(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
棒状、又は中空状の金属製導電体からなる内部導電体を、パイプ状の金属からなる外皮で、無機物の絶縁体を介して電気的に絶縁した状態で気密に覆う無機物絶縁金属被覆ケーブルを巻回して構成する耐放射線電磁石用電磁コイルの製造方法において、前記無機物絶縁金属被覆ケーブルの内部導電体及び外皮に無酸素銅を用い、前記無機物の絶縁体に９５％以上の高純度酸化マグネシウムを用いた無機物絶縁金属被覆ケーブルで電磁コイルを形成し、この電磁コイルの終端部において内部導電体と外皮に気密に接続され、かつ内部導電体と外皮とを電気的に絶縁でき、組立後、内部導電体と外皮間の絶縁体層の真空乾燥をするための脱気孔が形成された絶縁気密治具をロー付け方法により気密に接続し、前記絶縁気密治具の脱気孔より所定の電気抵抗になるまで脱気乾燥を行い、前記脱気孔を封止する工程からなることを特徴とする電磁コイルの製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の電磁コイルの製造方法により作られた電磁コイルを用いたことを特徴とする電磁石。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、耐放射線電磁石に関係し、特に、無機物絶縁金属被覆ケーブル（Mineral  Insulated  Cables）からなる耐放射線寿命の長い電磁石用電磁コイルとその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、放射線に曝される電磁石は、粒子線加速器や、その関連の計測装置に多く使用されている。この電磁石に使用される電磁コイルは、放射線に曝されると、絶縁特性などが劣化し、使用できなくなる。電磁石の寿命は、電磁コイルの放射線の被曝量で左右され、特に、そこで使用される絶縁体材料に左右される。粒子線加速装置等に用いられる電磁コイルでは、放射線吸収量が１０6ＧＹ（グレイ）ないし１０9ＧＹで使用され、放射線吸収量による電磁コイルの絶縁性の劣化を防ぐため、吸収線量のレベルで、１０8ＧＹ以下では有機物の絶縁体を用い、１０8ＧＹ以上では無機物の絶縁体を利用したものが多く用いられている。この中でも、特に、放射線吸収量が１０8ＧＹ以上が見込まれる電磁コイルでは、導電体間を絶縁する絶縁体が高純度の無機物で構成されることが重要である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来、電気的に絶縁性があり、比較的入手し易い無機物としてセラミックスや無機セメントが用いられている。この無機物系の絶縁体材料を電磁コイルの絶縁体として使用する場合、導電体に被覆するか、または隣接する導体間の間隙に絶縁体を注入していた。
【０００４】
この絶縁方法では、絶縁体が大気中の湿気を吸収し、絶縁体の性能が劣化し、電気的絶縁性が低下するので、これを防ぐため、電磁コイル全体をケーシングにより、大気と遮断する必要があった。従って、大型で、複雑な構造となり、繁雑な製造工程も必要となり、電気的絶縁特性の信頼性も低く、技術的にも経済的にも問題が多かった。
【０００５】
本発明の課題は、これらの問題点を除去した、１０8ＧＹ以上の放射線吸収量にも耐えられる、安価で、加工性の良い無機物で絶縁され、その構造も製作も簡単で、信頼性の高い電磁コイルと、耐放射線吸収特性の高い電磁石を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、無機物絶縁金属被覆ケーブルで形成された耐放射線電磁石用の電磁コイルにおいて、無酸素銅からなる導電体と外皮と、９５％以上の高純度酸化マグネシウムで絶縁した無機物絶縁金属被覆ケーブルを巻線し、この無機物絶縁金属被覆ケーブルの末端に絶縁気密治具がロー付けされ、組立後に容易に脱気乾燥のできる電磁コイルと、これを用いた耐放射線用電磁石である。
【０００７】
即ち、本発明は、棒状、又は中空状の金属製導電体からなる内部導電体を、パイプ状の金属からなる外皮で、無機物の絶縁体を介して電気的に絶縁した状態で気密に覆う無機物絶縁金属被覆ケーブルを巻回して構成する耐放射線電磁石用電磁コイルの製造方法において、前記無機物絶縁金属被覆ケーブルの内部導電体及び外皮に無酸素銅を用い、前記無機物の絶縁体に９５％以上の高純度酸化マグネシウムを用いた無機物絶縁金属被覆ケーブルで電磁コイルを形成し、この電磁コイルの終端部において内部導電体と外皮に気密に接続され、かつ内部導電体と外皮とを電気的に絶縁でき、組立後、内部導電体と外皮間の絶縁体層の真空乾燥をするための脱気孔が形成された絶縁気密治具をロー付け方法により気密に接続し、前記絶縁気密治具の脱気孔より所定の電気抵抗になるまで脱気乾燥を行い、前記脱気孔を封止する工程からなる電磁コイルの製造方法である。
【０００９】
更に、本発明は、上記の電磁コイルの製造方法により作られた電磁コイルを用いた電磁石である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の電磁コイルとその製造方法、及びこれを用いた電磁石について、図面を参照しながら説明する。
【００１１】
図１は、本発明の実施の形態の電磁コイルの無機物絶縁金属被覆ケーブルの終端部における絶縁気密治具が取り付けられた状態を示す正面図である。図２は、本発明の実施の形態の電磁コイルを示す外観斜視図である。
【００１２】
無酸素銅からなる内部電導体４とケーブルの外皮５の間に高純度の酸化マグネシウムからなる絶縁体が詰め込まれた無機物絶縁金属被覆ケーブル１を、図２に示すように、所定の形のコイル状に巻線し、コイル部分をステンレスバンド８などで固定し、無機物絶縁金属被覆ケーブル１の終端部に、絶縁気密治具２を取り付け、ケーブルの終端部からケーブル内部に、湿気などの絶縁体を劣化させるガスが侵入しないように気密に終端する。
【００１３】
この絶縁気密治具２は、図１に示すように、中央部の絶縁気密リング１０は、アルミナセラミックスなどのような気密セラミックスのリングで構成され、その両端に無酸素銅等の高純度金属からなる接続パイプ９が気密に接合されている。この接続パイプ９には、無機物絶縁金属被覆ケーブルを終端した後、このケーブル内を真空に排気するための脱気孔６が設けられている。
【００１４】
図１及び図２に示すように、無機物絶縁金属被覆ケーブル１の終端部のケーブルの外皮５を一部除去して、内部導電体４を露出させ、この内部導電体４を絶縁気密治具２に貫通させる。絶縁気密治具２の内側の接続パイプ９にケーブルの外皮５を気密に接合し、反対側の接続パイプ９に内部導電体４を気密に接合する。その先の内部導電体４に電極端子３を接続する。それぞれの気密な接合は、必要により中間材料などを介して、ロー付けなどにより行われる。
【００１５】
組立の完了した電磁コイル７は、図示していない電磁石のヨーク部分に固定された後、無機物絶縁金属被覆ケーブル１の内部を真空にするため、絶縁気密治具２の接続パイプ９に設けられた脱気孔６から排気した後、脱気孔６が封止されて、電磁石は完成する。
【００１６】
【実施例】
以下、本発明を、実施例により説明する。
【００１７】
図１及び図２に示すように、まず、無機物絶縁金属被覆ケーブル１を重ね合わせてコイル状に成形する。所定の直線形状又は曲線形状になるよう巻線型等を用いて機械的に力を加えて成形を行う。
【００１８】
更に、重ねられたケーブル１の直線部、曲線部の隣り合わせた部分の間をロー付けで固着し、更に、ステンレスバンド８にて重ね合わせて、ケーブル１を束状に締め込んで固定を行い、電磁コイル７を成形する。
【００１９】
次に、ケーブル１の末端に絶縁気密治具２のロー付けを行う。その後、絶縁気密治具２の脱気孔６を通して、電磁コイル７の内部を除湿し、絶縁体である酸化マグネシウム絶縁体の絶縁抵抗を２０００ＭΩ（ＤＣ１０００Ｖ）以上に確保し、その状態でケーブル１を気密に封止して、電磁コイル７を製作する。
【００２０】
この電磁コイル７は、電磁石として電磁コイルを組み込むまでの各工程毎に絶縁抵抗試験を行う。各工程で、絶縁抵抗値が２０００ＭΩ（  ＤＣ１０００Ｖ）以上を得られた。本発明の電磁コイルでは、電磁コイルの組立、及び電磁石の組立において、組立は容易で、しかも高い特性を維持した状態で作製できることが分かった。
【００２１】
最終的には、通電試験により評価する必要があるが、通電試験は、通電電流を直流２０００Ａ、入水圧１３ｋｇ／ｃｍ2、出水圧３ｋｇ／ｃｍ2で行い、電磁コイルの発熱に対して冷却効果も良好で、通電試験後の絶縁抵抗試験においても、２０００ＭΩ（ＤＣ１００Ｖ）以上が得られ、劣化がないことを確認した。
【００２２】
また、耐放射線特性においても、９５％の純度を持つ高純度酸化マグネシウムの絶縁体を用いた結果、１０9ＧＹ程度の放射線吸収量では、長時間使用しても殆ど特性の劣化は見られず、実用的の十分な電磁石が得られた。
【００２３】
【発明の効果】
以上、説明の通り、本発明によれば、耐放射線用電磁石、及びこれに用いる電磁コイルを絶縁抵抗値が２０００ＭΩ（ＤＣ１０００Ｖ）以上を維持しながら容易に成形、組立ができ、耐放射線特性が優れ、信頼性が高く、寿命の長い電磁石コイルと、これを用いた耐放射線特性の良い電磁石を提供することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の電磁コイルの無機物絶縁金属被覆ケーブルの終端部の絶縁気密治具を示す正面図。
【図２】本発明の実施の形態の電磁コイルの外観斜視図。
【符号の説明】
１    （無機物絶縁金属被覆）ケーブル
２    絶縁気密治具
３    電気端子
４    内部導電体
５    外皮
６    脱気孔
７    電磁コイル
８    ステンレスバンド
９    接続パイプ
１０    絶縁気密リング
【図１】
0003907090.tif 000002
【図２】
0003907090.tif 000003