用于超导线圈的筒体和超导螺线管线圈制造技术

一种用于超导线圈的筒体包括圆柱形鼓以及从鼓的每个端部延伸的锥形部分。成形为带状的超导线材或超导线材前体围绕鼓多层螺旋卷绕。锥形部分具有以任意角度倾斜的锥形表面。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种带状超导线材绕其多层螺旋卷绕以便形成超导线圈的筒体，并且涉及通过将带状超导线材围绕筒体多层卷绕而形成的螺线管线圈。更特别是，本专利技术涉及一种具有圆柱形鼓并通过简单的卷绕操作使得带状超导线材围绕筒体多层螺旋卷绕以便形成螺线管线圈并且在鼓的两端反绕同时减小线材的变形的筒体，并且涉及一种形成有筒体的螺线管线圈。
技术介绍
作为超导线材，例如NbTi或Nb3Sn的金属超导线材和例如氧化铋和氧化钇的氧化物超导线材是公知的。前者金属超导线材成形为具有圆形或矩形截面的厚带。由于需要通过滚压或其它方法调节氧化物晶体的取向，后者氧化物超导线材通常成形为薄带。扁平卷绕和螺线管卷绕是用于卷绕超导线材以便形成超导线圈的方法。迄今为止，主要使用扁平卷绕。扁平卷绕方法在例如日本未审查专利申请公开文本NO.2001-332415中披露。但是近年来，越来越多地使用螺线管线圈主要作为超导线圈，以便用于分析和医疗保健，例如核磁共振分析和磁共振成形。这是由于可以容易地获得高度一致的磁场。例如未审查专利申请公开文本NO.10-289817中披露了一种螺线管卷绕的方法。卷绕-和-反应技术以及反应-和-卷绕技术用来通过这种超导线材形成螺线管线圈。在卷绕-和-反应技术中，在线材围绕筒体卷绕之后给予线材超导性能。相比之下，在反应-和-卷绕技术中，在给予线材超导性能之后线材围绕筒体卷绕。在通过卷绕-和-反应技术形成氧化物超导线圈时，由于线材卷绕成线圈并且接着进行氧化加热以变成超导，减小了由于线材变形造成的超导性能退化。另一方面，由于紧密卷绕成线圈的线材进行加热同时将氧气从外部供应其上，线圈内部容易缺氧。此外，已经指出由于在卷绕之后高温下进行加热难以绝缘线圈。为此，如所述的日本未审查专利申请公开文本H10-289817教导那样，提出一种方法，其中同样在卷绕之后氧化加热过程中经由筒体的鼓内设置的通气孔从线圈内部供应氧化气体。相比之下，在反应-和-卷绕技术中，可以供应足够量的氧以便使得线材超导。但是，在超导线材螺旋(螺线管)卷绕以便形成多个层时，线材在反绕位置(线材从第一层反绕到第二层、从第二层反绕到第三层、从第三层反绕到第四层等)处严重变形。这种变形使得超导性能退化。为此，似乎提出了多种方法来减小反绕位置处线材的变形，尽管它们在多种文件中没有特别描述。但是，就本专利技术人所知来说，没有提出一种满意地减小反绕位置处的变形并有助于反绕操作的方法。
技术实现思路
考虑到所述情况，本专利技术的目的在于提供一种带状超导线材绕其多层螺旋卷绕以便形成螺线管线圈的筒体，该筒体使得超导线材从某个层到随后层的过程中在鼓的端部处容易和平缓反绕，同时减小超导线材的变形，而不考虑超导线材是否由金属或氧化物形成，或者是否螺线管线圈由反应-和-卷绕技术或卷绕-和-反应技术形成。本专利技术的另一目的在于提供一种形成有筒体并且减小超导性能退化的紧凑螺线管线圈。为了解决所述问题，按照本专利技术的一个方面的用于超导线圈的筒体包括带状线材(超导带和超导带的前体)绕其多层螺旋卷绕的圆柱形鼓；以及从鼓的每个端部延伸并且具有以任意角度倾斜的锥形部分。锥形表面可以恒定角度倾斜，或者可以包括两个或多个倾斜面，使得倾斜角度逐步增加。作为选择，锥形表面可以是弯曲面，使得倾斜角度以无级方式连续增加。按照本专利技术另一方面的螺线管线圈包括围绕所述筒体的鼓多层螺旋卷绕的带状超导线材。带状线材通过接触锥形部分卷绕而沿着筒体的锥形部分反绕，并且通过反绕操作，带状线材的螺旋卷绕角度从α改变成-α。本专利技术的筒体具有极度简单的结构，其中具有以任意角度倾斜的锥形表面的锥形部分设置在鼓的每个端部处。采用这种结构，通过简单地沿着锥形部分反绕，带状超导线材或其前体可容易、平缓并螺旋卷绕，以便形成随后层，并且减小变形。另外，如上所述，由于可以减小反绕位置处造成的变形，具有极好的超导性能的螺线管线圈具有高生产率和低成本，而不考虑它是否通过反应-和-卷绕技术或卷绕-和-反应技术来形成。附图说明图1是按照方面实施例的筒体的前视图；图2是表示带状线材围绕图1所示的筒体螺旋卷绕的状态的示意图；图3是按照本专利技术另一实施例的筒体的前视图；图4是按照本专利技术又一实施例的筒体的前视图；图5是按照本专利技术再一实施例的筒体的前视图；图6是按照本专利技术再一实施例的筒体的前视图；图7是按照本专利技术用于第一实例的筒体的前视图；图8是用于第一实例的带状线材的示意图；图9是用于第二实例的筒体的前视图；以及图10是用于第二实例的带状线材的示意图。具体实施例方式按照本专利技术的筒体包括圆柱形鼓，并且用来形成超导螺线管线圈。带状(片状)超导线材或其前体围绕鼓多层螺旋卷绕。锥形部分从筒体的鼓的每个端部延伸，并且具有以任意角度倾斜的锥形表面，使得锥形部分的直径朝着其尖端减小。图1是按照本专利技术实施例的筒体的前视图。如图1所示，锥形部分2从圆柱形鼓1的每个端部延伸，并且具有以任意角度θ倾斜的锥形表面。带状线材3从鼓1的一端以任意螺旋卷绕角度γ围绕筒体螺旋紧密卷绕，如图2所示。在这种情况下，在带状线材3的相邻绕圈相互覆盖时，带状线材3在重叠位置处局部升高。这干扰了电磁波并且不利地影响线圈性能。因此，需要采取注意，使得带状线材3的绕圈不重叠。在这种情况下，满足下面的关系表达式P＝W/sinαπd＝Ptanα＝(W/sinα)×(sinα/cosα)＝W/cosαcosα＝W/πd，即α＝arcos(W/πD)其中D表示鼓1的外直径，W表示带状线材3的宽度，P表示螺旋节距以及α表示螺旋卷绕角度。即对于紧密卷绕来说希望的是满足α＝arcos(W/πD)的条件。在间隔件布置在带状线材3的相邻绕圈之间以便绝缘时，所述宽度W是线材3的宽度和间隔件的宽度之和。对于所述的螺旋卷绕结构来说，带状线材3可围绕鼓1平缓和螺旋地卷绕。但是，如现有技术描述中所指出那样，在公知螺线管线圈中，图1所示的锥形部分2不设置在鼓的导前端部处。因此，在通过从鼓的一端到另一端螺旋卷绕带状线材形成一个层并且带状线材接着在相反方向上反绕以便在形成的层上形成一个层，调节反绕操作的螺旋卷绕角度是非常困难和烦琐的。另外，需要以三维复杂方式保持带状线材，以便调节螺旋卷绕角度。在折叠部分处的超导性能显著下降。此外，由于对于每个反绕操作来说需要相当长的线材，带状线材的浪费不能忽略。相比之下，此实施例的筒体具有从鼓1的两个端部延伸的锥形部分2，并因此可以平缓和容易地进行所述的反绕操作，如下面描述那样。图2是表示在锥形部分2处将带状线材3反绕在鼓1上的状态的示意图。在图2中，注意部件局部放大。图2的右侧是表示沿着锥形部分2将带状线材3再次反绕在鼓1上的状态的展开示意图。如图所示，在带状线材3围绕鼓1螺旋卷绕并且从鼓1的端部到锥形部分(倾斜面)2时，它还围绕锥形部分2紧密卷绕。因此，带状线材3与锥形部分2紧密接触卷绕，同时按照锥形表面的倾斜角度改变卷绕方向。锥形部分2的锥形表面相对于筒体的中心线AO对称，如图2右侧上的展开示意图所示。因此，在带状线材3围绕鼓1以螺旋卷绕角度α卷绕到锥形部分2的同时，它以与螺旋角度α相反的角度-α从锥形部分2反绕到鼓1。带状线材3接着围绕鼓1以螺旋卷绕角度-α围绕鼓1螺旋卷绕，以便形成随后层。在带状线材3螺旋卷绕并本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于超导线圈的筒体，包括：超导线材或超导线材的前体绕其多层螺旋卷绕的鼓；以及　从鼓的每个端部延伸的锥形部分；其中超导线材或前体成形为带状；以及其中锥形部分具有以任意角度倾斜的锥形表面，使得锥形部分的直径朝着其尖端减小。

【技术特征摘要】
JP 2005-9-5 2005-2567601.一种用于超导线圈的筒体，包括超导线材或超导线材的前体绕其多层螺旋卷绕的鼓；以及从鼓的每个端部延伸的锥形部分；其中超导线材或前体成形为带状；以及其中锥形部分具有以任意角度倾斜的锥形表面，使得锥形部分的直径朝着其尖端减小。2.如权利要求1所述的筒体，其特征在于，锥形表面以恒定角度倾斜。3.如权利要求1所述的筒体，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：财津享司，宫武孝之，宫崎隆好，尾崎修，福山和宏，
申请(专利权)人：株式会社神户制钢所，
类型：发明
国别省市：JP[日本]