CN105283933B - 具有线圈卷绕体的超导线圈装置和制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种超导线圈装置，其具有超导的带状导体的多个匝圈。带状导体具有设计为接触侧且设有接触层的第一导体表面。带状导体在至少一个匝圈内在扭转区域中围绕带状导体的纵轴线扭转约180度，并且带状导体的接触侧在卷绕体的内侧上朝向卷绕体的中央并且在卷绕体的外侧上背离卷绕体的中央。本发明还涉及一种制造超导线圈装置的方法，其中，将超导的带状导体以多个匝圈的形式卷绕在卷绕支架上。带状导体具有设计为接触侧且设有接触层的第一导体表面。当开始卷绕时，带状导体的接触侧朝向卷绕支架并且因此朝向卷绕体的中央。带状导体在至少一个匝圈内在扭转区域中围绕带状导体的纵轴线扭转约180度，并且带状导体的接触侧在卷绕体的外侧上背离卷绕体的中央。

Description

具有线圈卷绕体的超导线圈装置和制造方法

本发明涉及一种具有至少一个线圈卷绕体的超导线圈装置，所述超导线圈装置具有超导的带状导体的多个匝圈。本发明还涉及这种超导线圈装置的制造方法。

在超导机械和超导磁线圈领域中，已知线圈装置，其中，超导线或超导带状导体卷绕在线圈卷绕体中。对于传统的低温超导体、如NbTi和Nb₃Sn，通常使用线型的导体。相对地，高温超导体或高Tc超导体(HTS)是具有25K以上的跃变温度的超导材料，并且在一些材料类别中是在77K以上。HTS导体通常以平面的带状导体提供，其具有带状的基层带和布置在基层带上的超导体层。附加地，带状导体常常还具有另外层、如稳固层、接触层、缓冲层和在某些情况下还具有绝缘层。所谓第二代HTS导体(2G-HTS)的重要的材料类别是REBa₂Cu₃O_x类型的化合物，其中，RE是一种稀土元素或者这些元素的混合物。

基层带通常或者由钢或者由镍基合金构成。与外部电路的电接触大多数情况下通过由铜构成的接触层建立，其中，该接触层或者一侧安置在超导体层上，或者作为整个带状导体的包裹层。在两种实施方式中有利的是，在基层带的一侧上建立接触，该基层带支撑超导层。带状导体的该侧以下称作接触侧。在与背侧的接触时，即在与基层的背离超导层的一侧接触时，出现较高的接触电阻，这导致较大的电耗损失和在该区域对冷却要求的提高。

在超导的线圈卷绕体中，其中多层的带状导体以多个匝圈的形式相叠地布置，通常困难的是，线圈卷绕体的两端在接触侧上接触。在为了制造盘形卷绕而采用的按照标准的卷绕技术中，通常带状导体的接触侧在内部或者布置在卷绕的内侧或者布置在卷绕的外侧。为了尽管如此任然要获得带状导体的接触侧上的低阻值的接触，在已知的线圈装置中使用一种特殊构造的接触件，其带状导体的接触侧旁***卷绕中。但是为了这种线圈装置则需要耗费的制造过程，因为为了确保需要的机械稳定性，必须在接触件的位置上采取特别的措施。如果使用具有环氧化物粘接剂的湿法卷绕工艺，则必须首先置入填充件、例如聚四佛乙烯，用于留空出粘接剂的待接触的位置。在去除填充件后，为了该位置的接触可以建立例如与铜制接触件的焊接。因为该接触位于卷绕的内部，所以为了建立需要的机械稳定性，必须事后通过由玻璃纤维加强的塑料构成的轮箍和环氧化物粘接剂固定接触区域。

在未公开的德国专利申请102012223366.0中，提供了一种具有至少两个带状导体的超导线圈卷绕体，带状导体分别具有接触侧。在线圈装置的线圈卷绕体内部，第一和第二带状导体通过它们接触侧之间的内部接触电连接。第一和第二带状导体在它们相对于线圈中央的定向方面相互区分，使得通过内部接触转变了接触侧的定向。这可以使接触侧既在线圈卷绕体的内侧，也在线圈卷绕体的外侧实现可自由接触到的接触。但是，这里所提供的线圈卷绕体的缺点在于，通过附加的内部接触在线圈内获得另外的正常导体的连接，而线圈的超导体的性能则在其内部被中断，并且还在该处产生具有较高放热性的电损耗。

本发明所要解决的技术问题是，提供一种线圈装置，其避免了所述的缺点。本发明还要解决的技术问题是，提供一种制造这种线圈装置的方法。

所述技术问题按照权利要求1所述的线圈装置和权利要求10所述的方法解决。

按照本发明的线圈装置包括至少一个线圈卷绕体，其具有至少一个超导的带状导体的至少一个匝圈。所述带状导体具有第一导体表面，所述第一导体表面被设计为接触侧并且设有接触层。所述带状导体在至少一个匝圈内在扭转区域中围绕带状导体的纵轴线扭转大约180度，并且所述带状导体的接触侧在卷绕体内侧上朝向卷绕体的中央并且在卷绕体外侧上背离卷绕体的中央。

通过带状导体围绕其纵轴线在线圈卷绕体内的扭转实现了，在由通常多个平面的相叠布置的匝圈组成的简单卷绕体中，既在卷绕体的内侧也在卷绕体的外侧上，使带状导体的一侧向外贴靠在朝向超导层的低阻值接触部位上。通常，避免在超导带状导体的卷绕内的不需要的附加扭转，因为通过这种扭转，可能导致层材料的内应力并且导致分层和超导性能的损失。然而业已证明的是，新型带状导体材料的研发、尤其是第二代高温超导材料的改进，使得带状导体与以前的导体结构相比其可弯曲性显著提高。因此，超导线圈装置可适宜地包括第二代HTS材料，尤其是上述的REBa₂Cu₃O_x类型的化合物。此外，第二代HTS材料是有利的，因为其具有更高的抗拉强度以及比第一代HTS材料更高的临界电流密度。

与在专利文献102012223366.0中公开的技术方案相比的重要优点在于，在卷绕体中不必加入附加的普通导电的焊接点。由此，线圈卷绕体的制造是较少耗费的，并且也避免了由焊接点所造成的电损耗和在线圈卷绕体内的相应附加放热。整个线圈卷绕体可以由一个或者多个平行布置的超导印制导线构成，所述超导印制导线可以在线圈卷绕体的整个径向区域上延伸。在使用多个平行布置的带状导体堆叠时，堆叠的单个带状导体可以单个地被相继扭转，或者可以作为一个整体以整个堆叠的形式扭转。

此外，可以避免由于附加的焊接点所造成的机械问题。例如可以避免在卷绕体内部出现带状导体的弯折，并且整个超导线圈装置的稳固性也不会由于附加的内部焊接点肯能的磨损而受影响。

按照本发明的线圈装置有利地包括具有多个匝圈的线圈卷绕体，但在一些应用中，也可能在使用单个匝圈时就已经产生按照本发明的带状导体扭转的优点。

在按照本发明的用于制造具有至少一个线圈卷绕体的超导线圈装置的方法中，将超导的带状导体以多个匝圈的形式卷绕在卷绕支架上。所述带状导体具有第一导体表面，所述第一导体表面被设计为接触侧并且设有接触层。当开始卷绕时，所述带状导体的接触侧朝向卷绕支架并且因此朝向卷绕体的中央。所述带状导体在至少一个匝圈内在扭转区域中围绕带状导体的纵轴线扭转大约180度，并且所述带状导体的接触侧在卷绕体外侧上背离卷绕体的中央。

制造方法的优点有部分与按照本发明的超导线圈装置的优点类似。其它优点在于，与为了改变带状导体的定向而具有附加的内部接触的线圈装置的制造相比，制造工艺被简化了。在通过扭转卷绕带状导体时，一方面避免了用于制造内部接触连接的附加工艺步骤。另外当不存在机械性敏感的内部焊接接触时，可以采用更高的卷绕拉力进行卷绕。当只需要卷绕不具有附加的内部焊接接触的简单带状导体或者一组平行布置的带状导体时，卷绕过程通常也可以更简单和更快速地实施。因此首先，卷绕过程更简单，因为没有内部的焊接接触就无需附加的进行准备的工艺步骤。尤其没有附加的复绕步骤，所述步骤用于将待卷绕的带状导体或待卷绕的多个带状导体组提供到储备线圈上。

按照本发明的线圈装置的有利的设计方案和改进方案由权利要求1的从属权利要求获得。由此，线圈装置可以具有如下附加的特征：

超导线圈装置可以具有在所述带状导体的接触侧和位于线圈卷绕体的内侧上的内部接触件之间的第一接触(部位)，以及具有在所述带状导体的接触侧和位于线圈卷绕体的外侧上的外部接触件之间的第二接触(部位)。在此，线圈卷绕体的内侧朝向线圈卷绕体的中央，并且线圈卷绕体的外侧背离线圈卷绕体的中央。与内部接触件和外部接触件的第一和第二接触用于线圈装置与外部电路的连接。适宜的是，所述接触尽可能地设计为低电阻的，并且接触件适宜地包括尽可能具有导电能力的材料，其具有用于电流传输的较大的几何截面。例如，内部接触件和外部接触件可以包含铜。该实施方式的优点在于，以这种方式可以在线圈卷绕体的可自由接触的侧面上提供与两个接触件的接触。相对于现有技术，在制造线圈卷绕体时不必将临时的填充件***卷绕体中，这些填充件之后必须被再次移除，以便为待导入卷绕体空隙中的接触件提供空间。与用于卷绕体内的接触件的空间需求一样，这种占据空间的部件同样不再需要较大的空间需求。这使得在卷绕体内部实现了更为有效的电流密度。此外，通过机械地去除占据空间的部件以及之后在卷绕体中导入接触件，还消除了对线圈的机械稳定性的影响。此外，还消除了机械负荷，由于占据空间的部件的材料与线圈卷绕体的其余材料之间在线圈卷绕体冷却到工作温度时的不同的热收缩可能导致这种机械负荷。

用于形成与接触件的接触的可自由到达的接触位置的优点还在于，在较为狭窄的空间情况下，可以更容易地在接触件和带状导体的接触侧之间实现足够低阻值的且可靠的焊接。还简化了从外部电路至接触件的其它电流输入，因为在线圈卷绕体的可自由到达的一侧上，接触件自身可以更容易地与外部电流连接件相连。

所述带状导体可以具有两个导体表面，并且线圈装置可以包括至少两个填充件，这些填充件在至少一个扭转的匝圈的扭转区域中分别与带状导体的导体表面中之一相邻地布置，使得这些填充件尽可能地填充相邻匝圈之间的由于扭转而产生的间隙。该实施方式的优点在于，由此实现的线圈卷绕体的机械稳定性提高，因为带状导体通过至少两个填充件被稳定地固持。机械稳定性一方面在线圈卷绕时被提高，使得在制造时可以使用更大的卷绕拉力，而不会在扭转区域损伤带状导体。另一方面，机械稳定性也通过填充件在超导线圈工作时被改善。超导线圈在工作时例如由于发电机或机器的转动可以承受较大的离心力。备选或附加的是，在产生较强的磁场时，超导线圈也可以承受较大的洛伦兹力。为了防止带状导体在这种负荷下受到损伤，适宜的是，带状导体也在两侧固定地保持在线圈卷绕体的扭转区域内并且受到保护以防止不需要的拉力或剪切力和振动。两个分隔开的填充件的使用因此是有利的，因为扭转的带状导体自身将由于扭转在线圈卷绕体中产生的空腔分隔为两个几乎相同大小且不相连的部分。

两个所述的填充件中的每个填充件均可以包括内部的部分填充件和外部的部分填充件，其中，各个内部的部分填充件布置在扭转的带状导体的局部朝向中央的一侧上，并且各个外部的部分填充件布置在扭转的带状导体的局部背离中央的一侧上。填充件的这种各自分为至少两个部分填充件的分割是有利的，因为带状导体的两个导体表面通过扭转分别从内侧向外侧地转换或者反之亦然。因为在制造卷绕体时困难的是，将拉长的填充件同时定位在带状导体的匝圈的上方和下方，所以将每个填充件分割成至少两个部分填充件使得引入待制造的卷绕体中的过程变得容易。

卷绕体的扭转区域可以沿着带状导体的局部纵向是带状导体宽度的至少三倍大。特别有利的是，扭转区域沿该方向的尺寸可以是带状导体宽度至少五倍且最高十倍。在扭转区域的较小高宽比中，带状导体的扭转是更窄的，并且带状导体的各个层通过扭转受到更强的机械负荷。然而这种较小的高宽比的优点在于，整个线圈装置的紧凑性和可能存在的对称性仅在较小的局部区域被干扰。因此有利的是，如此小地选择扭转区域，使得其在所使用的带状导体的机械负荷能力下可行。在具有填充件的实施方式中，填充件的尺寸的高宽比沿带状导体的纵向和导体区域的方向大约与上述的扭转区域高宽比相似或者基本一样大。

线圈卷绕体可以包括至少五个匝圈，并且至少一个扭转的匝圈可以位于背离中央的20％匝圈的区域中。为了在电气机械、发电机和/或磁线圈中的应用，有利地设置明显更高数量的匝圈，例如在10至1000个匝圈的范围内。对于所有应用有利的是，涉及带状导体扭转的匝圈位于线圈装置的外部区域。因为线圈通常从内向外卷绕在内部的卷绕支架上，有利的是，线圈卷绕体的对称性在制造过程期间更晚的时候才受到干扰。由此，线圈卷绕体的大部分保持最有利的对称结构，该结构仅在较小的局部区域内在卷绕体的外侧受到扭转的干扰。然而备选地，在一些情况下也可能有利的是，与扭转相关的导体区域位于线圈装置的内部区域内。

扭转的匝圈的扭转区域可以与第一接触位置的区域大约沿对角线相对置地布置。这有利于将由第一接触位置和扭转区域形成的线圈卷绕体的非对称性均匀地分布在卷绕体上。

所述线圈卷绕体可以被设计为具有四个平直区段和四个倒圆的角部的平坦的矩形线圈。这种矩形线圈或者所谓的跑道式线圈的线圈形状常常在发电机和同步机的转子区域中使用。然而一般也可以使用其它的线圈形状，例如椭圆形或圆柱形平面线圈也或者鞍形线圈。

在矩形的线圈卷绕体中，所述扭转区域可以居中地布置在矩形线圈的其中一个平直区段上。这种布置方式的优点在于，带状导体在扭转区域中仅沿着纵轴扭转并且在该位置上不会同时在卷绕平面内弯曲。如果在同一个位置上围绕其它轴线发生扭转且同时发生弯曲，则带状导体与在卷绕体的平直区段上的简单扭转相比受到更强的负荷。有利于均匀地分配扭转应力的是，扭转区域布置在矩形线圈的其中一个平直区段的中间。特别有利的是，在设置用于旋转应用的线圈中，扭转区域布置在所设置的线圈旋转轴之上或者附近。这种实施方式的优点在于，通过定位在旋转轴之上或者附近，只有较小的离心力作用在扭转区域的范围内，并且由此保护带状导体的在机械上可能更薄弱的扭转区域，以防出现附加的机械负荷。

所述线圈卷绕体的匝圈可以通过浇注料和/或粘接剂机械地固定。由此所带来的优点与使用填充件的优点类似，即能够填充由于扭转而产生的空腔。线圈卷绕体尤其受到保护以防由于机械力作用而受损。特别有利的是，填充件的使用结合线圈卷绕体的浇注，其中，***的填充件也与相邻的带状导体匝圈一同被浇注。

按照本发明的制造方法的有利的设计方案和改进方案由权利要求10的从属权利要求获得。由此可以在卷绕带状导体之前，在所述带状导体的接触侧和内部接触件之间设计有第一接触部位，并且在卷绕带状导体之后，在所述带状导体的接触侧和外部接触件之间设计有第二接触部位。在卷绕线圈卷绕体之前构成内部接触的优点在于，为了构成该内部接触，线圈不必再一次从卷绕支架上松脱。如果适合地选择了卷绕支架，线圈甚至可以在其工作时保持在该卷绕支架上。当线圈卷绕在已建立的内部接触部位上时，卷绕拉力也可以有利地增强与内部接触部位的连接的机械强度。

备选的是，在卷绕带状导体之后，在所述带状导体的接触侧和内部接触件之间设计有第一接触部位，并且可以在所述带状导体的接触侧和外部接触件之间设计有第二接触部位。该实施方式有利的是，线圈在投入运行之前从卷绕支架上松脱，并且作为无支架的自由承载的构件使用或者为了运行而传输到独立的线圈支架上。

在至少一个扭转的匝圈的扭转区域中，至少两个填充件可以分别与带状导体的两个导体表面中的一个相邻地布置，使得至少两个填充件在很大程度上填充相邻匝圈之间的由于扭转而产生的间隙。该设计方案的优点类似于权利要求4的优点。

两个填充件中的每个填充件均可以包括内部的部分填充件和外部的部分填充件，其中，各个内部的部分填充件布置在扭转的带状导体的局部朝向中央的一侧上，并且各个外部的部分填充件布置在扭转的带状导体的局部背离中央的一侧上。这种填充件的分段的优点在于，在线圈卷绕时可以更简便地装入部分填充件，因为在逐渐的扭转并且在扭转的匝圈逐步卷绕时，所有的至少两个单独的部分填充件可以装入相继刚刚产生的空隙中。

所述线圈卷绕体在卷绕后和/或卷绕时可以通过浇注料被浇注和/或通过粘接剂被粘接。该实施方式的优点类似于权利要求9的优点。

以下参照附图根据优选实施例进一步阐述本发明。在附图中：

图1示出超导的带状导体的示意横截面图，

图2示出矩形线圈卷绕体的示意横截面图，

图3示出线圈卷绕体的扭转区域的横截面的细节示意图，

图4示出填充件的部分填充件的立体示意图。

图1示出超导的带状导体1的剖面图，其中示意地示出层结构。在该示例中，带状导体包括基底带2，该基底带在此是由镍钨合金构成的100μm厚的基底带。备选地也可以使用钢制带或者由合金、例如哈司特莱镍基合金构成的条带。在基底带之上布置有0.5μm厚的缓冲层4，该缓冲层在此含有氧化材料CeO₂和Y₂O₃。在这之上是真正的超导体层6，在此是1μm厚的由YBa₂Cu₃O_x构成的层，该层之上又覆盖有50μm厚的由铜构成的接触层8。在超导体层和铜之间可以附加地设置银覆盖层。相对于YBa₂Cu₃O_x材料备选地，也可以使用其它稀土材料RE的相应化合物REBa₂Cu₃O_x。在基底带的相对的一侧上在此布置有另外的50μm厚的由铜构成的覆盖层10，随之是绝缘体12，该绝缘体在该实施例中设计为25μm厚的聚酰亚胺带。但是，绝缘体12也可以由其它绝缘材料、如其它塑料构成。在所示的实施例中，绝缘体12的宽度稍稍大于带状导体1的其余层的宽度，因此在线圈装置卷绕时，相叠布置的匝圈可靠地相互绝缘。相对于所示实施例备选的是，绝缘体带可以在制造线圈卷绕体时才作为单独的带卷入线圈装置中。这在多个带状导体平行地卷绕时特别有利，这些带状导体无须相互绝缘。随后例如可以将2至10个相叠布置的无绝缘体层的带状导体叠与附加置入的绝缘体层一起卷绕在共同的匝圈中。

带状导体1的接触有利地通过接触层8实现。因此，带状导体1的在图1中的上侧也称为接触侧13。

然而相对于图1所示的带状导体1的结构备选地也可以设置其它层***，尤其是带状导体1在两面设有接触层8的层***。但即便在这种两面包络的带状导体1中，仍提供一个优选的接触层13，其通常是基底2的布置有超导体层6的一侧。

图2示出根据本发明的优选实施例的矩形线圈卷绕体15的剖面示意图。示出了在制造线圈卷绕体15时早期的状态，其中，带状导体1从储备线圈19卷绕到卷绕支架17上。在此，储备线圈19和卷绕支架17在卷绕平面(在此是剖切面)内以图1标记的转动方向18和20转动。在开始制造线圈卷绕体15时，在带状导体的接触侧13和出于直观性原因在此未示出的第一接触件之间形成第一接触(部位)23。第一接触件例如基本由铜构成并且可以与卷绕支架17固定连接和/或集成在其中。卷绕支架17在该实施例中是具有角部倒圆的矩形横截面的柱形体。带状导体1则首先通过位于内侧的接触侧13平坦地卷绕在卷绕支架17上。在此，可以通过首先位于内侧的接触侧13形成几个匝圈。在图2中仅示意地示出具有内侧接触侧13的半圈，但是其仅仅是示例性的。有利的是，制造具有多圈的线圈卷绕体15，其中，接触侧13位于线圈卷绕体15的内侧29上。随后，在匝圈W_t内(出于直观性的原因在附图2中仅示出一个匝圈)，带状导体1围绕其局部的纵轴线24扭转大约180度，使得在扭转后，带状导体1的接触侧13贴靠在线圈卷绕体15的外侧31上。扭转区域25在该实施例中如此布置，使得其完全贴靠在矩形线圈的其中一个笔直区段上。扭转区域25的长度26在该实施例中是带状导体1的宽度30的五倍，因此带状导体1的扭转不会导致层***的过度机械负荷，但扭转区域25的延伸也不会大于所需要的程度。在图2中也标记出转动轴线28，制成的线圈卷绕体15在之后的应用中、例如在同步机的转子中围绕该转动轴线28转动。扭转区域25在该实施例中围绕转动轴线28对称地布置，使得该敏感区域由于离心力受到的负荷在很大程度上最小化。当带状导体围绕其局部的纵轴线24扭转时，在所产生的空腔中装入两个分别具有两个部分填充件33的填充件，它们机械地支撑扭转的带状导体。总共四个部分填充件33如此成型，使得它们填充扭转的匝圈W_t和相邻的匝圈之间的间隙。四个部分填充件33可以例如填充几乎相同的容积并且如此设计，使得每个填充件包括位于下部和位于上部的部分填充件。其中分别有一个位于下部和位于上部的部分填充件33与扭转的匝圈W_t的接触侧13相邻地布置，另外两个部分填充件33相应地与扭转的带状导体1的背侧相邻地布置。

在图2所示的阶段之后，当在匝圈的外侧31上通过外侧的接触件建立第二接触(部位)并且线圈接下来通过浇注料浇注或通过粘接剂粘接之前，可以通过外侧的接触侧13建立一定数量的其它匝圈。

图3示出线圈卷绕体15的扭转区域25的示意细节图。在该细节图中，也示出两个与扭转的匝圈W_t相邻的匝圈W_t-1和W_t+1。图3的上部区域在此朝向线圈卷绕体15的内侧29，并且下部区域朝向线圈卷绕体15的外侧31。在匝圈W_t-1和其它所有的内侧匝圈中，带状导体1的接触侧13朝向线圈的中央27。在匝圈W_t+1和其它所有的外侧匝圈中，带状导体1的接触侧13背离线圈的中央27。在匝圈W_t的一段长度26上，带状导体1围绕其纵轴线24扭转大约180度。由此，该匝圈W_t的厚度局部增大到相当于带状导体的宽度30的值。在扭转的带状导体1的上方和下方置入的填充件出于直观性原因在图3中未示出，因为否则填充件会遮住扭转的带状导体1的导体表面36。所示的导体表面36可以例如是接触侧13。

图4示出填充件的四个部分填充件33之一的立体示意图。该部分填充件的长度大约等于扭转长度26a的一半。所示的部分填充件33包括五个限定面33a至33e，其中两个扭曲的面33b、33c和三个平坦的面33a、33d、33e。在该实施例中涉及位于下部的部分填充件33，其被引入扭转的匝圈W_t和下一个位于内侧的匝圈W_t-1之间。与扭转的带状导体1的同一个导体表面36相邻的第二个对应的部分填充件相应地是位于上部的部分填充件，其被引入扭转的匝圈W_t和在扭转之后相邻的位于外侧的匝圈W_t+1之间。平直的限定面33a将两个同属的部分填充件相连接。扭转的限定面33b在制成的卷绕线圈中与匝圈W_t的扭转的导体表面36相邻。同样扭曲的限定面33c贴靠在接下来的匝圈W_t+1的带状导体1上，该匝圈W_t+1由于扭转区域25内的较大空间需求而略微拱曲地设计。而布置在图4下侧的限定面33d设计为平直的并且与下一个内侧的匝圈W_t-1相邻地布置。最后，限定面33e同样是平直的并且侧面地沿垂直于卷绕平面的方向限定部分填充件。

填充件在优选实施例中由玻璃纤维加强的塑料制成。然而，填充件也可以备选或附加地包括其它材料。特别适合的是这些材料，在线圈卷绕体15从室温冷却到例如77K或25-30K的工作温度时，这些材料的热学收缩的大小类似等于其余的线圈卷绕体15的热学收缩。

Claims (15)

1.一种具有至少一个线圈卷绕体(15)的超导线圈装置，包括至少一个超导的带状导体(1)的至少一个匝圈(W_t-1、W_t、W_t+1)，所述带状导体(1)具有第一导体表面，所述第一导体表面设计为接触侧(13)并且设有接触层(8)，

其特征在于，所述带状导体(1)在匝圈(W_t)内在扭转区域(25)中围绕带状导体(1)的纵轴线扭转180度，

并且所述带状导体(1)的接触侧(13)在卷绕体的内侧(29)上朝向卷绕体的中央(27)并且在卷绕体的外侧(31)上背离卷绕体的中央(27)，

其中，带状导体具有带状的基层带和布置在基层带上的超导体层。

2.按照权利要求1所述的超导线圈装置，所述超导线圈装置在所述带状导体(1)的接触侧(13)和位于线圈卷绕体(15)的内侧(29)上的内部接触件之间具有第一接触部位(23)，并且在所述带状导体(1)的接触侧(13)和位于线圈卷绕体(15)的外侧(31)上的外部接触件之间具有第二接触部位，用于将超导线圈装置与外部电路相连。

3.按照权利要求1或2所述的超导线圈装置，其中，所述带状导体(1)具有两个导体表面(36)，并且其中，超导线圈装置包括至少两个填充件，所述填充件在至少一个扭转的匝圈(W_t)的扭转区域(25)中分别与带状导体(1)的导体表面(36)之一相邻地布置，因此所述填充件在很大程度上填充处于相邻的匝圈(W_t-1、W_t、W_t+1)之间的由于扭转而产生的间隙。

4.按照权利要求3所述的超导线圈装置，其中，两个填充件中的每个填充件均包括内部的部分填充件和外部的部分填充件(33)，其中，各个内部的部分填充件(33)布置在扭转的带状导体(1)的局部朝向中央(27)的一侧上，并且各个外部的部分填充件布置在扭转的带状导体(1)的局部背离中央(27)的一侧上。

5.按照权利要求1所述的超导线圈装置，其特征在于，所述扭转区域(25)沿带状导体(1)的纵向的尺寸至少是带状导体(30)的宽度的三倍。

6.按照权利要求2所述的超导线圈装置，其特征在于，扭转的匝圈(W_t)的扭转区域沿直径与第一接触部位(23)的区域相对置。

7.按照权利要求1所述的超导线圈装置，其特征在于，所述线圈卷绕体(15)设计为具有四个笔直的区段和四个倒圆的角部的平坦的矩形线圈。

8.按照权利要求7所述的超导线圈装置，其特征在于，所述扭转区域(25)居中地布置在矩形线圈的其中一个笔直的区段上。

9.按照权利要求1所述的超导线圈装置，其中，所述线圈卷绕体(15)的匝圈(W_t-1、W_t、W_t+1)通过浇注料和/或粘接剂机械地固定。

10.一种用于制造具有至少一个线圈卷绕体(15)的超导线圈装置的方法，其中，将超导的带状导体(1)以多个匝圈(W_t-1、W_t、W_t+1)的形式卷绕在卷绕支架(17)上，其中，所述带状导体(1)具有第一导体表面，所述第一导体表面设计为接触侧(13)并且设有接触层(8)，

其特征在于，当开始卷绕时，所述带状导体(1)的接触侧(13)朝向卷绕支架(17)并且因此朝向卷绕体的中央(27)，

所述带状导体(1)在匝圈(W_t)内在扭转区域(25)中围绕带状导体(1)的纵轴线扭转180度，并且所述带状导体(1)的接触侧(13)在卷绕体的外侧(31)上背离卷绕体的中央(27)，

其中，带状导体具有带状的基层带和布置在基层带上的超导体层。

11.按照权利要求10所述的方法，其中，在卷绕带状导体(1)之前，在所述带状导体(1)的接触侧(13)和内部接触件之间设有第一接触部位(23)，并且其中，在卷绕带状导体(1)之后，在所述带状导体(1)的接触侧和外部接触件之间设有第二接触部位，用于将超导线圈装置与外部电路相连。

12.按照权利要求10所述的方法，其中，在卷绕带状导体(1)之后，在所述带状导体(1)的接触侧(13)和内部接触件之间设有第一接触部位(23)，并且在所述带状导体(1)的接触侧(13)和外部接触件之间设有第二接触部位。

13.按照权利要求10所述的方法，其中，在至少一个扭转的匝圈(W_t)的扭转区域(25)中，至少两个填充件分别与带状导体(1)的两个导体表面(36)中的一个相邻地布置，使得所述至少两个填充件在很大程度上填充处于相邻的匝圈(W_t-1、W_t、W_t+1)之间的由于扭转而产生的间隙。

14.按照权利要求13所述的方法，其中，两个填充件中的每个填充件均包括内部的部分填充件和外部的部分填充件(33)，其中，各个内部的部分填充件(33)布置在扭转的带状导体(1)的局部朝向中央(27)的一侧上，并且各个外部的部分填充件(33)布置在扭转的带状导体(1)的局部背离中央(27)的一侧上。

15.按照权利要求10所述的方法，其特征在于，所述线圈卷绕体(15)在卷绕后和/或卷绕时用浇注料浇注和/或用粘接剂粘接。