JPH05152118A

JPH05152118A - 超電導マグネツトの製造方法および超電導マグネツトの含浸剤含浸装置

Info

Publication number: JPH05152118A
Application number: JP31484791A
Authority: JP
Inventors: Shunji Yamamoto; 俊二山本
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1991-11-28
Filing date: 1991-11-28
Publication date: 1993-06-18

Abstract

(57)【要約】【目的】クエンチ電流が高いクエンチしにくい超電導
マグネットの製造方法およびその超電導マグネットの含
浸剤含浸装置を得る。【構成】含浸容器４３ｂ内にある超電導マグネット４
５に樹脂４４を注入、含浸する際に、モータ４を回転さ
せて、回転シャフト１によって伝達された回転力によ
り、超電導マグネットを高速回転しながら樹脂含浸を行
う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、超電導状態が破れに
くい超電導特性が安定した超電導マグネットの製造方法
およびその超電導マグネットの含浸剤含浸装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】図１５は例えば実開平２−１４６８０６
号公報に示された従来の超電導マグネットの含浸剤含浸
装置の一例を示す構成図であり、図において、４１は真
空容器、４２は真空容器４１内を真空にするための真空
ポンプ、４３は真空容器４１内に設けられた含浸容器、
４４は含浸剤である樹脂、４５は含浸容器４３内に収め
られる超電導マグネット、４６はゲージポート、４７は
Ｕ字形状の樹脂移送管、４９はコンプレッサ、５０は真
空容器４１を閉じるための蓋、５１は樹脂４９の入った
樹脂容器、５２は樹脂移送管４７に取付けられた第１バ
ルブ、５３は樹脂容器５１と真空容器４１とを接続する
配管に取付けられた第２バルブ、５４はコンプレッサ４
９と樹脂容器５１とを接続する配管に取付けられた第３
バルブである。

【０００３】次に、動作について説明する。含浸作業を
行うには、まず第２バルブ５３のみ開の状態で真空ポン
プ４２を運転して、真空容器４１および樹脂容器５１を
真空引きし、樹脂容器５１内の樹脂４４の脱気・脱泡、
および超電導マグネット４５の巻線間の排気を行う。続
いて、第２バルブ５３を閉じて、第１バルブ５２を開い
て、樹脂容器５１から樹脂移送管４７で樹脂４４を含浸
容器４３中に移す。樹脂４４は超電導マグネット４５の
巻線間に浸透していく。

【０００４】次に、加圧工程に入る。加圧時には第２バ
ルブ５３を開けて、コンプレッサ４９からの圧縮空気
を、樹脂容器５１を経由して真空容器４１に送り、真空
容器４１内を２〜３ｋｇｆ／ｃｍ² 程度の一定圧力に保
持した状態で、超電導マグネット４５の巻線間の樹脂４
４を硬化させて含浸の一連の作業が完了となる。

【０００５】含浸によって得られる効果は、巻線の超電
導導体のわずかな動きを抑制することである。電流密度
をＪ（Ａ／ｍ² ）、超電導導体に垂直に加わる磁界をＢ
（Ｔ）として、液体ヘリウム温度４．２Ｋにおいてどの
程度の動きまで、抑制せねばならないかを以下に見積っ
てみる。密巻された超電導導体に加わる電磁力が摩擦力
を上まわり、導体がｄだけ動いたとすると、超電導導体
は単位体積当たり、ＢＪｄ（Ｎ／ｍ³ ）の仕事を受け
る。この仕事が摩擦熱になると考えられるので、超電導
導体の単位体積当たりの熱容量をＣｐ［Ｊ／（ｍ³ ・
ｋ）］とすれば、断熱状態下での超電導体の温度上昇Δ
θは Δθ ＝ＢＪｄ／Ｃｐ（ｋ）で与えられる。超電導導体の大部分が銅として、Ｃｐ〜
０．９×１０³Ｊ／（ｍ³ ・Ｋ）を用いると、例えばＢ
＝６Ｔ、Ｊ＝２×１０⁸ Ａ／ｍ² 、ｄ＝１μｍとする
と、 ΔＱ＝１．３３（Ｋ）すなわち、超電導導体がわずか１μｍ動いても、１．３
Ｋ温度上昇する。通常の超電導マグネットの温度余裕は
３Ｋ以下であり、そのために超電導導体の動きはわずか
２μｍ程度しか許容されない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来の超電導マグネッ
トの含浸剤含浸装置は以上のように構成されているの
で、真空に対するガスのコンダクタンスが極めて悪く
て、巻線間の排気が十分行なえず、また樹脂４４を超電
導マグネット４５内へ浸透させる際に、浸透距離の長い
巻線間の深奥部、例えば巻枠８の中心付近や巻線が巻回
されてなる超電導コイルの断面中心付近の樹脂４４の含
浸を十分に行うことができなかった。そのため、巻線の
超電導導体の動きを数μｍ以下に抑制するのは極めて困
難であるなどの課題があった。

【０００７】この発明は、上記のような課題を解消する
ためになされたもので、巻線の数μｍのオーダーのわず
かな動きを励磁中に抑制でき、クエンチ電流値が高い高
安定な超電導マグネットの製造方法およびその超電導マ
グネットの含浸剤含浸装置を得ることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明に係る請求項１
の超電導マグネットの製造方法は、超電導コイルに巻枠
を中心に回転力を与え、回転しながら含浸剤を超電導コ
イル中に含浸したものである。

【０００９】この発明に係る請求項２の超電導マグネッ
トの製造方法は、含浸剤通過孔を有する巻枠に巻線を巻
回してなる超電導コイルに巻枠を中心に回転力を与え、
回転しながら含浸剤を超電導コイルに含浸したものであ
る。

【００１０】この発明に係る請求項３の超電導マグネッ
トの製造方法は、巻枠に巻線を巻回してなる超電導コイ
ルに巻枠の軸線方向に震動を加えたものである。

【００１１】この発明に係る請求項４の超電導マグネッ
トの製造方法は、巻枠に巻線を巻回してなる超電導コイ
ルに巻枠の軸線方向に震動を加えながら震動と同方向に
圧縮手段により前記超電導コイルに圧縮力を加えたもの
である。

【００１２】この発明に係る請求項５の超電導マグネッ
トの製造方法は、巻枠に巻線を巻回してなる超電導コイ
ルに巻枠の軸線方向に震動を加えながら超電導コイルに
含浸剤を含浸させたものである。

【００１３】この発明に係る請求項６の超電導マグネッ
トの製造方法は、巻枠に巻線を巻回してなる超電導コイ
ルに巻枠の軸線方向に震動および圧縮力を加えながら含
浸剤を超電導コイルに含浸させたものである。

【００１４】この発明に係る請求項７の超電導マグネッ
トの含浸剤含浸装置は、真空容器と、この真空容器内に
設けられ含浸剤が入るとともに超電導マグネットを収納
する含浸容器と、この含浸容器に連結され含浸容器を回
転させる回転手段とを備えたものである。

【００１５】この発明に係る請求項８の超電導マグネッ
トの含浸剤含浸装置は、真空容器と、この真空容器内に
設けられ含浸剤が入るとともに超電導マグネットを収納
する含浸容器と、この含浸容器に連結され含浸容器に巻
枠の軸線方向に震動を加える震動手段とを備えたもので
ある。

【００１６】この発明に係る請求項９の超電導マグネッ
トの含浸剤含浸装置は、真空容器と、この真空容器内に
設けられ含浸剤が入るとともに超電導マグネットを収納
する含浸容器と、超電導マグネットに接続された交流電
源とを備えたものである。

【００１７】この発明に係る請求項１０の超電導マグネ
ットの含浸剤含浸装置は、真空容器と、この真空容器内
に設けられ含浸剤が入るとともに超電導マグネットを収
納する含浸容器と、この含浸容器に接続された超音波発
振装置とを備えたものである。

【００１８】

【作用】この発明に係る請求項１および請求項２の超電
導マグネットの製造方法においては、超電導マグネット
および含浸剤は遠心力を受けるので、超電導コイルは励
磁中に受けるローレンツ電磁力相当の力を受けた使用状
態の位置に超電導コイルが固定されて含浸される。

【００１９】この発明に係る請求項３ないし請求項６の
製造方法においては、超電導マグネットは軸線方向に加
震されるので、超電導コイルの巻線は局所的に極小のポ
テンシャル位置に配置され、超電導コイルのクエンチ電
流が最初から高くなる。

【００２０】この発明に係る請求項７の超電導マグネッ
トの含浸剤含浸装置はにおいては、回転手段により超電
導マグネットおよび含浸剤に遠心力を加えるので、超電
導コイルが励磁中に受けるローレンツ電磁力相当の力を
受けた使用状態の位置に超電導コイルを固定して含浸剤
を含浸する。

【００２１】この発明に係る請求項８ないし請求項１０
の超電導マグネットの含浸剤含浸装置においては、超電
導マグネットを軸線方向に加震するので、超電導コイル
の巻線を局所的に極小のポテンシャル位置に配置し、超
電導コイルのクエンチ電流が最初から高くなる。

【００２２】

【実施例】

実施例１．以下、この発明の一実施例を図について説明
する。図１において、１は回転シャフトで、回転シャフ
ト１の矢印は回転シャフト１の回転方向を示す。２は回
転シャフト１と真空容器４１との間に耐真空回転軸受と
して取り付けられた真空軸受、３はモータ４とシャフト
１とを連結するカップリング、５はモータ４を固定する
架台、６は樹脂容器５１を蓋５０に吊り下げるためのつ
り棒である。４３ｂは超電導マグネット４５を包み込む
ように設置された第２含浸容器である。１０は装置のお
かれた床面である。

【００２３】図２はこの発明の超電導マグネット４５に
樹脂４４を含浸させる際の手順を示すフローチャートで
ある。

【００２４】図３および図４において、７は超電導コイ
ル、８はこの超電導コイル７の巻線が巻回されている巻
枠、９はこの巻枠８を貫通する小孔である。

【００２５】図１に示す超電導マグネット４５の含浸剤
含浸装置を用いて超電導コイル７に樹脂４４を含浸させ
る手順を、図２のフローチャートを用いて説明する。含
浸作業を行う前の脱気・脱泡作業は従来技術と同様であ
る。まず真空ポンプ４２により、真空容器４１と樹脂容
器５１とを真空引きし、樹脂容器５１内の樹脂４４の脱
気・脱泡を行うと共に超電導マグネット４５の巻線間の
排気を行う。第２含浸容器４３ｂと超電導マグネット４
５との間には隙間が設けてあるので、巻線間の排気を十
分に行うことができる。

【００２６】続いて、この発明特有の操作に入る。回転
シャフト１とともに回転手段を構成するモータ４を回転
させるとモータ４とカップリング３で結合された回転シ
ャフト１が回転し、このシャフト１に固定された第２含
浸容器４３ｂと超電導マグネット４５とが回転する。超
電導マグネット４５を回転させた状態で、巻線間の追加
排気を行なう。超電導マグネット４５の回転により巻線
である超電導導体の位置がわずかに移動するので、巻線
間の隙間の状態が変わり、巻線間の排気は一層十分に行
える。超電導マグネット４５の回転を定常回転にした状
態で第１バルブ５２を開いて、樹脂容器５１に溜めてあ
る樹脂４４を超電導マグネット４５に送り込む。超電導
マグネット４５は回転状態にあるので、超電導コイル７
間に入った樹脂４４は遠心力により超電導コイル７の外
方向に押し流されていくが、第２含浸容器４３ｂによっ
て樹脂４４の流れはくい止められ、第２含浸容器４３ｂ
の内壁までいっぱいに樹脂４４をつめる。余分についた
樹脂４４は離型剤や離型シートによってマグネット完成
時に容易に除去できる。超電導マグネット４５の回転は
定常回転速度を維持し続けており、含浸に必要な樹脂４
４は樹脂容器５１から順次追加されていく。樹脂４４が
超電導マグネット４５内に十分含浸された状態になった
ところで、真空ポンプ４２を停止して真空容器４１の真
空引きをやめ、第３バルブ５４をあけて、コンプレッサ
４９から圧縮空気を真空容器４１に送り込む。真空容器
１内を一定圧力（２〜３Ｋｇ／ｃｍ² ）に保持しながら
超電導マグネット４５の巻線間の樹脂４４を加熱硬化さ
せる。

【００２７】上記一連の作業中、超電導マグネット４５
は一定回転速度で回転し続けている。超電導マグネット
４５内の樹脂４４が固化したところで真空容器４１から
超電導マグネット４５を取り出し、超電導マグネット４
５のまわりについた余分な樹脂４４を除去する。樹脂４
４を除去したい部分には、含浸作業に入る前に、離型シ
ートや離型剤を塗布しておけばよく、この部分では樹脂
は接着しないので、一連の作業の後に容易に樹脂４４を
外すことができる。第２含浸容器４３ｂの内面、超電導
マグネット４５の外径側、内径側、上部、下部等超電導
マグネット４５の周囲全体などには、離型シートや離型
剤が必要である。

【００２８】実施例２．上記の実施例では、超電導マグ
ネット４５の回転開始を樹脂４４の注入前、回転停止を
樹脂４４の固化後としたが、超電導マグネット４５の回
転は樹脂容器５１内の樹脂４４の脱気・脱泡後樹脂４４
を含浸容器４３内に注入した後回転を開始してもよい。
この場合には、超電導マグネット４５は最初静止してい
るので、従来の含浸方式と全く同一の状態が初期状態と
なり、この状態に更にこの発明の効果が加えられる。

【００２９】実施例３．また、上記実施例では、超電導
マグネット４５の回転速度は一定としたが、含浸作業途
中において回転速度を変化させてもよい。例えば回転速
度を速くしたり遅くしたり時間的に繰返して変化させる
と、超電導マグネット４５を形成する超電導コイルの超
電導導体に加わる遠心力が変化する。そのために、超電
導導体間のすき間の大きさが繰り返して変化するので、
樹脂４４がコイルのわずかなすき間にも十分うまく含浸
できる特段の効果がある。

【００３０】実施例４．また、超電導マグネット４５の
種類は何であってもよい。例えば超電導マグネット４５
の超電導導体を巻回するときに、５〜４０Ｋｇ／ｍｍ²
程度の高い巻テンションで巻線を巻回するＮｂＴｉ製な
ど合金系超電導マグネット４５でもよいし、巻テンショ
ンをほとんど加えることのできないＮｂ₃ Ｓｎなどの化
合物系超電導マグネットでもよい。さらに、イットリウ
ム系やビスマス系、タリウム系などの酸化物超電導導体
であってもよい。巻テイションをほとんど加えられない
超電導マグネット４５の場合には含浸開始時に超電導コ
イルがゆるんだ状態にあるので、超電導導体が適当な位
置にある。この状態のものをこの発明を用いて、遠心力
によって超電導マグネット４５の外径側に巻線である超
電導導体を揃えた状態で含浸すると、超電導マグネット
４５が励磁中に受けるローレンツ電磁力を既に受けた状
態に超電導導体が位置しており、励磁中に巻線が微動す
ることがほとんどなく、この発明の効果は極めて大き
い。この場合、含浸作業中の超電導マグネット４５の回
転速度は、超電導マグネット４５が受けるローレンツ電
磁力と同程度の遠心力を発生させるまでする必要はな
く、わずかな低回転速度でも十分効果がある。

【００３１】実施例５．また、含浸を行う際に超電導マ
グネット４５は遠心力を受けているので、超電導コイル
７の内径または中心付近に、超電導コイル７の巻線に直
接通じるような小孔９をつけておくと樹脂４４がスムー
ズに流れる。超電導マグネット４５は通常ステンレスや
ガラスエポキシ樹脂（ＧＦＲＰ）などの巻枠８上に巻線
されるので、この巻枠８の内径側や中心内面に図３およ
び図４に示すように巻枠８を貫通する小孔９をあけてお
く。これにより樹脂４４が小孔９を通ってコイル内の層
間などの隙間に極めて容易に流入できる。この発明では
流入初期の樹脂４４の流れは、マグネット４５の内径側
から外径側に向うものである。

【００３２】次に、図１に示す超電導マグネット４５の
製造装置の回転速度について説明する。超電導コイル７
の一例を図５に寸法および座標を入れて示す。座標原点
は超電導コイル７の中心である。以下に超電導コイル７
および超電導コイル７の巻線に用いた超電導導体の仕様
を示す。

【００３３】超電導コイル仕様内径２ａ₁ φ ５０ｍｍ外径２ａ₂ φ１００ｍｍ高さ２ｂ８０ｍｍコイル平均電流密度ｉ２００Ａ／ｍｍ² 外部磁界Ｂｅ３Ｔ（別のマグネットによる
発生磁界）

【００３４】超電導導体仕様種類Ｎｂ₃ Ｓｎ導体断面０．５ｍｍ×１ｍｍ（矩形導体）通電電流Ｉ１４３Ａ

【００３５】αおよびβを下式のように定義する。以下
の計算には外部磁界Ｂｅは含まない

【００３６】α＝ａ₂ ／ａ₁ β＝ｂ／ａ₁

【００３７】この超電導コイル７の中心磁界Ｂｏは、超
電導工学（電気学会通信教育会著、１９８８年５月電気
学会発行改訂版）Ｐ１４８によれば、

【００３８】

【数１】

【００３９】中心磁界Ｂｏに対する超電導コイル７内の
最高磁界Ｂｍの比は、同じく超電導工学によれば、Ｂｍ
／Ｂｏ＝１．４であり、Ｂｍ＝１１．１（Ｔ）となる。
超電導導体に加わる磁界が最も強い部分が、超電導特性
を維持（すなわちクエンチさせない）するためには厳し
いので、以下超電導コイル７のＢｍ部分について考察す
る。超電動コイル７内の磁界分布は超電導コイル７内径
側から外径側に向って直線的に低下して、外径よりわず
かに内面側で０になり、超電導コイル７外径上でわずか
に逆符号となる。従って、超電導コイル７内には平均的
にはＢｍ／２が加わっている。従って、超電導コイル７
の半径方向外側（図５中でｒ方向）に加わる平均的なロ
ーレンツ電磁力Ｆ_L は、

【００４０】Ｆ_L ＝Ｉ ×（Ｂｍ／２＋Ｂｅ）＝１４３（５．５＋３）＝１２２１Ｎ／ｍ

【００４１】上記のローレンツ電磁力Ｆ_L と同等の遠心
力を超電導コイル７最外周で発生させるために必要な遠
心力を求める。遠心力Ｆｍは質量をｍ、質量ｍの回転半
径ｒ₀ 、回転周波数をｆとすると

【００４２】Ｆｍ＝ｍｒ₀ （２πｆ）²

【００４３】Ｆ_L ＝Ｆｍとおいて、コイルの回転周波数
ｆを求めると、

【００４４】

【数２】

【００４５】超電導導体の単位長当りの質量は、導体全
体を銅の密度と仮定すると、

【００４６】ｍ＝０．５ ×１０^-6 × １ × ８９００＝０．００４４５Ｋｇ

【００４７】遠心力の最も大きいコイルの最外周ｒ₀ ＝
０．１ｍにおいてｆを求める。

【００４８】

【数３】

【００４９】すなわち、モータ４によって、１分間に１
２９００回転の回転力を与えれば、ローレンツ電磁力と
同等の遠心力が与えられる。但し、Ｆ_L ＝Ｆｍではな
く、Ｆ_L ＞Ｆｍの場合にも、効果がわずかに減少する
が、上記と同様の作用がある。すなわち、本発明の効果
は、Ｆ_L ＝Ｆｍの場合は当然のことながら、この値を中
心とした広い範囲に及んでいるといえる。

【００５０】実施例６．次に、震動方式に関する一連の
発明について、図６〜図８を用いて説明する。図６にお
いて、１１はモータ４の軸受側に取り付けられた偏心ピ
ン、１２は両端を偏心ピン１１とシャフト受け１３とに
よって連結されたクランクシャフト、１４は超電導マグ
ネット４５をボルトナット１７によって固定する台座、
１５は超電導マグネット４５を引張り上げるウエイトバ
ランスバネ、１６はシャフト受け１３のガイド、１７は
超電導マグネット４５を台座１４に固定するボルトナッ
トである。

【００５１】上記実施例では、偏心ピン１１、クランク
シャフト１２とともに震動手段を構成するモータ４を回
転させると、偏心ピン１１の作用でクランクシャフト１
２が上下に動き、ガイド１６内のシャフト受け１３が上
下震動するので、このシャフト受け１３と一体の台座１
４と、ボルトナット１７によって台座に固定された超電
導マグネット４５は激しく上下に震動する。超電導マグ
ネット４５のものは、数１０〜数１００Ｋｇの重量物で
あるので、ウエイトバランスバネ１５により上方に吊り
上げる力を加えておき、わずかに下方に重量が加わって
いる状態を保っておく。モータ４の回転により、超電導
マグネット４５の超電導コイル７は上下に激しく揺すら
れて、超電導コイル７の巻線位置がポテンシャルの最も
低い位置に落ちついていく。

【００５２】実施例７．図７において、２５は超電導マ
グネット４５の上下両面に取り付けられた一対のマグネ
ット固定台、２６は上下のマグネット固定台２５を連結
し、シャフト受け１３に連結するための固定ボルトナッ
ト、２７はマグネット固定台２５の下部に設置され超電
導マグネット４５を水平方向に移動するためのローラで
ある。実施例６では超電導マグネット４５を上下に震動
させたが、このものの場合には、モータ４の回転によ
り、マグネット固定台２５に固定されたマグネット４５
はローラ２７によって摺動台２８上を水平往復運動す
る。

【００５３】実施例８．図８において、３１ａ、３１ｂ
は各々外プレス枠および内プレス枠であり、巻枠のない
超電導マグネット４５を囲むように取り付けられてい
る。３２は内プレス枠３１ｂの上部に切られた雄ネジに
螺着されたネジリングであり、バネ３３とこのバネ３３
が取り付けられたバネ台３４とは、このバネリング３２
と外プレス枠３１ａとの間に挟み込まれている。

【００５４】図８に示す実施例は、超電導マグネット４
５の巻枠８の構造が、外プレス枠引３１ａと、内プレス
枠引３１ｂとに分割され、クランクシャフト１２の動き
によるマグネット４５の上下加震中に、超電導マグネッ
ト４５を主軸方向に圧縮する圧縮手段として、バネ３３
により強力な圧力で超電導マグネット４５を圧縮したも
のである。震動中の超電導導体の安定配位への動きによ
り、超電導マグネット４５の軸方向の寸法は徐々に短く
なってきている。プレス枠を２つに分けたことによりこ
の寸法短縮を容易に吸収できる。他の構造は、図６と同
一である。

【００５５】図９は超電導導体を用いて全く同一形状の
２個の超電導マグネット４５を製作し、巻線の巻テンシ
ョンのみを変えた場合のクエンチ電流の違いを示す図で
ある。白丸は巻線の巻テンションが４Ｋｇ／ｍｍ² の場
合、黒丸は同じく２０ｋｇ／ｍｍ² の場合である。図９
のデータは液体ヘリウムで４．２ｋに冷却され超電導状
態になっている２個の超電導コイル７に電流を通電し
て、超電導状態が破れるクエンチ電流Ｉｑを実測したと
きの値である。まず、巻線の巻テンション４Ｋｇ／ｍｍ
² と低いテンションで巻かれた超電導マグネットは、１
回目の試験ではわずか７００Ａ位の通電電流でクエンチ
して超電導が破れた。しかし、試験回数が進むにつれク
エンチ電流が急激に増大し、超電導マグネット４５の超
電導特性が改善されている。これに対して、巻テンショ
ンが２０Ｋｇ／ｍｍ² と高いテンションで巻かれている
マグネットの方は、第１回目の試験からクエンチ電流が
８４０Ａと高く、その後クエンチ試験回数が増しても、
クエンチ電流はあまり増加しない。

【００５６】クエンチ電流が励磁回数と共に増大するの
はトレーニング効果といい、以下のように説明できる。
超電導マグネット４５を励磁すると、超電導導体の固定
の最も弱い所で導体が数μｍ以上動いて超電導マグネッ
ト４５が局所的に温度上昇しクエンチする。その後は超
電導導体２０の位置が落ちつきやすい所に落ち着くので
この部分の弱点は解消される。次に励磁すると、クエン
チ電流は上昇し、二番目の弱点の所で線が動きクエンチ
する。すると、この部分の弱点も解消されるので、３回
目の励磁では更にクエンチ電流が上昇する。このよう
に、トレーニングすることによって、超電導マグネット
４５の運転電流を定格値にもっていくことができる。適
切に設計製作された超電導マグネット４５ではトレーニ
ング効果は超電導マグネット４５を常温に戻して再冷却
してもその効果は残っている。

【００５７】巻テンションが低い超電導マグネット４５
の場合には、超電導導体２０はわずかな電磁力でも動き
易い。すなわち、摩擦力により平衡ではあるが、不安定
な位置にある超電導導体がポテンシャル最小の安定な位
置にクエンチによって移動するのである。図９の実験結
果の更に着目すべき点は、巻テンションが低いマグネッ
トの方が最終的なクエンチ電流が高いことである。すな
わち、トレーニング効果によって超電導導体２０を大き
く移動させた方がクエンチ電流が上昇する。巻テンショ
ンが高い場合には、超電導導体２０の受ける摩擦力が大
きいため、最適配位になるまでに数多くのクエンチが必
要であるが、現実的には数多くの試験はできないので、
最適配置まで至らずに試験をやめることになってしま
う。

【００５８】図１０はトレーニング効果の説明図であ
り、２０は枠８に巻回されている円形断面の超電導導
体、Ｌはローレンツ電磁力のベクトル、ｎは巻テンショ
ンベクトルＦであり、このベクトルの巻枠８に接する面
に対する接線成分Ｆ_H と法線成分Ｆ_V である。また図中
のＰは、超電導導体２０が巻枠８に接する面を表わして
いる。

【００５９】図１０では巻枠８上に巻かれた超電導導体
２０を１本だけ示している。最初、導体は点Ｐで巻枠８
と接している。巻枠８の表面には制作上の誤差により数
μｍ程度以上のうねりがあり、Ｐ点では巻枠８のうねり
の山と超電導導体２０の中心下面とが接しており、両者
は平衡状態にある。超電導マグネット４５を励磁すると
超電導導体２０に電流が流れ、超電導マグネット４５の
対称中心面以外では、超電導マグネット４５の発生する
磁界の磁力線が傾いているので、ローレンツ電磁力は径
方向外向きにＦ_L1、軸方向中心向きの圧縮方向にＦ_L2が
働く。Ｆ_L2の大きさがＰ点の静止摩擦力以上になると超
電導導体２０はＦ_L2により横方向に移動する。今、Ｆ_L2
のために微小変位ｄだけ移動して点Ｐで接するようにな
ったとすると、巻枠８の表面がななめになっているため
巻テンションベクトルｎは巻枠８の面方向にＦ_H なる力
を受けている。そのためＰ点においてはＦ_H とＦ_L2が働
き、この両者の和が静止摩擦力よりも大きければ、超電
導導体２０は、Ｓ点までいっきに移動して最小ポテンシ
ャルの低い安定した状態に達する。Ｓ点から更にＳ′点
に移動しようとしても、導体２０を元の位置に押し戻す
方向に力Ｆ_H が作用して安定配位となる。超電導マグネ
ットに軸線方向に加震させた場合にも、超電導導体２０
は上記トレーニング効果と同じ挙動を示し、超電導導体
２０は安定位置に配置される。

【００６０】実施例９．図１１に示す実施例は、震動含
浸方式の超電導マグネット４５の製造装置である。図１
１において３５は上，下に伸縮自在のベローズであり、
その他の符号は既に説明された実施例と同一である。

【００６１】基本操作は図１に示した回転含浸方式と同
一である。図１２のフローチャート図を用いて動作を説
明すると超電導マグネット４５および真空容器、樹脂容
器の脱気・脱泡後、モータ４を駆動して超電導マグネッ
ト４５の上下加震を開始する。加震が定常状態になった
ところで、第１バルブ５２を開いて樹脂４４を超電導マ
グネット４５に注入する。この間超電導マグネット４５
は加震され続けている。樹脂４４の注入完了後にコンプ
レッサ４９より加圧する操作は図１と同様である。十分
加圧ができた時点でモータ４を停止し加震を止める。こ
の状態で超電導マグネット４５内の樹脂４４の固化を行
う。固化が十分行われたあとの操作も図１と同じであ
る。

【００６２】この樹脂４４注入中の加震動作により超電
導導体が震動し超電導マグネット４５の巻線間の狭い隙
間内に樹脂４４がスムーズに流れこみ、従来数μｍ程度
の小さな隙間には詰められなかった樹脂４４は、一様に
くまなく注入できた。すなわち、超電導マグネット４５
がこすれ合いながらわずかに揺れ動く摺動作用により、
極めて小さな隙間やくぼみにも樹脂４４がゆきわたった
といえる。

【００６３】実施例１０．上記の実施例では超電導マグ
ネット４５の震動のために、モータ４などの機械的な装
置を用いたが、図１３に示すような超電導マグネット４
５とリード３７により接続された交流電源３６を用いて
もよい。交流電源３６は１０〜１０００Ｈｚ程度の電源
であり、マグネット４５の含浸中に電源から交流電流が
通電されている。電流が交流のため超電導導体２０に加
わるローレンツ電磁力Ｆ_L1，Ｆ_L2が時間的に変化して、
超電導コイル７の超電導導体２０の伸びが時間的に変化
するので、あたかも超電導コイル７を震動させているこ
とと同等の効果がある。

【００６４】実施例１１．更に、図１４に示すように、
超電源発振装置３８に電気的に接続された超音波槽３９
の中に超電導マグネット４５を入れて樹脂含浸してもよ
い。超音波震動により、コイル層間のわずかなすき間に
も十分樹脂に浸透してゆき、堅固な樹脂含浸が達成でき
た。

【００６５】ここで説明した震動含浸法は、遠心力など
が加わることはないので、ソレノイド形状ではなく例え
ばレーストラック形状、あるいはレーストラック全体が
ある曲率で曲げられたものなど、遠心力が加わった場合
にはコイル形状が変形してしまう恐れのある複雑な形状
のコイルに適用できる特筆すべき点がある。

【００６６】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、超電導マグネットを回転させながら含浸することに
より、超電導コイルのローレンツ電磁力があらかじめ加
わった状態の位置に超電導コイルの超電導導体を固定し
て含浸できるので、コイル励磁によってローレンツ電磁
力を受けた際に含浸剤との間に余分な応力が加わらな
い。

【００６７】また、含浸剤が遠心力で圧迫されるので、
含浸剤中の脱気・脱泡が十分行えると共に、遠心力の作
用により、含浸剤が巻線間のすみずみまで十分浸透でき
る。

【００６８】また、巻枠におけた小穴を樹脂が通過でき
るので、巻線間に含浸剤が入りこめないデッドスペース
を皆無にできる。

【００６９】また、超電導マグネットを加震することに
より、超電導導体が、位置ポテンシャルが局所的に極小
の位置に配置されるので、トレーニングがほとんどなく
励磁初回からクエンチ電流が高く、励磁回数を多くとる
ことによる試験費用の増大することがない。

【００７０】また、加震中に樹脂含浸できるので、クエ
ンチ電流が極めて高い超電導マグネットが得られる。

【００７１】また、加浸中に巻枠を通してコイル部に圧
力を加えることができ、位置ポテンシャルが極所的に極
小配置となると共に、超電導マグネットの軸線方向の圧
力により超電導導体を十分固定できたクエンチ電流の高
い超電導マグネットを得ることができる。

【００７２】また、加震中に含浸剤を含浸できるので、
クエンチ電流が極めて高い超電導マグネットが得られ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例による超電導マグネットの
含浸剤含浸装置の構成図である。

【図２】この発明の超電導マグネットの製造のフローチ
ャート図である。

【図３】この発明の超電導マグネットの斜視図である。

【図４】図３の超電導マグネットの側断面図である。

【図５】この発明の定量解析のためのモデル超電導マグ
ネットの断面側面図である。

【図６】この発明の一実施例による超電導マグネットの
加震装置の構成図である。

【図７】この発明の他の実施例による超電導マグネット
の加震装置の構成図である。

【図８】この発明のさらに他の実施例による超電導マグ
ネットの加震装置の構成図である。

【図９】試験回数とクエンチ電流の関係を示す図であ
る。

【図１０】トレーニング効果を説明するための、要部拡
大断面図である。

【図１１】この発明の他の実施例による超電導マグネッ
トの含浸剤含浸装置を示す構成図である。

【図１２】図１１の超電導マグネットの含浸剤含浸装置
を用いて超電導マグネットに樹脂を含浸する手順を示す
フローチャート図である。

【図１３】この発明のさらに他の実施例による超電導マ
グネットの含浸剤含浸装置を示す構成図である。

【図１４】この発明の他の実施例による超電導マグネッ
トの含浸剤含浸装置を示す構成図である。

【図１５】従来の超電導マグネットの含浸剤含浸装置を
示す構成図である。

【符号の説明】

１回転シャフト２真空軸受３カップリング４モータ９小孔１１偏心ピン１２クランクシャフト１３シャフト受け３１ａ外プレス枠３１ｂ内プレス枠３６交流電源３８超音波発振装置４１真空容器４３ｂ第２含浸容器４５超電導マグネット

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】巻枠に巻線を巻回してなる超電導コイル
に前記巻枠を中心に回転力を与え、回転しながら含浸剤
を前記超電導コイル中に含浸したことを特徴とする超電
導マグネットの製造方法。
【請求項２】含浸剤通過孔を有する巻枠に巻線を巻回
してなる超電導コイルに前記巻枠を中心に回転力を与
え、回転しながら含浸剤を前記超電導コイル中に含浸し
たことを特徴とする超電導マグネットの製造方法。
【請求項３】巻枠に巻線を巻回してなる超電導コイル
に前記巻枠の軸線方向に震動を加えたことを特徴とする
超電導マグネットの製造方法。
【請求項４】巻枠に巻線を巻回してなる超電導コイル
に前記巻枠の軸線方向に震動を加えながら震動と同方向
に圧縮手段により前記超電導コイルに圧縮力を加えたこ
とを特徴とする超電導マグネットの製造方法。
【請求項５】巻枠に巻線を巻回してなる超電導コイル
に前記巻枠の軸線方向に震動を加えながら前記超電導コ
イルに含浸剤を含浸させたことを特徴とする超電導マグ
ネットの製造方法。
【請求項６】巻枠に巻線を巻回してなる超電導コイル
に前記巻枠の軸線方向に震動および圧縮力を加えながら
含浸剤を前記超電導コイルに含浸をさせたことを特徴と
する超電導マグネットの製造方法。
【請求項７】真空容器と、この真空容器内に設けられ
含浸剤が入るとともに巻枠に巻線を巻回してなる超電導
マグネットを収納する含浸容器と、この含浸容器に連結
され含浸容器を回転させる回転手段とを備え、前記回転
手段により前記含浸容器を回転させ前記超電導マグネッ
トに遠心力を加え、この状態で含浸剤を含浸させるよう
になっていることを特徴とする超電導マグネットの含浸
剤含浸装置。
【請求項８】真空容器と、この真空容器内に設けられ
含浸剤が入るとともに巻枠に巻線を巻回してなる超電導
マグネットを収納する含浸容器と、この含浸容器に連結
され含浸容器に前記巻枠の軸線方向に震動を加える震動
手段とを備え、前記震動手段により前記含浸容器内の前
記超電導マグネットに電動を加え、この状態で含浸剤を
含浸させるようになっていることを特徴とする超電導マ
グネットの含浸剤含浸装置。
【請求項９】真空容器と、この真空容器内に設けられ
含浸剤が入るとともに巻枠に巻線を巻回してなる超電導
マグネットを収納する含浸容器と、前記超電導マグネッ
トに接続された交流電源とを備え、前記超電導マグネッ
トを含浸剤で浸漬した状態で前記交流電源からの交流電
流を前記超電導マグネットに流し超電導マグネットに含
浸剤を含浸させるようになっていることを特徴とする超
電導マグネットの含浸剤含浸装置。
【請求項１０】真空容器と、この真空容器内に設けら
れ含浸剤が入るとともに巻枠に巻線を巻回してなる超電
導マグネットを収納する含浸容器と、この含浸容器に接
続された超音波発振装置とを備え、前記超電導マグネッ
トを含浸剤で浸漬した状態で前記超音波発振装置を作動
させ前記超電導マグネットを加震させ、この状態で超電
導マグネットに含浸剤を含浸させるようになっているこ
とを特徴とする超電導マグネットの含浸剤含浸装置。