Elektrische Eigenschaften von gelöteten Metallisolations-REBCO-Spulen

NI (no-insulation) supraleitende Spulen, die mit REBCO (seltene Erden Barium-Kupfer-Oxid) Drähten hergestellt werden, finden aufgrund ihrer überlegenen elektrischen, mechanischen und thermischen Eigenschaften breite Anwendung in verschiedenen supraleitenden Magneten. Dennoch weisen NI-Spulen die intrinsischen Nachteile von Ladeverzögerungen und Wärmeverlusten durch Leckströme auf. MI (Metallisolierung) Wicklungen wurden ebenfalls vorgeschlagen, um den Kontaktwiderstand zwischen den Windungen zu erhöhen und die mechanische Festigkeit der Spule zu verbessern. Sowohl NI- als auch MI-REBCO-wassergekühlte Spulen erfordern zusätzliche Wärmeleitungen zu einem Kryokühler, was die Verwendung von Epoxidharzen zwischen den Schnittstellen zur Folge hat. Allerdings erfordert die Verwendung von Epoxid Vorsicht, um Delaminierungsprobleme oder den Verlust der NI-Eigenschaft zu verhindern, wenn das Epoxid durch die Wicklungen eindringt. In dieser Studie schlagen wir eine neue Wickeltechnik, SMI (gelötete Metallisolierung), vor, um einen konsistenten Kontaktwiderstand zu gewährleisten und gleichzeitig verbesserte thermische und strukturelle Eigenschaften im Vergleich zu MI-Spulen mit trockenen Kontakten zu bieten. Als vorläufiger Schritt unserer Forschung werden eine kleine MI- und eine SMI-Spule hergestellt und deren elektrische Eigenschaften verglichen. Für die SMI-Spule wird In-Bi-Lötmittel auf ein STS (Edelstahl)-Band aufgetragen, das zusammen mit dem REBCO-Draht gewickelt wird; die SMI-Spule wird dann erhitzt, um gelötete Kontakte zwischen den Wicklungswindungen herzustellen. Die Zeitkonstanten und Kontaktwiderstände werden anhand von plötzlichen Entladungsexperimenten für die MI-Spule, die ungeheizte SMI-Spule und die beheizte SMI-Spule verglichen.