JPH06151168A - 超電導マグネットおよびその製造方法 - Google Patents

超電導マグネットおよびその製造方法

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JPH06151168A
JPH06151168A JP30362392A JP30362392A JPH06151168A JP H06151168 A JPH06151168 A JP H06151168A JP 30362392 A JP30362392 A JP 30362392A JP 30362392 A JP30362392 A JP 30362392A JP H06151168 A JPH06151168 A JP H06151168A
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JP
Japan
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superconducting
pancake
coil
coils
superconducting coil
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JP30362392A
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English (en)
Inventor
Kengo Okura
健吾 大倉
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Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 超電導コイルの冷却が容易で超電導コイルの
巻線の劣化のない信頼性の高い超電導マグネットを提供
する 【構成】 各々が高温超電導線材をパンケーキ状に巻装
してなる複数のパンケーキコイル12がボビン17の胴
部17cにてこの胴部17cと同軸に積層されるととも
に熱シールド23により断熱されて真空容器中24中に
収容されてなる超電導コイル13を備える。この超電導
コイル13に冷凍機25により冷却されるコールドヘッ
ド26を熱結合させている。上記超電導コイル13は、
積層された上記パンケーキコイル12がその間に介在す
るガラス繊維強化シート22により一体に接着されてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、リニアモータやDCモ
ータ等の超電導モータや高エネルギー物理学の分野で用
いられる加速器用の各種マグネット等に用いられる超電
導マグネットおよびその製造方法に関し、より詳しく
は、極低温冷凍機を用いて固体熱伝導により超電導コイ
ルを冷却する超電導マグネットおよびその製造方法に関
する。
【0002】
【従来の技術】一般に、超電導マグネットを構成する超
電導コイルを極低温まで冷却するには、液体ヘリウムや
液体窒素中に超電導コイルを浸漬して、超電導コイルを
極低温に冷却する方式と、極低温冷凍機を用いて超電導
コイルに熱的に結合させたコールドヘッドを冷却し、こ
のコールドヘッドの固体熱伝導により超電導コイルを極
低温に冷却する方式とがある。
【0003】極低温冷凍機を用いた従来の超電導マグネ
ットの一例を図5に示す。この超電導マグネット1は、
銅(Cu)製の熱シールド2により熱伝導が遮断された
真空容器3中に収容されてなる超電導コイル4を備え、
この超電導コイル4に冷凍機5により冷却されるコール
ドヘッド6を、超電導コイル4の銅(Cu)製の巻線の
ボビン7のフランジ7aに熱結合させてなるものであ
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来の
超電導マグネット1では、上記超電導コイル4は、電磁
力補強のため、全体を樹脂含浸することが一般に行われ
ている。しかし、このように、全体を樹脂含浸すると、
樹脂は熱伝導率が低いので、超電導コイルを極低温に冷
却するのに長い時間を要したり、超電導コイル4が完全
に冷却されずに、冷却途中で温度が飽和し、超電導コイ
ル4に超電導が発生する温度にまで冷却されないという
問題があった。
【0005】また、含浸により超電導コイル4に形成さ
れる樹脂層と超電導コイルを形成している線材との低温
での熱膨張率差が大きく、超電導コイル4の線材が劣化
するといった問題もあった。
【0006】本発明の目的は、超電導コイルの冷却が容
易で超電導コイルの巻線の劣化のない信頼性の高い超電
導マグネットを提供することである。
【0007】本発明のいま一つの目的は、樹脂含浸工程
が不要で製作が容易な超電導マグネットの製造方法を提
供することである。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1にかかる発明は、各々が高温超電導線材を
パンケーキ状に巻装してなる複数のパンケーキコイルが
ボビンの胴部にてこの胴部と同軸に積層されるとともに
熱シールドされた真空容器中に収容されてなる超電導コ
イルを備え、この超電導コイルに冷凍機により冷却され
るコールドヘッドを熱結合させてなる超電導マグネット
であって、上記超電導コイルは、積層された上記パンケ
ーキコイルがその間に介在するガラス繊維強化の樹脂シ
ートにより一体に接着されたものであることを特徴とし
ている。
【0009】上記いま一つの目的を達成するため、請求
項2にかかる発明は、各々が高温超電導線材をパンケー
キ状に巻装してなる複数のパンケーキコイルがボビンの
胴部にてこの胴部と同軸に積層されるとともに熱シール
ドされた真空容器中に収容されてなる超電導コイルを備
え、この超電導コイルに冷凍機により冷却されるコール
ドヘッドを熱結合させてなる超電導マグネットの製造方
法であって、上記パンケーキコイルの積層に際し、ガラ
ス繊維に半硬化樹脂を付与してなるシートを間にして上
記パンケーキコイルを積層した後、上記半硬化樹脂を硬
化させて複数の上記パンケーキコイルを一体化するよう
にしたことを特徴としている。
【0010】
【発明の作用および効果】本発明によれば、樹脂を付与
したガラス繊維からなるガラス繊維強化のシートがパン
ケーキコイルの間に介装されてパンケーキコイルが一体
に接着されているので、シートがガラス繊維により強化
され、樹脂のみに比較してパンケーキコイルを高強度に
接着することができ、しかもシートは熱膨張率の小さい
ガラス繊維の存在により熱膨張率の大きい樹脂の割合が
小さくなり、パンケーキコイルの巻線が電磁力で劣化し
たり、あるいは樹脂の熱膨張率によりパンケーキコイル
が劣化することがなくなる。
【0011】また、パンケーキコイルの間に介在するシ
ートは厚みが薄く、良好な熱伝導性を有しているので、
パンケーキコイルの熱はコールドヘッドに効率よく伝達
され、超電導コイルを短時間で、確実に極低温に冷却す
ることができる。
【0012】さらに、本発明によれば、パンケーキコイ
ルの間に介在するシートの厚みが薄いので、超電導コイ
ルを構成するパンケーキコイルの積層密度が高くなり、
超電導マグネットの高電流密度化および高磁界化を達成
することができる。
【0013】さらにまた、本発明によれば、パンケーキ
コイルの樹脂含浸工程が不要となり、超電導マグネット
の製造が容易になり、超電導マグネットの製造に要する
時間も短縮される。
【0014】
【実施例】以下に、添付の図面を参照して本発明の実施
例を説明する。本発明にかかる超電導マグネットの一実
施例を図1に示す。
【0015】上記超電導マグネット11は、複数のパン
ケーキコイル12,12,…により構成される超電導コ
イル13を備える。各パンケーキコイル12は、図3に
示すように、巻枠14に2本のテープ状の高温超電導線
材15,16をパンケーキ状に巻装した、いわゆるダブ
ルパンケーキ巻きのものである。
【0016】上記パンケーキコイル12は、図1に示す
ように、たとえば銅(Cu)等の熱伝導性の良好な材料
からなるボビン17のフランジ17a,17bの間の胴
部17cにて、この胴部17cと同軸に積層される。
【0017】上記パンケーキコイル12の積層は次のよ
うに行われる。すなわち、図2に示すように、上記パン
ケーキコイルの間に電気絶縁性を有する半硬化樹脂を付
与したガラス繊維からなるシート18を挟み、上記ボビ
ン17の筒部17cにこの胴部の一端側からパンケーキ
コイル12を外嵌させて、上記ボビン17の一つのフラ
ンジ部17aの上にパンケーキコイル12を積層する。
【0018】パンケーキコイル12の上記積層後、ボビ
ン17のいま一つのフランジ部16bを胴部17cに外
嵌させて、締付け治具19により、2つのフランジ部1
7a,17bの間に、上記パンケーキコイル12とシー
ト18との積層体21とを挟み込んで締め付ける。な
お、この積層体21と上記2つのフランジ部17a,1
7bとの間にも、上記シート18が介装される。
【0019】この状態で、全体を熱処理し、パンケーキ
コイル12の間でシート18の半硬化の上記樹脂を硬化
させてパンケーキコイル12を一体に接着する。これに
より、パンケーキコイル12の間に介在する半硬化の樹
脂は、上記ガラス繊維により強化されたガラス繊維強化
シート22(図1参照)となる。このガラス繊維強化シ
ート22の厚さはたとえば、0.2mmt以下になるよ
うに、上記積層体21の締付け力が設定される。そし
て、各パンケーキコイル12は、その高温超電導線材1
5,16の巻装端のジョイント部15a,16a(図3
参照)にて接続される。
【0020】上記超電導コイル15,16は、図1に示
すように、図5において説明した超電導マグネット1と
同様に、銅(Cu)製の熱シールド23により熱伝導が
遮断された真空容器24中に収容される。この超電導コ
イル13のボビン17のフランジ部17aには、冷凍機
25により冷却されるコールドヘッド26を熱結合させ
ている。
【0021】このような構成であれば、パンケーキコイ
ル12の間に、樹脂を付与したガラス繊維からなるガラ
ス繊維強化シート22が介在し、このガラス繊維強化シ
ート22によりパンケーキコイル12が一体に接着され
るので、樹脂のみに比較して、パンケーキコイル12は
高い強度で接着される。また、上記ガラス繊維強化シー
ト22は熱膨張率の小さいガラス繊維の存在により熱膨
張率の大きい樹脂の割合が小さくなり、パンケーキコイ
ル12が電磁力で劣化したり、あるいは樹脂の熱膨張率
によりパンケーキコイル12が劣化することがなくな
る。さらに、パンケーキコイル13の間に介在するガラ
ス繊維強化シート22は厚みが0.2mmt以下と薄
い。これにより、パンケーキコイル12の熱はコールド
ヘッド26に効率よく伝達され、超電導コイル13を短
時間で、極低温に容易に冷却することができるばかりで
なく、超電導コイル13を構成するパンケーキコイル1
2の積層密度が高くなり、超電導マグネット11の高電
流密度化および高磁界化を達成することができる。さら
にまた、パンケーキコイル12の樹脂含浸が不要である
ので、超電導マグネット11の製造に要する時間も短縮
される。
【0022】次に、図1の超電導マグネット11の試験
例について説明する。試験条件は、以下の通りである。
【0023】(超電導コイル形状) コイル内径 … 20mmφ コイル外形 … 50mmφ 高さ … 45mmφ 巻線形状 … ダブルパンケーキ巻 パンケーキコイル数 … 4個 (線材) BiPb系銀シース線 長さ … 28m(7m×4) 断面積 … 0.24mm×2.7mm (冷凍機) 冷凍能力 … 20K 6W GM(ギフォード・マクマホン)方式 (シート) シート厚 … 0.15mmt 樹脂 … エポキシ系樹脂 熱処理条件 … 摂氏160度で30分 (冷却温度) 30K
【0024】この試験条件において、超電導マグネット
11の発生磁場は1Tで、通電電流は56Aであり、図
4に示すように、ほぼ超電導コイルの線材Icラインと
一致するところまで、コイル電流が流れることを確認し
た。なお、超電導コイル13の冷却に要した時間は、約
3時間であった。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明にかかる超電導マグネットの一実施例
の構造を示す説明図である。
【図2】 本発明にかかる超電導マグネットの製造方法
の説明図である。
【図3】 図1の超電導マグネットの超電導コイルを構
成しているパンケーキコイルの説明図である。
【図4】 本発明にかかる超電導マグネットの試験結果
を示すグラフである。
【図5】 従来の超電導マグネットの構造を示す説明図
である。
【符号の説明】
11 超電導マグネット 12 パンケーキコイル 13 超電導コイル 14 巻枠 15 高温超電導線材 15a ジョイント部 16 高温超電導線材 16a ジョイント部 17 ボビン 17a フランジ部 17b フランジ部 17c 胴部 18 シート 19 締付け治具 21 積層体 22 ガラス繊維強化シート 23 熱シールド 24 冷凍機 26 コールドヘッド

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 各々が高温超電導線材をパンケーキ状に
    巻装してなる複数のパンケーキコイルがボビンの胴部に
    てこの胴部と同軸に積層されるとともに熱シールドされ
    た真空容器中に収容されてなる超電導コイルを備え、こ
    の超電導コイルに冷凍機により冷却されるコールドヘッ
    ドを熱結合させてなる超電導マグネットであって、 上記超電導コイルは、積層された上記パンケーキコイル
    がその間に介在するガラス繊維強化の樹脂シートにより
    一体に接着されたものであることを特徴とする超電導マ
    グネット。
  2. 【請求項2】 各々が高温超電導線材をパンケーキ状に
    巻装してなる複数のパンケーキコイルがボビンの胴部に
    てこの胴部と同軸に積層されるとともに熱シールドされ
    た真空容器中に収容されてなる超電導コイルを備え、こ
    の超電導コイルに冷凍機により冷却されるコールドヘッ
    ドを熱結合させてなる超電導マグネットの製造方法であ
    って、 上記パンケーキコイルの積層に際し、ガラス繊維に半硬
    化樹脂を付与してなるシートを間にして上記パンケーキ
    コイルを積層した後、上記半硬化樹脂を硬化させて複数
    の上記パンケーキコイルを一体化するようにしたことを
    特徴とする超電導マグネットの製造方法。
JP30362392A 1992-11-13 1992-11-13 超電導マグネットおよびその製造方法 Pending JPH06151168A (ja)

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