专利名称：使用超导体的鞍形线圈绕组及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种在管外表面上使用超导体的鞍形线圈绕组，包括轴向 延伸的直的绕组段和在它们之间在相对置的端侧弯曲的构成绕组端头的端 侧绕组段。此外，本发明还涉及一种此类线圈绕组的制造方法。由JP06-196314A可知一种相应的用于制造这种线圈绕组的方法。
技术背景在超导技术的领域，长期以来在高能及粒子物理或电机领域采用鞍形 线圈绕组。在这里，通常采用包含传统的有低越变温度Tc的金属超导材料 的导体，所谓的Low-Tc-Supraleitermaterial (简称LTS材料)。也就是说， 相应的导体可以比较容易和不损失其超导特性地弯曲成包括轴向延伸的直 的绕组段和在它们之间在对置的端侧弯曲构成绕组端头的端侧绕组段的鞍 形。或者，在绕组内的导体最终成型后才按所谓的"Wind-and-React"技术 形成或调整它们的超导特性。已知一些所谓的High-Tc-Supraleitermaterial (筒称HTS材料)，它们是 有高越变温度的氧化物超导材料，人们也试图用由这种材料组成的导体制 造相应的绕组。由前言列举的JP 06-196314A可知一种相应的建议。在JP 2003-255032A中也提及将这样的导体使用于鞍形线圈绕组的可能性。然而 在这里存在的疑难问题是，使用这种有足够载流能力或临界电流密度Jc的 材料加工的导体，迄今实际上只能制成带状，然而制成的带状导体对伸缩 非常敏感，并因而由于有损失载流能力或临界电流密度Ic的危险，所以只 能以很小的程度弯曲。因此人们普遍地放弃用这种带状的HTS导体制造鞍 形线圈绕组，而代之以将所谓的"赛车道式线圈"(英文"race track coils") 纳入计划之中。赛车道式线圈是一些扁平的绕组，其中匝圈始终处于绕组平面内。若 上下叠置这种赛车道式线圈，则此堆叠沿纵向没有开口 (所谓的"孔口 (Apertur)")。因此在有连续轴的旋转机械中，所述赛车道式线圏必须安置 在一个中心区的上面和下面(例如参见DE 19943783A1 )。所以在线圈绕组 沿轴向延伸的直的绕组段内造成一个空缺的未被绕组占据的空间，它导致 相应地减小可利用的磁场强度。通过使用鞍形线圈，亦即有端侧高度弯曲 的绕组端头的线圈绕组，形成了一个孔口。与之相关联，超导绕组可在例 如旋转机械内有效地使用，其前提条件是这些超导体可以在其超导特性方 面无损失的情况下适当变形。例j口在"IEEE Trans. Appl. Supercond.", Vol. 9, No.2， 1999年6月， 第1197至1200页中也记载了用于HTS电动机的赛车道式扁平的线圈绕组 和相应的线圈绕组的制造方法。还建议了 一些用带状HTS导体的圓锥形线圈绕组(参见WO 01/08173A1)。按这种线圈几何结构，尽管绕组制成曲拱形，但在这里各匪 圈的导体的直的分段以及在绕组端头区内仍总是处于一个公共平面内部。 导体的扁平侧平行于垂直地从线圈绕组伸出的轴线放置。已知还试图用带状HTS导体制造鞍形线圏绕组(参见"IEEE Trans. Appl. Supercond."， Vol. 9, No.2, 1999年6月，第293至296页)。但在那里记 载的绕组设计针对四极磁体只允许小的孔口 ；然而这种孔口对于例如-见定 用于电机双极式转子绕组的偶极绕组是不够的。一种已知的用于制造由伸缩敏感的超导体组成的线圈绕组的方法基 于，线圈绕组导体的超导特性要在巻绕过程结束成为其最终形状后才形成 (所谓的"Wind-and-React"技术；参见例如EP1471363A1 )。然而这通常械中备用的线圈绕组。发明内容因此本发明所要解决的技术问题是提供一种具有本文开头所述特征的 鞍形线圈绕组，其中消减了上面论及的疑难问题。尤其还要提供一种制造 方法，这种方法适合在使用已制成的带状导体、如尤其伸缩敏感的高Tc超 导体的情况下制造非平面的线圈绕组。涉及鞍形线圈绕组的技术问题通过权利要求1所述措施得以解决。据 此，所述鞍形线圈绕组应由一种平面的赛车道型式的线圈形状在管外表面 上变形制成，从而使它具有轴向延伸的纵侧绕组段和在它们之间延伸的构
成绕组端头的端侧绕组段，其中，线圈绕组的臣-用至少一个带状超导体构成，该带状超导体以其窄侧面朝管子外表面，-以及线圈绕组的匝在为鞍形时各有一个与在为平面的线圈形状时的 周长相比实际上不变的周长，所以在这些臣内所述至少一个带状导体，在 端侧绕组段顶点区域内，在管子外表面以其扁平侧相对于外表面法线有一 个倾斜角地朝线圏绕组的绕组中心方向倾斜地布置，其中，处于内部的臣 的倾斜角比处于外部的匝的倾斜角小。在这里，周长指的是超导体围绕着绕组中心、例如绕组铁心360°的一 个闭合循环的长度。在使用带状导体时，带的两个棱边分別决定周长。在 平面绕组的情况下这两个周长自然就是相等的。将鞍形线圈设计为，使这 两个周长在三维成形的线圈的情况下，与平面线圈的以及还包括相互之间 的周长相比，长度的改变最多差值为0.4%(优选地为0.3%或更好为0.2% )。 这一差值取决于具体的超导体结构以及它们在弯曲或伸长时超导特性的改 变。因此所述的差值也还有可能低于所列举的值。在这种情况下，即使沿 整个周长看仍可以保证与平面线圏相比带状导体的局部伸长或压缩应变最 大量为0.4% (优选地0.3%或更好为0.2%)。为了不降低在鞍形线圈内带 状导体的载流能力这是必要的。与线圈绕组的这种设计相关联的优点尤其在于，可以达到已制成的带 状导体的超导材料有效的磁场利用率，因为绕组直的部分处于一个在其中 使用相同数量的带状导体材料可以达到更大功率的区域内。此外，可以实 现绕组紧凑的布局，从而可以达到构成管外表面的区域有比较d、的直径。按本发明的线圈绕组的特征尤其在于，它的至少 一个导体在端侧的绕 组段区域内，以其扁平侧相对于外表面的法线朝线圈绕组的绕组中心方向 以特殊的方式倾斜布置。采用导体的这种设计，可以避免在绕组成形时导 致不允许的导体过度伸长。由从属权利要求可知按照本发明的线圈绕组一些有利的扩展设计。其 中所述线圈绕组的实施方式可以与从属权利要求之一的特征或优选地与源 自多项从属权利要求的特征相组合。例如线圈绕组可特别有利地用任何伸缩敏感的带状超导体构成。伸缩 敏感的带状超导体在本文中指的是任何预制的超导体，该超导体在其制成 后当按已知的方法构成鞍形线圈时要经受伸长或弯曲，这将导致明显恶化其超导特性，特别是其临界电流密度Ic比未伸长状态至少减小5%。尤其新 型氧化物陶资的高Tc超导体存在相应的危险。因此所述的线圈绕组优选地 可以具有至少一个用BPSCCO或YBCO材料构成的高Tc超导体。与之不同地，所述至少一个带状超导体可以用MgB2超导材料构成。有利地，至少一个带状超导体为了构成线圈绕组可以具有一个外观尺 寸之比(宽度w/厚度d)至少为3，优选地至少为5。现在正是可以用这种 超导体制造有鲜明鞍形的线圏绕组，而无需担忧破坏其超导特性。由管状外表面可以构成一根有圓形或椭圓形横截面的管，尤其一个圓 柱体外表面(实际的或虛拟的)。在这里，管外表面可以由一个支承绕组的管状体构成。与之不同地， 线圏绕组也可以设计为自支承的。因此在后一种情况下管外表面仅涉及一 个虚拟的〗艮想面。必要时也可以由管状外表面构成一根有弯曲轴线(实际的或虛拟的) 的管，不需要导体作不允许的过度伸长。这就是说，按本发明的措施并不 限于有直的侧绕组段的鞍形线圈绕组。为了避免超导体不允许的伸长/弯曲，有利地规定在为鞍形时各自的周 长与在为平面的线圈形状时的周长最多相差0.4% ，优选地最多相差0.3% 。 低于此值无需担忧导体的超导特性方面会发生退化。通常，线圈绕组有一个至少等于管径10%的径向高度，为的是具有鲜 明的鞍形。优选地，径向高度至少等于管径的30%。优选地，线圈绕组可以装在旋转机械内或在加速器磁体如门形加速器 磁体内，或构成所述设备的一部分。也就是说，正是这些设备要求有鲜明 鞍形的绕组。涉及制造线圈绕组的方法的技术问题通过由权利要求15得知的措施得 以解决。据此应采取下列方法步骤，亦即-由至少 一个预制的带状超导体构成平面的线圈形状， -在弯曲设备的管状外表面上借助压制变形为鞍状， -按鞍形固定所述线圈绕组的匝。所说明的有巻绕扁平线圈绕组并接着变形为鞍形线圈绕组特征的制造 方法其优点是，可以以简单的方式实施平面巻绕技术。相应的巻绕才几只需 要一根旋转轴。相比之下，在直接制造弯曲的鞍形线圏绕组时则可能需要 有至少两根旋转轴的更加昂贵的巻绕机。因此所述的方法可以实现经济地 制造绕组。有利地，所述制造相应的线圈绕组的方法附加地还可以-没计如下例如在构成平面的线圈形状时在端侧绕组段区:^或内可以将相邻匝之间 的距离规定为，在变形时和变形后总是达到各匝实际上周长不变。此外，为了构成平面的线圈形状可以安置一些间隔保持件以使相邻的 匝隔隔开，这些间隔保持件在变形步骤前再被拆除。通过在构成平面的线 圈形状时使用一些一些间隔保持件，可以调整各匝的周长，使它们在变形 为鞍形时的变化不超过上面说明的极限值。为了固定，对所述匝相宜地进行浇注或粘结。
下面借助附图更进一 步说明本发明，附图表示按本发明的线圈绕组或用于制造它的设备优选的实施方式。附图分别以示意图示出，其中图1表示作为按本发明的鞍形线圈绕组原始形状的赛车道式线圏绕组 斜视图；图2表示一种有两个鞍形线圈绕组的布局结构其最终形状的斜视图； 图3和图4表示按照本发明的鞍形线圈绕组第一种实施方式横截面图 或纵向视图；图5和图6表示这种线圈绕组另一种实施方式与图3和4相应的视图； 图7表示图4所示鞍形线圈绕组的绕组端头放大图； 图8表示按照图7的绕组端头处导体偏倾角与极角的关系图；以及 图9和图IO表示用于制造按照本发明的鞍形线圈绕组的弯曲设备俯视 图或横截面图。附图中相应的构件采用相同的附图标记。
具体实施方式
按本发明，在制造鞍形线圈绕组时应从一个赛车道类型的平面或扁平 的线圈形状出发。相应的线圈形状是众所周知的(参见例如DE 19943783A1);图l表示一种实施例。在那里用附图标记2'表示的线圈绕组
具有相对置的纵侧绕组段2a'和2d'以及在它们之间延伸的端侧的弯曲的绕 组段2b'和2c'。绕组2'应当用一个或多个带状超导体制成。为了构成线圈 绕组，竖立各自的带状导体，也就是说，用其窄侧面朝绕组平面围绕着巻 绕中心或绕组中心Z，例如围绕一个中央绕组铁心巻绕。在任意一匝内，导 体的一个周长应围绕中心Z巻一次绕360°，或通过两个纵侧绕组段2a'和 2d'以及端侧绕组段2b'和2c'各一次，在图中通过一条用U表示的虛线示出。 在使用带状导体时，带的两个棱边分别决定一个周长Ul或U2。在平面绕 组的情况下，这两个周长自然就是相等的。下面为了简化只说周长U,但在此始终指的是棱边的周长Ul和U2。 作为导体材料原则上考虑所有超导材料，尤其是那些伸缩敏感的超导 材料。例如所述至少一个带状超导体可以用MgB2超导材料构成。对于优选 的实施例选择已知的HTS材料之一。因此绕组2'用一个或多个带状HTS导 体构成，尤其(BiPb ) 2Sr2Ca2CuOx型(简称BPSCCO )或YBa2Cii30x型(简 称YBCO)。在这里HTS导体具有宽度w,它典型地大于3mm以及大多在 3mm与5mm之间。其厚度d在这里比宽度w小许多以及典型地小于0.5mm。 优选地，使用具有外观尺寸之比(宽度w/厚度d)至少为3、优选地至少为 5的HTS导体。现在按照本发明的线圈绕组从平的线圈形状出发设计为，使这两个周 长Ul和U2在三维线圏的情况下，与平面线圈的以及还包括相互之间的周 长相比，长度的改变最多有差值0.4% ,优选地0.3%或更好为0.2%。这一 差值取决于具体的超导体结构以及它们在弯曲或伸长时超导特性的改变。 因此所述的差值也还有可能低于所列举的值。在这种情况下，即使沿整个 周长看仍可以保证与平面线圈相比带状导体的局部伸长或压缩应变最大量 为0.4%,优选地0.3%或更好为0.2%。因为按本发明在各匝内导体的周长 U对于要由平面赛车道式线圈绕组成形的鞍形线圈绕组而言实际上应保持 不变，这意味着是对赛车道式线圈绕组各周长U的一项具体的规定。也就 是说，按本发明的线圈绕组，在各匝内为一个或多个导体具体要选择的周 长，由在鞍形时各匝相应的长度预先给定，并与之相关地确定在平的赛车 道式线圈形状时各匝的周长。其结果是，在赛车道式线圈形状时，导体匝 在端侧绕组段2b'和2c'区域内必须比较松弛地彼此并列，亦即不允许互相 刚性地连接。
按图2所示包括两个鞍形线圏2和3的布局结构，是以例如可考虑用 于高能物理加速器设备中射束导向磁体的偶极磁体已知的实施方式为基 础。相应的布局结构也有利地用于电机的转子。在这里，各鞍形线圈绕组 处于例如通过空心圆筒4构成的圆柱体外表面Mf上。如果可以取消作为线 圏绕组支架的这种空心圓筒，则外表面Mf可看作只是"假想的外表面"。 在这里每个线圈绕组2和3具有沿空心圓筒轴线A的方向延伸的直的绕组 段2a、 2d (不能看到)或3a、 3d (不能看到)以及在对置的端侧构成绕组 端头的弯曲的绕组段2b、 2c或3b、 3c。下面以这些鞍形线圈绕组实施方式可以从图3至图7看到的尺寸为基 础进行说明。按图3和图4,例如选出的线圏绕组3包含轴向长度G的直的 线圈段3a和在端侧绕组4殳3b和3c内轴向长度分别为L的三维弯曲的绕组 端头。在这里线圏绕組处于直径D的圓柱体外表面Mf上。按成对的图3、 4和图5、 6的实施方式，它们的差别主要在于鞍形线圏绕组3的高度h。 尺寸h在这里表示绕组端头在构成鞍形前和后从原始的赛车道式线圈绕组 平面或从纵侧绕组段的平面出发抬起的最大值。此值通常应至少等于具有 管外表面Mf的管子直径D的10% ,以及可以例如至少是此尺寸的40% 。 按图3和图4的实施例h-l/2.D;也就是说，绕组将其最外匝W,置于中央， 亦即处于圓柱面的赤道上。相比之下，按图5和图6的圓柱体外表面Mf, 用附图标记13表示的鞍形线圈绕组的导体仅巻绕到这样的程度，即，使它 的最外圈Wi处于圓柱体赤道面之上。因此在这里的径向绕组高度h小于 D/2。优选地，应选择至少10。/o管径D的径向高度h。在两个成对的图3、 4和图5、 6的局部图中用附图标记5表示了带状 HTS导体。用它以这样的方式制造各自的鞍形线圈绕组，即，将其窄侧5a 面朝圆柱体外表面Mf (尤其参见图3和5)。由图3至图6还可以看出，各HTS导体在端侧绕组段3b、 3c或绕组端 头的顶点并不是准确地垂直于圓柱体外表面Mf,而是相对于此表面的法线 N朝绕组中心Z向内倾斜一个倾斜角(3。这是按照本发明设计线圈绕组带来 的结果。为图示的线圈几何结构配置一个直角坐标系x-y-z,其中x轴在赤道面 内，y轴与之垂直以及z轴沿圓柱体外表面的轴向定向(见图3和4)。 下面对于一种相应的线圈几何结构的数学关系给予更详细的说明
绕组端头的形状由带状导体的三维空间曲线决定，这是通过半椭圓(一般情况)或半圆(有两根相同半轴的半椭圓的特殊情况)在直径D的圓柱体表面上滚动得出的。半椭圓正是平面线圈的绕组端头弯曲前的形状。由 此保征遵照周长的规定。对于一个在直段内与极(y轴方向)距离一个角度Q的导体，椭圓的第 一半轴为",=^ (公式l)2第二半轴应为b=Lj (在半圆的特殊情况下适用a=b,亦即Li=0.Di/2 )。在一般情况下这可以用下式表达<formula>formula see original document page 11</formula> (公式2) 2式中系数e表示两根半轴之比。这适用于处于圓柱体直径D,上的导体 内棱边(下标"i")。因此对于内棱边的导体长度近似等于<formula>formula see original document page 11</formula>(公式3)同一个带状导体的外棱边(下标"a")在直段处于圓柱体直径 D。-D,+2w (公式4)<formula>formula see original document page 11</formula>相对应。若第二半轴相同(ba=bi ),这将导致外棱边与内棱边相比有更长的路程， 也就是说，带状导体将不允许地过度伸长。为了避免这种不允许的过度伸 长，带状导体在绕组端头内朝绕组中心z向内的方向偏倾或倾斜一个角度[3。其结果是将第二半轴缩短为H、-w-sin/ (公式6)偏倾或倾斜角(3在这里调整为，使外棱边相对于内棱边几乎没有受到拉伸。在忽略不计抗弯和抗扭刚度的情况下，为此算得的偏倾角为<formula>formula see original document page 11</formula>其结果是，在端侧绕组端头的偏倾或倾斜角(3从匝到匝改变，确切地
说，从匝的中心Z向外方向略有增加。由图7可以看到这种实际情况，在此图中可见表示在图4中的绕组3端侧绕组段或绕组端头3b的局部。由于绘 图的原因，所表示的导体匪Wj的数量(j^…4)与图4中一样限于数量"4", 其中最里面的导体匝用W,表示以及最外面的导体匝用\￥4表示。在这里， 在端侧绕组段3b的顶点处，内部导体匝W,的倾斜角P,小于外部导体匝W4的倾斜角卩4。现在带状导体的偏倾这样达到，即，导体在绕组端头沿其纵轴线扭曲 (torodiert)。这种扭曲除弯曲外产生导体附加的机械负荷。已知的HTS带状导体的抗弯和抗扭刚度可借助修正系数k-0.5至1.5,优选地k-0.5至1.0考虑。因此偏倾角可按下式计算<formula>formula see original document page 12</formula> (么式8 )图8表示用公式8算得的偏倾角(3the。和在不同的鞍形线圈绕组上测得的偏倾角卩分别与极角G)的关系图。其中实线1基于用修正系数1(=1的计算，虛线n基于用修正系数i〈=o.7的计算，以及点划线m基于用修正系数k=0.5的计算。测量值用正方形的点画表示。线圈绕组的几何设计(圓柱直体径D、匝的极角0、半轴比e)这样进 行，即，使得不超过导体特有的各种极限负荷 临界曲率半径Rc或弯曲应变 ￡CR 临界4i曲Oc:或4丑曲应变￡C0。作为举例，下列极限负荷应适用于一种商用的BPSCCO导体 临界弯曲负荷Rc-3cm或% 临界扭曲负荷0c-25OO7m或扭曲应变￡C0-O.2%。以 一种相应的线圈几何为基础，本发明的鞍形线圈绕組有下列特征 绕组端头的三维弯曲通过带状导体扁平棱边(所谓"有利的"弯曲方向)的弯曲和导体沿导体轴线的扭曲达到。 局部产生的曲率半径和扭曲处于临界负荷极限之内，从临界负荷极限起对超导特性产生不可逆的损害。.在绕组端头内，线圈绕组的所有匝Wi处于某个最小高度h之上，由此获得一个大的孔口。高度h取决于线圈绕组的巻绕度(见成对的图3、 4与5、 6的差别)。
在绕组的直段内，带状导体的扁平侧相对于线圈绕组的圓柱形大体 处于沿径向的位置。 在绕组端头内，带状导体向内倾斜某个斜角|3 (见图3至图7)。对 于不同的匝所述的斜度是变化的。通过这种倾斜达到带状导体的"外棱边" 与带状导体的"内棱边"相比没有遭受不允许的伸长，不允许的伸长会导 致不可逆地损害超导特性。 各匝的HTS带通过它们沿绕组端头的轨迹，描绘了一种三維的空间 曲线。对于内棱边，通过半椭圓(一般情况)或半圓(特殊情况)在圆柱 体表面上滚动决定了所述的三维空间曲线。为了制造上述线圈绕组，可有利地采用下列包括各工艺步骤1至5的 方法1. 第一步，首先巻绕一个平面的赛车道式线圈绕组。此巻绕过程为"干 式"，亦即不添加浇注材料地实施。其中，在绕组端头根据需要可在匝之间安置具有厚度A的间隔保持件(例如柔性膜)。间隔保持件的任务是相 宜地调整从一个匝到下一个匝导体长度的增加量。若内部的第一匝处于半 径R上，则在90。弧线时导体长度为L产兀'R。若现在在此第一匝上巻绕第 二匝并置入 一 个厚度D的间隔保持件，则这时第二匝的长度为 L产兀.(R+A+d)。因此这些匝之间的长度改变量L2-L,二兀.(A+d)。因此在给 定带状导体的厚度为d时，间隔保持件允许相宜地调整长度变化。2. 第二步，从巻绕机取出线圈绕组并置入弯曲i殳备中。由图9和图10 可见总体用附图标记7表示的弯曲设备。它具有一个包括极靴9的弯曲圓 柱体8，和用于成形线圏绕组2与弯曲圓柱体外表面Mf的形状相配的压制 件ll、 12，扁平的线圈绕组2'首先放在弯曲圓柱体8上。弯曲前先要从绕 组端头取走间隔保持件。3. 第三步，现在将压制工具下降到扁平的线圏绕组2'上。此压制工具 现在使原先扁平的线團绕组变形并利用弯曲力K将它压靠在弯曲圓柱体的 表面上。由此获得期望的鞍形的线圈几何形状。4. 第四步，现在必须将线圈绕组固定为其已弯曲的形状。这例如可以 通过对线圈绕组的浇注实现。为了防止线圈绕组粘结在弯曲设备中，弯曲 设备的表面例如由不会与浇注材料连接的聚四氟乙烯组成。与之不同地， 线圈绕组的固定也可以通过恰当形状的辅助工具实现，该辅助工具例如夹
紧或粘接在线圈绕组上。由此例如可在晚些时候在弯曲设备之外实施浇注。5.最后，可以从弯曲设备中取出线圈绕组。对于用已知的BPSCCO带状导体材料按此方法从扁平的盘式线圈绕组 直至完成浇注并从弯曲设备中取出的鞍形线圈绕组而言，导体肯定不会受 到任何损害。按此方法也可以用涂层的YBCO导体同样好地制造本发明的鞍形线圈 绕组。若需要大型线圈绕组，这种技术也允许使用组合的复合导体，尤其 勒贝儿导体类型。上述实施例的出发点是，按照本发明的鞍形线圈绕组处于 一 个纵向延 伸的空心圓筒、例如象电动机或发电机那样的电机的转子的也许只是假想 的外表面Mf上。它也可以涉及例如高能物理的磁体外表面。但是，所述按种相应的形状。例如， 一些与空心圓筒横截面准确的圓形不同的横截面形 状，如更多椭圓形的横截面形状，可以同样好地实现不必导致超导体不允 许的过度伸长。具有外表面Mf的管子轴线A的直线延伸走向也并不要求强 制性地遵守。也就是说，还已知具有弯曲轴线的管子形状，它们可以设置 鞍形线圈绕组以及按照本发明实施。因此在某些加速器磁体中，例如用于 治疗癌症的所谓"门形，，加速器的磁体，便使用弯曲的线圈绕组。在这种由此粒子射束可以在一个圓形轨道上运行。也就是说，铺设有鞍形线圈绕 组的管状外表面的轴线A在必要时也可以弯曲。
权利要求
1.一种鞍形线圈绕组(2、3、13)，它由一种平面的赛车道型式的线圈形状(2′)在管外表面(Mf)上变形构成，从而使它具有轴向延伸的纵侧绕组段(2a、2d；3a、3d)和在它们之间延伸的构成绕组端头的端侧绕组段(2b、2c；3b、3c)，其中，线圈绕组的匝(Wi)-用至少一个带状超导体(5)构成，该带状超导体将其窄侧(5a)面朝管子外表面(Mf)，以及-所述匝为鞍形时各有一个周长，该周长与在为平面的线圈形状(2′)时的周长相比实际上未改变，所以在这些匝(Wi)内所述至少一个带状导体(5)，在端侧绕组段(2b、2c；3b、3c)的顶点区域内，在管子外表面(Mf)以其扁平侧相对于外表面(Mf)法线(N)有一个倾斜角(β)地朝线圈绕组的绕组中心(Z)方向倾斜地布置，其中，处于内部的匝(W1)的倾斜角(β1)比处于外部的匝(W4)的倾斜角小。
2. 按照权利要求1所述的线圈绕组，其特征在于用至少一个伸缩敏感 的带状超导体(5)构成。
3. 按照权利要求1或2所述的线圈绕组，其特征为所述至少一个带 状超导体(5 )用高Tc超导材料构成。
4. 按照权利要求3所述的线圈绕组，其特征为所述至少一个高Tc 超导体(5 )用BPSCCO或YBCO材料构成。
5. 按照权利要求1或2所述的线圈绕组，其特征为所述至少一个带 状超导体(5)用MgB2超导材料构成。
6. 按照权利要求1至5中任一项所述的线圈绕组，其特征在于至少一 个有外观尺寸之比(宽度w/厚度d)至少为3,优选地至少为5的带状超导 体(5)。
7. 按照权利要求1至6中任一项所述的线圈绕组，其特征为，由管状 外表面(Mf)构成一根具有圓形或椭圓形横截面的管。
8. 按照权利要求1至7中任一项所述的线圈绕组，其特征为，管外表 面(Mf)是圓柱体外表面。
9. 按照权利要求1至7中任一项所述的线圈绕组，其特征为，由管状 外表面(Mf)构成一根有弯曲轴线的管。
10. 按照权利要求1至9中任一项所述的线圈绕组，其特征为，管外表 面(Mf)由一个支承所述绕组的管状体构成。
11. 按照权利要求1至10中任一项所述的线圈绕组，其特征为，在鞍 形时各自的周长(U)与在平面的线圈形状时的周长相差最多0.4%，优选 地最多相差0.3%。
12. 按照权利要求1至11中任一项所述的线圈绕组，其特征在于一个 至少等于管径(D)的10%的径向高度(h)。
13. 按照权利要求12所述的线圈绕组，其特征在于一个至少等于管径 (D)的30%的径向高度(h)。
14. 按照权利要求1至13中任一项所述的线圈绕组，其特征在于布设 在旋转机械或加速器磁体、如门形加速器磁体内。
15. —种制造按照权利要求1至14中任一项所述线圈绕组的方法，其 特征在于下列步骤，亦即-由至少一个预制的带状超导体(5)构成平面的线圏形状(2'), -在弯曲设备(7)的管状外表面(Mf)上借助压制变形成鞍形， -按鞍形固定所述线圈绕组的匝(Wi)。
16. 按照权利要求15所述的方法，其特征为，在设计平面的线圈形状 (2')时在端侧绕组段(2b'、 2c')区域内将相邻匝之间的距离规定为，在变形时和变形后达到各匝(Wi)实际上周长(U)不变。
17. 按照权利要求16所述的方法，其特征为，为了构成平面的线圈形 状安置一些间隔保持件以使相邻的匝(Wi)间隔开，这些间隔保持件在变 形步骤前再被拆除。
18. 按照权利要求15至17中任一项所述的方法，其特征为，为了固定, 对所述匝(Wi)进行浇注或粘接。
全文摘要
本发明涉及一种鞍形线圈绕组(3)，它由一种平面的赛车道型式的线圈形状在管外表面(Mf)上变形制成，从而使它具有轴向延伸的纵侧绕组段(3a)和在它们之间延伸的构成绕组端头的端侧绕组段(3b、3c)。线圈绕组的各匝(Wi)应当用至少一个带状超导体(5)、尤其用高TC超导材料构成，该带状超导体以其窄侧(5a)面朝管子外表面(Mf)。为了在线圈成形时避免导体承受不允许的机械负荷，这些匝(Wi)在为鞍形时各有一个与在为平面的线圈形状时的周长相比实际上保持不变的周长(U)。
文档编号H01F6/06GK101164124SQ200680013608
公开日2008年4月16日 申请日期2006年4月18日 优先权日2005年4月20日
发明者诺伯特·普罗尔斯, 马蒂诺·莱吉萨 申请人:西门子公司