DE19719738A1

DE19719738A1 - AC-Oxid-Supraleiterdraht und Kabel

Info

Publication number: DE19719738A1
Application number: DE19719738A
Authority: DE
Inventors: Masahiro Sugimoto; Akio Kimura; Masanao Mimura; Hideo Ishii; Shoichi Honjo; Yoshihiro Iwata
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd; Tokyo Electric Power Co Inc
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd; Tokyo Electric Power Company Holdings Inc
Priority date: 1996-05-10
Filing date: 1997-05-09
Publication date: 1997-11-13
Anticipated expiration: 2017-05-10
Also published as: JP3933253B2; JPH1050153A; DE19719738B4

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Oxid-Supraleiterdraht und insbesondere einen AC-Oxid-Supraleiterdraht mit einem großen kritischen Strom und reduzierten AC-Verlusten, ein Verfahren zum Herstellen eines derartigen Drahts und ein AC-Oxid-Supraleiterdrahtkabel.

Als Verfahren zum Reduzieren der AC-Verluste in einem Oxid-Supraleiterdraht, der durch Einbetten einer großen Anzahl von Supraleiterfäden oder Drähten in einer Metallmatrix gebildet wird, ist zusätzlich zu der Verkleinerung des Durchmessers jedes Fadens und einer Erhöhung des spezifischen Widerstands der Metallmatrix eine Verkleinerung des Verwindungsabstands jedes Supraleiterfadens bekannt.

Der Zusammenhang zwischen dem Verwindungsabstand und den AC-Verlusten wird nachstehend erläutert.

Die Fig. 1A und 1B sind Ansichten zum Erläutern des Kopplungsstroms. In den Fig. 1A und 1B bezeichnet eine Bezugszahl 1 einen Supraleiterfaden; und 2 eine Metallmatrix.

Wenn ein Magnetfeld an einen Supraleiter angelegt wird, fließt ein Abschirmungsstrom in der Form einer Schleife und verhindert, daß der magnetische Fluß in den Supraleiter eintritt. Der Zweck einer Multikernkonstruktion besteht darin, den magnetischen Fluß innen einzufangen und einen Abschirmungsstrom in jedem Supraleiterfaden zurückfließen zu lassen, um dadurch die Stabilität zu erhöhen. Selbst in einem derartigen Multikerndraht, wie mit den Pfeilen in Fig. 1A angezeigt, können Abschirmungsströme durch die Metallmatrix zwischen den Supraleiterfäden 1 fließen. Diese Abschirmungsströme nehmen aufgrund des Widerstands der Metallmatrix 2 über der Zeit ab. Wenn die Länge des Drahts jedoch vergrößert wird, nimmt die Induktivität der Abschirmungsstromschleife zu und dies verlängert die Abfallzeit des Abschirmungsstroms. Dieser Zustand wird als elektromagnetische Kopplung bezeichnet. Bei diesem Kopplungszustand verhält sich ein Mehrkerndraht als ob er ein einzelner Supraleiter ist und dies beseitigt den Effekt einer Multikern-Konstruktion.

Um diese elektromagnetische Kopplung zu verringern, ist ein Verwinden oder Verdrillen der Supraleiter 1 wirksam. Wenn die Fäden verdrillt werden, wie in Fig. 1b gezeigt, werden Abschirmungsströme in einem Bereich 1/2 des Verdrillungsabstands oder der Verdrillungsteilung zurückfließen gelassen. Demzufolge nimmt die Induktivität der Abschirmungsstromschleife ab und dies beschleunigt den Abfall der Abschirmungsströme. Wenn die Abfallzeit kürzer als eine Fluktuationsperiode des Magnetfelds wird, wird der Kopplungszustand wie voran stehend beschrieben, verhindert. Eine kritische Länge L_c, um die die Abfallzeit des Abschirmungsstroms kürzer als die Fluktuationsperiode des Magnetfelds ist, wird durch den spezifischen Widerstand ρ der Metallmatrix 2, einen Durchmesser d_f und einer kritischen Stromdichte J_c des Supraleiterfadens 1 und einer Änderungsrate dH/dt eines externen magnetischen Felds bestimmt und durch die folgende Gleichung dargestellt:

L_c = 2{(2ρ · d_f · J_c)/(µ_o · dH/dT)}¹/².

D.h., wenn der Supraleiterfaden 1 bei einem Abstand verdrillt wird, der nicht größer als zweimal die kritische Länge L_c ist, ist es möglich, zu verhindern, daß ein Kopplungsstrom fließt, und es ist möglich, den AC-Verlust zu verringern.

Unglücklicherweise ist es in einem Oxid-Supraleiterdraht sehr schwierig, den Supraleiterfaden 1 bei einem Abstand zu verdrillen, der nicht größer als zweimal die kritische Länge Lc ist. Wenn beispielsweise ein Oxid-Supraleiter-Mehr kernbanddraht (Banddicke 0,25 mm, Bandbreite 3 mm, Supraleiterfadendicke 15 µm und kritische Stromdichte J_c = 10⁴ A/cm²) als ein allgemeiner Oxid-Supraleiterdraht mit Silber mit einem spezifischen Widerstand von 2,5 × 10^-9 Ω·m als die Metallmatrix 2 mit einem AC-Magnetfeld mit einer Änderungsrate µ_o·dH/dt = 1,2 T/Sek. in einer Richtung senkrecht zu der Längsrichtung des Drahts und parallel zu den breiten Oberflächen des Drahtes angelegt wird, ist die kritische Länge L_c 5 mm, so daß der Verdrillungsabstand nicht größer als 10 mm sein darf, was zweimal so groß wie 5 mm ist. Zusätzlich sind in tatsächlichen AC-Kabeln für große Ströme und AC-Spulen zum Erzeugen eines hohen Magnetfelds die Feldbedingungen strenger und die kritische Länge L_c nimmt weiter ab.

Es ist jedoch extrem schwierig, einen Oxid-Supraleiterdraht mit einer praktischen Größe bei einem Abstand zu verdrillen, der nicht größer als zweimal so groß wie diese kleine kritische Länge L_c ist. Deshalb nimmt man herkömmlicherweise an, daß, wenn es nicht möglich ist, einen Oxid- Supraleiterdraht bei einem Abstand von nicht größer als zweimal die kritische Länge L_c zu verdrillen, ein AC-Verlust aufgrund einer elektromagnetischen Kopplung der Supraleitfäden 1 zunimmt, so daß kein AC-Verlust-Verkleinerungs effekt, der sich aus einem Verdrillen ergibt, erwartet werden kann.

Ein AC-Oxid-Supraleiterkabel, welches durch Wickeln einer Vielzahl von AC-Oxid-Supraleiterdrähten in eine Vielzahl von Schichten um ein Kernelement hergestellt wird, ist ebenfalls verfügbar. Wenn in diesem AC-Oxid-Supraleiterkabel die Impedanz (die Summe des Widerstands und der Induktivität) sich von einer Schicht zu einer anderen verändert, fließt ein größerer AC-Strom in einer Schicht mit einer niedrigeren Impedanz. Dies erzeugt einen lokalisierten Stromfluß, der eine anormale Erhöhung des AC-Verlusts verursacht. Um Impedanzen der einzelnen Schichten gleich zueinander zu machen, sind verschiedene Verfahren vorgeschlagen worden, durch die nur die Induktivitätskomponenten der Schichten eingestellt und ausgeglichen werden. Jedoch ist kein praktisches Verfahren bekannt, welches die Widerstandskomponenten der Schichten gleich macht.

Es sei angenommen, daß die Induktivitäten der Schichten gleich zueinander gemacht sind und demzufolge die einzelnen Drähte das gleiche Verhältnis des Leistungszuführungsstroms zu dem kritischen Strom aufweisen und die Schichten die gleiche Leistungszuführungs-Stromdichte aufweisen. Je weiter die Schicht von dem Kern wegliegt, desto größer ist in diesem Fall das Selbstmagnetfeld der Schicht und desto größer sind die AC-Verluste (Widerstandskomponente), die sich aus einer Magnetisierung ergeben, so daß die Impedanz der Schicht für die gleiche Induktivitätskomponente zunimmt. Demzufolge fließt ein größerer Strom in Drähten, die in inneren Schichten mit einer relativ niedrigen Impedanz angeordnet sind, und der AC-Verlust in den inneren Schichten nimmt zu. Demzufolge fließt diesmal ein großer Strom in Drähten, die in äußeren Schichten mit einer relativ geringen Impedanz angeordnet sind, so daß ein Phänomen eines lokalisierten Stromflusses fortwährend auftritt. Dies verursacht eine anormale Erhöhung der AC-Verluste in dem gesamten Kabel.

KURZE ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen AC-Oxid-Supraleiterdraht bereitzustellen, bei dem eine Abnahme des kritischen Stroms unterdrückt wird und die AC-Verluste wesentlich verringert sind.

Es ist eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen eines AC-Oxid-Supraleiterdrahts vorzusehen, bei dem eine Abnahme des kritischen Stroms unterdrückt wird und die AC-Verluste wesentlich reduziert sind.

Es ist noch eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein AC-Oxid-Supraleiterkabel bereit zustellen, bei dem eine Abnahme des kritischen Stroms unterdrückt wird und die AC-Verluste beträchtlich verringert sind.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein AC-Oxid-Supraleiter-Runddraht vorgesehen, umfassend eine Metallmatrix und eine Vielzahl von Supraleiterfäden, die in der Metallmatrix eingebettet sind, wobei die Supraleiterfäden bei einem Verdrillungsabstand L_p verdrillt sind, der die folgende Bedingung erfüllt:

2L_c1 < L_p 2L_c2
L_c1 = 2{(2ρ · d_f · J_c)/(µ_o · dH · dt)}^1/2
L_c2 = 2{(2ρ · d_b · J_cb)/(µ_o · dH · dt)}^1/2

(wobei ρ ein spezifischer Widerstand (Ω·m) der Metallmatrix ist, d_f ein Durchmesser (m) des Supraleiterfadens ist, d_b ein Durchmesser (m) eines Bündels von Supraleiterfäden ist, J_c eine kritische Stromdichte (A/m²) des Supraleiterfadens ist, J_cb eine kritische Stromdichte (A/m²) des Bündels von Supraleiterfäden ist, µ_o eine Permeabilität (H/m) im Vakuum ist und dH/dt eine Änderungsrate (A/m/Sek.) eines Magnetfelds ist.)

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein AC-Oxid-Supraleiter- Banddraht vorgesehen, umfassend eine Metallmatrix und eine Vielzahl von Supraleiterfäden, die in der Metallmatrix eingebettet sind, wobei die Supraleiterfäden bei einem Verdrillungsabstand L_p verdrillt sind, der die folgende Beziehung erfüllt:

2L_c1 < L_p 2L_c2
L_c1 = 2{(2ρ · d_ft · J_c)/(µ_o · dH · dt)}^1/2
L_c2 = 2{(2ρ · b_bt · J_cb)/(µ_o · dH/dt)}^1/2

(wobei ρ der spezifische Widerstand (Ω·m) der Metallmatrix ist, d_ft eine Dicke (m) des Supraleiterfadens ist, d_bt eine Dicke (m) eines Bündels von Supraleiterfäden ist, J_c eine kritische Stromdichte (A/m²) des Supraleiterfadens ist, J_cb eine kritische Stromdichte (A/m²) des Bündels von Supraleiterfäden ist, µ_o eine Permeabilität (H/m) im Vakuum ist und dH/dt eine Änderungsrate (A/m/Sek.) eines Magnetfelds ist).

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Herstellen des AC-Oxid-Supraleiterrund- oder -banddrahts, der voranstehend beschrieben wurde, vorgesehen, umfassend die folgenden Schritte: Anordnen einer Vielzahl von Stabelementen, die aus einem Pulver aus einem Oxid-Supraleiter oder einem Vorgänger davon (einer Substanz, die in einen Supraleiter transformiert wird) hergestellt ist, in einer Metallmatrix und Ziehen eines sich ergebenden Verbunddrahts, Durchführen einer Wärmebehandlung des gezogenen Verbunddrahts mit einem kreisförmigen Querschnitt, Verdrillen des wärmebehandelten Verbunddrahts, und wiederholtes Ziehen oder Rollen und Wärmebehandeln des verdrillten Verbunddrahts.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein AC-Oxid-Supraleiterkabel vorgesehen, welches durch Anordnen einer Vielzahl von AC-Oxid-Supraleiterrund- oder -banddrähten, die voranstehend beschrieben wurden, in eine Vielzahl von Schichten um einen Kern herum hergestellt ist. Je weiter eine Schicht von dem Kernelement entfernt ist, desto näher ist dabei der Verdrillungsabstand L_p zu 2L_c1, und je näher eine Schicht zu dem Kernelement ist, desto näher ist der Verdrillungsabstand L_p zu 2L_c2.

Zusätzliche Aufgaben und Vorteile der Erfindung sind in der nun folgenden Beschreibung aufgeführt und ergeben sich teilweise aus der Beschreibung oder können durch Umsetzung der Erfindung in der Praxis gelernt werden. Die Aufgaben und Vorteile der Erfindung können mittels der Vorgehensweisen und Kombinationen realisiert und erhalten werden, die insbesondere in den beigefügten Ansprüchen aufgeführt sind.

KURZBESCHREIBUNG DER MEHREREN ANSICHTEN DER ZEICHNUNG

Die beiliegenden Zeichnungen, die in die Beschreibung eingebaut sind und einen Teil davon bilden, illustrieren gegenwärtig bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung und dienen zusammen mit der allgemeinen nachstehend aufgeführten Beschreibung und der speziellen Beschreibung der bevorzugten nachstehend aufgeführten Ausführungsformen zur Erläuterung der Prinzipien der Erfindung. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1A und 1B Ansichten zum Erläutern eines Kopplungsstroms in einem herkömmlichen Oxid-Supraleiterdraht;

Fig. 2A und 2B Ansichten, die einen Oxid-Supraleiterdraht gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen;

Fig. 3A und 3B Ansichten, die einen Oxid-Supraleiterbanddraht gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen;

Fig. 4 eine Ansicht, die ein Oxid-Supraleiterkabel gemäß noch einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 5 einen Graph, der Änderungen der AC-Verluste als eine Funktion des Verdrillungs- oder Verwindungsabstands zeigt;

Fig. 6 einen Graph, der Änderungen des kritischen Stroms als eine Funktion des Verwindungsabstands zeigt;

Fig. 7A bis 7C Ansichten, die ein Beispiel des Oxid-Supraleiterkabels der vorliegenden Erfindung zeigen;

Fig. 8A bis 8C Ansichten, die ein anderes Beispiel des Oxid-Supraleiterkabels der vorliegenden Erfindung zeigen;

Fig. 9A bis 9C Ansichten, die ein noch anderes Beispiel des Oxid-Supraleiterkabels der vorliegenden Erfindung zeigen; und

Fig. 10A bis 10D Ansichten, die ein noch anderes Beispiel des Oxid-Supraleiterkabels der vorliegenden Erfindung zeigen.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Die Erfinder der vorliegenden Anmeldung haben festgestellt, daß, wenn der Supraleiterfaden-Verwindungs- oder -Verdrillungsabstand in einen vorgegebenen Bereich eingestellt wird, eine Verdrillung leicht ausgeführt werden kann und der AC-Verlust reduziert werden kann, während eine Abnahme des kritischen Stroms unterdrückt wird. Die vorliegende Erfindung basiert auf dieser Feststellung.

Das charakteristische Merkmal eines AC-Oxid-Supraleiterdrahts der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß ein Verdrillungsabstand L_p eines Supraleiterfadens so eingestellt wird, daß er 2L_c1 < L_p < 2L_c2 erfüllt. Der Abstand bzw. die Teilung wird vorzugsweise so nahe wie möglich bei 2L_c1 eingestellt, solange der kritische Strom nicht abnimmt.

Wenn L_p gleich 2L_c1 oder kleiner ist, wird es sehr schwierig, eine Verdrillung auszuführen und der kritische Strom nimmt leicht ab. Wenn L_p größer als 2L_c2 ist, ist es unmöglich, den AC-Verlust-Reduzierungseffekt der vorliegenden Erfindung zu erhalten.

Der Typ von Oxid-Supraleiter, der in dem AC-Oxid-Supraleiterdraht der vorliegenden Erfindung verwendbar ist, ist nicht besonders beschränkt. Bevorzugte Beispiele sind Supraleiter auf Bismuth-Basis, Yttrium-Basis und Thallium-Basis mit einer hohen kritischen Temperatur.

Beispiele der Metallmatrix, die in dem AC-Oxid-Supraleiterdraht der vorliegenden Erfindung verwendbar ist, sind Silber und Silberlegierungen, beispielsweise Ag-Au, Ag-Cu und Ag-Mg.

Ein Beispiel des Kernelements, welches in dem AC-Oxid-Supraleiterkabel der vorliegenden Erfindung verwendbar ist, ist ein flexibles hohles Element, welches aus einem rostfreiem Stahl oder Aluminium gebildet ist.

Um die Stromdichten in den einzelnen Schichten in dem AC-Oxid-Supraleiterkabel der vorliegenden Erfindung gleichzumachen, ist vorzugsweise ein Isolator zwischen diesen Schichten angeordnet. Ein Film auf Polyimid-Basis ist ein Beispiel dieses Isolators.

In dem AC-Oxid-Supraleiterdraht der vorliegenden Erfindung mit dem obigen Aufbau ist der Verdrillungsabstand von Supraleiterfäden des Oxid-Supraleiterdrahts in einen vorgegebenen Bereich eingestellt. Demzufolge kann eine Verdrillung leicht ausgeführt werden und der AC-Verlust kann reduziert werden, während eine Abnahme des kritischen Stroms unterdrückt wird.

In einem Verfahren zum Herstellen des AC-Oxid-Supraleiterdrahts der vorliegenden Erfindung wird eine Wärmebehandlung vor der Verdrillung ausgeführt. Deshalb kann eine Abnahme des kritischen Stroms unterdrückt werden, wenn der Oxid-Supraleiterdraht bei einem kleinen Abstand oder einer kleinen Teilung verdrillt wird.

Ferner verwendet das AC-Oxid-Supraleiterkabel der vorliegenden Erfindung AC-Oxid-Supraleiterdrähte, deren Verdrillungsabstände so gewählt sind, daß die Drähte in den einzelnen Schichten gleiche AC-Verluste aufweisen, wenn ein Nennstrom an das Kabel angelegt wird. Dies verhindert eine Lokalisierung des Leistungszuführungsstroms in jeder Schicht und verhindert dadurch eine ungewöhnliche Zunahme des AC-Verlusts.

Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden eingehen nachstehend unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben.

Die Fig. 2A und 2B sind Ansichten, die einen Oxid-Supraleiter-Runddraht gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen. Fig. 2A zeigt die Querschnittsstruktur und Fig. 2B zeigt den Verwindungs- oder Verdrillungszustand eines Supraleiterfadens in dem Oxid- Supraleiter-Runddraht.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 2A und 2B ist ein Supraleiterfaden 1 aus einem Oxid-Supraleiter hergestellt und der Oxid-Supraleiter-Runddraht ist durch Einbetten einer Vielzahl von Supraleiterdrähten 1 in eine Metallmatrix 2, beispielsweise Silber, gebildet. Jeder Supraleiterfaden 1, der in die Metallmatrix 2 eingebettet ist, ist bei einem vorgegebenen Abstand L_p verwunden. Eine kritische Länge L_c dieses Oxid-Supraleiter-Runddrahts wird durch die folgende Gleichung gegeben:

L_c = 2{(2ρ · d_f · J_c)/(µ_o · dH/dt)}^1/2.

Für einen derartigen Supraleiterdraht ist bekannt, daß der kritische Strom ansteigt, wenn das Matrixverhältnis (das Volumenverhältnis der Metallmatrix, wenn angenommen, daß das Volumen des Supraleiterfadens 1 ist) abnimmt und die AC-Verluste verringert werden, wenn der Fadendurchmesser verkleinert wird. Wenn der Fadendurchmesser verkleinert wird und die Anzahl der Supraleiterfäden entsprechend vergrößert wird, während das Matrixverhältnis verkleinert wird, werden die Intervalle zwischen den Supraleiterfäden verkleinert. Wenn dieser Draht gezogen und einer Wärmebehandlung ausgesetzt wird, deformieren sich die Supraleiterfäden und kommen teilweise sehr nahe zueinander oder kontaktieren einander. Dies ist äquivalent zum Bilden eines Abschnitts, bei dem die Fäden elektromagnetisch bereits mit einander koppeln, und eines Abschnitts, der nicht wie dieser ist, in einem externen magnetischen Feld und im Grunde genommen einer Vergrößerung des Durchmessers des Supraleiterfadens, wodurch ein äquivalenter Fadendurchmesser d_eff größer als ein tatsächlicher Fadendurchmesser d_f gemacht wird und eine äquivalente kritische Stromdichte J_ceff kleiner als J_c des Fadens gemacht wird. Infolgedessen nimmt eine äquivalente kritische Länge L_ceff zu, wie mit der folgenden Gleichung angedeutet:

L_ceff = 2{(2ρd_eff · J_ceff)/(µ_o · dH/dt)}^1/2.

Der äquivalente Fadendurchmesser d_eff nimmt einen Zwischenwert zwischen dem tatsächlichen Fadendurchmesser d_f des Supraleiterfadens 1 und einem Durchmesser d_b eines Bündels von Supraleiterfäden an. Auch J_ceff nimmt einen Zwischenwert zwischen J_c und J_cb an. Demzufolge nimmt die äquivalente kritische Länge L_ceff einen Zwischenwert zwischen L_c1 und L_c2, die nachstehend aufgeführt sind, an,

L_c1 = 2{(2ρ · d_f · J_c)/(µ_o · dH · dt)}^1/2
L_c2 = 2{(2ρ · d_b · J_cb)/(µ_o · dH/dt)}^1/2

wobei d_b der Durchmesser (m) des Bündels von Supraleiterfäden und J_cb die kritische Stromdichte (A/m²) des Bündels von Supraleiterfäden ist.

Wie mit den obigen Gleichungen angedeutet, werden L_c1 und L_c2 unter Berücksichtigung der Änderungsrate des magnetischen Felds, in dem der Draht verwendet wird, berechnet.

Der Durchmesser d_f des Supraleiterfadens 1 ist mit der folgenden Gleichung gegeben, obwohl er tatsächlich gemessen werden kann.

d_f = d/{(1+λ)N}^1/2

(wobei d der Außendurchmesser (m) des Drahts ist, λ das Matrixverhältnis ist und N die Anzahl von Supraleiterfäden 1 ist).

Die kritische Stromdichte J_c wird mit der folgenden Gleichung gegeben:

J_c = I_c/(1+λ)/(πd²/4)

(wobei I_c der kritische Strom (A) des Drahts ist).

Die kritische Stromdichte J_cb des Bündels von Supraleiterfäden wird mit der folgenden Gleichung gegeben.

J_cb = I_c/(πd_b²/4).

Die Fig. 3A und 3B sind Ansichten, die einen Oxid- Supraleiter-Banddraht gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen. In diesem Oxid-Supraleiter-Banddraht ist ein Supraleiterfaden 1 in ähnlicher Weise bei einem Abstand von L_p verdrillt. In dieser Ausführungsform wird anstelle des Durchmesser d_f des Supraleiterfadens 1 eine Dicke d_ft des Supraleiterfadens 1 senkrecht zu einem an den Draht angelegten Magnetfeld verwendet. Ferner wird anstelle des Durchmessers des Bündels von Supraleiterfäden eine Dicke d_bt eines Bündels von Supraleiterdrähten senkrecht zu dem an den Draht angelegten Magnetfeld verwendet.

Da ein Banddraht durch Rollen oder Ziehen eines Runddrahts geformt wird, verändert sich die Dicke d_ft des Supraleiterfadens 1 von einem Faden zu einem anderen in dem Draht. Deshalb wird ein Durchschnittswert unter Verwendung von mathematischen Ausdrücken berechnet.

In der vorliegenden Erfindung sind die Dicke des Supraleiterdrahts, die Dicke des Supraleiterfadens und die Dicke des Bündels von Supraleiterfäden Abmessungen, die in einer Richtung senkrecht zu einer Ebene gemessen werden, die die Verwindungsabstandsrichtung (die Richtung der kritischen Länge, die Richtung der Drahtlänge) und die Richtung eines bei der Verwendung angelegten sich ändernden Magnetfelds (siehe die Fig. 2A bis 3B, 8A bis 10D) umfaßt.

Die Dicke d_ft des Supraleiterfadens 1 ist mit der folgenden Gleichung gegeben.

d_ft = t/{(1+λ)N}^1/2

(wobei t die Dicke (m) des Drahts ist).

Die kritische Stromdichte J_c ist mit der folgenden Gleichung gegeben.

J_c = I_c(1+λ)+tw

(wobei w die Breite (m) des Drahts ist).

Die kritische Stromdichte J_cb des Bündels von Supraleiterfäden ist mit der folgenden Gleichung gegeben.

J_cb = I_c/d_bt d_bw

(wobei d_bt und d_bw die Dicke bzw. Breite des Bündels von Supraleiterfäden ist).

Es sei darauf hingewiesen, daß der Durchmesser und die Dicke des Bündels von Supraleiterfäden durch die folgenden Verfahren ermittelt werden kann.

(1) Tatsächliche Messung unter Verwendung eines Querschnitts des Drahts

Der Abstand zwischen der Außenseite eines äußersten Supraleiterfadens und der Außenseite eines anderen äußersten Supraleiterfadens in einer Position mit einer 180° Punktsymmetrie wird als der Durchmesser und die Dicke des Bündels von Supraleiterfäden gemessen (siehe Fig. 2A und 3A).

Als die Dicke des Bündels von Supraleiterfäden wird ein Wert, der tatsächlich in dem dicksten Abschnitt eines Querschnitts senkrecht zu der Längsrichtung eines Drahts gemessen wird, verwendet. Der Grund hierfür besteht darin, daß die Anzahl von verbundenen magnetischen Flüssen in einem dicken Abschnitt am größten ist, so daß dieser Abschnitt die größte Auswirkung auf die Größe der AC-Verluste eines Drahts aufweist.

(2) Berechnungen

Der Fall eines Runddrahts wird beispielhaft beschrieben.

Der äußere Durchmesser Di eines Satzes von Drähten, die in einem Rohr aufgenommen sind, das schließlich bei der Herstellung eines AC-Oxid-Supraleiterdrahts verwendet wird, wird durch den Außendurchmesser Do des Rohrs geteilt. Der Quotient wird mit dem Außendurchmesser des letzten Drahts multipliziert. D.h., die Dicke des Bündels der Fäden ist mit der folgenden Gleichung gegeben.

d_b = d × Di/Do.

Anstelle des Außendurchmessers des Satzes von Drähten, die in dem Rohr aufgenommen sind, kann er grob unter Verwendung des Innendurchmessers des Rohrs, welches schließlich verwendet wird, abgeschätzt werden.

Beispiel 1

Ein Oxid-Supraleiter-Mischpulver, welches so vorbereitet wurde, daß es eine Zusammensetzung von (Bi + Pb) : Sr : Ca : Cu = 2 : 2 : 2 : 3 aufwies, wurde in einen Stab mit einem Außendurchmesser von 10 mm geformt. Der Stab wurde in ein Silberrohr mit einem Innendurchmesser von 10,5 mm und einem Außendurchmesser von 15 mm eingefügt, wodurch eine Verbundstruktur erhalten wurde. Diese Verbundstruktur wurde in einen hexagonalen Draht mit einem gegenüberliegenden Seitenabstand von 2,0 mm unter Verwendung einer Drahtziehmaschine verarbeitet. 19 von derartigen hexagonalen Drähten wurden in ein Silberrohr mit einem Innendurchmesser von 11 mm und einem Außendurchmesser von 15 mm eingefügt und das sich ergebende Material wurde gezogen, bis der Drahtdurchmesser 1,5 mm wurde.

Danach wurde eine Wärmebehandlung bei 300°C für 1 Stunde ausgeführt und eine Verdrillung wurde bei Abständen von 3 bis 90 mm durchgeführt. Danach wurde ein Rollen oder Ziehen und die Wärmebehandlung wiederholt, um einen Banddraht mit einer Dicke von 0,24 mm und einer Breite von 3,3 mm und einen Runddraht mit einem äußeren Durchmesser von 1 mm zu bilden. Die Fadendicke des Banddrahts war 26 µm und der Fadendurchmesser des Runddrahts war 110 µm. Ferner war das Silberverhältnis 3,5 und die abschließenden Verdrillungsabstände waren 7 bis 200 mm.

Beispiel 2

Eine Vielzahl von Oxid-Supraleiter-Banddrähten 3, die mit der gleichen Prozedur wie im Beispiel 1 folgend hergestellt wurden, wurden in eine Vielzahl von Schichten um ein Kernelement herumgewickelt, wodurch ein AC-Oxid-Supraleiterkabel hergestellt wurde. D.h., wie in Fig. 4 gezeigt, die Oxid-Supraleiter-Banddrähte 3 wurden spiralförmig zur Bildung von fünf Schichten mit einem dazwischen angeordneten Isolator 5 mit einer Dicke von 0,35 mm um ein Kernelement 4 mit einem Außendurchmesser von 30 mm gewickelt, um dadurch ein Oxid-Supraleiterkabel mit einem Außendurchmesser von 35,2 mm herzustellen.

In diesem Oxid-Supraleiterkabel wurden 29, 30, 31, 32 und 33 Oxid-Supraleiter-Banddrähte 3 von der innersten oder ersten Schicht zu der äußersten oder fünften Schicht angeordnet, d. h. insgesamt 155 Banddrähte 3 wurden verwendet. Der kritische Strom des Kabels, der durch den kritischen Strom des Banddrahts multipliziert mit der Anzahl von Banddrähten abgeschätzt wurde, betrug 2325 A. Der AC-Leistungszuführungs-Nennstrom (50 Hz) dieses Kabels war auf einen Spitzenwert von 1000 A eingestellt und Magnetfeldberechnungen bei der Anlegung eines Nennstroms wurden für einen Fall ausgeführt, bei dem die einzelnen Drähte den gleichen Leistungszuführungsstrom aufwiesen (die einzelnen Schichten wiesen die gleiche Leistungszuführungs-Stromdichte auf). Aus der berechneten durchschnittlichen Änderungsrate des an die Oxid-Supraleiterbänder 3 in jeder Schicht angelegten Magnetfelds wurden L_c1 und L_c2 für jedes Band berechnet.

Der elektromagnetische Kopplungszustand der Supraleiterfäden der Banddrähte in jeder Schicht wurde eingestellt und die Verdrillungsabstände der Bänder wurden auf 44 mm, 23 mm, 16 mm, 12 mm und 9 mm von der innersten oder ersten Schicht zu der äußersten oder fünften Schicht eingestellt, so daß die AC-Verluste in diesen Schichten gleichgemacht wurden. Diese Verdrillungsabstände wurden folgendermaßen eingestellt: Je weiter die Schicht von dem Kern entfernt war, desto näher kam der Verdrillungsabstand 2L_c1, und je näher die Schicht zu dem Kern kam, desto näher kam der Verdrillungsabstand 2L_c2.

Herkömmliches Beispiel

Ein Oxid-Supraleiter-Mischpulver, welches so vorbereitet wurde, daß es eine Zusammensetzung von (Bi + Pb) : Sr : Ca : Cu = 2 : 2 : 2 : 3 aufwies, wurde in einen Stab mit einem Außendurchmesser von 10 mm geformt. Der Stab wurde in ein Silberrohr mit einem Innendurchmesser von 10,5 mm und einem Außendurchmesser von 15 mm eingefügt, wodurch eine Verbundstruktur erhalten wurde. Diese Verbundstruktur wurde in einen hexagonalen Draht mit einem gegenüberliegenden Abstand von 2,0 mm unter Verwendung einer Drahtziehmaschine verarbeitet. 19 von derartigen hexagonalen Drähten wurden in ein Silberrohr mit einem Innendurchmesser von 11 mm und einem Außendurchmesser von 15 mm eingefügt und das sich ergebende Material wurde gezogen, bis der Drahtdurchmesser 1,5 mm wurde.

Danach wurde ein Rollen oder Ziehen und eine Wärmebehandlung wiederholt, um einen Banddraht mit einer Dicke von 0,24 mm und einer Breite von 3,3 mm und einen Runddraht mit einem Außendurchmesser von 1 mm zu bilden. Die Filmdicke des Banddrahts betrug 26 µm, der Fadendurchmesser des Runddrahts betrug 110 µm und das Silberverhältnis betrug 3,5.

Vergleichsbeispiel

Ein Oxid-Supraleiter-Mischpulver, welches vorbereitet wurde, so daß es eine Zusammensetzung von (Bi + Pb) : Sr : Ca : Cu = 2 : 2 : 2 : 3 aufwies, wurde in einen Stab mit einem Außendurchmesser von 10 mm geformt. Der Stab wurde in ein Silberrohr mit einem Innendurchmesser von 10,5 mm und einem Außendurchmesser von 15 mm eingefügt, wodurch eine Verbundstruktur erhalten wurde. Diese Verbundstruktur wurde in einen hexagonalen Draht mit einem gegenüberliegenden Seitenabstand von 2,0 mm unter Verwendung einer Drahtziehmaschine verarbeitet. 19 von derartigen hexagonalen Drähten wurden in ein Silberrohr mit einem Innendurchmesser von 11 mm und einem Außendurchmesser von 15 mm eingefügt und das sich ergebende Material wurde gezogen, bis der Drahtdurchmesser 1,5 mm wurde. Danach wurde eine Verdrillung bei Abständen von 3 bis 90 mm ausgeführt, ohne irgendeine Wärmebehandlung auszuführen.

Danach wurde ein Rollen oder Ziehen und eine Wärmebehandlung wiederholt, um einen Banddraht mit einer Dicke von 0,24 mm und einer Breite von 3,3 mm und einen Runddraht mit einem äußeren Durchmesser von 1 mm zu bilden. Die Fadendicke des Banddrahts betrug 26 µm und der Fadendurchmesser des Runddrahts betrug 110 µm. Ferner betrug das Silberverhältnis 3,5 und die abschließenden Verdrillungsabstände betrugen 7 bis 200 mm.

Die AC-Verluste der hergestellten Drähte wurden durch Verwendung eines Magnetisierungsverfahrens gemessen. Die Meßbedingungen wurden so eingestellt, daß die Feldamplitude auf 30 mT festgelegt war und die Feldänderungsrate µ_o · dH/dt wurde durch Ändern der Frequenz geändert. Jede Probe wurde gebildet, indem 75 Drähte mit einer Länge von 40 mm gebunden wurden. Diese Drähte wurden voneinander isoliert und die Endabschnitte der Probe wurden poliert, so daß die Supraleiterfäden einander nicht kontaktierten. Ein schwankendes Magnetfeld wurde in einer Richtung senkrecht zu der Längsrichtung des Drahts und parallel zu den breiten Oberflächen des Banddrahts angelegt. Der kritische Strom (Selbstmagnetfeld, 77 K) wurde ebenfalls durch das Vierpunktverfahren gemessen. Dieser kritische Strom war durch einen Stromwert definiert, bei dem eine Spannung von 1 µV/cm zwischen Spannungsanzapfungen erzeugt wurde.

Fig. 5 zeigt die Verdrillungs-Abstandsabhängigkeit des AC-Verlusts des Banddrahts des Beispiels der vorliegenden Erfindung, der durch den AC-Verlust in dem herkömmlichen Beispiel normalisiert ist. Unter Bezugnahme auf Fig. 5 bezeichnet eine gestrichelte Linie A 2L_c1, wenn µ_o · dH/dt = 1 T/f ist; eine gestrichelte Linie B 2L_c2, wenn µ_o · dH/dt = 1 T/s ist; eine durchgezogene Linie C 2L_c1, wenn µ_o · dH/dt = 0,1 T/s ist; und eine durchgezogene Linie D 2L_c2, wenn µ_o · dH/dt = 0,1 T/s ist.

Es sei darauf hingewiesen, daß 2L_c1 und 2L_c2 auf der Grundlage der Berechnungsergebnisse von Parametern des folgenden Banddrahts erhalten wurden.

J_c = 15 × {1/(0,24 × 3,3 × 10^-6)} × (1 + 3,5) = 85,2 × 10⁶[A/m²]
λ_b = (15² - 10,5²)/10² = 1,148
Jcb = 15 × {1/(0,24 × 3,3 × 10^-6)} × (1 + 1,148) = 40,7 × 10⁶[A/m²]
ρ = 2,5 × 10^-9 (Ω·m)

(spezifischer Widerstand von Silber für 77 K)

d_f = t/{(1 + λ)N}
= 0,24 × 10^-3/{(1 + 3,5) × 19}^1/2
= 2,6 × 10^-5 m = 26 µm
wobei λb die Fläche eines Matrixabschnitts ist, wenn die Fläche eines Bündels von Fäden 1 ist.

Die kritische Länge L_c kann berechnet werden, indem diese Parameter in die folgende Gleichung eingesetzt werden.

L_c = 2{(2ρ · d_f · J_c)/(µ_o · dH/dt)}^1/2

(1) 2L_c1 bei µ_o · dH/dt = 1 T/s ist 0,0133 wie mit der gestrichelten Linie A in Fig. 5 angedeutet.
(2) 2L_c2 bei µ_o · dH/dt = 1 T/s ist 0,0228 wie mit der gestrichelten Linie B in Fig. 5 angedeutet.
(3) 2L_c1 bei µ_o · dH/dt = 0,1 T/s ist 0,042 wie mit der durchgezogenen Linie C in Fig. 5 angedeutet.
(4) 2L_c2 bei µ_o · dH/dt = 0,1 T/s ist 0,072 wie mit der durchgezogenen Linie D in Fig. 5 angezeigt.

Wie sich aus Fig. 5 ersehen läßt, nahm der AC-Verlust mit einer Verringerung des Verdrillungsabstands in dem Bereich von 2L_c1 < L_p < 2L_c2 ab, sowohl wenn µ_o · dH/dt = 1 T/s als auch µ_o · dH/dt = 0,1 T/s war. Wenn die Feldänderungsrate µ_o · dH/dt erhöht wurde, verschoben sich L_c1 und L_c2 ferner auf kleinere Werte. Demzufolge wurde eine elektromagnetische Kopplung der Fäden auffällig und dies erhöhte den AC-Verlust. D.h., selbst wenn der Verdrillungsabstand größer als 2L_c1 ist, kann ein Anstieg des AC-Verlusts, verursacht durch eine elektromagnetische Kopplung der Fäden, unterdrückt werden, wenn der Abstand oder die Teilung 2L_c2 oder weniger ist.

Dieser AC-Verlust-Herabsetzungseffekt wurde in ähnlicher Weise in dem Runddraht bestätigt.

Fig. 6 zeigt die Verdrillungsabstands-Abhängigkeit von dem kritischen Strom in jedem Beispiel der vorliegenden Erfindung und dem Vergleichsbeispiel, der durch den kritischen Strom normalisiert ist, der erhalten wurde, wenn keine Verdrillung ausgeführt wurde. Wenn keine Verdrillung ausgeführt wurde, waren die kritischen Ströme des Banddrahts und des Runddrahts des Beispiels der vorliegenden Erfindung 15A bzw. 5A und die kritischen Ströme des Banddrahts und des Runddrahts des Vergleichsbeispiels waren fast identisch zu diesen Werten.

Wie in Fig. 6 gezeigt, nahm in dem Banddraht des Beispiels der vorliegenden Erfindung der kritische Strom kaum ab und blieb fast konstant, selbst wenn der Verdrillungsabstand verkleinert wurde. Im Gegensatz dazu nahm in dem Banddraht des Vergleichsbeispiels der kritische Strom mit einer Verkleinerung des Verdrillungsabstands in einem Bereich ab, bei dem der Abstand ungefähr 20 mm oder weniger war. Analog nahm der kritische Strom des Runddrahts des Beispiels der vorliegenden Erfindung kaum ab, selbst wenn der Verdrillungsabstand klein war. Im Gegensatz dazu nahm der kritische Strom des Runddrahts des Vergleichsbeispiels ab, wenn der Abstand ungefähr 15 mm oder weniger betrug. Es folgt aus der vorangehenden Beschreibung, daß eine geeignete Wärmebehandlung vor einer Verdrillung die Verdrillungsverarbeitbarkeit verbessert und eine Abnahme des kritischen Stroms, die durch ein Verdrillen des Drahts verursacht wird, unterdrückt.

In dem obigen Beispiel der folgenden Erfindung waren die Temperatur und die Zeit der Wärmebehandlung vor einer Verdrillung 300°C bzw. 1 Stunde. Jedoch sind die Erwärmungstemperatur und die Zeit nicht notwendigerweise auf diese Werte begrenzt. D.h., es ist wünschenswert, eine optimale Temperatur bzw. Zeit innerhalb der Bereiche von 200°C bis 400°C oder 3 Stunden oder weniger einzustellen.

In der Zwischenzeit wurde der AC-Verlust des Oxid-Supraleiterkabels aus Beispiel 2 durch das Vierpunktverfahren unter Verwendung eines Lock-in-Verstärkers gemessen, wenn der Nennstrom (1000 A) angelegt wurde. Der gemessene Wert des AC-Verlusts des Kabels war fast identisch zu einem Wert, der durch Multiplizieren der berechneten Werte des Leistungsversorgungsverlusts und des Magnetisierungsverlusts des Drahts mit der Anzahl von verwendeten Drähten erhalten wird. Dieser Effekt wird der Tatsache zugerechnet, daß ein lokalisierter Stromfluß in jeder Schicht unterdrückt wurde, weil die AC-Verluste der einzelnen Schichten fast gleich zueinander waren, so daß eine anormale Erhöhung des AC-Verlusts auftrat.

Beispiel 3

Die Fig. 7A bis 10D zeigen verschiedene Konstruktionen von Kabeln, die durch Wickeln einer Vielzahl von Drähten in eine Vielzahl von Schichten mit einem Isolator zwischen ihnen um ein Kernelement herum hergestellt wurden. Von den Fig. 7A bis 10D sind die Fig. 7A, 8A, 9A und 10A perspektivische Ansichten, die Fig. 7B, 8B, 9B und 10B sind Querschnittsansichten und die Fig. 7C, 8C, 9C, 10C und 10D sind perspektivische Ansichten eines einzelnen Drahts. Es sei darauf hingewiesen, daß die Fig. 7A bis 7C ein Kabel unter Verwendung von Runddrähten darstellen und die Fig. 8A bis 10D Kabel unter Verwendung von Banddrähten darstellen. In den Fig. 7A bis 10D bezeichnet ein Bezugssymbol B ein externes Magnetfeld (die Richtung eines schwankenden Magnetfelds); und i einen Strom.

Die Fig. 7A bis 7C zeigen ein Kabel, welches durch Wickeln einer Vielzahl von Runddrähten in eine Vielzahl von Schichten um ein zylindrisches Kernelement herum hergestellt wurde. Die Fig. 8A bis 8C zeigen ein Kabel, welches durch Wickeln einer Vielzahl von Banddrähten in eine Vielzahl von Schichten um ein zylindrisches Kernelement herum, so daß eine breite Oberfläche jedes Bands in Kontakt mit dem Kernelement ist, hergestellt wurde. Die Fig. 9A bis 9C zeigen ein Kabel, welches durch radiales Wickeln einer Vielzahl von Banddrähten in eine Vielzahl von Schichten um ein zylindrisches Kernelement herum, so daß eine schmale Oberfläche jedes Bands in Kontakt mit dem Kernelement steht, hergestellt wurde. Die Fig. 10A bis 10D zeigen ein Kabel, welches durch Anordnen einer Vielzahl von Banddrähten in eine Vielzahl von Schichten um ein flaches Kernelement herum hergestellt wurde. Die Fig. 10C zeigt einen der Banddrähte, der auf den oberen und unteren Oberflächen des Kernelements angeordnet ist. Fig. 10D zeigt einen der Banddrähte, der auf den Seiten des Kernelements angeordnet ist.

In den AC-Oxid-Supraleiterdraht der vorliegenden Erfindung, so wie er voranstehend beschrieben wurde, ist der Verdrillungsabstand von Supraleiterfäden des Oxid-Supraleiterdrahts in einen vorgegebenen Bereich eingestellt. Dies ermöglicht eine leichte Verdrillung und kann ebenfalls den AC-Verlust verringern, während eine Abnahme des kritischen Stroms unterdrückt wird.

Ferner wird bei dem Verfahren zur Herstellung des AC-Oxid-Supraleiterdrahts der vorliegenden Erfindung eine Wärmebehandlung ausgeführt, bevor eine Verdrillung ausgeführt wird. Demzufolge ist es möglich, eine Abnahme in dem kritischen Strom zu unterdrücken, wenn der Oxid supraleiterdraht bei einem halben Abstand verdrillt wird.

Ferner verwendet das AC-Oxid-Supraleiterkabel der vorliegenden Erfindung AC-Oxid-Supraleiterdrähte, deren Verdrillungs- oder Verwindungsabstände so gewählt sind, daß die AC-Verluste der Drähte in den einzelnen Schichten gleichgemacht werden, wenn ein Nennstrom an das Kabel angelegt wird. Dies verhindert eine Lokalisierung des Leistungsversorgungsstroms in jeder Schicht und verhindert dadurch einen anormalen Anstieg des AC-Verlusts.

Zusätzliche Vorteile und Modifikationen ergeben sich dem Durchschnittsfachmann sofort. Deshalb ist die Erfindung in ihren weiteren Aspekten nicht auf die spezifischen Einzelheiten und repräsentativen Ausführungsformen beschränkt, die hier gezeigt und beschrieben wurden. Demzufolge können verschiedene Modifikationen durchgeführt werden, ohne von dem Grundgedanken oder Umfang des allgemeinen erfinderischen Konzepts, so wie es durch die beigefügten Ansprüche und deren Äquivalente definiert ist, abzuweichen.

Claims

1. AC-Oxid-Supraleiterrunddraht (z. B. Fig. 2), umfassend:
eine Metallmatrix (2); und
eine Vielzahl von Supraleiterfäden (1), die in der Metallmatrix (2) eingebettet sind;
dadurch gekennzeichnet, daß die Supraleiterfäden (1) bei einem Verdrillungsabstand L_p verdrillt sind, der die folgenden Bedingung erfüllt: 2L_c1 < L_p 2L_c2
2L_c1 = 2{(2ρ · d_f · J_c)/(µ_o · dH · dt)}^1/2
2L_c2 = 2{(2ρ · d_b · J_cb)/(µ_o · dH · dt)}^1/2(wobei ρ ein spezifischer Widerstand (Ω·m) der Metallmatrix (2) ist, d_f ein Durchmesser (m) des Supraleiterfadens (1) ist, d_b ein Durchmesser (m) eines Bündels von Supraleiterfäden (1) ist, J_c eine kritische Stromdichte (A/m²) des Supraleiterfadens (1) ist, J_cb eine kritische Stromdichte (A/m²) des Bündels von Supraleiterfäden (1) ist, µ_o eine Permeabilität (H/m) im Vakuum ist und dH/dt eine Änderungsrate (A/m/Sek.) eines Magnetfelds ist.)

2. Draht nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Oxid-Supraleiter, der den Supraleiterfaden (1) bildet, ein Element ist, das aus der Gruppe gewählt ist, die aus Supraleitern auf Bismuth-Basis, Yttrium-Basis und Thallium-Basis besteht.

3. Draht nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallmatrix (2) aus einer Silberlegierung hergestellt ist, die aus der Gruppe gewählt ist, die aus Ag-Au, Ag-Cu und Ag-Mg besteht.

4. AC-Oxid-Supraleiterbanddraht (z. B. Fig. 3), umfassend:
eine Metallmatrix (1); und
eine Vielzahl von Supraleiterfäden (1), die in der Metallmatrix (2) eingebettet sind,
dadurch gekennzeichnet, daß die Supraleiterfäden (1) bei einem Verdrillungsabstand L_p verdrillt sind, der die folgende Beziehung erfüllt: 2L_c1 < L_p 2L_c2
L_c1 = 2{(2ρ · d_ft · J_c)/(µ_o · dH/dt)}^1/2
L_c2 = 2{(2ρ · d_bt · J_cb)/(µ_o · dH/dt)}^1/2(wobei ρ ein spezifischer Widerstand (Ω·m) der Metallmatrix (2) ist, d_ft eine Dicke (m) des Supraleiterfadens ist, d_bt eine Dicke (m) eines Bündels von Supraleiterfäden (1) ist, J_c eine kritische Stromdichte (A/m²) des Supraleiterfadens (1) ist, J_cb eine kritische Stromdichte (A/m²) des Bündels von Supraleiterfäden (1) ist, µ_o eine Permeabilität (H/m) im Vakuum ist und dH/dt eine Änderungsrate (A/m/Sek.) eines Magnetfelds ist).

5. Draht nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Oxid-Supraleiter, der den Supraleiterfaden (1) bildet, ein Element ist, welches aus der Gruppe gewählt ist, die aus Supraleitern auf Bismuth-Basis, Yttrium-Basis und Thallium-Basis besteht.

6. Draht nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallmatrix (2) aus einer Silberlegierung hergestellt ist, die aus der Gruppe gewählt ist, die aus Ag-Au, Ag-Cu und Ag-Mg gewählt ist.

7. Verfahren zum Herstellen eines AC-Oxid-Supraleiter-Runddrahts, der durch Einbetten einer Vielzahl von Supraleiterfäden (1) in einer Metallmatrix (2) gebildet wird, umfassend die folgenden Schritte:
Anordnen einer Vielzahl von Stabelementen, die aus einem Pulver eines Oxid-Supraleiters oder eines Vorgängers davon hergestellt sind, in einer Metallmatrix (2) und Ziehen eines sich ergebenden Verbunddrahts;
Wärmebehandeln des gezogenen Verbunddrahts, der einen kreisförmigen Querschnitt aufweist;
Verdrillen des wärmebehandelten Verbunddrahts; und
wiederholtes Ziehen oder Rollen und Wärmebehandeln des verdrillten Verbunddrahtes,
dadurch gekennzeichnet, daß die Supraleiterfäden (1) bei einem Verdrillungsabstand L_p verdrillt werden, der die folgende Beziehung erfüllt: 2L_c1 < L_p 2L_c2
L_c1 = 2{(2ρ · d_f · J_c)/(µ_o · dH/dt)}^1/2
L_c2 = 2{(2ρ · d_b · J_cb)/(µ_o · dH/dt)}^1/2(wobei ρ ein spezifischer Widerstand (Ω·m) der Metallmatrix ist, d_f ein Durchmesser (m) des Supraleiterfadens (1) ist, d_b ein Durchmesser (m) eines Bündels von Supraleiterfäden (1) ist, J_c eine kritische Stromdichte (A/m²) des Supraleiterfadens (1) ist, J_cb eine kritische Stromdichte (A/m²) des Bündels von Supraleiterfäden (1) ist, µ_o eine Permeabilität (H/m) im Vakuum ist, und dH/dt eine Änderungsrate (A/m/Sek.) eines Magnetfelds ist).

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Oxid-Supraleiter, der den Supraleiterfaden (1) bildet, ein Element ist, welches aus der Gruppe gewählt ist, die aus Supraleitern auf Bismuth-Basis, Yttrium- Basis und Thallium-Basis besteht.

9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallmatrix (2) aus einer Silberlegierung hergestellt ist, die aus der Gruppe gewählt ist, die aus Ag-Au, AG-Cu und Ag-Mg besteht.

10. Verfahren zum Herstellen eines AC-Oxid-Supraleiter-Banddrahts, der durch Einbetten einer Vielzahl von Supraleiterfäden (1) in eine Metallmatrix (2) gebildet wird, umfassend die folgenden Schritte:
Anordnen einer Vielzahl von Stabelementen, die aus einem Pulver eines Oxid-Supraleiters oder eines Vorgängers davon hergestellt sind, in einer Metallmatrix (2) und Ziehen eines sich ergebenden Verbunddrahts;
Wärmebehandeln des gezogenen Verbunddrahts, der einen rechteckförmigen Querschnitt (d_fw, d_ft) aufweist;
Verdrillen des wärmebehandelten Verbunddrahts; und
Wiederholtes Ziehen oder Rollen und Wärmebehandeln des verdrillten Verbunddrahts,
dadurch gekennzeichnet, daß die Supraleiterfäden (1) bei einem Verdrillungsabstand L_p verdrillt sind, der die folgende Beziehung erfüllt: 2L_c1 < L_p 2L_c2
L_c1 = 2{(2ρ · d_ft · J_c)/(µ_o · dH/dt)}^1/2
L_c2 = 2{(2ρ · d_bt · J_cb)/(µ_o · dH/dt)}^1/2(wobei ρ ein spezifischer Widerstand (Ω·m) der Metallmatrix (2) ist, d_ft eine Dicke (m) des Supraleiterfadens (1) ist, d_bt eine Dicke (m) eines Bündels von Supraleiterfäden (1) ist, J_c eine kritische Stromdichte (A/m²) des Supraleiterfadens (1) ist, J_cb eine kritische Stromdichte (A/m²) des Bündels von Supraleiterfäden (1) ist, µ_o eine Permeabilität (H/m) im Vakuum ist und dH/dt eine Änderungsrate (A/m/Sek.) eines Magnetfelds ist.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein Oxid-Supraleiter, der den Supraleiterfaden (1) bildet, ein Element ist, welches aus der Gruppe gewählt ist, die aus Supraleitern auf Bismuth-Basis, Yttrium-Basis und Thallium-Basis besteht.

12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallmatrix (2) aus einer Silberlegierung hergestellt ist, die aus der Gruppe gewählt ist, die aus Ag-Au, Ag-Cu und Ag-Mg besteht.

13. AC-Oxid-Supraleiterkabel, welches durch Anordnen einer Vielzahl von AC-Oxid-Supraleiter-Runddrähten gemäß Anspruch 1 in eine Vielzahl von Schichten um ein Kernelement (4) herum hergestellt ist, wobei je weiter eine Schicht von dem Kernelement (4) entfernt ist, desto näher ist der Verdrillungsabstand L_p zu 2L_c1 und je näher eine Schicht zu dem Kernelement (4) ist, desto näher ist der Verdrillungsabstand L_p zu 2L_c2.

14. AC-Oxid-Supraleiterkabel, welches durch Anordnen einer Vielzahl von AC-Oxid-Supraleiter-Banddrähten gemäß Anspruch 4 in eine Vielzahl von Schichten um ein Kernelement herum hergestellt ist, wobei je weiter eine Schicht von dem Kernelement (4) entfernt ist, desto näher ist der Verdrillungsabstand L_p zu 2L_c1, und je näher eine Schicht zu dem Kernelement (4) ist, desto näher ist der Verdrillungsabstand L_p zu 2L_c2.