具有带状高越变温度超导印制导线的电阻式超导限流装置制造方法及图纸

限流装置的印制导线由带状超导体（２）构成，该超导体的结构（７）包含金属衬带（３）、至少一个氧化缓冲层（４）、ＡＢ↓［２］Ｃｕ↓［３］Ｏ↓［Ｘ］类型的超导层（５）、以及敷设于其上的金属覆盖层（６）。利用该超导体（２）构成自稳定的双线线圈（１１），其中，在相邻的线圈匝（１２ｉ）之间保持其中设置对冷却介质（Ｋ）透明的间隔支承件（１４）的间距（ａ）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种电阻式超导限流装置，其印制导线(Leiterbahn)由带状超导体构成，带状超导体的AB2Cu3OX类型的氧化高Tc超导材料敷设在由普通导电的基底金属构成的衬带上，其中A为至少一种包含钇的稀有土族金属以及B为至少一种碱土金属。在此所述印制导线构成为双线线圈，其中在相邻的线圈匝之间保留一个可流通冷却介质的间距。
技术介绍
欧洲专利申请EP0503448A2公开了一种相应的限流装置。自1986年以来已公知一些具有可超过77K的高越变温度Tc的超导金属氧化物，这些超导金属氧化物因此也称为高Tc超导材料或HTS材料，并尤其允许采用液态氮(LN2)冷却技术。这样的金属氧化物尤其包括以特殊的材料族、例如AB2Cu3OX类型为基的铜酸盐，其中A为至少一种包含钇的稀有土族金属而B为至少一种碱土金属。该所谓1-2-3-HTS类型的材料族的主要代表是所谓的YBCO(Y1Ba2Cu3Ox，其中，6.5≤x≤7)。人们尝试将这些已知的HTS材料为不同的用途沉积在不同的基底上，同时通常力求尽可能相纯的超导材料。由此对于导体应用尤其采用金属的基底(例如参见EP0292959A1)。在由本文开头所述的欧洲专利申请EP0503448A2得知的限流装置中例如采用了一种带状超导体的类型，该带状超导体具有设置有HTS材料敷层的基底。为了构成限流装置，可将该导体绕制成双线圈，其中在构造过程中在两个相继的导体段或线圈匝之间分别安置一个带状的间隔支承件。该双线圈应该固定在多孔的或设有大量孔的基板上。最后在将该线圈固定在该基板上之后再将安置在所述导体段之间的间隔支承件去除。由于各线圈匝的间隔以及基板的多孔性而获得在线圈匝之间的用于冷却超导材料的冷却介质的流动路径。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，改进具有本文开头所述特征的限流装置，使其构造成本更低廉。上述技术问题通过在权利要求1中给出的措施得以解决。据此，具有本文开头所述特征的限流装置应该具有其带状超导体结构，该结构至少包含至少一个设置在衬带与超导层之间的由氧化缓冲材料构成的缓冲层以及在所述超导层上敷设的由普通导电的覆盖金属构成的覆盖层。此外，线圈应该通过超导体构成为自稳定式的，以及在相邻的线圈匝之间应该至少设置用于冷却介质的透明间隔支承件。与限流装置的这种设计相关的优点尤其在于，双线线圈的绕组连同间隔支承件可以在一个共同的工序中制造。线圈的结构也相应地简单。另外由于采用了普通导电的覆盖层，因此可以顺利地在绕组端部接通超导体。在此不需要专门用于增强线圈机械稳定性的支承体。本专利技术限流装置的优选扩展由从属权利要求给出。在此可以考虑将它们的特征相互组合地应用。若在线圈中将超导体以其衬带侧朝外设置，则是尤其有利的。另外，可以在线圈中在间隔支承件与超导体或线圈匝的各相邻衬带之间设置绝缘薄膜。优选可以采用设计为至少一个波浪形的间隔膜片的间隔支承件。利用这种间隔膜片可以简单的方式构成用于冷却介质的流动路径。就线圈的足够自稳定的结构而言，可以将线圈的超导体和间隔支承件一起借助于人造树脂在保留冷却介质路径的情况下相互粘接在一起。在此相宜地仅在这些构件的相互接触区域内实施这种粘接。为了确保达到足够冷却介质流通用的横截面，线圈匝的相互间距至少为1mm。特别有利的是，至少在超导体结构的一个纵侧在其覆盖层与衬带之间设有至少一个由普通导电的接触材料制成的接触元件，在此对于所述限流装置的普通导电的限流状态应该适用于下列关系式RK＞3·RL，优选RK＞10·RL其中，RL为不带有接触元件的导体结构沿所述印制导线全长的电阻，以及RK为所述至少一个接触元件沿全长的电阻。在此，可以将带状超导体供限流装置在超导与普通导电状态之间转换过程利用的长度理解为所述全长。在此，电阻RL由衬带、覆盖层的电阻以及超导层的最大可能普通导电电阻的并联电路组成。如果采用多个接触元件，则它们同样构成具有电阻值为RK的总电阻的并联电路。该值RK可以以已知的方式通过对至少一个接触元件的材料的选择或其材料的电阻率ρ以及通过厚度或可供使用的导电横截面来进行调整。与限流装置的这种构成相关的优点尤其在于，金属衬带和普通导电的覆盖层以及进而还有与其电相连的超导层沿电流方向看至少在部分区域内沿结构的长度处于相互的电接触中并且因此即便在骤冷的情况下也能位于一个唯一的电位上。以此方式防止通过缓冲层发生击穿。对于所述限流装置实施方式还可以单独或者组合地附加采用下列措施-通常所述至少一个接触元件的平均厚度小于1μm，优选小于0.5μm。确切地说，相应薄的层对于充分的电连接而言已能有利地满足，因为利用这些层只实现电连接，但不导通较大的电流。-作为至少一个接触元件的材料尤其可以采用Au或Ag或Cu或具有所述各元素或至少另一合金成分的合金。相应的接触元件可以例如通过焊接方法安置在所述导体结构的纵侧或借助于钎料制成。因为只在侧面实施焊接，因此相应地降低了损坏HTS材料的危险。-尤其优选地可以将接触元件设计为全方位地环绕所述导体结构的包封元件，其中可以将这样的包封元件设计为电镀层，这样的电镀层因为只需要较小的厚度，所以可以以特别简单且有助于保护HTS材料的方式制造。取代特殊的接触元件的实施可以在限流装置内至少在所述导体结构的至少一个侧边的部分区域内实施这样的机械变形，即，使得所述覆盖层和衬带处于电接触中。与限流装置的这种实施方式相关的优点尤其在于，所述金属衬带和普通导电的覆盖层以及进而还有与其电连接的超导层沿电流导通方向看至少沿结构长度在部分区域内处于相互的电接触状态并因此就是在骤冷情况下也处于唯一的电位上。以此方式防止通过缓冲层击穿。由于在通常情况下在侧向边缘处超导层的超导特性总是由于制造技术的限制而变差，所以合理的是，在导体结构的至少一个纵侧上实施相应的变形。其中，在所述至少一个侧边上的电接触可以通过挤压或轧制变形方便地实现。为了防止通过至少一个在覆盖层及超导层与金属衬带之间的缓冲层的电击穿，可以通过下述方式也将这些部分置于相同的电位，即，对于缓冲层的材料至少在部分区域内选择一种具有对此足够的导电性的材料。为此有利地选择一种在超导层与衬带之间形成的过渡电阻最高为10-3Ω·cm2、优选最高为10-5Ω·cm2的材料。为了保持该条件，优选缓冲层材料具有最高为5000μΩ·cm、优选最高为500μΩ·cm的平均电阻率。对此尤其适用的材料是La-Mn-O或Sr-Ru-O或La-Ni-O或In-Sn-O类型的材料。本专利技术限流装置的其它优选实施方式可以从上文未述及的从属权利要求中获知。附图说明下面参照附图借助本专利技术限流装置的优选实施方式对本专利技术进行详细阐述。在此在附图分别以极为示意的形式示出图1分别以俯视图示出限流装置的盘形线圈的双线结构以及该盘形线圈的细节；图2以斜视图示出将多个这种盘形线圈连接成三相设置；图3以斜视图示出用于按照图1或图2的盘形线圈的YBCO带状导体的结构；图4以横截面视图示出用于按照图1或2的盘形线圈的YBCO带状导体结构的第二种实施方式；以及图5以相应的视图示出YBCO带状导体的与图4所示结构不同的实施方式。在此在附图中对对应的构件分别采用相同的附图标记。具体实施例方式在图1中示出本专利技术限流装置的一个共同以附图标记11表示的线圈结构的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电阻式超导限流装置，其印制导线－由带状超导体构成，该带状超导体的ＡＢ↓［２］Ｃｕ↓［３］Ｏ↓［Ｘ］类型的氧化高越变温度超导材料作为层（５）敷设在由普通导电的基底金属构成的衬带（３）上，其中Ａ为至少一种包含钇的稀有土族金属，Ｂ为至少一种碱土金属，－构成为双线线圈（１１），其中在相邻的线圈匝（１２ｉ）之间保留冷却介质（Ｋ）可流通的间距（ａ），其特征在于，.所述带状超导体（２）的结构（７）至少包含：－至少一个设置在所述衬带（３）与超导层（５）之间的由氧化缓冲材料构成的缓冲层（４），以及－在所述超导层（５）上敷设的由普通导电的覆盖金属构成的覆盖层（６），.所述线圈（１１）通过所述超导体（２）构成为自稳定的，以及.在相邻的线圈匝（１２ｉ）之间至少设置一个用于冷却介质（Ｋ）的透明间隔支承件（１４）。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】DE 2004-10-4 10 2004 048 646.81.一种电阻式超导限流装置，其印制导线-由带状超导体构成，该带状超导体的AB2Cu3OX类型的氧化高越变温度超导材料作为层(5)敷设在由普通导电的基底金属构成的衬带(3)上，其中A为至少一种包含钇的稀有土族金属，B为至少一种碱土金属，-构成为双线线圈(11)，其中在相邻的线圈匝(12i)之间保留冷却介质(K)可流通的间距(a)，其特征在于，·所述带状超导体(2)的结构(7)至少包含-至少一个设置在所述衬带(3)与超导层(5)之间的由氧化缓冲材料构成的缓冲层(4)，以及-在所述超导层(5)上敷设的由普通导电的覆盖金属构成的覆盖层(6)，·所述线圈(11)通过所述超导体(2)构成为自稳定的，以及·在相邻的线圈匝(12i)之间至少设置一个用于冷却介质(K)的透明间隔支承件(14)。2.按照权利要求1所述的限流装置，其特征在于，在所述线圈(11)中所述超导体(2)以其衬带侧朝外地设置。3.按照权利要求1或2所述的限流装置，其特征在于，在所述线圈(11)中在所述间隔支承件(14)与超导体(2)的各相邻衬带(3)之间设置绝缘薄膜(17)。4.按照权利要求1至3中任一项所述的限流装置，其特征在于，所述间隔支承件(14)设计为至少一个波浪形的间隔膜片。5.按照权利要求1至4中任一项所述的限流装置，其特征在于，所述线圈(11)的超导体(2)和所述间隔支承件(14)借助于人造树脂在保留冷却介质路径的情况下相互粘接在一起。6.按照权利要求1至5中任一项所述的限流装置，其特征在于，所述线圈匝(12i)相互间的间距至少为1mm。7.按照权利要求1至6中任一项所述的限流装置，其特征在于，所述覆盖层(6)由多个金属材料层组成。8.按照权利要求1至7中任一项所述的限流装置，其特征在于，所述缓冲层(4)由多个不同的氧化材料层组成。9.按照权利要求1至8中任一项所述的限流装置，其特征在于，在所述覆盖层(6)与衬带(3)之间设置至少一个电接触。10.按照权利要求9所述的限流装置，其特征在于，至少在所述超导体(2)的结构(7)的一个纵侧在所述覆盖层(6)与衬带(3)之间设有至少一...

【专利技术属性】
技术研发人员：汉斯彼得克雷默，沃尔夫冈施米特，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]