JP3739810B2 - 超電導コイル - Google Patents
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】
本発明はプリプレグ方式の絶縁を施した超電導コイル、特に超電導素線の束であるストランドをコンジットに収容した導体を用いた強制冷却型超電導コイルに関する。
【0002】
【従来の技術】
プリプレグ方式絶縁の強制冷却型超電導コイルについては、例えば特開平4−94016号公報等に開示されている。この種の強制冷却型超電導コイルは、超電導導体にプリプレグテープを巻回して絶縁導体を形成し、この絶縁導体の隅角部にプリプレグ紐を配置しながらコイル成型を行った後、加熱処理して一体に固めることにより製作される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
上記のようにして製作した超電導コイルにおいては、絶縁導体の隅角部とプリプレグ紐とが前記の加熱処理時に強く密着していないと、両者間の一体化は十分でないことがある。上記のようにして生じる一体化不十分の部位は、電磁力や熱応力によるクラック、剥離発生の原因となりやすく、絶縁耐力またはコイルの機械的強度の低下を引き起こす。
【0004】
本発明は上記の事情に基づきなされたもので、絶縁導体の隅角部に配置されたプリプレグ紐と前記隅角部とが加熱処理時に強く面接触し、絶縁導体とプリプレグ紐との一体化を完全に行わせ得る超電導コイルを提供する。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明の超電導コイルは、超電導導体にプリプレグテープを巻回して絶縁導体を構成し、この絶縁導体の隅角部にプリプレグ紐を配置した超電導コイルを成形した後、これを加熱処理して一体に固めた超電導コイルにおいて、上記プリプレグ紐を芯材およびこの芯材を覆う外被とによって構成し、上記芯材の基材としては起毛した強化繊維の束を用い、上記外被の基材として強化繊維の編組を用いたことを特徴とする。
【0006】
【作用】
上記構成の本発明の超電導コイルにおいては、絶縁導体の隅角部に配置するプリプレグ紐を柔軟にしてあるため、プリプレグ紐の配置が容易である。また、プリプレグ紐が柔軟であるため、プリプレグ紐を強く押し詰めても絶縁導体に巻回されたプリプレグテープが損傷するおそれはない。さらに、プリプレグ紐と絶縁導体の隅角部とが強く面接触するため、互いに十分に一体化される。
【0007】
【実施例】
以下、本発明の詳細を図面を参照して説明する。
図1は本発明に係る超電導コイルの一実施例を示す断面図、図2はその一部(圏円X部)を拡大して示す断面図、図3は上記実施例において使用されるプリプレグ紐の断面図である。
図1において、断面が隅角を丸めた4角形の超電導導体1をプリプレグ絶縁体2で絶縁してなる絶縁導体3は、多層多列に巻回されており、これらの絶縁導体3を一括して対地絶縁4が施されている。絶縁導体3の層間にはシート状の層間絶縁5が施され、列間には帯状のターン間絶縁6が施されている。絶縁導体3の隅角部間には、プリプレグ紐7が配置、押し詰められている。なお、絶縁導体3は、図2に拡大して示すように、超電導線の束であるストランド8をコンジット9に収め、コンジット9の周囲にプリプレグテープ10を巻回して形成されている。また、上記のコンジット9は非磁性金属により構成した角型のパイプである。プリプレグ紐7は、層間絶縁5、ターン間絶縁6およびプリプレグテープ10と接するように配置してある。プリプレグ紐7、層間絶縁5、ターン間絶縁6およびプリプレグテープ10は、何れもエポキシ樹脂をプリプレグ処理したものであり、加熱処理によって硬化してある。また、それらのエポキシ樹脂は同一種のものとしてある。
【0008】
図3において、プリプレグ紐7は加熱処理前、つまり押し詰める前の状態で示され、ほぼ円形の断面を有するものとしてある。そして、その断面積は押し詰め部の断面積と合致させられている。プリプレグ紐7は、芯材11を外被12で覆ってなる。上記芯材11、外被10の何れもエポキシ樹脂をプリプレグ処理したものである。芯材11の基材は起毛した強化繊維の束である。外被12の基材は、予めプリプレグ処理した芯材11を包むように強化繊維を編組してなり、この基材にプリプレグ処理を施して外被12としてプリプレグ紐7としてある。芯材11、外被12の基材を構成する強化繊維は何れもガラス繊維である。また、プリプレグ紐7のエポキシ樹脂の含有量は45〜60重量%としてある。
【0009】
プリプレグ紐7、層間絶縁5、ターン間絶縁6およびプリプレグテープ10のプリプレグしたエポキシ樹脂は同一としてあるため、互いに強固に結合している。また、プリプレグ紐7の断面積と押し詰める部分の断面積とが合致させてあるので、押し詰め部の隙間は極めて少ない。芯材11の基材は起毛した強化繊維の束としてあるから、単なる強化繊維の束に比して繊維間の空間が大きく、プリプレグ処理によるエポキシ樹脂の含有重量が大きい。また、芯材11と外被12と2回に分けてプリプレグ処理しているため、プリプレグ処理時に流出するエポキシ樹脂の量は少ない。さらに、プリプレグ紐7のエポキシ樹脂、すなわち半硬化性の柔軟なエポキシ樹脂は45重量パーセント以上と多いため、硬化前のプリプレグ紐7は柔軟である。従って、硬化前のプリプレグ紐7は絶縁導体3の隅角部間に容易に押し詰めることができる。また、上記のように柔軟であるから、絶縁導体3の隅角部に強く押し詰めても、プリプレグテープ10を損傷することはない。また、プリプレグ紐7は、層間絶縁5、ターン間絶縁6およびプリプレグテープ10と面接触し、硬化後はそれらが互いに強固に結合している。さらに、プリプレグ紐7のエポキシ樹脂含有量は60重量%以下としてあるため、プリプレグ紐7の硬化収縮率および熱収縮率が低く抑えられ、剛性が大とされている。
【0010】
図4〜図5は上記実施例において使用されるプリプレグ紐の他の構成例の断面図である。図4においてプリプレグ紐13は、断面がほぼ3角形の芯材14とこれに被せられた外被15とを有し、その断面積は押し詰める部分の断面積と合致させてある。芯材14の構成、外被15の構成は、図3につき説明したプリプレグ紐7におけると同様である。図4に示したプリプレグ紐13は断面を予め3角形としてあるため、隅角部に詰めるに際して強く押し詰める必要はなく、プリプレグテープを損傷するおそれはない。
【0011】
図5において、プリプレグ紐16は、ステンレス鋼または他の非磁性金属の線材の束とした芯材17を、図3に示したプリプレグ紐7におけると同様に構成した外被18で覆って構成されている。このプリプレグ紐16においては、芯材17が非磁性金属線の束としてあるため、プリプレグ紐が詰められる部分の断面形状に合わせて加工することができる。また、外被18は柔軟であるからプリプレグテープ12を損傷するおそれはない。さらに、一般に非磁性金属線はプリプレグ処理して固めた強化繊維の束に比して、液体ヘリウム温度での比熱が大きいため、異常に発生した熱を吸収することができる。
【0012】
なお、本発明は上記の実施例のみに限定されない。たとえば、プリプレグする樹脂としては例示のエポキシ樹脂以外の適当な熱硬化樹脂を使用することができる。
【0013】
【発明の効果】
本発明の超電導コイルは、絶縁導体の隅角部に配置するプリプレグ紐を柔軟にしてあるため、プリプレグ紐の配置が容易である。また、プリプレグ紐と絶縁導体の隅角部とが強く面接触するため、互いに十分に一体化される。従って、絶縁物のクラック、剥離等が容易に発生せず、励磁電圧、クエンチ電圧を高めることができ、大きな電磁力、熱応力に耐えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明一実施例の断面図。
【図2】図1の一部(圏円X部)を拡大して示す断面図。
【図3】上記実施例において使用されるプリプレグ紐の断面図。
【図4】上記実施例において使用されるプリプレグ紐の他の構成例の断面図。
【図5】上記実施例において使用されるプリプレグ紐のさらに他の構成例の断面図。
【符号の説明】
2………対地絶縁
3………絶縁導体
5………層間絶縁
6………ターン間絶縁
7………プリプレグ紐
8………ストランド
9………コンジット
10………プリプレグテープ
11………芯材
12………外被
【産業上の利用分野】
本発明はプリプレグ方式の絶縁を施した超電導コイル、特に超電導素線の束であるストランドをコンジットに収容した導体を用いた強制冷却型超電導コイルに関する。
【0002】
【従来の技術】
プリプレグ方式絶縁の強制冷却型超電導コイルについては、例えば特開平4−94016号公報等に開示されている。この種の強制冷却型超電導コイルは、超電導導体にプリプレグテープを巻回して絶縁導体を形成し、この絶縁導体の隅角部にプリプレグ紐を配置しながらコイル成型を行った後、加熱処理して一体に固めることにより製作される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
上記のようにして製作した超電導コイルにおいては、絶縁導体の隅角部とプリプレグ紐とが前記の加熱処理時に強く密着していないと、両者間の一体化は十分でないことがある。上記のようにして生じる一体化不十分の部位は、電磁力や熱応力によるクラック、剥離発生の原因となりやすく、絶縁耐力またはコイルの機械的強度の低下を引き起こす。
【0004】
本発明は上記の事情に基づきなされたもので、絶縁導体の隅角部に配置されたプリプレグ紐と前記隅角部とが加熱処理時に強く面接触し、絶縁導体とプリプレグ紐との一体化を完全に行わせ得る超電導コイルを提供する。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明の超電導コイルは、超電導導体にプリプレグテープを巻回して絶縁導体を構成し、この絶縁導体の隅角部にプリプレグ紐を配置した超電導コイルを成形した後、これを加熱処理して一体に固めた超電導コイルにおいて、上記プリプレグ紐を芯材およびこの芯材を覆う外被とによって構成し、上記芯材の基材としては起毛した強化繊維の束を用い、上記外被の基材として強化繊維の編組を用いたことを特徴とする。
【0006】
【作用】
上記構成の本発明の超電導コイルにおいては、絶縁導体の隅角部に配置するプリプレグ紐を柔軟にしてあるため、プリプレグ紐の配置が容易である。また、プリプレグ紐が柔軟であるため、プリプレグ紐を強く押し詰めても絶縁導体に巻回されたプリプレグテープが損傷するおそれはない。さらに、プリプレグ紐と絶縁導体の隅角部とが強く面接触するため、互いに十分に一体化される。
【0007】
【実施例】
以下、本発明の詳細を図面を参照して説明する。
図1は本発明に係る超電導コイルの一実施例を示す断面図、図2はその一部(圏円X部)を拡大して示す断面図、図3は上記実施例において使用されるプリプレグ紐の断面図である。
図1において、断面が隅角を丸めた4角形の超電導導体1をプリプレグ絶縁体2で絶縁してなる絶縁導体3は、多層多列に巻回されており、これらの絶縁導体3を一括して対地絶縁4が施されている。絶縁導体3の層間にはシート状の層間絶縁5が施され、列間には帯状のターン間絶縁6が施されている。絶縁導体3の隅角部間には、プリプレグ紐7が配置、押し詰められている。なお、絶縁導体3は、図2に拡大して示すように、超電導線の束であるストランド8をコンジット9に収め、コンジット9の周囲にプリプレグテープ10を巻回して形成されている。また、上記のコンジット9は非磁性金属により構成した角型のパイプである。プリプレグ紐7は、層間絶縁5、ターン間絶縁6およびプリプレグテープ10と接するように配置してある。プリプレグ紐7、層間絶縁5、ターン間絶縁6およびプリプレグテープ10は、何れもエポキシ樹脂をプリプレグ処理したものであり、加熱処理によって硬化してある。また、それらのエポキシ樹脂は同一種のものとしてある。
【0008】
図3において、プリプレグ紐7は加熱処理前、つまり押し詰める前の状態で示され、ほぼ円形の断面を有するものとしてある。そして、その断面積は押し詰め部の断面積と合致させられている。プリプレグ紐7は、芯材11を外被12で覆ってなる。上記芯材11、外被10の何れもエポキシ樹脂をプリプレグ処理したものである。芯材11の基材は起毛した強化繊維の束である。外被12の基材は、予めプリプレグ処理した芯材11を包むように強化繊維を編組してなり、この基材にプリプレグ処理を施して外被12としてプリプレグ紐7としてある。芯材11、外被12の基材を構成する強化繊維は何れもガラス繊維である。また、プリプレグ紐7のエポキシ樹脂の含有量は45〜60重量%としてある。
【0009】
プリプレグ紐7、層間絶縁5、ターン間絶縁6およびプリプレグテープ10のプリプレグしたエポキシ樹脂は同一としてあるため、互いに強固に結合している。また、プリプレグ紐7の断面積と押し詰める部分の断面積とが合致させてあるので、押し詰め部の隙間は極めて少ない。芯材11の基材は起毛した強化繊維の束としてあるから、単なる強化繊維の束に比して繊維間の空間が大きく、プリプレグ処理によるエポキシ樹脂の含有重量が大きい。また、芯材11と外被12と2回に分けてプリプレグ処理しているため、プリプレグ処理時に流出するエポキシ樹脂の量は少ない。さらに、プリプレグ紐7のエポキシ樹脂、すなわち半硬化性の柔軟なエポキシ樹脂は45重量パーセント以上と多いため、硬化前のプリプレグ紐7は柔軟である。従って、硬化前のプリプレグ紐7は絶縁導体3の隅角部間に容易に押し詰めることができる。また、上記のように柔軟であるから、絶縁導体3の隅角部に強く押し詰めても、プリプレグテープ10を損傷することはない。また、プリプレグ紐7は、層間絶縁5、ターン間絶縁6およびプリプレグテープ10と面接触し、硬化後はそれらが互いに強固に結合している。さらに、プリプレグ紐7のエポキシ樹脂含有量は60重量%以下としてあるため、プリプレグ紐7の硬化収縮率および熱収縮率が低く抑えられ、剛性が大とされている。
【0010】
図4〜図5は上記実施例において使用されるプリプレグ紐の他の構成例の断面図である。図4においてプリプレグ紐13は、断面がほぼ3角形の芯材14とこれに被せられた外被15とを有し、その断面積は押し詰める部分の断面積と合致させてある。芯材14の構成、外被15の構成は、図3につき説明したプリプレグ紐7におけると同様である。図4に示したプリプレグ紐13は断面を予め3角形としてあるため、隅角部に詰めるに際して強く押し詰める必要はなく、プリプレグテープを損傷するおそれはない。
【0011】
図5において、プリプレグ紐16は、ステンレス鋼または他の非磁性金属の線材の束とした芯材17を、図3に示したプリプレグ紐7におけると同様に構成した外被18で覆って構成されている。このプリプレグ紐16においては、芯材17が非磁性金属線の束としてあるため、プリプレグ紐が詰められる部分の断面形状に合わせて加工することができる。また、外被18は柔軟であるからプリプレグテープ12を損傷するおそれはない。さらに、一般に非磁性金属線はプリプレグ処理して固めた強化繊維の束に比して、液体ヘリウム温度での比熱が大きいため、異常に発生した熱を吸収することができる。
【0012】
なお、本発明は上記の実施例のみに限定されない。たとえば、プリプレグする樹脂としては例示のエポキシ樹脂以外の適当な熱硬化樹脂を使用することができる。
【0013】
【発明の効果】
本発明の超電導コイルは、絶縁導体の隅角部に配置するプリプレグ紐を柔軟にしてあるため、プリプレグ紐の配置が容易である。また、プリプレグ紐と絶縁導体の隅角部とが強く面接触するため、互いに十分に一体化される。従って、絶縁物のクラック、剥離等が容易に発生せず、励磁電圧、クエンチ電圧を高めることができ、大きな電磁力、熱応力に耐えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明一実施例の断面図。
【図2】図1の一部(圏円X部)を拡大して示す断面図。
【図3】上記実施例において使用されるプリプレグ紐の断面図。
【図4】上記実施例において使用されるプリプレグ紐の他の構成例の断面図。
【図5】上記実施例において使用されるプリプレグ紐のさらに他の構成例の断面図。
【符号の説明】
2………対地絶縁
3………絶縁導体
5………層間絶縁
6………ターン間絶縁
7………プリプレグ紐
8………ストランド
9………コンジット
10………プリプレグテープ
11………芯材
12………外被
Claims (4)
- 超電導導体にプリプレグテープを巻回して絶縁導体を構成し、この絶縁導体の隅角部にプリプレグ紐を押し詰めて、配置して、該プリプレグテープ巻回した絶縁導体を多層多列に配置した構造体を、加熱処理して一体に固めた超電導コイルにおいて、前記プリプレグ紐を芯材およびこの芯材を覆う外被とによって構成し、上記芯材の基材としては起毛した強化繊維の束を用い、前記外被の基材として強化繊維の編組を用いたことを特徴とする超電導コイル。
- 前記芯材の基材に予めプリプレグ処理を施して芯材を構成し、この芯材を包み込むように強化繊維を編組して外被の基材を構成し、この基材にプリプレグ処理を施してプリプレグ紐とし、プリプレグ紐のエポキシ含有量を45〜60重量%としたことを特徴とする請求項1記載の超電導コイル。
- 前記プリプレグ紐の断面形状を、絶縁導体の隅角部間の間隙断面形状に合わせた、非円形断面としたことを特徴とする請求項1又は2記載の超電導コイル。
- 超電導導体にプリプレグテープを巻回して絶縁導体を構成し、この絶縁導体の隅角部にプリプレグ紐を押し詰めて、配置して、該プリプレグテープ巻回した絶縁導体を多層多列に配置した構造体を、加熱処理して一体に固めた超電導コイルにおいて、前記プリプレグ紐を芯材およびこの芯材を覆う外被とによって構成し、芯材として非磁性金属線の束を用い、前記外被の基材として強化繊維の編組を用いたことを特徴とする超電導コイル。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP27246393A JP3739810B2 (ja) | 1993-10-29 | 1993-10-29 | 超電導コイル |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP27246393A JP3739810B2 (ja) | 1993-10-29 | 1993-10-29 | 超電導コイル |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07130532A JPH07130532A (ja) | 1995-05-19 |
JP3739810B2 true JP3739810B2 (ja) | 2006-01-25 |
Family
ID=17514271
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP27246393A Expired - Fee Related JP3739810B2 (ja) | 1993-10-29 | 1993-10-29 | 超電導コイル |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3739810B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
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JP5269556B2 (ja) * | 2008-11-18 | 2013-08-21 | 株式会社東芝 | 超電導コイルの製造方法、及び超電導コイルの製造装置 |
JP6297844B2 (ja) * | 2014-01-28 | 2018-03-20 | 公益財団法人鉄道総合技術研究所 | 超電導コイル用巻軸の製造方法 |
JP6297845B2 (ja) * | 2014-01-28 | 2018-03-20 | 公益財団法人鉄道総合技術研究所 | 超電導コイル及びその製造方法 |
-
1993
- 1993-10-29 JP JP27246393A patent/JP3739810B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Publication date |
---|---|
JPH07130532A (ja) | 1995-05-19 |
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Legal Events
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A02 | Decision of refusal |
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