JPH07105278B2 - 荷電粒子偏向電磁石用コイルの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、荷電粒子偏向電磁石用コイルの製造方法、
例えばシンクロトロン放射光発生装置などに用いられる
荷電粒子偏向電磁石用コイルの製造方法に関するもので
ある。

［従来の技術］ 第３図は例えば特開昭64−2300号公報に示されたものと
同種の荷電粒子装置の概略構成を示す平面図であり、図
において入射部（図示せず）及び加速部（図示せず）を
経て入射された荷電粒子は、互いに対向する２個の超電
導偏向電磁石（30）により偏向されることにより、図の
ような長円形の軌道（20）上を運動する。

第４図は第３図の超電導偏向電磁石（30）の要部である
超電導コイルを示す構成図、第５図は第４図のＶ−Ｖ線
に沿う矢視断面図であり、図において超電導線（２）を
巻回してなる超電導コイル（１）は、軌道（20）を挟ん
で上下に互いに対向するように配置されている。超電導
コイル（１）は、軌道（20）の外径方向へ向けて凸とな
るように所定の曲率で曲げられ軌道（20）の内径方向側
に位置する内径部（1a）、内径部（1a）と同様に曲げら
れ軌道（20）の外径方向側に位置する外径部（1b）、及
び内径部（1a）と外径部（1b）との間に位置するコイル
端部（1c）に区分される。

上記のように構成された超電導コイル（１）は、例えば
−268℃の極低温に冷却されて超電導状態になる。超電
導状態になった超電導コイル（１）に電流を流すことに
より、数テラスの高い磁束密度の磁界が得られる。この
磁界により、荷電粒子の軌道（20）は図に示すように偏
向される。

次に、上記のような超電導コイル（１）の従来の製造方
法を説明する。

第６図（ａ），（ｂ）は例えば『IEEE・トランザクシャ
ンズ・オン・マグネティクス』（IEEE TRANSACTIONS ON
MAGNETICS,Vol.24,No.2,March 1988）第1230頁〜第123
2頁に示された従来の超電導偏向電磁石の超電導コイル
の製造方法を示す製造途中の図であり、第６図（ａ）は
平面図、第６図（ｂ）は要部側面図である。第７図
（ａ），（ｂ）は第６図の超電導コイルの製造後の状態
を示す図であり、第７図（ａ）は平面図、第７図（ｂ）
は要部側面図である。

この方法においては、まず超電導線（２）を図のXY平面
内で所定回数巻回する。次に、第６図に示すように、こ
の巻回された状態のものを、図のＺ軸方向に２枚作り、
接着固定し、パンケーキユニット（３）を製造する。そ
の後、第７図に示すように、このパンケーキユニット
（３）を、所定の個数図のＺ軸方向に積み重ね、それぞ
れの端末を電気的及び機械的に接続する。このような製
造方法は、一般に『パンケーキ巻き法』と呼ばれる。

次に、第８図は他の従来例による荷電粒子偏向電磁石の
超電導コイルの製造方法を示す超電導コイルの製造途中
の斜視図である。

この方法においては、まず超電導線（２）を図のＺ軸方
向へ所定回数巻き上げて行き１層目を形成し、この後そ
の外周部に沿って２層目を巻き上げる。この後は、所定
の層数になるまで、前の層外周部に沿って巻回して行
く。この製造方法は、一般に『ソレノイド連続巻き法』
と呼ばれる。

なお、上記の各従来例においては、それぞれ巻線治具を
用いて巻回作業が行われるが、その図示は省略した。

［発明が解決しようとする課題］ 上記のような従来の荷電粒子偏向電磁石の超電導コイル
の製造方法のうち、前者の『パンケーキ巻き法』におい
ては、超電導線（２）の接続箇所が多くなるため、接続
抵抗が大きくなってしまい、特に永久電流モードで運転
する場合などに、電流及び発生磁界の減衰が著しいな
ど、超電導コイル（１）の性能が悪くなってしまうとい
う問題点があった。また、後者の『ソレノイド連続巻き
法』においては、内径部（1a）の部分の巻回時に、内径
部（1a）が所定の曲率となるように、外径部（1b）側へ
向けて常に押さえながら巻回しなければならないため、
巻回作業の作業性が低下し、製造に手間がかかるため、
超電導コイル（１）が高価になってしまうという問題点
があった。従来の荷電粒子偏向電磁石の超電導コイルの
製造方法においては、いずれも上記のような問題点があ
るため、これらの問題点を解決しなければならないとい
う課題を有していた。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされ
たもので、導線の接続箇所の増加による性能悪化がな
く、かつ巻回作業の作業性の低下によりコイルが高価に
なるのを防止できる荷電粒子偏向電磁石用コイルの製造
方法を得ることを目的とする。

［課題を解決するための手段］ この発明に係る荷電粒子偏向電磁石用コイルの製造方法
は、内径部が外径部と反対方向へ向けて凸となるように
導線を所定の巻数巻回し、この後外径部側へ向けて所定
の曲率で凸となるように内径部をその一端部から押圧し
ていき変形させる作業を所定回数繰り返し、かつ２回目
以降の巻回工程では、押圧工程後に内径部の他端部に前
層に対して隙間が生じるように内径部の寸法をやや長く
しておき、隙間には絶縁材を挿入するものである。

［作用］ この発明においては、導線を所定の巻数巻回した後、外
径部側へ向けて所定の曲率で凸となるように内径部を変
形することにより、導線の接続箇所の増加、及び巻回作
業の作業性の低下を防止する。

［実施例］ 以下、この発明をその実施例を示す図に基づいて説明す
る。

第１図はこの発明の一実施例による超電導コイルの製造
方法の一工程を示す斜視図、第２図は第１図の他の工程
を示す斜視図であり、第４図と同一又は相当部分には同
一部号を付し、その説明を省略する。

この実施例では、まず超電導線（２）を図のＺ軸方向へ
所定回数巻き上げて行く。このとき、外径部（1b）は所
定の曲率で凸になるように巻回し、内径部（1a）は、第
１図に示すように、外径部（1b）と反対方向へ向けて凸
となるように巻回する。また、この巻回時には、内径部
（1a）の内側に当て板（図示せず）を置き、この当て板
に沿うように内径部（1a）を巻回する。

この後、当て板を除去して、例えば油圧ラム（図示せ
ず）などを用いて内径部（1a）を端から押圧し、内径部
（1a）が前の層に沿って外径部（1b）と同じ方向へ向け
て所定の曲率で凸となるように変形（成型）する。ま
た、前段の巻回時に予め内径部（1a）の寸法をやや長く
しておくことにより、第２図に示すように、押圧後に一
方のコイル端部（1c）に隙間（４）ができるようにす
る。そして、この隙間（４）には、絶縁材（図示せず）
を挿入する。

このように、第１図及び第２図に示すような工程を、所
定の層数になるまで繰り返すことにより、超電導コイル
（１）が製造される。

このような製造方法によれば、超電導線（２）の接続箇
所が、従来の『パンケーキ巻き法』のように、多くなる
ことはなく、このため接続箇所の増加による性能悪化は
なくなる。また、内径部（1a）の部分の巻回作業も、従
来の『ソレノイド連続巻き法』のような手間はかから
ず、このため、巻回作業の作業性の低下によりコイルが
高価になることはなくなる。

また、上記実施例ではコイル端部（1c）に隙間（４）が
できるようにしたので、内径部（1a）を前の層の内径部
（1a）にスムーズに沿わせることができる。さらに、２
カ所のコイル端部（1c）に交互に隙間（４）ができるよ
うに内径部（1a）を押圧すれば、端部磁界が対称になり
好ましい。

なお、外径部（1b）側へ向けて凸となるように変形され
る前の内径部（1a）の各超電導線（２）を、接着固定す
るなどしてもよく、内径部（1a）を前の層の側に押圧す
る際、各超電導線（２）がずれたりせず、作業性がより
向上する。

また、内径部（1a）を前の層に沿って変形させる際、内
径部（1a）の層間を接着してもよく、これにより一度所
定の曲率に変形した内径部（1a）が前の層から浮き上が
ったりするのを防止できる。

さらに、上記実施例では内径部（1a）を所定の曲率に変
形する作業を１層ごとに行ったが、数層まとめて行って
もよい。

さらにまた、上記実施例では導線として超電導線（２）
を示したが、常電導のものでもよい。即ち、常電導コイ
ルにもこの発明は適用できる。

また、上記実施例では荷電粒子偏向電磁石用コイルとし
てビームの軌道（20）に数テラスの磁界を発生させる主
コイルである超電導コイルを示したが、主コイルで発生
する磁界を補正する補正コイルや、主コイルで発生する
磁界強度を補う補助コイルなどにも、この発明は適用で
きる。

さらに、コイル端部（1c）の形状や、導線の断面形状は
特に限定されるものではない。

［発明の効果］ 以上説明したように、この発明の荷電粒子偏向電磁石用
コイルの製造方法は、内径部が外径部と反対方向へ向け
て凸となるように導線を所定の巻数巻回し、この後外径
部側へ向けて所定の曲率で凸となるように内径部を変形
するので、導線の接続箇所の増加による性能悪化がな
く、かつ巻回作業の作業性の低下によりコイルが高価に
なるのを防止でき、また内径部はその一端部から押圧し
ていき変形させるようにし、かつ２回目以降の巻回工程
では、押圧工程後に内径部の他端部に前層に対して隙間
が生じるように内径部の寸法をやや長くしておくように
したので、押圧工程の際に内径部を前の層の内径部にス
ムーズに沿わせることができ、作業性及び品質を向上さ
せることができるなどの効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による超電導コイルの製造
方法の一工程を示す斜視図、第２図は第１図の他の工程
を示す斜視図、第３図は荷電粒子装置の一例の概略構成
を示す平面図、第４図は第３図の超電導偏向電磁石の超
電導コイルを示す構成図、第５図は第４図のＶ−Ｖ線に
沿う矢視断面図、第６図（ａ），（ｂ）は従来の超電導
偏向電磁石の超電導コイルの製造方法の一例を示す製造
途中の図であり、第６図（ａ）は平面図、第６図（ｂ）
は要部側面図である。第７図（ａ），（ｂ）は第６図の
超電導コイルの製造後の状態を示す図であり、第７図
（ａ）は平面図、第７図（ｂ）は要部側面図である。第
８図は他の従来例による荷電粒子偏向電磁石の超電導コ
イルの製造方法を示す超電導コイルの製造途中の斜視図
である。 図において、（１）は超電導コイル、（1a）は内径部、
（1b）は外径部、（２）は超電導線、（20）は軌道であ
る。 なお、各図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】荷電粒子の軌道の内径方向側に配置される
   内径部が前記軌道の外径方向側に配置される外径部と反
   対方向へ向けて凸となるように、導線を所定の巻数巻回
   する巻回工程と、 前記内径部が前記外径部側へ向けて所定の曲率で凸とな
   るように、前記内径部をその一端部から押圧していき変
   形させる押圧工程と を所定回数繰り返し、 かつ２回目以降の巻回工程では、押圧工程後に前記内径
   部の他端部に前層に対して隙間が生じるように前記内径
   部を寸法をやや長くしておき、前記隙間には絶縁材を挿
   入することを特徴とする荷電粒子偏向電磁石用コイルの
   製造方法。