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Title:
CURRENT-CARRYING CONNECTING ELEMENTS FOR PLATE CONDUCTORS CONSISTING OF HIGH-TEMPERATURE SUPRACONDUCTIVE THIN LAYERS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2000/077864
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to current-carrying connecting elements for plate conductors consisting of high-temperature supraconductive thin layers, especially for resistive current-limiting devices in switchgear assemblies used for supplying and distributing energy. At least two plate conductors that are situated one behind the other are electroconductively connected by the current-carrying connecting elements and are provided with electrical contact surfaces for receiving current supply lines. The current-carrying connecting elements consist of high-temperature supraconductive strips (HTSL-BD) which are electroconductively connected to the high temperature supraconductive thin layers (HTSL-DS) by material and/or nonpositive fit conducting connections (LV). The approximately arch-shaped cross-sectional contour of the high temperature supraconductive strips (HTSL-BD) is adapted to the distance between the high-temperature supraconductive thin layers (HTSL-DS) to be connected. The current-carrying connecting elements and the plate conductors are constituent parts of resistive current-limiting devices in switchgear assemblies used for supplying and distributing energy.

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Inventors:
STELZER ANDREAS (DE)
Application Number:
PCT/DE2000/001909
Publication Date:
December 21, 2000
Filing Date:
June 14, 2000
Export Citation:
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Assignee:
SIEMENS AG (DE)
STELZER ANDREAS (DE)
International Classes:
H01L39/16; H01R4/68; H01L39/02; (IPC1-7): H01L39/16; H01R4/68
Foreign References:
US5828291A1998-10-27
EP0660426A11995-06-28
US5331735A1994-07-26
EP0471165A21992-02-19
Attorney, Agent or Firm:
SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT (Postfach 22 16 34 München, DE)
SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT (Postfach 22 16 34 München, DE)
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Description:
Beschreibung Stromtragende Verbindungselemente für Plattenleiter aus hochtemperatur-supraleitenden Dünnschichten Die Erfindung betrifft stromtragende Verbindungselemente für Plattenleiter aus hochtemperatur-supraleitenden Dünnschich- ten, insbesondere für resistive Strombegrenzungseinrichtungen in Schaltanlagen der Energieversorgung und-verteilung, wobei mindestens zwei hintereinander angeordnete Plattenleiter über die stromtragenden Verbindungselemente elektrisch leitend verbunden und mit elektrischen Kontaktflächen zur Aufnahme von Stromzuleitungen versehen sind.

Stromtragende Verbindungselemente für Plattenleiter aus hochtemperatur-supraleitenden Dünnschichten sind u. a., ins- besondere im Zusammenhang mit resistiven Strombegrenzungsein- richtungen, aus der EP 0 829 101 B1 bekannt. Die hier offen- barten Strombegrenzungseinrichtungen sind wegen höherer Span- nungen aus mehreren hintereinander gestapelten doppelseitig beschichteten Plattenleitern zusammengesetzt. Die Leiterbah- nen sind aus hochtemperatur-supraleitenden Dünnschichten ge- bildet und an einem Ende über die Kontaktflächen mittels Ver- bindungsbrücken elektrisch hintereinander geschaltet. Die an- deren Enden der Leiterbahnen sind über weitere durchgehende Kontaktflächen unmittelbar miteinander verbunden und dienen gleichzeitig zur Aufnahme der Stromzuleitungen. Die Verbin- dungsbrücken und die Stromzuleitungen werden mit den Kontakt- flächen mittels Lot-, Press-oder Federkontakten elektrisch leitend verbunden. Je nach Art der Kontaktgestaltung stellen sich endliche ohmsche Widerstände ein, an denen durch die im Normalbetrieb fließenden Ströme Wärme erzeugt wird.

Da insbesondere die resistiven Strombegrenzungseinrichtungen direkt in die zu schützenden Stromkreise geschaltet sind, wird bei den relativ hohen Betriebsströmen selbst bei niedri- gen Kontakt-und Verbindungswiderständen eine nicht unerheb- liche Wärmemenge freigesetzt, die das Kühlmittel entsprechend erwärmt. Die Wärmeverluste, die sich insbesondere noch mit steigender Anzahl von Plattenleitern entsprechend vervielfa- chen, können dabei die Größenordnung der Stromzuführungsver- luste erreichen bzw. diese sogar noch übersteigen. Die da- durch bedingte unerwünschte Erwärmung des Kühlmittels ist nur mit hohem Aufwand durch Kälteerzeugungsmaschienen mit bekann- termaßen schlechtem Wirkungsgrad auszugleichen.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, die stromtragenden Verbindungselementen für Plattenleiter hin- sichtlich der unerwünschten Erwärmung des Kühlmittels wesent- lich zu bessern und so auszulegen, daß auch der Einsatz von Strombegrenzungseinrichtungen für hohe Strume rentabel ist.

Erfindungsgemäß wird dies durch die Merkmale 1.1 die stromtragenden Verbindungselemente sind durch hochtemperatur-supraleitende Bänder realisiert, 1.2 die hochtemperatur-supraleitenden Bänder sind mit den hochtemperatur-supraleitenden Dünnschichten über stoff- schlüssige und/oder kraftschlüssige Leitverbindungen elektrisch leitend verbunden, 1.3 die hochtemperatur-supraleitenden Bänder weisen eine an den Abstand der Plattenleiter der miteinander zu verbin- denden hochtemperatur-supraleitenden Dünnschichten ange- paßte, annähernd bogenförmige Querschnittskontur auf, erreicht.

Mit dem Einsatz der hochtemperatur-supraleitenden Bänder als stromtragende Verbindungselemente für Plattenleiter, die mit den Leiterbahnen der hochtemperatur-supraleitenden Dünn-

schichten über stoffschlüssige und/oder kraftschlüssige Leit- verbindungen elektrisch leitend verbunden sind, ist der Wi- derstand der elektrischen Verbindung auf ein Minimum redu- ziert und damit der Wärmeeintrag in das Kühlmittel entspre- chend gering gehalten. Darüber hinaus sind auch die unmittel- baren Kontaktstellen zwischen den hochtemperatur-supraleiten- den Bändern und den hochtemperatur-supraleitenden Dünnschich- ten keiner unzulässigen Erwärmung und damit einer frühzeiti- gen Zerstörung ausgesetzt.

Mit der annähernd bogenförmigen Querschnittskontur der hochtemperatur-supraleitende Bander, die als vorgefertigte Bauteile auch in automatisierten Fertigungsabläufen weiter- verarbeitet werden können, ist eine sehr flexible Anpassung an unterschiedliche Abstände der Plattenleiter gegeben.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Merkmale 2.1 die hochtemperatur-supraleitenden Dünnschichten der Plattenleiter sind derart zueinander angeordnet, daß die hochtemperatur-supraleitenden Bänder mit den freien En- den jeweils wechselseitig mit ihrer Innenkontur und/oder ihrer Außenkontur und/oder Stirnfläche die stoffschlüs- sigen und/oder kraftschlüssigen Leitverbindungen bilden, 2.2 die stoffschlüssigen und/oder kraftschlüssigen Leitver- bindungen sind vorzugsweise vollflächig über die gesamte Breite der hochtemperatur-supraleitenden Bänder ausge- führt, vorgesehen.

Mit der wechselseitig gebildeten Leitverbindung ist eine au- tomatisierte Herstellung der Verbindungen erheblich erleich- tert und darüber hinaus mit der vollflächigen Wirkung bei

stoffschlüssigen und/oder kraftschlüssigen Leitverbindungen ein besonders geringer Ubergangswiderstand gegeben.

Die Erfindung wird durch ein figürlich dargestelltes Ausfüh- rungsbeispiel näher erläutert, in dem die zum Verständnis we- sentlichen Teile auszugsweise und lediglich in einer Prinzip- darstellung gezeigt sind.

Im Ausführungsbeispiel sind Teilbereiche der Plattenleiter PL1, Pln abgebildet, auf deren Frontflächen nicht näher dar- gestellte Leiterbahnen aus hochtemperatur-supraleitender Dünnschicht HTLS-DS aufgebracht sind. Des Weiteren ist ange- deutet, daß die Innenkontur des hochtemperatur-supraleitenden Bandes HTSL-BD mit der Frontseite des ersten Plattenleiters PL1 und die Außenkontur des gleichen hochtemperatur- supraleitenden Bandes HTSL-BD mit der Frontseite des nten Plattenleiters PLn über die Leitverbindungen LV elektrisch leitend miteinander verbunden sind. Die elektrisch leitenden Verbindungen können als Leitverbindungen LV Lötverbindungen sein, wobei die Lötstellen neben den Innen-und Außenkonturen der hochtemperatur-supraleitenden Bänder HTSL-BD im Bedarfs- fall auch deren Stirnflächen mit einschließen können. Die Leitverbindungen LV sind vollflächig ausgeführt. Darüber hin- aus weisen die hochtemperatur-supraleitenden Bander, darge- stellt ist lediglich ein hochtemperatur-supraleitendes Band HTSL-BD, eine annähernd bogenförmige Querschnittkontur auf und können dadurch sehr einfach an ggf. unterschiedliche Ab- stände der Plattenleiter PL1, PLn angepaßt werden.

Die durch die hochtemperatur-supraleitenden Dünnschichten HTSL-DS nicht dargestellte Leiterbahnen können neben den häu- fig vorgesehenen U-Profilen auch meanderförmige oder anders- geartete Profilstrukturen aufweisen.

Die elektrischen Kontaktflächen zur Aufnahme der Stromzulei- tungen, wie sie insbesondere für die Strombegrenzungseinrich- tungen der Schaltanlagen notwendig sind, sind aus Gründen ei- ner vereinfachten Darstellung nicht abgebildet.