多丝导体及其制造方法技术

本发明专利技术涉及一种多丝导体(1)，所述多丝导体设计为带有带状基片(2)和至少一个超导层(3)，其中超导层(3)分为若干丝(20、20’)。带状基片(2)具有平行于其纵向延伸的第一方向，且至少一个丝(20、20’)具有平行于其纵向延伸的第二方向。第一方向和第二方向形成了不为零的角度。多丝导体(1)尤其可设计为使得丝(20、20’)形成在导体的正面(9)和背面(10)上且这样地相互电连接，从而产生交错的导体。本发明专利技术进一步涉及此多丝导体(1)的制造方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及带有带状基片和至少一个超导层的多丝导体。至少一个超导层形成在带状基片的至少一个表面上且分为丝。带状基片具有平行于其纵向延伸的第一方向，且至少一个丝具有平行于其纵向延伸的第二方向。此外，本专利技术涉及此多丝导体的制造方法。
技术介绍
带有超导层的多丝导体尤其用作超导装置内的导体。因此，多丝导体例如可使用在磁共振断层成像设备、马达、发电机或限流器内的超导绕组。特别地，在使用高温超导 (HTS)材料、例如Y2BaCu3O7时，在液氮的温度下已达到导体的超导特性。因此，可实现可靠和廉价的超导装置。第二代(2G)技术的HTS导体具有特别是YBCO制成的陶瓷的单晶HTS薄膜作为载流层，所述载流层形成在金属带状载体上。为将单晶HTS薄膜敷设在载体上，将载体涂覆以带有纹理的多层缓冲层，在所述缓冲层上通过例如蒸镀、激光沉积或化学分解的分离方法敷设HTS层。在HTS层上另外地敷设正常导电的保护或稳定层，所述保护或稳定层可将HTS层中的缺陷和变成正常导电的短路部分导电桥接，且保护HTS层不受机械损坏。正常导电的层通常由银和/或铜制成。在其上敷设由缓冲层、HTS层和稳定层形成的叠层的带状载体通常具有毫米级至厘米级范围内的宽度。在交流应用中，通常出现垂直于带状载体的时变的场分量。因此，在HTS层中、且以更小程度也在稳定层中感应出循环的屏蔽电流，所述屏蔽电流与传输电流叠加。此屏蔽电流导致电损耗，所述电损耗以热的形式释放，且必须由冷却装置从HTS导体中导出。因此，降低或完全消除了由于使用HTS导体而实现的相对于经典的欧姆导体的节能方面的经济上的优点。每长度的损耗Ph/L与交变场幅值Δ B、频率f、临界电流I。和垂直于磁场的有效导体宽度df成比例:Ph/L = fX ABXIcXdf在NbTi和Nb3Sn超导体中损耗降低，这通过将横截面分为许多具有小4的细丝来实现，所述细丝嵌入在例如铜的金属基质内。但此措施仅当导体是绞合的时有效的。此原理在HTS导体上的转化通过Roebel导体给出、从WO 03/100875 A2中已知此 Roebel导体，该导体由敷设有多个平行的HTS层的带状载体构成。在HTS导体的相应的结构中的损耗通过单独带的宽度确定。为最小化损耗，例如从US 2007/0191202A1中已知，将超导层和由铜制成的稳定层通过平行于带状载体的纵向方向的纵向沟槽分为若干丝。用于形成到达直至载体的纵向沟槽或凹槽的方法包括机械处理、化学蚀刻、激光处理、光敏技术和局部破坏结晶次序。从而将载体上的丝分为多个单独的丝，所述单独的丝平行于载体的纵向轴线延伸。作为有效的导体宽度Clf得到了载体上的单个丝的宽度，这与作为丝的带有超导涂层的载体的宽度不同。虽然在短的导体样件中证实了损耗的降低，但是在长的导体件中，例如在超导绕4组中，丝之间的磁耦合未消除且此外在外部交变场中，例如在线圈中存在的交变场中，感应出大的屏蔽电流。屏蔽电流可升高超导材料的临界电流密度，因此超导体过渡到电阻区域内。存在明显的电损耗，该电损耗又必须以热的形式导出。
技术实现思路
因此，本专利技术所要解决的技术问题是提供一种多丝导体，所述多丝导体与现有技术下已知的多丝导体相比具有进一步降低的电损耗。特别地，根据本专利技术的多丝导体所要解决的技术问题是将多丝导体中的电流在外部交变场中的感应最小化。本专利技术所要解决的另外的技术问题是提供一种多丝导体的制造方法，所述多丝导体在多丝导体内电流在外部交变场中的感应最小化时具有最小的电损耗。所给出的关于多丝导体要解决的技术问题以权利要求1的特征解决，关于多丝导体的制造方法要解决的技术问题以权利要求11的特征解决。根据本专利技术的多丝导体的有利构造和多丝导体的制造方法从各自对应的从属权利要求中得到。在此，并列的权利要求的特征可与各从属权利要求的特征或优选地也与多个从属权利的特征组合。根据本专利技术的多丝导体具有带状基片和至少一个超导层。至少一个超导层形成在带状基片的至少一个表面上，且分为若干丝。带状基片具有平行于其纵向延伸的第一方向， 而所述至少一个丝具有平行于其纵向延伸的第二方向。所述带状导体的第一方向和所述至少一个丝的第二方向形成了大于零的角度。以此，有效地降低了在交变场应用中的损耗和技术上的超导层内的局部损坏位置的影响，在多丝导体使用在例如线圈内时，在所述线圈中导体重叠地缠绕。特别地，在双丝缠绕的线圈中实现了明显的损耗降低。通过与多丝导体垂直的交变场幅值ΔΒ导致的损耗 Ph不取决于导体宽度，而是取决于单个丝的宽度。磁滞损耗的份额降低Tdf/b倍。在磁应用中，例如在其中要求高的场精度的核自旋断层成像、核磁共振频谱仪中和加速器中，通过更小的且在丝宽度上局部化的屏蔽电流使得在使用空间内所产生的场误差得以明显降低。特别有利的是带状基片的第一方向和至少一个丝的第二方向之间的角度在30度至60度之间，特别是为45度。至少一个丝可完全沿第二方向形成，特别地无平行于第一方向的纵向分量。沿第一方向的纵向分量在例如双丝缠绕的线圈的使用中使损耗升高。带状基片可在正面具有第一表面且在背面具有对置的第二表面，其中在第一表面和第二表面上都形成多个丝。第一表面的丝可具有第二方向，所述第二方向与平行于第二表面的丝的纵向方向的第三方向不同。以此，在导体中实现了类似于双丝缠绕的线圈内的损耗降低的降低效果。在此，特别地在导体的交错构造中产生了低损耗的电流传输。为此，正面的至少一个丝可与背面的至少一个丝导电地连接，尤其是通过至少一个层导电地连接，所述层形成在带状基片的一个或两个侧面上的至少一个第三表面上。交错长度可在20cm的范围内。如果一个表面上的至少两个相邻的丝之间构造至少一个电桥，则可特别有效地实现对于超导层内的缺陷位置的桥接，且因此进一步降低损耗。通过桥或多个桥形成了至少两个相邻的丝之间的电连接。至少一个电桥可布置在所述表面的中间，尤其是使桥的延伸方向平行于带状基片的第一方向。带有降低的局部电流传输能力的有缺陷的丝通过电桥和相邻的丝被电桥接。多丝导体可具有叠层，所述叠层由带状载体材料、至少一个缓冲层、至少一个超导层特别是高温超导(HTS)层和/或至少一个稳定层组成。缓冲层实现了在载体材料上的外延定向生长的单晶超导层。高温超导层使带有超导特征的多丝导体即使在液氮的温度范围内也能够使用。稳定层保护超导层不受机械损坏，且将超导层内具有降低的电流传输能力的局部位置电桥接，即所述稳定层进行机械和电方面的稳定和保护。载体材料可由金属，特别是由钢制成。至少一个缓冲层可包括由Al、氧化钇、IBAD MgO.Homo-epi MgO,LMO组成的组中的至少一种材料，或包括此材料的组合或合金或包括此材料的叠层。至少一个超导层可由YBCO形成。至少一个电桥也可由YBCO形成，特别地由至少一个高温超导层的YBCO形成。这实现了通过桥的无损耗的电传输。至少一个稳定层可由铜或银形成，或包括带有至少一个铜层和/或至少一个银层的叠层。至少一个电桥也可由至少一个稳定层的材料形成或包括此材料，这允许了电桥的简单的制造。载体材料的厚度可在50至IOOym的范围内，且宽度在IOmm的范围内。至少一个缓冲层的厚度可在IOOnm的范围内。至少一个超导层的厚度可在1 μ m的范围内，且至少一个丝的宽度可在0. 5m本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：G里斯，HW纽米勒，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：