DE2811050A1 - Elektrische wicklung - Google Patents

Description

Patentanwalt: Ά Jf:,Jf₀

RICHARD K^EISSC ? ■ f. HdiZ W/ö

Widenmsyörsir. 4-5

D-8000 München;".22" Tel. 089/295125 -

24418 -;Dr.K/hö icr case :m "-..--.,

Colin Russell Walters Äbingäon, Oxon - GROSSBRITANNIEN

"Elektrische Wicklung"

PRIORITÄT:/ 14. März 1977 - Großbritannien - 10734/77

8Ü9840/0726

BESCHREIBUNG

Die Erfindung bezieht sich auf elektrische Wicklungen, deren Leiterbestandteile die Form von Streifen aus einem leitenden Material aufweisen. Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf Wicklungen, die supraleitende Materialien umfassen und für die Erzeugung großer magnetischer Felder dienen.

Gegenstand der Erfindung ist ein zusammengesetzter Streifen für die Verwendung bei der Herstellung einer elektrischen Wicklung, deren Leiter die Form eines Streifens aus einem leitenden Material aufweist, wobei dieser zusammengesetzte Streifen eine erste und eine zweite Schicht aus Metall mit gleicher Dicke und eine Schicht aus isolierendem Material zwischen den Metallschichten besitzt, derart, daß das isolierende Material die neutrale Achse des zusammengesetzten Streifens einnimmt.

Vorzugsweise besteht das isolierende Material aus Glas oder Keramik.

Ggf. kann das Metall den Leiter der Wicklung bilden. Alternativ kann ein gesonderter Leiter verwendet werden, wobei der zusammengesetzte Streifen und der gesonderte Leiter gleichzeitig während der Herstellung der Wicklung aufgewickelt werden.

Wenn kein gesonderter Leiter verwendet wird, dann kann die äußere Oberfläche einer der Metallschichten mit Vorsprüngen gleicher Höhe, die flache obere Flächen aufweisen, versehen werden, so daß, wenn eine Windung der Wicklung während der Herstellung der Wicklung über einer anderen zu liegen kommt, eine Vielzahl von Kanälen gebildet wird, durch welche

809 840/0725

ML

ein Kühlmedium zirkuliert werden kann. Wenn ein gesonderter Leiter verwendet wird, dann können die Vorsprünge entweder auf den Oberflächen des gesonderten Leiters oder auf der äußeren Fläche einer jeden Metallschicht des zusammengesetzten Streifens ausgebildet sein. ^

Demgemäß betrifft die Erfindung weiterhin eine elektrische Wicklung, die sich dadurch auszeichnet, daß sie mehrere Windungen eines Leiterstreifens aufweist, der aus einer Schicht aus einem Material, das supraleitend gemacht werden kann, besteht, die . zwischen zwei Schichten aus einem metallischen thermisch stabilisierenden Material angeordnet ist, wobei zwischen jeder Windung der Wicklung ein zusammengesetzter Streifen vorliegt, welcher aus einer Schicht aus einem isolierenden Material zwischen zwei Schichten aus Metall besteht, so daß die Schicht die neutrale Achse des zusammengesetzten Streifens einnimmt.

Vorzugsweise besteht das Material, das supraleitend gemacht werden kann, aus einer Niob/Zinn-Legierung, besteht das metallisch thermisch stabilisierende Material aus einer Zirkonium/Kupfer-Legierung und besteht das isolierende Material aus Glas oder Keramik. Bei einer Form des Leiters ist eine- Schicht aus einer Niob/Zinn-Legierung zwischen zwei Schichten aus einer Zinn/Bronze-Legierung gelegt, die sich wiederum zwischen zwei Schichten aus einer Zirkonium/ Kupfer-Legierung befinden, auf deren äußeren Oberflächen Vorsprünge gleicher Hohe mit flachen Oberflächen ausgebildet sind, wobei die Gesamtfläche der erhabenen Oberflächen der Vorsprünge annähernd die Hälfte der nominalen Fläche der Oberflächen der Schichten aus der Zirkonium/Kupfer-Legierung ausmacht.

80 9 840/0725

Die Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch eine Windung einer erfindungsgemäßen elektrischen Wicklung; und _f.

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Teils einer Oberfläche einer Komponente der Wicklung von Fig.

Gemäß Fig. 1 der Zeichnungen besteht eine Windung 1 einer elektrischen Wicklung, deren Leiter die Form eines Streifens aufweist, aus einem Leiterstreifen 2 und einem zusammengesetzten Isolatorstreifen 3, der den Leiterstreifen von der nächsten Windung 4 der Wicklung trennt.

Der Leiter 2 besteht aus einer Schicht 5 aus einer Niob/ Zinn-Legierung, wie sie in der Supraleitertechnik allgemein bekannt ist, die zwischen zwei Schichten 6 und 7 aus einer Zinn/Bronze-Legierung mit einem Zinngehalt von etwa 13% eingelegt ist. An die Schichten 6 und~ 7 sind Schichten 8 und 9 aus einer Zirkonium/Kupfer-Legierung mit einem Gehalt von etwa 0,18% Zirkonium angeschweißt. Der Zweck der Schichten 8 und 9 besteht darin, die supraleitende Schicht 5 thermisch so zu stabilisieren, daß die Bildung von lokalen normal leitenden Bereichen in der Schicht 5 verhindert wird, wenn ein elektrischer Strom durch die Wicklung geleitet wird. Die Schichten 8 und 9 stützen außerdem mechanisch die Wicklung. Bei kleineren Wicklungen, wo weniger mechanische Stützung erforderlich ist, kann Kupfer für die Schichten 8 und 9 verwendet werden. Die Oberflächen 10 und 11 des Leiters 2 sind mit VorSprüngen 12 versehen, die alle die gleiche Höhe aufweisen und oben flach sind. Die gesamte Fläche der erhabenen Stellen 13 der Vorsprünge 12 ist annähernd halb so groß wie "die

809840/0725

Halfte' der nominalen Fläche der Oberflächen IO und 11 der Schichten 8 und .9. Die. Höhe der Vor Sprünge ist annähernd gleich der Dicke der Schichten 8 und 9. Kleine Absenkungen 13a sind in den erhabenen Stellen 13 der Vorsprünge 12: ausgebildet. Diese sind mit einer Lotmenge gefüllt, die ausreicht, eine dünne Schicht über den erhabenen Stellen13 der Vorsprünge 12 zu bilden.

In Fig. 2 ist.ein Teil einer der Oberflächen 10 bzw. dargestellt» Zweckmäßig werden die VorSprünge 12 durch kaltes-Walzen der Schichten 8 und 9 vor dem Zusammenbau .der Komponenten des Leiters 2 erzeugt.

Der „zusammengesetzte Isclatorstreifen 3 besteht aus zwei SchichteTi 14 und 15 aus der gleichen Zirkonium/Kupfer-Legierung, wie sie- für die Schichten 8 und 9 verwendet wird. Zwischen den Schichten 14 und 15 befindet sich eine Schicht 16 aus einem Emaillematerial, wie z.B. Glas oder Keramik, welche die eigentliche Isolation zwischen der Windung 1 und der Windung 4 der Wicklung abgibt. Die Schichten 14 und 15 sind gleich dick, während die Schicht 16.-dünn/ist (etwa 50 ,um) . Sie nimmt deshalb die neutrale Achse, des zusammengesetzten Streifens 3 ein, welche um: beträchtliche Winkel gebogen werden kann, ohne daß die Isolierungsschicht 16 bricht.

Wenn die'Wicklung hergestellt wird, dann werden der Leiter 2 und der zusammengesetzte Streifen 3 gemeinsam in die Wicklungsmaschine eingeführt. Der Leiter 2 und der zusammengesetzte Streifen 3 werden dann auf eine ausreichende Temperatur erhitzt, daß das Lot schmilzt, wodurch die Komponenten der Wicklung miteinander verbunden werden, so daß ein einheitlicher Körper von beträchtlicher mechanischer Festigkeit gebildet wird.

8098 40/07 25

2B 11050

-r-

Wenn die Vorsprünge 12 die beschriebene Größe aufweisen, dann ist der thermische und elektrische Kontakt zwischen den Schichten 8 und 14 bzw. 9 und 15 ausreichend, daß man hinsichtlich der Kühlung und Stabilisierung der supraleitenden Schicht 5 als Einheit sprechen kann. _r. Weiterhin ist die thermische Leitfähigkeit quer zur Wicklung insgesamt hoch, wodurch sie Abschreckcharakteristiken der Wicklung verbessert und die Wahrscheinlichkeit des Auftretens übermäßiger thermischer Spannungen beim Gebrauch verringert wird. Die Räume zwischen den VorSprüngen 12 ergeben beim Zusammenbau der Wicklung Kühlkanäle, durch welche eine Kühlflüssigkeit, wie z.B. flüssiges Helium, geführt werden kann. Entweder kann die gesamte Wicklung in die Kühlflüssigkeit .eingetaucht werden, oder es können erhabene Kanten an den Rändern des Leiters 2 gebildet werden, so daß sie an den Schichten 14 und 15 ,.anliegen, welche nach dem Zusammenschweißen mit Lot Kanäle bilden, durch welche die Kühlflüssigkeit geleitet werden kann. Wenn diese Eauform gewählt wird, dann ist es nötig, Bereiche des Leiters 2 ohne erhabene Ränder zu belasten, um den Eintritt und Austritt von Kühlflüssigkeit zu ermöglichen.

809840/0725

-1-

L e e r s e i \ e

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE

   Elektrische Wicklung, dadurch gekennzeichnet, daß sie mehrere Windungen eines Leiterstreifens (2) aufweist, der aus einer Schicht (5) aus einem Material, das supraleitend gemacht werden kann, besteht, die zwischen zwei Schichten (6, 8, 7, 9) aus einem metallischen thermisch stabilisierenden Material angeordnet ist, wobei zwischen jeder Windung (1, 4) der Wicklung ein zusammengesetzter Streifen (3) vorliegt, welcher aus einer Schicht (16) aus einem isolierenden Material zwischen zwei Schichten (14, 15) aus Metall besteht, so daß die Schicht (16) die neutrale Achse des zusammengesetzten Streifens (3) einnimmt.

   2. Elektrische Wicklung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die äußeren Flächen (13) der thermisch stabilisierenden Schichten (6, 8, 7, 9) eine Vielzahl von Vorsprüngen mit flacher Oberfläche gleicher Höhe aufweisen, so daß eine Vielzahl von Kanälen vorliegt, durch welche ein Kühlmedium zirkuliert werden kann.

   3. Elektrische Wicklung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (5) des Leiterstreifens (2) aus einer Niob/Zinn-Legierung besteht.

   A-. Elektrische Wicklung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die thermisch stabilisierenden Schichten (8, 9) des Leiterstreifens (2) aus einer Zirkonium/ Kupfer-Legierung bestehen.

   ORIG/MAL INSPECTED 809840/072 5

   £>$ ! I UOQ

   5. Elektrische Wicklung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die thermisch stabilisierenden Schichten des Leiterstreifens (2) Schichten (6, 7) aus einer Zinn/Bronze-Legierung umfassen, die zwischen den Schichten (8, 9) der Zirkonium/Kupfer-Legierung und der Schicht (5) aus Niob/f/ Zinn-Legierung liegen.

   6. Elektrische Wicklung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallschichten (14, 15) des zusammengesetzten Streifens (3) aus dem gleichen Metall oder aus der gleichen Legierung bestehen wie diejenigen Teile der thermisch stabilisierenden Schichten (6, 8, 7, 9) des Leiterstreifens (2), mit dem sie in Kontakt sind,

   7. Elektrische Wicklung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht des isolierenden Materials (16) des zusammengesetzten Streifens (3) aus Glas oder einem keramischen Material besteht. · ·

   809840/0726

   GRiGHMAl INSPECTED