(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気絶縁芯材をエチレンとメタクリル酸の重合体を主成分とする熱可塑性樹脂で被覆し、複数の通電用導体それぞれの表面を前記電気絶縁芯材の表面と同じ熱可塑性樹脂で被覆し、これらの部材を円筒形の外殻電気絶縁材内に装填し、この外殻電気絶縁材の表面も同じ熱可塑性樹脂で被覆し、この外殻電気絶縁材を外筒内に装填し、その全体を加熱した後に冷却することによって前記熱可塑性樹脂を溶融、硬化させ、前記通電用導体、電気絶縁芯材物、外殻電気絶縁材及び外筒を一体化することを特徴とする超電導磁石用電流リードの製造方法。
【請求項２】
前記通電用導体それぞれの表面をポリテトラフルオルエチレンの高分子フィルムで被覆し、さらに前記熱可塑性樹脂で被覆することを特徴とする請求項２に記載の超電導磁石用電流リードの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気浮上式鉄道用車両の浮上、案内、推進用の極低温に冷却された超電導磁石と、室温にある電源とを電気的に接続し、かつ、超電導磁石を永久電流モードに励磁するかあるいは永久電流モードを消磁するために用いる超電導磁石用電流リードの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
磁気浮上式鉄道の走行駆動システムは、図７に示すように車両の台車１に搭載した浮上・案内・推進用の超電導磁石２に対向して、断面Ｕ字形のガイドウェイ３に設置した地上コイル４に車両の走行速度に見合った周波数で交流通電を行い、車両を走行させるものである。
【０００３】
超電導磁石２は図８に示すように、極低温状態で電気抵抗がゼロとなる超電導線を巻回した後、エポキシ樹脂などで線間を含浸した超電導コイル５を収納している内槽容器６、超電導コイル５を低温状態に保持させる冷媒用の冷媒補給タンク７、外部からの輻射による熱侵入と電磁力を抑えるための輻射シールド板８、前記機器を収納し、かつ断熱状態を保持するために内部を真空状態にしている外槽容器９から構成され、車体１０の下部の台車１の両側に支持筒１１により取付けられている。
【０００４】
このような構造の超電導磁石２に対して、非通電時の熱侵入量を小さく抑えながら、極低温に冷却保持される超電導磁石と室温にある電源とを電気的に接続するためのコンポーネントが、図９に示す構造の超電導磁石用電流リード１２である。
【０００５】
磁気浮上式鉄道の超電導磁石２は、他分野のものと異なり、数分間で永久電流モードに励磁するかあるいは永久電流モードを消磁するという運用上の特徴がある。このため、非通電時の熱侵入量を小さくしつつ、通電時の導体のジュール発熱による導体の温度上昇（熱侵入量）を小さくするために、通電用導体１３の主要材料には黄銅、白銅、リン青銅、リン脱酸銅などの低純度銅が採用され、その基本断面構造は図１０に示すものにしている。すなわち、通電用導体１３とＦＲＰなどの電気絶縁体１４とＳＵＳ製の外管１５とを隙間１７を設けて組み合わせた構造にしている。ここで、図９に示すように通電用導体１３とＦＲＰなどの電気絶縁体１４との間には通電用導体１３を冷却するために冷却用ガス流路１６を形成する必要があるが、図１０に示した断面構造のように通電用導体１３と電気絶縁体１４との間に形成した隙間１７をその冷却用ガス流路１６として利用しているのである。このため、従来の構造では、隙間１７が必須であり、この隙間１７の存在が構成部材間のすべり、ガタを許容するものとなっていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
図７に示した磁気浮上式鉄道の走行駆動システムでは、車両走行時に浮上・推進力の他に、地上コイル４のピッチと走行速度によって決まる高周波の電磁変動が超電導磁石２に作用することから、超電導磁石内部の各コンポーネントに振動が伝達される。しかしながら、従来の電流リード１２はすべり、ガタを許容する構造であったので、超電導磁石２の走行時の振動によって構成部材間のすべり摩擦によって発熱があり、通電用導体１３の温度が上昇し、結果的に電流リード１２からの熱侵入量が増加する。したがって、超電導磁石２の走行時の振動が大きくなる速度域では、この発熱現象が顕著となり、電流リード１２からの熱侵入量が車両停止時の熱侵入量に比べて大きくなり、ひいては、超電導磁石２の走行時の冷却材の蒸発量を増加させ、冷凍機の液化特性に影響を与える不安定要因となっていた。
【０００７】
本発明はこのような従来の問題点に鑑みてなされたもので、非通電時の熱侵入量を低減することができ、そのうえ、超電導磁石の走行時の振動による構成部材間のすべり、ガタをなくしてすべり摩擦による発熱を抑えることができる超電導磁石用電流リードを製造できる超電導磁石用電流リードの製造方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明の超電導磁石用電流リードの製造方法は、電気絶縁芯材をエチレンとメタクリル酸の重合体を主成分とする熱可塑性樹脂で被覆し、複数の通電用導体それぞれの表面を前記電気絶縁芯材の表面と同じ熱可塑性樹脂で被覆し、これらの部材を円筒形の外殻電気絶縁材内に装填し、この外殻電気絶縁材の表面も同じ熱可塑性樹脂で被覆し、この外殻電気絶縁材を外筒内に装填し、その全体を加熱した後に冷却することによって前記熱可塑性樹脂を溶融、硬化させ、前記通電用導体、電気絶縁芯材物、外殻電気絶縁材及び外筒を一体化することを特徴とするものである。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１の超電導磁石用電流リードの製造方法において、前記通電用導体それぞれの表面をポリテトラフルオルエチレンの高分子フィルムで被覆し、さらに前記熱可塑性樹脂で被覆することを特徴とするものである。
【００１８】
請求項１の発明の超電導磁石用電流リードの製造方法では、電気絶縁芯材をエチレンとメタクリル酸の重合体を主成分とする熱可塑性樹脂で被覆し、複数の通電用導体それぞれの表面を前記電気絶縁芯材の表面と同じ熱可塑性樹脂で被覆し、これらの部材を円筒形の外殻電気絶縁材内に装填し、この外殻電気絶縁材の表面も同じ熱可塑性樹脂で被覆し、この外殻電気絶縁材を外筒内に装填し、その全体を加熱した後に冷却することによって前記熱可塑性樹脂を溶融、硬化させ、前記通電用導体、電気絶縁芯材物、外殻電気絶縁材及び外筒を一体化するので、構成部材間を隙間なく強固に一体化することができ、非通電時の熱侵入量を低減し、また超電導磁石の走行中の振動に対しても構成部材間にすべり、ガタが発生せず、すべり摩擦による発熱を抑制して熱侵入量を抑えることができる構造の超電導磁石用電流リードを製造することができる。
【００１９】
請求項２の発明は、請求項１の超電導磁石用電流リードの製造方法において、通電用導体の表面をポリテトラフルオルエチレンの高分子フィルムで被覆し、さらに前記熱可塑性樹脂で被覆するものであり、構成部材間を隙間なく、強固に一体化することができ、かつ通電用導体の外部に対する絶縁性を高めることができ、非通電時の熱侵入量を低減し、また超電導磁石の走行中の振動に対しても構成部材間にすべり、ガタが発生せず、すべり摩擦による発熱を抑制して熱侵入量を抑えることができる構造の超電導磁石用電流リードを製造することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて詳説する。図１は本発明の１つの実施の形態の断面構造を示している。第１の実施の形態の超電導磁石用電流リード１２Ａは、従来同様のＳＵＳ製の外筒１５内に、従来同様のＦＲＰ製の外殻電気絶縁体１４ａの内周に複数の低純度銅製、例えば黄銅製、断面弧状の通電用導体１３ａを配置し、これらの外殻電気絶縁体１４ａと通電用導体１３ａとの内部に従来同様のＦＲＰ製の電気絶縁芯材１４ｂを装填して一体化した構造である。電気絶縁芯材１４ｂの外周の通電用導体１３ａと対向する部分に半円溝を形成することにより、組立状態でこの部分に冷却用ガス流路１６ａが形成されている。
【００２１】
この第１の実施の形態の超電導磁石用電流リード１２Ａの製造方法は、次の通りである。構成部材をなす電気絶縁芯材１４ｂをエチレンとメタクリル酸の重合体を主成分とする熱可塑性樹脂で被覆し、また通電用導体１３ａそれぞれに対してはポリテトラフルオルエチレン（ＰＴＦＥ）の高分子フィルムを複数回巻き付け、さらにその表面を電気絶縁芯材１４ｂの表面と同じ熱可塑性樹脂で被覆し、これらの部材１３ａ，１４ｂを円筒形の外殻電気絶縁材１４ａ内に装填し、この外殻電気絶縁材１４ａの表面も同じ熱可塑性樹脂で被覆し、これを外筒１５内に装填する。こうして組上げた電流リード１２Ａを、約１２０℃の温度で加熱処理した後に冷却する。
【００２２】
これによって、熱可塑性樹脂が溶融した後に硬化して接着剤の役割を果たし、外筒１５と外殻電気絶縁体１４ａ、外殻電気絶縁体１４ａとその内部の通電用導体１３ａ及び電気絶縁芯材１４ｂがすべて隙間なく固着、一体化される。
【００２３】
このようにして製造された電気リード１２Ａに対して冷却、走行時の振動を模擬した加振試験を実施したところ、熱侵入量が非通電時の特性に対してほとんど変化のないものであった。
【００２４】
次に、本発明の第２の実施の形態を図２に基づいて説明する。第２の実施の形態の超電導磁石用電流リード１２Ｂは、通電用導体１３ｂの内部に冷却用ガス流路１６ｂを形成し、電気絶縁芯材１４ｃとこの通電用導体１３ｂとを組合せ、円筒状の外殻電気絶縁体１４ａに装填し、さらにこの外殻電気絶縁体１４ａを外筒１５内に装填した構造を特徴とする。
【００２５】
この第２の実施の形態の超電導磁石用電流リードＢの製造方法は、第１の実施の形態の電流リード１２Ａと同様であり、構成部材をなす電気絶縁芯材１４ｃをエチレンとメタクリル酸の重合体を主成分とする熱可塑性樹脂で被覆し、また通電用導体１３ｂそれぞれに対してはＰＴＦＥの高分子フィルムを複数回巻き付け、さらにその表面を同じ熱可塑性樹脂で被覆し、これらの部材１３ｂ，１４ｃを外殻電気絶縁材１４ａ内に装填し、この外殻電気絶縁材１４ａの表面も同じ熱可塑性樹脂で被覆し、これを外筒１５内に装填し、こうして組上げられた電流リード１２Ａを約１２０℃の温度で加熱処理した後に冷却する。
【００２６】
これによって、熱可塑性樹脂が溶融した後に硬化して接着剤の役割を果たし、各構成部材間がすべて隙間なく固着、一体化され、熱侵入量が非通電時の特性に対してほとんど変化のない電流リード１２Ｂを製造することができる。
【００２７】
次に、本発明の第３の実施の形態を図３〜図５に基づいて説明する。第３の実施の形態の超電導磁石用電流リード１２Ｃは、円筒形の主導体１３ｃの内孔を冷却用ガス流路１６ｃとし、この主導体１３ｃの外周に電気絶縁中筒１４ｄを套装し、また電気絶縁中筒１４ｄの外周面の複数箇所に形成した溝に断面弧状の補助導体１３ｄをはめ込み、これらを外殻電気絶縁体１４ａ内の装填し、さらに外筒１５内に装填した構造である。主導体１３ｃと補助導体１３ｄは従来同様の低純度銅を材料とし、電気絶縁中筒１４ｄと外殻電気絶縁体１４ａは従来同様のＦＲＰ製とし、外筒１５はＳＵＳ製である。
【００２８】
さらに、図４及び図５に詳しいように、主導体１３ｃは電流リード１２Ｃの長さ方向に断続されていて、その破断部分には導電性のガス流路変更用継ぎ手１８が嵌入されている。このガス流路変更用継ぎ手１８は、主導体１３ｃの内部の冷却用ガス流路１６をせき止め、そこを流れて来る冷却用ガスがいったん外部に出て、この継ぎ手１８の外周面に沿って流れ、再び主導体１３の内部の冷却用ガス流路１６に戻るように冷却ガス流通孔１８ａ，１８ｂが形成されている。
【００２９】
この第３の実施の形態の超電導磁石用電流リード１２Ｃの製造方法は、第１及び第２の実施の形態の電流リード１２Ａ，１２Ｂと同様であり、主導体１３ｃ、補助導体１３ｄそれぞれに対してはＰＴＦＥの高分子フィルムを複数回巻き付け、さらにその表面をエチレンとメタクリル酸の重合体を主成分とする熱可塑性樹脂で被覆し、また電気絶縁中筒１４ｄ、外殻電気絶縁体１４ａ、ガス流路変更用継ぎ手１８に対しては同じ熱可塑性樹脂で被覆し、これらの部材を図３〜図５に示す配置で外筒１５内に装填し、こうして組上げられた電流リード１２Ｃを約１２０℃の温度で加熱処理した後に冷却する。
【００３０】
これによって、熱可塑性樹脂が溶融した後に硬化して接着剤の役割を果たし、各構成部材間がすべて隙間なく固着、一体化され、熱侵入量が非通電時の特性に対してほとんど変化のない電流リードを製造することができる。
【００３１】
しかもこの第３の実施の形態の電流リード１２Ｃでは、主導体１３ｃに複数個のガス流路変更用継ぎ手１８を接続することによって、矢印１９に示すように冷却用ガスはガス流路変更用継ぎ手１８の部分で所定の間隔でその流路が変更されることになり、電流リード１２Ｃを水平に設置した場合でも冷却用ガスの対流を防止することができ、低温側から高温側に向けて所定の温度分布となり、通電時の特性を安定したものにできる。
【００３２】
なお、この実施の形態においてガス流路変更用継ぎ手１８を主導体１３ｃに嵌合して接続しているが、これに限らず、両者の接続部にネジ加工しておく方法や、両者の接続部を溶接、ハンダなどにより一体に接続する方法も採用することができる。
【００３３】
またこのガス流路変更用継ぎ手１８を高純度銅のような低電気抵抗材料で作製することにより、通電時における接続部の発熱（接続抵抗に比例するジュール発熱）を低く抑えることができ、また接続部の長さを短くできので、電流リード１２Ｃの小型化が図れる。
【００３４】
次に、本発明の第４の実施の形態を図６に基づいて説明する。第４の実施の形態の超電導磁石用電流リード１２Ｄは、断面形状においては外周面の複数箇所に冷却用ガス流路１６ｄを形成するための溝が刻設されている電気絶縁芯材１４ｅの外周に断面弧状の通電用導体１３ｅと絶縁体１４ｆとを配置し、さらに外周に外殻電気絶縁体１４ａを配置し、これらを外筒１５内に装填した構造である。
【００３５】
そして長さ方向に関しては、電気絶縁芯材１４ｅの外周の冷却用ガス流路１６ｄが螺旋状に刻設されており、また通電用導体１３ｅと電気絶縁体１４ｆがこの冷却用ガス流路１６ｄに沿う形で螺旋縞模様を形成するように配置されている。
【００３６】
この第４の実施の形態の超電導磁石用電流リード１２Ｄの製造方法は、上記の各実施の形態と同様である。
【００３７】
第４の実施の形態の超電導磁石用電流リード１２Ｄの場合、各構成部材間がすべて隙間なく固着、一体化され、熱侵入量が非通電時の特性に対してほとんど変化のない特性を備え、そのうえに、冷却用ガス流路１６ｄが螺旋状であるために冷却用ガスの対流が発生せず、通電用導体１３ｅの冷却効果を高めることができる。
【００３８】
なお、これらの各実施の形態の構造の電流リード１２Ａ〜１２Ｄのいずれかを単位リードとし、これらを複数の通電用導体と電気絶縁物とを一体化し、外筒の中に一部に冷却用ガス流路を残して装填した構造のリード継ぎ手によって接続した構造の電流リードを使用することもでき、それによって冷却用ガスの対流を防ぐことができ、通電用導体の冷却効果を高めることができる。
【００３９】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、構成部材間を隙間なく、強固に一体化することができ、非通電時の熱侵入量を低減し、また超電導磁石の走行中の振動に対しても構成部材間にすべり、ガタが発生せず、すべり摩擦による発熱を抑制して熱侵入量を抑えることができる超電導磁石用電流リードが製造できる。
【００４０】
請求項２の発明によれば、構成部材間を隙間なく、強固に一体化することができ、かつ通電用導体の外部に対する絶縁性を高めることができ、非通電時の熱侵入量を低減し、また超電導磁石の走行中の振動に対しても構成部材間にすべり、ガタが発生せず、すべり摩擦による発熱を抑制して熱侵入量を抑えることができる超電導磁石用電流リードが製造できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の超電導磁石用電流リードの断面図。
【図２】本発明の第２の実施の形態の超電導磁石用電流リードの断面図。
【図３】本発明の第３の実施の形態の超電導磁石用電流リードの長軸方向に垂直な断面図。
【図４】上記の実施の形態の長軸方向に平行な断面図。
【図５】上記の実施の形態の一部切欠した斜視図。
【図６】本発明の第４の実施の形態の超電導磁石用電流リードの断面図。
【図７】一般的な磁気浮上式鉄道の走行駆動システムの正面図。
【図８】一般的な超電導磁石の斜視図。
【図９】一般的な超電導磁石の断面図。
【図１０】従来の超電導磁石用電流リードの断面図。
【符号の説明】
１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄ  電流リード
１３ａ，１３ｂ  通電用導体
１３ｃ  主導体
１３ｄ  補助導体
１３ｅ  通電用導体
１４ａ  外殻電気絶縁体
１４ｂ  電気絶縁芯材
１４ｃ  電気絶縁芯材
１４ｄ  電気絶縁中筒
１４ｅ  電気絶縁芯材
１４ｆ  電気絶縁体
１５  外筒
１６ａ，１６ｂ，１６ｄ，１６ｄ  冷却用ガス流路
１８  ガス流路変更用継ぎ手
１８ａ，１８ｂ  冷却ガス流通孔
１９  冷却用ガスの流れ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
0003556444.tif 000010
【図１０】
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