JPS62196802A - 超電導コイルの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、巻枠への巻線後に熱処理してコイル線材に
超電導化合物を生成させる超電導コイル例えば、Ｎｂ３
Ｓｎ超電導コイルに有効なコイル製造方法に関する。

〔従来の技術〕

従来のＮｂ：、ｌｓｎ超電導コイルは、熱処理前のＮｂ
Ｓｎ線を巻枠に巻線した後、全体を５００〜８００°Ｃ
に加熱してコイル線材にＮｂ３Ｓｎ　化合物を生成させ
、しかる後、巻線部に樹脂を注入して硬化させる方法で
製造されている。

巻線後にＮｂ３Ｓｎ生成のための熱処理を行うのは、硬
いＮｂ３Ｓｎ化合物を巻線前に生成すると、巻線が困難
になったり、巻線時の曲率の差で化合物フィラメントが
切れたりするからである。また、線材間に樹脂を注入す
るのは絶縁のため及び巻線部の機械的強度を上げて、ク
エンチの原因となる電磁応力に起因した線材の動きを無
くすためである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述の従来法で作られた超電導コイルは、樹脂を介して
巻枠とコイル線材が接着しており、そのために、次の問
題が生じていた。即ち、コイルに電流を流すと、電磁力
により巻線部には半径方向の膨張力と軸方向の圧縮力が
生じる。このため、巻線部と巻枠との接着界面部に剪断
力が作用し、この力が樹脂による接着力を上回ったとき
に、巻枠と巻線部間の界面剥離が起こり、それによって
歪エネルギーが解放される結果、超電導線が加熱されて
温度上昇し、クエンチに至るのである。なお、超電導コ
イルにおける電磁応力は非常に大きく、一方、樹脂によ
る接着力は決して大きいとは云えず、従って、従来のＮ
ｂ３Ｓｎコイルは、励磁電流の低いうちに上記の現象を
引き起すことが多く、所期の性能を充分に発揮させるこ
とが難しかった。

ここで、ＮｂＴｉ超電導樹脂含浸コイルの場合、巻枠の
無いものがある。これは、巻枠に離型剤を塗布しておい
て、含浸樹脂の硬化後に巻枠を取外したものである。

ところが、Ｎｂ３Ｓｎコイルの場合、巻線後に熱処理を
行うため、離型剤を使って巻枠を取外すと云う方法を採
用できない。

この発明の目的は、上記の問題の解決に有効な超電導コ
イルの製造方法を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明の方法は、巻胴の両端にフランジを備える分解
可能な外枠と、その巻胴上に保持される薄肉巻胴の両端
に外枠のフランジ内面に沿う薄肉フランジの付けられた
内枠とで構成される二重構造の巻枠に、超電導化合物を
生成するための金属元素を複合した線をコイル状に巻線
した後、熱処理してその線材に超電導化合物を生成し、
次いで、線材間の隙間を含浸後に硬化させる樹脂によっ
て埋め、しかる後、外枠を分解して取外すことから成る
。

この方法によれば、樹脂の硬化時迄は外枠があるのでコ
イルの形状精度を充分に確保でき、しかも、最終的には
巻枠の無いに等しいコイルを作ることができる。即ち、
完成後のコイルに残される内枠は、薄肉のため、巻線部
の変形に追随して変形でき、従来、巻枠と巻線部の、界
面に発生していた剪断力は、この内枠の変形により大部
分が吸収される。このために、界面剥離が防止され、巻
枠が無いに等しい結果がもたらされる。

第１図に、この発明で使用する巻゛枠の一例を示す。こ
の巻枠１は、外枠２と内枠３とを密着して組合せたもの
であって、外枠２は適当な位置から分解できるようにな
っている。例えば、図の場合、巻胴２ａと両端のフラン
ジ２ｂとがポル）２ｃ等を使って分離可能に接続されて
いる。

この巻枠は、外枠２と内枠３のトータル厚みを、巻線時
の巻線応力と熱処理時の熱応力に耐えて巻線部の形状を
維持するに充分な値に定めであるが、内枠３は、巻線部
に含浸させる樹脂を外枠に付着させない働きをすればよ
く、樹脂硬化後は用をなさないものであり、従って、こ
の内枠は、巻線部の変形に対する追随性を良くするため
に、巻胴３ａ、フランジ３ｂともに金属薄板や金属箔等
で形成して可能な限り肉厚を薄くし、巻枠に要求される
厚み、強度は外枠２でかせぐようにする。

この巻枠１に、ＮｂＳｎ線による巻線部４（第２図）を
形成し、熱処理によりＮｂ３Ｓｎを生成した後、樹脂を
含浸して線材間の隙間を埋め、さらに樹脂硬化後熟枠２
を分解して取外せば、上述した作用効果の得られる第３
図のＮｂ３Ｓｎ超電導コイル５が完成する。

この発明の効果を確認するための比較試験を行ったので
、以下にその結果を記す。

試験は、ＮｂＴｉコイルとＮｂ３Ｓｎコイルを組合せた
内径４０羽、外径１６０＋ｍ、高さ２２０　ｍｍのハイ
ブリッドマグネットを製作し、その励磁を行ったもので
ある。

ＮｂＴｉコイルと組合せたＮｂ３Ｓｎコイルは、従来法
により得られたコイルＡと、本発明の方法によるコイル
Ｂの２種で、Ａのコイルは５ｘｍ厚の一重のステンレス
巻枠を、一方、Ｂのコイルは４．５１１ｉＥ厚みのステ
ンレス製外枠に、０．５ｘｍ厚のステンレス製内枠を組
合せた巻枠を用いた。

この励磁試験におい、て、ＡのコイルをＮｂＴｉコイル
に組込んだマグネットは、９．ＯＴ（テスラ）でクエン
チしたが、Ｂの一コイルを組込んだマグネットは、目的
とする１　０．　Ｑ　Ｔの磁場をクエンチ無く発生させ
ることができた。

〔効　果〕

以上の通り、この発明によれば、外枠と巻線部の樹脂に
よる接着を防止した内枠がコイルに残されるが、この内
枠は薄肉のため巻線部の変形に追随して変形でき、その
変形により、従来、巻枠と巻線部の接着界面部に発生し
ていた剪断力の大部分が吸収されてしまうため、電磁応
力に起因した界面剥離が起こらない。従って、得られた
コイルは安定した励磁が保証され、所期の性能をいかん
なく発揮することができる。

なお、上の説明はＮｂ３Ｓｎ超電導コイルを例にとって
行ったが、この発明は、巻枠への巻線後に熱処理して超
電導化合物を生成し、さらに、樹脂で線材間の隙間を埋
めるコイルの全てに適用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明に用いる巻枠の一例を示す断面図、
第２図は、その巻枠にコイル線材を巻線した状態の断面
図、第３図はこの発明の方法で得られたコイルの断面図
である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　巻胴の両端にフランジを備える分解可能な外枠と、そ
   の巻胴上に保持される薄肉巻胴の両端に外枠のフランジ
   内面に沿う薄肉フランジの付けられた内枠とで構成され
   る二重構造の巻枠に、超電導化合物を生成するための金
   属元素を複合した線をコイル状に巻線した後、熱処理し
   てその線材に超電導化合物を生成し、次いで、線材間の
   隙間を含浸後に硬化させる樹脂によって埋め、しかる後
   、外枠を分解して取外すことから成る超電導コイルの製
   造方法。