JPH0613222A - 密巻コイルの製造方法 - Google Patents
密巻コイルの製造方法Info
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- JPH0613222A JPH0613222A JP19316992A JP19316992A JPH0613222A JP H0613222 A JPH0613222 A JP H0613222A JP 19316992 A JP19316992 A JP 19316992A JP 19316992 A JP19316992 A JP 19316992A JP H0613222 A JPH0613222 A JP H0613222A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 超電導マグネットを形成するための超電導コ
イルにおいて、超電導状態時に超電導線材のずれや、ね
じれの発生によるクエンチ現象を防止すると共に、常電
導コイルにおいても同一コイル断面において、磁界強度
の向上をはかる。 【構成】 外表面に絶縁被覆を施した導電性線材を巻回
し得られるコイルにおいて、コイルを形成する導電性線
材の断面形状を六角形にした六角形断面超電導線材に
し、六角形断面超電導線材が互いに接し密巻して形成す
ることを特徴とする密巻コイルの製造方法。
イルにおいて、超電導状態時に超電導線材のずれや、ね
じれの発生によるクエンチ現象を防止すると共に、常電
導コイルにおいても同一コイル断面において、磁界強度
の向上をはかる。 【構成】 外表面に絶縁被覆を施した導電性線材を巻回
し得られるコイルにおいて、コイルを形成する導電性線
材の断面形状を六角形にした六角形断面超電導線材に
し、六角形断面超電導線材が互いに接し密巻して形成す
ることを特徴とする密巻コイルの製造方法。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、超電導線を用いた超電
導コイルや銅線による常電導コイルにおいて、巻線を多
層巻にするコイルの製造方法にあり、特に巻線の際、密
着巻を必要とする超電導コイルや常電導コイルにおける
密巻コイルの製造方法に関するものである。
導コイルや銅線による常電導コイルにおいて、巻線を多
層巻にするコイルの製造方法にあり、特に巻線の際、密
着巻を必要とする超電導コイルや常電導コイルにおける
密巻コイルの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】超電導線材を巻回し形成した超電導コイ
ルからなる超電導マグネットは、優れた磁場発生能力と
高均一性等の利点を生かし、種々の分野で使用されてい
る。その中で高エネルギー物理研究用マグネットや測定
機器用マグネット等では、要求される磁場分布の特殊性
から、複雑な形状で、かつ多層巻線を有する超電導コイ
ルが多く、従来の円形断面、あるいは四角形断面の超電
導線では、巻線時、及び巻線後の個々の線材同士の固定
が弱く、そのため超電導時における巻線状態が不安定と
なり、超電導状態で通電した時に、コイルが作る磁界と
超電導線に流れる電流との相互作用による電磁力から線
材が動いて擾乱が生じやすく、低電流密度で超電導状態
から常電導状態に変移するクエンチが発生する問題があ
った。その対策として、従来円形断面の線材では線を密
巻しても線間に空隙を生ずるため、その空隙を埋めて密
着巻するために樹脂含浸等を行っていた。しかし、この
ような構成によっても極低温冷却時に樹脂にクラックが
発生し、それが線材に電流が流れた時の電磁力による擾
乱の原因になっていた。又、図２にしめすように、円形
断面超電導線材２においては、必然的に生じる線材間の
空隙３により、巻線空間内での超電導線材部分の占める
割合が小さくなることから、コイルの導電部分が占める
有効断面積が低くなり、有効磁界も小さくなるという問
題もあった。
ルからなる超電導マグネットは、優れた磁場発生能力と
高均一性等の利点を生かし、種々の分野で使用されてい
る。その中で高エネルギー物理研究用マグネットや測定
機器用マグネット等では、要求される磁場分布の特殊性
から、複雑な形状で、かつ多層巻線を有する超電導コイ
ルが多く、従来の円形断面、あるいは四角形断面の超電
導線では、巻線時、及び巻線後の個々の線材同士の固定
が弱く、そのため超電導時における巻線状態が不安定と
なり、超電導状態で通電した時に、コイルが作る磁界と
超電導線に流れる電流との相互作用による電磁力から線
材が動いて擾乱が生じやすく、低電流密度で超電導状態
から常電導状態に変移するクエンチが発生する問題があ
った。その対策として、従来円形断面の線材では線を密
巻しても線間に空隙を生ずるため、その空隙を埋めて密
着巻するために樹脂含浸等を行っていた。しかし、この
ような構成によっても極低温冷却時に樹脂にクラックが
発生し、それが線材に電流が流れた時の電磁力による擾
乱の原因になっていた。又、図２にしめすように、円形
断面超電導線材２においては、必然的に生じる線材間の
空隙３により、巻線空間内での超電導線材部分の占める
割合が小さくなることから、コイルの導電部分が占める
有効断面積が低くなり、有効磁界も小さくなるという問
題もあった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、密着多層巻
を必要とする超電導コイルの巻線間の不用な空隙を最小
限にし、又、巻線状態を安定にし、巻線時の作業性、及
び巻線後の個々の線材の固定を強固にし、超電導状態に
おいて巻線が原因となるクエンチ等の擾乱を起こし難く
した超電導マグネットにあり、かつコイルの線材が占め
る有効断面積を円形断面超電導線材を用いたコイルに比
べて、増加させた超電導マグネットを提供することにあ
る。
を必要とする超電導コイルの巻線間の不用な空隙を最小
限にし、又、巻線状態を安定にし、巻線時の作業性、及
び巻線後の個々の線材の固定を強固にし、超電導状態に
おいて巻線が原因となるクエンチ等の擾乱を起こし難く
した超電導マグネットにあり、かつコイルの線材が占め
る有効断面積を円形断面超電導線材を用いたコイルに比
べて、増加させた超電導マグネットを提供することにあ
る。
【０００４】
【課題を解決するための手段】従来の超電導マグネット
用の線材は、一般に断面が円形状のものが多く、そのた
め個々の線材同士は巻線時に相隣合う線材間は線接触と
なっており、線材同士の固定は整列巻の場合でも互いに
線接触で、巻線状態が不安定であった。本発明では超電
導コイルを形成する線材の断面形状を六角形にすること
により、コイルに巻回した時の隣合う夫々の線材同士が
面で接触することにより、線材同士の固定を強固にす
る。更に、線材の形状から線材同士の間の空隙がなくな
り、コイル線材に電流を流した時の有効断面積を増加
し、コイルの単位断面積当りの電流密度を大きくでき、
同一寸法のコイルで比較して大きな磁界が得られる等の
大きな利点を持つ。
用の線材は、一般に断面が円形状のものが多く、そのた
め個々の線材同士は巻線時に相隣合う線材間は線接触と
なっており、線材同士の固定は整列巻の場合でも互いに
線接触で、巻線状態が不安定であった。本発明では超電
導コイルを形成する線材の断面形状を六角形にすること
により、コイルに巻回した時の隣合う夫々の線材同士が
面で接触することにより、線材同士の固定を強固にす
る。更に、線材の形状から線材同士の間の空隙がなくな
り、コイル線材に電流を流した時の有効断面積を増加
し、コイルの単位断面積当りの電流密度を大きくでき、
同一寸法のコイルで比較して大きな磁界が得られる等の
大きな利点を持つ。
【０００５】即ち本発明は、外表面に絶縁被覆を施した
導電性線材を巻回して得られるコイルにおいて、コイル
を形成する導電性線材の断面形状を六角形にし、六角形
の導電性線材が互いに面で接し密巻して形成することを
特徴とする密巻コイルの製造方法である。
導電性線材を巻回して得られるコイルにおいて、コイル
を形成する導電性線材の断面形状を六角形にし、六角形
の導電性線材が互いに面で接し密巻して形成することを
特徴とする密巻コイルの製造方法である。
【０００６】
【作用】超電導マグネットを形成する超電導コイルを巻
回する時、従来は断面形状が円形の円形断面超電導線材
を用いて巻線していたのに対し、断面形状が六角形の六
角形断面超電導線材とし、コイルに形成する時は、互い
に接する線材の六角形の面を密接する構造とすることに
より、円形断面超電導線材を用いてコイルの巻線をする
時に生じていた線のねじれや、線間のすべりを防止し、
又、断面が四角形の線材では密接巻時、線材間に幾らか
の隙間を生じ、コイルが超電導状態になった時の強い電
磁力が作用した時に横すべりを生じる恐れがあるが、断
面が六角形の六角形断面超電導線材を隣合う線材の面を
接して密接巻をしたコイルでは、超電導時の強い電磁力
を生じても線材が動くことはなく、従って、クエンチ現
象も発生しにくい。なお、常電導コイルにおいても、コ
イル断面を１００％利用して電流をコイルに流すことが
できること、又、コイル導体が密接するので電流が流れ
ることによる発熱に対する放熱効果も良好となる。
回する時、従来は断面形状が円形の円形断面超電導線材
を用いて巻線していたのに対し、断面形状が六角形の六
角形断面超電導線材とし、コイルに形成する時は、互い
に接する線材の六角形の面を密接する構造とすることに
より、円形断面超電導線材を用いてコイルの巻線をする
時に生じていた線のねじれや、線間のすべりを防止し、
又、断面が四角形の線材では密接巻時、線材間に幾らか
の隙間を生じ、コイルが超電導状態になった時の強い電
磁力が作用した時に横すべりを生じる恐れがあるが、断
面が六角形の六角形断面超電導線材を隣合う線材の面を
接して密接巻をしたコイルでは、超電導時の強い電磁力
を生じても線材が動くことはなく、従って、クエンチ現
象も発生しにくい。なお、常電導コイルにおいても、コ
イル断面を１００％利用して電流をコイルに流すことが
できること、又、コイル導体が密接するので電流が流れ
ることによる発熱に対する放熱効果も良好となる。
【０００７】
【実施例１】以下に本発明による超電導マグネットを形
成する超電導ソレノイドコイルを適用した一実施例につ
き説明する。この実施例を適用した超電導マグネットの
目標特性は電流値２００Ａで、磁場強度５.８Ｔとなる
ように設計した。図２には従来例の断面円形の円形断面
超電導線材２を用いて多層巻線を行った巻線状態の断面
図を示し、図１に本発明による断面形状が六角形の六角
形断面超電導線材１を用いて多層巻線を行った巻線状態
の断面図を示した。図１に示すように、本発明による断
面形状が六角形の六角形断面超電導線材１を用いて多層
巻コイルを形成した時は、線材間の空隙が全くないのに
対して、図２に示す従来例の断面形状が円形の円形断面
超電導線材２を用いたものでは、多層巻コイルの積層し
た巻線間に多くの線材間の空隙３ができている。この実
験に用いた円形の円形断面超電導線材は直径が０.８ｍ
ｍのものを用いているが、約３０ｍｍ×３０ｍｍ角の中
における空隙は断面形状が六角形の六角形断面超電導線
材を用いた時は０％に対して、円形の円形断面超電導線
材を用いたものでは約９.３％の空隙率になっている
（空隙率は３０ｍｍ×３０ｍｍ角の面積を１００とした
時の隙間の割合）。実験に使用した超電導線材は、本発
明、及び従来例と共に、銅マトリスク型Ｎｂ−Ｔｉ極細
多心線を用いた。本発明と従来例の線材の違いは銅マト
リスク部の断面外形形状であり、内部におけるＮｂ−Ｔ
ｉ極細線の本数は同じで、又、六角形断面超電導線材と
円形断面超電導線材の銅マトリスク部の面積比は１：１
にした。これらの線材を用いて、表面に電気絶縁層を形
成した外径が４０ｍｍの非磁性金属コイルボビンに、内
径４０ｍｍ、外径８４ｍｍ、長さ５５ｍｍにわたり巻数
が１９００回の、表面に電気絶縁被覆膜を形成した断面
形状が六角形の六角形断面超電導線材を巻き、超電導線
を用いたコイルを形成した。同一回数の巻線を行った結
果、巻線の作業性は明らかに本発明による六角形断面超
電導線材を用いた方が良好であった。又、この超電導コ
イルを液体Ｈｅで冷却しながら通電テストを行ったとこ
ろ、本発明による超電導コイルは、目標値２００Ａの電
流を流しても全く異常が認められなかった。従来例にお
いては、徐々に電流を上げていった結果、１４０Ａの電
流でクエンチを起こした。これは、本発明によるコイル
の製造方法が線材間の固定力を強くするために、大電流
を流した時に生じるコイルが作る磁界と、コイルを形成
する巻線に流れる電流との相互作用による電磁力が線材
に作用していても、個々の線材の動きが完全に固定され
ていることにより擾乱を極めて起こし難くしているため
である。従来例の円形断面超電導線材を用いた超電導コ
イルにおいては、線材間の固定が不安定なために、電磁
力により擾乱が発生しクエンチを起こしている。又、従
来例の円形断面超電導線材を用いて巻線した超電導コイ
ルを樹脂含浸して、前記と同様に通電試験を行った結
果、１６０Ａの電流でクエンチを起こした。この試料の
断面を顕微鏡で観察した結果、樹脂断面部に少量のクラ
ックが発生していた。以上のことから、本発明による六
角形断面超電導線材の超電導コイルを用いると、従来の
円形断面超電導線材を用いた超電導コイルに発生してい
た擾乱を大幅に防止し、超電導特性が極めて安定化し得
ることが明らかになった。なお、本発明による超電導線
の断面形状が六角形の六角形断面超電導線材を用いた超
電導コイルでは、コイル線材が占める有効断面積が大き
く取れるという点と、巻線の作業性が容易になるという
点において、本発明は超電導コイルに限らず常電導コイ
ルにも適用できるのは、いうまでもない。
成する超電導ソレノイドコイルを適用した一実施例につ
き説明する。この実施例を適用した超電導マグネットの
目標特性は電流値２００Ａで、磁場強度５.８Ｔとなる
ように設計した。図２には従来例の断面円形の円形断面
超電導線材２を用いて多層巻線を行った巻線状態の断面
図を示し、図１に本発明による断面形状が六角形の六角
形断面超電導線材１を用いて多層巻線を行った巻線状態
の断面図を示した。図１に示すように、本発明による断
面形状が六角形の六角形断面超電導線材１を用いて多層
巻コイルを形成した時は、線材間の空隙が全くないのに
対して、図２に示す従来例の断面形状が円形の円形断面
超電導線材２を用いたものでは、多層巻コイルの積層し
た巻線間に多くの線材間の空隙３ができている。この実
験に用いた円形の円形断面超電導線材は直径が０.８ｍ
ｍのものを用いているが、約３０ｍｍ×３０ｍｍ角の中
における空隙は断面形状が六角形の六角形断面超電導線
材を用いた時は０％に対して、円形の円形断面超電導線
材を用いたものでは約９.３％の空隙率になっている
（空隙率は３０ｍｍ×３０ｍｍ角の面積を１００とした
時の隙間の割合）。実験に使用した超電導線材は、本発
明、及び従来例と共に、銅マトリスク型Ｎｂ−Ｔｉ極細
多心線を用いた。本発明と従来例の線材の違いは銅マト
リスク部の断面外形形状であり、内部におけるＮｂ−Ｔ
ｉ極細線の本数は同じで、又、六角形断面超電導線材と
円形断面超電導線材の銅マトリスク部の面積比は１：１
にした。これらの線材を用いて、表面に電気絶縁層を形
成した外径が４０ｍｍの非磁性金属コイルボビンに、内
径４０ｍｍ、外径８４ｍｍ、長さ５５ｍｍにわたり巻数
が１９００回の、表面に電気絶縁被覆膜を形成した断面
形状が六角形の六角形断面超電導線材を巻き、超電導線
を用いたコイルを形成した。同一回数の巻線を行った結
果、巻線の作業性は明らかに本発明による六角形断面超
電導線材を用いた方が良好であった。又、この超電導コ
イルを液体Ｈｅで冷却しながら通電テストを行ったとこ
ろ、本発明による超電導コイルは、目標値２００Ａの電
流を流しても全く異常が認められなかった。従来例にお
いては、徐々に電流を上げていった結果、１４０Ａの電
流でクエンチを起こした。これは、本発明によるコイル
の製造方法が線材間の固定力を強くするために、大電流
を流した時に生じるコイルが作る磁界と、コイルを形成
する巻線に流れる電流との相互作用による電磁力が線材
に作用していても、個々の線材の動きが完全に固定され
ていることにより擾乱を極めて起こし難くしているため
である。従来例の円形断面超電導線材を用いた超電導コ
イルにおいては、線材間の固定が不安定なために、電磁
力により擾乱が発生しクエンチを起こしている。又、従
来例の円形断面超電導線材を用いて巻線した超電導コイ
ルを樹脂含浸して、前記と同様に通電試験を行った結
果、１６０Ａの電流でクエンチを起こした。この試料の
断面を顕微鏡で観察した結果、樹脂断面部に少量のクラ
ックが発生していた。以上のことから、本発明による六
角形断面超電導線材の超電導コイルを用いると、従来の
円形断面超電導線材を用いた超電導コイルに発生してい
た擾乱を大幅に防止し、超電導特性が極めて安定化し得
ることが明らかになった。なお、本発明による超電導線
の断面形状が六角形の六角形断面超電導線材を用いた超
電導コイルでは、コイル線材が占める有効断面積が大き
く取れるという点と、巻線の作業性が容易になるという
点において、本発明は超電導コイルに限らず常電導コイ
ルにも適用できるのは、いうまでもない。
【０００８】
【実施例２】同一断面積内で従来の円形断面超電導線材
と、本発明による六角形断面超電導線材を用いて常電導
コイルを作製した。その時の電流値と発生磁場の関係を
図３に示した。これによると、本発明の線材の断面積と
することにより、明らかに従来例と比較して、単位断面
積においてコイル線材の有効断面積が向上することか
ら、電流値に対する発生磁場の値が一割程度大きくなっ
ている。
と、本発明による六角形断面超電導線材を用いて常電導
コイルを作製した。その時の電流値と発生磁場の関係を
図３に示した。これによると、本発明の線材の断面積と
することにより、明らかに従来例と比較して、単位断面
積においてコイル線材の有効断面積が向上することか
ら、電流値に対する発生磁場の値が一割程度大きくなっ
ている。
【０００９】
【発明の効果】以上述べたごとく、本発明による断面形
状が六角形の六角形断面超電導線材、あるいは断面形状
が六角形の通常の線材を用い、多層巻を必要とする超電
導コイル、常電導コイルを形成することにより、コイル
巻線断面の不用な空隙を最小限にし、又、巻線は線材間
が面で接するので巻線状態を安定化させ、巻線時の作業
性、及び巻線後の個々の線材の固定を大きく強固にし、
超電導状態においてクエンチ現象を起し難くする超電導
マグネット、更にコイル線材の有効断面積を増加させる
という面で常電導マグネットにも適用でき、高性能な特
性を有する電磁石の提供が可能となった。
状が六角形の六角形断面超電導線材、あるいは断面形状
が六角形の通常の線材を用い、多層巻を必要とする超電
導コイル、常電導コイルを形成することにより、コイル
巻線断面の不用な空隙を最小限にし、又、巻線は線材間
が面で接するので巻線状態を安定化させ、巻線時の作業
性、及び巻線後の個々の線材の固定を大きく強固にし、
超電導状態においてクエンチ現象を起し難くする超電導
マグネット、更にコイル線材の有効断面積を増加させる
という面で常電導マグネットにも適用でき、高性能な特
性を有する電磁石の提供が可能となった。
【図１】本発明による断面形状が六角形の線材を用いて
多層巻線を行ったコイル断面の正面図。
多層巻線を行ったコイル断面の正面図。
【図２】従来例の断面形状が六角形の線材を用いて多層
巻線を行った巻線状態のコイル断面の正面図。
巻線を行った巻線状態のコイル断面の正面図。
【図３】常電導コイルによる従来の円形断面線材と、六
角形断面線材を用いた時の同一断面寸法を持つコイルの
電流値と磁場との関係を示す特性図。
角形断面線材を用いた時の同一断面寸法を持つコイルの
電流値と磁場との関係を示す特性図。
１ 六角形断面超電導線材 ２ 円形断面超電導線材 ３ 線材間の空隙
Claims (1)
- 【請求項１】 外表面に絶縁被覆を施した導電性線材を
巻回して得られるコイルにおいて、コイルを形成する導
電性線材の断面形状を六角形にし、六角形の導電性線材
が互いに面で接し密巻して形成することを特徴とする密
巻コイルの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19316992A JPH0613222A (ja) | 1992-06-25 | 1992-06-25 | 密巻コイルの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19316992A JPH0613222A (ja) | 1992-06-25 | 1992-06-25 | 密巻コイルの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0613222A true JPH0613222A (ja) | 1994-01-21 |
Family
ID=16303446
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19316992A Pending JPH0613222A (ja) | 1992-06-25 | 1992-06-25 | 密巻コイルの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0613222A (ja) |
-
1992
- 1992-06-25 JP JP19316992A patent/JPH0613222A/ja active Pending
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