EP0107830A1 - Permanent current switch for short-circuiting at least one superconducting magnet winding - Google Patents

Permanent current switch for short-circuiting at least one superconducting magnet winding Download PDF

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EP0107830A1
EP0107830A1 EP83110191A EP83110191A EP0107830A1 EP 0107830 A1 EP0107830 A1 EP 0107830A1 EP 83110191 A EP83110191 A EP 83110191A EP 83110191 A EP83110191 A EP 83110191A EP 0107830 A1 EP0107830 A1 EP 0107830A1
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    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/002—Very heavy-current switches
    • H01H33/004—Very heavy-current switches making use of superconducting contacts

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  • Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (AREA)

Abstract

Der Dauerstromschalter zum Kurzschließen mindestens einer supraleitenden Magnetwicklung enthält mindestens zwei Kontaktstücke, die jeweils mehrere, parallel untereinander angeordnete und mit einem Trägerelement verbundene, supraleitende, von einem kryogenen Kühlmittel gekühlte Leiterstücke aufweisen, und eine Betätigungsvorrichtung zum Aneinanderfügen der supraleitenden Leiterstücke mit einer vorbestimmten Kontaktkraft. Um Kontaktwiderstände, wie sie für supraleitende Großmagnete gefordert werden, zu gewährleisten, sieht die Erfindung vor, daß die supraleitenden Leiterstücke (5, 6) an den einander zugewandten Oberflächen der Kontaktstücke (2, 3) in zumindest weitgehend parallelen Ebenen liegend so angeordnet sind, daß die Leiterstücke (5) des ersten Kontaktstückes (2) die Leiterstücke (6) des weiteren Kontaktstückes (3) kreuzen, und daß ferner die Leiterstücke (5) des ersten Kontaktstückes (2) fest an der Oberfläche des entsprechenden Trägerelementes (4) angebracht sind, während jedes Leiterstück (6) des weiteren Kontaktstückes (3) zumindest über jedem Kreuzungspunkt (7) mit den Leiterstücken (5) des ersten Kontaktstückes (2) mittels einer federnden Abstützungseinrichtung (9) an dem zugehörigen Trägerelement (8) gehalten ist.The continuous current switch for short-circuiting at least one superconducting magnetic winding contains at least two contact pieces, each of which has a plurality of superconducting conductor pieces which are arranged in parallel with one another and connected to a carrier element and are cooled by a cryogenic coolant, and an actuating device for joining the superconducting conductor pieces to one another with a predetermined contact force. In order to ensure contact resistances, as required for large superconducting magnets, the invention provides that the superconducting conductor pieces (5, 6) are arranged lying on the mutually facing surfaces of the contact pieces (2, 3) in at least largely parallel planes, that the conductor pieces (5) of the first contact piece (2) cross the conductor pieces (6) of the further contact piece (3), and that the conductor pieces (5) of the first contact piece (2) are firmly attached to the surface of the corresponding carrier element (4) are while each conductor piece (6) of the further contact piece (3) is held at least above each crossing point (7) with the conductor pieces (5) of the first contact piece (2) by means of a resilient support device (9) on the associated carrier element (8).

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Dauerstromschalter zum Kurzschließen mindestens einer supraleitenden Magnetwicklung mit mindestens zwei Kontaktstücken, die jeweils mehrere, parallel untereinander angeordnete und mit einem Trägerelement verbundene, supraleitende, von einem kryogenen Kühlmittel gekühlte Leiterstücke aufweisen, und mit einer Betätigungsvorrichtung zum Aneinanderfügen der supraleitenden Leiterstücke mit einer vorbestimmten Kontaktkraft. Ein entsprechender Dauerstromschalter ist aus der DE-OS 25 21 328 bekannt.The invention relates to a continuous current switch for short-circuiting at least one superconducting magnetic winding with at least two contact pieces, each of which has a plurality of superconducting conductor pieces, which are arranged in parallel with one another and connected to a carrier element, and are cooled by a cryogenic coolant, and with an actuating device for joining the superconducting conductor pieces together with a predetermined contact force. A corresponding continuous current switch is known from DE-OS 25 21 328.

Wenn das magnetische Feld einer supraleitenden Magnetwicklung, insbesondere einer Hochfeldmagnetspule, einmal aufgebaut ist, braucht zur Aufrechterhaltung des Feldes der Spule von außen praktisch keine weitere elektrische Energie mehr zugefuhrt zu werden. Dann ist lediglich der Energiebedarf der zur Aufrechterhaltung des supraleitenden Zustandes der Wiaklung benötigten Kälteeinrichtungen noch zu decken. Zur Speicherung der in die Magnetwicklung eingespeisten elektrischen Energie kann man deshalb die Magnetwicklung an ihren Enden mittels eines möglichst widerstandsarmen Dauerstromschalters kurzschließen. Der Strom fließt dann fast ungedämpft in dem so ausgebildeten, kurzgeschlossenen Stromkreis, und die zur Erregung der Magnetwicklung erforderliche Stromversorgung kann somit unterbrochen werden.Once the magnetic field of a superconducting magnetic winding, in particular a high-field magnetic coil, has been built up, practically no further electrical energy needs to be supplied to the coil from the outside in order to maintain the field. Then only the energy requirement of the refrigeration devices required to maintain the superconducting state of the winding is still to be covered. To store the electrical energy fed into the magnet winding, the ends of the magnet winding can therefore be short-circuited by means of a low-resistance permanent current switch. The current then flows almost undamped in the short-circuited circuit, and the power supply required to excite the magnet winding can thus be interrupted.

Der bekannte Dauerstromschalter enthält zwei Kontaktstücke, die jeweils ein Trägerelement aus normalleitendem Material als Matrix aufweisen, in der untereinander parallel angeordnete supraleitende Leiterstücke eingebettet sind. Eine zum öffnen und Schließen des Schalters erforderliche mechanische Betätigungsvorrichtung ist so gestaltet, daß jeweils die supraleitenden Leiterstücke der beiden Kontaktstücke sowie ihre normalleitenden Teile aneinandergefügt werden können. Die Kontaktflächen werden dabei indirekt von einem kryogenen Kühlmittel auf der Betriebstemperatur der supraleitenden Leiterstücke gehalten, da sie in einer Vakuumkammer angeordnet sind, um so Verunreinigungen der Oberflächen ausschließen zu können.The known continuous current switch contains two contact pieces, each of which has a carrier element made of normally conducting material as a matrix, in which superconducting conductor pieces arranged parallel to one another are embedded. A mechanical actuating device required to open and close the switch is designed such that the superconducting conductor pieces of the two contact pieces and their normally conductive parts can be joined together. The contact surfaces are held indirectly by a cryogenic coolant at the operating temperature of the superconducting conductor pieces, since they are arranged in a vacuum chamber in order to be able to exclude contamination of the surfaces.

Bei diesem Dauerstromschalter ist die Oberfläche des einen Kontaktstückes gekrümmt gestaltet, während das andere Kontaktstück z.B. eine ebene oder eine konkav geformte Oberfläche aufweisen kann. Um einen geringen Übergangswiderstand zwischen den supraleitenden Leiterstücken der beiden Kontaktstücke zu gewährleisten, ist neben einer exakten Führung der Kontaktstücke auch eine verhältnismäßig hohe Kontaktkraft erforderlich. Dennoch kann dabei nicht gewährleistet werden, daß alle entsprechenden supraleitenden Leiterstücke der beiden Kontaktstücke mit etwa gleicher Kontaktkraft aneinandergefügt werden und somit annähernd gleiche Übergangswiderstände hervorrufen. Vielmehr ist davon auszugehen, daß einzelne supraleitende Leiterstücke nur mit verhältnismäßig geringer Kontaktkraft aneinanderliegen und somit zu entsprechend hohen Übergangswiderständen führen. Bei dem bekannten Dauerstromschalter lassen sich somit reproduzierbare Widerstände in der Größenordnung von 10-9 Ω oder noch weniger nicht ohne weiteres gewährleisten. Derartige Widerstände werden insbesondere für supraleitende Großmagnete, wie sie z.B. für Einrichtungen zur Kernfusion oder zur Kernspintomographie vorzusehen sind, gefordert.In this continuous current switch, the surface of one contact piece is curved, while the other contact piece can have, for example, a flat or a concave surface. In order to ensure a low contact resistance between the superconducting conductor pieces of the two contact pieces, a relatively high contact force is required in addition to an exact guidance of the contact pieces. Nevertheless, it cannot be guaranteed that all corresponding superconducting conductor pieces of the two contact pieces are joined together with approximately the same contact force and thus cause approximately the same contact resistance. Rather, it can be assumed that individual superconducting conductor pieces lie against one another only with a relatively low contact force and thus lead to correspondingly high contact resistances. In the known continuous current switch, reproducible resistances in the order of magnitude of 10 -9 Ω or even less cannot be guaranteed easily Afford. Resistors of this type are required in particular for large superconducting magnets, such as are to be provided for devices for nuclear fusion or for magnetic resonance imaging, for example.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, den bekannten Daueratromachalter dahingehend zu verbessern, daß mit ihm auf einfache Weise Kontaktwiderstände in der genannten Größenordnung zu erhalten sind.It is therefore an object of the present invention to improve the known permanent ata age so that contact resistances of the order mentioned can be obtained in a simple manner.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäB dadurch gelöst, daß die supraleitenden Leiterstücke an den einander zugewandten Oberflächen der Kontaktstücke in zumindest weitgehend parallelen Ebenen liegend so angeordnet sind, daß die Leiterstücke des ersten Kontaktstückes die Leiterstücke des weiteren Kontaktstückes kreuzen, und daß ferner die Leiterstücke des ersten Kontaktstückes fest an der Oberfläche des entsprechenden Trägerelementes angebracht sind, während jedes Leiterstück des weiteren Kontaktstückes zumindest über jedem Kreuzungspunkt mit den Leiterstücken des ersten Kontaktstückes mittels einer federnden Abstützungseinrichtung an dem. zugehörigen Trägerelement gehalten ist.This object is achieved in that the superconducting conductor pieces are arranged lying on the mutually facing surfaces of the contact pieces in at least largely parallel planes such that the conductor pieces of the first contact piece cross the conductor pieces of the further contact piece, and that the conductor pieces of the first contact piece are also fixed are attached to the surface of the corresponding carrier element, while each conductor piece of the further contact piece at least above each crossing point with the conductor pieces of the first contact piece by means of a resilient support device on the. associated carrier element is held.

Mit dieser erfindungsgemäßen Ausgestaltung des Dauerstromschalters wird aufgrund einer Vielzahl definierter, kleiner Kontaktflächen mit jeweils annähernd gleicher Flächenpressung vorteilhaft erreicht, daß mit verhältnismäBig geringer Gesamtkraft die für gute Kontakte notwendige Flächenpressung ohne weiteres aufzubringen ist. Dabei hat die Parallelschaltung vieler Kontaktpunkte einerseits einen günstigen Einfluß auf den Gesamtwiderstand des Schalters, andererseits kann ohne weiteres eine Anpassung an die geforderte Stromtragfähigkeit des gesamten Leiters durch eine entsprechende Anzahl der Kontaktpunkte vorgenommen werden.With this embodiment of the continuous current switch according to the invention, due to a large number of defined, small contact surfaces, each with approximately the same surface pressure, it is advantageously achieved that the surface pressure necessary for good contacts can be easily applied with a relatively low total force. The parallel connection of many contact points on the one hand has a favorable influence on the overall resistance of the switch, and on the other On the one hand, an adaptation to the required current carrying capacity of the entire conductor can be made by a corresponding number of contact points.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des Dauerstromachalters nach der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.Advantageous embodiments of the continuous current switch according to the invention emerge from the subclaims.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung Bezug genommen, in deren Figuren 1 und 2 jeweils ein Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Dauerstromschalters schematisch veranschaulicht sind.To further explain the invention, reference is made to the drawing, in which FIGS. 1 and 2 each schematically illustrate a section through an exemplary embodiment of a continuous current switch according to the invention.

Der in Figur 1 in einem Querschnitt angedeutete Dauerstromschalter enthält zwei Kontaktatücke 2 und z, die mittels einer in der Figur nicht näher ausgeführten Betätigungsvorrichtung relativ zueinander beweglich bzw. aneinanderzufügen sind. Beispielsweise ist das erste Kontaktstück 2 ortsfest angeordnet, während das weitere, beweglich gestaltete Kontaktstück 3 mittels der Betätigungsvorrichtung mit einer durch einen Pfeil dargestellten Betätigungskraft F gegen das ortsfeste Kontaktstück 2 gepreßt werden kann.The continuous current switch indicated in a cross section in FIG. 1 contains two contact pieces 2 and z which can be moved or joined together by means of an actuating device which is not shown in the figure. For example, the first contact piece 2 is arranged stationary, while the further, movably designed contact piece 3 can be pressed against the stationary contact piece 2 by means of the actuating device with an actuating force F represented by an arrow.

Die beiden Kontaktstücke 2 und 3 sind jeweils mit den Enden der Leiter mindestens einer in der Figur nicht dargestellten supraleitenden Magnetwicklung elektrisch leitend verbunden oder stellen unmittelbar die Leiterenden dieser Wicklung dar. Bei den Magnetwicklungen kann es sich beispielsweise um die wicklungen eines Magnetsystems zur Erzeugung des magnetischen Grundfeldes einer Anlage zur KernspinTomographie oder um die Wicklung eines Magneten einer Kernfusionsanlage handeln.The two contact pieces 2 and 3 are each electrically conductively connected to the ends of the conductors of at least one superconducting magnetic winding (not shown in the figure) or directly represent the conductor ends of this winding Basic field of a nuclear spin system Tomography or the winding of a magnet of a nuclear fusion system.

Das beispielsweise ortsfeste Kontaktatück 2 enthält eine ebene Kontaktplatt 4, auf deren dem beweglichen Kontaktatück 3 zugewandten Oberfläche eines Vielzahl von untereinander parallel ausgerichteten, supraleitenden Leiterstücken 5 mechanisch fest angeordnet sind. Beispielsweise sind mindestens fünf supraleitende Leiterstücke 5 auf der für sie als Trägerelement dienenden Kontaktplatte 4 aufgelötet. Die Kontaktplatte 4 besteht vorteilhaft aus einem elektrisch gut leitenden, bei der Betriebstemperatur der supraleitenden Leiterstücke 5 normalleitenden Material wie z.B. aus Kupfer oder Aluminium. Bei den supraleitenden Leiterstücken, die z.B. runden oder rechteckigen Querschnitt aufweisen, kann es sich insbesondere um sogenannte Hochstromsupraleiter handeln. Diese Leiterstücke können sowohl unstabilisiert wie auch mit normalleitendem Material stabilisiert sein, wobei vorzugsweise aupraleitende Leiterteile dieser Leiterstücke zumindest an der dem beweglichen Kontaktstück 3 zugewandten Oberflächenseite zu liegen kommen.The, for example, stationary contact piece 2 contains a flat contact plate 4, on the surface of which, facing the movable contact piece 3, a plurality of superconducting conductor pieces 5 aligned parallel to one another are mechanically fixed. For example, at least five superconducting conductor pieces 5 are soldered onto the contact plate 4 which serves as the carrier element. The contact plate 4 advantageously consists of an electrically highly conductive material which is normally conductive at the operating temperature of the superconducting conductor pieces 5, e.g. made of copper or aluminum. With the superconducting conductor pieces, e.g. have a round or rectangular cross-section, it can in particular be a so-called high-current superconductor. These conductor pieces can be both unstabilized and also stabilized with normally conductive material, preferably superconducting conductor parts of these conductor pieces coming to rest at least on the surface side facing the movable contact piece 3.

Auch das bewegliche Kontaktstück 3 enthält in entsprechender Weise eine Vielzahl von einzelnen, untereinander parallel ausgerichteten supraleitenden Leiterstücken 6. Diese Leiterstücke sind bezüglich der Leiterstücke 5 des ortsfesten Kontaktstückes 2 quer verlaufend angeordnet, so daß sich beim Aneinanderfügen der Leiterstücke 5 und 6 der beiden Kontaktstücke 2 und 3 eine Vielzahl von Kreuzunga- bzw. Kontaktpunkten 7 ergeben. Gemäß der Erfindung sollen dabei die Leiterstücke 6 an einer beweglichen, mit der Betätigungsvorrichtung verbundenen Kontaktplatte 8 nicht entsprechend den Leiterstücken 5 starr befestigt sein; vielmehr ist eine federnde Abstützung der Leiterstücke 6 gegenüber ihrer als Trägerelement dienenden Kontaktplatte 8 vorgesehen. Hierzu ist jedes Leiterstück 6 in den Bereichen seiner Kreuzungspunkte 7 mit jedem Leiterstück 5 des ortsfesten Kontaktstückes 2 über eine entsprechende Abstützungseinrichtung 9, die zugleich zur Führung und Halterung der Leiterstücke 6 dient, an der beweglichen Kontaktplatte 8 befestigt. Diese Vorrichtung 9 enthält eine durch eine entsprechende Bohrung 10 in der Kontaktplatte 8 hindurchragende Führungsstange 11, die an ihrem einen Ende an dem entsprechenden Supraleiterstück 6 über ein beispielsweise scheibenförmiges Verbindungselement 12 befestigt ist und die durch einen Anschlag 13 an ihrem gegenüberliegenden Ende gegen ein Herausrutschen aus der Bohrung 10 gesichert ist. Zwischen der Kontaktplatte 8 und dem an dem jeweiligen Supraleiterstück 6 befestigten Verbindungselement 12 ist eine die jeweilige Führungsstange 11 umschließende Feder 14 mit vorbestimmter Federkraft eingespannt.In a corresponding manner, the movable contact piece 3 also contains a large number of individual superconducting conductor pieces 6 aligned parallel to one another. These conductor pieces are arranged transversely with respect to the conductor pieces 5 of the stationary contact piece 2, so that when the conductor pieces 5 and 6 of the two contact pieces 2 are joined together and 3 result in a multiplicity of intersection or contact points 7. According to the invention, the conductor pieces 6 should be on a movable, contact plate 8 connected to the actuating device cannot be rigidly fastened in accordance with the conductor pieces 5; rather, a resilient support of the conductor pieces 6 is provided with respect to their contact plate 8 serving as a carrier element. For this purpose, each conductor piece 6 is fastened to the movable contact plate 8 in the areas of its crossing points 7 with each conductor piece 5 of the fixed contact piece 2 via a corresponding support device 9, which also serves to guide and hold the conductor pieces 6. This device 9 contains a guide rod 11 projecting through a corresponding bore 10 in the contact plate 8, which is fastened at one end to the corresponding superconductor piece 6 via, for example, a disk-shaped connecting element 12 and which by means of a stop 13 at its opposite end prevents it from slipping out the bore 10 is secured. Between the contact plate 8 and the connecting element 12 fastened to the respective superconductor piece 6, a spring 14 enclosing the respective guide rod 11 is clamped with a predetermined spring force.

Fügt man nun bei einem Schließen des Dauerstronschalters nach der Erfindung die Kontaktstücke 2 und 3 mit der vorbestimmten Betätigungskraft F aneinander, so wird an den einzelnen Kreuzungspunkten 7 jedes der Supraleiterstücke 5 mit den Supraleiterstücken 6 jeweils eine vorbestimmte Kontaktkraft K erzeugt, die aufgrund der von den einzelnen Federn 14 hervorgerufenen Druckkräfte für jeden Kontaktpunkt 7 zwischen den Supraleiterstücken 5 und 6 zumindest weitgehend gleich groß ist. Auf diese Weise wird erreicht, daß der Übergangswiderstand an jedem Kontaktpunkt entsprechend gleich klein ist. Es ist so möglich, mit einer verhältnismäßig geringen Betätigungskraft F die für die Kontakte notwendige hohe Flächenpressung aufzubringen, um so den geforderten niedrigen Übergangswiderstand in der Größenordnung von 10-9Ω zwischen den Kontakten zu erreichen. Durch die Parallelschaltung vieler Kontaktpunkte läßt sich einerseits ein entsprechend kleiner Gesamtwiderstand des Dauerstromschalters erreichen; außerdem kann man mit der Anzahl der Kontaktpunkte die Stromtragfähigkeit des gesamten Dauerstromschalters festlegen.If, when the permanent current switch according to the invention is closed, the contact pieces 2 and 3 are joined together with the predetermined actuating force F, a predetermined contact force K is generated at the individual crossing points 7 of each of the superconductor pieces 5 with the superconductor pieces 6, which is due to the individual springs 14 caused compressive forces for each contact point 7 between the superconductor pieces 5 and 6 is at least largely the same size. In this way it is achieved that the contact resistance is correspondingly small at each contact point. It is thus possible to apply the high surface pressure required for the contacts with a relatively low actuating force F in order to achieve the required low contact resistance of the order of 10 -9 Ω between the contacts. By connecting many contact points in parallel, a correspondingly small total resistance of the continuous current switch can be achieved; you can also determine the current carrying capacity of the entire continuous current switch with the number of contact points.

Die supraleitenden Leiterstücke 5 und 6 können unmittelbar in einem ihre Supraleitfähigkeit gewährleistenden kryogenen Medium, das insbesondere das KUhlmedium der angeschlossenen supraleitenden Magnetwicklung ist, angeordnet sein. Gegebenenfalls ist aber auch eine indirekte Kühlung dieser Leiterstücke möglich (vgl. DE-OS 25 21 328).The superconducting conductor pieces 5 and 6 can be arranged directly in a cryogenic medium ensuring their superconductivity, which is in particular the cooling medium of the connected superconducting magnet winding. If necessary, indirect cooling of these conductor sections is also possible (cf. DE-OS 25 21 328).

Die verhältnismäßig geringe Betätigungskraft F des Dauerstromschalters gestattet nicht nur die in Figur 1 angenommene Betätigung mittels eines Gestänges, sondern es ist auch eine pneumatische oder hydraulische Betätigung möglich. Eine solche Betätigung ist an sich bekannt (DE-PS 23 24 371). Ein entsprechendes Ausführungsbeispiel ist in Figur 2 als Querschnitt angedeutet. Dabei ist angenommen, daß eines der Kontaktatücke ortsfest ist und dem Kontaktstück 2 mit Supraleiterstücken 5 gemäß Figur 1 entspricht. Eine Vielzahl supraleitender Leiterstücke 16 eines weiteren,mit 17 bezeichneten Kontaktstückes dieses Schalters sind über eine pneumatische bzw. hydraulische Abstützungseinrichtung 18 mit einem ortsfesten, plattenförmigen Trägerelement 19 mechanisch verbunden. Die Abstützungseinrichtung 18 enthält eine dünne, ebene Membrane 20, die z.B. aus Edelstahl besteht und an der die Supraleiterstücke 16 entsprechend der Anordnung nach Figur 1 starr befestigt sind. Diese Membrane 20 ist über einen Federbalg 21 an dem ortsfesten Trägerelement 19 befestigt. Der von diesem Trägerelement 19, dem Federbalg 21 und der die Supraleiterstücke 16 haltenden Membrane 20 vakuumdicht umschlossene Innenraum 22 kann über eine Druckleitung 23 mit Druck beaufschlagt werden, so daß die Supraleiterstücke 16 mit etwa gleicher Kontaktkraft K auf die quer zu ihnen angeordneten Supraleiterstücke 5 des Kontaktstücks 2 gepreßt werden. Als Druckmittel kann hierzu insbesondere gasförmiges oder flüssiges Helium vorgesehen sein. Bei einer derartigen pneumatischen oder hydraulischen Betätigung läßt sich somit vorteilhaft auf Gestänge und entsprechende Durchiführungen, die zu Wärmeeinleitungsverlusten auf die Supraleiterstücke führen, verzichten. Daneben besteht die Möglichkeit, den Schalter auf einfache Weise z.B. in Helium-Atmosphäre oder im Vakuum zu kapseln und so Oxidationen und Langzeitveränderungen des Übergangswiderstandes zu vermeiden.The relatively low actuating force F of the continuous current switch not only permits the actuation assumed in FIG. 1 by means of a linkage, but also a pneumatic or hydraulic actuation is possible. Such actuation is known per se (DE-PS 23 24 371). A corresponding exemplary embodiment is indicated in FIG. 2 as a cross section. It is assumed that one of the contact pieces is stationary and corresponds to the contact piece 2 with superconductor pieces 5 according to FIG. 1. A multiplicity of superconducting conductor pieces 16 of a further contact piece, designated 17, of this switch are connected via a pneumatic or hydraulic support device 18 with a fixed, plat ten-shaped carrier element 19 mechanically connected. The support device 18 contains a thin, flat membrane 20, which consists, for example, of stainless steel and to which the superconductor pieces 16 are rigidly fastened in accordance with the arrangement according to FIG. This membrane 20 is fastened to the stationary support element 19 via a bellows 21. The interior 22 of this support element 19, the bellows 21 and the membrane 20 holding the superconductor pieces 16, which are vacuum-tight, can be pressurized via a pressure line 23, so that the superconductor pieces 16 have approximately the same contact force K on the superconductor pieces 5 arranged transversely to them Contact piece 2 are pressed. For this purpose, gaseous or liquid helium can in particular be provided as the pressure medium. With such a pneumatic or hydraulic actuation, it is thus advantageously possible to dispense with linkages and corresponding leadthroughs, which lead to heat losses on the superconductor pieces. In addition, there is the possibility of encapsulating the switch in a simple manner, for example in a helium atmosphere or in a vacuum, and thus avoiding oxidation and long-term changes in the contact resistance.

Besonders vorteilhaft kann der Dauerstromschalter nach der Erfindung für Magnetwicklungen vorgesehen werden, die mit supraleitenden Leiterseilen aus mehreren supraleitenden Einzelleitern gewickelt werden. Bei diesem Leitertyp können nämlich die supraleitenden Einzelleiter aus dem aufgefächerten Leiterseil unmittelbar die Supraleiterstücke der Kontaktstücke bilden.The continuous current switch according to the invention can be provided particularly advantageously for magnetic windings which are wound with superconducting conductor cables made of several superconducting individual conductors. With this type of conductor, the superconducting individual conductors can form the superconductor pieces of the contact pieces directly from the fanned-out conductor cable.

In den Ausführungsbeispielen wurde davon ausgegangen, daß der Dauerstromschalter nach der Erfindung nur zwei ebene Kontaktstücke mit aneinanderzufügenden Leiterstücken hat, wobei die Leiterstücke auf einer Ebene über jedem Kreuzungs- bzw. Kontaktpunkt abgefedert sind. Der Dauerstromschalter nach der Erfindung kann jedoch ebensogut auch mehr als zwei Ebenen mit Leitungsstücken aufweisen, wobei dann für jede zweite Ebene eine federnde Abstützung der Leiterstücke vorgesehen wird.In the exemplary embodiments, it was assumed that the continuous current switch according to the invention has only two flat contact pieces with conductor pieces to be joined together, the conductor pieces being cushioned on one level above each crossing or contact point. However, the continuous current switch according to the invention can equally well have more than two levels with line pieces, with resilient support of the conductor pieces being provided for every second level.

Claims (10)

1. Dauerstromschalter zum Kurzschließen mindestens einer supraleitenden Magnetwicklung mit mindestens zwei KontaktstUcken, die jeweils mehrere, parallel untereinander angeordnete und mit einem Trägerelement verbundene, supraleitende, von einem kryogenen Kühlmittel gekühlte Leiterstücke aufweisen, und mit einer Betätigusgsvorrichtung zum Aneinanderfügen der supraleitenden Leiterstücke mit einer vorbestimmten Kontaktkraft, dadurch gekennzeichnet , a) daß die supraleitenden Leiterstücke (5; 6, 16) an den einander zugewandten Oberflächen der Kontaktstücke (2; 3, 17) in zumindest weitgehend parallelen Ebenen liegend so angeordnet sind, daß die Leiterstücke (5).des ersten Kontaktstückes (2) die Leiterstücke (6, 16) des weiteren Kontaktstückes (3, 17) kreuzen, und b) daß ferner die Leiterstücke (5) des ersten Kontaktstückes (2) fest an der Oberfläche des entsprechenden Trägerelementes (4) angebracht sind, während jedes Leiterstück (6, 16) des weiteren Kontaktstückes (2, 17) zumindest über jedem Kreuzungspunkt (7) mit den Leiterstücken (5) des ersten Kontaktstückes (2) mittels einer federnden Abstützungseinrichtung (9; 18) an dem zugehörigen Trägerelement (8, 19) gehalten ist. 1. Continuous current switch for short-circuiting at least one superconducting magnetic winding with at least two contact pieces, each of which has a plurality of superconducting conductor pieces, which are arranged parallel to one another and connected to a carrier element and are cooled by a cryogenic coolant, and with an actuating device for joining the superconducting conductor pieces to one another with a predetermined contact force , characterized , a) that the superconducting conductor pieces (5; 6, 16) are arranged on the mutually facing surfaces of the contact pieces (2; 3, 17) in at least largely parallel planes such that the conductor pieces (5). of the first contact piece (2) cross the conductor pieces (6, 16) of the further contact piece (3, 17), and b) that the conductor pieces (5) of the first contact piece (2) are fixedly attached to the surface of the corresponding carrier element (4), while each conductor piece (6, 16) of the further contact piece (2, 17) at least above each crossing point (7 ) with the conductor pieces (5) of the first contact piece (2) by means of a resilient support device (9; 18) on the associated carrier element (8, 19). 2. Dauerstromschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die federnde Abstützugseinrichtung (9) ein mit einem Trägerelement (8) des weiteren Kontaktstückes (3) verbundenes Führungs- und Halterungsgestänge (11 bis 13) und eine zwischen dem zugehörigen Leiterstück (6) und dem Trägerelement (8) eingespannte Feder (14) enthält.2. Continuous current switch according to claim 1, characterized in that the resilient support pull device (9) with a support element (8) of the further contact piece (3) connected guide and bracket linkage (11 to 13) and one between the associated conductor piece (6) and the carrier element (8) contains clamped spring (14). 3. Dauerstromschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die federnde Abstützungseinrichtung (18) einen mit dem Trägerelement (19) des weiteren Kontaktstückes (17) verbundenen Federbalg (21) und eine Membrane (20) enthält, an der die Supraleiterstücke (16) befestigt sind, und daß der von dem Trägerelement (19), dem Federbalg (21) und der Membrane (20) eingeschlossene Innenraum (22) mittels eines gasförmigen oder flüssigen Kühlmittels unter Druck zu setzen ist.3. Continuous current switch according to claim 1, characterized in that the resilient support device (18) contains a bellows (21) connected to the carrier element (19) of the further contact piece (17) and a membrane (20) on which the superconductor pieces (16) are fixed, and that the interior space (22) enclosed by the carrier element (19), the bellows (21) and the membrane (20) is to be pressurized by means of a gaseous or liquid coolant. 4. Dauerstromschalter nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine dünne Membrane (20) aus Edelstahl.4. Continuous current switch according to claim 3, characterized by a thin membrane (20) made of stainless steel. 5. Dauerstromschalter nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet , daß als Druckmittel das Kühlmittel zum Kühlen der supraleitenden Magnetwicklung vorgesehen ist.5. Continuous current switch according to claim 3 or 4, characterized in that the coolant for cooling the superconducting magnet winding is provided as pressure medium. 6. Dauerstromschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Supraleiterstücke (5, 6, 16) aus unstabilisiertem supraleitenden Material bestehen.6. Continuous current switch according to one of claims 1 to 5, characterized in that the superconductor pieces (5, 6, 16) consist of unstabilized superconducting material. 7. Dauerstromschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Supraleitungsstücke (5, 6, 16) stabilisierte Ein- oder Vielkernleiter sind.7. Continuous current switch according to one of claims 1 to 5, characterized in that the superconducting pieces (5, 6, 16) are stabilized single or multi-core conductors. 8. Dauerstromschalter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß die Supraleiterstücke (5, 6, 16) zumindest an ihren aneinanderzufügenden Oberflächenteilen supraleitendes Material aufweisen.8. Continuous current switch according to claim 7, characterized in that the superconductor pieces (5, 6, 16) have at least on their surface parts to be joined together superconducting material. 9. Dauerstromschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet , daß jedes Kontaktstück (2, 3, 17) mindestens 5 Supraleiterstücke (5, 6, 16) enthält.9. Continuous current switch according to one of claims 1 to 8, characterized in that each contact piece (2, 3, 17) contains at least 5 superconductor pieces (5, 6, 16). 10. Dauerstromschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet , daß die Supraleiterstücke (5, 6, 16) der Kontaktstücke (2, 3, 17) in einem Vakuumraum angeordnet sind.10. Continuous current switch according to one of claims 1 to 9, characterized in that the superconductor pieces (5, 6, 16) of the contact pieces (2, 3, 17) are arranged in a vacuum space.
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