DE4305877C2 - Verbindungsverfahren und -struktur supraleitender Drähte - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verbindungsverfahren und eine Verbindungsstruktur supraleitender Drähte, welche für eine Spule eines supraleitenden Magneten usw. benutzt werden.

Aus der US 4 894 906 ist ein Verbindungsverfahren supraleitender Drähte bekannt, bei dem auf freigelegte Filamente und einen Abschnitt der Stabilisatormatrix eine Hülse aus Bimetall gepreßt wird. Die innere Oberfläche der Hülse besteht aus supraleitendem Material und ist metallisch mit der Außenoberfläche der Hülse verbunden, welche aus normalleitendem Material besteht. Dann wird Lot aufgetragen auf die Hülse und den angrenzenden Bereich der Stabilisatormatrix.

Aus der DE 31 41 660 A1 sind eine supraleitende Verbindungsstelle sowie ein entsprechendes Verbindungsverfahren zum Verbinden von Supraleitern bekannt. Dabei werden die zu verbindenden Filamente mit einem Draht umwickelt, wobei zwischen den Wicklungen ein vorgegebener Abstand eingehalten wird. Weiterhin wird auf den Filamenten eine leitende Schicht aus Kupfer abgeschieden und abschließend die Verbindungsstelle mit einer Hülle umgeben, welche sowohl die Wicklung als auch die Oberfläche der Drähte als Ganzheit ausbildet.

Jedes der folgenden Verfahren ist weitläufig bekannt als allgemeines Verbindungsverfahren supraleitender Drähte.

• (1) Ein Verfahren zum Überlappen und Verbinden supraleitender Drähte miteinander durch Löten oder Schweißen.
• (2) Ein Verfahren zum Entfernen von Stabilisatoren von supraleitenden Drähten, um supraleitende Filamente freizulegen und Überlappen oder Verdrillen der supraleitenden Filamente. Andererseits ein Verfahren zum Löten, Schweißen oder Schmelzspritzen eines freigelegten Abschnitts der supraleitenden Filamente.
• (3) Ein Verfahren zum Pressen supraleitender Filamente unter Benutzung einer Hülse anstatt des Lötens, Schweißens oder Schmelzspritzens bei der obigen Nummer (2).

Das erste Verfahren (1) ist das einfachste Verfahren. Da jedoch die supraleitenden Filamente in indirekten Kontakt miteinander geraten, ist der elektrische Widerstand eines Verbindungsabschnitts der supraleitenden Filamente groß, so daß dieses Verfahren nicht sehr geeignet für eine Spule eines supraleitenden Magneten usw. ist, welcher einen Dauerstrommodus erfordert.

Beim zweiten Verfahren (2) sind die supraleitenden Filamente direkt miteinander verbunden, so daß der elektrische Widerstand eines Verbindungsabschnitts der supraleitenden Filamente stark reduziert ist. Deshalb wird dieses zweite Verfahren in vielen herkömmlichen Beispielen benutzt. Jedoch ist die Festigkeit des Verbindungsabschnitts niedrig, so daß es notwendig ist, das zweite Verfahren weiterhin zu verbessern, um einen höheren Wert des kritischen Stroms zu erreichen.

Beim dritten Verfahren (3) werden die supraleitenden Filamente gepreßt unter Verwendung der Hülse, so daß die supraleitenden Filamente in engeren Kontakt miteinander kommen und ein höherer kritischer Stromwert erhalten werden kann. Weiterhin ist es möglich, höhere Festigkeit zu erwarten vom gesamten Verbindungsabschnitt der supraleitenden Filamente. Dafür wird dieses dritte Verfahren im allgemeinen benutzt als jüngstes Verbindungsverfahren supraleitender Drähte.

Fig. 5 ist eine perspektivische Ansicht zum Erklären des Aufbaus eines supraleitenden Drahts. In Fig. 5 bezeichnen die Bezugszeichen 1 und 2 jeweils einen supraleitenden Draht und ein supraleitendes Filament. Zum Beispiel ist das supraleitende Filament aufgebaut aus einem Drahtmaterial aus NbTi mit einem Durchmesser von etwa 20 bis 50 Mikrometer. Ein Stabilisator 3 wird benutzt, um das supraleitende Filament 2 elektrisch und thermisch zu stabilisieren durch Umgeben des supraleitenden Filaments 2 mit dem Stabilisator 3. Ein Kupfermaterial wird oft als Stabilisator 3 benutzt.

Fig. 6 ist eine Querschnittsansicht zum Zeigen des obigen herkömmlichen Verbindungsverfahrens (3) als Verfahren zum Pressen der supraleitenden Filamente unter Benutzung der Hülse und gezeigt beispielsweise in der japanischen Patentoffenlegungsschrift No. 59-16207. In Fig. 6 bezeichnen die Bezugszeichen 1a und 1b jeweils einen supraleitenden Draht und einen anderen supraleitenden Draht, welche zu verbinden sind. Die Bezugszeichen 2a und 2b bezeichnen jeweils ein supraleitendes Filament und ein weiteres supraleitendes Filament für den supraleitenden Draht 1b. Die Bezugszeichen 3a und 3b bezeichnen jeweils Stabilisatoren für die supraleitenden Drähte 1a und 1b. Die Bezugszeichen 4a und 4b bezeichnen jeweils Abziehflächen oder Abschälenden der supraleitenden Drähte 1a und 1b, von denen die obigen Stabilisatoren 3a und 3b entfernt werden durch eine korrodierende Lösung, wie zum Beispiel Salpetersäure. Zum Beispiel besteht die zylindrische Hülse 5 aus Kupfer und die obigen supraleitenden Filamente 2a und 2b werden in geeigneter Weise gebündelt und eingesetzt in diese zylindrische Hülse 5. Die obige Hülse 5 wird in der Richtung einer Preßkraft zusammengedrückt, wie gezeigt durch einen Pfeil 6. Das Bezugszeichen 7 bezeichnet den Abstand der supraleitenden Filamente, verursacht in der Nähe der Abziehflächen 4a und 4b, da keine supraleitenden Filamente 2a und 2b in engen Kontakt miteinander kommen, wenn die supraleitenden Filamente 2a und 2b gepreßt werden.

Fig. 7 ist eine Querschnittsansicht zum Zeigen eines herkömmlichen Verbindungsverfahrens, bei dem eine Gestalt der Hülse 5, wie gezeigt in Fig. 6, teilweise geändert ist.

Nach Fig. 7 sind Konstruktionsabschnitte 1a bis 4a, 1b bis 4b und 5 bis 7 ähnlich denen, die in Fig. 6 gezeigt sind. Deshalb wird eine Erklärung über diese Konstruktionsabschnitte bei der folgenden Beschreibung ausgelassen. Eine Gegenbohrung 5a ist an einem Abschnitt am inneren Durchmesser der Hülse 5 an einem Ende davon vorgesehen und überlappt die Stabilisatoren 3a und 3b mit einer Länge l1. Ein Pfeil 6a bezeichnet die Richtung der Preßkraft, die angewendet wird auf die Hülse 5 in einem Preßbereich der obigen Länge l1.

Fig. 8 ist eine Querschnittsansicht zum Zeigen eines weiteren herkömmlichen Verbindungsverfahrens, gezeigt in beispielsweise der japanischen Patentoffenlegungsschrift No. 1-260776.

Nach Fig. 8 sind Konstruktionsabschnitte 1a bis 4a, 1b bis 4b und 5 bis 7 ähnlich denen, die in Fig. 6 gezeigt sind. Deshalb wird eine Erklärung dieser Konstruktionsabschnitte bei der folgenden Beschreibung ausgelassen. Verjüngungsabschnitte 8a und 8b werden ausgebildet und geneigt unter einem vorbestimmten Winkel bezüglich der Abziehflächen 4a und 4b, von denen die Stabilisatoren 3a und 3b entfernt werden.

Die Prozeduren der Verbindungsverfahren werden als nächstes beschrieben werden.

Bezüglich Fig. 6 werden die folgenden Schritte ausgeführt.

• 1) Die Stabilisatoren 3a und 3b werden jeweils entfernt von den supraleitenden Drähten 1a und 1b, um die supraleitenden Filamente 2a und 2b freizulegen.
• 2) Die freigelegten supraleitenden Filamente 2a und 2b werden in geeigneter Weise gebündelt.
• 3) Diese supraleitenden Filamente 2a und 2b werden jeweils eingesetzt in die Hülse 5, bis die Enden der supraleitenden Filamente 2a und 2b an den Abziehflächen 4a und 4b der obigen Stabilisatoren 3a und 3b liegen.
• 4) Als nächstes wird die Hülse 5 gepreßt unter Benutzung eines Werkzeuges, wie zum Beispiel eines nicht gezeigten Stempels, in Richtung des Pfeils 6 mit einer vorbestimmten Preßkraft, wie zum Beispiel einigen zehn Tonnen.
• In Fig. 7 werden die obigen Schritte (1) bis (4) ähnlich wie bei der Fig. 6 ausgeführt. Die supraleitenden Filamente 2a und 2b werden nämlich jeweils gestoßen und eingesetzt in die Hülse 5 bis zu einer Tiefenposition der Gegenbohrung 5a, so daß die Position der Abziehflächen 4a und 4b der Stabilisatoren 3a und 3b an dieser Tiefenposition liegen.
• 5) Darauf wird die Hülse 5 gepreßt im Preßbereich der Länge l1 unter Benutzung eines Werkzeuges, wie zum Beispiel eines nicht gezeigten Stempels, in Richtung des Pfeils 6a mit einer vorbestimmten Preßkraft. Somit wird die Hülse 5 fixiert an den supraleitenden Drähten 1a und 1b.

In Fig. 8 können die Hülse und die supraleitenden Drähte miteinander verbunden werden in Schritten ähnlich den obigen Schritten (1) bis (5) bezüglich Fig. 7. In diesem Fall wird die gepreßte Hülse 5 geformt entlang den Verjüngungsabschnitten 8a und 8b auf den Abziehflächen 4a und 4b, von denen die Stabilisatoren 3a und 3b entfernt sind.

Fig. 9a und 9b sind Querschnittsansichten zum Zeigen eines Zustands einer Abziehfläche 4, von der der Stabilisator 3 entfernt ist durch eine korrodierende Lösung, wie zum Beispiel Salpetersäure.

Fig. 9a entspricht den Fig. 6 und 7 und Fig. 9b entspricht der Fig. 8. Im allgemeinen wird die Abziehfläche 4 beim Entfernen des Stabilisators davon wie oben erwähnt chemisch behandelt. Dementsprechend ist die Schwierigkeit eine ebene Abziehfläche einheitlich einer geraden Linie wie gezeigt in jeder der Fig. 6 bis 8 zu erhalten. Normalerweise wird eine unregelmäßige Abziehfläche 4 erhalten, wie gezeigt in den Fig. 9a und 9b.

Dementsprechend hat das herkömmliche Verbindungsverfahren der supraleitenden Drähte 1, welche jeweils solch eine unregelmäßige Abziehoberfläche 4 haben, die folgenden Probleme.

Zunächst ist es beim Pressen der supraleitenden Filamente unter Benutzung der Hülse 5 schwierig, die supraleitenden Filamente nahe aneinander zu bringen durch Unregelmäßigkeiten der unregelmäßigen Abziehfläche 4. Deshalb werden viele Zwischenräume 7 gebildet und die Supraleitungscharakteristik verschlechtert durch diese Zwischenräume 7.

Die supraleitenden Filamente 2 werden leicht in Vibration versetzt unter Einflüssen eines angelegten magnetischen Feldes und eine Vibration davon in einem supraleitenden Zustand, so daß die Zwischenräume 7 Erwärmung der supraleitenden Filamente verursachen. Daraus resultierend wird ein gravierender Nachteil des Übergangs (quenching genannt) vom supraleitenden Zustand in einen normal leitenden Zustand verursacht.

Zweitens neigt der Abschnitt der supraleitenden Filamente 2 in der Nähe der Abziehfläche 4 dazu, unterbrochen zu werden und übermäßig verzerrt zu werden durch eine Deformation der Hülse 5 zur Zeit des Pressens. Dementsprechend ist der kritische Strom in einem Verbindungsabschnitt reduziert im Vergleich mit einem kritischen Strom (i.e. einem elektrischen Strom, der durch die supraleitenden Filamente im supraleitenden Zustand fließen kann) im Bereich der supraleitenden Filamente, der mit dem Stabilisator 3 bedeckt ist, wodurch eine Änderung in der Supraleitungscharakteristik verursacht wird. Weiterhin ist der kritische Strom unstabil, so daß eine übermäßige Streuung des kritischen Stroms verursacht wird.

Drittens ist es, wenn die supraleitenden Filamente 2 in die Hülse 5 beim Preßbetrieb gesetzt werden, nicht leicht, die Hülse 5 durch die Unregelmäßigkeiten der Abziehfläche 4 zu positionieren. Dementsprechend sind Abschnitte der Abziehfläche 4 und der Hülse 5 nicht fest verbunden nach dem Preßbetrieb, wodurch ein unstabiler Verbindungsabschnitt gebildet wird. Deshalb ist es unmöglich, eine hinreichende Festigkeit für den Verbindungsabschnitt zu schaffen, so daß die supraleitenden Filamente 2 zum Abreißen und Verzerren tendieren. Weiterhin ist wie im oben erwähnten Fall der kritische Strom reduziert und eine Streuung des kritischen Stroms wird verursacht.

Um diese Probleme zu lösen und eine vorzuziehende Festigkeit des Verbindungsabschnittes zu erhalten, ist ein Verfahren vorgeschlagen worden, bei dem die Hülse 5 die Stabilisatoren 3, wie gezeigt in den Fig. 7 und 8, überlappt, um zwei separate Preßbereiche zu bilden und die Hülse in diese Positionen zu pressen. Jedoch sind die Probleme bezüglich Abreißen und Verzerren der supraleitenden Filamente 2 in der Nähe der Abziehfläche 4 nicht hinreichend gelöst.

Es ist notwendig den Verbindungsabschnitt einer Spule eines supraleitenden Magneten usw. in einer Position mit einer niedrigen magnetischen Flußdichte in Anbetracht der obigen Reduktion und der Streuung des kritischen Stroms anzuordnen. Solch eine Anordnung begrenzt die Entwurfsmöglichkeiten und Herstellung einer Verbindungsstruktur.

Wenn weiterhin die Spule entworfen wird, wird die mögliche elektrische Stromdichte reduziert in Anbetracht der Reduktion und der Streuung des kritischen Stroms, so daß Kosten der Spule dementsprechend erhöht sind.

Um die obigen Probleme zu lösen, ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Verbindungsstruktur supraleitender Drähte zu schaffen, bei der die supraleitenden Filamente im Verbindungsabschnitt in engen Kontakt miteinander geraten, es keine Entkopplung und übermäßige Verzerrung der supraleitenden Filamente und eine ausreichende Festigkeit des Verbindungsabschnitts gibt, so daß der kritische Strom stabil erhalten werden kann.

Erfindungsgemäß wird die obige Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Verbinden mindestens zweier supraleitender Drähte nach Anspruch 1.

Die vorliegende Erfindung besteht nach Anspruch 8 ebenfalls in einer Verbindungsstruktur mindestens zweier supraleitender Drähte.

Vorteilhafte Weiterbildungen finden sich in den jeweiligen Unteransprüchen.

Nach der vorliegenden Erfindung sind ein folien- oder drahtartiges Material (Zugverbindungsmaterial) und das Fixiermaterial nämlich im freigelegten Abschnitt der supraleitenden Filamente, gebildet zwischen dem Endabschnitt des Stabilisators und dem Ende der Hülse und dem peripherischen Bereich nahe diesem ausgesetzten Abschnitt angeordnet. Das Zugverbindungsmaterial und das Fixiermaterial steigern die Festigkeit des Verbindungsabschnitts ohne Abreißen und übermäßiges Verzerren der supraleitenden Filamente durch Pressen der Hülse. Weiterhin reduziert das Zugverbindungsmaterial und das Fixiermaterial den Zwischenraum zwischen den supraleitenden Filamenten, der aller Wahrscheinlichkeit nach in der Nähe einer Abziehfläche des Stabilisators verursacht wird.

Weiterhin verbessert der auf die supraleitenden Filamente angebrachte leitende Film nach der vorliegenden Erfindung die Benetzbarkeit des Fixiermaterials und bringt die supraleitenden Filamente näher aneinander.

Die obigen und anderen Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden klarer aus der folgenden detaillierten Beschreibung im Zusammenhang mit der begleitenden Zeichnung.

Die Figuren zeigen im einzelnen:

Fig. 1 eine Querschnittsansicht zum Zeigen einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 eine Querschnittsansicht aufgenommen entlang einer Linie A-A von jeder der Fig. 1 und 4 nach der vorliegenden Erfindung;

Fig. 3 eine charakteristische Darstellung zum Zeigen gemessener Daten einer elektrischen Charakteristik in einem Drahtverbindungsabschnitt nach der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 4 eine Querschnittsansicht zum Zeigen einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht zum Erklären der Konstruktion eines bekannten supraleitenden Drahtes;

Fig. 6 eine Querschnittsansicht zum Zeigen eines Beispiels herkömmlicher Verbindungsverfahren;

Fig. 7 eine Querschnittsansicht zum Zeigen eines weiteren Beispiels herkömmlicher Verbindungsverfahren;

Fig. 8 eine Querschnittsansicht zum Zeigen eines weiteren Beispiels der herkömmlichen Verbindungsverfahren; und

Fig. 9a und 9b Querschnittsansichten zum Zeigen eines Zustands einer Abziehfläche, von der ein Stabilisator entfernt ist, nach dem Stand der Technik.

Die bevorzugten Ausführungsformen des Verbindungsverfahrens und der Struktur der supraleitenden Drähte nach der vorliegenden Erfindung werden als nächstes detailliert beschrieben werden mit Bezug auf die begleitende Zeichnung.

Fig. 1 ist eine Querschnittsansicht zum Zeigen einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In Fig. 1 sind Konstruktionsabschnitte 1a bis 4a, 1b bis 4b und 5 bis 7 ähnlich denen bei der herkömmlichen Verbindungsstruktur in Fig. 6-8.

Deshalb wird eine Beschreibung über diese Konstruktionsabschnitte ausgelassen bei der folgenden Beschreibung.

Ein abgeschrägter Abschnitt 5b ist angeordnet an einem inneren Umfangsabschnitt einer Hülse 5 an einem Ende davon. Ein freigelegter Abschnitt 9 supraleitender Filamente 2a und 2b ist angeordnet zwischen dem einen Ende der Hülse 5 und Abziehflächen 4a, 4b, von denen Stabilisatoren 3a und 3b jeweils entfernt sind. Dieser freigelegte Abschnitt 9 hat eine vorbestimmte Länge l2, wie gezeigt in Fig. 1. Ein Zugverbindungsmaterial 10 wird um den obigen freigelegten Abschnitt 9 gewunden und ein peripherischer Abschnitt nahe diesem ausgesetzten Abschnitt 9 ist in engen Kontakt mit den Stabilisatoren 3a, 3b und den supraleitenden Filamenten 2a, 2b. Beispielsweise ist das Zugverbindungsmaterial 10 aufgebaut aus einer Kupferfolie. Ein Fixiermaterial 11 ist angeordnet in dem obigen freigelegten Abschnitt 9 und dem peripherischen Abschnitt nahe diesem freigelegten Abschnitt 9. Zum Beispiel ist dieses Fixiermaterial 11 Lot. Ein Zwischenraum 10a wird im voraus gebildet in einer Wicklungsrichtung des obigen Zugverbindungsmaterials 10, wenn dieses Zugverbindungsmaterial 10 gewickelt wird.

Fig. 2 ist eine Querschnittsansicht entlang einer Linie A-A von Fig. 1. In Fig. 2 sind Konstruktionsabschnitte 2a, 2b, 10 und 11 schon erklärt in bezug auf Fig. 1. Deshalb wird eine Erklärung dieser Konstruktionsabschnitte bei der folgenden Beschreibung ausgelassen. Ein leitender Film 12 ist angebracht an den supraleitenden Filamenten 2a und 2b. Zum Beispiel ist dieser leitende Film 12 aufgebaut aus einem Kupferfilm, gebildet durch Kupferabscheiden.

Verfahrensschritte des Verbindungsverfahrens beim wie oben konstruierten Verbindungsabschnitt werden als nächstes erklärt werden.

• 1) Die Stabilisatoren 3a und 3b werden jeweils entfernt von den supraleitenden Drähten 1a und 1b durch eine korrodierende Lösung wie zum Beispiel Salpetersäure, um die supraleitenden Filamente 2a und 2b freizulegen.
• 2) Die freigelegten supraleitenden Filamente 2a und 2b werden in geeigneter Weise gebündelt oder verdrillt.
• 3) Die gebündelten supraleitenden Drähte 2a und 2b werden eingesetzt in die Hülse 5 auf der Seite des abgeschrägten Abschnitts 5b.
• 4) Eine vorbestimmte Länge l2 zwischen einem Ende der Hülse 5 und den Abziehflächen 4a, 4b der Stabilisatoren 3a, 3b wird aufrechterhalten, um einen freigelegten Abschnitt 9 der supraleitenden Filamente 2a, 2b zu bilden.
• 5) Die Hülse 5 wird gepreßt unter Benutzung eines Werkzeugs, wie zum Beispiel eines nicht illustrierten Stempels mit einer vorbestimmten Preßkraft in Richtung des Pfeils 6.
• 6) Der freigelegte Abschnitt 9 der supraleitenden Filamente 2a, 2b zwischen dem einen Ende der Hülse 5 und den Abziehflächen 4a, 4b, von denen die Stabilisatoren 3a, 3b entfernt sind, und ein peripherischer Abschnitt nahe diesem freigelegten Abschnitt werden mit Kupfer beschichtet, so daß ein leitender Film 12 an diesen Abschnitten angebracht wird.
• 7) Das Zugverbindungsmaterial 10, wie zum Beispiel eine Kupferfolie, wird um den obigen freigelegten Abschnitt 9 und den obigen peripherischen Abschnitt gewunden in einer Wicklungsrichtung mit einem vorbestimmten Abstand 10a.
• 8) Der obige freigelegte Abschnitt 9 und der obige peripherische Abschnitt werden einstückig ausgebildet durch ein Fixiermaterial 11, z. B. durch Löten. Dabei fließt das Fixiermaterial 11 als Lot von dem Zwischenraum 10a und fixiert die supraleitenden Elemente 2a und 2b miteinander.

Das Verbindungsverfahren bei der ersten Ausführungsform hat die folgenden Effekte in Übereinstimmung mit der oben erwähnten Verarbeitung.

Die Hülse 5 wird nämlich in eine Position gepreßt, die beabstandet ist von den Abziehflächen 4 der Stabilisatoren 3, so daß keine übermäßige Preßkraft zum Pressen der Hülse 5 direkt auf die supraleitenden Filamente 2 nahe den Abziehflächen 4 anzulegen ist. Dementsprechend werden keine supraleitenden Filamente 2 nahe den Abziehflächen 4 abgerissen oder übermäßig verzerrt, so daß es möglich ist, einen Verbindungsabschnitt der supraleitenden Drähte zu erhalten, bei dem der kritische Strom nicht reduziert ist und die Streuung des kritischen Stroms reduziert ist.

Weiterhin wird das Zugverbindungsmaterial 10 um den freigelegten Abschnitt 9 der supraleitenden Filamente und des peripherischen Abschnitts nahe diesem freigelegten Abschnitt gewunden. Konstruktionsabschnitte nahe dem Zugverbindungsmaterial 10 werden durch das Lot 11 einstückig gemacht. Dementsprechend wird kein Zwischenraum 7 zwischen den supraleitenden Filamenten 2 verursacht, so daß es möglich ist, einen Drahtverbindungsabschnitt mit einer geeigneten Festigkeit zu erhalten.

Weiterhin wird der leitende Film 12, gebildet durch Kupferabscheiden, angebracht auf den supraleitenden Filamenten 2 nahe der Abziehflächen 4, so daß die Benetzbarkeit durch das Lot 11 verbessert ist. Dementsprechend fließt das Lot 11 leicht bis in einen inneren Bereich des freigelegten Abschnitts 9 der supraleitenden Filamente 2 durch den Zwischenraum 10a des Zugverbindungsmaterials 10. Deshalb kommen die supraleitenden Filamente 2 in engeren Kontakt miteinander und es ist möglich zu verhindern, daß ein Zwischenraum 7 entsteht.

Da weiterhin die Kupferfolie, die das Zugverbindungsmaterial 10 darstellt, gewunden wird, kann Hitze übertragen werden an die Stabilisatoren 3 durch das Zugverbindungsmaterial 10, wenn die supraleitenden Filamente 2 erhitzt werden. Dementsprechend ist es möglich, zu verhindern, daß die supraleitenden Filamente beschädigt werden, wenn der supraleitende Zustand übergeleitet (oder gequencht) wird in einen normal leitenden Zustand.

Da weiterhin der kritische Strom nicht reduziert ist und eine Streuung des kritischen Stroms reduziert ist, können Verbindungsabschnitte einer Spule miteinander verbunden werden in einer beliebigen Position, so daß die Freiheitsgrade bezüglich des Entwurfs und der Herstellung erhöht werden.

Falls weiterhin ein Verbindungsfehler der supraleitenden Drähte zufällig verursacht wird an einer beliebigen Position beim Herstellen, können die supraleitenden Drähte miteinander verbunden werden in dieser Position, in der der Verbindungsfehler verursacht ist, wodurch schnell eine Wiederherstelloperation durchgeführt werden kann.

Fig. 3 zeigt Meßdaten elektrischer Charakteristiken im Verbindungsabschnitt bei der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In Fig. 3 zeigt die Abszisse eine magnetische Flußdichte (T bedeutet Tesla) eines Magnetfeldes und die Ordinate zeigt den kritischen Strom (A bedeutet Ampere). Eine Kurve 13 zeigt einen kritischen Strom eines Drahtelements in einem Abdeckbereich der Stabilisatoren 3. Der kritische Strom wird gemessen an zwanzig Meßpunkten 14 unter Benutzung von Proben des Verbindungsabschnitts bei dieser Ausführungsform mit der magnetischen Flußdichte als Referenz.

Wie klar aus Fig. 3 ersichtlich, ist die Kurve 13 sehr nahe den Meßpunkten 14 des Verbindungsabschnitts bei dieser Ausführungsform. Weiterhin ist die Streuung des kritischen Stroms bei derselben magnetischen Flußdichte stark reduziert, und eine stabile elektrische Charakteristik kann erhalten werden.

Bei der obigen Ausführungsform werden die supraleitenden Drähte 1a und 1b miteinander verbunden, so daß die supraleitenden Drähte parallel miteinander überlappen. Wie jedoch in Fig. 4 illustriert ist zum Zeigen einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, kann die vorliegende Erfindung ebenfalls angewendet werden auf ein Verfahren zum Verbinden der supraleitenden Drähte 1a und 1b in Reihe miteinander. In diesem Fall wird eine vorbestimmte Länge l2 zwischen beiden Ende einer Hülse und Abziehflächen 4a, 4b gewährleistet, um freigelegte Abschnitte 9 der supraleitenden Filamente 2a, 2b anzuordnen.

Bei den obigen Ausführungsformen werden zwei supraleitende Drähte miteinander verbunden. Jedoch kann die vorliegende Erfindung in ähnlicher Weise angewendet werden auf eine Verbindungsstruktur, bei der drei oder mehr supraleitende Drähte miteinander verbunden werden.

Weiterhin wird bei den obigen Ausführungsformen eine Kupferfolie benutzt als das Zugverbindungsmaterial 10 und Lot wird benutzt als das Fixiermaterial 11. Jedoch kann ein metallischer Draht, wie zum Beispiel ein Kupferdraht, anstatt der Kupferfolie benutzt werden und ein leitender Haftstoff kann ebenso benutzt werden anstatt des Lots.

Falls weiterhin ein anderes leitendes Verstärkungselement zu dem gesamten Verbindungsabschnitt hinzugefügt wird und dieses Verstärkungselement und der Verbindungsabschnitt gespannt und gewickelt werden durch einen Verbindungsdraht usw. und gelötet werden, ist es möglich, einen Verbindungsabschnitt mit noch höherer Festigkeit zu erhalten.

Wie oben erwähnt werden in Übereinstimmung mit der obigen Erfindung Stabilisatoren entfernt von jeweiligen supraleitenden Drähten, und ein freigelegter Abschnitt der supraleitenden Filamente wird angeordnet zwischen einem Endabschnitt der Stabilisatoren und einem Ende einer Hülse. Die supraleitenden Filamente und die Hülse werden gepreßt und ein Zugverbindungsmaterial wird um den freigelegten Abschnitt und einen peripherischen Abschnitt nahe diesem freigelegten Abschnitt gewunden. Somit werden der freigelegte Abschnitt und der peripherische Abschnitt miteinander einstückig gemacht bzw. vereinheitlicht durch ein Fixiermaterial. Dementsprechend ist es möglich, einen Drahtverbindungsabschnitt mit einer geeigneten Festigkeit zu erhalten. Weiterhin ist es möglich, zu verhindern, daß ein kritischer Strom reduziert wird und eine Streuung des kritischen Stroms auftritt. Dementsprechend ist es möglich, eine Spule eines supraleitenden Magneten usw. mit einer stabilen Qualität und billigen Herstellungskosten zu schaffen.

Weiterhin kann ähnlich dem obigen Fall ein Verbindungsabschnitt mit stabilen supraleitenden Charakteristiken erhalten werden, solange keine Hülse benutzt wird, sondern supraleitende Filamente nahe einander liegen durch geeignetes Bündeln oder Verdrillen dieser Filamente, sogar wenn ein leitender Film dann auf die supraleitenden Filamente angebracht wird.

Claims (9)

1. Verfahren zum Verbinden mindestens zweier supraleitender Drähte (1, 1a, 1b) mit jeweils einem um supraleitende Filamente (2, 2a, 2b) angebrachten Stabilisator (3, 3a, 3b), welches die Schritte umfaßt:

• a) Freilegen der supraleitenden Filamente (2a, 2b) an den Enden (4a, 4b) der zu verbindenden supraleitenden Drähte (1a, 1b);
• b) Bündeln oder Verdrillen der freigelegten supraleitenden Filamente (2a, 2b);
• c) Einsetzen der jeweiligen gebündelten oder verdrillten freigelegten supraleitenden Filamente (2a, 2b) in eine Hülse (5) unter Freilassen eines Abschnittes (9) vorbestimmter Länge (l2) zwischen dem jeweiligen Ende (4a, 4b) der Hülse (5) und dem jeweiligen Ende des Stabilisators (3a, 3b);
• d) Pressen der Hülse (5);
• e) Umwickeln des jeweils freigelassenen Abschnittes (9) und eines entsprechenden Randbereichs des Stabilisators (3a, 3b) mit einem folien- oder drahtartigen Metall (10) unter Belassen eines Zwischenraums (10a) zwischen den Wicklungen des folien- oder drahtartigen Metalls (10);
• f) Aufbringen eines fließfähigen Fixiermaterials (11) auf den umwickelten Bereich und daran angrenzende Randbereiche des Stabilisators (3a, 3b) und der Hülse (5).

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch den folgenden Schritt:
Abscheiden eines leitenden Films (12) um die supraleitenden Filamente (2a, 2b) in den jeweiligen freigelassenen Abschnitten (9) und auf den daran angrenzenden Randbereichen des Stabilisators (3a, 3b) und der Hülse (5) vor dem Umwickeln.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der leitende Film (12) aus Kupfer ist.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Fixiermaterial (11) ein leitfähiges Haftmittel ist.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Fixiermaterial (11) Lot ist.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die freigelegten supraleitenden Filamente (2a, 2b) parallel von derselben Seite in die Hülse (5) eingesetzt werden.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die freigelegten supraleitenden Filamente (2a, 2b) antiparallel von verschiedenen Seiten in die Hülse eingesetzt werden.

8. Verbindungsstruktur mindestens zweier supraleitender Drähte (1, 1a, 1b) mit jeweils einem um supraleitende Filamente (2, 2a, 2b) angebrachten Stabilisator (3, 3a, 3b), welche umfaßt:

• a) einen Bereich (6) in welchem die vom Stabilisator (3a, 3b) befreiten supraleitenden Filamente (2a, 2b) von einer gepreßten Hülse (5) umgeben sind; und
• b) einen Abschnitt (9) der vom Stabilisator befreiten supraleitenden Filamente (2a, 2b) mit vorbestimmter Länge (l2) zwischen der Hülse (5) und dem jeweiligen Endabschnitt (4a, 4b), des Stabilisators (3a, 3b) wobei
• c) dieser Abschnitt (9) und der Randbereich des Stabilisators (3a, 3b) mit einem folien- oder drahtartigen Metall (10) derart umwickelt sind, daß zwischen den einzelnen Wicklungen ein Zwischenraum vorhanden ist, und
• d) dieser Wicklungsbereich und daran angrenzende Randbereiche des Stabilisators (3a, 3b) und der Hülse (5) durch ein den Wicklungsbereich und den Rand des Stabilisators (3a, 3b) und der Hülse (5) bedeckendes Fixiermaterial (11) aufgefüllt sind.

9. Verbindungsstruktur nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch einen leitfähigen Film (12), der um die Filamente (2a, 2b) in dem jeweiligen freigelassenen Abschnitt (9) und auf den daran angrenzenden Randbereichen des Stabilisators (3a, 3b) und der Hülse (5) angebracht ist.