WO2015193163A1 - Power supply for a superconducting coil device - Google Patents

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WO2015193163A1
WO2015193163A1 PCT/EP2015/063032 EP2015063032W WO2015193163A1 WO 2015193163 A1 WO2015193163 A1 WO 2015193163A1 EP 2015063032 W EP2015063032 W EP 2015063032W WO 2015193163 A1 WO2015193163 A1 WO 2015193163A1
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superconducting
power supply
layer
line part
coil device
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PCT/EP2015/063032
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Stefan Denneler
Marijn Pieter Oomen
Carsten Schuh
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F6/00—Superconducting magnets; Superconducting coils
    • H01F6/06—Coils, e.g. winding, insulating, terminating or casing arrangements therefor
    • H01F6/065—Feed-through bushings, terminals and joints
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N60/00—Superconducting devices
    • H10N60/01—Manufacture or treatment
    • H10N60/0856—Manufacture or treatment of devices comprising metal borides, e.g. MgB2
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N60/00—Superconducting devices
    • H10N60/20—Permanent superconducting devices
    • H10N60/202—Permanent superconducting devices comprising metal borides, e.g. MgB2

Definitions

  • Power supply for a superconducting coil device The invention relates to a power supply for a supralei ⁇ tende coil means, wherein the power supply has at least one line part with a superconducting layer.
  • superconductive coil devices require power feeds to feed the typically relatively high currents from an external circuit into a superconducting coil.
  • Such coil devices are used, for example, for superconducting magnet systems, in particular for magnetic resonance measurements and particle physics experiments, and for superconducting motors, generators or magnetic energy stores.
  • the coil-side ends of the power supply lines are also present in this cryogenic temperature range.
  • the opposite ends of the power supply connected to the external circuit are typically at temperatures near room temperature.
  • the heat input should be minimized as possible over the materials of the power supply.
  • classical metallic conductors however, the heat conduction according to the Wiedemann-Franz law has a somewhat linear relationship with the electrical conductivity, so that high heat inputs also occur, especially at high current densities.
  • HTS high-temperature superconducting
  • the Wiedemann-Franz Law not. Accordingly, the current carrying capacity in relation to the thermal conductivity can be much higher than with normal conducting materials.
  • the HTS conductor must also be cooled to a temperature below its transition temperature in its entire range. Under certain circumstances, this transition temperature can be significantly higher than the transition temperature of a conductor material of the actual coil winding. For example, HTS materials with transition temperatures above 130 K are now known.
  • HTS conductor can therefore be bridged with a HTS conductor a Temperaturbe ⁇ rich between the operating temperature of the coil winding and the maximum operating temperature of the HTS conductor.
  • the HTS conductor can then be connected in series with a second, normally conducting conductor part.
  • Such a composite power supply is beispielswei ⁇ se described in DE102007013350B4.
  • HTS strip conductors are arranged in a ring around a cylindrical steel beam, inside which flows about 50 K of cold gaseous helium, which is a vapor from the inside of the cryostat, which cools the superconducting coil winding to temperatures of about 5 K.
  • the coil winding itself is based on a low temperature superconductor (LTS) with a jump temperature below 5K.
  • LTS low temperature superconductor
  • the known superconducting power supply lines have the following disadvantages:
  • the HTS layers are typically deposited on metallic substrates and usually also covered with metallic cover layers.
  • the resulting metal cross-section leads to a relatively high heat input into the cryogenic environment of the coil device.
  • the material cross sections of the superconducting layers and of the metallic carrier materials are constant over the length of the conductor part.
  • the current carrying capacity in the area of warm En is ⁇ of comparatively low.
  • the head ⁇ cross section is unnecessarily high, so that the heat input into the In ⁇ nere the coil device is thereby increased.
  • HTS materials are brittle and prone to ⁇ over mechanical loads, for example against vibrations of a refrigerator.
  • the object of the invention is to provide a superconducting Stromzut ⁇ tion, which avoids the disadvantages mentioned. In particular, this power supply should have a reduced heat input at comparable current carrying capacity.
  • Another object of the invention is to provide a superconducting coil device with such a power supply and a method for producing such a power supply.
  • the power supply for a superconducting coil device according to the invention has at least a first line part with a superconducting layer, wherein the superconducting layer is deposited by aerosol deposition.
  • a significant advantage of such a superconducting layer is that such a layer can be adapted to the requirement of high current-carrying capacity with low heat input much more flexible than the ceramic HTS layer of a conventional Bandlei ⁇ ters.
  • This higher flexibility can be expressed, for example, in a broader selection of carrier materials, in a wider selection of coating geometries and / or in a specific adaptation of the layer thickness to the local requirements.
  • aerosol deposition is understood to mean the deposition of a layer from an aerosol, that is to say from a dispersion of solid particles in a gas.
  • a starting material of the superconductive layer may be present as a powder dispersed in a gas.
  • Such a powder aerosol draw ⁇ different layer is easily distinguished on the basis of the particle lying ⁇ powder of layers of other previously the known coating methods, such as physical or chemical vapor deposition.
  • the superconducting coil device has at least one power supply according to the invention and at least one superconducting electrical coil winding.
  • the superconducting In the method according to the invention for producing a power supply for a superconducting coil device, wherein the power supply has at least a first line part with a superconducting layer, the superconducting
  • the superconductive layer may comprise magnesium diboride.
  • Be ⁇ Sonders can advantageously have the superconducting layer as a main ingredient magnesium diboride or even ⁇ loan consist of magnesium diboride in materiality.
  • a deposition of a magnesium diboride layer of a powder aerosol is particular ⁇ DERS quite possible, as described for example in the meadow DE102010031741B4.
  • the dispersed in the aerosol, and serving as output ⁇ material powder can either already as
  • Magnesium diboride or as a powder mixture of elemental magnesium and boron or as a mixture of all three components magnesium diboride, magnesium and boron.
  • Magnesium diboride in defined layers for example 1 ym up to 1000 ym are produced. Such layers un ⁇ differ geometrically from the grundsumblelich by the conventional so-called "Powder in Tube” (PIT) method conductors produced.
  • PIT Powder in Tube
  • a magnesium diboride conductor deposited by aerosol deposition is a laminar layer deposited on the surface of a carrier substrate.
  • the methods of vapor deposition such as chemical vapor deposition, sputtering or evaporation
  • Magnesium diboride has a transition temperature of about 39 K and is therefore considered as a high-temperature superconductor, but the transition temperature is rather low compared to other HTS materials.
  • a magnesiumdiboride based ⁇ first line part of the power supply so a first temperature difference can be bridged, for example, between the operating temperature of a Tiefftemperatursupralei- ters of a few Kelvin and a temperature just below the 39 K.
  • the remaining temperature difference between the operating temperature of the magnesium and a diboride Ambient temperature can then be bridged by further line parts as described below.
  • magnesium diboride is particularly suitable as the material for the first line part, since it can be deposited particularly easily by aerosol deposition and thus accessible to superconducting layers with a particularly flexible choice of substrate materials, substrate geometry and / or layer geometry become.
  • the described first superconducting line part can be connected elek ⁇ trically in series with a second line part, which is normally conductive.
  • the second conduit part may be based on a metallic conductor.
  • This embodiment is advantageous for bridging at least part of the remaining temperature difference between the operating temperature of the first line part and the outside ambient temperature with the normally conducting second line part.
  • the cross section of the normally conducting line In some cases, it must be sufficiently dimensioned to ensure the total current input required.
  • the total heat input to the area of supralei ⁇ Tenden coil of the coil assembly is limited by the series connection of two or more circuit parts.
  • the thermal conductivity ⁇ ability of the first line part is substantially less than that of the second conduit member, and if the temperature is maintained in the contact area, for example, by a thermal interception below 39K, the heat input at, for example 5K in the superconducting coil system can be advantageously limited.
  • the highest priority is to limit the heat input ⁇ carry the lowest temperature in the system, because here the cooling technique is the least efficient.
  • the first superconducting line part and the described ⁇ be prescribed normal second conductor part can be elec tric ⁇ connected in series with a third conduit member which has superconducting properties and a jump tempera ture above 77 K ⁇ .
  • this third line part is electrically connected between the first and the second line part.
  • This embodiment with at least three series-connected conductor parts for at least three different temperature ranges is particularly advantageous, since a particularly good compromise between high current carrying capacity on the one hand and the lowest possible heat input on the other hand can be set for each of the sections. Both the current flow and the heat flow is thereby essentially the weakest limited the three transport links, so that the effort can be quite worthwhile to use an additional HTS material with a relatively lower transition temperature for the coldest section of the power supply, if for this section then a particularly low heat input can he be ⁇ aims. Again, thermal interventions between the line parts may be necessary to ensure their superconductivity.
  • the superconducting layer of the first conductor part of the current-to ⁇ guide can be applied to a solid support substrate. This solid carrier substrate then determines the mechanical properties and the geometry of the first conductor portion in Wesentli ⁇ chen. As described below, particularly advantageous geometries and materials for this substrate are possible in the deposition by means of aerosol deposition.
  • the carrier substrate can be at least partially formed of a metal ⁇ metallic material. This can be advantageous in order to provide a normally conducting current path parallel to the superconducting layer. In this path, the current can be transported at least locally and / or proportionally when overwriting the critical temperature, the critical current density and / or the critical magnetic field.
  • a metallic carrier substrate can furthermore be advantageous for thermally coupling the superconducting layer to a cooling system, for example a cold head and / or a coolant reservoir.
  • metallic carrier substrates may be useful to meet predetermined mechanical properties. Suitable metallic materials are ⁇ example, steel, copper, brass, or other copper-containing alloys.
  • the carrier substrate can also be formed from a non-metallic material, in particular a material having poor thermal conductivity.
  • the carrier substrate made of glass, ceramic or a polymer be commercialbil ⁇ det.
  • the specific thermal conductivity of the material can advantageously be below 2 W / mK.
  • This embodiment has the advantage that then the carrier substrate contributes only little to the heat transport along the power supply and so the total heat input can be greatly reduced.
  • the substrate may generally advantageously be a tubular substrate. Such a tubular sub ⁇ strate example, can be coated on its outer surface.
  • a hollow cylindrical supralei ⁇ tend layer may be formed in particular.
  • a similar hollow cylindrical layer can also be formed on the inside of a tubular substrate. This may be advantageous in particular for relatively thin-walled tubes with a large diameter.
  • a significant advantage of a hollow cylindrical superconducting layer such that an external magnetic field is nowhere perpendicular ⁇ rather oriented to the complete superconducting layer. Even if the superconducting material in relation to the Loka ⁇ len substrate surface is always formed uniformly, then result from the cylindrical symmetry always part of areas in which the conductive properties by an external magnetic field does not or only slightly affect the ⁇ . The influence of an external magnetic field on the kriti ⁇ specific current density, and thus the current carrying capacity of the first conductor part is thus reduced.
  • a further advantage of a tubular carrier substrate be ⁇ stands that can be transported within the pipe ⁇ advantage coolant.
  • liquid coolant can be transported from an outside area to the interior of a cryostat, which surrounds the superconducting coil of the coil device .
  • gaseous, that is already vaporized coolant from the interior of the Cryostats flow out again. In both cases, a cooling of the superconducting layer of the first conductor part can thereby be effected in addition to a possibly already required coolant transport.
  • a series-connected normal-conducting second line part can also be cooled by the same coolant flow.
  • a superconducting conductor of the third conductor part may be cooled by the same coolant flow.
  • a coolant for example, liquid helium, liquid neon and / or flüssi ⁇ ger nitrogen can be used.
  • the direct deposition proposed here on a tubular body can be carried out much more easily.
  • the present in Stromtransportraum material cross-section can be reduced by a direct coating, since in a subsequent application of Bandleiter Swissen on a cylindrical support body, both the material of the support body and the substrates of each applied thereto band conductor are thermally effective.
  • Both the cylindrical support body and the support substrate of her ⁇ conventional tape ladders are typically so that the reduction of the overall cross-section is in front ⁇ part by way of metal just here to avoid unnecessary heat input and supra ⁇ conductive coil.
  • a metallic material can be quite advantageous for the tubular body to allow a good thermal coupling to coolant flowing in the interior.
  • the total ⁇ cross section of metallic carrier material should be possible mini ⁇ mized. This can be achieved particularly advantageously ⁇ Via a direct coating of an extremely thin tube.
  • the superconducting layer may be applied to a mechanically flexible substrate.
  • Such an embodiment has the advantage that, in particular in a mechanically relatively insensitive superconducting layer, an overall flexible construction of the first conductor part can be achieved.
  • Gera ⁇ de the layers obtained with aerosol deposition are generally relative to conventional ceramic layers deposited from the gas phase mechanically relatively good load capacity.
  • the layer thickness of the superconducting layer can vary over the length of the first line part.
  • the layer thickness at the warmer end can be made thicker by at least 50%, particularly advantageously at least 200%, than in one of the remaining regions mentioned.
  • Cross section takes a high ge ⁇ nug be selected thickness over the entire length in order to ensure a sufficient current transport also in the area of the warm end, even if the temperature should be just a few K below the critical temperature of the superconducting layer here. At a constant layer thickness but then the heat transfer over the entire length of the first line part would be relatively high.
  • the heat input via the power supply can advantageously be reduced.
  • a varying layer thickness can be formed particularly easily, for example via a variation of the coating duration as a function of the substrate position.
  • the superconductive layer can also be at the cold end of the first line part slightly thicker than the middle range. This can be advantageous in order to ensure reliable contact with the superconducting coil, in particular if this contact is formed at least via normally conducting materials and, as a result, local heating due to ohmic losses also occurs at the coil-side end.
  • this layer may be applied to a Trä ⁇ gersubstrat which varies in thickness across the length of the first conduit member. Also in this case it may be advantageous ⁇ way, when the substrate thickness in the region of the warm end of the first conduit member is relatively large, as in sem DIE area superconducting a transition of the current from the
  • a normally-conductive carrier substrate may at least partially carry the current and act as a connecting member between superconducting ones
  • Layers are generally in the simpler manufacturing method and thus lower manufacturing costs, especially compared to cuprate-based HTS materials.
  • the superconducting part of the first line part is given only by a contiguous superconducting layer, which can be connected at their conductor ends, for example via solder joints with adjacent ladder parts.
  • a similar external solder joint is very difficult to implement in conventional strip conductor stacks, if the individual strip conductors already through
  • Soldered connections are connected to each other, and these contacts do not withstand the temperatures in another soldering process.
  • the superconductive coil device may comprise a superconductive coil winding with a low-temperature superconducting conductor material.
  • the jump Tempera ⁇ structure of the superconducting material of the coil may be below 23 K. It is advantageous if the operating temperature of the material of the coil winding is significantly lower than that Transition temperature of the superconducting material of the first line part, since only with this first line part a significant temperature difference can be bridged.
  • the operating temperature of the LTS material of the coil may be at least 10 K, preferably at least 20 K lower than the transition temperature of the material of the first conduit part.
  • the operating temperature of the superconducting coil winding can be, for example, in the range between 4 K and 10 K, wherein cooling to these temperatures can be achieved for example by helical bath cryostats or by cryostats with closed helium circulation.
  • the power supply may have a first cold end, which is connected to the superconducting coil winding and a second warm end, which is connected to an external power ⁇ source.
  • the superconducting coil means may have an outer vacuum container, the superconducting coil is disposed in the interior thereof, and a passage tube to ⁇ has at least the interior of the vacuum vessel, through which extends at least one current feeder.
  • the outer vacuum container serves the thermal
  • the access tube in which the at least one power supply is arranged, breaks through this thermal insulation at at least one point in the form of a feed-through.
  • such access tube can be an on ⁇ suspension tube to another inner cryogenic container, in which the superconducting coil winding is arranged.
  • the access ⁇ pipe may be additionally used for the inflow and / or outflow of coolant.
  • the method for producing the superconducting layer by means of aerosol deposition can advantageously be carried out using helium, nitrogen and / or air as the carrier gas.
  • the entire carrier substrate can either be coated in a continuous process, or individual sections of the superconducting layer can be produced in discrete steps.
  • the coating process can be carried out at relatively low temperatures, for example at room temperature, and thus makes it possible to use temperature-sensitive base carriers.
  • a thermal aftertreatment following the coating can take place, for example, at temperatures of around 600 ° C.
  • FIG. 1 shows a schematic cross section of a coil device 1 according to a first exemplary embodiment
  • FIG. 3 shows a schematic basic illustration of a further exemplary power supply 3
  • FIG. 4 shows a schematic cross section of a first line part 13 with a tubular carrier substrate 19
  • FIG. 5 shows a schematic basic illustration of a further exemplary first line part 13.
  • Fig. 1 shows a schematic cross section of a coil device 1 according to a first embodiment of the invention. Shown is a cylindrical superconducting magnetic coil 5 made of a low-temperature superconducting material, for example NbTi.
  • the magnetic coil 5 is disposed within a coolant ⁇ container 11, which is operated in this example as a helium bath cryostat to reach an operating temperature of the magnetic coil 5 in the vicinity of 5 K.
  • the coolant Tel constitutioner 11 is suspended from two suspension tubes 12 through which two power supply lines 3 for the superconducting Mag ⁇ netspule 5 run.
  • an outer vacuum container 9 Arranged around the coolant container 11 is an outer vacuum container 9, by means of which the coolant container 11 is thermally insulated from the warm environment.
  • the suspension tubes 12 are designed as passages through the vacuum container 9.
  • the solenoid coil 5 is connected to supply conductors 7 of an external circuit, not shown here.
  • Each of the power supply lines 3 has a cold, coil-side end 3a, whose temperature is close to the operating temperature of the magnetic coil 5 and a warm end facing away 3b, whose temperature is close to the external ambient temperature.
  • FIG. 2 shows a schematic basic illustration of an exemplary power supply 3, as can be used, for example, in the coil device 1 of FIG. 1.
  • the power supply 3 in turn has a cold end 3a, which is electrically connected to the magnetic coil 5 and a warm end 3b, which is electrically connected to aéesslei ⁇ ter 7 of an external circuit.
  • the Stromzu ⁇ management 3 comprises in this example, a first superconducting line part 13 and a second normal-conducting line part 15, which are electrically connected together in series.
  • the superconducting first conduit part 13 is arranged on the side of the cold end 3a and the normallei ⁇ tende second conduit part 15 on the side of the warm end 3b.
  • the superconducting first lead part 13 has a supra ⁇ conductive layer, which is formed here as a sition by means of aerosol deposited landfill magnesium diboride layer on a ⁇ me-metallic carrier substrate.
  • the normal conductive metallic carrier substrate is the superconducting
  • the cold end 13 a of the first line part 13 has a
  • the Tem ⁇ temperature of the warm end 13b of the first pipe part is near 5 K. few degrees below the critical temperature of magnesium diboride, in this example at about 35 K.
  • the superconducting layer of the first lead part 13 is here so over the entire County ⁇ ge this line part superconducting and transports electricity with virtually no loss.
  • the current flow changes from the superconducting layer to completely normal conducting material of the second line part 15, in this example a copper line with a relatively large cross section.
  • a Temperaturgra ⁇ is between its cold end 15 at about 35 K and is maintained at about room temperature ⁇ nem warm end 15b.
  • Fig. 3 is a similar schematic outline drawing for a further exemplary power supply 3 is shown, in which an additional third line part 17 is connected in series between the first 13 and the second 15 line part.
  • This third line part has a Hochtemperatursupra ⁇ conductor with a higher transition temperature than
  • Magnesium diboride for example, an oxide-ceramic cuprate superconductor having a critical temperature above 77 K.
  • RE stands for a rare-earth element or a mixture of such elements.
  • This third conductor portion 17 can bridge the difference between the temperature of about 35K at its cold end 17a and a temperature slightly below the associated critical temperature at its warm end 17b.
  • FIG. 4 is a schematic cross section of a first conduit member 13 is shown a power supply 3, wherein a sup ⁇ ra considerde layer 23 is deposited on the outer surface of a tubular substrate 19.
  • the superconducting layer is formed by means of aerosol deposition of Magnesiumdiborid-.
  • the tube 19 may be playing as a steel tube at ⁇ a metal tube, on which the superconducting layer 23 is directly and as a continuous layer ask ⁇ eliminated.
  • the first conduit part 13 comprises in this For example, it is advantageous to have only one coherent superconductor 23, which is connected electrically in parallel with the substrate 19 carrying it. Inside the tube a coolant can flow 21, may, for example, vaporized helium from the interior of the coolant vessel 11 and flow through this pipe to the outside while the superconducting by the good thermal Leit ⁇ ability of the carrier substrate 19
  • Fig. 5 shows a schematic principle view of a white ⁇ direct exemplary first conduit member 13. Shown is a schematic longitudinal sectional view of a section of Toosub ⁇ strats 19, which is surface coated with a superconducting layer 23. It may be, for example, a
  • the first line part 13 shown is connected in its cold region 13a to the magnetic coil 5 (not shown here) and in its hot region to at least one further line part 15 and / or 17.
  • the thickness 27 of the substrate 13a is significantly higher than in the region of the cold end at the Be ⁇ reaching the warm end 13b.
  • the thickness 25 of the superconducting layer 23 in the region of the warm end 13b is significantly higher than in the region of the cold end 13a.
  • Layer thicknesses lead to improved current carrying capacity near the warm end 13b. Can be prepared by the thicker supralei ⁇ tend layer 23 so be reduced current-carrying capacity in the vicinity of the critical temperature of the superconductor compensated.
  • the increased thickness of the metallic Substratmate ⁇ rials 19 is used for additional security, if the jump ⁇ temperature and / or the critical current density in the region of the warm end 13b is exceeded. In this case, the carrier substrate 19 can carry a significant portion of the total current through its enlarged cross-section.
  • the carrier substrate for the aerosol produced by means of deposition superconducting layer 23 can also consist of a poorly heat-conductive, non ⁇ metallic material, for example of glass, ceramic or polymer.
  • a poorly heat-conductive, non ⁇ metallic material for example of glass, ceramic or polymer.
  • generally flat substrates, tubular substrates as well as On the ⁇ staltungen are possible.

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Abstract

The invention specifies a power supply (3) for a superconducting coil device (1), wherein the power supply (3) has at least one first conducting part (13) with a superconducting layer (23). The superconducting layer (23) is deposited by aerosol deposition. The invention further specifies a superconducting coil device (1) having a power supply (3) of this kind and a superconducting electrical coil winding (5). The invention finally specifies a method for producing a power supply for a superconducting coil device, wherein the power supply has at least one first conducting part having a superconducting layer, and wherein the superconducting layer is produced by aerosol deposition.

Description

Beschreibung description
Stromzuführung für eine supraleitende Spuleneinrichtung Die Erfindung betrifft eine Stromzuführung für eine supralei¬ tende Spuleneinrichtung, wobei die Stromzuführung wenigstens einen Leitungsteil mit einer supraleitenden Schicht aufweist. Power supply for a superconducting coil device The invention relates to a power supply for a supralei ¬ tende coil means, wherein the power supply has at least one line part with a superconducting layer.
Viele supraleitende Spuleneinrichtungen benötigen Stromzufüh- rungen, um die typischerweise relativ hohen Ströme aus einem äußeren Stromkreis in eine supraleitende Spule einzuspeisen. Solche Spuleneinrichtungen werden beispielsweise für supraleitende Magnetsysteme, insbesondere für Magnetresonanzmes¬ sungen und Teilchenphysikexperimente, sowie für supraleitende Motoren, Generatoren oder magnetische Energiespeicher verwendet . Many superconductive coil devices require power feeds to feed the typically relatively high currents from an external circuit into a superconducting coil. Such coil devices are used, for example, for superconducting magnet systems, in particular for magnetic resonance measurements and particle physics experiments, and for superconducting motors, generators or magnetic energy stores.
Da die supraleitenden Spulen zu ihrem Betrieb auf kryogene Temperaturen unterhalb der Sprungtemperatur des Leitermateri- als der Spule gekühlt werden müssen, liegen auch die spulen- seitigen Enden der Stromzuführungen in diesem kryogenen Temperaturbereich vor. Die gegenüberliegenden Enden der Stromzuführung, die mit dem äußeren Stromkreis verbunden sind, befinden sich dabei typischerweise bei Temperaturen in der Nähe der Raumtemperatur. Um den Kühlaufwand für die supraleitende Spule möglichst gering zu halten, sollte der Wärmeeintrag über die Materialen der Stromzuführung möglichst minimiert werden. Bei klassischen metallischen Leitern steht allerdings die Wärmeleitung nach dem Wiedemann-Franz-Gesetz in einem et- wa linearen Zusammenhang mit der elektrischen Leitfähigkeit, so dass vor allem bei hohen benötigten Stromdichten auch hohe Wärmeeinträge auftreten. Since the superconducting coils must be cooled to operate at cryogenic temperatures below the critical temperature of the conductor material as the coil, the coil-side ends of the power supply lines are also present in this cryogenic temperature range. The opposite ends of the power supply connected to the external circuit are typically at temperatures near room temperature. In order to keep the cooling effort for the superconducting coil as low as possible, the heat input should be minimized as possible over the materials of the power supply. With classical metallic conductors, however, the heat conduction according to the Wiedemann-Franz law has a somewhat linear relationship with the electrical conductivity, so that high heat inputs also occur, especially at high current densities.
Aus dem Stand der Technik sind Stromzuführungen für supralei- tende Spuleneinrichtungen bekannt, bei denen die jeweilige Stromzuführung einen supraleitenden Leitungsteil aus einem hochtemperatursupraleitenden (HTS) Material aufweist. Für solche supraleitenden Zuleitungen gilt das Wiedemann-Franz- Gesetz nicht. Entsprechend kann die Stromtragfähigkeit im Verhältnis zur Wärmeleitfähigkeit viel höher sein als bei normalleitenden Materialien. Allerdings muss auch der HTS- Leiter in seinem gesamten Bereich auf eine Temperatur unter- halb seiner Sprungtemperatur gekühlt werden. Diese Sprungtemperatur kann dabei unter Umständen wesentlich höher sein als die Sprungtemperatur eines Leitermaterials der eigentlichen Spulenwicklung. Beispielsweise sind inzwischen HTS-Mate- rialien mit Sprungtemperaturen bis oberhalb von 130 K be- kannt . Es kann also mit einem HTS-Leiters ein Temperaturbe¬ reich zwischen der Betriebstemperatur der Spulenwicklung und der maximalen Betriebstemperatur des HTS-Leiters überbrückt werden. Für die Überbrückung der restlichen Temperaturdifferenz zwischen der HTS-Betriebstemperatur und der Außentempe- ratur kann der HTS-Leiter dann in Serie mit einem zweiten, normalleitenden Leiterteil geschaltet sein. Power supply lines for superconducting coil devices are known from the prior art, in which the respective power supply has a superconducting line part made of a high-temperature superconducting (HTS) material. For such superconducting cables, the Wiedemann-Franz Law not. Accordingly, the current carrying capacity in relation to the thermal conductivity can be much higher than with normal conducting materials. However, the HTS conductor must also be cooled to a temperature below its transition temperature in its entire range. Under certain circumstances, this transition temperature can be significantly higher than the transition temperature of a conductor material of the actual coil winding. For example, HTS materials with transition temperatures above 130 K are now known. It can therefore be bridged with a HTS conductor a Temperaturbe ¬ rich between the operating temperature of the coil winding and the maximum operating temperature of the HTS conductor. To bridge the remaining temperature difference between the HTS operating temperature and the outside temperature, the HTS conductor can then be connected in series with a second, normally conducting conductor part.
Eine solche zusammengesetzte Stromzuführung ist beispielswei¬ se in der DE102007013350B4 beschrieben. Hier sind mehrere Stapel von bevorzugt keramischen HTS-Bandleitern untereinander parallelgeschaltet und dann mit einem metallischen Leiter in Serie geschaltet. Such a composite power supply is beispielswei ¬ se described in DE102007013350B4. Here are several stacks of preferred ceramic HTS-band conductors connected in parallel with each other and then connected in series with a metallic conductor.
Eine ähnliche supraleitende Stromzuführung ist in dem Artikel „Design of the HTS Current Leads for ITER" von A. Ballarino et al . in IEEE Transactions on Applied Superconductivity, Vol. 22, No . 3, June 2012 beschrieben. Hier sind mehrere Sta¬ pel von HTS-Bandleitern ringförmig um einen zylindrischen Stahlträger angeordnet, in dessen Inneren etwa 50 K kaltes gasförmiges Helium herausströmt. Bei diesem Helium handelt es sich um abdampfendes Gas aus dem Inneren des Kryostaten, mit dem die supraleitende Spulenwicklung auf Temperaturen von etwa 5 K gekühlt wird. Die Spulenwicklung selbst basiert auf einem Tieftemperatursupraleiter (LTS) mit einer Sprungtempe- ratur unterhalb von 5K. A similar superconducting power supply is described in the article "Design of the HTS Current Leads for ITER" by A. Ballarino et al., IEEE Transactions on Applied Superconductivity, Vol. 22, No. 3, June 2012. There are several stacks here HTS strip conductors are arranged in a ring around a cylindrical steel beam, inside which flows about 50 K of cold gaseous helium, which is a vapor from the inside of the cryostat, which cools the superconducting coil winding to temperatures of about 5 K. The coil winding itself is based on a low temperature superconductor (LTS) with a jump temperature below 5K.
Die bekannten supraleitenden Stromzuführungen weisen jedoch folgende Nachteile auf: - Bei Bandleitern mit keramischen HTS-Leitern werden die HTS- Schichten typischerweise auf metallischen Substraten abgeschieden und meist auch mit metallischen Deckschichten abgedeckt. Der hierdurch gegebene Metallquerschnitt führt zu einem relativ hohen Wärmeeintrag in die kryogene Umgebung der Spuleneinrichtung. However, the known superconducting power supply lines have the following disadvantages: For strip conductors with ceramic HTS conductors, the HTS layers are typically deposited on metallic substrates and usually also covered with metallic cover layers. The resulting metal cross-section leads to a relatively high heat input into the cryogenic environment of the coil device.
- Nach dem Stand der Technik sind die Materialquerschnitte der supraleitenden Schichten und der metallischen Trägermaterialien konstant über die Länge des Leiterteils. Hier- durch ist die Stromtragfähigkeit im Bereich des warmen En¬ des vergleichsweise niedrig. Insgesamt ist aber der Leiter¬ querschnitt unnötig hoch, so dass der Wärmeeintrag ins In¬ nere der Spuleneinrichtung dadurch erhöht wird. According to the prior art, the material cross sections of the superconducting layers and of the metallic carrier materials are constant over the length of the conductor part. By this means the current carrying capacity in the area of warm En is ¬ of comparatively low. Overall, however, the head ¬ cross section is unnecessarily high, so that the heat input into the In ¬ nere the coil device is thereby increased.
- Keramische Bandleitermaterialien sind relativ teuer.  - Ceramic strip conductor materials are relatively expensive.
- Keramische HTS-Materialien sind spröde und anfällig gegen¬ über mechanischen Belastungen, beispielsweise gegenüber Vibrationen eines Kühlgeräts. - Ceramic HTS materials are brittle and prone to ¬ over mechanical loads, for example against vibrations of a refrigerator.
- Lokale Magnetfelder, insbesondere solche mit einer Orien¬ tierung senkrecht zum Leiterstapel des Bandleiters können den kritischen Strom verringern. Durch den teilweise komplexen Verlauf der vorliegenden Magnetfelder können die Leiterstapel nicht immer so orientiert werden, dass senk¬ rechte Magnetfelder für alle Leiterteile vermieden werden. Aufgabe der Erfindung ist es, eine supraleitende Stromzufüh¬ rung anzugeben, welche die genannten Nachteile vermeidet. Insbesondere soll diese Stromzuführung bei vergleichbarer Stromtragfähigkeit einen verringerten Wärmeeintrag aufweisen. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine supraleitende Spuleneinrichtung mit einer solchen Stromzuführung sowie ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Stromzuführung anzugeben . - Local magnetic fields, especially those with a Orien ¬ tion perpendicular to the conductor stack of the strip conductor can reduce the critical current. Due to the sometimes complex course of the present magnetic fields, the conductor stacks can not always be oriented so that perpendicular ¬ right magnetic fields are avoided for all conductor parts. The object of the invention is to provide a superconducting Stromzufüh ¬ tion, which avoids the disadvantages mentioned. In particular, this power supply should have a reduced heat input at comparable current carrying capacity. Another object of the invention is to provide a superconducting coil device with such a power supply and a method for producing such a power supply.
Diese Aufgaben werden durch die in Anspruch 1 beschriebene Stromzuführung, die in Anspruch 11 beschriebene supraleitende Spuleneinrichtung sowie das in Anspruch 15 beschriebene Herstellungsverfahren gelöst. Die erfindungsgemäße Stromzuführung für eine supraleitende Spuleneinrichtung weist wenigstens einen ersten Leitungsteil mit einer supraleitenden Schicht auf, wobei die supraleitende Schicht durch Aerosol-Deposition abgeschieden ist. These objects are achieved by the power supply described in claim 1, the superconducting coil device described in claim 11 and the manufacturing method described in claim 15. The power supply for a superconducting coil device according to the invention has at least a first line part with a superconducting layer, wherein the superconducting layer is deposited by aerosol deposition.
Ein wesentlicher Vorteil einer solchen supraleitenden Schicht liegt darin, dass eine solche Schicht wesentlich flexibler als die keramische HTS-Schicht eines herkömmlichen Bandlei¬ ters auf die Anforderung der hohen Stromtragfähigkeit bei gleichzeitig geringem Wärmeeintrag angepasst werden kann.A significant advantage of such a superconducting layer is that such a layer can be adapted to the requirement of high current-carrying capacity with low heat input much more flexible than the ceramic HTS layer of a conventional Bandlei ¬ ters.
Diese höhere Flexibilität kann sich beispielsweise in einer breiteren Auswahl an Trägermaterialien, in einer breiteren Auswahl an Beschichtungsgeometrien und/oder in einer gezielten Anpassung der Schichtdicke an die lokalen Anforderungen äußern. This higher flexibility can be expressed, for example, in a broader selection of carrier materials, in a wider selection of coating geometries and / or in a specific adaptation of the layer thickness to the local requirements.
Unter einer Aerosol-Deposition soll im vorliegenden Zusammenhang die Abscheidung einer Schicht aus einem Aerosol, also aus einer Dispersion von Festkörperteilchen in einem Gas, verstanden werden. Insbesondere kann dazu ein Ausgangsstoff der supraleitenden Schicht als in einem Gas dispergiertes Pulver vorliegen. Eine solche aus einem Pulver-Aerosol abge¬ schiedene Schicht ist an der Teilchenstruktur des zugrunde¬ liegenden Pulvers leicht von Schichten aus anderen bisher be- kannten Beschichtungsverfahren, wie beispielsweise physikalischer oder chemischer Gasphasenabscheidung, zu unterscheiden. In the present context, the term "aerosol deposition" is understood to mean the deposition of a layer from an aerosol, that is to say from a dispersion of solid particles in a gas. In particular, a starting material of the superconductive layer may be present as a powder dispersed in a gas. Such a powder aerosol abge ¬ different layer is easily distinguished on the basis of the particle lying ¬ powder of layers of other previously the known coating methods, such as physical or chemical vapor deposition.
Die erfindungsgemäße supraleitende Spuleneinrichtung weist wenigstens eine erfindungsgemäße Stromzuführung und wenigs- tens eine supraleitende elektrische Spulenwicklung auf. The superconducting coil device according to the invention has at least one power supply according to the invention and at least one superconducting electrical coil winding.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren zu Herstellung einer Stromzuführung für eine supraleitende Spuleneinrichtung, wobei die Stromzuführung wenigstens einen ersten Leitungsteil mit einer supraleitenden Schicht aufweist, wird die supraleitende In the method according to the invention for producing a power supply for a superconducting coil device, wherein the power supply has at least a first line part with a superconducting layer, the superconducting
Schicht durch die Aerosol-Deposition hergestellt. Die Vorteile der erfindungsgemäßen Spuleneinrichtung und des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens ergeben sich analog zu den Vorteilen der erfindungsgemäßen Stromzuführung. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den von den Ansprüchen 1 und 11 abhängigen Ansprüchen hervor. Dabei können die beschriebenen Ausgestaltungen der Stromzuführung, der Spuleneinrichtung sowie des Herstellungsverfahrens vorteilhaft untereinander kombiniert wer- den. Layer produced by the aerosol deposition. The advantages of the coil device according to the invention and the manufacturing method according to the invention are analogous to the advantages of the power supply according to the invention. Advantageous embodiments and modifications of the invention will become apparent from the dependent claims 1 and 11 claims. In this case, the described embodiments of the power supply, the coil device and the manufacturing method can be advantageously combined with each other.
Die supraleitende Schicht kann Magnesiumdiborid umfassen. Be¬ sonders vorteilhaft kann die supraleitende Schicht als Haupt¬ bestandteil Magnesiumdiborid aufweisen oder sogar im Wesent- liehen aus Magnesiumdiborid bestehen. Eine Abscheidung einer Magnesiumdiborid-Schicht aus einem Pulver-Aerosol ist beson¬ ders gut möglich, wie beispielswiese in der DE102010031741B4 beschrieben. Das im Aerosol dispergierte und als Ausgangs¬ stoff dienende Pulver kann dabei entweder bereits als The superconductive layer may comprise magnesium diboride. Be ¬ Sonders can advantageously have the superconducting layer as a main ingredient magnesium diboride or even ¬ loan consist of magnesium diboride in materiality. A deposition of a magnesium diboride layer of a powder aerosol is particular ¬ DERS quite possible, as described for example in the meadow DE102010031741B4. The dispersed in the aerosol, and serving as output ¬ material powder can either already as
Magnesiumdiborid, oder als ein Pulvergemisch aus elementarem Magnesium und Bor oder als ein Gemisch aus allen drei Komponenten Magnesiumdiborid, Magnesium und Bor vorliegen. Magnesium diboride, or as a powder mixture of elemental magnesium and boron or as a mixture of all three components magnesium diboride, magnesium and boron.
Durch die Aerosol-Deposition kann supraleitendes Due to the aerosol deposition, superconducting
Magnesiumdiborid in definierten Schichten von beispielsweise 1 ym bis zu 1000 ym hergestellt werden. Solche Schichten un¬ terscheiden sich geometrisch grundsächlich von den nach dem herkömmlichen sogenannten „Powder in Tube" (PIT) Verfahren hergestellten Leitern. Bei diesem PIT-Verfahren wird ein fes- tes Pulvergemisch des Ausgangsmaterials (wiederum Magnesium diboride in defined layers, for example 1 ym up to 1000 ym are produced. Such layers un ¬ differ geometrically from the grundsächlich by the conventional so-called "Powder in Tube" (PIT) method conductors produced. In this method, a PIT FES tes powder mixture of the starting material (again
Magnesiumdiborid oder eine Mischung aus elementarem Magnesium und Bor) in einer typischerweise metallischen Reaktionsröhre unter Einwirkung von erhöhtem Druck und/oder Temperatur zu einem zusammenhängenden Draht reagiert. Im Unterschied ist ein durch Aerosol-Deposition abgeschiedener Magnesiumdiborid- Leiter eine flächige Schicht, die auf der Oberfläche eines Trägersubstrats abgeschieden ist. Im Unterschied zu den Methoden der Gasphasenabscheidung (wie beispielsweise chemischer Gasphasenabscheidung, Sputtern oder Verdampfen) können über die Aerosol-Deposition auf einfache Weise wesentlich dickere supraleitende Schichten abgeschieden werden. Vorteilhaft ist dabei die Schichtdicke der supralei¬ tenden Schicht des ersten Leitungsteils von wenigstens 2 ym, besonders vorteilhaft sogar wenigstens 20 ym. Magnesium diboride or a mixture of elemental magnesium and boron) in a typically metallic reaction tube under the action of elevated pressure and / or temperature to form a coherent wire. In contrast, a magnesium diboride conductor deposited by aerosol deposition is a laminar layer deposited on the surface of a carrier substrate. In contrast to the methods of vapor deposition (such as chemical vapor deposition, sputtering or evaporation) can be deposited via the aerosol deposition in a simple way much thicker superconducting layers. It is advantageous the thickness of the supralei ¬ Tenden layer of the first lead part of at least 2 .mu.m, especially advantageous even at least 20 ym.
Magnesiumdiborid weist eine Sprungtemperatur von etwa 39 K auf und gilt somit als Hochtemperatursupraleiter, allerdings ist die Sprungtemperatur im Vergleich zu anderen HTS-Mate- rialien eher niedrig. Mit einem auf Magnesiumdiborid basie¬ renden ersten Leitungsteil der Stromzuführung kann also eine erste Temperaturdifferenz überbrückt werden, beispielsweise zwischen der Betriebstemperatur eines Tieftemperatursupralei- ters von wenigen Kelvin und einer Temperatur knapp unterhalb der 39 K. Die restliche Temperaturdifferenz zwischen der Betriebstemperatur des Magnesiumdiborids und einer äußeren Umgebungstemperatur kann dann wie weiter unten beschrieben durch weitere Leitungsteile überbrückt werden. Magnesium diboride has a transition temperature of about 39 K and is therefore considered as a high-temperature superconductor, but the transition temperature is rather low compared to other HTS materials. With a magnesiumdiboride based ¬ first line part of the power supply so a first temperature difference can be bridged, for example, between the operating temperature of a Tiefftemperatursupralei- ters of a few Kelvin and a temperature just below the 39 K. The remaining temperature difference between the operating temperature of the magnesium and a diboride Ambient temperature can then be bridged by further line parts as described below.
Trotz dieser Einschränkung der relativ geringen überbrückbaren Temperaturdifferenz ist Magnesiumdiborid als Material für den ersten Leitungsteil besonders geeignet, da es sich beson- ders leicht über eine Aerosol-Deposition abscheiden lässt und somit supraleitende Schichten mit besonders flexibler Wahl der Substratmaterialien, Substratgeometrie und/oder Schichtgeometrie zugänglich werden. Der beschriebene erste supraleitende Leitungsteil kann elek¬ trisch in Serie mit einem zweiten Leitungsteil geschaltet sein, der normalleitend ist. Beispielsweise kann der zweite Leitungsteil auf einem metallischen Leiter basieren. Diese Ausführungsform ist vorteilhaft, um mit dem normalleitenden zweiten Leitungsteil zumindest einen Teil der verbleibenden Temperaturdifferenz zwischen der Betriebstemperatur des ersten Leitungsteils und der äußeren Umgebungstemperatur zu überbrücken. Der Querschnitt des normalleitenden Leitungs- teils muss dabei ausreichend dimensioniert sein, um den ins¬ gesamt benötigten Stromeintrag zu gewährleisten. Hierdurch ergibt sich gleichzeitig ein relativ hoher Wärmeeintrag bis zum kalten Ende des normalleitenden Leiterteils. Andererseits wird aber der gesamte Wärmeeintrag zum Bereich der supralei¬ tenden Spule der Spuleneinrichtung durch die Serienschaltung der zwei oder mehr Leiterteile begrenzt. Wenn die Wärmeleit¬ fähigkeit des ersten Leitungsteils wesentlich geringer ist als die des zweiten Leitungsteils, und wenn die Temperatur im Kontaktbereich beispielsweise durch eine thermische Abfangung unterhalb 39K gehalten wird, kann der Wärmeeintrag bei z.B. 5K im supraleitenden Spulensystem vorteilhaft begrenzt werden. Die höchste Priorität hat die Begrenzung des Wärmeein¬ trags zur niedrigsten Temperatur im System, weil hier die Kühltechnik am wenigsten effizient ist. Despite this restriction of the relatively small bridgeable temperature difference, magnesium diboride is particularly suitable as the material for the first line part, since it can be deposited particularly easily by aerosol deposition and thus accessible to superconducting layers with a particularly flexible choice of substrate materials, substrate geometry and / or layer geometry become. The described first superconducting line part can be connected elek ¬ trically in series with a second line part, which is normally conductive. For example, the second conduit part may be based on a metallic conductor. This embodiment is advantageous for bridging at least part of the remaining temperature difference between the operating temperature of the first line part and the outside ambient temperature with the normally conducting second line part. The cross section of the normally conducting line In some cases, it must be sufficiently dimensioned to ensure the total current input required. This results in a relatively high heat input at the same time up to the cold end of the normal-conducting conductor part. On the other hand, the total heat input to the area of supralei ¬ Tenden coil of the coil assembly is limited by the series connection of two or more circuit parts. When the thermal conductivity ¬ ability of the first line part is substantially less than that of the second conduit member, and if the temperature is maintained in the contact area, for example, by a thermal interception below 39K, the heat input at, for example 5K in the superconducting coil system can be advantageously limited. The highest priority is to limit the heat input ¬ carry the lowest temperature in the system, because here the cooling technique is the least efficient.
Der beschriebene erste supraleitende Leitungsteil und der be¬ schriebene zweite normalleitende Leitungsteil können elek¬ trisch in Serie mit einem dritten Leitungsteil geschaltet sein, der supraleitende Eigenschaften und eine Sprungtempera¬ tur oberhalb von 77 K aufweist. Bevorzugt ist dieser dritte Leitungsteil elektrisch zwischen den ersten und den zweiten Leitungsteil geschaltet. Mit einem solchen HTS-Material mit vergleichsweise hoher Sprungtemperatur kann dann vorteilhaft der Temperaturbereich zwischen der oberen Betriebstemperatur des ersten Leiterteils und dem kälteren Ende des zweiten normalleitenden Leiterteils überbrückt werden. Besonders vor¬ teilhaft kann die Sprungtemperatur des supraleitenden Materials des dritten Leitungsteils sogar oberhalb von 90 K liegen, so dass mit diesem mittleren Leitungsteil eine noch größere Temperaturdifferenz überbrückt werden kann. Diese Ausführungsform mit wenigstens drei in Serie geschalteten Leiterteilen für wenigstens drei verschiedene Temperaturbereiche ist besonders vorteilhaft, da so für jeden der Abschnitte ein besonders guter Kompromiss zwischen hoher Stromtragfähigkeit einerseits und möglichst geringem Wärmeeintrag andererseits eingestellt werden kann. Sowohl der Stromfluss als auch der Wärmefluss wird dabei im Wesentlichen durch das schwächste der drei Transportglieder begrenzt, so dass sich der Aufwand durchaus lohnen kann, ein zusätzliches HTS-Material mit einer vergleichsweise niedrigeren Sprungtemperatur für den kältesten Abschnitt der Stromzuführung zu verwenden, wenn für die- sen Abschnitt dann ein besonders niedriger Wärmeeintrag er¬ zielt werden kann. Auch hier können thermische Abfangungen zwischen den Leitungsteilen nötig sein, um deren Supraleitfähigkeit zu gewährleisten. Die supraleitende Schicht des ersten Leiterteils der Stromzu¬ führung kann auf einem festen Trägersubstrat aufgebracht sein. Dieses feste Trägersubstrat bestimmt dann im Wesentli¬ chen die mechanischen Eigenschaften sowie die Geometrie des ersten Leiterteils. Wie im Folgenden beschrieben, sind bei der Abscheidung mittels Aerosol-Deposition besonders vorteilhafte Geometrien und Materialien für dieses Substrat möglich. The first superconducting line part and the described ¬ be prescribed normal second conductor part can be elec tric ¬ connected in series with a third conduit member which has superconducting properties and a jump tempera ture above 77 K ¬. Preferably, this third line part is electrically connected between the first and the second line part. With such a HTS material with a comparatively high transition temperature, the temperature range between the upper operating temperature of the first conductor part and the colder end of the second normally-conductive conductor part can advantageously be bridged. Especially before ¬ part by way of the critical temperature of the superconducting material of the third lead part may be even above 90 K, so that with this central line part an even greater temperature difference can be bridged. This embodiment with at least three series-connected conductor parts for at least three different temperature ranges is particularly advantageous, since a particularly good compromise between high current carrying capacity on the one hand and the lowest possible heat input on the other hand can be set for each of the sections. Both the current flow and the heat flow is thereby essentially the weakest limited the three transport links, so that the effort can be quite worthwhile to use an additional HTS material with a relatively lower transition temperature for the coldest section of the power supply, if for this section then a particularly low heat input can he be ¬ aims. Again, thermal interventions between the line parts may be necessary to ensure their superconductivity. The superconducting layer of the first conductor part of the current-to ¬ guide can be applied to a solid support substrate. This solid carrier substrate then determines the mechanical properties and the geometry of the first conductor portion in Wesentli ¬ chen. As described below, particularly advantageous geometries and materials for this substrate are possible in the deposition by means of aerosol deposition.
Das Trägersubstrat kann wenigstens teilweise aus einem metal¬ lischen Material gebildet sein. Dies kann vorteilhaft sein, um einen normalleitenden Strompfad parallel zur supraleitenden Schicht zur Verfügung zu stellen. Auf diesem Pfad kann der Strom bei Überschreiben der kritischen Temperatur, der kritischen Stromdichte und/oder des kritischen Magnetfeldes zumindest lokal und/oder anteilig transportiert werden. Ein metallisches Trägersubstrat kann weiterhin vorteilhaft sein, um die supraleitende Schicht thermisch an ein Kühlsystem, beispielsweise einen Kaltkopf und/oder ein Kühlmittelreservoir anzukoppeln. Weiterhin können metallische Trägersubstrate sinnvoll sein, um vorgegebene mechanische Eigenschaften zu erfüllen. Geeignete metallische Materialien sind beispiels¬ weise Stahl, Kupfer, Messing oder andere Kupfer enthaltende Legierungen . The carrier substrate can be at least partially formed of a metal ¬ metallic material. This can be advantageous in order to provide a normally conducting current path parallel to the superconducting layer. In this path, the current can be transported at least locally and / or proportionally when overwriting the critical temperature, the critical current density and / or the critical magnetic field. A metallic carrier substrate can furthermore be advantageous for thermally coupling the superconducting layer to a cooling system, for example a cold head and / or a coolant reservoir. Furthermore, metallic carrier substrates may be useful to meet predetermined mechanical properties. Suitable metallic materials are ¬ example, steel, copper, brass, or other copper-containing alloys.
Alternativ kann das Trägersubstrat auch aus einem nicht-me- tallischen Material, insbesondere einem thermisch schlecht leitenden Material gebildet sein. Beispielsweise kann das Trägersubstrat aus Glas, Keramik oder einem Polymer ausgebil¬ det sein. Die spezifische Wärmeleitfähigkeit des Materials kann vorteilhaft unterhalb von 2 W/m-K liegen. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass dann das Trägersubstrat nur wenig zum Wärmetransport entlang der Stromzuführung beiträgt und so der gesamte Wärmeeintrag besonders stark reduziert werden kann. Im Gegensatz zur herkömmlichen Gasphasenabschei- dung oxidkeramischer HTS-Leiter wird für die Aerosol-Depo- sition nicht notwendigerweise ein metallisches Substrat benö¬ tigt . Bei dem Substrat kann es sich allgemein vorteilhaft um ein rohrförmiges Substrat handeln. Ein solches rohrförmiges Sub¬ strat kann beispielsweise auf seiner Außenseite beschichtet sein. Dabei kann insbesondere eine hohlzylindrische supralei¬ tende Schicht ausgebildet sein. Alternativ kann eine ähnliche hohlzylindrische Schicht auch auf der Innenseite eines rohr- förmigen Substrats gebildet werden. Dies kann insbesondere bei relativ dünnwandigen Rohren mit großem Durchmesser vorteilhaft sein. Ein wesentlicher Vorteil einer hohlzylindrischen supraleitenden Schicht ist, dass ein externes Magnetfeld nirgends senk¬ recht zur gesamten supraleitenden Schicht orientiert ist. Auch wenn das supraleitende Material im Verhältnis zur loka¬ len Substratoberfläche immer einheitlich ausgebildet ist, dann ergeben sich durch die zylindrische Symmetrie immer Teilbereiche, in denen die Leitereigenschaften durch ein äußeres Magnetfeld nicht oder nur wenig beeinträchtigt wer¬ den. Der Einfluss eines äußeren Magnetfeldes auf die kriti¬ sche Stromdichte und somit die Stromtragfähigkeit des ersten Leiterteils wird somit verringert. Alternatively, the carrier substrate can also be formed from a non-metallic material, in particular a material having poor thermal conductivity. For example, the carrier substrate made of glass, ceramic or a polymer be ausgebil ¬ det. The specific thermal conductivity of the material can advantageously be below 2 W / mK. This embodiment has the advantage that then the carrier substrate contributes only little to the heat transport along the power supply and so the total heat input can be greatly reduced. In contrast to the conventional dung Gasphasenabschei- oxide ceramic HTS conductor is used for the aerosol landfill sition not necessarily a metallic substrate Benö ¬ Untitled. The substrate may generally advantageously be a tubular substrate. Such a tubular sub ¬ strate example, can be coated on its outer surface. In this case, a hollow cylindrical supralei ¬ tend layer may be formed in particular. Alternatively, a similar hollow cylindrical layer can also be formed on the inside of a tubular substrate. This may be advantageous in particular for relatively thin-walled tubes with a large diameter. A significant advantage of a hollow cylindrical superconducting layer such that an external magnetic field is nowhere perpendicular ¬ rather oriented to the complete superconducting layer. Even if the superconducting material in relation to the Loka ¬ len substrate surface is always formed uniformly, then result from the cylindrical symmetry always part of areas in which the conductive properties by an external magnetic field does not or only slightly affect the ¬. The influence of an external magnetic field on the kriti ¬ specific current density, and thus the current carrying capacity of the first conductor part is thus reduced.
Ein weiterer Vorteil eines rohrförmigen Trägersubstrates be¬ steht darin, dass innerhalb des Rohrs Kühlmittel transpor¬ tiert werden kann. Beispielsweise kann flüssiges Kühlmittel von einem Außenbereich bis zum Inneren eines Kryostaten transportiert werden, der die supraleitende Spule der Spulen¬ einrichtung umgibt. Alternativ oder zusätzlich kann gasförmiges, also bereits verdampftes Kühlmittel aus dem Inneren des Kryostaten wieder herausströmen. In beiden Fällen kann dadurch zusätzlich zu einem möglicherweise ohnehin benötigten Kühlmitteltransport eine Kühlung der supraleitenden Schicht des ersten Leiterteils bewirkt werden. A further advantage of a tubular carrier substrate be ¬ stands that can be transported within the pipe ¬ advantage coolant. For example, liquid coolant can be transported from an outside area to the interior of a cryostat, which surrounds the superconducting coil of the coil device . Alternatively or additionally, gaseous, that is already vaporized coolant from the interior of the Cryostats flow out again. In both cases, a cooling of the superconducting layer of the first conductor part can thereby be effected in addition to a possibly already required coolant transport.
Weiterhin kann gegebenenfalls auch ein in Serie geschalteter normalleitender zweiter Leitungsteil durch denselben Kühlmittelstrom gekühlt werden. Zusätzlich kann gegebenenfalls ein supraleitender Leiter des dritten Leiterteils durch denselben Kühlmittelstrom gekühlt werden. Als Kühlmittel können beispielsweise flüssiges Helium, flüssiges Neon und/oder flüssi¬ ger Stickstoff zum Einsatz kommen. Furthermore, if appropriate, a series-connected normal-conducting second line part can also be cooled by the same coolant flow. In addition, if necessary, a superconducting conductor of the third conductor part may be cooled by the same coolant flow. As a coolant, for example, liquid helium, liquid neon and / or flüssi ¬ ger nitrogen can be used.
Im Vergleich zu der Anordnung von mehreren vorgefertigten Bandleiterabschnitten auf der Außenfläche eines Rohrs kann die hier vorgeschlagene Direktabscheidung auf einem rohrför- migen Körper wesentlich einfacher durchgeführt werden. Weiterhin kann der in Stromtransportrichtung vorliegende Materialquerschnitt durch eine Direktbeschichtung reduziert werden, da bei einem nachträglichen Aufbringen von Bandleiterstücken auf einem zylindrischen Tragkörper sowohl das Material des Tragkörpers als auch die Trägersubstrate der einzelnen darauf aufgebrachten Bandleiter thermisch wirksam sind. Sowohl der zylindrische Tragkörper als auch das Trägersubstrat von her¬ kömmlichen Bandleitern sind typischerweise aus Metall, so dass gerade hier die Reduktion des Gesamtquerschnitts vor¬ teilhaft ist, um einen unnötigen Wärmeeintrag hin zur supra¬ leitenden Spule zu vermeiden. Ein metallisches Material kann für den rohrförmigen Körper durchaus vorteilhaft sein, um eine gute thermische Ankopplung an im Innenraum fließendes Kühlmittel zu ermöglichen. Dabei sollte jedoch der Gesamt¬ querschnitt an metallischem Trägermaterial möglichst mini¬ miert werden. Über eine Direktbeschichtung eines möglichst dünnen Rohres kann dies besonders vorteilhaft erreicht wer¬ den . In comparison to the arrangement of several prefabricated strip conductor sections on the outer surface of a tube, the direct deposition proposed here on a tubular body can be carried out much more easily. Furthermore, the present in Stromtransportrichtung material cross-section can be reduced by a direct coating, since in a subsequent application of Bandleiterstücken on a cylindrical support body, both the material of the support body and the substrates of each applied thereto band conductor are thermally effective. Both the cylindrical support body and the support substrate of her ¬ conventional tape ladders are typically so that the reduction of the overall cross-section is in front ¬ part by way of metal just here to avoid unnecessary heat input and supra ¬ conductive coil. A metallic material can be quite advantageous for the tubular body to allow a good thermal coupling to coolant flowing in the interior. However, the total ¬ cross section of metallic carrier material should be possible mini ¬ mized. This can be achieved particularly advantageously ¬ Via a direct coating of an extremely thin tube.
Die supraleitende Schicht kann auf einem mechanisch flexiblen Substrat aufgebracht sein. Eine solche Ausführungsform hat den Vorteil, dass insbesondere bei einer mechanisch relativ unempfindlichen supraleitenden Schicht ein insgesamt flexibler Aufbau des ersten Leiterteils erreicht werden kann. Gera¬ de die mit Aerosol-Deposition erhaltenen Schichten sind all- gemein gegenüber herkömmlichen aus der Gasphase abgeschiedenen keramischen Schichten mechanisch relativ gut belastbar. The superconducting layer may be applied to a mechanically flexible substrate. Such an embodiment has the advantage that, in particular in a mechanically relatively insensitive superconducting layer, an overall flexible construction of the first conductor part can be achieved. Gera ¬ de the layers obtained with aerosol deposition are generally relative to conventional ceramic layers deposited from the gas phase mechanically relatively good load capacity.
Die Schichtdicke der supraleitenden Schicht kann über die Länge des ersten Leitungsteils variieren. Insbesondere kann die Schichtdicke am wärmeren, mit einem äußeren Stromkreis verbindbaren Ende des Leitungsteils dicker ausgestaltet wer¬ den als in einem mittleren Bereich des ersten Leitungsteils und/oder als am kälteren, spulenseitigen Ende. Vorteilhaft kann die Schichtdicke am wärmeren Ende um wenigstens 50 %, besonders vorteilhaft um wenigstens 200 % dicker ausgebildet sein als in einem der übrigen genannten Bereiche. Durch eine derartige Variation des Querschnitts des ersten Leitungsteils über eine Änderung der Schichtdicke kann die bei der höheren Temperatur verminderte spezifische Stromtragfähigkeit zumin- dest teilweise ausgeglichen werden. Bei einem konstantenThe layer thickness of the superconducting layer can vary over the length of the first line part. In particular, the layer thickness at the warmer, connectable to an outer circuit end of the line part thicker ¬ designed as in a central region of the first line part and / or as the colder, coil-side end. Advantageously, the layer thickness at the warmer end can be made thicker by at least 50%, particularly advantageously at least 200%, than in one of the remaining regions mentioned. By such a variation of the cross section of the first line part via a change in the layer thickness, the specific current carrying capacity reduced at the higher temperature can be at least partially compensated. At a constant
Querschnitt müsste die Dicke über die gesamte Länge hoch ge¬ nug gewählt werden, um auch in Bereich des warmen Endes einen ausreichenden Stromtransport zu gewährleisten, auch wenn die Temperatur hier nur wenige K unter der kritischen Temperatur der supraleitenden Schicht liegen sollte. Bei einer konstanten Schichtdicke wäre dann aber auch der Wärmetransport über die gesamte Länge des ersten Leitungsteils relativ hoch. Cross section takes a high ge ¬ nug be selected thickness over the entire length in order to ensure a sufficient current transport also in the area of the warm end, even if the temperature should be just a few K below the critical temperature of the superconducting layer here. At a constant layer thickness but then the heat transfer over the entire length of the first line part would be relatively high.
Durch eine Anpassung der Schichtdicke an den tatsächlich im jeweiligen Bereich benötigten Querschnitt kann der Wärmeein- trag über die Stromzuführung vorteilhaft verringert werden. Bei einer mittels Aerosol-Deposition abgeschiedenen Schicht kann eine solche variierende Schichtdicke besonders leicht ausgebildet werden, beispielsweise über eine Variation der Beschichtungsdauer in Abhängigkeit von der Substratposition. By adapting the layer thickness to the actual cross section required in the respective area, the heat input via the power supply can advantageously be reduced. In the case of a layer deposited by means of aerosol deposition, such a varying layer thickness can be formed particularly easily, for example via a variation of the coating duration as a function of the substrate position.
Alternativ oder zusätzlich zu einer lokal erhöhten Schichtdicke am warmen Ende des ersten Leitungsteils kann die supra¬ leitende Schicht auch am kalten Ende des ersten Leitungsteils etwas dicker als im mittleren Bereich ausgeführt werden. Dies kann vorteilhaft sein, um einen sicheren Kontakt zur supraleitenden Spule zu gewährleisten, insbesondere wenn dieser Kontakt zumindest über normalleitende Materialien gebildet wird und es hierdurch auch an dem spulenseitigen Ende zu einer lokalen Erwärmung aufgrund von ohmschen Verlusten kommt . As an alternative or in addition to a locally increased layer thickness at the warm end of the first line part, the superconductive layer can also be at the cold end of the first line part slightly thicker than the middle range. This can be advantageous in order to ensure reliable contact with the superconducting coil, in particular if this contact is formed at least via normally conducting materials and, as a result, local heating due to ohmic losses also occurs at the coil-side end.
Alternativ oder zusätzlich zu einer variierenden Schichtdicke der supraleitenden Schicht kann diese Schicht auf einem Trä¬ gersubstrat aufgebracht sein, dessen Dicke über die Länge des ersten Leitungsteils variiert. Auch hierbei kann es vorteil¬ haft sein, wenn die Substratdicke im Bereich des warmen Endes des ersten Leitungsteils vergleichsweise groß ist, da in die- sem Bereich ein Übergang des Stroms von der supraleitendenAlternatively, or in addition to a varying layer thickness of the superconductive layer, this layer may be applied to a Trä ¬ gersubstrat which varies in thickness across the length of the first conduit member. Also in this case it may be advantageous ¬ way, when the substrate thickness in the region of the warm end of the first conduit member is relatively large, as in sem DIE area superconducting a transition of the current from the
Schicht in einen normalleitenden Leiter stattfinden muss. In der Nähe eines Kontaktbereichs zwischen supraleitendem ersten Leiter und einem normalleitenden zweiten Leiter kann auch ein normalleitendes Trägersubstrat den Strom wenigstens teilweise tragen und als Verbindungsglied zwischen supraleitender Layer must take place in a normal conducting conductor. In the vicinity of a contact region between the superconducting first conductor and a normally-conductive second conductor, a normally-conductive carrier substrate may at least partially carry the current and act as a connecting member between superconducting ones
Schicht und dem in Serie geschalteten zweiten Leitungsteil wirken. Gerade bei Schwankungen der Temperatur in diesem Kontaktbereich kann dadurch eine Sicherheitszone geschaffen werden, in der der insgesamt benötigte Strom auf jeden Fall transportiert werden kann und abhängig von tatsächlich vorliegender Temperatur zwischen supraleitender Schicht und dazu parallelgeschaltetem normalleitendem Substrat aufgeteilt wird. Wenn das normalleitende, typischerweise metallische Substrat auf der gesamten Länge des ersten Leitungsteils die hierfür erforderliche Dicke hätte, dann wäre der Wärmeeintrag über das Trägersubstrat unnötig hoch. Ist der Querschnitt des Substrats aber nur in der Nähe des Kontaktbereichs erhöht, dann kann eine hohe Stromtragfähigkeit bei gleichzeitig nied¬ riger Wärmeeinkopplung erreicht werden. Die Aerosol-Depo- sition eignet sich wiederum besonders gut zur Abscheidung von definierten Schichten auf solchen Substraten mit uneinheitlicher Schichtdicke und möglicherweise auch unebener Oberflä¬ che . Ein weiterer Vorteil von aus dem Aerosol abgeschiedenen Layer and connected in series second line part act. Especially with fluctuations of the temperature in this contact area, a safety zone can be created in which the total required current can be transported in any case and is divided depending on the actual temperature between the superconducting layer and parallel-connected normalleitendem substrate. If the normal conducting, typically metallic substrate on the entire length of the first line part would have the required thickness, then the heat input via the carrier substrate would be unnecessarily high. If the cross section of the substrate but increased only in the vicinity of the contact region, then a high current-carrying capacity can be achieved at the same time nied ¬ engined heat coupling. The aerosol landfill sition is again particularly well for the separation of defined layers on such substrates with non-uniform film thickness and possibly uneven Oberflä ¬ che. Another advantage of being separated from the aerosol
Schichten liegt allgemein in der einfacheren Herstellungsmethode und somit in niedrigeren Herstellungskosten, vor allem im Vergleich zu cuprat-basierten HTS-Materialien . Layers are generally in the simpler manufacturing method and thus lower manufacturing costs, especially compared to cuprate-based HTS materials.
Zusätzlich zur einfacheren Herstellung der supraleitenden Schicht kann auch eine einfachere Integration der Stromzuführung in das Gesamtsystem der Spuleneinrichtung erreicht wer- den. Bei herkömmlichen HTS-Stromzuführungen werden mehrereIn addition to the simpler manufacture of the superconducting layer, a simpler integration of the power supply into the overall system of the coil device can also be achieved. In conventional HTS power supplies are several
Bandleiter stapelweise gebündelt, und jeder Stapel wird dann typischerweise beidseitig über Kupferkontakte mit den angren¬ zenden Leitern verlötet. Durch die Aerosol-Deposition kann nun zunächst eine ausreichend dicke Schicht abgeschieden wer- den, die einen ganzen Stapel an herkömmlichen Bandleitern ersetzen kann. Die Kontaktierung der Bandleiter eines Stapels über ein normalleitendes Kontaktstück kann also in diesen Fällen vollkommen entfallen. Bei der Beschichtung eines beispielsweise rohrförmigen Trägersubstrats in einem Stück kann dann auch das Kontaktieren verschiedener nebeneinander angeordneter Segmente entfallen. In einer besonders vorteilhaf¬ ten Ausgestaltungsform ist der supraleitende Teil des ersten Leitungsteils nur durch eine zusammenhängende supraleitende Schicht gegeben, die an ihren Leiterenden beispielsweise über Lötverbindungen mit angrenzenden Leiterteilen verbunden werden kann. Eine ähnliche äußere Lötverbindung ist bei herkömmlichen Bandleiterstapeln nur sehr schwierig zu implementieren, wenn die einzelnen Bandleiter schon durch Band conductor bundled in batches, and each stack is then typically soldered on both sides via copper contacts with the angren ¬ zenden conductors. Due to the aerosol deposition, it is now possible to first deposit a sufficiently thick layer which can replace a whole stack of conventional strip conductors. The contacting of the band conductor of a stack via a normal-conducting contact piece can therefore be completely eliminated in these cases. In the case of the coating of, for example, a tubular support substrate in one piece, it is then also possible to dispense with contacting different segments arranged next to one another. In a particularly vorteilhaf ¬ th embodiment, the superconducting part of the first line part is given only by a contiguous superconducting layer, which can be connected at their conductor ends, for example via solder joints with adjacent ladder parts. A similar external solder joint is very difficult to implement in conventional strip conductor stacks, if the individual strip conductors already through
Lötverbindungen miteinander verbunden sind, und diese Kontak- te den Temperaturen bei einem weiteren Lötprozess nicht standhalten .  Soldered connections are connected to each other, and these contacts do not withstand the temperatures in another soldering process.
Die supraleitende Spuleneinrichtung kann eine supraleitende Spulenwicklung mit einem tieftemperatursupraleitenden Leiter- material umfassen. Mit anderen Worten kann die Sprungtempera¬ tur des supraleitenden Materials der Spule unterhalb von 23 K liegen. Es ist vorteilhaft, wenn die Betriebstemperatur des Materials der Spulenwicklung deutlich niedriger liegt als die Sprungtemperatur des supraleitenden Materials des ersten Leitungsteils, da nur dann mit diesem ersten Leitungsteil eine deutliche Temperaturdifferenz überbrückt werden kann. Beispielsweise kann die Betriebstemperatur des LTS-Materials der Spule um mindestens 10 K, bevorzugt mindestens 20 K niedriger liegen als die Sprungtemperatur des Materials des ersten Leitungsteils . The superconductive coil device may comprise a superconductive coil winding with a low-temperature superconducting conductor material. In other words, the jump Tempera ¬ structure of the superconducting material of the coil may be below 23 K. It is advantageous if the operating temperature of the material of the coil winding is significantly lower than that Transition temperature of the superconducting material of the first line part, since only with this first line part a significant temperature difference can be bridged. For example, the operating temperature of the LTS material of the coil may be at least 10 K, preferably at least 20 K lower than the transition temperature of the material of the first conduit part.
Die Betriebstemperatur der supraleitenden Spulenwicklung kann beispielsweise im Bereich zwischen 4 K und 10 K liegen, wobei die Kühlung auf diese Temperaturen beispielsweise durch Heli- um-Badkryostaten oder durch Kryostaten mit geschlossenem Heliumkreislauf erreicht werden kann. Die Stromzuführung kann ein erstes kaltes Ende aufweisen, welches mit der supraleitenden Spulenwicklung verbunden ist und ein zweites warmes Ende, welches mit einer äußeren Strom¬ quelle verbunden ist. Die supraleitende Spuleneinrichtung kann einen äußeren Vakuumbehälter aufweisen, in dessen Innerem die supraleitende Spulenwicklung angeordnet ist, und die wenigstens ein Zu¬ gangsrohr zum Inneren des Vakuumbehälters aufweist, durch das wenigstens eine Stromzuführung verläuft. In dieser Ausfüh- rungsform dient der äußere Vakuumbehälter der thermischenThe operating temperature of the superconducting coil winding can be, for example, in the range between 4 K and 10 K, wherein cooling to these temperatures can be achieved for example by helical bath cryostats or by cryostats with closed helium circulation. The power supply may have a first cold end, which is connected to the superconducting coil winding and a second warm end, which is connected to an external power ¬ source. The superconducting coil means may have an outer vacuum container, the superconducting coil is disposed in the interior thereof, and a passage tube to ¬ has at least the interior of the vacuum vessel, through which extends at least one current feeder. In this embodiment, the outer vacuum container serves the thermal
Isolation der tiefkalten Spulenwicklung von der warmen äußeren Umgebung. Das Zugangsrohr, in dem die wenigstens eine Stromzuführung angeordnet ist, durchbricht diese thermische Isolation an wenigstens einer Stelle in Form einer Durchfüh- rung. Beispielsweise kann ein solches Zugangsrohr ein Auf¬ hängerohr eines weiteren inneren Kryobehälters sein, in dem die supraleitende Spulenwicklung angeordnet ist. Das Zugangs¬ rohr kann zusätzlich für den Zu- und/oder Abfluss von Kühlmittel verwendet werden. Isolation of the deep-cold coil winding from the warm external environment. The access tube, in which the at least one power supply is arranged, breaks through this thermal insulation at at least one point in the form of a feed-through. For example, such access tube can be an on ¬ suspension tube to another inner cryogenic container, in which the superconducting coil winding is arranged. The access ¬ pipe may be additionally used for the inflow and / or outflow of coolant.
Das Verfahren zur Herstellung der supraleitenden Schicht mittels Aerosol-Deposition kann vorteilhaft mit Helium, Stickstoff und/oder Luft als Trägergas durchgeführt werden. Dabei kann das gesamte Trägersubstrat entweder in einem kontinuierlichen Prozess beschichtet werden, oder es können einzelne Abschnitte der supraleitenden Schicht in diskreten Schritten hergestellt werden. Das Beschichtungsverfahren kann bei rela- tiv niedrigen Temperaturen beispielsweise bei Raumtemperatur durchgeführt werden und ermöglich damit die Verwendung von temperatursensitiven Grundträgern. Zusätzlich kann zur gezielten Einstellung der Schichteigenschaften eine auf die Be- schichtung folgende thermische Nachbehandlung beispielsweise bei Temperaturen um 600°C stattfinden. The method for producing the superconducting layer by means of aerosol deposition can advantageously be carried out using helium, nitrogen and / or air as the carrier gas. there For example, the entire carrier substrate can either be coated in a continuous process, or individual sections of the superconducting layer can be produced in discrete steps. The coating process can be carried out at relatively low temperatures, for example at room temperature, and thus makes it possible to use temperature-sensitive base carriers. In addition, for specific adjustment of the layer properties, a thermal aftertreatment following the coating can take place, for example, at temperatures of around 600 ° C.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand einiger bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die angehängten Zeichnungen beschrieben, in denen: In the following, the invention will be described by means of some preferred embodiments with reference to the appended drawings, in which:
Fig. 1 einen schematischen Querschnitt einer Spuleneinrichtung 1 nach einem ersten Ausführungsbeispiel zeigt, 1 shows a schematic cross section of a coil device 1 according to a first exemplary embodiment,
Fig. 2 eine schematische Prinzipdarstellung einer beispiel- haften Stromzuführung 3 zeigt, 2 shows a schematic diagram of an exemplary power supply 3,
Fig. 3 eine schematische Prinzipdarstellung einer weiteren beispielshaften Stromzuführung 3 zeigt, Fig. 4 einen schematischen Querschnitt eines ersten Leitungsteils 13 mit rohrförmigem Trägersubstrat 19 zeigt, 3 shows a schematic basic illustration of a further exemplary power supply 3, FIG. 4 shows a schematic cross section of a first line part 13 with a tubular carrier substrate 19,
Fig. 5 eine schematische Prinzipdarstellung eines weiteren beispielhaften ersten Leitungsteils 13 zeigt. 5 shows a schematic basic illustration of a further exemplary first line part 13.
Fig. 1 zeigt einen schematischen Querschnitt einer Spuleneinrichtung 1 nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Gezeigt ist eine zylindrische supraleitende Magnetspule 5 aus einem tieftemperatursupraleitenden Material, beispiels- weise NbTi. Die Magnetspule 5 ist innerhalb eines Kühlmittel¬ behälters 11 angeordnet, der in diesem Beispiel als Helium- Badkryostat betrieben wird, um eine Betriebstemperatur der Magnetspule 5 in der Nähe von 5 K zu erreichen. Der Kühlmit- telbehälter 11 ist an zwei Aufhängerohren 12 aufgehängt, durch die zwei Stromzuführungen 3 für die supraleitende Mag¬ netspule 5 verlaufen. Um den Kühlmittelbehälter 11 ist ein äußerer Vakuumbehälter 9 angeordnet, durch den der Kühlmit- telbehälter 11 gegenüber der warmen Umgebung thermisch isoliert ist. Die Aufhängerohre 12 sind dabei als Durchführungen durch den Vakuumbehälter 9 ausgestaltet. Über die Stromzuführungen 3 ist die Magnetspule 5 mit Versorgungsleitern 7 eines hier nicht gezeigten äußeren Stromkreises verbunden. Jede der Stromzuführungen 3 weist ein kaltes, spulenseitiges Ende 3a auf, dessen Temperatur nahe bei der Betriebstemperatur der Magnetspule 5 liegt und ein davon abgewandtes warmes Ende 3b, dessen Temperatur nahe der äußeren Umgebungstemperatur liegt. In Fig. 2 ist eine schematische Prinzipdarstellung einer beispielhaften Stromzuführung 3 gezeigt, wie sie beispielsweise in der Spuleneinrichtung 1 der Fig. 1 zum Einsatz kommen kann. Die Stromzuführung 3 weist wiederum ein kaltes Ende 3a auf, das elektrisch mit der Magnetspule 5 verbunden ist und ein warmes Ende 3b, das elektrisch mit einem Versorgungslei¬ ter 7 eines äußeren Stromkreises verbunden ist. Die Stromzu¬ führung 3 umfasst in diesem Beispiel einen ersten supraleitenden Leitungsteil 13 und einen zweiten normalleitenden Leitungsteil 15, die miteinander elektrisch in Serie geschaltet sind. Hierbei ist der supraleitende erste Leitungsteil 13 auf der Seite des kalten Endes 3a angeordnet und der normallei¬ tende zweite Leitungsteil 15 auf der Seite des warmen Endes 3b. Der supraleitende erste Leitungsteil 13 weist eine supra¬ leitende Schicht auf, die hier als eine mittels Aerosol-Depo- sition abgeschiedene Magnesiumdiborid-Schicht auf einem me¬ tallischen Trägersubstrat ausgebildet ist. Das normalleitende metallische Trägersubstrat ist dabei der supraleitenden Fig. 1 shows a schematic cross section of a coil device 1 according to a first embodiment of the invention. Shown is a cylindrical superconducting magnetic coil 5 made of a low-temperature superconducting material, for example NbTi. The magnetic coil 5 is disposed within a coolant ¬ container 11, which is operated in this example as a helium bath cryostat to reach an operating temperature of the magnetic coil 5 in the vicinity of 5 K. The coolant Telbehälter 11 is suspended from two suspension tubes 12 through which two power supply lines 3 for the superconducting Mag ¬ netspule 5 run. Arranged around the coolant container 11 is an outer vacuum container 9, by means of which the coolant container 11 is thermally insulated from the warm environment. The suspension tubes 12 are designed as passages through the vacuum container 9. About the power supply lines 3, the solenoid coil 5 is connected to supply conductors 7 of an external circuit, not shown here. Each of the power supply lines 3 has a cold, coil-side end 3a, whose temperature is close to the operating temperature of the magnetic coil 5 and a warm end facing away 3b, whose temperature is close to the external ambient temperature. FIG. 2 shows a schematic basic illustration of an exemplary power supply 3, as can be used, for example, in the coil device 1 of FIG. 1. The power supply 3 in turn has a cold end 3a, which is electrically connected to the magnetic coil 5 and a warm end 3b, which is electrically connected to a Versorgungslei ¬ ter 7 of an external circuit. The Stromzu ¬ management 3 comprises in this example, a first superconducting line part 13 and a second normal-conducting line part 15, which are electrically connected together in series. Here, the superconducting first conduit part 13 is arranged on the side of the cold end 3a and the normallei ¬ tende second conduit part 15 on the side of the warm end 3b. The superconducting first lead part 13 has a supra ¬ conductive layer, which is formed here as a sition by means of aerosol deposited landfill magnesium diboride layer on a ¬ me-metallic carrier substrate. The normal conductive metallic carrier substrate is the superconducting
Schicht elektrisch parallelgeschaltet. Das kalte Ende 13a des ersten Leitungsteils 13 weist eineLayer electrically connected in parallel. The cold end 13 a of the first line part 13 has a
Temperatur in der Nähe der Betriebstemperatur der Magnetspule 5 auf, in diesem Beispiel also in der Nähe von 5 K. Die Tem¬ peratur des warmen Endes 13b des ersten Leitungsteils liegt wenige Grad unter der Sprungtemperatur von Magnesiumdiborid, in diesem Beispiel bei etwa 35 K. Die supraleitende Schicht des ersten Leitungsteils 13 ist hier also über die ganze Län¬ ge dieses Leitungsteils supraleitend und transportiert den Strom nahezu verlustfrei. Im Kontaktbereich 14 zwischen dem ersten 13 und zweiten 15 Leitungsteil wechselt der Stromfluss von der supraleitenden Schicht auf vollständig normalleitendes Material des zweiten Leitungsteils 15, in diesem Beispiel eine Kupferleitung mit relativ großem Querschnitt. Über die Länge dieses zweiten Leitungsteils 15 wird ein Temperaturgra¬ dient zwischen seinem kalten Ende 15a bei etwa 35 K und sei¬ nem warmen Ende 15b bei etwa Raumtemperatur aufrechterhalten. Temperature near the operating temperature of the magnet coil 5, in this example, the Tem ¬ temperature of the warm end 13b of the first pipe part is near 5 K. few degrees below the critical temperature of magnesium diboride, in this example at about 35 K. The superconducting layer of the first lead part 13 is here so over the entire County ¬ ge this line part superconducting and transports electricity with virtually no loss. In the contact region 14 between the first 13 and second 15 line part, the current flow changes from the superconducting layer to completely normal conducting material of the second line part 15, in this example a copper line with a relatively large cross section. Over the length of this second line part 15 is a Temperaturgra ¬ is between its cold end 15 at about 35 K and is maintained at about room temperature ¬ nem warm end 15b.
In Fig. 3 ist eine ähnliche schematische Prinzipzeichnung für eine weitere beispielhafte Stromzuführung 3 gezeigt, bei der ein zusätzlicher dritter Leitungsteil 17 in Serie zwischen den ersten 13 und den zweiten 15 Leitungsteil geschaltet ist. Dieser dritte Leitungsteil weist einen Hochtemperatursupra¬ leiter mit einer höheren Sprungtemperatur als In Fig. 3 is a similar schematic outline drawing for a further exemplary power supply 3 is shown, in which an additional third line part 17 is connected in series between the first 13 and the second 15 line part. This third line part has a Hochtemperatursupra ¬ conductor with a higher transition temperature than
Magnesiumdiborid auf, beispielsweise einen oxidkeramischen Cupratsupraleiter mit einer Sprungtemperatur oberhalb von 77 K. Besonders geeignet sind Verbindungen des Typs REBa2Cu30x, wobei RE für ein Element der seltenen Erden oder eine Mischung solcher Elemente steht. Dieser dritte Leiterteil 17 kann die Differenz zwischen der Temperatur von etwa 35K an seinem kalten Ende 17a und einer Temperatur etwas unterhalb der zugehörigen Sprungtemperatur an seinem warmen Ende 17b überbrücken . In Fig. 4 ist ein schematischer Querschnitt eines ersten Leitungsteils 13 einer Stromzuführung 3 gezeigt, wobei eine sup¬ raleitende Schicht 23 auf der Außenfläche eines rohrförmigen Substrats 19 abgeschieden ist. Auch hier ist die supraleitende Schicht mittels Aerosol-Deposition aus Magnesiumdiborid- ausgebildet. Das Rohr 19 kann ein metallisches Rohr, bei¬ spielsweise ein Stahlrohr sein, auf dem die supraleitende Schicht 23 direkt und als eine zusammenhängende Schicht abge¬ schieden ist. Der erste Leitungsteil 13 umfasst in diesem Beispiel also vorteilhaft nur einen in sich zusammenhängenden Supraleiter 23, der elektrisch parallel mit dem ihn tragenden Substrat 19 geschaltet ist. Im Inneren des Rohrs kann ein Kühlmittel 21 strömen, beispielsweise kann verdampftes Helium aus dem Inneren des Kühlmittelbehälters 11 durch dieses Rohr nach außen strömen und dabei durch die gute thermische Leit¬ fähigkeit des Trägersubstrats 19 auch die supraleitende Magnesium diboride, for example, an oxide-ceramic cuprate superconductor having a critical temperature above 77 K. Especially suitable are compounds of the type REBa 2 Cu30 x , where RE stands for a rare-earth element or a mixture of such elements. This third conductor portion 17 can bridge the difference between the temperature of about 35K at its cold end 17a and a temperature slightly below the associated critical temperature at its warm end 17b. In FIG. 4 is a schematic cross section of a first conduit member 13 is shown a power supply 3, wherein a sup ¬ raleitende layer 23 is deposited on the outer surface of a tubular substrate 19. Again, the superconducting layer is formed by means of aerosol deposition of Magnesiumdiborid-. The tube 19 may be playing as a steel tube at ¬ a metal tube, on which the superconducting layer 23 is directly and as a continuous layer abge ¬ eliminated. The first conduit part 13 comprises in this For example, it is advantageous to have only one coherent superconductor 23, which is connected electrically in parallel with the substrate 19 carrying it. Inside the tube a coolant can flow 21, may, for example, vaporized helium from the interior of the coolant vessel 11 and flow through this pipe to the outside while the superconducting by the good thermal Leit ¬ ability of the carrier substrate 19
Schicht auf eine Betriebstemperatur unterhalb ihrer Sprungtemperatur kühlen. Cool the layer to an operating temperature below its transition temperature.
Fig. 5 zeigt eine schematische Prinzipdarstellung eines wei¬ teren beispielhaften ersten Leitungsteils 13. Gezeigt ist ein schematischer Längsschnitt eines Ausschnitts des Trägersub¬ strats 19, der flächig mit einer supraleitenden Schicht 23 beschichtet ist. Es kann sich dabei beispielsweise um einenFig. 5 shows a schematic principle view of a white ¬ direct exemplary first conduit member 13. Shown is a schematic longitudinal sectional view of a section of Trägersub ¬ strats 19, which is surface coated with a superconducting layer 23. It may be, for example, a
Längsschnitt durch eine Wand des in Fig. 4 gezeigten rohrför- migen Substrats 19 handeln. Auch in diesem Beispiel ist der gezeigte erste Leitungsteil 13 in seinem kalten Bereich 13a mit der hier nicht gezeigten Magnetspule 5 und in seinem war- men Bereich mit wenigstens einem weiteren Leitungsteil 15 und/oder 17 verbunden. Die Dicke 27 des Substrats ist im Be¬ reich des warmen Endes 13b deutlich höher als im Bereich des kalten Endes 13a. Ebenso ist die Dicke 25 der supraleitenden Schicht 23 im Bereich des warmen Endes 13b deutlich höher als im Bereich des kalten Endes 13a. Die Variation beider Longitudinal section through a wall of the tube-shaped substrate 19 shown in Fig. 4 act. In this example as well, the first line part 13 shown is connected in its cold region 13a to the magnetic coil 5 (not shown here) and in its hot region to at least one further line part 15 and / or 17. The thickness 27 of the substrate 13a is significantly higher than in the region of the cold end at the Be ¬ reaching the warm end 13b. Likewise, the thickness 25 of the superconducting layer 23 in the region of the warm end 13b is significantly higher than in the region of the cold end 13a. The variation of both
Schichtdicken führt zu einer verbesserten Stromtragfähigkeit in der Nähe des warmen Endes 13b. Durch die dickere supralei¬ tende Schicht 23 kann so eine verminderte Stromtragfähigkeit in der Nähe der Sprungtemperatur des Supraleiters ausgegli- chen werden. Die erhöhte Dicke des metallischen Substratmate¬ rials 19 dient zur zusätzlichen Sicherheit, falls die Sprung¬ temperatur und/oder die kritische Stromdichte im Bereich des warmen Endes 13b überschritten wird. In diesem Fall kann das Trägersubstrat 19 durch seinen vergrößerten Querschnitt einen signifikanten Anteil des Gesamtstroms tragen. Durch die imLayer thicknesses lead to improved current carrying capacity near the warm end 13b. Can be prepared by the thicker supralei ¬ tend layer 23 so be reduced current-carrying capacity in the vicinity of the critical temperature of the superconductor compensated. The increased thickness of the metallic Substratmate ¬ rials 19 is used for additional security, if the jump ¬ temperature and / or the critical current density in the region of the warm end 13b is exceeded. In this case, the carrier substrate 19 can carry a significant portion of the total current through its enlarged cross-section. By the in the
Bereich des kalten Endes 13a verringerte Schichtdicke 25 des Supraleiters und die verringerte Substratdicke 27 kann der Wärmeeintrag in die Spuleneinrichtung 1 trotzdem vorteilhaft gering gehalten werden. Area of the cold end 13a reduced layer thickness 25 of the superconductor and the reduced substrate thickness 27, the Heat input into the coil device 1 are still advantageously kept low.
Alternativ zu den vorab diskutierten Ausführungsbeispielen mit metallischen Trägersubstraten 19 kann das Trägersubstrat für die mittels Aerosol-Deposition hergestellte supraleitende Schicht 23 auch aus einem schlecht wärmeleitfähigen, nicht¬ metallischen Material, beispielsweise aus Glas, Keramik oder Polymer bestehen. Auch hierbei sind allgemein flächige Sub- strate, rohrförmige Substrate sowie zahlreiche weitere Ausge¬ staltungen möglich. As an alternative to the previously discussed embodiments with metal support substrates 19, the carrier substrate for the aerosol produced by means of deposition superconducting layer 23 can also consist of a poorly heat-conductive, non ¬ metallic material, for example of glass, ceramic or polymer. Here, too, generally flat substrates, tubular substrates as well as On the ¬ staltungen are possible.

Claims

Patentansprüche claims
1. Stromzuführung (3) für eine supraleitende Spuleneinrichtung (1), wobei die Stromzuführung (3) wenigstens einen ers- ten Leitungsteil (13) mit einer supraleitenden Schicht (23) aufweist, 1. power supply (3) for a superconducting coil device (1), wherein the power supply (3) has at least a first line part (13) with a superconducting layer (23),
dadurch gekennzeichnet, dass die supraleitende Schicht (23) durch Aerosol-Deposition abgeschieden ist. characterized in that the superconductive layer (23) is deposited by aerosol deposition.
2. Stromzuführung (3) nach Anspruch 1, bei der die supraleitende Schicht (23) Magnesiumdiborid umfasst. Second power supply (3) according to claim 1, wherein the superconducting layer (23) comprises magnesium diboride.
3. Stromzuführung (3) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, bei der der erste Leitungsteil (13) elektrisch in Serie mit einem zweiten Leitungsteil (15) geschaltet ist, der normalleitend ist . 3. power supply (3) according to any one of claims 1 or 2, wherein the first conduit part (13) is electrically connected in series with a second conduit part (15) which is normally conductive.
4. Stromzuführung (3) nach Anspruch 3, bei der der erste (13) und der zweite (15) Leitungsteil elektrisch in Serie mit einem dritten Leitungsteil (17) geschaltet sind, der supra¬ leitende Eigenschaften und eine Sprungtemperatur oberhalb von 77 K aufweist. 4. Power supply (3) according to claim 3, wherein the first (13) and the second (15) line part are electrically connected in series with a third line part (17) having supra ¬ conductive properties and a transition temperature above 77 K. ,
5. Stromzuführung (3) nach einem der vorhergehenden Ansprü- che, dadurch gekennzeichnet, dass die supraleitende Schicht5. power supply (3) according to one of the preceding claims che, characterized in that the superconducting layer
(23) auf einem festen Trägersubstrat (19) aufgebracht ist. (23) is applied to a solid support substrate (19).
6. Stromzuführung (3) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die supraleitende Schicht (23) auf einem nicht- metallischen Substrat (19) aufgebracht ist. 6. power supply (3) according to claim 5, characterized in that the superconducting layer (23) on a non-metallic substrate (19) is applied.
7. Stromzuführung (3) nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die supraleitende Schicht (23) auf einem rohrförmigen Substrat (19) aufgebracht ist. 7. power supply (3) according to any one of claims 5 or 6, characterized in that the superconducting layer (23) on a tubular substrate (19) is applied.
8. Stromzuführung (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die supraleitende Schicht (23) auf einem mechanisch flexiblen Substrat (19) aufgebracht ist . 8. power supply (3) according to one of the preceding claims, characterized in that the superconducting layer (23) is applied to a mechanically flexible substrate (19).
9. Stromzuführung (3) nach einem der vorhergehenden Ansprü- che, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichtdicke der supra¬ leitenden Schicht (23) über die Länge des ersten Leitungs¬ teils (13) variiert. (3) 9. Power supply according to one of the preceding Ansprü- che, characterized in that varying the thickness of the superconducting ¬ conductive layer (23) over the length of the first line ¬ part (13).
10. Stromzuführung (3) nach einem der vorhergehenden Ansprü- che, dadurch gekennzeichnet, dass die supraleitende Schicht10. power supply (3) according to one of the preceding claims che, characterized in that the superconducting layer
(23) auf einem Trägersubstrat (19) aufgebracht ist, dessen Schichtdicke über die Länge des ersten Leitungsteils (13) va¬ riiert . (23) is applied to a carrier substrate (19) whose layer thickness over the length of the first line part (13) va ¬ riiert.
11. Supraleitende Spuleneinrichtung (1) mit wenigstens einer Stromzuführung (3) nach einem der vorstehenden Ansprüche und einer supraleitenden elektrischen Spulenwicklung (5) . 11. A superconducting coil device (1) with at least one power supply (3) according to one of the preceding claims and a superconducting electrical coil winding (5).
12. Supraleitende Spuleneinrichtung (1) nach Anspruch 11, wo- bei die supraleitende Spulenwicklung (5) ein tieftemperatursupraleitendes Leitermaterial aufweist. 12. A superconducting coil device (1) according to claim 11, wherein the superconducting coil winding (5) has a low-temperature superconducting conductor material.
13. Supraleitende Spuleneinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 11 oder 12, wobei die Stromzuführung (3) ein erstes kaltes Ende (3a) aufweist, welches mit der supraleitenden13. A superconducting coil device (1) according to any one of claims 11 or 12, wherein the power supply (3) has a first cold end (3a) which is connected to the superconducting
Spulenwicklung (5) verbunden ist und ein zweites warmes Ende (3b) aufweist, welches mit einer äußeren Stromquelle verbun¬ den ist. Coil winding (5) is connected and a second warm end (3b), which verbun ¬ with an external power source ¬ is the.
14. Supraleitende Spuleneinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 11 bis 13, die wenigstens einen äußeren Vakuumbehäl¬ ter (9) aufweist, in dessen Innerem die supraleitende Spulen¬ wicklung (5) angeordnet ist, und die wenigstens ein Zugangs¬ rohr (12) zum Inneren des Vakuumbehälters (9) aufweist, durch das wenigstens eine Stromzuführung (3) verläuft. 14. Superconducting coil device (1) according to one of claims 11 to 13, which has at least one outer vacuum container ¬ (9), in the interior of which the superconducting coil winding ¬ (5) is arranged, and the at least one access ¬ tube (12 ) to the interior of the vacuum container (9) through which at least one power supply (3) extends.
Verfahren zur Herstellung einer Stromzuführung (3) für supraleitende Spuleneinrichtung (1), wobei die Stromzu führung (3) wenigstens einen ersten Leitungsteil (13) einer supraleitenden Schicht (23) aufweist, A method for producing a power supply (3) for superconducting coil device (1), wherein the Stromzu guide (3) has at least a first line part (13) of a superconducting layer (23),
dadurch gekennzeichnet, dass die supraleitende Schicht durch Aerosol-Deposition hergestellt wird. characterized in that the superconducting layer is produced by aerosol deposition.
PCT/EP2015/063032 2014-06-17 2015-06-11 Power supply for a superconducting coil device WO2015193163A1 (en)

Applications Claiming Priority (4)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020069861A1 (en) * 2018-10-02 2020-04-09 Siemens Aktiengesellschaft Superconducting current limiter device having power feed

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014221335A1 (en) 2014-10-21 2016-04-21 Siemens Aktiengesellschaft Superconductive conductor element and method for its production

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6153825A (en) * 1996-12-27 2000-11-28 Japan Atomic Energy Research Institute Superconducting current lead
EP1406272A1 (en) * 2002-10-04 2004-04-07 Nexans Current supply for superconducting devices
EP2284845A1 (en) * 2009-08-10 2011-02-16 Bruker HTS GmbH HTSL power supply for connecting a superconducting consumer system with a power feed-in point
DE102010031741A1 (en) * 2010-07-21 2012-01-26 Siemens Aktiengesellschaft Method and device for producing superconducting layers on substrates

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007013350B4 (en) 2007-03-16 2013-01-31 Bruker Biospin Ag Power supply with high-temperature superconductors for superconducting magnets in a cryostat
DE102010038656A1 (en) * 2010-07-29 2012-02-02 THEVA DüNNSCHICHTTECHNIK GMBH High-temperature superconductor strip conductor with high critical current carrying capacity

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6153825A (en) * 1996-12-27 2000-11-28 Japan Atomic Energy Research Institute Superconducting current lead
EP1406272A1 (en) * 2002-10-04 2004-04-07 Nexans Current supply for superconducting devices
EP2284845A1 (en) * 2009-08-10 2011-02-16 Bruker HTS GmbH HTSL power supply for connecting a superconducting consumer system with a power feed-in point
DE102010031741A1 (en) * 2010-07-21 2012-01-26 Siemens Aktiengesellschaft Method and device for producing superconducting layers on substrates

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
B. B. SINHA ET AL: "Fabrication and Properties of MgB2 Coated Superconducting Tapes", JOURNAL OF SUPERCONDUCTIVITY AND NOVEL MAGNETISM, vol. 26, no. 5, 1 May 2013 (2013-05-01), pages 1507 - 1511, XP055210607, ISSN: 1557-1939, DOI: 10.1007/s10948-012-1957-7 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020069861A1 (en) * 2018-10-02 2020-04-09 Siemens Aktiengesellschaft Superconducting current limiter device having power feed

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