JPS5936806B2 - 超電導コイルの巻線方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は複雑な形状特に曲げ半径の小さい部分を有する
超電導コイルの巻線方法に関するものである。

一般に超電導線材にはストレスを加えると超電３導特性
が劣化する所謂「ストレス効果」という現象があるため
線材の許容曲げ径は化合物線材では歪量に換算して０．
４％以下、Ｎｂ−Ｔｉ線材では歪量に換算して１．０％
以下という条件で限定されるものである。

従つて従来の巻線方法においては鞍形コイルやベースボ
ールコイルのように複雑な曲面部分を有するコイルを製
作する場合、線材のサイズを決めると、ある限界以上に
コイルをコンパクトにするとか或は任意の形状に巻線す
ることができなかつた。このため所望の発生磁界精度や
磁界均一度をうるためには導体サイズを小さくして巻線
していたものであつた。しかし導体サイズを小さくする
とコイル巻数及び、インダクタンスが増大し、線材や電
源やコイル加工のコストが増大する上に、マグネットの
安定性が劣るものであつた。特にエッジワイス曲げが要
求される場合には許容曲げ径の条件がきびしく、このた
め化合物線材では適当な導体設計が不可能になることも
あつた。本発明はかかる現状に鑑み鋭意研究を行つた結
果、超電導素線と常電導金属素線とを撚線した超電導線
材を巻線した超電導コイルにおいて特に曲げ径の小さい
曲面に巻線可能な巻線方法を提供するものである。

即ち本発明方法は超電導素線と常電導金属素線とを撚線
した線材をコイルに巻線する方法において、該コイルの
曲面部の１部又は全部にわたつて巻線される線材の内常
電導金属素線の一部又は全部を除去して巻線するもので
あり、巻線される線材から常電導金属素線の適当本数を
所定の長さにわたつて除去し所定の曲げ半径に沿つて巻
線せんとするものである。このように本発明方法では除
去した常電導金属素線の断面積に相当する部分が、残つ
た素線同志によつて曲げに対応して相対的に移動できる
空間を形成するため許容曲げ径をはるかに小さくするこ
とができるものである。

なお常電導金属素線とは具体的に示すと安定化材、補強
材或は単なるダミー金属等である。又本発明方法におい
て超電導線素材と常電導金属素線との撚線構造について
は特に限定するものではなく、如何なる構造のものでも
よく、特に平角形状に成形された撚線をエッジワイスに
巻線する場合に、顕著な効果を発揮する。

又除去する常電導金属素線については、その本数或は長
さについて特に限定するものではないが、通常コイルの
内層部より外層部に移行するに従つて曲げ径に応じて順
次減少せしめることが好ましい。なお本発明方法は常電
導金属素線の機能即ち、安定化、機械的強度等が部分的
に損なわれるおそれもあるが、常電導金属素線の除去さ
れる部分がコイルの曲げ部分でありしかも曲げ条件のき
びしいコイルの内層部において除去されることが多いの
で超電導コイル全体から見れば特に影響を及ぼすもので
はない。

次に本発明方法を１実施例を図面にもとづき詳細に説明
する。

０．５ｆ）のＮｂ−Ｔｉ超電導線２（Ｃｕｌ．５、ＮＢ
−Ｔｉフイラメント数８５本）１２本と０．５φの高純
度銅線３４本を第１図に示す如く平角形状に成形撚線に
してえた巾３．１７ｍ、厚さ０．９ｍの線材１を第２図
に示す如き形状の鞍形コイル４に作製した。

このコイルにおいて直線部５はどのような線材を使用し
てもよいが曲面部６及び７は磁界精度の点からなるべく
コンパクトにする必要がある。又この曲面部を拡大して
示すと第３図に示す如くとなり、図中８の部分では線材
はフラットワイスに曲げられ、９の部分ではエッジワイ
スに曲げられている。なお従来の巻線方法によればフラ
ットワイスで曲げ半径７ｍ１エッジワイスで曲げ半径２
５ｍまでは線材の外観に著しい変化を伴わず巻線可能で
ある。而して本発明方法はこのような線材１の内コイル
の曲げ部分に相当する０．５φの銅線１０を第４図に示
す如く１本除去することによりフラットワイスで曲げ半
径６Ｔｍｎ１エッジワイスで曲げ半径１２？ぼで巻線可
能になつた。

更に０．５φの銅線を２本除去して巻線を行つた処、フ
ラットワイスで曲げ半径６ｍ１エッジワイスで曲げ半径
１０ｍまで巻線を可能にした。しかし０．５（Ｘ）の銅
線を３本以上除去した場合には素線間のすきまがうまら
ず適切な巻線が出来なかつた。而して本発明方法と従来
方法とにより夫々線材を巻線して超電導臨界電流特性に
ついて曲げられた状態において測定した結果は第５図に
示す通りである。

なお図中１ｃ０は無歪の状態で測定した電流値、Ｉｃは
曲げられた状態で測定した電流値である。第５図から明
らかの如く本発明方法及び従来方法において臨界電流値
の低下はフラットワイス曲げに関して、殆んど変らない
ものであるが、エッジワイス曲げに関して本発明方法が
従来方法に比して遥に優れていることを示した。

以上詳述した如く本発明方法によれば、従来方法に比し
て遥に小さい曲げ半径に巻線することができうるため、
複雑な形状のコイルをコンパクトに製作することが可能
となる。

従つて線材やコイル加工のためのコストが低減すること
が出来ると共に超電導マグネツトとして安定性に優れ且
つ発生磁界精度の高い高性能のマグネツトをうる等顕著
な効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は超電導線と常電導金属素線とを撚線した線材の
斜視図、第２図は線材を鞍形コイルに形成するための説
明図、第３図は鞍形コイルの曲げ部分の拡大図、第４図
は本発明方法により得た巻線の曲面部の拡大図、第５図
は本発明方法及び従来方法により得た線材を曲げた場合
の曲げ半径とＩｃ／ＩｃＯとの関係図である。 １・・・撚線線材、２・・・超電導線、３・・・常電導
金属素線、４・・・鞍形コイル、５・・・直線部分、６
，７・・・曲線部分、８・・・フラットワイス、９・・
・エッジワイス、１０・・・常電導金属素線の除去部分
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 超電導線素線と常電導金属素線とを撚線した線材を
   コイルに巻線する方法において、該コイルの曲面部の一
   部又は全部にわたつて巻線される線材の内常電導金属素
   線の一部又は全部を除去して巻線することを特徴とする
   超電導コイルの巻線方法。