JPH065416A

JPH065416A - 超電導コイル巻線装置

Info

Publication number: JPH065416A
Application number: JP4160707A
Authority: JP
Inventors: Yasuo Suzuki; 保夫鈴木; Naoki Maki; 直樹牧; Nobuhiro Hara; 伸洋原; Kiyoshi Yamaguchi; 潔山口
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1992-06-19
Filing date: 1992-06-19
Publication date: 1994-01-14

Abstract

(57)【要約】【構成】超電導コイル１Ａの製作は、超電導線６の性能
を保護しながら巻線する。超電導線６に異常な応力が加
わると性能が低下してしまう。そこで超電導線材ボビン
２をコイル巻回側ボビン１の巻回中の位置に合わせて、
上下あるいは左右に動かして常に、すでに巻線した超電
導線１Ａに平行に進入して巻回する。【効果】超電導コイル巻線部分に張力を加え、さらに加
圧ロールで圧力を加えて強固に隙間をなくす巻線を行な
い、熱収縮と電磁力に対し超電導線が動かないように強
固に巻線すると、超電導コイルの性能が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は超電導線を用いて巻回さ
れる超電導コイル巻線装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】超電導コイル巻線装置は、超電導コイル
巻回側ボビンとこのボビンを取付けた固定架台，超電導
線を巻線した線材ボビンとこのボビンを固定する固定架
台ならびに線材に張力を加える装置で構成されている。
超電導線は張力を加える装置を介して超電導コイルが密
に堅く巻回される。しかし、超電導線の進行方向と挿入
方向が異なると、超電導線に損傷を与えて臨界電流性能
を低下させる大きな問題が生じる。超電導線の損傷を軽
減するために、超電導コイル巻線装置と線材巻線ボビン
の間を長くし、中間に張力を加える装置を組合わせて線
材の挿入角度のずれ幅を小さくして、臨界電流性能の低
下を防止する方法が用いられる。しかし、この方法では
巻線スペースが大きくなるとともに、線材ボビン側の状
況管理が困難となる別の問題が生じる。この条件で巻回
された超電導コイルは、巻線間に微少隙間が発生し、極
低温中で高い高磁力を受けた場合は、コイル状に巻線さ
れた超電導線が動いて摩擦発熱が起こり、臨界電流性能
を低下させる。この巻線装置の例として特開昭60−1738
07号公報が挙げられる。この方法によれば、軸方向加圧
ロールと径方向加圧ロールが一体化されているために、
加圧ロールが超電導線を加圧するときの当たり面は、線
径の違いと軸方向側の加圧面が真横から当たらず、軸方
向面の電気的絶縁層の破損と加圧力のバランスに問題が
ある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の超電導コイル巻
線装置の架台は、コイル巻回ボビンと超電導線材ボビン
ともに固定式で、超電導コイル巻回側ボビンの巻回中の
位置と超電導線材ボビンの送り出し位置が巻線状態の超
電導線に平行にならない構造なので、超電導線がこすれ
る等の不具合が生じる。この動作は、両ボビンの位置に
より度々繰り返される。この時、電気絶縁層の破損や超
電導線の性能に損傷が起こり、臨界電流性能が低下す
る。さらに超電導コイルの巻線間に隙間ができ、超電導
線が動いてクエンチ（超電導破壊）する重大な問題があ
った。

【０００４】本発明の目的は、超電導線の損傷を軽減し
臨界電流性能の低下を防止できる超電導コイル巻線装置
を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】超電導線材ボビンは、前
後，上下あるいは左右に動かして、すでに巻回の済んだ
コイル巻回側ボビンの超電導線に対し、コイル巻回側ボ
ビン巻回中の超電導線が平行に指定した角度で挿入する
構造にする。さらに巻回中には張力を連続的に加わるよ
うにし、その張力を連続して測定する。この方法により
超電導線に損傷を与えることもなく、高い張力を加えコ
イル巻回側ボビンに高密度に巻回することができる。す
なわち、巻回した超電導線が励磁中に動くことがないの
で、このような手段を用いれば、上記発明の目的は達成
される。

【０００６】

【作用】超電導コイル性能を向上させるためには、超電
導線の損傷を無くすことが必要である。そこで超電導線
材ボビンの巻線構造は、巻絞まりによる超電導線の損傷
を防ぐために一層毎に巻崩れ防止材を用いて、直接張力
を加えられる。超電導線の入射角度はコイル巻回側ボビ
ンの巻回位置に合わせ、超電導線材ボビンを前後あるい
は、上下あるいは左右に動かし、損傷を受けることがな
いように作用する。したがって超電導線に損傷を与える
こともなく、超電導コイルを巻回することができる。す
なわち、超電導コイル性能を向上させる作用がある。

【０００７】

【実施例】本発明の実施例を図１に示す。超電導コイル
１Ａを巻回するコイル巻回側ボビン１は固定架台４で支
持されている。超電導線２Ａが巻線されている超電導線
材ボビン２は、前後あるいは上下、あるいは左右に移動
することができる架台５で支持されている。コイル巻回
側ボビン１と超電導線材ボビン２の間に働く巻回中の張
力を測定する装置３が取付けられている。超電導コイル
１Ａの軸方向は加圧ロールＹ（図３参照）で押しつけて
密に堅く巻回する。軸方向の巻回位置は超電導線の巻回
数の増加と共に連続的に平行移動する。巻回位置の移動
と連動して軸方向加圧ロールも加圧したままで平行移動
する。

【０００８】一方、超電導線材ボビン２から送り出され
る超電導線６は、（６,６′,６″）の範囲を平行移動
し、異常な応力集中の発生を防止する構造にしている。
超電導コイル１Ａは、図２に示すように巻層数の増加に
よって外径が巻き太りする。この巻き太りにより超電導
線３の上下方向の挿入角度が変化し、精密な加圧巻線作
業に障害が発生する。この障害を防ぐために、線材ボビ
ン架台５に取付けている線材固定シャフト７は、上下移
動機構７，７′を保持し超電導線の進入角度を６，
６′′′へと移動することができる。すなわち、超電導
線２Ａは、巻回される超電導コイル１Ａの径方向と軸方
向の巻回位置に合わせて上下（６，６′′′），左右
（６，６′，６″）に移動し、常に指定した挿入角度で
挿入することができる。さらに外径方向は、図１のＸ
１，Ｘ２の２個の外径加圧ロールで圧力を加え、密に堅
く巻線することができる構造で（図４参照）ある。な
お、図３に軸方向加圧ロールの構造を示す。図４に軸方
向加圧ロールと径方向加圧ロールの構造を示す。

【０００９】〈実験例１〉この装置を用いて外径寸法が
幅２mm×厚さ１.３mm で銅比３の超電導線を、超電導線
材ボビンに巻崩れ防止材を入れて巻回した。この超電導
線を用いて、コイル巻回側ボビン長４００mm，巻回胴径
１２０mm，巻回中の張力を５kgf を連続して加え、この
張力を連続して測定しながら巻線した。巻線層数２５層
を軸方向加圧ロールＹを用いて巻線した。軸方向加圧ロ
ールＹは径方向加圧ロールＸ１，Ｘ２の間を左右に平行
移動し、軸方向加圧の向きを１層毎変更しながら巻線を
した。軸方向加圧を加えた状態で、さらに径方向加圧も
同時に加えて、超電導線材側ボビンを前後あるいは上下
あるいは左右に動かしながら巻線をおこなった。この軸
方向加圧ロールの上下方向のベアリングのがたは０.３m
m 以下に調節した。その結果、軸方向の巻回数は２１０
回で各層とも均等に巻線できた。径方向の寸法は約１８
０mmであった。コイル両側のフランジ近傍はやや巻き太
りが確認され１８２mmあった。このコイルをSUS304ステ
ンレスワイヤ２mmを用いて５層のバインドを巻線した。
その後、液体ヘリウムで浸漬冷却して励磁試験を行なっ
た。その結果コイルの負荷曲線上で短尺特性の値まで２
回の励磁試験で到達した。この巻線装置の巻線法を確認
をする意味で、もう１個コイルを製作し、巻線の方法と
性能を比較検討することにした。

【００１０】〈実験例２〉上記コイルと同一条件に合う
よう超電導線の寸法及びコイル巻線ボビン寸法は同一に
した。巻回中の張力は５kgf とした。超電導線の軸方向
押しつけ力は腕力で加圧する程度で、径方向の加圧は加
えずに自由な巻線をおこなった。その結果、軸方向には
巻回数１９０〜１９２回巻回され、径方向は１８５mmで
あった。巻回数の減少と外径の巻き太りが確認できた。
バインドは上記と同じSUS304ステンレスワイヤ２mmを用
いて５層のバインドを巻回した。このコイルを液体ヘリ
ウムで浸漬冷却して励磁試験を行なった。その結果コイ
ルの負荷曲線上で短尺超電導特性の４５％〜８０％まで
ばらつき１０回の励磁試験を必要とした。このように実
験１と実験２の結果からも明らかなように、加圧ロール
を用いると巻回数は２７５回多く、巻線外径は５mm小さ
くできる高密度のコイルを製作できることが分かる。

【００１１】

【発明の効果】本発明の超電導コイル巻線装置を用いて
製作した超電導コイルは、超電導線の挿入角度の調整に
より超電導線に損傷も加わらず性能低下もない。さら
に、加圧ロールによって巻線間と巻線層間が密に堅く巻
線され高密度のコイルができている。すなわち、電磁力
が加わっても超電導線が動くことがないので、超電導コ
イルの励磁性能を大幅に向上させる効果がある。

【００１２】さらに、今回製作した超電導コイル巻線装
置では、超電導線材ボビン側を移動する構造としたが、
超電導線材ボビンを固定して、コイル巻回側ボビンを動
かして巻回し超電導コイルを製作することもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の加圧ロール及び平行移動を示
した説明図。

【図２】本発明の実施例の上下移動方向を示した説明
図。

【図３】本発明の実施例の軸方向加圧を示した説明図。

【図４】本発明の実施例の軸方向加圧及び径方向加圧ロ
ールによる軸方向ロールの高さ調節を示した説明図。

【符号の説明】

１…コイル巻回側ボビン、２，２′，２″…超電導線材
ボビン、３，３′…張力測定装置、４…固定架台、５，
５，５″…移動架台、６…超電導線、６，６′，６″…
超電導線の平行移動、６，６′′′…超電導線の進入角
度。

フロントページの続き (72)発明者山口潔茨城県日立市久慈町4026番地株式会社日立製作所日立研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】超電導線材ボビンに巻線した超電導線と前
記超電導線をコイル巻回側ボビンに巻回して超電導コイ
ルを製作する工程において、前記超電導線がすでに巻回
されたコイルに平行になるようにしたことを特徴とする
超電導コイル巻線装置。
【請求項２】超電導線材ボビンに巻線した超電導線と前
記超電導線をコイル巻回側ボビンに巻回して超電導コイ
ルを製作する工程において、前記超電導線材ボビンを上
下あるいは前後あるいは左右方向に動かすことを特徴と
する超電導コイル巻線装置。
【請求項３】超電導線材ボビンに巻線した超電導線と前
記超電導線をコイル巻回側ボビンに巻回して超電導コイ
ルを製作する工程において、超電導線材ボビンを上下，
前後，左右方向に組み合わせて動かすことを特徴とする
超電導コイル巻線装置。
【請求項４】超電導線材ボビンに巻線した超電導線と前
記超電導線をコイル巻回側ボビンに巻回して超電導コイ
ルを製作する工程において、前記コイル巻回ボビンを上
下あるいは前後あるいは左右方向に動かすことを特徴と
する超電導コイル巻線装置。
【請求項５】超電導線材ボビンに巻線した超電導線と前
記超電導線をコイル巻回側ボビンに巻回して超電導コイ
ルを製作する工程において、前記コイル巻回ボビンを上
下，前後，左右方向に組み合わせて動かすことを特徴と
する超電導コイル巻線装置。
【請求項６】請求項１，２，３，４または５において、
前記超電導線材ボビンに巻かれた超電導線の一層毎ある
いは複数層毎に巻崩れ防止材を入れた超電導コイル巻線
装置。
【請求項７】請求項１，２，３，４，５または６におい
て、前記線材ボビンとコイル巻回ボビンが指定した張力
を加えた状態で前後，上下，左右方向に移動できる超電
導コイル巻線装置。
【請求項８】請求項１，２，３，４，５，６または７に
おいて、前記線材ボビンと超電導コイル巻回ボビンの間
の張力を調節できる超電導コイル巻線装置。
【請求項９】請求項１，２，３，４，５，６，７または
８において、コイル巻回時にコイルを軸方向に加圧する
超電導コイル巻線装置。
【請求項１０】請求項９において、少なくとも１個の回
転ロール方式で連続的に軸方向に加圧する超電導コイル
巻線装置。
【請求項１１】請求項１，２，３，４，５，６，７また
は８において、コイル巻回時にコイルを径方向に加圧す
る超電導コイル巻線装置。
【請求項１２】請求項１１において、少なくとも１個の
回転ロール方式で連続的に径方向に加圧する超電導コイ
ル巻線装置。
【請求項１３】請求項９または１０において、軸方向加
圧回転ロールの上下方向の高さ調節ができる超電導コイ
ル巻線装置。
【請求項１４】請求項９または１１において、複数個の
径方向加圧回転ロールの中間に軸方向加圧回転ロールを
挿入してコイルを径方向および軸方向に加圧する超電導
コイル巻線装置。
【請求項１５】請求項１４において、径方向加圧回転ロ
ールの位置に応じて軸方向加圧回転ロールの高さ調節が
できる超電導コイル巻線装置。
【請求項１６】請求項１，２，３，４，５，６，７，
８，９，１０，１１または１２において、径方向加圧回
転ロールは軸方向加圧回転ロールを中心に左右に移動す
る超電導コイル巻線装置。
【請求項１７】請求項９，１０，１１，１２，１３，１
４，１５または１６において、径方向加圧回転ロールお
よび軸方向加圧回転ロールは一軸あるいは複数本の軸で
固定する超電導コイル巻線装置。
【請求項１８】請求項９，１０，１１，１２，１３，１
４，１５，１６または１７において、径方向加圧回転ロ
ールおよび軸方向加圧回転ロールはコイル巻回部では別
々に動く超電導コイル巻線装置。
【請求項１９】請求項９，１０，１１，１２，１３，１
４，１５，１６，１７または１８において、径方向加圧
回転ロールおよび軸方向加圧回転ロールは、コイル巻回
ボビンの左右フランジ近傍では一次的に撤去する超電導
コイル巻線装置。
【請求項２０】超電導線材ボビンに巻線した超電導線と
前記超電導線をコイル巻回側ボビンに巻回して超電導コ
イルを製作する工程において、前記コイル巻回側ボビン
に張力を加えた状態で前記コイル巻回側ボビンを動かし
てコイル巻回することを特徴とする超電導コイル巻線装
置。