JPH0955313A - 超電導コイルの製造方法 - Google Patents
超電導コイルの製造方法Info
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- JPH0955313A JPH0955313A JP22720895A JP22720895A JPH0955313A JP H0955313 A JPH0955313 A JP H0955313A JP 22720895 A JP22720895 A JP 22720895A JP 22720895 A JP22720895 A JP 22720895A JP H0955313 A JPH0955313 A JP H0955313A
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- JP
- Japan
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- coil
- superconducting
- wire
- quench
- superconducting coil
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- Pending
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- Coil Winding Methods And Apparatuses (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 クエンチトレーニングの回数が減少し、冷却
時間等が短縮し、液体ヘリウムの使用量が減少した、安
価で、その上、構造が強固な、高い信頼性を有する超電
導コイルの製造方法を提供すること。 【解決手段】 コイルボビン２に線材１を巻回した後、
コイルケース３をかぶせせて、超電導状態でクエンチト
レーニングを繰り返し、線材１を整列させ、目標の磁場
が得られたことを確認してから、エポキシ樹脂で含浸す
る。
時間等が短縮し、液体ヘリウムの使用量が減少した、安
価で、その上、構造が強固な、高い信頼性を有する超電
導コイルの製造方法を提供すること。 【解決手段】 コイルボビン２に線材１を巻回した後、
コイルケース３をかぶせせて、超電導状態でクエンチト
レーニングを繰り返し、線材１を整列させ、目標の磁場
が得られたことを確認してから、エポキシ樹脂で含浸す
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高エネルギー物理
研究用機器や医療用ＭＲＩ(magnetic resonanceimagin
g)装置等に使用される超電導コイルの製造方法に関する
ものである。
研究用機器や医療用ＭＲＩ(magnetic resonanceimagin
g)装置等に使用される超電導コイルの製造方法に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】超電導線材を巻回し形成した超電導コイ
ルを使用したマグネットは、優れた磁場発生能力と磁場
の高均一性等の利点を生かし、種々の分野で使用されて
いる。その中でも高エネルギー物理研究用マグネット装
置や医療用ＭＲＩ装置では、広範囲にわたって強い磁場
分布が要求される。そのため、長尺のソレノイド型の超
電導コイルが使用されることが多い。長尺のソレノイド
では、高い電流密度を得るために、超電導線材を数千タ
ーンから数万ターン程巻回してコイルを形成し、巻線後
にコイルをエポキシ樹脂で含浸して線材を固定してい
た。
ルを使用したマグネットは、優れた磁場発生能力と磁場
の高均一性等の利点を生かし、種々の分野で使用されて
いる。その中でも高エネルギー物理研究用マグネット装
置や医療用ＭＲＩ装置では、広範囲にわたって強い磁場
分布が要求される。そのため、長尺のソレノイド型の超
電導コイルが使用されることが多い。長尺のソレノイド
では、高い電流密度を得るために、超電導線材を数千タ
ーンから数万ターン程巻回してコイルを形成し、巻線後
にコイルをエポキシ樹脂で含浸して線材を固定してい
た。
【０００３】しかし、励磁時に、コイルが作る磁界と超
電導線材に流れる電流との相互作用による電磁力が線材
に働き、それが樹脂との接着強度を上回るために、線材
が動く、いわゆるワイヤームーブメントが生じて摩擦熱
が発生するため、超電導状態から常電導状態に転位する
クエンチが発生し、設計した磁場が最初の励磁から得ら
れないという問題が生じていた。
電導線材に流れる電流との相互作用による電磁力が線材
に働き、それが樹脂との接着強度を上回るために、線材
が動く、いわゆるワイヤームーブメントが生じて摩擦熱
が発生するため、超電導状態から常電導状態に転位する
クエンチが発生し、設計した磁場が最初の励磁から得ら
れないという問題が生じていた。
【０００４】又、このクエンチ現象は、含浸したエポキ
シ樹脂に励磁中のワイヤームーブメントによってクラッ
クが生じた時、その歪解放エネルギーによる発熱によっ
ても発生する。
シ樹脂に励磁中のワイヤームーブメントによってクラッ
クが生じた時、その歪解放エネルギーによる発熱によっ
ても発生する。
【０００５】そのため、超電導マグネットにおいては、
巻線し、含浸した後に、意図的にワイヤームーブメント
を発生させ、クエンチさせるというクエンチトレーニン
グという工程を数十回繰り返して、これ以上ワイヤーム
ーブメントを起こさないという位置に線材を均一な状態
にして設計した磁場を得るという方法をとらなければな
らず、クエンチトレーニングを数十回経て設計した磁場
に近づけるため、高価な液体ヘリウムを使用しなければ
ならず、又、コイルの冷却に長時間かかっているという
欠点があった。又、通常の樹脂による含浸では、接着力
が弱いという欠点があった。
巻線し、含浸した後に、意図的にワイヤームーブメント
を発生させ、クエンチさせるというクエンチトレーニン
グという工程を数十回繰り返して、これ以上ワイヤーム
ーブメントを起こさないという位置に線材を均一な状態
にして設計した磁場を得るという方法をとらなければな
らず、クエンチトレーニングを数十回経て設計した磁場
に近づけるため、高価な液体ヘリウムを使用しなければ
ならず、又、コイルの冷却に長時間かかっているという
欠点があった。又、通常の樹脂による含浸では、接着力
が弱いという欠点があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の課題
は、クエンチトレーニングの回数が減少し、冷却時間及
び液体ヘリウムの注入時間が短縮し、液体ヘリウムの使
用量が減少した、安価で、構造が強固な、高い信頼性を
有する超電導コイルの製造方法を提供することにある。
は、クエンチトレーニングの回数が減少し、冷却時間及
び液体ヘリウムの注入時間が短縮し、液体ヘリウムの使
用量が減少した、安価で、構造が強固な、高い信頼性を
有する超電導コイルの製造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、巻線後に、そ
の外側にコイルの径方向電磁力に十分耐えられる円筒状
のコイルケースをかぶせて、極低温冷却し、励磁を行っ
てクエンチトレーニングを数回実行し、ワイヤームーブ
メントを起こし、線材をソレノイドの中心に集めて、設
計磁場が得られることを確認した後に、エポキシ樹脂で
含浸を行う方法で製造した超電導コイルである。
の外側にコイルの径方向電磁力に十分耐えられる円筒状
のコイルケースをかぶせて、極低温冷却し、励磁を行っ
てクエンチトレーニングを数回実行し、ワイヤームーブ
メントを起こし、線材をソレノイドの中心に集めて、設
計磁場が得られることを確認した後に、エポキシ樹脂で
含浸を行う方法で製造した超電導コイルである。
【０００８】即ち、本発明は、超電導線材をコイルボビ
ンに巻線後、樹脂で含浸し、クエンチトレーニングを行
う超電導コイルの製造方法において、巻線後、超電導状
態で励磁を行い、クエンチトレーニングを繰り返し、前
記超電導線材を整列させ、目標の磁場が得られたことを
確認した後で樹脂で含浸を行うことを特徴とする超電導
コイルの製造方法である。
ンに巻線後、樹脂で含浸し、クエンチトレーニングを行
う超電導コイルの製造方法において、巻線後、超電導状
態で励磁を行い、クエンチトレーニングを繰り返し、前
記超電導線材を整列させ、目標の磁場が得られたことを
確認した後で樹脂で含浸を行うことを特徴とする超電導
コイルの製造方法である。
【０００９】又、本発明は、上記超電導コイルの製造方
法において、巻線の際、前記超電導線材の層間にプリプ
レグシートを巻くことを特徴とする超電導コイルの製造
方法である。
法において、巻線の際、前記超電導線材の層間にプリプ
レグシートを巻くことを特徴とする超電導コイルの製造
方法である。
【００１０】ところで、超電導コイルの巻線は、超電導
線材に張力をかけ、各層の巻始めの方向に線材を押し付
けながら行う。よって図１のようにコイルの各層は１層
ごとに押し付けられる方向が違う構造になっている。
線材に張力をかけ、各層の巻始めの方向に線材を押し付
けながら行う。よって図１のようにコイルの各層は１層
ごとに押し付けられる方向が違う構造になっている。
【００１１】本発明では、この各層の偏り、並びに不均
一さをなくすために巻線後、コイルに円筒状のコイルケ
ースをかぶせて極低温冷却し励磁を行う。
一さをなくすために巻線後、コイルに円筒状のコイルケ
ースをかぶせて極低温冷却し励磁を行う。
【００１２】コイルは含浸されていないので、電磁力で
ワイヤームーブメントが生じやすく、簡単にクエンチを
起こす。クエンチトレーニングを経ることで、同時に発
生する電磁力のうち、軸方向圧縮成分により、線材は、
図２のように、ソレノイドの中心に向かって集まり、線
材の間の空間は徐々になくなり、ワイヤームーブメント
は生じなくなる。
ワイヤームーブメントが生じやすく、簡単にクエンチを
起こす。クエンチトレーニングを経ることで、同時に発
生する電磁力のうち、軸方向圧縮成分により、線材は、
図２のように、ソレノイドの中心に向かって集まり、線
材の間の空間は徐々になくなり、ワイヤームーブメント
は生じなくなる。
【００１３】そして、その後に、エポキシ樹脂で含浸を
行うことにより、超電導線材はソレノイドの中心に集ま
った状態で接着固定される。従って、励磁時にワイヤー
ムーブメントは生じにくいので、クエンチ現象も発生し
にくくなる。又、層間にエポキシのプリプレグシートを
設けることで、エポキシ樹脂で含浸後、それらが一体化
するため、接着力が増加し、強固な構造となる。
行うことにより、超電導線材はソレノイドの中心に集ま
った状態で接着固定される。従って、励磁時にワイヤー
ムーブメントは生じにくいので、クエンチ現象も発生し
にくくなる。又、層間にエポキシのプリプレグシートを
設けることで、エポキシ樹脂で含浸後、それらが一体化
するため、接着力が増加し、強固な構造となる。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下に、本発明による超電導コイ
ルの一実施例を説明する。
ルの一実施例を説明する。
【００１５】（実施例１）本実施例で製造した超電導コ
イルは、ソレノイド型で、目標特性は電流値１８０Ａ
で、磁場強度７Ｔと設計した。巻線としての超電導線材
には、Ｃｕマトリクス型ＮｂＴｉ極細多心平角線０.７
×１.４ｍｍ（Ｒが０.３ｍｍ）を用いた。
イルは、ソレノイド型で、目標特性は電流値１８０Ａ
で、磁場強度７Ｔと設計した。巻線としての超電導線材
には、Ｃｕマトリクス型ＮｂＴｉ極細多心平角線０.７
×１.４ｍｍ（Ｒが０.３ｍｍ）を用いた。
【００１６】図１に示すように、外径１４０ｍｍのＳＵ
Ｓ３１６Ｌ製のコイルボビン２に、絶縁シートとしてカ
プトンシート（厚さ０.１３ｍｍ）を巻き、その上から
内径１４０ｍｍ、外径２１０ｍｍ、長さ８４０ｍｍにわ
たり、超電導線材１を３００００回巻回し、ソレノイド
型コイルを製作した。この際、線材１に１０ｋｇｆの張
力をかけ、層の巻始めの方向に線材１を押し付けなが
ら、５０層巻回した。
Ｓ３１６Ｌ製のコイルボビン２に、絶縁シートとしてカ
プトンシート（厚さ０.１３ｍｍ）を巻き、その上から
内径１４０ｍｍ、外径２１０ｍｍ、長さ８４０ｍｍにわ
たり、超電導線材１を３００００回巻回し、ソレノイド
型コイルを製作した。この際、線材１に１０ｋｇｆの張
力をかけ、層の巻始めの方向に線材１を押し付けなが
ら、５０層巻回した。
【００１７】次に、外側にＳＵＳ３１６Ｌ製のコイルケ
ース３をかぶせた。その後、液体ヘリウムにより極低温
冷却し、励磁を行うと、初回クエンチが電流値６０Ａで
発生した。更に、４回程クエンチを繰り返すと、図３に
示すように、設計値１８０Ａにまで通電できるようにな
った。
ース３をかぶせた。その後、液体ヘリウムにより極低温
冷却し、励磁を行うと、初回クエンチが電流値６０Ａで
発生した。更に、４回程クエンチを繰り返すと、図３に
示すように、設計値１８０Ａにまで通電できるようにな
った。
【００１８】次に、図２に示すように、このソレノイド
型コイルを自然昇温させ、エポキシ樹脂４で含浸を行
い、硬化させて、再び極低温冷却し励磁を行うと、クエ
ンチせずに設計値１８０Ａまで通電でき、７.０Ｔの磁
場が発生した。又、１０回のクエンチで使用した液体ヘ
リウムの量は１９００ｌであった。
型コイルを自然昇温させ、エポキシ樹脂４で含浸を行
い、硬化させて、再び極低温冷却し励磁を行うと、クエ
ンチせずに設計値１８０Ａまで通電でき、７.０Ｔの磁
場が発生した。又、１０回のクエンチで使用した液体ヘ
リウムの量は１９００ｌであった。
【００１９】（実施例２）実施例１と同様の形状、寸法
の線材、コイルボビン、コイルケースを使用し、実施例
１と同様な手順でソレノイド型コイルを製作した。この
際、コイルの各層間にエポキシプリプレグガラスシート
（厚さ０.１３ｍｍ）を巻き込んだ。更に、実施例１と
同様に、励磁を行ったところ、図３に示すように、初回
クエンチは電流値８１Ａで発生し、その後、３回の励磁
により設計値１８０Ａまで通電できるようになった。そ
の後、エポキシ樹脂含浸を行い、再び励磁を行うと、１
９５Ａ以上での励磁が可能となった。
の線材、コイルボビン、コイルケースを使用し、実施例
１と同様な手順でソレノイド型コイルを製作した。この
際、コイルの各層間にエポキシプリプレグガラスシート
（厚さ０.１３ｍｍ）を巻き込んだ。更に、実施例１と
同様に、励磁を行ったところ、図３に示すように、初回
クエンチは電流値８１Ａで発生し、その後、３回の励磁
により設計値１８０Ａまで通電できるようになった。そ
の後、エポキシ樹脂含浸を行い、再び励磁を行うと、１
９５Ａ以上での励磁が可能となった。
【００２０】（比較例）実施例１と同様の形状、寸法の
線材、コイルボビン、コイルケースを使用し、従来の製
造方法によって、ソレノイドを巻線後、すぐにエポキシ
樹脂で含浸を行い、硬化させて、実施例１と同様に、励
磁を行うと、初回クエンチが電流値９０Ａで発生した。
更に、図３に示すように、１６回のクエンチトレーニン
グを経て設計値１８０Ａにまで通電できるようになっ
た。２０回のクエンチで使用した液体ヘリウムの量は３
５００ｌと、実施例１による超電導コイルより１.８倍
も多くなった。なお、接着強度は、比較例より実施例２
において、大幅に改善された。
線材、コイルボビン、コイルケースを使用し、従来の製
造方法によって、ソレノイドを巻線後、すぐにエポキシ
樹脂で含浸を行い、硬化させて、実施例１と同様に、励
磁を行うと、初回クエンチが電流値９０Ａで発生した。
更に、図３に示すように、１６回のクエンチトレーニン
グを経て設計値１８０Ａにまで通電できるようになっ
た。２０回のクエンチで使用した液体ヘリウムの量は３
５００ｌと、実施例１による超電導コイルより１.８倍
も多くなった。なお、接着強度は、比較例より実施例２
において、大幅に改善された。
【００２１】
【発明の効果】以上、述べたごとく、本発明によれば、
従来の超電導コイルにおいて必要であった数十回にわた
るクエンチトレーニングの回数を減少することができ、
それによる高価な液体ヘリウムの使用量を減少すること
ができ、又、それに伴う液体ヘリウムの注入時間、そし
て超電導コイルの冷却時間も短縮することが可能となる
等の経済的にも優れた、安価な超電導コイルの製造方法
の提供が可能となった。又、本発明によれば、接着力を
高めることができ、構造が強固で、高い信頼性を有する
超電導コイルの製造方法を提供できた。
従来の超電導コイルにおいて必要であった数十回にわた
るクエンチトレーニングの回数を減少することができ、
それによる高価な液体ヘリウムの使用量を減少すること
ができ、又、それに伴う液体ヘリウムの注入時間、そし
て超電導コイルの冷却時間も短縮することが可能となる
等の経済的にも優れた、安価な超電導コイルの製造方法
の提供が可能となった。又、本発明によれば、接着力を
高めることができ、構造が強固で、高い信頼性を有する
超電導コイルの製造方法を提供できた。
【図１】巻線後の線材が不均一な状態の超電導コイルの
断面図。
断面図。
【図２】巻線後、クエンチトレーニングを行って線材が
均一な状態の超電導コイルの断面図。
均一な状態の超電導コイルの断面図。
【図３】本発明及び従来の製造方法による超電導コイル
のクエンチ回数とクエンチ電流の関係を示す特性図。
のクエンチ回数とクエンチ電流の関係を示す特性図。
１ （超電導）線材 ２ コイルボビン ３ コイルケース ４ エポキシ樹脂 Ａ 実施例１ Ｂ 実施例２ Ｃ 比較例
Claims (2)
- 【請求項１】 超電導線材をコイルボビンに巻線後、樹
脂で含浸し、クエンチトレーニングを行う超電導コイル
の製造方法において、巻線後、超電導状態で励磁を行
い、クエンチトレーニングを繰り返し、前記超電導線材
を整列させ、目標の磁場が得られたことを確認した後で
樹脂で含浸を行うことを特徴とする超電導コイルの製造
方法。 - 【請求項２】 請求項１記載の超電導コイルの製造方法
において、巻線の際、前記超電導線材の層間にプリプレ
グシートを巻くことを特徴とする超電導コイルの製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22720895A JPH0955313A (ja) | 1995-08-10 | 1995-08-10 | 超電導コイルの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22720895A JPH0955313A (ja) | 1995-08-10 | 1995-08-10 | 超電導コイルの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0955313A true JPH0955313A (ja) | 1997-02-25 |
Family
ID=16857194
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22720895A Pending JPH0955313A (ja) | 1995-08-10 | 1995-08-10 | 超電導コイルの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0955313A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001244109A (ja) * | 2000-02-28 | 2001-09-07 | Toshiba Corp | 高温超電導コイル装置 |
| JPWO2021100789A1 (ja) * | 2019-11-18 | 2021-05-27 |
-
1995
- 1995-08-10 JP JP22720895A patent/JPH0955313A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001244109A (ja) * | 2000-02-28 | 2001-09-07 | Toshiba Corp | 高温超電導コイル装置 |
| JPWO2021100789A1 (ja) * | 2019-11-18 | 2021-05-27 | ||
| WO2021100789A1 (ja) * | 2019-11-18 | 2021-05-27 | 古河電気工業株式会社 | 超電導コイルおよびその製造方法ならびに超電導コイル用超電導平角線材 |
| US12211642B2 (en) | 2019-11-18 | 2025-01-28 | Furukawa Electric Co., Ltd. | Superconducting coil, method for producing same, and superconducting rectangular wire for superconducting coil |
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