JP5534712B2 - High temperature superconducting pancake coil and high temperature superconducting coil - Google Patents

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Description

本発明は、高温超電導パンケーキコイルおよび高温超電導コイルに関する。   The present invention relates to a high temperature superconducting pancake coil and a high temperature superconducting coil.

高温超電導コイルは、通常、テープ状の高温超電導線材を巻回して作製される。一般的に、巻回した高温超電導線材には、巻回した形状の保持や真空中での伝熱性の向上のためにエポキシ樹脂等の樹脂が含浸される。   The high temperature superconducting coil is usually produced by winding a tape-shaped high temperature superconducting wire. In general, a wound high-temperature superconducting wire is impregnated with a resin such as an epoxy resin in order to maintain the wound shape or to improve heat transfer in a vacuum.

近年、高温超電導線材として、第2世代線材とよばれるものが製造されるようになってきた。この第2世代線材は、たとえば、ハステロイ(登録商標)等のテープ状の金属基板上に酸化セリウム等の中間層を形成し、この中間層の上に厚さ数μm程度のイットリウム系等の酸化物超電導層を形成したものである。   In recent years, what is called a second generation wire has been manufactured as a high-temperature superconducting wire. In this second generation wire, for example, an intermediate layer such as cerium oxide is formed on a tape-shaped metal substrate such as Hastelloy (registered trademark), and an yttrium-based oxide having a thickness of about several μm is formed on the intermediate layer. An object superconducting layer is formed.

しかし、この第2世代線材は、酸化物超電導層や中間層が周囲の層から剥離しやすく、この剥離により超電導特性が劣化する。このため、第2世代線材である高温超電導線材を用いて高温超電導コイルを作製する場合に、巻回した高温超電導線材にエポキシ樹脂等の樹脂を含浸すると、樹脂の硬化収縮や冷却時の熱応力により、酸化物超電導層や中間層が周囲の層から剥離しやすいという問題がある。   However, in this second generation wire, the oxide superconducting layer and the intermediate layer are easily peeled off from the surrounding layers, and the superconducting properties are deteriorated by this peeling. For this reason, when a high-temperature superconducting coil is produced using a high-temperature superconducting wire that is a second generation wire, if the wound high-temperature superconducting wire is impregnated with a resin such as an epoxy resin, the resin is cured by shrinkage or the thermal stress during cooling. Therefore, there is a problem that the oxide superconducting layer and the intermediate layer are easily separated from the surrounding layers.

これに対し、たとえば、特許文献1(特開2008−243588号公報)には、高温超電導線材と離形材テープとを共巻きすることにより、コイル内部で剥離力が発生した場合に、離形材テープ部分で剥離させ、高温超電導層に働く剥離力を緩和させる方法が開示されている。   On the other hand, for example, in Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2008-243588), when a high temperature superconducting wire and a release material tape are wound together, a release force is generated inside the coil. A method is disclosed in which the peeling force acting on the high-temperature superconducting layer is relaxed by peeling at the material tape portion.

特開2008−243588号公報JP 2008-243588 A

しかしながら、特許文献1のように離形材テープを共巻きする方法では、樹脂含浸による硬化収縮や冷却時の熱応力のために高温超電導層に剥離力が働く可能性を完全に取り除くことはできない。このため、特許文献1の方法では、高温超電導線材が剥離力に対して非常に弱い線材である場合には、作製したコイルの特性が劣化するおそれがあるという課題があった。   However, the method of co-winding the release material tape as in Patent Document 1 cannot completely eliminate the possibility of the peeling force acting on the high-temperature superconducting layer due to curing shrinkage due to resin impregnation and thermal stress during cooling. . For this reason, in the method of Patent Document 1, when the high-temperature superconducting wire is a wire that is very weak against the peeling force, there is a problem that the characteristics of the manufactured coil may be deteriorated.

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、剥離しやすい高温超電導層を有する高温超電導線材を用いて作製した場合でも、超電導特性が劣化しない高温超電導パンケーキコイルおよびこのパンケーキコイルを用いた高温超電導コイルを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and a high-temperature superconducting pancake coil that does not deteriorate superconducting characteristics even when manufactured using a high-temperature superconducting wire having a high-temperature superconducting layer that easily peels, and this pancake coil An object is to provide a high-temperature superconducting coil used.

本発明は、高温超電導線材が巻回されてパンケーキ状に形成されたパンケーキコイルにおいて、軸方向の1対の端面を構成する巻線側面部の少なくとも一部を樹脂層で被覆すると、超電導特性が劣化しない高温超電導パンケーキコイルが得られることを見出して完成されたものである。   The present invention relates to a pancake coil formed in a pancake shape by winding a high-temperature superconducting wire, and at least part of the winding side surfaces constituting a pair of end faces in the axial direction is covered with a resin layer. It was completed by finding that a high-temperature superconducting pancake coil whose characteristics do not deteriorate can be obtained.

本発明に係る高温超電導パンケーキコイルは、上記問題点を解決するものであり、金属基板の表面に中間層および酸化物超電導層を順次形成してなるテープ状の高温超電導線材を用い、この高温超電導線材が巻回されることにより軸方向中心を貫通する空間を有するパンケーキ状に形成されたパンケーキコイルにおいて、巻回された前記高温超電導線材のターン間は樹脂層で固着されておらず、かつ軸方向の1対の端面を構成する巻線側面部の少なくとも一部が樹脂層で被覆され、さらに前記樹脂層の表面に伝熱部材が固着されたことを特徴とする。 The high-temperature superconducting pancake coil according to the present invention solves the above-mentioned problems, and uses a tape-shaped high-temperature superconducting wire formed by sequentially forming an intermediate layer and an oxide superconducting layer on the surface of a metal substrate. In the pancake coil formed in a pancake shape having a space that penetrates the center in the axial direction by winding the superconducting wire, the turns of the wound high-temperature superconducting wire are not fixed with a resin layer and at least a portion of the winding side portion constituting the end faces of the pair of axial direction is covered with tree fat layer, further the heat transfer member on the surface of the resin layer is characterized in that it is fixed.

また、本発明に係る高温超電導コイルは、上記問題点を解決するものであり、前記高温超電導パンケーキコイルを積層し、パンケーキコイル間を電気的に接続するとともに、前記伝熱部材を直接または他の伝熱部材を介して冷却手段と熱的に接続したことを特徴とする。 The high-temperature superconducting coil according to the present invention solves the above-mentioned problems, and the high-temperature superconducting pancake coils are stacked, the pancake coils are electrically connected, and the heat transfer member is directly or directly connected. It is characterized in that it is thermally connected to the cooling means via another heat transfer member .

本発明に係る高温超電導パンケーキコイルおよび高温超電導コイルは、剥離しやすい高温超電導層を有する高温超電導線材を用いて作製した場合でも、超電導特性が劣化しない。   Even when the high-temperature superconducting pancake coil and the high-temperature superconducting coil according to the present invention are manufactured using a high-temperature superconducting wire having a high-temperature superconducting layer that is easily peeled off, the superconducting characteristics do not deteriorate.

本発明のパンケーキコイルの第1実施形態を示す図であり、(a)はパンケーキコイルの軸方向に沿って切断した断面図、(b)は(a)の要部拡大断面図、(c)は(b)に示すパンケーキコイルの一部の拡大断面図。It is a figure which shows 1st Embodiment of the pancake coil of this invention, (a) is sectional drawing cut | disconnected along the axial direction of a pancake coil, (b) is a principal part expanded sectional view of (a), c) The expanded sectional view of a part of pancake coil shown in (b). 本発明のパンケーキコイルの第1実施形態の第1変形例の拡大断面図。The expanded sectional view of the 1st modification of 1st Embodiment of the pancake coil of this invention. 本発明のパンケーキコイルの第1実施形態の第2変形例の拡大断面図。The expanded sectional view of the 2nd modification of 1st Embodiment of the pancake coil of this invention. 本発明のパンケーキコイルの第1実施形態の第3変形例の拡大断面図。The expanded sectional view of the 3rd modification of 1st Embodiment of the pancake coil of this invention. 本発明のパンケーキコイルの第1実施形態の第4変形例の拡大断面図。The expanded sectional view of the 4th modification of 1st Embodiment of the pancake coil of this invention. 本発明のパンケーキコイルの第2実施形態を示す図であり、(a)はパンケーキコイルの軸方向に沿って切断した断面図、(b)は(a)の要部拡大断面図、(c)は(a)に示すパンケーキコイルの他の部分の拡大断面図。It is a figure which shows 2nd Embodiment of the pancake coil of this invention, (a) is sectional drawing cut | disconnected along the axial direction of a pancake coil, (b) is a principal part expanded sectional view of (a), c) The expanded sectional view of the other part of the pancake coil shown to (a). 本発明のパンケーキコイルの第3実施形態を示す図であり、(a)はパンケーキコイルの一部を軸方向に沿って切断した斜視図、(b)は(a)に示すパンケーキコイルの要部拡大断面図。It is a figure which shows 3rd Embodiment of the pancake coil of this invention, (a) is the perspective view which cut | disconnected a part of pancake coil along the axial direction, (b) is the pancake coil shown to (a) FIG. 本発明の高温超電導コイルの断面図。Sectional drawing of the high temperature superconducting coil of this invention.

<パンケーキコイル>
図面を参照して本発明に係るパンケーキコイルを説明する。
<Pancake coil>
A pancake coil according to the present invention will be described with reference to the drawings.

[第1の実施形態]
図1は、本発明のパンケーキコイルの第1実施形態を示す図である。具体的には、図1(a)は軸方向中心に筒状空間を有するパンケーキ状のパンケーキコイルの軸方向に沿って切断した断面図、図1(b)は図1(a)に示すパンケーキコイルの一部の拡大断面図、図1(c)は図1(b)に示すパンケーキコイルの一部の拡大断面図である。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of a pancake coil according to the present invention. Specifically, FIG. 1A is a cross-sectional view taken along the axial direction of a pancake-shaped pancake coil having a cylindrical space at the axial center, and FIG. 1B is a cross-sectional view of FIG. FIG. 1C is an enlarged sectional view of a part of the pancake coil shown in FIG. 1B.

図1(a)に示されるパンケーキコイル1は、テープ状の高温超電導線材20が図1(b)に示すように巻回されることによりパンケーキコイル1の軸方向中心を貫通する空間35を有するパンケーキ状に形成されたコイルである。パンケーキコイル1は、1枚のパンケーキ状に形成されたいわゆるシングルパンケーキコイルである。なお、図1ではシングルパンケーキコイルを図示しているが、本発明は2枚のパンケーキ状に形成されたいわゆるダブルパンケーキコイルとしても良い。   The pancake coil 1 shown in FIG. 1A has a space 35 penetrating the axial center of the pancake coil 1 by winding a tape-like high-temperature superconducting wire 20 as shown in FIG. It is the coil formed in the shape of a pancake having. The pancake coil 1 is a so-called single pancake coil formed in a single pancake shape. Although FIG. 1 shows a single pancake coil, the present invention may be a so-called double pancake coil formed in the shape of two pancakes.

パンケーキコイル1は、空間35に面した内周面15と、外周面16と、軸方向の1対の端面を構成するリング状の1対の巻線側面部12A、12Bとを備える。巻線側面部12A、12Bは、巻回された高温超電導線材20と、高温超電導線材20と共巻きされる共巻テープと、の幅方向の両端部が多数集まり、さらに樹脂硬化物層で被覆される等により面状に形成されるものである。   The pancake coil 1 includes an inner peripheral surface 15 facing the space 35, an outer peripheral surface 16, and a pair of ring-shaped winding side surfaces 12 </ b> A and 12 </ b> B that constitute a pair of end surfaces in the axial direction. The winding side surfaces 12A and 12B are gathered at both ends in the width direction of the wound high-temperature superconducting wire 20 and the co-winding tape co-wound with the high-temperature superconducting wire 20, and are further covered with a cured resin layer It is formed into a planar shape by, for example.

高温超電導線材20は、通常、内周面15側から巻き始め、外周面16で巻き終わるように巻回される。以下、高温超電導線材20を巻き始める高温超電導線材20の1ターン目から数ターン目までの部分を巻き始め部17という。また、高温超電導線材20を巻き終わる高温超電導線材20の最後の1ターンから数ターン前までの部分を巻き終わり部18という。さらに、巻回した高温超電導線材20のうち、巻き始め部17と巻き終わり部18とを除いた部分を巻回途中部19という。また、巻き始め部17、巻回途中部19および巻き終わり部18からなる部分を巻線部11という。   The high temperature superconducting wire 20 is usually wound so as to start winding from the inner peripheral surface 15 side and finish winding on the outer peripheral surface 16. Hereinafter, the portion from the first turn to the several turns of the high temperature superconducting wire 20 that starts winding the high temperature superconducting wire 20 is referred to as a winding start portion 17. Further, the portion from the last one turn to several turns before the end of winding of the high temperature superconducting wire 20 is referred to as a winding end portion 18. Further, a portion of the wound high-temperature superconducting wire 20 excluding the winding start portion 17 and the winding end portion 18 is referred to as a winding intermediate portion 19. Further, a portion including the winding start portion 17, the winding intermediate portion 19 and the winding end portion 18 is referred to as a winding portion 11.

図1(b)は、巻線部11の一部である巻線部部分110の拡大断面図である。図1(b)に示すように、高温超電導線材20は、隣接するターン間の絶縁のために、通常、共巻テープ50としての絶縁テープ51と共巻きされて巻回される。絶縁テープ51としては、たとえばカプトン等が用いられる。   FIG. 1B is an enlarged cross-sectional view of a winding portion 110 that is a part of the winding portion 11. As shown in FIG. 1B, the high-temperature superconducting wire 20 is usually wound together with an insulating tape 51 as a co-winding tape 50 for insulation between adjacent turns. As the insulating tape 51, for example, Kapton is used.

なお、高温超電導線材20がホルマール被覆やカプトン被覆で絶縁処理されている場合は絶縁テープ51は削除することも可能であり、さらに絶縁テープ51の代わりに補強材として金属テープを絶縁被覆して使用することも可能である。   If the high-temperature superconducting wire 20 is insulated with formal coating or kapton coating, the insulating tape 51 can be deleted, and a metal tape is used as a reinforcing material instead of the insulating tape 51. It is also possible to do.

図1(a)、(b)に示すように、絶縁テープ51と共巻きされて巻回された高温超電導線材20には、高温超電導線材20の幅方向の一方端からなる巻線側面部12Aと、高温超電導線材20の幅方向の他方端からなる巻線側面部12Bとが形成される。   As shown in FIGS. 1A and 1B, the high-temperature superconducting wire 20 wound together with the insulating tape 51 is wound with a winding side surface portion 12A composed of one end in the width direction of the high-temperature superconducting wire 20. And the winding side surface part 12B which consists of the other end of the width direction of the high temperature superconducting wire 20 is formed.

巻線側面部12Aおよび巻線側面部12Bの表面には、樹脂層30が形成される。また、巻線側面部12Aは、樹脂層30および絶縁板45を介して伝熱板40に接続される。   A resin layer 30 is formed on the surfaces of the winding side surface portion 12A and the winding side surface portion 12B. The winding side surface portion 12 </ b> A is connected to the heat transfer plate 40 through the resin layer 30 and the insulating plate 45.

樹脂層30は、エポキシ樹脂等の硬化樹脂からなる層である。樹脂層30は、高温超電導線材20と絶縁テープ51とが巻回されたコイルの形状を維持するものである。また、樹脂層30は、高温超電導線材20で発生した熱を、伝熱板40に導く伝熱経路としても作用する。樹脂層30が伝熱経路としても作用することにより、パンケーキコイル1を、真空中でも容易に冷却することができる。   The resin layer 30 is a layer made of a cured resin such as an epoxy resin. The resin layer 30 maintains the shape of the coil around which the high temperature superconducting wire 20 and the insulating tape 51 are wound. The resin layer 30 also acts as a heat transfer path that guides the heat generated in the high-temperature superconducting wire 20 to the heat transfer plate 40. Since the resin layer 30 also acts as a heat transfer path, the pancake coil 1 can be easily cooled even in a vacuum.

樹脂層30は、高温超電導線材20と絶縁テープ51との間には形成されない。このため、パンケーキコイル1の冷却時や電磁力印加時に高温超電導線材20と絶縁テープ51の間を引き離す力Fが働いた場合でもこの剥離力が高温超電導線材20に伝わらないことにより、複層構造の高温超電導線材20の内部の層間が剥離するおそれが実質的にない。   The resin layer 30 is not formed between the high temperature superconducting wire 20 and the insulating tape 51. For this reason, even when a force F that separates the high-temperature superconducting wire 20 and the insulating tape 51 is applied when the pancake coil 1 is cooled or when electromagnetic force is applied, the peeling force is not transmitted to the high-temperature superconducting wire 20. There is substantially no possibility that the inner layers of the high-temperature superconducting wire 20 having the structure are peeled off.

ここで、複層構造の高温超電導線材20について説明する。図1(c)に示すように、高温超電導線材20は、テープ状の金属基板21の表面に中間層22、酸化物超電導層23および保護層24を順次形成した積層構造を有するとともに、この積層物全体を安定化層25で被覆した複層構造になっている。なお、図1(c)では、保護層24および安定化層25を設けた構成を示したが、本発明で用いられる高温超電導線材20は、保護層24および安定化層25の少なくともいずれかが形成されない構成とすることもできる。   Here, the high-temperature superconducting wire 20 having a multilayer structure will be described. As shown in FIG. 1C, the high-temperature superconducting wire 20 has a laminated structure in which an intermediate layer 22, an oxide superconducting layer 23, and a protective layer 24 are sequentially formed on the surface of a tape-shaped metal substrate 21, and this laminated It has a multilayer structure in which the entire object is covered with the stabilization layer 25. Although FIG. 1C shows a configuration in which the protective layer 24 and the stabilization layer 25 are provided, the high-temperature superconducting wire 20 used in the present invention has at least one of the protective layer 24 and the stabilization layer 25. It can also be set as the structure which is not formed.

金属基板21としては、たとえば、ハステロイ(登録商標)等のニッケル合金、ステンレス等からなるテープが用いられる。   As the metal substrate 21, for example, a tape made of nickel alloy such as Hastelloy (registered trademark), stainless steel or the like is used.

中間層22は表面に形成される酸化物超電導層23の酸化物の結晶成長を促進する層である。中間層22としては、たとえば、酸化セリウム、酸化マグネシウム、酸化イットリウム等からなる層が用いられる。   The intermediate layer 22 is a layer that promotes the crystal growth of the oxide of the oxide superconducting layer 23 formed on the surface. As the intermediate layer 22, for example, a layer made of cerium oxide, magnesium oxide, yttrium oxide, or the like is used.

酸化物超電導層23は超電導を発現する層である。酸化物超電導層23としては、たとえば、イットリウム等の希土類酸化物や、Re123系等の高温超電導材料を主成分とする層が用いられる。   The oxide superconducting layer 23 is a layer that develops superconductivity. As the oxide superconducting layer 23, for example, a layer mainly composed of a rare earth oxide such as yttrium or a high-temperature superconducting material such as Re123 is used.

保護層24は酸化物超電導層23を保護する層である。保護層24としては、たとえば、銀、金またはこれらの合金からなる層が用いられる。酸化物超電導層23の高温超電導材料は、一般的に他の金属と反応しやすい活性な材料であるため、金、銀、これらの合金等以外の金属と直接接触させると、反応が生じて酸化物超電導層23の性能が低下するおそれがある。保護層24は、酸化物超電導層23の性能低下を防止するものである。   The protective layer 24 is a layer that protects the oxide superconducting layer 23. As the protective layer 24, for example, a layer made of silver, gold, or an alloy thereof is used. The high-temperature superconducting material of the oxide superconducting layer 23 is generally an active material that easily reacts with other metals. Therefore, when it is brought into direct contact with a metal other than gold, silver, or an alloy thereof, a reaction occurs and oxidation occurs. There is a possibility that the performance of the superconducting layer 23 may be deteriorated. The protective layer 24 prevents the performance degradation of the oxide superconducting layer 23.

安定化層25としては、たとえば銅からなる層が用いられる。この安定化層25は全面を被覆する例を示したが、片面のみに付加する構造でも可能である。   As the stabilization layer 25, for example, a layer made of copper is used. Although the stabilization layer 25 is shown as an example in which the entire surface is covered, a structure in which the stabilization layer 25 is added only on one side is also possible.

樹脂層30は、たとえば、高温超電導線材20と絶縁テープ51とを共巻きして巻回した後に、巻線側面部12Aおよび巻線側面部12Bの所望の部分に樹脂を塗布することにより形成することができる。   The resin layer 30 is formed by, for example, applying the resin to desired portions of the winding side surface portion 12A and the winding side surface portion 12B after winding the high temperature superconducting wire 20 and the insulating tape 51 together. be able to.

パンケーキコイル1の作用を説明する。   The operation of the pancake coil 1 will be described.

パンケーキコイル1では、高温超電導線材20と絶縁テープ51との間に樹脂層30が形成されない。このため、高温超電導線材20と絶縁テープ51の間を引き離す力Fが働いた場合でも、複層構造の高温超電導線材20の内部の層間が剥離するおそれが実質的にない。   In the pancake coil 1, the resin layer 30 is not formed between the high temperature superconducting wire 20 and the insulating tape 51. For this reason, even when the force F which separates between the high temperature superconducting wire 20 and the insulating tape 51 is applied, there is substantially no possibility that the layers inside the high temperature superconducting wire 20 having a multilayer structure are separated.

パンケーキコイル1によれば、コイル形状が維持され、かつ高温超電導線材20の内部に層間を剥離させる応力が発生しないため、高温超電導線材20を劣化させることなく、また冷却特性が良いパンケーキコイル1が得られる。   According to the pancake coil 1, the coil shape is maintained, and stress that causes delamination is not generated inside the high-temperature superconducting wire 20, so that the high-temperature superconducting wire 20 is not deteriorated and has good cooling characteristics. 1 is obtained.

なお、図1に示すパンケーキコイル1では、巻線側面部12Aおよび巻線側面部12Bの全体に樹脂層30が形成されているが、樹脂層30は、巻線側面部12Aおよび巻線側面部12Bの少なくとも一部を被覆する構成としてもよい。このような構成とすると、樹脂層30に用いる樹脂量を少なくすることができ、パンケーキコイルの製造コストを低コスト化することができる。   In the pancake coil 1 shown in FIG. 1, the resin layer 30 is formed on the entire winding side surface portion 12A and the winding side surface portion 12B, but the resin layer 30 is composed of the winding side surface portion 12A and the winding side surface portion. It is good also as a structure which coat | covers at least one part of the part 12B. With such a configuration, the amount of resin used for the resin layer 30 can be reduced, and the manufacturing cost of the pancake coil can be reduced.

[第1の実施形態の第1変形例]
図2は、本発明のパンケーキコイルの第1実施形態の第1変形例の拡大断面図である。第1実施形態の第1変形例として示すパンケーキコイル1Aは、外観が第1実施形態として示したパンケーキコイル1と同じであるため、外観を図1に示す。
[First Modification of First Embodiment]
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of a first modification of the first embodiment of the pancake coil of the present invention. Since the external appearance of the pancake coil 1A shown as the first modification of the first embodiment is the same as the pancake coil 1 shown as the first embodiment, the external appearance is shown in FIG.

パンケーキコイル1Aは、図1に第1実施形態として示したパンケーキコイル1に比較して、高温超電導線材20と絶縁テープ51との共巻きの構造が異なり、他の点は同様である。このため、パンケーキコイル1Aとパンケーキコイル1とで同じ構成には、同じ符号を付し、作用についての説明を省略または簡略化する。   Compared to the pancake coil 1 shown as the first embodiment in FIG. 1, the pancake coil 1A is different in the co-winding structure of the high-temperature superconducting wire 20 and the insulating tape 51, and the other points are the same. For this reason, the same code | symbol is attached | subjected to the same structure by 1 A of pancake coils, and the pancake coil 1, and description about an effect | action is abbreviate | omitted or simplified.

パンケーキコイル1Aの高温超電導線材20と絶縁テープ51との共巻きの構造は、図2に示される。図2に示される巻線部部分110Aは、図1に示した巻線部部分110に相当するものである。   The co-winding structure of the high-temperature superconducting wire 20 and the insulating tape 51 of the pancake coil 1A is shown in FIG. The winding portion 110A shown in FIG. 2 corresponds to the winding portion 110 shown in FIG.

図2に示すように、巻線部部分110Aでは、高温超電導線材20は1ターンごとに高温超電導線材20の幅方向、すなわち図中上下方向にずれるように巻回される。また、巻線部部分110Aでは、絶縁テープ51も1ターンごとに高温超電導線材20の幅方向にずれるように巻回される。   As shown in FIG. 2, in the winding portion 110A, the high-temperature superconducting wire 20 is wound so as to be shifted in the width direction of the high-temperature superconducting wire 20, that is, in the vertical direction in the drawing. In addition, in the winding portion 110A, the insulating tape 51 is also wound so as to shift in the width direction of the high-temperature superconducting wire 20 every turn.

このように高温超電導線材20が1ターンごとに高温超電導線材20の幅方向にずれるように巻回されると、図1に第1実施形態として示したパンケーキコイル1に比べて、高温超電導線材20と樹脂層30との固着面積が増加する。   Thus, when the high temperature superconducting wire 20 is wound so as to be shifted in the width direction of the high temperature superconducting wire 20 every turn, the high temperature superconducting wire is compared with the pancake coil 1 shown as the first embodiment in FIG. The fixing area between 20 and the resin layer 30 increases.

パンケーキコイル1Aによれば、パンケーキコイル1に比べて、コイル形状の維持、伝熱特性をさらに良くすることができる。   According to the pancake coil 1 </ b> A, the coil shape can be maintained and the heat transfer characteristics can be further improved as compared with the pancake coil 1.

[第1の実施形態の第2変形例]
図3は、本発明のパンケーキコイルの第1実施形態の第2変形例の拡大断面図である。第1実施形態の第2変形例として示すパンケーキコイル1Bは、外観が第1実施形態として示したパンケーキコイル1と同じであるため、外観を図1に示す。
[Second Modification of First Embodiment]
FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of a second modification of the first embodiment of the pancake coil of the present invention. Since the external appearance of the pancake coil 1B shown as the second modification of the first embodiment is the same as that of the pancake coil 1 shown as the first embodiment, the external appearance is shown in FIG.

パンケーキコイル1Bは、図1に第1実施形態として示したパンケーキコイル1に比較して、表面に絶縁材が用いられて絶縁処理された高温超電導線材20と共巻テープ50との共巻きの構造が異なり、他の点は同様である。このため、パンケーキコイル1Bとパンケーキコイル1とで同じ構成には、同じ符号を付し、作用についての説明を省略または簡略化する。   Compared to the pancake coil 1 shown as the first embodiment in FIG. 1, the pancake coil 1 </ b> B is a co-winding of the high-temperature superconducting wire 20 and the co-winding tape 50 that is insulated by using an insulating material on the surface. The other structures are the same. For this reason, the same code | symbol is attached | subjected to the same structure by the pancake coil 1B and the pancake coil 1, and description about an effect | action is abbreviate | omitted or simplified.

パンケーキコイル1Bの高温超電導線材20と共巻テープ50との共巻きの構造は、図3に示される。図3に示される巻線部部分110Bは、図1に示した巻線部部分110に相当するものである。   The co-winding structure of the high-temperature superconducting wire 20 and the co-winding tape 50 of the pancake coil 1B is shown in FIG. The winding portion 110B shown in FIG. 3 corresponds to the winding portion 110 shown in FIG.

図3に示すように、巻線部部分110Bでは、共巻テープ50は高温超電導線材20よりも幅が狭いものになっている。   As shown in FIG. 3, in the winding portion 110 </ b> B, the co-winding tape 50 is narrower than the high-temperature superconducting wire 20.

このように共巻テープ50が高温超電導線材20よりも幅が狭いものであると、図1に第1実施形態として示したパンケーキコイル1に比べて、高温超電導線材20と樹脂層30の固着面積が増加する。   If the co-winding tape 50 is narrower than the high-temperature superconducting wire 20 as described above, the high-temperature superconducting wire 20 and the resin layer 30 are fixed as compared with the pancake coil 1 shown as the first embodiment in FIG. Increases area.

パンケーキコイル1Bによれば、パンケーキコイル1に比べて、コイル形状の維持、伝熱特性をさらに良くすることができる。   According to the pancake coil 1 </ b> B, the coil shape can be maintained and the heat transfer characteristics can be further improved as compared with the pancake coil 1.

なお、図3に示す巻線部部分110Bでは、共巻テープ50を用いたが、共巻きテープ50に代えて、または共巻テープ50に加えて、補強を目的とする金属テープを用いてもよい。金属テープを用いると、パンケーキコイル1Bの強度が高くなる。補強を目的とする金属テープとしては、ニッケル基合金や銅等からなる金属テープが用いられる。   In the winding portion 110B shown in FIG. 3, the co-winding tape 50 is used. However, a metal tape intended for reinforcement may be used instead of or in addition to the co-winding tape 50. Good. When a metal tape is used, the strength of the pancake coil 1B increases. As the metal tape for the purpose of reinforcement, a metal tape made of nickel-based alloy or copper is used.

[第1の実施形態の第3変形例]
図4は、本発明のパンケーキコイルの第1実施形態の第3変形例の拡大断面図である。第1実施形態の第3変形例として示すパンケーキコイル1Cは、外観が第1実施形態として示したパンケーキコイル1と同じであるため、外観を図1に示す。
[Third Modification of First Embodiment]
FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of a third modification of the first embodiment of the pancake coil of the present invention. Since the external appearance of the pancake coil 1C shown as the third modification of the first embodiment is the same as the pancake coil 1 shown as the first embodiment, the external appearance is shown in FIG.

パンケーキコイル1Cは、図1に第1実施形態として示したパンケーキコイル1に比較して、さらに金属テープ52も加えて共巻きにした点が異なり、他の点は同様である。このため、パンケーキコイル1Cとパンケーキコイル1とで同じ構成には、同じ符号を付し、作用についての説明を省略または簡略化する。   The pancake coil 1C is different from the pancake coil 1 shown as the first embodiment in FIG. 1 in that the pancake coil 1C is further wound together by adding a metal tape 52, and the other points are the same. For this reason, the same code | symbol is attached | subjected to the same structure with 1 C of pancake coils and the pancake coil 1, and description about an effect | action is abbreviate | omitted or simplified.

パンケーキコイル1Cの高温超電導線材20と絶縁テープ51と金属テープ52との共巻きの構造は、図4に示される。図4に示される巻線部部分110Cは、図1に示した巻線部部分110に相当するものである。   The co-winding structure of the high-temperature superconducting wire 20 of the pancake coil 1C, the insulating tape 51, and the metal tape 52 is shown in FIG. A winding portion 110C shown in FIG. 4 corresponds to the winding portion 110 shown in FIG.

図4に示すように、巻線部部分110Cでは、隣接する高温超電導線材20、20間に絶縁テープ51と金属テープ52とが配置され、高温超電導線材20、絶縁テープ51および金属テープ52が共巻きされている。また、絶縁テープ51と金属テープ52は、高温超電導線材20より幅が広いものになっている。金属テープ52としては、ニッケル基合金よりも熱伝導率の良い材質、例えば銅等からなる金属テープが用いられる。   As shown in FIG. 4, in the winding portion 110C, the insulating tape 51 and the metal tape 52 are disposed between the adjacent high-temperature superconducting wires 20, 20, and the high-temperature superconducting wire 20, the insulating tape 51, and the metal tape 52 are shared. It is wound. The insulating tape 51 and the metal tape 52 are wider than the high temperature superconducting wire 20. As the metal tape 52, a material having a thermal conductivity higher than that of the nickel-based alloy, for example, a metal tape made of copper or the like is used.

パンケーキコイル1Cは、このように高温超電導線材20、絶縁テープ51および金属テープ52を共巻きしているため、図1に第1実施形態として示したパンケーキコイル1に比べて、金属テープ52内を介して高温超電導線材20を効率的に冷却することができるとともに、コイル形状の維持を強固にすることができる。   Since the pancake coil 1C is thus wound together with the high-temperature superconducting wire 20, the insulating tape 51, and the metal tape 52, compared to the pancake coil 1 shown as the first embodiment in FIG. The high-temperature superconducting wire 20 can be efficiently cooled through the inside, and the maintenance of the coil shape can be strengthened.

パンケーキコイル1Cによれば、パンケーキコイル1に比べて、高温超電導線材20の冷却効率が良く、コイル形状の維持が良好である。   According to the pancake coil 1 </ b> C, compared to the pancake coil 1, the cooling efficiency of the high-temperature superconducting wire 20 is good and the coil shape is well maintained.

また、パンケーキコイル1Cは、巻線前に金属テープ52をはんだ付けなどの方法により高温超電導線材20に取り付けておくと金属テープ52と高温超電導線材20との間の伝熱性が向上し、冷却特性をさらに向上させることができる。   In addition, when the pancake coil 1C is attached to the high-temperature superconducting wire 20 by soldering or the like before the winding, the heat transfer between the metal tape 52 and the high-temperature superconducting wire 20 is improved, and the pancake coil 1C is cooled. The characteristics can be further improved.

[第1の実施形態の第4変形例]
図5は、本発明のパンケーキコイルの第1実施形態の第4変形例の拡大断面図である。第1実施形態の第4変形例として示すパンケーキコイル1Dは、外観が第1実施形態として示したパンケーキコイル1と同じであるため、外観を図1に示す。
[Fourth Modification of First Embodiment]
FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view of a fourth modification of the first embodiment of the pancake coil of the present invention. Since the external appearance of the pancake coil 1D shown as the fourth modified example of the first embodiment is the same as the pancake coil 1 shown as the first embodiment, the external appearance is shown in FIG.

パンケーキコイル1Dは、図3に第1実施形態の第2変形例として示したパンケーキコイル1Bに比較して、絶縁テープ51を共巻テープ53に代えた点で異なり、他の点は同様である。このため、パンケーキコイル1Dとパンケーキコイル1Bとで同じ構成には、同じ符号を付し、作用についての説明を省略または簡略化する。   The pancake coil 1D is different from the pancake coil 1B shown in FIG. 3 as the second modified example of the first embodiment in that the insulating tape 51 is replaced with the co-winding tape 53, and the other points are the same. It is. For this reason, the same code | symbol is attached | subjected to the same structure with pancake coil 1D and pancake coil 1B, and description about an effect | action is abbreviate | omitted or simplified.

パンケーキコイル1Dの高温超電導線材20と共巻テープ53との共巻きの構造は、図5に示される。図5に示される巻線部部分110Dは、図1に示した巻線部部分110に相当するものである。   The co-winding structure of the high-temperature superconducting wire 20 of the pancake coil 1D and the co-winding tape 53 is shown in FIG. Winding portion 110D shown in FIG. 5 corresponds to winding portion 110 shown in FIG.

図5に示すように、巻線部部分110Dでは、共巻テープ53は高温超電導線材20よりも幅が狭いものになっている。   As shown in FIG. 5, in the winding portion 110 </ b> D, the co-winding tape 53 is narrower than the high-temperature superconducting wire 20.

共巻テープ53は、室温の20℃から極低温の4Kまで冷却しても厚さ方向の熱収縮率が1%以下であるとともに、厚さ方向に力Pを加え厚みを1%以上変形させても復元力を有する材料からなる。共巻テープ53としては、第1実施形態の第3変形例として示したパンケーキコイル1Cに用いた金属テープ52と同様なものが用いられる。   The co-wrapped tape 53 has a heat shrinkage rate of 1% or less in the thickness direction even when cooled from 20 ° C. at room temperature to 4K at a very low temperature, and deforms the thickness by 1% or more by applying a force P in the thickness direction. However, it is made of a material having a restoring force. As the co-winding tape 53, the same tape as the metal tape 52 used for the pancake coil 1C shown as the third modified example of the first embodiment is used.

共巻テープ53の巻回時に予圧縮力Pをかけると、得られるパンケーキコイル1Dは、図1に第1実施形態として示したパンケーキコイル1に比べて、コイル形状の維持、伝熱特性がさらに良くなる。   When the pre-compression force P is applied when the co-winding tape 53 is wound, the obtained pancake coil 1D has a coil shape maintenance and heat transfer characteristics as compared with the pancake coil 1 shown as the first embodiment in FIG. Is even better.

パンケーキコイル1Dによれば、室温から超電導コイルの運転温度である極低温まで冷却した場合でも、高温超電導線材20と共巻テープ53との間に隙間が生じることがなく、コイル形状の維持、伝熱特性をさらに良くすることができる。   According to the pancake coil 1D, even when cooled from room temperature to the cryogenic temperature that is the operating temperature of the superconducting coil, there is no gap between the high-temperature superconducting wire 20 and the coiled tape 53, and the coil shape is maintained. The heat transfer characteristics can be further improved.

なお、図5に示す巻線部部分110Dでは、共巻テープ50として熱収縮率が小さい共巻テープ53を用いたが、共巻テープ53に代えて、樹脂層30の樹脂よりも室温の20℃から極低温の4Kまでの熱収縮率が小さい材料を用いても同様の効果が得られる。このような材料としては、ガラス繊維強化型樹脂テープが挙げられる。   In the winding portion 110D shown in FIG. 5, the co-winding tape 53 having a small thermal contraction rate is used as the co-winding tape 50. The same effect can be obtained even when a material having a small thermal shrinkage rate from 0 ° C. to 4K of extremely low temperature is used. An example of such a material is a glass fiber reinforced resin tape.

[第2の実施形態]
図6は、本発明のパンケーキコイルの第2実施形態を示す図である。具体的には、図6(a)は軸方向中心に筒状空間を有するパンケーキ状のパンケーキコイルの軸方向に沿って切断した断面図、図6(b)は図6(a)に示すパンケーキコイルの一部の拡大断面図、図6(c)は図6(a)に示すパンケーキコイルの他の一部の拡大断面図である。
[Second Embodiment]
FIG. 6 is a view showing a second embodiment of the pancake coil of the present invention. Specifically, FIG. 6A is a cross-sectional view taken along the axial direction of a pancake-like pancake coil having a cylindrical space at the axial center, and FIG. 6B is a cross-sectional view of FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view of a part of the pancake coil shown in FIG. 6, and FIG. 6C is an enlarged cross-sectional view of another part of the pancake coil shown in FIG.

第2実施形態として示すパンケーキコイル1Eは、外観が第1実施形態として示したパンケーキコイル1と同じである。   The pancake coil 1E shown as the second embodiment is the same in appearance as the pancake coil 1 shown as the first embodiment.

パンケーキコイル1Eは、図1に第1実施形態として示したパンケーキコイル1に比較して、巻き始め部17および巻き終わり部18における高温超電導線材20と絶縁テープ51との共巻きの構造が異なり、他の点は同様である。このため、パンケーキコイル1Eとパンケーキコイル1とで同じ構成には、同じ符号を付し、作用についての説明を省略または簡略化する。   Compared to the pancake coil 1 shown as the first embodiment in FIG. 1, the pancake coil 1 </ b> E has a structure in which the high-temperature superconducting wire 20 and the insulating tape 51 are wound together at the winding start portion 17 and the winding end portion 18. The other points are the same. For this reason, the same code | symbol is attached | subjected to the same structure by the pancake coil 1E and the pancake coil 1, and description about an effect | action is abbreviate | omitted or simplified.

図6(b)は、パンケーキコイル1Eの巻き始め部17の巻線部部分110Eの拡大断面図である。図6(c)は、パンケーキコイル1Eの巻回途中部19の巻線部部分110Eの拡大断面図である。なお、図示しないが、パンケーキコイル1Eの巻き終わり部18の巻線部部分は、巻き始め部17の巻線部部分と同じ構造になっている。   FIG. 6B is an enlarged cross-sectional view of the winding portion 110E of the winding start portion 17 of the pancake coil 1E. FIG.6 (c) is an expanded sectional view of the coil part 110E of the winding middle part 19 of the pancake coil 1E. Although not shown, the winding portion of the winding end portion 18 of the pancake coil 1E has the same structure as the winding portion of the winding start portion 17.

図6(c)に示すように、パンケーキコイル1Eの巻回途中部19の巻線部部分190Eにおける高温超電導線材20と絶縁テープ51との共巻きの構造は、図1に示したパンケーキコイル1の巻線部部分110の構造と同じである。   As shown in FIG. 6C, the co-winding structure of the high temperature superconducting wire 20 and the insulating tape 51 in the winding portion 190E of the winding middle portion 19 of the pancake coil 1E is the pancake shown in FIG. The structure is the same as that of the winding portion 110 of the coil 1.

しかし、図6(b)に示すように、パンケーキコイル1Eの巻き始め部17の巻線部部分170Eにおいては、高温超電導線材20と絶縁テープ51との共巻きの構造は、190Eの構造と異なる。   However, as shown in FIG. 6B, in the winding portion 170E of the winding start portion 17 of the pancake coil 1E, the co-winding structure of the high temperature superconducting wire 20 and the insulating tape 51 is the structure of 190E. Different.

すなわち、巻き始め部17の巻線部部分170Eにおいては、巻線側面部12Aおよび巻線側面部12Bの表面の樹脂層30に加え、共巻きされた高温超電導線材20と絶縁テープ51との間にも樹脂の硬化物からなるテープ間樹脂層31が形成される。また、巻き終わり部18の巻線部部分も、巻き始め部17の巻線部部分170Eと同様の構造になっている。テープ間樹脂層31の形成に用いる樹脂としては、たとえば、樹脂層30の形成に用いる樹脂と同じものが挙げられる。   That is, in the winding portion 170E of the winding start portion 17, in addition to the resin layer 30 on the surfaces of the winding side surface portion 12A and the winding side surface portion 12B, between the co-wound high temperature superconducting wire 20 and the insulating tape 51. In addition, an inter-tape resin layer 31 made of a cured resin is formed. Further, the winding portion of the winding end portion 18 has the same structure as the winding portion 170E of the winding start portion 17. As resin used for formation of resin layer 31 between tapes, the same thing as resin used for formation of resin layer 30 is mentioned, for example.

テープ間樹脂層31を形成する方法としては、たとえば、高温超電導線材20と絶縁テープ51とを共巻きして巻回する時に、樹脂を塗布する方法が挙げられる。   Examples of a method for forming the inter-tape resin layer 31 include a method of applying a resin when the high-temperature superconducting wire 20 and the insulating tape 51 are wound together and wound.

このようにテープ間樹脂層31を形成すると、巻き終わり部18および巻き始め部17において高温超電導線材20と絶縁テープ51とが巻きほぐれしにくくなる。なお、巻き終わり部18および巻き始め部17は周囲との境界であることから拘束力が弱くなる。このため、高温超電導線材20と絶縁テープ51との間にテープ間樹脂層31を形成しても、高温超電導線材20と絶縁テープ51とを剥離させようとする熱応力は小さくて済む。   When the inter-tape resin layer 31 is formed in this manner, the high temperature superconducting wire 20 and the insulating tape 51 are less likely to be unwound at the winding end portion 18 and the winding start portion 17. In addition, since the winding end part 18 and the winding start part 17 are a boundary with the circumference | surroundings, restraining force becomes weak. For this reason, even if the inter-tape resin layer 31 is formed between the high-temperature superconducting wire 20 and the insulating tape 51, the thermal stress for separating the high-temperature superconducting wire 20 and the insulating tape 51 can be small.

パンケーキコイル1Eによれば、図1に第1実施形態として示したパンケーキコイル1に比べて、コイル形状の維持特性をさらに良くすることができる。   According to the pancake coil 1E, the coil shape maintenance characteristic can be further improved as compared with the pancake coil 1 shown as the first embodiment in FIG.

なお、図6には巻き終わり部18および巻き始め部17にテープ間樹脂層31が形成された例を示したが、巻き終わり部18および巻き始め部17のいずれかのみにテープ間樹脂層31が形成される構成とすることもできる。巻き終わり部18および巻き始め部17のいずれかのみにテープ間樹脂層31が形成される構成とすると、製造コストを低くすることができる。   6 shows an example in which the inter-tape resin layer 31 is formed on the winding end portion 18 and the winding start portion 17, but the inter-tape resin layer 31 is formed only on either the winding end portion 18 or the winding start portion 17. It can also be set as the structure in which is formed. If the inter-tape resin layer 31 is formed only in either the winding end portion 18 or the winding start portion 17, the manufacturing cost can be reduced.

[第3の実施形態]
図7は、本発明のパンケーキコイルの第3実施形態を示す図である。具体的には、図7(a)は軸方向中心に筒状空間を有するパンケーキ状のパンケーキコイルの一部を軸方向に沿って切断した斜視図、図7(b)は図7(a)に示すパンケーキコイルの一部の拡大断面図である。
[Third Embodiment]
FIG. 7 is a view showing a third embodiment of the pancake coil of the present invention. Specifically, FIG. 7A is a perspective view in which a part of a pancake-like pancake coil having a cylindrical space at the center in the axial direction is cut along the axial direction, and FIG. It is a partial expanded sectional view of the pancake coil shown to a).

第3実施形態として示すパンケーキコイル1Fは、図1に第1実施形態として示したパンケーキコイル1に比較して、巻き始め部17の内周に巻き始め枠61、および巻き終わり部18の外周に巻き終わり枠62を設けた点、および巻線部11Fの軸方向を被覆する1対の絶縁板45、45を設けた点で異なり、他の点は同様である。このため、パンケーキコイル1Fとパンケーキコイル1とで同じ構成には、同じ符号を付し、作用についての説明を省略または簡略化する。   Compared to the pancake coil 1 shown as the first embodiment in FIG. 1, the pancake coil 1 </ b> F shown as the third embodiment has the winding start frame 61 and the winding end portion 18 on the inner periphery of the winding start portion 17. The difference is that a winding end frame 62 is provided on the outer periphery, and a pair of insulating plates 45, 45 covering the axial direction of the winding portion 11F is provided, and the other points are the same. For this reason, the same code | symbol is attached | subjected to the same structure with the pancake coil 1F and the pancake coil 1, and description about an effect | action is abbreviate | omitted or simplified.

図7(b)は、パンケーキコイル1Fの巻き始め部17の巻線部部分170Fの拡大断面図である。   FIG.7 (b) is an expanded sectional view of the coil part 170F of the winding start part 17 of the pancake coil 1F.

図7(a)に示すように、巻き始め枠61は、略リング状に形成された絶縁体部63と、絶縁体部63の一部に設けられた電極部64とからなる。   As shown in FIG. 7A, the winding start frame 61 includes an insulator part 63 formed in a substantially ring shape and an electrode part 64 provided in a part of the insulator part 63.

図7(b)に示すように、巻き始め枠61は、巻き始め部17の高温超電導線材20の最内周のターンに隣接して設けられている。   As shown in FIG. 7B, the winding start frame 61 is provided adjacent to the innermost turn of the high temperature superconducting wire 20 of the winding start portion 17.

巻き始め枠61の絶縁体部63は、高温超電導線材20の巻き始め部17を保護するとともに高温超電導線材20を電気的に絶縁するものである。絶縁体部63の材質としては、たとえばFRP等が用いられる。   The insulator portion 63 of the winding start frame 61 protects the winding start portion 17 of the high temperature superconducting wire 20 and electrically insulates the high temperature superconducting wire 20. As a material of the insulator 63, for example, FRP or the like is used.

巻き始め枠61の電極部64は、巻き始め部17の高温超電導線材20と導通する部材である。電極部64の材質としては、たとえば銅が用いられる。   The electrode part 64 of the winding start frame 61 is a member that conducts with the high temperature superconducting wire 20 of the winding start part 17. As a material of the electrode part 64, for example, copper is used.

また、巻線部11Fの軸方向にある1対の表面には、1対の絶縁板45、45が設けられている。   In addition, a pair of insulating plates 45, 45 are provided on a pair of surfaces in the axial direction of the winding portion 11F.

さらに、パンケーキコイル1Fは、図示しないが、巻き終わり枠62にも巻き始め枠61と同様な形状、機能の略リング状に形成された絶縁体部とこの絶縁体部の一部に設けられた電極部とを備える。   Further, although not shown, the pancake coil 1 </ b> F is provided on the winding end frame 62 on the insulator part formed in a substantially ring shape having the same shape and function as the winding start frame 61 and a part of this insulator part. An electrode portion.

このように巻き始め枠61および巻き終わり枠62を設けると、図6に第2実施形態として示すパンケーキコイル1Eのようにテープ間樹脂層31を形成しなくても、巻き始め部17および巻き終わり部18の高温超電導線材20の巻回形状を強く保持することができる。   When the winding start frame 61 and the winding end frame 62 are provided in this manner, the winding start portion 17 and the winding start portion 17 and the winding can be performed without forming the inter-tape resin layer 31 as in the pancake coil 1E shown as the second embodiment in FIG. The winding shape of the high-temperature superconducting wire 20 at the end portion 18 can be strongly retained.

パンケーキコイル1Fによれば、図1に第1実施形態として示したパンケーキコイル1に比べて、コイル形状をさらに良く維持することができる。   According to the pancake coil 1F, the coil shape can be maintained better than the pancake coil 1 shown as the first embodiment in FIG.

なお、図7には巻き始め枠61および巻き終わり枠62が設けられた例を示したが、巻き始め枠61および巻き終わり枠62のいずれかのみを設ける構成とすることもできる。巻き始め枠61および巻き終わり枠62のいずれかのみを設ける構成とすれば、製造コストを低くすることができる。   7 shows an example in which the winding start frame 61 and the winding end frame 62 are provided. However, only one of the winding start frame 61 and the winding end frame 62 may be provided. If only one of the winding start frame 61 and the winding end frame 62 is provided, the manufacturing cost can be reduced.

<高温超電導コイル>
図8は、本発明の高温超電導コイルの断面図である。
<High temperature superconducting coil>
FIG. 8 is a cross-sectional view of the high temperature superconducting coil of the present invention.

高温超電導コイル2は、図1に第1実施形態として示したパンケーキコイル1を積層し、パンケーキコイル1、1間を電気的に接続したものである。   The high temperature superconducting coil 2 is obtained by stacking the pancake coils 1 shown as the first embodiment in FIG. 1 and electrically connecting the pancake coils 1 and 1.

積層方向に隣接するパンケーキコイル1、1同士は、図8に示すように巻き始め部17から引き出された高温超電導線材20または巻き終わり部18から引き出された高温超電導線材20が、接続部70で接続される。これにより、複数個のパンケーキコイル1は電気的に直列に接続されている。また、各パンケーキコイル1に取り付けられた伝熱板40は、パンケーキコイル1の外部に延設されている。この伝熱板40は、パンケーキコイル1の外部に延設されているため、高温超電導コイル2の効率的な冷却が可能である。   As shown in FIG. 8, the pancake coils 1, 1 adjacent to each other in the stacking direction are connected to the high temperature superconducting wire 20 drawn from the winding start portion 17 or the high temperature superconducting wire 20 drawn from the winding end portion 18. Connected with. Thereby, the several pancake coil 1 is electrically connected in series. The heat transfer plate 40 attached to each pancake coil 1 extends outside the pancake coil 1. Since the heat transfer plate 40 extends outside the pancake coil 1, the high-temperature superconducting coil 2 can be efficiently cooled.

高温超電導コイル2によれば、コイル形状が維持されかつ高温超電導線材20の内部に層間を剥離させる応力が発生しないとともに、冷却特性が良い。   According to the high-temperature superconducting coil 2, the coil shape is maintained, no stress that causes delamination is generated inside the high-temperature superconducting wire 20, and the cooling characteristics are good.

なお、図8にはパンケーキコイル1を積層した例を示したが、本発明の高温超電導コイルは、パンケーキコイル1に代えて、パンケーキコイル1A〜1Fを用いた構成としてもよい。得られた高温超電導コイルは、積層されたパンケーキコイルの特長を備えるものになる。   In addition, although the example which laminated | stacked the pancake coil 1 was shown in FIG. 8, it replaces with the pancake coil 1 and the high temperature superconducting coil of this invention is good also as a structure using the pancake coils 1A-1F. The obtained high-temperature superconducting coil has the features of a laminated pancake coil.

また、上記第1から第3の実施形態においては通常のパンケーキコイルを例として示したがレーストラック形状のパンケーキコイルにおいても同様に適用することができる。   In the first to third embodiments, a normal pancake coil is shown as an example, but the present invention can be similarly applied to a racetrack-shaped pancake coil.

1、1A、1B、1C、1D、1E、1F パンケーキコイル
2 高温超電導コイル
11、11F 巻線部
110、110A、110B、110C、110D、170F 巻線部部分
12A、12B 巻線側面部
15 内周面
16 外周面
17 巻き始め部
170E 巻き始め部部分
18 巻き終わり部
19 巻回途中部
190E 巻回途中部部分
20 高温超電導線材
21 金属基板
22 中間層
23 超電導層
24 保護層
25 安定化層
30 樹脂層
31 テープ間樹脂層
35 空間
40 伝熱板
45 絶縁板
50 共巻テープ
51 絶縁テープ
52 金属テープ
53 共巻テープ
P 予圧縮力
61 巻き始め枠
62 巻き終わり枠
63 絶縁体部
64 電極部
70 接続部
1, 1A, 1B, 1C, 1D, 1E, 1F Pancake coil 2 High-temperature superconducting coil 11, 11F Winding portion 110, 110A, 110B, 110C, 110D, 170F Winding portion 12A, 12B Inside winding side portion 15 Peripheral surface 16 Outer peripheral surface 17 Winding start portion 170E Winding start portion 18 Winding end portion 19 Winding middle portion 190E Winding middle portion 20 High-temperature superconducting wire 21 Metal substrate 22 Intermediate layer 23 Superconducting layer 24 Protective layer 25 Stabilizing layer 30 Resin layer 31 Inter-tape resin layer 35 Space 40 Heat transfer plate 45 Insulating plate 50 Co-winding tape 51 Insulating tape 52 Metal tape 53 Co-winding tape P Precompression force 61 Winding start frame 62 Winding end frame 63 Insulator part 64 Electrode part 70 Connection

Claims (14)

金属基板の表面に中間層および酸化物超電導層を順次形成してなるテープ状の高温超電導線材を用い、この高温超電導線材が巻回されることにより軸方向中心を貫通する空間を有するパンケーキ状に形成されたパンケーキコイルにおいて、
巻回された前記高温超電導線材のターン間は樹脂層で固着されておらず、かつ軸方向の1対の端面を構成する巻線側面部の少なくとも一部が樹脂層で被覆され、さらに前記樹脂層の表面に伝熱部材が固着されたことを特徴とする高温超電導パンケーキコイル。
Using a tape-shaped high-temperature superconducting wire formed by sequentially forming an intermediate layer and an oxide superconducting layer on the surface of a metal substrate, this high-temperature superconducting wire is wound to have a pancake shape having a space penetrating the axial center In the pancake coil formed in
Between turns of the wound the high-temperature superconducting wire is not fixed in the resin layer, and at least a portion of the winding side portion constituting the end faces of the pair of axial direction is covered with tree fat layer, further wherein A high-temperature superconducting pancake coil , wherein a heat transfer member is fixed to the surface of a resin layer .
前記伝熱部材は、薄板形状を有し、直接にまたは他の伝熱部材を介して冷却手段と熱的に接続されることを特徴とする請求項1記載の高温超電導パンケーキコイル。 The high-temperature superconducting pancake coil according to claim 1 , wherein the heat transfer member has a thin plate shape and is thermally connected to the cooling means directly or via another heat transfer member . 前記高温超電導線材は、1ターンごとに高温超電導線材の幅方向にずれるように巻回されたことを特徴とする請求項1記載の高温超電導パンケーキコイル。 2. The high-temperature superconducting pancake coil according to claim 1, wherein the high-temperature superconducting wire is wound so as to shift in the width direction of the high-temperature superconducting wire every turn. 前記高温超電導線材は、共巻テープと共巻きして巻回したことを特徴とする請求項1記載の高温超電導パンケーキコイル。 2. The high-temperature superconducting pancake coil according to claim 1, wherein the high-temperature superconducting wire is wound together with a co-winding tape. 前記共巻テープは、厚さ方向に1%以上変形させても復元力を有する材料からなることを特徴とする請求項4記載の高温超電導パンケーキコイル。 5. The high-temperature superconducting pancake coil according to claim 4, wherein the co-winding tape is made of a material having a restoring force even when deformed by 1% or more in the thickness direction. 前記共巻テープは、熱収縮率が前記樹脂層よりも小さい材料からなることを特徴とする請求項4記載の高温超電導パンケーキコイル。 5. The high-temperature superconducting pancake coil according to claim 4, wherein the co-winding tape is made of a material having a thermal contraction rate smaller than that of the resin layer. 前記共巻テープは、前記高温超電導線材よりも幅が狭いことを特徴とする請求項4〜6のいずれか1項記載の高温超電導パンケーキコイル。 The high temperature superconducting pancake coil according to any one of claims 4 to 6, wherein the co-winding tape has a narrower width than the high temperature superconducting wire. 前記共巻テープは、前記高温超電導線材よりも幅が広い金属テープであることを特徴とする請求項4〜6のいずれか1項記載の高温超電導パンケーキコイル。 The high temperature superconducting pancake coil according to any one of claims 4 to 6, wherein the co-winding tape is a metal tape having a width wider than that of the high temperature superconducting wire. 前記共巻テープは、前記高温超電導線材よりも幅が広い絶縁テープおよび金属テープを含むことを特徴とする請求項4〜6のいずれか1項記載の高温超電導パンケーキコイル。 The high temperature superconducting pancake coil according to any one of claims 4 to 6, wherein the co-winding tape includes an insulating tape and a metal tape having a width wider than that of the high temperature superconducting wire. 前記高温超電導線材と金属テープとは、電気的に接続した後に巻回したことを特徴とする請求項8または9記載の高温超電導パンケーキコイル。 The high temperature superconducting pancake coil according to claim 8 or 9, wherein the high temperature superconducting wire and the metal tape are wound after being electrically connected. 前記筒状空間に面した内周面近傍の巻き始め部および外周面近傍の巻き終わり部の少なくともいずれかにある高温超電導線材のターンは、隣接する高温超電導線材のターンとの間に樹脂が含浸されたものであることを特徴とする請求項1記載の高温超電導パンケーキコイル。 The turn of the high-temperature superconducting wire at least one of the winding start portion near the inner peripheral surface facing the cylindrical space and the winding end portion near the outer peripheral surface is impregnated with resin between the turns of the adjacent high-temperature superconducting wire. The high-temperature superconducting pancake coil according to claim 1, wherein 前記筒状空間に面した内周面近傍の巻き始め部および外周面近傍の巻き終わり部の少なくともいずれかに、前記巻き始め部または前記巻き終わり部を固定する枠体が取り付けられたことを特徴とする請求項1記載の高温超電導パンケーキコイル。 A frame for fixing the winding start portion or the winding end portion is attached to at least one of the winding start portion near the inner peripheral surface and the winding end portion near the outer peripheral surface facing the cylindrical space. The high-temperature superconducting pancake coil according to claim 1. 前記枠体は、略リング状の絶縁体部と、この絶縁体部の一部に形成され前記高温超電導線材と電気的に接続された電極と、を有することを特徴とする請求項12記載の高温超電導パンケーキコイル。 The said frame body has a substantially ring-shaped insulator part, and the electrode formed in a part of this insulator part, and electrically connected with the said high temperature superconducting wire, It is characterized by the above-mentioned. High temperature superconducting pancake coil. 請求項1〜13のいずれか1項に記載の高温超電導パンケーキコイルを積層し、パンケーキコイル間を電気的に接続するとともに、前記伝熱部材を直接または他の伝熱部材を介して冷却手段と熱的に接続したことを特徴とする高温超電導コイル。 The high-temperature superconducting pancake coil according to any one of claims 1 to 13 is laminated, the pancake coils are electrically connected, and the heat transfer member is cooled directly or via another heat transfer member. A high-temperature superconducting coil characterized by being thermally connected to the means .
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