JPH08316023A - 超電導コイルおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】隣接する融着超電導線の相互間の接着力を向上
させて、クラック、剥離、および超電導線の動きの発生
を低減し、クエンチの発生を確実に抑制する。 【構成】絶縁超電導線２に融着材３を被覆して融着超電
導線１とし、当該融着超電導線１を巻枠に複数列・複数
層に巻回し、融着材３に熱処理を加えて溶融した後、当
該融着材３を固めて隣接する融着超電導線１の相互間を
接着して成る超電導コイルにおいて、隣接する融着超電
導線１の相互間の隙間部に、融着材３と糸状絶縁物５と
からなる融着絶縁物を配置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、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・複数層に巻回して構成される超電導コイルお
よびその製造方法に係り、特に隣接する融着超電導線の
相互間の接着力を向上させて、クラック、剥離、および
超電導線の動きの発生を低減し、クエンチの発生を確実
に抑制できるようにした超電導コイルおよびその製造方
法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、超電導コイルの一つとして、
例えば“東芝技術公開集ｖｏｌ．４−１５”で開示され
ているような融着型の超電導コイルがある。図７は、こ
の種の従来の融着型の超電導コイルにおける巻線部の一
部を示す縦断面図である。

【０００３】図７において、巻線部６は、融着超電導線
１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１は、絶縁超電導線２、およびこれに
被覆された融着材３から成っている。

【０００４】また、隣接する融着超電導線１の相互間
は、融着材３によって接着されている。さらに、絶縁超
電導線２は、丸形の超電導線２ａ、およびそれに被覆さ
れた絶縁材２ｂによって構成されている。

【０００５】そして、隣接する融着超電導線１の相互間
の隙間部４は、融着材３によってほぼ満たされている。
しかしながら、このような構成の超電導コイルでは、熱
処理時に溶融した融着材３の流出によって、融着超電導
線１の巻回時に作用している一定の張力が低下するとい
う傾向がある他に、隣接する融着超電導線１の相互間の
隙間部４が十分に融着材３で満たされない空洞８が生じ
るという傾向がある。

【０００６】また、融着材３量が、隣接する融着超電導
線１の相互間の隙間部４を十分に満たすに足りる場合で
も、融着超電導線１の巻回の際に、融着超電導線１が１
つの層から次の層へと移る部分は、隙間部が特に大きい
ため、融着材３が不十分となり易い傾向がある。

【０００７】これらのことは、隣接する融着超電導線１
の相互間の接着力の低下を招き、超電導コイル内部での
剥離や超電導線の動きが発生する原因になると共に、不
十分な融着材３によって生じた空洞８がクラックの起点
となり易い。

【０００８】また、融着超電導線１の表面、および隣接
する融着超電導線１の相互間の隙間部４に、電磁力や熱
応力によって剥離が生じ易い傾向がある他に、隣接する
融着超電導線１の相互間の隙間部４に満たされた融着材
３に、熱応力によるクラックが発生し易い。そして、こ
れらの剥離やクラック、超電導線の動きが発生した場合
には、発生部に伴う発熱によって超電導コイルのクエン
チを誘発することが懸念される。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
超電導コイルにおいては、隣接する融着超電導線の相互
間の接着力の低下によって、クラック、剥離、および超
電導線の動きが発生し、クエンチが発生するという問題
があった。

【００１０】本発明の目的は、隣接する融着超電導線の
相互間の接着力を向上させて、クラック、剥離、および
超電導線の動きの発生を低減し、クエンチの発生を確実
に抑制することが可能な信頼性の高い超電導コイルを提
供することにある。

【００１１】また、本発明の目的は、隣接する融着超電
導線の相互間の接着力を向上させて、クラック、剥離、
および超電導線の動きの発生を低減し、クエンチの発生
を確実に抑制することが可能な信頼性の高い超電導コイ
ルを容易に製造することが可能な超電導コイルの製造方
法を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、まず、請求項１に対応する発明では、絶縁超電導
線に融着材を被覆して融着超電導線とし、当該融着超電
導線を巻枠に複数列・複数層に巻回し、融着材に熱処理
を加えて溶融した後、当該融着材を固めて隣接する融着
超電導線の相互間を接着して成る超電導コイルにおい
て、隣接する融着超電導線の相互間の隙間部に、融着材
と糸状の絶縁物とからなる融着絶縁物を配置する。

【００１３】また、請求項２に対応する発明では、上記
請求項１に対応する発明の超電導コイルにおいて、融着
超電導線の巻回の際に融着超電導線が１つの層から次の
層へと移る部分に生じる隙間部のみに、融着絶縁物を配
置する。

【００１４】さらに、請求項３に対応する発明では、上
記請求項１に対応する発明の超電導コイルにおいて、電
磁力による引き剥がし応力が高くなる中間層よりも内周
側に位置する層間に、融着絶縁物を配置する。

【００１５】一方、請求項４に対応する発明では、上記
請求項１に対応する発明の超電導コイルを製造する方法
において、融着超電導線の巻回時に、融着絶縁物を当該
融着超電導線に沿わせて同時に巻回することにより、隣
接する融着超電導線の相互間の隙間部に融着絶縁物を配
置する。

【００１６】また、請求項５に対応する発明では、上記
請求項１に対応する発明の超電導コイルを製造する方法
において、融着超電導線と融着絶縁物とを１層毎に交互
に巻回することにより、隣接する融着超電導線の相互間
の隙間部に融着絶縁物を配置する。

【００１７】

【作用】従って、まず、請求項１に対応する発明の超電
導コイルにおいては、隣接する融着超電導線の相互間の
隙間部に、融着材と糸状の絶縁物とからなる融着絶縁物
を配置することにより、隣接する融着超電導線の相互間
の隙間部を満たすために十分な融着材量が得られるた
め、隣接する融着超電導線の相互間の隙間部全体に接着
力が作用し、かつ密着性が高まるため、この部分におけ
る接着力が向上する。

【００１８】そして、この隣接する融着超電導線の相互
間の隙間部が融着材により満たされることによって、ク
ラックの起点となり得る空洞がなくなり、かつ巻回時の
張力の低下を抑制して超電導コイルの超電導線が強く固
定され、剥離や超電導線の動きを抑制することが可能と
なる。

【００１９】さらに、隣接する融着超電導線の相互間の
隙間部を満たした融着材に、熱応力によるクラックが発
生した場合、糸状の絶縁物が介在することによって、ク
ラックの進展を抑制することが可能となる。

【００２０】これらにより、クエンチの発生を確実に抑
制することができる。また、請求項２に対応する発明の
超電導コイルにおいては、融着超電導線の巻回の際に融
着超電導線が１つの層から次の層へと移る部分に生じる
隙間部のみに、上記融着絶縁物を配置することにより、
融着超電導線の巻回の際に融着超電導線が１つの層から
次の層へと移る部分に生じる隙間部、すなわち隣接する
融着超電導線の相互間の隙間部を満たす量では融着材量
が不足となる部分について、上記請求項１に対応する発
明の超電導コイルの場合と同様の作用が得られ、この部
分におけるクエンチ発生を確実に抑制することができ
る。

【００２１】さらに、請求項３に対応する発明の超電導
コイルにおいては、電磁力による引き剥がし応力が高く
なる中間層よりも内周側に位置する層間に、融着絶縁物
を配置することにより、巻線部層間の剥離し易い部分の
接着力を強化して、剥離に伴なうクエンチの発生を確実
に抑制することができる。

【００２２】一方、請求項４に対応する発明の超電導コ
イルの製造方法においては、融着超電導線の巻回時に、
融着絶縁物を当該融着超電導線に沿わせて同時に巻回す
ることにより、上記超電導コイルを容易に製造すること
ができる。

【００２３】また、請求項５に対応する発明の超電導コ
イルの製造方法においては、融着超電導線と融着絶縁物
とを１層毎に交互に巻回することにより、上記超電導コ
イルを容易に製造することができる。

【００２４】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て詳細に説明する。 （第１の実施例）図１は、本実施例による超電導コイル
における巻線部の構成例を示す部分断面図であり、図７
と同一要素には同一符号を付して示している。

【００２５】図１において、超電導コイルは、融着超電
導線１を多重に巻回して構成している。この融着超電導
線１は、絶縁超電導線２、および融着材３から成ってい
る。また、隣接する融着超電導線１の相互間は、融着材
３によって接着している。

【００２６】さらに、隣接する融着超電導線１の相互間
の隙間部４には、糸状絶縁物５を配置しており、流れ込
んだ融着材３と一体化して融着絶縁物を成し、隙間部４
を満たしている。

【００２７】ここで、融着材３は、融着超電導線１、お
よび融着絶縁物を、コイル巻回後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。従って、隣接する
融着超電導線１相互間は融着材３で接着されている。

【００２８】図２は、本実施例の超電導コイルにおける
熱処理を加える前（成形前）の融着超電導線１の状態を
示す断面図である。図２において、融着超電導線１は、
絶縁超電導線２、およびそれに被覆された融着材３ａか
らなっている。この融着材３ａは、図示のように、絶縁
超電導線２の全面に被覆されている。

【００２９】また、絶縁超電導線２は、丸形の超電導線
２ａ、およびそれに被覆された絶縁材２ｂにより構成さ
れている。ここで、絶縁材２ｂとしては、例えばホルマ
ール樹脂、またはポリイミド樹脂等からなっている。

【００３０】また、融着材３ａとしては、例えばフェノ
キシ樹脂や半硬化状態のエポキシ樹脂、あるいは熱可塑
性の高分子から構成される。図３は、本実施例の超電導
コイルにおける熱処理を加える前（成形前）の融着絶縁
物７の状態を示す断面図である。

【００３１】図３において、融着絶縁物７は、糸状絶縁
物５と融着材３ｂとから成っている。ここで、糸状絶縁
物５としては、例えば１本、あるいは複数のガラスヤー
ン、ガラスロービング、あるいはガラス短繊維（ミルド
ファイバー）等からなっている。

【００３２】また、融着材３ｂは、糸状絶縁物５にあら
かじめ含浸、あるいは全面に被覆され、構成は融着材３
ａと同じものとするのが好ましい。そして、これらの融
着材３ａおよび融着材３ｂは、熱処理後に互いに一体と
なって融着材３を構成する。

【００３３】一方、本実施例の超電導コイルとしては、
例えは以下のような方法により製造することができる。 （ａ）融着超電導線１の巻回時に、融着絶縁物７を融着
超電導線１に沿わせて同時に巻回することにより、隣接
する融着超電導線１の相互間の隙間部４に融着絶縁物７
を配置する方法。

【００３４】（ｂ）融着超電導線１と融着絶縁物７とを
１層毎に交互に巻回することにより、隣接する融着超電
導線１の相互間の隙間部４に融着絶縁物７を配置する方
法。次に、以上のように構成した本実施例の超電導コイ
ルにおいては、隣接する融着超電導線１の相互間の隙間
部４に、融着材３ｂと糸状絶縁物５とからなる融着絶縁
物７を配置しているので、隣接する融着超電導線１の相
互間の隙間部４を満たすために十分な融着材量が得ら
れ、かつ隣接した融着超電導線１相互間の隙間部４全体
に接着力が働き、密着性が高まるため、この部分におけ
る接着力が向上する。

【００３５】そして、この隣接する融着超電導線１の相
互間の隙間部４が、融着材３により満たされていること
によって、クラックの起点となり得る前記空洞８の発生
がなくなり、かつ巻回時の張力の低下を抑制して超電導
コイルの超電導線が強く固定され、剥離や超電導線の動
きを抑制することができる。

【００３６】さらに、隣接する融着超電導線１の相互間
の隙間部４を満たした融着材３に、熱応力によるクラッ
クが発生した場合、糸状絶縁物５が介在することによっ
て、クラックの進展を抑制することができる。

【００３７】さらにまた、糸状絶縁物５が配置されてい
ることによって、巻線部６の機械的強度が向上すると共
に、コイル冷却時の融着材３部分における熱収縮量が低
減する。

【００３８】これらにより、クエンチの発生を確実に抑
制することができる。図６は、本実施例の超電導コイ
ル、および図７に示した従来の超電導コイルにおけるク
エンチ電流Ｉｑの測定結果の一例を示す特性図である。

【００３９】図６から、本実施例の超電導コイルは、従
来の超電導コイルに比べて、クエンチ電流Ｉｑの値が大
きくなっているのを認めることができる。上述したよう
に、本実施例の超電導コイルは、隣接する融着超電導線
１の相互間の隙間部４に、融着材３ｂと糸状絶縁物５と
からなる融着絶縁物７を配置するようにしたものであ
る。

【００４０】従って、隣接する融着超電導線１の相互間
の接着力を向上させて、クラック、剥離、および超電導
線の動きの発生を低減することができ、もってクエンチ
の発生を確実に抑制することが可能となる。

【００４１】また、融着超電導線１の巻回時に、融着絶
縁物７を融着超電導線１に沿わせて同時に巻回するか、
もしくは融着超電導線１と融着絶縁物７とを１層毎に交
互に巻回することにより、隣接する融着超電導線１の相
互間の隙間部４に融着絶縁物７を配置しているため、信
頼性の高い超電導コイルを極めて容易に製造することが
可能となる。

【００４２】（第２の実施例）図４は、本実施例による
超電導コイルにおける巻枠と接する巻線部の構成例を示
す部分断面図であり、図１ないし図３と同一要素には同
一符号を付して示している。

【００４３】図４において、超電導コイルは、融着超電
導線１を多重に巻回して構成している。この融着超電導
線１は、絶縁超電導線２、および融着材３から成ってい
る。また、対地絶縁部１０と隣接する部分、すなわち融
着超電導線が１つの層から次の層へと移る部分に生じる
隙間部４には、熱処理した結果溶融して融着超電導線１
と一体化した融着絶縁物７の構造物である、融着材３と
糸状絶縁物５とを配置している。

【００４４】次に、以上のように構成した本実施例の超
電導コイルにおいては、融着超電導線１の巻回の際に融
着超電導線１が１つの層から次の層へと移る部分に生じ
る隙間部４のみに、融着材３と糸状絶縁物５とからなる
融着絶縁物７を配置しているので、融着超電導線１が１
つの層から次の層へと移る部分に生じる隙間部４を満た
すために十分な融着材量が得られ、この部分における接
着力を強化して、クラック、剥離、および超電導線の動
きを抑制でき、もってクエンチ発生を確実に抑制するこ
とができる。

【００４５】上述したように、本実施例の超電導コイル
は、融着超電導線１の巻回の際に融着超電導線１が１つ
の層から次の層へと移る部分に生じる隙間部４のみに、
融着材３と糸状絶縁物５とからなる融着絶縁物を配置す
るようにしたものである。

【００４６】従って、隣接する融着超電導線１の相互間
の接着力、特に融着超電導線１が１つの層から次の層へ
と移る部分に生じる隙間部４における接着力を向上させ
て、クラック、剥離、および超電導線の動きの発生を低
減することができ、もってクエンチの発生を確実に抑制
することが可能となる。

【００４７】（第３の実施例）図５は、本実施例による
超電導コイルにおける巻線部の構成例を拡大して示す部
分断面図であり、図１乃至図４と同一要素には同一符号
を付して示している。

【００４８】図５において、超電導コイルは、融着超電
導線１を多重に巻回して構成している。この融着超電導
線１は、絶縁超電導線２、および融着材３から成ってい
る。また、例えばコイル中間層よりも内周側に位置する
融着超電導線１の相互間の隙間部４には、熱処理した結
果溶融して融着超電導線１と一体化した融着絶縁物７の
構成物である、融着材３と糸状絶縁物５とを配置してい
る。

【００４９】次に、以上のように構成した本実施例の超
電導コイルにおいては、電磁力による引き剥がし応力が
高くなる中間層よりも内周側に位置する層間に、融着材
３と糸状絶縁物５とからなる融着絶縁物７を配置してい
るので、電磁力による引き剥がし応力が高いと考えられ
る巻線部６の内周側において、隣接する融着超電導線１
の相互間の隙間部４を満たすために十分な融着材量が得
られ、かつ隣接した融着超電導線１の相互間の隙間部４
全体に接着力が働く。

【００５０】そして、この隣接する融着超電導線１の相
互間の隙間部４が、融着材３により満たされることによ
って、クラックの起点となり得る空洞８の発生がなくな
り、かつ巻回時の張力の低下を抑制して超電導コイルの
超電導線が強く固定され、剥離や超電導線の動きを抑制
することができる。

【００５１】さらに、隣接する融着超電導線１の相互間
の隙間部４を満たした融着材３に、熱応力によるクラッ
クが発生した場合、糸状絶縁物５が介在することによっ
て、クラックの進展を抑制することができる。

【００５２】上述したように、本実施例の超電導コイル
は、電磁力による引き剥がし応力が高くなる中間層より
も内周側に位置する層間に、融着材３と糸状絶縁物５と
からなる融着絶縁物７を配置するようにしたものであ
る。

【００５３】従って、隣接する融着超電導線１の相互間
の接着力を向上させて、クラック、剥離、および超電導
線の動きの発生を低減することができ、もってクエンチ
の発生を確実に抑制することが可能となる。

【００５４】また、融着超電導線１の巻回時に、融着絶
縁物７を融着超電導線１に沿わせて同時に巻回するか、
もしくは融着超電導線１と融着絶縁物７とを１層毎に交
互に巻回することにより、隣接する融着超電導線１の相
互間の隙間部４に融着絶縁物７を配置しているため、信
頼性の高い超電導コイルを極めて容易に製造することが
可能となる。

【００５５】

【発明の効果】以上説明したように、まず、請求項１に
対応する発明によれば、絶縁超電導線に融着材を被覆し
て融着超電導線とし、当該融着超電導線を巻枠に複数列
・複数層に巻回し、融着材に熱処理を加えて溶融した
後、当該融着材を固めて隣接する融着超電導線の相互間
を接着して成る超電導コイルにおいて、隣接する融着超
電導線の相互間の隙間部に、融着材と糸状の絶縁物とか
らなる融着絶縁物を配置するようにしたので、隣接する
融着超電導線の相互間の接着力を向上させて、クラッ
ク、剥離、および超電導線の動きの発生を低減し、クエ
ンチの発生を確実に抑制することが可能な信頼性の高い
超電導コイルが提供できる。

【００５６】また、請求項２に対応する発明によれば、
上記請求項１に対応する発明の超電導コイルにおいて、
融着超電導線の巻回の際に融着超電導線が１つの層から
次の層へと移る部分に生じる隙間部のみに、融着絶縁物
を配置するようにしたので、隣接する融着超電導線の相
互間の接着力を向上させて、クラック、剥離、および超
電導線の動きの発生を低減し、クエンチの発生を確実に
抑制することが可能な信頼性の高い超電導コイルが提供
できる。

【００５７】さらに、請求項３に対応する発明によれ
ば、上記請求項１に対応する発明の超電導コイルにおい
て、電磁力による引き剥がし応力が高くなる中間層より
も内周側に位置する層間に、融着絶縁物を配置するよう
にしたので、隣接する融着超電導線の相互間の接着力を
向上させて、クラック、剥離、および超電導線の動きの
発生を低減し、クエンチの発生を確実に抑制することが
可能な信頼性の高い超電導コイルが提供できる。

【００５８】一方、請求項４に対応する発明によれば、
上記請求項１に対応する発明の超電導コイルを製造する
際に、融着超電導線の巻回時に、融着絶縁物を当該融着
超電導線に沿わせて同時に巻回することにより、隣接す
る融着超電導線の相互間の隙間部に融着絶縁物を配置す
るようにしたので、隣接する融着超電導線の相互間の接
着力を向上させて、クラック、剥離、および超電導線の
動きの発生を低減し、クエンチの発生を確実に抑制する
ことが可能な信頼性の高い超電導コイルを容易に製造す
ることが可能な超電導コイルの製造方法が提供できる。

【００５９】また、請求項５に対応する発明によれば、
上記請求項１に対応する発明の超電導コイルを製造する
際に、融着超電導線と融着絶縁物とを１層毎に交互に巻
回することにより、隣接する融着超電導線の相互間の隙
間部に融着絶縁物を配置するようにしたので、隣接する
融着超電導線の相互間の接着力を向上させて、クラッ
ク、剥離、および超電導線の動きの発生を低減し、クエ
ンチの発生を確実に抑制することが可能な信頼性の高い
超電導コイルを容易に製造することが可能な超電導コイ
ルの製造方法が提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による超電導コイルの第１の実施例を示
す部分断面図。

【図２】同第１の実施例の超電導コイルにおける融着超
電導線の成形前の状態を示す断面図。

【図３】同第１の実施例の超電導コイルにおける融着絶
縁物の成形前の状態を示す断面図。

【図４】本発明による超電導コイルの第２の実施例を示
す部分断面図。

【図５】本発明による超電導コイルの第３の実施例を示
す部分断面図。

【図６】同第１の実施例による超電導コイルおよび従来
による超電導コイルにおけるクエンチ電流の測定結果の
一例を示す特性図。

【図７】従来の超電導コイルの一例を示す部分断面図。

【符号の説明】

１…融着超電導線、 ２…絶縁超電導線、 ２ａ…超電導線、 ２ｂ…絶縁材、 ３…融着材、 ３ａ…融着材、 ３ｂ…融着材、 ４…隙間部、 ５…糸状絶縁物、 ６…巻線部、 ７…融着絶縁物、 ８…空洞、 ９…巻枠、 １０…対地絶縁。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 絶縁超電導線に融着材を被覆して融着超
   電導線とし、当該融着超電導線を巻枠に複数列・複数層
   に巻回し、融着材に熱処理を加えて溶融した後、当該融
   着材を固めて隣接する融着超電導線の相互間を接着して
   成る超電導コイルにおいて、 前記隣接する融着超電導線の相互間の隙間部に、融着材
   と糸状の絶縁物とからなる融着絶縁物を配置したことを
   特徴とする超電導コイル。
2. 【請求項２】 前記請求項１に記載の超電導コイルにお
   いて、 融着超電導線の巻回の際に融着超電導線が１つの層から
   次の層へと移る部分に生じる隙間部のみに、前記融着絶
   縁物を配置するようにしたことを特徴とする超電導コイ
   ル。
3. 【請求項３】 前記請求項１に記載の超電導コイルにお
   いて、 電磁力による引き剥がし応力が高くなる中間層よりも内
   周側に位置する層間に、前記融着絶縁物を配置するよう
   にしたことを特徴とする超電導コイル。
4. 【請求項４】 前記請求項１に記載の超電導コイルを製
   造する方法において、 前記融着超電導線の巻回時に、融着絶縁物を当該融着超
   電導線に沿わせて同時に巻回することにより、隣接する
   融着超電導線の相互間の隙間部に融着絶縁物を配置する
   ようにしたことを特徴とする超電導コイルの製造方法。
5. 【請求項５】 前記請求項１に記載の超電導コイルを製
   造する方法において、 前記融着超電導線と融着絶縁物とを１層毎に交互に巻回
   することにより、隣接する融着超電導線の相互間の隙間
   部に融着絶縁物を配置するようにしたことを特徴とする
   超電導コイルの製造方法。