JPH09283326A

JPH09283326A - 超電導コイルとその製法及び製造装置

Info

Publication number: JPH09283326A
Application number: JP8978196A
Authority: JP
Inventors: Kenji Goto; 謙次後藤; Shoji Iwasaki; 庄治岩崎; Nobuyuki Sadakata; 伸行定方; Takashi Saito; 隆斎藤; Tsukasa Kono; 宰河野
Original assignee: Fujikura Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd
Priority date: 1996-04-11
Filing date: 1996-04-11
Publication date: 1997-10-31

Abstract

(57)【要約】【課題】クエンチの発生の虞がない超電導コイルとそ
の製法を提供すること。【解決手段】孔を設けた巻胴の外側に超電導線を巻回
して超電導線の巻線部を形成し、次いで前記孔を介し
て、巻線部の外部側から前記孔の方向に樹脂液を吸引含
浸して、超電導線の周囲に樹脂液を含浸した後、樹脂液
を硬化することを特徴とする超電導コイルの製法、該製
法で製造した超電導コイル及びその製造装置。該製造装
置は、巻胴に設けた孔を吸引して、巻線部の外部側から
該孔の方向に樹脂液を吸引して超電導線の周囲に樹脂液
を含浸する吸引管等を備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＭＲＩ（磁気イメ
ージング装置）、粒子加速器等のマグネット用コイル等
に使用可能な超電導コイルに関する。

【０００２】

【従来の技術】コイル巻枠に超電導線を巻回した超電導
コイルの超電導状態が破れる現象であるクエンチは、通
電中における、超電導線の機械的な動き等によって生じ
る。そのため、エポキシ樹脂等の硬化性樹脂を超電導線
の周りに充填することにより超電導線を固定することが
行われている。その固定手段の一つの例として、エポキ
シ樹脂液等の樹脂液を超電導コイルに含浸することが行
われている。則ち、樹脂未充填の超電導コイルを、エポ
キシ樹脂液を収容した含浸槽に浸漬し、次いで含浸槽の
雰囲気を減圧し加圧することによって超電導線の巻線部
の内部まで樹脂液を含浸し、該樹脂液が増粘して寒天状
の半ゲル状になったところで、超電導コイルを含浸槽か
ら取り出した後、巻線部の外周部に付着した余分な樹脂
液を除去してコイルの形を整え、更に巻線部に含浸した
樹脂液を硬化することによって、硬化性樹脂が超電導線
の周りに充填された超電導コイルを製造する方法であ
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、巻線部
の最内部まで完全に樹脂液を含浸することは、従来容易
ではなかった。樹脂液の含浸は超電導コイルの巻枠の表
面性、巻線部のボイド率、絶縁材の種類、真空度及び温
度等の要因により変動するためである。また、樹脂液の
液量及び温度等の要因により樹脂液のゲル化時間が変動
することも、樹脂液の完全な含浸を困難にしている。一
方、硬化性樹脂の未充填部が、超導電線と硬化性樹脂と
からなるコイル部に存在すると、超電導線の機械的な動
きによってクエンチが発生する虞がある。

【０００４】本発明は前記事情に鑑みてなされたもの
で、コイル部の最内部まで樹脂液を確実に含浸すること
によって、硬化性樹脂が超電導線の周りに完全に充填さ
れた、クエンチの発生の虞がない超電導コイルとそれを
容易に製造できる製法とを提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の、超電導コイル
は、巻胴に超電導線が卷かれ、該超電導線の周りに硬化
性樹脂を充填した超電導コイルであって、該超電導コイ
ルは、巻胴の外側に巻回した超電導線と、該超電導線の
周りに充填せしめた硬化性樹脂よりなる樹脂充填部とか
らなるコイル部を有するとともに、前記樹脂充填部は、
巻胴に設けた孔を介してコイル部の外部側から超電導線
の周囲に吸引含浸、硬化されたものであることを特徴と
する。

【０００６】また、本発明の超電導コイルの製法は、巻
胴に超電導線が巻かれ、該超電導線の周りに硬化性樹脂
を充填した超電導コイルの製法であって、巻胴の外側に
超電導線を巻回して超電導線の巻線部を形成し、次いで
巻胴に設けた孔を介して、前記巻線部の外部側から巻胴
に設けた孔の方向に樹脂液を吸引含浸して、超電導線の
周囲に樹脂液を含浸した後、該樹脂液を硬化することを
特徴とする。本発明の超電導コイルの製造装置は、巻胴
に超電導線が巻かれ、該超電導線の周りに硬化性樹脂を
充填した超電導コイルを製造するための製造装置であっ
て、樹脂液と超電導コイルとを収容する含浸槽の雰囲気
を加圧減圧できる脱気室と、超電導コイルを収容し超電
導線の周りに樹脂液を含浸するための含浸槽と、該含浸
槽内に配置され、巻胴に設けた孔を吸引して、超電導線
の巻線部の外部側から該孔の方向に樹脂液を吸引して超
電導線の周囲に樹脂液を含浸するための吸引管と、該吸
引管内を減圧にするための減圧装置とを備えていること
を特徴とする。

【０００７】

【作用】孔を有する巻胴の外周面に巻かれた超電導線の
周りに、硬化性樹脂が完全に充填されていて、硬化性樹
脂で周りを埋められていない超電導線は存在しないの
で、クエンチが発生しない超電導コイルである。また、
巻胴に設けた孔は小径であるので、超電導コイルの性能
に悪影響しない。コイル巻枠の巻胴に設けた孔の部分を
真空引きする等して、巻線部の外周部と内部との間に大
きな圧力差を持たせた状態で、前記孔の方向に、含浸槽
中の樹脂液を吸引することにより、樹脂液を強制的に超
電導線の周りに含浸できるので、巻線部の最内部まで樹
脂液を含浸することが容易である。従って、クエンチし
ない超電導コイルが容易に製造できる。また、コイル形
状が複雑で従来の含浸方法では巻線部の最内部まで、樹
脂液を含浸することが困難な構造の超電導コイルであっ
ても、樹脂液を強制的に吸引含浸する本発明の方法によ
ると、巻線部の最内部まで樹脂液を含浸できる。さらに
また、コイル巻枠の巻胴に設けた孔と連通し、巻線部内
を通過した樹脂液が流出する吸引管の一部又は全部が透
明性であると、吸引管内に流出した樹脂液を肉眼観察す
ることにより、巻線部全体に樹脂液が完全に含浸したこ
とを直接確認できるので、樹脂液の含浸が確実である。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳しく説明する。
図１は、本発明の超電導コイルの一実施例であって、図
１に示す超電導コイル１は、巻胴２ａの外側に巻回した
超電導線３ａと、該超電導線３ａの周りに充填せしめた
硬化性樹脂よりなる樹脂充填部３ｂとからなるコイル部
４を有するとともに、前記樹脂充填部３ｂは、巻胴に設
けた孔を介してコイル部４の外部側から超電導線３ａの
周囲に吸引含浸、硬化せしめて構成されたものである。
巻胴に設けた孔の孔跡部２ｄには、樹脂含浸後に、硬化
性樹脂等の樹脂が付着又は充填されていても良い。超電
導線３ａは、超電導性を有する線材であって、例えば線
Ｎｂ₃Ｓｎ、Ｖ₃Ｇａ、Ｎｂ₃Ｇｅ等の超電導金属間化合
物系の超電素線の周りに石英テープ等の絶縁材が被覆さ
れた構成のものである。

【０００９】前記硬化性樹脂としてエポキシ樹脂、シリ
コーン樹脂、ウレタン樹脂等の樹脂が挙げられる。硬化
性樹脂は硬化するまでは液状の樹脂液として、超電導線
３ａの周りに含浸させられる。次いで、静置又は加熱に
より樹脂液は硬化して固化し、超電導線３ａの周りの隙
間に硬化性樹脂として充填されて樹脂充填部３ｂを形成
する。硬化性樹脂は超電導線３ａを固定するのみなら
ず、コイル部４と巻胴２ａ及び鍔板２ｂとを接着により
一体化する。

【００１０】図２〜図４は本発明の超電導コイルの製法
と製造装置を示す図である。本発明の超電導コイルは、
巻胴２ａの外側に超電導線３ａを巻回して超電導線の巻
線部４’を形成し、次いで、巻胴に設けた孔２ｃを介し
て、前記巻線部４’の外部側から巻胴に設けた孔２ｃの
方向に樹脂液１２を吸引含浸して、超電導線３ａの周囲
に樹脂液１２を含浸し、該樹脂液１２を硬化することに
より製造できる。

【００１１】本発明の超電導コイルの製造装置は、図４
に示すように、樹脂液１２と超電導コイル１ａとを収容
する含浸槽１１の雰囲気を加圧減圧できる脱気室１０
と、超電導コイル１ａを収容し超電導線の周りに樹脂液
１２を含浸するための含浸槽１１と、該含浸槽１１内に
配置された超電導コイル１ａの巻胴に設けた孔２ｃを吸
引して、超電導線３ａの巻線部４’の外部側から該孔２
ｃの方向に樹脂液１２を吸引して超電導線３ａの周囲に
樹脂液１２を含浸するための吸引管２１と、該吸引管２
１内を減圧にするための減圧装置とを備えている。

【００１２】以下、本発明の超電導コイルの製法を図２
から図４に従って、更に詳しく説明する。図２の符号２
は超電導線３ａを巻回するためのコイル巻枠であって、
該巻枠２の巻胴２ａには巻胴に設けた孔２ｃが多数個設
けてある。巻胴２ａ部分に孔２ｃが巻胴２ａの幅方向及
び円周方向に多数個穿設されている。巻胴に設けた孔２
ｃは、真空引きして空気等を排気するものであるから、
小径とすることができ、例えば孔径は０．５〜４．０ｍ
ｍとする。

【００１３】超電導線３ａを、孔２ｃを設けた巻胴２ａ
の外側に巻回して製造した、樹脂未含浸の超電導コイル
に、樹脂液を含浸する方法を図３及び図４に基づいて詳
しく説明する。図３に示すような、内枠の胴部５ａに内
枠胴部孔５ｃを有する吸引用内枠５を準備することが好
ましい。吸引用内枠５を用いると、吸引管２１に接続す
るための接続ジョイントを巻胴に設けた孔２ｃの部分に
直接設ける必要が無いので、孔径を小とすることができ
る等の利点がある。

【００１４】次いで、図４に示すように、内枠鍔板５ｂ
とコイル巻枠２の鍔板２ｂとの間及び鍔板２ｂと載置台
７との間には、Ｏリング等のシークング材６を装着し
て、樹脂未含浸の超電導コイル１ａの中央に形成されて
いる透孔の内側に、吸引用内枠５を配置する。シークン
グ材６は、内枠鍔板５ｂと鍔板２ｂとの隙間及び鍔板２
ｂと載置台７との隙間から、空気や樹脂液１２が漏れ
て、吸引管２１の方向に直接吸引されて、巻線部４’内
が吸引されないことを防ぐ。また、図４に示すように、
シーリング材６を用いて、多数個設けられた孔２ｃをま
とめて層別に排気できるようにすると、内枠胴部孔５ｃ
は多数個設ける必要は無く、内枠胴部５ａの幅方向に数
個（図３の例では３個）設ければ済む。図４に示す例で
は、シーリング材６の使用により、巻胴に設けた孔２ｃ
の多数個は上層、中央層、下層の３層に層別にされてい
る。従って、３本の吸引管２１のみによって、樹脂液１
２を巻線部４’の内部全体に吸引できる。

【００１５】内枠胴部の孔５ｃに吸引管２１を接続し、
該吸引管２１を大気圧の雰囲気又は、好ましくは圧力緩
衝容器、開閉バルブ３０等を介して、前記吸引管２１は
真空ポンプや真空タンク等の減圧装置に導く。大気圧又
は好ましくは大気圧以上に加圧できる脱気室１０内の圧
力と巻胴に設けた孔２ｃとの間の圧力差を大きくして、
樹脂液１２が巻線部４’内部に強制的に吸引含浸される
ように、吸引管２１は減圧装置に接続することが好まし
い。

【００１６】次いで、樹脂未含浸の超電導コイル１ａに
エポキシ樹脂液等の樹脂液１２を次のようにして含浸す
る。図４に示すように、超電導コイル１ａを収容した脱
気室１０内を減圧にし、更に、吸引管２１、内枠胴部の
孔５ｃ、巻胴に設けた孔２ｃより巻線部４’の内部も減
圧吸引して、巻線部４’内部を数十分間減圧乾燥するこ
とが好ましい。まず、樹脂液１２を脱気槽１３内で減圧
脱気した後、注入管２０より、減圧下の含浸槽１１内に
注入し、超電導コイル１ａ全体を樹脂液１２の中に浸漬
する。次いで、脱気室１０内を常圧に戻すか、好ましく
は該室内１０を大気圧以上の加圧状態とする。巻線部
４’の内部は吸引管２１に連通して、大気圧又は、好ま
しくは減圧にする。従って、巻線部４’の内側と外側の
大きな圧力差によって、樹脂液１２は巻線部４’の外側
から巻胴に設けた孔２ｃの方向に浸透して、超電導線３
ａの周囲に、樹脂液１２は吸引含浸される。巻胴に設け
た孔２ｃの方向に吸引含浸されて、巻線部４’内を通過
した樹脂液１２は巻胴に設けた孔２ｃから内枠胴部孔５
ｃ、該孔５ｃから吸引管２１の方向へと順次進む。

【００１７】巻胴に設けた孔２ｃに連通する吸引管２１
の少なくとも一部が、塩化ビニル樹脂ホース等の透明性
の管であれば、樹脂液１２が巻線部４’内を含浸して、
吸引管２１内に流出したことを肉眼観察できる。従っ
て、巻線部４’内部の樹脂液１２の含浸状態を肉眼で直
接確認できるのできわめて好都合である。吸引管２１が
減圧装置に接続されている場合は、吸引管２１内に樹脂
液先端２２が現れれたら、樹脂液先端２２が減圧装置内
に到達する前に、その吸引管２１の開閉バルブ３０を閉
にして、その吸引管２１での減圧吸引を停止する。吸引
管２１の全て（図４の例では３本）に、樹脂液先端２２
が現れたことで、巻線部４’全体に樹脂液１２が含浸さ
れたことを確認したら、樹脂含浸を停止する。

【００１８】次いで、樹脂液を含浸した超電導コイルを
含浸槽１１から取り出し、吸引用内枠５を取り外した
後、靜置又は加熱によって、巻線部４’内に含浸した樹
脂液を硬化させる。硬化性樹脂は超電導線３ａの周りを
完全に充填して、樹脂充填部３ｂを構成し、超電導線３
ａは硬化性樹脂により完全に固定される。

【００１９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の超電導コ
イルは超電導線の周りに、硬化性樹脂が完全に充填され
ているので、クエンチが発生しない超電導コイルであ
る。また、本発明の超電導コイルの製法によると、コイ
ル巻枠の巻胴に設けられた孔の部分を真空引きし、一方
含浸槽内を大気圧以上の加圧状態とする等して、巻線部
の外側と内部との間に大きな圧力差を持たせて、前記孔
の方向に樹脂液を強制的に吸引して、樹脂液を超電導線
の周りに強制的に吸引含浸できるので、コイルの最内部
まで樹脂液を完全に含浸することができる。従って、ク
エンチしない超電導コイルの製造が容易である。また、
コイル形状が複雑であっても、巻線部の最内部まで樹脂
液を含浸できる。さらにまた、巻胴に設けられた孔と連
通し、巻線部内を通過した樹脂液が流出する吸引管の少
なくとも一部が透明性であると、巻線部全体に樹脂液が
完全に含浸したことを肉眼で直接確認できるので、樹脂
液の含浸が確実である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の超電導コイルを示す部分
切欠正面図である。

【図２】本発明の超電導コイルの製造に用いる巻枠の
外観図である。

【図３】本発明の超電導コイルの製造に用いる吸引用
内枠の外観図である。

【図４】本発明の超電導コイルの含浸工程を示す説明
図である。

【符号の説明】

１超電導コイル、２コイル巻枠、２
ａ巻胴、２ｂ鍔板、２ｃ巻胴に設け
た孔、２ｄ孔跡部、３ａ超電導線、３ｂ
樹脂充填部、４コイル部４’ 巻線部５吸引用内枠、５
ａ内枠胴部、５ｂ内枠鍔板、５ｃ内枠胴
部の孔６シーリング材１０脱気室、１１含浸槽、１
２樹脂液、１３脱気槽、２０注入管、
２１吸引管、２２樹脂液先端、３
０開閉バルブ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者斎藤隆東京都江東区木場１丁目５番１号株式会社フジクラ内 (72)発明者河野宰東京都江東区木場１丁目５番１号株式会社フジクラ内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】巻胴に超電導線が卷かれ、該超電導線の
周りに硬化性樹脂を充填した超電導コイルであって、該
超電導コイルは、巻胴の外側に巻回した超電導線と、該
超電導線の周りに充填せしめた硬化性樹脂よりなる樹脂
充填部とからなるコイル部を有するとともに、前記樹脂
充填部は、巻胴に設けた孔を介してコイル部の外部側か
ら超電導線の周囲に吸引含浸、硬化されたものであるこ
とを特徴とする超電導コイル。
【請求項２】巻胴に超電導線が巻かれ、該超電導線の
周りに硬化性樹脂を充填した超電導コイルの製法であっ
て、巻胴の外側に超電導線を巻回して超電導線の巻線部
を形成し、次いで巻胴に設けた孔を介して、前記巻線部
の外部側から巻胴に設けた孔の方向に樹脂液を吸引含浸
して、超電導線の周囲に樹脂液を含浸した後、該樹脂液
を硬化することを特徴とする超電導コイルの製法。
【請求項３】巻胴に超電導線が巻かれ、該超電導線の
周りに硬化性樹脂を充填した超電導コイルを製造するた
めの製造装置であって、樹脂液と超電導コイルとを収容
する含浸槽の雰囲気を加圧減圧できる脱気室と、超電導
コイルを収容し超電導線の周りに樹脂液を含浸するため
の含浸槽と、該含浸槽内に配置され、巻胴に設けた孔を
吸引して、超電導線の巻線部の外部側から該孔の方向に
樹脂液を吸引して超電導線の周囲に樹脂液を含浸するた
めの吸引管と、該吸引管内を減圧にするための減圧装置
とを備えていることを特徴とする超電導コイルの製造装
置。