[发明专利]HTS线圈

说明书

一种HTS线圈由包括多个HTS带导线股线的电缆卷绕，所述HTS带导线股线沿着所述电缆的长度以不同于一个或多个其它股线的俯仰角螺旋，且沿着所述电缆的所述长度在彼此的上方和下方编绕。所述线圈能够利用完全换位且因此磁性解耦的HTS带绕组来制造，而不需HTS材料。

技术领域

本发明涉及一种由包括多个HTS带导线的电缆卷绕的线圈及其制造方法。

背景技术

高Tc超导(HTS)用于高场变压器、磁体、电动机、发电机和故障电流限制器的线圈，例如，其中它们需要以下各项的应用程序特定的最佳组合：a)高电流携载容量，b)高电流密度，c)低AC损耗和d)稳定性。对于给定类型的HTS导线，可通过增加导线的数目来改进a)和b)，而可通过确保电缆被完全换位来减小少AC损耗并提高稳定性，以使得每一导线电磁等效。以此方式，电流被同等共享，且AC损耗最小化。此外，许多HTS导线是金属带基板上的较薄陶瓷涂层。由于这一形式因数，它们示出了各向异性的机械特性(例如最小转弯半径)。因此，它们可能不像正常或超导金属线那样容易机械变形。先前已经提出若干种电缆几何结构，各自具有不同优点和权衡。

在罗贝尔棒换位导线电缆配置(Roebel bar transposed conductor cableconfiguration)中，多个单独的扁平导线沿着电缆的长度换位以增加电流密度，所述电缆具有扁平或棒状截面。罗贝尔换位导线电缆可形成有HTS带导线以增加电流密度，并且在AC应用中减少AC损耗。可将罗贝尔棒换位导线电缆配置视为绞合电缆的变化形式。罗贝尔棒配置的缺点在于必须将个别HTS带导线切割或以其它方式形成为蛇形形状，这使得制造过程更复杂，并且通常会产生材料浪费。

卢瑟福电缆配置(Rutherford cable configuration)是另一种电缆配置，其中多个单独导线沿着扁平电缆的长度绞合。卢瑟福电缆几乎仅利用圆形导线制得，所述圆形导线基本上成两个平行行。与罗贝尔棒配置相反，它可以使用HTS带，而不需要将它切割成特定轮廓，条件是不超过带的最小转弯半径。并且，垂直于带的定向在它沿着电缆卷绕时改变。

在Corc^TM磁体电缆中，HTS带导线层卷绕于芯周围。这类似于卢瑟福电缆，差别在于芯是圆柱形的，且不是扁平电缆。Corc^TM电缆可具有多个层，其中每一层独立卷绕，且层之间的带不换位。

在绞合堆叠电缆中，导线带以堆叠方式绑定并接着进行绞合。沿着电缆的长度，在电缆中心中的带仍保持在中心中，且外表面处的带仍保持在外表面处，因此，不同导线不是电磁等效的且未被完全换位。

电气和电子工程师协会磁学技术会报(IEEE Trans.Magn.)在1992年第28卷第1期第190到193页的P Bruzzone的《NET导管电缆超导体的完全换位编带(Fully TransposedBraids for the Cable-in-Conduit Superconductors of NET)描述了编绕电缆，其中各种导线沿着电缆的长度在电缆内且相对于彼此同时改变位置，因为导线沿着电缆长度进行编绕(如编织)。导线为低温超导Nb₃Sn线。此“体”编绕概念对任何线导线都完全适用，但是无法扩展到展示出各向异性机械特性的带导线。

PCT国际专利申请公开WO2005/109451公开一种电力产生和传输系统，其包括发电机、负载和HTS电力和传输电缆，它们之间可包括编绕构造。

发明内容

HTS线圈

在广泛意义上，在一个方面中，本发明包括由包括多个股线的电缆卷绕的线圈，所述股线中的一个或多个沿着电缆长度以不同于一个或多个其它股线成的俯仰角螺旋，且所述股线沿着电缆长度在彼此的上方和下方编绕，所述股线中的至少一个包括HTS带导线。