[发明专利]具有提高的电稳定性的电线圈机构

说明书

说明一种具有至少一个由超导的条形导体（1）制成的线圈绕组（23）的电线圈机构（21）。所述条形导体包括：‑具有两个主要面（31a、31b）的条形的基质（3）以及‑至少一个施加在所述基质（3）的第一主要面（31a）上的平面的超导的层（5）‑以及至少一个处于外部的电耦联层（11），所述电耦联层施加在如此形成的导体复合件（9）的主要面（33a）中的至少一个上。在此，所述耦联层（11）促使所述线圈绕组（23）的相邻的卷起部（w_i）的电耦联部，其中，所述电耦联部如此设计，使得用于所述线圈绕组（23）的充电和/或放电的时间常数处于在0.02秒与2小时之间的范围中。

技术领域

本发明涉及一种具有至少一个由超导的条形导体制成的线圈绕组的电线圈机构，其中，条形导体包括具有两个主要面的条形的基质和至少一个施加在基质的第一主要面上的平面的超导的层。

背景技术

从现有技术中已知许多具有由超导的条形导体制成的线圈绕组的电线圈机构。例如这样的线圈绕组作为激励线圈应用在旋转的机器中，作为存储线圈应用在超导的磁能量存储器（SMES）中，作为变压器线圈或还作为磁线圈应用在磁共振机构中。典型地，在此应用如下条形导体，其具有条形的、大多数情况下金属的基质作为载体基质以及具有在其上分开的平面的超导的层，通常为由高温超导的材料制成的层。当由这样的条形导体来卷绕电线圈时，那么绕组的各个卷起部通常相对于彼此是电绝缘的，由此，电流螺旋形地流动通过各个卷起部并且没有横向于其地以短路的形式直接从卷起部流动到卷起部。

为了使这样的线圈绕组的相邻的卷起部相对于彼此电绝缘，在卷绕时应用的条形导体典型地在制造绕组之前以电绝缘的材料进行涂层或围绕。这样的绝缘层经常还促使，保持在卷起部的导电的组成部分之间的经界定的间距。这样的明确限定的在导体卷起部之间的间距借助其它的方法仅仅相对难以实现。虽然，超导的线圈经常要么在卷绕期间在卷起部之间设有浸渍树脂要么在卷绕之后以绝缘的浇铸材料进行浇铸。在第一种情况下谈及润湿卷绕，在第二种情况下谈及借助接着的线圈浇铸的干燥卷绕。在这两种情况下，然而，困难的是，通过浸渍树脂或浇铸材料产生在各个卷起部的起传导作用的区域之间的明确限定的间距。对于在各个卷起部之间的可靠的并且明确限定的电绝缘，因此有利的是，在卷起部的导电的组成部分之间设置具有经界定的厚度的绝缘层。

在传统的绝缘的条形导体中，典型地设有超导的层的基质要么通过挤出要么通过缠绕设有电绝缘的聚合物层。对此，导体结构能够例如以聚酰亚胺胶条（Kaptonband）进行缠绕。备选地，在各个有传导能力的卷起部之间能够松散地一同放入电绝缘的塑料条。

已知的线圈绕组的缺点在于，这样的线圈的电流密度即使在超导的层的很高的电流承载能力的情况下由于基质、绝缘层和可选地存在的金属的遮盖层的可能非常高的层厚度也受到限制。通过所有这些贡献，即条形导体（包括绝缘部在内）的总厚度比单独超导的层的厚度高出很多。为了提供具有高电流密度的线圈机构（尤其用于具有高功率密度的电机），会是有利的是，与现有技术相比降低条形导体的总厚度。

在所描述的已知的由具有卷起绝缘部的条形导体制成的线圈绕组中，典型地能够非常快速地输入电流。在此，充电和放电的速度尤其取决于卷起绝缘部的厚度和质量。在对于所提及应用来说绝缘层的为几十微米的典型的厚度和典型的绕组几何形状的情况下，用于线圈绕组的充电和/或放电的时间常数例如经常处于几毫秒或甚至还更小的范围中。

在如此快速地充电和放电的线圈绕组的情况下，然而不利的是，当在故障情况下达到或超过线圈绕组的临界电流时，所述线圈绕组典型地还能够很容易骤冷（quenchen）并且由于这种骤冷受到损伤。超导的线圈绕组的骤冷在专业领域中当由于突然超过在超导体材料中的临界电流密度通过那时出现的电损失引起到超导体中的突然的热输入时被谈及。所述突然的热输入导致超导特性的丢失并且能够导致强烈的局部的加热并且伴随着其导致超导体材料的热损伤。如果存在浴冷却（Badkühlung），也就是说，如果超导的线圈绕组由液态的低温的冷却剂冲洗，在此，还很经常地引起部分的液态冷却剂不期望地突然被蒸发。也就是说，一般值得期待的是，在运行超导的线圈机构时降低这样的骤冷的风险。