DE3879739T3

DE3879739T3 - Stromführende Leitung.

Info

Publication number: DE3879739T3
Application number: DE3879739T
Authority: DE
Inventors: Chizuru C O Osaka Works Suzawa
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1987-03-31
Filing date: 1988-03-30
Publication date: 1998-10-01
Anticipated expiration: 2008-03-31
Also published as: DE3879739D1; DE3879739T2; EP0285147B2; EP0285147A3; EP0285147A2; US4965246A; EP0285147B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft eine stromführende Leitung zum Zuführen eines elektrischen Stroms zu supraleitenden Magneten und ähnlichen Einrichtungen.
Ein elektrischer Strom wird supraleitenden Magneten und anderen supraleitenden Einrichtungen mittels stromführender Leitungen zugeführt, die zwischen der Stromversorgungsquelle und der Einrichtung vorgesehen sind. Herkömmlicherweise sind solche stromführenden Leitungen aus Kupferleitern in Stangen oder Rohrform gemacht. Jedoch besitzt Kupfer elektrisch leitende (nicht supraleitend) und wärmeleitende Eigenschaften. Wegen dieser Eigenschaften wird die von dem Kupferleiter, wenn ein Strom zugeführt wird, erzeugte Wärme und die von dem Anschluß an der warmen Seite übertragene Wärme zu dem flüssigen Helium, dem flüssigen Stickstoff oder anderen Tieftemperaturmedien (Kryomedien) übertragen, in die der supraleitende Magnet eingetaucht ist, wodurch bewirkt wird, daß solche Tieftemperaturmedien verdampfen.
Um die Wärmeleitung zu dem flüssigen Helium zu minimieren, sind verschiedene Verfahren zur Verwendung mit stromführenden Leitungen nach dem Stand der Technik vorgeschlagen worden, und ein allgemeines Vorgehen ist in Fig. 1 dargestellt. Dort sind Spiralkühllamellen 110 auf der Oberfläche der Leitung vorgesehen, die in einer rostfreien Stahlhülse 120 untergebracht ist. Trotz dieser Kühlstruktur wird das Heliumgas 130 durch die in die Leitung 100 von einem Anschluß 140 geleitete Leitungswärme verdampft, der mit dem supraleitenden Magnet verbunden ist und durch die Wärme, die durch den elektrischen Strom erzeugt wird, der dem Magneten durch die gekühlte Leitung und einen Anschluß 150 zugeführt wird. Bei einem Versuch, die Wärmeleitung zu dem flüssigen Helium weiter zu verringern, werden weitere Prüfungen und Forschungen unternommen, wobei das Schwergewicht auf die Anstrengung gelegt wird, die Konstruktion der stromführenden Leitungen zu verbessern. Es wurde jedoch allgemein angenommen, daß auf dem Stand der Technik eine Wärmeleitung von 1 Watt pro 1.000 Ampere angelegten Stromes unvermeidbar ist.
Eine andere Art einer stromführenden Leitung zum Zuführen eines elektrischen Stroms zu supraleitenden Einrichtungen ist in US-A-3,828,111 beschrieben. Diese besondere stromführende Leitung umfaßt ein supraleitendes Element, dessen Enden jeweils an die genannten Leitungen angelotet sind, ein Stabilisierungselement, das mit dem mittleren Teil des supraleitenden Elementes einstückig aber von dessen Enden getrennt ist, und eine Einrichtung zum Anbringen des Supraleiters und des Stabilisierungselementes an einer festen, isolierenden Stütze.
Stromführende Leitungen zur Verwendung mit supraleitenden Magneten und ähnlichen Einrichtungen stehen auch in "abnehmbarer" Form zur Verfügung, die aus einem Sockel besteht. Ein Stecker und ein Produkt dieser Art nach dem Stand der Technik ist in Fig. 2 dargestellt. Ein Stecker (21) aus Kupfer ist mit einem Anschluß an der heißen Seite (24) zu einer Stromquelle (nicht gezeigt) über eine normale, leitende, stromführende Leitung (23) verbunden, die aus Kupfer in der Form einer Stange, eines Rohres oder einer Verteilerschiene hergestellt ist. Ein Sockel (22) ist an einem Anschluß an der kalten Seite (26) zu einem supraleitenden Magneten oder einer ähnlichen Einrichtung (nicht gezeigt) vorgesehen. Der Stecker (21) wird in den Sockel (22) eingeführt, um Strom zu leiten, oder wird von dem Sockel gelöst, um die Stromversorgung zu unterbrechen. Der Sockel (22) ist aus Messing oder Kupfer hergestellt und ist in seinem Inneren mit einem oder mehreren Beryllium-Kupfer-Mehrflächenkontakten (25) ausgerüstet, was von dem Stromführungsvermögen der Leitung abhängt. Die Federeigenschaften der Kontakte werden verwendet, um den Kontaktwiderstand zwischen dem Stecker (21) und dem Sockel (22) zu minimieren.
Der Sockel und der Stecker bei der obenbeschriebenen, lösbaren, stromführenden Leitung sind aus Kupfer- oder Messingleitern (im Fall des Sockels) hergestellt, die beide gute elektrische Leiter sowie gute Wärmeleiter sind. Demgemäß wird ein Joule'scher-Verlust als Ergebnis eines Spannungsabfalls auftreten, der in dem Material selbst auftritt, wenn ein Strom angelegt wird, und der auch wegen des Kontaktwiderstandes zwischen dem Sockel und dem Stecker auftritt. Die durch diesen Joule'schen Verlust erzeugte Wärme wird in das flüssige Helium, den flüssigen Stickstoff oder ein anderes Tieftemperaturmedium übertragen, in dem der supraleitende Magnet untergetaucht ist, und das erwärmte Tieftemperaturmedium wird verdampfen.
Um eine maximale Stromleitfähigkeit der Leitung sicherzustellen, muß das normale leitende Metall eine ausreichende Querschnittsfläche haben. Jedoch ergibt eine größere Fläche eine erhöhte Wärmeleitung von dem heißen Bereich zu dem Tieftemperaturmedium. Die Forschung wurde auf Verfahren konzentriert, diese Wärmeleitung zu dem Tieftemperaturmedium zu minimieren. Es hat sich bis heute herausgestellt, daß ein Spannungsabfall von ungefähr 13 mV pro 1.800 A angelegtem Strom zwischen dem Stecker und dem Sockel unvermeidbar ist. Wenn ein Paar Leitungen entgegengesetzter Polarität verwendet wird, ist die Gesamtwärmeleitung ungefähr 1.800 A × 0,013 V × 2 = 46,8 W. Als Tieftemperaturmedium verwendetes, flüssiges Helium wird mit einer Menge von 1,4/h pro Wärmeleitung von 1 W verdampfen und soviel wie 65,52 l/h an flüssigem Helium wird bei der wärmeleitung von 46,8 W verdunsten.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung beabsichtigt, die vorgenannten Schwierigkeiten beim Stand der Technik von stromführenden Leitungen zu lösen. Eine Zielsetzung der vorliegenden Erfindung ist daher eine stromführende Leitung zu einer supraleitenden Einrichtung zu schaffen, die die Verdampfung von flüssigem Helium, flüssigem Stickstoff oder anderen Tieftemperaturmedien in der supraleitenden Einrichtung wegen der Wärmeleitung unterdrücken kann.
Diese Zielsetzung der vorliegenden Erfindung kann durch eine stromführende Leitung erreicht werden, die die Merkmale umfaßt, wie sie in den Ansprüchen 1 und 12 angegeben sind, wobei der Supraleiter und die Stütze durch Adhäsion verbunden sind, um einen einheitlichen Zusammenbau zu bilden. Der Träger kann aus einem Isolator, einem nichtmagnetischen Metall oder einem guten elektrischen Leiter gemacht sein.
Die stromführende Leitung der vorliegenden Erfindung ist aus einer Zusammensetzung gebildet, die aus einem keramischen Supraleiter und einem Träger besteht, der aus einem Isolator, einem nichtmagnetischem Metall oder einem guten elektrischen Leiter gemacht ist, so daß sie im wesentlichen frei von einer wärmeerzeugung ist, wenn Strom bei einer Temperatur unterhalb der kritischen Temperatur (das heißt der Supraleitungsübergangstemperatur) zugeführt wird. Unter diesen Bedingungen kann eine Wärmeleitung von einem warmen Bereich zu einem Tieftemperaturmedium, wie flüssiges Helium oder flüssiger Stickstoff in einer supraleitenden Einrichtung, ausreichend verringert werden, um dessen Verdampfung zu unterdrücken.

BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG

Fig. 1 u. 2 sind Längsschnitte zweier stromführender Leitungen nach dem Stand der Technik;
Fig. 3 ist ein Längsschnitt einer stromführenden Leitung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 4 ist ein Querschnitt der Fig. 3 längs der Linie IV-IV; und
Fig. 5 ist ein Längsschnitt einer stromführenden Leitung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Repräsentative Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
Fig. 3 ist ein Längsschnitt eines Paares stromführender Leitungen 1 entgegengesetzter Polarität, die gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hergestellt sind. Fig. 4 ist ein Querschnitt der Fig. 3 längs der Linie IV-IV.
Jede der stromführenden Leitungen 1 ist in der Form eines Verbundkörpers, der aus einem Supraleiter 1a aus einem keramischen Oxid und einem Träger 1b für den Supraleiter 1a besteht, der aus einem Isolator, wie faserverstärkter Kunststoff, oder einem nichtmagnetischen Metall, wie Kupfer, Aluminium oder rostfreiem Stahl, gemacht ist. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der Träger 1b aus einem nichtmagnetischen Metall gemacht, da er nicht nur als ein Träger für den Supraleiter la sondern auch als ein Stabilisator für diesen dient.
Ein keramischer Supraleiter ist beispielsweise geoffenbart in 1) Zeitschrift für Physik B Bd. 64, 1986, Seiten 189-193, J. G. Bednorz u. a. (La-Ba-Cu-O); 2) Japanese Journal of Applied Physics Bd. 26, Nr. 1. Januar 1987, S. L1-2, S. Uchida u. a. (La-Ba-Cu-O); und 3) Physical Review Letters, Bd. 58, Nr. 9. März 1987, Seite 908-910, M. K. Wu u. a. (Y-Ba-Cu-O).
Um die stromführende Leitung 1 herzustellen, wird der Supraleiter 1a zuerst in eine geeignete Form geformt und danach mit dem Träger 1b verbunden, um eine einheitliche Verbundstruktur herzustellen. Um die zwei Teile durch Verbinden in eine einheitliche Form zu bringen, wird ein organisches Material, wie ein Epoxidharz als ein Klebemittel verwendet, und dieses Verfahren wird für gewerbliche Anwendungen bevorzugt.
Die stromführende Leitung 1 kann unabhängig verwendet werden, aber bei einer bevorzugten Ausführungsform sind zwei Leitungen entgegengesetzter Polarität kombiniert, um ein Paar zu bilden (wie in Fig. 3). Diese kombinierte Struktur besitzt den Vorteil der Kompaktheit, verglichen mit dem Fall, bei dem einzelne Leitungen getrennt verwendet werden.
Die erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der ein Paar von stromführenden Leitungen 1+, 1- verwendet wird, wird unten mehr im einzelnen beschrieben. Ein Abstandselement 2, das sich in Längsrichtung erstreckt, ist zwischen den zwei Leitungen 1+, 1- vorgesehen und der Zusammenbau wird mittels Halter 3 gehalten, die um den Zusammenbau herum vorgesehen und längs seiner Achse beanstandet sind.
Wenn der Träger 1b aus einem Metall hergestellt wird, wird das Abstandselement 2 aus einem Isolator, wie glasfaserverstärktem Kunststoff oder kohlenstoffaserverstärktem Kunststoff hergestellt. Wenn der Träger 1b aus einem Isolator hergestellt wird, können die Abstandselemente 2 aus einem Isolator oder einem Metall sein oder können vollständig weggelassen werden. Die Halter 3 können Isolierscheiben sein, die auf den Zusammenbau der stromführenden Leitungen und Abstandselemente aufgepaßt sind, oder können ein Verbindungsisolierband sein, das um den Zusammenbau herumgewickelt ist.
Wenn ein Strom durch das Paar Leitungen 1+, 1- geschickt wird und ein Magnetfeld auf den Umfang der Leitungen angewendet wird, drücken die Lorentz-Kraft, die zwischen einer Leitung und dem äußeren Feld wirkt, die Lorentz-Kraft, die zwischen der anderen Leitung und dem angelegten Feld wirkt, derart, daß die zwei Leitungen gegeneinandergedrückt werden. Deshalb muß das Abstandselement 2 fest genug sein, um der Zusammendrückkraft zu widerstehen, die zwischen den zwei Leitungen 1+, 1- wirkt. Gleichzeitig muß das Abstandselement einen ausreichenden, isolierenden Abstand zwischen den zwei Leitungen bieten. Andererseits müssen die Halter 3 nicht so stabil wie das Abstandselement 2 sein und können weggelassen werden oder eine sehr kleine Größe aufweisen. Wegen dieser Kompaktheit ist die in Fig. 3 gezeigte Ausführungsform für praktische Anwendungen vorteilhaft.
Wenn ein Strom durch das Paar von Leitungen hindurch geschickt wird, wenn sie nicht magnetisiert sind, erzeugen die Leitungen selbst ein Magnetfeld. Da der Strom durch die zwei Leitungen in entgegengesetzte Richtungen fließt, wird eine Lorentz-Kraft in einer solchen Richtung ausgeübt, daß die zwei Leitungen einander abstoßen. Deshalb müssen, anders als bei dem Fall, bei dem Strom durch das Paar von Leitungen mit einem auf den Umfang der Leitungen angewendeten Magnetfeld hindurchgeschickt wird, die Halter 3 stabiler als das Abstandselement 2 sein, wenn Strom in Abwesenheit irgendeines angelegten Feldes hindurchgeschickt werden soll. In Fig. 3 kann man einen Flansch 4 sehen, mit dem die Leitungen 1+, 1- an dem oberen Flansch eines Kryostaten derart befestigt sind, daß die Leitungen elektrisch von dem Kryostat isoliert sind. Der Zusammenbau, der in Fig. 3 gezeigt ist, schließt auch Anschlußklemmen 5+, 5- ein, die mit der heißen Seite verbunden werden können, und Anschlußklemmen 6+, 6- die mit dem supraleitenden Magnet (nicht gezeigt) verbunden werden können.
Der keramische Supraleiter kann hergestellt werden, indem Werkstoffe gesintert werden, die zur Verwendung für keramische Supraleiter bekannt sind. Solche Werkstoffe können in elementarer oder zusammengesetzter Form zur Verfügung stehen, die Elemente enthalten, Supraleiter zu erzeugen. Beispielhafte Elemente, die diese Eigenschaft aufweisen, schließen Elemente der Gruppe I, Elemente der Gruppe II und Elemente der Gruppe III des periodischen Systems sowie Sauerstoff und Fluor ein.
Genauer gesagt, schließen bevorzugte Elemente der Gruppe I des periodischen Systems Elemente Ia ein, wie Li, Na, K, Rb und Cs, und Elemente der Gruppe Ib, wie Cu, Ag und Au. Bevorzugte Elemente der Gruppe II des periodischen Systems schließen Elemente der Gruppe IIa ein, wie Be, Mg, Ca, Sr, Ba und Ra, und Elemente der Gruppe IIb, wie Zn und Cd. Bevorzugte Elemente der Gruppe III des periodischen Systems schließen Elemente der Gruppe IIIa ein, wie Sc, Y, Lanthanide (beispielsweise La, Ce, Gd und Lu), Aktinide (beispielsweise Ac, Th, Pa und Cf), und Elemente der Gruppe IIIb, wie Al, Ga, In und Tl. Bevorzugte keramische Supraleiter sind jene, die zusammengesetzt sind aus (I) einem Element, das aus Elementen der Gruppe Ib ausgewählt ist, (II) einem Element, das aus Elementen der Gruppe IIa (insbesondere als Oxide) ausgewählt ist, Elementen der Gruppe IIIa und Lantaniden, und (III) einem Element, das unter Sauerstoff und Fluor ausgewählt wird. Bevorzugte Elemente der Gruppe Ib sind Cu und Ag.
Als eine stromführende Leitung 1 unter Verwendung eines Oxidkeramik-Supraleiters 1a hergestellt wurde, zeigte die tatsächliche Messung der Wärmeleitung von dem heißen Bereich zu einem Tieftemperaturmedium, daß der Integralwert der Wärmeleitung für 4,2-300K wobei λ die Wärmeleitfähigkeit ist) ungefähr 1,990 × 10&supmin;³ (W/cm) war. Dieser Wert ist ungefähr derjenige von Glas und Quarz und beträgt ungefähr 1/800 des Wertes für Galvanokupfer (1,620 W/cm) oder 1/230 desjenigen für entoxidiertes Phosphorkupfer (461 W/cm). Es ist deshalb offensichtlich, daß die stromführende Leitung der vorliegenden Erfindung sehr wirkungsvoll beim Unterdrücken der Wärmeleitung zu dem Tieftemperaturmedium ist.
Wenn der Träger 1b, der mit dem Supraleiter 1a zu kombinieren ist, aus einem Isolator hergestellt ist, wie einem Polytetrafluorethylenharz, einem glasfaserverstärktem oder kohlenstoffaserverstärktem Kunststoff, wird die Wärmeleitung weiter auf einen wesentlich kleineren Wert im Bereich von 700 × 10&supmin;³ bis 1.000 × 10&supmin;³ (W/cm) verringert. Selbst wenn der Träger 1b aus Metall hergestellt wird, geht kein Strom durch das Metall, anders als im Fall von Produkten nach dem Stand der Technik hindurch, und der Träger 1b funktioniert als ein Stabilisator oder Halter für den Supraleiter 1a. Deshalb muß die Querschnittsfläche des Trägers 1b nicht so groß wie die Fläche bei Ausführungen nach dem Stand der Technik gemacht werden, um die erforderliche Stromführungsfähigkeit der Leitung sicherzustellen. Die Größe des Trägers 1b muß ausreichend sein, um einfach den Träger 1b zu befähigen, als Stabilisator und als Träger für den Supraleiter 1a zu funktionieren. Deshalb trägt dies auch zu einer vernehmlichen Verringerung der wärmeleitung zu dem flüssigen Helium und anderen Tieftemperaturmedien bei.
Fig. 5 ist ein Längsschnitt einer stromführenden Leitung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Dies ist eine annehmbare Leitung, die aus einem Stekker 11 und einem Sockel 12 zusammengesetzt ist. Der Stecker 11 ist als ein Verbundelement gebildet, bei dem ein Supraleiter 11a, der aus einer Oxidkeramik hergestellt ist, in einen Träger 11b gepackt ist, der aus einem guten, elektrischen Leiter, wie Kupfer oder Aluminium, in Rohrform hergestellt ist. Nach dem Packen des Supraleiters 11a in den rohrförmigen Träger 11b wird der Stecker 11 geschlossen, dem wahlweise eine Ausdehnung- oder Zusammendrückbehandlung folgt, um eine erwünschte Länge und Form zu erhalten.
Der Sockel 12, in den der Stecker 11 einzuführen ist, wird ebenfalls ohne weiteres hergestellt. Das Pulver eines keramischen Supraleiters 12a wird auf der äußeren Oberfläche eines Trägers 12b angeordnet, der aus einem guten elektrischen Leiter, wie Kupfer oder Aluminium, in Rohrform hergestellt ist, und danach verbunden, um einen einheitlichen Zusammenbau der zwei Teile zu schaffen. Dem Träger 12b aus einem guten elektrischen Leiter in Rohrform wird in das Innere eine geeignete Anzahl Mehrflächenkontakte 13 aus Beryllium-Kupfer in Abhängigkeit von der Stromführungsfähigkeit der Leitung eingepaßt. In Fig. 5 sind zwei solche Kontakte vorgesehen. Die Federeigenschaften der Kontakte werden verwendet, um den Kontaktwiderstand zwischen dem Stecker und dem Sockel zu minimieren.
Der Träger 12b wird aus einem guten elektrischen Leiter hergestellt und mit einem Anschluß 15 an der kalten Seite verbunden und bildet von diesem ein einstückiges Teil. Der Anschluß 15 bildet auch einen einheitlichen Zusammenbau mit einem Supraleiter 12a und wird in der folgenden Weise hergestellt. Zuerst wird das Pulver des Supraleiters 12a auf der Oberfläche des Anschlusses 15 angeordnet. Dann wird das Pulver verbunden, um einen einheitlichen Zusammenbau zu schaffen.
Die keramischen Supraleiter 11a und 12a sind im Hinblick auf den Werkstoff, aus dem sie hergestellt sind, und auf ihr Herstellungsverfahren die gleichen wie der keramische Supraleiter 1a, der bei der ersten Ausführungsform verwendet wird.
Vorzugsweise werden der Träger 11b des Steckers 11, der aus einem guten elektrischen Leiter, wie Kupfer oder Aluminium, in Rohrform hergestellt ist, und der Träger 12b des Sockels 2, der auch aus einem guten elektrischen Leiter, wie Kupfer oder Aluminium, in Rohrform hergestellt ist, vorzugsweise so ausgelegt, daß sie eine minimale Querschnittsfläche aufweisen, um die Stromübertragung von dem Supraleiter 11a zu 12a zu erleichtern.
Die Träger 11b und 12b werden aus einem leitenden Metall hoher Leitfähigkeit gebildet. Jedoch geht kein Strom durch das Metall, anders als im Fall von Produkten nach dem Stand der Technik, hindurch und diese Träger arbeiten als Stabilisatoren und Träger für die Supraleiter 11a und 12a. Deshalb muß die Querschnittsfläche von jedem Träger nicht so groß wie bei den Ausgestaltungen nach dem Stand der Technik gemacht werden, um die notwendige Stromführungsfähigkeit der Leitung sicherzustellen. Als Ergebnis kann die mögliche Wärmeleitung zu flüssigem Helium oder anderen Tieftemperaturmedien beträchtlich verringert werden.
Der Sockel und der Stecker bei der herkömmlichen, abnehmbaren stromführenden Leitung sind aus Kupferleitern oder Messing (im Fall des Sockels) hergestellt, die gute elektrische Leiter und auch gute Wärmeleiter sind. DemgemäB tritt als Ergebnis eines Spannungsabfalls ein Joule'scher Verlust auf, der in dem Material selbst auftritt, wenn Strom angelegt wird, und der auch wegen des Kontaktwiderstands zwischen dem Sockel und dem Stecker auftritt. Die von diesem Joule'schen-Verlust erzeugte Wärme wird in das flüssige Helium, den flüssigen Stickstoff oder andere Tieftemperaturmedien übertragen, in denen ein supraleitender Magnet untergetaucht ist, und das erwärmte Tieftemperaturmedium wird verdampfen. Im Gegensatz ist die stromführende Leitung gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in der Form eines Verbundelementes, das aus einem keramischen Supraleiter und einem Träger besteht, der aus einem guten elektrischen Leiter hergestellt ist. Die Struktur dieser zweiten Ausführungsform ist im wesentlichen frei von Joule'schem-Verlust, der als ein Ergebnis eines Spannungsabfalls wegen des Kontaktwiderstands zwischen dem Sockel und dem Stecker auftreten kann.
Wie vorhergehend beschrieben wurde, wird die stromführende Leitung der vorliegenden Erfindung als Verbundelement gebildet, das aus einem keramischen Supraleiter und aus einem Träger besteht, der aus einem Isolator, einem nichtmagnetischen Metall oder einem guten elektrischen Leiter hergestellt ist. Wenn durch diese Leitung einem supraleitenden Magneten oder supraleitenden Einrichtungen Strom zugeführt wird, wird, wenn die Leitung auf eine Temperatur unterhalb der kritischen Temperatur für den Supraleiter gehalten wird, das Auftreten des Joule'schen Verlustes auf einen sehr niederen Wert verringert. Der Träger, der aus einem nichtmagnetischen Metall oder einem guten elektrischen Leiter hergestellt ist, arbeitet nur als Träger oder Stabilisator für den Supraleiter, und es ist nicht erforderlich, daß er ein Stromführungsvermögen aufweist, das dafür erforderlich ist, daß er als ein stromführendes Element arbeitet. Deshalb kann die Querschnittsfläche des Trägers ausreichend verringert werden, um eine beträchtliche Abnahme der Wärmeleitung von dem heißen Bereich zu dem flüssigen Helium oder anderen Tieftemperaturmedien zu verwirklichen. Da die Verdampfung des Tieftemperaturmediums auf einem minimalen Wert gehalten werden kann, muß der Behälter für das Tieftemperaturmedium in einer ausreichend großen Größe konstruiert werden, um die angenommene Verdampfung des Tieftemperaturmediums während der laufenden Anwendung zuzulassen, und die stromführende Leitung der vorliegenden Erfindung kann mit einem kompakten Behälter für das Tieftemperaturmedium verwendet werden.
Die stromführende Leitung der vorliegenden Erfindung ist besonders wirkungsvoll, wenn sie für eine supraleitende Spule oder eine ähnliche Einrichtung verwendet wird, die durch flussiges Helium gekühlt wird, und ist auch wirkungsvoll, wenn Kühlen durch flüssigen Stickstoff vorgenommen wird.

Claims

1. Eine stromführende Leitung zur Verbindung zwischen einer Stromquelle und einer supraleitenden Einrichtung, wobei die stromführende Leitung wenigstens ein supraleitendes Bauteil (1a, 11a) und einen Träger (1b, 11b) für das supraleitende Bauteil umfaßt, wobei der Träger (1b, 11b) das supraleitende Bauteil (1a, 11a) auf der gesamten Länge von der Stromversorgung zu der supraleitenden Vorrichtung haltert;

dadurch gekennzeichnet, daß das supraleitende Bauteil einen keramischen Supraleiter umfaßt, der aus einem Pulver eines keramischen Materials in eine geeignete Gestalt geformt wurde, die an die Gestalt des Trägers (1b, 11b) angepaßt ist, und daß

das keramische supraleitende Bauteil (1a, 11a) und der Träger (1b, 11b) einen einheitlichen zusammengesetzten Aufbau aufweisen durch Verbindung mittels eines Haftstoffs aus einem organischen Material.

2. Eine stromführende Leitung nach Anspruch 1, wobei der Träger (1b, 11b) einen Isolator umfaßt.

3. Eine stromführende Leitung nach Anspruch 2, wobei der Isolator ein Material aus der folgenden Gruppe enthält: glasfaserverstärkter Kunststoff, Polytetrafluoroethylenharz und kohlenstoffaserverstärktem Kunststoff.

4. Eine stromführende Leitung nach Anspruch 1, wobei der Träger (1b, 11b) aus einem elektrischen Leiter gebildet ist.

5. Eine stromführende Leitung nach Anspruch 4, wobei der elektrische Leiter ein nichtmagnetisches Metall ist.

6. Eine stromführende Leitung nach Anspruch 5, wobei das nicht-magnetische Metall aus der folgenden Gruppe genommen ist: Kupfer, Aluminium und rostfreier Stahl.

7. Eine stromführende Leitung nach Anspruch 1, wobei die supraleitende Einrichtung durch flüssiges Helium gekühlt ist.

8. Eine stromführende Leitung nach Anspruch 1 mit wenigstens zwei supraleitenden Bauteilen (1a) und einem Träger (1b) für jedes der supraleitenden Bauteile, wobei die supraleitenden Bauteile in der Form parallel sind und der Träger in der Form longitudinal ist.

9. Eine stromführende Leitung nach Anspruch 8, weiter mit einem Abstandshalter (2), der zwischen den Trägern in deren Langsrichtung angeordnet ist, und einer Vielzahl von Halteteilen (3), die um den Umfang der keramischen supraleitenden Bauteile angeordnet sind, wobei die Halteteile entlang der Längsdimension des Trägers voneinander beanstandet sind, um den Abstandshalter, die Träger und die supraleitenden Bauteile in ihrer Position festzuhalten.

10. Eine stromführende Leitung nach Anspruch 8, wobei wenigstens einer der Träger (1b) einen Isolator enthält.

11. Eine stromführende Leitung nach Anspruch 9, wobei wenigstens einer der Träger (1b) ein Metall enthält, der Abstandshalter (2) einen Isolator enthält und die Halteteile (3) eine Struktur umfassen, die aus der aus einem Scheibenisolator und einem Isolierband bestehenden Gruppe stammt.

12. Eine stromführende Leitung zur Verbindung einer Stromquelle und einer supraleitenden Vorrichtung mit:

einem Steckerteil mit einem ersten elektrischen Leiter (11b) in hohler Form mit einem inneren Bereich,

einer Steckhülse aus einem zweiten elektrischen Leiter (12b) in hohler Form und mit einer äußeren Oberfläche, und

wenigstens einem vielbahnigen Kontaktgeber (13), der in dem inneren Bereich des zweiten elektrischen Leiters in hohler Form eingepaßt ist,

dadurch gekennzeichnet, daß ein keramischer Supraleiter (11a) in den inneren Bereich des ersten elektrischen Leiters (11b) gepackt ist, wobei der keramische Supraleiter und der erste elektrische Leiter durch Anhaftung miteinander verbunden sind zur Bildung einer einheitlichen Steckeranordnung;

und ein keramischer Supraleiter (12a) auf der äußeren Oberfläche des zweiten elektrischen Leiters (12b) vorgesehen ist, wobei der keramische Supraleiter und der zweite elektrische Leiter durch Anhaftung verbunden sind zur Bildung einer einheitlichen Steckeranordnung.

13. Eine stromführende Leitung nach Anspruch 12, weiter mit einem Anschluß (15) zur kalten Seite, welcher mit dem zweiten elektrischen Leiter verbunden ist und einen integrierten Teil von diesem bildet, und einem keramischen Supraleiter (12a), der auf der Oberfläche des Anschlusses angeordnet ist.

14. Eine stromführende Leitung nach Anspruch 12, wobei sowohl der erste als auch zweite elektrische Leiter aus der Gruppe von Kupfer und Aluminium entnommen ist und der vielbahnige Kontaktgeber aus einer Kupfer-Beryllium-Verbindung hergestellt ist.

15. Eine stromführende Leitung nach Anspruch 12, wobei die supraleitende Einrichtung durch flüssiges Helium gekühlt ist.

16. Eine stromführende Leitung nach Anspruch 1, wobei der keramische Supraleiter ein Material aus (i) der Gruppe der Ib- Elemente, (ii) ein Material aus der Gruppe der IIa-Elemente, der Gruppe der IIIa-Elemente und der Lanthaniden und (iii) ein aus Sauerstoff oder Fluor ausgewähltes Material enthält.

17. Eine stromführende Leitung nach Anspruch 16, wobei die Gruppe der Ib-Elemente Cu und Ag enthält.

18. Eine stromführende Leitung nach Anspruch 4, wobei der Träger mit einer minimalen Querschnittsfläche ausgebildet ist.