CN1160454A

CN1160454A - 轮廓可变的超导磁体线圈

Info

Publication number: CN1160454A
Application number: CN 95195573
Authority: CN
Inventors: 安东尼·J·罗登布什; 亚里克斯·P·马洛曾莫夫; 布鲁斯·B·甘布尔
Original assignee: American Superconductor Corp
Current assignee: American Superconductor Corp
Priority date: 1994-10-13
Filing date: 1995-10-13
Publication date: 1997-09-24
Anticipated expiration: 2015-10-13
Also published as: AU4131496A; DE69531693T2; EP0786141B1; EP0786141A4; NZ296653A; JPH10507589A; AU694296B2; WO1996012288A1; DE69531693T3; EP0786141A1; CA2201715A1; DE69531693D1; EP0786141B2; CN1088246C

Abstract

一种双扁平线圈，包括一对不同尺寸的扁平线圈，并由相同连续长度的超导线卷绕而成。双扁平线圈沿纵轴同轴地定位并电气互连，用以提供多线圈的超导磁体线圈组件。每个双扁平线圈具有至少一个与具有基本相同的外侧尺寸的相邻双扁平线圈的至少另一个扁平线圈电连接的扁平线圈。相邻扁平线圈之间的电连接由超导线的相对平直线或“不弯曲”段(81)提供，即使超导磁体线圈组件沿其纵轴的内侧和/或外侧尺寸轮廓变化也是如此。

Description

轮廓可变的超导磁体线圈

本发明涉及超导磁体线圈。

正如已有技术中公知的，超导体最惊人的性能就是当其冷却至临界温度Tc以下时其电阻消失。

在Tc和临界磁场下，超导体能传输高达超导体的临界电流密度(Jc)的一个电流密度。临界电流密度是材料丧失其超导特性、恢复到其通常的导电状态的电流密度。

超导体可以用来制造超导磁体线圈如螺线管、跑道形磁体、多极磁体等，其中超导体绕成线圈形状。当线圈温度足够低时，HTS导体可以存在于超导状态，电流传输能力及由线圈产生的磁场幅度明显提高。

典型的超导材料包括铌-钛、铌-锡，还有氧化铜陶瓷，例如稀土-铜-氧化物系列(即YBCO)、铊-钡-钙-铜-氧化物系列(即TBCCO)、汞-钡-钙-铜-氧化物系列(HgBCCO)和铋-锶-钙-铜-氧化物系列(即BSCCO)中的各种。一定的BSCCO化合物，也可含铅(即(Bi，Pb)₂Sr₂Ca₂Cu₃Ox或者Bi₂Sr₂Ca₂Cu₃Ox(BSCCO2223)，以及Y₁Ba₂Cu₃O₄(YBCO123)，性能特别好，因为可以在相对高的温度(Tc＝115K和95K)达到超导电性和相应的高电流密度特性。

参看图1，在制造这种超导磁体线圈时，超导体可以形成能使导体围绕铁心直径弯曲的薄带5的形状。某些实施例中，薄带制成多线组合超导体，它包括实际上在多线组合导体的整个长度上延伸的各分立的超导线丝7，并被母体形成材料8(一般是银或其它贵金属)所围绕或支承。尽管母体形成材料导电，但不是超导。超导线丝和母体形成材料一起形成多线组合导体。在某些应用中，超导芯丝和母体形成材料被包括在绝缘层中(未示出)。超导材料与母体形成材料的比例还称为“填充系数”，一般小于50％。该带也可以是其它公知的形式，包括“管中粉末”(PIT)形式或者超导体沉积在带状基片表面上的涂敷带。

可以采用通常的两种方法之一由超导带卷绕成磁体线圈。第一种方法，还称为层绕组，围绕铁心一匝接另一匝地卷绕多匝超导体直至形成第一层。然后在前一层顶上卷绕后续的各层，直至在铁心上卷绕所期望的层数。另一种方法，还称为扁平绕组，在前匝顶上卷绕一匝超导体带，从而形成垂直于线圈轴的匝平面。在采用一系列扁平线圈形成线圈的应用中，扁平线圈可以卷绕成双扁平线圈。

在某些应用中，采用扁平线圈(无论是单个还是双个)的超导磁体线圈组件可以包括几个线圈，并沿线圈组件的长度同轴设置。各线圈用长度较短的由上述类型的超导材料如铜氧化物陶瓷制成的超导线或者带相互连接。

按本发明的一种方案，超导磁体线圈组件包括围绕纵轴同轴设置的、进行电连接的双扁平线圈，各包括一对分立的扁平线圈，各分立的扁平线圈包括以电连接的扁平线圈的线圈组件围绕线圈组件的纵轴卷绕的超导体，各扁平线圈相对于纵轴具有不同的径向剖面。

双扁平线圈中各分立的扁平线圈之间的界面通常位于沿线圈组件的内径，并利用特殊的卷绕和构造技术由相同连续长度的超导线形成。各双扁平线圈之间的相互电连接称为“桥”，这可以采用导体带状材料的相对平直或者“无弯曲”段、在基本上具有相同外型尺寸的相邻双扁平线圈对的各分立扁平线圈之间来实现。跨接扁平线圈的导体材料可以是整体为超导材料的固体片、或者更好地是一段组合超导线，该线通过其金属外皮与扁平线圈接触，或者是一段腐蚀的超导线，该线与扁平线圈的腐蚀后的外层接触，以形成完全超导接合。也可以采用其它方法实现各扁平线圈之间的接触，包括焊接、加压接触和高温反应，但并不限于这些方法。虽然为了在垂直于纵轴的方向上与扁平线圈外形吻合，超导线的段可以稍有弯曲，但是当这些段跨越相邻的双扁平线圈的各分立线圈时，沿线圈纵轴基本上是不弯曲的(如弯曲小于一条组合线的厚度)。于是，超导磁体线圈组件可以沿其长度具有非均匀内和/或外尺寸，用于提供场形和场聚集，同时可使用能在组件的双扁平线圈之间提供多段低损耗电连接的基本无弯曲的组合超导线。

用相对非弯曲超导线来提供电气互连提高了互连的电气和机械可靠性。对于大部分而言，这是因为选择了用以提供期望的超导性能的材料的机械性能。类似于铜氧化物陶瓷类型的这种材料，通常是不能经受使用大应力的(例如在弯曲处理时产生的)，过分弯曲时易于龟裂或断裂。这种材料常常以其弯曲应力和临界应力值为特征。弯曲应力等于导体厚度除以弯曲半径后的一半，而导体的临界应力定义为电性能显著降低之前材料所能承受的应力的量。临界应力值高度依赖于制造导体所用的形成工艺，通常在0.05％～1.0％之间，这取决于所用工艺。随着弯曲应力的变大，伴随着的是接合处两端的电阻和电压增大。如果导体的弯曲应力超过导体的临界应力，则电阻增加的程度使导体的电流传输能力明显降低，从而使线圈产生的最大磁场明显降低。

本发明的特定实施例可以包括一个或多个如下特征。

在某些应用中，线圈组件的外侧尺寸沿超导磁体线圈的纵轴，从超导磁体线圈的中心区到端区是变化的。例如，相邻双扁平线圈的外侧尺寸沿超导磁体线圈的纵轴，从超导磁体线圈的中心区到端区可以是单调非增大的(即不变或减小)。按相同的方式，相邻双扁平线圈的外侧尺寸沿超导磁体线圈的纵轴，从超导磁体线圈的中心区到端区可以是单调非减小的(即不变或增大)。双扁平线圈中至少一对分立扁平线圈的第一个可以具有不同于该对的另一个分立扁平线圈的外侧尺寸。在某些实施例中，一个或多个双扁平线圈可以具有其外侧尺寸基本相同的一对分立扁平线圈，但不同于线圈组件的另一个双扁平线圈的外侧尺寸。

按相同的方式，线圈组件的内侧尺寸沿超导磁体线圈的纵轴，从超导磁体线圈的中心区到端区可以变化。例如，相邻双扁平线圈的内侧尺寸，沿超导磁体线圈的纵轴，从超导磁体线圈的中心区到端区可以是单调非增大(即不变或减小)。同样地，相邻双扁平线圈的内侧尺寸，沿超导磁体线圈的纵轴，从超导磁体线圈的中心区到端区可以是单调非减小(即不变或增大)。至少一个双扁平线圈的一对分立扁平线圈的第一个可以具有不同于该对另一个分立扁平线圈的内侧尺寸。连接该对分立扁平线圈的超导线部分可在与该对分立扁平线圈的另一个相邻的侧表面上，刚性地固定于较小内侧尺寸的扁平线圈上，以对跨接分立扁平线圈的部位提供机械支承。

在其它实施例中，一个或多个双扁平线圈可以具有其内侧尺寸基本相同的一对分立扁平线圈，但不同于线圈组件的另一个双扁平线圈的内侧尺寸。在一个例子中，线圈组件可以包括由分立扁平线圈构成的双扁平线圈，每个双扁平线圈卷绕成具有相同的内侧直径。然而，各双扁平线圈均具有不同的内侧直径，并沿纵轴同轴定位，以此提供具有可变内侧直径的线圈组件。

具有可变的内侧尺寸的超导磁体线圈，也可以具有沿超导磁体线圈纵轴，从超导磁体线圈的中心区到端区而变化的外侧尺寸。例如，这种实施例中，相邻双扁平线圈的外侧尺寸，沿超导磁体线圈纵轴，从超导磁体线圈的中心区到端区可以单调减小或增大。至少一个双扁平线圈的一对分立扁平线圈之一可以具有不同于该对中另一个分立扁平线圈的外侧尺寸。

双扁平线圈可以圆形，并在外侧直径基本等同的相邻双扁平线圈的各分立扁平线圈之间具有电连接。另外，双扁平线圈可以是跑道形或者鞍形(亦即最外径向区下垂)。超导体可以是各向异性的，例如各向异性超导体，例如铋(如Bi₂Sr₂Ca₂Cu₃Ox或Bi₂Sr₂Ca₁Cu₂Ox(BSCCO2223或BS CCO2212))或钇系列氧化物超导体中的成员。超导体可以由单线或多线组合超导体形成为超导体带。多线组合超导体通常包括在多线组合导体长度上延伸的分立的超导线丝，并由母体形成材料所围绕。在具体的应用中，多线组合超导体可以是绞合的。可以采用例如形成为包括组合超导体材料的超导体带的导电跨接段，用以提供相邻双扁平线圈的分立扁平线圈之间的电连接。

按本发明的另一方案，提供一种超导磁体线圈组件的方法，沿线圈组件的纵轴具有径向变化的剖面，其中包括以下步骤：

a)提供双扁平线圈，每个包括一对围绕线圈组件纵轴由连续长度的超导体卷绕的扁平线圈，所述双扁平线圈中至少一个包括一对内侧尺寸不同的扁平线圈；

b)沿纵轴同轴定位双扁平线圈，以使每个双扁平线圈中至少一个扁平线圈具有与相邻双扁平线圈中的相邻扁平线圈的外侧尺寸基本相同的外侧尺寸；

c)使每个双扁平线圈中至少一个扁平线圈与外侧尺寸基本相同的相邻双扁平线圈中的扁平线圈电连接。

在优选实施例中，连接一对扁平线圈的超导线的一部分，在与该对分立扁平线圈中另一个相邻的侧表面上，刚性地固定于内侧尺寸较小的扁平线圈。双扁平线圈还可以用一段长度的超导材料的跨接相连接。

按本发明的又一方案，一种超导双扁平线圈包括：第一扁平线圈，具有第一内侧尺寸，并由超导体围绕线圈纵轴卷绕；第二扁平线圈，具有不同于所述第一尺寸的第二内侧尺寸，并由超导体围绕线圈纵轴卷绕，其中第一和第二扁平线圈由连续长度的超导体材料卷绕。

可以组合内侧和外侧直径变化的双扁平线圈，用以提供固定容量之内的所期望的磁场分布，例如适应限定形状或者特定超导容量的需求。由此方法，在减少其端区的超导体数量的同时，可使磁场最大化。因此，提供中心区的磁场水平通常所需的超导体的总量可以减少。另一方面，可以选择内侧和/或外侧尺寸，用以提供沿其轴向长度基本均匀或特殊形状的磁场。

从以下的说明和权利要求可以了解其它优点和特征。

图1是多线组合导体的剖面图。

图2是具有双扁平线圈的多重层叠超导线圈的透视图。

图3是沿图2的沿线3-3所作的剖面图。

图4展示了线圈卷绕设备。

图5是本发明的另一实施例的剖面图。

图6是本发明的又一实施例的剖面图，其中线圈组件的内侧直径变化。

图7是本发明的再一实施例的剖面图，其中线圈组件的内侧直径变化。

图8是沿图7的沿线8-8所作的双扁平线圈的侧视图。

图9是本发明的另一实施例的剖面图，其中线圈组件的内侧直径变化。

参看图2-3，机械坚固、高性能的超导线圈组件10结合了多个双“扁平”线圈12-17，这里有六个分立的双扁平部分，每个均具有共同卷绕的组合导体。每个双“扁平”线圈具有平行卷绕的共绕导体，并相互在顶面上同轴层叠。所示导体是高温铜氧化物陶瓷超导体材料，例如Bi₂Sr₂Ca₂Cu₃Ox，通常表示为BSCCO 2223。每个双扁平线圈12-17包括扁平线圈12a-17a，其直径小于双扁平线圈中与其毗连的扁平线圈12b-17b的直径，一对的两个线圈是采用以下结合图4所说明的方法，由相同连续长度的超导带卷绕的。双扁平线圈12-17如图2和3所示的是圆形的。但是，在其它应用中，每个双扁平线圈可以具有通常用于制备磁体线圈的其它形状，包括跑道型和鞍型线圈。

内支承管18支承着线圈12-17，并具有固定于内支承管18顶端的第一端部件19和拧在内支承管另一端上的第二端部件20，以便压紧双“扁平”线圈。内支承管18和端部件19、20用非磁性材料制做，例如铝或塑料(例如G-10)。在某些应用中，可以去掉内支承管18和端部件19、20，形成独立式线圈组件。假设电流按逆时针方向流动，如图3所示，具有的磁场矢量26沿轴向(图2)通常与构成线圈组件10的顶面的端部件19正交(在纵轴29的方向)。

采用超导材料的短跨接段22，使分立的双扁平线圈12-17以串联形式电连接起来，该跨接短段用与卷绕线圈本身相同的Bi₂Sr₂Ca₂Cu₃Ox材料形成。另外，也可采用较重的跨接材料。而且，沿各分立扁平线圈的外侧直径基本相同的界面，各段22互连各相邻的双扁平线圈。例如，展示了段22分别跨接双扁平线圈12和13的扁平线圈12b和13a。只需要跨接短段22沿线圈组件的外侧直径，这是因为采用以下结合图4即将说明的双扁平线圈卷绕技术，不同直径的扁平线圈之间的界面位于不存在“接头”的线圈组件10的内侧直径处。通过使相邻的扁平线圈具有基本相同的外侧直径，从而超导跨接段无需弯曲或者承受应力，从而避免上述不期望的后果。也可用一段超导材料(未示出)把线圈组件10的一端连接到位于端部件18之上的接线柱24之一，以便向线圈组件10提供电流。跨接段可以用金属、组合超导体或者纯超导体制做。

超导体沿线圈组件10的轴向长度的分布不是均匀的，但在组合的中心区具有多于端区的超导体数量。这种双扁平线圈12-17的构型非常适合如下应用，即期望线圈组件10的中心区23的磁场增大，而且线圈的外端区25的磁场大小不重要。虽然采用具有等于线圈组件10的最大直径扁平线圈的均匀外径(例如扁平线圈14b和15a)的超导磁体线圈可以实现该磁场水平，但是达到这种磁场要使用较大数量的超导体，于是需要冷却，因而能量使用效率较低。

在本发明的一个实施例中，七个双扁平线圈沿纵轴同轴排列，从而提供高度为2.75英寸的超导磁体线圈组件。七个双扁平线圈用BSCCO 2223/银超导组合带卷绕，并且均具有确定线圈组件内腔的1.125英寸的内径。七个双扁平线圈中的三个是传统的带(即相同外径的分立扁平线圈)，且具有约6.0英寸的外径。其它七个双扁平线圈中的两个也是传统带并具有约5.0英寸的外径(O.D.)。这两个双扁平线圈定位于线圈组件的每端。在最外端5.0英寸较小外径的双扁平线圈与最中心6.0英寸外径的双扁平线圈之间是根据本发明制做的两个双扁平线圈。这两个双扁平线圈的每个用做过渡线圈，并包括外径为5.0英寸的分立扁平线圈和外径为6.0英寸的分立扁平线圈。各双扁平线圈之间的电气互连由用于卷绕双扁平线圈的相同的组合超导带短段提供。这种超导磁体线圈组件当由机械低温冷却器冷却至27°K时提供2.1特斯拉的中心轴向磁场。

参看图4，说明形成双“扁平”线圈12-17之中的每一个的方法。此方法在如下共同未决申请中有更全面的说明，即由M.D.Manlief、G.N.Rileg、Jr.，J.Voccio、和A.J.Rodenbush在1994年1月28日提交的08/188,220号申请，题目是“超导组合卷绕-感应线圈及其制造方法”，并转让给本发明的受让人，在此引作参照。图4所示设备中，首先在安装于车床卡盘3 1的卷绕轴32上安装芯轴30。在卷绕轴32上安装存储线轴36，起初围绕线轴34缠绕的用于卷绕扁平线线圈之一(通常是大直径扁平线圈)的带33的总长的第一部分被卷绕在存储线轴36，结果带33的长度分配在两个线轴之间。安装于支杆35的线轴34包含了带33长度的第一部分，包含带33的第二部分的存储线圈36被固定，以致其不相对于芯轴30旋转。然后卷绕在绝缘线轴38上的织布37安装在支杆35上。旋转芯轴，织布37与带33的第一部分共同卷绕在芯轴30上，形成单个“扁平”线圈。围绕第一“扁平”线圈缠绕热电偶线，以便将其固定于芯轴。然后从车床卡盘31上取下卷绕轴32，把包含带33长度第二部分的存储线轴36安装于支杆35上。一层绝缘材料与第一“扁平”线圈相对而置，采用上述工艺把带33的第二个一半和织布37共同卷绕在芯轴30上。这导致紧靠着初始形成的“扁平”线圈形成第二个“扁平”线圈，由一层绝缘材料分隔两个线圈。然后围绕第二个“扁平”线圈缠绕热电偶线，用以在最终热处理期间支承线圈结构。可以在双“扁平”线圈的带33上的各点加入电压抽头和热电偶线，以便监视线圈的温度和电气状态。此外，为了改善绝缘性能及保持各层牢固就位，可以在热处理之后用环氧树脂浸渍所有线圈。双“扁平”线圈可使带的整个长度的一边在最终热处理工序中直接暴露于氧化环境。多层超导体可以与多层绝缘材料交替卷绕，形成线圈。也可以在各层超导体之间卷绕多层增强材料。也可采用其它形成双扁平线圈的方法，例如公知的反应与卷绕(react-and-wind)方法。

如上所述及图2和3所示的双扁平线圈的设计提供了能量效率相当高的超导线圈组件，其中线圈中心磁场较强。本发明的方案也可用来提供用各向异性超导材料卷绕的超导磁体线圈，其目的在于在其轴向长度上实现均匀的线圈电流传输能力。

例如，参见图5，为了补偿与磁场垂直分量幅度相关的电流传输能力的下降，可使双扁平线圈60-65的外径从线圈中心区67向端区69增大。正如已有技术中所周知的(当采用上述的各向异性超导材料，例如Cu-O基陶瓷超导体)，磁场垂直分量在线圈中心区最小，该处磁力线通常与线圈纵轴平行，并在端区增加垂直分量，且该处磁力线弯曲形成闭合回线。

也可采用相邻扁平线圈的外径基本相同的多对扁平线圈的任何设计，用以提供线圈组件所期望的磁场特性。例如，可以采用具有卷绕成扁平线圈直径不同的双扁平线圈的线圈组件，这与分立扁平线圈或外径均匀的双扁平线圈等同。这些线圈组件的纵向外径轮廓可以是从线圈中心区沿纵轴向线圈端区增大或减小。另外，沿线圈轴的外径轮廓可以是向上阶梯和向下阶梯状，以用于提供任何期望的磁场形状轮廓或者适应所限制的几何结构，例如马达的转子线圈。本发明的方案也可用于各种形状的超导磁体线圈，包括跑道形磁体，螺线管和多极磁体。

此外，本方案可用于超导体线圈组件的内径轮廓变化的设计，同时其外径轮廓既可基本相同也可按上述变化。具有这种设计的线圈组件例如可采用具有相同外径的双扁平线圈，但其每个具有不同内径(具有相同内径的每个双扁平线圈的分立扁平线圈)。然后沿线圈组件的纵轴使双扁平线圈定位，以使线圈组件的内径沿轴例如单调增加或者单调减小。

参看图6和7，在其它实施例中，沿各个线圈组件80、90的纵轴100定位的双扁平线圈具有不同内径的分立扁平线圈。采用长度较短的跨接段81使内径不同的相邻双扁平线圈在沿线圈外径的界面处进行电气互连。与外轮廓成阶梯的那些实施例一样，可以使用各种形状线圈和各种阶梯状的内轮廓，这取决于具体应用。为支撑各分立的双扁平线圈可以采用内支撑管，也可不采用。

参看图6，超导磁体线圈组件80包括布置成其内径从线圈中心区88向端区89减小的扁平线圈82-87。这种设计可以是超导马达或者超导加速器应用所需的。例如，在超导电机应用中，可以采用具有与图6所示相同的变化内径的超导双扁平线圈来制造一个或多个定子。按此方式，定子可与定位于内腔中的转子外形紧密吻合。

参看图7，超导磁体线圈组件90包括其内径从中心区98向端区99增大的扁平线圈92-97。具有这种设计的线圈在磁共振成象和化学频谱应用中是有吸引力。应注意在此特殊实施例中，构成外侧扁平线圈92和97的分立扁平线圈92a-92b、97a-97b分别具有以上结合图2和3所述的构型。亦即，这些双扁平线圈的内径基本不变，但具有不同的外径。

图6和7的扁平线圈82-87和93-96分别按结合图4所述的相同的通常方式来卷绕。但是，芯轴被做成为具有外径不同的部位，每个用于适应双扁平线圈的分立扁平线圈的卷绕。例如，在芯轴的第一外径部位上卷绕超导带的第一部分，形成“单个”扁平线圈的第一个。然后把存储线轴上的其余带移至支杆上，在芯轴的第二不同外径部位卷绕两个分立扁平线圈中的第二个。根据芯轴的不同直径部位的变化程度，可以设置导向或导轨部件，以对各分立扁平线圈之间的带的过渡提供支承。对于减少对带的电流传输能力有不利影响的可能断裂或者弯曲应力，这种导轨部件是必须的。

参看图8，线圈组件90的双扁平线圈的一个代表例的侧视图展示了双扁平线圈94的分立扁平线圈94a和94b之间的界面。如图所示，超导带的螺旋部分102从扁平线圈94a的内径到94b的内径不卷绕。当双扁平线圈浸渍环氧树脂时，带的螺旋部分102刚性地固定于扁平线圈94b的内侧表面104，用以提供对螺旋部分的机械支承。在某些应用中，使扁平线圈94a、94b之间的不同直径区域完全浸渍环氧树脂可能是合适的。

参看图9，本发明的另一实施例中，超导线圈组件110包括沿线圈组件的纵轴112定位的双扁平线圈114-119。与以上结合图2、3和5-7所述的实施例不同，每个双扁平线圈包括一对具有相同内和外径的分立扁平线圈。但是，如图9所示，线圈组件110的相邻双扁平线圈具有不同的内径，从而提供内径变化的线圈组件。线圈组件的内径可以变化以适应任何所约束的形状或者超导体容量要求，包括这里所示的，内径从中心区向线圈组件的端区增大。在此实施例中，可以采用以上结合图4所述的方法来形成双扁平线圈114-119中的每一个。

因此应该知道，组件的双扁平线圈具有变化的内和外径，这可以为线圈设计者在提供所期望的磁场分布方面有较大自由度。这种线圈可以设计成为提供具有高均匀度的磁场或者在特定区域具有高幅度值的磁场。

其它实施例包括在权利要求书中。

Claims

1.一种超导磁体线圈组件，包括：

至少多个双扁平线圈，其沿线圈组件的纵轴同轴地设置，每个双扁平线圈具有一对分立扁平线圈，每个分立扁平线圈包括围绕线圈组件的纵轴卷绕的超导体，每个双扁平线圈与相邻的扁平线圈电气互连，电气互连的扁平线圈的线圈组件具有相对于纵轴变化的径向剖面。

2.根据权利要求1所述的超导磁体线圈组件，其中线圈组件的内侧尺寸沿超导磁体线圈的纵轴从超导磁体线圈的中心区向端区变化。

3.根据权利要求2所述的超导磁体线圈组件，其中相邻双扁平线圈的内侧尺寸沿超导磁体线圈的纵轴从超导磁体线圈的中心区向端区单调非增大。

4.根据权利要求2所述的超导磁体线圈组件，其中相邻双扁平线圈的内侧尺寸沿超导磁体线圈的纵轴从超导磁体线圈的中心区向端区单调非减小。

5.根据权利要求2所述的超导磁体线圈组件，其中至少一个双扁平线圈的一对分立扁平线圈的第一个具有不同于该对另一个分立扁平线圈的内侧尺寸。

6.根据权利要求5所述的超导磁体线圈组件，其中连接一对分立扁平线圈的超导体部分在与该对分立扁平线圈中的另一个相邻的侧表面上刚性地固定于内侧尺寸较小的扁平线圈。

7.根据权利要求2所述的超导磁体线圈组件，其中至少一个双扁平线圈的一对分立扁平线圈的第一个具有基本上与该对的另一个分立扁平线圈相同的内侧尺寸，至少一个双扁平线圈的内侧尺寸不同于线圈组件的至少另一个双扁平线圈的内侧尺寸。

8.根据权利要求7所述的超导磁体线圈组件，其中每个双扁平线圈的一对分立扁平线圈中的每一个具有基本上与该对的另一个分立扁平线圈相同的内侧尺寸，至少一个双扁平线圈具有不同于线圈组件的另一个双扁平线圈的内侧尺寸。

9.根据权利要求2所述的超导磁体线圈组件，其中线圈组件的外侧尺寸沿超导磁体线圈的纵轴从超导磁体线圈的中心区向端区变化。

10.根据权利要求9所述的超导磁体线圈组件，其中相邻双扁平线圈的外侧尺寸沿超导磁体线圈的纵轴从超导磁体线圈的中心区向端区减小。

11.根据权利要求9所述的超导磁体线圈组件，其中相邻双扁平线圈的外侧尺寸沿超导磁体线圈的纵轴从超导磁体线圈的中心区向端区增大。

12.根据权利要求9所述的超导磁体线圈组件，其中至少一个双扁平线圈的一对分立扁平线圈的第一个具有不同于该对另一个分立扁平线圈的外侧尺寸。

13.根据权利要求1所述的超导磁体线圈组件，其中线圈组件的外侧尺寸沿超导磁体线圈的纵轴从超导磁体线圈的中心区向端区变化。

14.根据权利要求13所述的超导磁体线圈组件，其中相邻双扁平线圈的外侧尺寸沿超导磁体线圈的纵轴从超导磁体线圈的中心区向端区单调非增大。

15.根据权利要求13所述的超导磁体线圈组件，其中相邻双扁平线圈的外侧尺寸沿超导磁体线圈的纵轴从超导磁体线圈的中心区向端区单调非减小。

16.根据权利要求13所述的超导磁体线圈组件，其中至少一个双扁平线圈的一对分立扁平线圈的第一个具有不同于该对另一个分立扁平线圈的外侧尺寸。

17.根据权利要求13所述的超导磁体线圈组件，其中至少一个双扁平线圈的一对分立扁平线圈的第一个具有基本上与该对的另一个分立扁平线圈相同的外侧尺寸，至少一个双扁平线圈的外侧尺寸不同于线圈组件的至少另一个双扁平线圈的外侧尺寸。

18.根据权利要求17所述的超导磁体线圈组件，其中每个双扁平线圈的一对分立扁平线圈中的每一个具有基本上与该对另一个分立扁平线圈相同的外侧尺寸，至少一个双扁平线圈具有不同于线圈组件另一个双扁平线圈的外侧尺寸。

19.根据权利要求1所述的超导磁体线圈组件，其中每个双扁平线圈的分立扁平线圈沿相邻双扁平线圈的外侧尺寸与相邻双扁平线圈的分立扁平线圈电连接。

20.根据权利要求1所述的超导磁体线圈组件，其中双扁平线圈是圆形的。

21.根据权利要求1所述的超导磁体线圈组件，其中双扁平线圈是跑道形的。

22.根据权利要求1所述的超导磁体线圈组件，其中双扁平线圈是鞍形的。

23.根据权利要求1所述的超导磁体线圈组件，其中超导体是各向异性高温超导体。

24.根据权利要求23所述的超导磁体线圈组件，其中各向异性高温超导体是铋系列氧化物超导体的一种。

25.根据权利要求23所述的超导磁体线圈组件，其中各向异性高温超导体是钇系列氧化物超导体的一种。

26.根据权利要求1所述的超导磁体线圈组件，其中超导体形成为包括多线丝组合超导体的超导体带，其包含沿多线丝组合导体长度延伸的分立超导体线丝并由母体形成材料所围绕或支承。

27.根据权利要求1所述的超导磁体线圈组件，其中导电跨接段为相邻双扁平线圈的分立扁平线圈之间提供电连接。

28.根据权利要求27所述的超导磁体线圈组件，其中导电跨接段形成为包括组合超导材料的超导体带。

29.提供超导磁体线圈组件的方法，该线圈组件具有沿线圈组件纵轴变化的径向剖面，包括以下步骤：

a)提供双扁平线圈，每个包括一对围绕线圈组件纵轴由连续长度的超导体卷绕而成的扁平线圈，所述双扁平线圈中至少一个包括一对内侧尺寸不同的扁平线圈；

30.根据权利要求29所述的方法，其中还包括以下步骤：将该对扁平线圈和在与该对分立扁平线圈中另一个相邻的侧表面上的较小内尺寸的扁平线圈相连的超导体部分刚性地固定。

31.根据权利要求29所述的方法，其中还包括以下步骤：用基本不弯曲的超导材料段连接所述双扁平线圈。

32.一种超导磁体双扁平线圈，包括：

第一扁平线圈，具有第一内侧尺寸，并由超导体围绕线圈纵轴卷绕；

第二扁平线圈，具有不同于所述第一尺寸的第二内侧尺寸，并由超导体围绕线圈纵轴卷绕，

其中所述第一和第二扁平线圈由连续长度的超导体材料卷绕。