[发明专利]氧化物超导线圈、氧化物超导线圈体和旋转装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种氧化物超导线圈、氧化物超导线圈组件和旋转机，更具体地，涉及一种鞍形的氧化物超导线圈、通过使用前述氧化物超导线圈而形成的氧化物超导线圈组件，以及一种包含前述氧化物超导线圈组件的旋转机。

背景技术

已经公开了一种通过缠绕作为带状超导体的超导线材而形成的超导线圈(例如，已公布的日本专利申请特开2002-110416(专利文献1))。专利文献1已经公开了如下一种超导线圈中的连接方法：当金属电极冶金结合地(metallurgically)连接至每个均具有很多匝的超导线圈元件的连接部时，在通过使用连接夹具沿着朝向线卷(winging)的方向对金属电极施加压缩力的同时、使金属电极与连接部接触的状态下，所述连接部彼此冶金结合地连接。

发明内容

技术问题

根据上述专利文献1，多个薄饼状的超导线圈堆叠成相互连接，每个所述超导线圈均是通过螺旋地缠绕超导线材而形成的。在上面的描述中，术语“堆叠”是指：沿着与由缠绕成薄饼状的超导线材的宽度方向上的端部形成的表面(该表面由所缠绕的超导线材的各个区域的组合而形成，并且在下文中，该表面被称为“端部形成表面”)垂直的方向，将多个超导线圈彼此层层堆叠。

以下面的情形作为一个例子。在该情形下，作为一种旋转机的电动机包含如专利文献1中所述地堆叠的、薄饼状的超导线圈。该超导线圈缠绕成使得它围绕如下区域，该区域被称为构成电动机的转子和定子的齿。当超导线圈缠绕在所述齿周围并将电流提供至该超导线圈时，所述齿起到了电磁铁的作用。在这种情况下，当该超导线圈中流动的电流是交流电流时，由所述齿形成的电磁铁的极性随着时间而变化。结果，转子的齿和定子的齿相互排斥或相互吸引。这种现象使转子旋转，并因此使电动机能够运行。

当电流在超导线圈中流动时，在该超导线圈周围产生磁场。然后，磁通线经过该超导线圈的周边。大部分磁通线沿着相对远离该超导线圈的路线经过。因此，大部分磁通线经过所述齿的内部。然而，一小部分磁通线沿着前述路线内侧的路线经过。因此，这一小部分磁通线穿过该超导线圈的内部。具体地，穿过超导线圈内部的磁通线包括在与该线圈的宽度及纵向轴线交叉的方向上、尤其在沿着构成该超导线圈的超导线材的厚度方向上(更具体地，在贯穿超导线材的主表面的方向上)穿过该超导线圈的磁通线。已知的是，穿过超导线材的主表面的磁通线使超导线圈的电流特性恶化，由此引起如下现象：例如，超导线圈中的失超。在上文的描述中，术语“超导线材的主表面”是指由超导线材的宽度和长度形成的主要表面。

在超导线材中，尤其是被称为氧化物超导线材的线材、例如其中由氧化物形成的超导体覆盖有银护套或其他金属护套的线材，与通过利用由传统使用的金属组成的超导体而形成的金属超导线材相比，可以在较高温度的环境下使用。换句话说，与使用金属超导线材的情况相比，当使用氧化物超导线材时，可以简化用于对该超导线材进行冷却的设备。因此，近年来，工程师和研发人员尤其已经大大推进了氧化物超导线材的实际应用。上述专利文献1没有公开使用哪种线材、即使用金属超导线材还是使用氧化物超导线材来制造所公开的超导线圈。然而，不管使用哪种线材、即使用金属超导线材还是使用氧化物超导线材来制造所公开的超导线圈，当超导线圈构造成使得线圈的主表面几乎与超导线圈的中空部的中心处的轴线平行时，由在用于电动机转子和定子的超导线圈中流动的电流产生的磁通线的一部分贯穿该超导线材的主表面。结果，即使在电动机包含由能够在高温环境下使用的氧化物超导线材形成的超导线圈时，由于上述磁通线的产生，超导线圈的电流特性也可能恶化，并因此导致整个设备的电气效率降低。

鉴于上述问题作出了本发明。本发明的一个目的是提供一种超导线圈，该超导线圈由氧化物超导线材形成，并且，当用于诸如电动机等的旋转机时，该超导线圈能够抑制由于磁通线的影响而导致的电气性能的降低。另一个目的是提供一种通过使用前述超导线圈而形成的超导线圈组件以及一种包含前述超导线圈(或超导线圈组件)的旋转机。

解决问题的手段

本发明的氧化物超导线圈是具有通过将氧化物超导线材缠绕成跑道状而形成的鞍形形状的氧化物超导线圈。该氧化物超导线圈具有弯曲部以及直线部，该直线部连接到所述弯曲部。至少在该直线部的中央部分中，线圈的上端与线圈的下端相比位于线圈的内周侧。