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Title:
SUPERCONDUCTING COIL DEVICE COMPRISING COIL WINDING AND CONTACTS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2014/095328
Kind Code:
A1
Abstract:
Superconducting coil device comprising coil winding and contacts What is specified is: a coil device comprising a coil winding (25) having at least a first and a second strip conductor (31, 32). Each of the two strip conductors (31, 32) has a contact side (13) with a contact layer. Furthermore, the coil device comprises at least a first contact (17) between the first strip conductor (31) and a first contact piece (19) and a second contact (21) between the second strip conductor (32) and a second contact piece (23) for connecting the coil device to an external circuit. Within the coil winding, the first strip conductor (31) and the second strip conductor (32) are electrically connected via a third contact (33) between the contact layers of said strip conductors. The first and second strip conductors differ in respect of the orientation of the contact side with respect to a centre of the coil winding.

Inventors:
FRANK MICHAEL (DE)
GRUNDMANN JÖRN (DE)
NICK WOLFGANG (DE)
OOMEN MARIJN PIETER (DE)
VAN HASSELT PETER (DE)
Application Number:
EP2013/075241
Publication Date:
June 26, 2014
Filing Date:
December 02, 2013
Export Citation:
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Assignee:
SIEMENS AG (DE)
International Classes:
H01F6/06
Foreign References:
JP2008140930A2008-06-19
JP2004040036A2004-02-05
Other References:
None
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Claims:
Patentansprüche

1. Supraleitende Spuleneinrichtung, umfassend

- wenigstens eine Spulenwicklung (25) , mit wenigstens einem ersten und einem zweiten supraleitenden Bandleiter (31,32), wobei jeder der beiden Bandleiter (31,32) eine Kontaktseite (13) mit einer Kontaktschicht (8) aufweist,

- und wenigstens einen ersten Kontakt (17) zwischen dem ersten Bandleiter (31) und einem ersten Kontaktstück (19) und wenigstens einem zweiten Kontakt (21) zwischen dem zweiten

Bandleiter (32) und einem zweiten Kontaktstück (23) zur Verbindung der Spuleneinrichtung mit einem äußeren Stromkreis,

dadurch gekennzeichnet, dass

- innerhalb der Spulenwicklung (25) der erste Bandleiter (31) und der zweite Bandleiter (32) über einen dritten Kontakt (33) zwischen ihren jeweiligen Kontaktschichten (13) elektrisch verbunden sind

- und dass sich der erste (31) und der zweite (32) Bandleiter bezüglich der Orientierung ihrer Kontaktseite (13) zu einem

Zentrum der Spulenwicklung (25) unterscheiden.

2. Spuleneinrichtung nach Anspruch 1 mit Windungen (Wi,W2) des ersten (31) und zweiten (32) Bandleiters, dadurch gekenn- zeichnet, dass der erste Kontakt (17) auf einer den Windungen (Wi) des ersten Bandleiters (31) abgewandten Seite des ersten Bandleiters (31) angeordnet ist und dass der zweite Kontakt (21) auf einer den Windungen (W2) des zweiten Bandleiters (32) abgewandten Seite des zweiten Bandleiters (32) angeord- net ist.

3. Spuleneinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kontakt (17) zwischen dem ersten Kontaktstück (19) und der Kontaktschicht (8) auf der Kontakt- seite (13) des ersten Bandleiters (31) ausgebildet ist und dass der zweite Kontakt (21) zwischen dem zweiten Kontakt¬ stück (23) und der Kontaktschicht (8) auf der Kontaktseite (13) des zweiten Bandleiters (32) ausgebildet ist.

4. Spuleneinrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kontakt (17) auf einer Innenseite der Spulenwicklung und der zweite Kontakt (21) auf einer Außenseite der Spulenwicklung (25) angeordnet ist.

5. Spuleneinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der dritte Kontakt (33) zwischen dem ersten Bandleiter (31) und dem zweiten Bandleiter (32) über eine Lötverbindung ausgebildet ist.

6. Spuleneinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktwiderstand des drit¬ ten Kontaktes (33) kleiner als 1 yOhm, insbesondere kleiner als 100 nOhm ist.

7. Spuleneinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der dritte Kontakt (33) zwischen dem ersten (31) und dem zweiten (32) Bandleiter über eine Länge von 1 cm bis 5 cm ausgebildet ist.

8. Spuleneinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spuleneinrichtung eine Kühleinrichtung zur Kühlung der Wicklungen umfasst und dass im Bereich des dritten Kontaktes (33) die thermische Ankopplung an die Kühleinrichtung stärker ausgeprägt ist als in den übrigen Bereichen der Wicklung.

9. Spuleneinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bandleiter (31,32) jeweils eine supraleitende Schicht (6) umfassen, die einen Hochtem¬ peratursupraleiter der zweiten Generation, insbesondere Re- Ba2Cu30x, enthält. 10. Spuleneinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktschicht (8) und/oder das erste (19) und zweite (23) Kontaktstück Kupfer enthalten .

11. Spuleneinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste (31) und der zweite Bandleiter (32) jeweils ein Substrat (2) umfassen und auch auf der der supraleitenden Schicht (6) abgewandten Seite des Substrats (2) jeweils eine Kontaktschicht umfassen und/oder auf allen Seiten von einer Kontaktschicht umhüllt sind . 12. Spuleneinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spulenwicklung (25) als Scheibenwicklung, insbesondere als Rennbahnspule, als Recht¬ eckspule oder als zylinderförmige Scheibenwicklung ausgebil¬ det ist.

13. Spuleneinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Windungen (Wi,W2) mit Vergussmasse und/oder mit einem Klebemittel mechanisch fi¬ xiert sind.

14. Spuleneinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die eine gerade Anzahl an Bandleitern (31,32) umfasst, die über eine ungerade Anzahl an Kontakten (33) miteinander verbunden sind.

15. Spuleneinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die einen Stapel (37) aus mehreren übereinanderliegenden Schichten umfasst, wobei jede Schicht des Stapels (37) we¬ nigstens zwei über wenigstens einen Kontakt (38,39) miteinan- der verbundene Bandleiter (41-44) umfasst.

Description:
Beschreibung

Supraleitende Spuleneinrichtung mit Spulenwicklung und Kontakten

Die vorliegende Erfindung betrifft eine supraleitende Spulen ¬ einrichtung mit einer Spulenwicklung aus wenigstens zwei supraleitenden Bandleitern und Kontakten zur Verbindung der Spuleneinrichtung mit einem äußeren Stromkreis.

Auf dem Gebiet der supraleitenden Maschinen und der supraleitenden Magnetspulen sind Spuleneinrichtungen bekannt, bei denen supraleitende Drähte oder Bandleiter in Spulenwicklungen gewickelt werden. Für klassische Niedertemperatursupraleiter wie NbTi und NbsSn werden üblicherweise Leiter in Drahtform verwendet. Die Hochtemperatursupraleiter oder auch Hoch-T c - Supraleiter (HTS) sind dagegen supraleitende Materialien mit einer Sprungtemperatur oberhalb von 25 K und bei einigen Materialklassen oberhalb von 77 K. Diese HTS-Leiter liegen ty- pischerweise in Form von flachen Bandleitern vor, die ein bandförmiges Substratband und eine auf dem Substratband ange ¬ ordnete Supraleitungsschicht aufweisen. Zusätzlich weisen die Bandleiter oft noch weitere Schichten wie Stabilisierungs ¬ schichten, Kontaktschichten, Pufferschichten und in manchen Fällen auch Isolationsschichten auf. Die wichtigste Materialklasse der sogenannten HTS-Leiter zweiter Generation (2G-HTS) sind Verbindungen des Typs REBa 2 Cu30 x , wobei RE für ein Ele ¬ ment der seltenen Erden oder eine Mischung solcher Elemente steht .

Das Substratband besteht typischerweise entweder aus Stahl oder aus der Legierung Hastelloy. Der elektrische Kontakt zu einem äußeren Stromkreis wird meist über eine Kontaktschicht aus Kupfer hergestellt, wobei diese Kontaktschicht entweder einseitig über der Supraleitungsschicht aufgebracht wird oder als umhüllende Schicht den gesamten Bandleiter umgeben kann. In beiden Ausprägungen ist es günstiger, den Kontakt auf der Oberseite herzustellen, also auf der Seite des Substratban- des, die die supraleitende Schicht trägt. Bei einer Kontak- tierung auf der Rückseite, also auf der der supraleitenden Schicht abgewandten Seite des Substrates, treten höhere Kon ¬ taktwiderstände auf, was zu größeren elektrischen Verlusten und einem erhöhten Bedarf an Kühlung in diesen Bereichen führt .

Bei einer supraleitenden Spulenwicklung, bei der mehrere Lagen eines Bandleiters in mehreren Windungen übereinander zu liegen kommen, ist es oft schwierig, beide Enden der Spulenwicklung auf der Oberseite zu kontaktieren. Bei standardmäßig verwendeten Wicklungstechniken zur Herstellung von Scheibenwicklungen wird üblicherweise entweder auf der Innenseite oder auf der Außenseite der Wicklung die Oberseite des Band- leiters innen zu liegen kommen. Um trotzdem einen niederohmi- gen Kontakt auf der Oberseite des Bandleiters zu schaffen, wird bei bekannten Spuleneinrichtungen ein speziell gestaltetes Kontaktstück verwendet, welches auf der Oberseite des Bandleiters in die Wicklung eingeschoben wird. Für eine sol- che Spuleneinrichtung ist jedoch ein aufwändiger Herstel- lungsprozess nötig, denn zur Gewährleistung der nötigen mechanischen Stabilität müssen an der Stelle dieses Kontakt ¬ stücks besondere Maßnahmen ergriffen werden. Wird ein Nasswi- ckelprozess mit einem Epoxid-Klebemittel verwendet, dann muss zunächst ein Füllstück, beispielsweise aus Teflon eingesetzt werden, um die zu kontaktierende Stelle von Klebemittel frei zu halten. Nach Entfernen des Füllstücks kann zur Kontaktie- rung dieser Stelle beispielsweise eine Lötverbindung zu einem Kontaktstück aus Kupfer hergestellt werden. Da dieser Kontakt aber innerhalb der Wicklung liegt, muss zur Herstellung der nötigen mechanischen Stabilität der Kontaktbereich nachträglich mit Bandagen aus glasfaserverstärktem Kunststoff und Epoxid-Klebemittel fixiert werden. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine supraleitende Spuleneinrichtung anzugeben, die die genannten Nachteile vermeidet . Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 beschriebene Spu ¬ leneinrichtung gelöst. Die erfindungsgemäße Spuleneinrichtung umfasst wenigstens eine Spulenwicklung mit einem ersten und einem zweiten Bandleiter, wobei jeder der beiden Bandleiter eine Kontaktseite mit einer Kontaktschicht aufweist. Weiter ¬ hin umfasst die Spuleneinrichtung wenigstens ersten Kontakt zwischen dem ersten Bandleiter und einem ersten Kontaktstück und einen zweiten Kontakt zwischen dem zweiten Bandleiter und einem zweiten Kontaktstück zur Verbindung der Spuleneinrich- tung mit einem äußeren Stromkreis. Innerhalb der Spulenwicklung sind der erste Bandleiter und der zweite Bandleiter über einen dritten Kontakt zwischen ihren Kontaktschichten elektrisch verbunden. Der erste und der zweite Bandleiter unterscheiden sich bezüglich der Orientierung der Kontaktseite zu einem Zentrum der Spulenwicklung. Mit Kontaktseite wird dabei die eingangs ge ¬ nannte Oberseite bezeichnet. Durch die Schaffung eines zusätzlichen dritten Kontaktes innerhalb der Wicklung wird bewirkt, dass der Bandleiter innerhalb der Wicklung gewendet wird. Dies führt dazu, dass bei einer einfachen Wicklung aus einer Vielzahl von flächig übereinander liegenden Windungen sowohl auf der Innenseite der Wicklung als auch auf der Außenseite der Wicklung die Seite des Bandleiters mit dem niederohmigeren Kontakt zur supralei ¬ tenden Schicht nach außen zu liegen kommt. Mit der Innenseite der Wicklung ist hierbei der Zentralbereich der Spirale bezeichnet, die die Spulenwicklung bildet. Die Schaffung des dritten Kontaktes zwischen der Kontaktschicht des ersten

Bandleiters und der Kontaktschicht des zweiten Bandleiters ermöglicht die Herstellung einer besonders niederohmigen Verbindung zwischen der supraleitenden Schicht des ersten Bandleiters und der supraleitenden Schicht des zweiten Bandlei- ters über die jeweils zugehörigen Kontaktschichten.

Üblicherweise wird die Schaffung von zusätzlichen Kontakten innerhalb von supraleitenden Wicklungen vermieden, da bei einer solchen zusätzlichen Kontaktstelle immer ein ohmscher Widerstand in die Wicklung eingefügt wird. Der Aufbau der er ¬ findungsgemäßen Spuleneinrichtung beruht auf der Erkenntnis, dass ein solcher zusätzlicher ohmscher Kontakt innerhalb der Wicklung trotzdem vorteilhaft sein kann, wenn die Herstellung der äußeren Kontakte dadurch vereinfacht wird. Der insgesamt vorliegende Serienwiderstand kann unter Umständen sogar nied ¬ riger ausfallen als bei einer herkömmlichen Spulenwicklung, da die Kontakte zum äußeren Stromkreis auf einer größeren Fläche und damit niederohmiger ausgeführt werden können, wenn an den Enden keine Kontaktstücke in das Innere der Wicklung eingefügt werden müssen. Die mechanische Stabilität der er ¬ findungsgemäßen Spule ist auch höher, da der zusätzliche Kontakt im Inneren der Wicklung entweder direkt bei der Herstel- lung der Spule in einem Nasswickelprozess mit verklebt werden kann oder bei einem nachträglichen Verguss der Spule von Vergussmasse umschlossen werden kann. Die Verklebung oder der Verguss der zusätzlichen Kontaktstelle kann im gleichen Verfahrensschritt wie die Verklebung oder der Verguss der übri- gen Windungen erfolgen, so dass zur Erreichung derselben mechanischen Stabilität weniger Verfahrensschritte benötigt werden als bei bekannten Spuleneinrichtungen mit einem Kontaktstück am äußeren Ende der Wicklung. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Spuleneinrichtung gehen aus den Unteransprüchen hervor. Demgemäß kann die Spuleneinrichtung zusätzlich folgende Merkmale aufweisen: Der erste Kontakt kann auf einer den Windungen des ersten

Bandleiters abgewandten Seite des ersten Bandleiters angeord ¬ net sein, und der zweite Kontakt kann auf einer den Windungen des zweiten Bandleiters abgewandten Seite des zweiten Band ¬ leiters angeordnet.

Der erste Kontakt kann zwischen dem ersten Kontaktstück und der Kontaktschicht auf der Kontaktseite des ersten Bandlei ¬ ters ausgebildet sein, und der zweite Kontakt kann zwischen dem zweiten Kontaktstück und der Kontaktschicht auf der Kontaktseite des zweiten Bandleiters ausgebildet sein.

Der erste Kontakt kann auf der Innenseite der Spulenwicklung und der zweite Kontakt kann auf der Außenseite der Spulen ¬ wicklung angeordnet sein. Mit dieser Ausgestaltung ist auf beiden Seiten der Wicklungsanordnung, also innen und außen, ein leichter Zugang zu den beiden Kontaktstellen zum äußeren Stromkreis möglich. Wie oben ist mit der Innenseite der Wick- lungsanordnung der Zentralbereich der Spirale bezeichnet.

Der dritte Kontakt zwischen dem ersten Bandleiter und dem zweiten Bandleiter kann über eine Lötverbindung ausgebildet sein. Vorteilhafte Lotmaterialien zur Herstellung eines nie- derohmigen Kontaktes sind indiumbasierte Lote.

Der Kontaktwiderstand des dritten Kontaktes kann vorteilhaft kleiner als 1 yOhm, besonders vorteilhaft kleiner als

100 nOhm sein.

Der dritte Kontakt zwischen dem ersten und zweiten Bandleiter kann vorteilhaft über eine Länge von 1 cm bis 5 cm ausgebil ¬ det sein. Die Spuleneinrichtung kann eine Kühleinrichtung zur Kühlung der Wicklungen umfassen. Eine solche Kühlung ist zweckmäßig, um eine Betriebstemperatur des Supraleiters unterhalb seiner Sprungtemperatur zu gewährleisten. Im Bereich des dritten Kontaktes kann die thermische Anbindung an die Kühleinrich- tung stärker ausgeprägt sein als in den übrigen inneren Bereichen der Wicklung. Da im Bereich des dritten Kontaktes ein ohmscher Widerstand vorliegt, wird er an dieser Stelle eine Wärmeentwicklung verursachen. Um den supraleitenden Bandleiter auch in diesem Bereich bei seiner Betriebstemperatur zu halten, ist es vorteilhaft, an diesen Stellen eine stärkere thermische Anbindung an die Kühleinrichtung zu schaffen als in den übrigen inneren Bereichen der Wicklung. Auch in den Bereichen des ersten und des zweiten Kontaktes an den jewei- ligen Enden der Wicklung ist eine stärkere thermische Anbin- dung als im inneren Bereich der Wicklung zweckmäßig.

Die Spuleneinrichtung kann eine supraleitende Schicht umfas- sen. Die supraleitende Schicht kann einen Hochtemperatursup ¬ raleiter der zweiten Generation, insbesondere ReBa 2 Cu 3 0 x enthalten. Hierbei steht RE für ein Element der Seltenen Erden oder eine Mischung solcher Elemente. Die Kontaktschicht kann Kupfer enthalten. Ebenso können das erste und das zweite Kontaktstück Kupfer enthalten.

Der erste und der zweite Bandleiter können jeweils ein Sub ¬ strat umfassen, das insbesondere Stahl und/oder die Legierung Hastelloy enthält.

Der erste und der zweite Bandleiter können auch auf der der supraleitenden Schicht abgewandten Seite des Substrats je ¬ weils eine Kontaktschicht umfassen und/oder auf allen Seiten von einer Kontaktschicht umhüllt sein. Auch wenn auf der der supraleitenden Schicht abgewandten Seite des Substrats eine Kontaktschicht vorliegt, ist es vorteilhaft, den Bandleiter auf der Seite der supraleitenden Schicht zu kontaktieren, da hierbei der ohmsche Widerstand geringer ausfällt, als wenn der Kontakt durch das Substratband hindurch oder um den Rand des Bandes herum realisiert werden muss.

Die Spulenwicklung kann als Scheibenwicklung, insbesondere als Rennbahnspule, als Rechteckspule oder als kreisförmige Scheibenwicklung ausgebildet sein.

Die Windungen der Spuleneinrichtung können mit Vergussmasse und/oder mit einem Klebemittel mechanisch fixiert werden. Dies ist besonders vorteilhaft für Anwendungen in Motoren und Generatoren, bei denen hohe Fliehkräfte auftreten, und für Anwendungen in Magnetspulen, bei denen hohe Lorentzkräfte auftreten. In beiden Fällen schützt der Verguss und/oder die Verklebung die Spulenwicklung vor mechanischen Belastungen. Vor allem bei der Verwendung von Hochtemperatursupraleitern mit empfindlichen keramischen Materialien ist der Schutz vor solchen mechanischen Belastungen zweckmäßig. Vorteilhafte Materialien für den Verguss oder die Verklebung der Spulenwicklung sind Epoxidmaterialien .

Die Spulenwicklung kann eine gerade Anzahl an Bandleitern umfassen, die über eine ungerade Anzahl an Kontakten miteinander verbunden sind. Werden mehr als zwei Bandleiter über mehr als einen Kontakt miteinander verbunden, kann bei Vorliegen einer ungeraden Anzahl von Kontakten trotzdem ein Wenden des Bandleiters auf der Länge der Spulenwicklung bewirkt werden, was wiederum eine vereinfachte Kontaktierung an den Enden der Spulenwicklung ermöglicht.

Die Spuleneinrichtung kann auch einen Stapel aus mehreren übereinanderliegenden Schichten umfassen, wobei jede Schicht des Stapels wenigstens zwei über wenigstens einen Kontakt miteinander verbundene Bandleiter umfasst. Vorteilhaft ist innerhalb jeder Schicht des Stapels die Anzahl der miteinan ¬ der verbundenen Bandleiter gerade und die Anzahl der Kontaktstellen ungerade.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand zweier bevorzugter Aus ¬ führungsbeispiele unter Bezugnahme auf die angehängten Zeich ¬ nungen beschrieben, in denen:

Fig. 1 einen schematischen Querschnitt eines supraleitenden

Bandleiters zeigt,

Fig. 2 eine schematische Ansicht einer Spulenwicklung nach dem Stand der Technik zeigt,

Fig. 3 eine schematische Ansicht einer Spulenwicklung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel zeigt und

Fig. 4 eine schematische Ansicht einer Spulenwicklung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel zeigt. Fig. 1 zeigt einen Querschnitt eines supraleitenden Bandlei ¬ ters 1, in dem der Schichtaufbau schematisch dargestellt ist. Der Bandleiter umfasst in diesem Beispiel ein Substratband 2, das hier ein 100 ym dickes Substratband aus einer Nickel- Wolfram-Legierung ist. Alternativ sind auch Stahlbänder oder Bänder aus einer Legierung wie z.B. Hastelloy verwendbar. Über dem Substratband ist eine 0,5 ym dicke Pufferschicht 4 angeordnet, die hier die oxidischen Materialien Ce0 2 und Y2O 3 enthält. Darüber folgt die eigentliche Supraleitungsschicht 6, hier eine 1 ym dicke Schicht aus YBa 2 Cu30 x , die wiederum mit einer 50 ym dicken Kontaktschicht 8 aus Kupfer abgedeckt ist. Alternativ zu dem Material YBa 2 Cu30 x können auch die ent ¬ sprechenden Verbindungen REBa 2 Cu 3 0 x anderer seltener Erden RE verwendet werden. Auf der gegenüberliegenden Seite des Substratbandes ist hier eine weitere 50 ym dicke Deckschicht 10 aus Kupfer angeordnet, gefolgt von einem Isolator 12, der in diesem Beispiel als 25 ym dickes Kaptonband ausgebildet ist. Der Isolator 12 kann aber auch aus anderen isolierenden Mate- rialien wie beispielsweise anderen Kunststoffen aufgebaut sein. In dem gezeigten Beispiel ist die Breite des Isolators 12 etwas größer als die Breite der übrigen Schichten des Bandleiters 1, so dass bei einer Wicklung der Spuleneinrichtung übereinander zu liegen kommende Windungen zuverlässig gegeneinander isoliert sind. Alternativ zu dem gezeigten Beispiel ist es möglich, ein Isolatorband erst bei der Herstel ¬ lung der Spulenwicklung als separates Band in die Spuleneinrichtung einzuwickeln. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn mehrere Bandleiter parallel gewickelt werden, die nicht ge- geneinander isoliert werden müssen. Dann kann beispielsweise ein Stapel von 2 bis 10 übereinanderliegenden Bandleitern ohne eine Isolatorschicht zusammen mit einem zusätzlich einge ¬ legten Isolatorband in gemeinsamen Windungen gewickelt werden .

Eine Kontaktierung des Bandleiters 1 ist vorteilhaft über die Kontaktschicht 8 möglich. Die in Fig. 1 oben liegende Seite des Bandleiters 1 wird daher auch als Kontaktseite 13 be ¬ zeichnet .

Fig. 2 stellt eine stark schematische Ansicht einer Spulen- wicklung 15 nach dem Stand der Technik dar. Hier ist ein Bandleiter 1 in zwei Windungen Wi und W2 zu der Spulenwicklung 15 gewickelt. Die Zahl der Windungen ist hier nur beispielhaft zu verstehen. In typischen Anwendungen liegt die Zahl der Windungen üblicherweise zwischen 10 und 500. In der gezeigten Spulenwicklung ist der Bandleiter 1 so aufgewickelt, dass die Kontaktseite 13 innen liegt. Um die Spulen ¬ wicklung 15 mit einem äußeren Stromkreis zu verbinden, werden zwei Kontakte 17, 21 mit zwei Kontaktstücken 19 und 23 benö ¬ tigt. Der erste Kontakt 17 liegt dabei auf der Außenseite der Spule, und der zweite Kontakt 21 liegt auf der Innenseite der Spule. Da die Kontaktseite 13 des Bandleiters 1 innen liegt, ist beim zweiten Kontakt eine einfache Kontaktierung in einem frei liegenden Bereich des Bandleiters möglich. Auf der

Außenseite dagegen wird der erste Kontakt 17 dadurch herge- stellt, dass das erste Kontaktstück 19 in die Spulenwicklung eingeschoben wird. Bei einer Verklebung der Spule während des Wickelprozesses muss dieser Bereich frei von Kleber gehalten werden. Nach Herstellung des ersten Kontaktes 17 muss zur Gewährleistung der mechanischen Stabilität der Spule noch eine hier nicht gezeigte nachträgliche Verklebung und/oder Ver ¬ stärkung erfolgen. Die Kontaktstücke 19, 23 sind typischerweise massive Kupferklötze, die einen hohen Querschnitt auf ¬ weisen, um die sehr hohen Betriebsströme für die supraleitende Spuleneinrichtung zur Verfügung zu stellen. Dadurch hat das in die Wicklung eingefügte erste Kontaktstück 19 einen hohen Platzbedarf, der meist wesentlich größer ist als in der schematischen Ansicht der Fig. 1 dargestellt.

Fig. 3 zeigt eine stark schematische Ansicht einer Spulen- wicklung 25 nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Auch hier sind wiederum nur zwei Windungen Wi und W2 gezeigt, die beispielhaft für eine wesentlich größere Zahl von Windungen, beispielsweise zwischen 10 und 500 Windungen stehen sollen. Die Spulenwicklung 25 ist wiederum über zwei Kontakte 17, 21 und Kontaktstücke 19, 23 mit einem äußeren Stromkreis verbindbar. Die Spulenwicklung 25 enthält einen ersten Bandleiter 31 und einen zweiten Bandleiter 32, die über einen dritten Kontakt 33 miteinander verbunden sind. Der dritte Kontakt 33 ist in diesem Beispiel über eine Lötverbin ¬ dung zwischen den Kontaktseiten 13 der beiden Bandleiter realisiert, mit indiumbasiertem Lot als Lotmaterial. Die Verbin ¬ dung erfolgt also zwischen den Kontaktschichten 8 der Band- leiter. Der Kontaktwiderstand des dritten Kontaktes ist klei ¬ ner als 100 nOhm. Der dritte Kontakt ist über eine Länge von 3 cm ausgebildet. Die Verbindung des ersten und des zweiten Bandleiters führt dazu, dass die Kontaktseite 13 sowohl auf der Innenseite als auch auf der Außenseite der Spulenwicklung frei zugänglich ist. Somit können die Kontakte 17 und 21 zur Verbindung mit einem äußeren Stromkreis auf einfache Weise geschaffen werden. Beide Kontakte 17 und 21 können beispielsweise durch Herstellen von Lotverbindungen zu den Kontaktstücken 19 und 23 geschaffen werden, ohne dass ein Kontaktstück in die Wicklung eingeführt werden muss. Zur Gewährleistung der mechanischen Stabilität der Spuleneinrichtung kann die Spulenwicklung 25 entweder bei oder nach dem Wickeln der Spule mit einem Kleber oder einer Vergussmasse fixiert werden. Die Fixierung kann vor oder nach Herstellung der äußeren Kon- takte 17 und 21 erfolgen. Bei einer Verklebung oder einem Verguss vor Herstellung der Kontakte müssen lediglich die frei zugänglichen Kontaktflächen für die Kontakte 17 und 21 von Klebemittel oder Vergussmittel frei gehalten werden. Fig. 4 zeigt eine stark schematische Ansicht einer Spulen ¬ wicklung 35 nach einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung. In der Spulenwicklung 35 ist ein Stapel 37 aus zwei Schichten von Bandleitern zu einer Spule gewickelt. Wieder sind beispielhaft nur zwei Windungen Wi, W2 gezeigt, die stellvertretend für eine höhere Anzahl von Windungen stehen sollen. Ebenso stehen die zwei Schichten innerhalb des Sta ¬ pels auch stellvertretend für eine höhere Anzahl von Schich ¬ ten, beispielsweise 3 bis 10 Schichten. Jede der Schichten umfasst einen ersten Bandleiter 41, 42 und einen zweiten Bandleiter 43, 44, die innerhalb jeder Schicht über einen dritten Kontakt 38, 39 miteinander verbunden sind. Der dritte Kontakt ist wiederum als Lötverbindung auf den Kontaktseiten 13 der jeweiligen Bandleiter 41 bis 44 realisiert. Die Verbindung erfolgt also zwischen den Kontakt ¬ schichten 8 der Bandleiter. Durch die Verbindung der ersten 41, 42 und zweiten 43, 44 Bandleiter innerhalb jeder Schicht über die dritten Kontakte 38, 39 wird erreicht, dass sowohl auf der Innenseite als auch der Außenseite der Spulenwicklung für alle Bandleiter aus beiden Schichten die Kontaktseiten 13 frei zugänglich sind. So können die ersten Kontakte 17 mit den ersten Kontaktstücken 19 und die zweiten Kontakte 19 mit den zweiten Kontaktstücken 23 ähnlich wie im ersten Ausführungsbeispiel ohne Einfügen von Kontaktstücken in die Wicklung hergestellt werden.

Im zweiten Ausführungsbeispiel umfassen die Bandleiter je- weils ein Substrat 2, eine Pufferschicht 4, eine Supralei ¬ tungsschicht 6, eine Kontaktschicht 8 und eine Deckschicht 10, ähnlich wie in Fig. 1 dargestellt. Bei Verwendung eines Stapels aus Bandleitern umfassen die einzelnen Bandleiter jedoch zweckmäßig keine eigene Isolationsschicht 12. Zur Isola- tion der Wicklungen untereinander wird stattdessen bei der Herstellung der Spule ein hier nicht gezeigtes, separates Isolatorband in die Wicklung eingelegt.