JPS61289607A - 超電導マグネツトコイルの製造方法 - 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】 「産業上の利用分野」 本発明は、高性能な超電導マグネットコイルを「従来の
技術」 従来、シートコイルを製造する方法の一例として、第５
図に示すような円板状の薄板ｌに、銅層からなる螺旋状
の電気回路２を、メッキ法あるいは蒸着法またはプリン
ト法により作製し、この薄板ｌを多数枚積層してシート
コイルを形成する方法が知られている。そして、このシ
ートコイルの製造方法と同様な発想に基いて、従来、超
電導マグネットコイルが以下に説明する方法によって製
造されている。即ち、例えば銅板３ＡとＮｂＴｉ板３Ｂ
とを複数枚積層して第６図に示す円板３を形成するとと
もに、この円板３の表面部にレコード溝と同様な構成の
螺旋溝３ａを形成して超電導マグネットコイルを製造す
るものであり、この超電導マグネットコイルにあっては
螺旋溝３８間に存在するＮｂ−Ｔｉ部分が螺旋状の超電
導回路となり、銅板部分が安定化材となるのである。な
お、Ｎｂ。

Ｓｎ系等の化合物系超電導体を有する超電導マグネット
コイルを製造する場合には、Ｃｕ−５ｎ合金板を構成し
、円板に前記と同等の溝加工を施した後に、拡散熱処理
を施してＮｂとＳｎとを反応させ、Ｎｂ５Ｓｎを生成さ
せて超電導マグネットコイルを製造するのである。

「発明か解決しようとする問題点」 前記超電導マグネットコイルを製造する゛場合に行う溝
切り加工は、旋盤を用いて行なうならば、最小１〜２■
の幅の溝加工が限度であり、これより小さい溝の切削は
現在、不可能な状況である。

ところが、前記溝は超電導回路のセパレート部分であり
、可能な限り細く、しかも、超電導回路を完全な絶縁状
態とするように形成されることが必要であるが、旋盤に
よる溝切り加工では、形成可能な溝間隔および溝幅に上
述の如き限界がある上に、切削カスが溝内に残留して絶
縁性に問題を生じる欠点がある。なお、し−ザを用いて
溝切り加工を行うならば、幅１ｍｍ以下の溝を形成可能
ではあるが、前記切削カスの問題を解消することは困難
である。また、厚さ数ｍａｄ、あるいは１ｍｍ以下の薄
い円板に高精度で溝切り加工を施すのは、加工精度の面
から見てし極めて困難な作業である。

「発明の目的」 本発明は、前記事情に鑑みてなされたもので、簡単な操
作により数１００枚〜数１０００枚にも及ぶシートコイ
ルを製造できるとともに、所要の厚さの超電導回路を有
する超電導マグネットコイルを製造できる方法を提供す
ることを目的とする。

「問題点を解決するための手段」 本発明は、前記問題を解決するために、超電導、体を構
成する金属元素からなる素材テープと、前記超電導体を
構成する金属元素を含有するか、または銅からなる基地
テープとからなるクラッドテープとを、重ねてロール巻
きすることによりロール基体を形成し、このロール基体
を輪切りにしてシートコイルを形成するとともに、この
シートコイルを多数積層するものである。

「作用　」 ロール基体を輪切りにすることによって螺旋状の超電導
回路を有するジートコ、イルを容易に形成できるととも
に、ロール巻き数を適宜設定することにより所要の直径
の超電導マグネットコイルを得ることが可能になり、素
材テープと基地テープの厚さを調整することにより、所
望の厚さの超電導体回路を形成できるとともに、従来必
要としていた溝切り加工が不要になって生産性が向上す
る。

「実施例」 第１図ないし第３図は、本発明の一実施例を説明するた
めのもので、超電導マグネットコイルを製造するには、
まず化合物系超電導体を構成する２種以上の金属元素の
内、１種以上の金属元素から、あるいは、合金系超電導
体からなる第２図に示すような素材テープｌＯと、前記
化合物系超電導体を構成する金属元素の内、残りの１種
以上の金属元素を含有するか、または銅からなる基地テ
ープｌ　１．１１とを、圧延加工あるいは爆発圧接を併
用したりしてテーラ状に一体化して第２図等に示すクラ
ッドテープ１２を形成する。なお、本実施例の場合、素
材テープｌＯの両側に基地テープ１１を爆発圧接した後
に圧延加工を施してクラブープ１０をＮｂＴｉ系等の合
金系超電導体から構成する場合には、基地テープ１１を
Ｃｕから構成する乙のとし、また、素材テープＩＯをＮ
ｂあるいは■から構成する場合には、基地テープ１１を
Ｃｕ−Ｓｎ合金あるいはＣｕ−Ｇａ合金から構成するも
のとする。

次にこのクラッドテープ１２を第１図に示すようにロー
ル巻きすることによってロール基体１３を形成する。次
いで、このロール基体１３をかしめた後に、数Ｉの厚さ
に輪切りにして薄肉円板状のシートコイル１４を形成す
るとともに、これらシートコイル１４を多数枚、第３図
に示すように積層して超電導マグネットコイル１５を形
成する。

なお、素材テープＩＯと基地テープ１１を構成する金属
が化合物系超電導体を構成する金属元素である場合には
、シートコイル１４の状態で拡散熱処理を施し、素材テ
ープ１０の金属元素と基地テープＩｔの金属元素とを反
応させて化合物超電導体からなる超電導回路をシート、
コイル１４に生成させるものとする７なお、を散執処理
冬伴は、好ましくは真空中、または不活性ガス中におい
て、６５０〜８５０℃程度の温度に２０〜２００時間加
熱するものとする。更に、各シートコイルの外周と中央
部の超電導回路の端部部分はいずれも個々のシートコイ
ル間で所要の超電導線材によって接続しておく。

前記の方法によってシートコイル１４を製造する場合、
所要の厚さのクラッドテープ１２を製造しておけば所望
の厚さの超電導回路を形成することができる。したがっ
て、前記方法によれば、従来は製造困難であった厚さ数
μ〜数１０μの超電導回路を形成でき、同一大のシート
コイルにおいて、超電導回路間の間隔を小さく設定して
その巻き数を従来よりはるかに大きくすることができる
。

また、従来必要であった溝加工は不要になり、製造作業
の簡略化をなしうる。なお、幅数ｍのロール基体１３を
形成し、これを薄く輪切りすることによって、一度に数
１００〜数１０００枚のシートコイル１４を形成するこ
とができ、一枚一枚溝加工する°必要があった従来のマ
グネットコイルの製造方法に比較して格段に製造効率が
向上し、超電導マグネットコイルのコストダウンが可能
になる。

「製造例１」 第４図を用いて製造例１について説明する。まず、厚さ
２■のＮｂＴｉ超電導テープ２０の両側に、厚さ２ＩＩ
ＩＩＩＩのＣｕテープ２１を配置した後に、爆発圧接と
熱間圧延加工と冷間圧延加工を施して早さ５０μのクラ
ッドテープ２２を作製する。次に、このクラッドテープ
２２の片面に厚さ１０μのホルマール絶縁被覆処理を施
してホルマール層２３を形成した後に、このクラッドテ
ープ２２を直径２０ＩＩＩＩｌのＣｕ棒２４に１・６０
０層程度巻き付け、直径２００１ｍの第４図に示すロー
ル基体２５を形成する。このロール基体２５の外側に厚
さ５■のＣｕバイブを被せてディスク基体を形成し、更
に、スウエーノング加工、あるいは静水圧プレス加工を
施して全体をかしめ、この後に前記ディスク基体を輪切
りすることによって厚さ２Ｉｌ１ｍのシートコイルを形
成する。この場釡、Ｎｂ−Ｔｉ層が形成する超電導回路
の厚さは約１７μとなっている。

次に、このシートコイルの両面にホルマール絶縁処理を
施した後に、５０枚積層してマグネットコイルを形成し
た。なお、各シートコイルの外周と中央部のＮｂ−Ｔｉ
層の端部はいずれも個々のシートコイルの間で所要のＮ
ｂ−Ｔｉ線材によって接続しておく。以上の如く製造さ
れたマグネットコイルにあっては、Ｎｂ−Ｔｉ層が形成
する超電導回路は約１７μの厚さであり、従来の溝切り
加工により形成される超電導回路の幅が１〜２■程度を
最小としていたことに比較すれば、従来よりはるかに微
細化した超電導回路を製造することができた。

「製造例２」 厚さ１ｍｍのＮｂテープの両側を、厚さ２ｍｍのＣｕ−
８Ｉ合金テープで挾み′、これに圧延加工と焼鈍処理を
繰り返し施して厚さ５０μのクラッドテープを作製した
。次に、このクラッドテープに絶縁用の石英テープを貼
り合わせるとともに、直径２０ｍＩ＋ｌのＣｕ棒にＴａ
パイプを被せた複合棒を形成し、この複合棒に前記石英
テープを貼り付けたクラッドテープを１６００層程度巻
き付けて直径２００ｍｌ１１のロール基体を形成する。

このロール基体の外周に厚さＯ，：３ａｍのＴａパイプ
と厚さ３ＩのＣｕｒ（イブとを順次被せ、全体をスウエ
ージング加工または静水圧押出し加工によりかしめ、そ
して、厚さ３ＩＩＩＩ１１に輪切りにしてシートコイル
を作製した。

このシートコイルにおいては、Ｎｂ層の厚さは約８μに
なっている。次いで、７００℃に１００時間の間加熱す
る拡散熱処理を施し、Ｎｂテープの表面にＮｂ、Ｓｎを
生成させた。この操作により、Ｎｂテープの表面には厚
さ約３μのＮｂ１Ｓｎ層からなる超電導回路が生成され
た。

そして、前記各シートコイルの外周と内周部のＮｂ、Ｓ
ｎ層部分の端部をＮｂ５Ｓｎ線あるいはＮｂ３Ｓｎテー
プで他のシートコイルのＮｂ３Ｓｎ層部分の端部に接続
してシートコイルを多数枚積層し、超電導マグネットコ
イルを形成した。

「製造例３」 厚さ１ｍｌ１１の■テープの両側を厚さ２ｍｌ＋１のＣ
ｕ−Ｇａ合金テープで挾んだしのに圧延加工と焼鈍処理
とを繰り返し施して厚さ５０μのクラッドテープを作製
した。また、外径１００　ｍｍ、内径５０ｍｍのＣｕバ
イブにＴａパイプを被せた複合棒を作製し、この複合棒
に前記クラッドテープを２０００層程度巻き付けて直径
３００ＩＩＩＩ１１のロール基体を形成した。次にこの
ロール基体の外周に厚さ０．３＋ｎｍのＴａパイプと厚
さ１ＯＩＩＩＩＩｌのＣｕバイブとを順次被せて全体を
スウエージング加工または静水圧押出し加工によりかし
め、更に厚さ２ｍｌ１１に輪切りすることによってシー
トコイルを作製した。このシートコイルにおいてはＮｂ
層の厚さは約８μになっている。次いで、６５０℃に５
０時間の間加熱する拡散熱処理を施し、■テープの表面
にＶ、Ｇａを生成させた。この操作により、■テープの
表面には厚さ約２．５μのＶｓＧａ＊からなる超電導回
路が生成された。

そして前記各シートコイルの外周と内周部のＶａＧａ層
部分の端部をＶ、Ｇａ線あるいはＶ、Ｇａテープで他の
、シートコイルのＶｓＧａ層部分に接続し、各シートコ
イルを多数枚積層することによって、マグネットコイル
を形成した。

なお、前記各側において、クラッドテープをロール巻き
する際に、絶縁層を一緒に巻回することは、実施しても
実施しなくても自由であり、また、絶縁層を介在させた
場合には最外周に銅製の管体を嵌め込んでロール基体を
構成すれば、機械的強度も十分になる。

「発明の効果」 以上説明したように本発明は、超電導体を構成する金属
元素からなる素材テープと、前記超電導体を構成する金
属元素を含有するか、または銅からなる基地テープとか
らなるクラッドテープとを重ねてロール巻きすることに
よってロール基体を構成し、このロール基体を輪切りに
してシートコイルを形成するとともに、このシートコイ
ルを多数枚積層するものであるために、従来必要として
いた溝切り加工を行わなくとも、ロール巻き加工と輪切
り作業といった簡単な操作を行うことによって、安価に
超電導シートコイルを製造できる。したがって、このシ
ートコイルを多数枚積層すると超電導マグネットコイル
を製造することができ、超電導ディスクコイルを低コス
トで製造できる効果がある。また所要幅のロール基体を
形成し、このロール基体を薄く輪切りにすれば、数１０
〜数１０００枚のノートコイルを一度に製造できるため
に製造効率が従来より飛躍的に向上する効果がある。ま
た、ロール巻きする素材テープと基地テープの厚さを適
宜の値に設定することにより、数ｌＯμ程度の厚さの超
電導体を形成できるために、従来は幅が１〜２ｍｍ程変
の超電導回路が最小であったのに比較して、本発明によ
れば従来よりはるかに微細化した超電導回路を製造でき
る効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は、本発明の一実施例を説明するた
めのもので、第１図はクラッドテープをロール巻きして
いる状態を示す斜視図、第２図はクラッドテープの断面
図、第３図はシートコイルの積層状態を示す斜視図、第
４図は製造例１におけるロール基体の断面図、第５図は
従来のシートコイルの平面図、第６図は従来の超電導マ
グネットコイルの側面図、第７図は第６図に示した従来
の超電導マグネットコイルの一部を断面にした斜視図で
ある。 １０・・・・・・素材テープ、　　１１・・・・・・基
地テープ、１２・・・・・・クラッドテープ、１３・・
・・・ロール基体、１４・・・・・・シートコイル、 １５・・・・・・マグネットコイル、

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　化合物系超電導体を構成する２種以上の金属元素の内
   １種以上の金属元素から、あるいは、合金系超電導体か
   らなる素材テープと、前記化合物系超電導体を構成する
   金属元素の内、残りの１種以上の金属元素を含有するか
   、または銅からなる基地テープとを複合して構成したク
   ラッドテープをロール巻きすることによってロール基体
   を形成し、このロール基体を輪切りすることによってシ
   ートコイルを形成するとともに、このシートコイルを多
   数枚積層することを特徴とする超電導マグネットコイル
   の製造方法。