JPS61125105A - 内巻き超電導コイルのインナ−プレ−ト - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の属する技術分野〕 本発明は高磁界発生用の内巻き超電導コイル、ことにク
エンチ現象防止用のインナープレートの構造に関する。

〔従来技術とその問題点〕

高エネルギー物理分野における粒子計測用超電導マグネ
ット等には円筒の直径およびその軸方向長さがそれぞれ
数惰にも及ぶものかあシ、このように巨大な超電導コイ
ルがクエンチ現象（コイルの発熱により超電導状態が部
分的に破れて常電導になる現象）を起こすことなく超電
導状態を保持するためには、ヘリウム冷却器を備えた筒
状の巻枠（冷却体）とその内側に対地絶縁層を介して密
着するよう巻回された単層コイルとが相互に隙間なく固
着されて、内巻きコイル全体が臨界温度以下に均一に保
たれる必要がある。したがって超電導コイルの製作にあ
たっては上述の点に対して特段の配慮がなされるのが普
通である。しかしながら、超電導コイルに加わる過酷な
冷熱サイクルや電磁機械力によってコイルと冷却体との
間に局部的な剥離等が万一発生した場合を考慮して、コ
イルの内面側に金属板からなるインナープレートを被着
し、コイルの巻回間に冷却体とは別体の伝熱路を形成し
、コイル全体の温度をさらに均一に保持するよう形成し
たものが知られている。

第４図はインナープレートを備えた従来の内巻き超電導
コイルの側断面図である。図において、１は巻枠を兼ね
た金属円筒からなる冷却体、２は冷却体の外周側に溶接
された冷却器、３は冷却体１の内面側に被着された第１
の対地絶縁層、４は絶縁被覆された超電導線を軸方向に
密接巻回してなる単層コイル、５は単層コイル４の内面
側に密・　接して形成された第２の対地絶縁層、６は第
２の対地絶縁層の内周面側に一着剤等により被着された
インナープレートである。図の場合インナープレート６
は角度方向に複数に分割された長方形板６Ａ−Ｐ等で構
成されておシ、軸方向端部に設けられた接地端子部７に
より冷却体１に導電接続されている。インナーグレート
６を、第２の対地絶縁層５の表面に被着する工程におい
ては、厚さ１ｍ程度のアルミニウム板からなる複数の長
方形板６Ａ、６Ｂ、（５Ｃ等をそれぞれコイルの内周面
と等しい曲率になるようあらかじめ曲げ加工しておき、
表面に接着剤を塗布し、これを絶縁層５０表面の所定位
置に被着するという手順で行うが、長さが数渇もある軟
かい長方形板を変形させることなく隣接する長方形板と
の間に僅かな間隙を保持するよう定位置に被着するとい
う作業は極めて困難であシ、所定の曲率に曲げ加工され
た長方形板に変形や折）曲げ等が生じて絶縁層５の表面
に５まくなじまないために空隙を生ずること、長方形板
が相互に接触して周方向に１ターンの短絡回路が形成さ
れる危険性が高まること、作業に長時間を要するために
経済的不利益をもたらすこと、などの問題点がある。こ
とに第２の対地絶縁層とインナープレートとの間に空隙
あるいは剥離部が存在すると、その部分における熱伝達
が著しく低下してクエンチ現象の防止効果が得られなく
なるという致命的欠陥を生ずるので、このような欠陥を
生ずることのないインナープレートの構造の改善が求め
られている。

〔発明の目的〕

本発明は前述の状況に鑑みてなされたもので、コイルへ
の密着性と作業性にすぐれたインナープレートを備えた
内巻き超電導コイルを提供することを目的とする。

〔発明の要点〕

本発明のインナープレートは、厚さ１〜２ｍの湾曲した
長方形板の、−人の作業者によって変形させずに運搬し
、所定位置に被着できる。大きさＫは限界があることに
着目し、インナープレートを周方向だけでなく軸方向に
も分割して取扱い容易な大きさの周方向に長い湾曲した
長方形板としこの長方形板を軸方向には端部を突き合わ
せて、周方向には端部に隙間をおいて第２の対地絶縁層
表面に被着するとともに、軸方向に配列された長方形板
を導電性接着剤を導電結合剤とする接続手段により相互
に導電接続することにより、長方形板を軸方向にも分割
したことＫよシ新たに生ずる導電接続部の温度上昇にも
とづくクエンチ現象の発生を防止するようＫしたもので
ある。

〔発明の実施例〕

以下本発明を実施例に基づいて説明する。

第１図は本発明の実施例を示す内巻き超電導コイルの側
断面図である０図において、冷却体を兼ねた金属円管か
らなる巻枠１の内周側には第１の対地絶縁層３．超電導
線からなる単１−コイル４１第２の対地絶縁層５からな
る内巻き超電導コイルが形成されていることは従来技術
においてすでに説明した通シである。１０は第２の対地
絶縁層の表面に被着された複数の長方形金属板１１から
なるインナープレートである。長方形金属板１６は厚さ
１〜２箪のアルミニウム板からなシ、その大きさは一人
の作業者があらかじめ湾曲加工された長方形金属板を変
形させることなく運搬して絶縁層５の表面の所定位置に
位置決め被着できることを条件に決められる。また長方
形金属板１１の絶縁層５の表面における位置関係は、長
辺が周方向に向くよう配置され、軸方向に配列された長
方形板相互間の隙間１４はなるべく小さく、周方向の隙
間１５は敢闘の絶縁距離を確保するよう配列することに
より長方形板が周方向に相互に接触して１ターンを形成
することを確実に防止することができるとともに、軸方
向の熱流をなるべく妨げないようにすることができる。

周方向の隙間１５に長方形板の短辺が対向するよう配列
することにより、隙間１５を保持するための位置決めが
容易になるとともに、コイルの軸方向から被着作業を行
う作業者の左右に広い手作業可能領域を有効に活用する
ことができるので、インナープレートの分割数の低減と
作業効率の向上とが期待でき、したがって絶縁層５に長
方形板１１をよシ確実に被着することができる。第２の
対地絶縁層の表面にエポキシ樹脂系接着剤等により被着
され、加熱硬化されたインナーニア”Ｗ　）　１０の長
方形金属板１１は、接続手段１２により軸方向に配列さ
れた長方形板が相互に導電接続され、端部は接続片１３
により、冷却体を兼ねた巻枠１に導電接続され、接地さ
れる。なお接続手段１２は軸方向中央部近傍に位置する
軸方向隙間部１４Ａを境にして軸方向に配列された長方
形板が軸方向に２分されるよう設けられ、軸方向両端部
で巻枠ＩＫ、導電接続するよう構成することにより、直
列接続手段数と接続手段を流れる電流とが低減される。

第２図および第３図は第１図の実施例における接続手段
部分の詳細図で、第２図は外形図、第６図は断面図であ
る０図において、１１Ａ、１１Ｂは第２の対地絶縁層５
の表面に蒸着された長方形金属板、１４は両金属板間の
隙間、１２は金属板１１Ａ、１　ｉＢを導電接続する接
続手段である。

接続手段１２は、導電接合剤層２１．短冊状金属板から
なる接続片２２と、アルミニウム粘着テープ層２３およ
びエポキシ樹脂系塗膜層２４からなる保護層とからなっ
ている。導電接合剤層２１は貴金属粉末等の導電粉末を
配合した常温硬化または常温乾燥形の導電ペーストであ
り、金属板１１Ａ、１１Ｂおよび接続片２２の接着面を
研磨して付着物を除去するとともに粗面化し、導電ペー
ストを塗布したのち接続片２２を被着する。つぎにアル
ミニウム粘着テープ２３を接続片２２とその周辺を覆う
よう貼シ付けることにより接続片２２を固定する。さら
に粘着テープ２３とその周辺にたとえばエポキシ樹脂系
の常温硬化形塗料を塗布する。接続手段１２を上述のよ
うに形成することにより、電導ペースト２１および塗膜
２４が硬化した時点においては、導電結合層２１と接続
片２２により長方形金属板１１Ａ、１１Ｂが導電結合層
によル機械的に保護することができる。またこのように
形成された接続手段は薄形構造にでき、かつ局部的な突
起部のないなだらかな形状とすることができるので、接
続部に物が当ることにより導電結合が劣化する危険性が
少々く、高磁界の磁場となる超電導コイルの内部空間を
フルに活用することができる。さらに導電結合剤として
常温硬化形の導電ペーストを用いたことによυ、接続片
を溶接、ハンダ付けなどの高温加工方法で金属板１１Ａ
、１１Ｂに固着する方法に比べ、金属板や対地絶縁層に
及ばす熱影響を排除できるので、対地絶縁層５と金属板
１１との間に剥離を起させることなく接続作業を行うこ
とができ、したがってクエンチ防止性能のすぐれたイン
ナープレートを備えた内巻きコイルを提供することがで
きる。さらにまた、インナープレートが軸方向および周
方向に分割された長方形金属板で構成されているために
、インナープレートに流れる渦電流を低減することがで
きるので、渦電流によるインナープレートの発熱が抑制
され、クエンチ防止性能のすぐれた超電導コイルを得る
ことができる。

なおインナープレートを第２の対地絶縁層に被着する場
合、インナープレートの内側に半径方向加圧治具を取シ
付けて、インナープレートに半径方向の分布荷重を加え
つつ接着層を加熱することＫよシ、よシ高い熱伝導性を
有するインナープレートを形成できることはいうまでも
ないことであシ、なおかつ対地絶縁層３．５およびコイ
ル４とインナープレート１２とを同時に圧縮加熱硬化す
ることも可能である。

〔発明の効果〕

本発明は前述のように、インナープレートをコイルの周
方向と軸方向にそれぞれ複数に分割した長方形金属板で
構成し、周方向には長方形板相互間に間隔をおいて第２
の対地絶縁層の表面に被着するとともに、軸方向に配列
された長方形金属板は常温硬化形の導電ペーストを導電
結合剤とじ保護被覆を有する接続手段により相互に導電
接続し端部を冷却体を兼ねた巻枠に導電接続し、接地す
るよう構成した。その結果、長方形板を作業者の手作業
に適した大きさにできるために従来技術に比べて変形や
損傷が少なく位置決めや被着作業が容易かつ正確になシ
、周方向に配列された長方形板が相互に接触して１ター
ンを形成することなく対地絶縁層に密着し、したがって
クエンチ防止性能のすぐれたインナープレートを備えた
内巻き超電導コイルを経済的に有利に提供することがで
きる。また常温硬化形の導電ペーストを接続手段の導電
結合剤としたことにより、対地絶縁層および長方形板に
熱影響を与えることなく接続作業を行うことができ、し
たがって対地絶縁層とインナープレートとの接着性にす
ぐれた超電導コイルを提供できる。さらに、インナープ
レートが軸方向にも分割されたことにより、インナープ
レートに流れる渦電流を抑制でき、インナープレートの
発熱が少ないために、クエンチ防止性能のすぐれたイン
ナープレートを提供することができる。さらにまた、接
続手段を薄形構造にできるので、高磁界発生部を有効に
活用でき、かつリード線等の突起部がないために接続部
を損傷する危険性の少ない内巻き超電導コ・「ルのイン
ナープレートを提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示づ内巻き超電導コイルの側
断面図、第２図はインナープレートの接続手段を示す要
部の外形図、第３図は接続手段の側断面図、第４図は従
来の超電導コイルの側断面図である。 １・・・冷却体を兼ねた巻枠、２・・・冷却器、６・・
・第１の対地絶縁層、４・・・単層コイル、５・・・第
２の対地絶縁層、６，１０・・・インナープレート、１
１・・・長方形金属板、１２・・・接続手段、１３・・
・巻枠との接続片、１４・・・軸方向の隙間、１５・・
・周方向の隙間、２１・・・導電結合剤層、２２・・・
接続片、２３・・・粘着性金属テープ層、２４・・・塗
膜層。 ）　　　　　第１図 第２Ｎ 第３図 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）冷却体を兼ねた筒状の巻枠の内面側に密接して第１
   の対地絶縁層と超電導線よりなる単層コイルと第２の対
   地絶縁層とが固着されて一体化した超電導コイルの前記
   第２の対地絶縁層側にその表面のほぼ全体を覆うよう被
   着されたインナープレートを有するものにおいて、周方
   向ならびに軸方向にそれぞれ複数に分割され相互に重な
   ることなく長辺側が周方向に位置するよう前記第２の対
   地絶縁層表面に被着された長方形金属板からなるインナ
   ープレートと、一つの角度方向に位置するよう軸方向に
   配列された長方形板を相互に接続する導電性ペーストを
   導電結合剤とする接続手段とを備え、軸方向端部におい
   て前記巻枠に導電接続されたことを特徴とする内巻き超
   電導コイルのインナープレート。 ２）特許請求の範囲第１項記載のものにおいて、接続手
   段が、導電性接着剤を導電結合媒体とする短冊状の接続
   片と、この導電結合部とその周辺を覆うよう被着された
   保護層とからなることを特徴とする内巻き超電導コイル
   のインナープレート。 ３）特許請求の範囲第２項記載のものにおいて、保護層
   が粘着性金属テープ層とその外側から長方形板にわたっ
   て塗布された合成樹脂系皮膜であることを特徴とする内
   巻き超電導コイルのインナープレート。 ４）特許請求の範囲第１項記載のものにおいて、接続手
   段により導電接続された複数の長方形金属板列が周方向
   に相互に所定の間隙をおいて第２の対地絶縁層表面に被
   着されたことを特徴とする内巻き超電導コイルのインナ
   ープレート。