JPH0624165B2 - 薄肉超電導コイルの製作方法 - Google Patents
薄肉超電導コイルの製作方法Info
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- JPH0624165B2 JPH0624165B2 JP12609084A JP12609084A JPH0624165B2 JP H0624165 B2 JPH0624165 B2 JP H0624165B2 JP 12609084 A JP12609084 A JP 12609084A JP 12609084 A JP12609084 A JP 12609084A JP H0624165 B2 JPH0624165 B2 JP H0624165B2
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- winding
- superconducting
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- 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
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Coil Winding Methods And Apparatuses (AREA)
- Particle Accelerators (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の属する技術分野〕 本発明は電子または陽子等の衝突反応粒子検出器用の薄
肉超電導コイルの製作方法に関する。
肉超電導コイルの製作方法に関する。
この種のコイルは強力な電磁場を効率よく均一に発生さ
せる必要がある。このため超電導状態で数千アンペアの
直流電流をコイルに流すことにより導体断面積を著しく
小形化するとともに、前記超電導コイルから生ずる磁束
を回帰させるために帰路鉄心を前記コイルの周囲に装着
するよう構成される。ところがかかる構成では、前記コ
イルの磁気的中心と帰路鉄心の磁気中心とが一致してい
ないと両者間に軸方向の電磁推力が作用して、前記コイ
ルまたはコイル支持構造物が破壊してしまうという問題
があり、コイルおよび鉄心の磁気中心がよく一致した超
電導コイルの製作方法の確立が求められている。
せる必要がある。このため超電導状態で数千アンペアの
直流電流をコイルに流すことにより導体断面積を著しく
小形化するとともに、前記超電導コイルから生ずる磁束
を回帰させるために帰路鉄心を前記コイルの周囲に装着
するよう構成される。ところがかかる構成では、前記コ
イルの磁気的中心と帰路鉄心の磁気中心とが一致してい
ないと両者間に軸方向の電磁推力が作用して、前記コイ
ルまたはコイル支持構造物が破壊してしまうという問題
があり、コイルおよび鉄心の磁気中心がよく一致した超
電導コイルの製作方法の確立が求められている。
第１図は従来の薄肉超電導コイルの製作方法を示す断面
図である。図において１は超電導コイルで、金属製の筒
状の巻枠２と、この巻枠２の内周面に密接して絶縁被覆
された平角超電導々体（以下超電導線とよぶ）よりなる
筒状コイル３とで構成されており、筒状コイルは軸方向
および半径方向に所定の面圧が加えられた状態で接着剤
等によって超電導線相互間ならびに筒状コイル３と巻枠
２とが一体に固着されて超電導コイル１が形成される。
つぎに超電導コイル１の製作方法を第１図について説明
する。４は巻枠２の内側に嵌挿されて筒状コイル３の巻
き始め位置（ａ位置）を規制する筒状の嵌合部４ａを有
するコイル受けで、まず巻枠２の一方端をコイル受け４
に挿入して固定する。つぎに筒状コイル３をａ位置を起
点として図の左方向にコイルの外周面が巻枠２の内周面
に密着するように圧力を加えながら所定の回数Ｎ回巻回
する。ついで巻枠２の他方端から筒状の嵌合部５ａを有
する加圧治具５を挿入し、筒状コイル３の軸方向に荷重
Ｐを加えて押圧し筒状コイル３の巻き終り位置が所定位
置ｂに達するまで圧縮する。ついでコイル受け４と加圧
治具５とを図示しない圧力保持ボルト等で連結して筒状
コイル３端面に加えられた荷重Ｐを保持した状態で超電
導コイル１を加熱硬化炉に入れて加熱する。この際筒状
コイル３を形成する超電導線の絶縁被覆に予め接着剤等
を被着しておけば、加熱硬化することにより、筒状コイ
ル３および巻枠２は互いに固着して一体化される。この
ようにして形成された超電導コイルは、コイルに流れる
大電流によって生ずる半径方向の電磁力および軸方向の
内部圧縮力に対して金属製巻枠２を補強部材として充分
機能させることができ、したがって薄肉の超電導コイル
で強力な電磁場を発生させることを可能にしている。
図である。図において１は超電導コイルで、金属製の筒
状の巻枠２と、この巻枠２の内周面に密接して絶縁被覆
された平角超電導々体（以下超電導線とよぶ）よりなる
筒状コイル３とで構成されており、筒状コイルは軸方向
および半径方向に所定の面圧が加えられた状態で接着剤
等によって超電導線相互間ならびに筒状コイル３と巻枠
２とが一体に固着されて超電導コイル１が形成される。
つぎに超電導コイル１の製作方法を第１図について説明
する。４は巻枠２の内側に嵌挿されて筒状コイル３の巻
き始め位置（ａ位置）を規制する筒状の嵌合部４ａを有
するコイル受けで、まず巻枠２の一方端をコイル受け４
に挿入して固定する。つぎに筒状コイル３をａ位置を起
点として図の左方向にコイルの外周面が巻枠２の内周面
に密着するように圧力を加えながら所定の回数Ｎ回巻回
する。ついで巻枠２の他方端から筒状の嵌合部５ａを有
する加圧治具５を挿入し、筒状コイル３の軸方向に荷重
Ｐを加えて押圧し筒状コイル３の巻き終り位置が所定位
置ｂに達するまで圧縮する。ついでコイル受け４と加圧
治具５とを図示しない圧力保持ボルト等で連結して筒状
コイル３端面に加えられた荷重Ｐを保持した状態で超電
導コイル１を加熱硬化炉に入れて加熱する。この際筒状
コイル３を形成する超電導線の絶縁被覆に予め接着剤等
を被着しておけば、加熱硬化することにより、筒状コイ
ル３および巻枠２は互いに固着して一体化される。この
ようにして形成された超電導コイルは、コイルに流れる
大電流によって生ずる半径方向の電磁力および軸方向の
内部圧縮力に対して金属製巻枠２を補強部材として充分
機能させることができ、したがって薄肉の超電導コイル
で強力な電磁場を発生させることを可能にしている。
ところが筒状コイル３を巻回するにあたって、巻枠２を
半径方向に広げようとする放射状の圧力を加えながら超
電導線を巻回しているために巻枠２と筒状コイル３との
間に滑り摩擦抵抗が発生する。したがって加圧治具５に
よって筒状コイル３の軸方向に荷重Ｐを加えて圧力保持
ボルトでコイル受け４と加圧治具５とを連結し前記荷重
Ｐを保持するようにした場合、コイル受け４は巻枠２に
より固定されているために軸方向への移動は規制されて
コイル受け４からは筒状コイル３の端面へには面圧が加
わらない。このため筒状コイルの各巻回間に作用する面
圧Ｐは前記滑り摩擦抵抗により減殺されて第２図に示す
ように、加圧治具５に接したｂ部で最も高く加圧治具か
ら離れるとともに急激に減少し加圧治具から最も離れた
ａ部で最小になるような軸方向に不均等な分布になる。
前記衝突反応粒子検出器用超電導コイルは１個の長さが
10メートル前後にも及ぶものがあり、超電導線の巻回数
も極めて多いために、各巻回間の面圧の差，言いかえれ
ば各巻回間の絶縁寸法の差が累積されるとコイル軸方向
の巻数密度（軸方向単位長さ当りの巻回数）にかなりの
差が発生する。すなわち第１図において、巻枠の軸方向
の長さをＬとしてその軸方向中央位置をＯ1とする、ま
た巻枠の両端Ａ，Ｂからそれぞれ等しい寸法内側に入っ
たａ，ｂ間に全巻数Ｎなる筒状コイル３が巻回され、
ａ，ｂ位置からそれぞれ全巻数の２分の１宛コイル内に
入った位置をｏ（以下筒状コイルの磁気中心と呼ぶ）と
する。筒状コイル３の面圧分布が第２図に示されるよう
な場合、筒状コイルの磁気中心ｏは巻枠２の中央位置よ
りΔｌだけ加圧治具５側に移動する。
半径方向に広げようとする放射状の圧力を加えながら超
電導線を巻回しているために巻枠２と筒状コイル３との
間に滑り摩擦抵抗が発生する。したがって加圧治具５に
よって筒状コイル３の軸方向に荷重Ｐを加えて圧力保持
ボルトでコイル受け４と加圧治具５とを連結し前記荷重
Ｐを保持するようにした場合、コイル受け４は巻枠２に
より固定されているために軸方向への移動は規制されて
コイル受け４からは筒状コイル３の端面へには面圧が加
わらない。このため筒状コイルの各巻回間に作用する面
圧Ｐは前記滑り摩擦抵抗により減殺されて第２図に示す
ように、加圧治具５に接したｂ部で最も高く加圧治具か
ら離れるとともに急激に減少し加圧治具から最も離れた
ａ部で最小になるような軸方向に不均等な分布になる。
前記衝突反応粒子検出器用超電導コイルは１個の長さが
10メートル前後にも及ぶものがあり、超電導線の巻回数
も極めて多いために、各巻回間の面圧の差，言いかえれ
ば各巻回間の絶縁寸法の差が累積されるとコイル軸方向
の巻数密度（軸方向単位長さ当りの巻回数）にかなりの
差が発生する。すなわち第１図において、巻枠の軸方向
の長さをＬとしてその軸方向中央位置をＯ1とする、ま
た巻枠の両端Ａ，Ｂからそれぞれ等しい寸法内側に入っ
たａ，ｂ間に全巻数Ｎなる筒状コイル３が巻回され、
ａ，ｂ位置からそれぞれ全巻数の２分の１宛コイル内に
入った位置をｏ（以下筒状コイルの磁気中心と呼ぶ）と
する。筒状コイル３の面圧分布が第２図に示されるよう
な場合、筒状コイルの磁気中心ｏは巻枠２の中央位置よ
りΔｌだけ加圧治具５側に移動する。
第３図は従来の衝突反応粒子検出器の概略断面図で、巻
枠２の軸方向中央位置Ｏ1と帰路鉄心６の磁気中心位置
Ｏ2とが一致するよう巻枠２は帰路鉄心６に固定され
る。この時筒状コイルの磁気中心ｏが帰路鉄心６の磁気
中心Ｏ2とΔｌだけずれているために、筒状コイル両端
部の磁束φが図のように左右対称な分布にならない。こ
のために筒状コイルの両端部で筒状コイルの軸方向に作
用する電磁機械力が異なり、筒状コイルに電磁推力が作
用するという問題がある。このようにして筒状コイルの
軸方向に作用する外部推力は例えばΔｌが10mmあると10
4Kgにも達する巨大な力となる場合があり、超電導コイ
ルまたは支持構造材がこのような外部推力に耐えきれず
に破損するという問題があった。
枠２の軸方向中央位置Ｏ1と帰路鉄心６の磁気中心位置
Ｏ2とが一致するよう巻枠２は帰路鉄心６に固定され
る。この時筒状コイルの磁気中心ｏが帰路鉄心６の磁気
中心Ｏ2とΔｌだけずれているために、筒状コイル両端
部の磁束φが図のように左右対称な分布にならない。こ
のために筒状コイルの両端部で筒状コイルの軸方向に作
用する電磁機械力が異なり、筒状コイルに電磁推力が作
用するという問題がある。このようにして筒状コイルの
軸方向に作用する外部推力は例えばΔｌが10mmあると10
4Kgにも達する巨大な力となる場合があり、超電導コイ
ルまたは支持構造材がこのような外部推力に耐えきれず
に破損するという問題があった。
本発明は上述の状況に鑑みてなされたもので、金属製の
巻枠の軸方向中央位置と筒状コイルの磁気的中心位置と
が一致し、かつ筒状コイルの磁気的中心位置に対して面
圧の軸方向分布が左右対称な薄肉超電導コイルの製作方
法を提供することを目的とする。
巻枠の軸方向中央位置と筒状コイルの磁気的中心位置と
が一致し、かつ筒状コイルの磁気的中心位置に対して面
圧の軸方向分布が左右対称な薄肉超電導コイルの製作方
法を提供することを目的とする。
本発明によれば、上述の目的は、筒状の巻枠の内周面に
密接して筒状コイルを巻回するのに、前記筒状コイルを
それぞれ総巻数の２分の１宛の第１，第２の部分コイル
に分けてそれぞれ前記巻枠の軸方向中央位置を巻き始め
として両方向に巻回するとともに、第１，第２の部分コ
イル別々に前記巻き始め位置を支点として巻き終り側か
らコイル端面に互いに逆向きの軸方向荷重を加えるとい
う着想により、前記巻枠の軸方向中央位置と筒状コイル
の磁気的中心位置とが一致し、かつ前記中央位置に対し
て対称な面圧分布言いかえれば対称な磁束分布を発生で
きるコイルを得られるようにしたもので、具体的には、
前記巻枠の一方端から巻枠内に嵌挿され嵌挿部の先端位
置が前記巻枠の軸方向中央位置に一致するよう規制され
た筒状のコイル受けに前記巻枠を固定し、前記コイル受
けの先端部を巻き始めとして前記巻枠と他方端に向けて
前記超電導線を筒状コイルの全巻数の２分の１だけ巻回
して第１の部分コイルを形成する第１の工程と、前記巻
枠の他方端から筒状の第１の加圧治具を挿入して前記第
１の部分コイルの端面に所定の面圧を加え、この面圧を
保持しつつ前記第１の部分コイルを前記巻枠の内周面に
固定する第２の工程と、前記巻枠を前記第１の加圧治具
に固定して前記コイル受けを取り外し、前記第１の部分
コイルの巻き始め位置から前記第１の部分コイルとは逆
方向に向けて筒状コイルの全巻数の残りの２分の１を巻
回して第２の部分コイルを形成する第３の工程と、前記
巻枠の一方端から筒状の第２の加圧治具を挿入し前記第
２の部分コイルの端面に所定の面圧を加える第４の工程
と、この面圧を保持しつつ前記第２の部分コイルおよび
第１の部分コイルと前記巻枠とを加熱固化して一体化す
る第５の工程とで構成することにより達成された。
密接して筒状コイルを巻回するのに、前記筒状コイルを
それぞれ総巻数の２分の１宛の第１，第２の部分コイル
に分けてそれぞれ前記巻枠の軸方向中央位置を巻き始め
として両方向に巻回するとともに、第１，第２の部分コ
イル別々に前記巻き始め位置を支点として巻き終り側か
らコイル端面に互いに逆向きの軸方向荷重を加えるとい
う着想により、前記巻枠の軸方向中央位置と筒状コイル
の磁気的中心位置とが一致し、かつ前記中央位置に対し
て対称な面圧分布言いかえれば対称な磁束分布を発生で
きるコイルを得られるようにしたもので、具体的には、
前記巻枠の一方端から巻枠内に嵌挿され嵌挿部の先端位
置が前記巻枠の軸方向中央位置に一致するよう規制され
た筒状のコイル受けに前記巻枠を固定し、前記コイル受
けの先端部を巻き始めとして前記巻枠と他方端に向けて
前記超電導線を筒状コイルの全巻数の２分の１だけ巻回
して第１の部分コイルを形成する第１の工程と、前記巻
枠の他方端から筒状の第１の加圧治具を挿入して前記第
１の部分コイルの端面に所定の面圧を加え、この面圧を
保持しつつ前記第１の部分コイルを前記巻枠の内周面に
固定する第２の工程と、前記巻枠を前記第１の加圧治具
に固定して前記コイル受けを取り外し、前記第１の部分
コイルの巻き始め位置から前記第１の部分コイルとは逆
方向に向けて筒状コイルの全巻数の残りの２分の１を巻
回して第２の部分コイルを形成する第３の工程と、前記
巻枠の一方端から筒状の第２の加圧治具を挿入し前記第
２の部分コイルの端面に所定の面圧を加える第４の工程
と、この面圧を保持しつつ前記第２の部分コイルおよび
第１の部分コイルと前記巻枠とを加熱固化して一体化す
る第５の工程とで構成することにより達成された。
第４ないし第７図は本発明の製作方法を説明するための
概念図である。まず第４図によって第１〜第２の工程を
説明する。11はコイル受けで、筒状の巻枠２の内側に嵌
挿される筒状の嵌合部11 aとフランジ部11 bとからな
り、嵌合部11 aの先端が巻枠２の軸方向中央位置Ｏ1と
一致するよう、フランジ部11 bが巻枠２の一方の端面Ａ
部と当接することにより位置が規制されており、巻枠２
はコイル受け11に固定される。12は第１の部分コイル
で、コイル受け11の端面ｏを巻き始めとして、プリプレ
グ絶縁被覆された平角超電導線を巻枠２の内周面に外向
きの圧力を加えながら筒状コイルの全巻数の２分の１だ
け巻回し、まず第１の工程が終了する。つぎに巻枠の他
方端から加圧治具13が巻枠２に嵌挿され、第１の部分コ
イルの巻き終り端面ｂ部に軸方向の荷重Ｐが加えられ
る。この時荷重Ｐは第１の部分コイルの巻き始め端面ｏ
を支点として巻線を軸方向に押し縮めるように作用する
が、巻枠２の一方端がコイル受け11に固定されているた
めに、巻枠２と第１の部分コイル12との接触面の滑り摩
擦抵抗が作用して、部分コイル内の各巻回間の面圧ｐは
一様にならず第５図に示すように加圧端ｂ部で最も高
く、コイル内で指数関数的に減少する分布となる。しか
しコイルの軸方向の長さおよび巻回数が共に従来の２分
の１になっているために滑り摩擦抵抗も減少し、加圧点
と支持点との面圧分布の差は従来方法によるよりは減少
する。ついで加圧治具13によって第１の部分コイルに与
えられた面圧ｐの分布を保持しつつ第１の部分コイル12
を巻枠２に固定するが、例えばコイル受け11と加圧治具
13とを双方のフランジ部において図示しない連結ボルト
等で連結した状態で加熱乾燥炉に収納し、超電導線に予
め被着された接着剤等を加熱硬化することにより第１の
筒状コイルおよび巻枠を一体化することができる。超電
導線の絶縁被覆としてはガラス布テープ等に例えばエポ
キシ樹脂等を含浸しこれを加熱乾燥したいわゆるＢステ
ージのプリプレグ絶縁被覆が適しており、筒状コイルに
巻回後、コイルの軸方向ならびに半径方向に荷重を加え
た状態で加熱すれば、絶縁被覆中の樹脂が軟化して接着
面にしみ出して空隙をうずめ超電導線相互ならびに超電
導線と巻枠とを完全に一体化することができる。なお巻
枠の内周面に必要には応じて予め接着用の樹脂を塗布す
る。
概念図である。まず第４図によって第１〜第２の工程を
説明する。11はコイル受けで、筒状の巻枠２の内側に嵌
挿される筒状の嵌合部11 aとフランジ部11 bとからな
り、嵌合部11 aの先端が巻枠２の軸方向中央位置Ｏ1と
一致するよう、フランジ部11 bが巻枠２の一方の端面Ａ
部と当接することにより位置が規制されており、巻枠２
はコイル受け11に固定される。12は第１の部分コイル
で、コイル受け11の端面ｏを巻き始めとして、プリプレ
グ絶縁被覆された平角超電導線を巻枠２の内周面に外向
きの圧力を加えながら筒状コイルの全巻数の２分の１だ
け巻回し、まず第１の工程が終了する。つぎに巻枠の他
方端から加圧治具13が巻枠２に嵌挿され、第１の部分コ
イルの巻き終り端面ｂ部に軸方向の荷重Ｐが加えられ
る。この時荷重Ｐは第１の部分コイルの巻き始め端面ｏ
を支点として巻線を軸方向に押し縮めるように作用する
が、巻枠２の一方端がコイル受け11に固定されているた
めに、巻枠２と第１の部分コイル12との接触面の滑り摩
擦抵抗が作用して、部分コイル内の各巻回間の面圧ｐは
一様にならず第５図に示すように加圧端ｂ部で最も高
く、コイル内で指数関数的に減少する分布となる。しか
しコイルの軸方向の長さおよび巻回数が共に従来の２分
の１になっているために滑り摩擦抵抗も減少し、加圧点
と支持点との面圧分布の差は従来方法によるよりは減少
する。ついで加圧治具13によって第１の部分コイルに与
えられた面圧ｐの分布を保持しつつ第１の部分コイル12
を巻枠２に固定するが、例えばコイル受け11と加圧治具
13とを双方のフランジ部において図示しない連結ボルト
等で連結した状態で加熱乾燥炉に収納し、超電導線に予
め被着された接着剤等を加熱硬化することにより第１の
筒状コイルおよび巻枠を一体化することができる。超電
導線の絶縁被覆としてはガラス布テープ等に例えばエポ
キシ樹脂等を含浸しこれを加熱乾燥したいわゆるＢステ
ージのプリプレグ絶縁被覆が適しており、筒状コイルに
巻回後、コイルの軸方向ならびに半径方向に荷重を加え
た状態で加熱すれば、絶縁被覆中の樹脂が軟化して接着
面にしみ出して空隙をうずめ超電導線相互ならびに超電
導線と巻枠とを完全に一体化することができる。なお巻
枠の内周面に必要には応じて予め接着用の樹脂を塗布す
る。
第１の部分コイルが固定された巻枠２は、第１の加圧治
具13側に固定してコイル受け11を取り外す。この時第１
の加圧治具13の代りに第６図に示すようにＢ位置で巻枠
２の他方の端面と当接するフランジ部を有する別のコイ
ル受け14と交換してもよい。いずれにしても巻枠２の他
方端Ｂ側で支持された巻枠２の内周面には、第１の部分
コイル12の巻き始め端部に導電接続された超電導線を巻
枠２の一方端Ｂ側に向かって筒状コイルの総巻数の残り
の２分の１だけ巻回して第２の部分コイル15を形成す
る。これが第３の工程である。つぎに巻枠の一方端Ａ側
から第２の加圧治具16を嵌挿し、第２の部分コイル15の
巻き終り端面に前記第２の工程とは逆向きの軸方向荷重
Ｐを加え第２の部分コイル15の巻終り端面をａ位置まで
圧縮する。この時第１の部分コイル12はすでに巻枠２に
固定されているので、第２の部分コイル15はｏ位置を支
点として軸方向に圧縮され、各巻回間に発生する軸方向
の面圧は第７図に示すようにａ位置で最も高くコイル内
部で指数関数的に減少する分布となる。その結果第１の
部分コイル12内部の面圧分布と対称な分布となり、磁気
的中心位置ｏが巻枠２の軸方向中央位置Ｏと一致し、面
圧分布が磁気的中心位置ｏに対して対称な超電導コイル
が形成される。これが第４の工程である。つぎに加圧治
具16と加圧治具（またはコイル受け）14とを図示しない
圧力保持ボルト等で連結して面圧を保持するとともに、
第２の部分コイル15の内周面から半径方向の圧力を放射
状に加えつつ加熱乾燥炉に収納し、超電導線に被着され
た接着樹脂等を含む絶縁被覆を加熱硬化させ、超電導コ
イル全体を一体化する。加熱硬化を終った超電導コイル
は常温に戻した後治具類を取り外し、第５の工程を終了
する。
具13側に固定してコイル受け11を取り外す。この時第１
の加圧治具13の代りに第６図に示すようにＢ位置で巻枠
２の他方の端面と当接するフランジ部を有する別のコイ
ル受け14と交換してもよい。いずれにしても巻枠２の他
方端Ｂ側で支持された巻枠２の内周面には、第１の部分
コイル12の巻き始め端部に導電接続された超電導線を巻
枠２の一方端Ｂ側に向かって筒状コイルの総巻数の残り
の２分の１だけ巻回して第２の部分コイル15を形成す
る。これが第３の工程である。つぎに巻枠の一方端Ａ側
から第２の加圧治具16を嵌挿し、第２の部分コイル15の
巻き終り端面に前記第２の工程とは逆向きの軸方向荷重
Ｐを加え第２の部分コイル15の巻終り端面をａ位置まで
圧縮する。この時第１の部分コイル12はすでに巻枠２に
固定されているので、第２の部分コイル15はｏ位置を支
点として軸方向に圧縮され、各巻回間に発生する軸方向
の面圧は第７図に示すようにａ位置で最も高くコイル内
部で指数関数的に減少する分布となる。その結果第１の
部分コイル12内部の面圧分布と対称な分布となり、磁気
的中心位置ｏが巻枠２の軸方向中央位置Ｏと一致し、面
圧分布が磁気的中心位置ｏに対して対称な超電導コイル
が形成される。これが第４の工程である。つぎに加圧治
具16と加圧治具（またはコイル受け）14とを図示しない
圧力保持ボルト等で連結して面圧を保持するとともに、
第２の部分コイル15の内周面から半径方向の圧力を放射
状に加えつつ加熱乾燥炉に収納し、超電導線に被着され
た接着樹脂等を含む絶縁被覆を加熱硬化させ、超電導コ
イル全体を一体化する。加熱硬化を終った超電導コイル
は常温に戻した後治具類を取り外し、第５の工程を終了
する。
前述の実施例の説明では、第２の工程で第１の部分コイ
ルを加熱硬化し、第５の工程で第２の部分コイルを加熱
硬化するよう構成した場合について述べたが、第２の工
程では第１の部分コイルの内周面側に内張りばね等の拘
束治具を取り付けて面圧を保持しておき、第５の工程で
第１，第２の部分コイルを同時に加熱硬化するよう構成
することも可能である。この場合超電導線の絶縁被覆お
よび巻枠の内周面にプリプレグ絶縁を施し、第１，第２
の工程で第１の部分コイルに加える半径方向および軸方
向の圧力によって、前記プリプレグ絶縁同志が粘着して
面圧を保持するようにすると一層効果的である。超電導
コイルの製作方法をこのように構成することにより、第
２の工程が簡略化されるとともに、第１の部分コイルを
２回加熱硬化することによって、第１の加熱硬化によっ
て一体化された接着面が２回目の加熱によって剥離する
等の劣化を防止できる効果がある。なお前述の実施例に
おいて筒状コイルを複数対の部分コイルに分割すれば各
巻回間の面圧分布をより均等化できる。
ルを加熱硬化し、第５の工程で第２の部分コイルを加熱
硬化するよう構成した場合について述べたが、第２の工
程では第１の部分コイルの内周面側に内張りばね等の拘
束治具を取り付けて面圧を保持しておき、第５の工程で
第１，第２の部分コイルを同時に加熱硬化するよう構成
することも可能である。この場合超電導線の絶縁被覆お
よび巻枠の内周面にプリプレグ絶縁を施し、第１，第２
の工程で第１の部分コイルに加える半径方向および軸方
向の圧力によって、前記プリプレグ絶縁同志が粘着して
面圧を保持するようにすると一層効果的である。超電導
コイルの製作方法をこのように構成することにより、第
２の工程が簡略化されるとともに、第１の部分コイルを
２回加熱硬化することによって、第１の加熱硬化によっ
て一体化された接着面が２回目の加熱によって剥離する
等の劣化を防止できる効果がある。なお前述の実施例に
おいて筒状コイルを複数対の部分コイルに分割すれば各
巻回間の面圧分布をより均等化できる。
つぎに本発明における部分コイルの巻回方法について説
明する。第８図および第９図は部分コイルの巻回方法を
説明する概念図である。まず第８図において、筒状の巻
枠２の内周面に密接して第１の部分コイル12を巻回する
場合、まず回動自在に支持され巻枠２内に挿入された巻
線機21に、第１の部分コイル12を巻回するに必要な長さ
の超電導線を第１の部分コイル12の巻回方向とは逆方向
に巻回して仮巻きコイル22を形成し巻き終り端相当部は
巻線機21に固定する。つぎに巻き始め端を案内ローラー
23を介して巻枠２に導き固定する。つぎに巻線機21を仮
コイル22を巻き戻す方向に回転させ、超電導線を巻枠２
の内周面に押し込むように案内ローラー23によって導く
ことにより、第１の部分コイル12を所定回数巻回する。
第３の工程で第２の部分コイルを巻回する場合も前記と
同様に第２の部分コイルに対応する仮コイルを巻縁機に
挿入し、第１，第２の部分コイルのそれぞれの巻き始め
端を導電接続した後所定回数巻回する。このようにして
第１，第２の部分コイルを巻枠２の内周面に密接して巻
回することができる。
明する。第８図および第９図は部分コイルの巻回方法を
説明する概念図である。まず第８図において、筒状の巻
枠２の内周面に密接して第１の部分コイル12を巻回する
場合、まず回動自在に支持され巻枠２内に挿入された巻
線機21に、第１の部分コイル12を巻回するに必要な長さ
の超電導線を第１の部分コイル12の巻回方向とは逆方向
に巻回して仮巻きコイル22を形成し巻き終り端相当部は
巻線機21に固定する。つぎに巻き始め端を案内ローラー
23を介して巻枠２に導き固定する。つぎに巻線機21を仮
コイル22を巻き戻す方向に回転させ、超電導線を巻枠２
の内周面に押し込むように案内ローラー23によって導く
ことにより、第１の部分コイル12を所定回数巻回する。
第３の工程で第２の部分コイルを巻回する場合も前記と
同様に第２の部分コイルに対応する仮コイルを巻縁機に
挿入し、第１，第２の部分コイルのそれぞれの巻き始め
端を導電接続した後所定回数巻回する。このようにして
第１，第２の部分コイルを巻枠２の内周面に密接して巻
回することができる。
第９図は第１，第２の部分コイルを１本の超電導線を用
いて接続部なしに巻回する方法を示したものである。こ
の実施例ではまず筒状コイルの全巻数を巻回するのに必
要な超電導線を巻線機21に巻回して、仮巻きコイル24を
形成する。つぎに仮巻きコイル24の中央部を案内ローラ
ー23を介してコイル受け11に固定された巻枠２の軸方向
中央位置に導く、この時第１の部分コイルに対応する仮
コイル24a の終端は巻線機21に固定し、第２の部分コイ
ルに対応する仮コイル24b は終端部を固定せずに自由に
する。このようにして第１の工程では巻線機21を仮コイ
ル24a を巻き戻す方向に回転して第１の部分コイルを形
成する。この場合仮コイル24b は終端部が拘束されてい
ないので超電導線の弾性によって複数の案内ローラー23
によって規制される直径の範囲内で幾分巻き戻り、巻線
機を回転させた時巻線機の周囲を自由に滑動するので第
１の部分コイルを巻回する作業に支障を与えない。また
第３の工程で第２の部分コイルを巻回する場合は仮コイ
ル24b の終端を巻線機21に固定し、仮コイル24b を巻き
戻す方向，言いかえれば、第１の部分コイルを巻回した
場合とは逆方向に回転させて所定回数巻回する。このよ
うにして第１，第２の部分コイルからなる超電導コイル
を継ぎ目なしに形成することができる。一般に極めて細
い超電導線材を純アルミニウム等の安定化材中に埋設さ
れてなる超電導線の接続作業は高度の技術を必要とする
が、前述の実施例のような継ぎ目なしコイルの製作方法
を提供することにより、高度の技術を必要とせずかつ信
頼性の高い薄肉超電導コイルを提供できる。
いて接続部なしに巻回する方法を示したものである。こ
の実施例ではまず筒状コイルの全巻数を巻回するのに必
要な超電導線を巻線機21に巻回して、仮巻きコイル24を
形成する。つぎに仮巻きコイル24の中央部を案内ローラ
ー23を介してコイル受け11に固定された巻枠２の軸方向
中央位置に導く、この時第１の部分コイルに対応する仮
コイル24a の終端は巻線機21に固定し、第２の部分コイ
ルに対応する仮コイル24b は終端部を固定せずに自由に
する。このようにして第１の工程では巻線機21を仮コイ
ル24a を巻き戻す方向に回転して第１の部分コイルを形
成する。この場合仮コイル24b は終端部が拘束されてい
ないので超電導線の弾性によって複数の案内ローラー23
によって規制される直径の範囲内で幾分巻き戻り、巻線
機を回転させた時巻線機の周囲を自由に滑動するので第
１の部分コイルを巻回する作業に支障を与えない。また
第３の工程で第２の部分コイルを巻回する場合は仮コイ
ル24b の終端を巻線機21に固定し、仮コイル24b を巻き
戻す方向，言いかえれば、第１の部分コイルを巻回した
場合とは逆方向に回転させて所定回数巻回する。このよ
うにして第１，第２の部分コイルからなる超電導コイル
を継ぎ目なしに形成することができる。一般に極めて細
い超電導線材を純アルミニウム等の安定化材中に埋設さ
れてなる超電導線の接続作業は高度の技術を必要とする
が、前述の実施例のような継ぎ目なしコイルの製作方法
を提供することにより、高度の技術を必要とせずかつ信
頼性の高い薄肉超電導コイルを提供できる。
本発明によれば、金属製の筒状の巻枠の内周面に密着し
て一体化された筒状の超電導コイルを製作するのに、筒
状コイルを第１，第２の部分コイルに分割して、前記巻
枠の軸方向中央位置を巻き始めとして互いに巻枠の異な
る端部に向かって巻回し、前記巻き始め位置を支点とし
てまず第１の部分コイルを軸方向に押圧して巻枠に固定
し、ついで第２の部分コイルを第１の部分コイルとは逆
方向に押圧して巻枠に固定するように構成した導肉超電
導コイルの製作方法を提供した。その結果巻枠の軸方向
中央位置とコイルの磁気的中心位置とが完全に一致し、
かつ前記軸方向中央位置に対して面圧分布あるいは磁束
分布が対称な超電導コイルの製作を可能にした。したが
って本発明の方法によって製作された薄肉超電導コイル
を例えば衝突反応粒子検出器に適用する場合、前記巻枠
と鉄心との軸方向中央位置が互いに一致するよう両者を
組み合わせれば、超電導コイルに流れる大電流によって
発生する電磁機械力，ことに電磁推力が最も少ない装置
を提供することができる。またコイル支持構造材の軽量
化，簡素化が可能になる。また上述の効果が相乗的に作
用して電磁機械力に対して安定かつ信頼性の高い超電導
機器を提供することに貢献できる。
て一体化された筒状の超電導コイルを製作するのに、筒
状コイルを第１，第２の部分コイルに分割して、前記巻
枠の軸方向中央位置を巻き始めとして互いに巻枠の異な
る端部に向かって巻回し、前記巻き始め位置を支点とし
てまず第１の部分コイルを軸方向に押圧して巻枠に固定
し、ついで第２の部分コイルを第１の部分コイルとは逆
方向に押圧して巻枠に固定するように構成した導肉超電
導コイルの製作方法を提供した。その結果巻枠の軸方向
中央位置とコイルの磁気的中心位置とが完全に一致し、
かつ前記軸方向中央位置に対して面圧分布あるいは磁束
分布が対称な超電導コイルの製作を可能にした。したが
って本発明の方法によって製作された薄肉超電導コイル
を例えば衝突反応粒子検出器に適用する場合、前記巻枠
と鉄心との軸方向中央位置が互いに一致するよう両者を
組み合わせれば、超電導コイルに流れる大電流によって
発生する電磁機械力，ことに電磁推力が最も少ない装置
を提供することができる。またコイル支持構造材の軽量
化，簡素化が可能になる。また上述の効果が相乗的に作
用して電磁機械力に対して安定かつ信頼性の高い超電導
機器を提供することに貢献できる。
第１図ないし第３図は従来の薄肉超電導コイルと製作方
法および問題点を説明するための概念図、第４図ないし
第７図は本発明の薄肉超電導コイルの製作方法および特
徴を説明するための概念図、第８図および第９図は本発
明の薄肉超電導コイルの巻回方法を説明するための概念
図である。 図において、１……薄肉超電導コイル、２……筒状の巻
枠、３……筒状コイル、４，11，14……コイル受け、12
……第１の部分コイル、15……第２の部分コイル、13…
…第１の加圧治具、16……第２の加圧治具、22，24……
仮巻コイル、Ｏ１……巻枠の軸方向中心位置、ｏ……筒
状コイルの磁気的中心位置、である。
法および問題点を説明するための概念図、第４図ないし
第７図は本発明の薄肉超電導コイルの製作方法および特
徴を説明するための概念図、第８図および第９図は本発
明の薄肉超電導コイルの巻回方法を説明するための概念
図である。 図において、１……薄肉超電導コイル、２……筒状の巻
枠、３……筒状コイル、４，11，14……コイル受け、12
……第１の部分コイル、15……第２の部分コイル、13…
…第１の加圧治具、16……第２の加圧治具、22，24……
仮巻コイル、Ｏ１……巻枠の軸方向中心位置、ｏ……筒
状コイルの磁気的中心位置、である。
Claims (6)
- 【請求項１】筒状の巻枠の内周面に密接してプリプレグ
絶縁被覆された超電導線を巻回し所定の巻数の一層の筒
状コイルを形成した後プリプレグ絶縁被覆を加熱硬化さ
せて前記巻枠と一体化する方法において、前記巻枠の軸
方向中央位置を起点として巻枠の一方端に向けて前記超
電導線を筒状コイルの全巻数の２分の１だけ巻回して第
１の部分コイルを形成し、該第１の部分コイルを前記軸
方向中央位置に対して軸方向に加圧し、次いでこの加圧
力を保持しつつ前記軸方向中央位置を起点として巻枠の
他方端に向けて前記超電導線を筒状コイルの残りの巻数
だけ巻回して第２の部分コイルを形成し、該第２の部分
コイルを前記軸方向中央位置に対し前記加圧力と同じ圧
力で加圧することを特徴とする薄肉超電導コイルの製作
方法。 - 【請求項２】特許請求の範囲第１項記載の方法におい
て、製作工程が、前記巻枠の一方端から巻枠内に嵌挿さ
れ嵌挿部の先端位置が前記巻枠の軸方向中央位置に一致
するよう規制された筒状のコイル受けに前記巻枠を固定
し、前記コイル受けの先端部を巻き始めとして巻枠の他
方端に向けて前記超電導線を前記筒状コイルの全巻数の
２分の１だけ巻回して第１の部分コイルを形成する第１
の工程と、前記巻枠の他方端から筒状の第１の加圧治具
を挿入して前記第１の部分コイルの端面に所定の面圧を
加え、この面圧を保持しつつ第１の部分コイルを巻枠の
内周面に固定する第２の工程と、前記巻枠を第１の加圧
治具に固定して前記コイル受けを取り外し、前記第１の
部分コイルの巻き始め位置から第１の部分コイルとは逆
方向に向けて前記筒状コイルの全巻数の残りの２分の１
を巻回して第２の部分コイルを形成する第３の工程と、
前記巻枠の一方端から筒状の第２の加圧治具を挿入し第
２の部分コイルの端面に所定の面圧を加える第４の工程
と、この面圧を保持しつつ第２の部分コイルを巻枠の内
周面に固定する第５の工程とからなることを特徴とする
薄肉超電導コイルの製作方法。 - 【請求項３】特許請求の範囲第１項または第２項記載の
方法において、各部分コイルを巻回加圧後部分コイルの
内周面側から外側に向けて放射状の圧力を加える拘束治
具を取り付け、全体を所定温度に加熱してプリプレグ絶
縁被覆を加熱硬化させて部分コイルをそれぞれ前記巻枠
と一体化することを特徴とする薄肉超電導コイルの製作
方法。 - 【請求項４】特許請求の範囲第１項ないし第３項のいず
れかに記載の方法において、各部分コイルのプリプレグ
絶縁被覆を同時に加熱硬化することを特徴とする薄肉超
電導コイルの製作方法。 - 【請求項５】特許請求の範囲第１項ないし第４項のいず
れかに記載の方法において、第３の工程が前記第１およ
び第２の部分コイルのそれぞれの巻き始め端部を導電接
続する工程を含むことを特徴とする薄肉超電導コイルの
製作方法。 - 【請求項６】特許請求の範囲第１項ないし第５項のいず
れかに記載の方法において、第１の工程が、予め前記筒
状コイルの全巻数に相当する長さの超電導線を前記筒状
コイルより小なる直径の仮コイルに形成し、該仮コイル
を巻枠内に回動自在に挿入しておき、前記仮コイルの中
央部を前記巻枠の軸方向中央部に誘導し、仮コイルの半
分を巻き戻しながら第１の部分コイルを巻回する工程を
含み、第３の工程において前記仮コイルの残りの半分を
巻き戻しながら第２の部分コイルを前記第１の部分コイ
ルの巻き始め端部と連続して巻回するようにしたことを
特徴とする薄肉超電導コイルの製作方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12609084A JPH0624165B2 (ja) | 1984-06-19 | 1984-06-19 | 薄肉超電導コイルの製作方法 |
| US06/741,255 US4649248A (en) | 1984-06-05 | 1985-06-04 | Annealing furnace for annealing magnetic cores in a magnetic field |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12609084A JPH0624165B2 (ja) | 1984-06-19 | 1984-06-19 | 薄肉超電導コイルの製作方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS614205A JPS614205A (ja) | 1986-01-10 |
| JPH0624165B2 true JPH0624165B2 (ja) | 1994-03-30 |
Family
ID=14926352
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12609084A Expired - Lifetime JPH0624165B2 (ja) | 1984-06-05 | 1984-06-19 | 薄肉超電導コイルの製作方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0624165B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB0329387D0 (en) * | 2003-12-18 | 2004-01-21 | Rolls Royce Plc | Coils for electrical machines |
| GB2444508B (en) * | 2006-12-06 | 2010-09-29 | Siemens Magnet Technology Ltd | Method of centralising and retaining moulded end coils in magnet formers |
-
1984
- 1984-06-19 JP JP12609084A patent/JPH0624165B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS614205A (ja) | 1986-01-10 |
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