter nach Anspruch I3 dadurch gekennzeichnet,
dass zwischen den Teilleitern (1) und/oder den Teilleitergruppen (8, 12) in bezug auf die Leitfähigkeit
des Matrixmaterials hochohmige Zwischenschichten angeordnet
sind.
7. Supraleiter nach den Ansprüchen 1 und 6, dadurch gekennzeichnet
, dass die hochohmigen Zwischenschichten aus Lot (2, 11') oder aus einer hochohmigen Folie bestehen.
8. Supraleiter nach den Ansprüchen 1 und 53 dadurch gekennzeichnet,
dass die Enden der Teilleiter (1) oder der Teilleitergruppen (l6) elektrisch hochohmig verbunden
oder isoliert angeordnet sind.
9. Supraleiter nach den Ansprüchen 1 und 53 dadurch gekennzeichnet
j dass die Enden der Teilleiter (1) oder der Teilleitergruppen (16) durch Dioden verbunden sind.
10. Supraleiter nach Anspruch I3 dadurch gekennzeichnet,
dass die Teilleiter (1) und/oder die Teilleitergruppen (8, 12) zu einem Kabel verseilt sind.
11. Supraleiter nach Anspruch 1 und einem der Ansprüche 8 und 93 dadurch gekennzeichnet, dass er in wenigstens
einer Stelle um I80 verdreht ist.
BBC Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie.
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Family Applications (2)
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DE7630001U Expired DE7630001U1 (de) | 1976-08-31 | 1976-09-25 | Supraleiter |
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