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DE20002591U1 - Fully transposed high-Tc composite superconductor and device for its production - Google Patents

Fully transposed high-Tc composite superconductor and device for its production

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DE20002591U1
DE20002591U1 DE20002591U DE20002591U DE20002591U1 DE 20002591 U1 DE20002591 U1 DE 20002591U1 DE 20002591 U DE20002591 U DE 20002591U DE 20002591 U DE20002591 U DE 20002591U DE 20002591 U1 DE20002591 U1 DE 20002591U1
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DE
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conductors
conductor
bending
composite superconductor
width
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DE20002591U
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German (de)
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Siemens Corp
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Description

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BeschreibungDescription

Volltransponierter Hoch-Tc-Verbundsupraleiter sowie Vorrichtung zu dessen Herstellung
5
Fully transposed high-T c composite superconductor and device for its production
5

Die Neuerung bezieht sich auf einen volltransponierten Verbundsupraleiter mit zumindest annähernd rechteckigem Querschnitt, der mehrere nach Art eines Roebelstabes zusammengefasste Teilleiter enthält, welche jeweils - einen zumindest annähernd rechteckigen Querschnitt mit einer Breite B,The innovation relates to a fully transposed composite superconductor with at least an approximately rectangular cross-section, which contains several sub-conductors combined in the manner of a Roebel rod, each of which has - an at least approximately rectangular cross-section with a width B,

- mindestens einen Leiterkern aus einem Hoch-Tc-Supraleitermaterial in einer Matrix und/oder Umhüllung aus normalleitendem Material- at least one conductor core made of a high-T c superconductor material in a matrix and/or sheath made of normally conductive material

sowieas well as

- bezüglich eines seitlichen Biegens in der Ebene der Breite B einen vorbestimmten Biegeradius und eine vorbestimmte Biegezonenlänge- with respect to lateral bending in the plane of width B, a predetermined bending radius and a predetermined bending zone length

aufweisen. Ein entsprechender Verbundsupraleiter geht aus „IEEE Transactions on Applied Superconductivity*, Vol. 9, No. 2, Juni 1999, Seiten 111 bis 121 hervor. Die Neuerung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Herstellung dieses Verbundsupraleiters .A corresponding compound superconductor is described in "IEEE Transactions on Applied Superconductivity*, Vol. 9, No. 2, June 1999, pages 111 to 121. The innovation also relates to a device for producing this compound superconductor.

Eine energietechnische Anwendung von Hoch-Tc-Supraleitern (nachfolgend als HTS-Leiter abgekürzt) z.B. zur Realisierung von Transformator- oder Maschinenwicklungen erfordert verlustarme Leiter mit Wechselstrom-Nennwerten bis in den Kilo-Ampere-Bereich. Zur Verfügung stehen zur Zeit jedoch nur HTS-Bandleiter geringen Querschnitts und mit Stromtragfähigkeitswerten von etwa 50 bis 100 Aeff bei 77 K im magnetischen Eigenfeld. Zudem sind diese Bandleiter mechanisch sehr empfindlich, und deren elektrische Eigenschaften hängen stark von Betrag und Richtung des lokalen Magnetfeldes, in dem sie sich befinden, ab.An energy-related application of high-T c superconductors (hereinafter abbreviated as HTS conductors), e.g. for the realization of transformer or machine windings, requires low-loss conductors with alternating current ratings up to the kilo-ampere range. However, only HTS strip conductors with a small cross-section and current-carrying capacity values of around 50 to 100 Aeff at 77 K in the magnetic field are currently available. In addition, these strip conductors are mechanically very sensitive, and their electrical properties depend heavily on the magnitude and direction of the local magnetic field in which they are located.

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Aus diesen Gründen sieht man sich gezwungen, technisch einsetzbare Hochstrom-Supraleiter aus vielen einzelnen, parallelen Bandleitern in Form von sogenannten Verbundleitern z.B. gemäß der DE 27 36 157 B2 aufzubauen, wobei nach einer mögliehst kontinuierlichen, anwendungsfertigen Ausbildung getrachtet wird. Für Wechselstromanwendungen im Rahmen von Industriefrequenzen (im allgemeinen bis 60 Hz) müssen außerdem die nachfolgend als Teilleiter oder Einzelleiter bezeichneten Bandleiter solcher Verbundleiter gegeneinander isoliert und systematisch transponiert bzw. verdrillt werden, um eine gleichmäßige Stromverteilung im Gesamtquerschnitt und damit geringe Wechselstromverluste zu gewährleisten.For these reasons, it is necessary to construct technically usable high-current superconductors from many individual, parallel strip conductors in the form of so-called composite conductors, e.g. in accordance with DE 27 36 157 B2, with the aim of achieving a design that is as continuous and ready for use as possible. For alternating current applications within the scope of industrial frequencies (generally up to 60 Hz), the strip conductors of such composite conductors, referred to below as partial conductors or individual conductors, must also be insulated from one another and systematically transposed or twisted in order to ensure an even current distribution in the overall cross-section and thus low alternating current losses.

Transponierte Verbundleiter mit hoher Wechselstromtragfähigkeit sind prinzipiell bekannt. Sie können folgendermaßen ausgeführt sein:Transposed composite conductors with high alternating current carrying capacity are known in principle. They can be designed as follows:

- Als sogenannte „Leiterstäbe', z.B. in Form von Roebel-, Schränk- oder Gitterstäben, mit Teilleitern aus Kupfer z.B. für große Wechselstrommaschinen, - als sogenannte „Drill-Leiter' mit Teilleitern aus Kupfer für Transformatoren oder Drosseln,- As so-called "conductor bars", e.g. in the form of Roebel, Schränk or lattice bars, with partial conductors made of copper, e.g. for large AC machines, - as so-called "drill conductors" with partial conductors made of copper for transformers or chokes,

als sogenannte transponierte „Flach- oder Rundleiter* mit Teilleitern aus metallischen Supraleitern wie z.B. NbTi in Cu (vgl. die genannte DE 27 36 157 B2). 25as so-called transposed "flat or round conductors" with partial conductors made of metallic superconductors such as NbTi in Cu (cf. the aforementioned DE 27 36 157 B2). 25

Auch ein Transponieren von HTS-Leitern zur Erhöhung einer Wechselstromtragfähigkeit ist bekannt. Diesbezügliche konkrete Auslegungsbetrachtungen und Konstruktionshinweise beziehen sichTransposing HTS conductors to increase the AC carrying capacity is also known. Specific design considerations and construction instructions in this regard refer to

- auf ein kontinuierliches Transponieren von runden oder praktisch runden HTS-Teilleitern in Einfach- oder Mehrfach-Seilen (vgl. z.B. sogenanntes „Rutherford Cable' in „IEEE Transactions on Applied Superconductivity', Vol.7, No.2, Juni 1997, Seiten 958 bis 961), - auf ein Erreichen eines kontinuierlichen Transpositionseffektes in Energiekabeln durch Variation der Steigung verseilter bandförmiger HTS-Teilleiter von Leiterschicht zu- on a continuous transposition of round or practically round HTS sub-conductors in single or multiple cables (cf. e.g. so-called "Rutherford Cable" in "IEEE Transactions on Applied Superconductivity", Vol.7, No.2, June 1997, pages 958 to 961), - on achieving a continuous transposition effect in power cables by varying the pitch of stranded ribbon-shaped HTS sub-conductors from conductor layer to

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Leiterschicht (sogenanntes „Pitch Adjustment*; vgl. WO 96/39705),Conductor layer (so-called “pitch adjustment*; cf. WO 96/39705),

auf das sogenannte „In-situ*-Transponieren, d.h. das schrittweise Transponieren während der Wicklungsherstellung direkt auf dem Wickelkörper, z.B. einer Transformatorwicklung (vgl. z.B. „IEEE Transactions on Applied Superconductivity', Vol.7, No.2, Juni 1997, Seiten 298 bis 301) .on the so-called "in-situ* transposition, i.e. the step-by-step transposition during winding manufacture directly on the winding body, e.g. a transformer winding (cf. e.g. "IEEE Transactions on Applied Superconductivity', Vol.7, No.2, June 1997, pages 298 to 301).

Aus der eingangs genannten Literaturstelle aus „IEEE Transactions on Applied Superconductivity" geht der prinzipielle Aufbau eines volltransponierten Verbundsupraleiters aus HTS-Teilleitern nach Art eines Roebelstabes hervor. Der gezeigte Verbundsupraleiter ist dabei aus Teilleitern nach Konzepten zusammengesetzt, wie sie mit Teilleitern aus klassischen Supraleitermaterialien wie z.B. NbTi realisiert werden. Es zeigt sich jedoch, dass bei einem derartigen Aufbau nur eine verhältnismäßig geringe Stromtragfähigkeit des gesamten Verbundleiters zu erreichen ist.The literature reference from "IEEE Transactions on Applied Superconductivity" mentioned at the beginning shows the basic structure of a fully transposed composite superconductor made of HTS subconductors in the manner of a Roebel rod. The composite superconductor shown is composed of subconductors according to concepts that are realized with subconductors made of classic superconductor materials such as NbTi. However, it turns out that with such a structure only a relatively low current-carrying capacity of the entire composite conductor can be achieved.

Aufgabe der vorliegenden Neuerung ist es deshalb, den Verbundsupraleiter mit den eingangs genannten Merkmalen dahingehend auszugestalten, dass er gegenüber diesem Stand der Technik eine vergleichsweise höhere Stromtragfähigkeit besitzt.The aim of the present innovation is therefore to design the composite superconductor with the features mentioned above in such a way that it has a comparatively higher current-carrying capacity compared to the state of the art.

Dabei sollen die ursprüngliche Stromtragfähigkeit seiner einzelnen bandförmigen Teilleiter optimal auszunutzen und die Risiken zu minimieren sein, die aus der mechanischen Empfindlichkeit und der elektrischen Anisotropie der Teilleiter herrühren. Der Verbundsupraleiter soll in praktisch beliebiger Länge herzustellen sein.The original current-carrying capacity of its individual strip-shaped sub-conductors should be optimally exploited and the risks arising from the mechanical sensitivity and electrical anisotropy of the sub-conductors should be minimized. The composite superconductor should be able to be manufactured in practically any length.

Diese Aufgabe wird gemäß der Neuerung dadurch gelöst, dass für jeden der Teilleiter der Biegeradius R größer als das lOOfache der Breite B sowie die Biegezonenlänge H größer als das 20fache der Breite B ist und dass Mittel zur Fixierung der Teilleiter untereinander vorgesehen sind.According to the innovation, this task is solved in that for each of the partial conductors the bending radius R is greater than 100 times the width B and the bending zone length H is greater than 20 times the width B and that means are provided for fixing the partial conductors to one another.

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Bei den Maßnahmen gemäß der Neuerung wird von der Überlegung ausgegangen, dass beim Aufbau des Verbundsupraleiters nach Art eines Roebelstabes aus mehreren insbesondere vollisolierten, volltransponierten HTS-Bandleitern als Teilleitern die notwendigen laufenden Kröpfungen bzw. Hochkantbiegungen und Flachbiegungen der Teilleiter kritische Biegeradienwerte nicht unterschreiten dürfen. Es wurde erkannt, dass gemäß der Neuerung mit der gleichzeitigen Wahl des Biegeradius" und der Biegezonenlänge in Abhängigkeit von der Teilleiterbreite Be-Schädigungen der supraleitenden Leiterkerne der Teilleiter beim Biegen zur Ausbildung des Roebelstabaufbaus, d.h. bei der sogenannten „Verroebelung* vermieden werden. Dabei sind mit der besonderen Wahl der vorgenannten beiden Größen die Biegeradien für das bei der Verroebelung erforderliche Biegen auch um die Flachseiten ohne weiteres einzuhalten und liegen in üblichen Größenordnungen. So kann dann vorteilhaft jeder Teilleiter additiv zur Stromtragfähigkeit des gesamten Verbundsupraleiters in hohem Maße beitragen. Da die Biegezonenlänge H wesentlich größer ist als bei einem von klassischen Supraleitern her bekannten Aufbau gemäß dem genannten Stand der Technik, ergibt sich ein verhältnismäßig lockerer Verbund, der Mittel zur Fixierung der Teilleiter untereinander und damit des gesamten Verbundleiters erforderlich macht. Diese Fixierungsmittel sind unter dem Gesichtspunkt einer weiteren Verarbeitung des Verbundsupraleiters zu wählen.The measures in accordance with the innovation are based on the consideration that when constructing the composite superconductor in the manner of a Roebel bar from several, in particular fully insulated, fully transposed HTS strip conductors as sub-conductors, the necessary ongoing cranking or edgewise bending and flat bending of the sub-conductors must not fall below critical bending radii values. It was recognized that, according to the innovation, with the simultaneous selection of the bending radius" and the bending zone length depending on the partial conductor width, damage to the superconducting conductor cores of the partial conductors during bending to form the Roebel rod structure, i.e. during the so-called "Verroebeling*, is avoided. With the special selection of the two aforementioned sizes, the bending radii for the bending required for Verroebeling, including around the flat sides, can be easily maintained and are in the usual order of magnitude. In this way, each partial conductor can advantageously contribute significantly to the current-carrying capacity of the entire composite superconductor. Since the bending zone length H is significantly larger than in a structure known from classic superconductors according to the aforementioned state of the art, a relatively loose connection is obtained, which requires means for fixing the partial conductors to one another and thus to the entire composite conductor. These fixing means must be selected with the view to further processing of the composite superconductor.

Verbundsupraleiter nach der Neuerung zeichnen sich deshalb vorteilhaft durch eine hohe Stromtragfähigkeit und eine großtechnische Herstellungsmöglichkeit insbesondere hinsichtlich großer Leiterlängen aus.Composite superconductors according to the innovation are therefore advantageously characterized by a high current-carrying capacity and the possibility of large-scale production, especially with regard to long conductor lengths.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verbundsupraleiters nach der Neuerung gehen aus den von Anspruch 1 abhängigen Sachansprüchen hervor.
35
Advantageous embodiments of the composite superconductor according to the innovation emerge from the substantive claims dependent on claim 1.
35

In Hinblick auf eine Minimierung der Gefahr einer Stromdegradation des Verbundsupraleiters nach der Neuerung wird vor-In order to minimize the risk of current degradation of the composite superconductor after the innovation,

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teilhaft für die Teilleiter ein Biegeradius R von mindestens dem 150-Fachen der Breite B und/oder eine Biegezonenlänge H von mindestens dem 50-Fachen der Breite B vorgesehen.For the partial conductors, a bending radius R of at least 150 times the width B and/or a bending zone length H of at least 50 times the width B is provided.

Prinzipiell ist es möglich, für den Aufbau von Verbundsupraleitern nach der Neuerung unterschiedliche Teilleiter, z.B. mit und ohne Supraleitermaterial, und/oder mit verschiedenem Querschnitt zu verwenden.Im Hinblick auf eine gleichmäßige Stromverteilung über den gesamten Verbundleiterquerschnitt ist es jedoch von Vorteil, wenn eine Zusammenfassung von Teilleitern mit gleichem Aufbau vorgesehen wird.In principle, it is possible to use different sub-conductors, e.g. with and without superconductor material, and/or with different cross-sections, for the construction of composite superconductors according to the innovation. However, with regard to an even current distribution over the entire composite conductor cross-section, it is advantageous if a combination of sub-conductors with the same structure is provided.

Für den Verbundsupraleiter nach der Neuerung kommen als Fixierungsmittel Verklebungen oder Verlötungen der Teilleiter untereinander in Frage. Vorzugsweise wird eine Bandagierung oder Umspinnung vorgesehen, um dem Verbundsupraleiter eine hinreichende Flexibilität zu verleihen. Dabei kann im Hinblick auf eine eventuelle spätere Inmprägnierung mit einem Kunstharz oder auf einen guten Kühlmittelzutritt die Bandagierung oder Umspinnung insbesondere entsprechend transparent oder saugfähig ausgeführt sein.For the composite superconductor according to the innovation, adhesives or soldering of the partial conductors to one another are possible fixing means. Preferably, bandaging or wrapping is provided in order to give the composite superconductor sufficient flexibility. In this case, the bandaging or wrapping can be designed to be transparent or absorbent in particular in view of possible later impregnation with a synthetic resin or good access to coolant.

Vorteilhaft wird der Verbundsupraleiter mit Teilleitern aufgebaut, die jeweils ein Verhältnis ihrer Breite B zur jeweiligen Leiterdicke D zwischen 5 und 40, vorzugsweise zwischen 10 und 20 aufweisen. Entsprechende Teilleiter , die kommerziell gefertigt werden, sind besonders zu einer Verroebelung unter Einhaltung der genannten Mindestwerte geeignet.The composite superconductor is advantageously constructed with partial conductors, each of which has a ratio of its width B to the respective conductor thickness D of between 5 and 40, preferably between 10 and 20. Corresponding partial conductors, which are manufactured commercially, are particularly suitable for Roebeling while complying with the minimum values mentioned.

Im Hinblick auf eine Verringerung der Wechselstromverluste bei einem Einsatz von Verbundsupraleitern nach der Neuerung werden sie vorteilhaft mit Teilleitern aufgebaut, von denen zumindest einige gegenseitig elektrisch isoliert sind.With a view to reducing alternating current losses when using composite superconductors according to the innovation, they are advantageously constructed with partial conductors, at least some of which are mutually electrically insulated.

Derartige Verbundsupraleiter sind folglich insbesondere in einer energietechnischen Einrichtung mit WechselstrombetriebSuch composite superconductors are therefore particularly suitable for use in an AC power system

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wie &zgr;.B.in einem Transformator oder einer elektrischen Maschine zu verwenden.such as in a transformer or an electrical machine.

Zu einer quasi kontinuierlichen Herstellung eines Verbundsupraleiters nach der Neuerung wird vorteilhaft eine Vorrichtung vorgesehen, die Mittel zu einem reusenartigen Zusammenführen der einzelnen Teilleiter von Vorratsspulen über einen Biegebereich und einen Führungsbereich in einer Verroebelungszone derart besitzt, dass die Leiterquerschnittslage zumindest weitgehend konstant, beispielsweise horizontal bleibt, und die Mittel zum Transport des nunmehr verroebelten Aufbaus über eine Vorschubeinheit und einen Fixierungsbereich in eine Aufwickelspule aufweist. In dem Fixierungsbereich erfolgt vorzugsweise eine Bandagierung oder Umspinnung des Leiteraufbaus. Mit einer solchen Vorrichtung lassen sich vorteilhaft die Grundforderungen an eine HTS-Roebelleiter-Herstellung erfüllen. Insbesondere ist der Unvermeidbarkeit der HTS-typischen sehr langen Biegezonen zu entsprechen durch eine funktioneile Trennung und örtliche Hintereinanderverteilung der Schritte „Lagesteuerung', „Halten", „Biegen', „Versetzen' und „Zusammenfassen' bzw. 'Kombinieren'.For a quasi-continuous production of a composite superconductor according to the innovation, a device is advantageously provided which has means for a net-like merging of the individual partial conductors from supply spools via a bending area and a guide area in a Roebeling zone in such a way that the conductor cross-sectional position remains at least largely constant, for example horizontal, and has the means for transporting the now Roebeled structure via a feed unit and a fixing area into a winding spool. In the fixing area, the conductor structure is preferably taped or wrapped. With such a device, the basic requirements for HTS Roebel conductor production can advantageously be met. In particular, the inevitability of the very long bending zones typical of HTS must be met by a functional separation and spatial sequential distribution of the steps "position control", "holding", "bending", "moving" and "combining" or "combining".

Vorteilhaft können die Vorratsspulen der Vorrichtung an einer Drehscheibe drehbeweglich befestigt sein.Advantageously, the supply reels of the device can be rotatably mounted on a turntable.

In der Vorrichtung erfolgt die Zuführung der Teilleiter in die Verroebelungszone vorteilhaft mittels einer rotierenden Schlitzführungsscheibe. In der Verroebelungszone können dabei vorteilhaft feststehende Führungselemente und ein Roebelkanal vorhanden sein.In the device, the partial conductors are fed into the Roebeling zone advantageously by means of a rotating slotted guide disk. In the Roebeling zone, fixed guide elements and a Roebel channel can advantageously be present.

Die Neuerung wird nachfolgend an Hand der Zeichnung noch weiter erläutert. Dabei zeigen jeweils schematisch deren Figur 1 den Aufbau eines volltransponierten Verbundsupraleiters nach der Neuerung,The innovation is explained in more detail below using the drawing. Figure 1 shows schematically the structure of a fully transposed composite superconductor according to the innovation,

deren Figur 2 in einem Diagramm die Biegezonenlänge und den bleibenden Biegeradius in Abhängigkeit von demFigure 2 shows in a diagram the bending zone length and the remaining bending radius as a function of the

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angewandten Biegeradius bei der Herstellung von Verbundleitern nach der Neuerung,applied bending radius in the manufacture of composite conductors according to the innovation,

deren Figuren 3 und 4 Biegeradien für die dem Diagramm der Figur 2 zu Grunde gelegte Herstellung,Figures 3 and 4 show bending radii for the production underlying the diagram in Figure 2,

undand

deren Figur 5 eine Vorrichtung zur Herstellung dieses Leiters .Figure 5 shows a device for producing this conductor.

In den Figuren sind sich entsprechende Teile mit denselben Bezugszeichen versehen.In the figures, corresponding parts are provided with the same reference numerals.

Bei dem in Figur 1 in Schrägansicht dargestellten Ausschnitt aus einem allgemein mit 2 bezeichneten Verbundsupraleiter nach der Neuerung wird von an sich bekannten Ausführungsformen solcher Leiter ausgegangen, die mehrere nach Art eines Roebelstabes zusammengefasste Teilleiter 3j enthalten (j = Anzahl der Teilleiter mit 1 < j < N) . Als Basisveröffentlichung einer Verroebelung sei auf die DE-PS 277 012 verwiesen. N Teilleiter 3j brauchen dabei mehr als N + 1 Rasterplätze. In der Figur 1 bedeutenThe section of a composite superconductor generally designated 2 according to the innovation shown in Figure 1 in an oblique view is based on known embodiments of such conductors which contain several sub-conductors 3j combined in the manner of a Roebel rod (j = number of sub-conductors with 1 < j < N). Reference is made to DE-PS 277 012 as the basic publication of a Roebel arrangement. N sub-conductors 3j require more than N + 1 grid positions. In Figure 1,

F FlachbiegezoneF Flat bending zone

Gi,2 Gerade, nicht-gebogene Stücke H Hochkant-BiegezoneGi,2 Straight, non-bent pieces H Edgewise bending zone

P periodischer Hochkant-Biegezonenabstand V VolltranspositionslängeP periodic edgewise bending zone spacing V full transposition length

D TeilleiterdickeD Partial conductor thickness

B Teilleiterbreite.B Partial conductor width.

Die genannten Größen sind dabei wie folgt miteinander verknüpft:
P = H + Gi + F + G2 und
The above-mentioned dimensions are linked as follows:
P = H + Gi + F + G 2 and

V=NxP (mit &ldquor;x* = Multiplikationssymbol).V=NxP (with &ldquor;x* = multiplication symbol).

Figur 1 zeigt ferner eine Draufsicht auf einen Ausschnitt aus diesem Verbundsupraleiter 2 sowie einen Ausschnitt aus einem einzigen Teilleiter (3i) aus dieser Draufsicht.Figure 1 also shows a plan view of a section of this composite superconductor 2 as well as a section of a single subconductor (3i) from this plan view.

&bull; *&bull; *

&bull; &diams;&bull;&diams;

GR OO G 3077GR OO G 3077

Bei den Teilleitern 3j handelt es sich um bekannte bandförmige Ein- oder Mehrkern-HTS-Leiter mit rechteckigem Querschnitt, wobei vorzugsweise alle Teilleiter gleich gestaltet sind und jeder Teilleiter dieselbe Leiterbreite B hat. Bei den Teilleitern kann es sich insbesondere um bekannte Ausführungsformen handeln, die im allgemeinen folgende Merkmale und Eigenschaften aufweisen:The partial conductors 3j are known strip-shaped single- or multi-core HTS conductors with a rectangular cross-section, whereby preferably all partial conductors are designed in the same way and each partial conductor has the same conductor width B. The partial conductors can in particular be known embodiments which generally have the following features and properties:

- Geometrie und Struktur: Sie haben kleine, flache Querschnitte (typisch um 1 mm2) mit sehr geringer Dicke (typisch zwischen 0,2 mm und 0,5 mm ; Breite bis ca. 4 mm).- Geometry and structure : They have small, flat cross-sections (typically around 1 mm 2 ) with very low thickness (typically between 0.2 mm and 0.5 mm ; width up to approx. 4 mm).

Von den verschiedenen existierenden Ausführungsformen kommen für den hier ins Auge gefassten Anwendungsbereich vorzugsweise sogenannte Multifllamentsupraleiter (mit mehreren supraleitenden Leiterkernen) in Frage: Das supraleitende keramische Material ist in Form feiner Filamente eingebettet in eine insbesondere aus Silber oder einer Silberlegierung bestehenden Matrix. Die Filamente sind dabei vorzugsweise verdrillt (zur Herabsetzung von Wechselstrom-Verlusten) . Als Supraleitermaterial gut geeignet ist die HTS-Vielstoffverbindungvom Typ (Bi, Pb) 2Sr2Ca2Cu3Ox (sogenanntes &ldquor;BPSCCO-2223-Materialw). Die Silbermatrix kann zweckmäßigerweise durch eine zusätzliche dünne Hülle z.B. aus einer Silber-Magnesium-Legierung verstärkt sein. Ein entsprechender, für die nachfolgenden Betrachtungen an Hand der Figuren 2 bis 4 zu Grunde gelegter konkreter HTS-Standardbandleiter ist aus &ldquor;IEEE Transactions on Applied Superconductivity', Vol. 9, No. 2, Juni 1999, Seiten 2480 bis 2485 bekannt. Er besitzt eine von einer AgMg-Hülle umgebene Ag-Matrix mit 55 darin eingelagerten, gegensetig vertwisteten Leiterkernen bzw.-filamenten aus dem BPSCCO-2223-HTS-Material. Seine Außendimensionen (ohne Isolation) sind 3,6 &khgr; 0,26 mm2. Er kann noch von einer Isolation z.B. aus Lupolen mit einer Dicke zwischen 0,03 und 0,05 mm umgeben sein.Of the various existing embodiments, so-called multifilament superconductors (with several superconducting conductor cores) are preferably suitable for the application area envisaged here: The superconducting ceramic material is embedded in the form of fine filaments in a matrix consisting in particular of silver or a silver alloy. The filaments are preferably twisted (to reduce alternating current losses). The HTS multi-material compound of the type (Bi, Pb) 2Sr 2 Ca 2 Cu 3 O x (so-called "BPSCCO-2223 material w " ) is well suited as a superconductor material. The silver matrix can expediently be reinforced by an additional thin shell, e.g. made of a silver-magnesium alloy. A corresponding concrete HTS standard strip conductor, which forms the basis for the following considerations based on Figures 2 to 4, is known from "IEEE Transactions on Applied Superconductivity", Vol. 9, No. 2, June 1999, pages 2480 to 2485. It has an Ag matrix surrounded by an AgMg shell with 55 oppositely twisted conductor cores or filaments made of the BPSCCO-2223-HTS material embedded in it. Its external dimensions (without insulation) are 3.6 x 0.26 mm 2 . It can also be surrounded by insulation, e.g. made of Lupolene with a thickness of between 0.03 and 0.05 mm.

- Mechanische Empfindlichkeit gegen plastische Verformung: Zulässige Randfaserdehnungen bei Streckung, Biegung oder- Mechanical sensitivity to plastic deformation: Permissible edge fibre strains during stretching, bending or

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Torsion liegen < 0,2 %, kritische Biegeradien typisch bei 50 mm (flache Seite) bzw. 800-1000 mm (Hochkantbiegung). - Anisotropie: Zu beobachten ist eine ausgeprägte Magnetfeldrichtungsabhängigkeit ihrer Stromtragfähigkeit. So sinkt z.B. der bei 0,3 T und 77 K transportierbare Strom auf etwa ein Fünftel, wenn man die Feldrichtung aus der Leiterebene in die Richtung senkrecht zur flachen Leiterseite dreht.Torsion is < 0.2%, critical bending radii are typically 50 mm (flat side) or 800-1000 mm (edge bend). - Anisotropy : A pronounced dependence of the current carrying capacity on the magnetic field direction can be observed. For example, the current that can be transported at 0.3 T and 77 K drops to about a fifth if the field direction is turned from the conductor plane to the direction perpendicular to the flat conductor side.

Der dargestellte HTS-Hochstrom-Verbundleiter 2 ist durch folgende Hauptmerkmale gekennzeichnet:The HTS high-current composite conductor 2 shown is characterized by the following main features:

1. Der Verbundleiter ist aus mehreren, vorzugsweise voll isolierten HTS-Bandleitern als Teilleitern 3j zusammengesetzt. Die notwendige Anzahl N der Teilleiter mit einem Nennstrom Ihtsü für einen gewünschten Nennstrom IvLn des Verbundsupraleiters ergibt sich nicht einfach als Quotient IvLn / Ihtsü. Sie ist meistens deutlich größer und konkret nur mit Hilfe der materialspezifischen, nichtlinearen I (B)-Kurven und für einen bestimmten Anwendungsfall zu bestimmen, da IHTsn für einen gestreckten Bandleiter im Eigenfeld definiert ist, IvLn dagegen für die lokalen Feldwerte am Ort der Anwendung. Bereits bei einem gestreckten Verbundleiter ohne äußeres Magnetfeld bewirkt das durch die jeweils benachbarten Teilleiter erhöhte Feld am Ort eines jeden Teilleiters eine Erniedrigung seiner Stromtragfähigkeit. 1. The composite conductor is composed of several, preferably fully insulated HTS strip conductors as sub-conductors 3j. The required number N of sub-conductors with a nominal current Ihtsü for a desired nominal current IvLn of the composite superconductor is not simply the quotient IvLn / Ihtsü. It is usually much larger and can only be determined specifically with the help of the material-specific, non-linear I (B) curves and for a specific application, since I H Tsn is defined for a stretched strip conductor in its own field, whereas IvLn is defined for the local field values at the location of the application. Even with a stretched composite conductor without an external magnetic field, the field increased by the adjacent sub-conductors at the location of each sub-conductor causes a reduction in its current-carrying capacity.

2. Die Teilleiter 3j werden innerhalb des Verbundleiter-Gesamtquerschnitts systematisch und fortlaufend transponiert (Prinzip Roebel-Stab: laufende Kröpfungen durch Hochkantbiegungen und Flachbiegungen im Wechsel).2. The partial conductors 3j are systematically and continuously transposed within the overall cross-section of the composite conductor (Roebel rod principle: continuous cranking by alternating vertical bends and flat bends).

3. Beim Transponieren dürfen die Teilleiter nur reine Transversal-Versetzungen erfahren, jedoch - im Unterschied zum Verseilen - keinerlei Drehung, Torsion oder Kippung. Damit würde die Ausrichtung der Teilleiter auf die günstigste Feldrichtung verlassen, die Stromtragfähigkeit stark sinken (Anisotropie).3. When transposing, the conductor elements may only undergo pure transverse displacements, but - in contrast to stranding - no rotation, torsion or tilting. This would cause the conductor elements to deviate from the most favourable field direction and the current carrying capacity would drop significantly (anisotropy).

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4. Für die genannten Teilleiter-Biegungen sind in beiden Querrichtungen unterschiedliche kritische Biegeradien maßgebend, die im Rahmen der gemäß der. Neuerung vorgegebenen Werte leiterspezifisch zu ermitteln sind. Bei Unterschreiten dieser Werte degradiert die Stromtragfähigkeit der betroffenen HTS-Bandleiter. Die kritischen Radien sind jeweils etwa um den Faktor 100 größer als bei querschnittsgleichen Kupferbändern. In dem Diagramm der Figur 2 ist ein kritischer Bereich des Biegeradius" R (unter 800 mm) des bekannten, als Teilleiter verwendeten HTS-Standardbandleiters mit einer unerwünschten Überdehnung seiner supraleitenden Leiterfilamente und folglich einer Stromdegradation durch eine Kreuzschraffur angedeutet. - Außerdem federt, wie in Figur 3 angedeutet ist, das bekannte HTS-Leiterband nach dem Biegen etwa um den Faktor 2 auf; d.h., man muss zwischen dem angewandten Biegeradius R (am Werkzeug) und dem bleibenden, größeren Biegeradius r (im Verbundsupraleiter) unterscheiden. Typische Werte zum realen Biegeverhalten des kommerziellen HTS-Standardbandleiters sind in dem Diagramm der Figur 2 festgehalten.4. For the partial conductor bends mentioned, different critical bending radii are decisive in both transverse directions, which must be determined for each conductor within the framework of the values specified in the new version. If these values are not met, the current-carrying capacity of the HTS strip conductors concerned degrades. The critical radii are each approximately 100 times larger than for copper strips with the same cross-section. In the diagram in Figure 2, a critical area of the bending radius R (less than 800 mm) of the known HTS standard tape conductor used as a partial conductor with an undesirable overstretching of its superconducting conductor filaments and consequently a current degradation is indicated by cross-hatching. - In addition, as indicated in Figure 3, the known HTS conductor tape springs up by a factor of about 2 after bending; i.e., one must differentiate between the applied bending radius R (on the tool) and the remaining, larger bending radius r (in the composite superconductor). Typical values for the real bending behavior of the commercial HTS standard tape conductor are recorded in the diagram in Figure 2.

5. Wie ferner aus dem Diagramm der Figur 2 unter Zugrundelegung der in den Figuren 3 und 4 definierten Größen R, r, k (für eine seitliche, etwa S-förmige Kröpfung bzw. Biegung) und H hervor geht, sind bei dem zu Grunde gelegten konkreten HTS-Standardbandleiter die HTS-typischen hohen Werte für die zulässigen Biegeradien R bzw r mit verhältnismäßig langgestreckten Übertritts- bzw. Kröpfzonen H (= Biegezonenlänge bezüglich eines seitlichen Biegens in der Ebene der Teilleiterbreite B) der N Teilleiter korreliert. Dies kann gegebenenfalls zu großen Biegezonen-Abständen P und großen Volltranspositionslängen V = N &khgr; P im Verbundsupraleiter führen, die bei anderen Parametern des Verbundleiters wie z.B. bei der Anzahl N berücksichtigt werden müssen. 5. As can also be seen from the diagram in Figure 2 based on the values R, r, k (for a lateral, approximately S-shaped bend) and H defined in Figures 3 and 4, in the specific HTS standard strip conductor used as a basis, the HTS-typical high values for the permissible bending radii R and r are correlated with relatively elongated transition or bending zones H (= bending zone length with respect to a lateral bend in the plane of the partial conductor width B) of the N partial conductors. This can possibly lead to large bending zone distances P and large full transposition lengths V = N × P in the composite superconductor, which must be taken into account in other parameters of the composite conductor, such as the number N.

6. Die vorstehend unter 5. angesprochenen langgestreckten Biegezonen der Teilleiter haben im Gesamtleiter zunächst einen lockeren Verbund und erhebliche Probleme bei der6. The elongated bending zones of the partial conductors mentioned above under 5. initially have a loose connection in the overall conductor and considerable problems with the

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Einhaltung von Querschnittstoleranzen zur Folge. Beides bringt Schwierigkeiten für die Wicklungsherstellung mit sich. Dem muss durch eine geeignete Fixierung vorzugsweise in Form einer Außenbandage oder Umspinnung auf dem oder um den Aufbau aus den einzelnen Teilleitern entgegengewirkt werden. Geeignet ist eine Außenbandage in diesem Sinne dann, wenn sie fest genug im Interesse enger Toleranzen aufgebracht ist, zugleich aber locker genug, um gleichmäßige innere Ausgleichsbewegungen der Teilleiter bei einem globalen Biegen des Verbundsupraleiters z.B. während einer Wicklungsherstellung zu ermöglichen. Für die Außenbandage ist vorzugsweise saugfähiges Gewebeband vorzusehen, da bei den meisten Anwendungen die spätere Wicklung mit Harz imprägniert wird, um eine Verfestigung der Wicklung gegen Betriebs- und Störkräfte zu erreichen.Compliance with cross-sectional tolerances. Both of these cause difficulties in winding production. This must be counteracted by suitable fixing, preferably in the form of an external bandage or braiding on or around the structure of the individual conductor elements. An external bandage is suitable in this sense if it is applied tightly enough to ensure tight tolerances, but at the same time loose enough to allow uniform internal compensation movements of the conductor elements when the composite superconductor is bent globally, e.g. during winding production. Absorbent fabric tape is preferably used for the external bandage, since in most applications the subsequent winding is impregnated with resin in order to strengthen the winding against operating and disruptive forces.

7. Bei den oben angesprochenen inneren Ausgleichsbewegungen spielt zusätzlich eine hohe Glattheit und Gleitfähigkeit der Isolationsoberflächen der Teilleiter gegeneinander eine große Rolle,- eine Forderung, der durch Auswahl eines entsprechenden Isolierwerkstoffes Rechnung zu tragen ist. Das Einbringen von Gleitmitteln ist weniger vorteilhaft, da sie die Isoliereigenschaften beeinträchtigen und einer ggf. anzuwendenden Harz-Imprägnierung der fertigen Wicklung abträglich sind.
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7. In the case of the internal compensation movements mentioned above, a high level of smoothness and sliding ability of the insulation surfaces of the partial conductors against each other also plays a major role - a requirement that must be taken into account by selecting an appropriate insulating material. The addition of lubricants is less advantageous because they impair the insulating properties and are detrimental to any resin impregnation of the finished winding that may be used.
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Die Herstellung des Verbundsupraleiters nach der Neuerung kann vorteilhaft mit einer Vorrichtung erfolgen, die in Figur in Seitenansicht schematisch dargestellt ist. Diese allgemein mit 10 bezeichnete Vorrichtung umfasst insbesondere folgende Teile, nämlichThe production of the composite superconductor according to the innovation can advantageously be carried out with a device which is shown schematically in side view in Figure 1. This device, generally designated 10, comprises in particular the following parts, namely

eine große, um eine Achse A drehbare Drehscheibe 11 mit Vorratsspulen 12 und 13 für Teilleiter 3-j , ein Doppel-Biegewerkzeug 14, eine rotierende Schlitzführungsscheibe 15, in einer Verroebelungszone 17 feststehende Führungselemente 18 und einen Roebelkanal 19, eine Schrittvorschubeinheit 20, einen Bandagierbereich 21, eine Freilaufstrecke 22 sowie einen Aufwickler 23.a large turntable 11, which can be rotated about an axis A, with supply reels 12 and 13 for partial conductors 3-j, a double bending tool 14, a rotating slotted guide disc 15, guide elements 18 fixed in a Roebel zone 17 and a Roebel channel 19, a step feed unit 20, a taping area 21, a free-running section 22 and a winder 23.

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Nachfolgend sind die Funktionen dieser Teile der Vorrichtung in der Reihenfolge des horizontalen Materialflusses aufgeführt :
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The functions of these parts of the device are listed below in the order of horizontal material flow:
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1. Das Einbringen der bandförmigen HTS-Teilleiter 3j in den Prozess geschieht über die individuell gebremsten Vorratsspulen 12, 13, - bei N Teilleitern des späteren Verbundsupraleiters also über N Vorratsspulen. Diese sind auf der großen, horizontal (in Prozessrichtung) gelagerten Drehscheibe 11 jeweils pendelnd und drehbar montiert, und zwar so, daß ihre Achslage quer zur Prozessrichtung auch bei Rotation der Drehscheibe und bei Abzug vom Bandmaterial immer erhalten bleibt.1. The introduction of the strip-shaped HTS partial conductors 3j into the process takes place via the individually braked supply reels 12, 13, - in the case of N partial conductors of the later composite superconductor, therefore via N supply reels. These are mounted on the large, horizontally mounted turntable 11 (in the process direction) in a pendulum and rotatable manner, in such a way that their axial position transverse to the process direction is always maintained even when the turntable rotates and when it is removed from the strip material.

2. Die Teilleiter 3j werden - unter Rotation der großen Drehscheibe - reusenartig (d.h. auf einer gedachten Kegelmantelfläche) , auf die eigentliche Verroebelungszone 17 zugeführt. Vor dieser Zone sorgt die mit gleicher Drehzahl rotierende Führungsscheibe 15 mit N einzelnen Schlitzführungen, deren Querachse stets horizontal gehalten wird, für eine präzise Vorausrichtung der Teilleiter für den Einlauf in die Verroebelungszone. 2. The partial conductors 3j are fed - while the large turntable rotates - like a net (ie on an imaginary conical surface) to the actual Roebeling zone 17. In front of this zone, the guide disk 15, which rotates at the same speed and has N individual slotted guides whose transverse axis is always kept horizontal, ensures precise pre-alignment of the partial conductors for entry into the Roebeling zone.

3. Zwischen der großen Drehscheibe 11 und Schlitzführungsscheibe 15 werden die Kröpfungen (sogenannte "Hochkant-S-Biegezonen") in dem ausgedehnten, speziellen Doppel-Biegewerkzeug 14 hergestellt, - im Unterschied zu herkömmlichen Lösungen weit vor dem eigentlichen Verroebeln.3. Between the large turntable 11 and the slotted guide disk 15, the offsets (so-called "edge-S-bending zones") are produced in the extended, special double bending tool 14 - in contrast to conventional solutions, well before the actual Verroebeln.

4. Dies geschieht in einem Schritt-Prozess, und zwar teilleiterweise: bei jeweils angehaltenem Gesamtprozess wird das Doppelwerkzeug 14 in den Bereich der Leiter-"Reuse" zu einem Teilleiter gefahren, der Kröpfvorgang durchgeführt, das Doppelwerkzeug aus dem Reusenbereich wieder herausgefahren, die große Drehscheibe - und damit die Leiterreuse - um eine Teilung (360°/ N) weitergedreht, das Leitermaterial in Leiterlängsrichtung um eine S-Zonenlänge H weitergezogen und wieder angehalten, das Doppelwerkzeug in den4. This is done in a step-by-step process, namely one part of the conductor: with the entire process stopped at each point, the double tool 14 is moved into the area of the conductor "trap" to a part of the conductor, the crimping process is carried out, the double tool is moved out of the trap area again, the large turntable - and thus the conductor trap - is rotated by one division (360°/ N), the conductor material is pulled further in the longitudinal direction of the conductor by an S-zone length H and stopped again, the double tool is moved into the

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Bereich des nächsten Teilleiters gefahren, der nächste Kropf-Vorgang eingeleitet , usf.The area of the next sub-conductor is moved, the next cropping process is initiated, and so on.

5. Die Lage-Feinsteuerung der vorgekröpften Teilleiter, nachdem sie die Schlitzführungsscheibe 15 passiert haben und kurz bevor sie zu einem gemeinsamen Aufbau 25 zusammengefasst werden - , wird durch eine spezielle Anordnung von einzelnen, feststehenden Führungselementen 18 besorgt mit dem Ziel, die gleichmäßige Verteilung auf einer gedachten Kreisbahn (Reusenquerschnitt) in eine paternosterartige Bahnverteilung zu überführen und dabei außerdem teilweise einen Phasenvor- bzw. -rücklauf der Teilleiter auf der Verteilungsbahn zu erzwingen. Dies ist nötig, um den zuverlässigen Seitenwechsel des jeweils obersten bzw. untersten Teilleiters im Verbundleiterquerschnitt vorzubereiten. 5. The positional precision control of the pre-bent conductor elements, after they have passed the slotted guide disk 15 and shortly before they are combined to form a common structure 25, is provided by a special arrangement of individual, fixed guide elements 18 with the aim of converting the even distribution on an imaginary circular path (cage cross-section) into a paternoster-like path distribution and also partially forcing a phase advance or regression of the conductor elements on the distribution path. This is necessary in order to prepare the reliable side change of the top or bottom conductor elements in the composite conductor cross-section.

6. Das eigentliche Zusammenfassen bzw. Kombinieren der vorgekröpften und in ihrer Querschnittslage vor-ausgerichteten Teilleiter 3j zu dem Aufbau 25 des Verbundsupraleiters vollzieht sich hier - im Takt des Schrittverfahrens - in dem einfachen Roebel-Kanal 19. (Bei herkömmlichen Anlagen für konventionelle Verbundleiter dagegen werden mehrere Teilschritte des Verroebelungsprozesses lokal zusammengefasst und verlaufen kontinuierlich: Halten, Biegen, Versetzen und Kombinieren der Teilleiter geschehen dort auf engem Raum in einem einzigen Aggregat, dem sogenannten "Roebel-Kopf".) Die Innenmaße des Kanalquerschnitts dieses Roebel-Kanals 19 entsprechen in etwa den angestrebten Außenmaßen des Verbundsupraleiters, seine Länge etwa dem 1.0- bis 20-Fachen der Verbundleiterbreite. Im Einlaufbereich sind alle Einlaufkanten des Kanals leicht angerundet. 6. The actual combining or combining of the pre-bent and cross-sectionally pre-aligned partial conductors 3j to form the structure 25 of the composite superconductor takes place here - in the rhythm of the step process - in the simple Roebel channel 19. (In conventional systems for conventional composite conductors, however, several partial steps of the Roebelization process are combined locally and run continuously: holding, bending, moving and combining the partial conductors take place there in a small space in a single unit, the so-called "Roebel head".) The internal dimensions of the channel cross section of this Roebel channel 19 correspond approximately to the desired external dimensions of the composite superconductor, its length approximately 1.0 to 20 times the composite conductor width. In the inlet area, all inlet edges of the channel are slightly rounded.

7. Den Schritt-Vorschub des Leiteraufbaus 25 aus seinen Teilleitern besorgt die Vorschubeinheit 20 (Greifen - Ziehen und Längsverfahren des Aufbaus- Öffnen - Zurückfahren ohne Aufbau) unmittelbar nach dem Führungskanal in Wechselwirkung mit der voreingestellten Bremskraft der Vorratsspulen auf der Drehscheibe am Anfang der Vorrichtung.7. The step feed of the conductor assembly 25 from its sub-conductors is provided by the feed unit 20 (gripping - pulling and longitudinal movement of the assembly - opening - retracting without assembly) immediately after the guide channel in interaction with the preset braking force of the supply spools on the turntable at the beginning of the device.

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8. Die Herstellung einer Außenbandage geschieht in der Vorrichtung in dem Bandagierbereich 21, - wiederum im Takt des Schrittverfahrens, bei Stillstand, gleich nach der Vorschubeinheit. Ein notwendiger Kompromiss zwischen Lockerheit und Kontursicherung des Leiterverbundes kann durch eine spezielle Maßnahme erreicht werden. So wird z.B. der Leiterstapel vorübergehend durch einen Zugstreifen aufgedickt (Breite etwa 1,7 &khgr; Teilleiterbreite, Länge etwa 1,5 &khgr; Biegezonenabstand nach Figur 1), der oben auf den Stapel aufgelegt, dann in die Bandage mit eingewickelt und anschließend wieder herausgezogen wird. Bandagiert wird hier vorzugsweise mit Glasgewebeband "auf Lücke", d.h. mit Abstand zwischen den Windungen des Bandes. Durch die Wahl der Streifendicke, des Bandabstandes und der Spannkraft beim Bandagieren lässt sich das Maß der Lockerheit des Verbundes einstellen. Beispielweise kann zu einer Bandagierung eines Aufbaus 25 des Verbundsupraleiters aus 13 HTS-Standard-Bandleitern ein gleitfähiger, 6 mm breiter Zugstreifen aus Hostaphan von 0,35 mm Stärke und ein Gewebeband aus Glasseide von 6 mm Breite und 0,1 mm Dicke mit jeweils 9 mm Lücke gewickelt werden.8. The production of an external bandage takes place in the device in the bandaging area 21, - again in time with the step process, at a standstill, immediately after the feed unit. A necessary compromise between looseness and securing the contour of the conductor assembly can be achieved by a special measure. For example, the conductor stack is temporarily thickened by a tension strip (width approximately 1.7 x partial conductor width, length approximately 1.5 x bending zone distance according to Figure 1), which is placed on top of the stack, then wrapped in the bandage and then pulled out again. Bandaging is preferably done here with glass fabric tape "on a gap", i.e. with a gap between the turns of the tape. The degree of looseness of the assembly can be adjusted by selecting the strip thickness, the band spacing and the tension force during bandaging. For example, to bandage a structure 25 of the composite superconductor made of 13 HTS standard tape conductors, a slippery, 6 mm wide tension strip made of Hostaphan with a thickness of 0.35 mm and a fabric tape made of glass silk with a width of 6 mm and a thickness of 0.1 mm, each with a gap of 9 mm, can be wound.

Die wesentlichen Merkmale des geschilderten Herstellungsverfahrens lassen sich auf maschinelle Bandagierverfahren als Teil einer industriellen Verroebelungsanlage übertragen. The essential features of the described manufacturing process can be transferred to mechanical bandaging processes as part of an industrial bandaging plant.

9. Der fertig zusammengefasste Verbundsupraleiter 2 wird über die "Freilaufstrecke" 22 (z.B. über entsprechende Rollen) einer Aufspuleinrichtung in Form des Aufwicklers 23 am Ende der Vorrichtung 10 zugeführt. Der Aufwickler ist auf konstanten Gesamtleiterzug eingestellt, gleichermaßen bei Vorlauf, Rücklauf oder Stillstand. Die Freilaufstrecke ist immer notwendig zum Ausgleich lokaler Teilleiterverschiebungen im Inneren des Verbundes, verursacht durch den unvermeidlichen Übergang vom gestreckten in den gewickelten (gekrümmten) Zustand eines Verbundleiters. Aus dem Herstellungsprozess bzw. Wickelverhalten herkömmlicher transponierter Leiter ist bekannt, dass eine solche Frei- 9. The finished composite superconductor 2 is fed via the "free-running section" 22 (e.g. via corresponding rollers) to a winding device in the form of the winder 23 at the end of the device 10. The winder is set to a constant total conductor tension, equally during forward movement, reverse movement or standstill. The free-running section is always necessary to compensate for local partial conductor displacements inside the composite, caused by the inevitable transition from the stretched to the wound (curved) state of a composite conductor. It is known from the manufacturing process and winding behavior of conventional transposed conductors that such a free-running

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laufstrecke mindestens einer Volltranspositionslänge entsprechen muss.running distance must correspond to at least one full transposition length.

Claims (12)

1. Volltransponierter Verbundsupraleiter mit mindestens annähernd rechteckigem Querschnitt, der mehrere nach Art eines Roebelstabes zusammenfasste Teilleiter enthält, welche jeweils - einen zumindest annähernd rechteckigen Querschnitt mit einer Breite B, - mindestens einen Leiterkern aus einem Hoch-Tc- Supraleitermaterial in einer Matrix und/oder Umhüllung aus normalleitendem Material sowie - bezüglich eines seitlichen Biegens in der Ebene der Breite B einen vorbestimmten Biegeradius R und eine vorbestimmte Biegezonenlänge H aufweisen, dadurch gekennzeichnet dass für jeden der Teilleiter (3 j) - der Biegeradius R größer als das 100-Fache der Breite B sowie - die Biegezonenlänge H größer als das 20-Fache der Breite B ist und dass Mittel zur Fixierung der Teilleiter 3 j untereinander vorgesehen sind. 1. A fully transposed composite superconductor with at least an approximately rectangular cross-section, which contains several sub-conductors combined in the manner of a Roebel rod, each of which - an at least approximately rectangular cross-section with a width B, - at least one conductor core made of a high-T c superconductor material in a matrix and/or sheath made of normally conductive material as well as - with respect to lateral bending in the plane of width B, a predetermined bending radius R and a predetermined bending zone length H characterized in that for each of the sub-conductors ( 3 j ) - the bending radius R is greater than 100 times the width B as well as - the bending zone length H is greater than 20 times the width B and that means are provided for fixing the partial conductors 3 j to one another. 2. Verbundsupraleiter nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Teilleiter (3 j) mit einem Biegeradius R von mindestens dem 150-Fachen der Breite B. 2. Composite superconductor according to claim 1, characterized by partial conductors ( 3 j ) with a bending radius R of at least 150 times the width B. 3. Verbundsupraleiter nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch Teilleiter (3 j) mit einer Biegezonenlänge H von mindestens dem 50-Fachen der Breite B. 3. Composite superconductor according to claim 1 or 2, characterized by partial conductors ( 3 j ) with a bending zone length H of at least 50 times the width B. 4. Verbundsupraleiter nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Zusammenfassung von Teilleitern (3 j) mit gleichem Aufbau. 4. Composite superconductor according to one of the preceding claims, characterized by a combination of partial conductors ( 3 j ) with the same structure. 5. Verbundsupraleiter nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Fixierungsmittel in Form von Verklebungen oder Verlötungen der Teilleiter (3 j) untereinander oder vorzugsweise durch eine Bandagierung oder Umspinnung. 5. Composite superconductor according to one of the preceding claims, characterized by fixing means in the form of adhesive bonds or soldering of the partial conductors ( 3 j ) to one another or preferably by bandaging or braiding. 6. Verbundsupraleiter nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine für ein Imprägniermittel oder ein Kühlmittel durchlässige oder saugfähige Bandagierung oder Umspinnung. 6. Composite superconductor according to claim 5, characterized by a bandaging or wrapping which is permeable or absorbent for an impregnating agent or a coolant. 7. Verbundsupraleiter nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Teilleiter (3 j) mit einem Verhältnis ihrer Breite B zur jeweiligen Leiterdicke D zwischen 5 und 40, vorzugsweise zwischen 10 und 20. 7. Composite superconductor according to one of the preceding claims, characterized by partial conductors ( 3 j ) with a ratio of their width B to the respective conductor thickness D between 5 and 40, preferably between 10 and 20. 8. Verbundsupraleiter nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einige seiner Teilleiter (3 j) gegenseitig elektrisch isoliert sind. 8. A composite superconductor according to one of the preceding claims, characterized in that at least some of its subconductors ( 3 j ) are mutually electrically insulated. 9. Vorrichtung zur Herstellung des Verbundsupraleiters nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch Mittel zu einem reusenartigen Zusammenführen der einzelnen Teilleiter (3 j) von Vorratsspulen (12, 13) über einen Biegebereich und einen Führungsbereich in einer Verroebelungszone (17) derart, dass die Leiterquerschnittslage zumindest weitgehend konstant bleibt, und durch Mittel zum Transport des nunmehr verroebelten Aufbaus (25) über eine Vorschubeinheit (20) und einen Fixierungsbereich (21) in eine Aufwickelspule (23). 9. Device for producing the composite superconductor according to one of claims 1 to 8, characterized by means for a net-like merging of the individual partial conductors ( 3 j ) of supply spools ( 12 , 13 ) via a bending region and a guide region in a winding zone ( 17 ) such that the conductor cross-sectional position remains at least largely constant, and by means for transporting the now wound structure ( 25 ) via a feed unit ( 20 ) and a fixing region ( 21 ) into a take-up spool ( 23 ). 10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorratsspulen (12, 13) an einer Drehscheibe (11) drehbeweglich befestigt sind. 10. Device according to claim 9, characterized in that the supply reels ( 12 , 13 ) are rotatably attached to a turntable ( 11 ). 11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführung der Teilleiter (3 j) in die Verroebelungszone (17) mittels einer rotierenden Schlitzführungsscheibe (15) erfolgt. 11. Device according to claim 9 or 10, characterized in that the feeding of the partial conductors ( 3 j ) into the Roebeling zone ( 17 ) takes place by means of a rotating slotted guide disk ( 15 ). 12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, gekennzeichnet durch eine Verroebelungszone (17) mit feststehenden Führungselementen (18) und einem Roebelkanal (19). 12. Device according to one of claims 9 to 11, characterized by a Roebel zone ( 17 ) with fixed guide elements ( 18 ) and a Roebel channel ( 19 ).
DE20002591U 2000-02-14 2000-02-14 Fully transposed high-Tc composite superconductor and device for its production Expired - Lifetime DE20002591U1 (en)

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