EP0724273B1 - Magneteinrichtung mit forciert zu kühlender supraleitender Wicklung - Google Patents

Magneteinrichtung mit forciert zu kühlender supraleitender Wicklung Download PDF

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EP0724273B1
EP0724273B1 EP96100489A EP96100489A EP0724273B1 EP 0724273 B1 EP0724273 B1 EP 0724273B1 EP 96100489 A EP96100489 A EP 96100489A EP 96100489 A EP96100489 A EP 96100489A EP 0724273 B1 EP0724273 B1 EP 0724273B1
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EP
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coolant
winding
cooling
coil housing
vacuum
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Helmut Marsing
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Siemens Corp
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Siemens AG
Siemens Corp
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F6/00—Superconducting magnets; Superconducting coils
    • H01F6/04—Cooling

Definitions

  • the invention relates to a magnetic device with a coil housing arranged in a vacuum-tight manner, with a winding made of superconducting conductors arranged in the coil housing and with at least one vacuum space surrounding the coil housing for thermal insulation of the winding.
  • the winding has at least one cooling channel through which a coolant which keeps the superconducting material of the conductors below their transition temperature T c is to be passed.
  • a corresponding magnet device can be found, for example, in EP-B-0 011 267 A1.
  • the windings of magnetic devices to be cooled can be created in particular with superconducting conductors.
  • the so-called classic alloys or compounds such as NbTi or Nb 3 Sn are generally provided as superconductor materials for this purpose.
  • the new high-T c superconductor materials such as those based on the Y-Ba-Cu-O or Bi-Sr-Ca-Cu-O material systems, have also been planned for such windings. While a helium cooling technology is required for the classic superconductor materials, a nitrogen cooling technology is also possible for the new high-T c superconductor materials.
  • a corresponding flow cooling technology with exclusively Coolant guided along the conductor is at the from EP 0 011 267 A1 mentioned at the outset Magnetic device not provided.
  • This magnetic device contains an arranged in an evacuated outer housing Coil housing to hold one of a winding frame recorded superconducting magnetic winding.
  • This winding consists of several mutually enclosing winding layers from a superconductor, being between neighboring ones Winding layers each have a coolant channel is formed.
  • the required coolant is first poured into one from the outside formed between the winding frame and the coil housing, as a space to be regarded as a coolant collecting space fed in and discharged to the outside.
  • the object of the present invention is a magnetic device of the type mentioned with flow cooling to indicate where the aforementioned problems of a forced Coolant flow are at least partially reduced and an effective use of the heat capacity of the coolant is made possible.
  • a superconducting winding 3 of a magnetic device 2 for example for a superconducting magnetic energy storage accepted.
  • the winding 3 is composed of several circular disk-shaped, a common coil axis A enclosing partial windings 3i (with 1 ⁇ i ⁇ n) together. In only some of these partial windings are indicated in the figure.
  • the partial windings are e.g. in the form of so-called double pancakes built with superconductors, for example one of the known classic superconductor materials and can therefore be cooled with LHe.
  • a common coolant distribution channel 5 is provided by the channel-like connections 6i to at least one each Leave the cooling duct through the respective partial winding 3i.
  • the Cooling channels through the partial windings can be in or on the superconductors themselves or through spaces be formed between the conductors.
  • Each partial winding 3i is wound on a section of a winding core 7, the preferably made of a plastic such as e.g. GRP or CFRP consists.
  • this winding core 7 is shown in the figure 2 can be seen in more detail and designated 7i. It is beneficial designed as a capsule-like coolant feed element.
  • This element 7i is on an inner ladder positioned the one with a formation of the partial winding 3i as a double disc of a pancake winding 3i at the transition from one to the other disc is present. Further the element 7i is provided with a passage opening 5i, the corresponding part of the coolant distribution channel 5 forms.
  • Coolant distribution channel 5 from which on the respective capsule-like coolant feed element winding in parallel partial flows can be forced cooled.
  • the through openings 5i to each other sealed.
  • the coolant K the winding from the inside out with a comparatively lower flow resistance in the existing cooling sections flow through against a leakage current.
  • a superconductor 10 can be provided, which has two cooling channels 11a and 11b, which by means of the coolant feed element 7i with the Coolant distribution channel 5 via those not shown in the figure channel-like connections (6i) are connected.
  • the flow directions of the coolant K are by arrows Lines indicated.
  • the head 10 contains one between the cooling channels 11a and 11b extending superconducting Conductor core 12 and is adjacent in the partial winding Conductor parts spaced apart by means of a conductor bandage 13, possibly also isolated.
  • This bandage is said to be in the first Line inflating magnetic forces absorb so that they at particularly large forces can consist of metal. Possibly it is also made of an insulating material such as glass fiber reinforced plastic.
  • coolant K forces the individual partial windings 3i Flows in the radial direction from the inside to the outside has, it emerges from the winding as shown in Figure 1 3 as coolant K 'at channel openings 14j in one Coolant bath room 15.
  • the outlet openings 14j are located expediently on the radially outer electrical Connections of the winding 3 and the electrical contact points between their adjacent sub-windings 3i.
  • the one Coolant K 'absorbing bath space 15 is between the the outside of the winding 3 and the inner wall of a high vacuum tight, the winding-receiving coil housing 16 existing gaps formed.
  • the bathroom 15 Filling coolant K 'thus at least largely floods the winding 3 from the outside. This is advantageous additional cooling capacity, especially for flow technology unevenly supplied winding parts, from the outside provided the winding.
  • the Coolant K in the coolant distribution channel 5 has a high vacuum density Feedthrough 17a through the wall of the coil housing 16 and for the removal of the coolant K 'advantageously only a single further high vacuum-tight bushing 17b is required.
  • a high vacuum density Feedthrough 17a through the wall of the coil housing 16 for the removal of the coolant K 'advantageously only a single further high vacuum-tight bushing 17b is required.
  • For potential isolation are in the corresponding Coolant supply line 18a and coolant discharge line 18b each provide a potential isolator 19a or 19b.
  • the electrical connection of the winding 3 for guidance a current I takes place separately via corresponding connecting lines 20a and 20b, which are insulated and highly vacuum tight on bushings 21a and 21b through the wall of the coil housing 16 are to be managed.
  • the coil housing is for thermal insulation in one High vacuum space 22 arranged.
  • This vacuum room is located inside an outer housing, not shown in the figure, which is generally at room temperature. Between this outer housing and the coil housing can still more thermal insulation agents such as cooled radiation shields, cooled gaps or other vacuum spaces are provided his.
  • Figure 3 shows a section through a double pancake designed part winding 3i in the area of its winding core section or coolant feed element 7i.
  • the coolant distribution channel 5 on the Coolant feed element 7 in a single superconductor 10 a first, inner winding layer to the two Cooling channels 11a and 11b leading connecting channels 6a and 6b evident.
  • This conductor 10 forms e.g. the inner Ladder crossing of the double disc of a pancake winding.
  • From the second winding layer is the partial winding 3i through two superconductors of the double disc lying side by side built up. Between adjacent partial windings is one for the coolant K 'of the coolant bath space 15 transparent disk-shaped insulation 23 is provided.
  • Towards this Coolant K ' is the coolant K in the coolant distribution channel 5 sealed.
  • the coolant K is the superconductor 10 of the winding 3 via a special coolant distribution channel 5 and the coolant supply line arranged in front 18a separated from the at least one electrical Lead 20a or 20b is supplied.
  • the coolant supply can also be via a designed as a waveguide electrical connecting conductor. It is possible to use a special coolant distribution channel to renounce.
  • coolant K only larger parts of the winding 3 or the entire winding is forced flows through until it reaches the coolant bath space 15.
  • a coolant guide is particularly useful for windings that are not subdivided into discrete partial windings on. In this case too there is a special coolant distribution channel not mandatory.

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Magneteinrichtung mit einem in einem Außengehäuse angeordneten, vakuumdicht asgeführten Spulengehäuse, mit einer in dem Spulengehäuse angeordneten Wicklung aus supraleitenden Leitern sowie mit mindestens einem das Spulengehäuse umgebenden Vakuumraum zur thermischen Isolation der Wicklung. Dabei weist die Wicklung mindestens einen Kühlkanal auf, durch welchen ein das supraleitende Material der Leiter unterhalb deren Sprungtemperatur Tc haltendes Kühlmittel zu führen ist. Eine entsprechende Magneteinrichtung ist z.B. der EP-B-0 011 267 A1 zu entnehmen.
Die zu kühlenden Wicklungen von Magneteinrichtungen z.B. für Anlagen zur Energiespeicherung, zur Führung von Strahlen geladener Teilchen oder zur Kernspintomographie (NMR) können insbesondere mit supraleitenden Leitern erstellt werden. Als Supraleitermaterialien werden hierfür im allgemeinen noch die sogenannten klassischen Legierungen oder Verbindungen wie z.B. NbTi bzw. Nb3Sn vorgesehen. Seit Ende 1986 werden für derartige Wicklungen auch die neuen Hoch-Tc-Supraleitermaterialien wie z.B. auf Basis der Stoffsysteme Y-Ba-Cu-O oder Bi-Sr-Ca-Cu-O eingeplant. Während für die klassischen Supraleitermaterialien eine Helium-Kühltechnik erforderlich ist, kommt für die neuen Hoch-Tc-Supraleitermaterialien auch eine Stickstoff-Kühltechnik in Frage.
Zwei Kühltechniken zur Kühlung supraleitender Magnetwicklungen sind gebräuchlich, nämlich eine sogenannte Badkühlung oder eine sogenannte, auch als forcierte Kühlung bezeichnete Strömungskühlung (vgl. z.B. "Elektrotechnik und Informationstechnik", Bd. 109, Heft 6, 1992, Seiten 322 bis 329). Die Strömungskühlung, die bevorzugt für große Magnetwicklungen vorgesehen wird, zeichnet sich gegenüber einer Badkühlung durch eine Reihe von Vorteilen aus. Dies sind insbesondere
  • ein mechanisch robusterer Wicklungsaufbau,
  • eine spannungsfestere Wicklungsisolation,
  • eine lageunabhängige Wicklungsgeometrie,
  • eine flexiblere Anpassung der Kühlleistung,
  • ein verhältnismäßig geringes Volumen des Kühlmittels und
  • die Nutzung von überkritischem einphasigen Helium im Falle einer He-Kühlung.
Jedoch sind mit dieser Kühltechnik auch eine Reihe von Problemen verbunden, nämlich
  • ein hoher Fertigungs- und Qualitätssicherungsaufwand für eine Vakuumdichtheit der gesamten Leiterlänge, weil typischerweise bei dieser Kühltechnik das Kühlmittel längs der Leiter forciert geführt wird (vgl. z.B. die EP 0 209 134 B1),
  • ein ebensolcher Aufwand auch für die benötigten elektrischen Leiterverbindungen,
  • eine große Anzahl von Potentialtrennvorrichtungen in den Kühlmittelversorgungsleitungen zu einzelnen Teilwicklungen und
  • keine zusätzliche Nutzungsmöglichkeit der großen Wärmekapazität von flüssigem Helium (LHe) bei 4,2 K bei einer He-Badkühlung.
Eine entsprechende Strömungskühltechnik mit ausschließlich längs der Leiter forciert geführtem Kühlmittel ist bei der aus der eingangs genannten EP 0 011 267 A1 zu entnehmenden Magneteinrichtung nicht vorgesehen. Diese Magneteinrichtung enthält ein in einem evakuierten Außengehäuse angeordnetes Spulengehäuse zur Aufnahme einer von einem Wicklungsrahmen aufgenommenen supraleitenden Magnetwicklung. Diese Wicklung besteht aus mehreren sich gegenseitig umschließenden Wicklungslagen aus einem Supraleiter, wobei zwischen benachbarten Wicklungslagen jeweils ein Kühlmittelkanal ausgebildet ist. Das erforderliche Kühlmittel wird zunächst von außen in einen zwischen dem Wicklungsrahmen und dem Spulengehäuse ausgebildeten, als ein Kühlmittelsammelraum anzusehenden Zwischenraum eingespeist und von diesem auch wieder nach außen abgeführt. Von dem Kühlmittelsammelraum aus kann das dort vorhandene Kühlmittel in die einzelnen Kühlmittelkanäle zwischen den Wicklungslagen und von dort wieder zurück in den Kühlmittelsammelraum fließen. Damit erfolgt in dem Kühlmittelsammelraum eine Vermischung von von außen zugeführtem kälteren Kühlmittel und von in der Wicklung erwärmtem Kühlmittel. Die Temperaturverhältnisse an den Leitern der Wicklung sind folglich schwer beherrschbar. Auch hier ist eine große Wärmekapazität eines Heliumbades nicht ohne weiteres nutzbar.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Magneteinrichtung der eingangs genannten Art mit einer Strömungskühlung anzugeben, bei der die vorerwähnten Probleme einer forcierten Kühlmittelführung zumindest teilweise vermindert sind und eine effektive Nutzung der Wärmekapazität des Kühlmittels ermöglicht wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,
  • daß ein Austritt des Kühlmittels nach einer forcierten Führung durch die Wicklung in einen zwischen der Wicklung und dem Spulengehäuse vorhandenen Kühlmittelbadraum vorgesehen ist
und
  • daß eine vakuumdichte Abführung des Kühlmittels aus diesem Kühlmittelbadraum vorgesehen ist.
Bei der erfindungsgemäßen Magneteinrichtung ist zwar wie beim Stand der Technik gemäß der EP 0 011 267 A1 die benötigte Vakuumdichtheit weitestgehend auf das Spulengehäuse übertragen. Damit benötigt die in dem Spulengehäuse untergebrachte Magnetwicklung nur eine Kühlmittelströmungsführung und -verteilung mit einer um mehrere Größenordnung geringeren Dichtheitsanforderung. Außerdem ist vorteilhaft nur eine einzige Leitung zur Rückführung des Kühlmittels aus dem Spulengehäuse erforderlich. Im Gegensatz zu dem Stand der Technik erfolgt aber bei der erfindungsgemäßen Magneteinrichtung zuerst eine forcierte Kühlung der Leiter, an die sich eine Badkühlung der Wicklung anschließt. Durch eine solche Hintereinanderschaltung von forcierter Kühlung und Badkühlung wird nicht nur vorteilhaft eine effektive Kühlung der Leiter mit gut beherrschbaren Temperaturverhältnisse an den Leitern gewährleistet; sondern das aufgrund der forcierten Kühlung der Leiter erwärmte Kühlmittel wird anschließend noch zu der Badkühlung herangezogen; d.h. es wird zusätzlich noch die Wärmekapazität dieses Bades verfügbar gemacht.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Magneteinrichtung gehen aus den abhängigen Ansprüchen hervor.
Die Erfindung wird nachfolgend noch weiter erläutert, wobei auf die Zeichnung Bezug genommen wird. Dabei sind in deren
Figur 1
eine erfindungsgemäß gekühlte Magneteinrichtung im Querschnitt,
Figur 2
ein einzelnes Kühlmitteleinspeisungselement dieser Magneteinrichtung in Schrägansicht
und
Figur 3
ein Teilausschnitt durch eine Teilwicklung der Magneteinrichtung im Querschnitt
jeweils schematisch veranschaulicht. In den Figuren sind sich entsprechende Teile mit denselben Bezugszeichen versehen.
Supraleitende Magnetwicklungen mit forcierter (Strömungs)-Kühlung sind prinzipiell bekannt (vgl. z.B. die genannte EP-B). Bei in den Figuren nicht näher ausgeführten Einzelheiten handelt es sich um gängige Teile.
Gemäß dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel sei eine supraleitende Wicklung 3 einer Magneteinrichtung 2 beispielsweise für einen supraleitenden magnetischen Energiespeicher angenommen. Die Wicklung 3 setzt sich dabei aus mehreren kreisscheibenförmigen, eine gemeinsame Spulenachse A umschließenden Teilwicklungen 3i (mit 1 ≤ i ≤ n) zusammen. In der Figur sind nur einige dieser Teilwicklungen angedeutet. Die Teilwicklungen sind z.B. in Form von sogenannten Doppel-Pancakes mit Supraleitern aufgebaut, die beispielsweise eines der bekannten klassischen Supraleitermaterialien enthalten und somit mit LHe zu kühlen sind. Zur Zuführung des entsprechenden Kühlmittels K zu den einzelnen Teilwicklungen 3i ist ein gemeinsamer Kühlmittelverteilungskanal 5 vorgesehen, von dem kanalartige Verbindungen 6i zu jeweils mindestens einem Kühlkanal durch die jeweilige Teilwicklung 3i abgehen. Die Kühlkanäle durch die Teilwicklungen können dabei in oder an den Supraleitern selbst angeordnet oder durch Zwischenräume zwischen den Leitern ausgebildet sein. Jede Teilwicklung 3i ist auf einem Teilstück eines Wickelkerns 7 aufgewickelt, der vorzugsweise aus einem Kunststoff wie z.B. GFK oder CFK besteht.
Ein entsprechendes Teilstück dieses Wickelkerns 7 ist aus Figur 2 näher ersichtlich und mit 7i bezeichnet. Es ist vorteilhaft als kapselartiges Kühlmitteleinspeisungselement gestaltet. Dieses Element 7i wird an einem inneren Leiterüberstieg positioniert, der bei einer Ausbildung der Teilwicklung 3i als Doppelscheibe einer Pancake-Wicklung 3i beim Übergang von der einen auf die andere Scheibe vorhanden ist. Ferner wird das Element 7i mit einer Durchtrittsöffnung 5i versehen, die den entsprechenden Teil des Kühlmittelverteilungskanals 5 bildet. Bei der Montage der Wicklung 3 durch Aneinanderreihung der einzelnen modulartigen Teilwicklungen 3i mit ihren zugehörigen Wickelkernteilstücken 7i erhält man dann über die zueinander positionierten Durchtrittsöffnungen 5i den Kühlmittelverteilungskanal 5, aus dem über das jeweilige kapselartige Kühlmitteleinspeisungselement die Wicklung in parallelen Teilströmen forciert gekühlt werden kann. Bei der Montage der Wicklung werden die Durchtrittsöffnungen 5i zueinander abgedichtet. Damit kann vorteilhaft das Kühlmittel K die Wicklung von innen nach außen mit einem vergleichsweise geringeren Strömungswiderstand in den vorhandenen Kühlstrecken gegenüber einem Leckagestrom durchströmen.
Wie ferner aus Figur 2 zu entnehmen ist, kann ein Supraleiter 10 vorgesehen sein, der zwei Kühlkanäle 11a und 11b aufweist, die mittels des Kühlmitteleinspeisungselementes 7i mit dem Kühlmittelverteilungskanal 5 über die aus der Figur nicht ersichtlichen kanalartigen Verbindungen (6i) verbunden sind. Die Strömungsrichtungen des Kühlmittels K sind durch gepfeilte Linien angedeutet. Der Leiter 10 enthält einen zwischen den Kühlkanälen 11a und 11b verlaufenden supraleitenden Leiterkern 12 und ist gegenüber in der Teilwicklung benachbarten Leiterteilen mittels einer Leiterbandage 13 beabstandet, eventuell auch isoliert. Diese Bandage soll in erster Linie aufblähende Magnetkräfte aufnehmen, so daß sie bei besonders großen Kräften aus Metall bestehen kann. Gegebenenfalls wird sie auch aus einem isolierenden Material wie z.B. glasfaserverstärktem Kunststoff hergestellt.
Nachdem das Kühlmittel K die einzelnen Teilwicklungen 3i forciert in radialer Richtung von innen nach außen durchströmt hat, tritt es gemäß der Darstellung der Figur 1 aus der Wicklung 3 als Kühlmittel K' an Kanalöffnungen 14j in einen Kühlmittelbadraum 15 aus. Die Austrittsöffnungen 14j befinden sich zweckmäßig an den radial außen liegenden elektrischen Anschlüssen der Wicklung 3 und den elektrischen Kontaktstellen zwischen ihren benachbarten Teilwicklungen 3i. Der das Kühlmittel K' aufnehmende Badraum 15 ist durch die zwischen den Außenseiten der Wicklung 3 und der Innenwand eines hochvakuumdichten, die Wicklung aufnehmenden Spulengehäuses 16 vorhandenen Zwischenräumen gebildet. Das diesen Badraum 15 ausfüllende Kühlmittel K' überflutet somit zumindest großenteils die Wicklung 3 von außen. Damit wird vorteilhaft eine zusätzliche Kühlleistung, insbesondere für strömungstechnisch ungleichmäßig versorgte Wicklungsteile, von den Außenseiten der Wicklung her erbracht.
Wie ferner aus Figur 1 hervorgeht, sind zur Einspeisung des Kühlmittels K in den Kühlmittelverteilungskanal 5 eine hochvakummdichte Durchführung 17a durch die Wand des Spulengehäuses 16 und zur Abführung des Kühlmittels K' vorteilhaft nur eine einzige weitere hochvakuumdichte Durchführung 17b erforderlich. Zur Potentialtrennung sind in der entsprechenden Kühlmittelzuführungsleitung 18a und Kühlmittelabführungsleitung 18b jeweils ein Potentialtrenner 19a bzw. 19b vorzusehen. Der elektrische Anschluß der Wicklung 3 zur Führung eines Stromes I erfolgt davon getrennt über entsprechende Anschlußleitungen 20a und 20b, die isoliert und hochvakuumdicht an Durchführungen 21a bzw. 21b durch die Wand des Spulengehäuses 16 zu führen sind.
Das Spulengehäuse ist zur thermischen Isolation in einem Hochvakuumraum 22 angeordnet. Dieser Vakuumraum befindet sich innerhalb eines in der Figur nicht dargestellten Außengehäuses, das im allgemeinen auf Raumtemperatur liegt. Zwischen diesem Außengehäuse und dem Spulengehäuse können noch weitere thermischen Isolationsmittel wie z.B. gekühlte Strahlungsschilde, gekühlte Zwischenräume oder weitere Vakuumräume vorgesehen sein.
Figur 3 zeigt einen Ausschnitt durch eine als Doppel-Pancake gestaltete Teilwicklung 3i im Bereich ihres Wickelkernteilstücks bzw. Kühlmitteleinspeisungselementes 7i. In dieser Figur sind die von dem Kühlmittelverteilungskanal 5 an dem Kühlmittelseinspeisungselement 7 in einen einzigen Supraleiter 10 einer ersten, inneren Wicklungslage zu dessen beiden Kühlkanälen 11a und 11b führenden Verbindungskanäle 6a und 6b ersichtlich. Dieser Leiter 10 bildet z.B. den inneren Leiterüberstieg der Doppelscheibe einer Pancake-Wicklung. Ab der zweiten Wicklungslage ist die Teilwicklung 3i durch die zwei nebeneinanderliegenden Supraleiter der Doppelscheibe aufgebaut. Zwischen benachbarten Teilwicklungen ist eine für das Kühlmittel K' des Kühlmittelbadraumes 15 transparente scheibenförmige Isolation 23 vorgesehen. Gegenüber diesem Kühlmittel K' ist das Kühlmittel K in dem Kühlmittelverteilungskanal 5 abgedichtet.
Gemäß dem anhand der Figuren dargestellten Ausführungsbeispiel wurde davon ausgegangen, daß das Kühlmittel K dem Supraleiter 10 der Wicklung 3 über einen besonderen Kühlmittelverteilungskanal 5 und die voran angeordnete Kühlmittelzuführungsleitung 18a getrennt von dem mindestens einen elektrischen Anschlußleiter 20a oder 20b zugeführt wird. Gegebenenfalls kann jedoch die Kühlmittelzuführung auch über einen als Hohlleiter gestalteten elektrischen Anschlußleiter erfolgen. Dabei ist es möglich, auf einen besonderen Kühlmittelverteilungskanal zu verzichten.
Darüber hinaus sind auch Ausführungsformen von Magneteinrichtungen möglich, bei denen in den Leitungen zur Zu- und Abführung des Kühlmittels K bzw. K' die elektrischen Anschlußleitungen der Wicklung 3 verlegt sind.
Ferner läßt sich auch vorsehen, daß das Kühlmittel K erst größere Teile der Wicklung 3 oder die gesamte Wicklung forciert durchströmt, bis es in den Kühlmittelbadraum 15 gelangt. Eine derartige Kühlmittelführung bietet sich insbesondere bei nicht in diskrete Teilwicklungen unterteilte Wicklungen an. Auch in diesem Falle ist ein besonderer Kühlmittelverteilungskanal nicht erforderlich.
Selbstverständlich ist für die Magneteinrichtung nach der Erfindung auch eine Verwendung von Supraleitern mit Hoch-Tc-Supraleitermaterial, für das gegebenenfalls eine LN2- oder LHe-Kühltechnik vorgesehen wird, möglich.

Claims (10)

  1. Magneteinrichtung (2)
    mit einem in einem Außengehäuse angeordneten, vakuumdicht ausgeführten Spulengehäuse (16),
    mit einer in dem Spulengehäuse (16) angeordneten Wicklung (3) aus supraleitenden Leitern (10), wobei die Wicklung (3) mindestens einen Kühlkanal (11a, 11b) aufweist, durch welchen ein das supraleitende Material der Leiter (10) unterhalb deren Sprungtemperatur Tc haltendes Kühlmittel (K) zu führen ist,
    und
    mit mindestens einem das Spulengehäuse (16) umgebenden Vakuumraum (22) zur thermischen Isolation der Wicklung (3),
    dadurch gekennzeichnet,
    daß ein Austritt (14j) des Kühlmittels (K') nach einer forcierten Führung durch die Wicklung (3) in einen zwischen der Wicklung (3) und dem Spulengehäuse (16) vorhandenen Kühlmittelbadraum (15) vorgesehen ist
    und
    daß eine vakuumdichte Abführung des Kühlmittels (K') aus diesem Kühlmittelbadraum (15) vorgesehen ist.
  2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklung (3) in mehrere Teilwicklungen (3i) unterteilt ist.
  3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede Teilwicklung (3i) als Doppel-Pancake-Wicklung aufgebaut ist.
  4. Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Austritt (14j) des Kühlmittels (K') in den Kühlmittelbadraum (15) nach der forcierten Führung des Kühlmittels (K) durch jeweils mindestens eine Teilwicklung (3i) vorgesehen ist.
  5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Zuführung des Kühlmittels (K) zu den einzelnen Teilwicklungen (3i) ein gemeinsamer Verteilungskanal (5) mit Verbindungen (6a, 6b; 6i) zu dem jeweils mindestens einen Kühlkanal (11a, 11b) jeder Teilwicklung (3i) vorgesehen ist.
  6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Teilwicklung (3i) ein Kühlmitteleinspeisungselement (7i) zugeordnet ist, das den entsprechenden Teil des Verteilungskanals (5) und die Verbindung (6a, 6b; 6i) zu dem mindestens einen Kühlkanal (11a, 11b) der Teilwicklung (3i) bildet.
  7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlmitteleinspeisungselemente (7i) unter Ausbildung des Verteilungskanals (5) aneinanderfügbar sind.
  8. Einrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlmitteleinspeisungselemente (7i) Wickelkerne der jeweiligen Teilwicklung (3i) sind.
  9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Wand des Spulengehäuses (16)) elektrische Anschlußleitungen (20a, 20b) der Wicklung (3) und davon getrennt Leitungen (18a, 18b) zur Zu- und Abführung des Kühlmittels (K bzw. K') vakuumdicht hindurchgeführt sind.
  10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß elektrische Anschlußleitungen der Wicklung innerhalb von Leitungen zur Zu- und Abführung des Kühlmittels angeordnet sind.
EP96100489A 1995-01-27 1996-01-15 Magneteinrichtung mit forciert zu kühlender supraleitender Wicklung Expired - Lifetime EP0724273B1 (de)

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