(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向する一対の直線部の両端を円弧部で連結してなる巻枠に、超電導線を巻回して形成されるレーストラック型コイルの製造装置であって、
超電導線の供給装置の側方に固定された基台と、
前記基台上に回転駆動手段を介して搭載され、所定時間間隔をあけて１８０度回転される回転台と、
前記回転台上に搭載され、移動駆動手段により前記超電導線の供給側から離反する方向へ直線状に移動されると共に、前記巻枠を着脱自在に装着する巻枠取付部を備えた移動台と、
前記回転台の回転中心位置の外方に前記基台より突設され、前記移動台上に装着される前記巻枠の直線部に巻回される超電導線を外方から押さえる押えローラと、
前記移動台に揺動自在に取り付けられ、前記巻枠の直線部に前記超電導線を外方から押さえる押さえ板を備え、
前記移動台は前記回転台の回転中心位置を移動方向前端とする初期位置から移動されると共に、前記回転中心位置に移動台の後端が位置すると前記回転台を１８０度回転して前記移動台を１８０度回転させて前記初期位置に戻す作動を繰り返し、該移動台の移動時に前記巻枠の一対の直線部に超電導線を前記押えローラで外方から押さえると共に前記押えローラ通過後に前記押さえ板を超電導線の押さえ位置に揺動させて押さえながら巻き付ける一方、前記移動台が前記初期位置に戻ると押さえ位置から前記押さえ板を退避位置に揺動させ、前記回転台の回転時に巻枠の一対の円弧部に超電導線を巻き付ける構成としていることを特徴とするレーストラック型コイルの製造装置。
【請求項２】
対向する一対の直線部の両端を円弧部で連結してなる巻枠に、超電導線を巻回して形成されるレーストラック型コイルの製造装置であって、
超電導線の供給装置の側方に固定された基台と、
前記基台上に回転駆動手段を介して搭載され、所定時間間隔をあけて１８０度回転される回転台と、
前記回転台上に搭載され、移動駆動手段により前記超電導線の供給側から離反する方向へ直線状に移動されると共に、前記巻枠を着脱自在に装着する巻枠取付部を備えた移動台と、
前記回転台の回転中心位置の外方に前記基台より突設され、前記移動台上に装着される前記巻枠の直線部に巻回される超電導線を外方から押さえる押えローラを備え、
かつ、前記回転台に設けた下向き中心軸部を前記基台に設けた軸受で回転自在に支持すると共に、該基台に付設した回転台用モータからなる前記回転駆動手段で前記回転台を回転させ、該回転台の上面に、直径方向に延在すると共に該回転台の両側外縁より突出する移動台用のガイドレールを突設すると共に、前記移動台の移動駆動手段として前記ガイドレールの全長に沿ったスクリューシャフトを回転自在に軸架し、該スクリューシャフトの両端に結合用ギアを取り付ける一方、前記移動台に前記スクリューシャフトに螺合するネジ穴を有する従動部材を固定し、前記スクリューシャフトの回転で前記移動台を直線移動させるようにし、
さらに、前記基台上の超電導線の供給装置側に移動台用モータを搭載し、該モータで回転されるギアを、前記回転台の回転に応じて１８０度回転される前記スクリューシャフトの一端の前記結合用ギアと着脱自在に結合し、
前記移動台は前記回転台の回転中心位置を移動方向前端とする初期位置から移動されると共に、前記回転中心位置に移動台の後端が位置すると前記回転台を１８０度回転して前記移動台を１８０度回転させて前記初期位置に戻す作動を繰り返し、該移動台の移動時に前記巻枠の一対の直線部に超電導線を前記押えローラで外方から押さえながら巻き付けると共に前記回転台の回転時に巻枠の一対の円弧部に超電導線を巻き付ける構成としているレーストラック型コイルの製造装置。
【請求項３】
前記スクリューシャフトの両端に固定する前記結合用ギアおよび前記モータで駆動されるギアはハス歯車からなる請求項２に記載のレーストラック型コイルの製造装置。
【請求項４】
前記回転台の直径は前記ガイドレールの全長の１／２以下である請求項２または請求項３に記載のレーストラック型コイルの製造装置。
【請求項５】
第１コイル部と第２コイル部との２層のコイル部が積層されたダブルパンケーキ形状で且つ対向する一対の直線部の両端を円弧部で連結してなる巻枠に、超電導線を巻回して形成されるレーストラック型コイルの製造装置であって、
基台上に回転駆動手段を介して搭載され、所定時間間隔をあけて１８０度回転される回転台と、
前記回転台上に搭載され、移動駆動手段により前記超電導線の供給側から離反する方向へ直線状に移動されると共に、前記巻枠を着脱自在に装着する巻枠取付部を備えた移動台と、 前記回転台の回転中心位置の外方に前記基台より突設され、前記移動台上に装着される前記巻枠の直線部に巻回される超電導線を外方から押さえる押えローラを備え、
前記移動台の移動方向の両側外方に前記超電導線の供給装置が配置され、
前記移動台は前記回転台の回転中心位置を移動方向前端とする初期位置から移動されると共に、前記回転中心位置に移動台の後端が位置すると前記回転台を１８０度回転して前記移動台を１８０度回転させて前記初期位置に戻す作動を繰り返し、該移動台の移動時に前記巻枠の一対の直線部に超電導線を前記押えローラで外方から押さえながら巻き付けると共に前記回転台の回転時に巻枠の一対の円弧部に超電導線が巻き付けられ、
前記第１コイル部形成時には一方側の供給装置から超電導線を供給すると共に第２コイル部形成時には他方側の供給装置から超電導線を供給して、第１コイル部と第２コイル部の直線部の巻き付け時には前記移動台は逆方向に直線状に移動され、かつ、第１コイル部と第２コイル部の円弧部の巻き付け時には前記回転台は逆方向に回転されるレーストラック型コイルの製造装置。
【請求項６】
対向する一対の直線部の両端を円弧部で連結してなる巻枠に、超電導線を巻回して形成されるレーストラック型コイルであって、
前記一対の直線部の長さが０．２ｍ以上１ｍ未満の場合、直線部のコイルの厚さＬ１と、直線部両端の円弧部のコイル厚さＬ２との比（Ｌ２／Ｌ１）が１．００以上１．０３以下であり、
前記一対の直線部の長さが１ｍ以上２ｍ未満の場合、直線部のコイルの厚さＬ１と、直線部両端の円弧部のコイル厚さＬ２との比（Ｌ２／Ｌ１）が１．００以上１．０４以下であり、
前記一対の直線部の長さが２ｍ以上３ｍ未満の場合、直線部のコイルの厚さＬ１と、直線部両端の円弧部のコイル厚さＬ２との比（Ｌ２／Ｌ１）が１．００以上１．０６以下であるレーストラック型コイル。
【請求項７】
レーストラック型コイルを製造する方法であって、
超電導線の供給装置より供給される超電導線を、一対の直線部の両端を円弧部で連結した巻枠を、初期位置より前記供給装置より離れる方向に直線方向に横移動させて、前記直線部の一方側に超電導線を巻き付けた後に、前記巻枠を供給装置側に向けて１８０度回転させて前記巻枠の他端を前記初期位置に戻し、該回転時に一方側の前記円弧部に超電導線を巻き付け、ついで、前記巻枠を前記と同一方向に横移動させて他方側の直線部に超電導線を巻き付け、この直線移動と１８０度の回転を交互に繰り返し、かつ、
前記巻枠の直線部に巻き付けられる超電導線の弛み防止として、一方側の直線部に超電導線を巻き付けている時に、巻き付けられる超電導線を押えローラにより押さえると共に、他方側の直線部に巻き付けられている超電導線を押さえ板で押さえ付けているレーストラック型コイルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーストラック型コイルの製造装置、該装置により製造したレーストラック型コイルおよびレーストラック型コイルの製造方法に関し、詳しくは、巻枠の直線部に巻回する超電導線を弛みなく直線状に巻回することにより、超電導線を精度良く巻回すると共に超電導コイルの占積率を高めてコイルの性能を向上させるものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、リニアモータ等に用いられる超電導コイルとして、レーストラック型コイルが提供されている。
前記レーストラック型コイルは、超電導線が直線状に巻回される直線状巻回部と、該直線状巻回部の両端で円弧状に巻回される円弧状巻回部からなる細長い形状のコイルである。該レーストラック型コイルは、超電導線を巻回する際に直線状巻回部の超電導線に張力がかかりにくいため、超電導線が直線状にならずに弛んでしまい精度良く巻回できず、超電導線の占積率が低下してコイルの性能が低下しやすい問題がある。
【０００３】
本出願人は、特開平６−２７５４２９号公報（特許文献１）において、図１４に示すレーストラック型コイル１を提供しており、該レーストラック型コイル１は、超電導線の直線状巻回部１ａの外面にスペーサ２を介在させて金属バンド３を両側から締め付けて取り付けている。
【０００４】
【特許文献１】特開平６−２７５４２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記特許文献１のレーストラック型コイル１では、直線状巻回部１ａを金属バンド３により両側から挟んでいるため、超電導線の巻回後に直線状巻回部１ａの超電導線が弛むことがない。
しかしながら、超電導線を巻回しているときに直線状巻回部１ａの超電導線が弛んでしまうと、金属バンド３で締め付けても弛みを解消することはできず、かつ、金属バンド３を取り付けた分、コイルが大型化する点で改善の余地がある。
【０００６】
本発明は前記問題に鑑みてなされたものであり、レーストラック型コイルにおいて超電導線が直線状に巻回される直線状巻回部を弛みなく直線状に巻回できる製造装置を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するため、第１の発明として、対向する一対の直線部の両端を円弧部で連結してなる巻枠に、超電導線を巻回して形成されるレーストラック型コイルの製造装置であって、
超電導線の供給装置の側方に固定された基台と、
前記基台上に回転駆動手段を介して搭載され、所定時間間隔をあけて１８０度回転される回転台と、
前記回転台上に搭載され、移動駆動手段により前記超電導線の供給側から離反する方向へ直線状に移動されると共に、前記巻枠を着脱自在に装着する巻枠取付部を備えた移動台と、
前記回転台の回転中心位置の外方に前記基台より突設され、前記移動台上に装着される前記巻枠の直線部に巻回される超電導線を外方から押さえる押えローラと、
前記移動台に揺動自在に取り付けられ、前記巻枠の直線部に前記超電導線を外方から押さえる押さえ板を備え、
前記移動台は前記回転台の回転中心位置を移動方向前端とする初期位置から移動されると共に、前記回転中心位置に移動台の後端が位置すると前記回転台を１８０度回転して前記移動台を１８０度回転させて前記初期位置に戻す作動を繰り返し、該移動台の移動時に前記巻枠の一対の直線部に超電導線を前記押えローラで外方から押さえると共に前記押えローラ通過後に前記押さえ板を超電導線の押さえ位置に揺動させて押さえながら巻き付ける一方、前記移動台が前記初期位置に戻ると押さえ位置から前記押さえ板を退避位置に揺動させ、前記回転台の回転時に巻枠の一対の円弧部に超電導線を巻き付ける構成としていることを特徴とするレーストラック型コイルの製造装置を提供している。
【０００８】
本発明のレーストラック型コイルの製造装置によれば、超電導線を巻回する巻枠を回転させるだけでなく、回転台と該回転台上で直線状に移動する移動台を設けて巻枠に直線移動と回転を交互にさせ、かつ、巻枠を直線移動させる際には、巻枠の直線部に巻回する超電導線を押えローラにより押圧するため、巻枠の直線部に巻回する超電導線を弛みなく直線状に精度良く巻回することができる。これにより、レーストラック型コイルの占積率を高めることができ、コイルの性能を向上させることができる。
また、製造装置により巻回した超電導線の外周側端末をテープ等により固定しておけば、直線状に巻回された部位の超電導線がコイル形成後も弛むことがなく直線状を保持することができる。これにより、特許文献１で提供されているような金属バンドを用いて直線状に巻回された部位の超電導線を強固に押さえつける必要がなく、コイルの大型化を防止することができる。
【０００９】
また、前記製造装置を用いれば、製造装置の押えローラにより巻枠の直線部に巻き付ける超電導線を弛みなく直線状に巻き付けることができるため、コイルの製造作業中や製造後に作業員が弛んだ超電導線を直線状に直す必要がなく、占積率の高いレーストラック型コイルを効率良く製造することができる。
【００１０】
前記第１の発明では、移動台に、前記巻枠の直線部に前記超電導線を外方から押さえる押さえ板が揺動自在に取り付けられ、前記押えローラ通過後に前記押さえ板を超電導線の押さえ位置に揺動させると共に、前記移動台が前記初期位置に戻ると押さえ位置から退避位置に揺動させている。
【００１１】
前記構成によれば、前記押えローラによって巻枠の直線部に超電導線を直線状に沿わせて巻回させると共に、前記押えローラによって押圧されなくなった部位の直線状の超電導線を押圧板によって外周ターンの超電導線が巻回されるまで押圧し続けるため、直線状に巻回した超電導線を弛ませることなく確実に直線状態を保持することができる。
【００１２】
また、第２の発明として、対向する一対の直線部の両端を円弧部で連結してなる巻枠に、超電導線を巻回して形成されるレーストラック型コイルの製造装置であって、
超電導線の供給装置の側方に固定された基台と、
前記基台上に回転駆動手段を介して搭載され、所定時間間隔をあけて１８０度回転される回転台と、
前記回転台上に搭載され、移動駆動手段により前記超電導線の供給側から離反する方向へ直線状に移動されると共に、前記巻枠を着脱自在に装着する巻枠取付部を備えた移動台と、
前記回転台の回転中心位置の外方に前記基台より突設され、前記移動台上に装着される前記巻枠の直線部に巻回される超電導線を外方から押さえる押えローラを備え、
かつ、前記回転台に設けた下向き中心軸部を前記基台に設けた軸受で回転自在に支持すると共に、該基台に付設した回転台用モータからなる前記回転駆動手段で前記回転台を回転させ、該回転台の上面に、直径方向に延在すると共に該回転台の両側外縁より突出する移動台用のガイドレールを突設すると共に、前記移動台の移動駆動手段として前記ガイドレールの全長に沿ったスクリューシャフトを回転自在に軸架し、該スクリューシャフトの両端に結合用ギアを取り付ける一方、前記移動台に前記スクリューシャフトに螺合するネジ穴を有する従動部材を固定し、前記スクリューシャフトの回転で移動台を直線移動させ、
さらに、前記基台上の超電導線の供給装置側に移動台用モータを搭載し、該モータで回転されるギアを、前記回転台の回転に応じて１８０度回転される前記スクリューシャフトの一端の前記結合用ギアと着脱自在に結合し、
前記移動台は前記回転台の回転中心位置を移動方向前端とする初期位置から移動されると共に、前記回転中心位置に移動台の後端が位置すると前記回転台を１８０度回転して前記移動台を１８０度回転させて前記初期位置に戻す作動を繰り返し、該移動台の移動時に前記巻枠の一対の直線部に超電導線を前記押えローラで外方から押さえながら巻き付けると共に前記回転台の回転時に巻枠の一対の円弧部に超電導線を巻き付ける構成としているレーストラック型コイルの製造装置を提供している。
【００１３】
外周面に螺旋状のネジを設けた棒状ギアからなる前記スクリューシャフトは、その両端に固定する前記結合用ギアはモータ駆動ギアを着脱自在に噛み合わせて結合させるため、スクリューシャフトの両端にはハス歯車を取り付け、該ハス歯車をモータで駆動されるハス歯車と噛み合わせている。
このように、ハス歯車とすることにより、スクリューシャフトを回転台と共に１８０度回転させた時に、一端側のハス歯車をモータ駆動される定位置のハス歯車とスムーズに噛み合わせを解除できると共に他端側のハス歯車をハス歯車をスムーズに噛み合わせることができる。
【００１４】
また、前記回転台上に搭載する移動台用のガイドレールは、その左右両側を回転台から突出させ、回転台の直径は前記ガイドレールの全長の１／２以下と小さくしている。
即ち、回転台はガイドレールおよび該ガイドレール上を横行する移動台、移動台上に搭載する巻枠を支持できる強度を持たせれば、回転台を大きくする必要がない。回転台を小さくすることで、コイルの巻線中に不具合が発生した際に移動台に作業員が近づきやすくなり、ハンドリング作業をしやすくすることができる。
【００１５】
また、第３の発明として、第１コイル部と第２コイル部との２層のコイル部が積層されたダブルパンケーキ形状で且つ対向する一対の直線部の両端を円弧部で連結してなる巻枠に、超電導線を巻回して形成されるレーストラック型コイルの製造装置であって、
基台上に回転駆動手段を介して搭載され、所定時間間隔をあけて１８０度回転される回転台と、
前記回転台上に搭載され、移動駆動手段により前記超電導線の供給側から離反する方向へ直線状に移動されると共に、前記巻枠を着脱自在に装着する巻枠取付部を備えた移動台と、 前記回転台の回転中心位置の外方に前記基台より突設され、前記移動台上に装着される前記巻枠の直線部に巻回される超電導線を外方から押さえる押えローラを備え、
前記移動台の移動方向の両側外方に前記超電導線の供給装置が配置され、
前記移動台は前記回転台の回転中心位置を移動方向前端とする初期位置から移動されると共に、前記回転中心位置に移動台の後端が位置すると前記回転台を１８０度回転して前記移動台を１８０度回転させて前記初期位置に戻す作動を繰り返し、該移動台の移動時に前記巻枠の一対の直線部に超電導線を前記押えローラで外方から押さえながら巻き付けると共に前記回転台の回転時に巻枠の一対の円弧部に超電導線が巻き付けられ、
前記第１コイル部形成時には一方側の供給装置から超電導線を供給すると共に第２コイル部形成時には他方側の供給装置から超電導線を供給して、第１コイル部と第２コイル部の直線部の巻き付け時には前記移動台は逆方向に直線状に移動され、かつ、第１コイル部と第２コイル部の円弧部の巻き付け時には前記回転台は逆方向に回転されるレーストラック型コイルの製造装置を提供している。
また、本発明のレーストラック型コイルの製造装置は、シングルパンケーキ形状のレーストラック型コイルの製造装置に限定されず、第１コイル部と第２コイル部との２層のコイル部が積層されたダブルパンケーキ形状のレーストラック型コイルの製造装置とすることができる。
【００１６】
さらに、前記超電導線の供給装置から前記巻枠に達するまでの間に、超電導線に付着する接着用の樹脂液を貯留した浸漬槽を配置し、該浸漬槽に超電導線を浸漬し、超電導線の表面に接着用樹脂を塗布した後に前記巻枠に巻き付けていることが好ましい。
具体的には、前記浸漬槽にはエポキシ樹脂等の絶縁樹脂液を貯留しており、該浸漬槽内へ超電導線を案内するローラを配置し、該ローラに沿って超電導線を浸漬槽内の樹脂液中に浸漬させた後に引き上げて前記移動台上の巻枠へと案内している。かつ、浸漬槽内で樹脂に浸漬した後に引き上げるローラ間に樹脂絞りダイスを配置し、該樹脂絞りダイス内に超電導線を通すことで余分に付着した樹脂を除去して、適正量を超電導線に塗布している。
【００１７】
前記超電導線の表面へのエポキシ樹脂等の塗布は、巻き付けた超電導線を一体的に固着するためである。通常は超電導線をコイルとした後に樹脂浸漬槽に浸漬して一体化しているが、この場合にはパンケーキコイルの線材端末にも樹脂が付着するため、コイルをジョイントする場合に半田付けができない事態が生じる。端末にテープや収縮チューブをかぶせても樹脂の中に入り込み、樹脂の付着を防止することが出来ない問題がある。
これに対して、本発明では、巻き付け直前に超電導線の表面に接着用の樹脂を塗布し、この樹脂が塗布された超電導線を弛みなく巻き付けているため、隣接する超電導線の表面同士が密着し接着強度の均等化がはかれる。かつ、コイル巻線後に樹脂を含浸する工程を不要とでき、コイルの製造を効率良く行うことができる。
【００１８】
また、第４の発明として、対向する一対の直線部の両端を円弧部で連結してなる巻枠に、超電導線を巻回して形成されるレーストラック型コイルであって、
前記一対の直線部の長さが０．２ｍ以上１ｍ未満の場合、直線部のコイルの厚さＬ１と、直線部両端の円弧部のコイル厚さＬ２との比（Ｌ２／Ｌ１）が１．００以上１．０３以下であり、
前記一対の直線部の長さが１ｍ以上２ｍ未満の場合、直線部のコイルの厚さＬ１と、直線部両端の円弧部のコイル厚さＬ２との比（Ｌ２／Ｌ１）が１．００以上１．０４以下であり、
前記一対の直線部の長さが２ｍ以上３ｍ未満の場合、直線部のコイルの厚さＬ１と、直線部両端の円弧部のコイル厚さＬ２との比（Ｌ２／Ｌ１）が１．００以上１．０６以下であるレーストラック型コイルを提供している。
【００１９】
前記第４の発明のレーストラック型コイルは、第１の発明の製造装置により製造することが好ましい。
通常、レーストラック型コイルは、直線部において弛みが発生しないように押圧力を負荷すると、押さえられた弛み余長が両端の円弧部にしわ寄せされ、円弧部が膨らむと共に、超電導線間に隙間が発生しやすい。そのため、円弧部の巻付厚さが直線部の厚さに比べて増加して膨らみ、コイルを均一な厚さとできない問題がある。
このように、円弧部の膨らみが大きくなると巻線間の隙間が開くため、超電導線が一体化せず、局部的な許容曲がり以下に小さく曲がることで、Ｉｃが劣化して臨界電流が低下する。その結果、それ以上の電流を流すとＩｃを越えてしまい、コイルが抵抗を発生して発熱が生じ、クエンチする事態となる。
【００２０】
この問題に対して、本発明では、直線部では押えローラと押さえ板で超電導線の弛みが発生しないように巻き付けているため、弛み余長が円弧部にしわ寄せされることは無い。かつ、円弧部への超電導線の巻き付け時には、移動台と共に巻枠を回転させ、供給される超電導線を引っ張りながら円弧部に超電導線を巻き付け、円弧部に超電導線が膨らまないように巻き付けている。
その結果、前記のように、直線部の長さが３ｍに達する長尺な大型のレーストラック型コイルにおいても、直線部の厚さＬ１と円弧部の厚さＬ２との比を１．００〜１．０６にすることができる。
このように、直線部と円弧部の厚さを略均等とすることができ、コイルに大電流を流した場合に発生する高電磁応力に対して巻線間の隙間が開かず、局部的にコイル強度が高かったり、局部的な超電導線の劣化を生じさせない効果がある。  
【００２１】
また、本発明のレーストラック型コイルでは、前記直線部及び両端円弧部に巻き付けられる超電導線の表面には夫々樹脂が塗布されている。
即ち、コイル形成後に樹脂浸漬槽に浸漬させるものでなく、巻枠に巻き付けてコイルとして形成した時点で、超電導線の表面、即ち、隣接層の超電導線の間には接着用の樹脂が介在した構成としている。このように、コイル形成後の後工程での樹脂含浸工程が不要なコイルとしている。
【００２２】
さらに、第５の発明として、レーストラック型コイルを製造する方法であって、
超電導線の供給装置より供給される超電導線を、一対の直線部の両端を円弧部で連結した巻枠を、初期位置より前記供給装置より離れる方向に直線方向に横移動させて、前記直線部の一方側に超電導線を巻き付けた後に、前記巻枠を供給装置側に向けて１８０度回転させて前記巻枠の他端を前記初期位置に戻し、該回転時に一方側の前記円弧部に超電導線を巻き付け、ついで、前記巻枠を前記と同一方向に横移動させて他方側の直線部に超電導線を巻き付け、この直線移動と１８０度の回転を交互に繰り返し、かつ、
前記巻枠の直線部に巻き付けられる超電導線の弛み防止として、一方側の直線部に超電導線を巻き付けている時に、巻き付けられる超電導線を押えローラにより押さえると共に、他方側の直線部に巻き付けられている超電導線を押さえ板で押さえ付けているレーストラック型コイルの製造方法を提供している。
【発明の効果】
【００２４】
前述したように、本発明によれば、超電導線を巻回する巻枠を回転させるだけでなく、巻枠に直線移動と回転を交互にさせ、かつ、巻枠を直線移動させる際には、巻枠の直線部に巻回する超電導線を押えローラにより押圧するため、巻枠の直線部に巻回する超電導線を弛みなく直線状に精度良く巻回することができる。これにより、レーストラック型コイルの占積率を高めることができ、コイルの性能を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図１乃至図７に本発明の第１実施形態のレーストラック型コイルの製造装置１０を示す。該製造装置１０は基台２０と、該基台２０上で水平方向に回転する回転台３０と、巻枠６１が取り付けられると共に回転台３０上で直線移動する移動台４０と、前記巻枠６１に巻回された超電導線６２に押圧される押えローラ５１と押さえ板４１を備えている。
なお、本実施形態の製造装置１０で巻回される超電導線６２は絶縁材で被覆された帯状の超電導線としている。
【００２６】
前記基台２０には、図１に示すように、回転台３０を回転させるための回転台用モータ２２、移動台４０を直線移動させるための移動台用モータ２３、および押えローラ５１を垂直方向および水平方向に移動させる移動装置５０を搭載している。また、基台２０の一側方に超電導線供給装置７０を配置すると共に、該超電導線供給装置７０から供給される超電導線６２の挿通位置を規制する一対の規制用ローラ２４を設けている。
【００２７】
前記回転台３０は基台２０上に回転自在に載置され、その外形を円形状とし、外周面にチェーン３１を周設している。該チェーン３１には、基台２０に搭載したモータ２２により回転する歯車２５を噛み合わせ、モータ２２を稼動させると、歯車２５の回転に伴って回転台３０が回転する構成としている。
また、基台２０の上面周縁にローラ２６を設け、該ローラ２６を回転台３０の下面に当接させて、回転台３０が基台２０上でスムーズに回転するようにしている。
【００２８】
前記移動台４０は、回転台３０に設けた直線状の移動台用のガイドレール３２に摺動自在に取り付けている。本実施形態では、回転台３０の直径をガイドレール３２の全長よりも若干大きくしている。
前記回転台３０には、図１に示すように、ガイドレール３２と平行に移動台４０を直線移動させるためのスクリューシャフト３３を回転自在に設け、移動台４０の下面側に設けた従動部材４２をスクリューシャフト３３に外嵌している。従動部材４２の内周面にはネジ溝を設けている。前記基台２０に設けたモータ２３を稼動させると、図１（Ｂ）に示すように、互いに歯車を噛み合わせて連結した複数の回転部材２７、２８、３４、３５を介してスクリューシャフト３３が回転し、該スクリューシャフト３３の回転に伴って、スクリューシャフト３３に外嵌した従動部材４２は回転せずにスクリューシャフト３３の軸線方向に沿って移動する。これにより、移動台４０がスクリューシャフト３３に沿って直線移動する構成としている。
【００２９】
また、前記移動台４０の上面には、巻枠６１の内周形状と略同一形状とした長円形状の巻枠取付部４３を突設している。該巻枠取付部４３に着脱自在に外嵌固定する巻枠６１は、図７に示すように、隙間をあけて対向する直線部６１ａと、これら対向する直線部６１ａの両端の端部間に連続する両端円弧部６１ｂからなる。
【００３０】
前記基台２０に搭載して押えローラ５１を移動させるための移動装置５０は、図２に示すように、基台２０に固定したエアシリンダ５２と、該エアシリンダ５２により垂直方向に伸縮するロッド５３の上端に取り付けたエアシリンダ５４と、該エアシリンダ５４により水平方向に伸縮するロッド５５の先端に回転自在に取り付けたローラからなる押えローラ５１を備えている。エアシリンダ５４には、ロッド５３の両側に支持棒５６を設け、該支持棒５６を基台２０に固定したブッシュ５７内に摺動自在に貫通させ、安定した状態でエアシリンダ５４を昇降できるようにしている。
【００３１】
前記押えローラ５１は、回転台３０の回転中心位置Ｏの外方位置で、垂直方向および移動台４０に近接離反する方向には移動可能としているが、移動台４０の直線移動方向には移動不可として、移動する移動台４０に対して一定位置で超電導線６２を押圧する構成としている。
詳細には、図２（Ａ）に示すように、移動台４０を直線移動させる際に、巻枠６１の直線部６１ａに巻回する超電導線６２の外面に長さ方向に沿って順に押えローラ５１を押し当て、巻枠６１の直線部６１ａに巻回する超電導線６２を弛みなく直線状に巻回できるようにしている。
なお、回転台３０を回転させる際には、移動装置５０が邪魔にならないように、図３（Ｂ）に示すように、押えローラ５１を移動台４０から離反させると共に、エアシリンダ５４を下降させている。
【００３２】
前記押さえ板４１は、図３に示すように、移動台４０に設けており、移動台４０の移動に伴って移動する。移動台４０には、押さえ板４１を作動させるためのエアシリンダ４４を搭載しており、該エアシリンダ４４によってロッド４５が伸縮することにより、先端に押さえ板４１を設けたアーム４６が回転して、押さえ板４１が押さえ位置と退避位置の間を揺動する。
前記押さえ板４１は、巻枠６１の直線部６１ａに巻回される超電導線６２に押えローラ５１が押し当てられるまでは、図３（Ｂ）の破線で示した退避位置に配置している一方、超電導線６２に押えローラ５１を押し当てた後、外周ターンの超電導線６２が巻回されるまでの間、押さえ板４１を超電導線６２に押し当てて、巻枠６１の直線部６１ａに巻回された超電導線６２の直線状態を保持している。
前記押さえ板４１は、巻枠６１の直線部６１ａの両側にそれぞれ２つずつ設けており、それぞれに設けたエアシリンダ４４により所要のタイミングで作動する。
【００３３】
次に、前記製造装置１０を用いたレーストラック型コイル６０の製造方法について説明する。
まず、製造装置１０の移動台４０を、図１に示すように、移動台４０の移動方向前端が回転台３０の回転中心位置Ｏに位置する初期位置に配置し、該移動台４０の巻枠取付部４３に巻枠６１を外嵌固定すると共に、超電導線供給装置７０に超電導線６２をセットする。
次いで、超電導線供給装置７０から超電導線６２を製造装置１０側へ引き出し、該超電導線６２を一対の規制用ローラ２４間を通して、その先端を巻枠６１の外周面に取り付ける。
【００３４】
次いで、図２に示すように、巻枠６１の直線部６１ａの外面に沿って配置した超電導線６２に押えローラ５１を押し当てた状態で、図４に示すように、移動台４０を超電導線供給装置７０と反対方向に直線移動させる。このとき、押えローラ５１が巻枠６１の直線部６１ａの外面に配置した超電導線６２に長さ方向に沿って順に押し当てられ、押し当てられた後の超電導線６２には、図３に示すように、押さえ板４１が押し当てられる。これにより、押えローラ５１によって超電導線６２が巻枠６１の直線部６１ａ外面に直線状で巻回され、押さえ板４１によって超電導線６２の直線状態が保持される。
【００３５】
次いで、回転台３０の回転中心位置Ｏに移動台４０の後端が位置する位置まで移動台４０が直線移動した後、図５に示すように、回転台３０を時計回り方向に１８０度回転（自転）させる。この回転台３０の回転に伴って移動台４０に取り付けた巻枠６１も回転し、巻枠６１の円弧部６１ｂに超電導線６２が円弧状に巻回される。
前記のように回転台３０の回転に伴って移動台４０も１８０度回転して、図６に示すように、移動台４０が再び初期位置に配置される。移動台４０が初期位置に戻ったときには、超電導線６２の巻回の邪魔にならないように、押さえ板４１を押さえ位置から退避位置へ揺動させる。
このような移動台４０の直線移動と回転台３０の回転を交互に繰り返して、超電導線６２を巻枠６１に所要ターン数巻回したシングルパンケーキ形状のレーストラック型コイル６０としている。巻枠６１の一対の直線部６１ａの長さを４５ｃｍとし、該直線部６１ａのコイルの厚さＬ１と、直線部両端の円弧部６１ｂのコイルの厚さＬ２との比（Ｌ２／Ｌ１）を１．００以上１．０３以下としており、本実施形態では比（Ｌ２／Ｌ１）を１．０２としている。
【００３６】
前記構成によれば、製造装置１０に回転台３０と移動台４０を設けて巻枠６１に直線移動と回転を交互にさせ、かつ、巻枠６１を直線移動させる際には、巻枠６１の直線部６１ａに巻回する超電導線６２を押えローラ５１により押圧するため、巻枠６１の直線部６１ａに巻回する超電導線６２を弛みなく直線状に巻回することができる。また、押えローラ５１によって押圧されなくなった部位の直線状の超電導線６２を押さえ板４１によって外周ターンの超電導線６２が巻回されるまで押圧し続けるため、直線状に巻回した超電導線６２を弛ませることなく確実に直線状態を保持することができる。これにより、レーストラック型コイルの占積率を高めることができ、コイルの性能を向上させることができる。
また、製造装置１０により巻回した超電導線６２の巻き終端を固定しておけば、直線状に巻回された超電導線６２がコイル形成後も弛むことがなく、コイルの形状を保持するための金属バンド等を用いる必要がなく、コイルの大型化を防止することができる。
【００３７】
図８及び図９に、本発明の第２実施形態を示す。
本実施形態の製造装置１０’は、最内周ターンの渡り部で連続する２層のコイル部６０ａ、６０ｂが積層されたダブルパンケーキ形状のレーストラック型コイル６０’を製造するものである。第２実施形態でも、第１実施形態と同様、巻枠６１の一対の直線部６１ａの長さを４５ｃｍとし、該直線部６１ａのコイルの厚さＬ１と、直線部両端の円弧部６１ｂのコイルの厚さＬ２との比（Ｌ２／Ｌ１）を１．０２としている。
前記製造装置１０’は、超電導線６２の挿通位置を規制するための規制用ローラ２４を対向する両側に設け、製造装置１０’の両側に超電導線供給装置７０Ａ、７０Ｂを配置している。
【００３８】
第１コイル部６０ａを形成する場合と第２コイル部６０ｂを形成する場合とでは、移動台４０が反対方向に直線移動すると共に、回転台３０が反対方向に回転し、第１コイル部６０ａと第２コイル部６０ｂの超電導線６２が逆方向に巻回されるように作動する。
【００３９】
詳細には、１本の超電導線６２のおよそ半分（第１コイル部形成分）を巻回した第１サプライリールと残りのおよそ半分（第２コイル部形成分）を巻回した第２サプライリールを用意し、第１のサプライリールを一方の超電導線供給装置７０Ａにセットする一方、第２のサプライリールは移動台４０に仮固定している。よって、第１のサプライリールから供給される超電導線６２を巻枠６１に巻回する間は第２のサプライリールが移動台４０に追従して移動する。
第１コイル部６０ａを形成する際には、移動台４０の直線移動（図８の右方向）と回転台３０の時計回り方向の回転を交互に繰り返して、超電導線供給装置７０Ａにセットした第１のサプライリールから供給される超電導線６２を巻枠６１の軸線方向の下部側に巻回している。
一方、他方のコイル部６０ｂを形成する際には、移動台４０に仮固定した第２のサプライリールを超電導線供給装置７０Ｂにセットし、移動台４０の直線移動（図８の左方向）と回転台３０の反時計回り方向の回転を交互に繰り返して、超電導線供給装置７０Ｂにセットした第２のサプライリールから供給される超電導線６２を巻枠６１の軸線方向の上部側に巻回している。
【００４０】
また、第１実施形態と同様、巻枠６１の直線部６１ａに超電導線６２を巻き付ける際には、超電導線６２に押えローラ５１と押さえ板４１を押さえつけて、超電導線６２が弛むことなく直線状に巻き付けられるようにしている。押えローラ５１は、第１実施形態と同様の機構により高さ位置を調節可能としており、押さえ板４１も、該押さえ板４１を取り付けたアームに伸縮機構を設けて高さ位置を調節可能としている。よって、第１コイル部６０ａを形成する際には、押えローラ５１と押さえ板４１の高さ位置を超電導線６２が巻回される巻枠６１の下部位置に位置合わせする一方、第２コイル部６０ｂを形成する際には、押えローラ５１と押さえ板４１の高さ位置を超電導線６２が巻回される巻枠６１の上部位置に位置合わせして、各コイル部の巻きつけ途中の超電導線６２を押えローラ５１と押さえ板４１で押さえつけている。
なお、他の構成及び作用効果は第１実施形態と同様のため、同一の符号を付して説明を省略する。
【００４１】
図１０乃至図１２に、本発明の第３実施形態を示す。
本実施形態では、レーストラック型コイルの製造装置８０を第１実施形態と相違させており、回転台３０の直径を第１実施形態の装置よりも小さくし、ガイドレール３２の全長の１／２以下としている。
【００４２】
詳細には、図１１に示すように、回転台３０の中心に設けた下向き中心軸部３６を基台２０に設けた軸受２９で回転自在に支持し、下向き中心軸部３６に設けたプーリー３６ａと基台２０に付設した回転台用モータ２２によって回転するプーリー２２ａにベルト３９を架け渡している。回転台用モータ２２でプーリー２２ａを回転させることにより、ベルト３９を介して下向き中心軸部３６を回転させて回転台３０を回転させる構成としている。
【００４３】
前記回転台３０の上面に、直径方向に延在すると共に該回転台３０の両側外縁より突出する移動台用のガイドレール３２を突設している。
前記回転台３０には、ガイドレール３２の全長に沿うスクリューシャフト３３を回転自在に軸架し、移動台４０にスクリューシャフト３３に螺合するネジ穴を有する従動部材４２を固定し、スクリューシャフト３３を回転させることにより移動台４０を直線移動させる構成としている。
【００４４】
前記スクリューシャフト３３の両端に結合用ギアとなるハス歯車３７を取り付ける一方、基台２０上の超電導線の供給装置７０側に移動台用モータ２３を搭載し、該モータ２３で回転されるギアとなるハス歯車３８を設けている。
前記ハス歯車３８とスクリューシャフト３３のハス歯車３７とは着脱自在としており、移動台４０を直線移動させる際には、モータ２３のハス歯車３８とスクリューシャフト３３の一方のハス歯車３７を結合させ、モータ２３でハス歯車３８を回転させることによりハス歯車３７およびスクリューシャフト３３を回転させて、移動台４０を直線移動させている。
一方、回転台３０を回転させる際には、モータ２２により回転台３０を回転させることにより、回転台３０に追従してスクリューシャフト３３も回転し、モータ２３のハス歯車３８とスクリューシャフト３３の一方のハス歯車３７との結合が解除される。回転台３０が１８０度回転すると、ハス歯車３８とスクリューシャフト３３の他方のハス歯車３７が結合され、再びモータ２３でハス歯車３８を回転させることによりハス歯車３７およびスクリューシャフト３３を回転させて、移動台４０を再び直線移動させている。
【００４５】
本実施形態の製造装置８０でも、第１実施形態と同様の押えローラ５１を設けており、本実施形態では巻枠６１の短軸方向の両側に押えローラ５１を設けて、巻枠６１の直線部に巻回される超電導線６２を押えローラ５１で両側から押圧できるようにしている。
【００４６】
前記超電導線の供給装置７０から巻枠６１に達するまでの間に、超電導線６２の表面に塗布する接着用の樹脂液であるエポキシ樹脂９１を貯留した浸漬槽９０を配置している。前記浸漬槽９０には、図１２に示すように、超電導線６２を案内するローラ９２を配置し、該ローラ９２に沿って超電導線６２を浸漬槽９０内のエポキシ樹脂９１中に浸漬させた後に引き上げて移動台４０上の巻枠６１へと案内している。浸漬槽９０内でエポキシ樹脂９１に浸漬した後に引き上げるローラ９２間に樹脂絞りダイス９３を配置し、該樹脂絞りダイス９３内に超電導線６２を通すことで余分に付着したエポキシ樹脂９１を除去して、適正量のエポキシ樹脂９１を超電導線６２に塗布している。
よって、巻枠６１の直線部及び両端円弧部に巻き付けられる超電導線の表面にはエポキシ樹脂９１が塗布されており、巻枠６１に超電導線６２を巻回した後にレーストラック型コイルをエポキシ樹脂に浸漬することなく、レーストラック型コイルを加熱して超電導線の表面のエポキシ樹脂を硬化させている。
なお、本実施形態では、予め絶縁材が被覆されている超電導線材を用いている。
【００４７】
本実施形態では、第１実施形態と同様、巻枠６１の一対の直線部６１ａの長さを４５ｃｍとし、該直線部６１ａのコイルの厚さＬ１と、直線部両端の円弧部６１ｂのコイルの厚さＬ２との比（Ｌ２／Ｌ１）を１．０２としている。
【００４８】
前記構成によれば、第１実施形態と同様、レーストラック型コイルの占積率を高めることができ、コイルの性能を向上させることができる。
また、回転台３０を小さくすることで、コイルの巻線中に不具合が発生した際に移動台に作業員が近づきやすくなり、ハンドリング作業をしやすくすることができる。
なお、他の構成及び作用効果は第１実施形態と同様のため、同一の符号を付して説明を省略する。
また、本実施形態の浸漬槽９０を第１、第２実施形態の製造装置に適用してもよい。
【００４９】
従来のレーストラック型コイルの製造方法であれば、巻枠の直線部が長くなる程、比（Ｌ２／Ｌ１）の小さなレーストラック型コイルの製造が困難となり、比（Ｌ２／Ｌ１）が大きくなっていた。
具体的には、
巻枠の直線部の長さが０．２ｍでは比（Ｌ２／Ｌ１）が１．０４、
巻枠の直線部の長さが１．０ｍでは比（Ｌ２／Ｌ１）が１．０６、
巻枠の直線部の長さが２．０ｍでは比（Ｌ２／Ｌ１）が１．０９、
巻枠の直線部の長さが３．０ｍでは比（Ｌ２／Ｌ１）が１．１１
程度のコイルしか製造できなかった。
これに対して、本発明の製造装置を用いれば、
直線部の長さが０．２ｍでは比（Ｌ２／Ｌ１）が１．００以上１．０２以下、
直線部の長さが１．０ｍでは比（Ｌ２／Ｌ１）が１．００以上１．０４以下、
直線部の長さが２．０ｍでは比（Ｌ２／Ｌ１）が１．００以上１．０６以下、
直線部の長さが３．０ｍでは比（Ｌ２／Ｌ１）が１．００以上１．０７以下となる、
巻枠の直線部が長くても比（Ｌ２／Ｌ１）が小さなレーストラック型コイルを製造することができる。
【実施例】
【００５０】
前記第３実施形態のレーストラック型コイルの製造装置を用いて、巻枠の直線部の長さが４５ｃｍで、直線部のコイルの厚さＬ１と直線部両端の円弧部のコイル厚さＬ２との比（Ｌ２／Ｌ１）が１．００、１．０２、１．０３となるレーストラック型コイルをそれぞれ製造した。これらのレーストラック型コイルに通電すると、定格電流Ｉｏ（臨界電流Ｉｃ×０．７５）と到達通電電流Ｉｏｐの比（Ｉｏｐ／Ｉｏ）は、図１３に示すように、いずれも１．０であった。
【００５１】
（比較例）
従来の製造方法により、巻枠の直線部の長さが４５ｃｍで、比（Ｌ２／Ｌ１）が１．０４、１．０８となるレーストラック型コイルをそれぞれ製造した。これらのレーストラック型コイルに通電すると、図１３に示すように、比（Ｌ２／Ｌ１）が１．０４のレーストラック型コイルでは比（Ｉｏｐ／Ｉｏ）が０．８、比（Ｌ２／Ｌ１）が１．０８のレーストラック型コイルでは比（Ｉｏｐ／Ｉｏ）が０．４となり低かった。
【００５２】
前記実施例と比較例より明らかなように、巻枠の直線部の長さが４５ｃｍの場合には、本発明の製造装置で製造することができる比（Ｌ２／Ｌ１）が１．０３以下のレーストラック型コイルでは、定格電流Ｉｏに対する通電可能な電流Ｉｏｐの割合が高く、本発明の製造装置によれば性能の高いレーストラック型コイルを製造できることを確認できた。
また、巻枠の直線部が長く、比（Ｌ２／Ｌ１）が比較的大きめのレーストラック型コイルの場合であっても、従来技術で製造したコイルの比（Ｌ２／Ｌ１）が小さい分、通電可能な電流Ｉｏｐの割合を高くすることができるが確認できた。
【００５３】
前記実施の形態はすべての点で例示であって、これら実施形態に限定されず、本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の範囲内でのすべての変更が含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明のレーストラック型コイルの製造装置は、自動車等の駆動用モータや、その他発電機、変圧器、超電導電力貯蔵装置（ＳＭＥＳ）等の超電導機器に用いられる超電導コイルの製造に用いられるものである。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の第１実施形態のレーストラック型コイルの製造装置を示し（Ａ）は平面図、（Ｂ）は垂直断面図を示す図面である。
【図２】押えローラを超電導線に押し当てた状態を示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図である。
【図３】押さえ板を超電導線に押し当てた状態を示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図である。
【図４】移動台を直線移動させた状態を示す図面である。
【図５】回転台を９０度回転させた状態を示す図面である。
【図６】回転台を１８０度回転させた状態を示す図面である。
【図７】第１実施形態の製造装置で製造されるシングルパンケーキ形状のレーストラック型コイルの斜視図である。
【図８】第２実施形態のレーストラック型コイルの製造装置の平面図である。
【図９】第２実施形態の製造装置で製造されるダブルパンケーキ形状のレーストラック型コイルの斜視図である。
【図１０】第３実施形態のレーストラック型コイルの製造装置の平面図である。
【図１１】第３実施形態のレーストラック型コイルの製造装置の垂直断面図である。
【図１２】浸漬槽を示す図面である。
【図１３】直線部のコイルの厚さＬ１と円弧部のコイル厚さＬ２との比（Ｌ２／Ｌ１）と、定格電流Ｉｏと到達通電電流Ｉｏｐの比（Ｉｏｐ／Ｉｏ）の関係を示す図面である。
【図１４】従来例を示す図面である。
【符号の説明】
【００５６】
１０、８０  レーストラック型コイルの製造装置
２０  基台
２２  回転台用モータ
２３  移動台用モータ
３０  回転台
３７、３８  ハス歯車
４０  移動台
４１  押さえ板
５１  押えローラ
６０  レーストラック型コイル
６１  巻枠
６１ａ  直線部
６１ｂ  円弧部
６２  超電導線
９０  浸漬槽
【図１】
0005315800.tif 000002
【図２】
0005315800.tif 000003
【図３】
0005315800.tif 000004
【図４】
0005315800.tif 000005
【図５】
0005315800.tif 000006
【図６】
0005315800.tif 000007
【図７】
0005315800.tif 000008
【図８】
0005315800.tif 000009
【図９】
0005315800.tif 000010
【図１０】
0005315800.tif 000011
【図１１】
0005315800.tif 000012
【図１２】
0005315800.tif 000013
【図１３】
0005315800.tif 000014
【図１４】
0005315800.tif 000015