DE19747759A1

DE19747759A1 - Zwangsgekühlter Supraleiter und Verfahren zu dessen Herstellung

Info

Publication number: DE19747759A1
Application number: DE19747759A
Authority: DE
Inventors: Masahiro Sugimoto; Hisaki Sakamoto; Akio Kimura; Yasuzo Tanaka
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Priority date: 1996-10-30
Filing date: 1997-10-29
Publication date: 1998-05-07

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Supraleiter des Typs mit Zwangskühlung, der für Generatorwicklungen oder zum Speichern elektrischer Energie verwendet wird, und insbesondere eine zwangsgekühlte, supraleitende Spule, welche für die Leitung von Wechselstrom geeignet ist. Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen zwangsgekühlten Supraleiters.

Da ein Supraleiter seine supraleitenden Eigenschaften zeigt, wenn er ausreichend abgekühlt wird, wird der Supraleiter immer abgekühlt, bevor er eingesetzt wird. Momentan wird eine supraleitende Spule hauptsächlich zur Leitung von Gleichstrom oder zur Leitung von gepulstem Strom hergestellt. In diesem Fall wird eine kleine supraleitende Spule dadurch gekühlt, daß sie vollständig in ein Kühlmedium (Kühlmittel) eingetaucht wird, wogegen eine große supraleitende Spule dadurch zwangsgekühlt wird, daß sie so im Inneren eines Metallrohrs angeordnet wird, daß ein Kühlmittelkanal im Inneren des Metallrohrs ausgebildet wird, in welchem das Kühlmittel zwangsweise eingeführt wird.

Als ein Beispiel für einen zwangsgekühlten Supraleiter, der dazu ausgebildet ist, durch ein Kühlmittel wie flüssiges Helium direkt gekühlt zu werden, ist ein Kabel-im-Rohr-Leiter bekannt (nachstehend einfach als Rohrleiter bezeichnet).

Dieser Rohrleiter besteht aus einer Anordnung, bei welcher mehrere verdrillte Leitungen, die jeweils aus mehreren äußerst dünnen mehradrigen supraleitenden Litzen bestehen (jeweils aus NbTi, Nb₃Sn, usw.), die zusammengedrillt sind, weiterhin zusammengedrillt werden, um einen mehrfach verdrillten Supraleiter auszubilden, der zahlreiche Zwischenräume zwischen den Litzen aufweist, und dieser mehrfach verdrillte Supraleiter wird in ein starres Rohr (Rohrleitung) eingebracht, welches beispielsweise aus Edelstahl besteht. Dieser Rohrleiter ist so ausgelegt, daß im Gebrauch ein Kühlmittel zwangsweise in das Rohr eingebracht wird, damit das Kühlmittel durch die Zwischenräume zwischen den Litzen hindurchgehen kann, wodurch eine wirksame Kühlung des Supraleiters erzielt wird.

Hierbei können, wenn der Supraleiter in das Rohr eingebracht wird, die supraleitenden Litzen infolge einer elektromagnetischen Kraft zu einer Bewegung veranlaßt werden, wodurch Wärme erzeugt wird, was zu sogenannten Quenchen der Supraleitfähigkeit des Supraleiters führt.

Als Gegenmaßnahme, um das Auftreten dieses Effekts zu verhindern, wurde ein Verfahren vorgeschlagen, bei welchem die supraleitenden Litzen aneinander unter Verwendung eines Lötmittels oder Klebers befestigt werden, oder ein Verfahren, bei welchem der Supraleiter dadurch befestigt wird, daß der Umfang des Supraleiters mit einem Isolierband umwickelt wird.

Das erstgenannte Verfahren, also jenes Verfahren, bei welchem die supraleitenden Litzen aneinander unter Verwendung von Lötmittel oder Kleber befestigt werden, führt jedoch zu der Schwierigkeit, daß eine ausreichende Kühlwirkung unmöglich erzielt werden kann, da das Kühlmittel nicht den Hohlräumen zwischen den Litzen zugeführt werden kann. Wenn supraleitende Litzen aneinander durch ein Lötmittel befestigt werden, werden darüber hinaus die supraleitenden Litzen elektrisch miteinander verbunden, so daß die Koppelverluste (Wechselstromverluste) infolge eines schwankenden Magnetfelds erhöht werden, was zu einer Erzeugung interner Wärme führt, und so zum Quenchen der Supraleitfähigkeit des Supraleiters.

Andererseits tritt bei dem letztgenannten Verfahren, also dem Verfahren der Befestigung des Supraleiters mit einem Isolierband, die Schwierigkeit auf, daß infolge der Tatsache, daß die Bindekraft des Isolierbands nicht ausreichend groß ist, es unmöglich ist, die Bewegung der supraleitenden Litzen ausreichend zu unterdrücken, so daß die Erzeugung von Wärme nicht verhindert werden kann.

Als Verfahren zur Herstellung des Rohrleiters wurde ein Verfahren eingesetzt, bei welchem ein Supraleiter in ein Rohr eingeführt wird, und dann mehrere derartige Rohre in Längsrichtung miteinander verbunden werden, oder ein Verfahren, bei welchem ein Metallband unterhalb eines Supraleiters angeordnet und dann nach oben hin eingerollt wird, um den Supraleiter zu umschließen, wobei die eingerollten Ränder des Metallbandes daraufhin miteinander verschweißt werden. Jedes dieser Verfahren umfaßt daher einen Schweißvorgang, und ist daher in Bezug auf den Herstellungswirkungsgrad nachteilig.

Darüber hinaus besteht das Rohr im allgemeinen aus Metall, und daher wird, wenn ein impulsförmiger Strom oder ein Wechselstrom durch den Supraleiter geleitet wird, oder ein schwankendes Magnetfeld von außen auf den Supraleiter einwirkt, ein Wirbelstrom mit hoher Größe an dem Rohr hervorgerufen, was zur Erzeugung von Wärme führt und eine ausreichende Kühlung des Supraleiters erschwert. Dies wiederum führt zu erhöhten Kosten für die Kühlung des Supraleiters, was die Vorteile des Einsatzes eines Supraleiters wieder einschränkt.

Darüber hinaus ist ein Metallrohr nur schlecht biegbar, was es erschwert, einen Spule mit kompliziertem Aufbau herzustellen.

Wenn die voranstehend erwähnte Spule mit großen Abmessungen des zwangsgekühlten Typs als Wechselstrom-Supraleiterspule verwendet wird, kann die Erzeugung eines Wechselstroms an dem Metallrohr hervorgerufen werden, was zur Erzeugung von Wärme führt, und es schwierig macht, den Supraleiter ausreichend zu kühlen. Dies wiederum führt zu erhöhten Kosten für die Kühlung des Supraleiters, und schränkt daher die Vorteile der Verwendung eines Supraleiters wieder ein. Infolge dieser Gründe wird eine Wechselstrom-Supraleiterspule normalerweise durch ein Eintauchverfahren gekühlt, und daher wurden in der Praxis bislang nur Spulen mit geringen Abmessungen als Wechselstrom-Supraleiterspulen eingesetzt.

Allerdings besteht nunmehr ein dringendes Bedürfnis nach der Entwicklung einer Wechselstrom-Supraleiterspule mit großen Abmessungen für einen vollständig supraleitenden Generator oder für ein SMES, und daher besteht ein starker Wunsch nach der Entwicklung eines zwangsgekühlten Supraleiters, der die Wechselstromverluste minimieren kann, um die voranstehend geschilderten Schwierigkeiten zu lösen.

Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht daher in der Bereitstellung eines zwangsgekühlten Supraleiters, der ausreichend gekühlt werden kann, eine hervorragende Stabilität aufweist, und Wechselstromverluste minimieren kann.

Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Verfahrens zur Herstellung, mit hohem Herstellungswirkungsgrad, eines zwangsgekühlten Supraleiters, der ausreichend gekühlt werden kann, eine hervorragende Stabilität aufweist, und Wechselstromverluste minimieren kann.

Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Verfahrens zur Herstellung, mit hohem Herstellungswirkungsgrad, einer zwangsgekühlten supraleitenden Spule, die ausreichend gekühlt werden kann, eine hervorragende Stabilität aufweist, und Wechselstromverluste minimieren kann.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein zwangsgekühlter Supraleiter zur Verfügung gestellt, welcher aufweist:
mehrere supraleitende Litzen;
Kühlmittelkanäle, die an Zwischenräumen zwischen den supraleitenden Litzen vorgesehen sind;
Abstandsstücke, die an ausgenommenen Abschnitten angeordnet sind, die auf einem Außenumfang eines zusammengebauten Körpers vorgesehen sind, welcher die supraleitenden Litzen und die Kühlmittelkanäle umfaßt; und
ein Hüllenteil, welches ein Nichtmetall als Hauptbestandteil enthält, und den zusammengebauten Körper und die Abstandsstücke hermetisch abdeckt.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines zwangsgekühlten Supraleiters zur Verfügung gestellt, welches folgende Schritte aufweist:
Ausbildung eines zusammengebauten Körpers dadurch, daß mehrere supraleitenden Litzen miteinander verdrillt werden, wobei der zusammengebaute Körper einen Kühlmittelkanal enthält, und an seinem Außenumfang mit ausgenommenen Abschnitten versehen ist;
Anordnung eines Abstandsstückes an jedem der ausgenommenen Abschnitte, die auf dem Außenumfang des zusammengebauten Körpers vorgesehen sind;
Ausbildung eines Verbundkörpers durch spiralförmiges, vollständiges Wickeln eines bandförmigen Teils, welches ein unter Wärmeeinwirkung aushärtendes Harz aufweist, um den Außenumfang des zusammengebauten Körpers einschließlich der Abstandsstücke; und
Erwärmung des Verbundkörpers, um das bandförmige Teil auszuhärten, wodurch das bandförmige Teil hermetisch abgedichtet vereinigt wird.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird weiterhin ein Verfahren zur Herstellung einer zwangsgekühlten supraleitenden Spule zur Verfügung gestellt, welches folgende Schritte aufweist:
Ausbildung eines zusammengebauten Körpers dadurch, daß mehrere supraleitende Litzen miteinander verdrillt werden, wobei der zusammengebaute Körper einen Kühlmittelkanal enthält, und an seinem Außenumfang mit ausgenommenen Abschnitten versehen ist;
Anordnen eines Abstandsstückes an jedem der ausgenommenen Abschnitte, die auf dem Außenumfang des zusammengebauten Körpers vorgesehen sind;
Ausbildung eines Verbundkörpers dadurch, daß ein bandförmiges Teil, welches ein unter Wärmeeinwirkung aushärtendes Harz aufweist, spiralförmig und vollständig um den Außenumfang des zusammengebauten Körpers einschließlich der Abstandsstücke gewickelt wird;
Verformen des Verbundkörpers zu einem Körper in Spulenform; und
Erwärmen des spulenförmigen Körpers, um das bandförmige Teil auszuhärten, wodurch das bandförmige Teil hermetisch abgedichtet vereinigt wird.

Die Erfindung wird nachstehend anhand zeichnerisch dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert, aus welchen weitere Vorteile und Merkmale hervorgehen. Es zeigt:

Fig. 1A eine Seitenansicht eines zwangsgekühlten Supraleiters gemäß Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung;

Fig. 1B eine Querschnittsansicht eines zwangsgekühlten Supraleiters gemäß Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2A eine Seitenansicht eines zwangsgekühlten Supraleiters gemäß Beispiel 2 der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2B eine Querschnittsansicht eines zwangsgekühlten Supraleiters gemäß Beispiel 2 der vorliegenden Erfindung;

Fig. 3A eine Seitenansicht eines zwangsgekühlten Supraleiters gemäß Beispiel 3 der vorliegenden Erfindung;

Fig. 3B eine Querschnittsansicht eines zwangsgekühlten Supraleiters gemäß Beispiel 3 der vorliegenden Erfindung;

Fig. 4A eine Seitenansicht eines zwangsgekühlten Supraleiters gemäß Beispiel 4 der vorliegenden Erfindung;

Fig. 4B eine Querschnittsansicht eines zwangsgekühlten Supraleiters gemäß Beispiel 4 der vorliegenden Erfindung;

Fig. 5A eine Seitenansicht eines zwangsgekühlten Supraleiters gemäß Beispiel 5 der vorliegenden Erfindung;

Fig. 5B eine Längsschnittansicht eines zwangsgekühlten Supraleiters gemäß Beispiel 5 der vorliegenden Erfindung;

Fig. 5C eine Querschnittsansicht eines zwangsgekühlten Supraleiters gemäß Beispiel 5 der vorliegenden Erfindung;

Fig. 6A eine Seitenansicht eines zwangsgekühlten Supraleiters gemäß Beispiel 6 der vorliegenden Erfindung;

Fig. 6B eine Längsschnittansicht eines zwangsgekühlten Supraleiters gemäß Beispiel 6 der vorliegenden Erfindung;

Fig. 6C eine Querschnittsansicht eines zwangsgekühlten Supraleiters gemäß Beispiel 6 der vorliegenden Erfindung;

Fig. 7A eine Seitenansicht eines zwangsgekühlten Supraleiters gemäß Beispiel 7 der vorliegenden Erfindung;

Fig. 7B eine Längsschnittansicht eines zwangsgekühlten Supraleiters gemäß Beispiel 7 der vorliegenden Erfindung;

Fig. 7C eine Querschnittsansicht eines zwangsgekühlten Supraleiters gemäß Beispiel 7 der vorliegenden Erfindung;

Fig. 8 eine Querschnittsansicht eines zwangsgekühlten Supraleiters gemäß Beispiel 9 der vorliegenden Erfindung;

Fig. 9 eine Querschnittsansicht eines zwangsgekühlten Supraleiters gemäß Beispiel 10 der vorliegenden Erfindung;

Fig. 10 eine Querschnittsansicht eines zwangsgekühlten Supraleiters gemäß Beispiel 11 der vorliegenden Erfindung;

Fig. 11 eine Querschnittsansicht eines zwangsgekühlten Supraleiters gemäß Beispiel 12 der vorliegenden Erfindung;

Fig. 12 eine Querschnittsansicht eines zwangsgekühlten Supraleiters gemäß Beispiel 13 der vorliegenden Erfindung;

Fig. 13 eine Querschnittsansicht eines zwangsgekühlten Supraleiters gemäß Beispiel 14 der vorliegenden Erfindung;

Fig. 14 eine Querschnittsansicht eines zwangsgekühlten Supraleiters gemäß Beispiel 15 der vorliegenden Erfindung;

Fig. 15 eine Querschnittsansicht eines zwangsgekühlten Supraleiters gemäß Beispiel 16 der vorliegenden Erfindung;

Fig. 16 eine Querschnittsansicht eines konventionellen zwangsgekühlten Supraleiters;

Fig. 17A eine Querschnittsansicht eines konventionellen zwangsgekühltes Supraleiters; und

Fig. 17B eine Querschnittsansicht eines konventionellen zwangsgekühlten Supraleiters.

Der zwangsgekühlte Supraleiter gemäß der vorliegenden Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß eine Ungleichförmigkeit des Außenumfangs der mehrfach verdrillten Leitung, die schließlich hergestellt wird, dadurch eingeebnet wird, daß ein Abstandsstück an jedem ausgenommenen Abschnitt angeordnet wird, der zwischen verdrillten Leitungen vorgesehen ist, wodurch die Druckbeständigkeit und die Luftdichtigkeit des Supraleiters verbessert werden, sowie darin, daß als Material für das Hüllenteil ein Material, welches ein Nichtmetall als Hauptbestandteil aufweist, das konventionelle Metallrohr ersetzt, wodurch die Wechselstromverluste am Außenumfang des Supraleiters minimiert werden.

Die supraleitenden Litzen, welche den zwangsgekühlten Supraleiter gemäß der vorliegenden Erfindung bilden, werden im allgemeinen so eingesetzt, daß sie miteinander verdrillt werden, um einen mehrfach verdrillten Supraleiter auszubilden. Da dieser mehrfach verdrillte Supraleiter dadurch hergestellt wird, daß hintereinander mehrere verdrillte Leitungen aufeinandergewickelt werden, ist er mit einer großen Anzahl an Zwischenräumen versehen, die als Kühlmittelkanäle verwendet werden können.

Das Abstandsstück in dem zwangsgekühlten Supraleiter gemäß der vorliegenden Erfindung dient dazu, Ungleichförmigkeiten am Außenumfang der sich schließlich ergebenden, mehrfach verdrillten Leitung auszugleichen, wodurch die Druckbeständigkeit verbessert wird, und die Luftdichtigkeit des Supraleiters sichergestellt wird.

Das Hüllenteil des Supraleiters wird dadurch ausgebildet, daß ein dünnes Band eingesetzt wird, wobei das Band zuerst lagenweise um den mehrfach verdrillten Supraleiter herumgewickelt wird, und dann druckbeaufschlagt wird, um Luft herauszupressen, die zwischen den Schichten des Bands eingeschlossen ist. Wenn bei dieser Herstellung der Hülle die Oberfläche der mehrfach verdrillten Leitung ungleichmäßig ist, kann bei dem Druckbeaufschlagungsschritt eine Faltenbildung hervorgerufen werden, was zu einer Beeinträchtigung der Druckbeständigkeit und der Luftdichtigkeit des Supraleiters führt.

Man könnte daran denken, Ungleichförmigkeiten der Oberfläche der mehrfach verdrillten Leitung dadurch auszugleichen, daß eine supraleitende, verdrillte Leitung mit kleinem Durchmesser ganz außen am Unfang der mehrfach verdrillten Leitung angeordnet wird. Da insbesondere supraleitende Litzen für den Wechselstromeinsatz einen sehr kleinen Außendurchmesser aufweisen, nämlich von 0,2 bis 0,25 mm, ist es jedoch unvermeidlich, daß die sich ergebende, mehrfach verdrillte Leitung eine Dreifachwickelanordnung (6 × 6 × 12) oder eine Vierfachwickelanordnung (6 × 6 × 6 × 12) wird. Der Außendurchmesser des umschriebenen Kreises der dreifachen oder vierfachen Wickelanordnung nimmt jedoch eine derartig hohe Größe von 10 bis 12 mm an, daß eine supraleitende verdrillte Leitung mit relativ großem Durchmesser erhalten wird. Wenn die verdrillten Leitungen mit kleinem Durchmesser ganz außen am Umfang angeordnet werden, so ist es erforderlich, den Durchmesser des Supraleiters groß zu wählen, um die Stromkapazität auszugleichen. Dies führt dazu, daß die Stromdichte des Supraleiters extrem stark verringert wird, was wiederum unpraktisch ist.

Als Material für das Abstandsstück kann ein unmagnetisches Metall wie beispielsweise Edelstahl, oder ein Nichtmetall eingesetzt werden, beispielsweise Glasfaser, Baumwollstränge, oder Gummi.

Das Abstandsstück kann aus einem Bündel mit einer großen Anzahl an Fäden oder rohrförmigen Körpern bestehen. Diese Fäden oder rohrförmigen Körper sollten vorzugsweise, wobei sie mit der mehrfach verdrillten Leitung verdrillt sind, an Zwischenräumen zwischen verdrillten Leitungen angeordnet sein, welche den äußersten Umfang der mehrfach verdrillten Leitung bilden. In diesem Fall ist es ebenfalls möglich, ein elastisches (gummiartiges) Teil einzusetzen, dessen Querschnitt an den Querschnitt des ausgenommenen Abschnitts des äußersten Umfangs der mehrfach verdrillten Leitung angepaßt ist, also beispielsweise dreieckförmig ist.

Als Material, welches für das Hüllenteil des zwangsgekühlten Supraleiters eingesetzt werden kann, wird vorzugsweise Epoxyharz (Bisphenol-A-Epoxy) eingesetzt, Polyimidharz oder Polyesterharz, jeweils verstärkt durch Glasfasern, Aramidfasern (aromatisches Polyamid), Carbonfasern (Graphit auf Pechgrundlage), usw.

Für die Dicke des Hüllenteils besteht keine besondere Beschränkung. Ist allerdings die Dicke des Hüllenteils zu groß, so können Falten auf dem Band der innersten Schicht hervorgerufen werden, welche das Hüllenteil bildet. Daher ist vorzugsweise die Dicke des Hüllenteils nicht größer als 2 mm. Bezüglich der Festigkeit des Hüllenteils kann eine Dicke von etwa 1 mm für das Hüllenteil ausreichend sein.

Weiterhin muß eine supraleitende Spule für den Einsatz mit Wechselstrom sehr exakte Abmessungen aufweisen. Daher besteht die Neigung, die Dicke des Hüllenteils zu dem Zweck zu minimieren, die Bearbeitbarkeit bei der Ausbildung der Spule zu verbessern. Bei einer supraleitenden Spule für den Wechselstromeinsatz mit großen Abmessungen fließt in dieser jedoch ein hoher Strom in der Größenordnung von 10 kA bei einem Magnetfeld von 1,5 T, so daß eine magnetische Kraft mit einer Größe von 1,5 Tonnen pro Meter des Leiters hervorgerufen wird, und gleichzeitig muß, da in diesem Wechselstromleitungszustand unvermeidlich Hochspannung auf die Spule einwirkt, die Durchbruchsspannung der Hülle auf einem hohem Niveau gehalten werden.

Der Supraleiter, der wie voranstehend geschildert durch die Hülle abgedeckt wird, kann darüberhinaus mit einem Isolierteil abgedeckt werden, welches ein Nichtmetall als Hauptbestandteil enthält. Eine derartige Anordnung gestattet es, die Dicke des Hüllenteils geringer zu wählen.

Dieses Isolierteil dient nicht nur dazu, die Festigkeit und die Durchbruchsspannung des Hüllenteils zu fördern, sondern dient auch als Führung und erleichtert so das Ausformen des zwangsgekühlten Supraleiters zu dessen Ausbildung als Spule, wodurch die Genauigkeit der Abmessungen der Spule verbessert wird. Das Material für dieses Isolierteil kann das gleiche sein wie jenes, welches für das Hüllenteil verwendet wird.

Der zwangsgekühlte Supraleiter gemäß der vorliegenden Erfindung ist mit einem innen angeordneten Kühlmittelkanal versehen. Dieser Kühlmittelkanal kann durch einen zylindrischen Körper gebildet werden, der innerhalb des Supraleiters angeordnet ist. Es ist ebenfalls möglich, die Hohlräume zwischen den supraleitenden Litzen als Kühlmittelkanal zu verwenden. In Bezug auf den Kühlwirkungsgrad ist es vorzuziehen, die Zwischenräumen zwischen den supraleitenden Litzen als Kühlmittelkanal einzusetzen.

Als Material für den zylindrischen Körper, welcher den Kühlmittelkanal bildet, kann ein unmagnetisches Metall wie beispielsweise Edelstahl verwendet werden, oder ein Nichtmetall wie beispielsweise faserverstärkter Kunststoff. Der zylindrische Körper kann ein spiralförmiges Rohr oder ein poröses Rohr sein.

Ein Halterungsteil, welches aus einem Material besteht, dessen thermische Expansionskoeffizient kleiner ist als jener des Materials, welches das Hüllenteil bildet, kann innerhalb des zwangsgekühlten Supraleiters gemäß der vorliegenden Erfindung angeordnet sein. Mit dieser Anordnung soll erreicht werden, daß die supraleitenden Litzen fest an einem Raum zwischen dem Hüllenteil, welches eine starke Schrumpfung zeigt, und dem. Halterungsteil festgehalten werden, welches eine geringe Schrumpfung beim Kühlen des Supraleiters zeigt.

Durch dieses starke Festhalten des supraleitenden Litzen kann eine Bewegung der supraleitenden Litzen unter einem Wechselstrom-Magnetfeld unterdrückt werden, wodurch es ermöglicht wird, die Erzeugung von Wärme infolge des hindurchgehenden Wechselstroms vollständig zu verhindern.

Als Material für das Halterungsteil kann jedes gewünschte Material verwendet werden, unter der Bedingung, daß der thermische Ausdehnungskoeffizient des Materials kleiner ist als jener des Hüllenteils. Vorzugsweise wird jedoch ein Material gewählt, welches einen negativen thermischen Expansionskoeffizienten aufweist (also ein Material, welches sich ausdehnt, wenn es gekühlt wird), da die Verwendung eines derartigen Materials ermöglicht, eine erheblich bessere Festlegung zu erreichen.

Spezifische Beispiele für das Halterungsteil sind ein Harz auf Polyethylenbasis sowie ein Verbundmaterial, in welchem eine Faser auf Polyethylenbasis verteilt angeordnet ist.

Nachstehend erfolgt eine detaillierte Beschreibung des Verfahrens zur Herstellung eines zwangsgekühlten Supraleiters gemäß der vorliegenden Erfindung.

Zuerst werden mehrere supraleitende Litzen miteinander verdrillt, um einen zusammengebauten Körper herzustellen, der einen Kühlmittelkanal und ausgenommene Abschnitte an seinem Außenumfang aufweist. Dann wird ein Abstandsstück an jedem der ausgenommenen Abschnitte angeordnet, die am Außenumfang des zusammengebauten Körpers vorgesehen sind. Daraufhin wird ein bandförmiges Teil, welches ein unter Wärmeeinwirkung aushärtendes Harz enthält, vollständig spiralförmig um den Außenumfang des zusammengebauten Körpers einschließlich der Abstandsstücke herumgewickelt, um einen Verbundkörper herzustellen.

Daraufhin wird das bandförmige Teil, welches ein unter Wärmeeinwirkung aushärtendes Harz enthält, und vollständig spiralförmig um den Außenumfang des zusammengebauten Körpers einschließlich der Abstandsstücke herumgewickelt ist, erwärmt, um das unter Wärmeinwirkung aushärtende Harz zu erweichen und zu verflüssigen, wodurch das bandförmige Teil zu einem vereinigten, hermetisch dichten Teil wird. Das vereinigte, bandförmige Teil läßt man dann aushärten, um ein Rohr zu erhalten. Dieses Rohr dient dazu, die Leitungen aus supraleitenden Litzen nach außen festzulegen, so daß eine Bewegung der supraleitenden Bauteile vollständig unterdrückt wird.

Als bandförmiges Teil, welches ein unter Wärmeeinwirkung aushärtendes Harz enthält, und bei der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden kann, können verschiedene Arten bandförmiger Teile eingesetzt werden, beispielsweise ein Streifen aus Glasfasergewebe, der mit einem unter Wärmeeinwirkung aushärtenden Harz imprägniert oder beschichtet ist; ein Streifen aus Edelstahlfasergewebe, der mit einem unter Wärmeeinwirkung aushärtenden Harz imprägniert oder beschichtet ist; oder ein Aramid- oder Polyimidband, welches mit einem unter Wärmeeinwirkung aushärtenden Harz beschichtet ist.

Der Anteil an unter Wärmeeinwirkung aushärtendem Harz, der auf dem bandförmigen Teil vorhanden ist, liegt vorzugsweise im Bereich von 30 bis 50 Gew.-%, um eine ausreichende Luftdichtigkeit und Haltefestigkeit des supraleitenden Körpers sicherzustellen. Ist der Anteil an unter Wärmeeinwirkung aushärtendem Harz zu groß, so kann das unter Wärmeeinwirkung aushärtende Harz in die Zwischenräume zwischen den supraleitenden Litzen eindringen, und so die Kühlung des Supraleiters behindern.

Spezifische Beispiele für das voranstehend erwähnte, unter Wärmeeinwirkung aushärtende Harz sind Epoxyharz, ungesättigtes Polyesterharz, Polysiloxanharz, Phenolharz, Silikonharz usw.

Als nächstes wird das Verfahren zur Herstellung eines zwangsgekühlten Supraleiters gemäß der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf spezifische Beispiele erläutert.

Zuerst wird ein bandförmiges Teil, also ein Streifen aus beispielsweise Glasfasergewebe, der mit einem unter Wärmeeinwirkung aushärtenden Harz, welches ein Härtermittel enthält, imprägniert ist, vollständig und spiralförmig um den Außenumfang eines zusammengebauten Körpers herumgewickelt, der mehrfach verdrillte supraleitende Litzen enthält und mit Abstandsstücken versehen ist, und dann auf eine vorbestimmte Temperatur erwärmt. Infolge dieser Erwärmung wird das unter Wärmeeinwirkung aushärtende Harz erweicht und verflüssigt, wodurch das bandförmige Teil zu einem hermetisch abgedichteten, einzigen Teil wird. Daraufhin läßt man dieses vereinigte bandförmige Teil aushärten.

In diesem Zusammenhang wird darauf hingewiesen, daß der Einsatz eines bandförmigen Teils aus einem Metallmaterial mit einem unter Wärmeeinwirkung aushärtenden Harz nur dann vorzuziehen ist, wenn Schwierigkeiten in Bezug auf Wirbelstromverluste oder die Durchbruchsspannung unberücksichtigt bleiben können.

Da das Rohr aus nichtmetallischen Teilen oder Materialien besteht, welche nichtmetallische Teile enthalten, bei dem Herstellungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung, wird an diesem Rohrabschnitt kein Wirbelstrom oder nur ein sehr kleiner Wirbelstrom, wenn überhaupt, hervorgerufen.

Da ein nichtmetallisches Abstandsstück beispielsweise aus Glasfasern, Karbonfasern, Aramidband oder Polyimidband zwischen dem Rohr und dem Supraleiter angeordnet ist, können darüber hinaus zusätzliche Kühlkanäle um den Supraleiter herum zur Verfügung gestellt werden, wodurch der Kühlwirkungsgrad des Supraleiters verbessert wird.

Da bei dem erfindungsgemäßen Verfahren keine Behandlungen mehr erforderlich sind, welche für das konventionelle Verfahren nötig waren, beispielsweise die Befestigung der supraleitenden Litzen aneinander mit Hilfe eines Lötmittels oder eines Klebers, oder das Verschweißen des Rohres, wird der Herstellungswirkungsgrad bei der vorliegenden Erfindung im Vergleich zum konventionellen Verfahren verbessert.

Da nur ein bandförmiges Teil, welches ein unter Wärmeeinwirkung aushärtendes Harz enthält, spiralförmig um den Supraleiter und das Abstandsstück herumgewickelt wird, wodurch ein flexibler Körper erhalten wird, der daraufhin in eine Spule umgeformt wird, und dann erwärmt wird, um das unter Wärmeeinwirkung aushärtende Harz auszuhärten, ist es möglich, einfach eine Spule mit komplizierter Form herzustellen.

Die Herstellung des zwangsgekühlten Supraleiters gemäß der vorliegenden Erfindung ist nicht auf das voranstehend geschilderte Verfahren beschränkt, bei welchem ein mit Epoxyharz getränktes Band verwendet wird, sondern läßt sich auch durch verschiedene andere Verfahren durchführen. Beispielsweise kann das FW-Verfahren (Fadenwickelverfahren) eingesetzt werden. Bei diesem FW-Verfahren werden mit einem Harz getränkte Fasern um einen Kern herumgewickelt, und dann zur Aushärtung des Harzes erwärmt. Bei diesem KW-Verfahren ist es möglich, einen FRP (faserverstärktem Kunststoff) zu erhalten, der eine sehr hohe mechanische Festigkeit aufweist.

Die Erfindung wird weiter unter Bezugnahme auf die nachstehenden, bevorzugten Ausführungsbeispiele erläutert.

Beispiel 1

Die Fig. 1A und 1B zeigen eine Seitenansicht bzw. eine Querschnittsansicht eines zwangsgekühlten Supraleiters gemäß Beispiel 1. Dieser zwangsgekühlte Supraleiter wurde folgendermaßen hergestellt.

Eine supraleitende Litze mit zahlreichen Adern, die einen Außendurchmesser von 0,2 mm aufweist und etwa 250.000 Fäden mit einem Durchmesser von 0,12 µm enthält, und in eine Matrix aus einer Kupferlegierung mit 10 Gew.-% Nickel eingebettet ist, wurde hergestellt. Dann wurden insgesamt sechs dieser mehradrigen supraleitenden Litzen um eine Edelstahlleitung mit einem Außendurchmesser von 0,2 mm herumgewickelt, die auf ihrer Oberfläche mit einer Isolierschicht beschichtet war, um eine primäre verdrillte Leitung 1 zu erhalten. Dann wurden insgesamt sechs primäre verdrillte Leitungen 1 um eine Edelstahlleitung mit einem Außendurchmesser von 0, 6 mm herumgewickelt, die mit einer Isolierschicht beschichtet war, um eine sekundäre verdrillte Leitung 3 zu erhalten. Dann wurden insgesamt sechs sekundäre verdrillte Leitungen 3 um ein Edelstahl-Spiralrohr 4 mit einem Außendurchmesser von 1,8 mm herumgewickelt, welches mit einer Isolierschicht beschichtet war.

Dann wurde ein große Anzahl an Glasfasern zu einem Bündel gebündelt, um ein Abstandsstück 5 mit einem Außendurchmesser von 2 mm zu erhalten. Daraufhin wurden insgesamt sechs der Abstandsstücke 5 jeweils in jeden Zwischenraum eingepaßt, der zwischen den sekundären verdrillten Leitungen 3 ausgebildet wurde, durch Wickeln entlang der sekundären verdrillten Leitungen 3, wodurch eine mehrfach verdrillte supraleitende Leitung 6 hergestellt wurde, die insgesamt 216 supraleitende Litzen enthielt.

Dann wurde ein Polyimidband 7 mit einer Dicke von 25 µm in einer halben Lage um die mehrfach verdrillte supraleitende Leitung 6 herumgewickelt. Dieses Umwickeln mit dem Polyimidband 7 wurde zweimal wiederholt, um eine zweilagige Wicklung des Bandes zu erhalten, wie dies in Fig. 1A gezeigt ist. Dann wurde ein Glasfaserband 8, welches mit 40 Gew.-% an Epoxyharz getränkt war, welches ein Härtemittel enthielt, vollständig spiralförmig über die Schicht des Polyimidbandes 7 gewickelt. Dieses Wickeln des Glasfaserbandes 8 wurde einmal auf dieselbe Weise wie voranstehend geschildert wiederholt, mit Ausnahme der Tatsache, daß die Wicklungsrichtung geändert wurde (nämlich in umgekehrter Richtung gewickelt wurde), wie in Fig. 1A gezeigt ist. Daraufhin wurde der sich ergebende Verbundkörper fünf Stunden lang einer Wärmebehandlung auf einer Temperatur von 160°C unterzogen, während der Verbundkörper von außen druckbeaufschlagt wurde, wodurch das zweilagige, epoxyharzhaltige Glasfaserband 8 hermetisch vereinigt wurde, und so ein Rohr 9 erhalten wurde.

Dies führte dazu, daß wie in Fig. 1B gezeigt ein zwangsgekühlter Supraleiter erhalten wurde, welcher die mehrfach verdrillte supraleitende Leitung 6, das Abstandsstück 5 und den Kühlmittelkanal 10 aufwies, die sämtlich in dem Rohr 9 enthalten waren.

Beispiel 2

Fig. 2A und 2B zeigen eine Seitenansicht bzw. Querschnittsansicht eines zwangsgekühlten Supraleiters gemäß Beispiel 2. Dieser zwangsgekühlte Supraleiter wurde folgendermaßen hergestellt.

Zunächst wurden dieselben Vorgänge wie im Zusammenhang mit dem Beispiel 1 erläutert wiederholt, um ein poröses Edelstahlrohr 24 zu erhalten, welches von insgesamt sechs der sekundären verdrillten Leitungen 3 mit demselben Aufbau wie im Beispiel 1 umwickelt war, abgesehen davon, daß das spiralförmige Edelstahlrohr 4 durch das poröse Edelstahlrohr 24 ersetzt wurde.

Dann wurde ein Abstandsstück 25 aus Silikongummi in jeden Zwischenraum eingepaßt, der zwischen den sekundären verdrillten Leitungen 3 vorhanden war, durch Wickeln entlang den sekundären verdrillten Leitungen 3, wodurch eine mehrfach verdrillte supraleitende Leitung 26 hergestellt wurde.

Daraufhin wurde ein Polyimidband 7 mit einer Dicke von 25 µm mit einer halben Lage um die mehrfach verdrillte supraleitende Leitung 26 herumgewickelt. Dieses Wickeln mit dem Polyimidband 7 wurde zweimal wiederholt, um eine zweilagige Wicklung zu erreichen. Daraufhin wurde ein Glasfaserband 8, welches mit Epoxyharz imprägniert war, spiralförmig vollständig über die Schicht aus dem Polyimidband 7 herumgewickelt. Dann wurde ein weiteres Glasfaserband 28, welches mit Edelstahldrähten verstärkt war, und mit Epoxyharz beschichtet war, spiralförmig vollständig über die Schicht aus Glasfaserband 8 herumgewickelt, wie in Fig. 2A gezeigt ist.

Der sich ergebende Verbundkörper wurde daraufhin fünf Stunden lang bei einer Temperatur von 160°C einer Wärmebehandlung unterzogen, wodurch die zweilagige Schicht aus den Bändern 8 und 28 hermetisch abgedichtet vereinigt wurde, und so ein Rohr 29 erhalten wurde.

Daher wurde, wie in Fig. 2B gezeigt, ein zwangsgekühlter Supraleiter erhalten, welcher die mehrfach verdrillte supraleitende Leitung 26, das Abstandsstück 25 und den Kühlmittelkanal 10 enthielt, die sämtlich in dem Rohr 29 aufgenommen waren.

Beispiel 3

Fig. 3A und 3B zeigen eine Seitenansicht bzw. Querschnittsansicht eines zwangsgekühlten Supraleiters gemäß Beispiel 2. Dieser zwangsgekühlte Supraleiter wurde folgendermaßen hergestellt.

Zuerst wurden dieselben Vorgänge wie voranstehend beim Beispiel 1 erläutert wiederholt, um eine mehrfach verdrillte supraleitende Leitung 36 zu erhalten.

Dann wurde ein Polyimidband 7 mit einer Dicke von 25 µm in einer halben Lage um die mehrfach verdrillte supraleitende Leitung 36 herumgewickelt, welche die sekundären verdrillten Leitungen 3 und die Abstandsstücke 5 enthielt, die miteinander verdrillt waren. Dieses Wickeln mit dem Polyimidband 7 wurde zweimal wiederholt, um eine zweilagige Wicklung zu erzielen. Daraufhin wurde ein mit Epoxyharz imprägniertes Glasfaserband 8 spiralförmig vollständig über die Schicht aus dem Polyimidband 7 gewickelt. Dann wurde ein Glasfaserband 38, welches mit Stahldrähten verstärkt und mit Epoxyharz imprägniert war, sowie ein Edelstahlband 38b spiralförmig und abwechselnd herumgewickelt, so daß wie in Fig. 3A gezeigt die Schicht aus dem Glasfaserband 8 vollständig abgedeckt wurde.

Daraufhin wurde der sich ergebende Verbundkörper 5 Stunden lang bei 160°C einer Wärmbehandlung unterzogen, wodurch die voranstehend geschilderten drei Arten von Band 8, 38a, 38b hermetisch miteinander verbunden wurde, so daß ein Rohr 39 erhalten wurde.

Im Ergebnis wurde, wie in Fig. 3B gezeigt, ein zwangsgekühlter Supraleiter 31 erhalten, welcher die mehrfach verdrillte supraleitende Leitung 36, das Abstandsstück 5 und den Kühlmittelkanal 10 aufweist, die sämtlich in dem Rohr 39 aufgenommen sind.

Beispiel 4

Wie in Fig. 4B gezeigt, wurden dieselben Vorgänge wie im Zusammenhang mit dem Beispiel 1 wiederholt, um ein poröses Edelstahlrohr 24 zu erhalten, welches mit insgesamt sechs der sekundären verdrillten Leitungen 3 mit demselben Aufbau wie beim Beispiel 1 umwickelt war, mit Ausnahme der Tatsache, daß das spiralförmige Edelstahlrohr 4 durch das poröse Edelstahlrohr 24 ersetzt wurde. Dann wurde ein Abstandsstück 25 aus Silikongummi in jeden Zwischenraum eingepaßt, der zwischen den sekundären verdrillten Leitungen 3 vorhanden war, nämlich durch Wickeln des Abstandsstücks entlang den sekundären verdrillten Leitungen 3, wodurch eine mehrfach verdrillte, supraleitende Leitung 46 hergestellt wurde.

Dann wurde, wie in Fig. 4A gezeigt, die mehrfach verdrillte supraleitende Leitung 46 mit dem verdrillten Aufbau aus den sekundären verdrillten Leitungen 3 und dem Abstandsstück 25 mit einer Aramidtafel 47 abgedeckt. Weiterhin wurde ein Glasfaserband 8, welches mit Epoxyharz getränkt war, spiralförmig vollständig über die Schicht aus der Aramidplatte 47 herumgewickelt, so daß ein zweilagige Schicht aus dem Glasfaserband 8 erhalten wurde, wobei beide Lagen in derselben Richtung gewickelt wurden.

Daraufhin wurde der sich ergebende Verbundkörper 5 Stunden lang einer Wärmebehandlung bei einer Temperatur von 160°C unterzogen, wodurch die Schichten aus den Bändern 47 und 8 hermetisch vereinigt wurden, und so ein Rohr 49 erhalten wurde.

Im Ergebnis wurde, wie in Fig. 4B gezeigt, ein zwangsgekühlter Supraleiter erhalten, welcher die mehrfach verdrillte supraleitende Leitung 46, das Abstandsstück 5 und den Kühlmittelkanal 10 aufwies, die sämtlich in dem Rohr 49 enthalten sind.

Beispiel 5

Es wurden dieselben Vorgänge wie anhand des Beispiels 1 erläutert durchgeführt, um eine mehrfach verdrillte supraleitende Leitung 51 zu erhalten, auf deren Umfang ein Glasfaserband 57, welches mit Epoxyharz getränkt war, spiralförmig um eine halbe Wicklung herumgewickelt wurde, wie in den Fig. 5A und 5B gezeigt ist. Daraufhin wurde mit dem sich ergebenden Verbundkörper 5 Stunden lang eine Wärmebehandlung bei 160°C durchgeführt, wodurch die Schicht aus dem Band 57 hermetisch vereinigt wurde, und so ein Rohr 58 erhalten wurde.

Daher wurde, wie in Fig. 5c gezeigt, ein zwangsgekühlter Supraleiter erhalten, welcher das Abstandsstück 5 und den Kühlmittelkanal 10 aufweist, die sich sämtlich in dem Rohr 58 befinden.

Beispiel 6

Wie in Fig. 6C gezeigt wurden insgesamt sechs der sekundären verdrillten Leitungen um eine sekundäre verdrillte Leitung herumgewickelt, und dann wurde auch das Abstandsstück 5 um den sich ergebenden, zusammengebauten Körper aus den sekundären verdrillten Leitungen herumgewickelt, so daß eine mehrfach verdrillte supraleitende Leitung 61 erhalten wurde. Dann wurde ein auf seiner Oberfläche mit Epoxyharz beschichtetes Glasfaserband 67 spiralförmig vollständig um die mehrfach verdrillte supraleitende Leitung 61 herumgewickelt, und daraufhin wurde das auf seiner Oberfläche mit dem Epoxyharz beschichtete Glasfaserband 67 erneut auf dieselbe Weise wie voranstehend geschildert gewickelt, mit Ausnahme der Tatsache, daß die Wicklungsrichtung geändert wurde (also in entgegengesetzter Richtung gewickelt wurde), wie in den Fig. 6A und 6B gezeigt.

Daraufhin wurde mit dem sich ergebenden Verbundkörper 5 Stunden lang eine Wärmbehandlung bei 160°C durchgeführt, um so die Schicht aus dem Band 67 hermetisch zu vereinigen, so daß ein Rohr 68 erhalten wurde.

Dies führte dazu, daß wie in Fig. 6C gezeigt ein zwangsgekühlter Supraleiter erhalten wurde, welcher das Abstandsstück 5 und den Kühlmittelkanal 60 aufweist (nämlich jenen Raum, der von der mehrfach verdrillten supraleitenden Leitung 61 umschlungen ist), die sich sämtlich in dem Rohr 68 befinden.

Beispiel 7

Es wurden dieselben Vorgänge wie anhand des Beispiels 6 erläutert wiederholt, um einen zwangsgekühlten Supraleiter zu erhalten, mit Ausnahme der Tatsache, daß eine Aramidplatte 72 zwischen der mehrfach verdrillten supraleitenden Leitung 71 und dem Glasfaserband 77 angeordnet wurde, welches auf seiner Oberfläche mit Epoxyharz beschichtet ist, wie in den Fig. 7A, 7B und 7C gezeigt.

Daher erhielt man, wie in Fig. 7C gezeigt, einen zwangsgekühlten Supraleiter, welcher das Abstandsstück 5 und den Kühlmittelkanal 70 enthält (den von der mehrfach verdrillten supraleitenden Leitung 71 umschlungenen Raum), die sich sämtlich in dem Rohr 78 befinden.

Vergleichsbeispiel 1

Eine mehrfach verdrillte supraleitende Leitung, welche mehrere supraleitende Litzen aufweist, die jeweils an benachbarten supraleitenden Litzen durch Löten befestigt sind, wurde in mehrere Edelstahlrohre eingeführt. Dann wurden diese Metallrohre dadurch miteinander verbunden, daß die Enden der Metallrohre verschweißt wurden, wodurch ein zwangsgekühlter Supraleiter erhalten wurde.

Vergleichsbeispiel 2

Ein Isolierband wurde um eine mehrfach verdrillte supraleitende Leitung herumgewickelt, und die sich ergebende supraleitende Leitung wurde in mehrere Edelstahlrohre eingeführt. Diese Metallrohre wurden dann dadurch miteinander verbunden, daß die Enden der Metallrohre verschweißt wurden, wodurch ein zwangsgekühlter Supraleiter erhalten wurde.

Vergleichsbeispiel 3

Ein Metallband wurde unterhalb einer mehrfach verdrillten supraleitenden Leitung angeordnet, welche mehrere supraleitende Litzen enthielt, die jeweils an benachbarten supraleitenden Litzen mit Hilfe eines Klebers befestigt waren, und wurde dann nach oben umgebogen, um den Supraleiter durch das Metallband einzuschließen. Daraufhin wurden die heraufgebogenen Ränder des Metallbands miteinander verschweißt, wodurch ein zwangsgekühlter Supraleiter erhalten wurde.

Die zwangsgekühlten Supraleiter, die auf der Grundlage der voranstehenden Beispiele bzw. Vergleichsbeispiele erhalten wurden, wurden untersucht, um den kritischen Gleichstrom Ic der Litze dadurch zu messen, daß die Supraleiter durch flüssiges Helium gekühlt wurden. Der Wert für Ic des jeweiligen Supraleiters wurde dadurch berechnet, daß der Wert für Ic der Litze mit der Anzahl verdrillter Litzen multipliziert wurde. Hierbei wurde das eigene Magnetfeld berücksichtigt. Der Quentschwechselstrom Iq (50 Hz) des Supraleiters wurde dadurch gemessen, daß eine Zwangszuführungsvorrichtung für flüssiges Helium eingesetzt wurde, um ein Zwangskühlsystem zu simulieren.

Infolge von Einschränkungen für die Kapazität der Wechselstromquelle wurde dem Supraleiter kein Strom zugeführt, der einen Spitzenwert 4 kA überschritt. Die Messungen von Iq und Ic wurden und gleichzeitigem Anlegen eines Gleichspannungsmagnetfeldes (0,5 T und 1,5 T) durchgeführt. Der so erhaltene Wert für Iq wurde durch den Wert von Ic geteilt, um die Größe der Wechselstromverluste und die Stabilität der Eigenschaften zu bestimmen. Je größer der Wert für (Iq/Ic) ist, desto kleiner sind nämlich die Wechselstromverluste, was eine höhere Stabilität anzeigt.

Die Ergebnisse sind in den nachstehenden Tabellen 1 und 2 angegeben, wobei Iq jeweils den Spitzenwert bezeichnet.

TABELLE 1

TABELLE 2

Wie aus den Tabellen 1 und 2 hervorgeht, wiesen sämtliche Supraleiter gemäß den Beispielen 1 bis 7 einen höheren Wert von (Iq/Ic) auf, verglichen mit den Supraleitern gemäß den Vergleichsbeispielen 1 bis 3.

Es wird angenommen, daß diese hervorragenden Eigenschaften der Supraleiter gemäß den Beispielen 1 bis 7 der Tatsache zugeschrieben werden können, daß es möglich war, die Erzeugung von Wärme zu unterdrücken, die durch ein Wechselstrommagnetfeld hervorgerufen wird, da eine Bewegung der supraleitenden Litzen durch das Rohr unterdrückt wurde, sich in den Räumen zwischen den supraleitenden Litzen kein Lötmittel befand, und die Rohre oder deren überwiegender Teil durch ein nichtmetallisches Teil gebildet wurden bzw. wurde; und auch infolge der Tatsache, daß eine ausreichende Kühlung der Supraleiter möglich war, da das Rohr aus einem wärmeisolierenden Material besteht, und sich in den Räumen zwischen den supraleitenden Litzen kein Lötmittel oder Kleber befindet, so daß das flüssige Helium wirksam hindurchgelangen kann.

Beispiel 8

Ein mit Epoxyharz imprägniertes Glasfaserband wurde vollständig spiralförmig um eine mehrfach verdrillte supraleitende Leitung mit Abstandsstücken herumgewickelt. Dann wurde ein Glasfaserband derselben Art spiralförmig vollständig über die Schicht aus dem Glasfaserband herumgewickelt, jedoch im Vergleich zu jener des Glasfaserbands. Der sich ergebende Verbundkörper wurde in eine Spule umgewandelt, und 15 Stunden lang einer Wärmebehandlung bei 130°C unterzogen, wodurch ein zwangsgekühlter Supraleiter hergestellt wurde. Da der voranstehend geschilderte Verbundkörper in eine Spule umgewandelt wurde, konnte das Umformen des Supraleiters in eine Spule einfach durchgeführt werden. Darüber hinaus wurde es infolge der Wärmebehandlung möglich, ein Rohr zu erhalten, welches eine hervorragende Festigkeit und Luftdichtigkeit aufweist.

Dann wurde der supraleitenden Spule Wechselstrom zugeführt, während die supraleitende Spule durch zwangsweises Einlassen von flüssigem Helium in das Rohr der supraleitenden Spule gekühlt wurde. Daher konnte ein hohes Magnetfeld erzielt werden, welches über einen langen Zeitraum stabil war.

Bei der voranstehenden Beschreibung wurde Epoxyharz als unter Wärmeeinwirkung aushärtendes Harz eingesetzt, und wurde ein Glasfaserband oder ein Edelstahlband als bandförmiges Teil verwendet. Allerdings war es möglich, praktisch dieselben Effekte zu erzielen, wenn ein Phenolharz, ein ungesättigtes Polyesterharz, ein Polyimidband oder ein Aramidband verwendet wurden.

Beispiel 9

Fig. 8 ist eine Querschnittsansicht eines zwangsgekühlten Supraleiters gemäß Beispiel 9. Dieser zwangsgekühlte Supraleiter wurde folgendermaßen hergestellt.

Eine mehradrige supraleitende Litze mit einem Außendurchmesser von 0,2 mm, die etwa 100000 Fäden enthielt, jeweils mit einem Durchmesser in der Größenordnung des Submikrometerbereichs, und vergraben in einer Matrix aus einer Cu-Legierung mit 10 Gew.-% Ni, wurde hergestellt. Dann wurden insgesamt sechs dieser mehradrigen supraleitenden Litzen um eine Edelstahlleitung mit einem Außendurchmesser von 0,2 mm herumgewickelt, und auf der Oberfläche mit einer Isolierschicht beschichtet, um eine primäre verdrillte Leitung 1 zu erhalten. Dann wurden insgesamt sechs der primären verdrillten Leitungen 1 um eine Edelstahlleitung herumgewickelt, die einen Außendurchmesser von 0,6 mm aufwies, und mit einer Isolierschicht beschichtet, um eine sekundäre verdrillte Leitung 3 zu erhalten. Schließlich wurden insgesamt zwölf der sekundären verdrillten Leitungen 3 um eine verdrillte Leitung herum gewickelt, die aus sieben Edelstahlleitungen 81 bestand, und einen Außendurchmesser von 1,9 mm aufwies, um eine tertiäre (dritte) mehrfach verdrillte supraleitende Leitung 82 herzustellen.

Dann wurde eine große Anzahl an Glasfasern gebündelt, um ein Abstandsstück 5 mit einem Außendurchmesser von 2 mm zu erzeugen. Daraufhin wurden insgesamt zwölf der Abstandsstücke 5 jeweils in jeden Zwischenraum eingepaßt, der zwischen den tertiären mehrfach verdrillten supraleitenden Leitungen 82 vorhanden war, nämlich dadurch, daß sie entlang den tertiären mehrfach verdrillten supraleitenden Leitungen 28 gewickelt wurden, wodurch eine mehrfach verdrillte supraleitende Leitung 86 hergestellt wurde.

Daraufhin wurde, wie in Fig. 8 gezeigt, ein Glasfaserband, welches mit 40 Gew.-% Epoxyharz getränkt war, welches einen Härter enthielt, vollständig spiralförmig und die mehrfach verdrillte supraleitende Leitung 84 herumgewickelt, wodurch eine rohrförmige Wicklung mit einem Innendurchmesser von 8,8 mm und einem Außendurchmesser von 9,8 mm erhalten wurde.

Daraufhin wurde mit dem sich ergebenden Verbundkörper 1 Stunde lang eine Wärmebehandlung bei einer Temperatur von 160°C durchgeführt, während der Verbundkörper von außen druckbeaufschlagt wurde, wodurch das Epoxyharz-haltige Glasfaserband hermetisch vereinigt wurde, und so ein Rohr 89 erhalten wurde.

Daher wurde, wie in Fig. 8 gezeigt, ein zwangsgekühlter Supraleiter erhalten, welcher die mehrfach verdrillte supraleitende Leitung 84 aufweist, das Abstandsstück 5 und den Kühlmittelkanal 80, die sich sämtlich in dem Rohr 89 befinden.

Beispiel 10

Wie in Fig. 9 gezeigt, wurde eine mehrfach verdrillte supraleitende Leitung 96 mit demselben Aufbau wie beim Beispiel 8 eingesetzt, und wurde ein Capton-Film (Handelsbezeichnung, Du Pont Co., Ltd. nämlich ein Polyimidfilm) 97 um eine halbe Wicklung spiralförmig gewickelt, während der Capton-Film um die mehrfach verdrillte supraleitende Leitung 96 herum unter Spannung gehalten wurde. Dann wurde der sich ergebende Verbundkörper auf dieselbe Weise wie anhand des Beispiels 9 erläutert mit einem Epoxyharz-haltigen Band 8 abgedeckt, um einen zwangsgekühlten Supraleiter zu erhalten.

Beispiel 11

Wie in Fig. 10 gezeigt wurden zwei Epoxyharz-getränkte Glasfaserteile 102a und 102b, die jeweils eine halbkreisförmige Nut 101 aufwiesen, als Verstärkungsteile oberhalb und unterhalb der mehrfach verdrillten supraleitenden Leitung 106 angeordnet, die gemäß Beispiel 9 hergestellt wurde, wodurch die mehrfach verdrillte supraleitende Leitung 106 in diese halbkreisförmigen Nuten 101 eingepaßt wurde. Die Abmessungen jeder halbkreisförmigen Nut 101 betrugen: 12 mm Breite, 6 mm Dicke, 1 m Länge und 5 mm Radius.

Beispiel 12

Wie in Fig. 11 gezeigt wurden insgesamt sechs der sekundären verdrillten Leitungen 112, die gemäß Beispiel 9 hergestellt wurden, um ein Trägerteil 111 herumgewickelt (aus Epoxyharz, welches durch Polyethylenfasern verstärkt war, und mit einem kreisförmigen Querschnitt), um eine verdrillte supraleitende Leitung herzustellen.

Dann wurde eine große Anzahl an Glasfasern zu einem Bündel zusammengefaßt, um ein Abstandsstück 5 mit einem Außendurchmesser von 2 mm herzustellen. Daraufhin wurden insgesamt sechs dieser Abstandsstücke 5 jeweils in jeden Zwischenraum eingepaßt, der zwischen den sekundären verdrillten Leitungen 112 vorhanden war, nämlich durch Wickeln der Abstandsstücke entlang den sekundären verdrillten Leitungen 112, wodurch eine mehrfach verdrillte supraleitende Leitung 116 hergestellt wurde.

Daraufhin wurde die Außenumfangsoberfläche der mehrfach verdrillten supraleitenden Leitung 116 durch ein Rohr 119 auf dieselbe Weise wie anhand des Beispiels 9 abgedeckt, so daß ein zwangsgekühlter Supraleiter erhalten wurde.

Beispiel 13

Wie in Fig. 12 gezeigt wurde eine große Anzahl verdrillter supraleitender Leitungen 112, die jeweils aus sieben supraleitenden Fäden bestanden, um ein Trägerteil 121 herumgewickelt, welches aus Fasermatten aus Polyethylenbasis bestand, und einen rechteckigen Querschnitt aufwies. Dann wurden insgesamt vier Abstandsstücke 5 in einen Zwischenraum eingepaßt, der zwischen der verdrillten supraleitenden Leitungen 112 vorhanden war.

Daraufhin wurde die Außenumfangsoberfläche der verdrillten supraleitenden Leitung 112 durch ein Rohr 129 abgedeckt, auf dieselbe Weise, wie dies voranstehend beim Beispiel 9 geschildert wurde, um einen zwangsgekühlten Supraleiter zu erhalten.

Beispiel 14

Wie in Fig. 13 gezeigt, wurde eine mehrfach verdrillte supraleitende Leitung (eine tertiäre verdrillte Leitung) 131 mit demselben Aufbau wie beim Beispiel 9 eingesetzt, und wurden insgesamt vier bandförmige Teile 132 spiralförmig jeweils bei 90 um die supraleitende Leitung 131 herumgewickelt, die mit den Abstandsstücken 5 versehen war. Dann wurde der sich ergebende Verbundkörper mit einem Rohr 139 abgedeckt (welches aus GFRP bestand und einen Innendurchmesser von 9,0 mm und einen Außendurchmesser von 9,8 mm aufwies), auf dieselbe Weise wie anhand des Beispiels 9 erläutert, um einen zwangsgekühlten Supraleiter zu erhalten.

Beispiel 15

Wie in Fig. 14 gezeigt wurde ein Verbundkörper, der aus einer mehrfach verdrillten supraleitenden Leitung (einer tertiären verdrillten Leitung) 141 mit demselben Aufbau wie beim Beispiel 9 und den Abstandsstücken 5 bestand, hermetisch durch ein Rohr 149 abgedeckt, welches eine Epoxyharzschicht aufwies, die durch ein Edelstahldrahtnetz 147 verstärkt war, um einen zwangsgekühlten Supraleiter zu erhalten.

Beispiel 16

Wie in Fig. 15 gezeigt, wurde ein gewebtes oder gewirktes Teil, welches aus einer sogenannten e-Glasfaser (Faser aus alkalifreiem Glas) bestand, um einen Verbundkörper herumgewickelt, der aus einer mehrfach verdrillten supraleitenden Leitung (einer tertiären verdrillten Leitung) 151 mit demselben Aufbau wie beim Beispiel 1 und den Abstandsstücken 5 bestand, und dann wurde das gewebte oder gewirkte Teil mit Epoxyharz imprägniert, um ein Rohr 159 herzustellen, wodurch ein zwangsgekühltes Supraleiter hergestellt wurde.

Wechselstrom wurde jedem der Supraleiter zugeführt, während der Supraleiter dadurch direkt gekühlt wurde, daß zwangsweise flüssiges Helium in die Kühlmittelkanäle der zwangsgekühlten Supraleiter eingeführt wurde, die bei jedem der Beispiele erhalten wurden. Hierdurch wurde es möglich, stabile Supraleitungseigenschaften ohne dabei auftretende Wirbelströme zu erzielen, da die Außenumfangsoberfläche des Supraleiters durch ein Rohr abgedeckt war, welches aus einem Nichtmetall oder aus einem Material bestand, welches ein Nichtmetall als Matrix aufwies.

Da der mehrfach verdrillte Supraleiter innerhalb des Rohrs festgehalten wurde, war es darüber hinaus möglich, eine Bewegung supraleitender Litzen zu unterdrücken, die durch den hindurchgehenden Wechselstrom hervorgerufen werden könnte, und daher die Erzeugung von Wärme zu unterdrücken. Daher war es möglich, eine wirksame Kühlung des Supraleiters zu erreichen.

Da im Beispiel 11 die Epoxyharz-getränkten Glasfaserteile um das Rohr herum angeordnet waren, war es möglich, die Festigkeit und die Durchbruchsspannung des Geräts zu verbessern, was es ermöglichte, dem Supraleiter einen hohen Strom und eine hohe Spannung zuzuführen. Darüber hinaus war es möglich, exakt und wirksam das Ausformen der Spule durchzuführen, durch die vorherige Anbringung des Teils 102b an einer Seite des Supraleiters. Da in den Fällen der Beispiele 12 und 13 das Schrumpfen des Halterungsteils beim Kühlen minimal war, ließ sich die Auswirkung erzielen, eine Bewegung der supraleitenden Litzen zu begrenzen.

Beispiel 17

Es wurden mehrere Spulen unter Verwendung der zwangsgekühlten Supraleiter hergestellt, die bei den Beispielen 9 bis 16 erhalten wurden. Dann wurde Wechselstrom jeder der supraleitenden Spulen zugeführt, während die verdrillten supraleitenden Leitungen dadurch direkt gekühlt wurden, daß zwangsweise flüssiges Helium in den Supraleiter eingebracht wurde. Dies führte dazu, daß es bei jeder dieser Proben möglich war, ein hohes Magnetfeld zu erzielen, welches über einen langen Zeitraum stabil blieb.

Vergleichsbeispiel 4

Wenn ein Epoxyharz-getränktes Band 202 um einen zusammengebauten Körper aus einem verdrillten Leiter 201 herumgewickelt wurde, der insgesamt sechs der endgültigen verdrillten Leitungen enthielt, wurde wie in Fig. 16 gezeigt der Querschnitt des sich ergebenden Verbundkörpers hexagonal. In der Praxis dagegen, kann der Querschnitt des Verbundkörpers nahezu kreisförmig werden, da Leerräume 203 an einer Grenzfläche zwischen Bändern an deren linearem Abschnitt erzeugt werden. Wenn dieser Verbundkörper erwärmt wird, um das Epoxyharz-getränkte Band 202 auszuhärten, während die Leerräume 203 unverändert gelassen werden, so bleiben die Leerräume 203 übrig, so daß es unmöglich wird, die Luftdichtigkeit des Leiters 201 sicherzustellen.

Vergleichsbeispiel 5

Um die anhand des Vergleichsbeispiels 4 erläuterte Erzeugung von Leerräumen zu verhindern muß das Epoxyharz-getränkte Band 202 gewickelt werden, während das Harz erweicht wird, und muß von außen ein Druck auf das Epoxyharz-getränkte Band 202 ausgeübt werden, um die Luftblasen zu entfernen, wie in Fig. 17A gezeigt ist. Da jedoch der Außenumfang des Leiters 201, welcher den Kern bildet, nicht vollständig kreisförmig ist, und Räume 204 zwischen dem Leiter 201 und dem Epoxyharz-getränkten Band 202 erzeugt werden, wie in Fig. 17A gezeigt ist, bricht der Abschnitt des Bandes 202, der sich in diesem Raum 204 befindet, in Richtung auf diesen Raum 204 infolge des externen Drucks zusammen, was zu einer Faltenbildung des Bands führt. Die Erzeugung von Falten bei dem Band führt nicht nur zu einer Beeinträchtigung der Druckbeständigkeit, sondern führt auch zu einer beträchtlichen Beeinträchtigung der Luftdichtigkeit des Verbundkörpers.

Wie aus den voranstehenden Erläuterungen deutlich wird, können infolge der Tatsache, daß die Außenumfangsoberfläche des Supraleiters mit einem Hüllenteil abgedeckt wurde, welches aus einem Nichtmetall oder einem Material besteht, welches ein Nichtmetall als Matrix enthält, die Wechselstromverluste minimiert werden, so daß sich hervorragende Auswirkungen zeigen, wenn dieser zwangsgekühlte Supraleiter bei einer Wechselstromsupraleiterspule mit großen Abmessungen eingesetzt wird, beispielsweise bei einem vollständig supraleitenden Generator oder einem SMES. Da ein Abstandsstück zwischen den verdrillten Leitungen des Supraleiters angeordnet ist, ist es darüber hinaus möglich, die Erzeugung einem Faltenbildung des Hüllenteils selbst dann zu verhindern, wenn das Hüllenteil durch Aushärten eines Harzes hergestellt wird, während auf es ein externer Druck einwirkt, wodurch es ermöglicht wird, das Druckwiderstandsvermögen und die Luftdichtigkeit des Supraleiters zu verbessern.

Da der zwangsgekühlte Supraleiter gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch hergestellt wird, daß ein bandförmiges Teil, welches ein unter Wärmeeinwirkung aushärtendes Harz enthält, spiralförmig über den gesamten Außenumfang des Supraleiters gewickelt wird, woran sich ein Schritt der Erwärmung des bandförmigen Teils anschließt, kann der Supraleiter einfach hergestellt werden. Da der Supraleiter gemäß der vorliegenden Erfindung durch das unter Wärmeeinwirkung aushärtende Harz festgehalten wird, welches durch Wärmeeinwirkung ausgehärtet wurde, kann eine Bewegung supraleitender Litzen unterdrückt werden. Da die supraleitenden Litzen auf diese Art und Weise aneinander befestigt sind, ohne ein Lötmittel oder Harz einzusetzen, kann nämlich ein Kühlmittel wirksam den Räumen zwischen den supraleitenden Litzen zugeführt werden, wodurch sich eine hervorragende Kühlung des Supraleiters erzielen läßt.

Da sich in dem Raum zwischen den supraleitenden Litzen kein Lötmittel befand, und das gesamte Hüllenteil oder dessen Hauptanteil aus einem nichtmetallischen Material oder einem Material hergestellt wurde, welches ein Nichtmetall als Hauptbestandteil aufweist, können die Wechselstromverluste unterdrückt werden, und die Wärmeisolationseigenschaften verbessert werden.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, einfach eine supraleitende Spule mit komplizierter Form dadurch herzustellen, daß der Supraleiter zu einer Spule umgeformt wird, bevor das unter Wärmeeinwirkung aushärtende Harz durch Wärmeeinwirkung ausgehärtet wird. Daher ist es gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, einfach einen zwangsgekühlten Supraleiter oder eine zwangsgekühlte Supraleiterspule herzustellen, die hervorragende Supraleitungseigenschaften zeigen, selbst wenn sie mit Wechselstrom betrieben werden.

Fachleuten auf diesem Gebiet werden leicht zusätzlichen Vorteile und Abänderungen auffallen. Daher ist die Erfindung in ihrem Gesamtaspekt nicht auf die spezifischen Einzelheiten und beispielhaften Ausführungsformen beschränkt, die hier gezeigt und beschrieben wurden. Es lassen sich daher zahlreiche Abänderungen vornehmen, ohne vom Wesen und Umfang des allgemeinen erfindungsgemäßen Konzepts abzuweichen, welches sich aus der Gesamtheit der vorliegenden Anmeldeunterlagen ergibt und von den beigefügten Patentansprüchen umfaßt sein soll.

Claims

1. Zwangsgekühlter Supraleiter, welcher aufweist;
mehrere supraleitenden Litzen (1, 3);
Kühlmittelkanäle (10, 60), die an Zwischenräumen zwischen den supraleitenden Litzen (1, 3) vorgesehen sind;
Abstandsstücke (5), die an ausgenommenen Abschnitten angeordnet sind, die auf dem Außenumfang eines zusammengebauten Körpers vorgesehen sind, welcher die supraleitenden Litzen (1, 3) und die Kühlmittelkanäle (10, 60) enthält; und
ein Hüllenteil (9), welches als Hauptbestand ein Nichtmetall enthält, und hermetisch den zusammengebauten Körper und die Abstandsstücke (5) abdeckt.

2. Zwangsgekühlter Supraleiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandsstückteile (5) jeweils aus einem Material bestehen, welches aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus unmagnetischen Metallen und Nichtmetallen besteht.

3. Zwangsgekühlter Supraleiter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandsstückteile (5) jeweils aus einem Bündel zahlreicher linearer Körper oder zahlreicher rohrförmiger Körper bestehen.

4. Zwangsgekühlter Supraleiter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandsstückteile (5) aus Gummi bestehen, und so geformt sind, daß sie zu den ausgenommenen Abschnitten passen, die auf dem Außenumfang eines zusammengebauten Körpers vorgesehen sind.

5. Zwangsgekühlter Supraleiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Hüllenteil (9) aus einem bandförmigen Material besteht, welches ein unter Wärmeeinwirkung aushärtendes Harz enthält, und welches um den zusammengebauten Körper einschließlich der Abstandsstückteile (5) herumgewickelt ist.

6. Zwangsgekühlter Supraleiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Halterungsteil (81) vorgesehen ist, welches einen kleineren Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist als das Material, welches das Hüllenteil (9) bildet.

7. Zwangsgekühlter Supraleiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Isolierteil (102a, 102b) vorgesehen ist, welches ein Nichtmetall als Hauptbestandteil enthält, und um eine Umfangsoberfläche des Hüllenteils herum angeordnet ist.

8. Zwangsgekühlter Supraleiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlmittelkanäle (10) jeweils aus einem Rohr (24) bestehen, welches innerhalb des zusammengebauten Körpers angeordnet ist.

9. Zwangsgekühlter Supraleiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlmittelkanäle (60) jeweils aus einem Zwischenraum bestehen, der innerhalb des zusammengebauten Körpers vorgesehen ist.

10. Zwangsgekühlter Supraleiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die supraleitenden Litzen (1, 3) jeweils aus einer mehradrigen supraleitenden Litze aus Nb-Ti bestehen.

11. Verfahren zur Herstellung eines zwangsgekühlten Supraleiters mit folgenden Schritten:
Herstellung eines zusammengebauten Körpers dadurch, daß mehrere supraleitenden Litzen (3) miteinander verdrillt werden, wobei der zusammengebaute Körper einen Kühlmittelkanal (10, 60) und ausgenommene Abschnitte auf seinem Außenumfang aufweist;
Anordnen eines Abstandsstückteils 85) an jedem der ausgenommenen Abschnitte, die auf dem Außenumfang des zusammengebauten Körpers vorgesehen sind;
Herstellung eines Verbundkörpers (9) dadurch, daß spiralförmig vollständig ein bandförmiges Teil, welches ein unter Wärmeeinwirkung aushärtendes Harz aufweist, um den Außenumfang des zusammengebauten Körpers einschließlich der Abstandsstücke (5) herumgewickelt wird; und
Erwärmen des Verbundkörpers (9), um das bandförmige Teil auszuhärten, wodurch das bandförmige Teil hermetisch vereinigt wird.

12. Verfahren zur Herstellung eines zwangsgekühlten Supraleiters nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das bandförmige Teil aus zumindest einem der Materialien besteht, die aus der Gruppe ausgesucht sind, welche aus Nichtmetallen, Metallen und einer Mischung von Nichtmetallen und Metallen besteht.

13. Verfahren zur Herstellung eines zwangsgekühlten Supraleiters nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Abstandsstückteil (5) aus einem Material besteht, welches aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus unmagnetischen Metallen und Nichtmetallen besteht.

14. Verfahren zur Herstellung eines zwangsgekühlten Supraleiters nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Abstandsstückteil (5) jeweils aus einem Bündel zahlreicher linearer Körper oder zahlreicher rohrförmiger Körper besteht.

15. Verfahren zur Herstellung eines zwangsgekühlten Supraleiters nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Abstandsstückteil (5) aus Gummi besteht, und so geformt ist, daß es zu den ausgenommenen Abschnitten paßt, die auf dem Außenumfang eines zusammengebauten Körpers vorgesehen sind.

16. Verfahren zur Herstellung eines zwangsgekühlten Supraleiters nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch den Schritt, ein Halterungsteil innerhalb des zusammengebauten Körpers anzuordnen, wobei das Halterungsteil einen kleineren Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist als ein Material, welches das Hüllenteil (9) bildet.

17. Verfahren zur Herstellung eines zwangsgekühlten Supraleiters nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch den Schritt der Anordnung eines Rohrs (24), welches einen Kühlmittelkanal darstellt, innerhalb des zusammengebauten Körpers.

18. Verfahren zur Herstellung eines zwangsgekühlten Supraleiters nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch den Schritt der Anordnung eines Isolierteils (102a, 102b), welches ein Nichtmetall als Hauptbestandteil enthält, um das Hüllenteil (9) herum.

19. Verfahren zur Herstellung eines zwangsgekühlten Supraleiters nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die supraleitenden Litzen (1, 3) jeweils aus einer mehradrigen supraleitenden Litze aus Nb-Ti bestehen.

20. Verfahren zur Herstellung einer zwangsgekühlten supraleitenden Spule mit folgenden Schritten:
Herstellung eines zusammengebauten Körpers dadurch, daß mehrere supraleitenden Litzen (1, 3) miteinander verdrillt werden, wobei der zusammengebaute Körper einen Kühlmittelkanal (10, 60) aufweist, sowie ausgenommene Abschnitte auf seinem Außenumfang;
Anordnen eines Abstandsstückteils (5) an jedem der ausgenommenen Abschnitte, die auf dem Außenumfang des zusammengebauten Körpers vorhanden sind;
Herstellung eines Verbundkörpers (9) dadurch, daß ein bandförmiges Teil, welches ein unter Wärmeeinwirkung aushärtendes Harz enthält, spiralförmig vollständig um den Außenumfang des zusammengebauten Körpers einschließlich der Abstandsstückteile (5) herumgewickelt wird;
Umwandeln des Verbundkörpers in einen spulenförmigen Körper; und
Erwärmen des spulenförmigen Körpers, um das bandförmige Teil auszuhärten, wodurch das bandförmige Teil hermetisch vereinigt wird.