JP2008026234A - Method and detector for detecting defective insulation - Google Patents

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剛三 藤野
Toru Okazaki
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method and a detector for detecting defective insulation capable of measuring an impedance of a superconductive coil to detect quantitatively defective insulation. <P>SOLUTION: The impedance is measured by an impedance computing means, by making a low current of an alternating current with 100 Hz or more to 150 Hz or less of high-frequency wave and 1 A or more to 10 A or less of current flow from a constant current power source, in the detection of the defective insulation in the superconductive coil wound double-pancake-coil-likely with a band-like super conductor having a super conductive material coated with an insulating material, and the generation of the defective insulation is determined in a transition part of an inner circumferential turn successive in two layers of coil parts of a double pancake coil, by an insulation defect detecting means, when the measured impedance is a set value or less. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、超導電体コイルにおける絶縁不良検出方法および装置に関し、詳しくは、ダブルパンケーキコイルの形状で巻線された超電導体コイルの内周渡り部に絶縁不良が発生しているか否かを検出するものである。   The present invention relates to an insulation failure detection method and apparatus in a superconductor coil, and more specifically, whether or not insulation failure has occurred in an inner peripheral portion of a superconductor coil wound in the shape of a double pancake coil. It is to detect.

従来より超電導体コイルにおいて、絶縁不良が発生し超導電材同士が接触すると、超電導体コイルに閉回路が構成され、該閉回路に電流が流れることにより異常発熱が起こるという問題がある。
このため、超電導体コイルにおいて絶縁を確保するための様々な方法が提供されている。例えば、特開平7−86026号公報(特許文献1)では、超電導線材と絶縁テープを共巻きして超電導マグネットを製造する方法が提供されている。
前記製造方法は、超電導線材の幅をWs、厚みをTとした場合、絶縁テープは幅WtをWs+T以上とし、既に巻終えた下層の超電導線材と隣接する超電導線材とを絶縁テープが被覆するように巻回して、各超電導線材同士を絶縁している。
Conventionally, in a superconductor coil, when insulation failure occurs and superconducting materials come into contact with each other, there is a problem that a closed circuit is formed in the superconductor coil and abnormal heat is generated due to current flowing through the closed circuit.
For this reason, various methods for ensuring insulation in the superconductor coil are provided. For example, Japanese Patent Laid-Open No. 7-86026 (Patent Document 1) provides a method of manufacturing a superconducting magnet by winding a superconducting wire and an insulating tape together.
In the manufacturing method, when the width of the superconducting wire is Ws and the thickness is T, the insulating tape has a width Wt equal to or greater than Ws + T, and the insulating tape covers the superconducting wire adjacent to the lower superconducting wire that has already been wound. The superconducting wires are insulated from each other.

特開平7−86026号公報JP 7-86026 A

前記のように、製造時において絶縁不良が発生しない製造方法が提供されているが、超導電体コイルがダブルパンケーキコイルの形状とされる場合、上下に積層される2層のコイル部を連続する内周ターンの渡り部等では、超導電体が傾斜して巻かれ、その帯状の幅方向の両端エッジが上下層のコイルに接触するために絶縁不良が最も発生しやすい箇所となっている。また、この渡り部で絶縁不良が発生すると、前記したように、閉回路が形成され、大きな誘導電流が流れて異常発熱を発生する。そのため、製造されたダブルパンケーキコイルの形状の超電導体コイルにおいて、内周渡り部について、絶縁不良を検査して品質管理を行う必要がある。   As described above, a manufacturing method is provided in which an insulation failure does not occur at the time of manufacturing. However, when the superconductor coil has a double pancake coil shape, two layers of coil portions stacked one above the other are continuously formed. In the transition part of the inner turn, etc., the superconductor is inclined and wound, and both end edges in the width direction of the belt are in contact with the upper and lower coils, so that insulation failure is most likely to occur. . Further, when an insulation failure occurs at the crossing portion, as described above, a closed circuit is formed, and a large induced current flows and abnormal heat generation occurs. Therefore, in the manufactured superconductor coil in the shape of a double pancake coil, it is necessary to perform quality control by inspecting an insulation defect in the inner periphery crossing portion.

超電導体コイルの絶縁不良を検査する方法として、超電導体コイルを液体窒素中に浸し、絶縁不良が発生している場合は接触部分において液体窒素が沸騰することを利用して、目視で液体窒素の状態を観察する方法が考えられる。
しかし、超導電線材の接触部分が非常に小さい場合、容器と窒素の接触部分の沸騰など周囲の沸騰と見分けが付かず、絶縁不良の検出が困難である。さらに、目視に頼っているため、絶縁不良の検出精度が検査員の能力に左右され客観性が保証されないという問題がある。
As a method for inspecting the insulation failure of the superconductor coil, the superconducting coil is immersed in liquid nitrogen. A method of observing the state can be considered.
However, when the contact portion of the superconducting wire is very small, it cannot be distinguished from the surrounding boiling such as the boiling of the contact portion between the container and nitrogen, and it is difficult to detect an insulation failure. Furthermore, since it relies on visual observation, there is a problem that the detection accuracy of insulation failure depends on the ability of the inspector and the objectivity is not guaranteed.

本発明は前記問題に鑑みてなされたものであり、目視等の方法に頼らず、特に、絶縁不良が発生しやすい前記ダブルパンケーキの渡り部における絶縁不良の発生の有無を定量的に検出できる絶縁不良検出方法および装置を提供することを課題としている。   The present invention has been made in view of the above problems, and does not rely on a method such as visual observation, and in particular, can quantitatively detect the presence or absence of insulation failure at the transition portion of the double pancake where insulation failure is likely to occur. It is an object of the present invention to provide an insulation failure detection method and apparatus.

前記課題を解決するため、本発明は、超電導材が絶縁材で被覆された帯状の超電導体が、ダブルパンケーキコイルの形状で巻線された超電導体コイルにおける絶縁不良検出方法であって、
100Hz以上150Hz以下の高周波で且つ1A以上10A以下の交流の低電流を通電して、測定されるインピーダンスが設定値以下であると、前記ダブルパンケーキコイルの2層のコイル部を連続する内周ターンの渡り部が絶縁不良として検出していることを特徴とする超電導体コイルの絶縁不良検出方法を提供している。
In order to solve the above-mentioned problem, the present invention is a method for detecting an insulation failure in a superconductor coil in which a superconductor coated with a superconducting material is covered with an insulating material and wound in the shape of a double pancake coil,
The inner circumference of the double pancake coil that is continuous between the two layers of the double pancake coil when a high frequency of 100 Hz to 150 Hz and a low current of AC of 1 A to 10 A are applied and the measured impedance is less than a set value. There is provided a method of detecting insulation failure of a superconductor coil, characterized in that a turnover portion is detected as insulation failure.

前記のように、所定の交流電流を通電して検出対象の超電導体コイルのインピーダンスを測定し、予め定めた設定値よりもインピーダンスが小さければ、絶縁不良が発生しているとして検出している。このように、絶縁不良の検出に超電導体コイルのインピーダンスを用いているので、絶縁不良の検出を定量的に行うことができ、検出の客観性を保証することができる。   As described above, a predetermined alternating current is applied to measure the impedance of the superconductor coil to be detected. If the impedance is smaller than a predetermined set value, it is detected that an insulation failure has occurred. Thus, since the impedance of the superconductor coil is used to detect insulation failure, insulation failure can be detected quantitatively, and objectivity of detection can be guaranteed.

具体的には、前記設定値は、120Hzで2Aの通電時において、前記測定されるインピーダンスが非絶縁不良時に測定されるインピーダンスの50%とし、50%以下の場合は絶縁不良が発生しとして規定している。
あるいは/および、120Hzで5A通電時において、前記測定されるインピーダンスが非絶縁不良時に測定されるインピーダンスの85%とし、85%以下の場合は絶縁不良が発生していると規定している。
前記した測定条件の交流電流の周波数および電流量、さらに、前記測定条件に応じた前記設定値は、後述するように、本発明者が繰り返し実験で知見したものである。
Specifically, the set value is defined as 50% of the impedance measured when the non-insulation failure occurs when the current is energized at 120 Hz and 2 A, and if it is 50% or less, the insulation failure occurs. is doing.
Alternatively, and / or at the time of 5 A energization at 120 Hz, the measured impedance is 85% of the impedance measured at the time of non-insulation failure, and if it is 85% or less, it is defined that insulation failure has occurred.
The frequency and current amount of the alternating current under the above-described measurement conditions, and the set values according to the measurement conditions are what the inventors have found through repeated experiments, as will be described later.

また、本発明では、超電導材が絶縁材で被覆された帯状の超電導体が、ダブルパンケーキコイルの形状で巻線された超電導体コイルにおける絶縁不良検出装置として、

前記超電導体コイルに、100Hz以上150Hz以下の高周波で且つ1A以上10A以下の交流の低電流を通電する定電流電源と、

前記定電流電源に接続して、前記超電導体コイルのインピーダンスを測定するインピーダンス演算手段と、

前記インピーダンス演算手段に接続して、測定された前記超電導体コイルのインピーダンスと、予め設定したインピーダンスとを比較して、前記超電導体コイルの絶縁不良の有無を検出する絶縁不良検出手段と、
を備えていることを特徴とする超電導体コイルの絶縁不良検出装置を提供している。
Further, in the present invention, a strip-shaped superconductor in which the superconducting material is covered with an insulating material is used as an insulation failure detection device in a superconductor coil wound in the shape of a double pancake coil.

A constant current power source for supplying a high current of 100 Hz to 150 Hz and a low AC current of 1 A to 10 A to the superconductor coil;

Impedance calculating means for measuring the impedance of the superconductor coil connected to the constant current power source,

Insulation failure detection means for detecting the presence or absence of insulation failure of the superconductor coil by connecting to the impedance calculation means, comparing the impedance of the measured superconductor coil with a preset impedance,
An insulation failure detection device for a superconductor coil is provided.

前述したように、本発明によれば、超電導体コイルのインピーダンスを測定して、予め定めた設定値と比較して絶縁不良を検出する構成としているため、絶縁不良の検出を定量的に行い、検出の客観性を保証することができる。   As described above, according to the present invention, the impedance of the superconductor coil is measured, and the insulation failure is detected by comparison with a predetermined set value. Therefore, the insulation failure is quantitatively detected, The objectivity of detection can be guaranteed.

本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図1乃至図4は本発明の実施形態を示す。
絶縁不良検出装置10は、定電流電源11と、定電流電源11に接続したCPU12からなり、CPU12は定電流電源11に接続したインピーダンス演算手段13と、インピーダンス演算手段13に接続した絶縁不良検出手段14からなる。また、検出対象である超電導体コイル20は、絶縁不良検出装置10の定電流電源11に接続している。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
1 to 4 show an embodiment of the present invention.
The insulation failure detection apparatus 10 includes a constant current power supply 11 and a CPU 12 connected to the constant current power supply 11. The CPU 12 includes an impedance calculation means 13 connected to the constant current power supply 11 and an insulation failure detection means connected to the impedance calculation means 13. 14 Further, the superconductor coil 20 to be detected is connected to the constant current power source 11 of the insulation failure detection device 10.

超電導体コイル20は、超電導材が絶縁材で被覆された帯状の超電導線材を、図2に示すように、第1コイル部30aと第2コイル部30bの二層からなるダブルパンケーキコイルの形状で巻線している。
前記二層の第1コイル30aと第2コイル30bとは、第1コイル部30aの最内周と第2コイル部30bの最内周とを斜めに延びる渡り部30cを設けて接続している。
As shown in FIG. 2, the superconductor coil 20 is a band-shaped superconducting wire in which a superconducting material is covered with an insulating material. Winding with.
The two layers of the first coil 30a and the second coil 30b are connected by providing a bridge portion 30c extending obliquely between the innermost circumference of the first coil portion 30a and the innermost circumference of the second coil portion 30b. .

前記ダブルパンケーキ形状の超導電体コイル20では、前記したように、絶縁不良は渡り部30cにおいて最も発生しやすく、かつ、渡り部に絶縁不良が発生すると異常発熱を発生する。よって、前記絶縁不良検出装置10は、超電導体コイル20の渡り部30cにおいて超導電線材同士が接触して絶縁不良であることを検出するものとしている。   In the double pancake-shaped superconductor coil 20, as described above, the insulation failure is most likely to occur in the crossover portion 30c, and abnormal heat generation occurs when the insulation failure occurs in the crossover portion. Therefore, the insulation failure detection apparatus 10 detects that insulation failure is caused by contact between superconducting wires at the transition portion 30c of the superconductor coil 20.

つぎに、前記絶縁不良検出装置10を用いて前記渡り部30cの絶縁不良の有無の検出方法の原理を説明する。   Next, the principle of a method for detecting the presence or absence of insulation failure in the crossover portion 30c using the insulation failure detection device 10 will be described.

まず、超導電体コイル20の渡り部30cに超導電線材同士が接触して絶縁不良が発生した場合と、絶縁不良が発生していない場合とにおけるインピーダンスの値を測定し、絶縁不良が発生していない正常時におけるインピーダンスの値に対して絶縁不良時のインピーダンスの値の相関関係のデータを下記の実験より取得した。   First, impedance values are measured when the superconducting wires are in contact with each other at the transition portion 30c of the superconductor coil 20 and an insulation failure occurs, and when there is no insulation failure, the insulation failure occurs. Data on the correlation between the impedance value at the time of insulation failure and the impedance value at the time of insulation failure was obtained from the following experiment.

実験で使用したダブルパンケーキコイルの形状の超電導体コイル20は、内径230mm、外径260mm、高さ5mm、巻数48ターンの二つのコイル部30a、30bを重ね合わせて2層とし、内周ターンを渡り部30cにより接続している。
超電導体コイル20Aは、絶縁材であるカプトン(登録商標)により渡り部30cをラッピングして絶縁を強化し、絶縁不良を生じさせない構成としている。
超導電体コイルBは渡り部30cで異常発熱が発生し、絶縁不良が生じているものである。
The superconductor coil 20 in the shape of a double pancake coil used in the experiment consists of two layers of two coil portions 30a and 30b each having an inner diameter of 230 mm, an outer diameter of 260 mm, a height of 5 mm, and a winding number of 48 turns. Are connected by a crossover 30c.
The superconducting coil 20A is configured to wrap the transition portion 30c with Kapton (registered trademark), which is an insulating material, to reinforce the insulation and not to cause insulation failure.
In the superconductor coil B, abnormal heat is generated in the crossover portion 30c, resulting in poor insulation.

インピーダンスの値の測定は、前記超導電体コイル20Aと20Bにそれぞれ120Hzの高周波で、交流電流を0から20Aまで大きくして通電した。
交流電流を流した場合の超電導体コイル20のインピーダンスは下式(1)で表される。
The impedance value was measured by energizing the superconductor coils 20A and 20B with a high frequency of 120 Hz and an alternating current increased from 0 to 20A.
The impedance of the superconductor coil 20 when an alternating current is passed is expressed by the following equation (1).

Figure 2008026234
式中、Rは超電導体コイル20の抵抗値、Lはインダクタンス値である。ω=2πf(ラジアン/秒)であり、fは周波数(Hz)である。
Figure 2008026234
In the formula, R is the resistance value of the superconductor coil 20, and L is the inductance value. ω = 2πf (radians / second), and f is the frequency (Hz).

周波数を120Hzと高周波としているのは、下記の理由による。
周波数f(Hz)の値を大きくすると、インピーダンスはインダクタンスLの変化によってその値がほぼ決まり、抵抗Rの影響をあまり受けなくなる。
超電導体コイルが絶縁不良により線材の接触部分を有すると、超電導体コイルのインダクタンスLが変化する。よって、該インダクタンスLの変化を観察するために、周波数fの値を大きくし、本実験例では周波数fを120Hzとした。120Hzであれば抵抗Rの影響はほぼ無視され、インダクタンスLが変化すればインピーダンスが変化する。インピーダンスの変化を検出することで、超電導体コイル20が絶縁不良を発生していることを検出することができることとなる。
The reason why the frequency is 120 Hz is as follows.
When the value of the frequency f (Hz) is increased, the impedance is almost determined by the change of the inductance L, and is less affected by the resistance R.
If the superconductor coil has a contact portion of the wire due to poor insulation, the inductance L of the superconductor coil changes. Therefore, in order to observe the change of the inductance L, the value of the frequency f is increased, and the frequency f is set to 120 Hz in this experimental example. If it is 120 Hz, the influence of the resistance R is almost ignored, and if the inductance L changes, the impedance changes. By detecting the change in impedance, it is possible to detect that the superconductor coil 20 has an insulation failure.

図3は前記超電導体コイル20Aと、超電導体コイル20Bについて、通電した電流Iの大きさを変化させた場合のインピーダンスの値を測定したグラフである。
実験の信頼性を高めるため、超電導体コイル20Aと20Bをそれぞれ複数個用意して実験した。
FIG. 3 is a graph obtained by measuring impedance values of the superconductor coil 20A and the superconductor coil 20B when the magnitude of the energized current I is changed.
In order to increase the reliability of the experiment, a plurality of superconductor coils 20A and 20B were prepared and tested.

図3に示すように、電流値が2A付近では、超電導体コイル20Aのインピーダンスの値は約3Ωであるが、絶縁不良の超電導体コイル20Bは約1Ωを示した。
この結果より、超電導体コイル20Bはコイル内で接触部分を有しているため閉回路が構成され、該閉回路が超電導体コイル20Bに流れる電流の作る磁界を打ち消しているのでインピーダンスが低下していると認められた。
一方で、電流値が大きくなると、絶縁不良か否かに関わらずインピーダンスの値はほぼ同じとなる。電流値を大きくすることで接触部分の接触抵抗が増大し、閉回路が磁界を打ち消す効果が低下することで、絶縁不良が生じていない超電導体コイル20Aのインピーダンスに近づいていくと認められた。
As shown in FIG. 3, when the current value is near 2A, the impedance value of the superconductor coil 20A is about 3Ω, but the superconductor coil 20B with poor insulation shows about 1Ω.
From this result, since the superconductor coil 20B has a contact portion in the coil, a closed circuit is formed, and the closed circuit cancels out the magnetic field generated by the current flowing through the superconductor coil 20B, so that the impedance is reduced. It was recognized that
On the other hand, when the current value increases, the impedance value becomes substantially the same regardless of whether the insulation is defective. It was recognized that increasing the current value increases the contact resistance of the contact portion and reduces the effect of the closed circuit canceling the magnetic field, thereby approaching the impedance of the superconductor coil 20A where no insulation failure has occurred.

前記実験結果より、電流値が2A付近では絶縁不良の有無によりインピーダンスの値が大きく異なり、また、5A通電時においてもインピーダンスの値は異なると認めらた。
これより、電流値を2A、5Aとして超電導体コイルのインピーダンスの値を測定し、絶縁不良が生じていない超電導体コイルのインピーダンスの値と比較することで、超電導体コイル20が絶縁不良か否かを検出することができる。
From the experimental results, it was recognized that when the current value is around 2A, the impedance value varies greatly depending on the presence or absence of insulation failure, and the impedance value varies even when energized at 5A.
From this, the impedance value of the superconductor coil is measured with current values of 2A and 5A, and compared with the impedance value of the superconductor coil in which no insulation failure has occurred, whether or not the superconductor coil 20 has insulation failure. Can be detected.

さらに、絶縁不良が超電導体コイル20Bの渡り部30cで発生していることを検証するために、絶縁は強化したが渡り部30cをわざと接触させた超電導体コイル20D、20Eを製造し、電流に対するインピーダンス特性の測定を行った。   Further, in order to verify that the insulation failure occurs in the transition portion 30c of the superconductor coil 20B, the superconductor coils 20D and 20E in which the insulation is strengthened but the transition portion 30c is intentionally brought into contact are manufactured, The impedance characteristic was measured.

超電導体コイル20D,20Eは渡り部30cにカプトンラッピングを施した上に、4.5mm幅のカプトンテープを線材に共巻きしてさらに絶縁を強化した。超導電線材の幅方向のエッジ部分よりもカプトンテープが若干はみ出ており、かつ、カプトンテープは張りがあるため異物が付着してもダブルパンケーキコイルの2層の接触部分で絶縁不良となる可能性が低い。また線材の巻き作業の終了後クリーンエアでコイル表面をブローした。
さらに、超電導体コイル20D,20Eは渡り部30cの一部をわざと接触させた。
図2に示すように、第1コイル部30a、第2コイル部30bの渡り部30cのうち、接触する可能性があるのは、30a、30bの二箇所である。そこで、超電導体コイル20Dは渡り部30cの一箇所、20Eは二箇所を接触させた。
また、比較のために絶縁を強化したが渡り部30cを接触させていない超電導体コイル20Cも製造した。
The superconductor coils 20D and 20E were subjected to Kapton wrapping on the transition portion 30c and further wound with a 4.5 mm width Kapton tape around the wire to further enhance insulation. The Kapton tape protrudes slightly from the edge in the width direction of the superconducting wire, and the Kapton tape has tension, so even if foreign matter adheres, insulation failure may occur at the two-layer contact portion of the double pancake coil The nature is low. Moreover, the coil surface was blown with clean air after the end of the wire winding operation.
Further, the superconductor coils 20D and 20E intentionally brought a part of the crossover part 30c into contact.
As shown in FIG. 2, there are two locations 30 a and 30 b that may come into contact among the transition portions 30 c of the first coil portion 30 a and the second coil portion 30 b. Therefore, the superconductor coil 20D was brought into contact with one place of the crossover portion 30c, and 20E was brought into contact with two places.
For comparison, a superconducting coil 20C that is reinforced but not in contact with the transition portion 30c was also manufactured.

図4は各コイルに流す電流の大きさを変化させた場合のインピーダンスの値を測定したグラフである。渡り部30cで絶縁不良を生じさせた超電導体コイル20D、20Eのインピーダンスの値は、図3の異常発熱を観察した超電導体コイル20Bのインピーダンスの値とほぼ同じ1Ωとなっていた。
従って、超電導体コイル20Bは渡り部30cで線材同士が接触しており、異常発熱の原因となっていることが確認できた。
FIG. 4 is a graph obtained by measuring the impedance value when the magnitude of the current flowing through each coil is changed. The impedance value of the superconductor coils 20D and 20E that caused the insulation failure in the transition portion 30c was 1Ω, which was almost the same as the impedance value of the superconductor coil 20B in which the abnormal heat generation in FIG. 3 was observed.
Therefore, it was confirmed that the superconductor coil 20B was in contact with each other at the crossover portion 30c, causing abnormal heat generation.

また、絶縁を強化した超電導体コイル20Cと渡り部30cを接触させた超電導体コイル20D,20Eと比較すると、図3と同様に、2A付近でインピーダンスの値の差が大きかった。
渡り部30cの接触部分を有する超電導体コイル20D,20Eにおいては、インピーダンスの値は絶縁不良が生じていない超電導体コイル20A,20Cの50%以下となっており、5A通電時においては85%以下となっていた。
超電導体コイル20D、20Eは渡り部30cの接触部分31a、31b以外はカプトンラッピングしているが、図3の超電導体コイル20Bにおいてはカプトンラッピングはしておらず、かつ絶縁不良を起こしているため、超電導体コイル20D、20Eに比べてよりインピーダンスの値が下がると考えられる。
Further, as compared with the superconductor coils 20D and 20E in which the superconductor coil 20C with enhanced insulation and the crossover portion 30c are in contact with each other, the difference in impedance value is large in the vicinity of 2A as in FIG.
In the superconductor coils 20D and 20E having the contact portion of the crossover portion 30c, the impedance value is 50% or less of the superconductor coils 20A and 20C in which no insulation failure has occurred, and 85% or less when energizing 5A. It was.
The superconductor coils 20D and 20E are Kapton wrapping except for the contact portions 31a and 31b of the crossover portion 30c. However, the superconductor coil 20B in FIG. 3 is not Kapton wrapping and causes insulation failure. The impedance value is considered to be lower than that of the superconductor coils 20D and 20E.

前記実験結果より、超電導体コイルに絶縁不良が生じていることを検出するための設定値を、
(1)120Hzで2Aの通電時において、絶縁不良が発生していない場合に測定されるインピーダンスの50%
(2)120Hzで5A通電時において、絶縁不良が発生していない場合に測定されるインピーダンスの85%
を設定し、(1)の測定時に50%以下である場合、(2)の測定時において85%以下であれば、絶縁不良が発生していると規定している。
From the experimental results, a set value for detecting that insulation failure has occurred in the superconductor coil,
(1) 50% of the impedance measured when there is no insulation failure when energizing at 2 Hz at 120 Hz
(2) 85% of the impedance measured when there is no insulation failure at 5 Hz energization at 120 Hz
If it is 50% or less at the time of measurement of (1) and 85% or less at the time of measurement of (2), it is defined that an insulation failure has occurred.

前記した実験データに基づいて、本発明では、ダブルパンケーキコイルの形状の超導電体コイルの渡り部における絶縁不良の発生の有無を検出している。   Based on the experimental data described above, in the present invention, the presence or absence of an insulation failure is detected in the transition portion of the superconductor coil in the shape of a double pancake coil.

具体的には、超導電体コイル体20を図1に示す絶縁不良検出装置10の定電流電源11に接続し、定電流電源11により電流を超電導体コイル20に流す。この電流は前記した理由に基づいて、100Hz以上150Hz以下の高周波とし、かつ、1A以上10A以下の交流電流としている。より好ましくは、120Hzで、2Aと5Aの電流を流している。   Specifically, the superconductor coil body 20 is connected to the constant current power source 11 of the insulation failure detection apparatus 10 shown in FIG. 1, and a current is passed through the superconductor coil 20 by the constant current power source 11. Based on the reason described above, this current has a high frequency of 100 Hz to 150 Hz and an AC current of 1 A to 10 A. More preferably, currents of 2 A and 5 A are passed at 120 Hz.

前記したように、超導電体コイル20に電流を流して、インピーダンス演算手段13により、定電流電源11から超電導体コイル20に印加した電圧値Vと超電導体コイル20に流した電流値Iを受け取り、下式(2)においてインピーダンスを演算する。
インピーダンス演算手段13は2Aと5Aの電流通電時ごとにインピーダンスを演算し、演算したインピーダンスの値を絶縁不良検出手段14に出力する。
なお、インピーダンス算出においては、所定の時間、電流値と電圧値を測定し、その平均値を使用してもよい。
As described above, a current is passed through the superconductor coil 20 and the voltage value V applied to the superconductor coil 20 from the constant current power source 11 and the current value I passed through the superconductor coil 20 are received by the impedance calculation means 13. The impedance is calculated in the following equation (2).
The impedance calculation means 13 calculates the impedance every time the currents of 2A and 5A are energized, and outputs the calculated impedance value to the insulation failure detection means 14.
In the impedance calculation, the current value and the voltage value may be measured for a predetermined time, and the average value may be used.

Z=V/I ・・・・・式(2)   Z = V / I Expression (2)

絶縁不良検出手段14では、絶縁不良が発生していない超導電体コイルに対して120Hzで2A、5Aの交流電流を通電した時のインピーダンスの値を測定して、予め設定値を取得している。
この設定値は、2Aの通電時におけるインピーダンスの50%の設定値(1)と、5A通電時において測定されるインピーダンスの85%(2)とからなる。
The insulation failure detection means 14 measures the impedance value when a 2 A, 5 A alternating current is applied at 120 Hz to a superconductor coil in which insulation failure has not occurred, and obtains a set value in advance. .
This set value is composed of a set value (1) of 50% of the impedance when 2A is energized and 85% (2) of the impedance measured when 5A is energized.

よって、測定した超導電体コイル20に2A通電時におけるインピーダンスが前記設定値(1)以下である場合、あるいは/および5A通電時におけるインピーダンスが前記設定値(2)以下であれば、測定した超導電体コイル20に絶縁不良が発生しているとして検出している。   Therefore, if the measured impedance of the superconductor coil 20 at the time of 2A energization is equal to or less than the set value (1) or / and if the impedance at the time of 5A energization is equal to or less than the set value (2), the measured superconductor coil 20 It is detected that an insulation failure has occurred in the conductor coil 20.

このように、本発明による絶縁不良検出装置によれば、所要の周波数で所要の電流を流すだけでの簡単な方法で、定量的に絶縁不良発生の有無を検出することができる。その結果、高精度に絶縁不良を検出し、超導電体コイルの高品質化を図ることができる。   As described above, according to the insulation failure detection apparatus of the present invention, it is possible to quantitatively detect the presence or absence of insulation failure by a simple method by simply passing a required current at a required frequency. As a result, it is possible to detect an insulation failure with high accuracy and to improve the quality of the superconductor coil.

なお、前記インピーダンス演算手段13は定電流電源11から超電導体コイル20に流す電流値と電圧値を取得しているが、電流測定手段、電圧測定手段を設けて電流値と電圧値を取得してもよい。
また、本発明は前記実施形態に限定されず、本発明の特許請求の範囲内の種々の形態が含まれるものである。
The impedance calculation means 13 obtains the current value and voltage value flowing from the constant current power source 11 to the superconductor coil 20, but the current measurement means and voltage measurement means are provided to obtain the current value and voltage value. Also good.
Further, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and includes various forms within the scope of the claims of the present invention.

本発明である超電導体コイルの絶縁不良検出装置の実施形態を示すブロック図である。It is a block diagram which shows embodiment of the insulation failure detection apparatus of the superconductor coil which is this invention. 超電導体コイルの断面図である。It is sectional drawing of a superconductor coil. 絶縁不良の超電導体コイルの電流に対するインピーダンスのグラフである。It is a graph of the impedance with respect to the electric current of the superconductor coil of poor insulation. 絶縁を強化し、わざと接触部分を設けた超電導体コイルの電流に対するインピーダンスのグラフである。It is a graph of the impedance with respect to the electric current of the superconductor coil which strengthened insulation and provided the contact part on purpose.

符号の説明Explanation of symbols

10 絶縁不良検出装置
11 定電流電源
12 CPU
13 インピーダンス演算手段
14 絶縁不良検出手段
20 超電導体コイル
30a 第1コイル部
30b 第2コイル部
30c 渡り部
10 Insulation failure detection device 11 Constant current power supply 12 CPU
13 Impedance calculation means 14 Insulation failure detection means 20 Superconductor coil 30a First coil part 30b Second coil part 30c Crossing part

Claims (3)

超電導材が絶縁材で被覆された帯状の超電導体が、ダブルパンケーキコイルの形状で巻線された超電導体コイルにおける絶縁不良検出方法であって、
100Hz以上150Hz以下の高周波で且つ1A以上10A以下の交流の低電流を通電して、測定されるインピーダンスが設定値以下であると、前記ダブルパンケーキコイルの2層のコイル部を連続する内周ターンの渡り部が絶縁不良として検出していることを特徴とする超電導体コイルの絶縁不良検出方法。
A superconducting material covered with an insulating material is a strip-shaped superconductor, a method of detecting insulation failure in a superconductor coil wound in the shape of a double pancake coil,
The inner circumference of the double pancake coil that is continuous between the two layers of the double pancake coil when a high frequency of 100 Hz to 150 Hz and a low current of AC of 1 A to 10 A are applied and the measured impedance is less than a set value. A method for detecting insulation failure of a superconductor coil, wherein a crossing part of a turn is detected as insulation failure.
前記設定値は、120Hzで2Aの通電時において、前記測定されるインピーダンスが非絶縁不良時に測定されるインピーダンスの50%、あるいは/および120Hzで5A通電時において、前記測定されるインピーダンスが非絶縁不良時に測定されるインピーダンスの85%としている請求項1に記載の絶縁不良検出方法。   The set value is 50% of the impedance measured when the measured impedance is non-insulation failure when energizing at 2 A at 120 Hz, and / or the measured impedance is non-insulation failure when energizing at 5 A at 120 Hz. 2. The insulation failure detection method according to claim 1, wherein the impedance is 85% of an impedance measured sometimes. 超電導材が絶縁材で被覆された帯状の超電導体が、ダブルパンケーキコイルの形状で巻線された超電導体コイルにおける絶縁不良検出装置であって、
前記超電導体コイルに、100Hz以上150Hz以下の高周波で且つ1A以上10A以下の交流の低電流を通電する定電流電源と、
前記定電流電源に接続して、前記超電導体コイルのインピーダンスを測定するインピーダンス演算手段と、
前記インピーダンス演算手段に接続して、測定された前記超電導体コイルのインピーダンスと、予め設定したインピーダンスとを比較して、前記超電導体コイルの絶縁不良の有無を検出する絶縁不良検出手段と、
を備えていることを特徴とする超電導体コイルの絶縁不良検出装置。
A superconducting material covered with an insulating material is a strip-shaped superconductor, a device for detecting an insulation failure in a superconductor coil wound in the shape of a double pancake coil,
A constant current power source for supplying a high current of 100 Hz to 150 Hz and a low AC current of 1 A to 10 A to the superconductor coil;
Impedance calculating means for measuring the impedance of the superconductor coil connected to the constant current power source,
Insulation failure detection means for detecting the presence or absence of insulation failure of the superconductor coil by connecting to the impedance calculation means, comparing the impedance of the measured superconductor coil with a preset impedance,
An insulation failure detection device for a superconductor coil, comprising:
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