JP2000348925A - 強制冷却超伝導コイルの製作方法 - Google Patents

強制冷却超伝導コイルの製作方法

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JP2000348925A
JP2000348925A JP16089999A JP16089999A JP2000348925A JP 2000348925 A JP2000348925 A JP 2000348925A JP 16089999 A JP16089999 A JP 16089999A JP 16089999 A JP16089999 A JP 16089999A JP 2000348925 A JP2000348925 A JP 2000348925A
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coil
conductor
superconducting coil
superconducting
winding
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Shigeru Murai
成 村井
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Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】品質の良好な超伝導コイルを生産能率良く得る
こと。 【解決手段】強制冷却方式超伝導磁石の超伝導コイルを
巻線・成形する方法において、超伝導撚り線ケーブルを
ステンレス帯板材と共に成形溶接してコンジット型の強
制冷却超伝導導体の造管を行なう工程(造管成形工程)
で、当該造管成形工程の後端に、超伝導コイルの巻枠12
を取り付けた巻線機を設置して超伝導コイルの巻線を行
なう。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば核融合装
置、超伝導エネルギー貯蔵、MHD発電装置等に用いら
れる強制冷却方式超伝導磁石の超伝導コイルを巻線・成
形する方法に係り、特に品質の良好な超伝導コイルが生
産能率良く得られるようにした強制冷却超伝導コイルの
製作方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に、強制冷却方式超伝導磁石は、冷
却媒体となる極低温ヘリウムガスを強制的に圧送するス
テンレス製の冷却管(コンジット)の内部に超伝導撚り
線ケーブルを包蔵して、ケーブル断面に設けられた空隙
(ボイド)をヘリウムが流れることによって、導体が超
伝導状態を保つのに必要な冷却が行なわれる構造の超伝
導導体(以下、CIC導体と称する)によってコイルが
作られる。
【0003】CIC導体は、従来、直径1mm程度の断
面に伸線された超伝導素線を数次に撚り線として数百本
構成のケーブルとしたもの(超伝導撚り線ケーブル)
を、ステンレス帯板コイル材を造管する工程で管内部に
包み込むように成形して、ステンレス材の縦溶接、洗
浄、溶接検査等の工程を経て曲げ成形され、輸送に適し
た巻取りドラムに巻き取られてから、コイル製作工程へ
移行させるようにしている。
【0004】一方、コイル製作工程では、上記巻取りド
ラムに巻き取られたCIC導体に対して、必要な気密検
査等を実施した上で、改めて巻線機を用いて必要なコイ
ル形状に巻線成形する。
【0005】図3(a)および(b)は、この種の従来
の強制冷却超伝導導体の製造装置および巻線装置の一例
を示す概念図である。
【0006】図3において、超伝導導体1は、直径1m
m以下の断面に伸線された超伝導素線を数次に撚り線と
して数百本構成のケーブルとしたもの(超伝導撚り線ケ
ーブル)であり、コイルの製作仕様に従って通常1本が
数百メートルの長さに製作される。
【0007】ステンレス帯板コイル材2は、導体を強制
冷却するヘリウムガスを高圧で圧送する管として必要な
厚さ1〜3mm程度の材料をフープコイル状で準備し
て、上記超伝導導体1と並行して造管機の造管部3に送
込まれる。
【0008】造管部3では、特殊なロールベンダによ
り、連続的に上記超伝導ケーブルを包み込むようにして
タマゴ型断面形状に成形される。
【0009】溶接部4では、ステンレス材の縦溶接を行
なう。ここで、上記造管部3から連続的に送り出される
タマゴ型導体のステンレス材の合わせ目を連続的に溶接
するために、自動溶接装置が組み込まれる。この溶接さ
れたコンジット表面は、研磨装置によって表面が平滑に
仕上げられる。
【0010】続いて、成形部5では、導体設計に応じて
組み込まれた成形ローラにより矩形断面に成形が行なわ
れ、さらに洗浄部6において自動洗浄が行なわれ、コン
ジット導体の成形製作が終了する。
【0011】次に、導体が連続して送られている上で、
溶接部分や寸法の検査等を検査装置7により行なった後
に、導体はコイル成形用のベンダー9により、要求され
るコイル形状に巻線され、その後巻取りドラム11に巻
き取られてから、コイル製作工程へ移行される。
【0012】一方、コイル製作工程では、上記巻取りド
ラム11に巻き取られたCIC導体に対して、絶縁装置
8を用いて導体の素線絶縁が行なわれ、コイル成形用の
ベンダー9により、改めて必要なコイル形状に巻線成形
して、超伝導コイル10が巻線される。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上の
ような従来の強制冷却伝導導体による超伝導コイルの製
作方法においては、巻取りドラム11の巻取り形状すな
わち曲げ半径とコイルの巻線形状とは通常異なっている
ので、導体を曲げ直す工程を通すこととなり、CIC導
体のステンレスコンジットおよび超伝導導体には、曲げ
加工が繰り返して施される結果となり、CIC導体の機
械的特性、電気的特性に加工劣化を惹起することが避け
られない。
【0014】また、CIC導体に曲げ加工を施行する時
間と労力が二重にかかっているので、生産の能率が低下
するという問題点がある。
【0015】本発明の目的は、品質の良好な超伝導コイ
ルを生産能率良く得ることが可能な強制冷却超伝導コイ
ルの製作方法を提供することにある。
【0016】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明では、強制冷却方式超伝導磁石の超伝導コイ
ルを巻線・成形する方法において、超伝導撚り線ケーブ
ルをステンレス帯板材と共に成形溶接してコンジット型
の強制冷却超伝導導体の造管を行なう工程(造管成形工
程)で、当該造管成形工程の後端に、超伝導コイルの巻
枠を取り付けた巻線機を設置して超伝導コイルの巻線を
行なうようにしている。
【0017】従って、本発明の強制冷却超伝導コイルの
製作方法においては、造管成形工程の後端に、超伝導コ
イルの巻枠を取り付けた巻線機を設置して超伝導コイル
の巻線を行なうことにより、導体の造管と超伝導コイル
の巻線成形工程を一貫して実施することが可能となる。
【0018】これにより、超伝導導体とステンレスコン
ジットが一体成形された後に、導体を一定の曲率で曲げ
て一旦ドラムに巻き取り、さらにドラムから別に決めら
れた曲率で再度曲げ成形されてコイルに巻くという2重
加工を避けて、製造スペースをコンパクトにしつつ、品
質の良好な超伝導コイルを生産能率良く巻線することが
できる。
【0019】なお、特に上記において、例えば請求項2
に記載したように、巻線機の前段に、導体に継続的に絶
縁処理をするためのテープ巻装置を設置して巻線を行な
うことが好ましい。
【0020】また、例えば請求項3に記載したように、
巻線機の前段に、コンジットの溶接検査装置を設置して
継続的に溶接検査を行なうことが好ましい。
【0021】さらに、例えば請求項4に記載したよう
に、巻線機の前段に、数値制御されて所要のコイル形状
に導体を成形するベンダーを設置することが好ましい。
【0022】さらにまた、例えば請求項5に記載したよ
うに、巻線機の回転速度を、当該巻線機の引き込み部の
導体走行速度が一定となるように制御することが好まし
い。
【0023】
【発明の実施の形態】本発明では、超伝導撚り線ケーブ
ルをステンレス帯板材と共に成形溶接してコンジット型
の強制冷却超伝導導体の造管を行なう工程(造管成形工
程)で、造管成形工程の後端に、超伝導コイルの巻枠を
取り付けた巻線機を設置することによって、導体の造管
と超伝導コイルの巻線成形工程を一貫して実施するもの
である。
【0024】以下、上記のような考え方に基づく本発明
の一実施の形態について、図面を参照して詳細に説明す
る。
【0025】図1は、本実施の形態による強制冷却超伝
導コイルの製作方法を実現するための製造装置の全体構
成例を示す概念図であり、図3と同一要素には同一符号
を付して示している。
【0026】図1において、超伝導導体1は、直径1m
m以下の断面に伸線された超伝導素線を数次に撚り線と
して数百本構成のケーブルとしたもの(超伝導撚り線ケ
ーブル)であり、コイルの製作仕様に従って通常1本が
数百メートルの長さに製作される。
【0027】ステンレス帯板コイル材2は、導体を強制
冷却するヘリウムガスを高圧で圧送する管として必要な
厚さ1〜3mm程度の材料をフープコイル状で準備し
て、上記超伝導導体1と並行して造管機の造管部3に送
込まれる。
【0028】造管部3では、特殊なロールベンダによ
り、連続的に上記超伝導ケーブルを包み込むようにして
タマゴ型断面形状に成形される。
【0029】溶接部4では、ステンレス材の縦溶接を行
なう。
【0030】ここで、上記造管部3から連続的に送り出
されるタマゴ型導体のステンレス材の合わせ目を連続的
に溶接するために、自動溶接装置が組み込まれる。そし
て、この溶接されたコンジット表面は、研磨装置によっ
て表面が平滑に仕上げられる。
【0031】続いて、成形部5では、導体設計に応じて
組み込まれた成形ローラにより矩形断面に成形が行なわ
れ、さらに洗浄部6において自動洗浄が行なわれ、コン
ジット導体の成形製作が終了する。
【0032】次に、導体が連続して送られている上で、
溶接部分や寸法の検査等を検査装置7により継続的に行
なった後に、導体に継続的に絶縁処理をするためのテー
プ巻装置である絶縁装置8を用いて、導体の素線絶縁が
行なわれる。
【0033】ここで、導体の素線絶縁は、例えばエポキ
シプリプレグ処理されたポリイミド絶縁テープを、自動
テーピング装置によって連続的に導体に巻き回してお
き、巻線完了の後に一括してエポキシの加熱硬化が行な
われる。
【0034】次に、絶縁テープを巻かれた導体は、数値
制御されて所要のコイル形状に導体を成形するコイル成
形用のベンダー9により、要求されるコイル形状に巻線
される。
【0035】CIC導体は、ステンレス管によって剛性
が高いので、巻線方法としてはベンダー9によって曲げ
成形され、引き続いて、造管成形工程の後端に設置され
超伝導コイルの巻枠12を取り付けた巻線機の巻枠12
に巻き取りして、超伝導コイル10が巻線される。
【0036】ここで、巻線機の回転速度は、当該巻線機
の引き込み部の導体走行速度が一定となるように制御す
ることが好ましい。
【0037】以上のような構成による本実施の形態の強
制冷却超伝導コイルの製作方法においては、ステンレス
フープ材からコンジットを成形造管する時に、同時に超
伝導ケーブル導体を内蔵するようにしているので、冷却
管に導体を挿入する等の方法に比べて製作が容易とな
り、また超伝導ケーブル導体が製作中に損傷する可能性
も少なくなる。
【0038】さらに、造管成形されたCIC導体の絶縁
ないしは巻線を連続的に実施することができるので、導
体を巻き取りする装置とスペース、導体の運搬に必要な
輸送手段やコイル成形巻線前の導体ドラム設置スペース
等が不要となり、短期間で超伝導ケーブル導体をコイル
の所要形状に巻線することができる。
【0039】従って、本実施の形態の強制冷却超伝導コ
イルの製作方法を採用することにより、超伝導撚り線ケ
ーブルをステンレス帯板材と共に成形溶接してCIC導
体の造管を行なう工程で、造管成形工程と超伝導コイル
の巻線成形工程とを一貫して実施することができる、す
なわちCIC導体を製作して強制冷却超伝導コイルを巻
線する工程を連続的に一貫して施行できるため、超伝導
導体とステンレスコンジットが一体成形された後に、導
体を一定の曲率で曲げて一旦ドラムに巻き取り、さらに
ドラムから別に決められた曲率で再度曲げ成形されてコ
イルに巻くという2重加工を避けて、製造スペースをコ
ンパクトにしつつ、極めて生産能率良く、品質の良好な
超伝導コイルを得ることが可能となる。
【0040】(他の実施の形態)上記実施の形態におい
て、CIC超伝導導体としては、例えば図2(a),
(b)に示すように、断面が矩形のCIC超伝導導体に
限られるものではなく、例えば図2(c)に示すよう
に、断面が丸型・楕円形等の任意の断面を有するCIC
超伝導導体の造管・巻線についても、前述の場合と同様
の方法によって適用することが可能である。
【0041】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の強制冷却
超伝導コイルの製作方法によれば、製造スペースをコン
パクトにしつつ、品質の良好な超伝導コイルを生産能率
良く得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による強制冷却超伝導コイルの製作方法
を実現するための製造装置の一実施の形態を示す概念
図。
【図2】同実施の形態の強制冷却超伝導コイルの製作方
法により実施された超伝導コイルの一例および他の例を
示す断面図。
【図3】従来の強制冷却超伝導導体の製造装置および巻
線装置の一例を示す概念図。
【符号の説明】
1…超伝導導体 2…ステンレス帯板コイル材 3…造管部 4…溶接部 5…成形部 6…洗浄部 7…検査装置 8…絶縁装置 9…ベンダー 10…超伝導コイル 12…巻枠。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 強制冷却方式超伝導磁石の超伝導コイル
    を巻線・成形する方法において、 超伝導撚り線ケーブルをステンレス帯板材と共に成形溶
    接してコンジット型の強制冷却超伝導導体の造管を行な
    う工程(造管成形工程)で、当該造管成形工程の後端
    に、超伝導コイルの巻枠を取り付けた巻線機を設置して
    超伝導コイルの巻線を行なうようにしたことを特徴とす
    る強制冷却超伝導コイルの製作方法。
  2. 【請求項2】 前記請求項1に記載の強制冷却超伝導コ
    イルの製作方法において、 前記巻線機の前段に、導体に継続的に絶縁処理をするた
    めのテープ巻装置を設置して巻線を行なうようにしたこ
    とを特徴とする強制冷却超伝導コイルの製作方法。
  3. 【請求項3】 前記請求項1または請求項2に記載の強
    制冷却超伝導コイルの製作方法において、 前記巻線機の前段に、コンジットの溶接検査装置を設置
    して継続的に溶接検査を行なうようにしたことを特徴と
    する強制冷却超伝導コイルの製作方法。
  4. 【請求項4】 前記請求項1乃至請求項3のいずれか1
    項に記載の強制冷却超伝導コイルの製作方法において、 前記巻線機の前段に、数値制御されて所要のコイル形状
    に導体を成形するベンダーを設置したことを特徴とする
    強制冷却超伝導コイルの製作方法。
  5. 【請求項5】 前記請求項1乃至請求項4のいずれか1
    項に記載の強制冷却超伝導コイルの製作方法において、 前記巻線機の回転速度を、当該巻線機の引き込み部の導
    体走行速度が一定となるように制御するようにしたこと
    を特徴とする強制冷却超伝導コイルの製作方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20020086340A (ko) * 2002-09-02 2002-11-18 이경열 노래방 반주기 마이크 선 자동 청소 릴.
JP2008140905A (ja) * 2006-11-30 2008-06-19 Sumitomo Electric Ind Ltd 超電導コイル

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20020086340A (ko) * 2002-09-02 2002-11-18 이경열 노래방 반주기 마이크 선 자동 청소 릴.
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