專利名稱：多絲導體及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及帶有帶狀基片和至少一個超導層的多絲導體。至少一個超導層形成在帶狀基片的至少一個表面上且分為絲。帶狀基片具有平行于其縱向延伸的第一方向，且至少一個絲具有平行于其縱向延伸的第二方向。此外，本發(fā)明涉及此多絲導體的制造方法。
背景技術(shù)：
帶有超導層的多絲導體尤其用作超導裝置內(nèi)的導體。因此，多絲導體例如可使用在磁共振斷層成像設(shè)備、馬達、發(fā)電機或限流器內(nèi)的超導繞組。特別地，在使用高溫超導 (HTS)材料、例如Y2BaCu3O7時，在液氮的溫度下已達到導體的超導特性。因此，可實現(xiàn)可靠和廉價的超導裝置。第二代(2G)技術(shù)的HTS導體具有特別是YBCO制成的陶瓷的單晶HTS薄膜作為載流層，所述載流層形成在金屬帶狀載體上。為將單晶HTS薄膜敷設(shè)在載體上，將載體涂覆以帶有紋理的多層緩沖層，在所述緩沖層上通過例如蒸鍍、激光沉積或化學分解的分離方法敷設(shè)HTS層。在HTS層上另外地敷設(shè)正常導電的保護或穩(wěn)定層，所述保護或穩(wěn)定層可將HTS層中的缺陷和變成正常導電的短路部分導電橋接，且保護HTS層不受機械損壞。正常導電的層通常由銀和/或銅制成。在其上敷設(shè)由緩沖層、HTS層和穩(wěn)定層形成的疊層的帶狀載體通常具有毫米級至厘米級范圍內(nèi)的寬度。在交流應用中，通常出現(xiàn)垂直于帶狀載體的時變的場分量。因此，在HTS層中、且以更小程度也在穩(wěn)定層中感應出循環(huán)的屏蔽電流，所述屏蔽電流與傳輸電流疊加。此屏蔽電流導致電損耗，所述電損耗以熱的形式釋放，且必須由冷卻裝置從HTS導體中導出。因此，降低或完全消除了由于使用HTS導體而實現(xiàn)的相對于經(jīng)典的歐姆導體的節(jié)能方面的經(jīng)濟上的優(yōu)點。每長度的損耗Ph/L與交變場幅值Δ B、頻率f、臨界電流I。和垂直于磁場的有效導體寬度df成比例:Ph/L = fX ABXIcXdf在NbTi和Nb3Sn超導體中損耗降低，這通過將橫截面分為許多具有小4的細絲來實現(xiàn)，所述細絲嵌入在例如銅的金屬基質(zhì)內(nèi)。但此措施僅當導體是絞合的時有效的。此原理在HTS導體上的轉(zhuǎn)化通過Roebel導體給出、從WO 03/100875 A2中已知此 Roebel導體，該導體由敷設(shè)有多個平行的HTS層的帶狀載體構(gòu)成。在HTS導體的相應的結(jié)構(gòu)中的損耗通過單獨帶的寬度確定。為最小化損耗，例如從US 2007/0191202A1中已知，將超導層和由銅制成的穩(wěn)定層通過平行于帶狀載體的縱向方向的縱向溝槽分為若干絲。用于形成到達直至載體的縱向溝槽或凹槽的方法包括機械處理、化學蝕刻、激光處理、光敏技術(shù)和局部破壞結(jié)晶次序。從而將載體上的絲分為多個單獨的絲，所述單獨的絲平行于載體的縱向軸線延伸。作為有效的導體寬度Clf得到了載體上的單個絲的寬度，這與作為絲的帶有超導涂層的載體的寬度不同。雖然在短的導體樣件中證實了損耗的降低，但是在長的導體件中，例如在超導繞
4組中，絲之間的磁耦合未消除且此外在外部交變場中，例如在線圈中存在的交變場中，感應出大的屏蔽電流。屏蔽電流可升高超導材料的臨界電流密度，因此超導體過渡到電阻區(qū)域內(nèi)。存在明顯的電損耗，該電損耗又必須以熱的形式導出。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種多絲導體，所述多絲導體與現(xiàn)有技術(shù)下已知的多絲導體相比具有進一步降低的電損耗。特別地，根據(jù)本發(fā)明的多絲導體所要解決的技術(shù)問題是將多絲導體中的電流在外部交變場中的感應最小化。本發(fā)明所要解決的另外的技術(shù)問題是提供一種多絲導體的制造方法，所述多絲導體在多絲導體內(nèi)電流在外部交變場中的感應最小化時具有最小的電損耗。所給出的關(guān)于多絲導體要解決的技術(shù)問題以權(quán)利要求1的特征解決，關(guān)于多絲導體的制造方法要解決的技術(shù)問題以權(quán)利要求11的特征解決。根據(jù)本發(fā)明的多絲導體的有利構(gòu)造和多絲導體的制造方法從各自對應的從屬權(quán)利要求中得到。在此，并列的權(quán)利要求的特征可與各從屬權(quán)利要求的特征或優(yōu)選地也與多個從屬權(quán)利的特征組合。根據(jù)本發(fā)明的多絲導體具有帶狀基片和至少一個超導層。至少一個超導層形成在帶狀基片的至少一個表面上，且分為若干絲。帶狀基片具有平行于其縱向延伸的第一方向， 而所述至少一個絲具有平行于其縱向延伸的第二方向。所述帶狀導體的第一方向和所述至少一個絲的第二方向形成了大于零的角度。以此，有效地降低了在交變場應用中的損耗和技術(shù)上的超導層內(nèi)的局部損壞位置的影響，在多絲導體使用在例如線圈內(nèi)時，在所述線圈中導體重疊地纏繞。特別地，在雙絲纏繞的線圈中實現(xiàn)了明顯的損耗降低。通過與多絲導體垂直的交變場幅值ΔΒ導致的損耗 Ph不取決于導體寬度，而是取決于單個絲的寬度。磁滯損耗的份額降低Tdf/b倍。在磁應用中，例如在其中要求高的場精度的核自旋斷層成像、核磁共振頻譜儀中和加速器中，通過更小的且在絲寬度上局部化的屏蔽電流使得在使用空間內(nèi)所產(chǎn)生的場誤差得以明顯降低。特別有利的是帶狀基片的第一方向和至少一個絲的第二方向之間的角度在30度至60度之間，特別是為45度。至少一個絲可完全沿第二方向形成，特別地無平行于第一方向的縱向分量。沿第一方向的縱向分量在例如雙絲纏繞的線圈的使用中使損耗升高。帶狀基片可在正面具有第一表面且在背面具有對置的第二表面，其中在第一表面和第二表面上都形成多個絲。第一表面的絲可具有第二方向，所述第二方向與平行于第二表面的絲的縱向方向的第三方向不同。以此，在導體中實現(xiàn)了類似于雙絲纏繞的線圈內(nèi)的損耗降低的降低效果。在此，特別地在導體的交錯構(gòu)造中產(chǎn)生了低損耗的電流傳輸。為此，正面的至少一個絲可與背面的至少一個絲導電地連接，尤其是通過至少一個層導電地連接，所述層形成在帶狀基片的一個或兩個側(cè)面上的至少一個第三表面上。交錯長度可在20cm的范圍內(nèi)。如果一個表面上的至少兩個相鄰的絲之間構(gòu)造至少一個電橋，則可特別有效地實現(xiàn)對于超導層內(nèi)的缺陷位置的橋接，且因此進一步降低損耗。通過橋或多個橋形成了至少兩個相鄰的絲之間的電連接。至少一個電橋可布置在所述表面的中間，尤其是使橋的延伸方向平行于帶狀基片的第一方向。帶有降低的局部電流傳輸能力的有缺陷的絲通過電橋和相鄰的絲被電橋接。多絲導體可具有疊層，所述疊層由帶狀載體材料、至少一個緩沖層、至少一個超導層特別是高溫超導(HTS)層和/或至少一個穩(wěn)定層組成。緩沖層實現(xiàn)了在載體材料上的外延定向生長的單晶超導層。高溫超導層使帶有超導特征的多絲導體即使在液氮的溫度范圍內(nèi)也能夠使用。穩(wěn)定層保護超導層不受機械損壞，且將超導層內(nèi)具有降低的電流傳輸能力的局部位置電橋接，即所述穩(wěn)定層進行機械和電方面的穩(wěn)定和保護。載體材料可由金屬，特別是由鋼制成。至少一個緩沖層可包括由Al、氧化釔、IBAD MgO.Homo-epi MgO,LMO組成的組中的至少一種材料，或包括此材料的組合或合金或包括此材料的疊層。至少一個超導層可由YBCO形成。至少一個電橋也可由YBCO形成，特別地由至少一個高溫超導層的YBCO形成。這實現(xiàn)了通過橋的無損耗的電傳輸。至少一個穩(wěn)定層可由銅或銀形成，或包括帶有至少一個銅層和/或至少一個銀層的疊層。至少一個電橋也可由至少一個穩(wěn)定層的材料形成或包括此材料，這允許了電橋的簡單的制造。載體材料的厚度可在50至IOOym的范圍內(nèi)，且寬度在IOmm的范圍內(nèi)。至少一個緩沖層的厚度可在IOOnm的范圍內(nèi)。至少一個超導層的厚度可在1 μ m的范圍內(nèi)，且至少一個絲的寬度可在0. 5mm的范圍內(nèi)。至少一個穩(wěn)定層的厚度可在3 μ m至300 μ m的范圍內(nèi)。 這是對于多絲導體的多種應用有利的尺寸。根據(jù)本發(fā)明的前述多絲導體的制造方法包括如下步驟-將帶有對置的側(cè)的兩個帶狀載體材料相互機械連接，和-分別在各帶狀載體材料的與機械連接對置的側(cè)上涂覆至少一個超導層，和-在超導層上敷設(shè)穩(wěn)定層，-其中第一帶狀載體材料的穩(wěn)定層與第二帶狀載體材料的穩(wěn)定層在兩個帶狀載體材料的邊緣上重疊地形成，使得穩(wěn)定層的電連接通過邊緣實現(xiàn)，和-將超導層和穩(wěn)定層分為若干絲。兩個帶狀載體材料可全等地相互連接。通過此方法，以更少的步驟實現(xiàn)了多絲導體的簡單、廉價的制造。層的敷設(shè)可通過電解、焊接、蒸鍍、濺射和/或蒸汽相金屬化合物的熱分解來實現(xiàn)。將超導層分為絲且將穩(wěn)定層分為絲可機械地或通過激光和/或蝕刻，特別是干蝕刻或濕蝕刻形成各自貫穿一個層的若干溝槽來實現(xiàn)。在蝕刻方法中可特別地使用光刻。層的敷設(shè)可替代地通過將尚未涂覆的基片帶覆蓋或粘合在溝槽的位置來實現(xiàn)。在隨后沉積超導層和穩(wěn)定層時在這里并不進行材料涂覆，使得形成了希望的絲結(jié)構(gòu)。溝槽可構(gòu)造在帶狀基片的第一方向和至少一個絲的第二方向之間的不為零的角度內(nèi)。絲可在兩個帶狀載體材料上通過其邊緣電連接，使得形成螺旋形的電流路徑。雙層基片的兩個帶狀的載體材料可通過耐熱、絕緣的中間層或氣隙相互分開。這可特別地通過兩個帶狀載體材料的焊接、通過將帶狀載體材料彎曲為兩個疊置的帶或通過滾平管子來實現(xiàn)，特別是在將帶狀載體材料形成紋理的滾壓步驟之前進行。對于根據(jù)本發(fā)明的制造多絲導體的方法，得到了前述的與根據(jù)本發(fā)明的多絲導體相關(guān)聯(lián)的優(yōu)點。


根據(jù)從屬權(quán)利要求的特征所述的帶有有利擴展的本發(fā)明的優(yōu)選實施形式在下文中根據(jù)附圖進一步解釋，而不限制于此。各圖為圖1在斜視圖中示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的帶有平行于基片軸線的若干絲的多絲導體，和圖2示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的多絲導體的絲的層結(jié)構(gòu)，和圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的帶有絲的多絲導體，所述絲傾斜地構(gòu)造在基片的正面和背面、圍繞基片的外周螺旋形地走向，和圖4示出了類似于圖3中所示的多絲導體，其中形成了相鄰的絲之間的橋，和圖5示出了在圖3中示出的帶有正面的絲(以實線為界)和背面的絲(虛線)的多絲導體的俯視圖，和圖6a示出了在圖3中所示的帶有兩個直接連接的載體的多絲導體的剖視圖，和圖6b示出了在圖3中所示的帶有壓在一起的作為基片的管子的多絲導體的剖視圖，和圖6c示出了在圖3中所示的多絲導體的剖視圖，所述多絲導體由作為基片折疊在一起、在開口側(cè)帶有焊縫的部分組成。
具體實施例方式圖1以多絲導體1前方的斜視圖示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的垂直于多絲導體1的縱向軸線的層。多絲導體1具有帶有正面9和背面10的帶狀基片2。帶狀基片2的第一方向 21被定義為帶狀基片2的縱向方向。在帶狀基片2的正面9上，平行于第一方向21敷設(shè)了緩沖層4的條形的相互平行的條。緩沖層4的條相互間隔開且具有第二方向22，所述第二方向22對應于緩沖層4的條的縱向方向。在緩沖層4的條上形成了超導層3，所述超導層例如由YBCO材料形成。在超導層3上形成了薄的銀層(Ag層)5a和銅層(Cu層)5b作為保護和穩(wěn)定層5。在分別包括緩沖層4、超導層3和穩(wěn)定層5的疊層或絲20之間形成貫穿的溝槽6以將絲20間隔開。在外部時變磁場(B) 8對多絲導體1的影響下，在穩(wěn)定層5和/或超導層3內(nèi)感應出電流I。感應電流I在半數(shù)的絲20中以流動方向7流動，且另半數(shù)的絲20中以相反方向的流動方向7’流動。在導體端部電流路徑閉合。電流I普遍地高于絲20的臨界電流，且促使超導體到電阻狀態(tài)，在此電阻狀態(tài)中形成了明顯的歐姆損耗。該歐姆損耗在圖1所示的非絞合導體中隨整個帶的寬度b線性升高，而分為寬度df的絲20是不起任何作用的。在圖2中詳細地圖示了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的絲20的層結(jié)構(gòu)。在基片2的正面9上敷設(shè)了薄的鋁層(Al層)11作為條，其中在圖2中可見沿條的剖面圖示的傾斜視圖。在Al層 11上是氧化釔層12。其上沉積了 IBAD氧化鎂(MgO) 13的層和外延定向的Homoipi MgO 層14。在外延定向的Homo-印iMgO層14上形成了外延定向的LMO層15。這些層11至層 15 一起形成了緩沖層4且相對于基片2電絕緣地起作用。這些層用作單晶布置的底層，且導致例如YBCO的超導層3在基片2上在緩沖層3上方的單晶生長。在超導層3上形成了銀層(Ag層)5a和銅層(Cu層)5b。這兩個層形成了穩(wěn)定層 5，所述穩(wěn)定層保護超導層3不受機械損壞且將單晶超導材料內(nèi)的缺陷位置電橋接。
在基片2的背面10上可形成另外的銅層作為第二穩(wěn)定層5’。在圖1和圖2中的多絲導體1的基片2包括HastelIoy合金或鋼，其厚度為50 μ m， 且寬度為10mm。圖2中圖示的絲20具有厚度為IOOnm的緩沖層3且具有0. 5mm的寬度。 超導層3的厚度為1 μ m且在基片2的正面9上的穩(wěn)定層5形成為具有23 μ m的厚度，帶有 20 μ m厚的銅層?；?的背面10的銅制穩(wěn)定層5’的厚度為20 μ m。在圖3中從上方以斜視示了根據(jù)本發(fā)明的多絲導體1。多絲導體1的基片2 包括Hastelloy合金或鋼，厚度為50 μ m且寬度為10mm。絲20、20，在此實施例中以表示絲20縱向方向的第二方向22布置在基片2上，所述第二方向22與基片2的第一縱向方向 21形成了不為零的角度。超導的絲20、20’分別布置在第一載體16和第二載體17的表面上。兩個載體16和17在其與帶有絲20、20’的表面對置的背面相互機械連接，但通過中間層29基本上電隔離，其中接觸的背面基本上稱為機械連接18的側(cè)。兩個載體16和17和中間層29 —起形成了根據(jù)本發(fā)明的多絲導體1的帶狀基片2。在絲20、20’之間在基片2的表面上分別貫穿地形成了溝槽6，使得兩個相鄰的絲 20,20'的超導層3分別相互電隔離。絲20在第一載體16上分別布置為使其在載體16的邊緣19上與載體16、17的邊緣19上的第二載體的絲20’全等地重疊。當在載體16和17 上沉積或形成穩(wěn)定層5時，在邊緣19上共同沉積了穩(wěn)定層5的材料。以此，通過此穩(wěn)定層 5將載體16的絲20的材料與載體17的絲20’的材料電連接。在形成溝槽6時，溝槽也被邊緣19上的穩(wěn)定層5的材料完全貫穿地形成，使得僅在邊緣19上將重疊的絲20和20’相互電連接。層厚度和基片2以及絲20、20’的寬度與前述的圖1和圖2的多絲導體1的厚度和寬度相同。絲20在正面9上的角度具有具有與背面10上的絲20’的角度相對的值。角度的值在1至5度的范圍內(nèi)，或-1至_5度的范圍內(nèi)。在正面9和背面10上的超導絲20、20’ 形成為具有有限的長度b，所述長度b結(jié)束在帶狀基片2的邊緣19上。在超導絲20、20’上敷設(shè)由正常導電的材料(例如銅)制成的穩(wěn)定層5、5’，所述穩(wěn)定層5、5’與絲20、20’的超導層3電連接，且在超導體的正常導電的位置上可橋接電流。在帶狀基片2的邊緣19上形成了穩(wěn)定層5、5’，使得正面9和背面10的絲20、20’通過正常導電的層電連接。這樣就圍繞帶狀基片2形成了一個或多個螺旋形的平行的電流路徑，所述電流路徑除了帶狀基片2的邊緣19上的短的正常導電的區(qū)域之外是超導的。這樣就根據(jù)本發(fā)明產(chǎn)生了薄層超導體，所述超導體帶有經(jīng)典超導技術(shù)下已知的、形式為平行絞合的超導體絲的“扭曲(Twist) ”，所述超導體在交變場應用中具有低損耗。在圖4中圖示了根據(jù)本發(fā)明的多絲導體1的替代實施例。此多絲導體1類似于圖 3所示的多絲導體1，除了在相鄰的絲20、20’之間附加地形成了橋23。橋23由與圖1至圖3的絲20、20’相同的層結(jié)構(gòu)構(gòu)建，或僅包括穩(wěn)定層5或僅包括穩(wěn)定層5和超導層3。所述層形成為導電的且可通過相鄰的絲20、20’的超導層3將絲20、20’的超導層3內(nèi)的缺陷位置橋接。在圖4中，橋23作為片沿基片2的第一方向21居中地布置在基片2的表面上。 但替代地，橋23也可布置在邊緣19上或附近。橋23可不僅布置為貫穿的片，而且交替地或不規(guī)則地在每兩個相鄰的絲20、20’之間布置在表面上。在圖4中圖示的實施例中，橋23 的寬度a在基片2的一側(cè)上的絲20或20’的長度b的1/20的范圍內(nèi)。根據(jù)材料和要求的
8電流傳輸能力，橋23的寬度也可取另外的值。在多絲導體1中，隨長度的增加和寬度的降低，在絲20或20’內(nèi)的局部薄弱位置降低電流傳輸能力的可能性增加。在具有較大長度的多絲導體1的繞組中，帶有相互絕緣的絲20或20’的整個多絲導體的電流傳輸能力可明顯地受到影響。通過在絲20或20’之間布置橋23，可將電流從受損的絲20或20’再分配到附近的絲20或20’。只要薄弱位置之間沿絲20或20’的平均距離明顯大于交錯長度L，則總電流將找到足夠未受損的電流路徑且臨界總電流即使在長的多絲導體1中也僅降低很少。在圖5中示出了對應于在圖3中圖示的實施形式的多絲導體1的俯視圖。圖中顯見，第一載體16上的絲20的第二方向22 (在圖5中在絲20的寬度內(nèi)以實線為界)布置為與第二載體17上的絲20’的縱向方向的第三方向26 (在圖5中在絲20’的寬度內(nèi)以虛線為界)成角度。在載體16和17上的絲20和20’因此形成了角度。此角度在很小的度數(shù)的范圍內(nèi)。但也可構(gòu)思另外的角度，例如在圖5中所圖示的情況。通過邊緣19上的電連接，第一載體16和第二載體17上的絲20、20’形成了絞合或交錯的多絲導體1。絲20、20’螺旋形地環(huán)繞導體。對于通過與多絲導體1垂直的交變場幅值△ B導致的損耗Ph，決定性的不再象在無絲20、20’的導體的情況中那樣是導體寬度 b，而是絲20、20’的寬度df。磁滯損耗的份額降低了 df/b倍。通過將絲20、20’交錯，如果緩沖層4與載體16、17充分絕緣，則通過在絲20、20’之間感應出屏蔽電流導致的損耗也很小或為零。通過兩個任意平行的絲20或20’之間的面的磁通在交錯長度L的環(huán)繞之后分別加和為零。在其間感應出的電壓和因此導致的引起損耗的渦電流因此與多絲導體1的總長度無關(guān)地有效降低。在圖5中作為點劃線示例地繪出了面A，所述面A由正面9上的絲20和背面10上的絲20’這兩個任意的絲包圍。面A在垂直于面A的場分量B下被磁通BXA的穿過。在基片2的正面9和背面10的絲20、20’的兩個交叉點27、28的每個上形成了感應電壓U = 1/2 A dB/dt。所述感應電壓在導體中間最高且在邊緣19上為零。根據(jù)本發(fā)明的在第一載體16和第二載體17之間的電絕緣的層29阻擋了垂直通過絲20和20’之間的薄基片2的感應電流。此電流疊加在絲20、20’內(nèi)的傳輸電流上，且促使絲20、20’到達有損耗的電阻區(qū)域以及在基片2內(nèi)產(chǎn)生歐姆損耗。利用第一載體16和第二載體17之間的電絕緣層29 或中間層，防止了通過基片2的磁耦合。在磁體應用中，例如在其中要求高的場精度的例如核自旋斷層成像、加速器和核磁共振頻譜儀應用中，情況是通過更小的且局部化在絲寬度上的屏蔽電流，明顯降低了因此在使用空間中產(chǎn)生的場誤差。因此，根據(jù)本發(fā)明的多絲導體1也使用在臨界直流應用中。在絲20和20’之間的正常導電的接觸時，通過邊緣19產(chǎn)生了歐姆電阻Rn，所述電阻Rn近似為Rn = ρ η π (dn+ds) / (dnLn)其中Pn是比電阻，dn、ds是正常金屬層的厚度和載體16、17的厚度，Ln = dfL/2，b 是橋23在第一方向21上的長度，且df是絲寬度。每絞合長度L的兩個橋23在每個絲20、 20’中疊加為平均每長度電阻。<Rn>/l = PnJi (dn+ds) 2b/ (dndfL2)隨著交錯長度L的增力卩，此電阻可能很小。因此，例如對于寬度b = 10mm、總厚度為0. 3mm的多絲導體1，1。= 300A，15個寬度df = 0. 5mm的絲20、20’，多絲導體1內(nèi)的有效臨界電流密度為je = 100A/mm2,交錯或絞合長度L = 20cm,在77K時銅中的P n = 2 X 10_9 Ω m, 且銅層5和基片2的厚度為dn = ds = 0. 1mm，通過銅橋23的絲20、20’的平均歐姆電阻通過下式給出<Rn>/l = 12. 5 μ Ohm/m在絲20、20，中 I = I。/15 = 20A 時，電壓降為 250 μ V/m 或 2. 5 μ V/cm。這處于通常在技術(shù)性超導體中用來定義臨界電流的電壓降1 μ V/cm的范圍內(nèi)。附加損耗隨電流的平方增加。在I。= 300A時，該損耗為75mW每米多絲導體1，或 250mW每千安培米。與常規(guī)解決方案相比，根據(jù)本發(fā)明的帶有HTS材料的多絲導體1因此與由銅制成的歐姆導體相比實現(xiàn)了 90%的節(jié)能。超導材料內(nèi)的磁化損耗Ph如所述可通過低的絲寬度4降低。因此，在超導電纜、超導變壓器、帶有超導體的電機和另外的應用中，使用根據(jù)本發(fā)明的多絲導體1可經(jīng)濟地實現(xiàn)50/60HZ的交流應用。為此，作為與常規(guī)銅導體相比的優(yōu)點，可實現(xiàn)提高直至兩個數(shù)量級的更高的電流
也/又。在圖6a至圖6c中示出了在圖5中圖示的多絲導體1的剖視圖，所述多絲導體1 帶有第一載體16和第二載體17通過至少一個中間層29的連接18的不同的實施形式。絲 20,20'與前述由緩沖層4、超導層3和穩(wěn)定層5組成的疊層構(gòu)造的絲20、20’相同。在相鄰的絲20、20’之間形成各溝槽6。在基片2的正面9和背面10上的絲20、20’在邊緣19上通過穩(wěn)定層5相互電連接。在圖6a中，第一載體16和第二載體17分別相互平面地、電絕緣地通過其背面連接。連接可例如通過將背面相互粘合實現(xiàn)。在載體16和17之間可另外地布置附加的絕熱層。在圖6b中，載體16和17通過擠壓基片材料2的管24而形成。在管的內(nèi)部內(nèi)可保留薄的絕緣的氣隙，所述氣隙也可用于冷卻。因此，例如液體的液氮可通過此間隙被引導并從內(nèi)部附加地冷卻多絲導體1。在圖6c中，第一載體16和第二載體17通過折疊在一起而形成了寬的載體，使得寬的載體的寬度等于載體16、17的雙倍寬度，其中折疊線在寬的導體中間沿其縱向軸線走向。折疊線2形成了基片2的邊緣19，且沿基片2的對置的邊緣19可將第一載體16和第二載體17的焊接縫或粘合縫相互穩(wěn)定地機械連接。在沉積穩(wěn)定層5和形成溝槽6時，通過邊緣19分別將第一載體16和第二載體17的絲20連接，其中在溝槽6也形成在邊緣19上時，載體16和17的相鄰的絲20分別在邊緣19相互電隔離。在圖6a至圖6c中的實施例與圖4的實施例的組合通過橋23實現(xiàn)了載體16或17上的絲20的電連接。
權(quán)利要求
1.一種多絲導體(1)，所述多絲導體具有帶狀基片(2)和至少一個超導層(3)，其中至少一個超導層(3)構(gòu)造在帶狀基片(2)的至少一個表面上且分為若干絲(20、20’)，且?guī)罨?2)平行于該帶狀基片的縱向延伸具有第一方向(21)而至少一個絲(20、20’)具有平行于該絲的縱向延伸具有第二方向(22)，其特征在于，帶狀基片(2)的第一方向(21)與至少一個絲(20、20’ )的第二方向(22)形成大于零的角度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多絲導體(1)，其特征在于，帶狀基片(2)的第一方向(21) 和至少一個絲(20、20’ )的第二方向(22)之間的角度在1度至5度之間，和/或至少一個絲(20、20’ )完全沿第二方向(22)構(gòu)造，尤其是無平行于第一方向(21)的縱向分量。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求中一項所述的多絲導體(1)，其特征在于，帶狀基片(2)具有正面 (9)上的第一表面和背面(10)上的對置的第二表面，且在第一表面和第二表面上都形成多個絲(20、20’)，其中尤其是第一表面的絲(20)具有第二方向(22)，所述第二方向(22)與平行于第二表面的絲(20’ )的縱向方向的第三方向(23)不同。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的多絲導體(1)，其特征在于，正面(9)的至少一個絲(20)與背面(10)的至少一個絲(20’)導電地連接，尤其是通過構(gòu)造在帶狀基片(2)的一個或兩個側(cè)面上的至少一個第三表面上的至少一個層(19)導電地連接。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中一項所述的多絲導體(1)，其特征在于，在至少兩個相鄰的絲 (20,20')之間在一個表面上形成至少一個電橋(23)，通過所述電橋(23)形成至少兩個相鄰的絲(20,20')之間的電連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的多絲導體(1)，其特征在于，所述至少一個電橋(23)居中地布置在所述表面上，尤其是使電橋(23)的縱向方向平行于帶狀基片(2)的第一方向(21)。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中一項所述的多絲導體(1)，其特征在于，多絲導體(1)具有由帶狀載體材料(16、17)、至少一個緩沖層(4)、至少一個超導層(3)特別是高溫超導層和/或至少一個穩(wěn)定層(5)組成的疊層。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的多絲導體(1)，其特征在于，載體材料(16、17)由金屬特別是由鋼制成，和/或至少一個緩沖層(4)包括來自如下組的至少一種材料鋁(11)、氧化釔 (12) ,IBAD Mg0(13)、Homo-epi MgO(14) ,LMO(15)或這些材料的組合和/或疊層，和/或至少一個超導層(3)由YBCO制成，和/或至少一個橋(23)由YBCO制成，特別是由至少一個高溫超導層的YBCO制成，和/或至少一個穩(wěn)定層(5)由銅或銀制成或包括帶有至少一個銅層(5b)和/或至少一個銀層(5a)的疊層，和/或至少一個橋(23)由至少一個穩(wěn)定層(5) 的材料制成或包括此材料。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的多絲導體(1)，其特征在于，載體材料(16、17)的厚度在 50 μ m至100 μ m的范圍內(nèi)，且寬度在IOmm的范圍內(nèi)，和/或至少一個緩沖層(4)的厚度在 IOOnm的范圍內(nèi)，和/或至少一個超導層(3)的厚度在1 μ m的范圍內(nèi)，和/或至少一個絲 (20,20')的寬度在0.5mm的范圍內(nèi)，和/或至少一個穩(wěn)定層(5)的厚度在3μπι的范圍內(nèi)。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中一項所述的多絲導體(1)，其特征在于，絲(20、20’)是交錯的，尤其是具有20cm的范圍內(nèi)的交錯長度。
11.一種用于制造根據(jù)前述權(quán)利要求中一項所述的多絲導體(1)的方法，其特征在于， 將帶有對置的側(cè)的兩個帶狀載體材料(16、17)相互機械連接，尤其是全等地機械連接，其中分別在各帶狀載體材料(16、17)的與機械連接(18)對置的側(cè)上敷設(shè)至少一個超導層(3)，且在該超導層(3)上敷設(shè)穩(wěn)定層(5)，其中第一帶狀載體材料(16)的穩(wěn)定層(5)與第二帶狀載體材料(17)的穩(wěn)定層(5’ )在兩個帶狀載體材料(16、17)的邊緣(19)上重疊地構(gòu)造，使得所述穩(wěn)定層(5、5，)的電連接通過邊緣(19)實現(xiàn)，且將超導層(3)和穩(wěn)定層(5、 5，)分為若干絲(20、20，)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，層的敷設(shè)通過電解、焊接、蒸鍍、濺射和 /或蒸汽相金屬化合物的熱分解實現(xiàn)，和/或?qū)⒊瑢?3)和穩(wěn)定層(5、5’ )分為若干絲 (20、20’)是通過激光和/或蝕刻，尤其是化學蝕刻形成各自貫穿一個層的若干溝槽(6)來實現(xiàn)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，溝槽(6)形成在帶狀基片(2)的第一方向(21)和至少一個絲(20、20’)的第二方向(22)之間的不為零的角度內(nèi)，且兩個帶狀載體材料(16、17)上的絲(20、20’ )通過它們的邊緣(19)電連接，從而形成螺旋形的電流路徑。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，層的敷設(shè)通過擠壓、粘合、電解、焊接、 蒸鍍、濺射和/或蒸汽相金屬化合物的熱分解實現(xiàn)，其中絲結(jié)構(gòu)(20、20’ )直接形成。
15.根據(jù)權(quán)利要求11至14中任一項所述的方法，其特征在于，兩個帶狀載體材料(16、 17)通過耐熱、絕緣的中間層(29)和/或氣隙相互隔開，尤其是通過兩個帶狀載體材料 (16、17)的焊接(25)、通過將兩個帶狀載體材料(16、17)彎曲為兩個對置的帶(16、17)或通過滾平管子(24)來實現(xiàn)，尤其是在將帶狀載體材料(16、17)形成紋理的滾壓步驟之前進行。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種多絲導體(1)，所述多絲導體設(shè)計為帶有帶狀基片(2)和至少一個超導層(3)，其中超導層(3)分為若干絲(20、20’)。帶狀基片(2)具有平行于其縱向延伸的第一方向，且至少一個絲(20、20’)具有平行于其縱向延伸的第二方向。第一方向和第二方向形成了不為零的角度。多絲導體(1)尤其可設(shè)計為使得絲(20、20’)形成在導體的正面(9)和背面(10)上且這樣地相互電連接，從而產(chǎn)生交錯的導體。本發(fā)明進一步涉及此多絲導體(1)的制造方法。
文檔編號H01L39/24GK102484198SQ201080037916
公開日2012年5月30日 申請日期2010年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月26日
發(fā)明者G.里斯, H-W.紐米勒 申請人:西門子公司