CH615779A5 - Band-shaped superconductor - Google Patents
Band-shaped superconductor Download PDFInfo
- Publication number
- CH615779A5 CH615779A5 CH637677A CH637677A CH615779A5 CH 615779 A5 CH615779 A5 CH 615779A5 CH 637677 A CH637677 A CH 637677A CH 637677 A CH637677 A CH 637677A CH 615779 A5 CH615779 A5 CH 615779A5
- Authority
- CH
- Switzerland
- Prior art keywords
- band
- shaped conductor
- metallic material
- conductor according
- weight
- Prior art date
Links
- 239000002887 superconductor Substances 0.000 title description 6
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 64
- 239000007769 metal material Substances 0.000 claims description 23
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 18
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 16
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 12
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 10
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 9
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims description 7
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims description 7
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 claims description 5
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 claims description 5
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 5
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims description 3
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000007792 addition Methods 0.000 claims description 3
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 3
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 claims description 3
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims description 3
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 claims description 3
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 3
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 claims description 3
- 229910000570 Cupronickel Inorganic materials 0.000 claims description 2
- YOCUPQPZWBBYIX-UHFFFAOYSA-N copper nickel Chemical compound [Ni].[Cu] YOCUPQPZWBBYIX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 2
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 claims description 2
- 239000004033 plastic Substances 0.000 claims description 2
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 claims 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 8
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 4
- IHQKEDIOMGYHEB-UHFFFAOYSA-M sodium dimethylarsinate Chemical class [Na+].C[As](C)([O-])=O IHQKEDIOMGYHEB-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- QCEUXSAXTBNJGO-UHFFFAOYSA-N [Ag].[Sn] Chemical compound [Ag].[Sn] QCEUXSAXTBNJGO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 3
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001275 Niobium-titanium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 2
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- RJSRQTFBFAJJIL-UHFFFAOYSA-N niobium titanium Chemical compound [Ti].[Nb] RJSRQTFBFAJJIL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002985 plastic film Substances 0.000 description 2
- 229920006255 plastic film Polymers 0.000 description 2
- 229920003223 poly(pyromellitimide-1,4-diphenyl ether) Polymers 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 2
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 2
- 229910000906 Bronze Inorganic materials 0.000 description 1
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000010974 bronze Substances 0.000 description 1
- VNNRSPGTAMTISX-UHFFFAOYSA-N chromium nickel Chemical compound [Cr].[Ni] VNNRSPGTAMTISX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N copper tin Chemical compound [Cu].[Sn] KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012777 electrically insulating material Substances 0.000 description 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 239000013067 intermediate product Substances 0.000 description 1
- 229910000765 intermetallic Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 229910001120 nichrome Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 1
- 210000002381 plasma Anatomy 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001281 superconducting alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N60/00—Superconducting devices
- H10N60/20—Permanent superconducting devices
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N60/00—Superconducting devices
- H10N60/01—Manufacture or treatment
- H10N60/0128—Manufacture or treatment of composite superconductor filaments
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft einen bandförmigen Leiter mit mehreren aus Supraleitermaterial und bei der Betriebstemperatur des Supraleitermaterials elektrisch normalleitendem Metall zusammengesetzten Leiteradern, die um ein Band aus unmagnetischem, elektrisch normalleitendem, metallischem Material hoher Zugfestigkeit verseilt sind. The invention relates to a strip-shaped conductor with a plurality of conductor cores composed of superconductor material and metal normally electrically conductive at the operating temperature of the superconductor material, which are stranded around a band of non-magnetic, electrically normally conductive, metallic material of high tensile strength.
Derartige bandförmige Leiter eignen sich insbesondere für Einsatzzwecke, bei denen sie einerseits hohe Ströme tragen sollen und demzufolge einen verhältnismässig grossen Gesamtquerschnitt haben müssen, bei denen sie andererseits aber nur geringe Wechselstromverluste aufweisen sollen. Solche Wechselstromverluste können beispielsweise in mit Gleichstrom betriebenen Supraleitungsspulen infolge der Strom- und Magnetfeldänderungen beim Auferregen der Spulen entstehen oder durch Induktionswirkung veränderlicher äusserer Magnetfelder, in denen sich die Spulen befinden, oder bei einem Betrieb von Spulen mit gepulsten Strömen. Die beiden letztgenannten Fälle treten beispielsweise bei Supraleitungsmagnetspulen für den Einschluss von Plasmen bei Fusionsreaktoren bzw. entsprechenden experimentellen Einrichtungen auf. Such band-shaped conductors are particularly suitable for applications in which they are to carry high currents on the one hand and consequently have to have a relatively large overall cross section but in which on the other hand they are said to have only low AC losses. Such alternating current losses can arise, for example, in superconducting coils operated with direct current as a result of the changes in current and magnetic field when the coils are excited, or due to the induction effect of variable external magnetic fields in which the coils are located, or when coils are operated with pulsed currents. The latter two cases occur, for example, in the case of superconducting magnet coils for the inclusion of plasmas in fusion reactors or corresponding experimental facilities.
Das innerhalb des bandförmigen Leiters liegende Band aus unmagnetischem, metallischem Material dient einmal als Träger für die einzelnen Leiteradern und soll zum anderen zumindest einen Teil der innerhalb der Spulenwicklung beim Betrieb der Spulen wirkenden Zugkräfte aufnehmen. Seine Zugfähigkeit sollte daher in der Regel höher sein als die des normalleitenden Materials der Leiteradern selbst, also beispielsweise von Kupfer oder Aluminium. The band of non-magnetic, metallic material lying within the band-shaped conductor serves on the one hand as a carrier for the individual conductor wires and, on the other hand, is intended to absorb at least part of the tensile forces acting within the coil winding during operation of the coils. As a rule, its tensile strength should be higher than that of the normally conductive material of the conductor wires themselves, for example of copper or aluminum.
Die einzelnen um das Band herum verseilten Leiteradern können dabei wie bei einem aus der DT-PS 1 639 421, insbesondere Spalte 5, Zeile 1 bis Spalte 6, Zeile 6 bekannten bandförmigen Leiter jeweils einen supraleitenden draht- bzw. fadenförmigen Kern enthalten, der von einem stabilisierenden Metallmantel, beispielsweise aus Kupfer, umgeben ist. The individual conductors stranded around the tape can each contain a superconducting wire or thread-like core, as in the case of a band-shaped conductor known from DT-PS 1 639 421, in particular column 5, line 1 to column 6, line 6 a stabilizing metal jacket, for example made of copper, is surrounded.
Noch günstiger ist es aber, insbesondere bei Magnetspulen die mit gepulsten Strömen betrieben werden oder verhältnismässig rasch veränderlichen Feldern ausgesetzt sind, wenn die einzelnen Leiteradern als Vielkernleiter ausgebildet sind, also in einer Matrix aus gut elektrisch und thermisch leitendem, bei der Betriebstemperatur des Supraleiters elektrisch normalleitendem Metall, wie Kupfer oder Aluminium, eine Vielzahl von supraleitfähigen Filamenten enthalten. Die Filamente der einzelnen Leiteradern können dabei vorteilhaft um die Achse der Adern verdrillt sein (vergleiche DT-PS 1439 266 und DT-AS However, it is even cheaper, especially in the case of magnetic coils that are operated with pulsed currents or are exposed to relatively rapidly changing fields, if the individual conductor wires are designed as multi-core conductors, i.e. in a matrix of good electrical and thermal conductivity, and electrically normal conductive at the operating temperature of the superconductor Metal, such as copper or aluminum, contain a variety of superconducting filaments. The filaments of the individual conductor cores can advantageously be twisted around the axis of the cores (compare DT-PS 1439 266 and DT-AS
1 917 084). Ein bandförmiger Leiter, bei dem aus solchen Viel-kernleitern bestehenden Leiteradern um einen bandförmigen Träger herumgewickelt sind, ist beispielsweise als Zwischenprodukt bei der Herstellung eines Hohlleiters aus der DT-OS 1 917 084). A ribbon-shaped conductor, in which conductor cores consisting of such multi-core conductors are wound around a ribbon-shaped carrier, is, for example, an intermediate product in the manufacture of a waveguide from the DT-OS
2 035 654, insbesondere Fig. 10, bekannt. 2,035,654, in particular FIG. 10.
Bei Magnetspulen, bei denen der Leiter veränderlichen Magnetfeldkomponenten sowohl parallel als auch senkrecht zum Verlauf der supraleitfähigen Filamente ausgesetzt ist, kann es ferner günstig sein, den Umlaufsinn der Verdrillung innerhalb der einzelnen Leiteradern jeweils nach bestimmten Abständen zu ändern, so dass ein sogenannter «alternierender Twist» entsteht (vergleiche den Aufsatz von Ries und Jüngst in «CRYOGENICS» 16 (1976), Seite 143 bis 146). In the case of magnetic coils, in which the conductor is exposed to variable magnetic field components both parallel and perpendicular to the course of the superconducting filaments, it may also be expedient to change the sense of rotation of the twist within the individual conductor cores according to certain intervals, so that a so-called «alternating twist »Emerges (compare the essay by Ries and Jüngst in« CRYOGENICS »16 (1976), pages 143 to 146).
Die supraleitfähigen Filamente der Leiteradern können beispielsweise aus supraleitenden Legierungen, wie Niob-Titan-Legierungen, bestehen und beispielsweise in eine Kupfermatrix eingelagert sein. Ferner kommen auch Supraleiteradern in Frage, die Filamente aus intermetallischen Verbindungen, wie NbsSn oder VsGa, enthalten, welche beispielsweise in eine. Matrix aus einer Kupfer-Zinn- oder Kupfer-Gallium-Bronze eingebettet sind. Die letztgenannten Leiteradern können dann noch zusätzlich, beispielsweise mit Kupfer, stabilisiert sein. The superconducting filaments of the conductor cores can consist, for example, of superconducting alloys, such as niobium-titanium alloys, and can be embedded in a copper matrix, for example. Also suitable are superconductor cores which contain filaments made of intermetallic compounds, such as NbsSn or VsGa, which are, for example, in a. Matrix made of a copper-tin or copper-gallium-bronze are embedded. The latter conductor wires can then be additionally stabilized, for example with copper.
Durch die Aufteilung des Leiters in einzelne Adern mit einer Vielzahl von Filamenten, die Verdrillung dieser Filamente um die Aderachse und das Verseilen der Adern um ein Band wird im Vergleich zu einem einfachen bandförmigen Leiter mit The division of the conductor into individual cores with a large number of filaments, the twisting of these filaments around the core axis and the stranding of the cores around a band means that in comparison to a simple band-shaped conductor
2 2nd
5 5
10 10th
15 15
20 20th
25 25th
30 30th
35 35
40 40
45 45
50 50
55 55
60 60
65 65
3 3rd
615 779 615 779
parallel zueinander verlaufenden, in gut elektrisch normalleitendes Metall eingelagerten Supraleitern, wie er etwa aus der FR-PS 1440 228 bekannt ist, die Entstehung von Wirbelströmen und damit von Wechselstromverlusten im normalleitenden Metall der Leiteradern weitgehend unterdrückt. Falls die Kontaktwiderstände zwischen den nebeneinander liegenden Leiteradern zur wirksamen Unterdrückung von Wirbelströmen, die mehrere Leiteradern umgreifen, nicht ausreichen sollten, können die Leiteradern zusätzlich durch elektrisch isolierendes Material oder elektrisch normalleitendes Metall voneinander getrennt werden, welches schlechter leitet als das Stabilisierungsmetall der Leiter selbst. superconductors that run parallel to one another and are embedded in good electrically normal-conducting metal, as is known, for example, from FR-PS 1440 228, largely suppresses the formation of eddy currents and thus AC losses in the normally conducting metal of the conductor wires. If the contact resistances between the adjacent conductor cores are not sufficient to effectively suppress eddy currents that encompass several conductor cores, the conductor cores can also be separated from one another by electrically insulating material or electrically normal-conductive metal, which conducts poorly than the stabilizing metal of the conductor itself.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Leiter der eingangs erwähnten Art derart auszugestalten, dass auch in dem Band hoher Zugfestigkeit Wirbelströme möglichst unterdrückt und somit die Wechselstromverluste auch in diesem Band sehr klein gehalten werden. The object of the invention is to design a conductor of the type mentioned at the outset in such a way that eddy currents are suppressed as much as possible even in the band of high tensile strength and the AC losses are thus also kept very small in this band.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass in der Mittelebene des Bandes aus dem metallischen Material hoher Zugfestigkeit eine Isolierschicht vorgesehen ist. This object is achieved according to the invention in that an insulating layer is provided in the central plane of the band made of the metallic material with high tensile strength.
Besonders günstig kann dies derart technisch realisiert werden, dass die Isolierschicht aus Keramikpulver besteht und von dem metallischen Material des Bandes allseitig umschlossen ist. This can be implemented in a technically particularly advantageous manner such that the insulating layer consists of ceramic powder and is enclosed on all sides by the metallic material of the band.
Ein solches Band lässt sich auf ähnliche Weise wie sogenannte mineralisolierte Leitungen herstellen und hat den besonderen Vorteil, dass das aus Keramikpulver bestehende Isoliermaterial auch bei höheren Temperaturen beständig ist, wie sie beispielsweise bei dem an anderer Stelle noch zu erläuternden Verlöten der Leiteradern mit dem Band auftreten können. Falls für grosse Spulenwicklungen sehr lange, das heisst mehrere Kilometer lange Bänder erforderlich sein sollten, können mehrere Fertigungslängen des Bandes miteinander verschweisst werden. An den Verschweissstellen wird dabei die Isolierung zwar möglicherweise unterbrochen, da dies jedoch innerhalb einer Spule nur an wenigen Stellen der Fall ist, dürfte sich die Unterbrechung kaum nachteilig auswirken. Such a tape can be produced in a similar way to so-called mineral-insulated lines and has the particular advantage that the insulating material consisting of ceramic powder is resistant even at higher temperatures, as occurs, for example, when the conductor wires are soldered to the tape, which will be explained elsewhere can. If very long tapes, i.e. several kilometers long tapes, are required for large coil windings, several lengths of the tape can be welded together. The insulation may be interrupted at the welding points, but since this is only the case at a few points within a coil, the interruption is unlikely to have any adverse effects.
Bei einer Weiterausbildung der Erfindung, bei der die Isolierschicht aus einer Folie aus Isoliermaterial besteht, um welche das metallische Material des Bandes herumgefaltet ist, wird auch bei sehr langen Bändern die Isolierung nicht unterbrochen. Hier können einfach zunächst die Fertigungslängen des Metallbandes miteinander verbunden und dann unter Einlegen der Isolierfolie gefaltet werden. In a further development of the invention, in which the insulating layer consists of a film of insulating material, around which the metallic material of the band is folded, the insulation is not interrupted even with very long bands. Here, the production lengths of the metal strip can simply be connected to one another and then folded with the insulating film inserted.
Wenn für das Band sehr hohe Zugfestigkeiten erforderlich sind, ist es günstig, für das metallische Material des Bandes eine Legierung aus 75 bis 80 Gew.-% Nickel, 15 bis 21 Gew.-% If very high tensile strengths are required for the strip, it is advantageous to use an alloy of 75 to 80% by weight of nickel, 15 to 21% by weight for the metallic material of the strip.
Chrom und, abgesehen von weiteren Zusätzen von insgesamt weniger als 2%, als Rest Eisen zu verwenden. Solche Legierungen sind beispielsweise unter der Normbezeichnung NiCr 80 20 bekannt. Eine andere vorteilhafte Möglichkeit besteht darin, für das metallische Material des Bandes einen Stahl zu verwenden, der abgesehen von geringfügigen Zusätzen an Wolfram, Titan und Tantal im wesentlichen aus 18 Gew.-% Chrom, 8 Gew.-% Nickel und als Rest Eisen besteht. Chromium and, apart from other additives totaling less than 2%, iron as the rest. Such alloys are known, for example, under the standard designation NiCr 80 20. Another advantageous possibility is to use a steel for the metallic material of the strip, which, apart from minor additions of tungsten, titanium and tantalum, consists essentially of 18% by weight chromium, 8% by weight nickel and the balance iron .
Wenn an die Zugfestigkeit weniger hohe Anforderungen gestellt werden, kann das metallische Material des Bandes auch aus einer Kupfer-Nickel-Legierung, beispielsweise mit etwa 30 Gew.-% Nickel, 0,4 bis 1 Gew.-% Eisen und 0,5 bis 1,5 Gew.-% Mangan, bestehen. Dieses Material hat den Vorteil, dass es sich noch besser als die vorgenannten zum Beispiel mittels eines Widerstandslots aus 95 Gew.-% Zinn und 5 Gew.-% Silber mit den Leiteradern verlöten lässt. If less stringent requirements are placed on the tensile strength, the metallic material of the strip can also be made of a copper-nickel alloy, for example with about 30% by weight of nickel, 0.4 to 1% by weight of iron and 0.5 to 1.5% by weight of manganese. This material has the advantage that it can be soldered to the conductor wires even better than the aforementioned, for example by means of a resistance solder made of 95% by weight of tin and 5% by weight of silver.
Das Keramikpulver für das Isoliermaterial innerhalb des Bandes kann vorteilhaft aus Metalloxid bestehen. Besonders günstig wegen seines hohen Widerstandes ist Magnesiumoxid. Es können aber auch Oxidgemische, beispielsweise aus Magnesiumoxid und Siliziumoxid, verwendet werden. The ceramic powder for the insulating material within the band can advantageously consist of metal oxide. Magnesium oxide is particularly favorable because of its high resistance. However, oxide mixtures, for example made of magnesium oxide and silicon oxide, can also be used.
Für den Leiter, bei dem das metallische Material des Bandes hoher Zugfestigkeitum eine Folie aus Isoliermaterial herumgefaltet ist, eignen sich insbesondere Folien aus isolierendem Kunststoff. Besonders günstig für den Fall, dass die Leiteradern mit dem Band bzw. miteinander verlötet werden sollen, ist eine Polyimid-Folie, beispielsweise Kapton, welche die für das bereits erwähnte Zinn-Silber-Lot erforderliche Temperatur von 280°C sehr gut aushält. For the conductor, in which the metallic material of the tape with high tensile strength is folded around a film made of insulating material, films made of insulating plastic are particularly suitable. A polyimide film, for example Kapton, which withstands the temperature of 280 ° C. required for the tin-silver solder already mentioned, is particularly favorable in the event that the conductor wires are to be soldered to the tape or to one another.
Die Herstellung des bandförmigen Leiters, bei dem die Isolierschicht in der Mittelebene des Bandes hoher Zugfestigkeit aus Keramikpulver besteht, kann vorteilhaft derart erfolgen, dass zunächst zur Herstellung des Bandes aus unmagnetischem, elektrisch normalleitendem, metallischem Material hoher Zugfestigkeit ein Rohr aus solchem Material mit Keramikpulver oder pulverisierbaren Keramikbrechstäbchen oder -röhrchen gefüllt und an den Enden verschlossen, dann durch Ziehen im Querschnitt wenigstens bis zur Verdichtung des Keramikpulvers bzw. der pulverisierten Keramikbrechstäbchen oder -röhrchen zu einer kompakten Pulvermasse verringert und schliesslich durch Breitwalzen zu einem Band verformt wird und dass anschliessend das so hergestellte Band mit den Leiteradern umwickelt wird. The production of the band-shaped conductor, in which the insulating layer in the middle plane of the band of high tensile strength consists of ceramic powder, can advantageously be carried out in such a way that first a tube made of such a material with ceramic powder or is used to produce the band from non-magnetic, electrically normally conductive, metallic material of high tensile strength Powderable ceramic crushing sticks or tubes filled and closed at the ends, then reduced by drawing in cross-section at least until the ceramic powder or the powdered ceramic crushing sticks or tubes are compacted into a compact powder mass and finally deformed into a band by wide rolling and then this is done manufactured tape is wrapped with the conductor wires.
Dass vor dem Breitwalzen das Pulver zu einer kompakten Masse verdichtet wird, ist dabei von sehr wesentlicher Bedeutung, da beim Breitwalzen eines Rohres mit unverdichtetem Pulver ein BaTid gleichmässiger Breite praktisch nicht zu erzielen ist. It is very important that the powder is compacted to a compact mass before the wide rolling, since a BaTid of uniform width can practically not be achieved when a pipe is rolled with undensified powder.
Zwischen den Zieh- bzw. Walzschritten können erforderlichenfalls Wärmebehandlungen zur Erholung des metallischen Materials vorgenommen werden. If necessary, heat treatments to recover the metallic material can be carried out between the drawing or rolling steps.
Nach dem Umwickeln des Bandes mit den Leiteradern können ferner die Leiteradern mit dem Band und miteinander verlötet werden. Hierzu ist das bereits erwähnte Zinn-Silber-Lot besonders geeignet. After the tape has been wrapped with the conductor wires, the conductor wires can also be soldered to the tape and to one another. The already mentioned tin-silver solder is particularly suitable for this.
Anhand einiger Figuren und Ausführungsbeispiele soll die Erfindung noch näher erläutert werden. The invention will be explained in more detail with the aid of a few figures and exemplary embodiments.
Die Fig. 1 und 2 zeigen schematisch im Querschnitt zwei beispielhafte Ausführungsformen des erfindungsgemässen Leiters. 1 and 2 schematically show in cross section two exemplary embodiments of the conductor according to the invention.
Beispiel 1 example 1
Zum Herstellen des in Fig. 1 dargestellten Leiters, bei dem die innerhalb des Bandes 1 aus dem Material hoher Zugfestigkeit angeordnete Isolierschicht 2 aus Keramikpulver besteht und bei dem beispielsweise das Band 1 im Endzustand 1 mm dick und 15 mm breit sein soll, wird zunächst ein Rohr mit einem Aussendurchmesser von 11,5 mm und einem Innendurchmesser von 8,5 mm aus einer Legierung, die im wesentlichen aus 76 Gew.-% Nickel, 15,5 Gew.-% Chrom, 8,0 Gew.-% Eisen und kleinen Gewichtsanteilen von Mangan, Silizium und Kupfer besteht, mit Magnesiumoxidpulver gefüllt und an den Enden verschlossen. Dann wird das Rohr in vier Zügen auf einen Aussendurchmesser von 8,5 mm gezogen, anschliessend etwa 1 Stunde lang bei 950°C unter einer Schutzgasatmosphäre aus Wasserstoff geglüht und schliesslich in einem weiteren Zug auf einen Aussendurchmesser von etwa 8 mm gezogen. Während der einzelnen Züge, die in erster Linie der Verdichtung des Magnesiumoxidpulvers dienen, wird die Wandstärke des Rohres nur wenig verringert. Das Rohr mit dem Aussendurchmesser von 8 mm wird dann in drei Stichen zu einem Band mit einer Querschnittsfläche von etwa 12,6 mm x 3,2 mm breitgewalzt. Anschliessend wird das Band nochmals etwa eine Stunde lang bei 950°C unter Wasserstoff geglüht und dann in fünf weiteren Walzstichen und einem abschliessenden Kalibrierschritt auf die Endabmessung von 15 mm x 1 mm Querschnittsfläche gebracht. To produce the conductor shown in FIG. 1, in which the insulating layer 2 arranged within the band 1 from the material of high tensile strength consists of ceramic powder and in which, for example, the band 1 in the final state is to be 1 mm thick and 15 mm wide, first a Pipe with an outer diameter of 11.5 mm and an inner diameter of 8.5 mm made of an alloy consisting essentially of 76% by weight of nickel, 15.5% by weight of chromium, 8.0% by weight of iron and consists of small parts by weight of manganese, silicon and copper, filled with magnesium oxide powder and sealed at the ends. Then the tube is drawn in four passes to an outside diameter of 8.5 mm, then annealed for about 1 hour at 950 ° C under a protective gas atmosphere made of hydrogen and finally drawn in a further step to an outside diameter of about 8 mm. During the individual trains, which primarily serve to compress the magnesium oxide powder, the wall thickness of the tube is only slightly reduced. The tube with the outer diameter of 8 mm is then rolled in three passes into a strip with a cross-sectional area of approximately 12.6 mm x 3.2 mm. The strip is then annealed for another hour at 950 ° C. under hydrogen and then brought to the final dimension of 15 mm × 1 mm cross-sectional area in five further rolling passes and a final calibration step.
Wie aus Fig. 1 deutlich zu erkennen ist, hat die Isolierschicht 2 im fertigen Band einen leicht linsenartigen Querschnitt. Dies hat den Vorteil, dass an den beiden Breitseiten des As can be clearly seen from FIG. 1, the insulating layer 2 in the finished strip has a slightly lenticular cross section. This has the advantage that on the two broad sides of the
5 5
10 10th
15 15
20 20th
25 25th
30 30th
35 35
40 40
45 45
50 50
55 55
60 60
65 65
615 779 615 779
Bandes, insbesondere in der Mitte dieser Breitseiten, der Metallquerschnitt des Bandes verringert ist und das Band dadurch, gemessen zwischen den Bandkanten, einen vergleichsweise hohen elektrischen Widerstand aufweist. Infolgedessen werden Wirbelströme weitgehend unterdrückt, die durch senkrecht zu den Breitseiten des Bandes gerichtete, veränderliche Magnetfelder induziert werden könnten. Die durch parallel zu den Breitseiten gerichtete, sich ändernden Magnetfeldkomponenten angeregten Wirbelströme werden durch die Isolierschicht 2 weitestgehend unterdrückt. Trotz des verringerten Metallquerschnitts in der Mitte der jeweiligen Breitseite des Bandes 1 wird dessen Zugfestigkeit praktisch nicht beeinträchtigt, da an den Bandkanten noch ein zur Aufrechterhaltung der hohen Zugfestigkeit ausreichender Metallquerschnitt zur Verfügung steht. Band, especially in the middle of these broad sides, the metal cross section of the band is reduced and the band, measured between the band edges, therefore has a comparatively high electrical resistance. As a result, eddy currents are largely suppressed, which could be induced by changing magnetic fields directed perpendicular to the broad sides of the belt. The eddy currents excited by changing magnetic field components directed parallel to the broad sides are largely suppressed by the insulating layer 2. Despite the reduced metal cross section in the middle of the respective broad side of the strip 1, its tensile strength is practically not impaired, since a metal cross section sufficient to maintain the high tensile strength is still available.
Um das fertige Band werden schliesslich beispielsweise 24 Leiteradern 3 gewickelt. Die Leiteradern, die zunächst einen kreisförmigen Querschnitt mit einem Durchmesser von 1,45 mm haben können, bestehen beispielsweise aus einer Kupfermatrix, in die eine Vielzahl von Niob-Titan-Filamenten 4 eingelagert sind, wie bei einer der Leiteradern 3 schematisch angedeutet ist. Beispielsweise kann j ede Leiterader 3 1710 Filamente mit einem Durchmesser von je 20 (im enthalten, die um die Aderachse mit einer Verdrillungslänge von etwa 20 mm verdrillt sind. Die Schlaglänge bei der Verseilung der Leiteradern 3 um das Band 1 kann beispielsweise 170 mm betragen. Finally, for example 24 conductor wires 3 are wound around the finished strip. The conductor cores, which may initially have a circular cross section with a diameter of 1.45 mm, consist, for example, of a copper matrix in which a large number of niobium-titanium filaments 4 are embedded, as is indicated schematically in one of the conductor cores 3. For example, each conductor wire 3 can contain 1710 filaments with a diameter of 20 mm each, which are twisted about the wire axis with a twist length of about 20 mm. The lay length when the conductor wires 3 are twisted around the tape 1 can be 170 mm, for example.
Der fertige Leiter kann noch einem Kalibriervorgang, beispielsweise durch Walzen unterworfen werden, der zu einer Erhöhung der Packungsdichte führt und die aus Fig. 1 ersichtliche, von der Kreisform abweichende Querschnittsform der Leiteradern 3 zur Folge hat. The finished conductor can also be subjected to a calibration process, for example by rolling, which leads to an increase in the packing density and which results in the cross-sectional shape of the conductor wires 3 which differs from the circular shape and which can be seen in FIG. 1.
Beispiel 2 Example 2
Bei dem in Fig. 2 dargestellten Leiter besteht die Isolierschicht, die in der Mittelebene des Bandes 11 aus metallischem Material hoher Zugfestigkeit eingelagert ist, aus einer Poly-imid-Folie 12, beispielsweise aus Kapton. Das Band 11 kann in einfacher Weise dadurch hergestellt werden, dass ein Band mit 5 etwa der doppelten Breite und der halben Dicke der gewünschten Endabmessungen in der in Fig. 2 dargestellten Weise zusammengefaltet wird, wobei gleichzeitig die Kunststoff-Folie 12 eingelegt wird. Bei einer Enddicke des Bandes 11 von beispielsweise 1 mm kann die Kunststoff-Folie 12 beispielsweise 10 0,1 bis 0,5 mm dick sein. Um das fertige Band können dann entsprechend dem Beispiel 1 Leiteradern 13 herumgewickelt werden, die wiederum supraleitfähige Filamente 14 enthalten. Die Leiteradern 13 kann man nach dem letzten Kalibrierschritt auch noch miteinander und mit dem Band 11 verlöten, indem !5 man den fertigen Leiter durch ein Bad aus Lotmaterial hindurchzieht. Als Lotmaterial, das in Fig. 2 mit 15 bezeichnet ist, eignet sich insbesondere das bereits erwähnte Zinn-Silber-Lot mit 5 Gew.-% Silber. Dieses haftet besonders gut auf dem Band 11, wenn dessen metallisches Material aus der ebenfalls bereits 20 erwähnten Legierung aus 30 Gew.-% Nickel, 0,4 bis 1 Gew.-% Eisen, 0,5 bis 1,5 Gew.-% Mangan, Rest Kupfer, besteht. In the conductor shown in Fig. 2, the insulating layer, which is embedded in the central plane of the band 11 made of metallic material with high tensile strength, consists of a polyimide film 12, for example Kapton. The tape 11 can be produced in a simple manner by folding a tape 5 approximately twice the width and half the thickness of the desired final dimensions in the manner shown in FIG. 2, the plastic film 12 being inserted at the same time. With a final thickness of the band 11 of, for example, 1 mm, the plastic film 12 can be, for example, 10 0.1 to 0.5 mm thick. Conductor cores 13, which in turn contain superconducting filaments 14, can then be wound around the finished strip in accordance with Example 1. After the last calibration step, the conductor wires 13 can also be soldered to one another and to the strip 11 by pulling the finished conductor through a bath of solder material. The previously mentioned tin-silver solder with 5% by weight of silver is particularly suitable as the solder material, which is denoted by 15 in FIG. 2. This adheres particularly well to the band 11 if its metallic material is made from the alloy of 30% by weight of nickel, 0.4 to 1% by weight of iron, 0.5 to 1.5% by weight of the 20 already mentioned. Manganese, the rest copper.
Wie aus den beiden Figuren ersichtlich ist, haben die erfin-dungsgemässen Leiter auch noch den weiteren Vorteil, dass die Bänder 1 und 11 gut gerundete Kanten aufweisen, wodurch 25 Beschädigungen der Leiteradern 3 bzw. 13 beim Umwickeln der Bänder 1 und 11 vermieden werden können. As can be seen from the two figures, the conductors according to the invention also have the further advantage that the strips 1 and 11 have well rounded edges, as a result of which damage to the conductor cores 3 and 13 when winding the strips 1 and 11 can be avoided .
Weitere Legierungen, die für das metallische Material der Bänder 1 und 11 gut geeignet sind, sind beispielsweise eine Legierung aus etwa 76,5 Gew.-% Nickel, 20,5 Gew.-% Chrom, 30 1,0 Gew.-% Eisen und 1,5 Gew.-% Silizium, Rest übliche Zusätze und Verunreinigungen oder ein Stahl, der abgesehen von geringfügigen Zusätzen an Wolfram, Titan und Tantal im wesentlichen aus 18 Gew.-% Chrom, 8 Gew.-% Nickel und als Rest Eisen besteht. Further alloys which are well suited for the metallic material of strips 1 and 11 are, for example, an alloy of approximately 76.5% by weight of nickel, 20.5% by weight of chromium, 30% by weight of iron and 1.5% by weight of silicon, the rest of usual additives and impurities or a steel which, apart from minor additions of tungsten, titanium and tantalum, essentially consists of 18% by weight of chromium, 8% by weight of nickel and the balance of iron consists.
G G
1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings
Claims (13)
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE2626384A DE2626384C3 (en) | 1976-06-12 | 1976-06-12 | Ribbon-shaped superconductor |
| DE19762626914 DE2626914A1 (en) | 1976-06-16 | 1976-06-16 | Superconducting filament cable for high currents - has filaments coated with ordinary metal and several filaments are twisted around strip |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CH615779A5 true CH615779A5 (en) | 1980-02-15 |
Family
ID=25770562
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CH637677A CH615779A5 (en) | 1976-06-12 | 1977-05-24 | Band-shaped superconductor |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| CH (1) | CH615779A5 (en) |
| FR (1) | FR2354614A1 (en) |
| GB (1) | GB1559462A (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2674671B1 (en) * | 1991-03-28 | 1993-06-04 | Alsthom Gec | SUPERCONDUCTING CONDUCTOR HAVING IMPROVED PROTECTION AGAINST PARTIAL TRANSITIONS. |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3504314A (en) * | 1968-02-20 | 1970-03-31 | Avco Corp | Composite superconductive conductor |
| DE1812025C3 (en) * | 1968-11-30 | 1974-11-28 | Kabel- Und Metallwerke Gutehoffnungshuette Ag, 3000 Hannover | Conductor made of superconducting material |
| FR2119205A5 (en) * | 1970-12-23 | 1972-08-04 | Thomson Brandt |
-
1977
- 1977-05-24 CH CH637677A patent/CH615779A5/en not_active IP Right Cessation
- 1977-06-10 FR FR7717948A patent/FR2354614A1/en active Granted
- 1977-06-13 GB GB24504/77A patent/GB1559462A/en not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| GB1559462A (en) | 1980-01-16 |
| FR2354614B1 (en) | 1982-12-10 |
| FR2354614A1 (en) | 1978-01-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE69405678T3 (en) | Superconducting cable conductor | |
| DE2654924C2 (en) | Superconducting composite cable and process for its manufacture | |
| DE2927312C2 (en) | ||
| DE69427439T2 (en) | Superconducting oxide wire, manufacturing method, superconducting oxide coil and cable | |
| EP0181496B1 (en) | Method for producing a superconducting wire using chevrel phases | |
| DE3852426T2 (en) | Mixed superconductor and process for its manufacture. | |
| DE69517186T2 (en) | SUPRALINE MAGNETIC COIL | |
| DE2736157C3 (en) | ||
| DE3203222A1 (en) | STRETCH METAL CONTAINING WIRE AND THREADS AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF | |
| EP0503525A1 (en) | Method for producing superconducting wires | |
| DE2104600A1 (en) | Electrical conductor for superconducting windings or switching sections, and method for producing such a conductor | |
| DE3045277C2 (en) | Superconductor | |
| DE69714646T2 (en) | Connection structure for a superconductor | |
| DE1765917B2 (en) | Ribbon-shaped conductor made of superconductor material and normally electrically conductive metal | |
| DE1765620B2 (en) | STRIP-SHAPED SUPRAL CONDUCTORS | |
| DE2626384C3 (en) | Ribbon-shaped superconductor | |
| DE2515904C2 (en) | Process for the manufacture of a stabilized superconductor | |
| DE68914851T2 (en) | Litz-type electrical conductor with a flat wire core. | |
| DE69916388T2 (en) | Electric transformer with superconducting windings | |
| CH615779A5 (en) | Band-shaped superconductor | |
| DE19719738A1 (en) | AC-oxide-superconductor wire and cable | |
| DE69421197T2 (en) | Process for producing an Nb3X superconducting wire | |
| DE3803285C2 (en) | ||
| DE2105828A1 (en) | Superconductors and processes for their manufacture | |
| DE1564701C3 (en) | Superconducting winding with metal bridges |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PL | Patent ceased |