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Número de publicaciónDE3825710 A1
Tipo de publicaciónSolicitud
Número de solicitudDE19883825710
Fecha de publicación11 May 1989
Fecha de presentación28 Jul 1988
Fecha de prioridad2 Nov 1987
Número de publicación19883825710, 883825710, DE 3825710 A1, DE 3825710A1, DE-A1-3825710, DE19883825710, DE3825710 A1, DE3825710A1, DE883825710
InventoresLudwig Dr Schultz
SolicitanteSiemens Ag
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Enlaces externos: DPMA, Espacenet
Superconducting permanent-magnetic bodies
DE 3825710 A1
Resumen
The permanent-magnetic body (2) consists of a sintered superconductor material of the type II, has been subjected to a magnetic field treatment and is held below the critical temperature of the superconducting material. Hitherto, corresponding bodies required elaborate liquid-helium cooling technology. According to the invention, provision is therefore made to select as the superconducting material an oxide-ceramic superconductor material which can be held below its transition temperature (Tc) by means of liquid nitrogen (LN2). In particular, the superconductor material can be selected from the system Me1-Me2-Cu-O, the component Me1 at least containing a rare earth metal (including yttrium) and the component Me2 at least containing an alkaline earth metal. Advantageously, corresponding materials having a relatively low critical current density can be employed. <IMAGE>
Reclamaciones(7)  traducido del alemán
1. Permanentmagnetischer Körper, der aus einem gesinterten Supraleitermaterial des Typs II besteht, einer Magnetfeldbehandlung unterzogen ist und unterhalb der Sprungtemperatur (T c ) des supraleitenden Materials gehalten ist, dadurch gekennzeichnet , daß als supraleitendes Material ein oxidkeramisches Supraleitermaterial gewählt ist, dessen Sprungtemperatur (T c ) oberhalb von 77 K liegt. 1. permanent magnetic body consisting of a sintered superconductor material of the type II, of a magnetic field treatment is subjected, and below the critical temperature (T c) of the superconducting material is held, characterized in that an oxide ceramic superconductor material is selected as the superconducting material, the critical temperature (T c) is above 77K.
2. Permanentmagnetischer Körper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Supraleitermaterial aus dem Stoffsystem Mel-Me2-Cu-O gewählt ist, wobei die Komponenten Mel ein Seltenes Erdmetall (einschließlich Yttrium) und Me2 ein Erdalkalimetall zumindest enthalten. 2. Permanent Magnetic body according to claim 1, characterized in that the superconductor material of the fabric system Mel-Me2-Cu-O is selected, wherein the components Mel (including yttrium) and Me2 contain a rare earth metal an alkaline earth metal at least.
3. Permanentmagnetischer Körper nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponenten Mel und Me2 des Stoffsystems Mel-Me2-Cu-O Yttrium bzw. Barium zumindest enthalten. 3. Permanent Magnetic body according to claim 2, characterized in that the components of Mel and Me2 the material system Cu-O Mel-Me2-yttrium or barium contain at least.
4. Permanentmagnetischer Körper nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine Struktur aus hinreichend verdichteten Körnern (4 bis 7). 4. Permanent Magnetic body according to any one of claims 1 to 3, characterized by a structure made sufficiently densified grains (4 to 7).
5. Permanentmagnetischer Körper nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine kritische Stromdichte seines supraleitenden Materials unter 10⁵ A/cm². 5. Permanent Magnetic body according to any one of claims 1 to 4, characterized by a critical current density of its superconductive material under 10⁵ A / cm².
6. Permanentmagnetischer Körper nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine Ausgestaltung als Polschuhe eines Polschuhmagneten. 6. Permanent Magnetic body according to any one of claims 1 to 5, characterized by a configuration as a pole pieces Polschuhmagneten.
7. Permanentmagnetischer Körper nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine Ausgestaltung als Hohlzylinder. 7. Permanent Magnetic body according to any one of claims 1 to 5, characterized by a configuration as a hollow cylinder.
Descripción  traducido del alemán

Die Erfindung bezieht sich auf einen permanentmagnetischen Körper, der aus einem gesinterten supraleitenden Material des Typs II besteht, einer Magnetfeldbehandlung unterzogen ist und unterhalb der Sprungtemperatur (T c ) des Materials gehalten ist. The invention relates to a permanent-magnet body which is made from a sintered material of the type II superconductor, a magnetic field treatment is subjected, and below the critical temperature (T c) of the material is held. Ein derartiger permanentmagnetischer Körper ist aus der Veröffentlichung "Journal of Applied Physics", Vol. 33, No. Such a permanent magnetic body is known from the publication "Journal of Applied Physics", Vol. 33, No. 11, Nov. 1962, Seiten 3334 bis 3337 bekannt. 11, November 1962 pages 3334-3337 known.

Konventionelle Permanentmagnete bestehen im allgemeinen aus einem speziellen ferromagnetischen Material, das in einem ausreichend hohen äußeren Magnetfeld aufmagnetisiert wird. Conventional permanent magnets are generally made of a special ferromagnetic material which is magnetized in a sufficiently high external magnetic field. Nach Abschalten des äußeren Magnetfeldes behält dann dieses Material eine Magnetisierung, deren Größe von den magnetischen Eigenschaften des verwendeten Materials und von der Form bzw. dem Entmagnetisierungsfaktor des Körpers abhängt. After switching off the external magnetic field then retains this material has a magnetization, is dependent on their size on the magnetic properties of the material used and on the shape and the demagnetizing factor of the body.

Ein in bestimmter Weise ähnliches Verhalten wie ein Ferromagnet zeigt auch ein harter Supraleiter. A similar behavior in a certain way like a ferromagnet is also a hard superconductor. Ein solcher auch als Typ II- oder Hochfeld-Supraleiter bezeichneter Leiter zeichnet sich unter anderem dadurch aus, daß in ihn - im Gegensatz zu einem Supraleiter von Typ I - ein äußeres Magnetfeld bei bestimmten Feldverhältnissen eindringen kann (vgl. z. B. Lehrbuch von W. Buckel: "Supraleitung", 3. Auflage, Weinheim 1984, insbesondere Kapital 5). Such, also referred to as type II or high-field superconducting conductor stands out among other things, by the fact that in him - as opposed to a superconductor of type I - can penetrate an external magnetic field in certain field conditions (see, for example, the textbook by.. W. Buckel: "Superconductivity", 3rd edition, Weinheim, 1984, especially Chapter 5). Wird nun ein solches supraleitendes Material vom Typ II einem hohen äußeren Magnetfeld ausgesetzt, das dann wieder abgeschaltet wird, so dringt zunächst magnetischer Fluß in Form von Flußfäden in das Material ein. Is now such a superconducting material exposed to a high external magnetic field of type II, which is then turned off again, so initially penetrates magnetic flux in the form of flux tubes into the material. Dieser Fluß wird dann nach Abschalten des äußeren Magnetfeldes in dem Material quasi "eingefroren". This flow is then "frozen" after switching off the external magnetic field in the material. D. h., es verbleibt dann eine Magnetisierung des Materials, die sogenannte Remanenz. D. h., Then it remains a magnetization of the material, the so-called remanence. Das Material muß dabei mittels eines kryogenen Mediums unterhalb seiner kritischen Temperatur, der sogenannten Sprungtemperatur T c , gehalten werden. The material must be kept by means of a cryogenic medium below its critical temperature, the so-called critical temperature T c.

Die Verteilung des eingefrorenen magnetischen Flusses ist aber nicht einheitlich innerhalb des gesamten Körpers. But the distribution of the frozen magnetic flux is not uniform throughout the body. Im Gegensatz zu den ferromagnetischen Materialien existieren innerhalb des Körpers, zumindest an den Randbereichen, Gradienten der Flußdichte, die sogenannten kritischen Flußdichtegradienten In contrast to the ferromagnetic materials exist within the body, at least at the edge regions, the gradient of the flux density, the so-called critical Flußdichtegradienten

Diese Gradienten hängen vom Vermögen zur Flußverankerung und damit von der lokalen Flußdichte ab. These gradients depend on capital from the Flußverankerung and thus of the local flux density. Die maximale Flußdichte B max im Zentrum eines supraleitenden Körpers mit zylinderförmiger Gestalt und Radius R ist dann gegeben durch die folgende Beziehung: The maximum flux density max B in the center of a superconducting body having a cylindrical shape and radius R is given by the following relationship:

Diese Tatsache erlaubt somit die Herstellung von permanentmagnetischen Körpern. This fact therefore allows the production of permanent magnetic bodies. Ein entsprechendes Experiment ist aus der eingangs genannten Veröffentlichung "J. Appl. Phys." A similar experiment is known from the aforementioned publication "J. Appl. Phys." 33 (1962) zu entnehmen: Durch Zusammenpressen von Niob- und Zinnpulver und darauffolgendes Sintern bei 1200°C während 8 Stunden wurde zunächst ein zylindrischer Probekörper hergestellt. To remove 33 (1962): A cylindrical test specimen was prepared by first compressing niobium and tin powder and then sintering at 1200 ° C for 8 hours prepared. Diesem Körper wurde anschließend durch Schleifen eine Kegelstumpfform gegeben. This body was then placed by grinding a truncated cone shape. Bei Abkühlung in einem Außenfeld von 0,5 T auf die Temperatur des flüssigen Heliums wurde dann fast kein Meißner-Effekt beobachtet; Upon cooling in an outdoor field of 0.5 T to the temperature of liquid helium then almost no Meissner effect was observed; dh, das Innenfeld wurde nur zu einem geringen Teil aus dem Körper herausgedrängt. that is, the inner box is pushed out only to a small extent from the body. Nach dem der Abkühlung folgenden Absenken des Außenfeldes ergab sich so ein Permanentmagnet, entsprechend einer kritischen Stromdichte J c 1,2 · 10⁵ A/cm² (vgl. auch "Elektrotechnik und Maschinenbau", Jg. 96, H. 4, 1979, Seiten 137 bis 156, insbesondere Seite 146). After cooling, following lowering of the external field, there was such a permanent magnet, corresponding to a critical current density J c 1.2 x 10⁵ A / cm² (see. Also called "electrical and mechanical engineering", vol. 96, H. 4, 1979, pages 137 to 156, in particular page 146).

Eine entsprechende technische Anwendung dieses Experimentes ist jedoch bisher nicht erfolgt, da sich hohe Magnetfelder einfacher durch eine bei flüssigem Helium betriebene Spule oder Wicklung aus supraleitenden Drähten oder Bändern erzeugen lassen. A corresponding technical application of this experiment, however, has not done since high magnetic fields generated by a coil operated at liquid helium or coil of superconducting wires or strips easier.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es nun, den permanentmagnetischen Körper der eingangs genannten Art dahingehend auszugestalten, daß eine Anwendung im technischen Maßstab erleichtert wird. Object of the present invention, it is now to design the permanent magnetic body of the kind mentioned in that application on an industrial scale is facilitated.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als supraleitendes Material ein oxidkeramisches Supraleitermaterial gewählt ist, dessen Sprungtemperatur oberhalb von 77 K liegt. This object is achieved in that an oxide ceramic superconductor material is selected as the superconducting material whose critical temperature is above 77K.

Es sind oxidkeramische Supraleitermaterialien insbesondere mit Sprungtemperaturen T c im 90-K-Bereich bekannt, die somit vorteilhaft mit flüssigem Stickstoff (LN₂) von 77 K im supraleitenden Zustand zu halten sind. There are solid oxide superconductor materials with critical temperatures T c in particular in the 90-K area known which advantageously with liquid nitrogen (LN₂) are thus maintain 77 K in the superconducting state. Jedoch sind Drähte oder Bänder aus diesen Materialien mit hinreichend großer Stromtragfähigkeit (kritischer Stromdichte) von beispielsweise über 10⁴ A/cm² bisher noch nicht bekannt, so daß ein Aufbau von supraleitenden Magneten größerer Feldstärke mit diesen Materialien bisher nicht ohne weiteres möglich erschien. However, wires or ribbons of these materials with sufficiently large current carrying capacity (critical current density), for example, about 10⁴ A / cm² not yet known, so that a structure of superconducting magnets greater field strength with these materials not previously thought possible without further notice.

Die mit der Erfindung erreichten Vorteile sind nun insbesondere darin zu sehen, daß mit Sinter-Material, das nur eine verhältnismäßig geringe kritische Stromdichte von unter 10⁵ A/cm² hat und deshalb als Material für diskrete Leiter praktisch uninteressant ist, dennoch supraleitende Magnete oder andere permanentmagnetische Körper aufgebaut werden können. The advantages achieved with the invention will now be particularly seen in the fact that with sintered material, which has a relatively low critical current density of less than 10⁵ A / cm² and therefore as a material for discrete conductor is practically uninteresting, yet superconducting magnets or other permanent magnetic bodies can be constructed. Da dieses Material verhältnismäßig einfach herzustellen ist, sind entsprechende Körper dementsprechend kostengünstig. Since this material is relatively easy to produce appropriate bodies are therefore inexpensive.

Die Erfindung geht dabei von der Erkenntnis aus, daß in einem solchen supraleitenden Hoch- T c -Material ein großer Flußdichtegradient existieren kann, ohne daß ein makroskopischer Transportstrom fließen muß. The invention is based on the finding that in such a high-T c superconducting -Material a great Flußdichtegradient can exist without a macroscopic transport stream must flow. Es reicht also aus, daß supraleitende Ströme jeweils in den einzelnen Körnern des Materials fließen, ohne daß die Korngrenzen überquert werden müssen. It is therefore sufficient that superconducting currents flow in each of the individual grains of the material without the grain boundaries have to be crossed. Dieser Sachverhalt ermöglicht den Aufbau größerer permanentmagnetischer Körper unter Verwendung der oxidischen Hoch- T c -Supraleitermaterialien. This fact allows the construction of larger permanent magnetic body using the oxide high-T c superconductor. Aus diesen Materialien lassen sich bekanntlich Körper mit ausgeprägt drei-dimensionaler Gestalt, sogenanntes Bulk-Material, auf pulvermetallurgischem Wege herstellen (vgl. z. B. "Zeitschrift für Physik B = Condensed Matter", Band 66, 1987, Seiten 141 bis 146 oder "Physical Review Letters", Vol. 58, No. 9, 2.3.1987, Seiten 908 bis 910). These materials are known body with pronounced three-dimensional shape, so-called bulk material produced by powder metallurgy (see. Eg. B. "Journal of Physics B = Condensed Matter", Volume 66, 1987, pages 141-146 or "Physical Review Letters", Vol. 58, No. 9, 03.02.1987, pp 908-910). Hierzu dienen als Ausgangsmaterialien im allgemeinen Oxid- oder Karbonatpulver der beteiligten Metalle. For this purpose, serving as raw materials in general oxide or carbonate powder of the metals involved. Diese Pulver werden dann im gewünschten stöchiometrischen Verhältnis gemischt und anschließend durch Pressen kompaktiert. These powders are then mixed in the desired stoichiometric ratio and then compacted by pressing. Der so erhaltene Preßling wird schließlich bei Temperaturen um etwa 950°C oder höher unter Sauerstoffzufuhr gesintert, wobei sich aus den Komponenten durch eine Festkörperreaktion die gewünschte supraleitende Hoch- T c -Phase bildet. The compact thus obtained is finally sintered at temperatures of about 950 ° C or higher supply of oxygen, resulting in the formation of the components by solid state reaction, the desired superconducting high-T c phase.

Die so zu erhaltenden supraleitenden Metalloxidphasen, deren Strukturen ähnlich der eines Perowskites sind, haben im Falle von YBa₂Cu₃O₇ - x (mit 0 x 0,5) eine orthorhomische Struktur (vgl. z. B. "Europhysics Letters", Vol. 3, No. 12, 15.6.1987, Seiten 1301 bis 1307). The way to be obtained superconducting metal oxide whose structures are similar to that of a Perowskites have in the case of YBa₂Cu₃O₇ - x (0 x 0.5) a orthorhomische structure (see, for example "Euro Physics Letters", Vol 3, No... . 12, 15.6.1987, pages 1301-1307). Da die diese supraleitenden Phasen aufweisenden Materialien einer Oxidkeramik ähnlich sind, werden die entsprechenden Hoch- T c -Materialien auch als oxidkeramische Supraleitermaterialien bezeichnet. Since these superconducting phases having an oxide ceramic materials are similar, the respective high-T c -materials are also referred to as oxide ceramic superconductor materials.

Besonders vorteilhaft ist für die Erfindung die Verwendung eines mit flüssigem Stickstoff (LN₂) zu kühlenden Supraleitermaterials wie z. B. YBa₂Cu₃O₇ - x , da die entsprechende Kühltechnik wesentlich vereinfacht gegenüber der für konventionelle Supraleiter bisher erforderlichen Flüssighelium-Kühltechnik ist. It is particularly advantageous for the invention using a liquid nitrogen (LN₂) to be cooled superconductor material such as YBa₂Cu₃O₇ -. X, since the corresponding cooling technique is much simpler than the liquid helium cooling technology previously required for conventional superconductors. Die Erfindung ist jedoch nicht nur auf ein entsprechendes 4komponentiges Stoffsystem beschränkt; The invention is not limited only to a corresponding 4komponentiges fuel system; dh für die Ausbildung eines permanentmagnetischen Körpers nach der Erfindung sind auch andere oxidkeramische, zumindest teilweise andere und/oder zusätzliche metallische Komponenten und Sauerstoff enthaltende Hoch- T c -Supraleitermaterialien geeignet, die gegebenenfalls mehr als 4 Komponenten aufweisen und auf alle Fälle mit LN₂ unterhalb von T c zu halten sind. that is, for the formation of a permanent magnetic body according to the invention high-T c superconductor materials, other oxide ceramic, at least partly different and / or containing additional metallic components and oxygen suitable, optionally having more than four components, and in any case with LN₂ below T c are to be kept.

Lassen sich gegebenenfalls sogar entsprechende Supraleitermaterialien herstellen, die bei Raumtemperatur zu betreiben sind, so ist diesen Materialien trotz geringer kritischer Stromdichte gemäß der Erfindung ein entsprechend großes Anwendungsfeld eröffnet. Can be optionally even produce corresponding superconductor materials that are to be operated at room temperature, these materials opens a correspondingly large field of applications despite low critical current density according to the invention.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen permanentmagnetischen Körpers gehen aus den übrigen Unteransprüchen hervor. Further advantageous embodiments of the permanent magnetic body of the invention will become apparent from the other dependent claims.

Die der Erfindung zugrundeliegende Erkenntnis wird nachfolgend anhand der Zeichnung noch weiter erläutert, in der schematisch und stark vereinfachend ein Schnitt durch einen erfindungsgemäßen permanentmagnetischen Körper angedeutet ist. The basis of the invention will now be explained further knowledge with reference to the drawings, in which a section is schematic and simplistic indicated by a permanent magnetic body according to the invention.

Der in der Figur im Schnitt gezeigte Körper ist allgemein mit 2 bezeichnet. The body shown in the figure in section, generally designated 2. Er ist in bekannter Weise auf pulvermetallurgischem Wege und durch Sintern zu erhalten. He can be obtained in known manner by powder metallurgy and sintering. Seine gezeigte Schnittfläche ist von einer Vielzahl von supraleitenden Körnern aus dem besonderen oxidkeramischen Supraleitermaterial belegt, wobei vereinfacht angenommen ist, daß diese Körner auf gedachten konzentrischen Kreisen um ein zentrales Korn 4 liegen. Its sectional area shown is occupied by a plurality of superconducting grains of the particular ceramic oxide superconductor material, it being assumed simplified in that these grains lie on imaginary concentric circles around a central grain 4. Die Form und Anzahl der Körner weicht dabei im allgemeinen wesentlich gegenüber der gewählten modellhaften Darstellung ab. The shape and number of grains deviates significantly generally opposite the selected model-like representation from. Das zentrale Korn 4 sei von sechs Körnern 5 umschlossen, während diese Körner 5 ihrerseits von zwölf Körnern 6 umgeben sind. The central grain 4 is surrounded by six grains 5, while these grains 5 in turn surrounded by twelve grains 6. Der Außenrand wird von achtzehn Körnern 7 gebildet. The outer edge is formed by eighteen grains 7. In den Körnern sind zusätzlich durch geschlossene Linien Kreisströme 8 veranschaulicht, die jeweils einen Flußfaden anzeigen, der das elementare Flußquantum Φ ₀ trägt. In the grains are additionally illustrates by closed circuit currents 8 lines, each indicating a Flußfaden carrying the elementary flux quantum Φ ₀. Wie aus der Figur ersichtlich ist, ist im Zentrum des Körpers 2 die Dichte der Flußfäden und damit auch die Flußdichte sehr groß, während sie zum Rand des Körpers hin abnimmt. As can be seen from the figure, in the center of the body 2 is the density of the flux tubes and thus the flux density very high, while it decreases towards the edge of the body. Es existiert also ein Flußdichtegradient , ohne daß ein Transportstrom über die Korngrenzen 9 hinweg erforderlich wäre. There is therefore a Flußdichtegradient without a transport stream on the grain boundaries 9 of time would be required. Den Grundgleichungen der Elektrodynamik ist trotzdem Genüge geleistet, da sich aus der Überlagerung der einzelnen Kreisströme 8 ein effektiver (virtueller) Ringstrom in dem Körper ergibt, dessen Stromdicht j der Beziehung The basic equations of electrodynamics is still done enough, as an effective 8 (virtual) ring current results from the superposition of the individual circuit currents in the body, the current density j of the relationship

genügt. enough.

Eine notwendige Voraussetzung hierfür ist allerdings, daß eine gute Verbindung der einzelnen Körner vorliegt. However, a necessary condition for this is that a good connection between the individual grains is present. Bei lose geschüttetem Pulver baut sich nämlich der beschriebene Flußdichtegradient nur innerhalb des einzelnen Pulverteilchens auf. In loosely dumped powder in fact the Flußdichtegradient described is based on only within the individual powder particle. Aus diesem Grunde ist eine entsprechende Kompaktierung bzw. Verdichtung des Materials vor einer Sinterbehandlung erforderlich. For this reason, an appropriate compaction or compression of the material prior to a sintering treatment.

Es ist somit ermöglicht, permanentmagnetische Körper mit einer Flußdichte bis nahe an die obere kritische Flußdichte B c ₂ des harten supraleitenden Materials herzustellen, sofern der Durchmesser 2 R des Körpers hinreichend groß genug gewählt wird. It is thus possible to produce permanent magnetic body with a flux density up to close to the upper critical flux density B of the hard ₂ c superconducting material, if the diameter R 2 of the body is chosen to be sufficiently large enough. Die Flußdichte B c ₂ kann um ein Vielfaches oberhalb der Remanenz B r der bekannten Ferromagnete liegen. The flux density B c ₂ may be many times above the remanence B r of the known ferromagnets. Typische Werte von Typical values of

bei B = B c ₂/2 liegen bei etwa 10 -2 bis 10²T/cm. at B = B c ₂ / 2 are about 10 -2 to 10²T / cm.

Als ein entsprechendes Ausführungsbeispiel sei die Herstellung eines supraleitenden Permanentmagnetpolschuhes aus einem oxidkeramischen Supraleiter angenommen, der zwar keinen ausreichenden supraleitenden Transportstrom zuläßt, aber einen hinreichenden Flußdichtegradienten ermöglicht. As an appropriate embodiment, the preparation of a superconducting Permanentmagnetpolschuhes of an oxide-ceramic superconductor, it is assumed, although it does not allow sufficient superconducting transport current, but a sufficient Flußdichtegradienten possible. Als Beispiel sei das supraleitende Material YBa₂Cu₃O₇ - x betrachtet, das bei 77 K und 2 T einen Flußdichtegradienten von 1 T/cm aufweisen kann. As an example, the superconducting material YBa₂Cu₃O₇ - x considered, which may have one Flußdichtegradienten of 1 ton / cm at 77 K and T 2. Mit einem Polschuh von 4 cm Durchmesser läßt sich dann im Zentrum des Polschuhes eine Magnetisierung von über 2 T erreichen, ein Wert also, der mit herkömmlichen Ferromagneten nicht mehr erreichbar ist. With a pole piece of 4 cm diameter then a value can be in the center of the pole shoe a magnetization of about 2 T reach, so that is not accessible by conventional ferromagnets. Bei einem ausreichend hohen oberen Feld des Materials lassen sich unter geeigneter Wahl des Durchmessers noch deutlich höhere Werte erreichen. At a sufficiently high upper field of the material can still reach much higher values with suitable choice of the diameter.

Darüber hinaus ist es auch möglich, eine geeignete Textur der einzelnen Körner einzustellen, um so die Anisotropie des oberen kritischen Feldes ausnutzen zu können. Moreover, it is also possible to set a suitable texture of the individual grains, so as to take advantage of the anisotropy of the upper critical field can.

Zur Aufmagnetisierung werden die Polschuhe zweckmäßig im warmen Zustand in ein äußeres hohes Magnetfeld gebracht, das z. B. durch eine große supraleitende Magnetspule erzeugt wird. For magnetizing the pole shoes are expediently accommodated in the warm state in an external high magnetic field z. B. generated by a large superconducting magnet coil. In diesem Magnetfeld werden dann die Polschuhe auf ihre Betriebstemperatur abgekühlt, die mittels flüssigem Stickstoff einzuhalten ist. In this magnetic pole pieces are then cooled to its operating temperature, which should be followed by liquid nitrogen. Um einer Abschwächung des so erzeugten Flußdichtegradienten bei längerer Standzeit aufgrund von Flußkriechen entgegenzuwirken, kann gegebenenfalls die Abkühlung im Magnetfeld auch bis zu einer Temperatur erfolgen, die geringfügig oberhalb der Betriebstemperatur des oxidkeramischen Supraleitermaterials liegt. To a weakening of the Flußdichtegradienten thus produced counteract prolonged service life due to flux creep, the cooling may optionally be carried out also in the magnetic field up to a temperature which is slightly above the operating temperature of the oxide-ceramic superconductor material. Diese Temperatur kann z. B. durch erhöhten Druck eingestellt werden. This temperature can, for. Example set by increased pressure. Nachdem so der Flußdichtegradient in dem Polschuh erzeugt ist, wird dieser im gekühlten Zustand aus dem Magnetfeld entfernt. Having thus described the Flußdichtegradient is generated in the pole piece, it is removed in a cooled state from the magnetic field. Nach einem (unerwünschten) Aufheizen muß das Material jedoch erneut in entsprechender Weise aufmagnetisiert werden. After an (unwanted) heating, however, the material must be magnetized again in a corresponding manner.

Neben geschlossenen Polschuhen ist es ebensogut auch möglich, gemäß dem geschilderten Prinzip einen Permanentmagneten aus einem Hohlzylinder herzustellen, in dessen Innerem ein hoher magnetischer Fluß großer Homogenität eingefroren ist. In addition to closed pole pieces, it is equally well possible to manufacture according to the described principle of a permanent magnet of a hollow cylinder, inside which a high magnetic flux great homogeneity is frozen. Die notwendige Wandstärke dieses Magneten ergibt sich dann aus der gewünschten Flußdichte im Inneren und dem möglichen mittleren Flußdichtegradienten. The necessary wall thickness of this magnet is then obtained from the desired flux density in the interior and the possible average Flußdichtegradienten. Beispielsweise ist für 1 T und 1 T/cm eine Wandstärke des Hohlzylinders von etwa 1 cm erforderlich. For example, a wall thickness of the hollow cylinder of about 1 cm is required for T 1 and T 1 / cm.

Gemäß dem gewählten Ausführungsbeispiel wurde davon ausgegangen, daß für einen erfindungsgemäßen supraleitenden Permanentmagneten ein Material des Stoffsystems Y-Ba-Cu-O besonders geeignet ist. According to the selected embodiment, it was assumed that a material of the material system Y-Ba-Cu-O is particularly suitable for a superconducting permanent magnets according to the invention. Statt Y für Mel und Ba für Me2 können jedoch auch andere bekannte Materialien gewählt werden. Instead of Y for Mel and Ba for Me2 but other known materials can be selected. Dabei sollen die entsprechenden metallischen Komponenten des Stoffsystems Mel-Me2-Cu-O jeweils mindestens ein (chemisches) Element aus den genannten Gruppen enthalten oder jeweils aus diesem mindestens einem Element bestehen. In this case, to the respective metallic components of the substance system Mel-Me2-Cu-O containing at least one (chemical) elements from the groups mentioned, or in each case consist of at least this one element. Mel und Me2 können als vorzugsweise jeweils ein Element sein. Mel and Me2 can be preferably as one item. Gegebenenfalls sind jedoch auch Legierungen oder Verbindungen oder sonstige Zusammensetzungen dieser Metalle mit Substitutionsmaterialien als Ausgangsstoffe geeignet; However, where appropriate, alloys or compounds or other compositions of these metals are suitable with substitution materials as feedstock; dh, mindestens eines der genannten Elemente kann gegebenenfalls partiell durch ein anderes substituiert sein. ie, at least one of said elements may optionally be partially substituted by another one. Darüber hinaus sind auch Stoffsysteme geeignet, bei denen der Sauerstoff teilweise durch ein anderes Element wie z. B. durch F ersetzt ist. In addition, material systems are suitable in which the oxygen is partially replaced with another element such. As by F. Neben diesen mit flüssigem Stickstoff (LN₂) zu kühlenden Hoch- T c -Materialien sind ebensogut auch andere Supraleitermaterialien geeignet, deren Sprungtemperatur (T c ) mindestens genauso hoch liegt, die jedoch nicht ohne weiteres dem genannten 4komponentigen Stoffsystem Mel-Me2-Cu-O zuzurechnen sind. In addition to these liquid nitrogen (LN₂) to be cooled high-T Tc materials, other superconducting materials are equally suitable whose critical temperature (T c) at least as much is, however, not readily said 4komponentigen fuel system Mel-Me2-Cu-O are attributable.

Otras citas
Referencia
1 *"J. of Appl. Phys." 33(1962) S. 3334-3337
2 *"Phys. Rev. Lett." 58 (2. März 1987) S. 908-910
3 *"Physics Today" (April 1987) S. 17-23
Citada por
Patente citante Fecha de presentación Fecha de publicación Solicitante Título
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Clasificaciones
Clasificación internacionalC04B35/45, H01L39/12, H01L39/14
Clasificación cooperativaH01L39/126, C04B35/4504, H01L39/143
Clasificación europeaC04B35/45D, H01L39/12C2, H01L39/14B
Eventos legales
FechaCódigoEventoDescripción
11 May 1989OP8Request for examination as to paragraph 44 patent law
17 Mar 19948131Rejection