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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Bereich der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Verbindungsstruktur für supraleitende
Leiter, von denen jeder hergestellt wurde, indem man eine Vielzahl
von supraleitenden Leitungsdrähten
zusammenfügte,
und insbesondere betrifft sie eine Verbindungsstruktur für supraleitende
Leiter, die in dem Bereich des Leistungstransports, des Hochenergietransports,
der ärztlichen
Behandlung oder dergleichen unter effektiver Nutzung von Supraleitern
verwendet werden.
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Beschreibung des Stands
der Technik
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Um
supraleitende Leiter beispielsweise auf eine Spule oder dergleichen
anzuwenden, ist es erforderlich, die Leiter miteinander zu verbinden.
Falls supraleitende Leiter, von denen jeder hergestellt wurde, indem man
eine Vielzahl von supraleitenden Leitungsdrähten miteinander zusammenfügte, direkt
miteinander durch Lötmetall
oder dergleichen verbunden werden, wird jedoch der Verbindungswiderstand
nachteiligerweises erhöht.
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Andererseits
sind allgemein verschiedene Studien in Bezug auf eine Verbindungsstruktur
für supraleitende
Leitungsdrähte
mit einem kleinen Verbindungswiderstand gemacht wurden.
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In
Bezug auf Strukturen von verbundenen Bereichen von beispielsweise
metallischen supraleitenden Leitungsdrähten umfassen solche Studien
ein Verfahren zum direkten Verbinden von supraleitenden Filamenten
miteinander zum Verringern des Verbindungswiderstandes, wie es in "Superconductivity • Cryogenic
Engineering Handbook" (von
Ohmsha, herausgegeben am 30. November 1993), Seiten 913 bis 914,
beschrieben ist. Gemäß diesem Verfahren
wird der Verbindungswiderstand extrem verringert, und daher können die
supraleitenden Leiter auf eine Kernmagnetresonanzabbildungsvorrichtung
angewendet werden, die für ärztliche
Behandlung oder dergleichen verwendet wird.
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Als
eine Verbindungsstruktur für
oxidische supraleitende Leitungsdrähte werden andererseits Supraleiter
aus metallüberzogenen
supraleitenden Leitungsdrähten
miteinander verbunden wie es in dem offengelegten japanischen Patent
Nr. 4-269471 (1992) offenbart ist, oder supraleitende Filamente
von supraleitenden Multifilament-Leitungsdrähten werden
miteinander verbunden wie es in dem offengelegten japanischen Patent Nr.
5-234626 (1993) offenbart ist. Gemäß diesem Verfahren wird der
Verbindungswiderstand unterdrückt,
um eine anhaltende Stromverbindung zu ermöglichen.
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Desweiteren
offenbart "Applied
Superconductivity" (von
Nikkan Kogyo Shimbun Ltd., die erste Ausgabe herausgegeben am 15.
July 1986, Seiten 111 bis 112) ein Verfahren zum direkten Verbinden
von Filamenten miteinander während
Matrizen zum Verringern des Verbindungswiderstandes entfernt werden,
falls supraleitende Leitungsdrähte
in einer Zwischenstufe der elektrischen Installation einer MRI-Spule
miteinander verbunden werden müssen,
die in einem anhaltenden Strommodus betrieben wird, der ein Abschwächung des
Magnetfeldes vermeiden muss.
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Jedoch
erfordert jeder solcher Stand der Technik nachteiligerweise eine
ausgefeilte Technologie für die
Verbindung, obwohl ein kleiner Widerstand erreicht werden kann,
wie oben beschrieben wurde.
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In
dem in dem offengelegten japanischen Patent Nr. 5-234626 (1993) offenbarten
Verfahren müssen beispielsweise
die Überzüge der Multifilament-Leitungsdrähte zum
Freilegen der Bereiche der supraleitenden Filamente, die miteinander
verbunden werden sollen, entfernt werden, wobei es vorherzusehen
ist, dass diese Operation wegen den extrem kleinen Durchmessern
der Filamente kompliziert und schwierig ist. Insbesondere bei supraleitenden
Multifilament-Leitungsdrähten,
die jeder eine Anzahl von darin eingebetteten Filamenten besitzen,
ist es extrem schwierig, solche Filamente miteinander zu verbinden.
Desweiteren ist es insbesondere schwierig, die Filamente von oxidischen
Supraleitern freizulegen, aufgrund der schlechten Flexibilität der Keramiken.
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In
EP-A-0556 837 werden zwei einzelne, metallüberzogene, oxidische supraleitende
Multifilament-Leitungsdrähte miteinander
verbunden, indem man zwischen den zwei Supraleitern eine supraleitende
Verbindung bereitstellt. Zu diesem Zweck werden die Filamente von
jedem Leitungsdraht – wobei
die Filamente aus einem oxidischen Supraleitermaterial bestehen,
das ein oxidisches Bismut- oder Thallium-Supraleitermaterial sein
kann – freigelegt,
indem man den entsprechenden Metallüberzug an den Endbereichen
der zu verbindenden Leitungsdrähte
entfernt. Dieser Metallüberzug
kann aus Silber, einer Silberlegierung oder einer Silber-Antimon-Legierung
bestehen. Dann, als zweites, werden die freigelegten Endbereiche
miteinander überlagert und
eine Wärmebehandlung
und/oder Druckbehandlung wird darauf angewendet, um die supraleitende
Verbindung zu erreichen.
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Desweiteren
offenbart JP-A-04-39875 einen Weg, um supraleitende Leitungsdrähte mittels
Verwenden einer speziellen Verbindungslegierung zu verbinden, die
den elektrischen Widerstand beim Verbindungsbereich der Leitungsdrähte verringert.
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KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
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Um
die vorerwähnten
Probleme zu lösen,
ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Verbindungsstruktur
für supraleitende
Leiter bereitzustellen, die supraleitende Leiter einfach miteinander
mit einem kleinen Verbindungswiderstand und ohne die Erfordernis
ausgefeilter Technologie verbinden kann.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Verbindungsstruktur für supraleitende Leiter gemäß Anspruch
1 gelöst.
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Insbesondere
stellt die vorliegende Erfindung eine normalleitende Verbindung
zwischen zwei supraleitenden Leitern bereit. Desweiteren ist eine
Verbindungsstruktur gemäß der vorliegenden
Erfindung leicht zu erreichen – ohne
ausgefeilte Technologie – und
liefert einen verringerten Verbindungswiderstand, dadurch, dass
sie eine Vielzahl von Verbindungskörpern aufweist. Jeder der zwei
miteinander zu verbindenden supraleitenden Leiter weist eine Vielzahl
von metallüberzogenen
Multifilament-Leitungsdrähten auf,
und jeder Verbindungskörper
wird gebildet, indem man zwei entsprechende Multifilament-Leitungsdrähte der
zwei supraleitenden Leiter verbindet, wobei die elektrische Verbindung
durch Lötmetall
erhalten wird. Desweiteren können die
Verbindungskörper
weiter miteinander verbunden werden oder können voneinander isoliert werden.
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Im
einzelnen wird die Verbindungsstruktur für supraleitende Leiter gemäß der vorliegeden
Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass sowohl ein erster als auch
ein zweiter supraleitender Leiter, die miteinander verbunden werden
sollen, von einer Vielzahl von metallüberzogenen supraleitenden Leitungsdrähten gebildet wird,
jeder der supraleitenden Leitungsdrähte eine Filamentanordnung,
die supraleitende Filamente enthält, umfasst,
jeder der supraleitenden Leitungsdrähte, die den ersten supraleitenden
Leiter bilden, mit einem entsprechenden – der sich in einer entsprechenden
Position befindet – von
den supraleitenden Leitungsdrähten, die
den zweiten supraleitenden Leiter bilden, verbunden wird, derart,
dass die Enden der Leitungsdrähte,
die miteinander verbunden werden sollen, überlagert werden und die Metallüberzüge miteinander verbunden
werden, jedes Paar von verbundenen Leitungsdrähten einen Verbindungskörper definiert,
das Verbinden mittels elektrischer Verbindung durch Lötmetall
erreicht wird, und wobei die Verbindungskörper voneinander isoliert sind.
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Und
zwar betrifft die vorliegende Erfindung hauptsächlich eine Verbindungsstruktur
zum Verbinden zweier supraleitender Leiter, von denen jeder hergestellt
wird, indem man eine Vielzahl von supraleitenden Multifilament-Leitungsdrähten miteinander
auf Endbereichen davon zusammenfügt.
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Während im
allgemeinen erste und zweite supraleitende Leiter, die identische
Querschnittsstrukturen besitzen, miteinander verbunden werden, ist
die vorliegende Erfindung dafür
geeignet, den ersten supraleitenden Leitungsdraht, der den ersten
supraleitenden Leiter bildet, mit dem ersten supraleitenden Leitungsdraht zu
verbinden, der sich in einer Position in den supraleitenden Leitungsdrähten, die
den zweiten supraleitenden Leiter bilden, befindet, die dem ersten
supraleitenden Leitungsdraht des ersten supraleitenden Leiters in
einem Querschnitt des Leiters entspricht. Gleichermaßen werden
die entsprechenden supraleitenden Leitungsdrähte, die den ersten supraleitenden
Leiter bilden, mit den supraleitenden Leitungsdrähten, die den zweiten supraleitenden
Leiter bilden und sich in entsprechenden Positionen befinden, verbunden.
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Beispielsweise
werden die supraleitenden Leiter an den Endbereichen davon in die
entsprechenden supraleitenden Leitungsdrähte aufgeteilt, so dass die
zu verbindenden supraleitenden Leitungsdrähte danach miteinander in konstanten
Längen überlagert
und miteinander verbunden werden.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung mit der vorerwähnten
Struktur wird eine Verbindungsstruktur mit einem kleineren Verbindungswiderstand
im Vergleich zu dem Fall des direkten Verbindens von supraleitenden Leitern
miteinander erhalten. Desweiteren erfordert die vorliegende Erfindung
keine ausgefeilte Technologie für
das Verbinden im Vergleich zu dem Fall des Verbindens von Filamenten
miteinander, anders als nach dem Stand der Technik.
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Folglich
können
supraleitende Leiter einfach miteinander mit einem kleinen Verbindungswiderstand und
ohne die Erfordernis ausgefeilter Technologie verbunden werden.
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Demgemäß wird ein
erster Verbindungskörper,
der dadurch definiert wird, dass die ersten supraleitenden Leitungsdrähte, die
die ersten und zweiten supraleitenden Leiter bilden, miteinander
verbunden werden, weiter mit einem zweiten Verbindungskörper verbunden,
der dadurch definiert wird, dass die zweiten supraleitenden Leitungsdrähte, die
die ersten und zweiten supraleitenden Leiter bilden, miteinander
verbunden werden.
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Demgemäß ist der
erste Verbindungskörper,
der dadurch definiert wird, dass die ersten supraleitenden Leitungsdrähte, die
die ersten und zweiten supraleitenden Leiter bilden, miteinander
verbunden werden, von dem zweiten Verbindungskörper, der dadurch definiert
wird, dass die zweiten supraleitenden Leitungsdrähte, die die ersten und zweiten
supraleitenden Leiter bilden, miteinander verbunden werden, elektrisch
isoliert werden.
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Wenn
die Verbindungskörper
voneinander elektrisch isoliert werden, wird der Verbindungswiderstand weiter
verringert.
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Um
die Verbindungskörper
voneinander elektrisch zu isolieren, wird beispielsweise ein Verfahren
des Einfügens
eines Isoliermaterials wie eines Teflonbandes zwischen den Verbindungskörpern verwendet.
In diesem Fall ist es vorteilhaft, ein Isoliermaterial zu verwenden,
das eine Länge
besitzt, die wenigstens identisch zu jenen der Verbindungsbereiche
ist, die durch zwei supraleitende Leitungsdrähte definiert werden, die miteinander überlagert
sind, und ein Isoliermaterial, das eine Länge besitzt, die größer als
jene der Verbindungsbereiche ist, kann verwendet werden.
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Um
die Verbindungskörper
voneinander elektrisch zu isolieren, wird auch ein Verfahren des
Umwickelns des Verbindungsbereiches von jedem Verbindungskörper mit
einem Teflonband oder dergleichen verwendet, anstelle des Verfahren
des Einfügens
des Isoliermaterials zwischen den Verbindungskörpern. Auch in diesem Fall
ist es vorteilhaft, mit einem Isoliermaterial zu umwickeln, das
eine Länge
besitzt, die wenigstens identisch zu jenen der Verbindungsbereiche
ist, und mit einem Isoliermaterial, das eine Länge besitzt, die größer als
jene der Verbindungsbereiche ist, kann umwickelt werden.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung werden das Verbinden zwischen den supraleitenden Leitungsdrähten und
das weitere Verbinden zwischen den Verbindungskörpern mittels einer elektrischen
Verbindung mit beispielsweise Lötmetall
erreicht. Das Lötmetall
kann beispielsweise aus Pb-Sn hergestellt sein.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung können
die supraleitenden Leitungsdrähte
beispielsweise durch metallüberzogene
supraleitende Leitungsdrähte
gebildet werden. Ein Metall, das für solch einen Metallüberzug verwendet
wird, reagiert vorteilhafterweise nicht mit Supraleitern und ist
leicht zu verarbeiten, und genauer gesagt wird Silber oder Gold,
oder eine Legierung wie eine Gold-Silber-Legierung, eine Gold-Mangan-Legierung oder
eine Silber-Antimon-Legierung, verwendet.
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Während die
vorliegende Erfindung auf sowohl eine Verbindung zwischen metallischen
supraleitenden Leitern als auch jene zwischen oxidischen supraleitenden
Leitern angewendet werden kann, wird die Wirkung der vorliegenden
Erfindung desweiteren auf exzellente Weise insbesondere im Fall
des Verbindens von oxidischen supraleitenden Leitern miteinander
erreicht, im Vergleich mit dem Stand der Technik, der bemerkenswerte
Nachteile bei der Anwendung hat.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird ein oxidischer Yttrium-, Bismut- oder Thallium-Supraleiter
als ein oxidischer Supraleiter verwendet, wobei der oxidische Bismut-Supraleiter
angesichts einer hohen kritischen Temperatur, einer hohen Stromdichte,
niedrigen Toxizität
und keiner Erfordernis für
ein Seltenerdmetall am vorteilhaftesten ist.
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Die
vorliegende Erfindung ist nicht auf Gleichstromleiter beschränkt sondern
ist auch anwendbar auf die Verbindung von supraleitenden Wechselstromleitern.
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Das
Vorhergehende und weitere Aufgaben, Merkmale, Aspekte und Vorteile
der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen
Beschreibung der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Zeichungen
offensichtlicher werden.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 veranschaulicht
typischerweise einen Querschnitt eines bandartigen supraleitenden
Multifilament-Leitungsdrahtes;
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die 2 und 4 bis 6 sind
Längsquerschnittsansichten,
die typischerweise beispielhafte Verbindungsstrukturen für supraleitende
Leiter gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigen;
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7 ist
eine Querschnittsansicht, die typischerweise eine weitere beispielhafte
Verbindungsstruktur für
supraleitende Leiter gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt;
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8 ist
eine Querschnittsansicht, die typischerweise eine beispielhafte
Struktur eines supraleitenden Leiters zeigt;
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die 9 bis 12 und 14 sind
Querschnittsansichten, die typischerweise beispielhafte Verbindungsstrukturen
gemäß der vorliegenden
Erfindung für
supraleitende Leiter zeigen, von denen jeder die in 8 gezeigte
Struktur besitzt;
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15 ist
eine Querschnittsansicht, die typischerweise eine weitere beispielhafte
Struktur eines supraleitenden Leiters zeigt;
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die 16, 18, 19 und 21 sind
Querschnittsansichten, die typischerweise beispielhafte Verbindungsstrukturen
gemäß der vorliegenden
Erfindung für
supraleitende Leiter zeigen, von denen jeder die in 15 gezeigte
Struktur besitzt;
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22 ist
eine Querschnittsansicht, die typischerweise noch eine weitere beispielhafte
Struktur eines supraleitenden Leiters zeigt;
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die 23 und 25 sind
Querschnittsansichten, die typischerweise beispielhafte Verbindungsstrukturen
gemäß der vorliegenden
Erfindung für
supraleitende Leiter zeigen, von denen jeder die in 22 gezeigte
Struktur besitzt; und
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26 ist
eine Längsquerschnittsansicht,
die typischerweise eine beispielhafte Verbindungsstruktur für supraleitende
Leiter gemäß einem
Vergleichsbeispiel zeigt.
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Die
Ausführungsformen
nach den 3, 10, 13, 17, 20, 24 dienen
nur zu Zwecken der Veranschaulichung und zeigen die Erfindung nicht.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Oxide
oder Carbonate werden so miteinander gemischt, dass Bi, Pb, Sr,
Ca und Cu in den Mischungsverhältnissen
1,80 : 0,41 : 2.01 : 2,18 : 3,02 stehen, um ein Pulver herzustellen,
das mittels Wärmebehandlung hauptsächlich aus
einer 2212-Phase und einer nicht-supraleitenden Phase besteht. Dieses
Pulver wurde in der Atmosphäre
bei 800°C
für zwei
Stunden entgast. Das entgaste Pulver wurde in eine Silberröhre mit
12 mm Außendurchmesser
und 10 mm Innendurchmesser eingefüllt und auf einen Durchmesser
von 1,93 mm gezogen. 61 solcher gezogener Pulvermaterialien wurden
in eine Silberröhre
mit 21,23 mm Außendurchmesser
und 17,37 mm Innendurchmesser eingefüllt, die wiederum auf einen
Außendurchmesser
von 1,4 mm gezogen wurde. Der erhaltene Draht wurde auf eine Dicke
von 0,26 mm gewalzt.
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1 veranschaulicht
typischerweise einen Querschnitt eines bandartigen supraleitenden
Multifilament-Leitungsdrahtes 1,
der auf die vorerwähnte
Weise hergestellt wurde.
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Wie
man 1 entnimmt, wird dieser bandartige supraleitende
Multifilament-Leitungsdraht 1 von einem stabilisierenden
Material 3 gebildet, das aus Silber besteht, und 61 Filamenten 2,
die aus einem oxidischen Supraleiter bestehen, die darin eingebettet
sind.
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Dieser
bandartige supraleitende Multifilament-Leitungsdraht 1 besitzt eine
Breite von 3,6 mm und eine Dicke von 0,24 mm, und zeigte einen kritischen
Strom von 60 A und eine kritische Stromdichte von 30 000 A/cm2.
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Dann
wurden Paare von supraleitenden Leitern A und B, von denen jeder
gebildet wurde, indem drei solche bandartigen supraleitenden Multifilament-Leitungsdrähte 1 gestapelt
wurden, hergestellt und mit den folgenden verschiedenen Verfahren
miteinander verbunden:
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Beispiel 1 zum Zweck der
Veranschaulichung
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Zuerst
wurde jeder der supraleitenden Leiter A und B in die entsprechenden
supraleitenden Leitungsdrähte
bis zu einem Bereich von ungefähr
40 mm von einem Ende davon aufgeteilt. Dann wurden die supraleitenden
Leitungsdrähte,
die den supraleitenden Leiter A bilden, und jene, die den supraleitenden
Leiter B bilden, miteinander eins zu eins ungefähr 30 mm überlagert und durch Lötmetall,
das aus Pb-Sn bestand, miteinander elektrisch verbunden.
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2 ist
eine Längsquerschnittsansicht,
die typischerweise eine Verbindungsstruktur für den supraleitenden Leiter
A, der gebildet wurde, indem drei supraleitende Multifilament-Leitungsdrähte 11a, 21a und 31a zusammengefügt wurden,
und den supraleitenden Leiter B, der gebildet wurde, indem die supraleitenden
Multifilament-Leitungsdrähte 11b, 21b und 31b zusammengefügt wurden,
zeigt.
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Wie
man 2 entnimmt, wurden die supraleitenden Leitungsdrähte 11a und 11b,
die die supraleitenden Leiter A bzw. B bilden, miteinander durch
eine Lötmetallschicht 4 verbunden
während
ihre Enden miteinander ungefähr
30 mm überlagert
waren. Die Lötmetallschicht 4 hatte
eine Dicke von ungefähr
10 bis 100 mm und eine Länge
von ungefähr
30 mm, was identisch zu jenen der Verbindungsbereiche war.
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Gleichermaßen wurden
die supraleitenden Leitungsdrähte 21a und 21b,
die die supraleitenden Leiter A bzw. B bilden, miteinander durch
Lötmetallschichten 4 in
einem Zustand verbunden, in dem miteinander ungefähr 30 mm überlagert
waren.
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Dann
wurde ein Verbindungskörper,
der definiert wurde, indem die supraleitenden Leitungsdrähte 11a und 11b miteinander
verbunden wurden, desweiteren mit jenem verbunden, der definiert
wurde, indem die supraleitenden Leitungsdrähte 21a und 21b miteinander
durch Lötmetall
verbunden wurden. Gleichermaßen wurde
der Verbindungkörper,
der definiert wurde, indem die supraleitenden Leitungsdrähte 21a und 21b miteinander
verbunden wurden, mit jenem verbunden, der definiert wurde, indem
die supraleitenden Leitungsdrähte 31a und 31b miteinander
durch Lötmetall
verbunden wurden.
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3 ist
eine Längsquerschnittsansicht,
die typischerweise eine Verbindungsstruktur für die supraleitenden Leiter
A und B zeigt, die auf die vorerwähnte Weise erhalten wurde.
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Wie
man 3 entnimmt, wurde der Verbindungskörper, der
definiert wurde, indem die supraleitenden Leitungsdrähte 11a und 11b miteinander
verbunden wurden, desweiteren mit jenem verbunden, der definiert wurde,
indem die supraleitenden Leitungsdrähte 21a und 21b miteinander
durch eine Lötmetallschicht 4 verbunden wurden.
Gleichermaßen
wurde der Verbindungkörper,
der definiert wurde, indem die supraleitenden Leitungsdrähte 21a und 21b miteinander
verbunden wurden, desweiteren mit jenem verbunden, der definiert wurde,
indem die supraleitenden Leitungsdrähte 31a und 31b miteinander
durch eine Lötmetallschicht 4 verbunden
wurden. Jede der Lötmetallschichten 4,
die diese Verbindungskörper
weiter miteinander verbinden, hatte ebenfalls ein Dicke von ungefähr 10 bis
100 mm und eine Länge
von ungefähr
30 mm.
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Beispiel 2
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Nachdem
die supraleitenden Leitungsdrähte,
die die supraleitenden Leiter A bzw. B bilden, miteinander verbunden
waren wie in 2 gezeigt, wurde der Verbindungskörper, der
definiert wurde, indem die supraleitenden Leitungsdrähte 11a und 11b miteinander
verbunden wurden, von jenem elektrisch isoliert, der definiert wurde,
indem die supraleitenden Leitungsdrähte 21a und 21b miteinander
verbunden wurden, indem ein Teflonband dazwischen eingefügt wurde.
Gleichermaßen
wurde der Verbindungkörper,
der definiert wurde, indem die supraleitenden Leitungsdrähte 21a und 21b miteinander
verbunden wurden, ebenfalls von jenem elektrisch isoliert, der definiert
wurde, indem die supraleitenden Leitungsdrähte 31a und 31b miteinander
verbunden wurden, indem ein Teflonband dazwischen eingefügt wurde.
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4 ist
eine Längsquerschnittsansicht,
die typischerweise eine Verbindungsstruktur für die supraleitenden Leiter
A und B zeigt, die auf die vorerwähnte Weise erhalten wurde.
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Wie
man 4 entnimmt, wurde der Verbindungskörper, der
definiert wurde, indem die supraleitenden Leitungsdrähte 11a und 11b miteinander
verbunden wurden, durch ein Teflonband 5 von jenem elektrisch
isoliert, der definiert wurde, indem die supraleitenden Leitungsdrähte 21a und 21b miteinander
verbunden wurden. Gleichermaßen
wurde der Verbindungkörper,
der definiert wurde, indem die supraleitenden Leitungsdrähte 21a und 21b miteinander
verbunden wurden, ebenfalls durch ein Teflonband 5 von
jenem elektrisch isoliert, der definiert wurde, indem die supraleitenden
Leitungsdrähte 31a und 31b miteinander
verbunden wurden. Jedes von diesen Teflonbändern 5 hatte eine
Dicke von ungefähr
50 mm und eine Länge
von ungefähr
30 mm, ähnlich
zu den Verbindungsbereichen.
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Während die
Teflonbänder 5 Längen haben
müssen,
die wenigstens identisch zu jenen der Verbindungsbereiche sind,
um die Verbindungskörper
voneinander elektrisch zu isolieren, können solche Teflonbänder 5 Längen besitzen,
die größer sind
als jene der Verbindungsbereiche, wie in 5 gezeigt.
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Als
ein Verfahren zum elektrischen Isolieren von Verbindungskörpern voneinander
durch Teflonbänder ist
ebenfalls ein Verfahren des Umwickelns der Peripherien der verbundenen
Bereiche der Verbindungskörper mit
Teflonbändern
denkbar, zusätzlich
zu dem vorerwähnten
Verfahren des Einfügens
der Teflonbänder
zwischen den Verbindungskörpern.
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Die 6 und 7 sind
eine Längs-
bzw. Querschnittsansicht, die typischerweise eine Verbindungsstruktur
für supraleitende
Leiter im Fall des Umwickelns mit Teflonbändern zeigen.
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Wie
man den 6 und 7 entnimmt,
sind Teflonbänder 5 um
die gesamten Peripherien der Verbindungskörper herum gewickelt. Gemäß dieser
Struktur kann eine weitere Verringerung des Verbindungswiderstandes
erwartet werden.
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Auch
in diesem Fall müssen
die Teflonbänder 5 über Längen gewickelt
werden, die wenigstens identisch zu jenen der Verbindungsbereiche
sind, oder können über Bereiche
gewickelt werden, die länger
als die Verbindungsbereiche sind.
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Vergleichsbeispiel 1
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Zum
Zwecke des Vergleichs wurden supraleitende Leiter A und B durch
Lötmetall,
das aus Pb-Sn bestand, in einem Zustand miteinander elektrisch verbunden,
in dem sie miteinander ungefähr
30 mm überlagert waren.
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26 ist
eine Längsquerschnittsansicht,
die typischerweise eine Verbindungsstruktur für die supraleitenden Leiter
A und B zeigt, die auf die vorerwähnte Weise erhalten wurde.
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Wie
man 26 entnimmt, wurde der supraleitende Leiter A,
der gebildet wurde, indem man die supraleitenden Leitungsdrähte 11a, 21a und 31a zusammenfügte, integral
mit dem supraleitenden Leiter B, der gebildet wurde, indem man die
supraleitenden Leitungsdrähte 11b, 21b und 31b zusammenfügte, durch
eine Lötmetallschicht 4 verbunden.
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Verbindungswiderstandsmesstest
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Was
die Verbindungsstrukturen gemäß den Beispielen
1 und 2 und dem Vergleichsbeispiel 1, die in den 3, 4 bzw. 26 gezeigt
sind, anbelangt, wurden drei Proben einer Messung des Verbindungswiderstandes
unterworfen und die erhaltenen Werte wurden miteinander verglichen.
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Der
Verbindungswiderstand wurde berechnet, indem jede Probe mit flüssigem Stichstoff
gekühlt,
Anschlüsse
auf Bereichen von 10 mm von beiden Enden der verbundenen Bereiche
zum Einspeisen eines Gleichstromes angebracht und ein Stromwert
und ein Spannungswert bei einer Entfernung von ungefähr 50 mm
zwischen den Aschlüssen
gemessen wurde.
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Tabelle
1 zeigt die Ergebnisse der Messung.
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Wie
man Tabelle 1 entnimmt, wurde der Verbindungswiderstand in Beispiel
1, das die supraleitenden Leitungsdrähte miteinander verbindet,
im Vergleich zum Vergleichsbeispiel 1, das die Leiter integral miteinander
verbindet, verringert.
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Man
erkennt ebenfalls, dass der Verbindungswiderstand in Beispiel 2,
das die Verbindungskörper
voneinander elektrisch isoliert, weiter verringert wurde.
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Die
vorerwähnte
Offenbarung in Bezug auf Beispiel 2 zeigt nur konkrete Beispiele
der vorliegenden Erfindung. Mit anderen Worten, die Anwendung der
vorliegenden Erfindung ist nicht beschränkt auf die Verbindung zwischen
dreischichtigen Leitern aus bandartigen supraleitenden Multifilament-Leitungsdrähten. Eine beispielhafte
Anwendung der vorliegenden Erfindung auf supraleitende Leiter, die
eine andere Struktur haben, wird nun unter Bezugnahme auf die übrigen Zeichnungen
beschrieben.
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8 ist
eine Querschnittsansicht, die typischerweise eine beispielhafte
Struktur eines supraleitenden Leiters zeigt.
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Die 9 bis 14 sind
Querschnittsansichten, die typischerweise Verbindungsstrukturen
für Paare von
supraleitenden Leitern A und B zeigen, von denen jeder die in 8 gezeigte
Struktur besitzt, jeweils miteinander.
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Im
Fall des Verbindens von zwei supraleitenden Leitern A und B miteinander,
von denen jeder die in 8 gezeigte Struktur besitzt,
ist beispielsweise ein Verfahren des Verbindens der supraleitenden
Leitungsdrähte 11a und 11b,
die die supraleitenden Leiter A bzw. B bilden, miteinander durch
eine Lötmetallschicht 4, derart,
dass die Bandoberflächen
miteinander überlagert
sind, während
des ebenfalls Verbindens der supraleitenden Leitungsdrähte 21a und 21b und 31a und 31b,
die die supraleitenden Leiter A bzw. B bilden, gleichermaßen miteinander
durch Lötmetallschichten 4,
wie in 9 gezeigt, denkbar.
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Wie
in 10 gezeigt ist, kann ein Verbindungskörper, der
definiert wurde, indem die supraleitenden Leitungsdrähte 11a und 11b miteinander
verbunden wurden, weiter durch eine Lötmetallschicht 4 mit
jenem verbunden werden, der definiert wurde, indem die supraleitenden
Leitungsdrähte 21a und 21b miteinander verbunden
wurden, während
der Verbindungkörper,
der definiert wurde, indem die supraleitenden Leitungsdrähte 21a und 21b miteinander
verbunden wurden, ebenfalls mit jenem, der definiert wurde, indem
die supraleitenden Leitungsdrähte 31a und 31b miteinander
verbunden wurden, gleichermaßen
durch eine Lötmetallschicht 4 verbunden
wird.
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In Übereinstimmung
mit der Erfindung kann der Verbindungskörper, der definiert wurde,
indem die supraleitenden Leitungsdrähte 11a und 11b miteinander
verbunden wurden, von jenem durch ein Isolierband 5 elektrisch
isoliert werden, der definiert wurde, indem die supraleitenden Leitungsdrähte 21a und 21b miteinander
verbunden wurden, während
der Verbindungkörper,
der definiert wurde, indem die supraleitenden Leitungsdrähte 21a und 21b miteinander
verbunden wurden, ebenfalls von jenem, der definiert wurde, indem
die supraleitenden Leitungsdrähte 31a und 31b miteinander
verbunden wurden, gleichermaßen
durch ein Isolierband 5 elektrisch isoliert wird, wie in 11 gezeigt.
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Die
in den 9, 10 und 11 gezeigten
Beispiele fallen mit jenen zusammen, die in den 2, 3 bzw. 4 oder 5 gezeigt
sind.
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Im
Fall des Verbindens von zwei supraleitenden Leitern A und B miteinander,
von denen jeder die in 8 gezeigte Struktur besitzt,
ist andererseits ebenfalls beispielsweise ein Verfahren des Verbindens
der supraleitenden Leitungsdrähte 11a und 11b,
die die supraleitenden Leiter A bzw. B bilden, miteinander durch
eine Lötmetallschicht 4,
derart, dass die Seitenoberflächen
der bandartigen Leitungsdrähte 11a und 11b miteinander überlagert
sind, während
des ebenfalls Verbindens der supraleitenden Leitungsdrähte 21a und 21b und 31a und 31b,
die die supraleitenden Leiter A bzw. B bilden, gleichermaßen miteinander
durch Lötmetallschichten 4,
wie in 12 gezeigt, denkbar.
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Desweiteren
kann der Verbindungskörper,
der definiert wurde, indem die supraleitenden Leitungsdrähte 11a und 11b miteinander
verbunden wurden, weiter durch eine Lötmetallschicht 4 mit
jenem verbunden werden, der definiert wurde, indem die supraleitenden
Leitungsdrähte 21a und 21b miteinander
verbunden wurden, während
der Verbindungkörper,
der definiert wurde, indem die supraleitenden Leitungsdrähte 21a und 21b miteinander
verbunden wurden, ebenfalls mit jenem, der definiert wurde, indem
die supraleitenden Leitungsdrähte 31a und 31b miteinander
verbunden wurden, gleichermaßen
durch eine Lötmetallschicht 4 verbunden
wird, wie in 13 gezeigt.
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In Übereinstimmung
mit der Erfindung kann der Verbindungskörper, der definiert wurde,
indem die supraleitenden Leitungsdrähte 11a und 11b miteinander
verbunden wurden, von jenem durch ein Isolierband 5 elektrisch
isoliert werden, der definiert wurde, indem die supraleitenden Leitungsdrähte 21a und 21b miteinander
verbunden wurden, während
der Verbindungkörper,
der definiert wurde, indem die supraleitenden Leitungsdrähte 21a und 21b miteinander
verbunden wurden, ebenfalls von jenem, der definiert wurde, indem
die supraleitenden Leitungsdrähte 31a und 31b miteinander
verbunden wurden, gleichermaßen
durch ein Isolierband 5 elektrisch isoliert wird, wie in 14 gezeigt.
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15 ist
eine Querschnittsansicht, die typischerweise eine weitere beispielhafte
Struktur eines supraleitenden Leiters zeigt.
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Die 16 bis 21 sind
Querschnittsansichten, die typischerweise Verbindungsstrukturen
für Paare
von supraleitenden Leitern A und B zeigen, von denen jeder jeweils
die in 15 gezeigte Struktur besitzt.
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Im
Fall des Verbindens von zwei supraleitenden Leitern A und B miteinander,
von denen jeder die in 15 gezeigte Struktur besitzt,
ist beispielsweise ein Verfahren des Verbindens der supraleitenden
Leitungsdrähte 11a und 11b,
die die supraleitenden Leiter A bzw. B bilden, miteinander durch
eine Lötmetallschicht 4, derart,
dass die Bandoberflächen
miteinander überlagert
sind, während
des ebenfalls Verbindens der supraleitenden Leitungsdrähte 21a und 21b und 31a und 31b,
die die supraleitenden Leiter A bzw. B bilden, gleichermaßen miteinander
durch Lötmetallschichten 4,
wie in 16 gezeigt, denkbar.
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Wie
in 17 gezeigt kann ein Verbindungskörper, der
definiert wurde, indem die supraleitenden Leitungs drähte 11a und 11b miteinander
verbunden wurden, weiter durch eine Lötmetallschicht 4 mit
jenem verbunden werden, der definiert wurde, indem die supraleitenden
Leitungsdrähte 21a und 21b miteinander
verbunden wurden, während
der Verbindungkörper,
der definiert wurde, indem die supraleitenden Leitungsdrähte 21a und 21b miteinander
verbunden wurden, ebenfalls mit jenem, der definiert wurde, indem
die supraleitenden Leitungsdrähte 31a und 31b miteinander
verbunden wurden, gleichermaßen
durch eine Lötmetallschicht 4 verbunden
wird.
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In Übereinstimmung
mit der Erfindung kann der Verbindungskörper, der definiert wurde,
indem die supraleitenden Leitungsdrähte 11a und 11b miteinander
verbunden wurden, von jenem durch ein Isolierband 5 elektrisch
isoliert werden, der definiert wurde, indem die supraleitenden Leitungsdrähte 21a und 21b miteinander
verbunden wurden, während
der Verbindungkörper,
der definiert wurde, indem die supraleitenden Leitungsdrähte 21a und 21b miteinander
verbunden wurden, ebenfalls von jenem, der definiert wurde, indem
die supraleitenden Leitungsdrähte 31a und 31b miteinander
verbunden wurden, gleichermaßen
durch ein Isolierband 5 elektrisch isoliert wird, wie in 18 gezeigt.
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Im
Fall des Verbindens von zwei supraleitenden Leitern A und B miteinander,
von denen jeder die in 15 gezeigte Struktur besitzt,
ist andererseits ebenfalls beispielsweise ein Verfahren des Verbindens
der supraleitenden Leitungsdrähte 11a und 11b,
die die supraleitenden Leiter A bzw. B bilden, miteinander durch eine
Lötmetallschicht 4,
derart, dass die Seitenoberflächen
der bandartigen Leitungsdrähte 11a und 11b miteinander überlagert
sind, während
des ebenfalls Verbindens der supraleitenden Leitungsdrähte 21a und 21b und 31a und 31b,
die die supraleitenden Leiter A bzw. B bilden, gleichermaßen miteinander
durch Lötmetallschichten 4,
wie in 12 gezeigt, denkbar.
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Desweiteren
kann ein Verbindungskörper,
der definiert wurde, indem die supraleitenden Leitungsdrähte 11a und 11b miteinander
verbunden wurden, weiter durch eine Lötmetallschicht 4 mit
jenem verbunden werden, der definiert wurde, indem die supraleitenden
Leitungsdrähte 21a und 21b miteinander
verbunden wurden, während
der Verbindungkörper,
der definiert wurde, indem die supraleitenden Leitungsdrähte 21a und 21b miteinander
verbunden wurden, ebenfalls mit jenem, der definiert wurde, indem
die supraleitenden Leitungsdrähte 31a und 31b miteinander
verbunden wurden, gleichermaßen
durch eine Lötmetallschicht 4 verbunden
wird, wie in 20 gezeigt.
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In Übereinstimmung
mit der Erfindung kann der Verbindungskörper, der definiert wurde,
indem die supraleitenden Leitungsdrähte 11a und 11b miteinander
verbunden wurden, von jenem durch ein Isolierband 5 elektrisch
isoliert werden, der definiert wurde, indem die supraleitenden Leitungsdrähte 21a und 21b miteinander
verbunden wurden, während
der Verbindungkörper,
der definiert wurde, indem die supraleitenden Leitungsdrähte 21a und 21b miteinander
verbunden wurden, ebenfalls von jenem, der definiert wurde, indem
die supraleitenden Leitungsdrähte 31a und 31b miteinander
verbunden wurden, gleichermaßen
durch ein Isolierband 5 elektrisch isoliert wird, wie in 21 gezeigt.
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22 ist
eine Querschnittsansicht, die noch eine weitere beispielhafte Struktur
eines supraleitenden Leiters zeigt.
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Die 23 bis 25 sind
Querschnittsansichten, die typischerweise Verbindungsstrukturen
für Paare
von supraleitenden Leitern A und B zeigen, von denen jeder jeweils
die in 22 gezeigte Struktur besitzt.
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Im
Fall des Verbindens von zwei supraleitenden Leitern A und B miteinander,
von denen jeder die in 15 gezeigte Struktur besitzt,
ist beispielsweise ein Verfahren des Verbindens der supraleitenden
Leitungsdrähte 11a und 11b,
die die supraleitenden Leiter A bzw. B bilden, miteinander durch
eine Lötmetallschicht 4 während des
ebenfalls Verbindens der supraleitenden Leitungsdrähte 21a und 21b, 31a und 31b, 41a und 41b und 51a und 51b,
die die supraleitenden Leiter A bzw. B bilden, gleichermaßen miteinander
durch Lötmetallschichten 4,
wie in 23 gezeigt, denkbar.
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Wie
in 24 gezeigt kann ein Verbindungskörper, der
definiert wurde, indem die supraleitenden Leitungsdrähte 11a und 11b miteinander
verbunden wurden, weiter durch eine Lötmetallschicht 4 mit
jenem verbunden werden, der definiert wurde, indem die supraleitenden
Leitungsdrähte 31a und 31b miteinander
verbunden wurden, während
die Verbindungkörper,
die definiert wurden, indem die supraleitenden Leitungsdrähte 21a und 21b, 41a und 41b und 51a und 51b miteinander
verbunden wurden, ebenfalls mit jenem, der definiert wurde, indem
die supraleitenden Leitungsdrähte 31a und 31b miteinander
verbunden wurden, gleichermaßen durch
Lötmetallschichten 4 verbunden
werden.
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In Übereinstimmung
mit der Erfindung kann ein Isolierband 5 um den Verbindungskörper gewickelt werden,
der definiert wurde, indem die supraleitenden Leitungsdrähte 11a und 11b miteinander
verbunden wurden, um diesen Verbindungskörper von den übrigen zu
isolieren, während
Isolierbänder 5 ebenfalls
jeweils um die Verbindungkörper
herum gewickelt werden, die definiert wurden, indem die supraleitenden
Leitungsdrähte 31a und 31b, 41a und 41b und 51a und 51a miteinander
verbunden wurden, um diese Verbindungskörper voneinander zu isolieren,
wie in 25 gezeigt.
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Obwohl
die vorliegende Erfindung ausführlich
beschrieben und veranschaulicht worden ist, versteht es sich klarerweise,
dass dies nur der Veranschaulichung diente und nur beispielhaft
war und nicht als Ein schränkung
verstanden werden darf, da der Geltungsbereich der vorliegenden
Erfindung nur durch die beigefügten
Ansprüche
begrenzt wird.