(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
超電導導体にプリプレグテープを巻回して絶縁導体を構成し、この絶縁導体の隅角部にプリプレグ紐を押し詰めて、配置して、該プリプレグテープ巻回した絶縁導体を多層多列に配置した構造体を、加熱処理して一体に固めた超電導コイルにおいて、前記プリプレグ紐を芯材およびこの芯材を覆う外被とによって構成し、上記芯材の基材としては起毛した強化繊維の束を用い、前記外被の基材として強化繊維の編組を用いたことを特徴とする超電導コイル。
【請求項２】
前記芯材の基材に予めプリプレグ処理を施して芯材を構成し、この芯材を包み込むように強化繊維を編組して外被の基材を構成し、この基材にプリプレグ処理を施してプリプレグ紐とし、プリプレグ紐のエポキシ含有量を４５〜６０重量％としたことを特徴とする請求項１記載の超電導コイル。
【請求項３】
前記プリプレグ紐の断面形状を、絶縁導体の隅角部間の間隙断面形状に合わせた、非円形断面としたことを特徴とする請求項１又は２記載の超電導コイル。
【請求項４】
超電導導体にプリプレグテープを巻回して絶縁導体を構成し、この絶縁導体の隅角部にプリプレグ紐を押し詰めて、配置して、該プリプレグテープ巻回した絶縁導体を多層多列に配置した構造体を、加熱処理して一体に固めた超電導コイルにおいて、前記プリプレグ紐を芯材およびこの芯材を覆う外被とによって構成し、芯材として非磁性金属線の束を用い、前記外被の基材として強化繊維の編組を用いたことを特徴とする超電導コイル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はプリプレグ方式の絶縁を施した超電導コイル、特に超電導素線の束であるストランドをコンジットに収容した導体を用いた強制冷却型超電導コイルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
プリプレグ方式絶縁の強制冷却型超電導コイルについては、例えば特開平４−９４０１６号公報等に開示されている。この種の強制冷却型超電導コイルは、超電導導体にプリプレグテープを巻回して絶縁導体を形成し、この絶縁導体の隅角部にプリプレグ紐を配置しながらコイル成型を行った後、加熱処理して一体に固めることにより製作される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記のようにして製作した超電導コイルにおいては、絶縁導体の隅角部とプリプレグ紐とが前記の加熱処理時に強く密着していないと、両者間の一体化は十分でないことがある。上記のようにして生じる一体化不十分の部位は、電磁力や熱応力によるクラック、剥離発生の原因となりやすく、絶縁耐力またはコイルの機械的強度の低下を引き起こす。
【０００４】
本発明は上記の事情に基づきなされたもので、絶縁導体の隅角部に配置されたプリプレグ紐と前記隅角部とが加熱処理時に強く面接触し、絶縁導体とプリプレグ紐との一体化を完全に行わせ得る超電導コイルを提供する。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の超電導コイルは、超電導導体にプリプレグテープを巻回して絶縁導体を構成し、この絶縁導体の隅角部にプリプレグ紐を配置した超電導コイルを成形した後、これを加熱処理して一体に固めた超電導コイルにおいて、上記プリプレグ紐を芯材およびこの芯材を覆う外被とによって構成し、上記芯材の基材としては起毛した強化繊維の束を用い、上記外被の基材として強化繊維の編組を用いたことを特徴とする。
【０００６】
【作用】
上記構成の本発明の超電導コイルにおいては、絶縁導体の隅角部に配置するプリプレグ紐を柔軟にしてあるため、プリプレグ紐の配置が容易である。また、プリプレグ紐が柔軟であるため、プリプレグ紐を強く押し詰めても絶縁導体に巻回されたプリプレグテープが損傷するおそれはない。さらに、プリプレグ紐と絶縁導体の隅角部とが強く面接触するため、互いに十分に一体化される。
【０００７】
【実施例】
以下、本発明の詳細を図面を参照して説明する。
図１は本発明に係る超電導コイルの一実施例を示す断面図、図２はその一部（圏円Ｘ部）を拡大して示す断面図、図３は上記実施例において使用されるプリプレグ紐の断面図である。
図１において、断面が隅角を丸めた４角形の超電導導体１をプリプレグ絶縁体２で絶縁してなる絶縁導体３は、多層多列に巻回されており、これらの絶縁導体３を一括して対地絶縁４が施されている。絶縁導体３の層間にはシート状の層間絶縁５が施され、列間には帯状のターン間絶縁６が施されている。絶縁導体３の隅角部間には、プリプレグ紐７が配置、押し詰められている。なお、絶縁導体３は、図２に拡大して示すように、超電導線の束であるストランド８をコンジット９に収め、コンジット９の周囲にプリプレグテープ１０を巻回して形成されている。また、上記のコンジット９は非磁性金属により構成した角型のパイプである。プリプレグ紐７は、層間絶縁５、ターン間絶縁６およびプリプレグテープ１０と接するように配置してある。プリプレグ紐７、層間絶縁５、ターン間絶縁６およびプリプレグテープ１０は、何れもエポキシ樹脂をプリプレグ処理したものであり、加熱処理によって硬化してある。また、それらのエポキシ樹脂は同一種のものとしてある。
【０００８】
図３において、プリプレグ紐７は加熱処理前、つまり押し詰める前の状態で示され、ほぼ円形の断面を有するものとしてある。そして、その断面積は押し詰め部の断面積と合致させられている。プリプレグ紐７は、芯材１１を外被１２で覆ってなる。上記芯材１１、外被１０の何れもエポキシ樹脂をプリプレグ処理したものである。芯材１１の基材は起毛した強化繊維の束である。外被１２の基材は、予めプリプレグ処理した芯材１１を包むように強化繊維を編組してなり、この基材にプリプレグ処理を施して外被１２としてプリプレグ紐７としてある。芯材１１、外被１２の基材を構成する強化繊維は何れもガラス繊維である。また、プリプレグ紐７のエポキシ樹脂の含有量は４５〜６０重量％としてある。
【０００９】
プリプレグ紐７、層間絶縁５、ターン間絶縁６およびプリプレグテープ１０のプリプレグしたエポキシ樹脂は同一としてあるため、互いに強固に結合している。また、プリプレグ紐７の断面積と押し詰める部分の断面積とが合致させてあるので、押し詰め部の隙間は極めて少ない。芯材１１の基材は起毛した強化繊維の束としてあるから、単なる強化繊維の束に比して繊維間の空間が大きく、プリプレグ処理によるエポキシ樹脂の含有重量が大きい。また、芯材１１と外被１２と２回に分けてプリプレグ処理しているため、プリプレグ処理時に流出するエポキシ樹脂の量は少ない。さらに、プリプレグ紐７のエポキシ樹脂、すなわち半硬化性の柔軟なエポキシ樹脂は４５重量パーセント以上と多いため、硬化前のプリプレグ紐７は柔軟である。従って、硬化前のプリプレグ紐７は絶縁導体３の隅角部間に容易に押し詰めることができる。また、上記のように柔軟であるから、絶縁導体３の隅角部に強く押し詰めても、プリプレグテープ１０を損傷することはない。また、プリプレグ紐７は、層間絶縁５、ターン間絶縁６およびプリプレグテープ１０と面接触し、硬化後はそれらが互いに強固に結合している。さらに、プリプレグ紐７のエポキシ樹脂含有量は６０重量％以下としてあるため、プリプレグ紐７の硬化収縮率および熱収縮率が低く抑えられ、剛性が大とされている。
【００１０】
図４〜図５は上記実施例において使用されるプリプレグ紐の他の構成例の断面図である。図４においてプリプレグ紐１３は、断面がほぼ３角形の芯材１４とこれに被せられた外被１５とを有し、その断面積は押し詰める部分の断面積と合致させてある。芯材１４の構成、外被１５の構成は、図３につき説明したプリプレグ紐７におけると同様である。図４に示したプリプレグ紐１３は断面を予め３角形としてあるため、隅角部に詰めるに際して強く押し詰める必要はなく、プリプレグテープを損傷するおそれはない。
【００１１】
図５において、プリプレグ紐１６は、ステンレス鋼または他の非磁性金属の線材の束とした芯材１７を、図３に示したプリプレグ紐７におけると同様に構成した外被１８で覆って構成されている。このプリプレグ紐１６においては、芯材１７が非磁性金属線の束としてあるため、プリプレグ紐が詰められる部分の断面形状に合わせて加工することができる。また、外被１８は柔軟であるからプリプレグテープ１２を損傷するおそれはない。さらに、一般に非磁性金属線はプリプレグ処理して固めた強化繊維の束に比して、液体ヘリウム温度での比熱が大きいため、異常に発生した熱を吸収することができる。
【００１２】
なお、本発明は上記の実施例のみに限定されない。たとえば、プリプレグする樹脂としては例示のエポキシ樹脂以外の適当な熱硬化樹脂を使用することができる。
【００１３】
【発明の効果】
本発明の超電導コイルは、絶縁導体の隅角部に配置するプリプレグ紐を柔軟にしてあるため、プリプレグ紐の配置が容易である。また、プリプレグ紐と絶縁導体の隅角部とが強く面接触するため、互いに十分に一体化される。従って、絶縁物のクラック、剥離等が容易に発生せず、励磁電圧、クエンチ電圧を高めることができ、大きな電磁力、熱応力に耐えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明一実施例の断面図。
【図２】図１の一部（圏円Ｘ部）を拡大して示す断面図。
【図３】上記実施例において使用されるプリプレグ紐の断面図。
【図４】上記実施例において使用されるプリプレグ紐の他の構成例の断面図。
【図５】上記実施例において使用されるプリプレグ紐のさらに他の構成例の断面図。
【符号の説明】
２………対地絶縁
３………絶縁導体
５………層間絶縁
６………ターン間絶縁
７………プリプレグ紐
８………ストランド
９………コンジット
１０………プリプレグテープ
１１………芯材
１２………外被
【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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