JPH01147811A - 超電導コイルの導体およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、核融合炉磁石、Ｍ　ＨＤ発電などに使用され
る超電導コイルの導体およびその製造方法に関する。

（従来の技術） 従来、超電導コイルの導体１１は、第５図に示すように
、超電導線束１２の回りがステンレス等の非磁性金属板
で形成されたシース部材１３で覆われ、その上に０．５
ｍｍ程度の絶縁物層１４が形成されている。そして、シ
ース部材１３内部における超電導線占有率は面積率で６
０％程度とされている。

かかる導体１１は、コイル状に巻回成形されて超電導コ
イルとされる。コイルの使用に際しては、シース部材内
面と超電導線との隙間や超電導線の相互の隙間が冷媒流
路とされ、超臨界ヘリウムガス等の冷媒ガスが送給され
る。尚、前記絶縁物層１４は導体１１が密着状に巻回さ
れ、コイルに成形された場合、導体間のショートを防止
するために設けられるものである。

このような非磁性金属板製のシース部材１３を備えた超
電導コイルの導体１１は、下記の要領で製造される。ま
ず、超電導素線を用いてより線を作製し、これを所定の
本数束ねて円形断面の超電導素線束を製作する。次に、
非磁性金属帯板の側縁を突き合わせるように管状に連続
的に成形し、管状体の内部に超電導素線束を収めつつ、
管状体の突き合せ部を溶接する。次に、この管状体の内
部に収められた超電導素線束の各線がほとんど延伸しな
いように、すなわち超電導素線束の断面積がほぼ一定と
なるように管状体および超電導素線束を円形から方形に
成形加工する。そして、超電導素線束にＮｂ−ＴｉやＮ
ｂ、Ｓｎ等の超電導相を生成させるための熱処理を施す
と、第５図に示すような、方形断面の導体１１が得られ
る。同図において、１５は溶接ビード部を示す。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、従来の超電導コイルの導体およびその製
造方法には下記の欠点がある。すなわち、シース部材が
金属であるため、絶縁物層の形成が必要であり、製造工
程も煩雑となる。

また、製造上、シース部材の溶接時に超電導素線が高温
となり破損し易く、製造歩留りの低下を招来する。また
、重量も重い。

本発明はかかる問題点に鑑みなされたもので、軽量でか
つ絶縁物層の形成が不要で、製造歩留りの高い超電導コ
イルの導体およびその製造方法を提供することを目的と
する。

（問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するためになされた本発明の導体は、超
電導線束２の回りをシース部材３で覆った超電導コイル
の導体において、前記シース部材３を繊維強化プラスチ
ックで形成したことを発明の構成とするものである。

また、その好適な製造方法として、超電導線束に強化繊
維を巻回して超電導線束の回りに強化繊維層を形成し、
該強化繊維層に合成樹脂を含浸して繊維強化プラスチッ
クのシース部材を形成することを発明の構成とするもの
である。

（作　用） 本発明の導体は、シース部材を比強度の高い繊維強化プ
ラスチック（以下、ＦＲＰという。）で形成したから、
軽量化を図ることができ、それ自体絶縁作用を有し、シ
ース部材の上に絶縁物層を新たに形成する必要がない。

また、ＦＲＰは熱伝導性が低いので、熱損失を抑制する
ことができ、冷媒ガスの冷却効果を向上させることがで
きる。

また、製造時に、超電導線束が高温に曝されることがな
く、製造歩留りが良好となる。

（実施例） 以下、本発明の超電導コイルの導体をその製造方法と共
に説明する。

第１図に示した実施例に係る導体１は、方形状の超電導
線束２０回りがＦＲＰで形成されたシース部材３によっ
て被覆されている。

かかる導体１を製造するには、ます、超電導線束２を準
備する。該超電導線束２は、超電導線の数本からなるよ
り線（ピッチ通常２０〜３０ｍｍ程度）の例えば百数十
組に、よりを与えて又は与えることなく断面円形に束ね
た後、これを円形から方形の種々の断面が形成された数
組のロール間に通して、断面を方形状としたものである
。

尚、超電導線は、Ｔｉ−Ｎｂ、　Ｎｂ−５ｎ、　　Ｙ−
Ｂａ−Ｃｕ等の合金ビレットを例えばφ１．７ｍｍに引
き抜いて超電導素線を作製し、これに熱処理を施してＴ
ｉ　−Ｎｂ、　Ｎｂ３Ｓｎ　ＳＹ　　Ｂａ２ＣＬ１３０
Ｘ等の超電導線としたものである。

次に、方形状の超電導線束２の回りに合成樹脂が含浸さ
れたあるいは含浸されていない強化繊維を幾重にも単一
あるいは種々の方向に巻き付ける。

この場合、シース部材３に所望の強度を与えるため、強
化繊維層の厚さを２　ｍｍ以上にすることが望ましい。

強化繊維としては、カーボンファイバー、グラスファイ
バー、ボロンファイバー、Ｓｉ３Ｎ、ファイバー、Ｓｉ
Ｃファイバー等のセラミックファイバーが通常使用され
るが、超電導に支障を来さない限り、Ｗ、　Ｍｏ、　Ｔ
ｉ等の金属ファイバーを用いてもよい。

次に、上記強化繊維層にエポキシ系、フェノール系等の
熱硬化性樹脂あるいはポリエチレン、ポリプロピレン等
の熱可塑性樹脂を含浸させる。あるいは強化繊維の巻き
付けと樹脂含浸を交互におこなう。前者の樹脂を用いた
場合、急速硬化法として高圧硬化法、真空硬化法等を適
用することができ、また常圧でも硬化させることができ
る。尚、合成樹脂を含浸した強化繊維を巻き付けた場合
は、強化繊維層へ合成樹脂を新たに含浸させることは必
ずしも必要でない。

強化繊維層に含浸された合成樹脂が硬化あるいは固化す
ると、初期のＦＲＰとなり、超電導線束２がＦＲＰ製の
シース部材３によって被覆されたものとなる。

第２図は、本発明の導体１ａの第２実施例を示しており
、超電導線束２に０．１〜０．５ｍｍ程度の密封層５を
介してＦＲＰのシース部材３が形成されたものである。

前記密封層５は、例えば、超電導線束２の回りに非磁性
金属フィルムやシートを一部重合して巻き付け、該重合
部を接着して密封状態にしたり、プラスチックテープを
重合して巻き付けた後、熱溶着して密封状態にすること
によって形成される。

シース部材３によっても、シース部材３内部を流れる冷
媒ガスの密封効果がある程度期待され、また超電導コイ
ルは密封状の外枠内に収容されるため、前記密封層５は
必ずしも必要でないが、該密封層５を設けることにより
、導体から冷媒ガスがリークするのをほぼ完全に防止す
ることができ、冷却効果を向上させることができる。

第３図は、本発明の導体１ｂの第３実施例を示し、十字
形状の補強部材６の四隅に超電導線束２ａを配した芯体
の回りにＦＲＰ製のシース部材３を被覆形成したもので
ある。

前記補強部材６は、非磁性金属や合成樹脂等で形成され
る。同図の形状では、導体の樅横方向の強度向上を図る
ことができる。勿論、補強部材の形状は同図のものに限
定されるものではなく、第４図の導体１ｃのように、補
強部材６ａを帯板状に形成し、その上下に超電導線束２
ｂを配設してもよい。

この場合は、電磁力による横内方向の座屈に対する強度
向上を図ることができる。

（発明の効果） 以上説明した通り、本発明の超電導コイルの導体はシー
ス部材をＦＲＰで形成したので、軽量化を図ることがで
き、かつ絶縁性、断熱性に優れる。

また、製造上、超電導線束を高温に曝すことがないので
、超電導線に損傷が生じず、製造歩留りの向上、超電導
特性の劣化を生じることがない。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図はいずれも実施例に係る超電導コイルの
導体の断面図、第５図は従来の同導体の断面図である。 １、１ａ、　Ｉｂ、　１ｃ−−導体、２，２ａ、２ｂ　
−超電導線束、３・・−シース部材。 特許出願人　　株式会社　神戸製鋼所 化　　理　　人　　弁理士　安田敏雄 第　５　図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）超電導線束２の回りをシース部材３で覆った超電
   導コイルの導体において、前記シース部材３を繊維強化
   プラスチックで形成したことを特徴とする超電導コイル
   の導体。
2. （２）繊維強化プラスチックはその強化繊維がセラミッ
   クファイバーである特許請求の範囲第１項記載の超電導
   コイルの導体。
3. （３）シース部材３はその厚さが２ｍｍ以上である特許
   請求の範囲第１項記載の超電導コイルの導体。
4. （４）超電導線束に強化繊維を巻回して超電導線束の回
   りに強化繊維層を形成し、該強化繊維層に合成樹脂を含
   浸して繊維強化プラスチックのシース部材を形成するこ
   とを特徴とする超電導コイルの導体の製造方法。