渍，以形成通过第二树脂浸渍结合在一起的整体线圈结构。
[0036]在根据本发明的组装中，有必要提供布置将用于每个线圈的线的端部引出。这可使用与形成扁平线圈对时使用的技术类似的技术来实现。图4A示出扁平线圈102对100的示例。对于便于理解，分离地示出两个扁平线圈，其由带状导体缠绕而成。特别地，导体的中点106位于线圈的轴向内部末端，而导体的端部104位于线圈的径向外部末端。概念地，这可通过4B表示的方法来实现。如图4B所示，提供可以是线圈轴颈(线圈模具的一部分)的心轴120，超导线从两个线轴122、124在相对方向上缠绕在心轴120上。基于该概念的更实际的布置对本领域技术人员来说是显然的。用于缠绕这种线圈的线不必是图4A所示的带状，而是更常规的圆形或矩形截面的线。
[0037]图4C示意性示出根据这种布置形成的部分完成线圈的部分横截面。示出的心轴120具有足以保持若干线圈10、16的轴向长度。示出侧颊132、134、136，其用于限定出缠绕空腔。在该示例中，匝B1-B6由第一线轴122形成，而匝Al-All由第二线轴124形成。用于缠绕线圈的起点126是匝Al和BI的交点，如图4B所示。如图4C所示，线轴之一(在该情况下为122)可仅提供足够的匝(B1-B6)来从起点126延伸到线圈的径向外表面，以提供对线的端部104的接近。来自相应线轴的匝的图形可以改变，例如以在失超情况下限制相邻匝或相邻层之间的电压。
[0038]位于缠绕颊134、136之间的所示部分形成的线圈可以是主线圈。当线圈被完全缠绕时，可移除侧颊134，间隔件线圈可缠绕进侧颊132和所示主线圈之间的间隙中。完成的主线圈可相应地用作侧颊，以缠绕相邻的间隔件线圈。相应地对于主线圈和间隔件线圈，这可以在心轴120的长度上重复，直到缠绕所有需要的线圈为止。在间隔件线圈设计成传导反向电流的示例中，当开始缠绕间隔件线圈时，缠绕的方向可以改变，或者间隔件线圈可以在与主线圈相同的方向上进行缠绕，只不过反过来电连接。在每个线圈的情况下，线的端部104存在于径向外表面，使得线圈相对简单地电连接到彼此，并电连接到辅助电路。
[0039]在制造本发明的超导柱形磁体的一个优选方法中，将线圈缠绕在单个柱形心轴上，如上所述。然后，在筒管(bobbin)和线圈周围组装浸渍模具，以提供浸渍空腔。优选地在真空下将热固性树脂引入空腔中。当设定了树脂时，移除模具和心轴以留下自支撑的浸渍线圈结构。心轴可具有轻微锥度以帮助移除。当针对每个线圈计算所需匝数时，在设计阶段必须考虑这种锥度的影响。
[0040]在替代方法中，分离地预制备的浸渍线圈可布置在这种心轴上，可以建立模具，并执行第二树脂浸渍，移出模具和心轴以留下本发明的自支撑线圈结构。这种实施例提供了具有连续共同内径的一系列线圈。在其它布置中，具有不同内径和外径的预制备和浸渍线圈可通过结合而组装在一起，例如使用热固性树脂。
[0041]本发明的柱形超导线圈布置是自支撑的，不具有承重线圈架(former)。
[0042]主线圈和间隔件线圈可通过由单个线段缠绕(其中，对于间隔件线圈，与主线圈相比，缠绕方向反向)或者通过缠绕每个线圈作为分离线段并在组装磁体期间在恰当方向上电连接分离线段而串联电连接。
[0043]在本发明的替代实施例中，间隔件线圈可以由抵抗线而不是由上述电流传导的超导线缠绕，抵抗线通常不会传导电流。这种实施例的可能益处包括用于间隔件线圈的线的成本降低以及可使用间隔件线圈加热超导主线圈来扩散失超，以在失超开始的情况下保护主线圈。间隔件线圈可电连接到失超传播电路，在失超开始时，失超传播电路给间隔件线圈提供电流。或者，间隔件线圈可均是抵抗线的闭环。在这种实施例中，由失超引起的超导主线圈中电流的突然下降可在间隔件线圈中感应出相反电流，导致加热会传播失超的间隔件线圈。
[0044]这种抵抗线的横截面优选地与用于磁体线圈的超导线相同，并由与超导线的基质材料相同的材料(通常为铜)构成。这保证这种抵抗性间隔件线圈的热收缩紧密匹配磁体线圈的热收缩。
[0045]然而，使用超导线用于间隔件线圈提供了优点，可通过具有间隔件线圈来改进失超传播，并可整体上缩短磁体结构，在主线圈中失超的情况下，间隔件线圈本身失超并加热。
[0046]在各情况下，使用反向电流传导的间隔件线圈代替常规间隔件会降低或消除由线圈和间隔件的不同热收缩导致的接合应力。在抵抗性间隔件线圈的情况下，由于本发明的主线圈和间隔件线圈通常由相同材料或者基本相同材料形成，所以明显消除了主线圈和间隔件之间的不同热膨胀或收缩。
[0047]在超导间隔件线圈的情况下，所有可用于帮助产生均匀磁场。如本领域技术人员所知，如通过常规计算机辅助设计工具所实现的，在产生均匀磁场的区域中引入反向电流传导的线圈，同时允许总磁体长度减少。
[0048]本发明被认为特别适合于相对低场强、相对低成本装置，所需低温保持器的成本明显比所用线的成本多。通过本发明实现的缩短的低温保持器的成本会降低，这会抵销使用的额外超导线的成本。
[0049]尽管本发明可应用于具有任意数量主线圈和间隔件线圈的柱形超导磁体，但是对根据本发明的柱形磁体的最低要求是由间隔件线圈16(其可以是超导的或抵抗性)分隔开的两个超导主线圈10。
[0050]在一些柱形超导磁体中，如图5的局部横截面示意性示出，线圈的中央区域24可如上所述般设置，端线圈22可分离地形成，并附接到如上所述结构24的轴向末端。通常，这种端线圈22具有比相关结构24的线圈更大的径向范围a，即内径和外径之差更大。例如常规非导电块形式的间隔件26可设置成相对于结构24将端线圈22安置在正确位置。或者，间隔件线圈可设置在结构的轴向末端，以用为这种间隔件26。
[0051]在一些实施例中，如图6所示，轴向范围b小于间隔件线圈16的绝缘间隔件21可设置在间隔件线圈16和邻近主线圈10之间。这种间隔件可优选地是环形的，在间隔件线圈的圆周周围恰当地延伸。
【主权项】
1.一种柱形超导磁体结构(24)，包括相应地由间隔件线圈(16)轴向间隔开的两个超导主线圈(10)，所述主线圈和所述间隔件线圈在单个自支撑结构中结合在一起。
2.如权利要求1所述的柱形超导磁体结构(24)，其中，所述间隔件线圈由超导线形成，并布置成在与所述主线圈传导的电流相反的方向上传导电流。
3.如权利要求1所述的柱形超导磁体结构(24)，其中，所述间隔件线圈由抵抗线形成，并存在于对应于每个主线圈的径向中点的径向位置处。
4.如权利要求3所述的柱形超导磁体结构(24)，其中，所述间隔件线圈电连接到失超传播电路。
5.如权利要求3所述的柱形超导磁体结构(24)，其中，所述间隔件线圈电连接为闭环。
6.如权利要求1或3所述的柱形超导磁体结构(24)，其中，所述间隔件线圈的端部未电连接。
7.如权利要求1或2所述的柱形超导磁体结构(24)，其中，所述间隔件线圈由超导线形成，并布置成与所述主线圈传导的电流密度相比，传导具有更低电流密度的电流。
8.如前述权利要求任一项所述的柱形超导磁体结构，其中，所述间隔件线圈的内径基本上等于所述主线圈的至少一个的内径。
9.如权利要求8所述的柱形超导磁体结构，其中，所述间隔件线圈的内径等于所述主线圈的至少一个的内径。
10.如前述权利要求任一项所述的柱形超导磁体结构，其中，所述间隔件线圈的外径基本上等于所述主线圈的至少一个的外径。
11.如权利要求10所述的柱形超导磁体结构，其中，所述间隔件线圈的外径等于所述主线圈的至少一个的外径。
12.如前述权利要求任一项所述的柱形超导磁体结构，其中，所述主线圈和所述间隔件线圈在单个树脂浸渍步骤中整体结合在一起。
13.如权利要求1-11任一项所述的柱形超导磁体结构，其中，所述线圈在第一树脂浸渍步骤中分离地形成，然后在模具中组装在一起，并在第二树脂浸渍步骤中由树脂浸渍，以形成整体结构。
14.如前述权利要求任一项所述的柱形超导磁体结构，其中，所述间隔件线圈和所述主线圈具有相同类型的线。
15.如前述权利要求任一项所述的柱形超导磁体结构，其中，所述间隔件线圈和所述主线圈具有相同的匝密度。
16.如前述权利要求任一项所述的柱形超导磁体结构，其中，轴向范围b小于所述间隔件线圈的轴向范围的的绝缘间隔件(19)设置在间隔件线圈和邻近的主线圈之间。
17.—种磁体结构，包括: -如前述权利要求任一项所述的柱形超导磁体结构(24);以及 -分离地形成的环形端线圈(22)，附接到所述柱形超导磁体结构的轴向末端。
18.如权利要求17所述的柱形超导磁体结构，其中，所述端线圈(22)的径向范围a大于柱形超导磁体结构(24)的线圈。
19.如权利要求17或18所述的柱形超导磁体结构，其中，非导电间隔件(26)设置成相对于所述柱形超导磁体结构(24)将所述端线圈(22)安置在正确位置。
20.如权利要求17或18所述的柱形超导磁体结构，其中，间隔件线圈(26)设置在整体结构(24)的轴向末端，以相对于所述柱形超导磁体结构(24)将所述端线圈(22)安置在正确位置。
21.如权利要求2或7所述的柱形超导磁体结构，其中，所述间隔件线圈与所述主线圈串联电连接。
【专利摘要】一种柱形超导磁体结构(24)，包括相应地由间隔件线圈(16)分隔开的两个超导主线圈(10)，所述主线圈和所述间隔件线圈在单个自支撑结构中结合在一起。
【IPC分类】H01F6-02, H01F6-06, G01R33-3815
【公开号】CN104781684
【申请号】CN201380057042
【发明人】G.赫顿
【申请人】英国西门子公司
【公开日】2015年7月15日
【申请日】2013年11月11日
【公告号】EP2917752A2, WO2014072506A2, WO2014072506A3