Beschreibung Supraleiteraufbau mit Hoch-Tc-Supraleitermaterial, Verfahren zur Herstellung des Aufbaus sowie Strombegrenzereinrichtung mit einem solchen Aufbau Die Erfindung bezieht sich auf einen Supraleiteraufbau zur Führung eines elektrischen Stromes in einer vorbestimmten Richtung mit wenigstens folgenden Teilen : Der Aufbau weist einen Träger aus metallischem Material sowie eine auf dem Träger befindliche Leiterbahn auf. Diese Leiterbahn enthält zumindest wenigstens eine auf dem Träger abgeschiedene Zwi- schenschicht aus elektrisch isolierendem Material und wenig- stens eine auf der Zwischenschicht abgeschiedene Supralei- tungsschicht aus einem Hoch-Tc-Supraleitermaterial. Die Er- findung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung eines entsprechenden Supraleiteraufbaus. Ein solcher Aufbau und ein -ihrpn gehen aus der EP 0 292 959 A hervor. Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Strombegrenzereinrichtung mit einem solchen Supraleiter- aufbau.

Es sind supraleitende Metalloxidverbindungen mit hohen Sprungtemperaturen Tc von über 77 K bekannt, die deshalb auch als Hoch-T@-Supraleitermaterialien oder HTS-Materialienbe- zeichnet werden und insbesondere eine Flüssig-Stick- stoff (LN2j-Kühltechnik elauben. Unter solche Metalloxidver- bindungen fallen insbesondere Cuprate auf Basis spezieller Stoffsysteme wie z. B. der Typen Y-Ba-Cu-O oder Bi-Sr-Ca-Cu-O, wobei die Bi-Komponente teilweise durch Pb substituiert sein kann. Innerhalb einzelner Stoffsysteme können mehrere supra- leitende Hoch-Tc-Phasen auftreten, die sich durch die Anzahl der Kupfer-Sauerstoff-Netzebenen bzw.-schichten innerhalb der kristallinen Einheitszelle unterscheiden und die ver- schiedene Sprungtemperaturen Tc aufweisen.

Diese bekannten HTS-Materialien versucht man, auf verschiede- nen Substraten für unterschiedliche Anwendungszwecke abzu- scheiden, wobei im allgemeinen nach möglichst phasenreinem Supraleitermaterial getrachtet wird. So werden insbesondere metallische Substrate für Leiteranwendungen vorgesehen (vgl. die eingangs genannte EP-A-Schrift).

Bei einem entsprechenden Supraleiteraufbau für Leiteranwen- dungen wird das HTS-Material im allgemeinen nicht unmittelbar auf einem als Substrat dienenden metallischen Trägerband ab- geschieden ; sondern dieses Trägerband wird zunächst mit einer dünnen Zwischenschicht, die auch als Pufferschicht (bzw.

"Buffer"-Schicht) bezeichnet wird, abgedeckt. Diese Zwischen- schicht mit einer Dicke in der Größenordnung von etwa 1 um soll das Eindiffundieren von Metallatomen aus dem Substrat in das HTS-Material, welche die supraleitenden Eigenschaften verschlechtern Zugleichkannmitdieserverhindern.

Zwischenschicht die Oberfläche geglättet und die Haftung des HTS-Material verbessert werden. Entsprechende Zwischenschich- ten b^E ;-ehen im allgemeinen aus Oxiden von Metallen wie Zir- kon, Cer, Yttrium, Aluminium, Strontium oder Magnesium und sind somit elektrisch isolierend. In einer diskreten strom- tragenden Leiterbahn wie z. B. einem Bandleiter ergibt sich dadurch eine Problematik, sobald der Supraleiter zumindest in Teilbereichen in den normalleitenden Zustand übergeht (sogenanntes"Quenchen"). D. h., der Supraleiter wird strek- kenweise resistiv und nimmt so einen Widerstand R an, z. B. indem er sich über die Sprungtemperatur Tc erwärmt (sogenannte"Hotspots"). Der im Supraleiter geführte Strom I fließt dann weiter durch das Supraleitermaterial, wobei der Spannungsabfall U=R-I sich nur über dem resistiv gewordenen Bereich ausbildet. In einem bandförmigen, die supraleitende Leiterbahn tragenden Metallsubstrat fällt hingegen die an den Enden angelegte Spannung U gleichmäßig über die gesamte

Leiterlänge ab. Die Folge davon können unter Umständen hohe Spannungsdifferenzen in der Leiterbahn über die Zwischen- schicht sein. Dies führt wegen der geringen Dicke dieser Schicht unvermeidlich zu elektrischen Durchschlägen und so zu punktueller Zerstörung der Zwischenschicht und gegebenenfalls des Supraleiters. Eine entsprechende Problematik ergibt sich u. a. bei Verwendung von entsprechend aufgebauten Supraleitern in Magnetwicklungen oder in Kabeln. Diese Problematik ist insbesondere auch dann gegeben, wenn mit entsprechenden Lei- terbändern resistiven Strombegrenzereinrichtungen erstellt werden. Bei einer solchen Einrichtung wird nämlich der Uber- gang vom supraleitenden in den normalleitenden Zustand zur Strombegrenzung im KurzschluRfall ausgenutzt. Es ist hier nicht möglich, die Zwischenschicht ausreichend spannungsfest für die für solche Einrichtungen üblichen Betriebsspannungen im kV-Bereich zu machen.

Aufqrund dieser Problematik wird bei einer bekannten Strombe- grenzereinrichcung (vgl. DE 195 20 205 A) das HTS-Material auf elektrisch isolierenden, z. B. keramischen Substratplatten aufgebracht. Es ist aucl, möglich, eine zusätzliche Metall- schicht aus einem elektrisch gut leitenden Material wie Au oder Ag als Shunt gegen Durchbrennen an den sogenannten "Hotspots"direkt auf dem HTS-Material abzuscheiden, wodurch das HTS-Material so in einem elektrisch leitenden flächenhaf- ten Kontakt mit der Metallschicht steht (vgl. DE 44 34 319 C). Das erwähnte Spannungsproblem besteht in diesem Falle nicht.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, bei einem Supra- leiteraufbau mit den eingangs genannten Merkmalen unter Ver- wendung eines metallischen Trägers die Gefahr von unerwünsch- ten Spannungsdifferenzen in der Leiterbahn über die elek- trisch isolierende Zwischenschicht zumindest zu verringern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäR dadurch gelöst, daß zwi- schen der Supraleitungsschicht der Leiterbahn und dem Träger wenigstens ein der Leiterbahn zugeordneter, sich in Stromfüh- rungsrichtung erstreckender, elektrisch leitender Verbin- dungsteil ausgebildet ist, mit dem die Supraleitungsschicht mit dem Träger elektrisch parallelgeschaltet ist.

Die mit dieser Ausbildung des Supraleiteraufbaus verbundenen Vorteile sind darin zu sehen, daß der metallische Träger und die Supraleitungsschicht der Leiterbahn in Stromführungsrich- tung gesehen zumindest zu einem großen Teil entlang der Lange des Aufbaus in gegenseitigen elektrischen Kontakt gebracht werden und so dort ein Stromübertritt erlaubt wird. An den Verbindungsbereichen wird damit vorteilhaft in der Leiterbahn ein Durchschlag durch die Zwischenschicht unterbunden.

Vorteilhaft kann eine Ausbildung des wenigstens einen elek- trisch leitenden VerbindnnqsteUs zwischen der Supraleitungs- schicht und dem Träger dadurch vorgebehen werden, daß in dem entsprechenden mindestens einen Verbindungsbereich eine Ab- scheidung der Zwischenschicht vermieden oder die Zwischen- schicht vor der Abscheidung der Supraleitungsschicht entfernt wird. Stattdessen kann auch wenigstens ein sich über den ent- sprechenden mindestens einen Verbindungsbereich erstreckender metallischer Schichtteil abgeschieden werden.

Außerdem läßt sich vorteilhaft der Supraleiteraufbau dadurch herstellen, daß als Abscheideverfahren für das Supraleiterma- terial ein gleichzeitiges thermisches Verdampfen der einzel- nen Komponenten des Supraleitermaterials unter Sauerstoffzu- fuhr, oder ein Laserablationsverfahren, oder ein Sputterver- fahren, oder ein chemisches Verdampfungsverfahren, insbeson- dere mit metallorganischen Komponenten des Supraleitermateri- als, oder ein Siebdruckverfahren vorgesehen wird. Mit dem ge- nannten Abscheideverfahren lassen sich auf der Zwischen-

schicht Supraleitungsschichten mit hoher kritischer Strom- dichte erzeugen.

Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn zur Abscheidung des Zwi- schenschichtmaterials ein Abscheideverfahren mit Ionenstrom- Unterstützung (IBAD) vorgesehen wird. Mit diesem Verfahren können insbesondere biaxial texturierte Kristallstrukturen bekannter Zwischenschichtmaterialien erzeugt werden. Das Su- praleitermaterial wächst dann vorteilhaft ebenfalls biaxial texturiert auf, so daß durch Wegfall von strombegrenzenden Korngrenzen hohe kritische Stromdichten zu erreichen sind.

Besonders vorteilhaft kann der erfindungsgemäße Supraleiter- aufbau zur Ausbildung einer Strombegrenzereinrichtung vorge- sehen werden. Denn die Verwendung eines metallischen Trägers für das Supraleitermaterial gewährleistet eine schnelle Wär- meabfuhr an das erforderliche kryogene Medium und so eine entsprechend schnelle Schalt. folge.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Supralei- ter lfbaus, des Verfahrens zu dessen Herstellung sowie der mit diesem Supraleiteraufbau erstellten Strombegrenzerein- richtung gehen aus den jeweils abhängigen Ansprüchen hervor.

Ausführungsbeispiele im Rahmen der Erfindung werden nachfol- gend anhand der Zeichnung erläutert. Dabei zeigen jeweils schematisch die Figuren 1 und 2 zwei prinzipielle Ausbildungsmöglichkei- ten des Supraleiteraufbaus, Figur 3 eine spezielle Ausführungsform des Aufbaus nach Figur 2, Figur 4 den Stromfluß in einem Supraleiteraufbau im Falle ei- nes Quenches, Figur 5 ein aus dem Supraleiteraufbau erstelltes modulartiges Strombegrenzerelement

und Figur 6 eine Strombegrenzereinrichtung mit mehreren modular- tigen Strombegrenzerelementen nach Figur 5.

In den Figuren sind sich entsprechende Teile mit denselben Bezugszeichen versehen.

Bei der Gestaltung des Supraleiteraufbaus nach der Erfindung wird von an sich bekannten Ausführungsformen (vgl. die ein- gangs genannte EP 0 292 959 A) ausgegangen, wie sie insbeson- dere auch für supraleitende Strombegrenzereinrichtungen (vgl. die ferner genannte DE 195 20 205 A oder die EP 0 523 374 A) vorgesehen werden. Der erfindungsgemäRe Supraleiteraufbau um- faßt deshalb zumindest : einen auch als Substrat zu bezeich- nenden Träger und wenigstens eine darauf befindliche Leiter- bahn. Diese Leiterbahn umfaßt wenigstens eine auf dem Träger abgeschiedene, auch als Pufferschicht zu bezeichnende Zwi- schenschicht sowie eine auf dieser Zwischenschicht aufge- brachte Schicht aus einem HTS-Material. Beide Schichten sind zu der Leiterbann strukturiert. Für den Träger wird eine Platte oder ein Band oder sonstige Struktur aus einem metal- lischen Material mit einer an sich beliebigen Dicke und den für den jeweiligen Anwendungsfall geforderten Abmessungen seiner Fläche verwendet. Als metallische Materialien kommen hier alle als Träger für HTS-Materialien bekannten elementa- ren Metalle oder Legierungen dieser Metalle in Frage. Bei- spielsweise sind Cu, A1 oder Ag oder deren Legierungen mit einem der Elemente als Hauptkomponente oder Stähle sowie spe- zielle NiMo-Legierungen, insbesondere mit dem Handelsnamen "Hastelloy", geeignet.

Um ein für eine hohe kritische Stromdichte Je des HTS-Mate- rials erforderliches texturiertes, insbesondere epitaktisches Wachstum des HTS-Materials zu ermöglichen, sollte die minde- stens eine Zwischenschicht aus einem ein solches Wachstum ge- währleistenden Material bestehen. Deshalb ist eine Zwischen-

schicht mit einer an die kristalline Abmessung des HTS- Materials angepaßten Textur besonders geeignet. Auf alle Fäl- le soll das Zwischenschichtmaterial elektrisch isolierend sein. Vorteilhaft ist biaxial texturiertes, mit Yttrium sta- bilisiertes Zirkonoxid (Abkiirzung : "YSZ"). Daneben sind auch andere, bekannte Pufferschichtmaterialien wie z. B. Ce02, YSZ + Ce02 (als Doppelschicht), Pr6Oll, MgO, YSZ + zinndotier- tes In203 (als Doppelschicht), SrTiO3 oder Lal-xCaxMn03 geeig- net. Eines oder mehrere dieser Materialien wird in an sich bekannter Weise auf der Oberfläche des Trägers abgeschieden.

Hierzu kann vorteilhaft ein sogenanntes IBAD-Verfahren (Ion Beam Assisted Deposition-Verfahren) vorgesehen werden.

Selbstverständlich sind auch andere Verfahren geeignet wie z. B. ein Sputtern oder eine Laserablation unter einem vorbe- stimmten Winkel. Die Abscheidung des Zwischenschichtmaterials erfolgt dabei in den meisten Fällen bei erhöhten Temperaturen am Träger. Die Schichtdicke der so erzeugten texturierten Zwischenschicht liegt im allgemeinen zwischen 0,1 und AS-e. tL.

Auf der Zwischenschicht wird anschließend das HTS-Material mit Hilfe bekannter Abscheideverfahren unter Aufheizung des Trägers mit einer Dicke im allgemeinen bis zu einigen Mikro- metern aufgebracht. Die gängigsten der hierfür geeigneten Verfahren der PVD (Physical Vapor Deposition)-Technik sind die Laserablation unter Einsatz eines gepulsten Lasers, das gnetron-Sputtern oder vorzugsweise ein thermisches Co-Ver- dampfen (= gleichzeitiges Verdampfen der Komponenten des HTS- Materials unter Sauerstoffzufuhr). Auch CVD (Chemical Vapor Deposition)-Verfahren, insbesondere unter Verwendung von me- tallorganischen Ausgangsmaterialien, sind geeignet. Stattdes- sen kann auch ein an sich bekanntes Siebdruckverfahren vorge- sehen werden.

Als HTS-Materialien kommen alle bekannten metalloxidischen Hoch-Tc-Supraleitermaterialien in Frage, die insbesondere ei-

ne LN2-Kühltechnik erlauben. Entsprechende Materialien sind beispielsweise YBa2Cu3O7-x bzw. RBa2Cu3O7-x (mit R = Seltenes HgBa2Ca2Cu3O8+x,Bi2Sr2CaCu2O8+xoderErdmetall),HgBa2CaCu2O6+x , (Bi, Pb) 2Sr2Ca2Cu301o+x. Die HTS-Schicht kann mit mindestens ei- ner weiteren Schicht wie z. B. einer Schutzschicht oder einer als Shuntwiderstand dienenden Schicht abgedeckt sein.

Die Zwischenschicht und die auf ihr befindliche HTS-Schicht sind zu mindestens einer Leiterbahn strukturiert. Es können auch entsprechend diskret abgeschiedene Schichtbahnen vorge- sehen sein.

Ein entsprechender Supraleiteraufbau nach der Erfindung aus bandförmigem Träger, Zwischenschicht und HTS-Schicht ist auch dem in Figur 1 im Querschnitt veranschaulichten Ausführungs- beispiel zugrundegelegt und allgemein mit 10 bezeichnet. Da- bei sind der Träger mit 11, die Zwischenschicht mit 12 und die HTS-Schicht mit 13 bezeichnet, Die Zwischenschicht 12 und die HTS-Schicht 13 bilden eine streifenförmige Leiterbahn L.

Erfindungsgemäß soll zwischen der HTS-Schicht 13 und dem Trä- ger 11 der Leiterbahn L wenigstens ein elektrisch leitend- Verbindungsteil vorhanden sein, der sich in der durch einen Pfeil angedeuteten Führungsrichtung eines elektrischen Stro- mes I erstreckt. D. h., in diese Richtung gesehen soll mit dem wenigstens einen Verbindungsteil über die gesamte Länge des Aufbaus entweder ununterbrochen eine Parallelschaltung der Supraleitungsschicht mit-dem Träger erzeugt sein. Es ist aber auch möglich, daß in diese Richtung gesehen kurze, regelmäßig verteilte Unterbrechungen der Verbindung zwischen diesen Tei- len vorgesehen werden, ohne daß die erwünschte Parallelschal- tung wesentlich beeinträchtigt wird. Gemäß dem gezeigten Aus- führungsbeispiel werden zwei Verbindungsteile in Form von seitlichen, streifenförmigen Schichten 15a und 15b aus einem elektrisch gut leitenden Metall wie Ag, Au oder Cu gebildet.

Zu Erzeugung dieser streifenförmigen Metallschichten 15a und

15b wird in mindestens einem der beiden seitlichen, streifen- förmigen Randbereiche lla und llb des bandförmigen Trägers 11 die Pufferschicht 12 beim Abscheiden beispielsweise durch ei- ne Schattenmaske entweder nicht erst aufgebracht oder danach durch mechanische oder chemische Verfahren wie Schleifen, Ät- zen, Verdampfen mit einem Laserstrahl entfernt. Die Breite b dieser nunmehr blanken Randbereiche lla und llb des Trägers sollte vorteilhaft jeweils mindestens das Fünffache der Dicke d der HTS-Schicht 13 betragen, vorzugsweise wesentlich dar- über liegen bis zum Hundertfachen. Der Kontakt zwischen der HTS-Schicht 13 und dem Träger 11 geschieht dann durch Auf- bringen der streifenförmigen Metallschichten 15a und 15b, die sich seitlich über die Zwischenschicht 12 hinweg erstrecken und den jeweiligen Randbereich der Supraleiterschicht und die blanken Randbereiche lla und llb des Trägers überdecken. Die HTS-Schicht kann wie die Zwischenschicht in den Randbereichen lla und llb entfernt worden sein oder sich auch darüber hin- aus erstrecken. Im allgemeinen ist die seitlicheAusdsh-nnnqa <BR> <BR> <BR> der Me@@llschichten 15a und 15b klein, vorzugsweise 1/10 bis 1/100, gegenüber der Breite B der streifenförmigen Supralei- terschicht 13 bzw. der darunterliegenden Zwischenschicht 12.

Die maximale Dicke dieser Metallschichten ist im allgemeinen höchstens gleich der Dicke d der HTS-Schicht 13.

Bei dem in Figur 2 gezeigten, allgemein mit 20 bezeichneten Supraleiteraufbau nach der Erfindung erstreckt sich die HTS- Schicht 23 seiner Leiterbahn L seitlich über die schmälere Zwischenschicht 22 hinaus bis zur ganzen Breite des Trägers 11. Bei dieser Ausführungsform sind folglich keine besonderen Metallstreifen zur Kontaktierung erforderlich, sondern die HTS-Schicht steht in den Randbereichen lla und llb des Trä- gers 11 in direktem elektrischen Kontakt mit dem Trager, in- dem sie die Zwischenschicht 22 seitlich überlappt. Dabei kön- nen in der Umgebung der Kante der Zwischenschicht 22 und auf den Randbereichen lla und llb die supraleitenden Kenngrößen

wie die kritische Stromdichte Je und/oder die kritische Tem- peratur Tc in den entsprechenden Randstreifen 23a und 23b der HTS-Schicht 23 reduziert sein. Gegebenenfalls kann hier sogar das Material der Schicht 13 normalleitend sein.

Abweichend von den in den Figuren 1 und 2 dargestellten Aus- führungsformen eines erfindungsgemäßen Supraleiteraufbaus 10 bzw. 20, bei dem sich die elektrisch leitende Verbindung in Stromführungsrichtung gesehen zwischen der HTS-Schicht einer Leiterbahn L und dem metallischen Träger praktisch über die gesamte axiale Länge des Aufbaus erstreckt, kann auch eine Kontaktierung dieser beiden Teile des Aufbaus mit regelmäßi- gen Unterbrechungen in dieser Richtung vorgesehen werden. Fi- gur 3 zeigt einen entsprechenden Supraleiteraufbau 30. Bei diesem Aufbau wird wie gemäß der Ausführungsform nach Figur 2 die Kontaktierung durch die HTS-Schicht 33 selbst gewährlei- stet. Hierzu sind in einer Zwischenschicht 32 in Stromfüh- inregelmäßigenAbständenhintereinan-rungsrichtunggesehen der beispielsweise dreiecksförmige Ausnehmungen 35 vorhanden, in denen die HTS-Schicht 33 unmittelbar auf dem Träger 11 aufliegt. Die Zwischenschicht 32 ha L also in diesem Falle ei- ne etwa zahnartige seitliche Kontur, wobei die mittlere Zahn- weite w vorteilhaft mindestens 5-mal so groß ist wie die Dik- ke d der HTS-Schicht 33. Auf diese Weise kann vorteilhaft ei- ne Verlängerung der Länge der Überhitzungszone zwischen dem supraleitenden Material der Leiterbahn und dem metallischen Träger erreicrle werden, wobei der Übergangswiderstand ent- sprechend verringert ist.

Bei den anhand der Figuren 1 bis 3 gezeigten Ausführungsbei- spielen eines erfindungsgemäßen Supraleiteraufbaus wurde da- von ausgegangen, daß auf einem Träger 11 eine einzige strei- fenförmige Leiterbahn L ausgebildet ist und der Träger zu- sätzlich eine an die Streifenform der Leiterbahn angepaßte Form hat. Selbstverständlich sind für einen erfindungsgemäßen

Supraleiteraufbau Träger auch geeignet, deren Breite verhält- nismäßig groß ist. Bei entsprechender hinreichender Ausdeh- nung des Trägers können dann auch mehrere Leiterbahnen auf diesem angeordnet sein. Figur 4 zeigt in Figur 2 entsprechen- der Darstellung einen solchen Supraleiteraufbau, bei dem sich zwei parallel verlaufende Leiterbahnen L und L'mit jeweils einem Schichtaufbau gemäß Figur 2 auf einem gemeinsamen Trä- ger 11 befinden.

Ein Figur 4 entsprechender Querschnitt würde sich auch dann ergeben, wenn auf dem Träger eine einzige Leiterbahn mit schleifenförmiger oder U-förmiger oder mäanderförmiger Ge- stalt ausgebildet ist.

Figur 5 zeigt eine Aufsicht auf einen streifenförmigen Supra- leiteraufbau gemäß Figur 1 oder Figur 2. Beispielsweise sei der Aufbau 20 nach Figur 2 mit Leiterbahn L angenommen. Eine durch eine Schattierung angedeutetes Teilstrecke 23t der HTS- Schicht 23 dieser Leiterbahn sei normalleitend (resistiv) ge- worden. Der sich dann einstellende Fluß des Stromes I ist durch Stromlinien angedeutet, wobei die Stromlinien ir der HTS-Schicht 23 mit i bezeichnet und durch durchgezogene Lini- en veranschaulicht sind, während die sich durch den Träger erstreckenden Stromlinien i'gestrichelt gezeichnet sind. Ist der Widerstand der resistiven Teilstrecke 23t groß gegenüber der parallelen Strecke des Trägerbandes, weicht der größte Teii des Stromes I parallel zu ersLerer über die elektrische Verbindung der Randstreifen 23a und 23b an den Kanten in den metallischen Träger aus. Eine Analyse der zweidimensionalen Stromverteilung in einem bandförmigen Supraleiteraufbau er- gibt, daß eine Übertrittszone Z etwa eine axiale Ausdehnung O1 = B/x hat, wobei B die Breite der HTS-Schicht ist. Auf diese Weise wird eine Spannungsdifferenz über die isolierende Zwischenschicht 22 der Leiterbahn L auf eine verträgliche Größe im Bereich von einigen Volt reduziert. Der metallische

Träger wirkt zudem als Shuntwiderstand zum Supraleiter und erspart z. B. in einer Strombegrenzereinrichtung vorteilhaft ein zusätzliches Aufbringen eines niederohmigen Filmes aus gut leitendem Material wie Ag oder Au auf der Oberfläche der HTS-Schicht, um gegebenenfalls eine unzulässige Aufheizung der Supraleiterstrecke in einem vorzeitig normalleitend ge- wordenen"Hotspot"zu vermeiden.

Besonders vorteilhaft kann der erfindungsgemäße Supraleiter- aufbau für eine resistive Strombegrenzereinrichtung vorgese- hen werden. Hierzu wird beispielsweise ein groBflächiger plattenförmiger Aufbau oder, wie nachfolgend angenommen, ein Bandleitertyp gemäß einer der Ausführungsformen nach den Fi- guren 1 und 3 zugrundegelegt, bei dem auf einer vorzugsweise texturierten Zwischenschicht (Pufferschicht) seiner Leiter- bahn L eine YBa2Cu307x-Schicht von etwa 0,3 bis 10 um Dicke aufgebracht ist. Der entsprechende Bandleiter trägt dann den Strom bis zum Erreichen des kritischen Stromes 5 Tir- und besitzt nach einem Normalleitendwerden (Quench) durch Jc-Überschreitung einen genügend hohen Wider- stand, um im l'urzschlußfall einen Fehlerstrom wirksam begren- zen zu können. Das Metallband des Trägers wirkt dabei gleich- zeitig als Shunt zur Supraleiterschicht und begrenzt den Tem- peraturanstieg in vorzeitig normalleitend gewordenen "Hotspots". Um die Länge des Bandleiters möglichst klein zu halten, sollte sein Träger möglichst dünn sein, insbesondere eine Dicke zwischen v, 03 und 0,1 mm aufweisen, und aus einem Metall mit hohem spezifischen elektrischen Widerstand wie insbesondere aus Hastelloy bestehen. Vorteilhaft kann gemäß der Darstellung nach Figur 6 durch paralleles Wickeln von an einem gemeinsamen Ende 51 elektrisch miteinander verbundenen Bandleitern 20 und 20'zu einem bifilaren Scheibenwickel 52 ein induktivitätsarmes, modulartiges Begrenzerelement 50 ge- bildet werden. Zwischen benachbarten Bandlagen des Wickels 52 sind Isolierbänder 53 zur elektrische Isolation eingelegt,

die beispielsweise durch eine gewellte oder gerippte Struktur zugleich einen erleichterten Zutritt eines Kühlmittels zu den Bandleitern zum Zweck einer schnellen Wiederabkühlung nach einem Schaltvorgang bewirken. In der Figur sind ferner noch Anschlußleiter 54a und 54b zum elektrischen Anschluß des Bandleiterwickels 52 bzw. zur Zufuhr und Ableitung eines elektrischen Stromes I angedeutet.

Mit mehreren solcher modulartigen Strombegrenzerelementen 50i (mit i = 1.... n-m) läßt sich eine Strombegrenzereinrichtung aufbauen, die in Figur 7 angedeutet und mit 60 bezeichnet ist. Durch ein n-faches paralleles Verschalten mehrerer sol- cher Elemente mit Nennstrom I und Nennspannung U können dann Strombegrenzereinrichtungen für spezifische Nennströme n-I und durch eine m-fache Serienschaltung für Nennspannungen mU gebildet werden.

Den d ciner Tabelle zusammengestellten An- gaben eines konkreten Ausführungsbeispieles ist eine Strombe- grenzereinrichtung 60 gemäß Figur 7 zugrundegelegt : Tabelle<BR> 1.) Bandleiter für Ic = 400 A<BR> Dicke x Breite Trägerband (11) 50 µm x 2 cm Hastel@<BR> Biaxial texturierte Zwischenschicht (22) 1 µm Y-stabilisiert@<BR> Breite (b) blanker Randbereiche (11a, 11b) beidseitig 0,02 - 0,2 mm<BR> Dicke (d) YBa2Cu3O7-x-Supraleiterschicht (23) 2 µm<BR> Kritische Stromdichte im Supraleiter 106 A/cm2<BR> Optional:Ag-Schicht (15a, 15b) Dicke x Breite im 1 µm x 0,1 - 0,3 mm@<BR> Randbereich<BR> 2.) Modulartiges Strombegrenzerelement (50i)<BR> 2 Bänder (20, 20') nach 1.), Länge 2 x 7,5 m bifilar g@<BR> Lagenisolation durch Isolierband (53) Kunststoffolie 25 µ@<BR> Außendurchmesser Bandwickel (52) 10 - 20 cm<BR> 3.) Strombegrenzereinrichtung (60i) für 2000 Ar@s,15 kV<BR> Zahl der Elemente (50i) nach 2.) 49 (n = 7 parallel @<BR> Gesamtlänge HTS-Band (20, 20') nach 1.) L = 735 m

Gemäß den vorstehenden Ausführungsbeispielen wurde von einer Parallelschaltung zwischen der Supraleitungsschicht einer Leiterbahn und dem Träger jeweils am Rande der Supraleitungs- schicht ausgegangen. Dies ist jedoch nicht unbedingt erfor- derlich. So ist es auch möglich, daß in die Supraleitungs- schicht sich in Stromführungsrichtung erstreckende Aussparun- gen oder Gräben oder Löcher eingearbeitet sind, an deren Rän- dern die erfindungsgemäße Parallelschaltung vorgenommen wird.

Z. B. können sich derartige Aussparungen in der Mitte einer streifenförmigen Supraleitungsschicht erstrecken. Dabei muß aber auf alle Fälle gewährleistet sein, daß erfindungsgemäß jede Leiterbahn nur ihr zugeordnete Verbindungsteile gemäß den Figuren 1 bis 3 aufweist.