JP2009049033A - レーストラック型超電導コイル - Google Patents

Abstract

【課題】超電導線の端末に取り付けるリード線接続用端子の配置位置を改良して、該リード線接続用端子の損傷を防止すると共に、レーストラック型超電導コイルを細幅化する。
【解決手段】超電導線が対向する一対の直線部の両端を円弧部で連結してなる長円形状に巻回されているレーストラック型コイルであって、最外周ターンの超電導線の端末が、前記直線部の長さ方向の一端から前記円弧部の先端を越えて外方に引き出され、該超電導線の端末にリード線接続用端子が取り付けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、レーストラック型超電導コイルに関し、リード線接続用端子を取り付ける超電導線の端末部分を改良するものである。

従来、リニアモータ等に用いられる超電導コイルとして、レーストラック型超電導コイルが提供されている。
本出願人は、特開平６−２７５４２９号公報（特許文献１）等において、この種のレーストラック型超電導コイルを提供している。該レーストラック型超電導コイルは、対向する一対の直線部の両端を円弧部で連結してなる長円形状の巻芯に超電導線を巻回した細長い形状のコイルである。

前記のようなレーストラック型超電導コイル１は、図５に示すように、最外周ターンの超電導線２の端末に半田付けしたリード線接続用端子３を巻芯４の直線部４ａに対向する位置に配置している。この状態でレーストラック型超電導コイル１を幅方向Ｘ（短軸方向）の両側からプレスすることにより、巻芯４の直線部４ａに巻回した超電導線２を直線状とし、この状態でさらにレーストラック型超電導コイル１に樹脂を含浸させて硬化させ、コイル形状を安定化させている。

特開平６−２７５４２９号公報

しかしながら、前記レーストラック型超電導コイル１のように、リード線接続用端子３を巻芯４の直線部４ａに対向する位置に配置していると、幅方向の両側からプレスする際に、リード線接続用端子３に局所的に過大な圧力がかかり、リード線接続用端子３が損傷してしまうおそれがある。
また、前記リード線接続用端子３に前記プレスの圧力がかかって、巻芯４の直線部４ａに巻回した超電導線２に圧力が十分にかからず、超電導線２を直線状にできない問題がある。
さらに、リード線接続用端子３を巻芯４の直線部４ａに対向する位置に配置しているため、前記リード線接続用端子３が、リード線接続用端子３と半田の厚さ分だけレーストラック型超電導コイル１の幅方向に突出し、レーストラック型超電導コイル１が幅方向Ｘ（短軸方向）に大型化する問題がある。

本発明は前記問題に鑑みてなされたものであり、超電導線の端末に取り付けるリード線接続用端子の配置位置を改良して、該リード線接続用端子の損傷を防止すると共に、レーストラック型超電導コイルを細幅化することを課題としている。

前記課題を解決するため、本発明は、超電導線が対向する一対の直線部の両端を円弧部で連結してなる長円形状に巻回されているレーストラック型コイルであって、
最外周ターンの超電導線の端末が、前記直線部の長さ方向の一端から前記円弧部の先端を越えて外方に引き出され、該超電導線の端末にリード線接続用端子が取り付けられていることを特徴とするレーストラック型超電導コイルを提供している。

前記構成からなるレーストラック型超電導コイルでは、最外周ターンの超電導線の端末を直線部の長さ方向の一端から円弧部の先端を越えて外方に引き出し、端末に取り付けられたリード線接続用端子を直線部と対向する位置に配置していないため、レーストラック型超電導コイルを細幅化することができる。
また、前記のように直線部にリード線接続用端子を配置しないため、レーストラック型超電導コイルの幅方向の両側からプレスしたときにリード線接続用端子に圧力がかからず、リード線接続用端子の損傷を防止することができると共に、直線部の超電導線に均等に圧力をかけて、該超電導線を確実に直線状にすることができる。

前記超電導線は長円形状に形成された巻芯に巻き付けられ、前記外方に引き出される超電導線の端末部分は前記直線部から同一直線上に延長され、該端末部分の内面側に前記リード線接続用端子が取り付けられていることが好ましい。また、リード線接続用端子は前記巻回された直線部の外面ラインより突出させていないことが好ましい。

前記構成によれば、直線部より引き出された超電導線の端末部分が幅方向に拡がって配置されることがなく、レーストラック型超電導コイルが幅方向に大きくなるのを防止することができる。
また、リード線接続用端子を超電導線の内面側の空きスペースに配置でき、リード線接続用端子がレーストラック型超電導コイルの外周側に突出するのを防止することができる。
なお、対向する一対の直線部の両端を円弧部で連結してなる巻芯は、長円形状の筒状の巻芯でもよいし、中実の長円形状の巻芯でもよい。

前記超電導線はシングルパンケーキコイルとされ、前記巻芯の外周面に設けた凹部に、最内周ターンの超電導線の端末に取り付けられたリード線接続用端子が収容されていることが好ましい。

レーストラック型超電導コイルがシングルパンケーキコイルの場合、一方の端末は最内周ターン側に設けられるため、レーストラック型超電導コイルの長軸方向に引き出すことができない。
よって、巻芯の外周面に設けた凹部に、最内周ターン側の端末に取り付けたリード線接続用端子を収容することにより、リード線接続用端子がレーストラック型超電導コイルの幅方向に突出するのを防止して、レーストラック型超電導コイルの幅方向の大型化を防止することができる。かつ、プレス時にリード線接続用端子へ圧力がかかるのを防止でき、直線部となる超電導線に均等に圧力をかけて直線状にすることができる。
前記巻芯の外周面に設ける凹部の深さは、リード線接続用端子と該リード線接続用端子を超電導線に取り付けるための半田の合計厚さよりも大きくして、該リード線接続用端子が凹部内に完全に収容されるようにしていることが好ましい。

また、前記超電導線が最内周ターンの渡り部で連続する２層のコイル部からなるダブルパンケーキコイルとされ、
各コイル部の最外周ターンの超電導線の端末が前記直線部の長さ方向の同一端側から外方へ引き出され、これら超電導線の端末に夫々リード線接続用端子が取り付けられている構成としてもよい。

レーストラック型超電導コイルがダブルパンケーキコイルの場合には、両端末がコイル外周側に配置されるため、両端末を直線部の長さ方向に引き出し、各端末に取り付けられたリード線接続用端子を直線部に配置しないようにして、レーストラック型超電導コイルを細幅化することができる。

前記外方へ引き出した部分を除く超電導線の巻回部分は、樹脂モールドされていることが好ましい。
前記構成によれば、外方へ引き出した部分をのぞく超電導線の巻回部分を樹脂モールドしているため、超電導線の巻線形状を保持することができる。一方、最外周ターンの超電導線の端末に取り付けたリード線接続用端子は樹脂モールドしていないため、樹脂モールド部がレーストラック型超電導コイルの長軸方向に大きくならず、コイルの大型化を防止できると共に、樹脂の使用量を必要最小限として低コスト化、軽量化を図ることができる。
また、樹脂モールド部の外周面に端子保持材を取り付けて、該端子保持材により樹脂モールド部の外部に設けたリード線接続用端子を位置決め保持してもよい。

または、前記外方へ引き出した部分を超電導線の巻回部分と共に樹脂モールドしてもよい。
前記構成によれば、超電導線の巻回部分から外方へ引き出した部分を樹脂モールドにより保護することができると共に、引き出した部分に取り付けたリード線接続用端子を安定した状態で保持することができる。

前述したように、本発明によれば、最外周ターンの超電導線の端末を直線部の長さ方向の一端から円弧部の先端を越えて外方に引き出し、端末に取り付けられたリード線接続用端子を直線部と対向する位置に配置していないため、レーストラック型超電導コイルを細幅化することができる。
また、前記のように直線部にリード線接続用端子を配置しないため、レーストラック型超電導コイルの幅方向の両側からプレスしたときにリード線接続用端子に圧力がかからず、リード線接続用端子の損傷を防止することができると共に、直線部の超電導線に均等に圧力をかけて、該超電導線を確実に直線状にすることができる。

本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図１に、本発明の第１実施形態を示す。
本実施形態のレーストラック型超電導コイル１０は、超電導機器である超電導モータに用いられるものであり、長円形状の巻芯１１に帯状のビスマス系超電導線１２を内周側から順に巻回したシングルパンケーキコイルとし、一対の対向する直線部１０ａと該直線部１０ａの両端を円弧部１０ｂで連結した長円形状に巻回されている。
超電導線１２が絶縁材により被覆されている場合には、超電導線１１のみを巻芯１１に巻回している一方、超電導線１２が絶縁材により被覆されていない場合には、超電導線１２に絶縁樹脂テープを重ね合わせて、超電導線１２を絶縁樹脂テープと共に巻芯１１に巻回して、絶縁樹脂テープにより隣接するターンの超電導線を絶縁している。

前記巻芯１１は、外周面が対向する一対の直線面１１ａと、該直線面１１ａの両端を連結する円弧面１１ｂからなる中実の長円形状としている。直線面１１ａの長さ方向を長軸方向Ｙ、直線面１１ａの対向方向を短軸方向Ｘとし、短軸方向Ｘをレーストラック型超電導コイル１０の幅方向としている。
前記巻芯１１の外周面には、直線面１１ａにリード線接続用端子を収容するための凹部１１ｃを設けており、最内周ターンの超電導線１２の端末１２ａの内周面側に半田付けしたリード線接続用端子１３Ａを収容している。前記凹部１１ｃの巻芯１１の外周面からの深さをリード線接続用端子１３Ａと半田の合計厚さよりも大きくして、該凹部１１ｃ内にリード線接続用端子１３Ａを完全に収容し、リード線接続用端子１３Ａが凹部１１ｃから突出しないようにしている。

一方、最外周ターンの超電導線１２の端末１２ｂは、直線部１０ａの長さ方向の一端から円弧部１０ｂの先端を越えて同一直線上に外方へ引き出しており、該超電導線１２の端末１２ｂの内周面側に半田付けしたリード線接続用端子１３Ｂを、直線部１０ａと対向する位置から長軸方向Ｙに離れた位置に設けている。即ち、最外周ターンの超電導線１２の端末１２ｂに取り付けたリード線接続用端子１３Ｂを直線部１０ａと対向する位置に配置しないようにしている。このとき最外周ターンの超電導線１２の端末１２ｂに取り付けたリード線接続用端子１３Ｂは直線部１０ａの外面ラインより突出させていない。

前記巻芯１１に超電導線１２を巻回し、シングルパンケーキコイルとした状態で、金型（図示せず）内に配置し、短軸方向Ｘの両側からプレスして、巻芯１１の直線面１１ａに巻回した超電導線１２を直線状とし、樹脂を含浸させて硬化させ、図１（Ｂ）中に破線で示す樹脂モールド部１４を形成している。
巻芯１１および該巻芯１１に巻回した超電導線１２を樹脂モールド部１４に埋設する一方、最外周ターンの超電導線１２の端末１２ｂを樹脂モールド部１４から引き出しており、該端末１２ｂに取り付けたリード線接続用端子１３Ｂを樹脂モールド部１４の外部に設けている。

超電導線１２の端末に取り付けるリード線接続用端子１３Ａ、１３Ｂは、超電導線１２に常電導線からなるリード線を接続するものであり、超電導線１２の幅と同一幅の電線取付部１３ａと、該電線取付部１３ａの長さ方向の中央から突出する端子接続部１３ｂからなるＴ形状としている。電線接続部１３ａを超電導線１２の端末に半田付けして固定し、端子接続部１３ｂを上方に突出させている。
よって、最内周ターンの超電導線１２の端末１２ａに取り付けたリード線接続用端子１３Ａは、電線接続部１３ａが樹脂モールド部１４内に埋設される一方、端子接続部１３ｂが樹脂モールド部１４から突出している。

前記構成によれば、最外周ターンの超電導線１２の端末１２ｂを直線部１０ａの長さ方向の一端から円弧部１０ｂの先端を越えて外方に引き出し、端末１２ｂに取り付けられたリード線接続用端子１３Ｂを直線部１０ａと対向する位置に配置していないため、レーストラック型超電導コイル１０を細幅化することができる。
また、前記のように直線部１０ａにリード線接続用端子１３Ｂを配置しないため、レーストラック型超電導コイル１０の幅方向の両側からプレスしたときにリード線接続用端子１３Ｂに圧力がかからない。よって、リード線接続用端子１３Ｂの損傷を防止することができると共に、直線部１０ａの超電導線１２に均等に圧力をかけて、該超電導線１２を確実に直線状にすることができる。また、最内周ターンの超電導線１２の端末１２ａに取り付けたリード線接続用端子１３Ａは、巻芯１１の凹部１１ｃ内に完全に収容しているため、プレス時に圧力がかからず、損傷を防止することができる。
さらに、前記レーストラック型超電導コイル１０を短軸方向Ｘに複数個並列配置する超電導機器であれば、各レーストラック型超電導コイル１０を細幅化したことにより超電導機器自体の大幅な小型化を図ることができる。

図２に、第１実施形態の変形例を示す。
本変形例では、巻芯１１に巻回した超電導線１２と共に該巻回部分から引き出した超電導線１２を樹脂モールド部１４に埋設している。
詳細には、超電導線１２を引き出した側の円弧部１０ｂに沿わせて樹脂製の端子保持材２０を配置し、該端子保持材２０の側面２０ａに超電導線１２の引き出し部分を沿わせると共に、端子保持材２０の側面２０ａに設けた凹部２０ｂに超電導線１２の端末１２ｂに取り付けたリード線接続用端子１３Ｂを配置している。この状態で、端子保持材２０と引き出し部分の超電導線１２を樹脂モールド部１４に埋設しており、リード線接続用端子１３Ｂの電線取付部１３ａを樹脂モールド部１４内に埋設する一方、端子接続部１３ｂを樹脂モールド部１４の上面１４ａより突出させている。

前記構成によれば、超電導線１２の巻回部分から外方へ引き出した部分を樹脂モールド部１４により保護することができると共に、引き出した部分に取り付けたリード線接続用端子１３Ｂを安定した状態で保持することができる。また、端子保持材２０を用いてリード線接続用端子１３Ｂを位置決め保持しているため、レーストラック型超電導コイル１０を樹脂モールドするまでの間もリード線接続用端子１３Ｂを安定した状態で位置決め保持することができる。
なお、端子保持材２０を用いずに超電導線１２の引き出し部分と該引き出し部分に取り付けたリード線接続用端子を樹脂モールド部に埋設してもよい。

図３に、本発明の第２実施形態を示す。
本実施形態では、レーストラック型超電導コイル１０を超電導線１２が最内周ターンの渡り部（図示せず）で連続する２層のコイル部からなるダブルパンケーキコイルとしている。

本実施形態の巻芯１１は、第１実施形態と同様の長円形状としているが、２層のコイル部を形成できるよう軸線方向の長さを第１実施形態の巻芯のおよそ２倍とし、外周面にリード線接続用端子を収容するための凹部を設けていない。

また、本実施形態のレーストラック型超電導コイル１０はダブルパンケーキコイルであるため、超電導線１２の両端末１２ｃが各コイル部の最外周ターン側に配置される。
よって、各コイル部の最外周ターンの超電導線１２の端末１２ｃを直線部１０ａの長さ方向の同一端側から外方に引き出し、各端末１２ｃに取り付けたリード線接続用端子１３を直線部１０ａから長軸方向Ｙに離れた位置に配置している。

前記構成によれば、第１実施形態と同様、直線部１０ａと対向する位置にリード線接続用端子１３が配置されず、レーストラック型超電導コイル１０を細幅化することができ、かつ、プレス時にリード線接続用端子１３の損傷を防止することができると共に、直線部１０ａとなる超電導線１２を確実に直線状にすることができる。
また、巻芯１１にリード線接続用端子を収容するための凹部を設ける必要がなく、汎用されている巻芯を用いることができる。
なお、他の構成及び作用効果は第１実施形態と同様のため、同一の符号を付して説明を省略する。

図４に、第２実施形態の変形例を示す。
本変形例では、第１実施形態の変形例と同様、巻芯１１に巻回した超電導線１２と共に該巻回部分から引き出した超電導線１２を樹脂モールド部１４に埋設している。
詳細には、超電導線１２を引き出した側の円弧部１０ｂに沿わせて樹脂製の端子保持材２０を配置し、該端子保持材２０の両側面２０ａに超電導線１２の引き出し部分をそれぞれ沿わせると共に、端子保持材２０の両側面２０ａに設けた凹部２０ｂに超電導線１２の端末１２ｃに取り付けたリード線接続用端子１３をそれぞれ配置している。この状態で、端子保持材２０と引き出し部分の超電導線１２を樹脂モールド部１４に埋設している。

本変形例の場合には、リード線接続用端子１３の端子接続部１３ｂをレーストラック型超電導コイル１０の軸線方向の外方に向けて突出するように配置している。よって、リード線接続用端子１３の電線取付部１３ａを樹脂モールド部１４内に埋設しており、図４（Ｂ）に示すように、上層のコイル部から引き出した超電導線１２の端末に取り付けたリード線接続用端子１３の端子接続部１３ｂを樹脂モールド部１４の上面１４ａより突出させる一方、下層のコイル部から引き出した超電導線１２の端末に取り付けたリード線接続用端子１３の端子接続部１３ｂを樹脂モールド部１４の下面１４ｂより突出させている。
なお、端子保持材２０を用いずに超電導線１２の引き出し部分と該引き出し部分に取り付けたリード線接続用端子を樹脂モールド部に埋設してもよい。

前記実施の形態はすべての点で例示であって、これら実施形態に限定されず、本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の範囲内でのすべての変更が含まれる。

本発明のレーストラック型超電導コイルは、自動車等の駆動用モータや、その他発電機、変圧器、超電導電力貯蔵装置（ＳＭＥＳ）等の超電導機器に用いられるものである。

本発明の第１実施形態のレーストラック型超電導コイルを示し、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は平面図である。 第１実施形態の変形例のレーストラック型超電導コイルを示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は正面図である。 第２実施形態のレーストラック型超電導コイルを示し、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は平面図である。 第２実施形態の変形例のレーストラック型超電導コイルを示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は正面図である。 従来例を示す図面である。

符号の説明

１０ レーストラック型超電導コイル
１０ａ 直線部
１０ｂ 円弧部
１１ 巻芯
１２ 超電導線
１２ａ、１２ｂ、１２ｃ 端末
１３ リード線接続用端子
１４ 樹脂モールド部
２０ 端子保持材

Claims (7)

1. 超電導線が対向する一対の直線部の両端を円弧部で連結してなる長円形状に巻回されているレーストラック型コイルであって、
   最外周ターンの超電導線の端末が、前記直線部の長さ方向の一端から前記円弧部の先端を越えて外方に引き出され、該超電導線の端末にリード線接続用端子が取り付けられていることを特徴とするレーストラック型超電導コイル。
2. 前記超電導線は長円形状に形成された巻芯に巻き付けられ、前記外方に引き出される超電導線の端末部分は前記直線部から同一直線上に延長され、該端末部分の内面側に前記リード線接続用端子が取り付けられている請求項１に記載のレーストラック型超電導コイル
3. 前記超電導線はシングルパンケーキコイルとされ、前記巻芯の外周面に設けた凹部に、最内周ターンの超電導線の端末に取り付けられたリード線接続用端子が収容されている請求項２に記載のレーストラック型超電導コイル。
4. 前記超電導線が最内周ターンの渡り部で連続する２層のコイル部からなるダブルパンケーキコイルとされ、
   各コイル部の最外周ターンの超電導線の端末が前記直線部の長さ方向の同一端側から外方へ引き出され、これら超電導線の端末に夫々リード線接続用端子が取り付けられている請求項１または請求項２に記載のレーストラック型超電導コイル。
5. 前記外方へ引き出した部分を除く超電導線の巻回部分は、樹脂モールドされている請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のレーストラック型超電導コイル。
6. 前記外方へ引き出した部分及び超電導線の巻回部分は、樹脂モールドされている請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のレーストラック型超電導コイル。
7. 請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載のレーストラック型超電導コイルを備えた超電導機器。

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