Brevet FR2709369A1 — publié le 19950303

BOBINAGE SUPRACONDUCTEUR, NOTAMMENT POUR LIMITEUR DE COURANT La présente invention concerne un bobinage supraconducteur destiné notamment à être utilisé dans la réalistion d'un limiteur de courant supraconducteur. Il est connu, notamment par le document EP-A-0336337, de réaliser un limiteur de courant supraconducteur au moyen d'une bobine placée dans un cryostat et comprenant deux enroulements coaxiaux en matérieu supraconducteur bobinés en sens inverse pour réduire l'autoinductance de la bobine. Il a été suggéré, pour augmenter la puissance du limiteur, de réaliser un bobinage en disposant de manière coaxiale plusieurs bobines du type précité et en les reliant électriquement en série. Dans un tel bobinage, il se pose, pour chacune des bobines constitutives, le problème de l'isolement. Si on utilise un isolant classique, tel que vernis papier ou isolant synthétique, il existe des risques de claquage à moins d'utiliser des épaisseurs d'isolement prohibitives. En effet, supposons que l'un des enroulements présente une zone dans laquelle l'état supraconducteur disparaît pour faire place à l'état normal (on désignera dans la suite cette zone par zone de transition) il se développe entre la zone de transition et la zone adjacente de l'autre enroulement une tension électrique importante. Si l'épaisseur d'isolation est insuffisante, la tension peut provoquer un claquage entre enroulements. L'augmentation de l'épaisseur de l'isolant, outre qu'elle conduit à des volumes de bobine prohibitifs, provoque l'augmentation de l'isolation thermique du conducteur, de sorte que la chaleur qui se développe dans le conducteur de la zone de transition ne se transmet pas facilement à la portion adjacente de l'autre enroulement dont la transition à l'état normal pourra être retardée. Un but de l'invention est de réaliser une isolation qui évite les claquages de l'isolant et ne soit pas d'un encombrement important. Selon l'invention, les brins supraconducteurs dont sont constitués les conducteurs du bobinage, sont revêtus d'une couche en matériau présentant une résistivité dans le sens radial comprise entre 0,1 et 10 Q.m à la température du cryostat. Avantageusement, la couche est formée d'un polymère chargé de noir de carbone et a une épaisseur comprise entre 0,1 et 0,2 mm. L'invention est explicitée par la description d'un exemple de mise en oeuvre de l'invention, en référence au dessin annexé dans lequel: - la figure unique est une vue partielle schématique en coupe d'un bobinage selon l'invention. Le bobinage représenté partiellement dans la figure comprend deux nappes 1 et 2, bobinées à spires jointives et en sens inverses, et optionnellement séparées par une couche mince 3. Les conducteurs supraconducteurs 11 utilisés dans l'exemple de la figure 1 sont des conducteurs du type dit 6+1, comprenant six brins supraconducteurs référencés 12 et assemblés autour d'un brin résistif 13 constituant une âme centrale. Selon l'invention, chacun des brins 12 est, préalablement à la réalisation du conducteur, isolée par une gaine 14 réalisée en un matériau ayant une résistivité dans le sens radial comprise entre 0,1 et 10 n.m, qui est avantageusement un polymère chargé de noir de carbone. Dans un exemple de réalisation où le conducteur 12 a un diamètre de 0,5 mm, l'épaisseur de la gaine est comprise entre 0,1 et 0,2 mm, de sorte que le conducteur gainé a un diamètre compris alors entre 0,7 et 0,9 mm. La couche optionnelle 3 séparant les nappes est avantageusement réalisée dans le même matériau. La disposition en deux nappes 1 et 2, très proches l'une de l'autre et de sens de rotation opposés, confère au bobinage une auto-inductance ayant une valeur très voisine de zéro, de sorte qu'à l'état supraconducteur, il n'existe pratiquement pas de tension entre spires ou entre nappes. L'isolation partielle procurée par la gaine 14 des conducteurs et par la couche 3 suffit pour éviter les courants de circulation entre les brins supraconducteurs d'un conducteur, entre l'âme et les brins supraconducteurs, et entre les deux nappes. Lorsqu'une transition se développe, les transferts de courants entre brins, entre spires et entre nappes produisent un effet Joule qui accélère la propagation de ladite transition; le caractère partiellement conducteur de la gaine 14 évite l'apparition de tensions excessives entre brins ou entre nappes, qui pourraient conduire, si l'isolation était classique, à des claquages. L'existence d'éventuels défauts locaux d'isolation aurait peu de conséquences, contrairement au cas de l'isolation classique. Lorsque le bobinage est en phase de limitation de courant, l'isolation entre brins et entre nappes n'est pas nécessaire. La résistance entre spires produite par les gaines 14 est suffisante pour ne pas compromettre l'effet limiteur. Le gainage par polymère chargé de noir de carbone présente l'avantage supplémentaire d'améliorer la cohésion mécanique du conducteur. Bien que l'exemple décrit porte sur l'emploi d'un conducteur du type 6+1, il est bien clair que l'invention n'est pas limitée à cet emploi, et qu'elle s'applique à tous types de conducteurs, tels que conducteurs N+1 ou barres de Roebel. REVENDICATIONS 1/ Bobinage supraconducteur utilisable notamment pour un limiteur de courant, comportant au moins une bobine comprenant deux nappes de conducteurs supraconducteurs enroulés à spires jointives et en sens inverse, lesdits conducteurs supraconducteurs comprenant chacun une pluralité de brins, caractérisé en ce que chaque brin (12) est revêtu d'une couche (14) de matériau présentant une résistivité dans le sens radial comprise entre 0,1 et 10 Q.m. 2/ Bobinage selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit matériau est un polymère chargé de noir de carbone. 3/ Bobinage selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la couche de matériau a une épaisseur comprise entre 0,1 et 0,2 mm. 4/ Bobinage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les deux nappes sont séparées par une couche (3) réalisée en un matériau présentant une résistivité transverse comprise entre 0,1 et 10 fl.m.