JPH08172013A

JPH08172013A - 超電導コイルおよびその製造方法並びに超電導ワイヤ

Info

Publication number: JPH08172013A
Application number: JP7257980A
Authority: JP
Inventors: Hideshige Moriyama; 山英重森; Hiroshi Hatano; 野浩幡; Susumu Mitsune; 根進三; Takahiro Dobashi; 橋隆博土; Akio Tanaka; 中朗雄田; Takayuki Kobayashi; 林孝幸小; Shigeru Murai; 井成村; Hironori Sekiya; 谷洋紀関; Tamiko Hirumachi; 町多美子蛭; Hisayasu Mitsui; 井久安三
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1994-10-04
Filing date: 1995-10-04
Publication date: 1996-07-02

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】クエンチの発生を抑制するとともに、常電導状
態への遷移を抑制が可能な超電導コイル及びその製造方
法を提供する。【解決手段】巻枠の外周に絶縁材料で被覆された超電導
線１３を張力を加えながら巻回して巻線部４を形成し、
超電導線間に接着用樹脂１４を含浸させ、熱処理によっ
て巻線部４と巻枠間の接触面圧を低下させ、常電導状態
への遷移を十分に抑制する。また、超電導線に絶縁材を
被覆して絶縁超電導線とし、これに張力を加えながら巻
線部を形成する際、内層に比べ外層で絶縁超電導線の巻
回張力を大きくし、超電導線の曲面部相互間に非鋭角の
空洞を設けて残留圧縮応力を大きくして剥離を発生しに
くくし、隣接超電導線の曲面部相互間で融着材に作用す
る熱応力を低減させて、クラックや摩擦熱の発生を防止
し、クエンチの発生を抑制する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は核融合装置、磁気共
鳴イメージング装置、磁気浮上式列車等に使用される超
電導コイルに係り、特に、通電時の摩擦熱を発生しにく
くして常電導状態への遷移を抑制した超電導コイルおよ
びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、金属製巻枠の外周に超電導線を
巻回して巻線部を形成した超電導コイルが知られている
（特公昭６３−６２０８４号公報）。この従来の超電導
コイルの構造について図１を参照して以下に説明する。

【０００３】図１は、従来の超電導ソレノイドコイルを
一部切断して示している。図１において超電導コイル１
は、超電導線４を巻き付ける巻枠２を有している。この
巻枠２は、円筒状の巻枠胴部２ａと、その両端に設けら
れた円環状の巻枠つば部２ｂとによって構成されてい
る。

【０００４】巻枠２の外周、すなわち巻枠胴部２ａの外
周面と巻枠つば部２ｂの互いに対向する面は、胴部対地
絶縁物３ａおよびつば部対地絶縁物３ｂによってそれぞ
れ被覆されている。この対地絶縁物３を介して巻枠２の
外周に、複数列複数層をなすように巻回された超電導線
からなる巻線部４が形成されている。

【０００５】巻枠２は、アルミニウムあるいはアルミニ
ウム合金からなる。巻枠２と巻線部４間に摩擦係数の小
さいポリ四フッ化エチレンフィルム（図示せず）を配設
することがある。また、巻枠２の材質をステンレス等に
し、巻線部４にエポキシ樹脂を含浸させて巻線を接着す
ることもある。

【０００６】しかしながら、上述した従来の超電導コイ
ルでは、超電導状態中に巻枠と巻線部との間に摩擦が起
こり、その摩擦熱によって常電導状態へ遷移することが
あった。

【０００７】このような状況に対して、従来の超電導コ
イルには巻枠と巻線部の間に摩擦係数が小さい摩擦熱抑
制材料を設けているものもある。しかし、巻枠と巻線部
の間の接触面圧が高いときには、摩擦力が大きくなって
摩擦熱による常電導状態への遷移を十分抑制できなかっ
た。

【０００８】また、超電導コイルとして、いわゆる融着
超電導コイルが知られている。この公知の融着超電導コ
イルについて、図１ないし図３を参照して説明する。

【０００９】公知の融着超電導コイルの部分断面は前述
した図１に示すとおりである。

【００１０】図２は図１における巻線部４の一部の縦断
面を示すものである。巻線部４は、融着超電導線６をこ
れに一定の張力を加えながら複数列・複数層に巻回した
後、熱処理を加えることによって構成されている。融着
超電導線６自体は、絶縁超電導線５およびそれに被覆さ
れた融着材６ａからなっている。また、隣接する融着超
電導線６相互間は融着材６ａによって接着されている。
絶縁超電導線５は平角形の超電導線５ａおよびそれに被
覆された絶縁材５ｂによって構成されている。超電導線
５ａの断面四隅の表面は曲面部５ｃとして形成されてい
る。隣接する曲面部５ｃ相互間は、空洞が生じないよう
に融着材６ａでほぼ満たされている。

【００１１】図３は熱処理を加える前の融着超電導線６
の断面を示すものである。図示のごとく熱処理を加える
前の段階で、融着材６ａは絶縁超電導線５の全面に被覆
される。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】従来の融着超電導コイ
ルにおいては、隣接する融着超電導線相互間に電磁力や
熱応力によって剥離が生じやすいという傾向があったほ
かに、曲面部５ｃ相互間に熱応力によるクラックが発生
しやすく、また巻線部３と胴部対地絶縁物２ａとの接触
面に電磁力や熱応力による摩擦が発生しやすい、という
傾向があった。これらの剥離やクラック、摩擦が発生す
ると、それらの発生部には発熱を伴うので、超電導コイ
ルにとって致命的なクエンチの発生を誘発することが懸
念される。

【００１３】本発明の第１の目的は、上述の剥離やクラ
ック、摩擦に伴う発熱量を低減してクエンチの発生を抑
制しうる超電導コイルの製造方法を提供することであ
る。

【００１４】本発明の第２の目的は、巻枠と巻線部間の
接触面圧を低下させて常電導状態への遷移を十分に抑制
するようにした超電導コイルを提供することである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明にかかる超電導コ
イルによれば、縦弾性係数が５０(GPa) 以上、室温と温
度７７(K) の間の熱収縮率が０．３５％以上の材料から
なる巻枠と、絶縁材料で被覆された超電導線と、前記巻
枠の外周に、絶縁材料で被覆された超電導線を張力を加
えながら巻回して形成された巻線部と、を備え、前記超
電導線間に接着用材料を含浸させ、熱処理によって前記
接着用材料を硬化させるとともに、前記巻線部と前記巻
枠間の接触面圧を低下させたことを特徴とする超電導コ
イルが提供される。

【００１６】このような超電導コイルでは、巻枠に超電
導線を巻回した後に、巻枠と巻線部を含めて熱処理をす
る。本超電導コイルは、巻枠が縦弾性係数が５０(GPa)
以上、室温と温度７７(K) の間の熱収縮率が０．３５％
以上の材料からなるので、巻枠の熱膨張率及び熱収縮率
が巻線部のそれらより大きく、前記熱処理中の高温時に
巻枠が巻線部を半径方向外方に押し広げ、熱処理を終え
て冷却する時に巻線部より大きく収縮する。

【００１７】この熱膨張率と熱収縮率の差によって巻線
部は、高温時に巻枠によって内側から密に圧縮された状
態で接着用材料を硬化させ、冷却時に半径方向内方へは
完全には戻らない。これによって、巻枠と巻線部間の接
触面圧は、超電導線巻付け時に比べて低下する。

【００１８】さらに、この超電導コイルの使用時には、
超電導コイルの温度がさらに極低温にまで低下するの
で、巻線部に比して巻枠が大きく収縮してさらに接触面
圧が低下して摩擦熱の発生を十分抑制することができ
る。

【００１９】本発明にかかる超電導コイルによれば、巻
枠に超電導線を複数層巻回して巻線部を形成し、巻線部
の内層部分に比べて外層部分の巻回張力を大きくしてい
る。これによって、本超電導コイルの巻線部は内側部分
が比較的疎に巻かれており、熱処理の高温時に巻線内層
部が圧縮されて、巻枠と接触する内側部分が容易に拡開
して、巻枠と巻線部間の接触面圧を低下させることがで
きる。

【００２０】本発明にかかる超電導コイルによれば、超
電導線をエナメルによって被覆し、熱処理の最高温度を
エナメルのガラス転移温度より高くしているので、熱処
理の最高温度時にエナメルが軟化することにより、超電
導線の層間が密になるように圧縮される。これによっ
て、巻枠と巻線部間の接触面圧が低下し、摩擦熱による
超電導コイルの常電導状態への遷移を十分抑制すること
ができる。

【００２１】本発明に係る超電導コイルによれば、巻枠
胴部の厚さｄ(mm)と前記巻枠胴部に近い巻線内層部の超
電導線の巻回張力Ｆ(N) の関係をｄ＞Ｆ／１０と
したことにより、相対的に巻枠胴部の剛性が高くなって
いる。これによって、超電導線を巻回すときに、巻枠胴
部の初期縮みが少なく、熱処理によって巻線部の内側部
分を効果的に拡開させることができる。

【００２２】本発明に係る超電導コイルによれば、巻枠
胴部の厚さｄ(mm)と長さＬ(mm)の関係をｄ＞Ｌ／２
０としたことにより、巻枠胴部の剛性が高く、超電導
線巻き付け時に巻枠胴部の初期縮みが少ない。これによ
って、熱処理時に剛性の高い巻枠によって巻線部の内側
部分を効果的に拡開させることができる。

【００２３】本発明に係る超電導コイルによれば、巻枠
胴部に補強部材を設け、この補強部材を巻枠と同様の物
性の材質によって形成している。この補強部材を設ける
ことにより、巻枠胴部の剛性が高くなり、超電導線巻付
け時の巻枠胴部の初期縮みが少なく、熱処理時に巻線部
の内側部分を効果的に拡開させることができる。

【００２４】本発明に係る超電導コイルによれば、電流
を定格値まで上昇させた時の前記巻枠胴部のひずみが、
２０×１０^-6 以下となるように巻枠と巻線部を構成し
ている。このように定格電流時の巻枠胴部のひずみを管
理することにより、結局巻枠と巻線部間の接触面圧を管
理することになり、摩擦熱による常電導状態への遷移を
高い確率で防止することができる。

【００２５】また、本発明にかかる超電導コイルの製造
方法によれば、絶縁超電導線あるいは絶縁超電導線に融
着材を被覆した融着超電導線をそれに張力を加えながら
巻枠に複数列・複数層に巻回して巻線部を形成する超電
導コイルの製造方法において、巻枠に近い内層に比べ巻
枠から離れた中間層から外層にかけて絶縁超電導線の巻
回張力を大きくすることを特徴とする。

【００２６】この構成では、超電導コイルを励磁した
際、電磁力の作用によりコイルの内層が放射方向に広げ
られ、コイル層間を押し付ける。そのため、コイル層間
の大きな摩擦や剥離が発生しにくくなり、クエンチの発
生を抑制することができる。

【００２７】本発明によれば、融着超電導線の少なくと
も四隅の表面を曲面部として構成し、曲面部の相互間に
非鋭角の空洞を形成すると、空洞に接している融着材が
容易に収縮したり膨張したりすることができるので、コ
イルを励磁した際の電磁力による巻線部の剥離やクラッ
クの発生を抑制することができる。

【００２８】本発明によれば、巻線部に締付け装置を装
着し、巻線部に熱処理を加えながら、巻線部を内側への
変形を防止しつつ融着超電導線の巻回方向とほぼ垂直な
方向に締付け、熱処理を加えた後、締付け装置を巻線部
から取外すようにしており、巻線部の内層が放射方向に
押し広げられた状態で固まるため、巻線部と巻枠胴部と
の間がほぼ浮いた状態になり、超電導コイルとして極低
温に冷却した時、巻線部と巻枠胴部との間は熱膨張係数
の差によって完全に浮いた状態になる。従って、巻線部
の軸方向の剛性を高め、クエンチ発生の抑制に寄与させ
ることができる。

【００２９】本発明によれば、融着超電導線を巻枠に巻
回して巻線部を形成するに先立って、巻線部と巻枠の間
に低摩擦係数の離型材を介在させており、巻線部と巻枠
胴部との間の摩擦あるいは剥離に伴う発熱量を低減して
クエンチの発生を抑制し、安定的に大電流を流すことが
できる。

【００３０】本発明によれば、絶縁超電導線に融着材を
被覆して融着超電導線とし、この融着超電導線を巻枠に
複数列・複数層に巻回しながら融着材に熱処理を加え、
融着材を溶融させながら巻線部を形成し、融着材を固め
て、隣接する融着超電導線の相互間を接着するようにし
ているので、融着材が超電導線の巻回時に溶融し、巻線
部の層間で絶縁超電導線どうしを直に接触する。そのた
め、巻線部の層方向すなわち放射方向の剛性を向上さ
せ、また、熱処理に伴う巻線部の変位を小さくし、クエ
ンチ発生の抑制に寄与させることができる。

【００３１】また、本発明によれば断面円形形状の超電
導線に絶縁材を被覆して絶縁超電導線とし、この絶縁超
電導線に融着材を被覆した後、一部の融着材を除去し、
あるいは融着材を成形してなる融着超電導線が提供され
る。この融着超電導線は、断面円形形状の超電導線に絶
縁材を被覆して絶縁超電導線とし、この絶縁超電導線に
融着材を被覆した後、一部の融着材を除去し、あるいは
融着材を成形してなる融着超電導線を製造する融着超電
導線の製造方法において、絶縁材および融着材を予め一
体化して融着材付き絶縁材とした後、融着材付き絶縁材
を超電導線に被覆したものでも、断面平角形形状の超電
導線に絶縁材を被覆して絶縁超電導線とし、絶縁超電導
線に融着材を被覆した融着超電導線において、絶縁超電
導線の一部の平面部の融着材の厚さを他の平面部の厚さ
に比べて小さくまたは０としたことを特徴とする融着超
電導線を製造する融着超電導線の製造方法において、絶
縁材および融着材を予め一体化して融着材付き絶縁材と
した後、融着材付き絶縁材を超電導線に被覆したもので
もよい。

【００３２】この発明によれば、剥離やクラックあるい
は摩擦の発生に伴う発熱によるクエンチの発生を抑制し
うる超電導コイルの製造に好適な融着超電導線を提供す
ることができる。

【００３３】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態につい
て添付の図面を用いて説明する。なお、以下の説明で
は、超電導コイルの全体の構造については、図１の従来
の超電導コイルと同様であるため、同一の部分について
は図１と同一の符号を用い、説明を省略する。（実施の形態１）図１は、本発明の第１の実施の形態の
超電導コイルの巻枠胴部近傍の断面を拡大して示したも
のである。

【００３４】本実施の形態の超電導コイル１０は、巻枠
２がアルミニウム合金A5056Bによって形成されている。
アルミニウム合金A5056Bは、縦弾性係数８０(GPa) 、室
温と温度７７(K) 間の熱収縮率は０．４％の物性を有し
ている。巻枠胴部２ａの外周面は、対地絶縁物３によっ
て被覆されている。

【００３５】この対地絶縁物３の外側には、摩擦熱抑制
材料１１として離型性を有するシリコーン樹脂、フッ素
樹脂、あるいはパラフィンが厚さ１０μｍ以下に塗布・
硬化されている。摩擦熱抑制材料１１は、硬化の後表面
が平準になるまでヘラ等によって強く擦り、あるいはサ
ンドペーパ等で磨いて仕上げられる。他の種類の摩擦熱
抑制材料１１としては、対地絶縁物３の外側にシート状
のポリ四フッ化エチレンを粘着させることもできる。

【００３６】摩擦熱抑制材料１１の外側には巻線部４が
形成されている。この巻線部４は、エナメル１２を被覆
させた超電導線１３に張力を加えながら、巻枠２に複数
列複数層をなすように巻き回した後に、超電導線１３の
間に真空加圧含浸の方法で接着用樹脂１４を含浸および
硬化させたものである。

【００３７】本実施の形態のエナメル被覆超電導線は、
平らな角断面を有している。エナメル１２の種類は、ガ
ラス転移温度が１１０℃ないし１２０℃のポリビニルホ
ルマールである。また、接着用樹脂１４は、加熱硬化性
のエポキシ樹脂である。

【００３８】超電導線１３の巻回後に、本超電導コイル
１０に対して熱処理を加える。この熱処理は、接着用樹
脂１４を硬化させるとともに、巻枠胴部２ａと巻線部４
間の接触面圧を低下させる目的で行われる。本実施の形
態では、超電導コイル１０全体８０℃で１５時間、次に
１３０℃で１０時間の温度を保持する熱処理を行う。

【００３９】また、本実施の形態の超電導コイル１０の
巻枠２は、超電導線１３を巻き付ける時に、初期縮みが
小さくなるように、導線の巻回張力に対して相対的に剛
性が高くなるように構成されている。

【００４０】図２は、本実施の形態の超電導コイル１０
の巻枠２のみを示している。この巻枠２は、円筒状の巻
枠胴部２ａを有し、その両端につば状の巻枠つば部２ｂ
を有している。剛性を高めるために、本巻枠２の巻枠胴
部２ａは、厚さｄと長さＬの関係をｄ＞Ｌ／２０
にしている。具体的には本実施の形態においては、巻枠
胴部２ａの厚さｄを１０mm、長さＬを１２０mmにしてい
る。

【００４１】また、超電導線１３の巻回張力に対する巻
枠２の剛性を高めるために、巻枠胴部２ａの厚さｄ（m
m) に対して超電導線１３の巻回張力Ｆ(N) の関係を、
巻線内層部についてｄ＞Ｆ／１０にしている。具
体的には、本実施の形態のエナメル超電導線１２，１３
の巻回張力は、巻枠胴部２ａに近い巻線部４の厚さのほ
ぼ１／３を占める巻線内層部に対しては６０(N) になる
ようにし、巻枠胴部２ａから離れた残りの巻線部４の厚
さの２／３を占める巻線外層部に対しては９０(N) とな
るようにしている。

【００４２】次に、上記構成を有する本実施の形態の超
電導コイル１０の作用について、図３を用いて以下に説
明する。熱処理前（左側）と熱処理後（右側）の超電導
コイル１０の変化を、超電導コイル１０の一部（中心線
に関して片側）によって示している。この超電導コイル
１０は、巻枠２を縦弾性係数が５０(GPa) 以上の材料に
よって形成し、巻線内層部の巻回張力Ｆに対して巻枠胴
部２ａの厚さｄをｄ＞Ｆ／１０とし、巻枠胴部２
ａの厚さｄに対して巻枠胴部２ａの長さＬをｄ＞Ｌ
／２０と短くしたことにより、超電導線１３の巻回張
力Ｆに対して巻枠２の相対的な剛性を高くしている。こ
のため、超電導線１３を巻回した際に、巻枠胴部２ａが
半径方向内方へ大きく縮むことがない。

【００４３】また、室温と温度７７(K) の間の熱収縮率
が０．３５％以上の材料によって巻枠２を形成している
ことにより、巻線部４に比して巻枠２の熱膨張率及び熱
収縮率が大きくなっている。このため、温度８０℃の熱
処理を行っている間、縮んでいた巻枠胴部２ａが対地絶
縁物３を介して巻線部４を半径方向外方へ押し広げる。
また、巻線部４の巻線内層部の超電導線１３の巻回張力
Ｆを小さくしているため、熱処理前は疎に巻かれた巻線
内層部が巻枠胴部２ａによって内側から密に圧縮され、
中心部分が拡開した状態になる。この間、接着用樹脂１
４の硬化反応は進行する。

【００４４】次に、温度１３０℃の熱処理を行っている
間、巻枠胴部２ａが巻線部４を半径方向外方へさらに押
し広げる。このとき、熱処理温度（１３０℃）は、エナ
メル１２のガラス転移温度（１１０℃ないし１２０℃）
を超えているため、エナメル１２が軟化し、超電導線１
３の巻回張力Ｆによって変形し、巻線部４の層間が詰ま
った密な状態になる。この間、接着用樹脂１４の硬化反
応は終了する。

【００４５】熱処理を終えて超電導コイル１０を室温に
戻したとき、巻線部４の内層部分は密に圧縮された状態
のまま半径方向内方へは完全には戻らない。このため、
図３の左側に示すように熱処理前は大きかった巻枠胴部
２ａと巻線部４間の接触面圧σr が、図３の右側に示す
ように低下する。

【００４６】さらに、使用時に超電導コイル１の温度が
極低温にまで低下した場合、巻線部４に比して巻枠２が
大きく収縮し、巻線部４と巻枠胴部２ａの間が浮いたよ
うな状態になって、接触面圧σr がほぼゼロになる。こ
れによって、巻線部４と巻枠胴部２ａ間の摩擦熱の発生
を防止して、常電導状態への遷移を抑制することができ
る。

【００４７】図４は、超電導コイル１０と従来の超電導
ソレノイドコイルのトレーニング特性を比較して示した
ものである。図４より明らかなように、本発明の超電導
コイルは、従来例の超電導ソレノイドコイルに比べてク
エンチ電流が高く安定する。（実施の形態２）図５は、本発明の第２の実施の形態に
よる超電導コイルの巻枠を一部切断して示している。こ
の巻枠１５は、円筒状の巻枠胴部１５ａとその両端のつ
ば状の巻枠つば部１５ｂとからなり、巻枠胴部１５ａの
中央部につば状の補強部材１６を設けている。巻枠つば
部１５ｂと補強部材１６は、巻枠胴部１５ａに対して溶
接あるいは一体成形されている。本実施の形態の巻枠胴
部１５ａはアルミニウム合金A5056B（ＪＩＳ）からな
り、巻枠つば部１５ｂおよび補強部材１６はアルミニウ
ム合金A5052 （ＪＩＳ）からなる。

【００４８】本実施の形態の巻枠１５によれば、巻枠胴
部１５ａの中央部に補強部材１６を設けていることによ
り、巻枠胴部１５ａの剛性を向上させることができる。
また、巻線部４（図示せず）より大きな熱膨張率および
熱収縮率を有する巻枠胴部１５ａとほぼ同様の材料によ
って補強部材１６を形成しているので、昇温・降温の間
は、補強部材１６は巻枠胴部１５ａとともに大きく膨張
・収縮し、巻枠胴部１５ａと巻線部４の間の接触面圧σ
r を低減させることができる。これによって、本実施の
形態の超電導コイルは、従来の超電導ソレノイドコイル
に比してクエンチ電流が高く安定する。

【００４９】以上に説明したように、本発明は巻枠胴部
と巻線部の間の接触面圧を低下させることが要部である
が、定格電流時の巻枠胴部のひずみの管理によって間接
的に接触面圧の低減を図ることができる。

【００５０】図６は、この定格電流時の巻枠胴部のひず
みから見た本発明の超電導コイルと従来の超電導コイル
とを比較したグラフである。図６のグラフは、横軸に電
流Ｉを示し、縦軸に巻枠胴部のひずみεθを示してい
る。巻枠胴部のひずみεθは、巻枠胴部の内周面複数箇
所にひずみゲージを貼り、電流Ｉが上昇したときの円周
方向（θ方向）のひずみが最大になったひずみゲージの
測定値をその値とする。

【００５１】巻線部と巻枠胴部間の接触面圧σr を低減
させるということは、巻枠胴部の半径方向内方への圧縮
を小さくすることであり、圧縮力が小さくなれば、電流
Ｉを上昇させたときの巻枠胴部ひずみεθが減少する。
つまり、定格電流時の巻枠胴部ひずみεθを所定値以下
に抑えるということは、巻線部と巻枠胴部の間の接触面
圧σr を低減させることと同値である。

【００５２】このことをふまえて本実施の形態の超電導
コイルは、電流Ｉを定格値まで上昇させた際のひずみε
θが２０×１０^-6 以下となるように、巻枠の材質ある
いは剛性、超電導線の巻回張力、熱処理の方法等を調整
したものである。本実施の形態による定格電流時の巻枠
胴部ひずみεθを所定値以下に抑えた超電導コイルは、
クエンチ電流が高く安定することが認められる。

【００５３】本発明は、本発明の要旨を逸脱しない限
り、上述した各実施態様に限られない。すなわち、巻枠
胴部や巻枠つば部は、円筒形あるいは円環状である必要
はなく、たとえばレーストラック形やＤ形とすることが
できる。また、エナメル被覆の超電導線の代わりに、自
己融着エナメル超電導線を使用し、接着用樹脂の使用を
省くことができる。また、エナメルの代わりにポリイミ
ド粘着テープやプリプレグガラステープを使用し、接着
用樹脂の使用を省くことができる。また、予め対地絶縁
物の外周面を磨き、磨いた平滑面を摩擦熱抑制材料とみ
なすことができる。

【００５４】上記説明から明らかなように、本発明の超
電導コイルによれば、縦弾性係数が５０(GPa) 以上、室
温と温度７７(K) の間の熱収縮率が０．３５％以上の材
料によって巻枠を構成しているので、巻線部より巻枠の
熱膨張率及び熱収縮率が大きく、熱処理を通じて巻枠胴
部が巻線部の内側を拡開させることができる。

【００５５】また、超電導コイル使用時には、温度が極
低温に低下するために、巻枠胴部が縮んで巻線部との接
触面圧をさらに低減させることができる。

【００５６】これにより、超電導コイル使用時には、巻
線部と巻枠胴部間の接触面圧をほぼゼロにすることがで
き、摩擦熱による超電導コイルの常電導状態への遷移を
効果的に防止する超電導コイルを提供することができ
る。（実施の形態３）図７ないし図１３を参照して本発明の
第３の実施の形態について説明する。図７は実施の形態
３に従って構成された巻線部７の部分断面を示すもので
ある。巻線部２０は融着超電導線２３を複数列・複数層
に巻回し、後述するように締め付けた状態で熱処理を加
えた後、室温に戻すことによって構成されたものであ
る。図の下側はここには図示していない巻枠胴部２ａ
（図１参照）に近い内層であり、上側は巻枠胴部２ａか
ら離れている外層である。図７の縦方向が層方向であ
り、横方向が列方向である。図７には層間間隙２４およ
び列間間隙２５が示されている。融着超電導線２３は絶
縁超電導線２１および融着材２２から構成されている。

【００５７】絶縁超電導線２１は断面平角形形状の超電
導線２１ａおよびそれを被覆するほぼ一様な厚さの絶縁
材２１ｂによって構成されている。絶縁材２１ｂは例え
ばホルマール樹脂またはポリイミドテープなどからなっ
ている。融着材２２は例えばフェノキシ樹脂や、半硬化
状態のエポキシ樹脂あるいはホットメルト接着剤から構
成される。この融着材２２は後述のごとく絶縁超電導線
２１に被覆される。融着材２２は巻回後の熱処理による
溶融の後に室温に戻すことによって、または、熱処理時
の硬化作用によって固まった状態になっている。したが
って、隣接する融着超電導線２３の相互間は融着材２２
で接着されている。

【００５８】超電導線２１ａの横断面における四隅の表
面は丸みをもたせた曲面部２１ｃとして構成され、その
他の表面は層間間隙２４側の平面部２１ｄおよび列間２
５側の平面部２１ｅとして構成されている。曲面部２１
ｃ、平面部２１ｄおよび平面部２１ｅの各表面は粗く形
成される。このように粗い表面とすることにより、平滑
面である場合に比べ超電導線２１ａと絶縁材２１ｂとの
接着性が向上する。曲面部２１ｃの存在により隣接する
絶縁超電導線２１の角部相互間には空所が形成される
が、それらの空所が融着材２２で全て満たされることは
なく一部は空洞２６として残るように、絶縁超電導線２
１を被覆する融着材２２の当初の厚さを調節する（図８
参照）。空洞２６の存在により、それに接している融着
材２２は容易に収縮し、あるいは膨張することができ
る。層間間隙２４側の平面部２１ｄの相互間は厚さ１０
０μｍ以下の融着材２２で満たされている。融着材２２
は後述するように予め成形されており、巻線部２０は後
述するように締め付けているため、列間間隙２５側の平
面部２５ｅの相互間には融着材２２が介在していない。

【００５９】融着超電導線２３を巻回するにあたって
は、その巻回張力を内層に比べ中間層から外層では１．
１倍から１．５倍程度に大きくして巻回する。従って融
着超電導線２３は内層では外層に比べ相対的に巻回張力
を小さくして巻回されるため、放射方向に広げやすくな
る。しかも、巻線部２０は後述するように軸方向（列方
向）に締め付けた状態で固めるので、融着超電導線２３
の内層は放射方向に広がる。

【００６０】図８は図１０中の空洞２６およびその近傍
の拡大断面を示すものである。熱処理の温度は融着材２
２の溶融時の粘度が０．５〜５Ｎｓｍ^-2程度に小さくな
るように設定する。このため、融着材２２は毛細管現象
で曲面部５ｃ相互間の狭い空間に集まってから固まって
いる。これに伴い、空洞２６の角部２６ａは丸くなって
いる。丸い角部２６ａは鋭角の角部に比べ応力が低くな
る。

【００６１】図９は成形後で、かつ、熱処理を加える前
の融着超電導線２３ａの横断面を示すものである。融着
超電導線２３ａの外周部は後述する融着材２２の成形に
よって±１０μｍの寸法精度で仕上げられる。絶縁超電
導線２１の曲面部２１ｃおよび平面部２１ｄに位置する
絶縁材２１ｂの上には融着材２２ａが被覆されている。
これに対し、平面部２１ｅに位置する絶縁材２１ｂの上
には融着材２２が薄く被覆されているか、または被覆さ
れていない。

【００６２】図１０は成形する前の融着超電導線２３ｂ
の横断面構造を示すものである。この段階では絶縁材２
１ｂの上に融着材２２ｂがほぼ一様な厚さに被覆されて
いる。

【００６３】図１１は融着超電導線およびその成形装置
の部分斜視図である。この成形装置は矢印Ｐの方向に回
転する複数対の加熱ローラ３０を備えている。加熱ロー
ラ３０の成形部３０ａは図９の融着超電導線２３ａの曲
面部２１ｃおよび平面部２１ｅの形状に合わせてある。
また、成形部３０ａは図１０の融着材２２ｂが軟化する
温度に加熱され、曲面部２１ｃおよび平面部２１ｅを融
着材２２ｂを介して押しつける。加熱ローラ３０はその
回転により融着超電導線２３を図中の矢印Ｑの方向に走
行させながら、図１０の状態の融着超電導線２３ｂを図
１２の状態の融着超電導線２３ａに成形する。

【００６４】図１２は融着超電導コイルの締付けおよび
熱処理のために用いる締付け装置４０を示すものであ
る。融着超電導コイルは熱処理前にこの締付け装置に装
着された状態で、図示していない加熱炉内に装入され
る。加熱炉の内部温度、すなわち熱処理温度は１００〜
２５０℃に設定され、この温度で融着超電導コイルの巻
線部２０に熱処理が加えられる。融着超電導コイルの上
の巻枠つば部２ｂと巻枠胴部２ａおよび下の巻枠つば部
２ｂとは分割可能に構成されており、上の巻枠つば部２
ｂは巻枠胴部２ａおよび下の巻枠つば部２ｂに対して下
方に同軸的に動くことができるようになっている。締付
け装置は主に台座部４１、巻枠胴部２ａの中心孔内に位
置し巻線部２０に対する締付けの際の巻枠に対する補強
部材として作用する巻枠補強部１５、および上部の巻枠
つば部２ｂを介して巻線部２０を矢印Ｒで示すように軸
方向に押圧するための押え部４３から構成されている。

【００６５】押え部４３は図示していないプレス装置に
よって下方に押圧される。ここで巻線部２０を軸方向に
押圧することによって融着超電導線２３の巻回方向に対
しほぼ垂直な方向に締付け力が作用する。巻枠補強部４
２は融着超電導線２３の巻回前に巻枠胴部２ａの内側に
押し当てられ、巻枠胴部２ａおよび巻線部２０が内側に
変形しないように作用する。また、巻枠補強部４２は巻
線部７に比べて熱膨張係数の大きな材料、例えば巻枠２
と同じ材質のアルミニウム合金で構成される。そのた
め、巻枠補強部４２および巻枠胴部２ａは押え部４３に
よる押圧の際、巻線部２０の内層を放射方向に押し広げ
るように作用する。下の巻枠つば部２ｂは台座部４１に
固定される。下の巻枠つば部２ｂから巻線部２０の端子
４４が導出され、その端子４４は台座部４１に形成され
た孔４５内に挿入される。

【００６６】以上のように巻線部２０を締付けた状態で
加熱し融着材が軟化してから室温に戻した後、締付け装
置を巻線部２０から取り外す。そうすると巻線部２０の
内層は放射方向に広がった状態で固まるため、巻線部２
０と巻枠胴部２ａとの間はほぼ浮いた状態になる。超電
導コイルとして機能させるために極低温に冷却すると、
巻線部２０と巻枠胴部２ａとの間は両者の熱膨張係数の
差によって完全に浮いた状態になる。しかも融着材２２
は列間間隙２５側の平面部２１ｅには被覆されておらず
（図１２参照）、巻線部２０は軸方向に押圧された状態
で固まるため、巻線部２０の軸方向（列方向）の剛性が
高くなる。

【００６７】図１３は図７に示した本発明による融着超
電導コイルおよび図２１に示した従来技術による融着超
電導コイルにおけるクエンチ電流Ｉq の測定結果を示す
ものである。本発明による融着超電導コイルは従来技術
によるものに比べてクエンチ電流Ｉq の値が大きくなっ
ていることを認めることができる。（実施の形態４）図１４は本発明の第４の実施の形態に
よる融着超電導線２７の処理方法を説明するものであ
る。この実施の形態において当初は図示のごとく絶縁超
電導線２１の全外周面に融着材２２が被覆される。列方
向の平面部２１ｅおよび曲面部２１ｃに対し矢印Ｓで示
すようにまず一方向から砂２８を吹き付けることによ
り、一面側の曲面部２１ｃおよび平面部２１ｅの融着材
２２を除去する。この後、矢印Ｓとは反対側から砂２８
を吹き付けることにより反対側の曲面部２１ｃおよび平
面部２１ｅの融着材２２を除去する。平面部２１ｅの両
面から融着材２２を除去した融着超電導線２７を図９の
融着超電導線２３ａの代わりに用いる。この後の処理は
実施の形態３の場合に準じて行われる。この実施の形態
４によっても実施の形態３の場合と同様の作用・効果を
得ることができる。（実施の形態５）図１５は実施の形態５による融着超電
導線３１を示すものである。絶縁超電導線２１の曲面部
２１ｃから平面部２１ｄにかけて帯状の融着材３２が加
熱ローラにより圧着される。このようにして融着材３２
を圧着した融着超電導線２１を図７の融着超電導線２３
ａの代わりに用い、実施の形態３または実施の形態４と
同様の作用・効果を得ることができる。（実施の形態６）図１６および図１７は実施の形態６に
よる融着超電導線を示すものである。図１６は成形後の
融着超電導線３３ａの断面構造を示し、図１７は成形前
の融着超電導線３３ｂを示すものである。図１６におい
て、融着超電導線３３ａの曲面部２１ｃの外周は成形さ
れた融着材３４ａによって±１０μｍの寸法精度で仕上
げられている。融着材３４ａは絶縁超電導線２１の曲面
部２１ｃにのみ形成されており、平面部２１ｄおよび２
１ｅには形成されていない。

【００６８】図１７は成形する前の融着超電導線３３ｂ
を示すものである。絶縁超電導線２１の曲面部２１ｃに
紐状の融着材３４ｂが加熱ローラによって圧着されてい
る。融着材３４ｂはガラス繊維あるいはアラミド繊維の
糸にエポキシ樹脂を含浸し、エポキシ樹脂を半硬化状態
に固めたものである。または、溶融したフェノキシ樹脂
やホットメルト接着剤などをノズルから曲面部２１ｃに
押し出して固めたものであってもよい。融着材３４ｂを
加熱ローラで成形すると融着超電導線３３ｂが融着超電
導線３３ａになる。融着超電導線３３ａを図９の融着超
電導線２３ａの代わりに用いても実施の形態１のものと
同様の作用・効果を得ることができる。しかも、融着材
３４ａは平面部２１ｅにも平面部２１ｄにも形成してい
ないため、固めた巻線部の剛性は列方向に加え層方向に
も高くなる。（実施の形態７）図１８および図１９は本発明の実施の
形態５による融着超電導線をを示すものである。図１８
は巻線部５０の断面構造を示し、図１９は熱処理を加え
る前の融着超電導線５１ａの断面構造を示すものであ
る。図１８の巻線部５０は融着超電導線５１を複数列・
複数層に巻回し、締付けた状態で熱処理を加えた後、室
温に戻したものである。図の下側は図示していない巻枠
胴部２ａに近い内層であり、上側は巻枠胴部２ａから離
れている外層である。図の縦方向が層方向であり、横方
向が列方向である。図には層間間隙５４および列間間隙
５５も示されている。融着超電導線５１は絶縁超電導線
５２および融着材５３から構成されている。隣接する融
着超電導線５１相互間は融着材５３で接着されている。
絶縁超電導線５２は超電導線５２ａおよび絶縁材５２ｂ
で構成されており、超電導線５２ａに絶縁材５２ｂを一
様な厚さに被覆している。

【００６９】この超電導線５２ａの断面形状は円形であ
り、超電導線５２ａの表面は全て曲面部５２ｃになって
いる。曲面部５２ｃ相互間が全て融着材５３で満たされ
ることのないように融着材５３の厚さが調節され、融着
材５３の熱処理後も結果的に絶縁超電導線５２相互間に
空洞５６が形成されるようになっている。このようにす
ることにより、空洞５６に接している融着材５３は容易
に収縮したり膨張したりすることができる。融着材５３
は毛細管現象によって曲面部５２ｃ相互間の狭い空間に
集まってから固まる。それに伴い空洞５６の角部は丸く
なっている。丸い角部は鋭角の角部に比べ応力が低くな
る。

【００７０】図１９は熱処理を加える前の融着超電導線
５１ａを示すものである。融着超電導線５１ａは図示の
ごとく絶縁材５２ｂの上に融着材５３を一様な厚さに被
覆したものである。かくして絶縁超電導線５２相互間は
列間間隙５５で接するため、接していない場合に比べ巻
線部５０の列方向の剛性が高くなる。超電導線５２ａの
断面形状を円形にしても、空洞５６の角部は丸くなって
いる。（実施の形態８）上述した実施の形態以外の実施の形態
について、すでに参照した図面を流用して説明する。図
７の融着材２２を予め一体化しておいても、実施の形態
３と類似の作用・効果を得ることができる。例えば、ガ
ラス繊維を織って作ったテープ状基材にフェノキシ樹脂
を含浸したテープを製作し、このテープを超電導線２１
ａに被覆して融着超電導線にすることができる。あるい
は、ポリイミドテープの両面にフェノキシ樹脂を塗布し
たテープを製作し、このテープを超電導線２１ａに被覆
して融着超電導線にすることができる。超電導線２１ａ
は強制冷却導体にしても、実施の形態１と類似の作用・
効果を得ることができる。巻線部７と巻枠胴部１ａとの
間に低摩擦係数の離型材を介在させておくと、巻線部２
０と巻枠胴部２ａとの間の摩擦あるいは剥離に伴う発熱
量を低減させることができる。（実施の形態９）実施の形態７までは、融着超電導線を
複数列・複数層に巻回した後、熱処理を加えるものであ
るが、ここでは実施の形態９として、巻回しながら熱処
理を加える超電導コイルについて説明する。巻回しなが
ら熱処理を加えることにより融着材が巻回時に溶融する
ことがないので、巻線部の層間で絶縁超電導線どうしが
直接に接する。そのため、接していない場合に比べ巻線
部の層方向の剛性が高くなる。また熱処理に伴う巻線部
の変位を小さくすることができる。（実施の形態１０）実施の形態７までは融着超電導コイ
ルについて説明したが、ここでは融着材を用いない超電
導コイルについて説明する。巻枠に近い内層に比べ巻枠
から離れた中間層から外層で絶縁超電導線の巻回張力を
大きくする。こうすることにより超電導コイルを励磁し
た際、電磁力は内層を放射方向に広げ、層間を押し付け
る。このため、層間の大きな摩擦や剥離を発生しにくく
することができる。

【００７１】以上説明したように、本発明の融着超電導
コイルにおいては、内層の融着超電導線が放射方向に広
げてあるため、層間に圧縮応力が作用している。この圧
縮応力は層間に熱応力や電磁力が作用した際にも残るた
め、層間は大きく剥離しない。融着超電導線の曲面部相
互間は空洞にしてあり、空洞の角部は丸くしてあるた
め、融着材に作用する熱応力が低減し、大きなクラック
が発生しなくなる。巻線部と巻枠胴部の間は浮いた状態
になるように固めてあるため、強く接した状態を保つよ
うに固めた場合に比べて摩擦熱が小さくなる。また、巻
線部は剛性が高くなるように締付けて固めてあるため、
電磁力で大きく変形せず、巻線部と胴部対地絶縁物の間
の大きな摩擦は発生しなくなる。このように、剥離、ク
ラックあるいは摩擦に伴って大きく発生しないように
し、融着超電導コイルのクエンチ電流が高くなるように
してあるため、安定的に大電流を流すことができる。ま
た、巻線部を固めた後、締付け装置を取り外すため、融
着超電導コイルを小型化することができ、締付け装置を
繰り返し使うことができる。

【００７２】

【発明の効果】本発明にかかる超電導コイルによれば、
巻枠に超電導線を巻回した後に、巻枠と巻線部を含めて
熱処理をする。本超電導コイルは、巻枠が縦弾性係数が
５０(GPa) 以上、室温と温度７７(K) の間の熱収縮率が
０．３５％以上の材料からなっており、巻枠の熱膨張率
及び熱収縮率が巻線部のそれらより大きく、前記熱処理
中の高温時に巻枠が巻線部を半径方向外方に押し広げ、
熱処理を終えて冷却する時に巻線部より大きく収縮する
ので、この熱膨張率と熱収縮率の差によって巻線部は、
高温時に巻枠によって内側から密に圧縮された状態で接
着用材料を硬化させ、冷却時に半径方向内方へは完全に
は戻らないことによって、巻枠と巻線部間の接触面圧
は、超電導線巻付け時に比べて低下し、摩擦熱の発生を
防止してクエンチの発生を抑制するとともに常電導状態
への遷移を十分に抑制することが可能となる。

【００７３】巻枠に超電導線を複数層巻回して巻線部を
形成し、巻線部の内層部分に比べて外層部分の巻回張力
を大きくしている。これによって、本超電導コイルの巻
線部は内側部分が比較的疎に巻かれており、熱処理の高
温時に巻線内層部が圧縮されて、巻枠と接触する内側部
分が容易に拡開して、巻枠と巻線部間の接触面圧を低下
させることができる。

【００７４】本発明にかかる超電導コイルによれば、超
電導線をエナメルによって被覆し、熱処理の最高温度を
エナメルのガラス転移温度より高くしているので、熱処
理の最高温度時にエナメルが軟化することにより、超電
導線の層間が密になるように圧縮される。これによっ
て、巻枠と巻線部間の接触面圧が低下し、摩擦熱による
超電導コイルの常電導状態への遷移を十分抑制すること
ができる。

【００７５】本発明に係る超電導コイルによれば、巻枠
胴部の厚さｄ(mm)と前記巻枠胴部に近い巻線内層部の超
電導線の巻回張力Ｆ(N) の関係をｄ＞Ｆ／１０と
したことにより、相対的に巻枠胴部の剛性が高くなって
いる。これによって、超電導線を巻回すときに、巻枠胴
部の初期縮みが少なく、熱処理によって巻線部の内側部
分を効果的に拡開させることができる。

【００７６】本発明に係る超電導コイルによれば、巻枠
胴部の厚さｄ(mm)と長さＬ(mm)の関係をｄ＞Ｌ／２
０としたことにより、巻枠胴部の剛性が高く、超電導
線巻き付け時に巻枠胴部の初期縮みが少ない。これによ
って、熱処理時に剛性の高い巻枠によって巻線部の内側
部分を効果的に拡開させることができる。

【００７７】本発明に係る超電導コイルによれば、巻枠
胴部に補強部材を設け、この補強部材を巻枠と同様の物
性の材質によって形成している。この補強部材を設ける
ことにより、巻枠胴部の剛性が高くなり、超電導線巻付
け時の巻枠胴部の初期縮みが少なく、熱処理時に巻線部
の内側部分を効果的に拡開させることができる。

【００７８】本発明に係る超電導コイルによれば、電流
を定格値まで上昇させた時の前記巻枠胴部のひずみが、
２０×１０^-6 以下となるように巻枠と巻線部を構成し
ている。このように定格電流時の巻枠胴部のひずみを管
理することにより、結局巻枠と巻線部間の接触面圧を管
理することになり、摩擦熱による常電導状態への遷移を
高い確率で防止することができる。

【００７９】また、本発明にかかる超電導コイルの製造
方法によれば、絶縁超電導線あるいは絶縁超電導線に融
着材を被覆した融着超電導線をそれに張力を加えながら
巻枠に複数列・複数層に巻回して巻線部を形成する超電
導コイルの製造方法において、巻枠に近い内層に比べ巻
枠から離れた中間層から外層にかけて絶縁超電導線の巻
回張力を大きくしており、超電導コイルを励磁した際、
電磁力の作用によりコイルの内層が放射方向に広げら
れ、コイル層間を押し付ける。そのため、コイル層間の
大きな摩擦や剥離が発生しにくくなり、クエンチの発生
を抑制することができる。

【００８０】また、融着超電導線の少なくとも四隅の表
面を曲面部として構成し、曲面部の相互間に非鋭角の空
洞を形成しているので、空洞に接している融着材が容易
に収縮したり膨張したりすることができるので、コイル
を励磁した際の電磁力による巻線部の剥離やクラックの
発生を抑制することができる。

【００８１】本発明によれば、巻線部に締付け装置を装
着し、巻線部に熱処理を加えながら、巻線部を内側への
変形を防止しつつ融着超電導線の巻回方向とほぼ垂直な
方向に締付け、熱処理を加えた後、締付け装置を巻線部
から取外すようにしており、巻線部の内層が放射方向に
押し広げられた状態で固まるため、巻線部と巻枠胴部と
の間がほぼ浮いた状態になり、超電導コイルとして極低
温に冷却した時、巻線部と巻枠胴部との間は熱膨張係数
の差によって完全に浮いた状態になる。従って、巻線部
の軸方向の剛性を高め、クエンチ発生の抑制に寄与させ
ることができる。

【００８２】本発明によれば、融着超電導線を巻枠に巻
回して巻線部を形成するに先立って、巻線部と巻枠の間
に低摩擦係数の離型材を介在させており、巻線部と巻枠
胴部との間の摩擦あるいは剥離に伴う発熱量を低減して
クエンチの発生を抑制し、安定的に大電流を流すことが
できる。

【００８３】本発明によれば、絶縁超電導線に融着材を
被覆して融着超電導線とし、この融着超電導線を巻枠に
複数列・複数層に巻回しながら融着材に熱処理を加え、
融着材を溶融させながら巻線部を形成し、融着材を固め
て、隣接する融着超電導線の相互間を接着するようにし
ているので、融着材が超電導線の巻回時に溶融し、巻線
部の層間で絶縁超電導線どうしを直に接触する。そのた
め、巻線部の層方向すなわち放射方向の剛性を向上さ
せ、また、熱処理に伴う巻線部の変位を小さくし、クエ
ンチ発生の抑制に寄与させることができる。

【００８４】また、本発明によれば断面円形形状の超電
導線に絶縁材を被覆して絶縁超電導線とし、この絶縁超
電導線に融着材を被覆した後、一部の融着材を除去し、
あるいは融着材を成形してなる融着超電導線が提供され
る。この融着超電導線は、断面円形形状の超電導線に絶
縁材を被覆して絶縁超電導線とし、この絶縁超電導線に
融着材を被覆した後、一部の融着材を除去し、あるいは
融着材を成形したものでも、絶縁材および融着材を予め
一体化して融着材付き絶縁材とした後、融着材付き絶縁
材を超電導線に被覆したものでも、断面平角形形状の超
電導線に絶縁材を被覆して絶縁超電導線とし、絶縁超電
導線に融着材を被覆させたものでも、絶縁超電導線の一
部の平面部の融着材の厚さを他の平面部の厚さに比べて
小さくまたは０としたものでもよく、剥離やクラックあ
るいは摩擦の発生に伴う発熱によるクエンチの発生を抑
制しうる超電導コイルの製造に好適となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態にかかる超電導コイ
ルの巻枠胴部と巻線部の接触部分を拡大して示した断面
図。

【図２】本発明の超電導コイルの巻枠のみを一部切断し
て示した図。

【図３】熱処理前と熱処理後の巻線部と巻枠胴部間の接
触面圧の変化を説明した図。

【図４】本発明の超電導コイルと従来の超電導ソレノイ
ドコイルのトレーニング特性を比較して示したグラフ。

【図５】補強部材を設けた本発明の第２の実施の形態に
かかる超電導コイルの巻枠を一部切断して示した図。

【図６】定格電流時の巻枠のひずみを所定値以下とした
本発明の超電導コイルと、従来の超電導ソレノイドコイ
ルの通電時の巻枠ひずみとを比較して示したグラフ。

【図７】本発明の第３の実施の形態による巻線部の部分
断面図。

【図８】図７における空洞およびその近傍の断面図。

【図９】図７に示す融着超電導線の成形後であって熱処
理を加える前の状態を示す断面図。

【図１０】図７に示す融着超電導線の成形前の状態を示
す断面図。

【図１１】図７に示す融着超電導線およびその成形装置
の部分斜視図。

【図１２】熱処理時の融着超電導コイルおよびその締付
け装置の断面図。

【図１３】図７に示す本発明の実施の形態および図２１
に示す従来技術による両融着超電導コイルにおけるクエ
ンチ電流の測定結果を示すグラフ。

【図１４】第４の実施の形態による融着超電導線の断面
図。

【図１５】第５の実施の形態による融着超電導線の断面
図。

【図１６】第６の実施の形態による融着超電導線の断面
図。

【図１７】図７の融着超電導線の成形前の状態を示す断
面図。

【図１８】第７の実施の形態による巻線部の部分断面
図。

【図１９】図１２の巻線部における熱処理を加える前の
融着超電導線の断面図。

【図２０】従来の超電導コイルを一部切断して示した斜
視図。

【図２１】図２１における巻線部の部分断面図。

【図２２】熱処理を加える前の融着超電導線の断面図。

【符号の説明】

１超電導コイル２巻枠２ａ巻枠胴部２ｂ巻枠つば部３ａ胴部対地絶縁物３ｂつば部対地絶縁物４巻線部５絶縁超電導線６融着超電導線１１摩擦抑制材料１２，１３超電導線１４接着用樹脂１５巻枠１６補強部材２０巻線部２１絶縁超電導線２２融着材２３融着超電導線２４層間間隙２５列間間隙２６空洞２７融着超電導線２８砂３０加熱ローラ３１融着超電導線３２融着材３３融着超電導線３４融着材４０締付け装置５０巻線部５１超電導線５２絶縁超電導線５３融着材５４層間間隙５５列間間隙

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者土橋隆博神奈川県横浜市鶴見区末広町２丁目４番地株式会社東芝京浜事業所内 (72)発明者田中朗雄神奈川県横浜市鶴見区末広町２丁目４番地株式会社東芝京浜事業所内 (72)発明者小林孝幸神奈川県横浜市鶴見区末広町２丁目４番地株式会社東芝京浜事業所内 (72)発明者村井成神奈川県横浜市鶴見区末広町２丁目４番地株式会社東芝京浜事業所内 (72)発明者関谷洋紀東京都府中市東芝町１番地株式会社東芝府中工場内 (72)発明者蛭町多美子神奈川県横浜市鶴見区末広町２丁目４番地株式会社東芝京浜事業所内 (72)発明者三井久安神奈川県横浜市鶴見区末広町２丁目４番地株式会社東芝京浜事業所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】縦弾性係数が５０(GPa) 以上、室温と温度
７７(K) の間の熱収縮率が０．３５％以上の材料からな
る巻枠と、絶縁材料で被覆された超電導線と、前記巻枠の外周に、絶縁材料で被覆された超電導線を張
力を加えながら巻回して形成された巻線部と、を備え、前記超電導線間に接着用材料を含浸させ、熱処
理によって前記接着用材料を硬化させるとともに、前記
巻線部と前記巻枠間の接触面圧を低下させたことを特徴
とする超電導コイル。
【請求項２】前記巻線部は前記巻枠の外周に複数層をな
すように前記超電導線を巻回して形成され、この巻線部の前記巻枠から離れた外層部分の超電導線の
巻回張力は、前記巻枠に近い前記巻線部の内層部分の超
電導線の巻回張力に比べて大きくしたことを特徴とする
請求項１に記載の超電導コイル。
【請求項３】前記超電導線はエナメルによって被覆さ
れ、前記熱処理の最高温度は前記エナメルのガラス転移
温度以上に高く設定されたとを特徴とする請求項１に記
載の超電導コイル。
【請求項４】前記巻枠は胴部とつば部からなり、前記巻
枠胴部の厚さｄ(mm)と前記巻枠胴部に近い巻線内層部の
超電導線の巻回張力Ｆ(N) の関係を、ｄ＞Ｆ／１０
としたことを特徴とする請求項１に記載の超電導コイ
ル。
【請求項５】前記巻枠は胴部とつば部からなり、前記巻
枠胴部の厚さｄ(mm)と長さＬ(mm)の関係を、ｄ＞Ｌ
／２０としたことを特徴とする請求項１に記載の超電
導コイル。
【請求項６】前記巻枠は胴部とつば部からなり、前記巻
枠胴部に補強部材を設け、この補強部材を、縦弾性係数
が５０(GPa) 以上、室温と温度７７(K) の間の熱収縮率
が０．３５％以上の材料によって形成したことを特徴と
する請求項１に記載の超電導コイル。
【請求項７】電流を定格値まで上昇させた時の前記巻枠
胴部のひずみが２０×１０^-6 以下となるように前記巻
枠と巻線部を構成したことを特徴とする請求項１に記載
の超電導コイル。
【請求項８】絶縁超電導線をそれに張力を加えながら巻
枠に複数列・複数層に巻回して巻線部を形成する超電導
コイルの製造方法において、巻枠に近い内層に比べ巻枠
から離れた中間層から外層にかけて絶縁超電導線の巻回
張力を大きくすることを特徴とする超電導コイルの製造
方法。
【請求項９】絶縁超電導線に融着材を被覆して融着超電
導線とし、この融着超電導線をそれに張力を加えながら
巻枠に複数列・複数層に巻回して巻線部を形成し、融着
材に熱処理を加えて溶融した後、融着材を固めて隣接す
る融着超電導線の相互間を接着することを特徴とする請
求項８に記載の超電導コイルの製造方法。
【請求項１０】融着超電導線の少なくとも四隅の表面を
曲面部として構成し、曲面部の相互間に非鋭角の空洞を
形成することを特徴とする請求項９に記載の超電導コイ
ルの製造方法。
【請求項１１】巻線部に締付け装置を装着し、巻線部に
熱処理を加えながら、巻線部を内側への変形を防止しつ
つ融着超電導線の巻回方向とほぼ垂直な方向に締付け、
熱処理を加えた後、締付け装置を巻線部から取外すこと
を特徴とする請求項９に記載の超電導コイルの製造方
法。
【請求項１２】融着超電導線を巻枠に巻回して巻線部を
形成するに先立って、巻線部と巻枠の間に低摩擦係数の
離型材を介在させることを特徴とする請求項９に記載の
融着超電導コイルの製造方法。
【請求項１３】断面円形形状の超電導線に絶縁材を被覆
して絶縁超電導線とし、この絶縁超電導線に融着材を被
覆した後、一部の融着材を除去し、あるいは融着材を成
形して融着超電導線とし、この融着超電導線をそれに張
力を加えながら巻枠に複数列・複数層に巻回して巻線部
を形成し、融着材に熱処理を加えて溶融した後、融着材
を固めて隣接する融着超電導線の相互間を接着すること
を特徴とする請求項８に記載の超電導コイルの製造方
法。
【請求項１４】断面平角形形状の超電導線に絶縁材を被
覆して絶縁超電導線とし、絶縁超電導線に融着材を被覆
した融着超電導線において、絶縁超電導線の一部の平面
部の融着材の厚さを他の平面部の厚さに比べて小さくま
たは０としたことを特徴とする融着超電導線とし、この
融着超電導線をそれに張力を加えながら巻枠に複数列・
複数層に巻回して巻線部を形成し、融着材に熱処理を加
えて溶融した後、融着材を固めて隣接する融着超電導線
の相互間を接着することを特徴とする請求項８に記載の
超電導コイルの製造方法。
【請求項１５】断面平角形形状の超電導線に絶縁材を被
覆して絶縁超電導線とし、この絶縁超電導線の表面の一
部に帯状または紐状の融着材を圧着した融着超電導線と
し、この融着超電導線をそれに張力を加えながら巻枠に
複数列・複数層に巻回して巻線部を形成し、融着材に熱
処理を加えて溶融した後、融着材を固めて隣接する融着
超電導線の相互間を接着することを特徴とする請求項８
に記載の超電導コイルの製造方法。
【請求項１６】絶縁超電導線に融着材を被覆して融着超
電導線とし、この融着超電導線を巻枠に複数列・複数層
に巻回しながら融着材に熱処理を加え、融着材を溶融さ
せながら巻線部を形成し、融着材を固めて、隣接する融
着超電導線の相互間を接着する超電導コイルの製造方
法。
【請求項１７】融着超電導線を巻枠に巻回して巻線部を
形成するに先立って、巻線部と巻枠の間に低摩擦係数の
離型材を介在させることを特徴とする請求項１６に記載
の融着超電導コイルの製造方法。
【請求項１８】断面円形形状の超電導線に絶縁材を被覆
して絶縁超電導線とし、この絶縁超電導線に融着材を被
覆した後、一部の融着材を除去し、あるいは融着材を成
形してなる融着超電導線。
【請求項１９】断面円形形状の超電導線に絶縁材を被覆
して絶縁超電導線とし、この絶縁超電導線に融着材を被
覆した後、一部の融着材を除去し、あるいは融着材を成
形してなる融着超電導線を製造する融着超電導線の製造
方法において、絶縁材および融着材を予め一体化して融
着材付き絶縁材とした後、融着材付き絶縁材を超電導線
に被覆して融着超電導線とすることを特徴とする融着超
電導線の製造方法。
【請求項２０】断面平角形形状の超電導線に絶縁材を被
覆して絶縁超電導線とし、絶縁超電導線に融着材を被覆
した融着超電導線において、絶縁超電導線の一部の平面
部の融着材の厚さを他の平面部の厚さに比べて小さくま
たは０としたことを特徴とする融着超電導線。
【請求項２１】断面平角形形状の超電導線に絶縁材を被
覆して絶縁超電導線とし、絶縁超電導線に融着材を被覆
した融着超電導線において、絶縁超電導線の一部の平面
部の融着材の厚さを他の平面部の厚さに比べて小さくま
たは０としたことを特徴とする融着超電導線を製造する
融着超電導線の製造方法において、絶縁材および融着材
を予め一体化して融着材付き絶縁材とした後、融着材付
き絶縁材を超電導線に被覆して融着超電導線とすること
を特徴とする融着超電導線の製造方法。
【請求項２２】断面平角形形状の超電導線に絶縁材を被
覆して絶縁超電導線とし、この絶縁超電導線の表面の一
部に帯状または紐状の融着材を圧着した融着超電導線。
【請求項２３】断面平角形形状の超電導線に絶縁材を被
覆して絶縁超電導線とし、この絶縁超電導線の表面の一
部に帯状または紐状の融着材を圧着した融着超電導線を
製造する融着超電導線の製造方法において、絶縁材およ
び融着材を予め一体化して融着材付き絶縁材とした後、
融着材付き絶縁材を超電導線に被覆して融着超電導線と
することを特徴とする融着超電導線の製造方法。