具有提高的电稳定性的电线圈机构的制作方法

本发明涉及一种具有至少一个由超导的条形导体制成的线圈绕组的电线圈机构，其中，条形导体包括具有两个主要面的条形的基质和至少一个施加在基质的第一主要面上的平面的超导的层。

背景技术：

从现有技术中已知许多具有由超导的条形导体制成的线圈绕组的电线圈机构。例如这样的线圈绕组作为激励线圈应用在旋转的机器中，作为存储线圈应用在超导的磁能量存储器（smes）中，作为变压器线圈或还作为磁线圈应用在磁共振机构中。典型地，在此应用如下条形导体，其具有条形的、大多数情况下金属的基质作为载体基质以及具有在其上分开的平面的超导的层，通常为由高温超导的材料制成的层。当由这样的条形导体来卷绕电线圈时，那么绕组的各个卷起部通常相对于彼此是电绝缘的，由此，电流螺旋形地流动通过各个卷起部并且没有横向于其地以短路的形式直接从卷起部流动到卷起部。

为了使这样的线圈绕组的相邻的卷起部相对于彼此电绝缘，在卷绕时应用的条形导体典型地在制造绕组之前以电绝缘的材料进行涂层或围绕。这样的绝缘层经常还促使，保持在卷起部的导电的组成部分之间的经界定的间距。这样的明确限定的在导体卷起部之间的间距借助其它的方法仅仅相对难以实现。虽然，超导的线圈经常要么在卷绕期间在卷起部之间设有浸渍树脂要么在卷绕之后以绝缘的浇铸材料进行浇铸。在第一种情况下谈及润湿卷绕，在第二种情况下谈及借助接着的线圈浇铸的干燥卷绕。在这两种情况下，然而，困难的是，通过浸渍树脂或浇铸材料产生在各个卷起部的起传导作用的区域之间的明确限定的间距。对于在各个卷起部之间的可靠的并且明确限定的电绝缘，因此有利的是，在卷起部的导电的组成部分之间设置具有经界定的厚度的绝缘层。

在传统的绝缘的条形导体中，典型地设有超导的层的基质要么通过挤出要么通过缠绕设有电绝缘的聚合物层。对此，导体结构能够例如以聚酰亚胺胶条（kaptonband）进行缠绕。备选地，在各个有传导能力的卷起部之间能够松散地一同放入电绝缘的塑料条。

已知的线圈绕组的缺点在于，这样的线圈的电流密度即使在超导的层的很高的电流承载能力的情况下由于基质、绝缘层和可选地存在的金属的遮盖层的可能非常高的层厚度也受到限制。通过所有这些贡献，即条形导体（包括绝缘部在内）的总厚度比单独超导的层的厚度高出很多。为了提供具有高电流密度的线圈机构（尤其用于具有高功率密度的电机），会是有利的是，与现有技术相比降低条形导体的总厚度。

在所描述的已知的由具有卷起绝缘部的条形导体制成的线圈绕组中，典型地能够非常快速地输入电流。在此，充电和放电的速度尤其取决于卷起绝缘部的厚度和质量。在对于所提及应用来说绝缘层的为几十微米的典型的厚度和典型的绕组几何形状的情况下，用于线圈绕组的充电和/或放电的时间常数例如经常处于几毫秒或甚至还更小的范围中。

在如此快速地充电和放电的线圈绕组的情况下，然而不利的是，当在故障情况下达到或超过线圈绕组的临界电流时，所述线圈绕组典型地还能够很容易骤冷（quenchen）并且由于这种骤冷受到损伤。超导的线圈绕组的骤冷在专业领域中当由于突然超过在超导体材料中的临界电流密度通过那时出现的电损失引起到超导体中的突然的热输入时被谈及。所述突然的热输入导致超导特性的丢失并且能够导致强烈的局部的加热并且伴随着其导致超导体材料的热损伤。如果存在浴冷却（badkühlung），也就是说，如果超导的线圈绕组由液态的低温的冷却剂冲洗，在此，还很经常地引起部分的液态冷却剂不期望地突然被蒸发。也就是说，一般值得期待的是，在运行超导的线圈机构时降低这样的骤冷的风险。

技术实现要素：

因此，本发明的任务是说明一种电线圈机构，其克服了所提及的缺点。尤其应该提供如下线圈机构，其中，骤冷的风险相比于现有技术被降低。

所述任务通过在权利要求1中描述的电线圈机构来解决。根据本发明的电线圈机构具有至少一个由超导的条形导体制成的线圈绕组。在此，条形导体包括具有两个主要面的条形的基质和至少一个施加在基质的第一主要面上的平面的超导的层。此外，条形导体包括至少一个处于外部的电耦联层，其施加在如此形成的导体复合件的主要面中的至少一个上。所述耦联层促使线圈绕组的相邻的卷起部的电耦联部。在此，所述电耦联部如此设计，使得用于线圈绕组的充电和/或放电的时间常数处于在0.02秒与2小时之间的范围中。

换言之，所描述的耦联层也就是说提供附加的电通路，方式为，其将线圈绕组的相邻的卷起部以横向连接部的类型与彼此电连接。所述电的横向连接部现在作为并联的电流通路附加于主要的电流通路存在，其螺旋形地跟随条形导体的各个卷起部。在电线圈机构的正常的运行状态中，在其中条形导体冷却到超导体的跃变温度之下的足够低的低温的运行温度并且在其中在超导体中的电流密度处于相应的临界电流密度之下，在线圈绕组中的电流基本上无损失地传输到螺旋形的电主通路上。然而，通过所描述的电耦联层附加地提供的横向连接部不仅在线圈绕组的正常的充电和放电的情况下而且在其在故障情况中作出反应时起作用。

所提及的用于线圈的充电和/或放电的时间常数在此一般应该理解为如下时间常数，以所述时间常数τ构造或消除通过线圈产生的磁场。对于具有卷起绝缘部的线圈，其中，用于并联的电流通路的电阻在一定程度上能够视为无穷高的，对于充电和/或放电来说必要的时间是能够忽略地小的。其还不是通过在传统的意义上的线圈的时间常数，而是更确切地说通过联接的电流源的特性和热效应来控制。在根据本发明的线圈中，在其中卷起部不是完全与彼此绝缘并且在并联的电流通路中存在有限的电阻rq，所述电流通路将卷起部直接与彼此连接，用于充电或放电的时间实际上由时间常数τ确定。所述时间常数基本上通过比例τ=l/r给出，其中，l表示线圈的电感并且r表示线圈绕组的有效的总电阻。所述总电阻通过横向连接部的电阻rq控制，因为线圈的螺旋形的电主通路的确是超导的。在联接电流源时或一般在存在于线圈中的电压改变时，通过线圈形成的磁场以所描述的时间常数进行改变。即使总体上流动通过线圈的电流明显较快速地进行改变，那么磁场的改变在根据本发明的具有并联的电流通路rq的线圈绕组中也是相对缓慢的。这在于，在横向通路中流动的电流能够很快速地进行改变，但是在电流流动方面的改变仅仅很缓慢地从横向通路换向到线圈绕组的超导的螺旋形的主通路中。

通过对由电耦联层促使的在相邻的卷起部之间的横向传导能力进行设计，能够针对给定的线圈电感l对期望的时间常数进行调整。一般，在卷起部的较高的电耦联部的情况下有效的r较小并且由此用于充电和放电的时间常数提高。但是，在许多应用中还能够考虑处于毫秒范围之上的相对高的充电和放电时间，因为电耦联层同时保护超导的线圈机构以免提前的骤冷。在此，有效的电时间常数能够根据针对要承受的电流、耐压强度和必要的充电速度的必要的边界条件通过合适地选择材料的比电阻和耦联层的层厚度有针对性地进行调整。

根据本发明的线圈机构的重要的优点在于，通过在相邻的卷起部之间的电横向连接部提供有效的保护以免由于骤冷受到损伤。用于所述保护作用的机构如下地起作用：只要在线圈绕组中流动的电流处于线圈绕组的临界电流之下，电流就几乎无损失地流动经过螺旋形的电主通路，即流动经过条形导体的在绕组之内螺旋形地布置的超导的层。当例如由于故障情况超过超导的线圈绕组的临界电流时，那么总电流的越来越大的份额能够以上升的电流通过附加的通过耦联层提供的横向连接部直接从卷起部流动到卷起部。在此，在所述并联的电流通路中的上升的电流的越来越大的部分的承担在相对弱的局部的加热的情况下发生，因为从卷起部到卷起部的间距短并且在耦联层中提供大的材料横截面（即全部的层面积）用于电流传输。而且即使在耦联层中由于欧姆损失释放热量，那么这就在较大的区域中发生并且没有在超导的层的紧密地定位的部位处发生。由此，通过由电耦联层提供的横向连接部，由于在超过线圈绕组的临界电流时突然的局部的加热的超导性能的消失以及超导体的损伤的风险被明显降低。

本发明的有利的设计方案和改进方案由从属于权利要求1的权利要求以及如下的描述中得出。

因此，超导的层尤其能够涉及高温超导的层。高温超导体（hts）是具有在25k之上的跃变温度的超导的材料并且在一些材料等级中为在77k之上，其中，运行温度能够通过以不同于液态的氦的低温物（kryogenen）的冷却来实现。hts材料是特别有吸引力的，因为所述材料取决于运行温度的选择能够具有高的上临界磁场以及高的临界电流密度。

高温超导体能够例如具有硼化镁或氧化物陶瓷的超导体，例如reba2cu3ox（缩写rebco）类型的化合物，其中，re代表稀土元素或这样的元素的混合物。

根据第一有利的实施方式，用于线圈绕组的充电和/或放电的时间常数能够在0.1秒与10分钟之间的范围中。这样的在根据本发明的值范围中的区间中更确切地说低地选择的时间常数能够尤其通过如下方式来实现，即在预设的线圈电感l的情况下通过耦联层提供的横向连接部的电阻相对高地进行选择。对此，耦联层的相应的比传导能力能够相对低地进行选择和/或耦联层的层厚度能够相对高地进行选择。总体上，这样的相对短的时间常数的选择在对于线圈绕组的应用相对短的充电和放电时间是必要的时候是特别有利的。通过相邻的卷起部的借助于耦联层那时存在的适度的电耦联部，对于在此所描述的设计，虽然电耦联部在此还相对弱，已经能够实现对绕组的显著的保护以免在骤冷时局部的过热。

根据备选的第二有利的实施方式，用于线圈绕组的充电和/或放电的时间常数能够处于在10分钟与2小时之间的范围中。这样的相对高的时间常数能够尤其通过如下方式来实现，即在预设的线圈电感l的情况下通过耦联层提供的横向连接部的电阻相对低地进行选择。对此，耦联层的相应的比传导能力能够相对高地进行选择和/或耦联层的层厚度能够相对低地进行选择。总体上，这样的相对高的时间常数的选择当对于线圈绕组的应用能够承受相对长的充电和放电时间时是特别有利的。通过相邻的卷起部的借助于耦联层在此相对强烈的电耦联部，对于在此所描述的设计，能够实现对绕组的还明显更强烈的保护以免在骤冷时局部的过热。

一般有利地，电耦联层至少能够布置在条形导体的侧上，所述侧承载超导的层。换言之，也就是说，超导的层（直接或间接地，在后者的情况下也就是说在中间层上）能够由耦联层遮盖。

在所述实施方式中，特别有利地，能够在超导的层与耦联层之间布置有附加的平面的正常传导的遮盖层。所述遮盖层能够特别优选地直接与超导的层连接。这样的正常传导的遮盖层的重要的优点是，其相对于超导的层形成正常传导的并联电阻，其尤其直接与所述超导的层电连接。这样的正常传导的遮盖层能够特别优选地由金属材料（也就是说，金属或金属合金）形成。遮盖层的材料能够特别优选地包括铜或银或甚至基本上由所述材料制成。在所述实施方式中，那么被施加在遮盖层上的耦联层促使在给定的导体卷起部的处于上方的遮盖层与下一个相邻的导体卷起部（也就是说，例如下一个基质层）的典型地同样有导电能力的处于下方的层之间的足够的电耦联部。备选地或附加地，这样的遮盖层但是还能够施加在基质的背离超导体的侧上。其还能够围绕整个处于其下的层结构。

一般地并且独立于遮盖层的可选的存在，耦联层能够有利地布置在条形导体的承载超导的层的侧上。备选地或附加地，耦联层但是还能够布置在条形导体的背离超导的层的侧上。尤其可行的是，耦联层布置在条形导体的两个主要面上。在该实施方式中，耦联层能够围绕导体复合件，尤其在其整个横截面上进行围绕，从而导体复合件的侧也由所述耦联层遮盖。

一般有利地，条形导体的基质能够由正常传导的材料形成。也就是说，在该实施方式中，基质还有助于在各个相邻的卷起部的超导的层之间的电横向连接部。然而，基质的有传导能力的设计方案不是强制性必须的：原则上足够的是，给定的卷起部的超导的层与同一卷起部的电耦联层起传导作用地连接并且所述电耦联层与相邻卷起部的某个有导电能力的层连接，其然后又有导电能力地与所述相邻卷起部的超导的层连接。也就是说，仅仅必须以合适的方式借助于耦联层促成在相邻的卷起部的超导的层之间的电连接。如果基质本身没有导电能力，那么超导的层的这样的电连结备选地还能够通过围绕的有导电能力的稳定层来实现。

特别优选地，在条形导体中，耦联层能够作为直接涂层施加在处于其下的层上。这样的直接涂层应该理解为，在此耦联层作为固体的层首先在原位（insitu）形成在导体复合件上。也就是说，其应该尤其不作为事先生产的固体的层存在，所述固体的层随后才与导体复合件连接。在此，能够考虑不同的涂层方法，例如由气相、由气溶胶或但是原则上还由溶液或熔液。必要时，耦联层一般还能够通过相关的主要面的材料与周围的介质的化学反应来产生。条形导体的直接涂层的特别的优点在于，耦联层由此很紧密地贴靠到导体复合件的剩余的层处并且由此避免在导体复合件与耦联层之间的较大的空隙。当固体的绝缘条随后与导体复合件连接并且尤其在导体复合件的边缘处绝缘层的几何形状的完美的匹配是不可行时，这样的空隙根据现有技术例如容易在绝缘层中出现。对于绕组包和尤其其超导的层到外部的冷却体或冷却介质处良好的热连结，避免掉这样的空隙是有利的。

在具有直接涂层的实施方式与上面提及的具有在两侧或甚至围绕地对耦联层进行施加的变型方案相组合的情况下，能够得出，对所提及的“处于其下的层”进行变换。例如能够在条形导体的下侧上将耦联层作为直接涂层施加在基质上，而其在条形导体的上侧上作为直接涂层要么施加在超导的层上要么施加在处于其上的遮盖层上。在围绕的变型方案中，耦联层附加地还平放在整个层堆叠的所有的侧边缘上。在此，那么所提及的“处于其下的层”应该理解为“相应地处于其下的层”。

一般有利地，耦联层能够具有在1µm与100µm之间、尤其在2µm与20µm之间或甚至在2µm与10µm之间的范围中的层厚度。在所提及的范围中的层厚度尤其适用于在均匀的分开的情况下保证从卷起部到卷起部足够好的能够调整的电耦联部。在此，层厚度尤其是足够低的，以便总体上获得薄的条形导体并且因此实现在线圈绕组中的相对高的电流密度。尤其在与直接涂层的变型方案相组合时，相对较薄的层厚度是有利的，以便在绕组中实现很高的电流密度。

一般有利地，耦联层的材料能够包括半导体材料、无机金属化合物和/或金属有机化合物。尤其能够涉及金属的化合物（或必要时还涉及多种化合物的混合物），所述金属形成基质（或至少包含在所述基质中）和/或所述金属形成正常传导的遮盖层（或至少包含在所述遮盖层中）。也就是说，尤其能够涉及无机的和/或金属有机的铜化合物、铁化合物或镍化合物。在这种实施方式中，耦联层能够通过在基质或遮盖层的表面上的原位反应由包含在此处的材料形成。例如铜氧化物能够通过铜的氧化形成，所述铜形成基质或遮盖层。以相似的方式能够由其它的金属、其它的氧化物或还有镍形成。例如无机盐（例如铜硫酸盐）还能够通过金属与相应的无机反应物的反应形成或金属有机化合物通过与相应的有机反应物的反应在原位形成在相应的金属表面上。根据第一优选的实施变型方案，可行的是，已经以超导的层进行涂层的基质设有附加的耦联层。在此，重要的是，保持这样的反应条件（尤其低的反应温度），其中，超导的层没有被损伤。备选地，然而原则上还可行的是，耦联层在以超导体进行涂层之前已经施加到基质的背侧上，从而反应条件能够在不考虑超导的层的情况下进行选择。备选地或附加地，还可行的是，耦联层在一侧施加到本身稳定的遮盖层上，在所述遮盖层然后在另一侧上与经超导体涂层的基质连接之前。然后还能够在不考虑超导的层的情况下选择反应条件，并且还能够应用较高的例如为200℃和更高的反应温度。最后提到的变型方案（其中，反应条件能够在不考虑敏感的超导体的情况下进行选择）特别适用于分开陶瓷层，如氧化物和氮化物。

作为用于耦联层的半传导性的材料尤其适用的是所添加的金刚石、硅、锗、镓、砷和/或具有所述元素的化合物。在此，所提及的材料可选地还能够添加有其它的物质，以便实现期望的比电阻。在应用金属或石墨烯作为耦联层的材料成分时，能够是适宜的是，通过将另外的不太有导电能力的成分添加到所述层中来提高整个层的比电阻。在此，各个成分不必均匀地彻底混合，而是可能还能够是有利的是，多个成分例如在夹层状的层变换（schichtwechsel）中与彼此交替，以便调整期望的电耦联部。

一般地并且独立于准确的材料选择，有利的是，耦联层由具有半传导性能的材料形成。这样的耦联层尤其通过比电阻的负的温度系数出众。附加地，比电阻能够处于在10^-6ohm∙m与10⁵ohm∙m之间的范围中。这样的半传导性的耦联层能够是特别有利的，以便调整相邻的卷起部的适度的电耦联部。这样的适度的耦联部能够是特别有利的，以便在同时不太强烈地提高线圈绕组的充电和放电时间的情况下实现足够的保护作用以免在骤冷时受到损伤。

备选地或附加地，电耦联层但是还能够具有有导电能力的金属材料。尤其能够涉及有相对差的传导能力的金属，例如具有在10^-7ohm∙m之上的比电阻。由这样的金属材料制成的耦联层能够例如具有相对高的层厚度，尤其在20µm之上的范围中的层厚度，以便尽管有高的比传导能力也实现具有时间常数的期望的设计的适度的电耦联部。

备选地或附加地，电耦联层但是还能够具有带有在10⁵ohm∙m之上的比电阻的材料。如此绝缘的材料能够尤其当期望有相对弱的电耦联部时是有利的。然后，尤其能够调整相对低的时间常数。在该实施方式中能够是有利的是，耦联层具有多个分布在层上的缺陷部位。这样的缺陷部位能够例如是在绝缘层中的空隙，其中，待通过耦联层进行耦联的有传导能力的层的直接的电连接得到实现。例如能够在两个金属的层之间将电耦联层实现为薄的树脂层，其虽然本身是电绝缘的，但是其如此薄，使得其仅仅填满在金属的层的天然的表面粗糙的尖状物（spikes）之间的空隙。在尖状物的部位处，绝缘层被中断，从而在此存在有多个分布在层上的缺陷部位。备选地，还能够考虑的是，例如在有导电能力的穿孔板中的孔通过薄的绝缘层进行填充，以便总体上调整对于横向电阻rq的期望的值。

一般地，也就是说，电耦联层还能够具有有机材料，其例如是电绝缘的。这样的层一般能够例如通过有机聚合物、尤其油漆和/或树脂来实现。

电线圈机构能够有利地涉及例如在电机中（在转子中和/或在定子中）、在变压器中和/或在超导的能量存储器中（例如在smes=超导的磁能量存储器中）的线圈机构。

附图说明

随后，根据一些优选的实施例参考附上的附图来描述本发明，其中：

图1示出通过根据现有技术的线圈机构的示意性的局部图示，

图2示出根据本发明的一个实施例的线圈机构的示意性的局部图示，

图3和图4示出在这样的线圈机构中的条形导体的示意性的横截面图示，以及

图5示出这样的线圈机构的磁通量取决于电流的关系的示意性的图示。

具体实施方式

在图中，相同的或功能相同的元件设有相同的附图标记。

图1示出来自具有根据现有技术的线圈绕组23的线圈机构21的局部。示出在绕组的边缘区域中的线圈绕组23的横截面的部分区域。线圈绕组23在此包括多个卷起部wi，其中在此示例性地仅仅完整地示出两个卷起部的边缘区域并且部分地示出两个毗邻的卷起部的边缘区域。各个卷起部wi通过将条形导体1卷上来形成，其结构现在更详细地进行阐释。因此，条形导体1具有金属的基质3，在其一个主要面上构造有平面的超导的层5。所述超导的层5由正常传导的遮盖层7进行遮盖，所述遮盖层同样能够由金属材料、例如铜和/或银形成。所示出的层中的每个能够包括多个子层并且在各个层之间还能够布置有附加的中间层，尤其一个或多个在基质3与超导的层5之间的缓冲层。在所述根据现有技术的条形导体1中，如此形成的导体复合件通过电绝缘的塑料条10缠绕。所述绝缘件用于相邻的线圈卷起部wi的电分离。

在图1的传统的线圈机构21中有问题的是，一方面线圈机构相对于在突然的骤冷时薄的超导的层5的热损伤是相对无抵抗力的。传统的线圈机构21的另外的缺点是，绝缘件10是相对厚的。也就是说，通过其对条形导体1的总厚度的贡献，潜在地在整个线圈绕组23中能够实现的电流密度还被限制。

图2示出通过根据本发明的一个实施例的线圈机构21的示意性的局部图示。所述图示类似于在图1中的传统的线圈机构的图示。在此也示出线圈绕组23的边缘区域，也就是说，例如扁平线圈的下侧。与图1的线圈机构不同，在此形成绕组的条形导体1没有以绝缘件10进行缠绕，而是设有围绕的电耦联层11。所述耦联层11能够作为直接涂层施加在导体复合件上，其中，所提及的导体复合件相似于在图1中通过金属的基质3、布置在其上的超导的层5、布置在其上的正常传导的遮盖层7以及可选地另外的在此未示出的中间层形成。

在图2的线圈元件21中，整个条形导体1比在图1的传统的线圈元件21中明显更薄地进行构造。一方面，电耦联层11比在传统的线圈绕组中的绝缘件10更薄地进行构造。另一方面，基质3和正常传导的遮盖层7在此也相对薄地进行选择。所有这些有利于在所述线圈绕组23中的相对高的电流密度。

然而，在图2的线圈机构与图1的线圈机构之间的主要的区别在于，电耦联层11将线圈绕组的相邻的卷起部wi如下地与彼此电连接，使得实现在相邻的卷起部的超导的层5之间的横向传导能力。用于所述横向连接部（关于线圈卷起部的长度）的有效的电阻在图2中仅仅非常示意性地表明为rq。在图2的示例中，毗邻超导的层5的层3和7同样构造为金属的导体。与此相对，耦联层11在该示例中由半传导性的材料形成。由此，总体上在相邻的卷起部的超导的层5之间得出有适度传导能力的横向连接部。耦联层11的层厚度和比电阻和由此横向连接部的电阻rq如此进行调整，使得在与线圈绕组的总电感相互作用下得出在0.02秒与2小时之间的用于充电和放电的时间常数。

备选于在图2的示例中存在的半传导性的耦联层11，所述耦联层但是还能够由具有一些缺陷部位（也就是说，空隙）的绝缘的材料形成。在此，在缺陷部位的区域中能够实现在给定的卷起部的有传导能力的基质3与相邻的卷起部的金属的遮盖层7之间的电连接，例如通过在相应的金属的层中的尖状物，其穿过电绝缘的耦联层11。

根据另外的可行的备选方案，耦联层但是还能够由具有适度导电能力的金属材料形成，其具有相对高的层厚度。在该实施方式中，横向连接部的电阻还能够合适地进行调整，以便在与线圈绕组的电感的相互作用下在所提及的值范围之内调整时间常数。

图3示出条形导体1的示意性的横截面视图，所述条形导体能够应用在根据本发明的线圈机构中并且总体上能够相似于图2的条形导体进行构建。条形导体1包括金属的基质3，其具有两个主要面31a和31b。在第一主要面31a上通过在此未示出的缓冲层的堆叠使平面的超导的层5分开。所述超导的层5又由金属的遮盖层7进行遮盖。所述遮盖层7能够例如由铜或银或这两种材料的堆叠制成。基质、超导的层5和遮盖层7以及未示出的缓冲层共同形成导体复合件9。所述导体复合件9在此在其整个横截面上由电耦联层11围绕。所述电耦联层导电地或半传导性地或电绝缘地具有多个分布在所述层上的缺陷部位（空隙）。其负责在以所述条形导体1构建的线圈绕组的之内从卷起部到卷起部的足够的电耦联部。耦联层能够例如构造为薄的半导体层。在此，半传导特性能够要么通过添加本身没有传导能力的材料（例如金刚石）和/或还能够通过本身半传导性的材料来实现。通过添加金刚石能够例如实现在低至10^-6ohm∙m的范围中的低的比电阻。但是还能够考虑许多其它的材料用于所述耦联层11。

通过放弃以绝缘件10缠绕条形导体，可行的是，整个条形导体的厚度d1很薄地进行选择。例如通过直接涂层施加的耦联层11的厚度d11能够有利地比传统的绝缘膜片明显更薄地进行选择。基质的厚度d3和/或遮盖层的厚度d7并且由此还有整个由耦联层11围绕的导体复合件的厚度d9能够同样很薄地进行选择，以便总体上实现高的电流密度。

图4示出备选地设计的条形导体的示意性的横截面视图，如其同样能够应用在根据本发明的线圈机构21中那样。所基于的导体复合件9类似于或非常相似于图3的导体复合件9进行构建。耦联层11也由具有相似的特性的材料形成。然而，例如与图3不同，所述耦联层不是作为围绕的层，而是仅仅在一侧在导体复合件上被分开。在图4的示例中，耦联层在导体复合件9的第一主要面33a上被分开，所述第一主要面相应于基质3的第一主要面31a。所述基质的第一主要面是如下面，在所述面上施加有超导的层5。其还相应于条形导体1的第一侧35a。通过这样的在条形导体1的所述第一侧上的耦联层11，在由条形导体制造绕组时同样实现彼此相继的卷起部的足够的电耦联部，因为金属的层始终通过半传导性的、传导的或至少设有缺陷部位的耦联层11连接。例如类似于图2，在此还能够很薄地构造各个层厚度。因为耦联层11在此仅仅在一侧进行施加，所以条形导体1的总厚度d1甚至还能够更薄地进行选择。

在图5中示出磁通量b与在根据本发明的一个示例的线圈机构中的电流i的关系的示意性的图示。在所述线圈机构中，耦联层由半传导性的材料形成，由此实现相邻的卷起部的适度的电耦联部。这实现了一种保护以免在高电流的情况下损伤超导体。所述保护功能在下面应该结合图5更详细地进行阐释。在此，曲线51示出磁通量b取决于电流i的理论的线性的走向，所述电流对于传统的卷起绝缘部的线圈能够是期待的。与此相对，曲线53示出实际观察到的用于根据本发明进行设计的线圈机构的磁通量b的走向。对于明显低于临界电流55的低电流i，实际的曲线53基本上跟随线性的理论的曲线51，因为导体材料在此是超导的并且通过绕组的电压下降能够相应地被忽略。流动通过线圈机构的电流由此基本上流动通过线圈卷起部的超导的材料（也就是说，螺旋形的主通路）。但是当在超导的材料中的电流达到临界电流55的范围时，通过绕组的超导的部分的电压下降不再能够被忽略。因此，在临界电流55的范围中其它的通路与电流传输也是相关的，因为其电阻与超导体材料的现在根据u-i特征线迅速上升的电阻相比不再是能够被忽略的。这不仅对于传统的卷起绝缘部的线圈绕组来说而且对于根据该实施例的具有卷起部的电耦联部的线圈绕组来说是基本的。在卷起绝缘部与卷起耦联部之间的重要的区别是，在卷起部之间以绝缘件进行卷绕时主要的并联的电流通路引导通过条形导体的正常传导的部分，也就是说例如金属的基质和/或金属的遮盖层。这首先在绕组的在其中超导首先被瓦解的区域中导致在条形导体的相关的正常传导的部分中的强烈的局部的产热，换言之，导致所谓的热点的形成。这又导致线圈绕组的所谓的骤冷，也就是说，换言之，由于超导体材料的过热和由此所引起的超导体的跃变温度被超过而导致超导特性完全被瓦解。如果现在通过主动的措施不能够足够快速地降低在线圈中的电流，则这些部位甚至能够如此程度地被加热，使得其最终引起条形导体的不能修复的损伤并且由此引起线圈的破坏。

在根据本发明的具有电耦联层的实施方案中，这样的骤冷能够通过如下机构来避免：即在此，在耦联层上形成附加的并联电流通路（具有电阻rq），其作为从卷起部到卷起部的横向连接部起作用。虽然耦联层可能仅仅促使适度强烈的电耦联部，但是当达到临界电流55时，基于所述横向连接部的短很多的路径和大很多的横截面，电流的明显的份额能够流动经过所述通路。整个通路在此作为一种串级（kaskade）由彼此相叠的卷起部的各个横向连接部的串联组合而成。因为从卷起部到卷起部的间距如此短并且用于所述电流通路的材料横截面如此大，所以在此不发生特别强烈的局部的加热，所述加热会导致绕组的局部的过热。由此，线圈机构能够在总电流i的情况下进行运行，所述总电流明显能够处于临界电流55之上。在此，2或更大的因素能够在第一试验中得到实现。在所述运行模式中，所谓的“剩余电流”（也就是说，大约超过临界电流55的电流）流动通过横向电流通路，而此外大约相应于临界电流55的电流流动通过超导的绕组并且导致几乎恒定的磁通量b的形成。由此，也就是说，对于在临界电流55之上的电流，所观察的在磁通量方面的高地（plateau）得到实现，虽然电流i的总值超过临界电流55。相对于具有卷起绝缘部的传统的绕组，所述卷起耦联部的主要的优点是，超导特性即使在处于临界电流之上的总电流的情况下也不被瓦解并且线圈绕组通过“无害的并联电流通路”因此得到保护以免导体材料的骤冷和热损伤。也就是说，其具有提高了的电稳定性。

为了得到所描述的保护功能，与现有技术相比必须考虑用于绕组的充电和放电的较高的时间常数，其如上面所描述的那样通过不同的电流通路的并联得出。然而，通过相应的电流通路的电阻和电感的正确的协调能够调整对于相应的应用还能够承受的充电速度。

附图标记列表

1条形导体

3基质

5超导的层

7正常传导的遮盖层

9导体复合件

10绝缘件

11电耦联层

21线圈机构

23线圈绕组

31a基质的第一主要面

31b基质的第二主要面

33a导体复合件的第一主要面

33b导体复合件的第二主要面

35a条形导体的第一侧

35b条形导体的第二侧

51理论的线性的走向

53实际的走向

55临界电流

b磁通量

d1条形导体的总厚度

d3基质的层厚度

d5超导的层的层厚度

d7遮盖层的层厚度

d9导体复合件的层厚度

d11保护层的层厚度

i电流

rq横向连接部的电阻

wi卷起部。