JPS6269604A - 超電導コイルの巻線用治具 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は超電導コイルの巻線用治具に関する。

〔発明の背景〕

超電導コイルは、超電導線を多層に密巻きし、その電流
密度を大きくすると、効果良く高磁界を発生することが
できる。

ところが、高電流密度の密巻きした超電導コイルテハ、
トレーニングとデグラデーションと呼ばれるやっかいな
現象が生じ、安定した超電導コイルを得るのが難しくな
る１、トレーニングとは、最初の励磁では超電導コイル
のクエンチ電流が超電導線の短尺試料の臨界電流よりも
低い値であるのに対し、何回もクエンチを繰返えすとク
エンチ電流が少しずつ上昇して行く現象である。またデ
グラテーションとは、クエンチを何回繰返光しても短尺
試料の臨界電流に達しない現象である。

このような不安定な現象の原因は、種々の要因が複雑に
からみ合っていると考えられているが、その中でも、励
磁に伴い、電磁力によって巻線の一部が動き、その時に
発生する摩擦熱が主要因であると考えられる。

従って、安定な超電導コイルを作るには、巻線が電磁力
によっても動かないようにすることが必要であυ、巻線
間に隙間ができないように巻線をできるだけ固く巻く必
要がある。

そのため、超電導線に張力を与えて巻回すことが行なわ
れている１、しかし、この場合、巻回軸に直角な方向で
は隙間をなくすよう固く巻くことができるが、巻回軸に
平行な方向では効果がない。

そこで１巻回軸に平行な方向での隙間をなくすための一
つの方法が特開昭５８−１３８００７号公報で提案され
た。この方法は、超電導線を巻回後、巻線全体を軸方向
に加圧して締付けるものである。

しかし、この方法は、巻線の内部まで均一な力を加える
ことが困難であり、また、局部的に超電導線を損傷させ
る可能性が大きいという問題があシ、多層に超電導線を
巻回したものへの適用は困難である。

また、この状況に対応して、ローラによる連続加圧の巻
線方法及び巻線治具が特願昭５９−２００３５６号明細
書によって提案された。しかし、この方法には、加圧力
及び、加圧ローラの材質に制約がなく、超電導線間の隙
間のみ議論しているため、線材に局所的に大き々力がか
かシ、超電導線本来の性能を著しく低下させる可能性が
あった。

〔発明の目的〕 本発明の目的は、巻回軸に平行な方向の隙間をなくして
安定性に優れた超電導コイルを、線材の性能劣化なしに
得ることのできる巻線用治具を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明は、超電導線に、巻回軸と平行表方向の力をロー
ラにより与えながら巻回しするようにしたものにおいて
、その荷重を、ローラによる線材部の局所面圧が、線材
に働く最大電磁力以下になυ、しかも、巻線時摩擦力以
上に設定したことを特徴とする。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の実施例を図面によって説明する。

第１図に示すように、巻回軸Ｃを中心にして回転するコ
イルボビン１に超電導線２が多層に巻回される。稲々の
巻回方法があるが、いずれにせよ、コイルボビン１の軸
方向に巻回す工程がある。

特願昭５９−２００３５６号明細書に示されるように、
軸方向加圧ローラ４により、軸方向に加圧し、超電導線
間の隙間をなくすことにより、安定性に優れた超電導コ
イルが得られるが、超電導線２は張力及びガイドローラ
３により半径中心方向に押えつけられており、軸方向へ
移動するのに大きな摩擦力を発生する。軸方向加圧ロー
２４は、その摩擦力以上で押す必要があるが、ローラの
材質によっては、ローラと線材の接触点で、局所的に大
きな応力がかかシ、超電導線材の本来の性能を著しく劣
化させる可能性がある。

ガイドロー２３及び張力Ｔによる半径中心方向の力ｔＦ
ｉとすると、軸方向へ移動するときの摩擦力Ｆ１はＦｓ
中０．３Ｆａ程度であり、軸方向荷重Ｆ、はｐ、＞ｙｔ
でなければならない。

今　ｐ、で荷重した時の線材とローラの接点での局所面
圧Ｐｏは、 ここに、 Ｆ、：軸方向荷重（ｋｇ） Ｅ　：　ローラ材ヤング率　（ｋ　ｇ／ｒｎｍ”）ｄ　
：　ローラ幅 ｒｏ二　　ローラ半径 で表わされる。

コイル励磁時の線材最大軸方向電磁力を０２（ｓ　ｇ／
ｍｍ２）とすれば、Ｐｏは、０１以上である必要がなく
、σ、に近い値でなければならない。

このため、最適なローラ形状、材質が決定される。

今、Ｆ、＝Ｏ１５ＦＨにとると、 を満たすｘ　Ｅ＋　ｄ＋　　ｒｏ　が最適なローラ形状
である。

次に具体例を示す。内径１１０ｍｍ、巻線幅４５０ｍｍ
、フランジ外径２１０ｍｍのコイルボビ７１を使用し、
幅４．５ｍｍで厚さＱ、９ｍｍの矩形断面の７　ルマー
ル全面絶縁した（ＨｂＴｉ）極細多心超電導線２を、コ
イルボビン１に巻回して超電導コイルを作った。

加圧用ローラ４の寸法は、直径２ａｍｍで厚さ５ｍｍ、
ヤング率６２ｋｇ／ｍｍ”のＭＣナイロンで作成した。

第２図に同形状のローラを種々の材質で作成した場合の
荷重Ｆ、と局所面圧Ｐｏの関係を示す。

軸方向の摩擦力は、本コイル巻線状況では２ｋｇであシ
、Ｆ、は２ｋｇ以上である必要がある。今ローラをヤン
グ率２１０００ｋｇ／ｍｍ”の５Ｕ８１又は、ヤング率
３５６　ｋｇ／ｍｍ”のシラコンで作成した場合、２ｋ
ｇ以上のＦ、で荷重すると、線材とローラの接点で、５
　ｋｇ／ｍｍ”以上の高い応力が発生し、線材の性能を
劣化させる可能性がある。又、ヤング率３．６ｋｇ／ｍ
ｍ”のポリウレタンで作成した場合、本コイルの最大電
磁力２．２　ｋｇ／ｍｍ２に近い面圧を発生させるため
には、１０ｋｇ以上の大きな荷重で押す必要があシ、ロ
ーラのはずれなどの原因となる可能性がある。

〔発明の効果〕

本発明によれば、巻回軸Ｃに平行な方向の超電導線間の
隙間を線材性能の劣化なしＫ、全体的に除去することが
でき、安定した超電導コイルが得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例の超電導コイルの製作途中
状態を示す図、第２図は、種々のヤング率のローラで荷
重した場合の荷重９局部面圧の関係を示す図である。 １・・・コイルボビン、２・・・［１［Ｅ導線、３・・
・ガイドローラ、４・・・加圧用ローラ、Ｃ・・・巻回
軸。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、超電導線に張力及び巻回軸方向にローラにより加圧
   しながら巻回しする巻線治具において、巻線時の摩擦力
   以上の力で加圧した時、線材部の局所面圧が前記線材に
   働く最大電磁力以下となるヤング率のローラを用いるこ
   とを特徴とする超電導コイルの巻線治具。