JP6355914B2 - 超電導コイル及びその超電導コイルの製作方法 - Google Patents

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Description

本発明は、超電導コイル及びその超電導コイルの製作方法に関するものである。
従来の希土類系高温超電導線材は引っ張り強度が高いものの、超電導層積層方向（剥離方向) には強度が低く、剥離による超電導コイルの性能低下が問題となる。
また、従来の希土類系高温超電導線材を用いた超電導コイルの含浸にはパラフィンやシアノアクリレート樹脂など接着性の弱い材料を用いることによって性能低下を防いできた（下記特許文献１参照）。
特開２０１３−１４３４６０号公報
しかしながら、上記したように、従来の希土類系高温超電導線材を用いた超電導コイルの接着性が弱いため、冷却経路となる側板と超電導線材とのつながりも弱く、その結果、超電導コイルの冷却性も低下し、熱暴走（溶断、機能喪失）の発生リスクが高くなる構造的な改善課題があった。
本発明は、上記状況に鑑みて、超電導コイル及びその超電導コイルの製作方法において、超電導コイル端面の冷却のための側板と超電導コイルとを簡便に、かつ良好に固着することができる超電導コイル及びその超電導コイルの製作方法を提供することを目的とする。
本発明は、上記目的を達成するために、
〔１〕ガラス繊維強化プラスチック製巻き枠に巻回される超電導コイルの高温超電導線材間を離間させ、かつ超電導コイルの巻回軸方向の端面に冷却のための側板と固着させる超電導コイルの製作方法であって、前記高温超電導線材間の絶縁材にテープ状のポリイミドフィルムを用い、パンケーキ形状のポリイミドフィルム共巻き超電導コイルの巻回軸方向の端面と前記側板とをエチレンとメタクリル酸の共重合体で固着するとともに、前記側板に無酸素銅、高純度アルミニウム、ガラス繊維強化プラスチックを用いることを特徴とする。
〔２〕ガラス繊維強化プラスチック製巻き枠に巻回される超電導コイルの高温超電導線材間を離間させ、かつ超電導コイルの巻回軸方向の端面に冷却のための側板を固着させた超電導コイルであって、前記高温超電導線材間の絶縁材にテープ状のポリイミドフィルムを用い、パンケーキ形状のポリイミドフィルム共巻き超電導コイルの巻回軸方向の端面と前記側板とをエチレンとメタクリル酸の共重合体で固着させるとともに、前記側板に無酸素銅、高純度アルミニウム、ガラス繊維強化プラスチックを用いたことを特徴とする。
本発明によれば、超電導コイル及びその超電導コイルの製作方法において、超電導コイル端面の冷却のための側板と超電導コイルとを簡便に、かつ良好に固着することができ、冷却性の改善、安全性の向上を図ることができる。
本発明の第１実施例を示すエポキシ含浸されたＰＴＦＥ共巻き超電導コイルの断面図である。 本発明の第１実施例を示すエポキシ樹脂含浸後のＰＴＦＥフィルム共巻き超電導コイルを示す図面代用写真である。 本発明の第１実施例を示す超電導コイル通電試験結果（処理前→エポキシ樹脂含浸）を示す図である。 本発明の第２実施例を示すエチレンとメタクリル酸の共重合体で側板と固着した超電導コイルの断面図である。 本発明の第２実施例を示すエチレンとメタクリル酸の共重合体で側板と固着された超電導コイルを示す図面代用写真である。 本発明の第２実施例を示す超電導コイル通電試験結果（処理前→エチレンとメタクリル酸の共重合体で側板と固着）を示す図である。
本発明の超電導コイルは、ガラス繊維強化プラスチック製巻き枠に巻回される超電導コイルの高温超電導線材間を離間させ、かつ超電導コイルの巻回軸方向の端面に冷却のための側板を固着させた超電導コイルであって、前記高温超電導線材間の絶縁材にテープ状のポリイミドフィルムを用い、パンケーキ形状のポリイミドフィルム共巻き超電導コイルの巻回軸方向の端面と前記側板とをエチレンとメタクリル酸の共重合体で固着させるとともに、前記側板に無酸素銅、高純度アルミニウム、ガラス繊維強化プラスチックを用いた。
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は本発明の第１実施例を示すエポキシ含浸されたＰＴＦＥ共巻き超電導コイルの断面図である。
この図において、１はガラス繊維強化プラスチック製巻き枠、２は希土類系高温超電導線材、３は希土類系高温超電導線材２と共巻きされるテープ状のＰＴＦＥフィルム、４はＰＴＦＥフィルム共巻き超電導コイル、５はＰＴＦＥフィルム共巻き超電導コイル４に固着される超電導コイルの側板であり、この超電導コイルの側板５には絶縁処理された高熱伝導金属材料（例えば、無酸素銅、高純度アルミニウム）、もしくはガラス繊維強化プラスチックを用いる。６はＰＴＦＥフィルム共巻き超電導コイル４に含浸されるエポキシ樹脂である。なお、超電導コイルの形状はシングルパンケーキ、ダブルパンケーキいずれでもよい。
図２はそのエポキシ樹脂含浸後のＰＴＦＥフィルム共巻き超電導コイルを示す図面代用写真である。
ここで、この超電導コイルの仕様を示すと、内径５０ｍｍ、外径約６０ｍｍ、ターン数４０、冷却方法は液体窒素浸漬冷却、超電導線材は希土類系高温超電導線材、線材幅約４．０ｍｍ、線材厚み約０．１ｍｍ、層間絶縁材はＰＴＦＥフィルム、厚み０．０２５ｍｍである。
図３はその超電導コイル通電試験結果（処理前→エポキシ樹脂含浸）を示す図である。ここで、◆はエポキシ樹脂含浸前、■はエポキシ樹脂含浸後を示している。
上記したように、本発明の第１実施例では、超電導コイルの希土類系高温超電導線材間を離間させ、かつＰＴＦＥフィルム共巻き超電導コイルの端面は冷却のための側板と固着させる超電導コイルの製作方法において、前記希土類系高温超電導線材２間の絶縁材にテープ状のポリテトラフルオロエチレン (ＰＴＦＥ) フィルム３を用い、ＰＴＦＥフィルム共巻き超電導コイル４にエポキシ樹脂６の含浸を行うようにした。
ここで、ＰＴＦＥフィルム３はエポキシ樹脂６に対して難接着性であるので希土類系高温超電導線材２間は離間されるが、超電導コイルの端面はＰＴＦＥフィルム３で覆われていないので側板５と良好に固着される。
図４は本発明の第２実施例を示すエチレンとメタクリル酸の共重合体で側板と固着した超電導コイルの断面図である。
この図において、１１はガラス繊維強化プラスチック製巻き枠、１２は希土類系高温超電導線材、１３は希土類系高温超電導線材２と共巻きされるテープ状のポリイミドフィルム、１４はポリイミドフィルム共巻き超電導コイル、１５はポリイミドフィルム共巻き超電導コイル１４に固着される超電導コイルの側板、１６はポリイミドフィルム共巻き超電導コイル１４を超電導コイルの側板１５に固着するエチレンとメタクリル酸の共重合体である。
また、この超電導コイルの側板１５には絶縁処理された高熱伝導金属材料（例えば、無酸素銅、高純度アルミニウム）、もしくはガラス繊維強化プラスチックを用いる。更に、超電導コイルの形状はシングルパンケーキ、ダブルパンケーキいずれでもよい。
図５はそのエチレンとメタクリル酸の共重合体で側板と固着された超電導コイルを示す図面代用写真である。
ここで、この超電導コイルの仕様を示すと、内径５０ｍｍ、外径約６０ｍｍ、ターン数４０、冷却方法は液体窒素浸漬冷却、超電導線材は希土類系高温超電導線材、線材幅約４．０ｍｍ、線材厚み約０．１ｍｍ、層間絶縁材はポリイミドフィルム、厚み０．０２５ｍｍである。
図６はその超電導コイルの通電試験結果（処理前→エチレンとメタクリル酸の共重合体で側板と固着）を示す図である。ここで、◆はエチレンとメタクリル酸の共重合体の融着前、■はエチレンとメタクリル酸の共重合体を融着後を示している。
この図から明らかなように、本発明の超電導コイルの製作方法によれば、従来のものに比して、通電電流（Ａ）を大きくしても、発生電圧（ｍＶ）を低く抑えることができる。
上記したように、本発明の第２実施例では、超電導コイルの希土類系高温超電導線材間を離間させ、なおかつ超電導コイル端面は冷却のための側板と固着させる超電導コイルの製作方法において、前記希土類系高温超電導線材間の絶縁材にテープ状のポリイミドフィルムを用い、該ポリイミドフィルムと共巻きされる超電導コイルと前記側板とをエチレンとメタクリル酸の共重合体で固着させるようにした。
なお、上記したポリイミドフィルムに代えてＰＴＦＥフィルムを用いるようにしてもよい。
ここで、エチレンとメタクリル酸の共重合体１６は粘性が高く、超電導コイルの端面を接着してもエチレンとメタクリル酸の共重合体１６が希土類系高温超電導線線材１２間に浸透することはないので剥離による性能低下はなく、むしろ、側板１５への超電導コイルの固着を良好に行うことができる。
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づき種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
本発明の超電導コイルの製作方法及びその超電導コイルは、超電導コイル端面の冷却のための側板と超電導コイルとを簡便に、かつ良好に固着することができ、冷却性の改善、安全性の向上を図ることができる超電導コイルの製作方法及びその超電導コイルとして利用可能である。
１，１１ ガラス繊維強化プラスチック製巻き枠
２，１２ 希土類系高温超電導線材
３ 希土類系高温超電導線材と共巻きされるテープ状のＰＴＦＥフィルム
４ ＰＴＦＥフィルム共巻き超電導コイル
５ ＰＴＦＥフィルム共巻き超電導コイルに固着される超電導コイルの側板
６ ＰＴＦＥフィルム共巻き超電導コイルに含浸されるエポキシ樹脂
１３ 希土類系高温超電導線材と共巻きされるテープ状のポリイミドフィルム
１４ ポリイミドフィルム共巻き超電導コイル
１５ ポリイミドフィルム共巻き超電導コイルに固着される超電導コイルの側板
１６ ポリイミドフィルム共巻き超電導コイルを超電導コイルの側板に固着するエチレンとメタクリル酸の共重合体

Claims (2)

  1. ガラス繊維強化プラスチック製巻き枠に巻回される超電導コイルの高温超電導線材間を離間させ、かつ超電導コイルの巻回軸方向の端面に冷却のための側板と固着させる超電導コイルの製作方法であって、前記高温超電導線材間の絶縁材にテープ状のポリイミドフィルムを用い、パンケーキ形状のポリイミドフィルム共巻き超電導コイルの巻回軸方向の端面と前記側板とをエチレンとメタクリル酸の共重合体で固着するとともに、前記側板に無酸素銅、高純度アルミニウム、ガラス繊維強化プラスチックを用いることを特徴とする超電導コイルの製作方法。
  2. ガラス繊維強化プラスチック製巻き枠に巻回される超電導コイルの高温超電導線材間を離間させ、かつ超電導コイルの巻回軸方向の端面に冷却のための側板を固着させた超電導コイルであって、前記高温超電導線材間の絶縁材にテープ状のポリイミドフィルムを用い、パンケーキ形状のポリイミドフィルム共巻き超電導コイルの巻回軸方向の端面と前記側板とをエチレンとメタクリル酸の共重合体で固着させるとともに、前記側板に無酸素銅、高純度アルミニウム、ガラス繊維強化プラスチックを用いたことを特徴とする超電導コイル。
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