JPH03250704A - 超電導コイルの製造方法 - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は超電導核磁気共鳴袋れ、超電導磁気推進船など
に用いられる超電導コイルの製造方法に関する。

（従来の技術） 従来超電導機器のコイル冷媒の通路は、例えば実公昭６
１−３３６１０号公報に述べられているように、第８図
に示すように超電導ｍ（１）を多重回巻回したことから
成るコイル（２）と支持枠（３）およびコイル（２）の
間にスペーサ（４）を挿入してコイルを固定すると共に
冷媒の通路となる空隙（５）を形成していた。しかし、
このような方法では電流密度が高くなり、電磁力が大き
くなると超電導線が動き得るためクエンチ電流を高くと
れない欠点があった。

そこで、冷媒の通路となる空隙（５）に予め低温溶融金
属材料、例えばウッドメタルなどを充填するとともに、
超電導巻線を巻装して超電導線間の隙間に樹脂を含浸し
、硬化させた後、低温溶融金属材料を加熱して除去する
方法が考えられている（特公昭６０−５６０５９号公報
あるいはＵＳＰ　Ｎ１１３８６９６８６号）。

（発明が解決しようとする課題） しかし、この方法によれば、超電導線の剛性は上がり、
超電導線自身は動き難くできクエンチし戴くはできるが
、低温溶融金属材料とスペーサ、支持枠、コイルとの間
に隙間ができ、この部分に樹脂が浸入し硬化するので、
この硬化した樹脂が障害となって、本来除去されるべき
低温溶融金属材料が完全に除去出来ない場合があった。

特に低温溶融金属材料としてウッドメタルなどの金属を
使用した場合、これを除去できないと、絶縁上支障を来
たすことになる。

（目　的） 本発明は上述したような従来技術の有する問題を解消す
るために提案するもので、冷媒の通過する通路に樹脂が
残留又は浸入することがなく樹脂を含浸・硬化させ、超
電導線を樹脂で固め強固に固定する作業を容易に行う超
電導コイルの製造方法を提供することを目的とする。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 本発明は上記目的を達成するために、次のようにして成
る超電導コイルの製造方法を提供するものである。

まず、第１の手段（請求項１）としては冷媒の通路とな
る溝や穴を予め形成した絶縁板を用意する。次にこの絶
縁板をスペーサとして支持枠に。

後に含浸する樹脂の硬化触媒となる触媒入りの絶縁テー
プが表面に巻かれた超電導線を巻回する。

然る後エポキシ樹脂のような熱硬化性樹脂を前記溝や穴
を含めた超電導線内、超電導線間の隙間全体に含浸し、
そのままの状態で前記超電導線表面の絶縁テープに含浸
した樹脂をゲル化させ、前記溝や穴等支持枠、スペーサ
およびコイル表面間にできる隙間に含浸された樹脂をゲ
ル化する前に除去した後、加熱し超電導巻線の空隙部に
含浸した樹脂を硬化させることにより、超電導コイルを
製造する。

また、第２の手段（請求項２）としては、まず。

冷媒の通路となる溝や穴を予め形成し、この溝や穴にパ
ラフィンワックスを隙間なく充填した絶縁板を用意する
。次にこの絶縁板をスペーサとして支持枠に、後に含浸
する樹脂の硬化触媒となる触媒入りの絶縁テープが表面
に巻かれた超電導線を巻回する。

然る後エポキシ樹脂のような熱硬化性樹脂を超電導線内
、超電導線間に含浸し、そのままの状態で前記超電導線
表面の絶縁テープに含浸した樹脂をゲル化させ、然る後
前記パラフィンワックスと、支持枠、スペーサおよびコ
イル表面間にできる隙間に含浸された樹脂を溶出除去し
た後、加熱し超電導巻線の空隙部に含浸した樹脂を硬化
させることにより、超電導コイルを製造する。

（作　用） 含浸された樹脂は超電導線内、超電導線間、並びに超電
導線とスペーサ間に生じる空隙を埋め、超電導線とスペ
ーサ相互を強固に接着し、通電による電磁力にも耐え、
ワイヤムーブメントによるクエンチが起き難くなる。

そして、第１の手段によれば、溝や穴等支持枠。

スペーサおよびコイル表面間にできる隙間に含浸された
樹脂をゲル化する前に除去するので、溝や穴に液体ヘリ
ウム等の冷媒を通すことができ、導体を効率よく冷却で
きる６従って、本方法による超電導コイルは、万一局所
クエンチが発生しても、冷媒の冷却作用により、全面ク
エンチに発展することはない。また、ウソトメタル等の
絶縁上有害な材料を残留させる恐れがないので、絶縁上
の問題が起きることはない。

また、第２の手段によれば、支持枠、スペーサおよびコ
イル表面間にできる隙間に含浸された樹脂を硬化しない
でパラフィンと一緒に溶出除去するので、樹脂がパラフ
ィン溶出の障害になることはない。こうしてパラフィン
ワックスが溶出してできた溝や穴には冷媒が通るため、
導体を効率よく冷却できるし、万一局所クエンチが発生
しても、冷媒の冷却作用により、全面クエンチに発展す
ることはない。

また本方法によれば予めスペーサに溝や穴を形成して、
これにパラフィンワックスを充填するのでスペーサの形
状を工夫することにより、容易にパラフィンワックス充
填作業ができる。また、パラフィンワックスは絶縁材で
あり、万一残留することがあっても絶縁上の問題は起き
ない。

（実施例） 実施例１ 以下、本発明の第１の実施例についてソレノイド巻超電
導コイルの製造方法について第１図ないし第７図を用い
て説明する。

第３図、第４図（ａ）、（ｂ）、第５図（ａ）、（ｂ）
はスペーサの構造を説明するための図であり、第４図（
ａ）、（ｂ）は第３図のＡ−Ａ線に沿う矢視断面図で、
第４図（ａ）は上面のみに超電導線が接する場合のスペ
ーサ（４）の例で、第４図（ｂ）は上、下面に超電導線
が接する場合のスペーサ（４）の例である。また第５図
（ａ）は支持枠の心部に装着するスペーサ（４ａ）を示
す上面図で、第５図（ｂ）は第５図（ａ）の側面図であ
る。第３図〜第５図はリング状の一体物で示しているが
、装着し易いように分割してもよい。

第３図、第４図（ａ）、（ｂ）、第５図（ａ）、（ｂ）
に示すように絶縁物から成るスペーサ（４）に予め溝（
６）および穴（７）を形成しておく。次に第１図および
第２図を用いて超電導コイルの製造過程を述べる。

第３図ないし第５図（ａ）、　（ｂ）に示したスペーサ
（４）、（４ａ）をその溝（６）面が巻回される超電導
線（１）に対向するように予め支持枠（３）に装着する
。支持枠（３）にも穴（７ａ）が、スペーサの穴（７）
に連通ずるようにあけである。このようにした後、超電
導線（１）を張力を加えながらスペーサの間に巻回し、
超電導コイル（２）を形成する。超電導線（１）として
はモノリシス線、撚線いずれの構造のものでも良いが、
本方式により適しているのは超電導線内に空隙部分が比
較的多くなる交流用の超電導線としてよく使用される撚
線、あるいは撚々線である。

超電導線（１）の表面には第６図に示すように、後に含
浸する樹脂の硬化触媒となる触媒入りの絶縁テープ（８
）を予め巻いておく。この場合、第７図に示すように触
媒入りの絶縁テープは片面のみが触媒入りとなっており
、その触媒入りの片面が超電導線に対向するように巻回
すると効果的である。このような片面のみが触媒入りの
絶縁テープとしては、三弗化ホウ素アミン錯体、三級ア
ミン、イミダゾール、ジシアンジアミドなどの触媒を少
量含有したポリエステル、アラミドなどの不織布または
紙、あるいは集成マイカなどから成る触媒入り層（９）
とポリイミド、ポリエステル、アラミド、ポリエーテル
エーテルケドンなどのフィルム層（１０）の貼合わせ品
が適している。

超電導線（１）を巻き終ったら、ガラス、ケブラーなど
からなる絶縁性の繊維（１１）を多重回巻回し、更にプ
ラスチックフィルムテープを巻いたり、あるいは室温で
硬化するワニスを塗布することによりシール層（１２）
を形成する。このシール層には樹脂を注入するための含
浸口（１３）を形成しておく。

次に例えばエポキシ樹脂、反応性稀釈剤、酸無水物等か
ら成る熱硬化性樹脂（図示せず）を前記含浸口（Ｉ３）
を通して真空加圧含浸する。そのままの状態で、放置し
て前記超電導線表面の絶縁テープ中に含まれる触媒の作
用で、この絶縁テープ間に含浸した樹脂をゲル化させる
。ゲル化を速めるために、加熱してもよい。このとき、
前記溝（６）。

穴（７）等の支持枠、スペーサおよびコイル表面間にで
きる隙間に含浸された樹脂はまだゲル化せず、容易に流
動できる状態に留める。このようにして、絶縁テープ間
に含浸した樹脂がゲル化したら、速やかに前記溝（６）
、穴（７）等の、支持枠、スペーサおよびコイル表面間
にできる隙間に含浸されたまだゲル化していない樹脂を
除去する。この際、超電導線間に含浸していた樹脂は、
絶縁テープ間に含浸した樹脂がゲル化しているため流出
することなく保持される。樹脂を除去するには、熱風を
送り込んだり、吸込んだり、傾けたり、遠心力で吹飛ば
したりなどを単独または併用することによって行う。こ
の際、樹脂を温めて、粘度を下げると除去し易くなる。

然る後、加熱し超電導巻線の空隙部に含浸した樹脂を硬
化させることにより、超電導巻線を樹脂で固め強固に固
定する。

このようにして、冷媒の通路となる空隙を形成する。運
転時は全体を液体ヘリウムのような冷媒に浸漬する。

次に本実施例の作用について述べる。

超電導線（１）に張力を加えた状態で、超電導線（１）
内の隙間（撚線の場合には撚線内の空隙）、超電導線間
の隙間、更には超電導線とスペーサ間の隙間等に樹脂が
含浸され硬化されており、超電導線は強固に固定されて
いるため、電磁力等によって動き難い。従ってワイヤム
ーブメントによるクエンチが起き難い。

また、スペーサに形成された溝や穴に冷媒が流入し、超
電導体を直接冷却するため、効率よく冷却が行われる。

従って万一局所的なりエンチが起きても、迅速に冷却さ
れるため、超電導コイルの全面的なりエンチに発展し難
い。

以上のように本実施例１により得られた超電導コイルは
上述のようにワイヤムーブメントが起き難く、効率よく
冷却が行えるため、クエンチが起き難く、高い電流密度
の超電導コイルとすることができる。

本方法によれば、ウソトメタル等の絶縁上有害な材料を
使用していないので、絶縁上の問題が起きることはない
。

実施例２ 次に第２の実施例について説明する。これは実施例１で
説明した溝（６）や穴（７）にパラフィンワックスを溶
かし込み、後工程でパラフィンワックスを除去する方法
であるので図面は実施例１と共通である。

即ち、第３図、第４図（ａ）、（ｂ）、第５図（ａ）、
（ｂ）に示すように絶縁物から成るスペーサ（４）に予
めｍ（６）および穴（７）に、図示しないがパラフィン
ワックスを加熱して溶かし込み、隙間のないように充填
する。

ここでパラフィンワックスは、炭化水素混合物から成り
、常温で結晶性の固体のものをいう。例えばノルマルパ
ラフィンを主成分とする分子量３００〜５００の炭化水
素混合物（日本石油商品名：パラフィンワックス）や炭
素数３５〜６５程度のイソパラフィンおよびシクロパラ
フィン系炭化水素が主成分で、ノルマルパラフィンは低
い分子量５００〜７００程度の炭化水素化合物（日本石
油商品名二マイクロワックス）などがある。

次に第１図および第２図を用いて超電導コイルの製造過
秘を述べる。

第３図ないし第５図（ａ）、（ｂ）に示したスペーサ（
４）、　（４ａ）をその溝（６）面が巻回される超電導
線（１）に対向するように予め支持枠（３）に装着する
。支持枠（３）にも穴（７）が、スペーサの穴に連結す
るようにあけてあり、この部分にもパラフィンワックス
を予め充填しておく。このようにした後、超電導線（］
）を張力を加えながらスペーサの間に巻回し、超電導コ
イル（２）を形成する。

その後の工程の含浸口（１３）を形成する迄は実施例１
と同様である。

即ち、超電導線（１）としてはモノリシス線、撚線いず
れの構造のものでも良いが、本方式により適しているの
は超電導線内に空隙部分が比較的多くなる交流用の超電
導線としてよく使用される撚線、あるいは撚々線である
。

超電導線（１）の表面には第６図に示すように、後に含
浸する樹脂の硬化触媒となる触媒入りの絶縁テープ（８
）を予め巻いておく。この場合、第７図に示すように触
媒入りの絶縁テープは片面のみが触媒入りとなっており
、その触媒入りの片面が超電導線に対向するように巻回
すると効果的である。このような片面のみが触媒入りの
絶縁テープとしでは、三弗化ホウ素アミン錯体、三級ア
ミン、イミダゾール、ジシアンジアミドなどの触媒を少
量含有したポリエステル、アラミドなどの不織布または
紙、あるいは集成マイカなどから成る触媒入り層（９）
とポリイミド、ポリエステル、アラミド、ポリエーテル
エーテルケドンなどのフィルム層（１０）の貼合わせ品
が適している。

超電導線を巻き終ったら、ガラス、ケブラーなどからな
る絶縁性の繊維（１１）を多重回巻回し、更にプラスチ
ックフィルムテープを巻いたり、あるいは室温で硬化す
るワニスを塗布することによりシール層（１２）を形成
する。このシール層には樹脂を注入するための含浸口（
１３）を形成しておく。

次に例えばエポキシ樹脂、反応性稀釈剤、酸無水物等か
ら成るパラフィンワックスの融点以下の温度では硬化し
ない熱硬化性樹脂（図示せず）を前記含浸口（１３）を
通して真空加圧含浸する。そのままの状態で、放置して
前記超電導線表面の絶縁テープ中に含まれる触媒の作用
で、この絶縁テープ間に含浸した樹脂をゲル化させる。

ゲル化を速めるために、パラフィンワックスの融点以下
の温度で加熱してもよい。このとき、前記パラフィンワ
ックスと、支持枠、スペーサおよびコイル表面間にでき
る隙間に含浸された樹脂はまだゲル化せず、容易に流動
できる状態にある。このようにして、絶縁テープ間に含
浸した樹脂がゲル化したら、速やかに前記パラフィンワ
ックスと、支持枠、スペーサおよびコイル表面間にでき
る隙間に含浸されたまだゲル化していない樹脂をパラフ
ィンワックスの融点よりやや高い温度に加熱することに
より溶出除去する。この際、超電導線間に含浸していた
樹脂は、絶縁テープ間に含浸した樹脂がゲル化している
ため流出することなく保持される。なお、溶出除去の際
、熱風を送り込んだり、吸込んだり、傾けたり、遠心力
で吹飛ばしたりなどを併用することにより容易にパラフ
ィンワックスおよび樹脂を溶出除去できる。

然る後、加熱し超電導巻線の空隙部に含浸した樹脂を硬
化させることにより、超電導巻線を樹脂で固め強固に固
定する。

このようにして、冷媒の通路となる空隙を形成する。運
転時は全体を液体ヘリウムのような冷媒に浸漬する。

次にこの実施例２の作用について述べる。

超電導線（１）に張力を加えた状態で、超電導線（１）
内の隙間（撚線の場合には撚線内の空隙）、超電導線間
の隙間、更には超電導線とスペーサ間の隙間等に樹脂が
含浸され硬化されており、超電導線は強固に固定されて
いるため、電磁力等によって動き難い。従ってワイヤム
ーブメントによるクエンチが起き難い。

また、スペーサに形成された溝や穴に冷媒が流入し、超
電導体を直接冷却するため、効率よく冷却が行われる。

従って万一局所的なりエンチが起きても、迅速に冷却さ
れるため、超電導コイルの全面的なりエンチに発展し難
い。

以上のようにこの実施例２により得られた超電導コイル
は上述のようにワイヤムーブメントが起き難く、効率よ
く冷却が行えるため、クエンチが起き難く、高い電流密
度の超電導コイルとすることができる。

充填材としてパラフィンワックスを使用したため、万一
超電導コイル内に充填材が残留しても絶縁上の問題は起
きない。

また、支持枠に直接パラフィンワックスを充填するので
はなく、スペーサにパラフィンワックスを充填した後、
スペーサを支持枠に装着するので支持枠に直接パラフィ
ンワックスを充填するのが回置な狭い場所のある場合で
も容易に作業ができる。

この実施例２では、溝（６）および穴（７）を形成すべ
き部分の全面にパラフィンワックスを充填すると述べた
が、必要に応し、溝および穴を形成すべき部分の一部に
パラフィンワックスを充填しない状態で、前記実施例２
に記載の方法に従って超電導コイルを製造してもよい。

上記実施例１および２では、ソレノイド巻超電導コイル
について説明したが、他の実施例としてレーストラック
形、鞍形等どのような形状の超電導コイルにも適用でき
る。

また上記の実施例１および２では、超電導線を押えつけ
るのに、繊維を巻き付ける方法を採用したが、例えば、
　ＦＲＰ（ａｌｌｌｌ化プラスチックス）などを超電導
線上に当て、ボルトで締め付けた上ＦＲＰとスペーサ間
をＲＴＶ（室温加硫形シリコーン）などでシールし、予
めＦＲＰに明けられた穴を通して、樹脂を含浸・硬化す
ることもできる。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明によれば、冷媒の通る溝や穴を
塞ぐことなく、超電導線内、超電導線間および超電導線
とスペーサ間に樹脂を含浸・硬化させ超電導フィルを強
固に固定しているため、電磁力等が作用してもワイヤム
ーブメントが起き難い。また前記溝や冷媒を通し、超電
導線を直接冷却し得るので、クエンチが起き難く、また
局所的なりエンチが起きても全面的クエンチに発展し難
い超電導コイルを提供できる。

そして、第１の手段（請求項１）によれば作業が簡単で
あり、また第２の手段（Ｍ求項２）によればパラフィン
ワックスを使用するので若干工数が増すが高信頼性で容
易に作業ができる。また。

本発明はウッドメタル等の絶縁上有害な材料を使用して
いないので、絶縁上の問題が起きないという長所を有し
ている。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第７図は本発明の第１、第２の実施例の方
法による製造過程に共通な部分を示し。 第１図は超電導コイルに樹脂含浸する前の状態を示す縦
断面図、第２図は第１図の斜視図、第３図は第１図のス
ペーサを示す上面図、第４図（ａ）、（ｂ）は第３図の
Ａ−Ａ線に沿う矢視断面図であって、第４図（ａ）は上
面のみに超電導線が接する場合を示し、第４図（ｂ）は
上下面に超電導線が接する場合を示す断面図、第５図（
ａ）は支持枠の右部に装着するスペーサを示す立面図、
第５図（ｂ）は第５図（ａ）の側面図、第６図は触媒入
りの絶縁テープが巻回された超電導線を示す断面図、第
７図は片面のみ触媒入り層を有する絶縁テープを示す断
面図、第８図は従来の製造方法を説明するための超電導
コイルの要部断面斜視図である。 １　超電導線、２　コイル、３・・・支持枠、４．４ａ
・・スペーサ、５・・・空隙、６・・・溝、７・穴、８
・・・触媒入りの絶縁テープ、９・・触媒入り層、１０
・・・フィルム層、１１・・・繊維、１２・・シール層
、１３・・含浸口。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）予め溝および穴を形成したスペーサを介して、後
   に含浸する樹脂の硬化触媒となる触媒入りの絶縁テープ
   が表面に巻かれた超電導線を支持枠に巻回し固定した後
   、前記溝および穴を含めた超電導巻線の空隙部全体に熱
   硬化性樹脂を含浸させ、そのままの状態で前記超電導線
   表面の絶縁テープに含浸した樹脂をゲル化させ、然る後
   前記溝、穴等の、支持枠、スペーサおよびコイル表面間
   にできる隙間に含浸されたまだゲル化していない樹脂を
   除去した後、加熱し超電導巻線の空隙部に含浸した樹脂
   を硬化させることにより、冷媒通路を形成することを特
   徴とする超電導コイルの製造方法。
2. （２）予め溝および穴を形成し、この溝および穴にパラ
   フィンワックスを充填して成るスペーサを介して、後に
   含浸する樹脂の硬化触媒となる触媒入りの絶縁テープが
   表面に巻かれた超電導線を支持枠に巻回し固定した後、
   パラフィンワックスの融点以下の温度で超電導巻線の空
   隙部にパラフィンワックスの融点以下の温度では硬化し
   ない熱硬化性樹脂を含浸させ、そのままの状態で前記超
   電導線表面の絶縁テープに含浸した樹脂をゲル化させ、
   然る後前記パラフィンワックスと、支持枠、スペーサお
   よびコイル表面間にできる隙間に含浸された樹脂を溶出
   除去した後、加熱し超電導巻線の空隙部に含浸した樹脂
   を硬化させることにより、冷媒通路を形成することを特
   徴とする超電導コイルの製造方法。