WO2020035309A1 - Supraleitende stromzuführung - Google Patents

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WO2020035309A1
WO2020035309A1 PCT/EP2019/070508 EP2019070508W WO2020035309A1 WO 2020035309 A1 WO2020035309 A1 WO 2020035309A1 EP 2019070508 W EP2019070508 W EP 2019070508W WO 2020035309 A1 WO2020035309 A1 WO 2020035309A1
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superconducting
power supply
conductor
winding
conductor element
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Application number
PCT/EP2019/070508
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English (en)
French (fr)
Inventor
Tabea Arndt
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F6/00—Superconducting magnets; Superconducting coils
    • H01F6/06—Coils, e.g. winding, insulating, terminating or casing arrangements therefor
    • H01F6/065—Feed-through bushings, terminals and joints

Definitions

  • the present invention relates to a power supply for a superconducting coil device, wherein the power supply has at least one first line part with at least one first conductor element, the conductor element comprising at least one superconducting wire. Furthermore, the invention relates to a superconducting coil device with at least one such power supply and a superconducting electrical coil winding.
  • the coil-side ends of the power supply lines are also present in this cryogenic temperature range. The opposite ends of the
  • Power supplies that are connected to the outer 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 via the materials of the power supply should be minimized as much as possible. With classic metallic conductors, however, heat conduction is based on the Wiedemann-Franz law in a roughly linear relationship with the electrical conductivity, so that high heat inputs also occur, especially when high current densities are required.
  • a temperature range between the operating temperature of the coil winding and the maximum operating temperature of the HTS conductor of the power supply can thus be bridged with an HTS conductor.
  • the HTS conductor can then be connected in series with a second, normally conducting conductor part.
  • the HTS conductor can also be connected in parallel with a normally conducting conductor, in particular if the HTS conductor is not present over its entire length below its transition temperature. Seen over the length of the conductor part in question (and viewed in the direction of its comparatively cold side), a more or less gradual transition of the transported current from the normally conducting material to the superconducting material can take place.
  • a power supply composed of normally conducting and superconducting conductor elements is, for example, in FIG DE102007013350B4.
  • several stacks of preferably ceramic HTS ribbon conductors are connected in parallel with one another and then connected in series with a metallic conductor.
  • HTS band conductors are arranged on a normal conducting carrier. Both the normally conductive carrier and the normally conductive layers present in the strip conductors can act as parallel current paths.
  • the object of the invention is therefore to provide a power supply which overcomes the disadvantage mentioned.
  • a power supply is to be made available which has a comparatively low heat input with a high current carrying capacity. Furthermore, this should be realized with the most compact possible arrangement.
  • Another object of the invention is to provide a superconducting Spulenein device with such a power supply.
  • the power supply according to the invention is designed as a power supply for a superconducting coil device. It comprises at least a first line part with at least one first conductor element.
  • the first conductor element has at least one superconducting wire.
  • the first Lei terelement is arranged in a helical winding.
  • the power supply described has in particular a first end and a second end.
  • the first end is intended to be arranged within the coil device in the region of a current feed point.
  • the second end is accordingly intended to be arranged within the coil device near the superconducting coil winding.
  • the operation of the power supply at the first end is a comparative one warm end and at the second end around a comparatively cold end of the power supply.
  • the first line part described within the power supply line also has a first, comparatively warm end and a second, comparatively cold end.
  • the helical (in other words helical) winding of the wire has in particular a generally elongated shape.
  • a longitudinal axis A of this first line part is given by the longitudinal axis of the underlying (in particular essentially linear) helix.
  • a slight curvature of the underlying helix should in principle not be excluded.
  • the local longitudinal axis A of the underlying helix corresponds to a higher direction of current flow in this first line part of the current supply.
  • This helical winding extends accordingly between a comparatively warm end and a comparatively cold end of the first line part.
  • the power supply can generally also have one or more further line parts, which are in particular electrically connected in series with the first line part.
  • a further line part can in particular be normally conductive and be connected, for example, to the warm end of the first line part.
  • the further line part can also be an additional superconducting line part, which can be connected, for example, to the cold end of the first line part.
  • a major advantage of the power supply according to the invention is that a reduction in the heat input Q can be achieved by the helical winding of the superconducting wire compared to the conventional linear arrangement of the superconductor. This is caused in particular by increasing the effective effective length L of the wire according to the equation given above. So if necessary, even if there is a continuous metallic material within the wire, the heat input can be reduced to a tolerable level. At the same time, the use of a superconducting wire component gives a high current carrying capacity of this first line part. With a suitable design of optionally available further line parts, a high current carrying capacity with low heat input can also be realized for the power supply as a whole.
  • the superconducting coil device has at least one power supply according to the invention and additionally a superconducting electrical coil winding.
  • the advantages of the coil device according to the invention result analogously to the advantages of the power supply according to the invention described above.
  • the coil device is advantageously designed to cool the superconducting coil winding during operation to a cryogenic operating temperature below the jump temperature of the superconducting material used within the coil.
  • the superconductor material of the coil can be a high-temperature superconductor or else a low-temperature superconductor.
  • the superconductor material can in principle be different or the same as the superconductor material in the power supply.
  • the superconducting wire can be a strip conductor, that is to say a conductor with a flat strip-shaped cross-sectional geometry.
  • the cross-sectional shape can, for example, essentially have the shape of a flat rectangle, optionally with rounded ones Corners.
  • Such a superconducting strip conductor generally has the advantages of being particularly easy to handle, so that geometrically well-defined windings can be produced in a particularly simple manner.
  • the helical winding described can also be produced particularly easily and precisely with such a strip conductor.
  • the superconducting tape conductor can advantageously have a superconducting layer on a tape-shaped carrier substrate.
  • This superconducting layer can preferably be a high-temperature superconducting layer (HTS layer) and particularly preferably a 2G HTS layer (i.e. a layer with a second-generation HTS material).
  • HTS layer high-temperature superconducting layer
  • 2G HTS layer i.e. a layer with a second-generation HTS material
  • High-temperature superconductors are superconducting materials with a transition temperature above 25 K and, in some material classes, for example the cuprate superconductors, above 77 K. With them, the operating temperature can be achieved by cooling with cryogenic materials other than liquid helicopter. HTS materials are also particularly attractive because, depending on the choice of operating temperature, these materials can have high upper critical magnetic fields and high critical current densities.
  • the high-temperature superconductor can have, for example, magnesium diboride or an oxide-ceramic superconductor, for example a compound of the type REBa2Cu30 x ( REBCO for short), RE being an element of rare earths or a mixture of such elements.
  • the first line part can have a normally conductive conductor which is electrically connected in parallel with the superconducting material in the superconducting wire.
  • a parallel conductor forms a so-called shunt, i.e. a shunt resistor, with the superconducting material.
  • the parallel conductor can in particular re at several points along the longitudinal direction of the conductor and particularly advantageously be continuously connected over the entire length of the conductor to the superconducting element.
  • This normally conductive conductor can either be a component of the superconducting wire or a separate, parallel element.
  • the superconducting wire therefore has, in addition to the superconducting material, a normal conducting material which is continuous in the direction of the wire.
  • the normally conductive conductor can be a carrier substrate of the strip conductor and / or a stabilizing layer within the strip conductor.
  • the above-mentioned normally conductive elements can advantageously be formed from metallic materials.
  • the at least one strip conductor can advantageously have at least one normally conductive stabilizing layer, the high-temperature superconducting layer being arranged between the carrier substrate and the stabilizing layer.
  • a parallel normal conducting current path is provided at least through the normalizing stabilizing layer.
  • the carrier substrate can also form a further parallel current path.
  • a further stabilization layer can also be arranged on the substrate side.
  • Such an electrical stabilization layer can also be designed as an enveloping layer, which surrounds the stack of carrier substrate and superconducting layer - and, if appropriate, additional layers such as buffer layer (s) and / or cover layer (s).
  • the at least one strip conductor has an electrically insulating layer which is arranged on the outside on at least one of its two main surfaces.
  • an insulating layer can in principle be configured on one side, on both sides or also in an enveloping manner his. In any case, it serves to insulate the superconducting layer of the strip conductor and the optionally present normal conducting elements electrically from adjacent conductors (and in particular from adjacent strip conductors or also a conductive support element).
  • the at least one superconducting wire within the helical winding can have a curvature radius of 40 mm or less.
  • a curvature radius of 40 mm or less.
  • the strip conductors available today are comparatively insensitive to a bend that takes place outside the strip conductor level. Tight bends within the band conductor level, on the other hand, lead to material damage within the superconducting layer and / or delamination of the layer system much more easily.
  • the helical winding described has the advantage that no or only a very slight bend within the band plane is required for its production.
  • the at least one superconducting wire within the helical winding can have a curvature radius r of even only 10 mm or less.
  • the first conductor element can comprise not only a single strip conductor, but also a stack of two or more superconducting strip conductors lying one above the other. In particular, this stack of several strip conductors can then be wound together to form the helical winding. As components of the first conductor element, these strip conductors can in particular be electrically connected in parallel with one another. As a result, a higher current carrying capacity can be achieved for the first conductor element compared to a single band conductor.
  • the individual strip conductors of the stack can in particular lie one above the other so flat that they follow one another in the radial direction (based on the helix axis A).
  • Such a winding geometry can be achieved in a particularly simple manner by winding the entire stack together.
  • the power supply can advantageously comprise a second conductor element.
  • This second conductor element can in particular also be part of the first line part.
  • the second conductor element is also preferably part of the helical winding described and is guided parallel to the first conductor element within this.
  • the first and the second conductor element (and optionally further conductor elements present optionally) either lie next to one another in the axial direction of the helix or they can be arranged one above the other in ra dialer direction (with respect to the helix axis).
  • the individual Lei teretti can be designed to transport independent currents.
  • a plurality of subconductors which are electrically connected in parallel can generally be provided within each individual conductor element.
  • these can generally be configured such that the first conductor element and the second conductor element for the current transport are provided with opposite directions of current flow.
  • it can be one Act forward and a return conductor. It can thus be partially implemented before a power supply within which electrical connections are provided for both directions of current flow. These can in particular run within a common line section.
  • the connection of the superconducting coil device to be connected to an external circuit can therefore ideally take place with only one power supply.
  • the heat input in this embodiment can be reduced by the fact that fewer separate connections between the warm environment and the cryogenic environment of the superconducting coil len pleasing available. It is therefore advantageous overall to connect the superconducting coil device to an external circuit, fewer feedthroughs through a thermally insulating housing.
  • the two conductor elements can be oriented differently from one another in such an arrangement.
  • the conductor elements each have a superconducting strip conductor with a “substrate side” and a “superconductor side”
  • either the substrate sides or the superconductor sides can be oriented to one another.
  • the substrate side of one strip conductor can also be on the superconductor side of the other strip conductor. be neighboring.
  • the two mirror-symmetric arrangements listed first have the advantage that the magnetic fields can be compensated even better by symmetry.
  • the individual conductor elements in one embodiment with two or more conductor elements, it is fundamentally also possible for the individual conductor elements to be designed for current transport for different phases within an AC circuit.
  • at least three such conductor elements can be provided for a three-phase AC circuit (or advantageously a multiple of three).
  • This embodiment can also be combined with the aforementioned, i.e. both the conductor elements of several phases and the outgoing conductors and return conductors for each given phase can be guided within a common first line part and in particular within a common helical winding.
  • Either separate outgoing conductors and return conductors can be provided for the individual phases, or separate forward conductors, but combined return conductors, can be assigned to the individual phases.
  • the helical winding can be held by one or more support elements.
  • a support element can in particular be mechanically so stable that a comparatively flexible superconductivity of the wire is held by the support element in the helical configuration described.
  • the power supply can have a helically shaped support element on which the first conductor element (and optionally also additional conductor elements) is arranged.
  • a helical support element can have mechanical flexibility, for example, so that it can compensate for mechanical changes in length in the manner of a spring. Such flexibility can offer particular advantages if the coil direction vibrations, mechanical stresses and / or differences in the thermal expansion coefficient of the individual materials are to be expected.
  • the tra gel element can have a metallic material or consist of such a metallic material. In such a case, it is particularly advantageous if the tra gel element is also shaped helically to match the geometry of the winding. This then leads to an extension of the thermal path for the support element and thus to a reduction in the heat input into the cryogenic area.
  • this can likewise provide a parallel, normally conducting current path.
  • the support element can be designed generally and regardless of its exact shape and design as a normal conductive Tragele element to take over the function of a shunt.
  • the tra gel element is electrically insulating. This is particularly expedient if there is already a normally conducting element within the superconducting wire which can act as a shunt (for example a substrate and / or a stabilizing layer of a strip conductor).
  • the support element can then advantageously also have a comparatively low thermal conductivity.
  • the entire support element is fixed at a predetermined temperature level. For example, Entire support element are at a temperature which is below the transition temperature of the superconducting material in the superconducting wire. Thus, an almost loss-free current transport over the entire first line part can be ensured if the superconducting wire is thermally coupled to the support element.
  • the temperature of the support element may increase continuously from the cold side of the first line part to the warm side of the first line part. It may therefore be that the superconducting wire arranged thereon is not superconducting over its entire length, but only from a certain position.
  • the current flow between the superconductor and a parallel normal conducting current path can be divided, the superconductor taking over a higher part of the current, the closer the line part of the superconducting coil comes and the colder the line part gets.
  • the helical winding As an alternative to the aforementioned embodiment with a helical support element, it is also possible for the helical winding to be held by a tubular support element. The winding is then arranged in particular around the tube in a helical manner.
  • An advantage of this embodiment is that the helical winding can be held mechanically stronger by such a support element.
  • a tubular Tragele element is expediently formed from a thermally comparatively poorly conductive material in order to keep the heat input through the comparatively short thermal path of the tube low.
  • a tube can comprise a glass fiber reinforced plastic and / or a ceramic as material ,
  • the helical winding can be made from the at least one conductor element in helical circumferential recesses on the Be arranged outside of the tube. In this way, a particularly firm mechanical holder and reliable compliance with a predetermined geometry for the helical winding can be achieved in a simple manner.
  • the helical winding can be configured such that the wound superconducting wire has an arc length s which corresponds to at least two times the axial length of the helical winding.
  • the thermal path is lengthened by at least a factor of two compared to a linear arrangement of the wire, which leads to a corresponding reduction in the heat input.
  • an appropriately tight design of the helical winding can relatively easily achieve an extension factor between 2 and 10. As a result, a large thermal path extension can be achieved relatively easily with a compact geometry at the same time.
  • this can be designed as a coil device for an AC application.
  • a coil device can be a transformer, a current limiting device and / or a superconducting stator winding for an electrical machine.
  • the advantages of the invention are particularly evident in a coil device for an AC application - especially when the outgoing conductor and return conductor or the conductors for several phases are guided together in a common helical winding. With such a configuration, the alternating current losses are advantageously kept low.
  • the power supply can have a first comparatively cold end within the coil device, which is connected to the superconducting coil winding, and have a second comparatively warm end, which can be connected to an external circuit.
  • This outer circuit should not be part of the coil device and can comprise, for example, a current source, a converter and / or further electrical components, in particular to supply the superconducting coil winding with current.
  • the coil device can have a thermal insulation of the outer housing, in the interior of which the superconducting coil winding is arranged.
  • the coil device can have at least one bushing through the outer housing, through which at least a part of the at least one power supply is guided into the interior of the outer housing.
  • the outer housing is used for thermal insulation of the cryogenic superconducting coil winding from the comparatively warm external environment.
  • the outer housing can be realized, for example, by a cryostat, which in particular can have a vacuum space and, if appropriate, additional thermal insulation.
  • either one bushing or several bushings can be provided through this outer housing for each existing power supply. Only one such power supply is particularly advantageous, so that a single such feedthrough through the outer casing is sufficient.
  • the coil device and / or the power supply can generally have one or more radiation shields (so-called “baffles”) in order to reduce heat radiation into the cryogenic areas of the coil device.
  • a radiation shield can be, for example, a metal reflecting disc.
  • Such a disk can, for example, be oriented transversely to the main direction of the helical winding described. It can have a hole through which the helical winding of the power lead is passed. If several such radiation shields are arranged in the axial direction of the helix, it may be advantageous to arrange such holes at different azimuthal positions on the helix. In this way, a continuous open path for the heat radiation between the warm area of the power supply and the cryogenic area of the power supply is avoided.
  • FIG. 1 shows a schematic cross section of a coil device 1 according to a first exemplary embodiment
  • FIG. 2 shows a schematic basic illustration of an exemplary power supply
  • Figure 3 is a schematic cross section through a part
  • FIG. 1 shows an exemplary helical winding with a first conductor element and a support body
  • FIG. 4 shows a schematic illustration of a power supply 3 according to a second exemplary embodiment
  • FIG. 5 shows a schematic cross section through a further exemplary helical winding
  • FIG. 6 shows a schematic cross section through a further exemplary first conductor element 31a
  • Figure 7 shows a schematic representation of a power supply 3 according to a third embodiment
  • Figure 8 shows a schematic representation of a power supply 3 according to a fourth embodiment.
  • Figure 1 shows a schematic cross section of a coil device 1 according to a first embodiment of the invention.
  • a superconducting coil winding 5 is shown, of which two coil legs can be seen in the cross-sectional illustration. In principle, it can be a coil winding for any application. However, the advantages of the invention are particularly evident when it is is an AC application.
  • the coil winding 5 may be a winding of a transformer, a current limiter device and or a stator winding for an electrical machine.
  • this coil winding 5 is arranged within a thermally insulating outer housing 9.
  • a thermally insulating outer housing 9 can be a cryostat.
  • housing types can also be used here: for example, it can be a bathroom cryostat, the interior of which can be filled with a fluid coolant.
  • it can also be a cryostat with an internal vacuum space V, which at least partially surrounds the coil winding 5 and thus leads to reliable thermal insulation of the coil winding. This variant is shown by way of example in FIG. 1.
  • the housing can also surround the coil winding 5 in a ring-shaped manner, so that an inner region between the coil legs does not lie in the housing and is not cooled. It is only important in the different types that the wall of the outer housing reliably isolates the internal coil winding 5 from the comparatively warm external environment.
  • a power supply 3 is seen here, which connects the coil winding 5 through the housing wall with a connecting conductor 7.
  • a connecting conductor 7 For most applications, at least two such connection conductors 7 are required for connection to a closed external circuit. In principle, these can either be through a common power supply or through two separate ones
  • Power supplies can be connected to the coil winding 5.
  • FIG. 1 therefore shows only one such connection by way of example.
  • the power supply 3 of FIG. 1 is guided through the housing wall 9 with the aid of a bushing 12.
  • the power supply 3 shown here has two line parts which are electrically connected in series, namely a first line part 13 and a second line part 15.
  • the first line part is of superconducting design and is arranged inside the thermally insulating housing 9.
  • the second line part 15 is normally conductive leads and extends in the implementation 12 through the housing wall. Overall, therefore, there is a temperature gradient across the length of the power supply 3, the comparatively cold end 3a being present where the supralei end first line part is connected to the superconducting coil winding 5.
  • the comparatively warm end 3b is present where a connection to the external circuit is provided outside the thermally insulating housing.
  • the superconducting first line part 13 has a superconducting wire which is arranged in a helical winding. In the example shown, it is a linear helix whose helix axis A extends from the second line part 15 to the superconducting coil winding 5. Due to the helical configuration of the superconducting wire in this first line part 13, an effective lengthening of the path length L which is decisive for the heat input is achieved. Since the two line parts 13 and 15 are electrically and thermally connected in series, the overall heat input is thereby reduced compared to a purely line-type conductor arrangement.
  • FIG. 2 shows a schematic basic illustration of an exemplary power supply 3, as can be used in particular 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 coil winding 5 and one warm end 3b, which is electrically connected to a supply conductor 7 of an external circuit.
  • the power supply 3 here generally comprises a first superconducting line part 13 and a second normally conducting line part 15, the two line parts being electrically connected in series with one another.
  • the superconducting first line part 13 is arranged on the cold end 3a side and the normally conducting second line part 15 is arranged on the warm end 3b side.
  • the superconducting first line part 13 has at least one superconducting part conductor.
  • One or more normally conducting conductors can optionally also be present, which can be connected in parallel to the superconducting conductor in particular in the manner of a shunt.
  • the superconducting first line part 13 it is possible for the superconducting first line part 13 to be present over its entire length at such a low temperature that the crack temperature of the superconducting material used is below the entire range.
  • the first line part it is also possible for the first line part to have a temperature at its warm end 13b which is still above the transition temperature. The superconducting state is then only reached in a region between these two line ends 13a and 13b.
  • the superconducting material gradually takes on an increasingly higher proportion of the current to be transmitted as the temperature decreases.
  • FIG. 3 shows a schematic cross section through part of a helical winding, as can be found, for example, in the first line part 13 of the power supply 3 in FIG. 1.
  • This helical winding comprises, for example, a first conductor element 31a on a support element 25.
  • both the first conductor element 31a and the support element 25 have the shape of flat strips, which in particular can be immediately ready. However, this is not absolutely necessary, and in particular the support element 25 can also be made wider than the conductor element 31a arranged thereon. It is essential that the support body 25 gives the conductor element 31a arranged thereon mechanical strength and keeps it in the desired helical shape.
  • the supporting body 25 can be designed to be mechanically much stronger and in particular also thicker than the first conductor element 31a.
  • the stack shown from the supporting body and the conductor element is wound inside the helical winding in particular in such a way that the main surfaces of this stack come to rest on the circular cylindrical outer surface of the helix. Accordingly, the two elements 25 and 31a shown lie adjacent in the radial direction R.
  • the support element 25 can, for example, lie radially on the inside and hold the external conductor element 31a from here.
  • the support member is an inner radius Ri of the helix defi ned and thus an inner radius of the first conduit member 13.
  • an outer radius R a of the helix by the position of the inner limiting surface and thus an outer radius of the first line part 13.
  • the first line part 31a has, as the superconducting wire, a flat superconducting strip conductor 33 which comprises a carrier substrate 41, a superconducting layer 43 arranged thereon and a stabilizing layer 45 opposite the carrier substrate.
  • a flat superconducting strip conductor 33 which comprises a carrier substrate 41, a superconducting layer 43 arranged thereon and a stabilizing layer 45 opposite the carrier substrate.
  • an enveloping insulation layer 47 is arranged around this layer stack around an enveloping insulation layer 47 is arranged.
  • This can be, for example, an insulating wrap or a sheathing in the form of a coating made of a correspondingly good insulating material (for example an insulating polymer such as Tef lon, a polyimide - in particular Kapton - and / or a polyether ether ketone)
  • a correspondingly good insulating material for example an insulating polymer such as Tef lon, a polyimide - in particular Kapton - and / or a polyether ether ketone
  • the substrate 41, the stabilization layer 45 and / or the support element 25 can be formed from an electrically normal conductive material and in particular from a metallic material.
  • it is advantageous if at least one of the elements mentioned is formed from a metallic material and is at least partially (and in particular also continuously) conductively connected to the superconducting layer 43, so that this normalizing element can assume the function of a parallel current path.
  • the at least one ge-called normal-conducting element can take over the main part of the current transport at least in a warm partial region of the first line part 13.
  • FIG. 4 shows a schematic partial perspective representation of a power supply 3 according to a second embodiment of the invention.
  • this power supply 3 can be designed similarly to the power supply already shown in FIG.
  • a superconducting coil winding 5 arranged inside an outer housing 9 is connected to two connecting conductors 7 via a common power supply 3.
  • the power supply 3 in turn comprises a first line part 13 and at its warm end 13b a second line part 15 at the end. Both line parts each have two parallel conductor elements in order to enable the connection to the two connecting conductors 7. chen.
  • Within the second line part 15 are two nor mal structurider conductor elements, which are marked separately with 15 be and which are here parallel to each other through bushings 12 each implemented separately because of the housing sewand 9.
  • the two superconducting conductor elements 31a and 31b of the first line part 13 each have a superconducting strip conductor. These two strip conductors are each electrically connected to the associated normally conductive conductor elements 15 and are then guided together as a common flat stack in the form of a helical winding.
  • the stack from which this helix is formed includes not only the two strip conductors, but also a band-shaped support element 25, which is mechanically fastened here to a central fastening bolt 23 between the two current feedthroughs 12. At the opposite end of the helical winding (with helix axis A), this conductor stack is connected to a connection point 35.
  • connection point 35 can be configured, for example, for the coaxial current supply of the two electrically independent conductors and thus connect the current supply 3 to the corresponding superconducting coil winding 5.
  • Fig. 4 only a few turns of the helical winding are shown by way of example. However, these can exemplify a significantly higher number of turns and also a significantly steeper or flatter helix geometry. Most importantly, the helical arrangement of the winding extends the thermally effective path.
  • FIG. 5 shows a schematic cross section through part of a helical winding, as can be found, for example, in the first line part 13 of the power supply 3 in FIG.
  • Such a strip conductor forms the first conductor element 31a and the second strip conductor forms the second conductor element 31b.
  • a stack with respect to the radial direction R of the helix is also formed here.
  • the inner radius Ri of the first line part 13 is thus again formed by a main surface of the first support element 25a, and the outer radius R a is formed by a main surface of the now additionally present th conductor element 31b.
  • the two conductor elements 31a and 31b are each constructed analogously to the conductor element 31a of FIG. 3.
  • the two stabilizing layers 41 are oriented towards one another.
  • the two substrates 45 are oriented towards one another or in which the substrate of a strip conductor is oriented toward the stabilizing layer of the other of the strip conductor.
  • the first support element 25a takes over the mechanically supporting function, so that the two strip conductors are held in the desired helical geometry.
  • either the first support element 25a and / or the respective substrate 41 and / or the respective stabilization layer 45 can form a normally conductive parallel current path.
  • the two individual conductor elements 31a and 31b can be formed electrically for transporting different currents.
  • a conductor element can be configured as a forward conductor and the other element as a return conductor.
  • the helical winding provides a bifilar winding through which alternating current losses can be effectively reduced.
  • the parallel normal-conducting current path does not lead through the first tra element 25 a, but already within the respective band conductor (for example via the substrate 41 and / or the stabilization layer 45) Is made available.
  • the first support element 25a can also be designed to be electrically insulating and perform an essentially mechanically supporting function.
  • the winding stack of FIG. 5 can also comprise a second support element 25b, which is shown here as a dashed element lying radially on the outside.
  • a second support element 25b can be particularly useful in the configuration shown with two conductor elements 31a and 31b in order to make the stack as symmetrical as possible.
  • both support elements can be configured to be normally conductive or de-conductive in the case of de.
  • each of the two support elements can be electrically assigned to the adjacent conductor element and at least in sections can be connected to its conductive components.
  • an electrically non-conductive embodiment of the support elements there is the advantage that a thermally comparatively poorly conductive material can also be selected for the support elements and thus an additional heat input via these elements is reduced.
  • FIG. 6 shows a schematic cross section through a further exemplary first conductor element 31a, as can be used in particular alternatively in the examples of FIGS. 1 or 4.
  • a stack 61 of conductor elements here consisting of two strip conductors 33 lying flat above one another. These two strip conductors 33 can be electrically connected in parallel with one another in order to enable a higher current carrying capacity of the corresponding conductor element.
  • the individual strip conductors can again be constructed analogously as described in connection with FIGS. 3 and 5. These two strip conductors can in turn optionally be covered with a common insulating layer 47.
  • FIG. 7 shows a schematic partial perspective illustration of a power supply 3 according to a further embodiment of the invention.
  • This power supply 3 is generally similar to the power supply of the fi gur 4.
  • two radiation shields 71 are also provided here in order to reduce heat input by radiant heat into the region of the superconducting coil winding 5.
  • These radiation shields 71 can be designed as disks, which are aligned transversely to the axis A of the helical winding, so that they can in particular reduce the entry of radiant heat parallel to this axis.
  • the helical winding described is guided by appropriate Ausneh measures 73 in these disks.
  • the recesses are expediently arranged laterally offset, as is indicated, for example, for the lower radiation shield, which is only shown in broken lines.
  • a dotted area within the vacuum space V is indicated by a dashed line, in which the helical winding is at a temperature T which is below the transition temperature T c of the superconductor material used.
  • T c transition temperature
  • no thermal anchor is used, so that the first line part 13 is not at a uniform temperature level, but the temperature gradually drops in the direction of the cold end 13a.
  • Such a continuous Changing the temperature over the length of this line can in turn be advantageous to reduce the total heat input.
  • a sufficiently high current transport over the entire length of this first line part 13 is ensured by the described parallel normally conductive current path.
  • FIG. 8 a schematic partial perspective representation of a power supply 3 is shown according to a fourth embodiment example. From an electrical point of view, this power supply is constructed similarly to the power supply of FIGS. 4 and 7, respectively.
  • the support element which carries the two superconducting conductor elements 31a and 31b, is not a helical element here, but a hollow cylindrical, tubular support element 27 educated.
  • Such a tubular support element can in particular be designed mechanically more stable than the helixför mig wound support elements of the preceding examples.
  • the thermally effective path for the heat conduction of the support element 27 is shorter here, it is expedient to carry out a tubular support element made of a thermally comparatively poorly conductive material. In this way, the advantages of the invention can still come into play due to the helical configuration of the conductor elements used.

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Abstract

Es wird eine Stromzuführung (3) für eine supraleitende Spuleneinrichtung (1) angegeben, umfassend - wenigstens einen ersten Leitungsteil (13) mit wenigstens einem ersten Leiterelement (31a), welches wenigstens einen supraleitenden Draht (33) aufweist, - wobei das erste Leiterelement (31) in einer helixförmigen Wicklung angeordnet ist. Weiterhin wird eine supraleitende Spuleneinrichtung (1) mit wenigstens einer solchen Stromzuführung (3) und einer supraleitenden elektrischen Spulenwicklung (5) angegeben.

Description

Beschreibung
Supraleitende Stromzuführung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Stromzuführung für eine supraleitende Spuleneinrichtung, wobei die Stromzufüh rung wenigstens einen ersten Leitungsteil mit wenigstens einem ersten Leiterelement aufweist, wobei das Leiterelement wenigstens einen supraleitenden Draht umfasst. Weiterhin be trifft die Erfindung eine supraleitende Spuleneinrichtung mit wenigstens einer derartigen Stromzuführung und einer supra leitenden elektrischen Spulenwicklung.
Viele supraleitende Spuleneinrichtungen benötigen Stromzufüh rungen, um die typischerweise relativ hohen Ströme aus einem äußeren Stromkreis in eine supraleitende Spule einzuspeisen. Solche Spuleneinrichtungen können prinzipiell sowohl für Gleichstromanwendungen als auch für Wechselstromanwendungen eingesetzt werden. Gleichstromanwendungen finden sich bei spielsweise bei supraleitenden Magnetsystemen, Erregerwick lungen für elektrische Maschinen oder bei supraleitenden mag netischen Energiespeichern. Wechselstromanwendungen finden sich beispielsweise bei supraleitenden Transformatoren, Strombegrenzungseinrichtungen oder bei Statorwicklungen für elektrische Maschinen.
Da die supraleitenden Spulen zu ihrem Betrieb auf eine kryo gene Temperatur unterhalb der Sprungtemperatur des Leiterma terials der Spule gekühlt werden müssen, liegen auch die spu lenseitigen 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 sup raleitende Spule möglichst gering zu halten, sollte der Wär meeintrag über die Materialien der Stromzuführung möglichst minimiert werden. Bei klassischen metallischen Leitern steht allerdings die Wärmeleitung nach dem Wiedemann-Franz-Gesetz in einem etwa linearen Zusammenhang mit der elektrischen Leitfähigkeit, so dass vor allem bei hohen benötigten Strom dichten auch hohe Wärmeeinträge auftreten.
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 Materialien 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 auf eine Temperatur unterhalb seiner Sprungtemperatur gekühlt werden, um supraleitend zu werden. Das supraleitende Material der Stromzuführung und entsprechend auch die Sprung temperatur können dabei prinzipiell unterschiedlich zum sup raleitenden Material der eigentlichen Spulenwicklung gewählt sein .
Es kann also mit einem HTS-Leiters ein Temperaturbereich zwi schen der Betriebstemperatur der Spulenwicklung und der maxi malen Betriebstemperatur des HTS-Leiters der Stromzuführung überbrückt werden. Für die Überbrückung der restlichen Tempe raturdifferenz zwischen der HTS-Betriebstemperatur und der Außentemperatur kann der HTS-Leiter dann in Serie mit einem zweiten, normalleitenden Leiterteil geschaltet sein. Alterna tiv oder zusätzlich kann der HTS-Leiter aber auch mit einem normalleitenden Leiter parallelgeschaltet sein, insbesondere dann, wenn der HTS-Leiter nicht auf seiner ganzen Länge un terhalb seiner Sprungtemperatur vorliegt. So kann über die Länge des betreffenden Leiterteils gesehen (und in Richtung seiner vergleichsweise kalten Seite gesehen) ein mehr oder weniger allmählicher Übergang des transportierten Stroms von dem normalleitenden Material auf das supraleitende Material stattfinden .
Eine aus normalleitenden und supraleitenden Leiterelementen zusammengesetzte Stromzuführung ist beispielsweise in der DE102007013350B4 beschrieben. Hier sind mehrere Stapel von bevorzugt keramischen HTS-Bandleitern untereinander parallel geschaltet und dann mit einem metallischen Leiter in Serie geschaltet .
Eine weitere supraleitende Stromzuführung ist in der
DE102009028413A1 beschrieben. Hier sind mehrere HTS-Band- leiter auf einem normalleitenden Träger angeordnet. Sowohl der normalleitende Träger als auch die in den Bandleitern vorliegenden normalleitenden Schichten können dabei als pa rallele Strompfade wirken.
Die bekannten supraleitenden Stromzuführungen führen jedoch trotzdem noch zu einem unerwünscht hohen Wärmeeintrag in die kryogene Umgebung der betreffenden supraleitenden Spulenein richtung. Dies liegt zum großen Teil daran, dass bei Bandlei tern mit keramischen HTS-Leitern die HTS-Schichten typischer weise auf metallischen Substraten abgeschieden sind und meist auch mit metallischen Deckschichten abgedeckt sind. Der hier durch gegebene metallische Pfad mit der effektiven Quer- schnittsfläche A führt oft zu einem relativ hohen Wärmeein trag in die kryogene Umgebung. Weiterhin steht bei den meis ten Spuleneinrichtungen relativ wenig Platz für die Stromzu führungen zur Verfügung, so dass oft eine vergleichsweise kurze Länge L gewählt wird. Der Wärmeeintrag Q aus diesem me tallischen Pfad eines solchen Leitungsteils ergibt sich dann allgemein als
A rT warm
Q = L T_kalt Ä(T)dT, wobei l der Wärmeleitkoeffizient des betrachteten metalli schen Materials ist und das Integral über die Temperatur T von der Temperatur am vergleichsweise kalten Ende des Lei tungsteils (T_kalt) bis zur Temperatur am vergleichsweise warmen Ende (T_warm) gebildet wird.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Stromzuführung anzu geben, welche den genannten Nachteil überwindet. Insbesondere soll eine Stromzuführung zur Verfügung gestellt werden, wel che bei hoher Stromtragfähigkeit einen vergleichsweise nied rigen Wärmeeintrag aufweist. Weiterhin soll dies mit einer möglichst kompakten Anordnung realisiert werden. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine supraleitende Spulenein richtung mit einer solchen Stromzuführung anzugeben.
Diese Aufgaben werden durch die in Anspruch 1 beschriebene Stromzuführung und die in Anspruch 13 beschriebene supralei tende Spuleneinrichtung gelöst.
Die erfindungsgemäße Stromzuführung ist als Stromzuführung für eine supraleitende Spuleneinrichtung ausgebildet. Sie um fasst wenigstens einen ersten Leitungsteil mit wenigstens ei nem ersten Leiterelement. Dabei weist das erste Leiterelement wenigstens einen supraleitenden Draht auf. Das erste Lei terelement ist in einer helixförmigen Wicklung angeordnet.
Unter dem genannten Draht soll hierbei allgemein ein längli cher und biegsamer Leiter verstanden werden, welcher zu einer Wicklung gewickelt werden kann. Die Querschnittsform soll hierbei nicht weiter beschränkt sein, sodass es sich bei spielsweise prinzipiell sowohl um einen Runddraht als auch um einen eckigen Draht und insbesondere um einen Bandleiter mit flacher Querschnittsgeometrie handeln kann. Dieser Draht muss nicht vollständig aus supraleitendem Material gebildet sein. Es reicht vielmehr aus, wenn er eine supraleitende Material komponente aufweist, welche sich über die Länge des Drahtes erstreckt .
Die beschriebene Stromzuführung weist dabei insbesondere ein erstes Ende und ein zweites Ende auf. Dabei ist das erste En de dazu vorgesehen, innerhalb der Spuleneinrichtung im Be reich eines Stromeinspeisepunkts angeordnet zu werden. Das zweite Ende ist entsprechend dazu vorgesehen, innerhalb der Spuleneinrichtung nahe der supraleitenden Spulenwicklung an geordnet zu werden. Entsprechend handelt es sich beim Betrieb der Stromzuführung bei dem ersten Ende um ein vergleichsweise warmes Ende und bei dem zweiten Ende um ein vergleichsweise kaltes Ende der Stromzuführung. Entsprechend weist auch der beschriebene innerhalb der Stromzuführung vorliegende erste Leitungsteil ein erstes, vergleichsweise warmes Ende und ein zweites, vergleichsweise kaltes Ende auf.
Die helixförmige (mit anderen Worten wendelförmige) Wicklung des Drahtes weist insbesondere eine allgemein längliche Form auf. Dabei ist eine Längsachse A dieses ersten Leitungsteils durch die Längsachse der zugrundeliegenden (insbesondere im Wesentlichen linearen) Helix gegeben. Eine leichte Krümmung der zugrundeliegenden Helix soll dabei aber prinzipiell nicht ausgeschlossen sein. In jedem Fall entspricht die lokale Längsachse A der zugrundeliegenden Helix einer übergeordneten Stromflussrichtung in diesem ersten Leitungsteil der Stromzu führung. Auch diese helixförmige Wicklung erstreckt sich ent sprechend zwischen einem vergleichsweise warmen Ende und einem vergleichsweise kalten Ende des ersten Leitungsteils .
Die Stromzuführung kann dabei allgemein neben dem beschriebe nen ersten Leitungsteil auch noch ein oder mehrere weitere Leitungsteile aufweisen, welche insbesondere elektrisch in Serie mit dem ersten Leitungsteil geschaltet sind. Ein sol cher weiterer Leitungsteil kann insbesondere normalleitend sein und beispielsweise an das warme Ende des ersten Lei tungsteils angeschlossen sein. Alternativ oder zusätzlich kann es sich aber auch bei dem weiteren Leitungsteil um einen zusätzlichen supraleitenden Leitungsteil handeln, welcher beispielsweise an das kalte Ende des ersten Leitungsteils an geschlossen sein kann.
Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Stromzuführung besteht darin, dass durch die helixförmige Wicklung des sup raleitenden Drahtes im Vergleich zur herkömmlichen linearen Anordnung des Supraleiters eine Verminderung des Wärmeein trags Q erreicht werden kann. Dies wird insbesondere durch die Erhöhung der effektiv wirksamen Länge L des Drahtes ent sprechend der oben angegebenen Gleichung bewirkt. So kann ge- gebenenfalls auch bei Vorliegen eines durchgehend metalli schen Materials innerhalb des Drahtes der Wärmeeintrag auf ein tolerierbares Maß reduziert werden. Gleichzeitig ist durch die Verwendung eines supraleitenden Drahtbestandteils eine hohe Stromtragfähigkeit dieses ersten Leitungsteils ge geben. Bei geeigneter Auslegung von optional vorliegenden weiteren Leitungsteilen kann auch für die Stromzuführung als Ganzes somit eine hohe Stromtragfähigkeit bei gleichzeitig niedrigem Wärmeeintrag realisiert werden.
Die erfindungsgemäße supraleitende Spuleneinrichtung weist wenigstens eine erfindungsgemäße Stromzuführung und zusätz lich eine supraleitende elektrische Spulenwicklung auf. Die Vorteile der erfindungsgemäßen Spuleneinrichtung ergeben sich analog zu den oben beschriebenen Vorteilen der erfindungsge mäßen Stromzuführung. Vorteilhaft ist die Spuleneinrichtung dazu ausgelegt, die supraleitende Spulenwicklung beim Betrieb auf eine kryogene Betriebstemperatur unterhalb der Sprungtem peratur des innerhalb der Spule verwendeten Supraleitermate rials zu kühlen. Bei dem Supraleitermaterial der Spule kann es sich prinzipiell um einen Hochtemperatursupraleiter oder aber auch um einen Tieftemperatursupraleiter handeln. Das Supraleitermaterial kann hierfür prinzipiell unterschiedlich oder auch gleich gewählt sein wie das Supraleitermaterial in der Stromzuführung.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfin dung gehen aus den von den Ansprüchen 1 und 13 abhängigen An sprüchen sowie der folgenden Beschreibung hervor. Dabei kön nen die beschriebenen Ausgestaltungen der Stromzuführung und der Spuleneinrichtung allgemein vorteilhaft miteinander kom biniert werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsvariante kann der supra leitende Draht ein Bandleiter sein, also ein Leiter mit fla cher bandförmiger Querschnittsgeometrie. Die Querschnittsform kann dabei beispielsweise im Wesentlichen die Form eines fla chen Rechtecks aufweisen, gegebenenfalls mit abgerundeten Ecken. Ein solcher supraleitender Bandleiter weist allgemein die Vorteile einer besonders guten Handhabbarkeit auf, sodass hiermit besonders einfach geometrisch wohldefinierte Wicklun gen hergestellt werden können. Auch die beschriebene helix förmige Wicklung kann mit einem solchen Bandleiter besonders leicht präzise hergestellt werden.
Der supraleitende Bandleiter kann vorteilhaft eine supralei tende Schicht auf einem bandförmigen Trägersubstrat aufwei sen. Bei dieser supraleitenden Schicht kann es sich bevorzugt um eine hochtemperatursupraleitende Schicht (HTS-Schicht) und besonders bevorzugt um eine 2G-HTS-Schicht (also um eine Schicht mit einem HTS-Material der zweiten Generation) han deln .
Hochtemperatursupraleiter sind supraleitende Materialien mit einer Sprungtemperatur oberhalb von 25 K und bei einigen Ma terialklassen, beispielsweise den Kuprat-Supraleitern, ober halb von 77 K. Bei ihnen kann die Betriebstemperatur durch Kühlung mit anderen kryogenen Materialien als flüssigem Heli um erreicht werden. HTS-Materialien sind auch deshalb beson ders attraktiv, da diese Materialien abhängig von der Wahl der Betriebstemperatur hohe obere kritische Magnetfelder so wie hohe kritische Stromdichten aufweisen können.
Der Hochtemperatursupraleiter kann beispielsweise Magnesium- diborid oder einen oxidkeramischen Supraleiter, beispielswei se eine Verbindung des Typs REBa2Cu30x (kurz REBCO) aufweisen, wobei RE für ein Element der seltenen Erden oder eine Mi schung solcher Elemente steht.
Allgemein bevorzugt kann der erste Leitungsteil einen normal leitenden Leiter aufweisen, welcher dem supraleitenden Mate rial in dem supraleitenden Draht elektrisch parallel geschal tet ist. Ein solcher paralleler Leiter bildet zum supralei tenden Material einen sogenannten Shunt, also einen Neben schlusswiderstand, aus. Der parallele Leiter kann insbesonde re an mehreren Stellen entlang der Längsrichtung des Leiters und besonders vorteilhaft kontinuierlich über die ganze Länge des Leiters mit dem supraleitenden Element elektrisch verbun den sein.
Bei diesem normalleitenden Leiter kann es sich entweder eben falls um einen Bestandteil des supraleitenden Drahtes oder aber um ein separates, parallel verlaufendes Element handeln. Bei der erstgenannten Variante weist also der supraleitende Draht neben dem supraleitenden Material ein in Drahtrichtung durchgehendes normalleitendes Material auf. Beispielsweise kann es sich bei dem normalleitenden Leiter um ein Trägersub strat des Bandleiters und/oder um eine Stabilisierungsschicht innerhalb des Bandleiters handeln. Generell können die ge nannten normalleitenden Elemente vorteilhaft aus metallischen Materialien gebildet sein.
So kann der wenigstens eine Bandleiter vorteilhaft wenigstens eine normalleitende Stabilisierungsschicht aufweisen, wobei die hochtemperatursupraleitende Schicht zwischen dem Trä gersubstrat und der Stabilisierungsschicht angeordnet ist.
Bei dieser Ausführungsform ist zumindest durch die normallei tende Stabilisierungsschicht ein paralleler normalleitender Strompfad gegeben. Zusätzlich kann auch das Trägersubstrat einen weiteren parallelen Strompfad ausbilden. Zusätzlich zu der beschriebenen Anordnung der Stabilisierungsschicht auf der dem Substrat abgewandten Seite kann auch eine weitere Stabilisierungsschicht auf der Substratseite angeordnet sein. Eine solche elektrische Stabilisierungsschicht kann auch als umhüllende Schicht ausgebildet sein, welche den Stapel aus Trägersubstrat und supraleitender Schicht - und gegebenen falls zusätzlich vorliegenden weiteren Schichten wie Puffer schicht (en) und/oder Deckschicht (en) - umgibt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist der wenigstens eine Bandleiter eine elektrisch isolierende Schicht auf, wel che außen auf wenigstens einer seiner beiden Hauptflächen an geordnet ist. Eine solche isolierende Schicht kann prinzipi ell einseitig, beidseitig oder auch umhüllend ausgestaltet sein. In jedem Fall dient sie dazu, die supraleitende Schicht des Bandleiters sowie die optional vorliegenden normalleiten den Elemente elektrisch von benachbarten Leitern (und insbe sondere von benachbarten Bandleitern oder auch einem leitfä higen Tragelement) zu isolieren.
Allgemein vorteilhaft kann der wenigstens eine supraleitende Draht innerhalb der helixförmigen Wicklung einen Krümmungsra dius r von 40 mm oder weniger aufweisen. Ein solcher geringer Krümmungsradius kann mit modernen supraleitenden Bandleitern leicht realisiert werden. Insbesondere sind die heutzutage verfügbaren Bandleiter vergleichsweise unempfindlich gegen über einer Biegung, die außerhalb der Bandleiterebene statt findet. Enge Biegungen innerhalb der Bandleiterebene führen dagegen wesentlich leichter zu Materialschädigungen innerhalb der supraleitenden Schicht und/oder zu einer Delamination des Schichtsystems . Die beschriebene helixförmige Wicklung weist aber gerade den Vorteil auf, dass zu ihrer Herstellung keine oder nur eine sehr geringe Biegung innerhalb der Bandebene erforderlich ist. So können auch relativ enge Biegeradien er möglicht werden, was wiederum zu einer deutlichen Verlänge rung der für den Wärmeeintrag wirksamen Länge L und somit zu einer Reduktion des Wärmeeintrags führt. Durch einen engen Biegeradius kann eine solche Wegverlängerung insbesondere auch in einer insgesamt kompakten Stromzuführung realisiert werden, da dann der Radius der Helix entsprechend klein ge wählt werden kann. Es können also sowohl die Länge als auch die Breite der Stromzuführung sehr klein dimensioniert werden und es kann trotzdem ein geringer Wärmeeintrag erreicht wer den .
Besonders vorteilhaft kann der wenigstens eine supraleitende Draht innerhalb der helixförmigen Wicklung einen Krümmungsra dius r von sogar nur 10 mm oder weniger aufweisen. Auch eine solche besonders kompakte Wicklung ist mit modernen HTS- Bandleitern realisierbar. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann das erste Lei terelement nicht nur einen einzelnen Bandleiter, sondern einen Stapel von zwei oder mehr übereinanderliegenden supra leitenden Bandleitern umfassen. Insbesondere kann dann dieser Stapel von mehreren Bandleitern zusammen zu der helixförmigen Wicklung gewickelt sein. Als Bestandteile des ersten Leiter elements können diese Bandleiter insbesondere miteinander elektrisch parallel geschaltet sein. Hierdurch kann für das erste Leiterelement im Vergleich zu einem einzelnen Bandlei ter eine höhere Stromtragfähigkeit erreicht werden. Innerhalb der helixförmigen Wicklung können die einzelnen Bandleiter des Stapels insbesondere so flach übereinander liegen, dass sie in radialer Richtung (bezogen auf die Helixachse A) auf- einanderfolgen . Eine solche Wicklungsgeometrie lässt sich in besonders einfacher Weise durch gemeinsames Aufwickeln des gesamten Stapels erreichen.
Weiterhin kann die Stromzuführung vorteilhaft ein zweites Leiterelement umfassen. Dieses zweite Leiterelement kann ins besondere ebenfalls Teil des ersten Leitungsteils sein. Be vorzugt ist auch das zweite Leiterelement Teil der beschrie benen helixförmigen Wicklung und ist innerhalb dieser paral lel zum ersten Leiterelement geführt. Prinzipiell können das erste und das zweite Leiterelement (und gegebenenfalls optio nal vorliegende weitere Leiterelemente) entweder in axialer Richtung der Helix nebeneinanderliegen oder sie können in ra dialer Richtung (bezüglich der Helixachse) übereinanderlie gend angeordnet sein. In jedem Fall können die einzelnen Lei terelemente zum Transport voneinander unabhängiger Ströme ausgebildet sein. Dabei können wiederum innerhalb jedes ein zelnen Leiterelements allgemein mehrere untereinander elek trisch parallelgeschaltete Teilleiter vorgesehen sein.
Bei einer Ausführungsform mit zwei Leiterelementen können diese allgemein so ausgestaltet sein, dass das erste Lei terelement und das zweite Leiterelement für den Stromtrans port mit einander entgegengesetzten Stromflussrichtungen vor gesehen sind. Mit anderen Worten kann es sich also um einen Hinleiter und einen Rückleiter handeln. Es kann damit vor teilhaft eine Stromzuführung realisiert sein, innerhalb derer elektrische Anschlüsse für beide Stromflussrichtungen vorge sehen sind. Diese können insbesondere innerhalb eines gemein samen Leitungsteils verlaufen. Es kann also die Anbindung der zu verbindenden supraleitenden Spuleneinrichtung an einen äußeren Stromkreis idealerweise mit nur einer Stromzuführung erfolgen. Verglichen mit der im Stand der Technik typischen Anordnung, bei der Hinleiter und Rückleiter mit jeweils sepa raten Stromzuführungen realisiert werden, kann bei dieser Ausführungsform schon dadurch der Wärmeeintrag reduziert wer den, dass weniger separate Verbindungen zwischen der warmen Umgebung und der kryogenen Umgebung der supraleitenden Spu leneinrichtung vorliegen. Es sind also insgesamt zum An schluss der supraleitenden Spuleneinrichtung an einen äußeren Stromkreis vorteilhaft auch weniger Durchführungen durch ein thermisch isolierendes Gehäuse nötig.
Ein weiterer Vorteil der parallelen Führung von Hinleiter und Rückleiter innerhalb eines gemeinsamen Leitungsteils kann da rin gesehen werden, dass durch die gemeinsame helixförmige Wicklung eine sogenannte bifilare Wicklung realisiert ist, wodurch sich die magnetischen Eigenfelder der einzelnen Teil wicklungen zumindest teilweise gegenseitig kompensieren. Auf diese Weise können Induktivitäten und Wechselstromverluste wirksam verringert werden. Hierdurch wird die beschriebene Geometrie vor allem für Wechselstromanwendungen noch vorteil hafter .
Grundsätzlich können in einer solchen Anordnung die beiden Leiterelemente unterschiedlich zueinander orientiert sein. Wenn die Leiterelemente beispielsweise jeweils einen supra leitenden Bandleiter mit einer „Substratseite" und einer „Supraleiterseite" aufweisen, können in einer vorteilhaften spiegelsymmetrischen Anordnung entweder die Substratseiten oder die Supraleiterseiten zueinander orientiert sein. Es kann aber auch grundsätzlich die Substratseite des einen Bandleiters der Supraleiterseite des anderen Bandleiters be- nachbart sein. Die beiden zuerst angeführten spiegelsymmetri schen Anordnungen weisen den Vorteil auf, dass durch die Sym metrie die magnetischen Felder noch besser kompensiert werden können .
Bei einer Ausführungsform mit zwei oder mehr Leiterelementen ist es grundsätzlich auch möglich, dass die einzelnen Lei terelemente zum Stromtransport für unterschiedliche Phasen innerhalb eines Wechselstromkreises ausgebildet sind. Insbe sondere können für einen Dreiphasen-Wechselstromkreis zumin dest drei solche Leiterelemente vorgesehen sein (oder auch vorteilhaft ein Vielfaches von drei) . Diese Ausführungsform kann auch mit der vorgenannten kombiniert werden, d.h. es können sowohl die Leiterelemente mehrerer Phasen als auch die Hinleiter und Rückleiter für jede gegebene Phase innerhalb eines gemeinsamen ersten Leitungsteils und insbesondere in nerhalb einer gemeinsamen helixförmigen Wicklung geführt sein. Dabei können für die einzelnen Phasen entweder jeweils separate Hinleiter und Rückleiter vorgesehen sein oder aber den einzelnen Phasen können zwar separate Hinleiter, aber kombinierte Rückleiter zugeordnet sein.
Allgemein und unabhängig von der genauen Anzahl und Ausge staltung der einzelnen Leiterelemente kann die helixförmige Wicklung durch ein oder mehrere Tragelemente gehalten werden. Ein solches Tragelement kann insbesondere mechanisch so stabil sein, dass ein vergleichsweise flexibler supraleiten der Draht durch das Tragelement in der beschriebenen helix förmigen Konfiguration festgehalten wird.
Beispielsweise kann die Stromzuführung ein helixartig geform tes Tragelement aufweisen, auf welchem das erste Leiterele ment (und gegebenenfalls auch optionale weitere Leiterelemen te) angeordnet ist. Ein solches helixförmiges Tragelement kann beispielsweise eine mechanische Flexibilität aufweisen, sodass es nach der Art einer Feder mechanische Längenänderun gen ausgleichen kann. Eine solche Flexibilität kann insbeson dere dann Vorteile bieten, wenn beim Betrieb der Spulenein- richtung Vibrationen, mechanische Spannungen und/oder Unter schiede in den thermischen Ausdehnungskoeffizienten der ein zelnen Materialien zu erwarten sind. Allgemein kann das Tra gelement ein metallisches Material aufweisen beziehungsweise aus einem solchen metallischen Material bestehen. In einem solchen Fall ist es besonders vorteilhaft, wenn auch das Tra gelement passend zur Geometrie der Wicklung helixartig ge formt ist. Dies führt nämlich dann auch für das Tragelement zu einer Verlängerung des thermischen Pfads und somit zu einer Reduzierung des Wärmeeintrags in den kryogenen Bereich.
Bei einer elektrisch leitfähigen Ausgestaltung des Tragele ments kann dieses (alternativ oder zusätzlich zu einem Shunt innerhalb des supraleitenden Drahtes) ebenfalls einen paral lelen normalleitenden Strompfad zur Verfügung stellen. Bei Vorliegen mehrerer Leiterelemente kann es unter Umständen auch vorteilhaft sein, eine entsprechende Anzahl von Tragele menten vorzusehen, sodass für jedes Leiterelement ein zuge ordnetes Tragelement existiert, welche gegebenenfalls für dieses Leiterelement die Funktion eines Shunts übernimmt.
So kann das Tragelement allgemein und unabhängig von seiner genauen Form und Ausgestaltung als normalleitendes Tragele ment ausgeführt sein, um die Funktion eines Shunts zu über nehmen. Alternativ ist es aber auch möglich, dass das Tra gelement elektrisch isolierend ist. Dies ist insbesondere dann zweckmäßig, wenn bereits innerhalb des supraleitenden Drahtes ein normalleitendes Element vorliegt, welches als Shunt wirken kann (beispielsweise ein Substrat und/oder eine Stabilisierungsschicht eines Bandleiters) . Bei einer elek trisch nichtleitenden Ausführung kann das Tragelement dann auch vorteilhaft eine vergleichsweise geringe thermische Leitfähigkeit aufweisen.
Bei einer thermisch hoch leitfähigen und insbesondere metal lischen Ausführungsform des Tragelements kann es vorteilhaft sein, wenn das gesamte Tragelement auf einem vorgegebenen Temperaturniveau fixiert ist. Beispielsweise kann so das ge- samte Tragelement auf einer Temperatur vorliegen, welche un terhalb der Sprungtemperatur des supraleitenden Materials in dem supraleitenden Draht ist. So kann ein nahezu verlustfrei er Stromtransport über den gesamten ersten Leitungsteil ge währleistet werden, wenn der supraleitende Draht thermisch an das Tragelement angekoppelt ist.
Alternativ ist es jedoch grundsätzlich auch möglich, dass sich die Temperatur des Tragelements kontinuierlich von der kalten Seite des ersten Leitungsteils zur warmen Seite des ersten Leitungsteils hin erhöht. Es kann also sein, dass der darauf angeordnete supraleitende Draht nicht über seine ge samte Länge supraleitend ist, sondern erst ab einer bestimm ten Position. Bei dieser Ausführungsform kann sich also der Stromfluss zwischen dem Supraleiter und einem parallelen nor malleitenden Strompfad aufteilen, wobei der Supraleiter einen umso höheren Teil des Stroms übernimmt, je näher der Lei tungsteil der supraleitenden Spule kommt und je kälter der Leitungsteil wird.
Alternativ zu der vorgenannten Ausführungsform mit einem he lixförmigen Tragelement ist es aber auch möglich, dass die helixförmige Wicklung von einem rohrförmigen Tragelement ge halten wird. Dabei ist die Wicklung dann insbesondere he lixförmig umlaufend um das Rohr herum angeordnet. Ein Vorteil dieser Ausführungsform ist, dass die helixförmige Wicklung durch ein solches Tragelement mechanisch noch fester gehalten werden kann. Zweckmäßig ist ein solches rohrförmiges Tragele ment aus einem thermisch vergleichsweise schlecht leitenden Material ausgebildet, um den Wärmeeintrag durch den ver gleichsweise kurzen thermischen Pfad des Rohrs gering zu hal ten. Beispielsweise kann ein solches Rohr als Material einen glasfaserverstärkten Kunststoff und/oder eine Keramik umfas sen .
Bei einer Ausführungsform mit einem rohrförmigen Tragelement kann die helixförmige Wicklung aus dem wenigstens einen Lei terelement in helixartig umlaufenden Ausnehmungen auf der Außenseite des Rohrs angeordnet sein. Hierdurch kann auf ein fache Weise eine besonders feste mechanische Halterung und eine zuverlässige Einhaltung einer vorgegebenen Geometrie für die Helixwicklung erreicht werden.
Ganz allgemein und unabhängig von der genauen Ausgestaltung des wenigstens einen Leiterelements und eines oder mehrerer optionaler Tragelemente kann die helixförmige Wicklung so ausgestaltet sein, dass der gewickelte supraleitende Draht eine Bogenlänge s aufweist, welche wenigstens einem Zweifa chen der axialen Länge der Helixwicklung entspricht. Mit an deren Worten ist bei dieser Ausführungsform der thermische Pfad gegenüber einer linearen Anordnung des Drahtes um we nigstens einen Faktor zwei verlängert, was zu einer entspre chenden Verringerung des Wärmeeintrags führt. Beispielsweise kann durch eine entsprechend enge Ausführung der helixförmi gen Wicklung relativ leicht ein Verlängerungsfaktor zwischen 2 und 10 erreicht werden. Hierdurch kann relativ einfach eine große thermische Wegverlängerung bei gleichzeitig kompakter Geometrie erreicht werden.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der supra leitenden Spuleneinrichtung kann diese als Spuleneinrichtung für eine Wechselstromanwendung ausgebildet sein. Beispiels weise kann es sich bei einer solchen Spuleneinrichtung um ei nen Transformator, um eine Strombegrenzungseinrichtung und/oder eine supraleitende Statorwicklung für eine elektri sche Maschine handeln. Allgemein kommen bei einer Spulenein richtung für eine Wechselstromanwendung die Vorteile der Er findung besonders zum Tragen - vor allem dann, wenn Hinleiter und Rückleiter beziehungsweise die Leiter für mehrere Phasen zusammen in einer gemeinsamen helixförmigen Wicklung geführt werden. Bei einer solchen Ausgestaltung werden die Wechsel stromverluste vorteilhaft gering gehalten.
Allgemein kann innerhalb der Spuleneinrichtung die Stromzu führung ein erstes vergleichsweise kaltes Ende aufweisen, welches mit der supraleitenden Spulenwicklung verbunden ist, und ein zweites vergleichsweise warmes Ende aufweisen, wel ches mit einem äußeren Stromkreis verbindbar ist. Dieser äußere Stromkreis soll nicht Teil der Spuleneinrichtung sein und kann beispielsweise eine Stromquelle, einen Umrichter und/oder weitere elektrische Bauelemente umfassen, um insbe sondere die supraleitende Spulenwicklung mit Strom zu versor gen .
Allgemein kann die Spuleneinrichtung ein thermisch isolieren des Außengehäuse aufweisen, in dessen Innerem die supralei tende Spulenwicklung angeordnet ist. Bei dieser Ausführungs form kann die Spuleneinrichtung wenigstens eine Durchführung durch das Außengehäuse aufweisen, durch die zumindest ein Teil der wenigstens einen Stromzuführung in das Innere des Außengehäuses geführt ist. Hierbei dient das Außengehäuse zur thermischen Isolation der tiefkalten supraleitenden Spulen wicklung von der vergleichsweise warmen äußeren Umgebung. Das Außengehäuse kann beispielsweise durch einen Kryostaten rea lisiert sein, welcher insbesondere einen Vakuumraum und gege benenfalls eine zusätzliche thermische Isolation aufweisen kann. Zweckmäßig können für jede vorhandene Stromzuführung entweder genau eine Durchführung oder auch mehrere Durchfüh rungen durch dieses Außengehäuse vorgesehen sein. Besonders vorteilhaft liegt nur eine einzige solche Stromzuführung vor, sodass eine einzige solche Durchführung durch das Außengehäu se ausreicht.
Allgemein vorteilhaft kann die Spuleneinrichtung und/oder die Stromzuführung ein oder mehrere Strahlungsschilde (sogenannte „Baffles") aufweisen, um eine Wärmeeinstrahlung in die kryo genen Bereiche der Spuleneinrichtung zu vermindern. Bei einem solchen Strahlungsschild kann es sich beispielsweise um eine metallisch reflektierende Scheibe handeln. Eine solche Schei be kann beispielsweise quer zur Hauptrichtung der beschriebe nen helixförmigen Wicklung ausgerichtet sein. Sie kann ein Loch aufweisen, durch welches die helixförmige Wicklung der Stromzuführung hindurchgeführt ist. Wenn in axialer Richtung der Helix mehrere solche Strahlungsschilde angeordnet sind, kann es vorteilhaft sein, solche Löcher an unterschiedlichen azimutalen Positionen der Helix anzuordnen. Auf diese Weise wird ein durchgehender offener Pfad für die Wärmeeinstrahlung zwischen dem warmen Bereich der Stromzuführung und dem kryo genen Bereich der Stromzuführung vermieden.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand einiger bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die angehängten Zeichnungen beschrieben, in denen:
Figur 1 einen schematischen Querschnitt einer Spuleneinrich tung 1 nach einem ersten Ausführungsbeispiel zeigt,
Figur 2 eine schematische Prinzipdarstellung einer beispiel haften Stromzuführung 3 zeigt,
Figur 3 einen schematischen Querschnitt durch einen Teil
einer beispielhaften helixförmigen Wicklung mit einem ersten Leiterelement und einem Tragkörper zeigt,
Figur 4 eine schematische Darstellung einer Stromzuführung 3 nach einem zweiten Ausführungsbeispiel zeigt,
Figur 5 einen schematischen Querschnitt durch eine weitere beispielhafte helixförmige Wicklung zeigt,
Figur 6 einen schematischen Querschnitt durch ein weiteres beispielhaftes erstes Leiterelement 31a zeigt,
Figur 7 eine schematische Darstellung einer Stromzuführung 3 nach einem dritten Ausführungsbeispiel zeigt und
Figur 8 eine schematische Darstellung einer Stromzuführung 3 nach einem vierten Ausführungsbeispiel zeigt.
In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Figur 1 zeigt einen schematischen Querschnitt einer Spulen einrichtung 1 nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Er findung. Gezeigt ist eine supraleitende Spulenwicklung 5, von welcher in der Querschnittsdarstellung zwei Spulenschenkel zu erkennen sind. Es kann sich dabei prinzipiell um eine Spulen wicklung für eine beliebige Anwendung handeln. Die Vorteile der Erfindung kommen allerdings besonders zum Tragen, wenn es sich um eine Wechselstromanwendung handelt. Beispielsweise kann es sich also bei der Spulenwicklung 5 um eine Wicklung eines Transformators, einer Strombegrenzereinrichtung und oder einer Statorwicklung für eine elektrische Maschine han deln .
Um die supraleitende Spulenwicklung 5 auf eine Betriebstempe ratur unterhalb der Sprungtemperatur des verwendeten Supra leiters zu kühlen, ist diese Spulenwicklung 5 innerhalb eines thermisch isolierenden Außengehäuses 9 angeordnet. Es kann sich dabei beispielsweise um einen Kryostaten handeln. Auch hier können prinzipiell sehr unterschiedliche Gehäusetypen zum Einsatz kommen: So kann es sich beispielsweise um einen Badkryostaten handeln, dessen Innenraum mit einem fluiden Kühlmittel gefüllt sein kann. Alternativ kann es sich aber auch um einen Kryostaten mit einem innenliegenden Vakuumraum V handeln, welcher die Spulenwicklung 5 wenigstens teilweise umgibt und somit zu einer zuverlässigen thermischen Isolation der Spulenwicklung führt. Diese Variante ist beispielhaft in Figur 1 dargestellt. Alternativ zu der hier gezeigten Ausge staltung kann das Gehäuse die Spulenwicklung 5 auch ringför mig umgeben, sodass ein innenliegender Bereich zwischen den Spulenschenkeln nicht im Gehäuse liegt und nicht mit gekühlt wird. Wesentlich ist bei den verschiedenartigen Varianten nur, dass die Wand des Außengehäuses die innenliegende Spu lenwicklung 5 zuverlässig thermisch gegen die vergleichsweise warme äußere Umgebung isoliert.
Um die supraleitende Spulenwicklung 5 mit einem äußeren
Stromkreis zu verbinden, ist hier eine Stromzuführung 3 vor gesehen, welche die Spulenwicklung 5 durch die Gehäusewand hindurch mit einem Verbindungsleiter 7 verbindet. Für die meisten Anwendungen sind zur Verbindung mit einem geschlosse nen äußeren Stromkreis wenigstens zwei derartige Verbindungs leiter 7 nötig. Diese können prinzipiell entweder durch eine gemeinsame Stromzuführung oder auch durch zwei separate
Stromzuführungen an die Spulenwicklung 5 angebunden sein. In der Figur 1 ist daher beispielhaft nur eine einzige solche Verbindung gezeigt.
Die Stromzuführung 3 der Figur 1 ist insgesamt mithilfe einer Durchführung 12 durch die Gehäusewand 9 geführt. Insgesamt weist die hier gezeigte Stromzuführung 3 zwei untereinander elektrisch in Serie geschaltete Leitungsteile auf, nämlich einen ersten Leitungsteil 13 und einen zweiten Leitungsteil 15. Dabei ist der erste Leitungsteil supraleitend ausgeführt und ist innerhalb des thermisch isolierenden Gehäuses 9 ange ordnet. Der zweite Leitungsteil 15 ist normalleitend ausge führt und erstreckt sich im Bereich der Durchführung 12 durch die Gehäusewand. Insgesamt ergibt sich daher ein Temperatur gefälle über die Länge der Stromzuführung 3 hinweg, wobei das vergleichsweise kalte Ende 3a dort vorliegt, wo der supralei tende erste Leitungsteil mit der supraleitenden Spulenwick lung 5 verbunden ist. Das vergleichsweise warme Ende 3b liegt dort vor, wo außerhalb des thermisch isolierenden Gehäuses eine Verbindung mit dem äußeren Stromkreis vorgesehen ist.
Der supraleitende erste Leitungsteil 13 weist einen supralei tenden Draht auf, welcher in einer helixförmigen Wicklung an geordnet ist. Im gezeigten Beispiel handelt es sich um eine lineare Helix, deren Helixachse A sich vom zweiten Leitungs teil 15 hin zur supraleitenden Spulenwicklung 5 erstreckt. Durch die helixförmige Ausgestaltung des supraleitenden Drah tes in diesem ersten Leitungsteil 13 wird eine wirksame Ver längerung der für den Wärmeeintrag maßgeblichen Weglänge L erreicht. Da die beiden Leitungsteile 13 und 15 elektrisch und thermisch in Serie geschaltet sind, wird hierdurch der insgesamt vorliegende Wärmeeintrag gegenüber einer rein line aren Leiteranordnung verringert.
In Fig. 2 ist eine schematische Prinzipdarstellung einer bei spielhaften Stromzuführung 3 gezeigt, wie sie insbesondere 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 Spulenwicklung 5 verbunden ist und ein warmes Ende 3b, das elektrisch mit einem Versorgungsleiter 7 eines äußeren Stromkreises verbunden ist. Die Stromzuführung 3 umfasst hier allgemein einen ersten supraleitenden Lei tungsteil 13 und einen zweiten normalleitenden Leitungsteil 15, wobei die beiden Leitungsteile miteinander elektrisch in Serie geschaltet sind. Hierbei ist der supraleitende erste Leitungsteil 13 auf der Seite des kalten Endes 3a angeordnet und der normalleitende zweite Leitungsteil 15 auf der Seite des warmen Endes 3b. Der supraleitende erste Leitungsteil 13 weist zumindest einen supraleitenden Teilleiter auf. Dabei können optional auch ein oder mehrere normalleitende Leiter vorhanden sein, welche insbesondere in der Art eines Shunts dem supraleitenden Leiter parallelgeschaltet sein können.
Prinzipiell ist es möglich, dass der supraleitende erste Lei tungsteil 13 über seine ganze Länge auf einer derart tiefen Temperatur vorliegt, dass die Sprungtemperatur des verwende ten Supraleitermaterials im ganzen Bereich unterschritten ist. Alternativ ist es aber auch möglich, dass der erste Lei tungsteil an seinem warmen Ende 13b eine Temperatur aufweist, die noch oberhalb der Sprungtemperatur liegt. Der supralei tende Zustand wird dann erst in einem Bereich zwischen diesen beiden Leitungsenden 13a und 13b erreicht. Bei dieser Ausfüh rungsvariante übernimmt das supraleitende Material erst all mählich mit abnehmender Temperatur einen immer höher werden den Anteil des zu übertragenden Stroms.
Figur 3 zeigt einen schematischen Querschnitt durch einen Teil einer helixförmigen Wicklung, wie sie beispielsweise im ersten Leitungsteil 13 der Stromzuführung 3 der Figur 1 vor liegen kann. Diese helixförmige Wicklung umfasst beispiels weise ein erstes Leiterelement 31a auf einem Tragelement 25. Beim gezeigten Beispiel der Figur 3 weisen sowohl das erste Leiterelement 31a als auch das Tragelement 25 die Form fla cher Bänder auf, welche insbesondere gleich bereit sein kön nen. Dies ist jedoch nicht zwingend notwendig, und es kann insbesondere das Tragelement 25 auch breiter ausgebildet sein als das darauf angeordnete Leiterelement 31a. Wesentlich ist, dass der Tragkörper 25 dem darauf angeordneten Leiterelement 31a mechanische Festigkeit verleiht und dieses in der ge wünschten helixartigen Form hält. Hierzu kann der Tragkörper 25 mechanisch wesentlich fester und insbesondere auch dicker ausgestaltet sein als das erste Leiterelement 31a. Der ge zeigte Stapel aus Tragkörper und Leiterelement ist innerhalb der helixförmigen Wicklung insbesondere so aufgewickelt, dass die Hauptflächen dieses Stapels auf der kreiszylindrischen Mantelfläche der Helix zu liegen kommen. Dementsprechend lie gen die beiden gezeigten Elemente 25 und 31a in radialer Richtung R benachbart vor. Im gezeigten Beispiel der Figur 3 kann beispielsweise das Tragelement 25 radial innen liegen und von hier aus das außenliegende Leiterelement 31a halten. Dementsprechend ist durch die Lage der inneren Begrenzungs fläche des Tragelements ein innerer Radius Ri der Helix defi niert und somit ein innerer Radius des ersten Leitungsteils 13. In analoger Weise ist durch die äußere Begrenzungsfläche des ersten Leiterelements 31a ein äußerer Radius Ra der Helix definiert und somit ein äußerer Radius des ersten Leitungs teils 13.
Der erste Leitungsteil 31a weist in diesem Beispiel als sup raleitenden Draht einen flachen supraleitenden Bandleiter 33 auf, welcher ein Trägersubstrat 41, eine darauf angeordnete supraleitende Schicht 43 und eine dem Trägersubstrat gegen überliegende Stabilisierungsschicht 45 umfasst. Dabei sollen optionale zusätzliche Zwischenschichten, insbesondere geeig nete Puffer-, Wachstums- und/oder Deckschichten innerhalb dieses Stapels nicht ausgeschlossen sein. Um diesen Schicht stapel herum ist eine umhüllende Isolierungsschicht 47 ange ordnet. Hierbei kann es sich beispielsweise um eine isolie rende Umwicklung oder aber auch um eine Ummantelung in Form einer Beschichtung aus einem entsprechend gut isolierenden Material (beispielsweise um ein isolierendes Polymer wie Tef lon, ein Polyimid - insbesondere Kapton - und/oder ein Po lyetheretherketon handeln) . Prinzipiell können entweder das Substrat 41, die Stabilisie rungsschicht 45 und/oder das Tragelement 25 aus einem elek trisch normalleitenden Material und insbesondere aus einem metallischen Material gebildet sein. Generell ist es vorteil haft, wenn zumindest eines der genannten Elemente aus einem metallischen Material gebildet ist und zumindest abschnitts weise (und insbesondere auch durchgehend) leitend mit der supraleitenden Schicht 43 verbunden ist, sodass dieses nor malleitende Element die Funktion eines parallelen Strompfades übernehmen kann. Dies ist insbesondere dann nützlich, wenn der erste Leitungsteil 13 nicht auf seiner ganzen Länge, son dern nur in einem Teilbereich ausreichend kalt ist, damit die Schicht 43 supraleitend wird. So kann das wenigstens eine ge nannte normalleitende Element zumindest in einem warmen Teil bereich des ersten Leitungsteils 13 den Hauptteil des Strom transports übernehmen.
Aber selbst dann, wenn der gesamte erste Leitungsteil 13 aus reichend kalt für einen supraleitenden Stromtransport ist, kann es nützlich sein, wenn ein paralleler Strompfad vor liegt. Dieser kann beispielsweise bei einem unerwünschten Zu sammenbrechen der supraleitenden Eigenschaften als Shunt wir ken und so eine Schädigung des supraleitenden Materials durch Überhitzung verhindern.
Figur 4 zeigt eine schematische teilperspektivische Darstel lung einer Stromzuführung 3 nach einem zweiten Ausführungs beispiel der Erfindung. Prinzipiell kann diese Stromzuführung 3 ähnlich ausgebildet sein wie die bereits in Figur 1 darge stellte Stromzuführung. Im Unterschied zu dem dort darge stellten Beispiel wird hier jedoch eine innerhalb eines Au ßengehäuses 9 angeordnete supraleitende Spulenwicklung 5 über eine gemeinsame Stromzuführung 3 mit zwei Verbindungsleitern 7 verbunden. Hierzu umfasst die Stromzuführung 3 wiederum ei nen ersten Leitungsteil 13 und an dessen warmes Ende 13b an schließend einen zweiten Leitungsteil 15. Beide Leitungsteile weisen jeweils zwei parallel geführte Leiterelemente auf, um die Verbindung zu den zwei Verbindungsleitern 7 zu ermögli- chen. Innerhalb des ersten Leitungsteils 13 liegen hierzu zwei separate supraleitende Leiterelemente 31a und 31b vor, welche zusammen zu einer helixförmigen Wicklung gewickelt sind. Innerhalb des zweiten Leitungsteils 15 liegen zwei nor malleitende Leiterelemente vor, welche separat mit 15 be zeichnet sind und welche hier parallel zueinander durch je weils separat realisierte Durchführungen 12 durch die Gehäu sewand 9 hindurchgeführt sind.
Die beiden supraleitenden Leiterelemente 31a und 31b des ers ten Leitungsteils 13 weisen ähnlich wie beim vorhergehenden Beispiel jeweils einen supraleitenden Bandleiter auf. Diese beiden Bandleiter sind jeweils mit den zugeordneten normal leitenden Leiterelementen 15 elektrisch verbunden und werden dann zusammen als gemeinsamer flacher Stapel in Form einer Helixwicklung geführt. Der Stapel, aus dem diese Helix gebil det ist, umfasst aber nicht nur die beiden Bandleiter, son dern auch ein ebenfalls bandförmiges Tragelement 25, welches hier mechanisch an einem zentralen Befestigungsbolzen 23 zwi schen den beiden Stromdurchführungen 12 befestigt ist. Am ge genüberliegenden Ende der helixförmigen Wicklung (mit Helix achse A) ist dieser Leiterstapel mit einem Anschlusspunkt 35 verbunden. Dieser Anschlusspunkt 35 kann beispielsweise zur koaxialen Stromführung der beiden elektrisch unabhängigen Leiter ausgestaltet sein und so die Stromzuführung 3 an die entsprechende supraleitende Spulenwicklung 5 anbinden. In Fi gur 4 sind beispielhaft nur wenige Windungen der helixförmi gen Wicklung gezeigt. Diese können jedoch exemplarisch für eine deutlich höhere Windungszahl und auch für eine wesent lich steilere oder auch flachere Helixgeometrie stehen. We sentlich ist vor allem, dass durch die helixförmige Anordnung der Wicklung der thermisch wirksame Pfad verlängert wird.
Figur 5 zeigt einen schematischen Querschnitt durch einen Teil einer helixförmigen Wicklung, wie sie beispielsweise im ersten Leitungsteil 13 der Stromzuführung 3 der Figur 4 vor liegen kann. Im Unterschied zur Darstellung der Figur 3 liegt hier ein Stapel aus einem ersten Tragelement 25a und zwei flach darauf liegenden supraleitenden Bandleitern vor. Dabei bildet ein solcher Bandleiter das erste Leiterelement 31a und der zweite Bandleiter bildet das zweite Leiterelement 31b. Ähnlich wie beim Beispiel der Figur 3 ist auch hier ein be züglich der radialen Richtung R der Helix radialer Schicht stapel gebildet. Der innere Radius Ri des ersten Leitungs teils 13 wird also wieder durch eine Hauptfläche des ersten Tragelements 25a gebildet, und der äußere Radius Ra wird durch eine Hauptfläche des nun zusätzlich vorliegenden zwei ten Leiterelement 31b gebildet. Im gezeigten Beispiel sind die beiden Leiterelemente 31a und 31b jeweils analog wie das Leiterelement 31a der Figur 3 aufgebaut. Bei dem hier darge stellten Aufbau sind jeweils die beiden Stabilisierungs schichten 41 zueinander orientiert. Es sind jedoch auch ande re Anordnungen denkbar, bei denen zum Beispiel die beiden Substrate 45 zueinander orientiert sind oder bei denen das Substrat eines Bandleiters zur Stabilisierungsschicht des an deren Bandleiters hin orientiert ist. Auch hier übernimmt das erste Tragelement 25a die mechanisch tragende Funktion, so- dass die beiden Bandleiter in der gewünschten helixförmigen Geometrie gehalten werden. Auch hier können entweder das ers te Tragelement 25a und/oder das jeweilige Substrat 41 und/oder die jeweilige Stabilisierungsschicht 45 einem nor malleitenden parallelen Strompfad ausbilden.
Die beiden einzelnen Leiterelemente 31a und 31b können elek trisch unabhängig zum Transport unterschiedlicher Ströme aus gebildet sein. Beispielsweise kann ein Leiterelement als Hin leiter und das andere Element als Rückleiter ausgestaltet sein. Bei dieser Ausführungsform liegt durch die helixförmige Wicklung eine bifilare Wicklung vor, durch die Wechselstrom verluste wirksam verringert werden können.
Es können innerhalb der helixförmigen Wicklung auch mehr als diese zwei gezeigten Leiterelemente zum Transport unabhängi ger Ströme vorliegen. So können beispielsweise mehrere Lei terelemente vorliegen, welche jeweils den unterschiedlichen Phasen eines Mehrphasen-Wechselstromsystems zugeordnet sind. Zusätzlich können auch für jede dieser Phasen prinzipiell sowohl ein Hinleiter als auch ein Rückleiter vorliegen. Bei einer solchen elektrisch unabhängigen Ausgestaltung der ein zelnen Leiterelemente kann es zweckmäßig sein, wenn der pa rallele normalleitende Strompfad nicht durch das erste Tra gelement 25a, sondern bereits innerhalb der jeweiligen Band leiter (beispielsweise über das Substrat 41 und/oder die Stabilisierungsschicht 45) zur Verfügung gestellt wird. Bei einer solchen Ausgestaltung liegen also für die einzelnen un abhängigen Supraleiterelemente 43 auch jeweils zugeordnete normalleitende Elemente vor. In einem solchen Fall kann das erste Tragelement 25a auch elektrisch isolierend ausgebildet sein und eine im Wesentlichen mechanisch tragende Funktion erfüllen .
Optional kann der Wicklungsstapel der Figur 5 auch noch ein zweites Tragelement 25b umfassen, welches hier radial außen liegend als gestricheltes Element dargestellt ist. Ein sol ches zweites Tragelement 25b kann insbesondere bei der ge zeigten Konfiguration mit zwei Leiterelementen 31a und 31b sinnvoll sein, um den Stapel möglichst symmetrisch auszuge stalten. Bei einem solchen sandwichartigen Aufbau können ins besondere entweder beide Tragelemente normalleitend oder bei de nichtleitend ausgestaltet sein. Bei der normalleitenden Ausführungsform kann jedes der beiden Tragelemente elektrisch dem benachbarten Leiterelement zugeordnet und zumindest ab schnittsweise mit dessen leitenden Bestandteilen verbunden sein. Dagegen ist mit einer elektrisch nicht leitenden Aus führungsform der Tragelemente der Vorteil verbunden, dass für die Tragelemente auch ein thermisch vergleichsweise schlecht leitendes Material gewählt werden kann und so ein zusätzli cher Wärmeeintrag über diese Elemente vermindert wird.
In Figur 6 ist ein schematischer Querschnitt durch ein weite res beispielhaftes erstes Leiterelement 31a gezeigt, wie es insbesondere alternativ in den Beispielen der Figuren 1 be ziehungsweise 4 zum Einsatz kommen kann. Im Unterschied zu den im Zusammenhang mit den Figuren 3 und 5 beschriebenen Leiterelementen liegt hier ein Stapel 61 aus zwei flach über einanderliegenden Bandleitern 33 vor. Diese beiden Bandleiter 33 können elektrisch miteinander parallel geschaltet sein, um eine höhere Stromtragfähigkeit des entsprechenden Leiterele ments zu ermöglichen. Die einzelnen Bandleiter können wiede rum analog aufgebaut sein wie im Zusammenhang mit den Figuren 3 und 5 beschrieben. Diese beiden Bandleiter können wiederum optional mit einer gemeinsamen isolierenden Schicht 47 um hüllt sein.
In Figur 7 ist eine schematische teilperspektivische Darstel lung einer Stromzuführung 3 nach einem weiteren Ausführungs beispiel der Erfindung gezeigt. Diese Stromzuführung 3 ist insgesamt ähnlich ausgebildet wie die Stromzuführung der Fi gur 4. Zusätzlich zu den dort gezeigten Elementen sind hier zusätzlich zwei Strahlungsschilde 71 vorgesehen, um einen Wärmeeintrag durch Strahlungswärme in den Bereich der supra leitenden Spulenwicklung 5 zu verringern. Diese Strahlungs schilde 71 können als Scheiben ausgestaltet sein, welche quer zur Achse A der helixförmigen Wicklung ausgerichtet sind, so- dass sie insbesondere einen Eintrag von Strahlungswärme pa rallel zu dieser Achse reduzieren können. Die beschriebene helixförmige Wicklung ist dabei durch entsprechende Ausneh mungen 73 in diesen Scheiben geführt. Zweckmäßig sind bei Vorliegen von mehreren solchen Strahlungsschilden 71 die Aus nehmungen seitlich versetzt angeordnet, wie dies beispielhaft für das untere, nur gestrichelt dargestellte Strahlungsschild angedeutet ist.
Im linken Teil der Figur 7 ist durch eine gestrichelte Linie ein untenliegender Bereich innerhalb des Vakuumraums V ange deutet, in dem sich die helixförmige Wicklung auf einer Tem peratur T befindet, welche die Sprungtemperatur Tc des einge setzten Supraleitermaterials unterschreitet. In diesem Bei spiel wird also kein thermischer Anker verwendet, sodass der erste Leitungsteil 13 nicht auf einem einheitlichen Tempera turniveau liegt, sondern die Temperatur in Richtung des kal ten Endes 13a allmählich absinkt. Eine solche kontinuierliche Veränderung der Temperatur über die Länge dieses Leitungs teils kann wiederum vorteilhaft sein, um den gesamten Wärme eintrag zu reduzieren. Ein ausreichend hoher Stromtransport über die gesamte Länge dieses ersten Leitungsteils 13 wird dabei durch den beschriebenen parallelen normalleitenden Strompfad sichergestellt.
In Figur 8 ist eine schematische teilperspektivische Darstel lung einer Stromzuführung 3 nach einem vierten Ausführungs beispiel dargestellt. In elektrischer Hinsicht ist diese Stromzuführung ähnlich aufgebaut wie die Stromzuführung der Figuren 4 beziehungsweise 7. Im Unterschied dazu ist das Tra gelement, welches die beiden supraleitenden Leiterelemente 31a und 31b trägt, hier nicht als helixförmiges Element, son dern als hohlzylindrisches, rohrförmiges Tragelement 27 aus gebildet. Ein solches rohrförmiges Tragelement kann insbeson dere mechanisch stabiler ausgestaltet sein als die helixför mig gewickelten Tragelemente der vorhergehenden Beispiele. Da der thermisch wirksame Pfad für die Wärmeleitung des Tragele ments 27 hier jedoch kürzer ist, ist es zweckmäßig, ein sol ches rohrförmiges Tragelement aus einem thermisch vergleichs weise schlecht leitfähigen Material auszuführen. Auf diese Weise können die Vorteile der Erfindung durch die helixförmi ge Ausgestaltung der eingesetzten Leiterelemente trotzdem zum Tragen kommen.
Bezugszeichenliste
1 Spuleneinrichtung
3 Stromzuführung
3a kaltes Ende
3b warmes Ende
5 supraleitende Spulenwicklung 7 Verbindungsleiter
9 Außengehäuse
12 Durchführung
13 erster Leitungsteil
13a kaltes Ende
13b warmes Ende
15 zweiter Leitungsteil
23 Befestigungsbolzen
25 helixförmiges Tragelement
25a erstes Tragelement
25b zweites Tragelement
27 rohrförmiges Tragelement
31a erstes Leiterelement
31b zweites Leiterelement
33 Bandleiter
35 Anschlusspunkt
41 Trägersubstrat
43 supraleitende Schicht
45 Stabilisierungsschicht
47 isolierende Schicht
61 Bandleiterstapel
71 Strahlungsschild
73 Ausnehmung
A Helixachse
Ia erste Stromflussrichtung
Ib zweite Stromflussrichtung
R radiale Richtung der Helix Ra Außenradius des ersten Leitungsteils
Ra' alternativer Außenradius
Ri Innenradius des ersten Leitungsteils
T Temperatur
Tc Sprungtemperatur
V Vakuumraum

Claims

Patentansprüche
1. Stromzuführung (3) für eine supraleitende Spuleneinrich tung (1), umfassend
- wenigstens einen ersten Leitungsteil (13) mit wenigstens einem ersten Leiterelement (31a) , welches wenigstens einen supraleitenden Draht (33) aufweist,
- wobei das erste Leiterelement (31) in einer helixförmigen Wicklung angeordnet ist,
- wobei die Stromzuführung ein helixartig geformtes Tragele ment (25,25a) aufweist, auf welchem das erste Leiterelement (31a) angeordnet ist.
2. Stromzuführung (3) nach Anspruch 1, bei welcher der we nigstens eine supraleitende Draht ein Bandleiter (33) ist, welcher eine hochtemperatursupraleitende Schicht (43) auf einem Trägersubstrat (41) aufweist.
3. Stromzuführung (3) nach Anspruch 2, bei welcher der we nigstens eine Bandleiter (33) zumindest eine normalleitende Stabilisierungsschicht (45) aufweist, wobei die hochtempera tursupraleitende Schicht (43) zwischen dem Trägersubstrat (41) und der Stabilisierungsschicht (45) angeordnet ist.
4. Stromzuführung (3) nach einem der Ansprüche 2 oder 3, bei welcher der wenigstens eine Bandleiter (33) zumindest auf einer seiner beiden Hauptflächen eine elektrisch isolierende Schicht (47) aufweist.
5. Stromzuführung (3) nach einem der vorhergehenden Ansprü che, bei welcher der wenigstens eine Draht (33) innerhalb der helixförmigen Wicklung einen Krümmungsradius r von 40 mm oder weniger aufweist.
6. Stromzuführung (3) nach einem der vorhergehenden Ansprü che, bei welcher das erste Leiterelement (31a) einen Stapel (61) von zwei oder mehr übereinanderliegenden supraleitenden Bandleitern (33) umfasst.
7. Stromzuführung (3) nach einem der vorhergehenden Ansprü che, welche ein zweites Leiterelement (31b) umfasst, welches innerhalb der helixförmigen Wicklung parallel zum ersten Lei terelement (31a) geführt ist.
8. Stromzuführung (3) nach Anspruch 7, bei welcher das erste Leiterelement (31a) und das zweite Leiterelement (31b) zum Stromtransport mit einander entgegengesetzten Stromflussrich tungen (Ia,Ib) ausgebildet sind.
9. Stromzuführung (3) nach Anspruch 7, bei welcher das erste Leiterelement (31a) und das zweite Leiterelement (31b) zum Stromtransport für unterschiedliche Phasen innerhalb eines Wechselstromkreises ausgebildet sind.
10. Stromzuführung (3) nach einem der vorhergehenden Ansprü che, bei welcher das helixartig geformte Tragelement (25,25a) zumindest teilweise aus einem normalleitenden Material gebil det ist.
11. Supraleitende Spuleneinrichtung (1) mit wenigstens einer Stromzuführung (3) nach einem der vorstehenden Ansprüche und einer supraleitenden elektrischen Spulenwicklung (5) .
12. Spuleneinrichtung (1) nach Anspruch 11, welche als Spu leneinrichtung für eine Wechselstromanwendung ausgebildet ist, insbesondere als Transformator, als Strombegrenzungsein richtung und/oder als supraleitende Statorwicklung für eine elektrische Maschine ausgebildet ist.
13. Spuleneinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 11 oder 12, wobei die Stromzuführung (3) ein erstes vergleichsweise kaltes Ende (3a) aufweist, welches mit der supraleitenden Spulenwicklung (5) verbunden ist, und ein zweites vergleichs- weise warmes Ende (3b) aufweist, welches mit einem äußeren Stromkreis verbindbar ist.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4345476A1 (de) * 2022-09-30 2024-04-03 Koninklijke Philips N.V. Supraleitender draht und herstellungsverfahren dafür

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5298679A (en) * 1992-07-01 1994-03-29 Westinghouse Electric Corp. Current lead for cryostat using composite high temperature superconductors
JPH10247532A (ja) * 1997-03-04 1998-09-14 Fuji Electric Co Ltd 超電導装置用電流リード
EP1406272A1 (de) * 2002-10-04 2004-04-07 Nexans Stromzuführung für supraleitende Vorrichtungen
DE102009028413A1 (de) 2009-08-10 2011-02-17 Bruker Hts Gmbh HTSL-Stromzuleitung zur Verbindung eines supraleitenden Verbrauchersystems mit einem Stromeinspeisepunkt
DE102007013350B4 (de) 2007-03-16 2013-01-31 Bruker Biospin Ag Stromzuführung mit Hochtemperatursupraleitern für supraleitende Magnete in einem Kryostaten
DE102015202391A1 (de) * 2015-02-11 2016-08-11 Siemens Aktiengesellschaft Flexibler elektrischer Leiter, Stromzuführung und Herstellungsverfahren

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4895831A (en) * 1988-07-05 1990-01-23 General Electric Company Ceramic superconductor cryogenic current lead
US5991647A (en) * 1996-07-29 1999-11-23 American Superconductor Corporation Thermally shielded superconductor current lead
CN1333409C (zh) * 2005-07-08 2007-08-22 清华大学 高温超导双螺旋电流引线结构
US7372273B2 (en) * 2006-10-02 2008-05-13 General Electric Company High temperature superconducting current leads for superconducting magnets

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5298679A (en) * 1992-07-01 1994-03-29 Westinghouse Electric Corp. Current lead for cryostat using composite high temperature superconductors
JPH10247532A (ja) * 1997-03-04 1998-09-14 Fuji Electric Co Ltd 超電導装置用電流リード
EP1406272A1 (de) * 2002-10-04 2004-04-07 Nexans Stromzuführung für supraleitende Vorrichtungen
DE102007013350B4 (de) 2007-03-16 2013-01-31 Bruker Biospin Ag Stromzuführung mit Hochtemperatursupraleitern für supraleitende Magnete in einem Kryostaten
DE102009028413A1 (de) 2009-08-10 2011-02-17 Bruker Hts Gmbh HTSL-Stromzuleitung zur Verbindung eines supraleitenden Verbrauchersystems mit einem Stromeinspeisepunkt
DE102015202391A1 (de) * 2015-02-11 2016-08-11 Siemens Aktiengesellschaft Flexibler elektrischer Leiter, Stromzuführung und Herstellungsverfahren

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