專利名稱：具有臨界電流各向異性的帶狀超導(dǎo)體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及帶狀超導(dǎo)體，其包含-細長基板，尤其是金屬帶；以及-沉積在基板上的尤其是HTS型材料的連續(xù)超導(dǎo)層。
背景技術(shù)：
這樣的超導(dǎo)體可從A.Usoskin 等人所著的 IEEE Trans. On App. Supercond. 17 (2)， 第 3235-3238 頁(2007)中了解到。超導(dǎo)體可以沒有歐姆損耗地傳輸電流。然而，實際上，超導(dǎo)體可能遭受其它類型的損耗。這些損耗會加熱超導(dǎo)體，當(dāng)達到臨界溫度T。時，這可能使超導(dǎo)體變成正常導(dǎo)電。即使超導(dǎo)體停留在超導(dǎo)上，這些損耗也增加了用于使超導(dǎo)體保持在T。以下的冷卻成本(例如， 液氦或液氮的消耗)。因此，一般說來，優(yōu)選的是損耗低的超導(dǎo)體。超導(dǎo)體中的損耗尤其可能由磁滯效應(yīng)引起。當(dāng)超導(dǎo)體經(jīng)歷磁場時，超導(dǎo)體擠出磁通線(“完全抗磁性”)，其中在超導(dǎo)體中感應(yīng)電流回路，生成相反磁場。當(dāng)磁場發(fā)生變化時， 電流回路再次消失并耗散掉它們的能量，這加熱超導(dǎo)體，并感應(yīng)其它電流回路。由于許多原因，超導(dǎo)體可能經(jīng)歷交變(變化)磁場，例如，超導(dǎo)體可能工作在(例如，電動機中的)旋轉(zhuǎn)磁體附近，或者超導(dǎo)體承載在超導(dǎo)體附近引起交變自場的交變電流 (ac電流)。為了降低超導(dǎo)體中由交變磁場引起的損耗(“ac損耗”)，已經(jīng)建議將超導(dǎo)體分解成細絲，有關(guān)內(nèi)容請參看EP 2131407A1。這種手段很適合低溫超導(dǎo)材料，其中可以容易地將細絲嵌入金屬基體中。對于臨界溫度T。在30K以上的高溫超導(dǎo)(HTQ材料，尤其是陶瓷超導(dǎo)材料，常見的是制備帶狀超導(dǎo)體(也叫做涂層導(dǎo)體)，其中，通常通過MOCVD (金屬有機化學(xué)氣相沉積)、 MOD(金屬有機沉積)、或PLD(脈沖激光沉積)，使超導(dǎo)層沉積在細長的非超導(dǎo)基板(諸如幾米長的不銹鋼帶)上。在這些過程中，在細長基板上制備分開的超導(dǎo)材料帶是相當(dāng)困難的。EP 0465326B1報告了沉積在SrTi03單晶基板上的外延YBCO膜，它在臨界電流密度方面呈現(xiàn)磁場感應(yīng)的各向異性。為了消除磁場感應(yīng)的各向異性，提出了多層結(jié)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供具有降低的ac損耗的帶狀超導(dǎo)體。依照本發(fā)明，這個目的通過如在開頭介紹的帶狀超導(dǎo)體來實現(xiàn)，其特征在于，IcU/l/彡 1. 5，其中，I。11是連續(xù)超導(dǎo)層的與基板平行并與基板的細長方向平行的臨界電流寬度密度，以及I/是連續(xù)超導(dǎo)層的與基板平行并與基板的細長方向垂直的臨界電流寬度密度。 臨界電流寬度密度在這里表示連續(xù)超導(dǎo)層的每單位寬度臨界電流。后一個值也例行地用超導(dǎo)層的每厘米寬度臨界電流來表達。
本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，呈現(xiàn)臨界電流寬度密度各向異性的超導(dǎo)層與各向同性超導(dǎo)層相比，顯示出不同的ac損耗行為。當(dāng)超導(dǎo)層(膜)暴露于低交變磁場強度時，在各向異性和各向同性超導(dǎo)層兩者中損耗都較低，在各向異性超導(dǎo)層中損耗稍高。在較大交變磁場強度的情況下，在各向異性和各向同性超導(dǎo)層兩者中損耗都增大。然而，在各向異性超導(dǎo)層中，損耗的增大較不明顯，使得各向異性超導(dǎo)層中的ac損耗顯著低于相同尺寸的各向同性樣本中的ac損耗。本發(fā)明人在許多次實驗中獲得降低到原來的1/2-1/3的損耗。因此，本發(fā)明建議在帶狀(帶型)超導(dǎo)體的超導(dǎo)層中引入每厘米寬度臨界電流的各向異性。一般說來，為了保持超導(dǎo)體的大電流承載能力，較大的每厘米寬度臨界電流應(yīng)該沿著細長基板方向，而較小臨界電流應(yīng)該跨過基板的寬度。實驗發(fā)現(xiàn)降低強場下的各向異性超導(dǎo)層中的ac損耗的效果是完全重復(fù)的結(jié)果。 如果用多絲模型來描述超導(dǎo)體，則關(guān)于尤其是考慮到實質(zhì)耦合損耗的許多理論方面，該結(jié)果是意想不到的。盡管如此，本發(fā)明人在下面提供了給定效果的可能解釋之一。假設(shè)對于感應(yīng)電流流動的不同方向，臨界電流寬度密度的差異引起磁通蠕變耗散的差異。因此，由于出現(xiàn)在比I。小的電流上的起源于各向異性磁通蠕變的有限電阻率，存在不同能量耗散 (參看 EUNGUK LEE, AC LOSS INSUPERCON-DUCTING COMPOSITES :C0NTINU0US ANDDISCRETE MO-DELS FOR ROUND AND RECTANGULARCROSS SECTIONS,AND COMPARISONS TO EXPERIMENTS, Ohio州立大學(xué)，2004，第11頁和第21頁中的圖1. 8)。由于所考慮類型的超導(dǎo)體中的較大 η值(30-50)，在不同方向上，臨界電流寬度密度的相當(dāng)小(例如，2倍)差異可能引起連續(xù)超導(dǎo)層的“有效殘余電阻”的大(比方說，10-100倍)差異。尤其是，因為環(huán)形電流的寬度密度更快地接近“縱向”電流的臨界值，所以在與基板的細長方向垂直的方向上，殘余電阻顯著增大。結(jié)果，抑制了電流回路中的電流密度，并且降低了耗散能量的總效果。在寬度為2_4mm的單個直超導(dǎo)體帶中，可以在自場中測量臨界電流寬度密度。當(dāng)測量跨過整個帶寬度的I/時，以及優(yōu)選地當(dāng)測量跨過整個帶寬度的至少五分之一的I/ 時，至少存在與I。11相比較小的I/。最優(yōu)選的是，可以在帶寬度的任意分?jǐn)?shù)測量各向異性。依照本發(fā)明，可以建立超導(dǎo)層的厚度和/或跨過帶寬度(“垂直方向”)的臨界電流寬度密度I/的變化，尤其是周期性變化，以便總體獲得連續(xù)超導(dǎo)層的每厘米寬度臨界電流的各向異性。具有臨界電流面內(nèi)各向異性的超導(dǎo)層可以通過，例如，在沿著與基板的細長方向平行的優(yōu)選方向拋光基板之后，將YBCO沉積在作為基板的不銹鋼帶上而被制造，詳見下文。應(yīng)該注意到，本鄰域的專家可以找到制造具有每厘米寬度各向異性臨界電流分布的超導(dǎo)層的其它方式。本發(fā)明尤其適用于要沉積在基板上的臨界溫度超過30K的高溫超導(dǎo)材料。注意， 依照本發(fā)明，超導(dǎo)層通常幾乎外延地、至少以高度織構(gòu)在基板(通常是多晶或非晶)上生長，并且基板通常是柔性的。在本發(fā)明的帶狀超導(dǎo)體的有利實施例中，IcU/l/彡 3，優(yōu)選的，IcJlA/彡 5，最優(yōu)選的，I。U/I/彡8。對于這些更高度的各向異性，可以在磁場強度的更寬范圍上實現(xiàn)ac損耗的降低。在一個特別優(yōu)選的實施例中，超導(dǎo)層具有與最大厚度相比，30%或更小，優(yōu)選的 15%或更小，最優(yōu)選的5%或更小的最大厚度變化。在超導(dǎo)層均勻厚度的情況下，臨界電流寬度密度的各向異性源自沿著兩個正交的面內(nèi)方向的臨界電流密度的各向異性。在一個可替代實施例中，連續(xù)超導(dǎo)層呈現(xiàn)出與最大厚度相比，至少50 %，優(yōu)選的至少80%，最優(yōu)選的至少90%的與基板平行并與基板的細長方向垂直的厚度變化，尤其是周期性厚度變化。這樣，具有同質(zhì)特性的超導(dǎo)材料也可以導(dǎo)致臨界電流寬度密度的所需各向異性。如果厚度變化是周期性的，則優(yōu)選的是跨過帶寬度的至少5個周期。連續(xù)超導(dǎo)層具有50 μ m或更小，優(yōu)選的10 μ m或更小，最優(yōu)選的2 μ m或更小的厚度的實施例是優(yōu)選的。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)這些尺寸可用在實際中。此外，連續(xù)超導(dǎo)層具有如下尺寸的實施例是優(yōu)選的-20cm或更大，優(yōu)選的Im或更大，最優(yōu)選的IOOm或更大的沿著基板細長方向的長度；以及-1. 5mm或更大，優(yōu)選的4mm或更大，最優(yōu)選的12mm或更大的與基板細長方向垂直的寬度。也已經(jīng)發(fā)現(xiàn)這些尺寸可用在實際中。一般說來，依照本發(fā)明，基板具有至少5，優(yōu)選的至少10，以及通常為100或更大的長寬比。超導(dǎo)體或基板通常分別被卷繞以便存儲、傳輸和處理。在一個有利實施例中，存在安排在細長基板和連續(xù)超導(dǎo)層之間的至少一個緩沖層，尤其是其中，所述至少一個緩沖層包含優(yōu)選的基于諸如氧化釔穩(wěn)定氧化鋯的氧化物或氮化物的介電或絕緣材料。緩沖層可以提高沉積的超導(dǎo)層的質(zhì)量，尤其是增大基板細長方向上的每厘米寬度臨界電流I。11。優(yōu)選的緩沖材料是氧化釔穩(wěn)定氧化鋯、氧化鎂、氧化鈰、氧化鋁、氮化鈦、氧化釔或它們的組合物。緩沖層可以具有面內(nèi)織構(gòu)，例如，使用交變離子束沉積。連續(xù)超導(dǎo)層包含ReBa2Cu3CVx的實施例是優(yōu)選的，Re是Y或稀土元素。X是從0. 05 變化到0. 8的氧指數(shù)校正因子。ReBCO材料呈現(xiàn)出特別高的臨界溫度T。，并且可以高質(zhì)量沉積在鋼帶上。在另一個優(yōu)選實施例中，超導(dǎo)體包含保護層和/或分流層。這防止了對超導(dǎo)層的損害和/或可以抑制熱點的影響并且均衡超導(dǎo)層和基板之間的電位差。在一個有利實施例中，細長基板是非磁性不銹鋼帶，尤其是CrNi不銹鋼帶，并且尤其是具有0. 02mm和0. 24mm之間的厚度。不銹鋼帶價格便宜，并且為超導(dǎo)體提供了良好的柔性。此外，在本發(fā)明的范圍內(nèi)的是超導(dǎo)體，尤其是如上所述的本發(fā)明超導(dǎo)體的使用，其中，超導(dǎo)體包含沉積在基板上的尤其是HTS型材料的連續(xù)超導(dǎo)層，其中，在具有與基板垂直的分量的交變磁場B中使用所述超導(dǎo)體，其特征在于，連續(xù)超導(dǎo)層具有相對于與基板平行的兩個正交方向的1. 5或更大，尤其是3或更大，更尤其是 5或更大，最尤其是8或更大的臨界電流寬度密度各向異性。當(dāng)使用帶有在交變磁場中呈現(xiàn)臨界電流寬度密度各向異性(即，每厘米寬度臨界電流各向異性)的超導(dǎo)層的超導(dǎo)體(通常帶狀)時，可以定制，尤其是降低超導(dǎo)層內(nèi)的ac損耗。優(yōu)選的是，將超導(dǎo)體用在交變磁場B導(dǎo)致臨界電流寬度密度接近臨界值的狀況下，該臨界值與關(guān)于基板的正交面內(nèi)方向之一有關(guān)，但與面外方向無關(guān)。各向異性被測量為關(guān)于基板為面內(nèi)方向的兩個正交方向的每厘米寬度臨界電流的比值。交變磁場可以是外部磁場，或者是當(dāng)傳輸ac電流通過超導(dǎo)體時出現(xiàn)的自場；典型交變頻率是20Hz和更高。注意，交變磁場B的取向被認(rèn)為離開超導(dǎo)體某個距離，因為超導(dǎo)層(在它變得對場通量“透明”之前)將偏轉(zhuǎn)其表面上的磁場朝向相對于其表面的平行取向。上述使用的一種優(yōu)選變體規(guī)定交變磁場B至少部分源自超導(dǎo)體所經(jīng)受的ac電流。當(dāng)超導(dǎo)體或它的超導(dǎo)層用于傳輸ac電流時，這樣的自場實際上是不可避免的。本發(fā)明有助于降低由這種自場引起的ac損耗。在上述使用的一種優(yōu)選變體中，至少在超導(dǎo)體周圍的一些區(qū)域中，交變磁場包含與基板面垂直的主要分量。在這樣的狀況下，ac損耗可能特別高，因此，本發(fā)明可以展示其全部潛力。進一步優(yōu)選的是一種使用變體，其中，在交變磁場B的影響下，各向異性程度與沒有交變磁場B的影響時相比較大。在這種情況下，可以為較弱的交變磁場強度實現(xiàn)良好的損耗降低。此外優(yōu)選的是將超導(dǎo)體用在如下設(shè)備中的使用變體-諸如電動機或發(fā)電機的旋轉(zhuǎn)電機；-諸如線性電動機的電驅(qū)動器；-變壓器；-電阻或電感超導(dǎo)故障限流器；-超導(dǎo)磁體；或-超導(dǎo)電纜。在這些應(yīng)用中，ac損耗可能特別有關(guān)。進一步在本發(fā)明的范圍內(nèi)的是一種方法，用于在超導(dǎo)體，尤其是如上所述的本發(fā)明超導(dǎo)體中設(shè)計交變磁場B的AC損耗，其中，超導(dǎo)體包含沉積在基板上的尤其是HTS型材料的連續(xù)超導(dǎo)層，以及交變磁場B具有與基板垂直的分量，其特征在于，將連續(xù)超導(dǎo)層制備成具有相對于與基板平行的兩個正交方向的臨界電流寬度密度各向異性，使得在連續(xù)超導(dǎo)層中實現(xiàn)期望的ac損耗水平。該方法使用ac損耗對各向異性程度的相關(guān)性。注意，各向異性既可以用于增大損耗(在弱場強度下)，也可以用于減小損耗(在強場強度下)。進一步的優(yōu)點可以從如下的描述以及所附圖中得出。上面和下面所述的特征可以單獨地或以任何組合方式集體地依照本發(fā)明使用。所述的實施例不應(yīng)該理解為窮舉的，而是具有描述本發(fā)明的示范性特點。


本發(fā)明被顯示在附圖中。圖1示意性地示出了用在交變磁場B中的本發(fā)明的帶狀超導(dǎo)體；圖2示意性地示出了包括輔助層的本發(fā)明的帶狀超導(dǎo)體；圖3例示了用于生產(chǎn)本發(fā)明的帶狀超導(dǎo)體的沿著優(yōu)選方向的拋光過程；圖4例示了各向同性拋光過程；圖5示出了帶狀超導(dǎo)體的各向同性(現(xiàn)有技術(shù))和各向異性(本發(fā)明)超導(dǎo)層中的ac損耗與以160Hz交變的外部磁場的強度之間的關(guān)系的圖形；以及圖6以示意性立體圖示出了具有周期性厚度變化的本發(fā)明的帶狀超導(dǎo)體的另一個實施例。
具體實施例方式圖1示意性地示出了本發(fā)明的帶狀超導(dǎo)體1，其包含基板2和沉積在基板2上的連續(xù)(不間斷)超導(dǎo)層3。注意，圖1不是成比例的(下面的圖形也一樣)。通常，整個超導(dǎo)體1的高度H是大約100-200 μ m,而超導(dǎo)層的高度HSL是大約2 μ m。基板2 (因此，也就是說在這里完全覆蓋基板的超導(dǎo)層幻具有沿著在這里是從左到右的細長方向(也稱為“平行”方向)的長度L、和與細長方向垂直(也稱為“垂直”方向)的寬度(或帶寬度)W。通常，長度L具有從幾米到幾十米的數(shù)量級，而帶寬度W具有幾厘米(通常不超過IOcm)的數(shù)量級。按照本發(fā)明，超導(dǎo)層3具有臨界電流寬度密度(也叫做每單位寬度臨界電流)的各向異性。為了確定這種各向異性，可以沿著兩個條4和5來測量臨界電流(S卩，樣本寬度兩端的電壓降達到lmV/cm的電流；在液氮的沸點溫度，即在T = 77K進行測量；這個溫度低于臨界溫度T。，臨界溫度T。是90K)，兩個條4和5的每一個具有限定條寬SW，其中，條4 和5延伸越過沉積的超導(dǎo)層3的整個厚度(高度HSL)(并通常也延伸越過基板高度，但這與臨界電流無關(guān))。通常為了測量而截取條4和5。條5沿著基板2的細長方向延伸，而另一個條4垂直于所述細長方向延伸。測量的臨界電流通過各自的條寬SW來標(biāo)度，得到I。11和I/，其中，I。11和I/分別是連續(xù)超導(dǎo)層3的與基板2平行并與基板2的細長方向平行或與基板2的細長方向垂直的臨界電流寬度密度，即，每厘米寬度臨界電流。依照本發(fā)明，IcllA/彡1. 5，優(yōu)選的，IcllA/彡3，更優(yōu)選的，IcllA/彡5，和最優(yōu)選的，I。1 '/Ic^so注意，條5無需沿著基板2的整個長度L延伸，以及條4也無需沿著連續(xù)超導(dǎo)層3的整個寬度W延伸(盡管在這里顯示成這樣)。但是，條4、5的長度以及條寬 SW必須足夠大，使得條4、5能夠反映出超導(dǎo)層3的平均性質(zhì)。一般說來，20x3mm或更大的條尺寸就足夠了。當(dāng)然，也可以跨過超導(dǎo)層3的整個寬度W和/或整個長度L進行測量來確定Ic1和ι/。依照本發(fā)明，可以在交變磁場Β(在這里是外場)中使用超導(dǎo)體1。磁場B在這里與基板2垂直，并且周期性地(例如，以50-60ΗΖ)變更它的符號。相對于平行和垂直面內(nèi)方向的每單位寬度臨界電流的各向異性導(dǎo)致超導(dǎo)體1中的損耗與相同厚度的各向同性超導(dǎo)層相比被降低，參看圖5。圖2更詳細地例示了本發(fā)明的典型超導(dǎo)體1 (如在圖1中所介紹)。在基板2上，存在沉積在上面的緩沖層11(例如，氧化釔穩(wěn)定氧化鋯)，緩沖層11 又被，例如，( 的帽層12所覆蓋。在帽層12的上面，存在由，例如，YBCO制成的超導(dǎo)層3。 接著是通常由諸如金的貴金屬制成的保護層13。最后，存在通常與基板2 (這里未詳細示出)接觸的Cu分流層14。圖3例示了制備本發(fā)明的各向異性超導(dǎo)體，即HSC涂層導(dǎo)體的步驟。本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，沿著優(yōu)選方向拋光鋼基板導(dǎo)致如本發(fā)明所需的各向異性超導(dǎo)層。
作為基板2，使用厚度為ΙΟΟμπι的Nil8Crf4類型的不銹鋼帶。使用棉絲拋光工具31，通過尺寸為3 μ m、1 μ m和0. 5 μ m的Al2O3磨料的水性乳液，來拋光基板表面。拋光工具31只沿著一個方向，S卩，與基板2的細長方向平行地來回運動，參看箭頭PD，將5-15N/cm2 的壓強施加于基板表面。在每種磨料粒度上持續(xù)進行拋光，直到實現(xiàn)表面粗糙度的飽和，然后，將磨料從大尺寸改變成小尺寸。每次改變磨料時，用水徹底清洗和清潔基板2，并更新拋光工具。關(guān)于用于比較的各向同性超導(dǎo)體的制備，請參見圖4，通過使拋光工具31的來回方向不斷變化來拋光基板2，參看箭頭CD ；其余的制備過程類似。在拋光了基板2之后，沉積緩沖層，即，1. 5 μ m厚的氧化釔穩(wěn)定氧化鋯(氧化釔占 6%，其余是氧化鋯)的膜。該膜在ABAD (交變束輔助沉積)條件下生長成模板。實現(xiàn)FWHM =9.8° (對于兩種超導(dǎo)體)的織構(gòu)度。在緩沖層上，通過PLD (脈沖激光沉積)來沉積70nm厚的CeO2帽層。然后，經(jīng)由 PLD來沉積厚度為2 μ m的TOCO超導(dǎo)層。在超導(dǎo)層的上面，通過熱真空蒸發(fā)來沉積0. 3 μ m 厚度的金保護層。最后，通過電鍍來沉積20 μ m厚度的Cu分流層。本發(fā)明人相信，優(yōu)選拋光方向在基板表面上形成劃痕，在所述劃痕處，沉積的緩沖層更可能被局部錯誤取向，然后導(dǎo)致沉積在上面的較低臨界電流密度(“較低質(zhì)量”)的超導(dǎo)材料條；所述條被嵌入常規(guī)臨界電流密度(“正常質(zhì)量”)的超導(dǎo)材料中。劃痕主要沿著基板的細長方向取向，因此低臨界電流密度條也是如此。宏觀上，這導(dǎo)致了與基板細長方向垂直的每厘米寬度臨界電流減小，而與基板細長方向平行的每厘米寬度臨界電流基本上保持不變。在圖5中，作為以160Hz交變并垂直作用于帶狀超導(dǎo)體的外部磁場的強度的函數(shù)， 示出了不同制備的帶狀超導(dǎo)體的實驗確定損耗。對于利用各向異性基板拋光的本發(fā)明的超導(dǎo)體，測出了大約7的IcJ1Ac/比值。對于利用各向同性拋光的超導(dǎo)體，觀察到了大約1的
IcllA/比值。對于弱磁場強度，本發(fā)明的各向異性超導(dǎo)體的損耗稍高于各向同性超導(dǎo)體的損耗 (差異很小，在圖5中看不出來)。對于損耗一般更嚴(yán)重的較強磁場，狀況就不同了。這里在大約8 * KT3T以上，各向異性超導(dǎo)體的損耗(參見51)比各向同性超導(dǎo)體的損耗(參見 52)低大約一半。圖6例示了具有沉積在基板2上的連續(xù)超導(dǎo)層3的周期性厚度變化的本發(fā)明的帶狀超導(dǎo)體1的另一個實施例?？邕^超導(dǎo)體1的寬度W(即，沿著與基板2的細長方向垂直的方向)，厚度在最大厚度Tmax與最小厚度Tmin之間變化，Tmin是Tmax的大約0. 4倍(即， 在這里，相對于最大厚度，厚度變化是60% )。I/受到最小厚度的區(qū)域的限制，而I。11也可以從最大厚度的區(qū)域中受益，導(dǎo)致本發(fā)明的各向異性。在進一步的應(yīng)用中，可以以不同的非平面和非直線形式來配置超導(dǎo)體帶。它可以具有螺旋線、環(huán)(尤其是短路環(huán))、多層螺旋線圈、盤形線圈、螺線等的形式。
權(quán)利要求
1.一種帶狀超導(dǎo)體(1)，包含:細長基板( ，尤其是金屬帶；以及沉積在基板( 上的尤其是HTS型材料的連續(xù)超導(dǎo)層(3)，其特征在于，IcllAcZs 1.5,其中，I。11是連續(xù)超導(dǎo)層(3)的與基板(2)平行并與基板O)的細長方向平行的臨界電流寬度密度，以及I/是連續(xù)超導(dǎo)層(3)的與基板(2)平行并與基板(2)的細長方向垂直的臨界電流寬度密度。
2.按照權(quán)利要求1所述的帶狀超導(dǎo)體(1)，其特征在于，IcllO 3，優(yōu)選的，I。U/l/>5，最優(yōu)選的，I。U/l/>8。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的帶狀超導(dǎo)體(1)，其特征在于，連續(xù)超導(dǎo)層(3)呈現(xiàn)出與最大厚度(Tmax)相比，30%或更小，優(yōu)選的15%或更小，最優(yōu)選的5%或更小的最大厚度變化。
4.按照權(quán)利要求1或2所述的帶狀超導(dǎo)體(1)，其特征在于，連續(xù)超導(dǎo)層(3)呈現(xiàn)出與最大厚度(Tmax)相比，至少50%，優(yōu)選的至少80%，最優(yōu)選的至少90%的與基板(2)平行并與基板O)的細長方向垂直的厚度變化，尤其是周期性厚度變化。
5.按照前面權(quán)利要求的任何一項所述的帶狀超導(dǎo)體(1)，其特征在于，連續(xù)超導(dǎo)層(3) 具有50 μ m或更小，優(yōu)選的10 μ m或更小，最優(yōu)選的2 μ m或更小的厚度。
6.按照前面權(quán)利要求的任何一項所述的帶狀超導(dǎo)體(1)，其特征在于，連續(xù)超導(dǎo)層(3) 具有20cm或更大，優(yōu)選的Im或更大，最優(yōu)選的IOOn或更大的沿著基板( 的細長方向的長度(L)；以及1.5mm或更大，優(yōu)選的4mm或更大，最優(yōu)選的12mm或更大的與基板(2)的細長方向垂直的寬度(W)。
7.按照前面權(quán)利要求的任何一項所述的帶狀超導(dǎo)體(1)，其特征在于，存在安排在細長基板( 和連續(xù)超導(dǎo)層C3)之間的至少一個緩沖層(11)，尤其是，其中，所述至少一個緩沖層(11)包含優(yōu)選的基于諸如氧化釔穩(wěn)定氧化鋯的氧化物或氮化物的介電或絕緣材料。
8.按照前面權(quán)利要求的任何一項所述的帶狀超導(dǎo)體(1)，其特征在于，所述連續(xù)超導(dǎo)層( 包含ReBa2Cu3CVx，其中徹是Y或稀土元素。
9.按照前面權(quán)利要求的任何一項所述的帶狀超導(dǎo)體(1)，其特征在于，所述超導(dǎo)體(1) 包含保護層(13)和/或分流層(14)。
10.按照前面權(quán)利要求的任何一項所述的帶狀超導(dǎo)體(1)，其特征在于，所述細長基板 (2)是非磁性不銹鋼帶，尤其是CrNi不銹鋼帶，以及尤其是具有0. 02mm和0. 24mm之間的厚度。
11.超導(dǎo)體(1)，尤其是按照權(quán)利要求1至10之一所述的超導(dǎo)體(1)的使用，其中，所述超導(dǎo)體(1)包含沉積在基板( 上的尤其是HTS型材料的連續(xù)超導(dǎo)層(3)， 其中，在具有與基板( 垂直的分量的交變磁場B中使用所述超導(dǎo)體(1)， 其特征在于，相對于與基板( 平行的兩個正交方向，所述連續(xù)超導(dǎo)層C3)具有1. 5或更大，尤其是 3或更大，更尤其是5或更大，最尤其是8或更大的臨界電流寬度密度各向異性。
12.按照權(quán)利要求11所述的使用，其特征在于，所述交變磁場B至少部分源自超導(dǎo)體(1)所經(jīng)受的ac電流。
13.按照權(quán)利要求11或12所述的使用，其特征在于，至少在超導(dǎo)體(1)周圍的一些區(qū)域中，交變磁場B包含與基板( 垂直的主要分量。
14.按照權(quán)利要求11、12或13所述的使用，其特征在于，在交變磁場B的影響下，各向異性的程度與沒有交變磁場B的影響時相比較大。
15.按照權(quán)利要求11至14的任何一項所述的使用，其中，超導(dǎo)體(1)用在下列設(shè)備中 -諸如電動機或發(fā)電機的旋轉(zhuǎn)電機；-諸如線性電動機的電驅(qū)動器； -變壓器；-電阻或電感超導(dǎo)故障限流器； -超導(dǎo)磁體；或 _超導(dǎo)電纜^
16.一種用于設(shè)計超導(dǎo)體(1)，尤其是按照權(quán)利要求1至10之一所述的超導(dǎo)體(1)中的交變磁場B的AC損耗的方法，其中，所述超導(dǎo)體(1)包含沉積在基板( 上的尤其是HTS型材料的連續(xù)超導(dǎo)層(3)， 以及所述交變磁場B具有與基板( 垂直的分量， 其特征在于，將連續(xù)超導(dǎo)層C3)制備成具有相對于與基板( 平行的兩個正交方向的臨界電流寬度密度各向異性，使得在連續(xù)超導(dǎo)層(3)中實現(xiàn)期望水平的AC損耗。
全文摘要
公開了一種具有臨界電流各向異性的帶狀超導(dǎo)體，該帶狀超導(dǎo)體(1)包含細長基板(2)，尤其是金屬帶；以及沉積在基板(2)上的尤其是HTS型材料的連續(xù)超導(dǎo)層(3)，其特征在于，Ic||/Ic⊥≥1.5，其中，Ic||是連續(xù)超導(dǎo)層(3)的與基板(2)平行并與基板(2)的細長方向平行的臨界電流寬度密度，以及Ic⊥是連續(xù)超導(dǎo)層(3)的與基板(2)平行并與基板(2)的細長方向垂直的臨界電流寬度密度。本發(fā)明提供了ac損耗降低了的帶狀超導(dǎo)體。
文檔編號H01B13/00GK102254619SQ20111010263
公開日2011年11月23日 申請日期2011年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月26日
發(fā)明者A·烏蘇斯金, K·施倫格 申請人:布魯克Hts有限公司