(57)【要約】      （修正有）【課題】非絶縁コイルとしての特性を変化させることなく、冷却側板とコイル巻線を強固に固着できる、熱可塑性樹脂を用いたコイル製作方法によるターンごとの絶縁を有しない高温超電導コイル及びその高温超電導コイルの作製方法を提供する。【解決手段】高温超電導コイルの希土類系高温超電導線材２間を接着させず、かつ巻回された希土類系高温超電導線材２の端面を冷却側板５と固着させるターンごとの絶縁を有しない高温超電導コイル３の作製方法において、ガラス繊維強化プラスチック製き巻枠１に希土類系高温超電導線材２からなるターンごとの絶縁を有しない高温超電導コイル３を巻回し、熱可塑性樹脂フィルム４を冷却側板５に施工し、冷却側板５と高温超電導コイル３を組み立て、組み立てた高温超電導コイル３を加熱し冷却することによって、高温超電導コイル３と冷却側板５とが熱可塑性樹脂フィルム４により固着する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高温超電導コイルの希土類系高温超電導線材間を接着させず、かつ巻回された前記希土類系高温超電導線材の端面を冷却側板と固着させるターンごとの絶縁を有しない高温超電導コイルの作製方法において、
（ａ）ガラス繊維強化プラスチック製巻き枠に希土類系高温超電導線材からなるターンごとの絶縁を有しない高温超電導コイルを巻回し、
（ｂ）熱可塑性樹脂フィルムを冷却側板に施工し、
（ｃ）冷却側板と高温超電導コイルを組み立て、
（ｄ）組み立てた高温超電導コイルを熱可塑性樹脂の融点以上に加熱し、室温まで冷却することによって、高温超電導コイルと冷却側板とを熱可塑性樹脂フィルムによって固着することを特徴とするターンごとの絶縁を有しない高温超電導コイルの作製方法。
【請求項２】
請求項１記載のターンごとの絶縁を有しない高温超電導コイルの作製方法において、前記熱可塑性樹脂フィルムは、エチレンとメタクリル酸の共重合体を主成分とすることを特徴とするターンごとの絶縁を有しない高温超電導コイルの作製方法。
【請求項３】
請求項１記載のターンごとの絶縁を有しない高温超電導コイルの作製方法において、前記冷却側板がガラス繊維強化プラスチックからなることを特徴とするターンごとの絶縁を有しない高温超電導コイルの作製方法。
【請求項４】
請求項１記載のターンごとの絶縁を有しない高温超電導コイルの作製方法において、前記冷却側板が高熱伝導金属材料からなることを特徴とするターンごとの絶縁を有しない高温超電導コイルの作製方法。
【請求項５】
高温超電導コイルの希土類系高温超電導線材間を接着させず、かつ巻回された前記希土類系高温超電導線材の端面を冷却側板と固着させるターンごとの絶縁を有しない高温超電導コイルにおいて、前記冷却側板と前記希土類系高温超電導線材との固着を熱可塑性樹脂フィルムの加熱・冷却によって行い、一体構成したことを特徴とするターンごとの絶縁を有しない高温超電導コイル。
【請求項６】
請求項５記載のターンごとの絶縁を有しない高温超電導コイルにおいて、前記熱可塑性樹脂フィルムは、エチレンとメタクリル酸の共重合体を主成分とすることを特徴とするターンごとの絶縁を有しない高温超電導コイル。
【請求項７】
請求項５記載のターンごとの絶縁を有しない高温超電導コイルにおいて、前記冷却側板がガラス繊維強化プラスチックであることを特徴とするターンごとの絶縁を有しない高温超電導コイル。
【請求項８】
請求項５記載のターンごとの絶縁を有しない高温超電導コイルにおいて、前記冷却側板が高熱伝導金属材料であることを特徴とするターンごとの絶縁を有しない高温超電導コイル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ターンごとの絶縁を有しない高温超電導コイル及びその高温超電導コイルの作製方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
高温超電導コイルにおいては、熱暴走時のコイル保護の観点から非絶縁（Ｎｏｎ−Ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ）コイルの研究がすすめられている。
【０００３】
また、希土類系高温超電導線材は引っ張り強度が高いものの、超電導層積層方向（剥離方向）には強度が低いという特徴がある。そのため、エポキシに代表される樹脂で含浸を行うと、冷却時の熱応力によって線材剥離が発生し、超電導コイルの性能低下を引き起こすことが問題となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−１０３５８７号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Ｓｅｕｎｇｙｏｎｇ  Ｈａｈｎ  ｅｔ  ａｌ，「ＨＴＳ  Ｐａｎｃａｋｅ  Ｃｏｉｌｓ  Ｗｉｔｈｏｕｔ  Ｔｕｒｎ−ｔｏ−Ｔｕｒｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ」，ＩＥＥＥ  ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳ  ＯＮ  ＡＰＰＬＩＥＤ  ＳＵＰＥＲＣＯＮＤＵＣＴＩＶＩＴＹ，ＶＯＬ．２１，ＮＯ．３，ＪＵＮＥ  ２０１１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、上記したような性能低下を防止する手法として、本願発明者らはエポキシと非接着性であるポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を層間絶縁に用いることを提案してきた（上記特許文献１参照）。
【０００７】
図４は従来の高温超電導コイルの断面図、図５は従来の高温超電導コイルを示す図面代用写真である。
【０００８】
図４において、１０１は巻き枠、１０２は希土類系高温超電導線材、１０３はＰＴＦＥフィルム、１０４はＰＴＦＥフィルム共巻き超電導コイル、１０５は冷却側板、１０６はエポキシ樹脂である。このように、希土類系高温超電導線材１０２間の絶縁材としてテープ状のＰＴＦＥフィルム１０３を用いてＰＴＦＥフィルム共巻き超電導コイル１０４を形成し、このＰＴＦＥフィルム共巻き超電導コイル１０４にエポキシ樹脂１０６を含浸して冷却側板１０５とＰＴＦＥフィルム共巻き超電導コイル１０４との固着を行う。このように、超電導コイルの希土類系高温超電導線材間を離間させ、かつ超電導コイル端面を冷却のための側板と固着させるようにしている。
【０００９】
しかしながら、非絶縁コイルにおいてはターン間絶縁が存在しないため、この手法を用いることができない。これに加えて、エポキシ樹脂以外でも樹脂含浸を行ってしまうと、コイルターン間に浸透した樹脂によって線材間の接触抵抗が変化し、非絶縁コイルの特性が変化してしまう恐れもある。
【００１０】
その一方で、含浸等の処理を一切行わなければ、コイル形状を保ち変形を防ぐことが困難であり、コイルと冷却板との熱的な接合もとることができない。
【００１１】
本発明は、上記状況に鑑みて、非絶縁コイルとしての特性を変化させることなく、冷却板とコイル巻線を強固に固着できる、ターンごとの絶縁を有しない熱可塑性樹脂を用いたコイル製作方法によるターンごとの絶縁を有しない高温超電導コイル及びその高温超電導コイルの作製方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、上記目的を達成するために、
〔１〕高温超電導コイルの希土類系高温超電導線材間を接着させず、かつ巻回された前記希土類系高温超電導線材の端面を冷却側板と固着させるターンごとの絶縁を有しない高温超電導コイルの作製方法において、ガラス繊維強化プラスチック製巻き枠（１）に希土類系高温超電導線材（２）からなるターンごとの絶縁を有しない高温超電導コイル（３）を巻回し、熱可塑性樹脂フィルム（４）を冷却側板（５，１１）に施工し、冷却側板（５，１１）と高温超電導コイル（３）を組み立て、組み立てた高温超電導コイル（３）を熱可塑性樹脂の融点以上に加熱し、室温まで冷却することによって、高温超電導コイル（３）と冷却側板（５，１１）とを熱可塑性樹脂フィルム（４）によって固着することを特徴とする。
【００１３】
〔２〕上記〔１〕記載のターンごとの絶縁を有しない高温超電導コイルの作製方法において、前記熱可塑性樹脂フィルムは、エチレンとメタクリル酸の共重合体を主成分とすることを特徴とする。
【００１４】
〔３〕上記〔１〕記載のターンごとの絶縁を有しない高温超電導コイルの作製方法において、前記冷却側板がガラス繊維強化プラスチックからなることを特徴とするターンごとの絶縁を有しない高温超電導コイルの作製方法。
【００１５】
〔４〕上記〔１〕記載のターンごとの絶縁を有しない高温超電導コイルの作製方法において、前記冷却側板が高熱伝導金属材料からなることを特徴とするターンごとの絶縁を有しない高温超電導コイルの作製方法。
【００１６】
〔５〕高温超電導コイルの希土類系高温超電導線材間を接着させず、かつ巻回された前記希土類系高温超電導線材の端面を冷却側板と固着させるターンごとの絶縁を有しない高温超電導コイルにおいて、前記冷却側板（５，１１）と前記希土類系高温超電導線材（２）との固着を熱可塑性樹脂フィルム（４）の加熱・冷却によって行い、一体構成したことを特徴とする。
【００１７】
〔６〕上記〔５〕記載のターンごとの絶縁を有しない高温超電導コイルにおいて、前記熱可塑性樹脂フィルムは、エチレンとメタクリル酸の共重合体を主成分とすることを特徴とする。
【００１８】
〔７〕上記〔５〕記載のターンごとの絶縁を有しない高温超電導コイルにおいて、前記冷却側板がガラス繊維強化プラスチックであることを特徴とする。
【００１９】
〔８〕上記〔５〕記載のターンごとの絶縁を有しない高温超電導コイルにおいて、前記冷却側板が高熱伝導金属材料であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、非絶縁コイルとしての特性を変化させることなく、冷却側板とコイル巻線を強固に固着できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施例を示すターンごとの絶縁を有しない高温超電導コイルの断面図である。
【図２】本発明の他の実施例を示すターンごとの絶縁を有しない高温超電導コイルの断面図である。
【図３】本発明の更なる他の実施例を示すターンごとの絶縁を有しない高温超電導コイルの断面図である。
【図４】従来の高温超電導コイルの断面図である。
【図５】従来の高温超電導コイルを示す図面代用写真である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明のターンごとの絶縁を有しない高温超電導コイルの作製方法は、高温超電導コイルの希土類系高温超電導線材間を接着させず、かつ巻回された前記希土類系高温超電導線材の端面を冷却側板と固着させるターンごとの絶縁を有しない高温超電導コイルの作製方法において、ガラス繊維強化プラスチック製巻き枠に希土類系高温超電導線材からなるターンごとの絶縁を有しない高温超電導コイルを巻回し、熱可塑性樹脂フィルムを冷却側板に施工し、冷却側板と高温超電導コイルを組み立て、組み立てた高温超電導コイルを熱可塑性樹脂の融点以上に加熱し、室温まで冷却することによって、高温超電導コイルと冷却側板とを熱可塑性樹脂フィルムによって固着する。
【実施例】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００２４】
図１は本発明の実施例を示すターンごとの絶縁を有しない高温超電導コイルの断面図である。
【００２５】
この図において、１はガラス繊維強化プラスチック製巻き枠、３は希土類系高温超電導線材２からなるターンごとの絶縁を有しない高温超電導コイル、４は熱可塑性樹脂フィルム（例えば、エチレンとメタクリル酸の共重合体）、５はガラス繊維強化プラスチックからなる冷却側板である。
【００２６】
図２は本発明の他の実施例を示すターンごとの絶縁を有しない高温超電導コイルの断面図である。
【００２７】
この図において、１はガラス繊維強化プラスチック製巻き枠、３は希土類系高温超電導線材２からなるターンごとの絶縁を有しない高温超電導コイル、４は熱可塑性樹脂フィルム（例えば、エチレンとメタクリル酸の共重合体）、１１は高熱伝導金属材料からなる冷却側板である。
【００２８】
本発明のターンごとの絶縁を有しない高温超電導コイルの製造方法を示すと、例えば以下のようである。
【００２９】
（１）ガラス繊維強化プラスチック製巻き枠１に希土類系高温超電導線材２からなるターンごとの絶縁を有しない高温超電導コイル３を巻回する。
【００３０】
（２）熱可塑性樹脂フィルム４（ポリイミドフィルム両面に熱可塑性樹脂を張りあわせたもの）を冷却側板５，１１に施工する。
【００３１】
（３）冷却側板５，１１と高温超電導コイル３を組み立てる。
【００３２】
（４）組み立てた高温超電導コイル３を熱可塑性樹脂の融点以上に加熱（１００℃以上、３０分程度）し、室温まで冷却することによって、高温超電導コイル３と冷却側板５，１１とを熱可塑性樹脂フィルム４によって固着する。
【００３３】
上記したように、本発明によれば、従来のように樹脂含浸は行わず希土類系高温超電導線材からなるターンごとの絶縁を有しない高温超電導コイル３を熱可塑性樹脂フィルム４によって冷却側板間に固着する。その冷却側板５，１１はガラス繊維強化プラスチックまたは高熱伝導金属材料からなる。
【００３４】
図３は本発明の更なる他の実施例を示すターンごとの絶縁を有しない高温超電導コイルの断面図である。
【００３５】
この図において、１はガラス繊維強化プラスチック製巻き枠、２１は希土類系高温超電導線材２２と高純度アルミニウムテープ２３を共巻きにした高温超電導コイル、４は熱可塑性樹脂フィルム（例えば、エチレンとメタクリル酸の共重合体）、２４はガラス繊維強化プラスチックまたは絶縁処理された高熱伝導金属材料からなる冷却側板である。
【００３６】
本発明のターンごとの絶縁を有しない高温超電導コイル及びその高温超電導コイルの作製方法によれば、高温超電導コイルは、３つの重要なパラメータの性能、すなわち、全電流密度、熱安定性、機械的保全を増強することができる。
【００３７】
したがって、本発明は、熱可塑性樹脂を用いたターンごとの絶縁を有しない高温超電導コイルの製作を行うようにしたので、コイルターン間に樹脂が浸透することもない。そのため、非絶縁コイルとしての特性を変化させることもなく、冷却側板とコイル巻線を強固に固着できる。また、冷却側板によって、コイルとしての形状も担保される。
【００３８】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づき種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明のターンごとの絶縁を有しない高温超電導コイル及びその高温超電導コイルの作製方法は、非絶縁コイルとしての特性を変化させることもなく、冷却側板とコイル巻線を強固に固着できる、熱可塑性樹脂を用いたコイル製作方法によるターンごとの絶縁を有しない高温超電導コイル及びその高温超電導コイルの作製方法として利用可能である。
【符号の説明】
【００４０】
１  ガラス繊維強化プラスチック製巻き枠
２  希土類系高温超電導線材
３  希土類系高温超電導線材からなるターンごとの絶縁を有しない高温超電導コイル
４  熱可塑性樹脂フィルム
５  ガラス繊維強化プラスチックからなる冷却側板
１１  絶縁処理された高熱伝導金属材料からなる冷却側板
２１  高温超電導コイル
２２  希土類系高温超電導線材
２３  高純度アルミニウムテープ
２４  ガラス繊維強化プラスチックまたは高熱伝導金属材料からなる冷却側板
【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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