绕组支架、电线圈和用于制造电线圈的方法

绕组支架、电线圈和用于制造电线圈的方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于在两个平行的绕组平面内垂直于绕组轴线卷绕双电线圈的绕组支架，其具有至少两个部件。至少两个部件分别具有带有重叠相等的底面的环形结构和外表面，该外表面位于直圆柱圆周表面上。各部件具有至少一个缝隙形缺口，其纵向至少在各圆柱圆周表面的一部分高度上延伸。至少两个部件相互连接或可连接成，使得它在绕组轴线的方向上侧向错位地相邻布置，两个部件的缺口形成一个共同的、在两个部件上延伸的缝隙。此外，提供一种具有至少一个这种绕组支架的电线圈和一种用于制造这种线圈的方法。
【专利说明】绕组支架、电线圈和用于制造电线圈的方法

【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于电线圈的绕组支架和一种具有这种绕组支架的电线圈以及 一种用于电线圈的制造方法。

【背景技术】
[0002] 为了产生均匀的强磁场使用超导线圈，该超导线圈在持续短路电流模式中工作。 磁通密度在0. 5T至20T之间的均匀磁场例如需要用于磁共振光谱（NMR光谱）和用于磁共 振成像。该磁铁一般通过外部电路充电，然后与外部电源断开，因为在产生的持续短路电流 模式中，超导线圈中存在几乎无损的电流。合成的强磁场在时间上是特别稳定的，因为它不 受外部电路的噪声影响。
[0003] 在使用已知的绕线技术时，将一根或多根超导线卷绕到支撑体上，其中，不同的线 区段通过线连接装置与尽可能小的欧姆电阻或通过超导连接装置相互接触。对于经典的低 温超导体，如跃变温度低于23K的NbTi和Nb3Sn，存在建立超导接触的技术以便线圈和绕组 与超导恒定电流开关连接。超导恒定电流开关在此是线圈电路的一部分并且为了馈送外部 电流通过加热置于欧姆传导状态。在关掉加热并冷却至工作温度之后，线圈的该部分又变 超导性的。
[0004] 高温超导体或高温超导体（HTS)是跃变温度高于25K的超导材料和一些种类的材 料，例如高于77K的铜氧化物超导体，其中，工作温度可以通过以不同于液氦的低温材料冷 却而实现。HTS材料对制造用于核磁共振光谱和磁共振成像的磁线圈是特别有吸引力的，因 为一些材料具有较高的、超过20T的上临界磁场。通过更高的临界磁场，HTS材料原则上比 低温超导体更适合用于产生例如高于10T的高磁场。
[0005] 制造 HTS磁线圈时存在的问题是适合用于制造超导HTS连接装置的技术的缺陷， 尤其是对于第二代HTS，所谓的2G-HTS。2G-HTS线一般以扁平带状导体的形式存在。若在 超导带状导体之间嵌入欧姆接触，则不会在忽略线圈中的损失并且所产生的磁场在几小时 或几天的时间内明显下降（参照 "IEEE Transactions on Applied Superconductivity"， 第 12 卷，第 1 期，2002 年 3 月，第 476 至 479 页和 "IEEE Transactions on Applied Superconductivity",第 18 卷，第 2 期，2008 年 6 月，第 953 至 956 页）。
[0006] 在DE102010042598A1中提供一种超导MR磁装置，该超导MR磁装置具有超导带 状导体，该超导带状导体沿纵向在两个端部之间设有缝隙，以便超导带状导体形成包围 缝隙的闭合环。超导带状导体在磁装置中卷绕成至少一个由两个部分线圈组成的双线 圈，该双线圈彼此相对旋转地布置成，使得它们在测量体积中产生预设的磁场分布。在 DE102010042598A1中公开的绕组可以设计成自由支承的线圈体或绕组支架上的线圈绕组。
[0007] 已知的绕组支架一般具有带有例如圆形底面的空心圆柱体形状，其中，线圈绕组 以预设的卷绕张力卷到空心圆柱体的圆周表面上。当应用在磁共振领域内时，空心圆柱体 的内部空间保持自由并且形成从外部可接近的样品体积。在DE102010042598A1中公开的 线圈装置中，传统绕组支架的使用会有问题，因为在传统的卷绕技术中，带状导体的一端位 于绕组支架上并且通过后续的绕组的卷绕张力稳固地压到绕组支架上。带状导体端部在绕 组支架上的这种机械固定防止了各个部分线圈相互间的可动性，由此使线圈的转动难以产 生预设的共同的磁场分布或防止线圈的转动产生预设的共同的磁场分布。


【发明内容】

[0008] 本发明所要解决的技术问题是，提供一种绕组支架，该绕组支架避免上述缺点。本 发明所要解决的另一个技术问题是，提供一种具有这种绕组支架的电线圈以及一种用于这 种电线圈的制造方法。
[0009] 该技术问题通过一种绕组支架解决，按本发明的绕组支架包括至少两个用于在两 个平行的绕组平面内垂直于绕组轴线卷绕双电线圈的部件。至少两个部件分别具有带有重 叠相等的底面的环形结构并且分别具有外表面，该外表面位于直圆柱体的圆周表面上。各 部件具有至少一个缝隙形缺口，其纵向至少在各圆柱圆周表面的一部分高度上延伸。至少 两个部件相互连接或可连接成，使得它们在绕组轴线的方向上侧向错位地相邻布置并且使 得两个部件的缺口形成一个共同的、在两个部件上延伸的缝隙。
[0010] 直圆柱体根据普通的几何定义在此应当理解为通过平坦的底面沿垂直它的直线 的移动产生的物体。形状也就是说不限于具有圆形底面的圆柱体。
[0011] 适宜地，各部分线圈的绕组平面位于各部件的圆柱体的底面之间。因此，各圆柱圆 周表面的高度相应于其在绕组轴线方向上的尺寸。
[0012] 按本发明的绕组支架的至少两个部件或者相互连接，或者它们可以相互连接成， 使得它们共同地围绕绕组轴线转动，由此双线圈的两个部分线圈可以同时卷到两个部件 上。该连接例如可以以插接、粘接或在共同保持件上的机械固定的方式实现。有利地，可能 存在的连接件布置在环形部件的内侧上。适宜地，两个部件的连接装置设计成，使得它们能 很容易解开，而不会由于用力过大而损坏施加到绕组支架上的线圈绕组。例如可以在两个 连接的部件之间设置额定断裂部位。
[0013] 按本发明的绕组支架同时能够实现双线圈的两个部分线圈的卷绕，然后分离和两 个部分线圈相互定向的改变。这种双线圈尤其可以由环形的相互勾连带状导体形成。
[0014] 这里的一个关键因素是，在两个部件上延伸的缝隙，环形带状导体的导体端部穿 过该缝隙并且插入绕组支架的内部。该自由端部在绕组支架的两个部件分离之后使两个部 分线圈相互转动和空间上灵活定向。
[0015] 按本发明的电线圈包括至少一个按本发明的绕组支架和至少一个双重地相互勾 连的拓扑结构的带状导体，该带状导体以具有两个部分线圈的双线圈的形式卷绕彼此相等 的线圈匝数。部分线圈分别施加到绕组支架的部件上，并且两个部分线圈彼此定向为，使得 在它们通过电流时由共同的带状导体产生的磁场相互增强。
[0016] 对于几何拓扑结构中的"双重勾连"的定义而言，在此该概念理解为，带状导体具 有带孔的单环的拓扑结构。这种双重勾连的带状导体例如通过单次勾连的带状导体沿纵向 的开缝实现，由此产生在原来带子的两端处相互勾连的两个导体分支。
[0017] 按本发明的电线圈的优点一方面在于，提供由统一材料构成的闭合导体环，而不 必创造附加的电触点。另一个优点在于，按本发明的绕组支架的使用使该绕组支架能够将 部分线圈灵活地定向为，使得部分线圈产生期望的磁场。为了产生强磁场需要的是，部分线 圈的磁场相互增强并且未相互抵消。这可以在共同的卷绕之后通过部分线圈相互的转动而 实现。
[0018] 在按本发明的方法中，首先将双重勾连的拓扑结构的带状导体的第一导体端部引 入按本发明的绕组支架的缝隙中。然后，将带状导体的两个导体分支卷到第一绕组支架上， 其中，第一绕组支架的两个部件在卷起时相互连接，其中，两个导体分支的每个在第一绕组 支架的部件上卷绕成部分线圈，并且其中，两个部分线圈同时通过第一绕组支架围绕一个 共同的绕组轴线的转动而制成。然后，两个部分线圈通过第一绕组支架的两个部件的分离 而相互分开，然后在空间上布置成，使得在这两个部分线圈通过电流时由共同的带状导体 产生的磁场相互增强。
[0019] 按本发明的方法的优点与前述按本发明的绕组支架和按本发明的线圈的优点相 似。尤其是允许带状导体的导体端部引入缝隙、部分线圈之后分离并且彼此灵活地定向。在 圆形绕组几何形状和尺寸的情况下，导体端部的长度有利地至少与绕组的内径一样大。在 另外的绕组几何形状和尺寸中，它有利地至少与绕组最小的内部横截面一样大。引入缝隙 的导体端部的长度可以有利地大于带状导体的宽度的十倍。通过同时卷绕，两个部分线圈 获得相同数量的匝数，并且在使用均匀厚度的带状导体时，两个部分线圈也获得相同的绕 组高度。附加地可以提供另外的方法步骤，例如以浸渍介质浸渍部分线圈或以浇铸材料浇 铸部分线圈。当部分线圈以所需的空间定向布置之后，部分线圈和突出的带状导体端部可 以固定，例如通过浇铸、粘合或用保持件机械固定。位于内部的带状导体端部在此有利地从 绕组支架的内部区域中导引出，使得尽可能大部分的内部空间自由地作为样品体积。
[0020] 绕组支架可以附加地具有下列特点：
[0021] 至少两个部件的缝隙形缺口的每个可以具有两个第一边界面，这两个第一边界面 垂直于绕组平面、基本上彼此平行地延伸并且在各部件的外表面上与各圆柱圆周表面成最 高20°的角度。通过该缺口的构造，使待卷绕的带状导体能够简单引入绕组支架，其中，带 状导体最高受到弱的屈曲载荷。特别有利地，第一边界面在各部件的外表面上与各圆柱圆 周表面形成最高10°的角度。
[0022] 两个第一边界面是拱曲面，该拱曲面在各部件的外表面上与各圆柱圆周表面形成 最高10°的角度。特别有利地，与各圆柱圆周表面的角度最高为5°。该具有拱曲的第一 边界面的结构方案允许特别扁平的与部件的外表面成特别小角度的缝隙的构造，因此带状 导体在引入缝隙时受到特别小的机械载荷。
[0023] 至少两个部件的外表面可以两者都位于共同的直圆柱体圆周表面上。底面可以是 具有至少二重旋转对称的面。特别有利地，底面呈圆形、椭圆、卵形形状、跑道几何结构或带 圆角的矩形形状。这种对称的结构致使，两个借助绕组支架制成的部分线圈在部分线圈翻 转之后又可以相邻地布置在共同的底面上。
[0024] 缝隙形缺口可以在至少一个部件中仅在各圆柱圆周表面的一部分高度上延伸。该 结构方案的优点是，与缺口无关的圆柱体高度部分形成连续的环，以便相比完全镂空的结 构设计提高部件的机械强度和形状持久性。
[0025] 至少两个部件可以在绕组轴线的方向上具有不同大小的尺寸。因此，通过两个部 件给出的圆柱圆周表面也就是说具有不同的高度。该设计变型的优点是，非对称开缝的带 状导体可以配合精确地卷到部件上。也就是说，这种非对称分开的绕组支架特别适合用于 制造不同宽度的部分线圈。因此，可以形成具有不同载流性能的部分线圈，例如适合用于在 磁共振设备中与局部磁场匹配，适合用于产生预设的不均匀磁场分布和/或适合用于在由 多个磁线圈组成的复杂线圈系统中根据局部的条件最大化总电流。
[0026] 绕组支架的至少一个部件可以与环形端部件连接，其底面在绕组平面的内部大于 对应部件的底面并且布置在背对相邻部件的一侧上。这种向外突出的端部件导致，卷到对 应部件上的、带状导体的导体分支轴向地朝外固定。绕组的侧向位置轴向向外通过端部件 限制，这导致所获得的绕组更大的几何精度。这种端部件可以设计成，使得它在线圈卷起之 后又可以分离，因此它不增加线圈的轴向位置需求。例如，端部件可以在线圈的浸渍介质硬 化之前或在以浇铸材料浇铸之前分离。
[0027] 至少一个部件可以与环形中间件连接，其底面在绕组平面的内部大于对应部件的 底面并且它布置在面朝相邻部件一侧上。这种中间件导致，卷到相邻的部件上的、带状导体 的导体分支轴向地向内固定。绕组的侧向位置轴向地向内通过中间件限制，这导致所获得 的绕组的更大的几何精度。在绕组支架的两个部件之间，可以设有一个或多个这种中间件。 这种中间件可以与之前描述的端部件相似地设计成，使得它可以在线圈卷起之后又与部件 分离或与两个部件分离。
[0028] 该实施形式的至少一个中间件可以具有至少一个缝隙形缺口，该缝隙形缺口在两 个部件的连接状态下与两个部件的缺口形成一个共同的、在两个部件上延伸的缝隙。该实 施形式的优点在于，待卷起的带状导体的导体端部可以穿过中间件和两个部件插入绕组支 架的内部。
[0029] 若至少一个中间件不具有这种缝隙形缺口，则中间件可以备选地构造为，使得它 在将带状导体的导体端部引入两个部件的缝隙之后才从外部插入这两个部件之间。为此， 中间件例如可以包括两个半环，该半环通过引入两个部件之间组合成环形中间件。
[0030] 按本发明的电线圈可以附加地具有下列特征：
[0031] 线圈可以具有至少两个按本发明的绕组支架和双重勾连的拓扑结构的至少一个 带状导体并因此包括至少两对部分线圈，其中，在每一对的内部线圈匝数相等。特别有利 地，唯一的双重勾连的带状导体这样地卷到两个绕组支架上，使得其两个端部的每个插过 绕组支架的缝隙并且两个连接的、带状导体的导体分支分别与该端部连接的区段卷到各绕 组支架上。在该实施形式中，也就是说带状导体卷到四个部分线圈上，这四个部分线圈分别 成对地同时卷绕并因此成对地具有相同的绕组高度。
[0032] 作为该绕组形状的补充或备选，带状导体也可以这样地卷到多个绕组支架上，使 得导体分支的非末端区域卷到自己的绕组支架上。线圈特别有利地具有带状导体和四个 绕组支架，以便存在对称的四对部分线圈，其中两对包括带状导体区段，该带状导体区段靠 近开缝的带状导体的导体端部，并且在开缝的带状导体的中间区域内包括两对带状导体区 段。
[0033] 具有多个带状导体的多个按本发明的电线圈也可以布置在共同的磁线圈中。
[0034] 双重勾连的拓扑结构的带状导体可以是具有连续超导层的、开缝的带状导体。特 别有利地，超导层是高温超导体的层，尤其是REBa2Cu30x类型的化合物的层，其中，RE代表 稀土元素或这些元素的混合物。连续的超导层通过整个连接的环超导地连接，而未存在与 欧姆触点的连接。
[0035] 按本发明的方法可以附加地具有下列步骤：带状导体的第二导体端部引入按本发 明的第二绕组支架的缝隙并且带状导体的部件回卷到按本发明的第二绕组支架上。由此形 成第二对部分线圈，该第二对线圈接着相互分离并且在空间上布置成，使得在第二对部分 线圈通过电流时由整个带状导体产生的磁场相互增强。该方法允许，以这种方式制造由两 对分别同时卷绕的部分线圈组成的线圈装置。
[0036] 作为补充或备选，可以提供下列步骤：将带状导体的部件引入按本发明的第三绕 组支架的缝隙中并且将带状导体卷到第三绕组支架上，其中，形成第三对部分线圈，该第三 对部分线圈接着相互分离并且在空间上布置成，使得在第三对部分线圈通过电流时由共同 的带状导体产生的磁场相互增强。特别有利地，该方法的该实施形式与之前描述的变型组 合地使用，其中，将带状导体的第二导体端部引入第二绕组支架的缝隙中。以这种方式可以 制造例如具有四对部分线圈的线圈装置，其中两对部分线圈靠近开缝的带状导体的端部布 置，另外两对从开缝的带状导体的中间区段卷起。
[0037] 特别有利地，通过使用具有连续超导层的带状导体制造这种线圈绕组。然后，双重 勾连的超导带状导体可以有利地由单次勾连的超导带状导体制成，方式是例如借助激光或 锯进行开缝。备选地可以将超导层施加到带状导体的已开缝的基板上。

【专利附图】

【附图说明】
[0038] 下列根据优选的实施例并且参照附图描述本发明，附图中：
[0039] 图1是双重勾连的拓扑结构的超导带状导体的示意性俯视图，
[0040] 图2是按图1中的剖平面II剖切的超导带状导体的横截面，
[0041] 图3是绕组支架的部件的示意性三维视图，
[0042] 图4是按第一实施例的绕组支架，
[0043] 图5是部件的缺口的详细图，
[0044] 图6是部件的备选地成型的缺口的详细图，
[0045] 图7是卷绕的电线圈的示意性三维视图，
[0046] 图8是具有按本发明定向的部分线圈的电线圈的示意性视图，
[0047] 图9是绕组支架不同实施形式的示意性横截面，
[0048] 图10是按第二实施例的绕组支架的示意性三维视图，
[0049] 图11是按第五实施例的绕组支架的示意性视图，
[0050] 图12是按第六实施例的绕组支架的示意性视图，
[0051] 图13是第一制造方法的四个分步骤示意图，
[0052] 图14是第二制造方法的四个分步骤。

【具体实施方式】
[0053] 图1示出双重勾连的拓扑结构的超导带状导体的示意性俯视图，该超导带状导体 通过割开单次勾连的超导带状导体而制成。在该实施例中，割开借助激光进行。
[0054] 本发明的第一实施例描述一种用于核磁共振光谱的磁线圈。在该实施例中，原来 单次勾连的带状导体的长度7是1000m。但该长度也可以是明显更短或更长。在用于磁共 振成像的磁线圈中，长度可以为此处所描述的长度的多倍。超导带状导体包括两个近似相 等尺寸的导体分支2和4。电流12流过第一导体分支2,电流14沿相反的方向流过第二导 体分支，以便闭合环流流过整个双重勾连的超导带状导体1。原来单次勾连的带状导体的宽 度8在该实施例中为10mm，两个导体分支2和4在开缝区域中的宽度分别为5mm。根据所 用的带状导体材料，导体分支2,4的宽度也可以明显更大或更小，带状导体1尤其也可以非 对称地分开。在两个导体端部5和6的区域内，两个导体分支2和4保持连接。
[0055] 图2例示出具有第二代高温超导体的超导带状导体横截面，在该高温超导体中， 示意性表示层结构。在该实施例中，超导带状导体1包括绝缘层10,与该绝缘层一起固定地 连接成绕组带12。绝缘层10在该实施例中，是50μπι的厚的聚酰亚胺薄膜，但它也可以由 另外的绝缘材料，例如另外的塑料构成。同样双重勾连的绕组带12包括两个并排的导体分 支2和4,其中，整个绕组带12以该并排的导体分支2和4卷到在此未示出的备用滚筒上， 线圈装置通过双重勾连的绕组带esl2从备用滚筒开卷而制成。各导体分支2,4的层结构 包括首先在绝缘层10上的常导覆盖层14,该常导覆盖层14在该实施例中，是20 μ m厚的铜 层。其上是支撑带16,该支撑带在此是50μπι厚的、由镍-钨合金组成的基板。也可以使用 钢带或由合金、如哈氏合金制成的带。在支撑带16上设有0.5μπι厚的缓冲层18,该缓冲 层包含氧化物材料Ce0 2和Υ203。在该缓冲层上方是真正的超导层20,在此是1 μ m厚的、由 YBa2Cu30x组成的层，该层又以20 μ m厚的、铜制覆盖层14覆盖。该超导层20在整个双重勾 连的拓扑结构上形成连续层。在所示的实施例中，在各导体分支2,4中，绝缘层的宽度略微 大于其余层14至20的宽度，以便在在卷绕线圈装置时叠置的导体分支2,4可靠地相互绝 缘。作为所示的实施例的备选，也可以在超导带状导体1的两侧上设置绝缘层10,或也可以 通过绝缘层保护超导带状导体1的侧向区域。此外可行的是，绝缘层在制造线圈绕组时才 作为单独的带编入线圈装置中。
[0056] 图3示意性示出按本发明的绕组支架22的第一部件23的按本发明第一实施例的 三维图。第一部件23具有位于直圆柱体圆周表面上的外表面30。圆柱体的底面备选地也 可以具有另外的形状，例如卵形或跑道形线圈（Rennbahnspule)的形状。第一部件23设有 缝隙形缺口 32,该缝隙形缺口在圆柱圆周表面的一部分高度上延伸，以便环形部件23在剩 余的部分区域上形成闭合环。
[0057] 图4示出按本发明第一实施例的绕组支架22,在该绕组支架22中，两个对称的部 件23和24布置成，使得其缺口 32和33形成连续的、在两个部件23和24上延伸的缝隙。 两个部件23, 24就绕组轴线26而言侧向错位地布置并相互机械连接成，使得它们可以共同 地围绕绕组轴线转动。图4示意性示出制造电线圈的方法的第一步骤，在该步骤中，超导带 状导体1的导体端部5插入相邻布置的缝隙形缺口 32, 33中。
[0058] 图5示出部件23的缺口 32的示意性详细图。示出要作用在该部件上的线圈绕组 的绕组平面内部的横截面。缺口 32具有两个第一边界面40,这两个第一边界面垂直于线 圈绕组的绕组平面，也就是说垂直于此处所示的剖平面。在部件的外表面30上，边界面40 与外表面30的圆柱圆周表面成最高20°的角度，如在图5中示意性通过圆柱圆周表面的切 线38和进口面的延续部36之间的角度表示。通过边界面40朝绕组支架的中心略微的拱 曲实现，缺口 32虽然扁平的进入角度，但可以穿过具有较小空间尺寸的部件23的壁厚。
[0059] 图6示意性示出部件23的缺口 32的备选实施形式。在此，缺口 32的边界面40 拱曲成，使得在空心圆柱部件23的内侧和外侧上实现与部件拱曲部的匹配。为此，边界面 40的拱曲部在圆柱壁的厚度的中间区域内交替，由此形成具有略S形横截面的缝隙。由此 实现，插过缝隙的带状导体1在内侧和外侧30上，可以贴靠在部件23的表面上，而未明显 地折弯。
[0060] 图7示出按本发明的第一实施例的卷绕的电线圈的示意性三维视图。在图7中， 大部分的带状导体1以双线圈的形式卷到绕组支架22上，以便除了第二导体端部6外带状 导体1的仅一小部分区段保留在线圈绕组的外部，该一小部分区段的长度与从内部插过缺 口 32, 33的带状导体1的部分相同。通过同时围绕绕组轴线26转动两个部件23, 24,在绕 组支架22上形成两个对称的部分线圈45和46,其绕组平面彼此平行并且几乎相邻布置。 在电流环形流过双重勾连的带状导体1时，无其他的措施，电流12,14彼此反向地流过两个 导体分支2和4。也就是说，由此产生的磁场具有相反的磁场方向。为了产生相互增强的磁 场，基于图7中的布置，部分线圈45和46必须相互转动。
[0061] 在图8中，示意性示出电线圈44的布置，其中，部分线圈46相对部分线圈45转动 成，使得现在实现同一方向的电流1 2和14，部分线圈45,46的磁场相互增强。为此，带状导 体1必须在导体自由端部5,6的区域内略微转动。该导体自由端部可以通过适合的措施， 如粘合或机械紧固固定成，使得它们不会被例如强洛伦兹力损坏。导体内端部5优选布置 成，使得电线圈44尽可能大部分的内部空间作为样品体积保持自由。部分线圈45和46还 可以比图8中所示明显更靠近。为了产生非常大的磁场，期望各个线圈绕组沿系统轴线27 尽可能高的堆积密度。在电线圈44中，两个部分线圈45和46的最小距离由此给出，在带 状导体内端部5的区域内，导体分支2必须在两个部分线圈45,46之间穿过。根据导体分 支2的该区段的定向，两个部分线圈45,46的最小距离也就是说通过导体分支2的宽度和 /或厚度给出。
[0062] 为了馈入电流，电线圈44可以附加地包括在此未示出的用于将线圈与外部电源 连接的触点。此外，电线圈44可以包括可加热的区域，该电线圈可以通过加热置于欧姆传 导的状态。适宜地，两个触点在导体端部5或6的区域内布置成，使得它们设置在线圈的可 加热的区域的两侧。然后，外部电流可以通过触点馈入线圈中，而可加热的区域通过预热在 欧姆传导的状态下。
[0063] 选择用于绕组支架22的材料取决于，已卷绕的线圈在其工作中是否保留在线圈 支架上，或线圈在卷绕之后与绕组支架分离。在线圈保留在绕组支架上的情况下，绕组支架 的材料包括例如玻璃纤维增强塑料、不锈钢、铝和/或具有不锈钢和/或铝的合金。
[0064] 图9示出绕组支架901至907的不同实施形式的示意性横截面。与迄今描述的第 一实施例相应的是在图4中所示的在缺口 32,33的区域内的剖平面IX的横截面。各绕组 支架901至907包括两个部件23,24,这两个部件在内部区域内设有缝隙形缺口 32,33。在 第一实施例的绕组支架901中，缺口 32, 33仅在圆柱圆周表面的一部分高度上延伸，以便在 该部件的外部区域内存在环形连续的区段。在图9中，圆周上连续的区段一般用阴影线标 记，而与缺口有关的区段通过开口的结构描述。两个部分绕组51和52以多层带状导体1 的形式放置在部件23, 24的设有缺口 32, 33的内部区域上。
[0065] 在绕组支架902的第二实施例中，两个部件23,24设计成不同的宽度，以便在两个 部分线圈45,46以非对称开缝的带状导体卷绕时产生具有不同宽度的部分绕组的双线圈。 按第二实施例的这种绕组支架902的三维示意图在图10中示出。
[0066] 在绕组支架903的第三实施例中，部件23, 24在外侧上分别设有环形端部件48， 49,其底面大于对应部件的底面。因此，施加在两个部件23, 24上的部分绕组51，52被两个 端部件48,49限制向外，这导致卷绕时精确的空间定位。端部件48,49未设有缺口。
[0067] 在绕组支架904的第四实施例中，部件23, 24在内侧分别设有环形中间件53, 54， 其底面大于对应部件的底面。因此，施加在两个部件23, 24上的部分绕组51，52被两个中 间件53, 54限制向内，这又导致卷绕时的精确定位。
[0068] 特别有利的是按第五实施例的绕组支架905,其中，外部的端部件48,49和位于内 部的中间件53,54与各部件连接。以这种方式，部分绕组51，52于两侧固定在期望的位置 中。在第四和第五实施例中，绕组支架904,905的中间件53,54同样设有缺口，该缺口与部 件23, 24的缺口 32, 33共同地形成连续的缝隙。如图11中为第五实施例示意性表示，这使 带状导体的导体端部5容易插入绕组支架905中。
[0069] 与之不同的是，第六和第七实施例的绕组支架906和907具有中间件53,54,该中 间件也在缺口的区域内环形地闭合，如通过中间件53,54在图9中的阴影线所示。因此，导 体端部5不可能通过中间件53, 54引入。图12示意性示出按本发明第六实施例的绕组支 架906的三维视图。在此，首先带状导体的导体端部5通过两个部件23, 24的缺口 32, 33 引入，然后，中间件53, 54分别以两半53a，53b和54a，54b的形式沿插入方向从外部推入绕 组支架906的部件23,24之间。在推入中间件53,54之后，电线圈其余的绕组通过绕组支 架906围绕绕组轴线26的转动而卷上。
[0070] 图13以示意性侧视图示出超导线圈制造方法的第一实施例的四个分步骤。在第 一步骤1301中，将双重勾连的超导带状导体1的导体端部5穿入绕组支架22的缝隙中。然 后，在第二步骤中，保留的大部分带状导体1从备用线圈58沿第一卷绕方向60卷到绕组支 架22上。在此两个平行的线圈绕组制造成双线圈的形状。为了制造与之对称的第二对由 相同带状导体1构成的线圈绕组在第三步骤1303中，将第二导体端部6引入第二绕组支架 62的缝隙中。然后，在第四步骤1304中，带状导体1的部件沿第二卷绕方向61回卷到第二 绕组支架62上。因此，获得两对由唯一的超导带状导体组成的对称部分线圈。在此处未示 出的其他方法步骤中，线圈对通过绕组支架的各部件的分离而相互分开，所有四个部分线 圈彼此布置成，使得在它们通过电流时产生的磁场相互增强。这与图8中所示的、部分线圈 彼此的转动相似地发生。
[0071] 图14示意性示出超导线圈制造方法的第二实施例的四个分步骤。第一步骤1401 与图13中第一实施例的第一步骤相同。但在第二步骤1402中，仅一部分双重勾连的超导 带状导体1卷到第一绕组支架上。在第三步骤1403中，第三绕组支架63的两个部件这样 地从两侧围绕带状导体放置，使得带状导体1然后运行通过第三绕组支架63的缝隙。在第 四步骤1404中，保留的大部分带状导体1从备用线圈58卷到第三绕组支架上。也就是说 产生具有两对对称的部分线圈的超导线圈，其中，这两对具有彼此不同的绕组直径。在该实 施例中，在另外的在此未示出的步骤中，这两对的部分线圈也相互分离，并且所有单个线圈 彼此布置成，使得在电流通过时由共同的带状导体产生的磁场相互增强。
[0072] 在此处未示出的、制造方法的第三实施例中，两个之前描述的实施例彼此组合为， 使得从每半个带状导体1中形成两个具有不同直径的线圈对。也就是说第一和第二方法实 施例的步骤彼此组合为，使得具有四个线圈对的超导线圈分别由两个单线圈构成。
【权利要求】
1. 一种用于在两个平行的绕组平面内垂直于绕组轴线（26)卷绕双电线圈的绕组支架 (22)，所述绕组支架（22)具有至少两个部件（23, 24)， 其中，所述至少两个部件（23,24)分别具有带有重叠相等的底面的环形结构和外表面 (30)，所述外表面（30)位于一个直圆柱体圆周表面上， 其中，至少两个部件（23,24)的每个具有至少一个缝隙形缺口（32,33)，其纵向至少在 所述各圆柱圆周表面的一部分高度上延伸， 其中，所述至少两个部件（23,24)相互连接或可连接成，使得它们在所述绕组轴线 (26)的方向上侧向错位地相邻布置，并且使得所述两个部件（23,24)的缺口（32,33)形成 一个共同的、在两个部件上延伸的缝隙。
2. 按权利要求1所述的绕组支架（22)，其特征在于，所述至少两个缝隙形缺口（32, 33) 的每个具有两个第一边界面（40)，所述两个第一边界面（40)垂直于绕组平面、彼此基本上 平行地延伸并且在所述各部件（23, 24)的外表面（30)上形成与各所述圆柱圆周表面最高 20°的角度（α)。
3. 按权利要求2所述的绕组支架（22)，其特征在于，所述缝隙形缺口（32, 33)的所述 两个第一边界面（40)是拱曲面，所述拱曲面在所述各部件的外表面上形成与各所述圆柱 圆周表面最高10°的角度（α)。
4. 按前述权利要求之一所述的绕组支架（22)，其特征在于，所述至少两个部件（23， 24)的外表面（30)两者都位于一个共同的直圆柱体的圆周表面上，所述直圆柱体具有至少 二重旋转对称的底面。
5. 按前述权利要求之一所述的绕组支架（22)，其特征在于，所述部件（23, 24)的至少 之一中的缝隙形缺口（32, 33)仅在所述各圆柱圆周表面的一部分高度上延伸。
6. 按前述权利要求之一所述的绕组支架（22)，其特征在于，所述至少两个部件（23， 24)在所述绕组轴线（26)的方向上具有不同大小的尺寸。
7. 按前述权利要求之一所述的绕组支架（22)，其中，至少一个部件（23, 24)与环形端 部件（48,49)连接，所述环形端部件（48,49)的底面大于对应部件（23, 24)的底面，所述至 少一个部件布置在背对所述相邻部件（23, 24)的一侧上。
8. 按前述权利要求之一所述的绕组支架（22)，其中，至少一个部件（23,24)与环形中 间件（53, 54)连接，所述环形中间件（53, 54)的底面大于对应部件（23, 24)的底面，所述至 少一个部件布置在面朝所述相邻部件（23, 24)的一侧上。
9. 按权利要求8所述的绕组支架（22)，其中，所述至少一个中间件（53, 54)具有缝隙 形缺口，所述缝隙形缺口在所述两个部件（23,24)的连接状态下与所述两个部件（23,24) 的所述缺口（32,33)形成一个共同的、在两个部件（23,24)上延伸的缝隙。
10. -种具有按前述权利要求之一所述的绕组支架（22)的电线圈（44)，该电线圈包括 双重勾连的拓扑结构的带状导体（1)，所述带状导体以具有两个部分线圈（45,46)的双线 圈形式卷绕彼此相等的线圈匝数， 其中，各部分线圈（45,46)施加在所述绕组支架（22)的部件（23, 24)上 并且其中，所述两个部分线圈（45,46)彼此定向为，使得在电流通过所述共同的带状 导体（1)时由两个部分线圈产生的磁场相互增强。
11. 按权利要求10所述的电线圈（44)，其具有按至少两个按权利要求1至9之一所述 的绕组支架（22,62)和至少一个双重勾连的拓扑结构的带状导体（1)，该拓扑结构包括至 少两对部分线圈（45，46)，其中，在每一对的内部所述线圈匝数相等。
12. 按权利要求10或11所述的电线圈（44)，其中，双重勾连的拓扑结构的所述带状导 体（1)是具有连续超导层（20)的开缝带状导体。
13. -种用于制造电线圈（44)的方法，该方法具有至少下列步骤： -将双重勾连的拓扑结构的带状导体（1)的第一导体端部（5)引入按权利要求1至9 之一所述的第一绕组支架（22)的缝隙， -将所述带状导体（1)的两个导体分支（2,4)卷绕到所述第一绕组支架（22)上，其中， 所述第一绕组支架（22)的所述两个部件（23, 24)相互连接，其中，所述两个导体分支（2,4) 的每个在所述第一绕组支架（22)的部件（23,24)上卷绕成部分线圈（45,46)，并且其中，两 个部分线圈（45,46)同时通过所述第一绕组支架（22)围绕一个共同的绕组轴线（26)转动 而形成， -通过分离所述第一绕组支架（22)的两个部件（23, 24)分离所述两个部分线圈（45， 46)， -空间布置所述两个部分线圈（45,46)，使得在电流通过所述共同的带状导体（1)时由 所述两个部分线圈产生的磁场相互增强。
14. 按权利要求13所述的方法，所述方法在两个导体分支（2,4)的第一次卷绕之后附 加地具有下列步骤： -将所述带状导体（1)的第二导体端部￠)引入按权利要求1至9之一所述的第二绕 组支架（62)的所述缝隙， -将所述带状导体（1)的部件回绕到所述第二绕组支架￠2)上，其中，形成第二对部分 线圈（45,46)，该第二对部分线圈接着相互分离并且空间上布置成，使得在电流通过所述共 同的带状导体（1)时由所述第二对部分线圈（45,46)产生的磁场相互增强。
15. 按权利要求13或14所述的方法，所述方法在两个导体分支（2,4)的第一次卷绕之 后附加地具有下列步骤： -将所述带状导体（1)的部件引入按权利要求1至9之一所述的第三绕组支架￠3)的 所述缝隙中， -并且将所述带状导体（1)卷绕到所述第三绕组支架（63)上，其中，形成第三对部分线 圈（45,46)，所述第三对部分线圈（45,46)接着相互分离并且空间上布置成，使得在电流通 过所述共同的带状导体（1)时由所述第三对部分线圈（45,46)产生的磁场相互增强。
【文档编号】G01R33/3815GK104111430SQ201410162682
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2014年4月22日 优先权日:2013年4月22日
【发明者】M.P.欧曼 申请人:西门子公司