JPH0374010B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0374010B2 JPH0374010B2 JP59240552A JP24055284A JPH0374010B2 JP H0374010 B2 JPH0374010 B2 JP H0374010B2 JP 59240552 A JP59240552 A JP 59240552A JP 24055284 A JP24055284 A JP 24055284A JP H0374010 B2 JPH0374010 B2 JP H0374010B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- coil
- prepreg tape
- temperature
- winding frame
- insulated conductor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F6/00—Superconducting magnets; Superconducting coils
- H01F6/06—Coils, e.g. winding, insulating, terminating or casing arrangements therefor
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Insulating Of Coils (AREA)
- Manufacture Of Motors, Generators (AREA)
- Superconductive Dynamoelectric Machines (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔技術分野〕
本発明は、超電導筒形コイルの製造方法に係
り、特に大型の筒形コイルの製造に適する方法に
関するものである。
り、特に大型の筒形コイルの製造に適する方法に
関するものである。
一般に超電導筒形コイルは、筒形の巻枠の外周
に絶縁導体を螺旋状に密に巻き付けるか、あるい
は筒形の巻枠の内周面に絶縁導体を密に巻き込ん
でいくことにより形成される。
に絶縁導体を螺旋状に密に巻き付けるか、あるい
は筒形の巻枠の内周面に絶縁導体を密に巻き込ん
でいくことにより形成される。
この場合の絶縁導体は、例えば第４図に示すよ
うに、平角形の超電導線１にプリプレグテープ２
を巻いて絶縁したものである。超電導線１は例え
ば内部にNb−Tiの超電導線１ａを有し、そのま
わりに99.99％以上の高純度アルミニウムよりな
る安定化材１ｂを設けたものである。またプリプ
レグテープ２は、ガラス繊維などからなる織布に
エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂を液状で含浸さ
せた後、半硬化状態（Ｂステージ）にしたもので
ある。
うに、平角形の超電導線１にプリプレグテープ２
を巻いて絶縁したものである。超電導線１は例え
ば内部にNb−Tiの超電導線１ａを有し、そのま
わりに99.99％以上の高純度アルミニウムよりな
る安定化材１ｂを設けたものである。またプリプ
レグテープ２は、ガラス繊維などからなる織布に
エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂を液状で含浸さ
せた後、半硬化状態（Ｂステージ）にしたもので
ある。
このような絶縁導体３を巻回して筒形コイルを
形成し、その後プリプレグテープの硬化に必要な
温度と時間の加熱を行つて硬化反応を起こさせ、
隣接する絶縁導体を相互に一体化して完成品とす
る。
形成し、その後プリプレグテープの硬化に必要な
温度と時間の加熱を行つて硬化反応を起こさせ、
隣接する絶縁導体を相互に一体化して完成品とす
る。
しかしながら絶縁導体を螺旋状に巻回していく
と、絶縁導体の蛇行やバネ性による戻り等が発生
し、絶縁導体間に不均一なギヤツプが生じる。こ
のため従来は最終工程でプリプレグテープの加熱
（150〜160℃）硬化を行う際に、コイル長が所定
の寸法に納まるように軸方向の加圧を行つて上記
ギヤツプをなくすようにしている。しかしこの方
法では、コイル長が長く、軸方向の巻き数が多い
場合には、絶縁導体と巻枠間の摩擦抵抗のために
端部加圧部から離れるに従つて軸方向加圧力が
徐々に減じられるため、軸方向の導体密度を均一
にすることが困難である。
と、絶縁導体の蛇行やバネ性による戻り等が発生
し、絶縁導体間に不均一なギヤツプが生じる。こ
のため従来は最終工程でプリプレグテープの加熱
（150〜160℃）硬化を行う際に、コイル長が所定
の寸法に納まるように軸方向の加圧を行つて上記
ギヤツプをなくすようにしている。しかしこの方
法では、コイル長が長く、軸方向の巻き数が多い
場合には、絶縁導体と巻枠間の摩擦抵抗のために
端部加圧部から離れるに従つて軸方向加圧力が
徐々に減じられるため、軸方向の導体密度を均一
にすることが困難である。
このため従来の方法で製造された筒形コイル
は、その内部において均質な磁界が得られないと
いう問題がある。またこの種の筒形コイルは外部
磁気通路部材の中に幾何学的中心が一致するよう
に挿入した状態で使用されるが、上記のように導
体密度が不均一であると、筒形コイルの電磁気的
中心と幾何学的中心のずれが生じるため、励磁さ
れた際にコイルに強大な電磁力が作用してコイル
が破壊されてしまうという問題がある。
は、その内部において均質な磁界が得られないと
いう問題がある。またこの種の筒形コイルは外部
磁気通路部材の中に幾何学的中心が一致するよう
に挿入した状態で使用されるが、上記のように導
体密度が不均一であると、筒形コイルの電磁気的
中心と幾何学的中心のずれが生じるため、励磁さ
れた際にコイルに強大な電磁力が作用してコイル
が破壊されてしまうという問題がある。
上記のような従来技術の問題点を解決するため
本発明は、超電導線にプリプレグテープを巻いて
絶縁してなる絶縁導体を、巻枠の内周面または外
周面に螺旋状に密巻きして筒形のコイルを形成
し、その後加熱して上記プリプレグテープを硬化
させる超電導筒形コイルの製造方法において、上
記加熱硬化を行う前に、上記コイルを、上記プリ
プレグテープの硬化温度より十分低く、かつ上記
プリプレグテープの樹脂が半硬化状態から軟化し
てフローできる温度に加熱しつつ、軸方向に加圧
して、コイル内の導体配置を整えることを特徴と
するものである。
本発明は、超電導線にプリプレグテープを巻いて
絶縁してなる絶縁導体を、巻枠の内周面または外
周面に螺旋状に密巻きして筒形のコイルを形成
し、その後加熱して上記プリプレグテープを硬化
させる超電導筒形コイルの製造方法において、上
記加熱硬化を行う前に、上記コイルを、上記プリ
プレグテープの硬化温度より十分低く、かつ上記
プリプレグテープの樹脂が半硬化状態から軟化し
てフローできる温度に加熱しつつ、軸方向に加圧
して、コイル内の導体配置を整えることを特徴と
するものである。
このようにすると、プリプレグテープの樹脂が
軟らかい状態で導体配置の矯正が行われるため、
巻枠と絶縁導体との摩擦抵抗が少なく、容易に軸
方向の導体密度を均一化できる。
軟らかい状態で導体配置の矯正が行われるため、
巻枠と絶縁導体との摩擦抵抗が少なく、容易に軸
方向の導体密度を均一化できる。
以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細に
説明する。
説明する。
実施例 １
第１図は本発明の方法により製造された超電導
筒形コイルの断面を示している。この筒形コイル
は例えば直径３ｍ、軸方向長さ５ｍ程度の大型コ
イルである。図において、４は円筒形の巻枠、３
はその巻枠４の内周面に巻き込まれてコイルを形
成する第４図のような絶縁導体である。なお巻枠
４の内周面には予め絶縁材５が内張りされてい
る。６ａ，６ｂは絶縁リング、７ａ，７ｂは押さ
えリング、８は締付け用のボルトナツトである。
筒形コイルの断面を示している。この筒形コイル
は例えば直径３ｍ、軸方向長さ５ｍ程度の大型コ
イルである。図において、４は円筒形の巻枠、３
はその巻枠４の内周面に巻き込まれてコイルを形
成する第４図のような絶縁導体である。なお巻枠
４の内周面には予め絶縁材５が内張りされてい
る。６ａ，６ｂは絶縁リング、７ａ，７ｂは押さ
えリング、８は締付け用のボルトナツトである。
このような筒形コイルを製造するに際し、まず
巻枠４の下端に押さえリング７ａを固定し、絶縁
リング６ａを設置する。この状態で巻枠４の内周
面に絶縁導体３を巻き込んでコイル９を形成す
る。この段階では絶縁導体３の蛇行やバネ性によ
る戻り等で絶縁導体３間に不均一なギヤツプが生
じている。
巻枠４の下端に押さえリング７ａを固定し、絶縁
リング６ａを設置する。この状態で巻枠４の内周
面に絶縁導体３を巻き込んでコイル９を形成す
る。この段階では絶縁導体３の蛇行やバネ性によ
る戻り等で絶縁導体３間に不均一なギヤツプが生
じている。
このギヤツプをなくして軸方向の導体密度を均
一化するために、次に硬化温度より十分低い温度
で加熱しつつ軸方向の加圧を行う。このときの加
熱温度は、プリプレグテープの樹脂が半硬化状態
から軟化し、加圧により容易にフローできる温度
であり、かつ後工程でプリプレグテープを加熱硬
化した際に接着力等プリプレグテープの性能に支
障のない温度とする。
一化するために、次に硬化温度より十分低い温度
で加熱しつつ軸方向の加圧を行う。このときの加
熱温度は、プリプレグテープの樹脂が半硬化状態
から軟化し、加圧により容易にフローできる温度
であり、かつ後工程でプリプレグテープを加熱硬
化した際に接着力等プリプレグテープの性能に支
障のない温度とする。
第３図は、巻き数100ターン、軸方向圧力1.5
Kg／mm2のときの、コイルの温度と変位量の関係を
示す。ほぼ50℃でプリプレグテープの樹脂が軟化
し、最大に近い変位量が得られる。使用したプリ
プレグテープは、エポキシ樹脂CY175（CIBA−
GIGEY社製）100部にモノメチルアミン錯体
（BF3−ME）５部を混入してワニス状とし、これ
をガラステープに含浸させ、半硬化させたもので
ある。このプリプレグテープの硬化温度は150℃
であるが、60℃以下の温度での加熱ならば性能低
下のおそれはない。したがつて導体配置を整える
ための加熱は50〜60℃程度で行うとよい。
Kg／mm2のときの、コイルの温度と変位量の関係を
示す。ほぼ50℃でプリプレグテープの樹脂が軟化
し、最大に近い変位量が得られる。使用したプリ
プレグテープは、エポキシ樹脂CY175（CIBA−
GIGEY社製）100部にモノメチルアミン錯体
（BF3−ME）５部を混入してワニス状とし、これ
をガラステープに含浸させ、半硬化させたもので
ある。このプリプレグテープの硬化温度は150℃
であるが、60℃以下の温度での加熱ならば性能低
下のおそれはない。したがつて導体配置を整える
ための加熱は50〜60℃程度で行うとよい。
また軸方向の加圧力は、1.5Kg／mm2程度であれ
ば超電導線および絶縁層に損傷が生じることはな
い。この軸方向の加圧は、圧力により絶縁導体３
が変位してもコイル長が規定寸法になるまでは、
ほぼ一定の圧力が保てるように、油圧装置などを
使つて行うとよい。さらに軸方向の加圧を行う際
には、コイル９を巻枠４の内面に押し付けるよう
な径方向の力をかけておくことが、コイル９と巻
枠４の密着性を向上させる上で好ましい。
ば超電導線および絶縁層に損傷が生じることはな
い。この軸方向の加圧は、圧力により絶縁導体３
が変位してもコイル長が規定寸法になるまでは、
ほぼ一定の圧力が保てるように、油圧装置などを
使つて行うとよい。さらに軸方向の加圧を行う際
には、コイル９を巻枠４の内面に押し付けるよう
な径方向の力をかけておくことが、コイル９と巻
枠４の密着性を向上させる上で好ましい。
以上の軟化温度での加熱と軸方向加圧が終了し
たならば、巻枠４の上端に絶縁リング６ｂを設置
し、押さえリング７ｂを固定した上で、全体を硬
化温度で加熱（150℃、16時間）して、プリプレ
グテープ絶縁層を硬化させる。これにより超電導
筒形コイルが完成する。
たならば、巻枠４の上端に絶縁リング６ｂを設置
し、押さえリング７ｂを固定した上で、全体を硬
化温度で加熱（150℃、16時間）して、プリプレ
グテープ絶縁層を硬化させる。これにより超電導
筒形コイルが完成する。
実施例 ２
第２図は本発明の方法により製造された超電導
筒形コイルの他の例を示す。第１図に対応する部
分には同じ符号が付してある。
筒形コイルの他の例を示す。第１図に対応する部
分には同じ符号が付してある。
本実施例では筒形コイルを製造するにあたり、
コイルを４つのブロツク９ａ〜９ｄに分け、第１
ブロツク９ａから順に形成していく。まず巻枠４
内に絶縁導体３を巻き込み、コイルの第１ブロツ
ク９ａを形成する。その後、プリプレグテープの
樹脂が軟化する低い温度での加熱と軸方向の加圧
とを行つて導体配置を整える。このときの条件は
実施例１と同じである。これが済んだら室温にも
どし、加圧力を除去して、第１ブロツク９ａの形
成を終える。
コイルを４つのブロツク９ａ〜９ｄに分け、第１
ブロツク９ａから順に形成していく。まず巻枠４
内に絶縁導体３を巻き込み、コイルの第１ブロツ
ク９ａを形成する。その後、プリプレグテープの
樹脂が軟化する低い温度での加熱と軸方向の加圧
とを行つて導体配置を整える。このときの条件は
実施例１と同じである。これが済んだら室温にも
どし、加圧力を除去して、第１ブロツク９ａの形
成を終える。
次に第１ブロツク９ａの巻終わり端に絶縁導体
を接続し、それを巻枠４内に巻き込んで第２ブロ
ツク９ｂを形成する。その後、第１ブロツク９ａ
と同様の加熱、加圧を行つて第２ブロツク９ｂの
形成を終える。なおこのとき第１ブロツク９ａは
加熱されないようにしておくことが好ましい。以
後同様の作業を繰り返して第４ブロツク９ｄまで
の形成を行う。
を接続し、それを巻枠４内に巻き込んで第２ブロ
ツク９ｂを形成する。その後、第１ブロツク９ａ
と同様の加熱、加圧を行つて第２ブロツク９ｂの
形成を終える。なおこのとき第１ブロツク９ａは
加熱されないようにしておくことが好ましい。以
後同様の作業を繰り返して第４ブロツク９ｄまで
の形成を行う。
このようにブロツク毎に軟化温度での加熱、加
圧を行うと、各ブロツクは巻き数が少なく、巻枠
４との摩擦抵抗も小さいため、軸方向加圧力は各
ターンの絶縁導体３に比較的均一に加わるように
なり、コイル９内における絶縁導体３の軸方向密
度をいつそう均一にできる。
圧を行うと、各ブロツクは巻き数が少なく、巻枠
４との摩擦抵抗も小さいため、軸方向加圧力は各
ターンの絶縁導体３に比較的均一に加わるように
なり、コイル９内における絶縁導体３の軸方向密
度をいつそう均一にできる。
なお、押さえリング７ａ，７ｂおよび絶縁リン
グ６ａ，６ｂを取り付けること、最後に全体をプ
リプレグテープの硬化温度で加熱を行うことなど
は実施例１と同じである。
グ６ａ，６ｂを取り付けること、最後に全体をプ
リプレグテープの硬化温度で加熱を行うことなど
は実施例１と同じである。
以上は本発明の実施例であり、本発明はこれに
限定されるものではない。例えば実施例２では、
コイルを４ブロツクに分けたが、このブロツク数
はコイルの長さや巻き数に応じて適宜定めればよ
い。また上記各実施例では、筒形の巻枠の内周面
に絶縁導体を巻き込む場合を示したが、巻枠の外
周面に絶縁導体を巻き付ける場合でも、本発明は
同様に適用可能である。
限定されるものではない。例えば実施例２では、
コイルを４ブロツクに分けたが、このブロツク数
はコイルの長さや巻き数に応じて適宜定めればよ
い。また上記各実施例では、筒形の巻枠の内周面
に絶縁導体を巻き込む場合を示したが、巻枠の外
周面に絶縁導体を巻き付ける場合でも、本発明は
同様に適用可能である。
以上説明したように本発明によれば、プリプレ
グテープを加熱硬化させる前に、プリプレグテー
プが軟化する温度での加熱と軸方向の加圧とを行
うようにしたので、軸方向加圧時にプリプレグテ
ープの樹脂の軟化、フローにより絶縁導体と巻枠
間の摩擦抵抗が小さくなつて、軸方向の加圧力が
コイルの端部、中間部にかかわらず均等に作用す
るようになり、したがつて筒形コイルの軸方向の
導体密度を均一にすることができ、均質な磁界が
得られるようになる利点がある。また軸方向の導
体密度が均一になれば、筒形コイルの幾何学的中
心と電磁気的中心の一致性が高まるから、筒形コ
イルを外部磁気通路部材の中に挿入して使用して
も、それに作用する電磁力は小さくて済み、破壊
の危険性を低減できる。また同時にコイル支持部
材の強度を下げることも可能となるので、支持部
材を伝わつて外部からの侵入する熱も少なくな
り、冷媒（液化ヘリウム等）の使用量を低減する
ことができる。
グテープを加熱硬化させる前に、プリプレグテー
プが軟化する温度での加熱と軸方向の加圧とを行
うようにしたので、軸方向加圧時にプリプレグテ
ープの樹脂の軟化、フローにより絶縁導体と巻枠
間の摩擦抵抗が小さくなつて、軸方向の加圧力が
コイルの端部、中間部にかかわらず均等に作用す
るようになり、したがつて筒形コイルの軸方向の
導体密度を均一にすることができ、均質な磁界が
得られるようになる利点がある。また軸方向の導
体密度が均一になれば、筒形コイルの幾何学的中
心と電磁気的中心の一致性が高まるから、筒形コ
イルを外部磁気通路部材の中に挿入して使用して
も、それに作用する電磁力は小さくて済み、破壊
の危険性を低減できる。また同時にコイル支持部
材の強度を下げることも可能となるので、支持部
材を伝わつて外部からの侵入する熱も少なくな
り、冷媒（液化ヘリウム等）の使用量を低減する
ことができる。
第１図および第２図はそれぞれ本発明の方法に
より製造された超電導筒形コイルを示す断面図、
第３図はプリプレグテープで絶縁したコイルを軸
方向に加圧した場合における温度と変位量の関係
を示すグラフ、第４図は超電導筒形コイル形成用
の絶縁導体の一例を示す斜視図である。 １〜超電導線、２〜プリプレグテープ、３〜絶
縁導体、４〜巻枠、９〜コイル。
より製造された超電導筒形コイルを示す断面図、
第３図はプリプレグテープで絶縁したコイルを軸
方向に加圧した場合における温度と変位量の関係
を示すグラフ、第４図は超電導筒形コイル形成用
の絶縁導体の一例を示す斜視図である。 １〜超電導線、２〜プリプレグテープ、３〜絶
縁導体、４〜巻枠、９〜コイル。
Claims (1)
- １ 超電導線にプリプレグテープを巻いて絶縁し
てなる絶縁導体を、巻枠の内周面または外周面に
螺旋状に密巻きして筒形のコイルを形成し、その
後加熱して上記プリプレグテープを硬化させる超
電導筒形コイルの製造方法において、上記加熱硬
化を行う前に、上記コイルを、上記プリプレグテ
ープの硬化温度より十分低く、かつ上記プリプレ
グテープの樹脂が半硬化状態から軟化してフロー
できる温度に加熱しつつ軸方向に加圧して、コイ
ル内の導体配置を整えることを特徴とする超電導
筒形コイルの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24055284A JPS61120405A (ja) | 1984-11-16 | 1984-11-16 | 超電導筒形コイルの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24055284A JPS61120405A (ja) | 1984-11-16 | 1984-11-16 | 超電導筒形コイルの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61120405A JPS61120405A (ja) | 1986-06-07 |
| JPH0374010B2 true JPH0374010B2 (ja) | 1991-11-25 |
Family
ID=17061221
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24055284A Granted JPS61120405A (ja) | 1984-11-16 | 1984-11-16 | 超電導筒形コイルの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61120405A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013048125A (ja) * | 2009-11-25 | 2013-03-07 | Fujikura Ltd | 超電導コイル及び超電導コイルの製造方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59175101A (ja) * | 1983-03-24 | 1984-10-03 | Fuji Electric Corp Res & Dev Ltd | 超電導コイルの製造方法 |
-
1984
- 1984-11-16 JP JP24055284A patent/JPS61120405A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61120405A (ja) | 1986-06-07 |
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