JPH07105290B2 - Superconducting magnet manufacturing method - Google Patents
Superconducting magnet manufacturing methodInfo
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- JPH07105290B2 JPH07105290B2 JP62078502A JP7850287A JPH07105290B2 JP H07105290 B2 JPH07105290 B2 JP H07105290B2 JP 62078502 A JP62078502 A JP 62078502A JP 7850287 A JP7850287 A JP 7850287A JP H07105290 B2 JPH07105290 B2 JP H07105290B2
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Description
【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は、化合物系超電導体からなるコイルを用いた
超電導マグネットの製造方法に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application] The present invention relates to a method for producing a superconducting magnet using a coil made of a compound superconductor.
（従来の技術） 一般に、9T（テスラ）以上の高磁界を発生する超電導マ
グネットには、Nb3Snに代表される化合物系超電導体か
らなるコイルが使用される。また、このような化合物系
超電導コイルとNb−Ti合金コイルを組合わせて使用する
場合もある。(Prior Art) Generally, a coil made of a compound superconductor represented by Nb 3 Sn is used for a superconducting magnet that generates a high magnetic field of 9 T (tesla) or more. In addition, such a compound superconducting coil and an Nb-Ti alloy coil may be used in combination.
小型ないし中型のNb3Snコイルの製作には、巻枠に線材
を巻回してコイルを形成した後にNb3Sn生成のための熱
処理を加える、いわゆるwind and react法と呼ばれる方
法がとられることが多い。この方法により製作されたNb
3Snコイルでは、熱処理中に線材がアニールされるの
で、コイルをそのまま励磁すると線材が電磁力により動
き易いという問題がある。A small or medium-sized Nb 3 Sn coil may be manufactured by a so-called wind and react method, in which a wire is wound around a winding frame to form a coil, and then heat treatment is performed to generate Nb 3 Sn. Many. Nb manufactured by this method
In the 3 Sn coil, since the wire is annealed during the heat treatment, there is a problem that if the coil is excited as it is, the wire is easily moved by an electromagnetic force.
一方、Nb3Snコイルの製作法としては上記と逆に、Nb3Sn
生成のための熱処理の後に線材を巻枠に巻回してコイル
を形成する、いわゆるreact and wind法と呼ばれる方法
も知られている。Nb3Snは強い張力により容易に劣化し
てしまうので、コイルを形成する際に強い巻き張力を加
えることができない。その結果、やはり線材がコイルの
励磁中に電磁力により動き易くなる。On the other hand, the reverse is the fabrication method of Nb 3 Sn coil, Nb 3 Sn
A so-called react and wind method in which a wire is wound around a winding frame to form a coil after heat treatment for generation is also known. Since Nb 3 Sn easily deteriorates due to strong tension, it is impossible to apply strong winding tension when forming a coil. As a result, the wire rod is easily moved by the electromagnetic force during the excitation of the coil.
線材がコイルの励磁中に電磁力により動くと摩擦熱が生
じ、その熱によってコイルがクエンチ（常電導化）して
しまう。そこで、電磁力による線材の動きを抑え、クエ
ンチの発生を抑制するため、Nb3Snコイル全体をエポキ
シ樹脂に含浸する方法がとられてきた。When the wire rod moves due to electromagnetic force during the excitation of the coil, frictional heat is generated, and the heat causes the coil to be quenched (normal conductivity). Therefore, a method of impregnating the entire Nb 3 Sn coil with an epoxy resin has been used in order to suppress the movement of the wire due to electromagnetic force and suppress the occurrence of quenching.
ところが、このような樹脂含浸を施してもNb3Snコイル
のクエンチ発生を十分に抑制することはできない。すな
わち、コイルを励磁するとコイルに半径方向外側に向か
う強い張力が生じその張力によってコイルの励磁中にコ
イルと巻枠との間で剥離が生じ、その時に発生する熱で
コイルがクエンチしてしまうことがある。However, even if such resin impregnation is applied, it is not possible to sufficiently suppress the occurrence of quench of the Nb 3 Sn coil. That is, when the coil is excited, a strong tension is applied to the coil in the radial direction, and the tension causes peeling between the coil and the bobbin during excitation of the coil, and the heat generated at that time quenches the coil. There is.
（発明が解決しようとする問題点） このように従来方法で作製された超電導マグネットで
は、化合物系超電導コイルに樹脂含浸を施しても、巻枠
−コイル間の剥離により発生する熱で、コイルがクエン
チしてしまうという問題があった。(Problems to be Solved by the Invention) In the superconducting magnet thus manufactured by the conventional method, even if the compound superconducting coil is impregnated with the resin, the coil is generated by the heat generated by the peeling between the bobbin and the coil. There was a problem of quenching.
本発明はこのような問題点を解決し、クエンチの発生が
少ない超電導マグネットの製造方法を提供することを目
的とする。An object of the present invention is to solve such problems and to provide a method for manufacturing a superconducting magnet in which quenching is less likely to occur.
［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明は上記問題点を解決するため、分解可能に構成さ
れ、筒状の巻芯および該巻芯の両端に設けられるフラン
ジとを備えた巻枠を用い、前記巻枠に線材をコイル状に
巻き、巻き上げ後の引入れ口および引出し口がコイルの
外周部に位置するように巻回する巻回工程と、線材に化
合物系超電導体を生成するための熱処理工程とを経て化
合物系超電導コイルを形成するコイル形成工程と、前記
巻枠の前記巻芯および前記フランジを除去して前記化合
物系超電導コイルを取外す取外し工程と、前記化合物系
超電導コイルに樹脂含浸を施す樹脂含浸工程と、前記化
合物系超電導コイルの外周部を拘束可能な筒状の支持枠
内に該コイルを挿入して固定するコイル固定工程と、か
ら構成したことを特徴とする超電導マグネットの製造方
法を提供する。[Structure of the Invention] (Means for Solving the Problems) In order to solve the above problems, the present invention includes a cylindrical winding core and flanges provided at both ends of the winding core. And a winding process in which a wire is wound around the winding frame in a coil shape, and the winding inlet and the outlet after winding are located on the outer periphery of the coil, and a compound-based superconductor for the wire. A coil forming step of forming a compound superconducting coil through a heat treatment step for producing, a removing step of removing the compound superconducting coil by removing the winding core and the flange of the winding frame, and the compound system It comprises a resin impregnation step of impregnating the superconducting coil with resin, and a coil fixing step of inserting and fixing the coil into a cylindrical support frame capable of restraining the outer peripheral portion of the compound superconducting coil. To provide a method of manufacturing a superconducting magnet to be.
（作用） 本発明の製造方法によって得られた超電導マグネット
は、巻芯およびフランジから成る巻枠が除去されている
ので、巻枠とコイルとの間での剥離の問題がなく、剥離
に伴ない発生する熱によるクエンチの発生が防止され
る。(Operation) In the superconducting magnet obtained by the manufacturing method of the present invention, since the winding frame composed of the winding core and the flange is removed, there is no problem of peeling between the winding frame and the coil, and there is no need for peeling Quench due to generated heat is prevented.
また、コイルは筒状の支持枠内に挿入固定されて外周部
が拘束されることで補強がなされるため、巻枠が無いに
もかかわらず電磁力に対して十分な機械的安定性を有し
ている。In addition, the coil is reinforced by being inserted and fixed in the cylindrical support frame and constraining the outer periphery, so it has sufficient mechanical stability against electromagnetic force despite the absence of the winding frame. is doing.
（実施例） 以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。Embodiments Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
まず、第１図に示すような巻枠１を用意する。この巻枠
１は筒状の巻芯２が周方向へ複数に分割可能に構成され
ており、その上下両端に上部フランジ３および下部フラ
ンジ４がＬ型金具５によってそれぞれ取付けられ、一体
化されている。First, a reel 1 as shown in FIG. 1 is prepared. The winding frame 1 has a cylindrical winding core 2 that is divided into a plurality of pieces in the circumferential direction, and an upper flange 3 and a lower flange 4 are attached to the upper and lower ends thereof by L-shaped metal fittings 5, respectively, and are integrated. There is.
この巻枠１の巻芯２に、第２図に示すように熱処理によ
り化合物系超電導体、たとえばNb3Snを生成する成分を
含んだ線材を巻回してコイル６を形成する。この場合、
巻き方としては、コイル６の上部フランジ３に隣接する
部分だけパンケーキ巻きとし、他の部分は通常のソレノ
イド巻きとする、いわゆるパンケーキ／ソレノイド巻き
を用いる。これによりコイル６の巻き上がり後の引入れ
口７および引出し口８がコイル６の外周部に位置する。A coil 6 is formed by winding a wire containing a compound-based superconductor, for example, a component that produces Nb 3 Sn by heat treatment, around the winding core 2 of the winding frame 1, as shown in FIG. in this case,
As a winding method, so-called pancake / solenoid winding is used in which only a portion adjacent to the upper flange 3 of the coil 6 is pancake winding and the other portions are ordinary solenoid windings. As a result, the drawing-in port 7 and the drawing-out port 8 after the coil 6 is rolled up are located on the outer peripheral portion of the coil 6.
こうして巻枠１に巻回されたコイル６に対して、Nb3Sn
層を生成するための熱処理を加える。この熱処理の後、
巻枠１のＬ型金具５を取外し、巻芯２を分解し除去する
ことにより、コイル６を巻枠１から取外す。巻枠１を取
外しても、熱処理後のコイル６はばらばらに乱れるよう
なことはない。In this way, Nb 3 Sn
A heat treatment is applied to produce the layer. After this heat treatment,
The coil 6 is removed from the reel 1 by removing the L-shaped metal fitting 5 of the reel 1 and disassembling and removing the winding core 2. Even if the winding frame 1 is removed, the coil 6 after heat treatment does not become disordered.
次に、コイル６を適当な含浸層中で、エポキシ樹脂含浸
を施し、固化させて超電導マグネットの製作を終了す
る。なお、製作された超電導マグネットを実際に設置す
るときには、たとえば、第３図に示すようにコイル６を
筒状の支持枠９内に固定する。支持枠９は非磁性でヤン
グ率の大きい材料、例えばステンレス、銅、アルミニウ
ム等により作られ、コイル６の外周面上に冷しばめされ
る。この場合、支持枠９はコイル６を支持するととも
に、コイル６をその励磁時に発生する電磁力に対して補
強する役割を果たす。この支持枠９は上板10を有し、こ
の上板10にはコイル６の引入れ口７および引出し口８を
取出すための開口11が設けられている。コイル６は前述
したパンケーキ／ソレノイド巻により巻回されているこ
とにより、引入れ口７および引出し口８をこのように上
板10の開口11から取出すことは容易である。引入れ口７
および引出し口８は、上板10に取付けられた図示しない
治具に半田付けされ、電流供給端子となる。Next, the coil 6 is impregnated with epoxy resin in an appropriate impregnation layer and solidified to complete the production of the superconducting magnet. When the manufactured superconducting magnet is actually installed, for example, the coil 6 is fixed in the tubular support frame 9 as shown in FIG. The support frame 9 is made of a non-magnetic material having a large Young's modulus, such as stainless steel, copper, or aluminum, and is fitted onto the outer peripheral surface of the coil 6 by cooling. In this case, the support frame 9 supports the coil 6 and also serves to reinforce the coil 6 against the electromagnetic force generated during its excitation. The support frame 9 has an upper plate 10, and the upper plate 10 is provided with openings 11 for taking out the inlet 7 and the outlet 8 of the coil 6. Since the coil 6 is wound by the pancake / solenoid winding described above, it is easy to take out the inlet 7 and the outlet 8 from the opening 11 of the upper plate 10 in this way. Inlet 7
The outlet 8 is soldered to a jig (not shown) attached to the upper plate 10 to serve as a current supply terminal.
また、上板10の表面には例えば銅またはアルミニウムの
ような良熱伝導金属層12がコーティングされている。こ
れはコイル６が電磁力により半径方向外側に脹れると
き、上板10とコイル６との界面に発生する摩擦熱が速や
かに放散されるようにするためである。The surface of the upper plate 10 is coated with a good heat conductive metal layer 12 such as copper or aluminum. This is to allow the frictional heat generated at the interface between the upper plate 10 and the coil 6 to be quickly dissipated when the coil 6 expands radially outward by the electromagnetic force.
また、支持枠９の下部は固定台13に取付けられている。
このときコイル６の下部端面と固定台13との間にスプリ
ング14が挿設され、このスプリング14と上板10とでコイ
ル６の軸方向が支持される。したがって、コイル６の軸
方向の縮みはスプリング14によって吸収される。なお、
コイル６の軸方向両端をそれぞれスプリングで支持する
ようにしてもよい。The lower part of the support frame 9 is attached to the fixed base 13.
At this time, a spring 14 is inserted between the lower end surface of the coil 6 and the fixed base 13, and the spring 14 and the upper plate 10 support the coil 6 in the axial direction. Therefore, the axial shrinkage of the coil 6 is absorbed by the spring 14. In addition,
Both ends of the coil 6 in the axial direction may be supported by springs.
このようにして作製されたNb3Snコイルを用いた超電導
マグネットを液体ヘリウム中で励磁したところ、クエン
チを生じることなく定格値まで電流を流すことができ
た。When the superconducting magnet using the Nb 3 Sn coil produced in this way was excited in liquid helium, the current could flow up to the rated value without quenching.
なお、上述した実施例では、巻枠の巻芯に線材を巻回し
てコイルを形成し、熱処理を施した後に巻芯を分解除去
し、その後にコイル部に樹脂を含浸するようにしている
が、コイル部に樹脂を含浸した後に巻芯を分解除去する
ようにしてもよい。また、第３図に示す例ではコイル６
の外周に支持枠９を装着しているが、これは必ずしも必
要とするものではない。In the embodiment described above, the wire is wound around the winding core of the winding frame to form a coil, the winding core is decomposed and removed after heat treatment, and then the coil portion is impregnated with resin. The core may be disassembled and removed after the coil portion is impregnated with resin. Further, in the example shown in FIG.
Although the support frame 9 is attached to the outer periphery of this, this is not always necessary.
［発明の効果］ 本発明によれば、巻枠を分解可能に構成して、この巻枠
を最終的に除去することにより、従来問題となっていた
コイルと巻枠との間の剥離に伴う熱によるクエンチが発
生せず、しかもコイルを筒状の支持枠内に挿入固定して
その外周部を支持枠で拘束することで補強を行うことに
より、巻枠が除去されているにもかかわらず電磁力に対
して十分な機械的安定性を有する超電導マグネットを得
ることができる。また、本発明により得られた超電導マ
グネットはコイルの内側に巻枠が残らないため、作業空
間を従来より広くとることができるという副次的な効果
もある。[Effect of the Invention] According to the present invention, the winding frame is configured to be disassembled, and the winding frame is finally removed. Although quenching due to heat does not occur, the winding frame is removed by reinforcing the coil by inserting and fixing it in the cylindrical support frame and restraining the outer periphery of the coil with the support frame. It is possible to obtain a superconducting magnet having sufficient mechanical stability against electromagnetic force. Further, the superconducting magnet obtained by the present invention does not have a winding frame inside the coil, so that there is a side effect that the working space can be made wider than in the conventional case.
第１図〜第３図は本発明の一実施例に係る超電導マグネ
ットの製造工程を説明するための図である。 １……巻枠、２……巻芯、3,4……フランジ、５……Ｌ
型金具、６……コイル、７……引入れ口、８……引出し
口、９……支持枠、10……上板、11……開口、12……良
熱伝導体層、13……固定台。1 to 3 are views for explaining a manufacturing process of a superconducting magnet according to an embodiment of the present invention. 1 ... reel, 2 ... core, 3,4 ... flange, 5 ... L
Mold fitting, 6 ... Coil, 7 ... Inlet port, 8 ... Outlet port, 9 ... Support frame, 10 ... Upper plate, 11 ... Opening, 12 ... Good heat conductor layer, 13 ... Fixed stand.
Claims (4)
巻芯の両端に設けられるフランジとを備えた巻枠を用
い、前記巻枠に線材をコイル状に巻き、巻き上げ後の引
入れ口および引出し口がコイルの外周部に位置するよう
に巻回する巻回工程と、線材に化合物系超電導体を生成
するための熱処理工程とを経て化合物系超電導コイルを
形成するコイル形成工程と、 前記巻枠の前記巻芯および前記フランジを除去して前記
化合物系超電導コイルを取外す取外し工程と、 前記化合物系超電導コイルに樹脂含浸を施す樹脂含浸工
程と、 前記化合物系超電導コイルの外周部を拘束可能な筒状の
支持枠内に該コイルを挿入して固定するコイル固定工程
と、 から構成したことを特徴とする超電導マグネットの製造
方法。1. A winding frame having a tubular winding core and flanges provided at both ends of the winding core, which is constructed so as to be disassembled. A wire rod is wound around the winding frame in a coil shape, and is drawn after winding. A coil forming step of forming a compound superconducting coil through a winding step of winding so that the inlet and the outlet are located on the outer peripheral portion of the coil, and a heat treatment step for producing a compound superconductor in the wire. A removal step of removing the winding core and the flange of the winding frame to remove the compound superconducting coil, a resin impregnation step of impregnating the compound superconducting coil with a resin, and an outer peripheral portion of the compound superconducting coil. A method of manufacturing a superconducting magnet, comprising: a coil fixing step of inserting and fixing the coil in a constrainable tubular support frame.
った後に前記熱処理工程を行うことを特徴とする特許請
求の範囲第１項記載の超電導マグネットの製造方法。2. The method of manufacturing a superconducting magnet according to claim 1, wherein in the coil forming step, the heat treatment step is performed after the winding step.
方向の少なくとも一端側をパンケーキ巻に巻き、残りは
ソレノイド巻に巻く工程を含むことを特徴とする特許請
求の範囲第１項記載の超電導マグネットの製造方法。3. The winding step includes a step of winding at least one end of the wire rod in the axial direction of the winding frame around a pancake winding and winding the rest around a solenoid winding. 1. A method for manufacturing a superconducting magnet according to item 1.
び引出し口を前記支持枠の一部に固定して電流供給端子
を形成する工程を含むことを特徴とする特許請求の範囲
第１項記載の超電導マグネットの製造方法。4. The coil fixing step includes a step of fixing the inlet and the outlet to a part of the support frame to form a current supply terminal. A method for manufacturing the superconducting magnet described.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62078502A JPH07105290B2 (en) | 1987-03-31 | 1987-03-31 | Superconducting magnet manufacturing method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62078502A JPH07105290B2 (en) | 1987-03-31 | 1987-03-31 | Superconducting magnet manufacturing method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63244708A JPS63244708A (en) | 1988-10-12 |
| JPH07105290B2 true JPH07105290B2 (en) | 1995-11-13 |
Family
ID=13663732
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62078502A Expired - Lifetime JPH07105290B2 (en) | 1987-03-31 | 1987-03-31 | Superconducting magnet manufacturing method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07105290B2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113707402B (en) * | 2021-08-31 | 2022-06-07 | 西北有色金属研究院 | MgB2Preparation method of superconducting solenoid coil |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62196802A (en) * | 1986-02-24 | 1987-08-31 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Manufacture of superconducting coil |
| JPH0831369B2 (en) * | 1986-12-12 | 1996-03-27 | 昭和電線電纜株式会社 | Manufacturing method of superconducting magnet |
-
1987
- 1987-03-31 JP JP62078502A patent/JPH07105290B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63244708A (en) | 1988-10-12 |
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