專利名稱：超導線圈的制作方法
技術領域：
本發明涉及超導線圈，并且更具體地，涉及以多層結構圍繞磁芯纏繞成同心形狀的薄膜超導導線構成的非圓形超導線圈，非圓形即跑道形狀、鞍形、橢圓形、卵形、以及矩形，以減小具有較高穩定性的超導線圈中的剝離力。
背景技術：
隨著用于例如磁共振成像(MRI)診斷的超導技術、系統或設備的進步和發展，實際已經使用了超導磁能存儲(SMEQ和晶體拉制。在這些系統或設備中，層壓部件的超導帶狀導線纏繞成用于實際實用的超導線圈，并且通常，考慮到冷卻和處理的方便，通過樹脂浸漬形成的浸漬線圈得到了使用。然而，在浸漬線圈中，由于部件的線性膨脹系數的各向異性，在冷卻期間，垂直 (沿剝離方向)于超導帶狀導線的縱向方向施加力。超導帶狀導線展現出極好的力學性質，例如，抵抗縱向力的應力阻力(stress resistance)，但是易于受到沿剝離方向施加的力的影響。從而，遺憾地，超導帶狀導線構成的浸漬線圈在冷卻操作期間可以使超導特性退化。為此原因，為了防止磁芯與超導帶狀導線之間的線性膨脹系數的差異引起的失真，已經提供了纏繞導線而不將磁芯的外周邊鍵合到線圈的最內匝的方法，諸如日本專利特開No. 2008-140905(專利文獻1)中公開的。此外，根據超導線圈變得較大的趨勢，直徑比率(即外徑/內徑)也變得較大。因此，線圈中生成的剝離力增大。在剝離力超過超導帶狀導線的容許的應力的情況下，超導特性可以退化。
發明內容
考慮到上述背景，設計了本發明，并且其目的是通過減小在超導線圈中生成的剝離力以由此防止超導線圈的超導特性的退化來提供具有改善的穩定性的超導線圈。通過提供一種超導線圈能夠實現本發明的以上和其它目的，該超導線圈包括具有多個非圓形線圈層部分的超導線圈部分，所述超導線圈部分通過纏繞具有多層結構的薄膜超導導線和絕緣(insulating)材料而形成，其中，所述非圓形線圈層部分在邊界部分彼此相鄰，所述邊界部分的粘附力設定為比其它部分的粘附力小。根據本發明，能夠減小超導線圈中生成的剝離力。從而，能夠防止超導線圈的超導特性的退化，并且能夠提高超導線圈的穩定性。根據參照附圖的優選實施例的以下描述，本發明的本質和進一步的特有特征將變得更加清楚。
在附圖中
圖1是示出用于根據本發明的實施例的超導線圈的超導帶狀導線的范例的結構圖的示例；圖2是示出圖1中示例的超導帶狀導線的容許的剝離力的條形圖；圖3是示例用于根據本發明的實施例的超導線圈的復合帶的示意圖；圖4是示例使用復合帶制造的超導線圈的示意圖；圖5是示出超導線圈中生成的最大應力(剝離力)與直徑比率(即外徑/內徑) 之間的關系的圖示；圖6示例根據本發明的第一實施例的超導線圈，其中，圖6A是平面視圖，而圖6B 是其截面視圖；圖7是示例根據本發明的第二實施例的超導線圈的平面視圖的示意圖；圖8是示例根據本發明的第三實施例的超導線圈的平面視圖的示意圖；圖9是用于根據本發明的第三實施例的超導線圈的冷卻/絕緣帶的放大透視圖；圖10示例根據本發明的第四實施例的超導線圈，其中，圖IOA是平面視圖，而圖 IOB是其截面視圖；圖11示例根據本發明的第五實施例的超導線圈，其中，圖IlA是其平面視圖，而圖 IlB是其部分截面視圖；圖12是示例根據本發明的第六實施例的超導線圈的平面視圖的示意圖；圖13是示例根據本發明的第七實施例的超導線圈的部分截面透視圖；以及圖14包括圖14A和14D并示例示出超導線圈的各種非圓形形狀的根據本發明的對應于圖4的修改的實施例的范例。
具體實施例方式以下，將參照附圖描述本發明的實施例。(超導帶狀導線)圖1是示例用于根據本發明的實施例的超導線圈的超導帶狀導線的范例的結構圖。超導帶狀導線1包括由氧化物超導化合物材料制成的薄膜超導導線。超導帶狀導線1至少包括帶狀基底2、中間層3、和超導層4。超導帶狀導線1的兩個表面均涂覆有穩定化層5。此外，取向(已取向)層6可以可選地設置在帶狀基底2與中間層3之間，并且保護層7可以可選地設置在超導層4與穩定化層5之間。取向層6用于對非取向(未取向) 帶狀基底2進行取向，該帶狀基底2由諸如不銹鋼和鎳基合金的材料制成。例如，帶狀基底2由包括不銹鋼、諸如鎳基合金的鎳合金、以及銀合金的材料制成。中間層3是形成于帶狀基底2上的擴散防止層。例如，中間層3由諸如氧化鈰、 YSZ、氧化鎂、氧化釔、氧化鐿、鋇、和氧化鋯的材料制成。超導層4包括例如超導薄膜，該超導薄膜包含RE基復合物REBCO(諸如 RE1B2C307)。“RE1B2C307”中的“RE”表示至少一種稀土元素(例如，釹(Nd)、釓(Gd)、鈥 (Ho)、以及釤(Sm))和釔元素，“B”表示鋇(Ba)，“C”表示銅(Cu)，以及“0”表示氧(O)0
設置穩定化層5以防止在過多的電流至超導層4的情況下，超導層4燃燒。穩定化層5由諸如銀或金的傳導材料制成。設置取向層6以對帶狀基底2上的中間層3進行取向，并且取向層6由諸如氧化鎂(MgO)的材料制成。在使用已取向基底的情況下，可以省略取向層6。設置保護層7以防止由于空氣中的潮濕導致超導層4退化。保護層7由銀、金、和鉬制成。保護層7也防止超導層4在過量電流至超導層4的情況下燃燒而被損壞。上述結構的多層超導帶狀導線1為例如IOmm寬和0. Imm厚。超導帶狀導線1用于數種超導技術，例如MRI設備、超導磁能存儲(SMES)設備、晶體拉制設備、以及線性電動機。寬度為2mm至40mm且厚度為0.4mm至0.5mm的超導帶狀導線1是可使用的。還已知超導帶狀導線1在導線的縱向方向上具有高的力學強度(即，應力阻力)， 相對于600MPa的量級的張力，不會使熱傳導性質退化，但是在垂直于縱向方向的剝離方向上，相對于縱向方向上的力學強度，超導帶狀導線1僅具有一位數字的或更小的力學強度。圖2示出了對于圖1中示例的超導帶狀導線1的五個樣本，關于剝離方向上橫向張力強度的測量結果。根據圖2的結果，雖然用于剝離超導帶狀導線1的應力在從^MPa至40MPa的范圍，但是超導帶狀導線1可以由至少超過^MPa的剝離力退化。因此，可以理解，超導帶狀導線1的容許的剝離力為^MPa。超導導線的電流承載能力稱作臨界電流。超導帶狀導線1的超導狀態僅能夠被維持和保持在小于(不超過)預定溫度、磁場和電流值的值或水平。臨界電流是維持超導狀態的最大電流值。在超導帶狀導線1的線圈中生成的剝離力超過超導帶狀導線的容許的應力的情況下，超導線圈12的超導狀態不能維持，并且超導帶狀導線1不能保持在超導狀態。在超導線圈12的超導狀態不能維持的情況下，超導特性退化，導致超導線圈的發熱和燃燒。從而，超導線圈12的熱穩定性將喪失。然而，在超導帶狀導線1保持在容許的剝離力OSMPa)的應力或更低的情況下，超導線圈12的超導狀態不喪失并且超導帶狀導線1能夠保持在超導狀態。(超導線圈)如圖3中所示例，涂覆有樹脂的絕緣帶8上的超導帶狀導線1層壓成復合帶11。復合帶11圍繞FRP磁芯9纏繞成類似螺旋，以形成形狀如圖4中所示的跑道的超導線圈12。整體加固的超導線圈12抑制了使用超導線圈期間薄膜超導導線的機械運動，保持了線圈的強度，提供了薄膜超導導線之間的絕緣保護，并有效地防止了為超導線圈的中斷的(interrupted)超導狀態的“淬滅”。然而，當超導線圈12從室溫冷卻至液氮溫度時，歸因于超導帶狀導線1中的部件的線性膨脹系數的各向異性，在超導帶狀導線1上生成了剝離力。此剝離力取決于超導線圈12的直徑比率(即外徑/內徑)。在此范例中，圖4的超導線圈的形狀類似于跑道。超導線圈12可以具有圓形以外的任何形狀，例如橢圓、卵形、鞍形、矩形以及多邊形(五邊形、六邊形)。圖5示出了表示超導線圈12中生成的最大應力和外徑與內徑的比率之間的關系的圖示。
根據圖5的結果，隨著超導線圈12的直徑比率增大，最大應力也增大。此外，發現超導線圈12在^MPa的直徑比率為3. l,28MPa為超導帶狀導線1的容許的剝離力。以下將描述使用上述結構的超導帶狀導線1的超導線圈的實施例。此外，應當注意，雖然圖6至13中示出的以下實施例分別表示包括多個超導線圈層部分的超導線圈，特別是具有跑道形狀(非圓形形狀)的超導線圈，但是本實施例可以包括諸如圖14中所示的其它非圓形形狀。(第一實施例)以下將參照圖6(圖6A和6B)描述根據本發明的第一實施例的超導線圈。參照圖6，通過例如在FRP磁芯19的外表面上設置超導線圈部分14來形成超導線圈10。超導線圈部分14具有400mm的外(最外)徑和IOOmm的內(最內)徑。FRP磁芯 19的外徑為IOOmm且內徑為90mm，并包括長度為150mm的線性部分。圖6A和6B示例的范例是超導線圈10的寬度尺寸為卵形形狀的情況。在卵形形狀的情況下，長度尺寸可以相互比較。超導線圈部分14包括同心三線圈層部分(區域)，它們彼此共面或以平板形式設置。三線圈層部分是外徑為150mm且內徑為IOOmm的線圈內層部分(內層區域，第一層區域)14a、外徑為250mm且內徑為150mm的線圈中間層部分(中間層區域，第二層區域)14b、 以及外徑為400mm且內徑為250mm的線圈外層部分(外層區域，第三層區域)14c。超導線圈14的線圈內層部分14a、線圈中間層部分14b、以及線圈外層部分Hc基本與超導線圈10的形狀相同。此外，在線圈內層部分14a與線圈中間層部分14b之間(作為邊界部分17)并且在線圈中間層部分14b與線圈外層部分Hc之間(作為邊界部分17)設置釋放(release) 部分17。釋放部分17先前設定為無粘附性的或比其它部分粘附性小。通過圍繞內徑為90mm且外徑為IOOmm的FRP磁芯19纏繞750匝復合帶11來形成超導線圈10。復合帶11為超導帶狀導線1和絕緣帶8的疊層，超導帶狀導線1是寬度為IOmm 且厚度為0. Imm的薄膜超導導線，絕緣帶8是寬度為IOmm且厚度為0. Imm的絕緣材料。在此范例中，雖然復合帶11的匝數從線圈內層部分Ha至外部順次增大，但是匝數不特別局限于此范例。在通過纏繞750匝復合帶11形成的超導線圈10的情況下，通過施加脫模劑至第 125匝處的復合帶11的外表面、第1 匝處的復合帶11的內表面、第375匝處的復合帶11 的外表面、以及第376匝處的復合帶11的內表面來形成釋放部分17。作為脫模劑17，可以采用碳氟聚合物、石蠟、油脂、以及硅油。釋放部分(邊界部分)17的形成可以導致一種結果，其中，在超導線圈部分14的第125匝、第1 匝、第375匝、以及第376匝處的復合帶11上，超導線圈10是無粘附性的或比相鄰的超導帶狀導線1與絕緣帶8之間的其它部分的粘附性小。因此，超導線圈10的超導線圈部分14劃分成三個相同的線圈層部分，該三個相同的線圈層部分為線圈內層部分14a、線圈中間層部分14b、以及線圈外層部分14c。線圈層部分的直徑比率分別為150/100 = 1. 5,250/150 = 1. 7、以及400/250 = 1.6。超導線圈部分14的線圈層部分的直徑比率為1. 5,1. 7、以及1. 6，使得最大應力為IOMPa或更小，如圖 5中所示，導致較小的剝離力。因此，在本實施例的超導線圈10中，線圈層部分的直徑比率能夠小于3. 1。從而， 如圖5中的圖示所示，即使在超導線圈10中生成剝離力的情況下，釋放部分17的釋放也能夠將超導帶狀導線1上的剝離力抑制至小于^MPa的容許值。在超導線圈10的線圈層部分的直徑比率為1. 7或更小的情況下，最大應力能夠是lOMPa。在直徑比率為1. 5或更小的情況下，最大應力能夠是約或更小。因此，通過將超導線圈10的線圈層部分的直徑比率設定為約1，例如1. 2或1. 3，能夠進一步減小最大應力。因此，防止超導線圈10的超導特性的退化并提高超導線圈的穩定性是可能的。(第二實施例)以下，將參照圖7描述根據本發明的第二實施例的超導線圈，其中，與第一實施例中相同的配置(部分或元件)由相同參考數字表示并且省略其解釋。在圖7的此范例中，通過如圖6A和6B的超導線圈10中那樣纏繞750匝復合帶11 來形成第二實施例的超導線圈20。除FRP帶23插于超導線圈部分14的第125匝處的復合帶11的外表面與第126匝處的復合帶11的內表面之間以及第375匝處的復合帶11的外表面與第376匝處的復合帶11的內表面之間外，圖7的超導線圈20與圖6中的第一實施例的超導線圈10相同。FRP帶23的此插入使得在第125匝處與第126匝處的復合帶11之間以及第375 匝處與第376匝處的復合帶11之間，超導帶狀導線1和與超導帶狀導線1相鄰的絕緣帶8 彼此為無粘附性(無接觸)的。因此，超導線圈20的超導線圈部分14劃分成三個相同的線圈層部分，三個相同的線圈層部分包括線圈內層部分(內層區域，第一層區域)14a、線圈中間層部分(中間層區域，第二層區域)14b、以及線圈外層部分(外層區域，第三層區域)He。線圈層部分的直徑比率分別為150/100 = 1. 5,250/150 = 1. 7、以及400/250 = 1. 6。超導線圈20的線圈層部分的直徑比率為1. 5,1. 7、以及1. 6，使得最大應力為IOMPa或更小。因此，在第二實施例的超導線圈20中，因為線圈層部分的直徑比率能夠小于3. 1， 如圖5中所示，所以能夠將在超導帶狀導線1上生成的剝離力抑制至小于^MPa的容許值。因此，防止超導線圈20的超導特性的退化并提高其穩定性是可能的。(第三實施例)以下將參照圖8描述根據本發明的第三實施例的超導線圈，其中，與第一和第二實施例中相同的配置由相同的參考數字表示并且省略其解釋。在此范例中，通過如圖6中的超導線圈10中那樣纏繞750匝復合帶11來形成第三實施例的超導線圈30。除冷卻/絕緣帶33插于超導線圈部分14的第125匝處的復合帶11的外表面與第1 匝處的復合帶11的內表面之間以及第375匝處的復合帶11的外表面與第376匝處的復合帶11的內表面之間外，圖8的超導線圈30與第一實施例的超導線圈10相同。如圖9中所示，通過將絕緣帶37附著至由具有高熱傳導率的材料制成的冷卻板35 來形成冷卻/絕緣帶33，該材料例如是鋁或銅。冷卻/絕緣帶33可以是具有極優冷卻/絕緣功能的氮化鋁的單個帶，代替冷卻板35和絕緣帶37的組合。
冷卻/絕緣帶33插入超導線圈30中使得在超導線圈部分14的第125匝處與第 126匝處的復合帶11之間以及第375匝處與第376匝處的復合帶11之間，超導帶狀導線1 和與超導帶狀導線1相鄰的絕緣帶8彼此為無粘附性(無接觸)的。因此，超導線圈30的超導線圈部分14劃分成三個相同的線圈層部分，三個相同的線圈層部分包括線圈內層部分(內層區域，第一層區域)14a、線圈中間層部分(中間層區域，第二層區域)14b、以及線圈外層部分(外層區域，第三層區域)He。線圈層部分的直徑比率分別為150/100 = 1. 5,250/150 = 1. 7、以及400/250 = 1. 6。超導線圈30的線圈層部分的直徑比率為1.5、1.7、以及1.6，使得最大應力能夠為IOMPa或更小。在第三實施例的超導線圈30中，因為線圈層部分的直徑比率能夠小于3. 1，如圖5 的圖示中所示，所以能夠將在超導帶狀導線1上生成的剝離力抑制至小于^Mh的容許值。因此，防止超導線圈30的超導特性的退化并提高其穩定性是可能的。此外，在本實施例中，冷卻/絕緣帶33插于超導線圈30中，使得超導線圈30能夠從內到外冷卻。從而，超導線圈30能夠受到有效的冷卻并提高其穩定性。(第四實施例)以下將參照圖10(圖IOA和10B)描述根據本發明的第四實施例的超導線圈，其中，與第一至第三實施例中相同的配置由相同的參考數字表示并且省略其解釋。例如，如圖IOA和IOB中所示，超導線圈40具有外徑為IOOmm且內徑為90mm的 FRP磁芯19，并包括長度為150mm的線性部分。超導線圈部分43設置在FRP磁芯19的外表面上。超導線圈部分43的外徑為410mm且內徑為100mm，并包括長度為150mm的線性部分。在此范例中，通過纏繞750匝復合帶11來形成超導線圈40。超導線圈部分43包括彼此共面的三個相同的線圈層部分。線圈層部分包括外徑為150mm且內徑為IOOmm的線圈內層部分(內層區域，第一層區域)43a、外徑為255mm且內徑為155mm的線圈中間層部分 (中間層區域，第二層區域)43b、以及外徑為410mm且內徑為^Omm的線圈外層部分(外層區域，第三層區域)43c。此外，分別在線圈內層部分43a與線圈中間層部分4 之間以及線圈中間層部分 43b與線圈外層部分43c之間設置間隙45。在第四實施例的結構中，線圈內層部分43a的最外匝和線圈中間層部分43b的最內匝上的超導帶狀導線1彼此焊接。線圈中間層部分43b的最外匝和線圈外層部分43c的最內匝上的超導帶狀導線1彼此焊接。根據此焊接結構，形成了釋放部分，釋放部分的粘附性小于其它部分的粘附性。通過圍繞內徑為90mm且外徑為IOOmm的FRP磁芯19纏繞750匝復合帶11來形成超導線圈40，且超導線圈40包括長度為150mm的線性部分。復合帶11是寬度為IOmm 且厚度為0. Imm的超導帶狀導線1和涂覆有樹脂的寬度為IOmm且厚度為0. Imm的絕緣帶 8的疊層。例如2. 5mm的間隙設置在第125匝處的復合帶的外表面與第126匝處的復合帶 11的內表面之間。此外，例如2. 5mm的間隙也設置在第375匝處的復合帶11的外表面與第 376匝處的復合帶11的內表面上。根據本實施例的超導線圈40的超導線圈部分43劃分成三個線圈層部分，三個線圈層部分包括線圈內層部分43a、線圈中間層部分43b、以及線圈外層部分43c。超導線圈40的線圈層部分43的直徑比率分別為150/100 = 1. 5,255/155 = 1. 6、以及410/260 = 1.6。 超導線圈40的線圈層部分的直徑比率為1.5、1.6、以及1.6，使得最大應力能夠為IOMI^a或更小。因此，在本實施例的超導線圈40中，因為直徑比率能夠小于3. 1，如圖5的圖示中所示，所以能夠將在超導帶狀導線1上生成的剝離力抑制至小于^MPa的容許值。因此，防止超導線圈40的超導特性的退化并提高其穩定性是可能的。(第五實施例)以下將參照圖11 (圖11AU1B)描述根據本發明的第五實施例的超導線圈，其中， 與第四實施例中相同的配置由相同的參考數字表示并且省略其解釋。如圖IlA和IlB中所示，除比超導線圈50的高度長的銅電極51焊接至超導線圈部分43中的線圈內層部分(內層區域，第一層區域)43a的最外匝、線圈中間層部分(中間層區域，第二層區域)4 的最內和最外匝、以及線圈外層部分(外層區域，第三層區域)43c 的最內匝，且相鄰銅電極51經由超導帶狀導線1彼此焊接外，此第五實施例的超導線圈50 與第四實施例的超導線圈40相同。換句話說，線圈內層部分43a和線圈中間層部分4 經由銅電極51和超導帶狀導線1彼此電連接，并且線圈中間層部分4 和線圈外層部分43c經由銅電極51和超導帶狀導線1彼此電連接。在此第五實施例中，超導線圈部分43也劃分成三個線圈層部分，三個線圈層部分包括線圈內層部分43a、線圈中間層部分43b、以及線圈外層部分43c。超導線圈50的線圈層部分的直徑比率分別為150/100 = 1. 5,255/155 = 1. 6、以及410/260 = 1.6。因為線圈層部分的直徑比率為1. 5,1. 6、以及1. 6，所以最大應力能夠為IOMI^a或更小，從而減小了剝離力。因此，在本實施例的超導線圈50中，因為直徑比率能夠小于3. 1，如圖5的圖示中所示，所以能夠將在超導帶狀導線1上生成的剝離力抑制至小于^MPa的容許值。因此，防止超導線圈50的超導特性的退化并提高其穩定性是可能的。(第六實施例)以下將參照圖12描述根據本發明的第六實施例的超導線圈，其中，與第四和五實施例中相同的配置由相同的參考數字表示并且省略其解釋。除遭受脫模(mold release)處理且設定為無粘附性的或粘附性比其它部分小的絕緣體65分別插入線圈內層部分(內層區域，第一層區域)43a與線圈中間層部分4 之間以及線圈中間層部分(中間層區域，第二層區域)4 與線圈外層部分(外層區域，第三層區域)43c之間外，此第六實施例的超導線圈60與第五實施例的超導線圈50相同。根據第六實施例，除與第五實施例的超導線圈50所獲的那些效果相同的效果外， 超導線圈60能夠有效地減小線圈內層部分43a、線圈中間層部分43b、以及線圈外層部分 43c之間的間隙。從而，通過以絕緣體65填充間隙，能夠增大超導線圈60的機械強度。此外，除上述外，特氟綸(Teflon (注冊商標))樹脂、聚酰亞胺/聚酰胺樹脂、或環氧樹脂可以用作用于絕緣體65的較小粘附性材料。(第七實施例)以下將參照圖10和13描述根據本發明的第七實施例的超導線圈，其中，與第四至第六實施例中相同的配置由相同的參考數字表示并且省略其解釋。除非圓形絕緣板76附著至超導線圈70的每個表面且由例如鋁制成的冷卻板77 附著至絕緣板76外，此第七實施例的超導線圈70與第四實施例的超導線圈40相同。根據第七實施例的超導線圈70，防止在冷卻期間超導線圈70收縮是可能的，由此防止了線圈內層部分(內層區域，第一層區域)43a、線圈中間層部分(中間層區域，第二層區域)4 、以及線圈外層部分(外層區域，第三層區域)43c的移位。此外，能夠通過鋁冷卻板77冷卻超導線圈70。因此，除與第四實施例的超導線圈40的效果相同的效果外，防止超導線圈70的移位是可能的。此外，此實施例的超導線圈70能夠受到冷卻，并且因此被進一步穩定化。此外，在根據本發明的各實施例的超導線圈中，超導線圈部分包括三個相同的線圈層部分。超導線圈部分可以包括兩個相同的線圈層部分，例如線圈內層(內層區域)和線圈外層(外層區域)。此外，需要注意，在替代例或修改例中，超導線圈的超導線圈部分可以包括至少四個相同的線圈層部分。大數量的線圈層部分適合大尺寸的超導線圈。在超導線圈具有包括至少四個線圈層部分的超導線圈部分的結構中，至少兩個內 (中間)層部分設置在線圈最外層部分和線圈最內層部分之間。通過超導線圈部分包括多個線圈層部分的結構，通過將線圈層部分的直徑比率設定為1. 7或更小，例如1. 2,1. 3、或1. 5，能夠在大的超導線圈中獲得減小的最大應力。從而， 能夠可靠地防止熱傳導性能的退化。此外，能夠提高并維持超導線圈的熱穩定性。在此情況下，超導線圈部分的線圈層部分的直徑比率小于3. 1，并且優選地，直徑比率為1. 7或更小。更優選地，直徑比率為1. 5或更小，例如1. 2或1. 3。在超導線圈部分中的線圈層部分的直徑比率不大于1. 7或1. 5的情況下，超導線圈的每個線圈層部分的最大應力為IOMI^a或更小，或或更小。從而，能夠減小在超導線圈中生成的剝離力，以防止超導線圈的超導特性的退化，由此提高超導線圈的熱穩定性。根據本實施例的超導線圈，單個超導線圈部分劃分成多個線圈層部分，并且較小粘附性的邊界部分設置在線圈層部分之間，使得邊界部分吸收力以防止力的傳輸。本實施例的超導線圈均包括復合帶11，復合帶11為超導帶狀導線1和絕緣帶8的疊層。復合帶11的匝數是從數十至數千可選地選擇的，且超導帶狀導線1的寬度和厚度也是從3mm至40mm和從0.04mm至0.5mm選擇的。此外，如超導帶狀導線1中那樣選擇絕緣帶8的寬度和厚度。還應當注意，本發明不限于描述和示例的實施例，并且可以不脫離所附權利要求的范圍作出許多其它更改和修改。例如，雖然在上述實施例中，主要提到了跑道形狀的超導線圈，但是可以采用具有非圓形但同心形狀的鞍形形狀、橢圓形狀、卵形形狀、以及矩形形狀等，諸如圖14A至14D中所示，以便以較高穩定性減小超導線圈中的剝離力。在這些修改的范例中，僅示例了具有相同的參考數字的類似于圖4的形狀的那些形狀，但是功能細節和繞組配置基本與描述的實施例的那些相同，并且因此，于此省略了重復的解釋。
權利要求
1.一種超導線圈，包括具有多個非圓形線圈層部分的超導線圈部分，所述超導線圈部分通過纏繞具有多層結構的薄膜超導導線和絕緣材料而形成，其中，所述非圓形線圈層部分在邊界部分彼此相鄰，所述邊界部分的粘附力設定為比其它部分的粘附力小。
2.如權利要求1所述的超導線圈，其中，多個線圈層部分中的每一個的直徑比率小于3. 1。
3.如權利要求1或2所述的超導線圈，其中，所述超導導線和所述絕緣材料在相鄰的非圓形線圈層部分之間的邊界部分以非鍵合狀況彼此接觸。
4.如權利要求1至3中的任一項所述的超導線圈，其中，所述超導導線和所述絕緣材料的至少之一在所述相鄰的非圓形線圈層部分之間的所述邊界部分受到脫模處理。
5.如權利要求1至3中的任一項所述的超導線圈，還包括插于所述相鄰的非圓形線圈層部分之間的所述邊界部分中的絕緣體，所述絕緣體受到脫模處理。
6.如權利要求5所述的超導線圈，其中，所述絕緣體由如下絕緣體形成該絕緣體與選自碳氟化合物帶、石蠟、油脂、以及硅油構成的組中的至少一種脫模劑相鍵合或施加有選自碳氟化合物帶、石蠟、油脂、以及硅油構成的組中的至少一種脫模劑。
7.如權利要求1至6中的任一項所述的超導線圈，還包括設置于所述相鄰的非圓形線圈層部分之間的所述邊界部分的冷卻部件。
8.如權利要求7所述的超導線圈，其中，所述冷卻部件是由熱傳導率比所述絕緣材料的熱傳導率高的材料制成的冷卻板。
9.如權利要求7和8中的一項所述的超導線圈，其中，所述冷卻部件還受到絕緣處理。
10.如權利要求1至9中的任一項所述的超導線圈，其中，所述相鄰的非圓形線圈層部分彼此電連接。
11.如權利要求10所述的超導線圈，其中，電極設置于所述相鄰的非圓形線圈層部分之間的所述邊界部分的內層部分的外表面和外層部分的內表面上，所述電極彼此電連接。
12.如權利要求1至11中的任一項所述的超導線圈，還包括設置于所述超導線圈部分的上表面和下表面的至少之一上的絕緣體。
13.如權利要求12所述的超導線圈，其中，冷卻板還附著至所述絕緣體，所述冷卻板由熱傳導率比所述絕緣體的熱傳導率高的材料制成。
全文摘要
提供了一種超導線圈，該超導線圈包括具有多個非圓形線圈層部分的超導線圈部分。所述超導線圈部分通過纏繞具有多層結構的薄膜超導導線和絕緣材料而形成，其中，所述非圓形線圈層部分在邊界部分彼此相鄰，所述邊界部分的粘附力設定為比其它部分的粘附力小。
文檔編號H01F6/04GK102468029SQ20111036176
公開日2012年5月23日 申請日期2011年11月15日 優先權日2010年11月15日
發明者井岡茂, 宮崎寬史, 小柳圭, 小野通隆, 巖井貞憲, 戶坂泰造, 浦田昌身, 田崎賢司, 石井祐介 申請人:株式會社東芝