JPH0235442B2 - - Google Patents
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- JPH0235442B2 JPH0235442B2 JP56098969A JP9896981A JPH0235442B2 JP H0235442 B2 JPH0235442 B2 JP H0235442B2 JP 56098969 A JP56098969 A JP 56098969A JP 9896981 A JP9896981 A JP 9896981A JP H0235442 B2 JPH0235442 B2 JP H0235442B2
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F6/00—Superconducting magnets; Superconducting coils
- H01F6/06—Coils, e.g. winding, insulating, terminating or casing arrangements therefor
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は超電導コイルの製造方法の改良に関す
るものである。
るものである。
従来超電導コイルの製造方法としては、ガラス
基材に熱硬化性樹脂を含浸してＢステージの状態
にしたプリプレグテープや、有機合成フイルムの
両面に上記と同様なプリプレグ処理を行つた絶縁
テープを巻回したテープ巻線を用いてコイル巻
後、加熱加圧してコイル線材と絶縁テープとを接
着せしめて一体にリジツドに成型する方法が多く
とられてきた。然しながらこの製造方法による超
電導コイルは次のような欠点があつた。即ちこの
コイルをマグネツト構造体に組込み、液体He温
度まで冷却した場合、コイルの支持部材となる鉄
芯、ステンレスカラ等のマグネツト構造体との熱
膨脹係数との違いから必ずコイルと該支持部材と
の間に間〓を生ずる。この間〓は通電した場合電
磁力により、コイルがマグネツト中で動くことか
ら超電導の不安定要因となる。又コイルにプレス
トレスをかけて、冷却しても間〓を生じない処ま
で押えこむことは超電導線材とテープ間の接着層
にクラツクが生じ逆に冷却時のクエンチの原因と
なる。しかも線材の周囲を完全に熱硬化性樹脂又
は熱可塑性樹脂にて固めることは線材と冷媒の熱
的接触を極めて阻害し冷媒の冷却効果を著しく妨
害するばかりでなく線材をリジツドに固定したた
めに線材にかかる電磁力に対して局部的に線材自
体がクエンチのおこらない範囲での迫従が不可能
となる。また繰り返し電磁力を受けているうちに
線材の周囲を埋めている樹脂にクラツク等が入
り、このクラツクからクエンチが発生してコイル
を破損する可能性がある。
基材に熱硬化性樹脂を含浸してＢステージの状態
にしたプリプレグテープや、有機合成フイルムの
両面に上記と同様なプリプレグ処理を行つた絶縁
テープを巻回したテープ巻線を用いてコイル巻
後、加熱加圧してコイル線材と絶縁テープとを接
着せしめて一体にリジツドに成型する方法が多く
とられてきた。然しながらこの製造方法による超
電導コイルは次のような欠点があつた。即ちこの
コイルをマグネツト構造体に組込み、液体He温
度まで冷却した場合、コイルの支持部材となる鉄
芯、ステンレスカラ等のマグネツト構造体との熱
膨脹係数との違いから必ずコイルと該支持部材と
の間に間〓を生ずる。この間〓は通電した場合電
磁力により、コイルがマグネツト中で動くことか
ら超電導の不安定要因となる。又コイルにプレス
トレスをかけて、冷却しても間〓を生じない処ま
で押えこむことは超電導線材とテープ間の接着層
にクラツクが生じ逆に冷却時のクエンチの原因と
なる。しかも線材の周囲を完全に熱硬化性樹脂又
は熱可塑性樹脂にて固めることは線材と冷媒の熱
的接触を極めて阻害し冷媒の冷却効果を著しく妨
害するばかりでなく線材をリジツドに固定したた
めに線材にかかる電磁力に対して局部的に線材自
体がクエンチのおこらない範囲での迫従が不可能
となる。また繰り返し電磁力を受けているうちに
線材の周囲を埋めている樹脂にクラツク等が入
り、このクラツクからクエンチが発生してコイル
を破損する可能性がある。
本発明はかかる欠点を改善せんとして鋭意研究
を行なつた結果、安定性の高い超電導コイルを製
造する方法を見出したものである。即ち本発明方
法は、予め片面に合成樹脂接着剤を塗布した有機
合成フイルムを該塗布面を線材の外側になる様に
巻回した超電導線を用いてコイル巻型に整列巻し
た後、ヒートプレス加熱、加圧を加えてキユアし
て超電導コイルを成形した後、鉄芯、ステンレス
カラー等のマグネツト構造体に圧力を加えながら
組込むことを特徴とする超電導コイルの製造方法
である。
を行なつた結果、安定性の高い超電導コイルを製
造する方法を見出したものである。即ち本発明方
法は、予め片面に合成樹脂接着剤を塗布した有機
合成フイルムを該塗布面を線材の外側になる様に
巻回した超電導線を用いてコイル巻型に整列巻し
た後、ヒートプレス加熱、加圧を加えてキユアし
て超電導コイルを成形した後、鉄芯、ステンレス
カラー等のマグネツト構造体に圧力を加えながら
組込むことを特徴とする超電導コイルの製造方法
である。
本願発明方法はポリエステル、ポリイミド等の
有機合成フイルムの片面のみを例えば熱硬化性樹
脂によるＢステージ状態のもの、或は熱可塑性樹
脂の合成樹脂接着剤にてプリプレグ処理したテー
プを超電導平角成形撚線、超電導平角線又は丸線
の外周に該接着剤の塗布層を外側にして巻回し、
コイル成形時は絶縁テープ間のみの接着力のみに
てコイル形状を維持し、その後のハンドリングを
容易ならしめ、該線材と絶縁テープ間の樹脂の接
着はフリーの状態とし、鉄芯もしくはステンレス
カラー等のマグネツト構造体に組みこむ際に、予
め冷却による収縮量を予測して冷却後も十分コイ
ルを固定せしめるプレス圧力にてコイルをマグネ
ツト構造体に組み込むというものである。
有機合成フイルムの片面のみを例えば熱硬化性樹
脂によるＢステージ状態のもの、或は熱可塑性樹
脂の合成樹脂接着剤にてプリプレグ処理したテー
プを超電導平角成形撚線、超電導平角線又は丸線
の外周に該接着剤の塗布層を外側にして巻回し、
コイル成形時は絶縁テープ間のみの接着力のみに
てコイル形状を維持し、その後のハンドリングを
容易ならしめ、該線材と絶縁テープ間の樹脂の接
着はフリーの状態とし、鉄芯もしくはステンレス
カラー等のマグネツト構造体に組みこむ際に、予
め冷却による収縮量を予測して冷却後も十分コイ
ルを固定せしめるプレス圧力にてコイルをマグネ
ツト構造体に組み込むというものである。
樹脂は本来超電導コイルの性能上不要であるが
組立等のハンドリングの過程で形状を維持するた
めに用いられている。本発明により得られた超電
導コイルは線材同志が絶縁テープの外側だけで互
いに接着し絶縁テープと線材は未接着であるため
コイルのハンドリング時には必要な形状を保つこ
とができ、励磁中には線材の滑らかな動きを可能
にし、且つ冷却特性も向上する。この結果ガラス
基材に樹脂を含浸したテープやフイルムの両面に
プリプレグ処理を施してある絶縁テープを用いた
従来コイルに較べ不安定を著しく改善し、高性能
の超電導コイルの制作が可能になる等顕著な効果
を有する。
組立等のハンドリングの過程で形状を維持するた
めに用いられている。本発明により得られた超電
導コイルは線材同志が絶縁テープの外側だけで互
いに接着し絶縁テープと線材は未接着であるため
コイルのハンドリング時には必要な形状を保つこ
とができ、励磁中には線材の滑らかな動きを可能
にし、且つ冷却特性も向上する。この結果ガラス
基材に樹脂を含浸したテープやフイルムの両面に
プリプレグ処理を施してある絶縁テープを用いた
従来コイルに較べ不安定を著しく改善し、高性能
の超電導コイルの制作が可能になる等顕著な効果
を有する。
次に本発明の実施例について説明する。
実施例
第１図に示す如く厚さ25μのカプトン或はマイ
ラー等のフイルム２の片面にエポキシ樹脂３を塗
布しＢ−Stageの状態に半硬化せしめた合成樹脂
テープ１を、第２図に示す如く平角成形撚線４上
に該樹脂層が外側になるように該フイルム１を巻
回したテープ巻線５によりビームトランスポート
用超電導ダイポールマグネツトを製作したもので
ある。
ラー等のフイルム２の片面にエポキシ樹脂３を塗
布しＢ−Stageの状態に半硬化せしめた合成樹脂
テープ１を、第２図に示す如く平角成形撚線４上
に該樹脂層が外側になるように該フイルム１を巻
回したテープ巻線５によりビームトランスポート
用超電導ダイポールマグネツトを製作したもので
ある。
なおこの場合コイル形状はビーム通過方向に長
い、くら型形状をなすものであり、特にコイル直
線部はコイル通電時非常に大きな電磁力をうける
ことからコイルを鉄芯に組込みマグネツト全体を
LHe温度まで冷却した状態でも通電時にかかる
電磁力以上の力で保持されている必要がある。そ
のためコイル直線部の成形にあたつてはこの点を
留意してコイルプレス成形変位量とプレス圧力の
関係とを予め十分見極めておく必要がある。
い、くら型形状をなすものであり、特にコイル直
線部はコイル通電時非常に大きな電磁力をうける
ことからコイルを鉄芯に組込みマグネツト全体を
LHe温度まで冷却した状態でも通電時にかかる
電磁力以上の力で保持されている必要がある。そ
のためコイル直線部の成形にあたつてはこの点を
留意してコイルプレス成形変位量とプレス圧力の
関係とを予め十分見極めておく必要がある。
又第３図はコイルをヒートプレス６にて加熱成
形の状態を示す断面図である。即ちテープ巻線５
をヒータ７の埋込まれている巻型８に直接巻回
し、所定ターン数巻終つた状態で側板９をあてが
い該巻線が横方向にずれるのを矯正してコイルを
形成する。然る後このコイルの上下方向からヒー
トプレスにより加熱キユアする。
形の状態を示す断面図である。即ちテープ巻線５
をヒータ７の埋込まれている巻型８に直接巻回
し、所定ターン数巻終つた状態で側板９をあてが
い該巻線が横方向にずれるのを矯正してコイルを
形成する。然る後このコイルの上下方向からヒー
トプレスにより加熱キユアする。
なおこの場合コイル形成におけるテープ巻線の
積み重ね方向の寸法をＨとすれば、Ｈはプレスに
て加熱キユアした直後と、プレス圧力を除去した
ときとは当然寸法を異にするものである。従つて
コイルを鉄芯に組込む前に予めプレスキユア後の
テープ巻線の積み重ね方向における実用的な弾性
係数を求めておけばマグネツト全体を冷却した場
合に生ずる鉄芯とコイルとの収縮量の差を吸収し
且つコイルを十分保持しうるコイル変位量を決め
ることができる。第４図はテープ巻線の圧縮変位
量とプレス圧との関係を示すものである。
積み重ね方向の寸法をＨとすれば、Ｈはプレスに
て加熱キユアした直後と、プレス圧力を除去した
ときとは当然寸法を異にするものである。従つて
コイルを鉄芯に組込む前に予めプレスキユア後の
テープ巻線の積み重ね方向における実用的な弾性
係数を求めておけばマグネツト全体を冷却した場
合に生ずる鉄芯とコイルとの収縮量の差を吸収し
且つコイルを十分保持しうるコイル変位量を決め
ることができる。第４図はテープ巻線の圧縮変位
量とプレス圧との関係を示すものである。
図中、横軸はプレス圧力、縦軸は基準点からの
寸法を表わすものであるδO、及びδPは各々プレス
圧力が０及びPOの時の寸法である。
寸法を表わすものであるδO、及びδPは各々プレス
圧力が０及びPOの時の寸法である。
第６図は前述の寸法により加熱キユアされた、
コイルを構造体に組込む状態を示す断面図であ
る。下部ヨーク１２と側面部ヨーク１４を締付ボ
ルト１５にて強固に一体化し、その中央に真空チ
ヤンバー１３を配置した。１３と１４との間に生
じたギヤツプにコイル５及び絶縁板１６を挿入し
た。更にコイル５と下部ヨーク１２との間には厚
さｔのスペーサー１７を挿入し、且つコイルの上
部にも厚さｔのスペーサ１７を置いた後に、図示
してないが適当な吊上装置を用いて、上部ヨーク
１１をこれらの上に置いた。この後に上部ヨーク
１１と側面部ヨーク１４の接合面が完全に一致す
るまで締付ボルト１５′により締付固定し第５図
の状態とした。
コイルを構造体に組込む状態を示す断面図であ
る。下部ヨーク１２と側面部ヨーク１４を締付ボ
ルト１５にて強固に一体化し、その中央に真空チ
ヤンバー１３を配置した。１３と１４との間に生
じたギヤツプにコイル５及び絶縁板１６を挿入し
た。更にコイル５と下部ヨーク１２との間には厚
さｔのスペーサー１７を挿入し、且つコイルの上
部にも厚さｔのスペーサ１７を置いた後に、図示
してないが適当な吊上装置を用いて、上部ヨーク
１１をこれらの上に置いた。この後に上部ヨーク
１１と側面部ヨーク１４の接合面が完全に一致す
るまで締付ボルト１５′により締付固定し第５図
の状態とした。
第６図でコイルに圧縮変位を加える状態を説明
するため下記の様に記号を定める。
するため下記の様に記号を定める。
H0：加熱キユア後プレス圧力を除去した時の
室温におけるコイル高さ H1：室温における側面ヨークの高さ δC：室温から液体He温度まで冷却した時のコ
イル高さH0の収縮量 δY：室温から液体He温度まで冷却した時の側
面部ヨークの高さH1の収縮量 ｔ：スペーサー１７の厚さ ここでコイル高さH0と上下のスペーサー厚さ
ｔとの和及び側面部ヨーク高さは、 H0＋2t＞H1 の関係を満す状態とし、上部ヨーク１１を締付け
ることによりH0＋2tをH1としたものである。従
つてコイルは室温でH0＋2t−H1だけ圧縮された
状態となつている。これを液体He温度まで冷却
するとコイルと側面部ヨークはそれぞれ収縮する
のでH0＋2tは、H0＋2t−δCに、H1はH0−δYとな
るので冷却状態でコイルに加えられる圧縮変位は H0＋2t−δC−（H1−δY） となる。
室温におけるコイル高さ H1：室温における側面ヨークの高さ δC：室温から液体He温度まで冷却した時のコ
イル高さH0の収縮量 δY：室温から液体He温度まで冷却した時の側
面部ヨークの高さH1の収縮量 ｔ：スペーサー１７の厚さ ここでコイル高さH0と上下のスペーサー厚さ
ｔとの和及び側面部ヨーク高さは、 H0＋2t＞H1 の関係を満す状態とし、上部ヨーク１１を締付け
ることによりH0＋2tをH1としたものである。従
つてコイルは室温でH0＋2t−H1だけ圧縮された
状態となつている。これを液体He温度まで冷却
するとコイルと側面部ヨークはそれぞれ収縮する
のでH0＋2tは、H0＋2t−δCに、H1はH0−δYとな
るので冷却状態でコイルに加えられる圧縮変位は H0＋2t−δC−（H1−δY） となる。
この時、
H0＋2t−δC−（H1−δY）＝δP−δO
の関係を満すようにスペーサ圧さｔを選定し、寸
法調整を行えば第４図からδPに対応するP0のプレ
ス圧力を加えた状態が得られる。
法調整を行えば第４図からδPに対応するP0のプレ
ス圧力を加えた状態が得られる。
なお実施例においては巻型からコイルを取りは
ずしてからマグネツト構造体に組込み締付けてい
るが、コイルと巻型を一体にしてマグネツト構造
体に組込み締付けてから巻型を取りはずしてもよ
いし、巻型とマグネツト構造体が兼用されてもよ
い。
ずしてからマグネツト構造体に組込み締付けてい
るが、コイルと巻型を一体にしてマグネツト構造
体に組込み締付けてから巻型を取りはずしてもよ
いし、巻型とマグネツト構造体が兼用されてもよ
い。
本発明により製作したコイルは、液体He温度
に冷却してもコイルの各線材間に圧縮応力が加わ
つているので、励磁によりコイルに電磁力が作用
しても、構造体内部で動きにくくなり、従来のマ
グネツトよりも性能が向上する。また、加熱キユ
アにより各線材が接着しているためコイルの形状
が維持されているので、ハンドリングが容易であ
るにもかかわらず各線材と絶縁材とが樹脂で接着
していないので励磁中に線材にかかる電磁力に対
してクエンチの起らない範囲での微少の変位を可
能にするなどの効果を有する。
に冷却してもコイルの各線材間に圧縮応力が加わ
つているので、励磁によりコイルに電磁力が作用
しても、構造体内部で動きにくくなり、従来のマ
グネツトよりも性能が向上する。また、加熱キユ
アにより各線材が接着しているためコイルの形状
が維持されているので、ハンドリングが容易であ
るにもかかわらず各線材と絶縁材とが樹脂で接着
していないので励磁中に線材にかかる電磁力に対
してクエンチの起らない範囲での微少の変位を可
能にするなどの効果を有する。
第１図は本発明方法においてテープ巻線に使用
するフイルムの断面図、第２図は本発明方法にお
いて使用するテープ巻線の１部切欠斜視図、第３
図は本発明方法においてテープ巻線によるコイル
をヒートプレスによりキユアする工程の概略説明
図、第４図はプレス圧力とコイル変位量との関係
曲線図、第５図は本発明方法によるコイルをマグ
ネツト構造体に組込んだ状態の概略説明図、第６
図は、加熱キユアされたコイルを構造体に組込む
状態を示す断面図である。 １……接着剤塗布テープ、２……合成樹脂フイ
ルム、３……合成樹脂接着剤、４……超電導線、
５……コイル、６……ヒートプレス、７……ヒー
ター、８……巻型、９……側板、１０……マグネ
ツト構造体、１１……上部ヨーク、１２……下部
ヨーク、１３……真空チヤンバー。
するフイルムの断面図、第２図は本発明方法にお
いて使用するテープ巻線の１部切欠斜視図、第３
図は本発明方法においてテープ巻線によるコイル
をヒートプレスによりキユアする工程の概略説明
図、第４図はプレス圧力とコイル変位量との関係
曲線図、第５図は本発明方法によるコイルをマグ
ネツト構造体に組込んだ状態の概略説明図、第６
図は、加熱キユアされたコイルを構造体に組込む
状態を示す断面図である。 １……接着剤塗布テープ、２……合成樹脂フイ
ルム、３……合成樹脂接着剤、４……超電導線、
５……コイル、６……ヒートプレス、７……ヒー
ター、８……巻型、９……側板、１０……マグネ
ツト構造体、１１……上部ヨーク、１２……下部
ヨーク、１３……真空チヤンバー。
Claims (1)
- １ 片面に合成樹脂接着剤を塗布した有機合成フ
イルムを、超電導線の外周に該塗布面が外側にな
るように巻回したテープ巻線をコイル巻型に整列
巻した後、ヒートプレスにてキユアして超電導コ
イルを成形した後、鉄芯、ステンレスカラ等のマ
グネツト構造体に圧力を加えながら組込むことを
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 |
|---|---|---|---|
| JP56098969A JPS58105A (ja) | 1981-06-25 | 1981-06-25 | 超電導コイルの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56098969A JPS58105A (ja) | 1981-06-25 | 1981-06-25 | 超電導コイルの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58105A JPS58105A (ja) | 1983-01-05 |
| JPH0235442B2 true JPH0235442B2 (ja) | 1990-08-10 |
Family
ID=14233876
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56098969A Granted JPS58105A (ja) | 1981-06-25 | 1981-06-25 | 超電導コイルの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58105A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6177305A (ja) * | 1984-09-21 | 1986-04-19 | Hitachi Ltd | 超電導コイルの製造方法 |
| US4702071A (en) * | 1985-06-28 | 1987-10-27 | Rolls-Royce Plc | Inlet particle separator |
| JPS62229806A (ja) * | 1986-03-28 | 1987-10-08 | Japan Atom Energy Res Inst | 超電導コイルの製造方法 |
| WO2011129325A1 (ja) * | 2010-04-16 | 2011-10-20 | 株式会社フジクラ | 超電導コイル及びその製造方法 |
-
1981
- 1981-06-25 JP JP56098969A patent/JPS58105A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58105A (ja) | 1983-01-05 |
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