JP6168751B2 - Superconducting coil manufacturing apparatus and manufacturing method - Google Patents
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Description
本発明は、超電導コイルの製造装置および製造方法に関するものである。 The present invention relates to a superconducting coil manufacturing apparatus and manufacturing method .
超電導コイルに使用される超電導線材としては、例えば、テープ状の金属基板、中間層、RE系酸化物超電導層、および保護金属層を積層して構成される多層構造の薄膜超電導線材がある。 As a superconducting wire used for a superconducting coil, for example, there is a thin film superconducting wire having a multilayer structure formed by laminating a tape-shaped metal substrate, an intermediate layer, an RE-based oxide superconducting layer, and a protective metal layer.
ところで、超電導コイルは、一般に樹脂を含浸した状態で使用されることが多いため、上述のような多層構造の薄膜超電導線材を巻枠に巻き回して形成される超電導コイルでは、コイル冷却時に樹脂と線材との熱収縮差に起因して発生する、線材積層方向の引張り応力(剥離応力)に非常に弱く、層間剥離や超電導薄膜内での亀裂が生じ、安定した超電導特性が得られないことがある。 By the way, since a superconducting coil is often used in a state of being impregnated with a resin in general, a superconducting coil formed by winding a thin film superconducting wire having a multilayer structure as described above around a winding frame, It is very weak to the tensile stress (peeling stress) in the wire stacking direction caused by the difference in thermal shrinkage with the wire, causing delamination and cracks in the superconducting thin film, and stable superconducting properties may not be obtained. is there.
また、対向する1対の半円と、これにつながる1対の直線部とで形成される所謂レーストラック形状のような非円形コイルにおいては、該直線部を巻線する際、巻線張力による圧縮力がかかりにくいため、超電導線材が弛んでしまう。そのため、ターン間の樹脂量が増大し、設計どおりの寸法精度が得られないばかりか、過大な剥離応力によって超電導特性が低下しやすい傾向にある。 Further, in a non-circular coil having a so-called racetrack shape formed by a pair of opposing semicircles and a pair of straight portions connected thereto, when winding the straight portions, the winding tension Since the compressive force is difficult to be applied, the superconducting wire is loosened. For this reason, the amount of resin between turns increases, and not only the dimensional accuracy as designed cannot be obtained, but also superconducting characteristics tend to deteriorate due to excessive peeling stress.
上記事情を考慮して、巻き取り装置に備えられるローラーを直線部に押し付けながら、巻枠を直線部の方向に水平移動させることによって、直線部におけるターン間の樹脂を押し出してレーストラック形状の超電導コイルを製造する技術が、例えば、特許文献1に記載されている。
In consideration of the above circumstances, the racetrack-shaped superconductivity is obtained by extruding the resin between the turns in the straight portion by horizontally moving the winding frame in the direction of the straight portion while pressing the roller provided in the winding device against the straight portion. A technique for manufacturing a coil is described in
しかしながら、上述した特許文献1に記載されるような従来のレーストラック形状の超電導コイルを製造する方法では、巻線台が1回転する間に超電導コイルの直線部が2箇所存在するため、巻線時半回転毎に巻線台が一時停止し、一時停止した状態で樹脂を押し出す工程を行う必要があり、製造工数の増大につながっている。すなわち、上述した特許文献1に記載される超電導コイルの製造方法では、巻線しながら樹脂を押し出す工程を行うことができず、製造工数の点で更なる改善の余地がある。
However, in the method of manufacturing a conventional racetrack-shaped superconducting coil as described in
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、超電導コイルのターン間における樹脂の余分量の増加を抑え、製造工数のさらなる低減化を図った超電導コイルの製造装置および製造方法ならびに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 suppresses an increase in the excess amount of resin between the turns of the superconducting coil, further reducing the number of manufacturing steps, a superconducting coil manufacturing apparatus and manufacturing method, and a superconducting coil. The purpose is to provide.
本発明の実施形態に係る超電導コイルの製造装置は、上述した課題を解決するため、巻枠に超電導線材を巻回して形成される超電導コイルの製造装置であって、前記超電導線材を供給する供給手段と、前記巻枠を支持し固定する巻線台を回転させる回転手段と、前記巻枠に巻回された巻線部の外周面を前記供給手段から供給される前記超電導線材と前記巻線部とが接する位置で押え、前記巻線部に一定荷重を負荷する押えローラーと、前記巻線部から力を受けて前記押えローラーを前記巻線部に負荷する荷重方向および当該荷重方向と反対方向にスライド移動させるスライドガイドと、を具備し、前記スライドガイドが前記押えローラーをスライド移動させる方向は、鉛直方向に対し傾斜した第1の方向であることを特徴とする。 A superconducting coil manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention is a superconducting coil manufacturing apparatus formed by winding a superconducting wire around a winding frame in order to solve the above-described problem, and supplying the superconducting wire Means, rotating means for rotating a winding base for supporting and fixing the winding frame, and the superconducting wire and the winding supplied from the supply means on the outer peripheral surface of the winding portion wound around the winding frame The presser roller at a position where it comes into contact, and a presser roller that applies a constant load to the winding part; a load direction that receives the force from the winding part and loads the presser roller onto the winding part; and a direction opposite to the load direction A slide guide that slides in a direction, and a direction in which the slide guide slides the presser roller is a first direction that is inclined with respect to a vertical direction .
本発明の実施形態に係る超電導コイルの製造方法は、上述した課題を解決するため、本発明の実施形態に係る超電導コイルの製造装置を用いて、前記巻枠に前記超電導線材を巻回して超電導コイルを製造する方法であり、前記超電導線材の巻線時に前記巻線台の回転を一時停止させることなく、前記超電導線材に塗布された樹脂のうち、余分な樹脂を押し出す工程を行うことを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, a method for manufacturing a superconducting coil according to an embodiment of the present invention uses the superconducting coil manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention to wind the superconducting wire around the winding frame and perform superconductivity. A method of manufacturing a coil, characterized in that a step of extruding excess resin out of the resin applied to the superconducting wire without temporarily stopping the rotation of the winding base during winding of the superconducting wire. And
本発明によれば、超電導コイルのターン間における樹脂の余分量の増加を抑えることができ、製造工数をさらに低減することができる。 According to the present invention, an increase in the excess amount of resin between the turns of the superconducting coil can be suppressed, and the number of manufacturing steps can be further reduced.
以下、本発明の実施形態に係る超電導コイルの製造装置および製造方法ならびに超電導コイルについて、添付の図面を参照して説明する。 Hereinafter, a superconducting coil manufacturing apparatus and manufacturing method and a superconducting coil according to embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
本発明の実施形態に係る超電導コイルの製造装置および製造方法ならびに超電導コイルを説明するのに先立ち、まず、本発明の実施形態に係る超電導コイルを形成する際に巻き回す超電導線材について説明する。 Prior to describing the superconducting coil manufacturing apparatus and method and the superconducting coil according to the embodiment of the present invention, first, the superconducting wire wound when forming the superconducting coil according to the embodiment of the present invention will be described.
(超電導線材)
図1は本発明の実施形態に係る超電導コイルを形成する際に使用される超電導線材の一例である超電導テープ線(薄膜超電導線材)1の構成図である。
(Superconducting wire)
FIG. 1 is a configuration diagram of a superconducting tape wire (thin film superconducting wire) 1 which is an example of a superconducting wire used when forming a superconducting coil according to an embodiment of the present invention.
超電導テープ線1は、所定の幅をもつ多層の線材で構成されており、少なくとも、テープ基板2と、中間層3と、超電導層4とを有し、その両面が安定化層5で被覆されている。また、薄膜超電導線材1は、必要に応じて、テープ基板2と中間層3との間に配向層6を、超電導層4と安定化層5との間に保護層7を設けることができる。
The
テープ基板2は、例えば、ステンレス鋼、ハステロイ(登録商標)等のニッケル合金、銀合金等の材質で形成される。 The tape substrate 2 is formed of a material such as a nickel alloy such as stainless steel or Hastelloy (registered trademark), a silver alloy, or the like.
中間層3は、拡散防止層であり、例えば、酸化セリウム、YSZ、酸化マグネシウム、酸化イットリウム、酸化イッテルビウム、バリウムジルコニアなどの材質からなり、テープ基板2の上に形成される。
The
超電導層4は、例えば、RE123系の組成(RE 1 B 2 C 3 O 7 等)を有する超電導体薄膜からなる。なお、「RE 1 B 2 C 3 O 7 」の「RE」は希土類元素(例えば、ネオジム(Nd)、ガドリニウム(Gd)、ホルミニウム(Ho)、サマリウム(Sm)等)及びイットリウム元素の少なくともいずれかを、「B」はバリウム(Ba)を、「C」は銅(Cu)を、「O」は酸素(O)を意味している。 The superconducting layer 4 is made of, for example, a superconducting thin film having a RE123-based composition (such as RE 1 B 2 C 3 O 7 ). Note that “ RE ” in “ RE 1 B 2 C 3 O 7 ” is at least one of rare earth elements (for example, neodymium (Nd), gadolinium (Gd), holmium (Ho), samarium (Sm), etc.) and yttrium elements. “B” means barium (Ba), “C” means copper (Cu), and “O” means oxygen (O).
安定化層5は、超電導層4に過剰に電気が流れた場合に超電導層4が燃焼するのを防止する目的で設けられ、導電性の銀や銅等から形成される。 The stabilization layer 5 is provided for the purpose of preventing the superconducting layer 4 from burning when excessive electricity flows through the superconducting layer 4 and is made of conductive silver, copper, or the like.
配向層6は、テープ基板2上に中間層3を配向させて形成する目的で設けられ、酸化マグネシウム(MgO)等から形成される。なお、配向した基板を用いる場合には省略することができる。
The orientation layer 6 is provided for the purpose of orienting the
保護層7は、超電導層4が空気中の水分に触れて劣化するのを防止する等の目的で設けられ、銀等から形成される。なお、保護層7も超電導層4に過剰に電気が流れた場合に超電導層4が燃焼するのを防止する役割も果たす。
The
このような多層からなる超電導テープ線1のテープ幅は、例えば3mm〜12mm、厚さは0.1〜0.2mmとされる。また、超電導テープ線1は、長手方向の機械強度に優れている一方、薄膜の積層方向、すなわちテープ面垂直方向の引張応力(剥離応力)には脆弱である。
The tape width of such a multilayer
本発明の実施形態に係る超電導コイルの製造装置および製造方法は、上述したような超電導テープ線1を含む超電導線材を巻き回して超電導コイルを製造する装置および方法である。上記超電導線材の巻き回しは、例えば、本発明の実施形態に係る超電導コイルの製造装置を使用することによって行うことができる。
The superconducting coil manufacturing apparatus and manufacturing method according to the embodiment of the present invention are an apparatus and a method for manufacturing a superconducting coil by winding a superconducting wire including the
また、本発明の実施形態に係る超電導コイルは、本発明の実施形態に係る超電導コイルの製造方法を使用することによって製造された超電導コイルである。 Moreover, the superconducting coil which concerns on embodiment of this invention is a superconducting coil manufactured by using the manufacturing method of the superconducting coil which concerns on embodiment of this invention.
[第1の実施形態]
図2は本発明の第1の実施形態に係る超電導コイルの製造装置の一例である超電導コイル製造装置10Aの構成を示す構成図であり、図3は超電導コイル製造装置10Aが具備する巻取り装置14の側断面図である。
[First Embodiment]
FIG. 2 is a configuration diagram showing a configuration of a superconducting
超電導コイル製造装置10Aは、線材を供給する供給手段としての供給装置11と、超電導テープ線1に巻線張力をかけるテンション装置12と、超電導テープ線1に塗布する樹脂が蓄えられる含浸槽13と、供給装置11から供給される線材を巻き取る巻取り装置14とを具備する。
The superconducting
巻取り装置14は、いわゆるレーストラック形状の巻枠16を固定する巻線台17を回転させる回転手段としての回転機20と、巻枠16に超電導テープ線1が巻き取られることで形成される巻線部30に一定荷重を負荷して巻線部30を押える押えローラー21と、押えローラー21と接する巻枠16または巻線部30から力を受ける押えローラー21を巻線部30に負荷する荷重方向および当該荷重方向と反対方向にスライド移動させるスライドガイド22とを備える。
The
回転機20は、例えば、トルクモーターやサーボモーター等であり、回転軸を中心にして巻線台17を回転させる。
The
押えローラー21は、巻線部30に一定荷重を負荷して巻線部30の外周面を押える。押えローラー21に一定荷重を負荷する方法としては、例えば、押えローラー21自身の重さ(自重)により荷重を負荷する方法、荷重を負荷する荷重負荷機構を用いる方法、または錘25等の物体を押えローラー21に取り付ける方法がある。
The
荷重負荷機構としては、発生させた一定荷重を押えローラー21に負荷可能なあらゆる機構が選択できる。超電導コイル製造装置10Aでは、例えば、コイルバネや板バネ等のバネ機構、シリンダー内にガスを封入したピストン機構、またはこれらの機構に電動機(モーター)を組み合わせた圧縮機等の駆動機構等を適用することができる。
Any mechanism that can load the
物体を押えローラー21に取り付ける方法としては、例えば、押えローラー21の中心軸に錘25が取り付けられ、錘25に作用する重力によって、押えローラー21に鉛直下方向の一定荷重を負荷する。物体を押えローラー21に取り付ける方法は、荷重負荷機構を用いる方法よりも簡便である。なお、荷重の大小の調整は、錘25の重量を調整することにより行うことができる。
As a method for attaching the object to the
また、押えローラー21の材質としては、鉄や銅、ステンレス、アルミ等の金属、または樹脂との離型性に優れるフッ素樹脂やポリアセタール等のエンジニアリングプラスチック等が好適である。
Further, as the material of the
押えローラー21の材質は、押えローラー21への荷重方法等を考慮して適宜選択される。例えば、押えローラー21の自重により荷重を負荷する場合には、錘25に相当する荷重を押えローラー21自身で負荷する必要があるため、より密度の大きな材料である金属が選択される。
The material of the
さらに、押えローラー21の半径は、超電導テープ線1の許容曲げ半径以上とすることが好ましい。これは、万が一、押えローラー21が、巻線部30ではなく超電導テープ線1を曲げたとしても、超電導テープ線1の特性低下を防止することができるためである。
Furthermore, the radius of the
スライドガイド22は、押えローラー21の中心軸となる軸部21aを支持し、押えローラー21をガイド部22aに沿ってスライド移動させる構成要素であり、例えば、図2に示される超電導コイル製造装置10Aでは、スライドガイド22のガイド部22aが鉛直方向(図2における縦方向)となるように、回転機20の土台26にビス等の固着具27によって固着される。
The
なお、土台26には、スライドガイド22を固着するための固着穴が複数設けられており、当該固着穴を適宜選択することによって、スライドガイド22の位置およびガイド部22aの方向(スライドガイド22の傾き)を変更することができる。
The
回転機20によって巻線台17に固定される巻枠16が回転すると、押えローラー21は接する巻枠16または巻線部30から力を受けることになるが、スライドガイド22は、押えローラー21に作用する力によって、押えローラー21をガイド部22aの方向、すなわち、巻線部30に負荷する荷重方向および当該荷重方向と反対方向(図2に示される状態では上下方向)にスライド移動する。
When the winding
このように構成される超電導コイル製造装置10Aでは、まず、供給装置11から巻取り装置14の巻線速度に同期して超電導テープ線1が送り出される。供給装置11から送り出された超電導テープ線1は、まず、テンション装置12において、プーリー28にガイドされつつ、錘25によって巻線張力が負荷され、含浸槽13に導かれる。
In the superconducting
含浸槽13に導かれた超電導テープ線1は、含浸槽13において、エポキシ等の樹脂が塗布されて巻取り装置14に導かれる。
The
図4は、超電導コイルの製造装置10Aにおける巻取り装置14の部分拡大図であり、より詳細には、巻線台17の上に支持固定された巻枠16の外周に超電導テープ線1が巻回されている状態を示す正面図である。なお、図中に示される点Oは回転の中心点である。
FIG. 4 is a partially enlarged view of the winding
巻取り装置14では、巻線台17の上に巻枠16が支持固定されており、巻枠16のフランジ16aと巻線台17との間に超電導テープ線1が導かれ、押えローラー21によって、外周側から内周側へ押さえつけられる。押えローラー21は、巻線部13に接触する範囲内で押えローラー21の中心軸から巻線部13の外周に一定荷重を負荷している。なお、押えローラー21が巻線部13に荷重する位置は、余分な樹脂を無駄なく押し出す観点から、超電導テープ線1が巻線部13と接する位置が好ましい。
In the winding
回転機20が点Oを中心にして回転すると、巻線台17の上に支持固定される巻枠16が点Oを中心にして回転し、巻枠16の外周に超電導テープ線1が巻回される。この時、超電導テープ線1に塗布された樹脂の余分量は、押えローラー21によって連続的に押し出される。
When the rotating
また、巻枠16が点Oを中心にして回転する際、点Oと巻線部13の外周面との距離が変わるが、押えローラー21は点Oと巻線部13の外周面との距離の変動に連動してスライドガイド22をスライド移動できるので、回転機20を停止させることなく、連続的に超電導テープ線1を巻線することができる。超電導テープ線1が巻回されると、巻線部13が形成され、超電導コイルが製造される。
Further, when the winding
超電導コイル製造装置10Aによれば、巻線台17の上に支持固定される巻枠16が点Oを中心にして回転することによって、巻線部30の外周面の上下方向の位置が移動しても、スライドガイド22によって、押えローラー21は連動してスライド移動するので、回転を停止させることなく、超電導テープ線1に塗布された樹脂のうち、余り分を押し出す工程を連続的に行うことができる。
According to the superconducting
すなわち、レーストラック形状の超電導コイルを製造する際に、従来は巻線時半回転ごとに一時停止して樹脂を押し出す工程を行う必要があったが、超電導コイル製造装置10Aでは、巻線台17が回転したまま連続的に樹脂を押し出す工程を行うことができる結果、連続的な超電導テープ線1の巻線が可能となるので、製造工数の増加を抑えることができ、より低価格な超電導コイルを製造することができる。
That is, when manufacturing a racetrack-shaped superconducting coil, it has conventionally been necessary to perform a process of temporarily stopping and extruding the resin every half rotation during winding. However, in the superconducting
また、超電導コイル製造装置10Aによれば、押えローラー21に常に一方向へ荷重が負荷されるので、巻線張力による圧縮力が弱くても、超電導テープ線1に塗布された樹脂の余分量を押えローラー21によって押し出すことができる。従って、レーストラック形状の超電導コイルを製造する際に、巻線張力による圧縮力が弱まる直線部においても、超電導テープ線1に塗布された樹脂の余分量を押えローラー21によってしっかりと押し出すことができ、直線部におけるターン間の樹脂の余分量の増加を抑えることができる。
Further, according to the superconducting
なお、上述の説明は、いわゆるレーストラック形状の巻枠16を用いて超電導テープ線1を巻回する場合(図2〜4)を例とする内容であるが、超電導コイル製造装置10Aで製造可能な超電導コイルの形状は、必ずしも、レーストラック形状に限定されるものではない。
The above description is an example of the case where the
例えば、図5に示されるように、レーストラック形状の巻枠16に代わりに単純な円形状の巻枠29を巻線台17にセットして超電導テープ線1を巻回すれば、円形状の超電導コイルを製造することができる。なお、図中の符号29aは巻枠29のフランジである。
For example, as shown in FIG. 5, instead of the racetrack-shaped winding
また、円形状以外にも、楕円形状、鞍型形状、または複数の円弧部と直線部をつなげた形状若しくは半径の異なる2対の半円を組み合わせた非円形状についても、レーストラック形状や円形状の超電導コイルと同様に、一時停止した状態で樹脂を押し出す工程を行うことなく、連続的に超電導テープ線1を巻線することができる。
In addition to the circular shape, an elliptical shape, a saddle shape, a shape in which a plurality of arc portions and straight portions are connected, or a non-circular shape in which two pairs of semicircles having different radii are combined can be used as a race track shape or a circular shape. Similar to the shape of the superconducting coil, the
[第2の実施形態]
図6および図7は、本発明の第2の実施形態に係る超電導コイルの製造装置の一例である超電導コイル製造装置10Bにおける巻取り装置の部分拡大図である。なお、図6と図7とは、回転機20によって回転する巻線台17の位相が異なっている。
[Second Embodiment]
6 and 7 are partially enlarged views of a winding device in a superconducting
超電導コイル製造装置10Bは、超電導コイル10Aと実質的には同様の構成であるが、スライドガイド22の取り付け角度(ガイド部22aの方向)、すなわち、押えローラー21をスライド移動させる方向の点で相違するが、その他の点では実質的に相違しない。そこで、本実施形態の説明では、上記相違点を中心に説明し、超電導コイル10Aと同一の構成要素には同一の符号を付して、説明を省略する。
The superconducting
超電導コイル製造装置10Bは、超電導コイル10Aに対して、ガイド部22aの方向を鉛直方向に対して傾斜させた状態で回転機20に固定されており、押えローラー21が斜め下方向に荷重を負荷するように構成される。ここで、斜め下方向に負荷される荷重は、鉛直下方向に負荷される荷重を二以上の方向に分解することで得られる荷重(分力)でも良い。
The superconducting
このように構成される超電導コイル製造装置10Bでは、押えローラー21が斜め下方向に荷重を負荷するため、巻線台17の回転に合わせて押えローラー21がガイド部22aに沿って移動し、水平方向の位置を変える。すなわち、超電導コイル製造装置10Bでは、巻線台17の回転に合わせて、押えローラー21と巻線部30との接点が水平方向に移動する。
In the superconducting
超電導コイル製造装置10Bによれば、押えローラー21と巻線部30との接点を水平方向に移動させながら、連続的に超電導テープ線1を巻線することができる。従って、超電導コイル製造装置10Bでは、巻線台17の回転に合わせて水平方向に移動する超電導テープ線1と巻線部30との境界部分の移動に追従するように押えローラー21を移動させることができ、巻枠16がどの位相にあっても、超電導テープ線1と巻線部30との境界部分の近傍で超電導テープ線1に塗布された樹脂の余分量をより減少させることができる。
According to the superconducting
また、超電導コイル製造装置10Bによれば、超電導テープ線1に塗布された樹脂の余分量をより確実に押し出すことができるので、レーストラック形状の超電導コイルを製造する際に、レーストラック形状の直線部におけるターン間の樹脂量増加をより確実に防止することができる。
Further, according to the superconducting
さらに、超電導コイル製造装置10Bによれば、超電導テープ線1に塗布された樹脂の余分量をより確実に押し出される結果、巻線部30の占積率が向上するので、設計磁場をより少ない超電導テープ線1で得ることができる。従って、超電導コイル製造装置10Bでは、より低価格な超電導コイルを製造することができる。
Furthermore, according to the superconducting
すなわち、超電導コイル製造装置10Bによれば、超電導コイル製造装置10Aが奏するレーストラック形状の直線部におけるターン間の樹脂量増加防止の効果および超電導コイルの製造コスト低減の効果を超電導コイル製造装置10Aよりも高いレベルで実現することができる。
That is, according to the superconducting
[第3の実施形態]
図8は、本発明の第3の実施形態に係る超電導コイルの製造装置の一例である超電導コイル製造装置10Cの部分構成図である。
[Third Embodiment]
FIG. 8 is a partial configuration diagram of a superconducting
超電導コイル製造装置10Cは、線材を供給する供給装置11を複数具備する点で超電導コイル製造装置10Aおよび超電導コイル製造装置10Bと相違するが、その他の点は実質的に相違しない。そこで、本実施形態の説明では、上記相違点を中心に説明し、超電導コイル10A,10Bと同一の構成要素には同一の符号を付して、説明を省略する。
The superconducting
超電導コイル製造装置10Cは、例えば、超電導コイル製造装置10Aや超電導コイル製造装置10Bにおける供給装置11を少なくとも2台具備しており、2種類の線材を共巻可能に構成される。
The superconducting
例えば、図8に示される超電導コイル製造装置10Cでは、供給装置11を2台具備しており、一方の供給装置11からは超電導テープ線1が、他方の供給装置11からは絶縁体の線材である絶縁線材32が送り出される。超電導コイル製造装置10Cでは、絶縁線材32が超電導テープ線1と同様に巻線張力をかけた状態で巻取り装置14に導かれ、巻取り装置14において、超電導テープ線1と同時に共巻される。
For example, the superconducting
絶縁線材32としては、例えば、ポリイミド、ポリエステル、ポリウレタン、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリビニルホルマール、ポリビニルブチラール等の絶縁材料が好適である。
As the insulating
超電導コイル製造装置10Cによれば、絶縁線材32にかかる巻線張力により、巻線部30にかかる圧縮力が増加するため、超電導テープ線1に塗布された樹脂の余分量をより減少させることができ、レーストラック形状の超電導コイルを製造する際に、レーストラック形状の直線部におけるターン間の樹脂量増加をより確実に防止することができる。
According to the superconducting
すなわち、超電導コイル製造装置10Aに対して、絶縁線材32を供給する供給装置11をさらに具備する超電導コイル製造装置10Cであれば、レーストラック形状の直線部におけるターン間の樹脂量増加防止の効果および超電導コイルの製造コスト低減の効果を超電導コイル製造装置10Aよりも高いレベルで実現することができる。
That is, if the superconducting
また、超電導コイル製造装置10Bに対して、絶縁線材32を供給する供給装置11をさらに具備する超電導コイル製造装置10Cであれば、レーストラック形状の直線部におけるターン間の樹脂量増加防止の効果および超電導コイルの製造コスト低減の効果を超電導コイル製造装置10Bよりも高いレベルで実現することができる。
Further, if the superconducting
なお、上述した超電導コイル製造装置10Cは、図8に示される供給装置11が2台の場合を例に説明した内容であるが、供給装置11は2台に限らず、3台以上であっても良い。
Note that the superconducting
また、上述の説明は、超電導コイル製造装置10Cを用いて、超電導テープ線1と絶縁線材32とを共巻することによって超電導コイルを製造する例であるが、超電導テープ線1の周囲に直接絶縁材を被覆した線材を使用すれば、超電導テープ線1と絶縁線材32とを共巻した場合に製造される超電導コイルと同様のコイルを超電導コイル製造装置10A,10Bを用いて製造することができる。
Moreover, although the above-mentioned description is an example which manufactures a superconducting coil by co-winding the
超電導テープ線1の被覆の方法としては、例えば、ポリビニルホルマール、ポリビニルブチラールを塗布もしくは接着する方法、またはポリエステル、ポリウレタン、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリイミド等の絶縁材からなる非粘着フィルムを重なり部分を設けつつ巻く方法(いわゆるラップ巻きにする方法)がある。
As a method of coating the
[第4の実施形態]
図9および図10は、本発明の第4の実施形態に係る超電導コイルの製造方法を説明する説明図である。より詳細には、図9が巻取り装置14の部分拡大図、図10が巻取り装置14の側断面図である。
[Fourth Embodiment]
9 and 10 are explanatory views for explaining a method of manufacturing a superconducting coil according to the fourth embodiment of the present invention. More specifically, FIG. 9 is a partially enlarged view of the winding
本実施形態に係る超電導コイルの製造方法は、例えば、超電導コイル製造装置10A等の本発明の実施形態に係る超電導コイルの製造装置を用いて超電導コイルを製造する方法であり、上述した各実施形態に係る超電導コイルの製造方法に対して、巻枠16の外周に超電導テープ線1が巻回されてなる巻線部30の外周において、超電導テープ線1の巻き終わり端部に超電導テープ線1とは別のダミー線33を巻回して巻線部30を巻締めする工程をさらに具備する。なお、ダミー線33は、超電導テープ線1を巻線した後に行われるコイル成形工程において取り除かれる。
The method for manufacturing a superconducting coil according to the present embodiment is a method for manufacturing a superconducting coil using a superconducting coil manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention, such as a superconducting
ここで、符号34は、超電導テープ線1とダミー線33との接合部であり、超電導テープ線1とダミー線33とは、例えば、ハンダ等のろう材によって接合される。巻線部30の巻締めに使用されるダミー線33としては、例えば、銅、ステンレス、アルミ等の金属線材が好適である。
Here,
このように、本実施形態に係る超電導コイルの製造方法によれば、超電導テープ線1とは別のダミー線33を巻回して巻線部30を巻締めする工程をさらに具備するので、巻線部30がダミー線33によって巻き締められ、巻線部30に作用する圧縮力をより高めることができる。
Thus, according to the manufacturing method of the superconducting coil according to the present embodiment, the method further includes the step of winding the
すなわち、本実施形態に係る超電導コイルの製造方法によれば、巻線部30を巻締めしない方法と比較して、超電導テープ線1に塗布された樹脂の余分量をさらに低減することができるので、レーストラック形状の超電導コイルの直線部におけるターン間の樹脂量増加を防止することができる。
That is, according to the method for manufacturing a superconducting coil according to the present embodiment, the amount of resin applied to the
また、本実施形態に係る超電導コイルの製造方法によれば、巻線部30を巻締めしない方法と比較して、超電導テープ線1に塗布された樹脂の余分量がより確実に押し出される結果、巻線部30の占積率が向上するので、設計磁場をより少ない超電導テープ線1で得ることができる。従って、本実施形態に係る超電導コイルの製造方法によれば、巻線部30を巻締めしない方法と比べて超電導コイルを製造する際のコストをより低く抑えることができる。
In addition, according to the method for manufacturing a superconducting coil according to the present embodiment, as a result that the excess amount of the resin applied to the
以上、超電導コイル製造装置10A〜10C、超電導コイル製造装置10A〜10Cを用いて行う超電導コイルの製造方法、ならびに当該製造方法を使用して製造される超電導コイルによれば、巻線台17の上に支持固定される巻枠16が点Oを中心にして回転することによって、巻線部30の外周面の上下方向の位置が移動しても、スライドガイド22によって、押えローラー21は連動してスライド移動するので、回転を停止させることなく、連続的に超電導テープ線1を巻線することができる。
As described above, according to the superconducting
すなわち、形状が複雑な超電導コイルを製造する際においても、巻線台17が回転したまま連続的に樹脂を押し出す工程を行うことができる結果、連続的な超電導テープ線1の巻線が可能となるので、製造工数の増加を抑えることができ、より低価格な超電導コイルを製造することができる。
That is, even when a superconducting coil having a complicated shape is manufactured, the step of continuously extruding the resin while the winding
また、超電導コイル製造装置10A〜10C、超電導コイル製造装置10A〜10Cを用いて行う超電導コイルの製造方法、ならびに当該製造方法を使用して製造される超電導コイルによれば、超電導テープ線1に塗布された樹脂の余分量を押えローラー21によってしっかりと押し出すことができる結果、ターン間の樹脂の余分量の増加が抑えられ、巻線部30の占積率が向上し、設計磁場をより少ない超電導テープ線1で得ることができるので、より低価格な超電導コイルを製造することができる。
Moreover, according to the superconducting
なお、本明細書において、幾つかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではない。すなわち、実施段階では、上述した実施例以外にも様々な形態で実施することが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、追加、置き換え、変更を行なうことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 In addition, although several embodiment was described in this specification, these embodiment is shown as an example and this invention is not limited to the said embodiment as it is. That is, in the implementation stage, it is possible to implement in various forms other than the above-described embodiments, and various omissions, additions, replacements, and changes can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
1…超電導テープ線(薄膜超電導線材)、2…テープ基板、3…中間層、4…超電導層、5…安定化層、6…配向層、7…保護層、10A,10B,10C…超電導コイル製造装置、11…供給装置、12…テンション装置、13…含浸槽、14…巻取り装置、16…巻枠、16a…(巻枠16の)フランジ、17…巻線台、20…回転機、21…押えローラー、21a…(押えローラー21の)軸部、22…スライドガイド、22a…ガイド部、25…錘、26…土台、27…固着具(ビス)、28…プーリー、29…巻枠、29a…(巻枠29の)フランジ、30…巻線部、32…絶縁線材、33…ダミー線、34…接合部(ハンダ)、O…回転の中心点。
DESCRIPTION OF
Claims (14)
前記超電導線材を供給する供給手段と、
前記巻枠を支持し固定する巻線台を回転させる回転手段と、
前記巻枠に巻回された巻線部の外周面を前記供給手段から供給される前記超電導線材と前記巻線部とが接する位置で押え、前記巻線部に一定荷重を負荷する押えローラーと、
前記巻線部から力を受けて前記押えローラーを前記巻線部に一定荷重を負荷する荷重方向および当該荷重方向と反対方向にスライド移動させるスライドガイドと、を具備し、
前記スライドガイドが前記押えローラーをスライド移動させる方向は、鉛直方向に対し傾斜した第1の方向であることを特徴とする超電導コイルの製造装置。 A non-circular superconducting coil manufacturing apparatus formed by winding a superconducting wire around a winding frame,
Supply means for supplying the superconducting wire;
Rotating means for rotating a winding base that supports and fixes the winding frame;
A pressing roller that presses the outer peripheral surface of the winding portion wound around the winding frame at a position where the superconducting wire supplied from the supply means and the winding portion are in contact with each other, and applies a constant load to the winding portion; ,
Anda slide guide for sliding movement in the direction opposite to the load direction and the load direction for loading a predetermined load to the winding portion of the pressing roller receives a force from the winding unit,
The direction in which the slide guide slides the presser roller is a first direction inclined with respect to the vertical direction .
前記超電導線材の巻線時に前記巻線台の回転を一時停止させることなく、前記超電導線材に塗布された樹脂のうち、余分な樹脂を押し出す工程を行うことを特徴とする超電導コイルの製造方法。 A method of manufacturing a superconducting coil by winding the superconducting wire around the winding frame using the superconducting coil manufacturing apparatus according to any one of claims 1 to 9.
A method of manufacturing a superconducting coil, comprising: extruding an extra resin out of a resin applied to the superconducting wire without temporarily stopping the rotation of the winding base during winding of the superconducting wire.
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