JPH02843B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の属する技術分野〕 本発明は内巻き超電導コイルの製造工程におけ
る半径方向および軸方向の加圧方法に関する。

〔従来技術とその問題点〕

高磁界発生用の超電導内巻きコイルには、直径
および軸方向長さがそれぞれ数ｍにおよぶものが
あり、このように巨大な超電導コイルがクエンチ
現象（部分的に超電導状態が破れる現象）を起こ
すことなく超電導状態を保持するためには、ヘリ
ウム冷却器を備えた筒状の冷却体とその内側に対
地絶縁層を介して密着するよう巻回されたコイル
とが相互に隙間なく固着されて、内巻きコイル全
体が臨界温度以下に均一に保たれる必要がある。
そこで、超電導内巻きコイルの製造工程におい
て、コイルを筒状の冷却体の内周面に押圧する半
径方向分布荷重とコイルを軸方向に圧縮する軸方
向分布荷重とを加える加圧工程を設けてコイルを
対地絶縁層を介して巻枠を兼ねた筒状の冷却体の
内側に〓間なく密着させるとともに、コイルの巻
回間をも相互に密着させる方法がとられている。
したがつてコイルに分布荷重が加えられた状態で
対地絶縁層および超電導線材の絶縁被覆に含まれ
る樹脂または接着剤を加熱硬化すれば、冷却体と
コイルとが相互に強固に固着され冷却性能と耐電
磁機械力性にすぐれた超電導内巻きコイルを形成
することができる。ところが、互いに方向が異な
る半径方向と軸方向の分布荷重をコイルに同時に
加えたり、あるいは一方の分布荷重を加えた状態
で他方の分布荷重を加えたりすると、隣接する超
電導線材の絶縁被覆が相互に摩擦したり、コイル
と対地絶縁層あるいはコイルと半径方向加圧治具
とが相互に摩擦しあつたりするために、時として
絶縁被覆あるいは対地絶縁層が損傷し、加熱硬化
処理後の超電導内巻きコイルの絶縁性能が低下し
たり、甚だしい場合には導体相互が露出短絡する
という問題があり、その改善が求められている。
ことに超電導細線を純アルミニウム等で覆つて平
角線とした超電導線材は軟らかいために、たとえ
ば軸方向分布荷重を加えることにより導体が変形
し、半径方向荷重を加えて際変形部分の摩擦抵抗
が増加して絶縁被覆が損傷しやすくなるなどの欠
点があつた。

〔発明の目的〕

本発明は前述の状況に鑑みてなされたもので、
絶縁を損傷することなく半径方向および軸方向に
均等な分布荷重を加えることができる内巻きコイ
ルの加圧方法を提供することを目的とする。

〔発明の要点〕

本発明の方法は、加圧工程以前においてはコイ
ルの内外周面に半径方向の凹凸があり、この状態
で軸方向分布荷重を加えるとコイルの突出部と対
地絶縁層との間にかじりを生じて絶縁層を損傷し
やすく、つぎに半径方向の分布荷重を加えれば突
出部の側面と隣接する線材との間にかじりを生じ
絶縁が損傷しやすいことに着目し、加圧工程を、
まず半径方向の分布荷重のみを加えてコイルの半
径方向の凹凸を補正する工程と、つぎに半径方向
の分布荷重を軽減したのち軸方向の分布荷重をあ
る程度加えてコイルを軸方向に圧縮する工程と、
ある程度軸方向の分布荷重が加えられた状態で再
び半径方向の分布荷重をある程度加える工程とを
組み合わせ、これらの工程をそれぞれ１回以上繰
り返すことにより、あらかじめ定まる軸方向なら
びに半径方向の最終的分布荷重でコイルを加圧で
きるよう構成することにより、線材の絶縁被覆相
互間および絶縁被覆と対地絶縁間等に作用する摩
擦力やかじりを低減するようにしたものである。

〔発明の実施例〕

以下本発明を実施例に基づいて説明する。

第１図は本発明の実施例の加圧方法を説明する
ための内巻きコイルおよび加圧治具の断面図であ
る。図において、１は超電導内巻きコイルで、外
周面に液化ヘリウム等の冷媒を導く図示しない冷
却器を備えた筒状の冷却体２の内周側には、冷却
体２の内周面に被着されたたとえばプリプレグシ
ートからなる粘着性を有する対地絶縁層３が設け
られ、対地絶縁層３の内側には対地絶縁層に密接
するよう絶縁被覆を有する平角超電導線材を軸方
向に重ね巻きしたコイル４が形成されている。こ
のように形成された半製状態の超電導内巻きコイ
ル１は支持具５によつて支持されている。またコ
イル４の軸方向の端面側には軸方向加圧治具６が
取り付けられてその下端の筒状部がコイルの端面
に接触しており、加圧治具６に荷重Ｗを加えるこ
とによりコイル４の軸方向に分布荷重Pzが加わ
るよう構成されている。さらにコイル４の内周側
には、コイルの内周面に密接するよう筒状に形成
されたゴム弾性を有する膜状部７と、膜状部７と
軸方向両端部が固着された剛性を有する筒状部８
と、膜状部７および筒状部８に包囲された中空部
９とからなる半径方向加圧治具１０が取り付けら
れ、口金８Ａを介して中空部９に液体あるいは気
体状の加圧媒体を圧入することによりコイル４の
内周面全体に半径方向の分布荷重Prを加えられ
るよう構成されている。なお図においては、コイ
ル４の下端側を支持具５によつて支承した例を示
したが、下端側にも軸方向加圧治具６を設けてコ
イル４を軸方向中央部に向けて両側から圧縮して
もよい。また半径方向加圧治具１０の中空部９内
にゴムホースを螺旋状に巻いた加圧管を設けて内
巻きコイルに均等な半径方向分布荷重が作用する
よう構成してもよい。軸方向および半径方向の加
圧治具を超電導内巻きコイル１に対して上述のよ
うに構成することにより、コイル４に加える軸方
向分布荷重Pzと半径方向分布荷重Prとを別々に
任意の値に制御することができる。

第２図は本発明の加圧方法の一実施例を説明す
るための加圧線図で、図の縦軸には半径方向の分
布荷重Prを、横軸には軸方向分布荷重Pzを、そ
れぞれ最終荷重を100としてその百分率で示した
ものである。図において、１１は半径方向加圧治
具１０によりほぼ100％の半径方向分布荷重Prを
コイル４に加える工程を、１２Ａは半径方向分布
荷重Prを零近くまで軽減したのち軸方向加圧治
具６によりほぼ50％程度の軸方向分布荷重Pzを
加える工程を、１３Ａは50％程度の軸方向分布荷
重Pzが加わつた状態で100％近い半径方向分布荷
重Prを再び加える工程をそれぞれ示しており、
図の場合１３Ａの工程において加えられたPrを
零近くまで軽減したのち軸方向分布荷重Pzを50
％から100％に増す工程１２Ａと同様な工程１２
Ｂと、100％の軸方向分布荷重Pzが加えられた状
態で100％の半径方向分布荷重を加える工程１３
Ａと同様な工程１３Ｂとを加えることにより、軸
方向および半径方向荷重が段階的に100％に達す
るよう構成されている。内巻きコイル１の加圧方
法を上述のように複数の工程（ステツプ）で構成
した場合、まず工程１１による半径方向分布荷重
によりコイル４が対地絶縁層３に押しつけられて
コイル４の内外周面の線材の凹凸が補正されると
ともに、対地絶縁層３および絶縁層３とコイル４
との間に介在する空〓または気泡が追い出されて
冷却体２にコイル４が対地絶縁層３を介して密接
した状態にすることができる。つぎに工程１２Ａ
において半径方向分布荷重Prを零近くにまで軽
減すると、超電導線材の低い弾性力によりコイル
４の外径は僅かに縮小するが、コイル４の外周面
の凹凸は補正された状態に保持できる。したがつ
て軸方向分布荷重Pzを50％加える工程において
コイル４を対地絶縁層３との摩擦またはかじりを
軽減した状態で軸方向に圧縮することができ、コ
イル４の各巻回間の〓間を排除することができ
る。つぎに工程１３Ａにおいて軸方向分布荷重
Pzが50％加えられた状態で半径方向分布荷重Pr
を再び100％加えた場合、コイル４の内外周面の
凹凸は工程１１においてすでに補正されているの
で、超電導線材間の半径方向のすべり量は少な
く、線材相互のすべり摩擦にもとづく絶縁被覆の
損傷を起こすことなくコイル全体を冷却体２の内
周面に押圧することができる。工程１２Ｂおよび
１３Ｂの作用は工程１２Ａ，１３Ａと同様で、こ
れらの工程を小きざみに複数回繰り返すことによ
り、絶縁の損傷をより少なく抑さえた状態でコイ
ル４に最終的分布荷重PrおよびPzを各部均等に
加えることができる。このようにして分布荷重を
加えられた内巻きコイル１は、加熱硬化炉に収納
され、所定の加熱硬化処理が行なわれることによ
り、対地絶縁層３および超電導線材の絶縁被覆に
含まれる樹脂が硬化し、強固に一体化された内巻
きコイルを形成することができる。

第３図から第８図は第２図の加圧方法の変形例
を示す加圧線図で、前述の工程１１，１２Ａ，１
３Ａ，１２Ｂ，１３Ｂ等の組み合わせにおいて、
各工程でコイル４に加える分布荷重Pr，Pzの絶
対値が異なるのみで、第２図の実施例と同様な作
用を期待することができるものである。したがつ
て第２図から第８図に示す加圧方法のどれを選ぶ
かは、内巻きコイルの構造、寸法、構成材料、、
要求性能等を勘案して当業者より自由に選択する
ことができる。

なお、前述の実施例の説明においては、被加工
コイルが超電導内巻きコイルである場合について
説明したが、常電導内巻きコイルの加圧方法とし
ても適用して同様の作用が得られることは前述の
説明から容易に類推することができる。

〔発明の効果〕

本発明は前述のように、内巻きコイルの加圧方
法を、半径方向分布荷重を加える工程と、一旦加
えられた半径方向分布荷重を軽減したのち軸方向
分布荷重を加える工程と、この軸方向分布荷重が
加えられた状態で半径方向分布荷重を加える工程
とをそれぞれ１回以上含む段階的加圧方法として
構成した。その結果、従来方法で問題となつた加
圧工程における絶縁被覆相互あるいは絶縁被覆と
対地絶縁層との摩擦、かじり等に起因する絶縁層
の損傷が排除され、絶縁に損傷することなく内巻
きコイルに所定の分布荷重を均等に加えることの
できる内巻きコイルの加圧方法を提供することが
できる。またこのような加圧方法を用いて製作さ
れた内巻きコイルは絶縁の信頼性が高く、かつコ
イルと巻枠を兼ねた冷却体とを気泡等を含まない
絶縁層を介して強固に固着できるので、冷却性能
と耐電磁機械力にすぐれた内巻きコイルを提供す
ることに貢献できる。ことに被加工体が高磁界発
生用の超電導内巻きコイルである場合には、すぐ
れたクエンチ現象防止性能が得られる利点があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法の実施例を説明するため
の内巻きコイルおよび加圧治具の断面図、第２図
は本発明の実施例の方法を説明するための加圧線
図、第３図から第８図は第２図の実施例の変形例
を示す加圧線図である。 １……内巻きコイル、２……冷却体、３……対
地絶縁層、４……コイル、６……軸方向加圧治
具、１０……半径方向加圧治具、Pr……半径方
向分布荷重、Pz……軸方向分布荷重、１１……
半径方向加圧工程、１２Ａ，１２Ｂ……半径方向
分布荷重を軽減し軸方向荷重を加える工程、１３
Ａ，１３Ｂ……軸方向荷重を保持し半径方向荷重
を加える工程。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 筒状の冷却体の内周面に被着されたプリプレ
   グ絶縁層に密接するよう絶縁被覆を有する超電導
   線材を軸方向に密接巻回してなるコイルにその内
   側に装着された半径方向加圧治具とコイルの軸方
   向端面側に装着された軸方向加圧治具とにより軸
   方向および半係方向の分布荷重を加える方法であ
   つて、前記半径方向加圧治具により内巻コイルに
   半径方向分布荷重を加える工程と、この分布荷重
   を軽減したのち前記軸方向加圧治具により内巻コ
   イルに軸方向分布荷重を加える工程と、軸方向分
   布荷重が加えられた状態で半径方向加圧治具によ
   り半径方向分布荷重を加える工程とをそれぞれ１
   回以上含むことを特徴とする内巻きコイルの加圧
   方法。