JP2012114162A - 酸化物超電導ソレノイド巻きコイルおよびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】酸化物超電導ソレノイド巻きコイルは、巻枠の円筒状巻胴部の外周に、複数のテープ状の酸化物超電導線材を電気的に直列に接続しながら螺旋状に多層巻きされて構成される酸化物超電導ソレノイド巻きコイルであって、多層巻きされた巻線部内で、前記酸化物超電導線材がその幅広面を重ね合せることで接続されている。
【選択図】図5
Description
L/2−(2.2×107/dL)≦|z|<L/2 …(1)
但し、L:巻線部長さ(mm)
d:巻線部の内直径(mm)
z:コイル中心をゼロとしたときの接続部の軸方向距離(mm)
(Dmax−Dmin)/Dmin≦0.0350 …(2)
但し、Dmax:巻線部の外直径の最大値(mm)
Dmin:巻線部の外直径の最小値(mm)
L/2−(2.2×107/dL)[但し、L:巻線部長さ(mm)、d:巻線部の内直径(mm)]よりも小さくなって、接続箇所がコイル中心に近づくと、接続された線材にかかるフープ応力が大きくなり超電導特性の低下につながる。また、接続抵抗によって発生した熱が超電導線材に沿って冷却端である鍔部に伝わるまでに温度差が大きくなり、接続箇所の温度が高くなり過ぎて、液体ヘリウム等の寒剤(冷却剤)の蒸発量が増大する。更に、極端な場合には、接続箇所の超電導特性が大きく低下して、所定の電流を流すことが困難となる。
L/2−(2.2×107/dL)≦|z|<L/2 …(1)
但し、L:巻線部長さ(mm)
d:巻線部の内直径(mm)
z:コイル中心をゼロとしたときの接続部の軸方向距離(mm)
(Dmax−Dmin)/Dmin≦0.0350 …(2)
但し、Dmax:巻線部の外直径の最大値(mm)
Dmin:巻線部の外直径の最小値(mm)
補強材として二枚の真鍮製のテープを一枚ずつ両側から挟んだ構造の裸断面サイズ0.36mm×4.45mmのBi2Sr2Ca2Cu3Ox(Bi−2223)の酸化物超電導線材に、厚さ0.025mmの絶縁用ポリイミドテープを巻き付け、厚さ0.41mm×幅4.50mmのポリイミド被覆絶縁酸化物超電導線材(内側巻き線材)とし、これを直径78.4mm、長さ840mmの円筒状ステンレス鋼製の巻胴部にソレノイド状に巻き付けて巻線部を構成した。このときの形態を図4(概略説明図)に示す。
比較例1と同様にして、酸化物超電導線材(内側巻き線材)を、巻枠の片方の鍔部から巻き始めて26層を全て巻き終わってz=418mmの位置で酸化物超電導線材の末端が留まった。その末端部の長さ80mm分の線材表面に、Ag入りの半田(Sn−Pb−Ag系半田)をコーティングした。別のスプールに予め巻き取りしてあったBi−2223の酸化物超電導線材(外側巻き線材)の末端を引き出し、その末端部の長さ80mmの線材の表面に上記と同じAg入りの半田をコーティングした。このときの形態を図5(概略説明図)に示す。
比較例1と同様にして、酸化物超電導線材(内側巻き線材)を、巻枠の片方の鍔部から巻き始めて25層を全て巻き終わり、反対側の鍔部で折り返してz=−100mmの位置まで巻いたときに酸化物超電導線材の末端がそこで留まった。その後、実施例1と同様にして、内側巻き線材と外側巻き線材を接続した[L=840mm、d=78.4であるので、L/2−(2.2×107/dL)=85.9mm<|z|=100mm<L/2=420mm]。接続箇所の表面に薄膜型の温度センサを取り付け、その後、外側巻き線材を巻回し全体で54層の巻線を行った。
実施例2と同様にして、z=-100mmの位置に接続箇所が存在する酸化物超電導コイルを製作したと仮定して、245Aを通電した場合に得られるマグネットボア中心部の直径20mm球の空間における磁場不均一のz2成分である(Bz)2=A20/A00を計算した。
実施例2と同様にして、酸化物超電導線材(内側巻き線材)を、巻枠の片方の鍔部から巻き始めて25層を全て巻き終わり、反対側の鍔部で折り返してz=−100mmの位置まで巻いたときに酸化物超電導線材の末端がそこで留まった。その後、比較例1と同様にして、内側巻き線材と外側巻き線材を接続した[L=840mm、d=78.4であるので、L/2−(2.2×107/dL)=85.9mm<|z|=100mm<L/2=420mm]。
Claims (7)
- 巻枠の円筒状巻胴部の外周に、複数のテープ状の酸化物超電導線材を電気的に直列に接続しながら螺旋状に多層巻きされて構成される酸化物超電導ソレノイド巻きコイルであって、多層巻きされた巻線部内で、前記酸化物超電導線材がその幅広面を重ね合せることで接続されていることを特徴とする酸化物超電導ソレノイド巻きコイル。
- 巻枠の円筒状巻胴部の外周に、複数のテープ状の酸化物超電導線材を電気的に直列に接続しながら螺旋状に多層巻きされて構成される酸化物超電導ソレノイド巻きコイルであって、多層巻きされた巻線部内で、前記酸化物超電導線材を突き合わせ、両酸化物超電導線材の幅広面に、テープ状接続片の幅広面を重ね合わせることで、前記酸化物超電導線材が接続されていることを特徴とする酸化物超電導ソレノイド巻きコイル。
- 酸化物超電導線材の前記接続部は、下記(1)式の関係を満足する位置に存在するものである請求項1または2に記載の酸化物超電導ソレノイド巻きコイル。
L/2−(2.2×107/dL)≦|z|<L/2 …(1)
但し、L:巻線部長さ(mm)
d:巻線部の内直径(mm)
z:コイル中心をゼロとしたときの接続部の軸方向距離(mm) - 巻線部における外直径の最大値、最小値が、下記(2)式の関係を満足するものである請求項3に記載の酸化物超電導ソレノイド巻きコイル。
(Dmax−Dmin)/Dmin≦0.0350 …(2)
但し、Dmax:巻線部の外直径の最大値(mm)
Dmin:巻線部の外直径の最小値(mm) - 巻線部の酸化物超電導線材層間に絶縁シートが挿入されたものである請求項1〜4のいずれかに記載の酸化物超電導ソレノイド巻きコイル。
- 巻枠の円筒状巻胴部の外周に、複数のテープ状の酸化物超電導線材を螺旋状に多層巻きされて構成される酸化物超電導ソレノイド巻きコイルを製造するに当り、一つの酸化物超電導線材を前記円筒状巻胴部にその片端から重ならないように巻き始め、その線材の巻き終わり端部の上面と、別の酸化物超電導線材端部の下面とを低融点金属を挟んで加熱接続した後、当該酸化物超電導線材を、接続前に巻線していた方向に続けて巻線することを特徴とする酸化物超電導ソレノイド巻きコイルの製造方法。
- 巻枠の円筒状巻胴部の外周に、複数のテープ状の酸化物超電導線材を螺旋状に多層巻きされて構成される酸化物超電導ソレノイド巻コイルを製造するに当り、一つの酸化物超電導線材を前記円筒状巻胴部にその片端から重ならないように巻き始め、その線材の巻き終わり端部の上面と、別の酸化物超電導線材における巻き始め端部の上面とに、低融点金属を配置し、それらの低融点金属の上に別の酸化物超電導線材を接続片として橋渡しして加熱接続した後、接続前に巻線していた方向に続けて酸化物超電導線材を巻線することを特徴とする酸化物超電導ソレノイド巻きコイルの製造方法。
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