JPH0715847B2 - Method for manufacturing superconducting coil bandage - Google Patents

Method for manufacturing superconducting coil bandage

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JPH0715847B2
JPH0715847B2 JP15453986A JP15453986A JPH0715847B2 JP H0715847 B2 JPH0715847 B2 JP H0715847B2 JP 15453986 A JP15453986 A JP 15453986A JP 15453986 A JP15453986 A JP 15453986A JP H0715847 B2 JPH0715847 B2 JP H0715847B2
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bandage
coil
superconducting coil
resin
frp
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勝朗 大石
則雄 武井
▲まさる▼ 池田
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THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.
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THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は超電導コイルバンデージの製造方法の改良に関
するものである。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to an improvement in a method for manufacturing a superconducting coil bandage.

(従来の技術とその問題点) 従来加速機用などの超電導マグネットは第3図に示すよ
うにセンターパイプ(1)、鞍型コイル(2)、
(2′)、センターポスト(3)、(3′)、端部スペ
ーサー(4)、(4′)などの部品からなり、これらを
第4図に示すように超電導コイルユニット(5)に組立
て、さらにこれを第5図に示すようにFRPのバンデージ
(6)をコイルの表面に形成し、さらに鉄製のリターン
ヨーク(7)を形成して超電導マグネットとするもので
ある。
(Prior art and its problems) Conventional superconducting magnets for accelerators and the like have a center pipe (1), a saddle type coil (2), as shown in FIG.
(2 '), center post (3), (3'), end spacers (4), (4 '), etc., which are assembled into a superconducting coil unit (5) as shown in FIG. Further, as shown in FIG. 5, an FRP bandage (6) is formed on the surface of the coil, and further an iron return yoke (7) is formed to form a superconducting magnet.

コイル(2)、(2′)は上下二つのコイルから形成さ
れているので組立上両者を円形にし、一体化するために
バンデージ(6)が必要である。このバンデージはコイ
ルを充分に締めつけると同時に励磁の際にコイルに働く
電磁力を外側のリターンヨーク(7)に伝えるものであ
るためリターンヨークと隙間なく一体化されていること
が必要である。このためバンデージには高い外径精度が
要求されるものである。
Since the coils (2) and (2 ') are formed by two coils, one is a top coil and the other is a bottom coil. Since this bandage sufficiently tightens the coil and at the same time transmits the electromagnetic force acting on the coil to the outer return yoke (7) during excitation, it must be integrated with the return yoke without any gap. For this reason, the bandage is required to have a high accuracy of outer diameter.

従来このバンデージの製造方法としてはガラス、ポリエ
ステル、ケプラー等の高強度の糸またはテープに充分な
張力を与えながら、コイルおよびスペーサーの表面に巻
回するものであるが、巻回の過程で極低温特性の優れた
エポキシ等の樹脂を塗り込みながら巻回を行ないエポキ
シ樹脂を硬化させてFRPを形成し、その後外表面を機械
加工して必要な外径精度を得る方法である。
Conventionally, the bandage is produced by winding a high-strength thread or tape such as glass, polyester, or Kepler on the surface of the coil and the spacer while applying sufficient tension. It is a method of winding while applying a resin such as epoxy with excellent characteristics to cure the epoxy resin to form FRP, and then machining the outer surface to obtain the required outer diameter accuracy.

上記の方法で形成されたFRP製のバンデージは、樹脂が
強度メンバーである糸或はテープとコイルの線材を一体
化し、さらにはコイルの線材間にも、しみ込んで線材同
志も一体化するものであった。この超電導マグネットを
液体ヘリウムで冷却し励磁を行うと、冷却歪や電磁応力
のために樹脂にクラックが生じ線材に接触している樹脂
が線材に動きを与えるため、超電導の状態がくずれ常伝
導に移行してしまう、いわゆるクエンチを起す原因とな
りマグネットのトレーニング回数が多くなったり、充分
な性能に達しない欠点があった。
The FRP bandage formed by the above method integrates the thread or tape whose resin is a strength member, and the wire material of the coil, and also infiltrates between the wire materials of the coil to integrate the wire materials. there were. When this superconducting magnet is cooled by liquid helium and excited, the resin cracks due to cooling strain and electromagnetic stress, and the resin in contact with the wire moves the wire, causing the superconducting state to collapse and normal conduction to be achieved. It causes a so-called quench, which causes a shift, and there are drawbacks that the number of times the magnet is trained is increased and sufficient performance is not achieved.

(問題点を解決するための手段) 本発明は上記の問題にかんがみ成されたもので超電導コ
イルを締めつけるためにFRPのテンションメンバーを巻
回しながら樹脂を塗り込み、樹脂を硬化させてFRPを形
成させる超電導コイルバンデージの製造方法において、
バンデージの内層部分には樹脂を含浸させることなく、
テンションメンバーのみを巻回し、バンデージ外層のみ
FRPを形成させることを特徴とする超電導コイルバンデ
ージの製造方法である。
(Means for Solving Problems) The present invention has been conceived in view of the above problems. The resin is applied while winding the FRP tension member in order to tighten the superconducting coil, and the resin is cured to form FRP. In the method of manufacturing a superconducting coil bandage,
Without impregnating the resin on the inner layer of the bandage,
Only the tension member is wound, only the outer layer of the bandage
A method for producing a superconducting coil bandage, which is characterized by forming FRP.

上記のテンションメンバーとしてはガラス、ポリエステ
ル、ケプラー等の糸またはテープなどが用いられ、また
樹脂としてはエポキシ系の樹脂が用いられる。
As the above tension member, glass, polyester, yarn or tape of Kepler or the like is used, and as the resin, epoxy resin is used.

超電導体としてはNb3Snモノリシス導体をレーストラッ
ク状に巻回し、鞍型にプレス成型後熱処理を行ない超電
導体としたものであるが、この他にV3Ga、或はNbTiでも
よく直接鞍型に巻線したものでもよい。
As a superconductor, Nb 3 Sn monolithic conductor is wound in a racetrack shape, and it is a superconductor that is heat-treated after press-molding into a saddle shape.Other than this, V 3 Ga or NbTi may also be used directly. It may be wound around.

またセンターポスト、端部スペーサーは励磁の際に線材
の動きによるクエンチを防止するものでコイルとは隙間
なく接触していなければならない。材質としては非磁
性、電気絶縁性、低温特性に優れたG−FRP、セラミッ
クなどがよく、また電気抵抗の高いステンレス鋼、キュ
プロニッケルなどに絶縁を施して使用してもよい。
The center post and end spacers prevent quenching due to movement of the wire during excitation, and must be in contact with the coil without any gap. As a material, G-FRP, ceramic, etc., which are excellent in non-magnetic property, electric insulation, and low temperature characteristics are preferable, and stainless steel, cupro nickel, etc. having high electric resistance may be used after being insulated.

上記の部品による超電導コイルの組立て方法は第4図に
示す従来の方法と同じであるが本発明はこの超電導コイ
ルユニットの表面に形成するコイルバンデージを第1図
に示すようにバンデージ内層部(8)には樹脂を含浸さ
せることなくテンションメンバーのみ巻回し、バンデー
ジ外層部(9)にのみ樹脂を塗り込みながらテンション
メンバーを巻回し、バンデージ外層部のみFRPを形成さ
せるものである。
The method of assembling the superconducting coil by the above parts is the same as the conventional method shown in FIG. 4. However, according to the present invention, the coil bandage formed on the surface of this superconducting coil unit is formed with the bandage inner layer portion (8) as shown in FIG. In (), only the tension member is wound without impregnating the resin, and the tension member is wound while the resin is applied only to the bandage outer layer portion (9) to form the FRP only in the bandage outer layer portion.

しかして本発明のコイルバンデージの巻回は一定の張力
を保ちながら行なうもので手作業でもよいが通常は巻付
機により巻回され樹脂の塗り込みは刷毛などによる手動
または自動的に行なうものである。
The winding of the coil bandage of the present invention is carried out while maintaining a constant tension and may be done manually, but it is usually wound by a winding machine and the resin is applied manually or automatically by a brush or the like. is there.

(実施例) 以下に本発明の一実施例について説明する。(Example) An example of the present invention will be described below.

第2図に示すように132mmφ×850mmのセンターパイプに
Nb3Snモノリシス導体を鞍型に成形後熱処理した超電導
コイルユニットを用い、ケブラー糸(10)をボビン(1
1)からくり出し、バックテンションロール(12)、(1
2′)に巻回した後にコイルユニット(5)に巻回し
た。
As shown in Fig. 2, on a center pipe of 132 mmφ x 850 mm
Using a superconducting coil unit in which a Nb 3 Sn monolithic conductor was formed into a saddle shape and then heat treated, the Kevlar thread (10) was attached to the bobbin (1
1) Roll out, back tension roll (12), (1
2 ') and then the coil unit (5).

バックテンションロールは外径100φ×長さ300mmの溝付
ロールで2本のロールにより、ヘリカルに5〜10回巻付
けた。ケブラー糸は8500デニール(太さ約1mmφ)を用
い張力50kg/mm2以上をかけてコイルユニット(5)に巻
回した。
The back tension roll was a grooved roll having an outer diameter of 100φ and a length of 300 mm, and was helically wound 5 to 10 times by two rolls. The Kevlar yarn was wound around the coil unit (5) using 8500 denier (thickness: about 1 mmφ) with a tension of 50 kg / mm 2 or more.

ピンチロール(13)はロール(12′)とケブラー糸がす
べるのを防止するためのロールでバネ、エアーシリンダ
ー等によりケブラー糸をロール12′に押し付けている。
The pinch roll (13) is a roll for preventing the roll (12 ') and the Kevlar yarn from slipping, and the Kevlar yarn is pressed against the roll 12' by a spring, an air cylinder or the like.

(14′)はロール(12)に制動トルクを加えるためのパ
ウダーブレーキで電源装置(15)によりパウダーブレー
キの電流を設定できるものである。
(14 ') is a powder brake for applying a braking torque to the roll (12), and the current of the powder brake can be set by the power supply device (15).

コイルユニット(5)は第4図に示すように固定されな
い形状をしており、ケブラー巻の際には各部材を一体化
しておくことが必要であることから第2図中のように締
付リング(16)により締付一体化している。
As shown in FIG. 4, the coil unit (5) has a shape such that it is not fixed, and it is necessary to integrate each member during Kevlar winding, so tighten as shown in FIG. The ring (16) is integrated for tightening.

締付リングはユニット(5)の上に軸方向に50mmずつの
距離を離して配置した。締付リングの軸方向長さ(厚さ
も)も50mmである。
The tightening rings were arranged on the unit (5) at axial distances of 50 mm each. The axial length (thickness) of the tightening ring is also 50 mm.

第2図に於て締付リングで一体化されたコイルユニット
(5)を適当な駆動装置により回転させ締付リング間の
谷の部分にケブラー糸を巻回した。
In FIG. 2, the coil unit (5) integrated with the tightening ring was rotated by an appropriate driving device to wind the Kevlar yarn around the valley between the tightening rings.

コイルに接する厚さ5mmのケブラー層は樹脂含浸を行な
わずにケブラー糸のみを巻回しその上の層(5mm)には
常温硬化型エポキシを刷毛で塗布しながら巻回した。次
に締付リングを取りはずし同様のバンデージを施した。
The Kevlar layer having a thickness of 5 mm in contact with the coil was wound only with the Kevlar thread without resin impregnation, and the upper layer (5 mm) was wound while applying a room temperature curable epoxy with a brush. Next, the tightening ring was removed and the same bandage was applied.

エポキシ樹脂の硬化によりバンデージ外層にFRPが形成
された後にこのFRP層外周を旋盤にて均一に加工し第1
図に示す状態とした。この後図示してないが励磁の際の
洩れ磁界を防止するための低カーボン鉄のリターンヨー
クを組付けて超電導マグネットとした。
After FRP is formed on the outer layer of the bandage by curing the epoxy resin, the outer periphery of this FRP layer is uniformly processed by a lathe.
The state shown in the figure was used. After that, although not shown, a return yoke of low carbon iron for preventing a leakage magnetic field at the time of excitation was assembled to form a superconducting magnet.

(効果) 本発明による超電導コイルバンデージは内層部にエポキ
シ樹脂が含浸していないのでこの超電導マグネットが冷
却或は運転中において、外層部のエポキシ樹脂にクラッ
クが発生してもコイルに接する内層部にはエポキシ樹脂
が含浸してないのでこのバンデージがコイル線材の動き
を緩和する働きをしてクエンチを引起し難く、その結果
トレーニングの回数も低減できるものである。
(Effect) Since the inner layer portion of the superconducting coil bandage according to the present invention is not impregnated with epoxy resin, even if a crack occurs in the outer layer epoxy resin during cooling or operation of this superconducting magnet, the inner layer portion contacting the coil is Since this is not impregnated with epoxy resin, this bandage acts to mitigate the movement of the coil wire and it is difficult to cause quenching, and as a result, the number of trainings can be reduced.

【図面の簡単な説明】 第1図は本発明の超電導コイルバンデージの横断面図、
第2図は本発明の超電導コイルバンデージの製造方法を
説明する斜視図。第3図は従来の超電導コイルの部品を
説明する斜視図、第4図は従来の超電導コイルユニット
の斜視図、第5図は従来のコイルバンデージの横断面図
である。 1……センターパイプ、2、2′……コイル、3、3′
……センターポスト、4、4′……端部スペーサー、5
……起電導コイルユニット、6……バンデージ、7……
リターンヨーク、8……バンデージ内層部、9……バン
デージ外層部、10……ケブラー糸、11……ボビン、12、
12′……バックテンションロール、13……ピンチロー
ル、14……パウダーブレーキ、15……電源装置、16……
締付リング
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a cross-sectional view of a superconducting coil bandage of the present invention,
FIG. 2 is a perspective view illustrating a method for manufacturing a superconducting coil bandage according to the present invention. FIG. 3 is a perspective view illustrating components of a conventional superconducting coil, FIG. 4 is a perspective view of a conventional superconducting coil unit, and FIG. 5 is a cross-sectional view of a conventional coil bandage. 1 ... Center pipe, 2 and 2 '... Coil, 3 and 3'
... Center post, 4, 4 '... End spacer, 5
…… Electromotive coil unit, 6 …… Bandage, 7 ……
Return yoke, 8 ... bandage inner layer, 9 ... bandage outer layer, 10 ... Kevlar thread, 11 ... bobbin, 12,
12 '…… Back tension roll, 13 …… Pinch roll, 14 …… Powder brake, 15 …… Power supply unit, 16 ……
Tightening ring

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】超電導コイルを締めつけるためにFRPのテ
ンションメンバーを巻回しながら樹脂を塗り込み、樹脂
を硬化させてFRPを形成させる超電導コイルバンデージ
の製造方法において、バンデージの内層部には樹脂を含
浸させることなくテンションメンバーのみ巻回し、バン
デージ外層部にのみ樹脂を塗り込みながらテンションメ
ンバーを巻回し、バンデージ外層部のみFRPを形成させ
ることを特徴とする超電導コイルバンデージの製造方
法。
1. A method for manufacturing a superconducting coil bandage in which a resin is applied while winding a tension member of the FRP to tighten the superconducting coil, and the resin is cured to form an FRP. In the method, an inner layer portion of the bandage is impregnated with the resin. A method for manufacturing a superconducting coil bandage, characterized in that only the tension member is wound without being applied, and the tension member is wound while the resin is applied only to the outer layer portion of the bandage to form the FRP only on the outer layer portion of the bandage.
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