JPH0260207B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、凸形の外面と凹形の内面とを有す
るコイルしんの周りに部分的に負の曲率をもつ
て、導体をコイルしんの内面上に又は既にそこに
巻き付けられた導体ターン上に押圧する要素を用
いながら導体が巻き付けられ、巻き付け過程後に
その位置に固定されるようにした、湾曲した板状
の磁石コイル特に粒子加速器設備のための磁石コ
イルの製作方法に関する。更にこの発明はこの方
法を実施するための装置にも関する。 ［従来の技術］ この種の超電導磁石コイルは、例えば文献「フ
ジ エレクトリツク レビユー（Fuji Electric
Review）」、第19巻、第３号、1973年、第112ペー
ジないし第118ページにより知られている。この
超電導導体により巻かれたコイルは定められた半
径と定められた中心角とを有する円弧に沿つて湾
曲しているので、凸形の外面と凹形の内面とを有
する。導体がこれら両面の間の補強材によりその
幾何学的位置に固定されるこの磁石コイルは、軌
道に沿つて車両の無接触の浮上案内を行うための
つり上げ磁石として用いるものである。 また粒子加速器設備においても、荷電粒子例え
ば電子のためのストレイジリングがその湾曲した
粒子軌道に基づいて相応に湾曲した双極子磁石を
有する。その際この磁石は特に半円形に湾曲して
いる（例えば「米国電気電子学会誌原子科学編
（IEEE Transactions on Nuclear Sience）」、第
NS−30巻、第４号、1983年８月、第2531ページ
ないし第2533ページ参照）。ここでは必要な高い
磁界強さのために超電導巻線を備えるのが有利で
ある。この巻線の相応の導体から作られたターン
の位置が変わらないことを保証するために、この
巻線はまず相応に形成されたコイルしんの回りに
巻き付けられ、かつこのコイルしん上に固定され
なければならない。しかしながらその際コイルし
んの凹形の内面の範囲において負の曲率で巻き付
けるという問題が起こる。 巻線が負の曲率を有する電磁石は、例えば少な
くとも一つの導体を溝の中に張力無しに入れて、
続いてくさび固定することにより製作できる。例
えばコイルしんの外縁上に固定して取り付けられ
る個々のクランプのような特別の押圧具を用いな
がら、導体を次々に固定することも知られてい
る。かかる押圧具により固定された導体各部分は
一部分ずつ、コイルしん上に又は場合によつては
そこに既に巻き付けられた導体ターン上に固定例
えば接着されなければならない。しかしながらか
かる巻き付け技術は特にストレイジリングの超電
導双極子磁石に対しては非常に高価でありかつ時
間がかかる。 ［発明が解決しようとする問題点］ この発明は、湾曲した板状の磁石コイルの工業
的な製作を比較的容易に可能にし、その際特に超
電導導体を用いることができる方法を提供するこ
とを目的とする。 ［問題点を解決するための手段］ この目的はこの発明に基づき、コイルしん上又
は既にそこに存在する導体ターン上に、凸形の外
面の範囲では導体が張力を掛けて巻き付けられ、
凹形の内面の範囲ではそれに比べて減少された張
力のもとに、この内面に沿つて導かれ少なくとも
ほぼ規則的に相互に間隔を保ち定められた半径方
向押圧力を加え押圧具を用いて導体が添え付けら
れ、かつ固定されるまでそこに保持されることに
より達成される。 この発明に基づく方法は、各押圧具が導体を外
から凹形の内面上に押圧するための加圧ローラを
備えた装置を有し、かつ押圧具全体がこの内面の
曲率半径の中心点の周りに回転自在に支持された
支持部分上にスポーク状に固定されていることを
特徴とする装置により有利に実施できる。 この発明に基づく方法の有利な実施態様は特許
請求の範囲第２項ないし第４項に、またこの発明
に基づく装置の有利な実施態様は特許請求の範囲
第６項以下に記載されている。 ［発明の効果］ この発明により得られる長所は、相前後して一
列に並びコイルしんの凹形の内面に沿つて可動に
配置された多数の押圧具を用いることに基づい
て、導体がかかる押圧具の一つによりコイルしん
上に添え付けられ、後続の押圧具によつてコイル
しん上に保持されながら、ほとんど連続的な巻き
付け過程を実現できるということにある。こうし
て巻き付け過程中にターンの個々の部分の一般的
に非常に高価な固定の保持装置を必要とすること
なく、負の曲率を有するコイルを形成することが
できる。 ［実施例］ 次にこの発明に基づく装置の二つの実施例を示
す図面によりこの発明を詳細に説明する。 この発明に基づく装置の一実施例の平面図を示
す第１図には、例えば電子ストレイジリングのた
めの平らな双極子磁石コイルの製作に用いること
ができるような平らなコイルしん２が示されてい
る。このコイルは図に示すように既に部分巻線３
を備えている。その際巻線は少なくとも一つの平
らな特に超電導の導体４から製作することがで
き、この導体は図示されていない備蓄ドラムから
引き出され、コイルしんの内面に巻き付けるため
に案内ローラ５を介して、巻き付けるべきコイル
しん部分へ又はコイルしん上に既に巻き付けられ
た部分巻線３へ供給される。曲率半径ρを有する
定められた円弧長さｂに沿つて伸びるコイルしん
２は一定の幅２×ｓを有する。その際大きさｓは
円弧ｂから同心に湾曲したコイルしん２の両長辺
６又は７までの距離である。コイルしんのこの一
定の幅は円弧長さπ・α・ρ／180゜全体にわたつ
て延びており、ここでαは度で表わした中心角で
ある。図示の実施例においてはαは180゜の値を有
する。コイルしん２の端部８と９はそれぞれ２×
ｓの直径を有する半円により形成されている。従
つてこの半円を介してコイルしん２の巻き付けら
れるべき凸形の外面７と巻き付けられるべき凹形
の内面６とが結ばれている。 この発明に基づき前記のように湾曲し巻線台１
４上に固定されたコイルしん２の外面は比較的大
きい巻き付け張力のもとに、また内面は著しく減
少された巻き付け張力のもとに、ほとんど連続的
に少なくとも一つの導体４により巻き付けられ
る。このために複数個の特別な押圧具１１が設け
られ、これらの押圧具はコイルしんの凹形の内面
６に沿つて導かれ、かつ相互に規則的な間隔を有
する。これらの押圧具１１により定められた半径
方向押圧力Ｋが導体４の各部分に加えられるの
で、設置された全巻線がその位置に固定されるま
で、この導体はコイルしん２の凹形の内面６上に
又はそこに既に巻き付けられたコイルターン上に
しつかりと保持される。このために用いられる巻
き付け装置は第１図の平面図ばかりでなく第２図
の断面図にも示されている。 この装置を用いて巻き付けるために、湾曲した
板状の巻線３又はそのコイルしん２の曲率中心Ｍ
には特別の支持部分１３が回転自在に巻線台１４
の中に支持されており、かつ駆動装置１５を備え
ている。この支持部分は円盤形に構成されてい
る。この支持部分上に個々の押圧具１１がスポー
ク状にすなわち半径方向外向きに固定され、これ
らの押圧具がそれぞれローラを有しているので、
円盤状の支持部分はローラ支持円盤とも呼ばれ
る。 導体４を相応の高い巻き付け張力のもとに正の
曲率を有するすなわち凸形のコイルしん２の外面
７上に巻き付けるために、第１図に示す停止位置
に達するまで巻線台１４は矢印Ａにより示す方向
に回転される。この停止位置においては備蓄ドラ
ムから繰り出される導体４はコイルしんの半円形
の端部８のほぼ最外端頂点Ｓに接している。その
際コイルしん上に既に巻き付けられたターンは、
頂点Ｓからコイルしんの外面７の始端まで延びて
いる符号Ｂを付けた端部８の範囲においても、高
い巻き付け張力と場合によつては付加的に取り付
けたクリツプとによりしつかりと固定されてい
る。 頂点Ｓを越えて巻き付けた後に巻き付け張力は
著しく減少され、引き続いて導体４は一つの押圧
具１１により巻線３の負の湾曲部の中に敷設さ
れ、一方その他の押圧具１１は凹形の内面６の範
囲において導体の保持だけのために用いられる。
このために押圧具を支持するローラ支持円盤１３
は第１図において矢印Ｃを付けた回転方向に回転
される。案内ローラ５を介して送られて来る巻き
付けるべき導体４のその際生じる前進案内は、第
１図に一点鎖線４ａないし４ｅにより示されてい
る。 導体４をコイルしん２の内面６に又はそこに既
に巻き付けられた部分巻線３の導体ターン上にし
つかりと保持するために、相応の数だけ設けられ
た押圧具１１がそれぞれ加圧ローラ１６を備え、
この加圧ローラ１６はローラ腕１７の半径方向最
外端に取り付けられている。特に第２図から分か
るようにローラ腕１７は半径方向に移動可能であ
る。符号１１′を付けた個々の押圧具が半径方向
に自由に外に向かつて突出する、すなわちコイル
しん２の内面に接触していないいわゆる自由域Ｆ
において、ローラ腕は調節装置１８を介して最後
に巻き付けられた各導体ターンの導体厚さだけ減
少された半径方向寸法に調節される。その際半径
方向にのみ有効な弾性的な中間片１９が公差を補
正しかつ凹形の内面６の巻線内面上に一様な押圧
力Ｋを与える。調節装置１８は伝動装置２０との
結合のために第１図において角度γを付けたロー
ラ支持円盤１３の回転範囲において周方向に連動
され、調節過程の終りにおいて外され引張りばね
２１によりその初期位置に戻される。その際回転
角γは例えば隣接する二つの押圧具の間に囲まれ
た中心角に等しい。 負の湾曲部により囲まれていない自由域Ｆの中
の符号１１′を付けた全ての押圧具は、スライダ
２３により曲線軌道２４上で垂直方向に定位置に
もたらされる、すなわちこの自由域Ｆの中におい
て押圧具は一点鎖線で示した導体平面２５の下方
に降下される。コイルしん端部８の頭部分Ｂに巻
き付ける際に導体４がこの導体平面上を横切るゆ
えにこうすることが必要である。負の湾曲部の巻
き付けの際には導体４は同様に降下可能な案内ロ
ーラ５を介して導かれる。同時にコイルしん２を
も支える巻線台１４は角度βだけ反時計方向に、
すなわち第１図において矢印Ｄで示した方向に回
転される。その際回転角βは例えば隣接する二つ
の押圧具の間の中心角の１倍又は複数倍に等し
い。こうしてこの範囲における導体と巻線との衝
突を防ぐことができ、更に加圧ローラの出口にお
ける導体案内が改善される。この回転過程の後に
占めるコイルしん又は部分巻線の位置は図におい
て符号３′を付けた一点鎖線により示されている。 このようにして作られた巻線の導体ターンは最
後に既知の方法によりその目標位置に固定され
る、例えば相互にかつコイルしんに接着される。 第１図に示すこの発明に基づく方法を実施する
ための巻線装置においては、半径方向外向きの12
個の押圧具１１又は１１′が採用されており、そ
の際隣接する押圧具の間に形成された間隔は比較
的大きい内のｗを有する。しかしながら導体４を
コイルしんの内面６上に確実に保持できるよう
に、一般にはこの間隔は非常に小さく選定され
る。そしてまた保持点あるいは押圧点の数が多い
ことは有利であるので、加圧ローラ１６の直径ｄ
が比較的小さいときにはそれに対応して比較的多
数の押圧具を設けるべきである。 第３図は第１図に示した装置とほとんど等しい
巻線装置の別の実施例を示す。この巻線装置は主
として変更された導体案内だけが第１図に示す装
置と異なつている。ここでは導体４は、コイルし
ん２の内面６への巻き付け又は既にそこに巻き付
けられた部分巻線３の導体ターンへの巻き付けの
ために、中心に配置された案内ローラ２７を介し
て導かれ、一つの押圧具２９の加圧ローラ２８を
介して対応する内面上に敷設される。その際導体
の曲げ負荷を制限するために、このローラの直径
d′は他の押圧具１１又は１１′の加圧ローラ１６
の直径ｄに比べて比較的大きく選ばれている。押
圧具１１は導体を内面上に保持するためだけに用
いられる。更に図には内面の進行する巻き付けが
ローラ２８又は導体の対応する個々の位置により
一点鎖線で示されており、その際巻線台１４の反
対方向回転は第１図に示す装置の場合のように必
要ではないことが有利である。個々の導体位置は
符号４′ａないし４′ｇにより示されている。その
際巻線台１４の回転方向A′又はローラ支持円盤
１３の回転方向C′は第１図に示す装置の対応する
回転方向ＡとＣに対して逆である。 この発明に基づく巻線装置においては、調節片
の全ての駆動は機械的にばかりでなく、空圧又は
液圧によつても実施できる。巻線プロセスの経過
における全ての運動の制御御は例えば電子的に制
御されたシーケンス制御により行われる。しかし
ながら運動経過はプログラム制御及びNC制御を
介しても制御することができる。なぜならばここ
ではプログラム変更による介入が容易に可能だか
らである。 第１図及び第３図から特に分かるようにその中
心角αが180゜に選ばれている湾曲したコイルしん
２が巻線装置の実施例の基礎となつている。相応
の形状の磁石コイルは特に電子加速器設備のスト
レツジリングのために用いられる。この発明に基
づく方法又はこれに対応する装置を用いて、更に
小さい中心角を有する湾曲したコイルしんの巻き
付けも可能である。 この発明に基づく方法又はこれに対応する装置
を用いて、実施例で説明した単一デイスク巻線を
組み合わせることにより二重デイスク巻線をも比
較的簡単な方法で工業的に有利に製作できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に基づく磁石コイル製作装置
の一実施例の平面図、第２図は第１図に示す装置
の縦断面図、第３図は別の実施例の平面図であ
る。 ２……コイルしん、３……導体ターン（部分巻
線）、４……導体、５，２７……案内ローラ、６
……内面、７……外面、１１，１１′，２９……
押圧具、１３……支持部分（ローラ支持円盤）、
１４……巻線台、１６，２８……加圧ローラ、１
７……ローラ腕、１９……中間片、２５……導体
巻き付け面、d′……直径、Ｆ……自由域、Ｋ……
押圧力、Ｍ……曲率中心。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 凸形の外面と凹形の内面とを有するコイルし
   んの周りに部分的に負の曲率をもつて、導体をコ
   イルしんの内面上に又は既にそこに巻き付けられ
   た導体ターン上に押圧する要素を用いながら導体
   が巻き付けられ、巻き付け過程後にその位置に固
   定されるようにした、湾曲した板状の磁石コイル
   の製作方法において、コイルしん２上又は既にそ
   こに存在する導体ターン（部分巻線３）上に、凸
   形の外面７の範囲では導体４が張力を掛けて巻き
   付けられ、凹形の内面６の範囲ではそれに比べて
   減少された張力のもとに、この内面６に沿つて導
   かれ少なくともほぼ規則的に相互に間隔を保ち定
   められた半径方向押圧力Ｋを加える押圧具１１，
   ２９を用いて導体が添え付けられかつ固定される
   までそこに保持されることを特徴とする湾曲磁石
   コイルの製作方法。 ２ 導体４が押圧具１１，２９を用いて機械的に
   又は空圧により又は減圧により、コイルしん２上
   に又は既に存在する導体ターン（部分巻線３）上
   に押圧されることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の方法。 ３ 少なくとも一つの超電導導体４がコイルしん
   ２上に巻き付けられることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項又は第２項記載の方法。 ４ １個又は複数個の平らな巻線から成る磁石コ
   イルがコイルしん２の周りに巻き付けられること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第３項
   のいずれか１項に記載の方法。 ５ 凸形の外面と凹形の内面とを有するコイルし
   んの周りに部分的に負の曲率をもつて、導体をコ
   イルしんの内面上に又は既にそこに巻き付けられ
   た導体ターン上に押圧する要素を用いながら導体
   が巻き付けられ、巻き付け過程後にその位置に固
   定されるようにした、湾曲した板状の磁石コイル
   の製作方法を実施するため、各押圧具１１，１
   １′，２９が導体４を外から凹形の内面６上に押
   圧するための加圧ローラ１６，２８を備えた装置
   を有し、かつ押圧具全体がこの内面６の曲率半径
   の中心点Ｍの周りに回転自在に支持された支持部
   分（ローラ支持円盤１３）上にスポーク状に固定
   されていることを特徴とする湾曲磁石コイルの製
   作装置。 ６ 巻線台１４上にかつ支持部分（ローラ支持円
   盤１３）のそばにコイルしん２も配置されてお
   り、このコイルしんが場合によつては内面６の曲
   率中心Ｍと同心の円形軌道上を移動可能に構成さ
   れていることを特徴とする特許請求の範囲第５項
   記載の装置。 ７ コイルしん２の範囲を外れた範囲（自由域Ｆ
   の中に存在する押圧具１１′が、コイルしん２上
   に作用する押圧具１１，２９に比べて導体巻き付
   け面２５の下方に降下されていることを特徴とす
   る特許請求の範囲第５項又は第６項記載の装置。 ８ 各押圧具１１，１１′，２９がローラ腕１７
   を有し、このローラ腕の半径方向外端上に加圧ロ
   ーラ１６，２８が取り付けられており、かつロー
   ラ腕が半径方向に移動可能又は調節可能に構成さ
   れていることを特徴とする特許請求の範囲第５項
   ないし第７項のいずれか１項に記載の装置。 ９ 各押圧具１１，１１′，２９が半径方向にの
   み作用する弾性的な中間片１９を有することを特
   徴とする特許請求の範囲第５項ないし第８項のい
   ずれか１項に記載の装置。 １０ 導体４をコイルしん２の内面６上に又はそ
   こに既に巻き付けられた導体ターン（部分巻線
   ３）上に添え付ける相応の押圧具２９の加圧ロー
   ラ２８が、他の押圧具１１，１１′の加圧ローラ
   １６より大きい直径d′を有することを特徴とする
   特許請求の範囲第５項ないし第９項のいずれか１
   項に記載の装置。 １１ 案内ローラ５，２７が設けられ、この案内
   ローラを介して導体４が、導体をコイルしん２の
   内面６上に又はそこに巻き付けられた導体ターン
   （部分巻き線３）上に添え付ける相応の押圧具１
   １，２９の加圧ローラ１６，２８に供給されるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第５項ないし第１
   ０項のいずれか１項に記載の装置。 １２ 案内ローラ２７がコイルしん２の内面６の
   曲率中心Ｍに回転自在に取り付けられていること
   を特徴とする特許請求の範囲第１１項記載の装
   置。 １３ 案内ローラ５，２７が導体巻き付け面２５
   の下方に降下可能に構成されていることを特徴と
   する特許請求の範囲第１１項又は第１２項の装
   置。