JPH04324605A - 超電導コイルの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】［発明の目的］

【０００２】

【産業上の利用分野】本発明は、超電導コイルの製造方
法の改良に関するものである。

【０００３】

【従来の技術】従来の超電導コイルの製造方法は、ガラ
ス基材のテープに熱硬化性樹脂を含浸してＢステージの
状態にしたプリプレグテープや、有機合成フィルムの両
面に上記と同様なプリプレグ処理を行った絶縁テープを
巻回した絶縁巻線を用いてコイル巻線後、加圧加熱して
コイル線材と絶縁テープとを接着せしめて、一体に成型
する方法が多く採られてきた。

【０００４】しかしながら、この製造方法による超電導
コイルでは、次のような欠点があった。すなわち、この
コイルをマグネット構造体に組込み、線材が超電導状態
に達する温度まで冷却した場合、コイルは、コイルの支
持部材となる鉄心、非磁鋼製カラーなどの熱膨脹の違い
により、コイルとこれら支持部材との間がずれて間隙を
生ずる。この間隙は、コイルに通電した場合、電磁力に
よりコイルがマグネットの中で動いて、超電導状態にお
ける不安定状態の要因となり得る。

【０００５】一方、コイルにプリストレスをかけて、冷
却状態においても間隙を生じない圧力まで押さえ込む方
法も考えられるが、この方法は、超電導線材とテープ間
の接着層にクラックが生じ、これが冷却時に、超電導状
態が崩れるクエンチの原因となるおそれがある。更に、
線材の周囲を完全に熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂で固め
る方法は、線材と冷媒の熱的接触をきわめて阻害し、線
材をリジッドに固定したために線材にかかる電磁力に対
して、局部的に線材自体がクエンチの起こらない範囲で
の追従が阻害されるので、クエンチが起る危険性が増す
。また、コイルが繰返し電磁力を受けているうちに、線
材の周囲を埋めている樹脂にクラックが生じ、このクラ
ックがクエンチの要因となるだけでなく、これに電磁力
が繰り返されると、コイルを破損するおそれもある。

【０００６】一方、これらの欠点を改善すべく、特公平
２−３５４４２号公報では、片面に合成樹脂接着剤を塗
布した有機合成フィルムを、該塗布面を外側にして超電
導線の外周に巻回したテープ巻線をコイル巻型に巻いた
後、加圧加熱でキュアして超電導コイルを製作し、鉄心
、ステンレスカラーなどのマグネット構造体に圧力を加
えながら組込む超電導コイルの製造方法が提案されてい
る。この製造方法によれば、線材と絶縁テープとの接着
面が減少するので、若干の改善効果は期待できる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この方
法では、合成樹脂接着剤を塗布した有機合成テープを線
材の絶縁として用いている。そのため、実際のコイル製
作の際に加えられる線材の曲げ、捻り加工によって、超
電導線に巻回しされたテープがずれて、このテープ間に
間隙が生ずる。このテープがずれたときにテープ間で間
隙が生じないように、テープは重ねて超電導線に直接巻
回しされなければ絶縁の機能は果たさない。このとき、
外側にのみ合成樹脂接着剤を塗布した有機合成フィルム
をラップ巻回しした超電導線でも加圧加熱キュアしたと
き、合成樹脂接着剤は流動し、超電導線に到達するおそ
れは十分あり、当初の懸念が完全に解消されるものでは
ない。更にこの方法によれば、ラップ巻回されたテープ
は、互いに接着するので、冷媒の侵入は妨げられ、超電
導線への冷媒の直接接触はなく、更に、少なくとも超電
導線の全外周に樹脂層が生じ、冷媒の熱的伝達は樹脂層
を介して行われ、冷却効率は低下する。

【０００８】そこで、本発明は、上記問題点を解決する
ためになされたもので、かかる欠点を改善し安定性の高
い超電導コイルの製造方法を提供するものである。 ［発明の構成］

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、超電導線の外周にフィルムテープを巻回
した後、表面に接着剤が塗布された接着剤付フィルムテ
ープを接着剤の塗布面を外側にしてギャップ巻きした絶
縁電線をコイル巻型で巻回し、加圧加熱キュアで成型し
、マグネット構造体に圧力を加えながら組込むことを特
徴とする超電導コイルの製造方法である。

【００１０】

【作用】素線絶縁の外周の樹脂は、本来超電導コイルの
冷却上不必要であるが、組立て時の取扱いなどの過程で
形状を維持するために用いられている。本発明により得
られた超電導コイルは、線材がギャップ巻きした最外周
のテープ間だけで互いに固定され、素線絶縁に用いてい
るラップ巻回した有機合成フィルムテープと線材との間
には、樹脂の流動侵入はまったくなく組立て時の取扱い
工程などに必要な形状を維持することができ、励磁中に
はクエンチの起らない範囲での線材の滑らかな動きを可
能にする。更に、最外周のテープは、ギャップ巻きされ
ているため、ギャップ部はテープ厚だけの間隙が形成さ
れ、冷媒の流入を可能にし、更に超電導線の冷媒との熱
移動可能面積は増大し冷却効果を著しく改善できる。超
電導線の外側に直接ラップ巻回し素線絶縁をなしたテー
プは、少なくともラップした部分の接着はなく、超電導
線側への冷媒の流入も可能となり、冷媒と超電導線が直
接接触しての冷却が期待ができるなど、冷却効果は更に
改良でき、従来のコイルや提案されているコイルに比べ
て安定性を著しく高めることができ、高性能の超電導コ
イルとなる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して説
明する。図１に示すように、厚さ２５．４μｍ、幅１６
ｍｍのポリイミド有機合成フィルムテープ１を平角成形
撚線２の外周にテープ幅の半分をラップさせながら巻回
して素線絶縁を形成させる。その外周に、図２に示すよ
うに、厚さ５０．８μｍ、幅１０ｍｍのポリイミド有機
合成フィルムテープ３の両面にエポキシ樹脂４を塗布し
、Ｂステージ状に半硬化せしめた合成樹脂テープ５を、
図１に示すようにラップ巻きしたテープ１の外側に、幅
５ｍｍのギャップを設けギャップ巻回した絶縁導線６に
より、ビーム加速器用超電導ダイポールマグネットを製
作する。

【００１２】図３は、整列巻した超電導コイルを加熱成
型するヒートプレスの正面図である。すなわち、絶縁導
線６をヒータ７に埋込まれた巻型８に直接巻回し、所定
の巻回数を巻終わった後、成形型９を両側からあてがい
、しかる後このコイルの上下方向からヒートプレスによ
り加圧加熱キュアする。この場合、コイル成形における
絶縁導線６の積み重ね方向の寸法をＨとすると、この寸
法Ｈは、プレス時とプレスから取り出したときでは当然
値が異なる。したがって、コイルをマグネット構造体に
組込む前に予め加圧加熱キュア後の実用的な弾性係数を
求めておけば、マグネット全体を超電導状態になる温度
まで冷却した場合に生ずる構造体とコイルとの収縮量の
差を吸収し且つコイルを十分保持しうるコイル変位量、
並びにその変位量を得る加圧力を決定することができる
。

【００１３】図４は、前述の寸法により加圧加熱キュア
されたコイルを構造体１０に組込む工程の状態を示す縦
断面図である。下部ヨーク１２と側面部ヨーク１４を締
付ボルト１５で強固に固定し、その中央に真空チャンバ
１３を配したものである。絶縁導線６と下部ヨーク１２
との間、又は、絶縁導線６と上部ヨーク１１との間の少
なくとも一方にスペーサ１６を配して絶縁導線６の必要
変位量ｔを確保した後、上部ヨーク１１を加圧して接合
面を完全に一致させ強固に固定して超電導マグネットを
組立てるものである。

【００１４】本発明により製作した超電導コイルは、マ
グネット全体を超電導温度まで冷却しても、コイルの各
線材間には、圧縮残留応力が加わっているので、励磁に
より電磁力が作用しても構造体内部で動きにくくなり、
性能を維持できる。又、加熱キュアにより各線材が接着
しているため、コイル形状を維持でき、ハンドリングが
容易であるにもかかわらず、コイル形状を維持するため
に用いている樹脂は、ラップ状に巻かれた絶縁テープの
内部へ侵入せず、各線材と絶縁材とが樹脂で接着せず、
励磁中に超電導線材にかかる電磁力に対してクエンチの
起らない範囲での微少な変位を可能とする。また絶縁テ
ープと線材間に冷媒の経路が確保でき冷却効果が著しく
向上し、従来、クエンチの発生原因となる得る微細な発
熱に対しても許容ができ、従来のコイルに比べ不安定要
因を著しく改善する硬化を有する。

【００１５】なお、上記実施例において、コイル成形形
状、テープ幅、厚さなどは適宜変更してもよく、上記一
実施例に制約されるものではない。更に上記実施例では
、ギャップ巻きするテープは、接着剤を両面に塗布した
例で説明したが、接着剤を片面のみに塗布して該塗布面
を外側になるように巻回しても同様な効果が得られる。 又、コイルの変位量を確保するためのスペーサは、必ず
しも必要とせず、コイル高さを予め大きく製作すれば同
様な効果を得ることができる。

【００１６】

【発明の効果】以上、本発明によれば、超電導線の外周
にフィルムテープを巻回した後、表面に接着が塗布され
た接着剤付フィルムテープを接着剤の塗布面を外側にし
てギャップ巻きした絶縁電線をコイル巻型で巻回し、加
圧加熱キュアで成型し、マグネット構造体に圧力を加え
ながら組込ぬで、超電導コイルを製造したので、励磁中
に超電導線材にかかる電磁力に対して、クエンチが発生
しない範囲での変位を可能とし、冷却効果を上げること
のできる超電導コイルの製造方法を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の超電導コイルの製造方法の一実施例を
示す斜視図。

【図２】本発明の超電導コイルの映像方法に使用する外
部に巻かれるテープの断面図。

【図３】本発明の超電導コイルの製造方法に使われるヒ
ートプレスの正面図。

【図４】本発明の超電導コイルの製造方法で製作された
当伝導コイルを構造体に組込む状態を示す概略図。

【符号の説明】

１，３…合成樹脂フィルムテープ、２…平角成形撚線、
４…エポキシ樹脂、５…接着剤付テープ、６…絶縁導線
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　超電導線の外周にフィルムテープを巻
   回した後、表面に接着が塗布された接着剤付フィルムテ
   ープを前記接着剤の塗布面を外側にしてギャップ巻きし
   た絶縁電線をコイル巻型で巻回し、加圧加熱キュアで成
   型し、マグネット構造体に圧力を加えながら組込む超電
   導コイルの製造方法。