JPH11340071A - コイルの巻線方法とその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】高温超電導線材はわずかな歪みを受けると性能
の劣化をきたし、臨界電流が低下するといった問題があ
った。とりわけ、ダブルパンケーキをボビンに巻取る場
合や、線材に絶縁シートを巻付ける場合は手作業をして
いたことから、ちょっとしたことで、線材にたいして局
部的な歪みを与えることがあり、所定の品質を備えたダ
ブルパンケーキを製作することは困難であった。 【解決手段】線材とりわけ酸化物超電導線の長手への移
動方向を維持しながら前記線材を巻取ることを特徴とす
るコイルの巻線方法とその装置である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、超電導線材のコイ
ル化、とりわけ超電導線材のダブルパンケーキコイルユ
ニットを製作するための方法とその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】高温超電導線材は、図５にその断面を示
すように、例えば銀からなるシース１１の内部にセラミ
ックスからなる超電導体１２を内在させた超電導線材１
がある。高温超電導線材は、磁場発生のために、例えば
図６に示すように、ダブルパンケーキコイルユニット８
０が製作される。このダブルパンケーキコイルユニット
８０に使用される超電導線１０は通電容量に応じて例え
ば１〜３本の超電導線材１（図５）を重ね、その上に絶
縁層を施したものが用いられる。ダブルパンケーキコイ
ルユニット８０は通常超電導線１０が外側から内部に巻
かれているコイルに隣接して再び外側まで巻かれている
ものである。これは、図７に示すように、複数のダブル
パンケーキコイルユニット８０ａ、８０ｂ、８０ｃ及び
８０ｄが中心軸が一致するように積層されてコイルＫが
製作される。これは、合い隣接するダブルパンケーキコ
イルユニット間の接続を当該ダブルパンケーキコイルユ
ニットの外周側で行うことができ、好都合であるからで
ある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ダブルパンケーキコイ
ルユニットの製作にあたっては通常所定の位置で回転す
る回転軸にダブルパンケーキを巻取るボビンを固定して
あり、また、サプライとなる軸も上下方向に移動するこ
となく所定の位置で固定されている。更に、サプライと
巻取ボビンとの間には、例えば線材に絶縁シートを巻付
けやすくするためのガイドローラが所定の高さに固定さ
れている。最初にサプライから線材が供給されて巻取ボ
ビンに巻取られる時と巻取ボビンに線材が巻き取られて
満巻きになったときとは、固定されたガイドローラから
ボビンへの進入角度が異なってくる。

【０００４】線材とりわけ高温超電導線材は前述した図
５に示すようなもので、この超電導線材１は、曲げなど
の機械的は歪みを受けると性能の劣化をきたし、臨界電
流が低下するといった問題があった。とりわけ、ダブル
パンケーキをボビンに巻取る場合や、線材に絶縁シート
を巻付ける場合は手作業をしていたことから、ちょっと
したことで、線材にたいして局部的な歪みを与えること
があり、所定の品質を備えたダブルパンケーキを製作す
ることは困難であった。本発明は、手作業を解消して高
品質のダブルパンケーキを製作するコイルの巻線方法と
その装置を提供するものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明のコイルの巻線方
法は、線材とりわけ酸化物超電導線の長手への移動方向
を維持しながら線材を巻取るものである。また、ダブル
パンケーキ巻きのユニットに仕上げる本発明のコイルの
巻線方法は、線材の先端が内部になるごとくパンケーキ
巻きをしてから前記パンケーキ巻きをしたものの隣に再
びパンケーキ巻きをするとともに、該パンケーキ巻きの
巻取り方向を逆にするとともに、最初に製作した前記パ
ンケーキ巻きしたものをサプライ側に移動し、前記線材
を繰出してパンケーキ巻きをすることによってダブルパ
ンケーキ巻きのユニットに仕上げるものである。

【０００６】更に、本発明のコイルの巻線装置は、線材
をコイルに巻取る回転軸が繰出される前記線材に対して
遠近可能な移動手段と、前記線材を横切る方向の位置を
検出する位置検出手段とを具備し、前記位置検出手段の
信号により所定の方向に前記移動手段を作動させてなる
ものであり、更にまた、線材の周囲に絶縁帯を巻付ける
フライヤを有する回転体の中空軸と該中空軸を回転自在
に支持する軸受とを具備し、前記中空軸及び前記軸受の
それぞれの周囲を一部切欠いてなるものである。

【０００７】また、本発明のコイルの巻線装置における
巻付機は、必要に応じて回転子の一部切欠いた中空軸に
絶縁テープ供給用スタンドを設置しうるものである。サ
プライコイルから線材を繰出す位置が一定の位置を保つ
如く、前記サプライコイルの中心を移動させるものであ
る。コイルは、該コイルを回転させる回転軸に対して着
脱自在である。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明のコイルの巻線装置は、図
１（イ）（ロ）に示すように、サプライ部１０、絶縁テ
ープ巻付部２０及びコイル巻取部７０からなるものであ
る。サプライ部１０は、スタンド１１に固定された回転
軸１３に線材１５を巻いているリール１２が取付けられ
ており、回転軸１３はサーボモータ１４によって回転力
が与えられるが、場合によっては、線材１５のたわみ防
止のために制動作用を付与することがある。スタンド１
１は１台分を図示しているが、前述したように、線材１
５の電流容量に対して必要とする電流容量との関係から
複数本が束ねられて線材１５を構成するときには所定本
数分に必要な台数を設けてもよい。更に、線材１５の曲
げ歪みを防止すると云った場合にはスタンド１１に後述
するような昇降装置７１（図１ロ）を有するコイル巻取
部７０を設置することもある。

【０００９】絶縁テープ巻付部２０は、テープ重ね部２
１、巻付機３０及び位置検出器６０からなるもので、テ
ープ重ね部２１は、複数の線材１５が集合されるところ
であって、架台５５に設置されたフレーム２６によって
ローラ２２が回転自在に支持されている。押えローラ２
３は、通常はローラ２２に当接するごとく図示しないフ
レームによって上下方向に移動可能に支持され線材１５
を軽く押さえている。ローラ２２の回転角度は、カウン
ター２４によって計数され、線材１５の長さが計測され
る。架台５５には巻付機３０が設置されており、巻付機
３０の回転子３６（図１ロ）には、フライヤ５０が取付
けられており、フライヤ５０はパット軸５２とパット５
４を具備している。パット軸５２には、パット５０が取
付けられており、回転子３６が線材１５のまわりを回転
することによって絶縁用のテープ５１が線材１５に向っ
て繰出されて線材１５に巻付くのである。

【００１０】回転子３６は、図２（イ）（ロ）に示すよ
うに、中心部に線材１５が通れるように空洞部３７を有
するとともに、着脱自在のスペーサ４３が固定されて円
筒状を形成している。かかる回転子３６は、周囲に突状
歯車３８を有するとともに、突状歯車３８の両面から軸
受４５によって回転自在に支持される複数個のローラ４
１及びローラ４２が押付けているとともに、回転子３６
の外周面に当接する複数個のローラ３９及びローラ４０
がブラケット４４によって回転自在に支持され、回転軸
方向及び上下方向に対して支持されている。更に、回転
子３６は、固定板３２に固定されたサーボモータ３３の
回転力が歯車３４から遊星歯車３５を介して回転子３６
の突状歯車３８に伝達されることによって回転されるの
である。なお、回転子３６の一端面にはフライヤ５０の
パット軸５２（図示せず）が固定されているのである。

【００１１】回転子３６のスペーサ４３をはずして最初
に巻取ったコイルをサプライ部に移動させるのである
が、これに限定されることはなく、例えば図３（イ）
（ロ）に示すように、線材１５に沿って絶縁用のテープ
４７を沿わせる場合にパット４５を装着するパット台４
６が図示しないねじ等で回転子３６に固定され、パット
４５からテープ４７が線材１５に沿って繰出されるので
ある。もっともこの場合は回転子３６は回転してはなら
ないから、安全上カバー２５を開くことによって連動す
るリミットスイッチ（図示しない）によって回転子３６
の回転に必要な電気回路を遮断していることは云うまで
もない。

【００１２】図４は、２本のビーム６５、６６によって
線材１５の位置を検出するようにした位置検出装置６０
を示す。図中、線材１５は図面と直角方向に繰出される
のであるが、巻付機３０の出口付近にあって、投光器６
１から照射されたビーム６５を受光する受光器６２及び
投光器６３から照射されたビーム６６を受光する受光器
６４の２組の投受光器が設置されており、線材１５が２
本のビーム６５、６６の間にあって、線材１５がビーム
６５を遮断した場合は、線材１５は所定の位置より上に
来ているので、後述するコイル巻取部７０の昇降装置７
１によって回転軸７５を下方に移動させる。また、ビー
ム６６を遮断したときには、線材１５は所定の位置より
下に来ているので、昇降装置７１によって回転軸７５を
上向きに移動させるのである。ビーム６５、６６が斜め
に設置しているのは、線材１５の断面がいわゆる長方形
であるため、線材１５が矢印方向に移動したときにビー
ム６５、６６を遮断しやすいからである。

【００１３】コイル巻取部７０（図１）は、回転軸７５
が昇降装置７１により支持されるもので、回転軸７５は
またサーボモータ７２の回転軸７３の回転をスリーブ７
４を介して伝達されるとともに回転軸７５の両端にある
凹部７７に当接する押しピン７８により回転軸７５の長
手方向に押している。なお、ピン７８は後退させること
によって回転軸７５をスリーブ７４からはずすことが可
能であり、更に、回転軸７５を差し替えることによって
巻取り方向を逆にすることが可能にしたものである。回
転軸７５には、例えばネジ切がしてあり、ネジ切がして
ある回転軸７５にはフリーであるが、回転軸７５に螺合
するネジ（図示せず）によってリール７６を搭載するス
リーブ（図示せず）の両端を固定するのである。かくし
て、線材１５を巻取るリール７６が固定されるが、必要
によってリール７６は回転軸７５の長手方向に対して移
設することが出来るのである。

【００１４】続いて、本発明のコイルの巻線装置を用い
て、ダブルパンケーキ巻きのユニットを製造する方法に
ついて述べる。まず、リール７６を装着した回転軸７５
をスリーブ７４に挿入するとともに、押しピン７８を回
転軸７５の一端に設けた凹部７７に押当て回転軸７５の
一端を固定する。その時には回転軸７５は昇降装置７１
を作動させて線材１５がほぼ水平になるような高さまで
持上げておく。その後、線材１５の先端がリール７６の
内部になるようにして回転子３６を回転させながらテー
プ５１を線材１５に巻付けながらパンケーキ巻きを行い
つつ、線材１５がほぼ水平になるように、位置検出器６
０によって、昇降装置を作動せて回転軸７５を徐々に下
げていく。

【００１５】その後、いわゆる満巻きとなる所定の巻数
に達するまで線材１５を巻付ける。所定の巻数に達した
後、リール７５を横に移動することによってこのパンケ
ーキをずらせるともに、昇降装置７１を作動させて線材
１５がほぼ水平になるような高さまで持上げておく。そ
して、２番目として別の空リール（図示せず）を用いて
線材１５を巻取っていく。この際も回転子３６を回転さ
せながらテープ５１を線材１５に巻付けていき、昇降装
置７１を作動せて回転軸７５を徐々に下げていきなが
ら、満巻きになるまでリール（図示しない）に巻取って
いくのである。

【００１６】その後、カバー２６を開いて回転子３６の
スペーサ４３を取外すとともに、最初に巻取ったパンケ
ーキ（いわゆるシングルパンケーキ）を回転軸７５から
取りはずしてサプライ部１０側に移動させるとともに、
回転軸７５の左右を入替えて巻取り方向を逆にする。そ
の後、２番目のリール（図示しない）に隣接して再び線
材１５を３番目のリール（図示せず）に巻取っていく。
この際も、位置検出器６０によって線材１５の位置を検
出しながら、昇降装置７１を作動せて回転軸７５を徐々
に下げていきながら、満巻きになるまでリール（図示し
ない）に巻取っていくのである。かくて、２番目のリー
ルと３番目のリールを隣接させることによって、いわゆ
るダブルパンケーキ巻きのユニットに仕上げることが出
来るのである。

【００１７】

【発明の効果】本発明のコイルの巻線方法は、線材とり
わけ酸化物超電導線の長手への移動方向を維持しながら
線材を巻取るもので、これによって線材に局部的な変形
を回避することが出来るものである。また、ダブルパン
ケーキ巻きのユニットに仕上げる本発明のコイルの巻線
方法は、線材の先端がコイルの内部になるごとくパンケ
ーキ巻きをしてから前記パンケーキ巻きをしたものの隣
に再びパンケーキ巻きをするとともに、該パンケーキ巻
きの巻取り方向を逆にするとともに、最初に製作した前
記パンケーキ巻きしたものをサプライ側に移動し、前記
線材を繰出してパンケーキ巻きをすることによってダブ
ルパンケーキ巻きのユニットに仕上げるもので、場合に
よっては、繰出しコイルから直接繰出した線材がそのま
ま線材の長手への移動方向に維持することによって線材
に負担をかけないで、製作出来るようにしたものであ
る。

【００１８】更に、本発明のコイルの巻線装置は、線材
をコイルに巻取る回転軸をして繰出される前記線材に対
して遠近ならしめる移動手段と、前記線材を横切る方向
の位置を検出する位置検出手段とを具備し、前記位置検
出手段の信号を回避する方向に前記移動手段を作動させ
てなるものであり、更にまた、線材の周囲に絶縁帯を巻
付けるフライヤを有する回転体の中空軸と該中空軸を回
転自在に支持する軸受とを具備し、前記中空軸及び前記
軸受のそれぞれの周囲を一部切欠いてなるものである。
これによって、最初に巻き取ったコイル（いわゆるシン
グルパンケーキ）をサプライ側に移設して絶縁層を有す
るダブルパンケーキを製作することが出来るのである。

【００１９】また、本発明のコイルの巻線装置は、必要
に応じて回転体の周囲を一部切欠いた個所に絶縁テープ
供給用スタンドを設置しうるもので、線材に絶縁テープ
を添えることができる。更に、サプライコイルから線材
を繰出す位置が一定の位置を保つ如く、前記サプライコ
イルの中心を移動させるので、線材への歪みはきわめて
少なくなり、巻線時での超電導特性の劣化を抑制出来
る。また更に、コイルは、該コイルを回転させる回転軸
に対して着脱自在であるので、コイルをずらして隣にコ
イルを製作することが簡単に出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のコイルの巻線装置の構成を示す概略図
であり、（イ）はその平面図、（ロ）はその正面図であ
る。

【図２】本発明のコイルの巻線装置における巻付機の構
成を示す概略図であり、（イ）はその正面図、（ロ）は
その部分断面図である。

【図３】本発明のコイルの巻線装置における巻付機の他
の使用例を示す概略図であり、（イ）はその正面図、
（ロ）はその部分断面図である。

【図４】本発明のコイルの巻線装置における位置検出器
の概略図である。

【図５】超電導線材の断面図である。

【図６】超電導線をダブルパンケーキコイルユニットに
した状態を示す概略斜視図である。

【図７】ダブルパンケーキコイルユニットを積層したコ
イルの概略断面図である。

【符号の説明】

Ｋ：コイル １：超電導線材 １０：サプライ部 １２、７６：リール ２０：絶縁テープ巻付部 ３０：巻付機 ３６：回転子 ４３：スペーサ ４５、５４：パット ５０：フライヤ ６０：位置検出器 ７０：コイル巻取部 ７１：昇降装置 ７５：回転軸 ８０：ダブルパンケーキ

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】線材の長手への移動方向を維持しながら前
   記線材を巻取ることを特徴とするコイルの巻線方法。
2. 【請求項２】線材は、酸化物超電導線である請求項１に
   記載のコイルの巻線方法。
3. 【請求項３】線材の先端がコイルの内部になるごとくパ
   ンケーキ巻きをしてから前記パンケーキ巻きをしたもの
   の隣に再びパンケーキ巻きをするとともに、該パンケー
   キ巻きの巻取り方向を逆にするとともに、最初に製作し
   た前記パンケーキ巻きしたものをサプライ側に移動し、
   前記線材を繰出してパンケーキ巻きをすることによって
   ダブルパンケーキ巻きのユニットに仕上げる請求項１又
   は請求項２に記載のコイルの巻線方法。
4. 【請求項４】繰出しコイルから直接繰出した線材がその
   まま線材の長手への移動方向に維持される請求項１乃至
   請求項３のいずれか１項に記載のコイルの巻線方法。
5. 【請求項５】線材をコイルに巻取る回転軸をして繰出さ
   れる前記線材に対して遠近ならしめる移動手段と、前記
   線材を横切る方向の位置を検出する位置検出手段とを具
   備し、前記位置検出手段の信号により所定の方向に前記
   移動手段を作動させてなることを特徴とするコイルの巻
   線装置。
6. 【請求項６】線材の周囲に絶縁帯を巻付けるフライヤを
   有する回転体の中空軸と該中空軸を回転自在に支持する
   軸受とを具備し、前記中空軸の周囲を一部切欠いてなる
   請求項５に記載のコイルの巻線装置。
7. 【請求項７】回転体の周囲を一部切欠いた個所に絶縁テ
   ープ供給用スタンドを設置してなる請求項６に記載のコ
   イルの巻線装置。
8. 【請求項８】サプライコイルから線材を繰出す位置が一
   定の位置を保つ如く、前記サプライコイルの中心を移動
   させてなる請求項５乃至請求項７のいずれか１項に記載
   のコイルの巻線装置。
9. 【請求項９】コイルは、該コイルを回転させる回転軸に
   対して着脱自在である請求項５乃至請求項８のいずれか
   １項に記載のコイルの巻線装置。