JP3819749B2 - 電磁石コイル絶縁装置および電磁石コイルの製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電磁石コイル導体が巻回された電磁石コイルに関するもので、特に電磁石コイル導体に電気絶縁テープを巻き付ける電磁石コイル絶縁装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１２は、例えば特公平７−１５８４８号公報に記載された従来の電磁石コイルの巻線装置である。
図において、１は電磁石コイル導体、２は、電磁石コイル導体１上に図示しない電気絶縁テープを巻き付ける電磁石コイル絶縁装置、３は電気絶縁テープが巻き付けられた電磁石コイル導体１を巻回して成る電磁石コイル、４は電磁石コイル３を電磁石コイル導体１で巻線するための回転駆動台である。
図に示すように、回転駆動台４を回転させることにより電磁石コイル導体１が巻き取られて電磁石コイル３が形成されるが、その際、電磁石コイル導体１は電磁石コイル絶縁装置２内を通過して送られ、この電磁石コイル絶縁装置２にて電気絶縁テープが巻き付けられる。さらに、電磁石コイル導体１が巻き取られ、成型された電磁石コイル３は、例えば真空加圧含浸装置等により、絶縁樹脂を含浸され、加熱硬化されて確実に絶縁される。
【０００３】
ところで、電磁石コイルの中には、例えばＮｂ３Ｓｎ、Ｎｂ３Ａｌ等の金属間化合物の超電導導体から成る超電導コイルのように、通常の電磁石コイル導体を巻回して電磁石コイルを形成後に、例えば６００℃〜９００℃に長時間加熱して、巻回された電磁石コイル導体を超電導導体化することにより超電導コイルを形成するものがある。このような超電導コイルでは、仮に、予め超電導導体である電磁石コイル導体（以下、超電導コイル導体と称す）を巻回して形成すると、巻回時のストレスにより歪みが生じて超電導コイル導体が劣化する。このため、通常導体である電磁石コイル導体を巻回した後、電磁石コイル導体を超電導導体化していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このような電磁石コイルは、巻線した後に長時間加熱処理を行うため、図１２で示したように、電気絶縁テープを巻き付けた電磁石コイル導体１を巻回して電磁石コイル３を形成すると、電気絶縁テープが加熱によって損傷し強度が低下してしまう。
このような問題点を改善するために、電磁石コイル導体を巻回して形成された電磁石コイルを長時間加熱して超電導コイルとし、その後巻回された状態の電磁石コイル導体（超電導コイル導体）に電気絶縁テープを巻き付ける方法が考案されており、以下に説明する。
図１３に示すように、パンケーキ状に巻線成型され、長時間加熱処理された超電導コイル３の内径部の電磁石コイル導体１を引き上げ機構５により上方に引き上げて、巻線全体を円錐状に変形させてターン間の隙間を設け、この隙間を利用して、テーピング機構６ａから電気絶縁テープ６を電磁石コイル導体１に巻き付け、この後、電磁石コイル導体１を元の位置に下ろし超電導コイル３をパンケーキ状に戻す。
しかしながら、このような方法では、例えば径寸法が１０ｍ程度の大型の超電導コイル３では、引き上げ時の高さが、例えば５ｍ程度と高くなり、電気絶縁テープ６の巻き付け作業が高所作業となり、人手によっても、また自動化装置によっても、大規模かつ複雑な作業足場、あるいは設備装置の設置が必要であり困難であった。
【０００５】
この発明は、上記のような問題点を解消するために成されたものであって、パンケーキ状の電磁石コイルにおける巻回された電磁石コイル導体に、電気絶縁テープを容易に巻き付け可能な電磁石コイル絶縁装置の構造を提供することを目的とする。また、巻線後に加熱処理する超電導コイルにおける電磁石コイル導体を信頼性良く絶縁できる電磁石コイルの製造方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る請求項１記載の電磁石コイル絶縁装置は、電磁石コイル導体がパンケーキ状に巻回され超電導導体化された電磁石コイルの巻線面を水平にして載置した該電磁石コイル上を、該電磁石コイルの周方向に走行する台車と、該台車に取り付けられて上記電磁石コイル上を上記電磁石コイル導体に沿って走行し、上記電磁石コイル導体を引き上げて走行に伴い走行方向と逆方向に送り、元の位置に戻す電磁石コイル導体送り手段、および該電磁石コイル導体送り手段によって引き上げられた上記電磁石コイル導体に電気絶縁テープを巻き付ける手段を有するテープ施工装置とを備えるものである。
【０００７】
この発明に係る請求項２記載の電磁石コイル絶縁装置は、請求項１において、台車は、電磁石コイルの内周と外周とにそれぞれ配設された２本の環状軌道上を走行するものである。
【０００８】
この発明に係る請求項３記載の電磁石コイル絶縁装置は、請求項２において、台車に取り付けられたテープ施工装置を、２本の環状軌道間で電磁石コイルの径方向に移動させる径方向移動手段を備え、電気絶縁テープを巻き付ける電磁石コイル導体に沿って、上記テープ施工装置を径方向に移動させつつ周方向に走行させるものである。
【０００９】
この発明に係る請求項４記載の電磁石コイル絶縁装置は、請求項３において、径方向移動手段は、テープ施工装置の電磁石コイルにおける周方向位置と電磁石コイル導体のターン番号とにより演算される径方向位置に、上記テープ施工装置を移動制御するものである。
【００１０】
この発明に係る請求項５記載の電磁石コイル絶縁装置は、電磁石コイル導体がパンケーキ状に巻回され超電導導体化された電磁石コイルの巻線面を水平にして載置した該電磁石コイルを挟んで両側に配設された２本の平行軌道上を走行する台車と、該台車に取り付けられて上記電磁石コイル上を走行し、上記電磁石コイル導体を引き上げて走行に伴い走行方向と逆方向に送り、元の位置に戻す電磁石コイル導体送り手段、および該電磁石コイル導体送り手段によって引き上げられた上記電磁石コイル導体に電気絶縁テープを巻き付ける手段を有するテープ施工装置と、該テープ施工装置を上記２本の平行軌道間で該軌道に対して垂直方向に移動させる垂直方向移動手段とを備え、上記テープ施工装置を上記平行軌道上を走行する台車の走行に伴って該平行軌道間で垂直方向に移動させることにより、上記テープ施工装置を上記電磁石コイルの径方向に移動させつつ周方向に上記電磁石コイル導体に沿って走行させて、該電磁石コイル導体に電気絶縁テープを巻き付けるものである。
【００１１】
この発明に係る請求項６記載の電磁石コイル絶縁装置は、請求項５において、テープ施工装置は取り付けられた台車に対して水平方向に回転する回転手段を備え、該回転手段により上記テープ施工装置の向きを引き上げる電磁石コイル導体の向きに常に合わせるものである。
【００１２】
この発明に係る請求項７記載の電磁石コイル絶縁装置は、請求項６において、回転手段は、テープ施工装置の電磁石コイルにおける周方向位置と電磁石コイル導体のターン番号とにより演算される電磁石コイル導体の向きに、上記テープ施工装置の向きを合わせるように制御するものである。
【００１３】
この発明に係る請求項８記載の電磁石コイル絶縁装置は、請求項５〜７のいずれかにおいて、テープ施工装置の電磁石コイルにおける周方向位置指令と電磁石コイル導体のターン番号指令とにより、上記テープ施工装置の水平面内目標位置を演算し、該水平面内目標位置から台車の平行軌道上位置、および上記テープ施工装置の上記平行軌道間の垂直方向位置を演算して、該演算された位置となるように、台車の走行制御、および垂直方向移動手段によるテープ施工装置の移動制御を行うものである。
【００１４】
この発明に係る請求項９記載の電磁石コイル絶縁装置は、請求項１〜８のいずれかにおいて、電磁石コイル導体送り手段が、電磁石コイル導体引き上げ時に、該電磁石コイル導体と隣接するターンの電磁石コイル導体がその位置を保持するように、上記隣接ターンの電磁石コイル導体を押圧する手段を備えるものである。
【００１５】
この発明に係る請求項１０記載の電磁石コイル絶縁装置は、請求項１〜９のいずれかにおいて、電磁石コイル導体送り手段が、電磁石コイル導体を元の位置に戻す時に、該電磁石コイル導体と隣接するターンの電磁石コイル導体がその位置を保持するように、上記隣接ターンの電磁石コイル導体を押圧する手段を備えるものである。
【００１６】
この発明に係る請求項１１記載の電磁石コイルの製造方法は、金属間化合物から成る電磁石コイル導体がパンケーキ状に巻回された電磁石コイルに加熱処理を施して上記電磁石コイル導体を超電導導体化し、その後請求項１〜１０のいずれかに記載の電磁石コイル絶縁装置を用いて上記電磁石コイル導体に電気絶縁テープを巻き付けるものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１を図について説明する。
図１は、この発明の実施の形態１による電磁石コイル絶縁装置の構造および動作を説明する図である。
図１に示すように、電磁石コイル１０の内周および外周には２本の環状軌道１１、１２が配設され、この環状軌道１１、１２上を車輪１３ａ、１３ｂを備えた台車１３が、電磁石コイル導体１４が巻回された電磁石コイル１０上を周方向（Ａ方向）に走行する。電磁石コイル絶縁装置は、台車１３とこの台車１３に取り付けられたテープ施工装置１６とで構成され、テープ施工装置１６は台車１３の走行に伴って、電磁石コイル１０上を電磁石コイル導体１４に沿って周方向に走行しながら、電磁石コイル導体１４を台車１３上に引き上げて電気絶縁テープを巻き付ける。
【００１８】
図２は、台車１３に取り付けられたテープ施工装置１６の概略構成図である。図２に示すように、電磁石コイル導体１４に沿って周方向に走行するテープ施工装置１６は、前方、後方、および装置内の出入り口部にそれぞれ配置されたガイドロール１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄからなる電磁石コイル導体送り機構１５と、この電磁石コイル導体送り機構１５により導いた電磁石コイル導体１４に台車１３上で電気絶縁テープを巻き付けるテーピング機構１６ａとを備える。電磁石コイル導体送り機構１５は、前方の電磁石コイル導体１４を引き上げて、走行に伴い逆方向に送り、後方から元の位置に戻す。この引き上げて逆方向に送る際、テープ施工装置１６内で、テーピング機構１６ａによって電気絶縁テープが電磁石コイル導体１４上に螺旋状に巻き付けられる。なお、１４ａ、１４ｂはそれぞれ、電磁石コイル導体送り機構１５による引き上げ時、戻し時の電磁石コイル導体部分を示す。
電気絶縁テープの巻き付け（以下、テーピングと称す）後、電磁石コイル１０は、例えば真空加圧含浸装置等により絶縁樹脂を含浸され、加熱硬化されて確実に絶縁され完成する。
【００１９】
以上のように、この実施の形態によれば、台車１３にテープ施工装置１６を取り付けて、電磁石コイル１０上を電磁石コイル導体１４に沿って周方向に走行させ、電磁石コイル導体１４を部分的に引き上げて走行中のテープ施工装置１６によりテーピングを行うため、電磁石コイル導体１４の引き上げが部分的で高さも低いものであり、大型の設備装置を必要とせず、容易に巻線後の電磁石コイル１０にテーピングが行える。
また、超電導コイルの超電導コイル導体にテーピングする場合も、超電導コイル導体の引き上げが部分的で低いものであるため、超電導コイル導体への機械的ストレスは軽微なものであり、歪みを生じさせて劣化させることはない。これにより、例えばＮｂ３Ｓｎ、Ｎｂ３Ａｌ等の金属間化合物の超電導導体から成る超電導コイルのように、通常の電磁石コイル導体を巻回して成る電磁石コイルを形成後に、例えば６００℃〜９００℃に長時間加熱して、巻回された電磁石コイル導体を超電導導体化する場合に信頼性良く適用でき、この実施の形態１による電磁石コイル絶縁装置を用いて超電導コイル導体に容易に信頼性良くテーピングすることができ、製造コストの低減化、および工期の短縮も図れる。
【００２０】
この実施の形態では、円形の電磁石コイル１０を図示して説明したが、パンケーキ状の電磁石コイル１０であれば非円形のものでも良い。
【００２１】
実施の形態２．
次に、この発明の実施の形態２について図３に基づいて説明する。
この実施の形態による電磁石コイル絶縁装置は、上記実施の形態１の図１、図２で示した電磁石コイル絶縁装置に、テープ施工装置６を環状軌道１１、１２間で電磁石コイル１０の径方向に移動可能にしたものである。図に示すように、電磁石コイル１０の周方向に走行する台車１３の軌道間方向の両端を連結する軸１７とこの軸１７を移動する移動管１８とで径方向移動機構を構成し、この径方向移動機構１７、１８により、上記移動管１８に固定されたテープ施工装置１６を径方向に移動可能とする。
電磁石コイル１０の各ターンの電磁石コイル導体１４にテーピングする際、各ターンの電磁石コイル導体１４は少しずつ径方向位置が異なるものである。この実施の形態では、テープ施工装置１６を径方向に移動可能としたため、径方向に幅の広い電磁石コイル１０であっても電磁石コイル絶縁装置を組立変更する必要なく、テープ施工装置１６は台車１３の走行に伴って電磁石コイル１０の周方向に走行しながら径方向にも移動し、容易で信頼性良くテーピングが行えると共に、電磁石コイル製造における製造コストの低減化、および工期の短縮がさらに図れる。
【００２２】
実施の形態３．
なお、上記実施の形態２では、径方向移動機構１７、１８により移動可能なテープ走行装置１６を、電磁石コイル導体１４に従動的に沿わせて走行することにより、テープ施工装置１６の径方向の移動を行うものであったが、テーピングする電磁石コイル導体１４の径方向位置を演算して、該位置にテープ施工装置１６が移動するように、径方向移動機構１７、１８を制御しても良い。
図４は、この実施の形態３による電磁石コイル絶縁装置の位置制御の手順を示す図である。図４に示すように、電磁石コイル１０上の周方向位置を示す方位角と、テーピングする電磁石コイル導体１４のターン番号とを指令として、まず方位角から周方向位置を演算して、台車１３の駆動機構を制御し、台車１３を演算された周方向位置になるように走行させる。一方、ターン番号は上記演算された周方向位置と共に、径方向位置演算器に入力し、テーピングする電磁石コイル導体１４の径方向位置を演算して、テープ施工装置１６の径方向駆動機構を制御する。即ち、演算された径方向位置にテープ施工装置１６が移動するように、径方向移動機構１７、１８を移動させる。
【００２３】
なお、この場合、周方向位置により台車１３の走行を制御したが、台車１３は予め設定された所定の速度で周方向を走行するようにし、速度から演算される周方向位置を径方向位置の演算に用いても良い。
【００２４】
このように、テーピングする電磁石コイル導体１４の径方向位置を演算することにより径方向移動機構１７、１８を信頼性良く移動制御でき、テープ施工装置１６が大型、あるいは質量が大きい場合でも、制御性良く径方向に移動させることができテーピングの信頼性が向上する。また、テープ施工装置１６と電磁石コイル導体１４との摩擦が防止でき、電磁石コイル導体１４の損傷や、金属粉の発生による絶縁性の低下が防止でき、電磁石コイル１０の信頼性が向上する。
【００２５】
実施の形態４．
図５は、この実施の形態４による電磁石コイル絶縁装置の位置制御の手順を示す図である。この実施の形態では、上記実施の形態３の図４で示した位置制御の場合に、台車１３の周方向位置検出器とテープ施工装置１６の径方向位置検出器とを備えて、演算された周方向位置および径方向位置に追従するようにフィードバック制御するものである。
これにより、さらに制御性良く、テープ施工装置１６が所望の位置に来るように、台車１３の走行および径方向移動機構１７、１８の移動を制御でき、テーピングの信頼性および電磁石コイル１０の信頼性が一層向上する。
【００２６】
実施の形態５．
次に、この発明の実施の形態５について図６に基づいて説明する。
この実施の形態による電磁石コイル絶縁装置は、上記実施の形態１、２で示した電磁石コイル絶縁装置に、電磁石コイル導体送り機構１５が電磁石コイル導体１４を引き上げる時に隣接ターンが動かないように押さえる手段を設けたものである。
図６に示すように、テープ施工装置１６の前方に、１組のロールから成る第１の押さえ手段１９ａ、１９ｂを備え、電磁石コイル導体送り機構１５が電磁石コイル導体１４ａを引き上げる時に、引き上げる電磁石コイル導体１４ａの隣接ターンの電磁石コイル導体１４ｃ、１４ｄがその位置を保持するように押圧し、引き上げる電磁石コイル導体１４ａとの間隔を保持させる。なお、図６はテープ施工装置１６の前方部のみを示し、図６（ａ）は斜視図、図６（ｂ）は図６（ａ）をＸ方向から見た図である。
これにより、第１の押さえ手段１９ａ、１９ｂの各ロールが隣接ターンの電磁石コイル導体１４ｃ、１４ｄをそれぞれ押さえて、電磁石コイル導体間の間隔を保持すると共に、隣接ターンの浮き上がりを防止する。このため、隣接ターンと引き上げる電磁石コイル導体１４ａとの間の摩擦により電磁石コイル導体１４が損傷することなく、また、金属粉の発生によって絶縁性の低下を招くこともない。
【００２７】
実施の形態６．
次に、この発明の実施の形態６について図７に基づいて説明する。
上記実施の形態５では、テープ施工装置１６の前方に第１の押さえ手段１９ａ、１９ｂを備えたものを示したが、この実施の形態による電磁石コイル絶縁装置は、電磁石コイル導体送り機構１５がテーピング後の電磁石コイル導体１４を元の位置に戻す時に隣接ターンが動かないように押さえる手段を設けたものである。
図７に示すように、テープ施工装置１６の後方に、１組のロールから成る第２の押さえ手段２０ａ、２０ｂを備え、電磁石コイル導体送り機構１５が電磁石コイル導体１４ｂを元の位置に押し戻す時に、押し戻す電磁石コイル導体１４ｂの隣接ターンの電磁石コイル導体１４ｃ、１４ｄがその位置を保持するように押圧して、押し戻す電磁石コイル導体１４ａとの間隔を保持させる。なお、図７はテープ施工装置１６の後方部のみを示し、図７（ａ）は斜視図、図７（ｂ）は図７（ａ）をＹ方向から見た図である。
これにより、第２の押さえ手段２０ａ、２０ｂの各ロールが隣接ターンの電磁石コイル導体１４ｃ、１４ｄをそれぞれ押さえて、電磁石コイル導体間の間隔を保持して摩擦を防止する。これにより電磁石コイル導体１４が損傷することなく、また、金属粉の発生によって絶縁性の低下を招くこともない。
【００２８】
なお、第２の押さえ手段２０ａ、２０ｂと、上記実施の形態５で示した第１の押さえ手段１９ａ、１９ｂとの双方を備えると、電磁石コイル導体１４の引き上げ時と押し戻し時の双方で隣接ターン間の摩擦が防止でき、電磁石コイル１０の信頼性がさらに向上する。
【００２９】
実施の形態７．
次に、この発明の実施の形態７による電磁石コイル絶縁装置について図８に基づいて説明する。
図８に示すように、電磁石コイル１０を挟んで両側に２本の平行軌道２１ａ、２１ｂが配設され、テープ施工装置１６を取り付けた台車１３は、この平行軌道２１ａ、２１ｂ上を第１の軸方向Ｃ（平行軌道の敷設方向）に走行する。また、台車１３の軌道間方向の両端を連結するように、平行軌道２１ａ、２１ｂと垂直方向の垂直軌道となる軸２２ａ、２２ｂを台車１３に取り付け、この軸（垂直軌道２２）とこの垂直軌道２２を移動する管状の垂直方向移動機構２３とで、垂直方向移動手段を構成して、垂直方向移動機構２３に取り付けられたテープ施工装置１６を垂直方向（第２の軸方向Ｄ）に移動させる。
このように、垂直軌道２２と垂直方向移動機構２３とを備え、平行軌道２１ａ、２１ｂ上を第１の軸方向Ｃに走行する台車１３の走行に伴って、テープ施工装置１６を第２の軸方向Ｄに移動させることにより、テープ施工装置１６を電磁石コイル１６の径方向に移動させつつ周方向に電磁石コイル導体１４に沿って走行させる。
【００３０】
図９は、台車１３に取り付けられたテープ施工装置１６およびその周辺部を示す概略構成図である。
図９に示すように、テープ施工装置１６は回転手段２４を備えて水平方向に回転可能に垂直方向移動機構２３に取り付けられており、これにより、テープ施工装置１６の向きは、テーピングされる電磁石コイル導体１４の向きに常に追従するように、走行に伴って変化する。
【００３１】
この実施の形態では、台車１３の軌道を平行軌道２１ａ、２１ｂとし、垂直軌道２２と垂直方向移動機構２３とでテープ施工装置１６を垂直方向に移動させる手段を構成して、電磁石コイル導体１４に沿ってテープ施工装置１６を走行させるようにしたため、台車１３の走行軌道が安価となり、環状軌道の製作が高価となる非円形の電磁石コイルの場合に特に有効である。なお、電磁石コイル導体送り機構１５と、この電磁石コイル導体送り機構１５により導いた電磁石コイル導体１４に台車１３上で電気絶縁テープを巻き付けるテーピング機構１６ａとについては、上記実施の形態１と同様であり、上記実施の形態１と同様の効果を有する。
【００３２】
実施の形態８．
この実施の形態では、上記実施の形態７の図８で示した電磁石コイル絶縁装置の位置制御について図１０に基づいて以下に示す。
図１０に示すように、電磁石コイル１０上の周方向位置を示す方位角と、テーピングする電磁石コイル導体１４のターン番号とを指令として、まず電磁石コイル１０上の目標となる水平面内位置を演算し、第１の軸方向位置と第２の軸方向位置とを求める。演算された第１の軸方向位置により、台車１３の駆動機構を制御し、台車１３を演算された第１の軸方向位置になるように平行軌道２１ａ、２１ｂ上を走行させる。一方、演算された第２の軸方向位置により、テープ施工装置１６の駆動機構を制御し、演算された第２の軸方向位置にテープ施工装置１６が垂直軌道２２を移動するように、垂直方向移動機構２３を移動させる。
なお、図１０に示すように、台車１３の第１の軸方向位置検出器とテープ施工装置１６の第２の軸方向位置検出器とをそれぞれ備えて、フィードバック制御すると、制御性がさらに向上する。
【００３３】
このようにテーピングする電磁石コイル導体１４の周方向位置とターン番号とを指令として、台車１３の走行制御およびテープ施工装置１６の垂直方向移動制御を行うため、テープ施工装置１６を電磁石コイル１０の径方向に移動させつつ周方向に制御性良く走行させることができ、テーピングの信頼性が向上する。また、テープ施工装置１６と電磁石コイル導体１４との摩擦が防止でき、電磁石コイル導体１４の損傷や、金属粉の発生による絶縁性の低下が防止でき、電磁石コイル１０の信頼性が向上する。
【００３４】
実施の形態９．
この実施の形態では、上記実施の形態７の図８、図９で示した電磁石コイル絶縁装置におけるテープ施工装置１６の回転位置制御について図１１に基づいて以下に示す。
図１１に示すように、電磁石コイル１０上の周方向位置を示す方位角と、テーピングする電磁石コイル導体１４のターン番号とを指令として、電磁石コイル導体の向き（導体方向）を演算し、これによりテープ施工装置１６の回転手段２４を制御する。
これにより、テープ施工装置１６の向きを制御性良く電磁石コイル導体１４の向きに合わせることができ、テーピングの信頼性が向上する。また、テープ施工装置１６と電磁石コイル導体１４との摩擦が防止できる。
なお、この実施の形態においても、テープ施工装置１６の向きを検出する検出器を備えて、フィードバック制御するとさらに制御性および信頼性が向上する。
【００３５】
【発明の効果】
以上のようにこの発明に係る請求項１記載の電磁石コイル絶縁装置は、電磁石コイル導体がパンケーキ状に巻回され超電導導体化された電磁石コイルの巻線面を水平にして載置した該電磁石コイル上を、該電磁石コイルの周方向に走行する台車と、該台車に取り付けられて上記電磁石コイル上を上記電磁石コイル導体に沿って走行し、上記電磁石コイル導体を引き上げて走行に伴い走行方向と逆方向に送り、元の位置に戻す電磁石コイル導体送り手段、および該電磁石コイル導体送り手段によって引き上げられた上記電磁石コイル導体に電気絶縁テープを巻き付ける手段を有するテープ施工装置とを備えるため、大型の設備装置を必要とせず、容易に巻線後の電磁石コイルに信頼性良く電気絶縁テープを巻き付けることができる。
【００３６】
またこの発明に係る請求項２記載の電磁石コイル絶縁装置は、請求項１において、台車は、電磁石コイルの内周と外周とにそれぞれ配設された２本の環状軌道上を走行するため、台車の周方向の走行が容易に行え、巻線後の電磁石コイルに容易に信頼性良く電気絶縁テープを巻き付けることができる。
【００３７】
またこの発明に係る請求項３記載の電磁石コイル絶縁装置は、請求項２において、台車に取り付けられたテープ施工装置を、２本の環状軌道間で電磁石コイルの径方向に移動させる径方向移動手段を備え、電気絶縁テープを巻き付ける電磁石コイル導体に沿って、上記テープ施工装置を径方向に移動させつつ周方向に走行させるため、電気絶縁テープの電磁石コイル導体への巻き付けが、さらに容易で信頼性の向上したものになる。
【００３８】
またこの発明に係る請求項４記載の電磁石コイル絶縁装置は、請求項３において、径方向移動手段は、テープ施工装置の電磁石コイルにおける周方向位置と電磁石コイル導体のターン番号とにより演算される径方向位置に、上記テープ施工装置を移動制御するため、テープ施工装置を制御性良く、電磁石コイル導体に沿って径方向に移動させつつ周方向に走行させることができ、電気絶縁テープの電磁石コイル導体への巻き付けが、さらに信頼性の向上したものになる。
【００３９】
またこの発明に係る請求項５記載の電磁石コイル絶縁装置は、電磁石コイル導体がパンケーキ状に巻回され超電導導体化された電磁石コイルの巻線面を水平にして載置した該電磁石コイルを挟んで両側に配設された２本の平行軌道上を走行する台車と、該台車に取り付けられて上記電磁石コイル上を走行し、上記電磁石コイル導体を引き上げて走行に伴い走行方向と逆方向に送り、元の位置に戻す電磁石コイル導体送り手段、および該電磁石コイル導体送り手段によって引き上げられた上記電磁石コイル導体に電気絶縁テープを巻き付ける手段を有するテープ施工装置と、該テープ施工装置を上記２本の平行軌道間で該軌道に対して垂直方向に移動させる垂直方向移動手段とを備え、上記テープ施工装置を上記平行軌道上を走行する台車の走行に伴って該平行軌道間で垂直方向に移動させることにより、上記テープ施工装置を上記電磁石コイルの径方向に移動させつつ周方向に上記電磁石コイル導体に沿って走行させて、該電磁石コイル導体に電気絶縁テープを巻き付けるため、大型の設備装置を必要とせず、容易に巻線後の電磁石コイルに信頼性良く電気絶縁テープを巻き付けることができ、また、非円形の電磁石コイルにも安価に信頼性良く電気絶縁テープを巻き付けることができる。
【００４０】
またこの発明に係る請求項６記載の電磁石コイル絶縁装置は、請求項５において、テープ施工装置は取り付けられた台車に対して水平方向に回転する回転手段を備え、該回転手段により上記テープ施工装置の向きを引き上げる電磁石コイル導体の向きに常に合わせるため、電気絶縁テープの電磁石コイル導体への巻き付けが信頼性良く行える。
【００４１】
またこの発明に係る請求項７記載の電磁石コイル絶縁装置は、請求項６において、回転手段は、テープ施工装置の電磁石コイルにおける周方向位置と電磁石コイル導体のターン番号とにより演算される電磁石コイル導体の向きに、上記テープ施工装置の向きを合わせるように制御するため、テープ施工装置の向きを制御性良く電磁石コイル導体の向きに合わせて回転できて、電気絶縁テープの電磁石コイル導体への巻き付けが、さらに信頼性の向上したものになると共に、電磁石コイル導体の摩擦による損傷を防止できる。
【００４２】
またこの発明に係る請求項８記載の電磁石コイル絶縁装置は、請求項５〜７のいずれかにおいて、テープ施工装置の電磁石コイルにおける周方向位置指令と電磁石コイル導体のターン番号指令とにより、上記テープ施工装置の水平面内目標位置を演算し、該水平面内目標位置から台車の平行軌道上位置、および上記テープ施工装置の上記平行軌道間の垂直方向位置を演算して、該演算された位置となるように、台車の走行制御、および垂直方向移動手段によるテープ施工装置の移動制御を行うため、テープ施工装置を制御性良く、電磁石コイル導体に沿って径方向に移動させつつ周方向に走行させることができ、電気絶縁テープの電磁石コイル導体への巻き付けが、さらに信頼性の向上したものになる。
【００４３】
またこの発明に係る請求項９記載の電磁石コイル絶縁装置は、請求項１〜８のいずれかにおいて、電磁石コイル導体送り手段が、電磁石コイル導体引き上げ時に、該電磁石コイル導体と隣接するターンの電磁石コイル導体がその位置を保持するように、上記隣接ターンの電磁石コイル導体を押圧する手段を備えるため、電磁石コイル導体引き上げ時の電磁石コイル導体間の摩擦が防止でき、摩擦による損傷や絶縁性の低下を防止できる。
【００４４】
またこの発明に係る請求項１０記載の電磁石コイル絶縁装置は、請求項１〜９のいずれかにおいて、電磁石コイル導体送り手段が、電磁石コイル導体を元の位置に戻す時に、該電磁石コイル導体と隣接するターンの電磁石コイル導体がその位置を保持するように、上記隣接ターンの電磁石コイル導体を押圧する手段を備えるため、電磁石コイル導体を元の位置に戻す時の電磁石コイル導体間の摩擦が防止でき、摩擦による損傷や絶縁性の低下を防止できる。
【００４５】
この発明に係る請求項１１記載の電磁石コイルの製造方法は、金属間化合物から成る電磁石コイル導体がパンケーキ状に巻回された電磁石コイルに加熱処理を施して上記電磁石コイル導体を超電導導体化し、その後請求項１〜１０のいずれかに記載の電磁石コイル絶縁装置を用いて上記電磁石コイル導体に電気絶縁テープを巻き付けるため、超電導導体である電導コイル導体に歪みを生じさせて劣化させることなく、容易に信頼性良く電気絶縁テープを巻き付けることができ、信頼性の高い超電導コイルが得られると共に、製造コストの低減化、および工期の短縮も図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１による電磁石コイル絶縁装置の構造および動作を説明する図である。
【図２】 この発明の実施の形態１によるテープ施工装置の概略構成図である。
【図３】 この発明の実施の形態２による電磁石コイル絶縁装置の構造および動作を説明する図である。
【図４】 この発明の実施の形態３による電磁石コイル絶縁装置の位置制御の手順を示す図である。
【図５】 この発明の実施の形態４による電磁石コイル絶縁装置の位置制御の手順を示す図である。
【図６】 この発明の実施の形態５による電磁石コイル絶縁装置の第１の押圧部材を示す図である。
【図７】 この発明の実施の形態６による電磁石コイル絶縁装置の第２の押圧部材を示す図である。
【図８】 この発明の実施の形態７による電磁石コイル絶縁装置の構造および動作を説明する図である。
【図９】 この発明の実施の形態７によるテープ施工装置およびその周辺部の概略構成図である。
【図１０】 この発明の実施の形態８による電磁石コイル絶縁装置の位置制御の手順を示す図である。
【図１１】 この発明の実施の形態９によるテープ施工装置の回転位置制御の手順を示す図である。
【図１２】 従来の電磁石コイルの巻線装置を示す概略構成図である。
【図１３】 従来の電磁石コイルにおける電気絶縁テープの巻付けを示す図である。
【符号の説明】
１０ 電磁石コイル、１１，１２ 環状軌道、１３ 台車、
１４，１４ａ，１４ｂ 電磁石コイル導体、
１５（１５ａ〜１５ｄ） 電磁石コイル導体送り機構、１６ テープ施工装置、
１６ａ テーピング機構、１７，１８ 径方向移動機構、
１９ａ，１９ｂ 第１の押圧部材、２０ａ，２０ｂ 第２の押圧部材、
２１ａ，２１ｂ 平行軌道、２２（２２ａ，２２ｂ） 垂直軌道、
２３ 垂直方向移動機構、２４ 回転手段。
【発明の属する技術分野】
この発明は、電磁石コイル導体が巻回された電磁石コイルに関するもので、特に電磁石コイル導体に電気絶縁テープを巻き付ける電磁石コイル絶縁装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１２は、例えば特公平７−１５８４８号公報に記載された従来の電磁石コイルの巻線装置である。
図において、１は電磁石コイル導体、２は、電磁石コイル導体１上に図示しない電気絶縁テープを巻き付ける電磁石コイル絶縁装置、３は電気絶縁テープが巻き付けられた電磁石コイル導体１を巻回して成る電磁石コイル、４は電磁石コイル３を電磁石コイル導体１で巻線するための回転駆動台である。
図に示すように、回転駆動台４を回転させることにより電磁石コイル導体１が巻き取られて電磁石コイル３が形成されるが、その際、電磁石コイル導体１は電磁石コイル絶縁装置２内を通過して送られ、この電磁石コイル絶縁装置２にて電気絶縁テープが巻き付けられる。さらに、電磁石コイル導体１が巻き取られ、成型された電磁石コイル３は、例えば真空加圧含浸装置等により、絶縁樹脂を含浸され、加熱硬化されて確実に絶縁される。
【０００３】
ところで、電磁石コイルの中には、例えばＮｂ３Ｓｎ、Ｎｂ３Ａｌ等の金属間化合物の超電導導体から成る超電導コイルのように、通常の電磁石コイル導体を巻回して電磁石コイルを形成後に、例えば６００℃〜９００℃に長時間加熱して、巻回された電磁石コイル導体を超電導導体化することにより超電導コイルを形成するものがある。このような超電導コイルでは、仮に、予め超電導導体である電磁石コイル導体（以下、超電導コイル導体と称す）を巻回して形成すると、巻回時のストレスにより歪みが生じて超電導コイル導体が劣化する。このため、通常導体である電磁石コイル導体を巻回した後、電磁石コイル導体を超電導導体化していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このような電磁石コイルは、巻線した後に長時間加熱処理を行うため、図１２で示したように、電気絶縁テープを巻き付けた電磁石コイル導体１を巻回して電磁石コイル３を形成すると、電気絶縁テープが加熱によって損傷し強度が低下してしまう。
このような問題点を改善するために、電磁石コイル導体を巻回して形成された電磁石コイルを長時間加熱して超電導コイルとし、その後巻回された状態の電磁石コイル導体（超電導コイル導体）に電気絶縁テープを巻き付ける方法が考案されており、以下に説明する。
図１３に示すように、パンケーキ状に巻線成型され、長時間加熱処理された超電導コイル３の内径部の電磁石コイル導体１を引き上げ機構５により上方に引き上げて、巻線全体を円錐状に変形させてターン間の隙間を設け、この隙間を利用して、テーピング機構６ａから電気絶縁テープ６を電磁石コイル導体１に巻き付け、この後、電磁石コイル導体１を元の位置に下ろし超電導コイル３をパンケーキ状に戻す。
しかしながら、このような方法では、例えば径寸法が１０ｍ程度の大型の超電導コイル３では、引き上げ時の高さが、例えば５ｍ程度と高くなり、電気絶縁テープ６の巻き付け作業が高所作業となり、人手によっても、また自動化装置によっても、大規模かつ複雑な作業足場、あるいは設備装置の設置が必要であり困難であった。
【０００５】
この発明は、上記のような問題点を解消するために成されたものであって、パンケーキ状の電磁石コイルにおける巻回された電磁石コイル導体に、電気絶縁テープを容易に巻き付け可能な電磁石コイル絶縁装置の構造を提供することを目的とする。また、巻線後に加熱処理する超電導コイルにおける電磁石コイル導体を信頼性良く絶縁できる電磁石コイルの製造方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る請求項１記載の電磁石コイル絶縁装置は、電磁石コイル導体がパンケーキ状に巻回され超電導導体化された電磁石コイルの巻線面を水平にして載置した該電磁石コイル上を、該電磁石コイルの周方向に走行する台車と、該台車に取り付けられて上記電磁石コイル上を上記電磁石コイル導体に沿って走行し、上記電磁石コイル導体を引き上げて走行に伴い走行方向と逆方向に送り、元の位置に戻す電磁石コイル導体送り手段、および該電磁石コイル導体送り手段によって引き上げられた上記電磁石コイル導体に電気絶縁テープを巻き付ける手段を有するテープ施工装置とを備えるものである。
【０００７】
この発明に係る請求項２記載の電磁石コイル絶縁装置は、請求項１において、台車は、電磁石コイルの内周と外周とにそれぞれ配設された２本の環状軌道上を走行するものである。
【０００８】
この発明に係る請求項３記載の電磁石コイル絶縁装置は、請求項２において、台車に取り付けられたテープ施工装置を、２本の環状軌道間で電磁石コイルの径方向に移動させる径方向移動手段を備え、電気絶縁テープを巻き付ける電磁石コイル導体に沿って、上記テープ施工装置を径方向に移動させつつ周方向に走行させるものである。
【０００９】
この発明に係る請求項４記載の電磁石コイル絶縁装置は、請求項３において、径方向移動手段は、テープ施工装置の電磁石コイルにおける周方向位置と電磁石コイル導体のターン番号とにより演算される径方向位置に、上記テープ施工装置を移動制御するものである。
【００１０】
この発明に係る請求項５記載の電磁石コイル絶縁装置は、電磁石コイル導体がパンケーキ状に巻回され超電導導体化された電磁石コイルの巻線面を水平にして載置した該電磁石コイルを挟んで両側に配設された２本の平行軌道上を走行する台車と、該台車に取り付けられて上記電磁石コイル上を走行し、上記電磁石コイル導体を引き上げて走行に伴い走行方向と逆方向に送り、元の位置に戻す電磁石コイル導体送り手段、および該電磁石コイル導体送り手段によって引き上げられた上記電磁石コイル導体に電気絶縁テープを巻き付ける手段を有するテープ施工装置と、該テープ施工装置を上記２本の平行軌道間で該軌道に対して垂直方向に移動させる垂直方向移動手段とを備え、上記テープ施工装置を上記平行軌道上を走行する台車の走行に伴って該平行軌道間で垂直方向に移動させることにより、上記テープ施工装置を上記電磁石コイルの径方向に移動させつつ周方向に上記電磁石コイル導体に沿って走行させて、該電磁石コイル導体に電気絶縁テープを巻き付けるものである。
【００１１】
この発明に係る請求項６記載の電磁石コイル絶縁装置は、請求項５において、テープ施工装置は取り付けられた台車に対して水平方向に回転する回転手段を備え、該回転手段により上記テープ施工装置の向きを引き上げる電磁石コイル導体の向きに常に合わせるものである。
【００１２】
この発明に係る請求項７記載の電磁石コイル絶縁装置は、請求項６において、回転手段は、テープ施工装置の電磁石コイルにおける周方向位置と電磁石コイル導体のターン番号とにより演算される電磁石コイル導体の向きに、上記テープ施工装置の向きを合わせるように制御するものである。
【００１３】
この発明に係る請求項８記載の電磁石コイル絶縁装置は、請求項５〜７のいずれかにおいて、テープ施工装置の電磁石コイルにおける周方向位置指令と電磁石コイル導体のターン番号指令とにより、上記テープ施工装置の水平面内目標位置を演算し、該水平面内目標位置から台車の平行軌道上位置、および上記テープ施工装置の上記平行軌道間の垂直方向位置を演算して、該演算された位置となるように、台車の走行制御、および垂直方向移動手段によるテープ施工装置の移動制御を行うものである。
【００１４】
この発明に係る請求項９記載の電磁石コイル絶縁装置は、請求項１〜８のいずれかにおいて、電磁石コイル導体送り手段が、電磁石コイル導体引き上げ時に、該電磁石コイル導体と隣接するターンの電磁石コイル導体がその位置を保持するように、上記隣接ターンの電磁石コイル導体を押圧する手段を備えるものである。
【００１５】
この発明に係る請求項１０記載の電磁石コイル絶縁装置は、請求項１〜９のいずれかにおいて、電磁石コイル導体送り手段が、電磁石コイル導体を元の位置に戻す時に、該電磁石コイル導体と隣接するターンの電磁石コイル導体がその位置を保持するように、上記隣接ターンの電磁石コイル導体を押圧する手段を備えるものである。
【００１６】
この発明に係る請求項１１記載の電磁石コイルの製造方法は、金属間化合物から成る電磁石コイル導体がパンケーキ状に巻回された電磁石コイルに加熱処理を施して上記電磁石コイル導体を超電導導体化し、その後請求項１〜１０のいずれかに記載の電磁石コイル絶縁装置を用いて上記電磁石コイル導体に電気絶縁テープを巻き付けるものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１を図について説明する。
図１は、この発明の実施の形態１による電磁石コイル絶縁装置の構造および動作を説明する図である。
図１に示すように、電磁石コイル１０の内周および外周には２本の環状軌道１１、１２が配設され、この環状軌道１１、１２上を車輪１３ａ、１３ｂを備えた台車１３が、電磁石コイル導体１４が巻回された電磁石コイル１０上を周方向（Ａ方向）に走行する。電磁石コイル絶縁装置は、台車１３とこの台車１３に取り付けられたテープ施工装置１６とで構成され、テープ施工装置１６は台車１３の走行に伴って、電磁石コイル１０上を電磁石コイル導体１４に沿って周方向に走行しながら、電磁石コイル導体１４を台車１３上に引き上げて電気絶縁テープを巻き付ける。
【００１８】
図２は、台車１３に取り付けられたテープ施工装置１６の概略構成図である。図２に示すように、電磁石コイル導体１４に沿って周方向に走行するテープ施工装置１６は、前方、後方、および装置内の出入り口部にそれぞれ配置されたガイドロール１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄからなる電磁石コイル導体送り機構１５と、この電磁石コイル導体送り機構１５により導いた電磁石コイル導体１４に台車１３上で電気絶縁テープを巻き付けるテーピング機構１６ａとを備える。電磁石コイル導体送り機構１５は、前方の電磁石コイル導体１４を引き上げて、走行に伴い逆方向に送り、後方から元の位置に戻す。この引き上げて逆方向に送る際、テープ施工装置１６内で、テーピング機構１６ａによって電気絶縁テープが電磁石コイル導体１４上に螺旋状に巻き付けられる。なお、１４ａ、１４ｂはそれぞれ、電磁石コイル導体送り機構１５による引き上げ時、戻し時の電磁石コイル導体部分を示す。
電気絶縁テープの巻き付け（以下、テーピングと称す）後、電磁石コイル１０は、例えば真空加圧含浸装置等により絶縁樹脂を含浸され、加熱硬化されて確実に絶縁され完成する。
【００１９】
以上のように、この実施の形態によれば、台車１３にテープ施工装置１６を取り付けて、電磁石コイル１０上を電磁石コイル導体１４に沿って周方向に走行させ、電磁石コイル導体１４を部分的に引き上げて走行中のテープ施工装置１６によりテーピングを行うため、電磁石コイル導体１４の引き上げが部分的で高さも低いものであり、大型の設備装置を必要とせず、容易に巻線後の電磁石コイル１０にテーピングが行える。
また、超電導コイルの超電導コイル導体にテーピングする場合も、超電導コイル導体の引き上げが部分的で低いものであるため、超電導コイル導体への機械的ストレスは軽微なものであり、歪みを生じさせて劣化させることはない。これにより、例えばＮｂ３Ｓｎ、Ｎｂ３Ａｌ等の金属間化合物の超電導導体から成る超電導コイルのように、通常の電磁石コイル導体を巻回して成る電磁石コイルを形成後に、例えば６００℃〜９００℃に長時間加熱して、巻回された電磁石コイル導体を超電導導体化する場合に信頼性良く適用でき、この実施の形態１による電磁石コイル絶縁装置を用いて超電導コイル導体に容易に信頼性良くテーピングすることができ、製造コストの低減化、および工期の短縮も図れる。
【００２０】
この実施の形態では、円形の電磁石コイル１０を図示して説明したが、パンケーキ状の電磁石コイル１０であれば非円形のものでも良い。
【００２１】
実施の形態２．
次に、この発明の実施の形態２について図３に基づいて説明する。
この実施の形態による電磁石コイル絶縁装置は、上記実施の形態１の図１、図２で示した電磁石コイル絶縁装置に、テープ施工装置６を環状軌道１１、１２間で電磁石コイル１０の径方向に移動可能にしたものである。図に示すように、電磁石コイル１０の周方向に走行する台車１３の軌道間方向の両端を連結する軸１７とこの軸１７を移動する移動管１８とで径方向移動機構を構成し、この径方向移動機構１７、１８により、上記移動管１８に固定されたテープ施工装置１６を径方向に移動可能とする。
電磁石コイル１０の各ターンの電磁石コイル導体１４にテーピングする際、各ターンの電磁石コイル導体１４は少しずつ径方向位置が異なるものである。この実施の形態では、テープ施工装置１６を径方向に移動可能としたため、径方向に幅の広い電磁石コイル１０であっても電磁石コイル絶縁装置を組立変更する必要なく、テープ施工装置１６は台車１３の走行に伴って電磁石コイル１０の周方向に走行しながら径方向にも移動し、容易で信頼性良くテーピングが行えると共に、電磁石コイル製造における製造コストの低減化、および工期の短縮がさらに図れる。
【００２２】
実施の形態３．
なお、上記実施の形態２では、径方向移動機構１７、１８により移動可能なテープ走行装置１６を、電磁石コイル導体１４に従動的に沿わせて走行することにより、テープ施工装置１６の径方向の移動を行うものであったが、テーピングする電磁石コイル導体１４の径方向位置を演算して、該位置にテープ施工装置１６が移動するように、径方向移動機構１７、１８を制御しても良い。
図４は、この実施の形態３による電磁石コイル絶縁装置の位置制御の手順を示す図である。図４に示すように、電磁石コイル１０上の周方向位置を示す方位角と、テーピングする電磁石コイル導体１４のターン番号とを指令として、まず方位角から周方向位置を演算して、台車１３の駆動機構を制御し、台車１３を演算された周方向位置になるように走行させる。一方、ターン番号は上記演算された周方向位置と共に、径方向位置演算器に入力し、テーピングする電磁石コイル導体１４の径方向位置を演算して、テープ施工装置１６の径方向駆動機構を制御する。即ち、演算された径方向位置にテープ施工装置１６が移動するように、径方向移動機構１７、１８を移動させる。
【００２３】
なお、この場合、周方向位置により台車１３の走行を制御したが、台車１３は予め設定された所定の速度で周方向を走行するようにし、速度から演算される周方向位置を径方向位置の演算に用いても良い。
【００２４】
このように、テーピングする電磁石コイル導体１４の径方向位置を演算することにより径方向移動機構１７、１８を信頼性良く移動制御でき、テープ施工装置１６が大型、あるいは質量が大きい場合でも、制御性良く径方向に移動させることができテーピングの信頼性が向上する。また、テープ施工装置１６と電磁石コイル導体１４との摩擦が防止でき、電磁石コイル導体１４の損傷や、金属粉の発生による絶縁性の低下が防止でき、電磁石コイル１０の信頼性が向上する。
【００２５】
実施の形態４．
図５は、この実施の形態４による電磁石コイル絶縁装置の位置制御の手順を示す図である。この実施の形態では、上記実施の形態３の図４で示した位置制御の場合に、台車１３の周方向位置検出器とテープ施工装置１６の径方向位置検出器とを備えて、演算された周方向位置および径方向位置に追従するようにフィードバック制御するものである。
これにより、さらに制御性良く、テープ施工装置１６が所望の位置に来るように、台車１３の走行および径方向移動機構１７、１８の移動を制御でき、テーピングの信頼性および電磁石コイル１０の信頼性が一層向上する。
【００２６】
実施の形態５．
次に、この発明の実施の形態５について図６に基づいて説明する。
この実施の形態による電磁石コイル絶縁装置は、上記実施の形態１、２で示した電磁石コイル絶縁装置に、電磁石コイル導体送り機構１５が電磁石コイル導体１４を引き上げる時に隣接ターンが動かないように押さえる手段を設けたものである。
図６に示すように、テープ施工装置１６の前方に、１組のロールから成る第１の押さえ手段１９ａ、１９ｂを備え、電磁石コイル導体送り機構１５が電磁石コイル導体１４ａを引き上げる時に、引き上げる電磁石コイル導体１４ａの隣接ターンの電磁石コイル導体１４ｃ、１４ｄがその位置を保持するように押圧し、引き上げる電磁石コイル導体１４ａとの間隔を保持させる。なお、図６はテープ施工装置１６の前方部のみを示し、図６（ａ）は斜視図、図６（ｂ）は図６（ａ）をＸ方向から見た図である。
これにより、第１の押さえ手段１９ａ、１９ｂの各ロールが隣接ターンの電磁石コイル導体１４ｃ、１４ｄをそれぞれ押さえて、電磁石コイル導体間の間隔を保持すると共に、隣接ターンの浮き上がりを防止する。このため、隣接ターンと引き上げる電磁石コイル導体１４ａとの間の摩擦により電磁石コイル導体１４が損傷することなく、また、金属粉の発生によって絶縁性の低下を招くこともない。
【００２７】
実施の形態６．
次に、この発明の実施の形態６について図７に基づいて説明する。
上記実施の形態５では、テープ施工装置１６の前方に第１の押さえ手段１９ａ、１９ｂを備えたものを示したが、この実施の形態による電磁石コイル絶縁装置は、電磁石コイル導体送り機構１５がテーピング後の電磁石コイル導体１４を元の位置に戻す時に隣接ターンが動かないように押さえる手段を設けたものである。
図７に示すように、テープ施工装置１６の後方に、１組のロールから成る第２の押さえ手段２０ａ、２０ｂを備え、電磁石コイル導体送り機構１５が電磁石コイル導体１４ｂを元の位置に押し戻す時に、押し戻す電磁石コイル導体１４ｂの隣接ターンの電磁石コイル導体１４ｃ、１４ｄがその位置を保持するように押圧して、押し戻す電磁石コイル導体１４ａとの間隔を保持させる。なお、図７はテープ施工装置１６の後方部のみを示し、図７（ａ）は斜視図、図７（ｂ）は図７（ａ）をＹ方向から見た図である。
これにより、第２の押さえ手段２０ａ、２０ｂの各ロールが隣接ターンの電磁石コイル導体１４ｃ、１４ｄをそれぞれ押さえて、電磁石コイル導体間の間隔を保持して摩擦を防止する。これにより電磁石コイル導体１４が損傷することなく、また、金属粉の発生によって絶縁性の低下を招くこともない。
【００２８】
なお、第２の押さえ手段２０ａ、２０ｂと、上記実施の形態５で示した第１の押さえ手段１９ａ、１９ｂとの双方を備えると、電磁石コイル導体１４の引き上げ時と押し戻し時の双方で隣接ターン間の摩擦が防止でき、電磁石コイル１０の信頼性がさらに向上する。
【００２９】
実施の形態７．
次に、この発明の実施の形態７による電磁石コイル絶縁装置について図８に基づいて説明する。
図８に示すように、電磁石コイル１０を挟んで両側に２本の平行軌道２１ａ、２１ｂが配設され、テープ施工装置１６を取り付けた台車１３は、この平行軌道２１ａ、２１ｂ上を第１の軸方向Ｃ（平行軌道の敷設方向）に走行する。また、台車１３の軌道間方向の両端を連結するように、平行軌道２１ａ、２１ｂと垂直方向の垂直軌道となる軸２２ａ、２２ｂを台車１３に取り付け、この軸（垂直軌道２２）とこの垂直軌道２２を移動する管状の垂直方向移動機構２３とで、垂直方向移動手段を構成して、垂直方向移動機構２３に取り付けられたテープ施工装置１６を垂直方向（第２の軸方向Ｄ）に移動させる。
このように、垂直軌道２２と垂直方向移動機構２３とを備え、平行軌道２１ａ、２１ｂ上を第１の軸方向Ｃに走行する台車１３の走行に伴って、テープ施工装置１６を第２の軸方向Ｄに移動させることにより、テープ施工装置１６を電磁石コイル１６の径方向に移動させつつ周方向に電磁石コイル導体１４に沿って走行させる。
【００３０】
図９は、台車１３に取り付けられたテープ施工装置１６およびその周辺部を示す概略構成図である。
図９に示すように、テープ施工装置１６は回転手段２４を備えて水平方向に回転可能に垂直方向移動機構２３に取り付けられており、これにより、テープ施工装置１６の向きは、テーピングされる電磁石コイル導体１４の向きに常に追従するように、走行に伴って変化する。
【００３１】
この実施の形態では、台車１３の軌道を平行軌道２１ａ、２１ｂとし、垂直軌道２２と垂直方向移動機構２３とでテープ施工装置１６を垂直方向に移動させる手段を構成して、電磁石コイル導体１４に沿ってテープ施工装置１６を走行させるようにしたため、台車１３の走行軌道が安価となり、環状軌道の製作が高価となる非円形の電磁石コイルの場合に特に有効である。なお、電磁石コイル導体送り機構１５と、この電磁石コイル導体送り機構１５により導いた電磁石コイル導体１４に台車１３上で電気絶縁テープを巻き付けるテーピング機構１６ａとについては、上記実施の形態１と同様であり、上記実施の形態１と同様の効果を有する。
【００３２】
実施の形態８．
この実施の形態では、上記実施の形態７の図８で示した電磁石コイル絶縁装置の位置制御について図１０に基づいて以下に示す。
図１０に示すように、電磁石コイル１０上の周方向位置を示す方位角と、テーピングする電磁石コイル導体１４のターン番号とを指令として、まず電磁石コイル１０上の目標となる水平面内位置を演算し、第１の軸方向位置と第２の軸方向位置とを求める。演算された第１の軸方向位置により、台車１３の駆動機構を制御し、台車１３を演算された第１の軸方向位置になるように平行軌道２１ａ、２１ｂ上を走行させる。一方、演算された第２の軸方向位置により、テープ施工装置１６の駆動機構を制御し、演算された第２の軸方向位置にテープ施工装置１６が垂直軌道２２を移動するように、垂直方向移動機構２３を移動させる。
なお、図１０に示すように、台車１３の第１の軸方向位置検出器とテープ施工装置１６の第２の軸方向位置検出器とをそれぞれ備えて、フィードバック制御すると、制御性がさらに向上する。
【００３３】
このようにテーピングする電磁石コイル導体１４の周方向位置とターン番号とを指令として、台車１３の走行制御およびテープ施工装置１６の垂直方向移動制御を行うため、テープ施工装置１６を電磁石コイル１０の径方向に移動させつつ周方向に制御性良く走行させることができ、テーピングの信頼性が向上する。また、テープ施工装置１６と電磁石コイル導体１４との摩擦が防止でき、電磁石コイル導体１４の損傷や、金属粉の発生による絶縁性の低下が防止でき、電磁石コイル１０の信頼性が向上する。
【００３４】
実施の形態９．
この実施の形態では、上記実施の形態７の図８、図９で示した電磁石コイル絶縁装置におけるテープ施工装置１６の回転位置制御について図１１に基づいて以下に示す。
図１１に示すように、電磁石コイル１０上の周方向位置を示す方位角と、テーピングする電磁石コイル導体１４のターン番号とを指令として、電磁石コイル導体の向き（導体方向）を演算し、これによりテープ施工装置１６の回転手段２４を制御する。
これにより、テープ施工装置１６の向きを制御性良く電磁石コイル導体１４の向きに合わせることができ、テーピングの信頼性が向上する。また、テープ施工装置１６と電磁石コイル導体１４との摩擦が防止できる。
なお、この実施の形態においても、テープ施工装置１６の向きを検出する検出器を備えて、フィードバック制御するとさらに制御性および信頼性が向上する。
【００３５】
【発明の効果】
以上のようにこの発明に係る請求項１記載の電磁石コイル絶縁装置は、電磁石コイル導体がパンケーキ状に巻回され超電導導体化された電磁石コイルの巻線面を水平にして載置した該電磁石コイル上を、該電磁石コイルの周方向に走行する台車と、該台車に取り付けられて上記電磁石コイル上を上記電磁石コイル導体に沿って走行し、上記電磁石コイル導体を引き上げて走行に伴い走行方向と逆方向に送り、元の位置に戻す電磁石コイル導体送り手段、および該電磁石コイル導体送り手段によって引き上げられた上記電磁石コイル導体に電気絶縁テープを巻き付ける手段を有するテープ施工装置とを備えるため、大型の設備装置を必要とせず、容易に巻線後の電磁石コイルに信頼性良く電気絶縁テープを巻き付けることができる。
【００３６】
またこの発明に係る請求項２記載の電磁石コイル絶縁装置は、請求項１において、台車は、電磁石コイルの内周と外周とにそれぞれ配設された２本の環状軌道上を走行するため、台車の周方向の走行が容易に行え、巻線後の電磁石コイルに容易に信頼性良く電気絶縁テープを巻き付けることができる。
【００３７】
またこの発明に係る請求項３記載の電磁石コイル絶縁装置は、請求項２において、台車に取り付けられたテープ施工装置を、２本の環状軌道間で電磁石コイルの径方向に移動させる径方向移動手段を備え、電気絶縁テープを巻き付ける電磁石コイル導体に沿って、上記テープ施工装置を径方向に移動させつつ周方向に走行させるため、電気絶縁テープの電磁石コイル導体への巻き付けが、さらに容易で信頼性の向上したものになる。
【００３８】
またこの発明に係る請求項４記載の電磁石コイル絶縁装置は、請求項３において、径方向移動手段は、テープ施工装置の電磁石コイルにおける周方向位置と電磁石コイル導体のターン番号とにより演算される径方向位置に、上記テープ施工装置を移動制御するため、テープ施工装置を制御性良く、電磁石コイル導体に沿って径方向に移動させつつ周方向に走行させることができ、電気絶縁テープの電磁石コイル導体への巻き付けが、さらに信頼性の向上したものになる。
【００３９】
またこの発明に係る請求項５記載の電磁石コイル絶縁装置は、電磁石コイル導体がパンケーキ状に巻回され超電導導体化された電磁石コイルの巻線面を水平にして載置した該電磁石コイルを挟んで両側に配設された２本の平行軌道上を走行する台車と、該台車に取り付けられて上記電磁石コイル上を走行し、上記電磁石コイル導体を引き上げて走行に伴い走行方向と逆方向に送り、元の位置に戻す電磁石コイル導体送り手段、および該電磁石コイル導体送り手段によって引き上げられた上記電磁石コイル導体に電気絶縁テープを巻き付ける手段を有するテープ施工装置と、該テープ施工装置を上記２本の平行軌道間で該軌道に対して垂直方向に移動させる垂直方向移動手段とを備え、上記テープ施工装置を上記平行軌道上を走行する台車の走行に伴って該平行軌道間で垂直方向に移動させることにより、上記テープ施工装置を上記電磁石コイルの径方向に移動させつつ周方向に上記電磁石コイル導体に沿って走行させて、該電磁石コイル導体に電気絶縁テープを巻き付けるため、大型の設備装置を必要とせず、容易に巻線後の電磁石コイルに信頼性良く電気絶縁テープを巻き付けることができ、また、非円形の電磁石コイルにも安価に信頼性良く電気絶縁テープを巻き付けることができる。
【００４０】
またこの発明に係る請求項６記載の電磁石コイル絶縁装置は、請求項５において、テープ施工装置は取り付けられた台車に対して水平方向に回転する回転手段を備え、該回転手段により上記テープ施工装置の向きを引き上げる電磁石コイル導体の向きに常に合わせるため、電気絶縁テープの電磁石コイル導体への巻き付けが信頼性良く行える。
【００４１】
またこの発明に係る請求項７記載の電磁石コイル絶縁装置は、請求項６において、回転手段は、テープ施工装置の電磁石コイルにおける周方向位置と電磁石コイル導体のターン番号とにより演算される電磁石コイル導体の向きに、上記テープ施工装置の向きを合わせるように制御するため、テープ施工装置の向きを制御性良く電磁石コイル導体の向きに合わせて回転できて、電気絶縁テープの電磁石コイル導体への巻き付けが、さらに信頼性の向上したものになると共に、電磁石コイル導体の摩擦による損傷を防止できる。
【００４２】
またこの発明に係る請求項８記載の電磁石コイル絶縁装置は、請求項５〜７のいずれかにおいて、テープ施工装置の電磁石コイルにおける周方向位置指令と電磁石コイル導体のターン番号指令とにより、上記テープ施工装置の水平面内目標位置を演算し、該水平面内目標位置から台車の平行軌道上位置、および上記テープ施工装置の上記平行軌道間の垂直方向位置を演算して、該演算された位置となるように、台車の走行制御、および垂直方向移動手段によるテープ施工装置の移動制御を行うため、テープ施工装置を制御性良く、電磁石コイル導体に沿って径方向に移動させつつ周方向に走行させることができ、電気絶縁テープの電磁石コイル導体への巻き付けが、さらに信頼性の向上したものになる。
【００４３】
またこの発明に係る請求項９記載の電磁石コイル絶縁装置は、請求項１〜８のいずれかにおいて、電磁石コイル導体送り手段が、電磁石コイル導体引き上げ時に、該電磁石コイル導体と隣接するターンの電磁石コイル導体がその位置を保持するように、上記隣接ターンの電磁石コイル導体を押圧する手段を備えるため、電磁石コイル導体引き上げ時の電磁石コイル導体間の摩擦が防止でき、摩擦による損傷や絶縁性の低下を防止できる。
【００４４】
またこの発明に係る請求項１０記載の電磁石コイル絶縁装置は、請求項１〜９のいずれかにおいて、電磁石コイル導体送り手段が、電磁石コイル導体を元の位置に戻す時に、該電磁石コイル導体と隣接するターンの電磁石コイル導体がその位置を保持するように、上記隣接ターンの電磁石コイル導体を押圧する手段を備えるため、電磁石コイル導体を元の位置に戻す時の電磁石コイル導体間の摩擦が防止でき、摩擦による損傷や絶縁性の低下を防止できる。
【００４５】
この発明に係る請求項１１記載の電磁石コイルの製造方法は、金属間化合物から成る電磁石コイル導体がパンケーキ状に巻回された電磁石コイルに加熱処理を施して上記電磁石コイル導体を超電導導体化し、その後請求項１〜１０のいずれかに記載の電磁石コイル絶縁装置を用いて上記電磁石コイル導体に電気絶縁テープを巻き付けるため、超電導導体である電導コイル導体に歪みを生じさせて劣化させることなく、容易に信頼性良く電気絶縁テープを巻き付けることができ、信頼性の高い超電導コイルが得られると共に、製造コストの低減化、および工期の短縮も図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１による電磁石コイル絶縁装置の構造および動作を説明する図である。
【図２】 この発明の実施の形態１によるテープ施工装置の概略構成図である。
【図３】 この発明の実施の形態２による電磁石コイル絶縁装置の構造および動作を説明する図である。
【図４】 この発明の実施の形態３による電磁石コイル絶縁装置の位置制御の手順を示す図である。
【図５】 この発明の実施の形態４による電磁石コイル絶縁装置の位置制御の手順を示す図である。
【図６】 この発明の実施の形態５による電磁石コイル絶縁装置の第１の押圧部材を示す図である。
【図７】 この発明の実施の形態６による電磁石コイル絶縁装置の第２の押圧部材を示す図である。
【図８】 この発明の実施の形態７による電磁石コイル絶縁装置の構造および動作を説明する図である。
【図９】 この発明の実施の形態７によるテープ施工装置およびその周辺部の概略構成図である。
【図１０】 この発明の実施の形態８による電磁石コイル絶縁装置の位置制御の手順を示す図である。
【図１１】 この発明の実施の形態９によるテープ施工装置の回転位置制御の手順を示す図である。
【図１２】 従来の電磁石コイルの巻線装置を示す概略構成図である。
【図１３】 従来の電磁石コイルにおける電気絶縁テープの巻付けを示す図である。
【符号の説明】
１０ 電磁石コイル、１１，１２ 環状軌道、１３ 台車、
１４，１４ａ，１４ｂ 電磁石コイル導体、
１５（１５ａ〜１５ｄ） 電磁石コイル導体送り機構、１６ テープ施工装置、
１６ａ テーピング機構、１７，１８ 径方向移動機構、
１９ａ，１９ｂ 第１の押圧部材、２０ａ，２０ｂ 第２の押圧部材、
２１ａ，２１ｂ 平行軌道、２２（２２ａ，２２ｂ） 垂直軌道、
２３ 垂直方向移動機構、２４ 回転手段。
Claims (11)
- 電磁石コイル導体がパンケーキ状に巻回され超電導導体化された電磁石コイルの巻線面を水平にして載置した該電磁石コイル上を、該電磁石コイルの周方向に走行する台車と、該台車に取り付けられて上記電磁石コイル上を上記電磁石コイル導体に沿って走行し、上記電磁石コイル導体を引き上げて走行に伴い走行方向と逆方向に送り、元の位置に戻す電磁石コイル導体送り手段、および該電磁石コイル導体送り手段によって引き上げられた上記電磁石コイル導体に電気絶縁テープを巻き付ける手段を有するテープ施工装置とを備えることを特徴とする電磁石コイル絶縁装置。
- 台車は、電磁石コイルの内周と外周とにそれぞれ配設された２本の環状軌道上を走行することを特徴とする請求項１記載の電磁石コイル絶縁装置。
- 台車に取り付けられたテープ施工装置を、２本の環状軌道間で電磁石コイルの径方向に移動させる径方向移動手段を備え、電気絶縁テープを巻き付ける電磁石コイル導体に沿って、上記テープ施工装置を径方向に移動させつつ周方向に走行させることを特徴とする請求項２記載の電磁石コイル絶縁装置。
- 径方向移動手段は、テープ施工装置の電磁石コイルにおける周方向位置と電磁石コイル導体のターン番号とにより演算される径方向位置に、上記テープ施工装置を移動制御することを特徴とする請求項３記載の電磁石コイル絶縁装置。
- 電磁石コイル導体がパンケーキ状に巻回され超電導導体化された電磁石コイルの巻線面を水平にして載置した該電磁石コイルを挟んで両側に配設された２本の平行軌道上を走行する台車と、該台車に取り付けられて上記電磁石コイル上を走行し、上記電磁石コイル導体を引き上げて走行に伴い走行方向と逆方向に送り、元の位置に戻す電磁石コイル導体送り手段、および該電磁石コイル導体送り手段によって引き上げられた上記電磁石コイル導体に電気絶縁テープを巻き付ける手段を有するテープ施工装置と、該テープ施工装置を上記２本の平行軌道間で該軌道に対して垂直方向に移動させる垂直方向移動手段とを備え、上記テープ施工装置を上記平行軌道上を走行する台車の走行に伴って該平行軌道間で垂直方向に移動させることにより、上記テープ施工装置を上記電磁石コイルの径方向に移動させつつ周方向に上記電磁石コイル導体に沿って走行させて、該電磁石コイル導体に電気絶縁テープを巻き付けることを特徴とする電磁石コイル絶縁装置。
- テープ施工装置は取り付けられた台車に対して水平方向に回転する回転手段を備え、該回転手段により上記テープ施工装置の向きを引き上げる電磁石コイル導体の向きに常に合わせることを特徴とする請求項５記載の電磁石コイル絶縁装置。
- 回転手段は、テープ施工装置の電磁石コイルにおける周方向位置と電磁石コイル導体のターン番号とにより演算される電磁石コイル導体の向きに、上記テープ施工装置の向きを合わせるように制御することを特徴とする請求項６記載の電磁石コイル絶縁装置。
- テープ施工装置の電磁石コイルにおける周方向位置指令と電磁石コイル導体のターン番号指令とにより、上記テープ施工装置の水平面内目標位置を演算し、該水平面内目標位置から台車の平行軌道上位置、および上記テープ施工装置の上記平行軌道間の垂直方向位置を演算して、該演算された位置となるように、台車の走行制御、および垂直方向移動手段によるテープ施工装置の移動制御を行うことを特徴とする請求項５〜７のいずれかに記載の電磁石コイル絶縁装置。
- 電磁石コイル導体送り手段が、電磁石コイル導体引き上げ時に、該電磁石コイル導体と隣接するターンの電磁石コイル導体がその位置を保持するように、上記隣接ターンの電磁石コイル導体を押圧する手段を備えることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の電磁石コイル絶縁装置。
- 電磁石コイル導体送り手段が、電磁石コイル導体を元の位置に戻す時に、該電磁石コイル導体と隣接するターンの電磁石コイル導体がその位置を保持するように、上記隣接ターンの電磁石コイル導体を押圧する手段を備えることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の電磁石コイル絶縁装置。
- 金属間化合物から成る電磁石コイル導体がパンケーキ状に巻回された電磁石コイルに加熱処理を施して上記電磁石コイル導体を超電導導体化し、その後請求項１〜１０のいずれかに記載の電磁石コイル絶縁装置を用いて上記電磁石コイル導体に電気絶縁テープを巻き付けることを特徴とする電磁石コイルの製造方法。
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