1.本发明涉及一种用于具有带状导体的发电机、特别是高温超导(hts)发电机的线圈布局。本发明进一步涉及一种在具有带状导体的发电机中、特别是在高温超导(hts)发电机中提供线圈布局的方法。特别地、但不排他地，本发明可以应用于风力涡轮机中的hts发电机。
背景技术：
2.在上述技术领域中，已知将超导发电机用于风力涡轮机。在风力涡轮机中使用超导体是有吸引力的，因为其准许减轻重量或产生更大量的电力。高温超导(hts)发电机可以方便地用于风力涡轮机应用中，因为其特征在于较高超导临界温度（77k或以下）。
3.在发电机中，可能需要具有呈带形状的一个或多个导体的叠放线匝的线圈几何形状。在超导电机中，高温超导体上在正交于带截面的主侧的方向（c轴方向）上的较高通量密度导致较低临界电流、并且然后导致较低转矩。为减小超导体上的c轴通量密度，可以在超导体旁边安装通量分流器以吸引来自超导体的通量。
4.因此，可能仍然需要提供一种包括如下线圈几何形状的超导发电机：其允许显著减小垂直于超导体带截面的通量密度，而无电机的任何其他额外构造。
技术实现要素：
5.根据独立权利要求的主题满足此需求。从属权利要求描述本发明的有利实施例。
6.根据本发明的第一方面，提供一种发电机。所述发电机具有定子、转子和在所述定子或所述转子上的线圈。所述线圈包括成形为带的一个或多个高温超导导体的多个线匝，每一带状导体包括高温超导层以及具有扁平截面的衬底，所述高温超导层铺设在所述衬底的两个主侧中的一者上方，所述高温超导层在平行于所述衬底的所述主侧的方向上具有宽度。所述线圈的所述线匝被堆叠，使得所述衬底的所述主侧相互叠放以形成线圈截面，所述线圈截面具有平行于所述高温超导层的所述宽度的第一尺寸和正交于所述第一尺寸的第二尺寸，所述第一尺寸与所述第二尺寸之间的比包括在2和5之间。
7.本发明可以高效地适于风力涡轮机的超导发电机。
8.根据本发明的第二方面，提供一种在发电机的定子或转子中提供线圈的方法。所述方法包括在所述定子或所述转子上提供成形为带的一个或多个高温超导导体的多个线匝的步骤，每一带状导体包括高温超导层和具有扁平截面的衬底，所述高温超导层铺设在所述衬底的两个主侧中的一者上方，所述高温超导层在平行于所述衬底的所述主侧的方向上具有宽度，所述线圈的所述线匝被堆叠，使得所述衬底的所述主侧相互叠放以形成线圈截面，所述线圈截面具有平行于所述高温超导层的所述宽度的第一尺寸和正交于所述第一尺寸的第二尺寸，所述第一尺寸与所述第二尺寸之间的比包括在2和5之间。
9.本发明提供的线圈几何形状允许显著减小垂直于超导体带截面的通量密度，而无电机的任何其他额外构造。
10.根据本发明的可能实施例，所述线圈的所述线匝沿着在高温超导导体中流动的电流的通量密度的方向轴线堆叠。
11.根据本发明的其他可能实施例，高温超导层的宽度包括在4.3 mm和13 mm之间。
12.根据本发明的其他可能实施例，所述线圈包括成形为带的一个或多个高温超导导体的多个n个线匝，n包括在20和60之间。
13.所有上述实施例都适用于本发明的装置和方法两者。
14.本发明的上文定义的方面和其他方面根据将在下文中描述的实施例的实例显而易见并参考所述实施例的实例进行解释。将在下文中参考实施例的实例更详细描述本发明，但是本发明并不限于所述实施例的实例。
附图说明
15.图1示出包括发电机的风力涡轮机的示意性截面。
16.图2示出提供在图1的定子或转子上的线圈几何形状的示意性局部横截面视图，所述线圈包括根据本发明配置的多个线匝。
17.图3示出提供在图1的定子或转子上的线圈几何形状的示意性横截面视图，所述线圈包括根据本发明配置的多个线匝。
18.图4示出图3的截面中的临界电流和临界转矩t的示意性表示。
具体实施方式
19.附图中的图解是示意性的。应注意，在不同图中，类似或相同元件设置有相同的附图标记。
20.图1示出根据本发明的风力涡轮机1。风力涡轮机1包括塔架2，塔架2安装在未绘示的基底上。机舱3布置在塔架2的顶部上。风力涡轮机1进一步包括风力转子5，其具有两个、三个或更多个叶片4（在图1的透视图中，仅两个叶片4可见）。风力转子5可围绕旋转纵向轴线y旋转。当未特别规定时，在下文中，术语轴向、径向和周向参考旋转轴线y作出。叶片4相对于旋转轴线y径向延伸。风力涡轮机1包括永磁发电机11。
21.根据本发明的其他可能实施例（附图中未表示），本发明可以应用于带有内部或外部转子的任何其他类型的永磁电机。风力转子5直接（例如直接驱动）或者借助于可旋转主轴9并且通过齿轮箱（图1中未示出）与永磁发电机11旋转耦接。提供示意性地绘示的轴承组件8以便使主轴9和转子5保持在适当位置。可旋转主轴9沿着旋转轴线y延伸。永磁发电机10包括定子20和转子30。转子30可相对于定子20围绕旋转轴线y旋转。定子20和/或转子30可以具有齿状结构。在定子20和/或转子30上，根据本发明提供包括一个或多个高温超导(hts)导体的线圈，并且如下文中所述对所述线圈进行配置。
22.图2示出包括一个或多个高温超导(hts)带101的线圈100的几何形状。带101包括具有扁平矩形截面的衬底102以及高温超导层110，高温超导层110铺设在衬底102的两个主侧中的一者上方。高温超导层110在平行于衬底102的主侧的方向上具有宽度w。根据本发明的实施例，w可以包括在4.3至13 mm之间。带101进一步包括铜涂层103，铜涂层103环绕由衬底102和高温超导层110制成的组件。hts带的临界电流由高温超导层110的垂直方向上的通量密度决定，所述垂直方向也是垂直于衬底102的两个主侧的方向。此方向被定义为hts带
101的c轴120。在线圈100几何形状中，hts带101通常沿着c轴120堆叠。换句话说，线圈100几何形状中的线匝（在图2的线圈几何形状100中示出五个线匝）被堆叠，使得衬底102的主侧相互叠放。在图2的截面视图中，高温超导层110与衬底102按交替设置来布置。
23.根据本发明的其他实施例（未示出），线圈的宽度w可以由并联或串联连接的多个带101构成，所述带中的每一者比w窄，使得线圈宽度比并不限于所述带的最大尺寸。如果所述带并联连接，则根据电机设计领域的技术人员众所周知的技术，所述带可以被优选地布置成最小化定子槽中的平行线股之间的电流不平衡。
24.图3示出通过如在图2中所述的堆叠一个或多个高温超导(hts)带101的多个n个线匝而获得的具有截面s的线圈100的实施例。根据本发明的实施例，n可以包括在20至60之间。截面s在形状上为矩形，具有垂直于c轴120的第一尺寸l1和平行于c轴120的第二尺寸l2。第一尺寸l1大于第二尺寸l2。第一尺寸l1与第二尺寸l2之间的比值r=l1\l2包括在2和5之间。
25.图4示出截面s中的临界电流j和由临界电流j产生的临界转矩t。临界电流j由沿着正交于c轴120的方向（即，沿着截面s的第一尺寸l1）分布的多个闭合电流路径201（图4中示出三个闭合路径201）示意性地表示。临界转矩t由闭合转矩路径301示意性地表示，闭合转矩路径301是多个电流路径201的包络。如图4中所示，在其中两个电流路径201相邻的截面s的区域处实现通量抵消，因为在这样的区域中，源自两个相邻电流路径201的通量具有相等大小和相反方向。这准许相对于具有其他纵横比的线圈截面、特别是相对于其中平行于c轴120的第二尺寸l2大于正交于c轴120的第一尺寸l1的线圈截面实现更高临界电流。借助具有沿着带宽度w较宽的纵横比的截面s，可以显著改善临界电流和转矩。