JP2529492B2 - 荷電粒子偏向電磁石用コイルおよびその製造方法 - Google Patents
荷電粒子偏向電磁石用コイルおよびその製造方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、例えばシンクロトロ
ン放射光発生装置などに用いられる荷電粒子偏向電磁石
用コイルおよびその製造方法に関するものである。
ン放射光発生装置などに用いられる荷電粒子偏向電磁石
用コイルおよびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図１２は例えば特開昭64−2300号公報に
示されたものと同種の荷電粒子装置の概略構成を示す平
面図であり、図において入射部(図示せず)及び加速部
(図示せず)を経て入射された荷電粒子は、互いに対向す
る２個の超電導偏向電磁石(３０)により偏向されること
により、図のような長円形の軌道(２０)上を運動する。
示されたものと同種の荷電粒子装置の概略構成を示す平
面図であり、図において入射部(図示せず)及び加速部
(図示せず)を経て入射された荷電粒子は、互いに対向す
る２個の超電導偏向電磁石(３０)により偏向されること
により、図のような長円形の軌道(２０)上を運動する。
【０００３】図１３は図１２の超電導偏向電磁石(３０)
の超電導コイルの一例を示すもので、(ａ)は平面図、
(ｂ)は(ａ)のXIIIＢ−XIIIＢ線に沿った断面図である。
図において、それぞれ超電導線(２)を巻回してなる２つ
の超電導コイル(１)は、軌道(２０)を挟んで上下に互い
に対向するように配置されている。所定の曲率で曲げら
れている超電導コイル(１)は、軌道(２０)の内径側に位
置する内径部(１ａ)、この内径部(１ａ)と同様に曲げら
れ軌道(２０)の外径側に位置する外径部(１ｂ)、及び内
径部(１ａ)と外径部(１ｂ)との間に位置するコイル端部
(１ｃ)に区分される。
の超電導コイルの一例を示すもので、(ａ)は平面図、
(ｂ)は(ａ)のXIIIＢ−XIIIＢ線に沿った断面図である。
図において、それぞれ超電導線(２)を巻回してなる２つ
の超電導コイル(１)は、軌道(２０)を挟んで上下に互い
に対向するように配置されている。所定の曲率で曲げら
れている超電導コイル(１)は、軌道(２０)の内径側に位
置する内径部(１ａ)、この内径部(１ａ)と同様に曲げら
れ軌道(２０)の外径側に位置する外径部(１ｂ)、及び内
径部(１ａ)と外径部(１ｂ)との間に位置するコイル端部
(１ｃ)に区分される。
【０００４】上記のように構成された超電導コイル(１)
は、例えば−268℃の極低温に冷却されて超電導状態に
なる。超電導状態になった超電導コイル(１)に電流を流
すことにより、数テスラの高い磁束密度の磁界が得られ
る。この磁界により、荷電粒子の軌道(２０)は図に示す
ように偏向される。
は、例えば−268℃の極低温に冷却されて超電導状態に
なる。超電導状態になった超電導コイル(１)に電流を流
すことにより、数テスラの高い磁束密度の磁界が得られ
る。この磁界により、荷電粒子の軌道(２０)は図に示す
ように偏向される。
【０００５】一方、図１４は例えば『ＩＥＥＥ・トラン
ザクシャンズ・オン・マグネティクス』(IEEE TRANSACTIO
NS ON MAGNETICS，Vol.1，Mag-24，No.6，November 198
5)第2457頁〜第2460頁に示された超電導コイル(１)の他
の例を示す。図１４の(ａ)は超電導コイル(１)の斜視
図、(ｂ)は(ａ)の外径部(１ｂ)のXIVＢ−XIVＢ線に沿っ
た断面図、および(ｃ)はコイル端部(１ｃ)のXIVＣ−XIV
Ｃ線に沿った断面図である。
ザクシャンズ・オン・マグネティクス』(IEEE TRANSACTIO
NS ON MAGNETICS，Vol.1，Mag-24，No.6，November 198
5)第2457頁〜第2460頁に示された超電導コイル(１)の他
の例を示す。図１４の(ａ)は超電導コイル(１)の斜視
図、(ｂ)は(ａ)の外径部(１ｂ)のXIVＢ−XIVＢ線に沿っ
た断面図、および(ｃ)はコイル端部(１ｃ)のXIVＣ−XIV
Ｃ線に沿った断面図である。
【０００６】図において、この超電導コイル(１)は、い
わゆる端部跳ね上げ形バナナコイルと呼ばれるもので、
各コイル端部(１ｃ)が軌道(２０)から遠ざかるように所
定の角度θで跳ね上げられており、これによりコイル端
部(１ｃ)が作る磁界の軌道(２０)への影響が低減されて
いる。超電導コイル(１)は、図１３と同様に２つの超電
導コイル(１)が軌道(２０)の上下に配置される。図１４
の(ｂ)の断面図に示すように、外径部(１ｂ)では超電導
線(２)の第１層(Ｌ１)から第Ｎ層(ＬＮ)までが内側から
外側へ横方向に積層された構造になっている。内径部
(１ａ)では第１層(Ｌ１)が右端になる同様の横方向に積
層された構造となる。一方、コイル端部(１ｃ)では超電
導線(２)の第１層(Ｌ１)から第Ｎ層(ＬＮ)までが下から
上へ縦方向に積層された構造となっている。
わゆる端部跳ね上げ形バナナコイルと呼ばれるもので、
各コイル端部(１ｃ)が軌道(２０)から遠ざかるように所
定の角度θで跳ね上げられており、これによりコイル端
部(１ｃ)が作る磁界の軌道(２０)への影響が低減されて
いる。超電導コイル(１)は、図１３と同様に２つの超電
導コイル(１)が軌道(２０)の上下に配置される。図１４
の(ｂ)の断面図に示すように、外径部(１ｂ)では超電導
線(２)の第１層(Ｌ１)から第Ｎ層(ＬＮ)までが内側から
外側へ横方向に積層された構造になっている。内径部
(１ａ)では第１層(Ｌ１)が右端になる同様の横方向に積
層された構造となる。一方、コイル端部(１ｃ)では超電
導線(２)の第１層(Ｌ１)から第Ｎ層(ＬＮ)までが下から
上へ縦方向に積層された構造となっている。
【０００７】次に、図１４の超電導コイル(１)の従来の
製造方法を製造途中の状態を示す図１５により説明す
る。まず、超電導線(２)を、外径部(１ｂ)、コイル端部
(１ｃ)、内径部(１ａ)、コイル端部(１ｃ)の順で左巻き
で内側から外側へ(図１４Ｂにおいて上方から下方へ)向
かって所定回数巻回して第１層(Ｌ１)を形成する。続い
て、第１層(Ｌ１)に沿って超電導線(２)を左巻きで外側
から内側へ向かって巻回して第２層(Ｌ２)を形成する。
この後、所定の層数Ｎになるまで、前の層に沿って超電
導線(２)を巻回していくことにより、超電導コイル(１)
が製造される。
製造方法を製造途中の状態を示す図１５により説明す
る。まず、超電導線(２)を、外径部(１ｂ)、コイル端部
(１ｃ)、内径部(１ａ)、コイル端部(１ｃ)の順で左巻き
で内側から外側へ(図１４Ｂにおいて上方から下方へ)向
かって所定回数巻回して第１層(Ｌ１)を形成する。続い
て、第１層(Ｌ１)に沿って超電導線(２)を左巻きで外側
から内側へ向かって巻回して第２層(Ｌ２)を形成する。
この後、所定の層数Ｎになるまで、前の層に沿って超電
導線(２)を巻回していくことにより、超電導コイル(１)
が製造される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の超
電導コイルにおいては、曲線的かつ立体的に超電導線
(２)を巻回していく必要があるため、複雑な巻回装置
(図示せず)を必要とし、従って製造コストが高くなり、
コイルが高価になってしまうという問題点があった。ま
た、奇数層は内側から外側へ向けて、偶数層では外側か
ら内側へ向けて、超電導線(２)を連続して巻回してい
く。このとき、特に偶数層の巻回時に、図１５の矢印Ｒ
で示す部分では、隣接する超電導線(２)との間に隙間が
生じてしまう。このように超電導線(２)間に隙間がある
と、超電導コイル(１)に電流を流した際に、電磁力によ
り超電導線(２)が移動し、クエンチ現象が生じて超電導
状態を維持できなくなるという問題点があった。
電導コイルにおいては、曲線的かつ立体的に超電導線
(２)を巻回していく必要があるため、複雑な巻回装置
(図示せず)を必要とし、従って製造コストが高くなり、
コイルが高価になってしまうという問題点があった。ま
た、奇数層は内側から外側へ向けて、偶数層では外側か
ら内側へ向けて、超電導線(２)を連続して巻回してい
く。このとき、特に偶数層の巻回時に、図１５の矢印Ｒ
で示す部分では、隣接する超電導線(２)との間に隙間が
生じてしまう。このように超電導線(２)間に隙間がある
と、超電導コイル(１)に電流を流した際に、電磁力によ
り超電導線(２)が移動し、クエンチ現象が生じて超電導
状態を維持できなくなるという問題点があった。
【０００９】この発明は、上記のような課題を解決する
ためになされたものであり、複雑な巻回装置を用いるこ
となく製造でき、かつ良好な特性を有する、両側のコイ
ル端部を折り曲げた荷電粒子偏向電磁石用コイルを得る
ことおよびその製造方法を提供することを目的とする。
ためになされたものであり、複雑な巻回装置を用いるこ
となく製造でき、かつ良好な特性を有する、両側のコイ
ル端部を折り曲げた荷電粒子偏向電磁石用コイルを得る
ことおよびその製造方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】この発明に係る荷電粒子
偏向電磁石用コイルは、両側のコイル端部を互いに向か
い合うように折り曲げた平形のコイルユニットを複数枚
積層し、各コイルユニットを互いに電気的に接続する構
造とし、特に各コイルユニットの導線の両端はコイルの
外径部にくるようにした。またこの発明の別の実施例で
は、導線の両端がコイルユニットの外径部の外側にある
２層コイルユニットを積層し、各２層コイルユニット間
の導線同士の接続部が全て外径部の外側になるようにし
た。さらに別の実施例では、各コイルユニット間の導線
同士の接続部をコイルユニットから離れるように引き出
して設けた。また、この発明に係る荷電粒子偏向電磁石
用コイルの製造方法は、導線を所定回数巻回して平形コ
イルを形成する巻回工程と、これの両側のコイル端部を
互いに向かい合うように折り曲げてコイルユニットを形
成する折り曲げ工程と、コイルユニットを積層する積層
工程と、各コイルユニットを互いに電気的に接続する接
続工程を備えるものである。また別の実施例では、２層
分の長さを有する導線の中間部から両側にそれぞれ巻回
して、導線の両端が外径部に位置するように２層平形コ
イルを形成する巻回工程と、２層平形コイルの両側のコ
イル端部を互いに向かい合うように折り曲げて２層コイ
ルユニットを形成する折り曲げ工程と、この２層コイル
ユニットを所要個数積層する積層工程と、各２層コイル
ユニットを互いに電気的に接続する接続工程とを備えた
ものである。
偏向電磁石用コイルは、両側のコイル端部を互いに向か
い合うように折り曲げた平形のコイルユニットを複数枚
積層し、各コイルユニットを互いに電気的に接続する構
造とし、特に各コイルユニットの導線の両端はコイルの
外径部にくるようにした。またこの発明の別の実施例で
は、導線の両端がコイルユニットの外径部の外側にある
２層コイルユニットを積層し、各２層コイルユニット間
の導線同士の接続部が全て外径部の外側になるようにし
た。さらに別の実施例では、各コイルユニット間の導線
同士の接続部をコイルユニットから離れるように引き出
して設けた。また、この発明に係る荷電粒子偏向電磁石
用コイルの製造方法は、導線を所定回数巻回して平形コ
イルを形成する巻回工程と、これの両側のコイル端部を
互いに向かい合うように折り曲げてコイルユニットを形
成する折り曲げ工程と、コイルユニットを積層する積層
工程と、各コイルユニットを互いに電気的に接続する接
続工程を備えるものである。また別の実施例では、２層
分の長さを有する導線の中間部から両側にそれぞれ巻回
して、導線の両端が外径部に位置するように２層平形コ
イルを形成する巻回工程と、２層平形コイルの両側のコ
イル端部を互いに向かい合うように折り曲げて２層コイ
ルユニットを形成する折り曲げ工程と、この２層コイル
ユニットを所要個数積層する積層工程と、各２層コイル
ユニットを互いに電気的に接続する接続工程とを備えた
ものである。
【００１１】
【作用】この発明の偏向電磁石用コイルでは、導線を内
側から外側に巻回して形成された平形コイルが使用され
ているので、導体間の隙間が小さく、導体の移動を防止
でき、また、接続部を全てコイルの外径部にくるように
し、コイルが発生する磁界が接続部に与える影響が軽減
されている。また、２層コイルユニットを積層したもの
では接続部の数を減らすことができると共に、接続部が
全て外径部の外側になるので、コイルが発生する磁界が
接続部に与える影響がさらに軽減される。また接続部を
コイルから引き出して設けることにより、さらに磁界の
影響を受け難くくなる。また、この発明の偏向電磁石用
コイルの製造方法では、平形コイルの形成後に両側のコ
イル端部を折り曲げてコイルユニットを形成するので、
複雑な巻回装置は必要でなくなる。また、接続部が全て
外径部の外側になる２層コイルユニットを、導体を中間
部から両側にそれぞれ内側から外側に左右反対に巻回す
ることで得ることができ、導体を外側から内側へ巻いて
いく工程がないので導体間の隙間を小さくでき、導体の
移動を防止できる。なお、この発明は以下に説明するよ
うにその他の特徴部分も備えている。
側から外側に巻回して形成された平形コイルが使用され
ているので、導体間の隙間が小さく、導体の移動を防止
でき、また、接続部を全てコイルの外径部にくるように
し、コイルが発生する磁界が接続部に与える影響が軽減
されている。また、２層コイルユニットを積層したもの
では接続部の数を減らすことができると共に、接続部が
全て外径部の外側になるので、コイルが発生する磁界が
接続部に与える影響がさらに軽減される。また接続部を
コイルから引き出して設けることにより、さらに磁界の
影響を受け難くくなる。また、この発明の偏向電磁石用
コイルの製造方法では、平形コイルの形成後に両側のコ
イル端部を折り曲げてコイルユニットを形成するので、
複雑な巻回装置は必要でなくなる。また、接続部が全て
外径部の外側になる２層コイルユニットを、導体を中間
部から両側にそれぞれ内側から外側に左右反対に巻回す
ることで得ることができ、導体を外側から内側へ巻いて
いく工程がないので導体間の隙間を小さくでき、導体の
移動を防止できる。なお、この発明は以下に説明するよ
うにその他の特徴部分も備えている。
【００１２】
【実施例】以下、この発明の実施例を図について説明す
る。図１の(ａ)〜(ｃ)はこの発明の第１の実施例による
超電導コイルの製造方法を工程順に示す斜視図である。
また図２には図１に示される製造方法のフローチャート
図を示す。以下、図１および図２に従って第１の実施例
の製造方法を工程順に説明する。
る。図１の(ａ)〜(ｃ)はこの発明の第１の実施例による
超電導コイルの製造方法を工程順に示す斜視図である。
また図２には図１に示される製造方法のフローチャート
図を示す。以下、図１および図２に従って第１の実施例
の製造方法を工程順に説明する。
【００１３】まず、超電導線(２)を内側から外側へ向け
て左巻で所定巻数巻回して、図１の(ａ)に示すような１
層目の平形コイル(３)を形成する(ステップＳ１)。この
平形コイル(３)は、荷電粒子の軌道(２０)(図１２参照)
の内径側に配置される内径部(３ａ)、外径側に配置され
る外径部(３ｂ)、及び内径部(３ａ)と外径部(３ｂ)との
間に位置するコイル端部(３ｃ)からなっている。この実
施例では複数枚の平形コイル(３)を積層して超電導コイ
ルを形成する。積層された平形コイルは後工程におい
て、順に直列に接続する必要があるため、右巻のコイル
と左巻のコイルを交互に積層するようにする。この例で
は奇数層を左巻コイル、偶数層を右巻コイルとした。
て左巻で所定巻数巻回して、図１の(ａ)に示すような１
層目の平形コイル(３)を形成する(ステップＳ１)。この
平形コイル(３)は、荷電粒子の軌道(２０)(図１２参照)
の内径側に配置される内径部(３ａ)、外径側に配置され
る外径部(３ｂ)、及び内径部(３ａ)と外径部(３ｂ)との
間に位置するコイル端部(３ｃ)からなっている。この実
施例では複数枚の平形コイル(３)を積層して超電導コイ
ルを形成する。積層された平形コイルは後工程におい
て、順に直列に接続する必要があるため、右巻のコイル
と左巻のコイルを交互に積層するようにする。この例で
は奇数層を左巻コイル、偶数層を右巻コイルとした。
【００１４】次に、このように形成された平形コイル
(３)に超電導線(２)同士を固定するための接着材である
熱硬化性ワニス(図示せず)を塗布する(ステップＳ２)。
そしてプレス機(図示せず)により押圧して平形コイル
(３)の整形を行い、さらに加熱してワニスを硬化させて
超電導線(２)同士を接着して固定する(ステップＳ３)。
次に、図１の(ｂ)に示すように内径部(３ａ)および外径
部(３ｂ)を含む面に対して両側のコイル端部(３ｃ)を折
り曲げ機(図示せず)により折り曲げる。コイル端部(３
ｃ)は、互いに向かい合うように軌道(２０)と反対側に
所定の角度θで跳ね上げる(ステップＳ４)。これにより
１層目のコイルユニット(パンケーキユニット)(４)が形
成される(ステップＳ５)。
(３)に超電導線(２)同士を固定するための接着材である
熱硬化性ワニス(図示せず)を塗布する(ステップＳ２)。
そしてプレス機(図示せず)により押圧して平形コイル
(３)の整形を行い、さらに加熱してワニスを硬化させて
超電導線(２)同士を接着して固定する(ステップＳ３)。
次に、図１の(ｂ)に示すように内径部(３ａ)および外径
部(３ｂ)を含む面に対して両側のコイル端部(３ｃ)を折
り曲げ機(図示せず)により折り曲げる。コイル端部(３
ｃ)は、互いに向かい合うように軌道(２０)と反対側に
所定の角度θで跳ね上げる(ステップＳ４)。これにより
１層目のコイルユニット(パンケーキユニット)(４)が形
成される(ステップＳ５)。
【００１５】次にステップＳ１に戻り２層目のコイルユ
ニットを形成する。偶数層である２層目のコイルユニッ
トの場合は、超電導線(２)を内側から外側へ向けて今度
は右巻で所定巻数巻回して平形コイル(３)を形成する
(ステップＳ１)。２層目の平形コイル(３)の全体的な形
状は図１の(ａ)のものと同じであるが、超電導線(２)の
両端が、内側端が図面の上方向に延び、外側端が下方向
に延びるものとなる。また、２層目の平形コイル(３)の
長手方向の長さＬは１層目のコイルより短くする。これ
は、積層された際の各層のコイルユニット(４)の立ち上
げられたコイル端部(３ｃ)の高さを揃えるためである。
すなわち、内側或は上層の平形コイル程、長手方向の長
さＬが短くなる。
ニットを形成する。偶数層である２層目のコイルユニッ
トの場合は、超電導線(２)を内側から外側へ向けて今度
は右巻で所定巻数巻回して平形コイル(３)を形成する
(ステップＳ１)。２層目の平形コイル(３)の全体的な形
状は図１の(ａ)のものと同じであるが、超電導線(２)の
両端が、内側端が図面の上方向に延び、外側端が下方向
に延びるものとなる。また、２層目の平形コイル(３)の
長手方向の長さＬは１層目のコイルより短くする。これ
は、積層された際の各層のコイルユニット(４)の立ち上
げられたコイル端部(３ｃ)の高さを揃えるためである。
すなわち、内側或は上層の平形コイル程、長手方向の長
さＬが短くなる。
【００１６】次に、１層目と同様に巻回された平形コイ
ル(３)にワニス(図示せず)を塗布(ステップＳ２)、プレ
ス機により押圧、さらに加熱して超電導線(２)同士を固
定する(ステップＳ３)。次に、平形コイル(３)の両側の
コイル端部(３ｃ)を、１層目の平形コイル上に積層され
た時にこれとピッタリ重なるように折り曲げる(ステッ
プＳ４)。これにより２層目のコイルユニット(４)が形
成される(ステップＳ５)。以上のステップＳ１からステ
ップＳ５までの工程を所定の層分(例えばＮ層)のコイル
ユニットが完成するまで繰り返して行う(ステップＳ
６)。
ル(３)にワニス(図示せず)を塗布(ステップＳ２)、プレ
ス機により押圧、さらに加熱して超電導線(２)同士を固
定する(ステップＳ３)。次に、平形コイル(３)の両側の
コイル端部(３ｃ)を、１層目の平形コイル上に積層され
た時にこれとピッタリ重なるように折り曲げる(ステッ
プＳ４)。これにより２層目のコイルユニット(４)が形
成される(ステップＳ５)。以上のステップＳ１からステ
ップＳ５までの工程を所定の層分(例えばＮ層)のコイル
ユニットが完成するまで繰り返して行う(ステップＳ
６)。
【００１７】第Ｎ層までのコイルユニットが完成する
と、第１層から第Ｎ層までのコイルユニット(４)を所定
の順番で積層する。これがコイル部となる。この際、図
３に示すように接着部材である櫛形の熱硬化性接着シー
ト(９)を各層のコイルユニット(４)間に挟んで積層する
(ステップＳ７)。この櫛形の接着シート(９)は各コイル
ユニット間の接着を行うと共に、コイルユニット間の接
着シートのない部分(隙間)に冷媒が流れ込んでコイルユ
ニットの冷却効率を高める効果を有する。この接着シー
トのない隙間部分は、超電導線(２)を横切る方向に延び
るものであり、従って超電導線(２)が移動する原因には
ならない。なお、接着シート(９)の外側の不必要な部分
は後で切り取られる。
と、第１層から第Ｎ層までのコイルユニット(４)を所定
の順番で積層する。これがコイル部となる。この際、図
３に示すように接着部材である櫛形の熱硬化性接着シー
ト(９)を各層のコイルユニット(４)間に挟んで積層する
(ステップＳ７)。この櫛形の接着シート(９)は各コイル
ユニット間の接着を行うと共に、コイルユニット間の接
着シートのない部分(隙間)に冷媒が流れ込んでコイルユ
ニットの冷却効率を高める効果を有する。この接着シー
トのない隙間部分は、超電導線(２)を横切る方向に延び
るものであり、従って超電導線(２)が移動する原因には
ならない。なお、接着シート(９)の外側の不必要な部分
は後で切り取られる。
【００１８】次に、積層された各コイルユニット(４)の
隣接するコイルユニットの超電導線(２)の内側端同士、
外側端同士を互いに電気的に接続し、積層されたＮ層分
のコイルユニットを順番に直列接続する(ステップＳ
８)。図４の(ａ)および(ｂ)には、図１の(ｃ)に示され
ている完成された超電導コイル(５)の矢印IVＡの方向か
ら見た外径部(３ｂ)の内側の接続部分、および矢印IVＢ
の方向から見た外径部(３ｂ)の外側の接続部分を示す。
この実施例では、第１層(Ｌ１)ないし第Ｎ層(ＬＮ)のう
ちの、偶数層のコイルユニット(４)の外径部の内側およ
び外側にそれぞれ、超電導線(２)同士の接続部(２Ａ)が
ある。これらの接続部(２Ａ)では超電導線(２)の端部同
士が圧着、半田付け或は溶着等により接続されている。
なお、図４では各コイルユニット間に挟まれている接着
シート(９)(図３参照)の図示は省略されている。
隣接するコイルユニットの超電導線(２)の内側端同士、
外側端同士を互いに電気的に接続し、積層されたＮ層分
のコイルユニットを順番に直列接続する(ステップＳ
８)。図４の(ａ)および(ｂ)には、図１の(ｃ)に示され
ている完成された超電導コイル(５)の矢印IVＡの方向か
ら見た外径部(３ｂ)の内側の接続部分、および矢印IVＢ
の方向から見た外径部(３ｂ)の外側の接続部分を示す。
この実施例では、第１層(Ｌ１)ないし第Ｎ層(ＬＮ)のう
ちの、偶数層のコイルユニット(４)の外径部の内側およ
び外側にそれぞれ、超電導線(２)同士の接続部(２Ａ)が
ある。これらの接続部(２Ａ)では超電導線(２)の端部同
士が圧着、半田付け或は溶着等により接続されている。
なお、図４では各コイルユニット間に挟まれている接着
シート(９)(図３参照)の図示は省略されている。
【００１９】そして積層されたＮ層のコイルユニット
(４)を押圧治具(図示せず)により押圧して整形し、さら
に加熱して接着一体化することにより、図１の(ｃ)に示
された超電導コイル(５)が製造される(ステップＳ９お
よびＳ１０)。図５には図１の(ｃ)に示された超電導コ
イル(５)の各部の断面図を示した。図５の(ａ)はVＡ−V
Ａ線に沿った外径部の断面図、(ｂ)はVＢ−VＢ線に沿っ
たコイル端部の断面図である。この発明のものでは従来
の超電導コイルとは異なり、超電導コイル(５)の外径部
では第１層(Ｌ１)から第Ｎ層(ＬＮ)までが下から上へ縦
方向に積層された構造となる。内径部でも同様な断面図
となる。また両端のコイル端部では第１層(Ｌ１)が最外
側になり、外側から内側へ横方向に積層された構造とな
っている。なお、図５において、各コイルユニット間に
挟まれている接着シート(９)(図３参照)の図示は省略さ
れている。
(４)を押圧治具(図示せず)により押圧して整形し、さら
に加熱して接着一体化することにより、図１の(ｃ)に示
された超電導コイル(５)が製造される(ステップＳ９お
よびＳ１０)。図５には図１の(ｃ)に示された超電導コ
イル(５)の各部の断面図を示した。図５の(ａ)はVＡ−V
Ａ線に沿った外径部の断面図、(ｂ)はVＢ−VＢ線に沿っ
たコイル端部の断面図である。この発明のものでは従来
の超電導コイルとは異なり、超電導コイル(５)の外径部
では第１層(Ｌ１)から第Ｎ層(ＬＮ)までが下から上へ縦
方向に積層された構造となる。内径部でも同様な断面図
となる。また両端のコイル端部では第１層(Ｌ１)が最外
側になり、外側から内側へ横方向に積層された構造とな
っている。なお、図５において、各コイルユニット間に
挟まれている接着シート(９)(図３参照)の図示は省略さ
れている。
【００２０】また、製造された超電導コイル(５)の各部
分の寸法の一例をあげると、図１の(ｃ)の超電導コイル
(５)の直径(Ｄ)は約２ｍ、幅(Ｗ１)は約６０ｃｍ、コイ
ル端部の高さ(Ｔ１)は約４５ｃｍである。また、図５に
示された超電導コイルの断面の高さ(Ｔ２)および幅(Ｗ
２)はそれぞれ約１３ｃｍである。
分の寸法の一例をあげると、図１の(ｃ)の超電導コイル
(５)の直径(Ｄ)は約２ｍ、幅(Ｗ１)は約６０ｃｍ、コイ
ル端部の高さ(Ｔ１)は約４５ｃｍである。また、図５に
示された超電導コイルの断面の高さ(Ｔ２)および幅(Ｗ
２)はそれぞれ約１３ｃｍである。
【００２１】以上のような第１の実施例の超電導コイル
の製造方法によれば、超電導線（２）の巻回作業は平形
コイル（３）の形成時のみであるため、複雑な巻回装置
を必要とせず、従って製造コストを低減でき、超電導コ
イル（５）を安価に提供することができる。また、上記
の方法では、曲げ成形後にコイルユニット（４）を積層
するので、コイル端部の曲げ成形は１層の平形コイル
（３）に対して行われるので、折り曲げ機も小形のもの
でよい。また、超電導線（２）を隙間なく巻回して平形
コイル（３）を形成した後、コイル端部（３ｃ）を跳ね
上げるようにしたので、超電導線（２）間に隙間が残ら
ず、超電導線（２）の移動によるクエンチの発生を防止
することができ、超電導コイル（５）の超電導特性を安
定させることができ、信頼性の高いコイルを得ることが
できる。
の製造方法によれば、超電導線（２）の巻回作業は平形
コイル（３）の形成時のみであるため、複雑な巻回装置
を必要とせず、従って製造コストを低減でき、超電導コ
イル（５）を安価に提供することができる。また、上記
の方法では、曲げ成形後にコイルユニット（４）を積層
するので、コイル端部の曲げ成形は１層の平形コイル
（３）に対して行われるので、折り曲げ機も小形のもの
でよい。また、超電導線（２）を隙間なく巻回して平形
コイル（３）を形成した後、コイル端部（３ｃ）を跳ね
上げるようにしたので、超電導線（２）間に隙間が残ら
ず、超電導線（２）の移動によるクエンチの発生を防止
することができ、超電導コイル（５）の超電導特性を安
定させることができ、信頼性の高いコイルを得ることが
できる。
【００２２】図６はコイル容器に収納されたこの発明に
よる超電導コイルの外観を示す斜視図であり、一部を破
断して示している。超電導コイル（５）はその形状に合
わせて形成されたステンレス鋼製のコイル容器（１０）
の中に収納されている。容器（１０）内では超電導コイ
ル（５）は外壁（１０ａ）と内枠（１０ｂ）の間に固定
手段（図示せず）により固定されて、コイル（５）が自
らが発生する磁界による電磁力により動かないようにさ
れている。コイル容器（１０）の中は液体ヘリウム等の
冷媒（図示せず）が満たされ極低温に保たれており、超
電導コイル（５）は超電導状態に保たれている。内枠
（１０ｂ）の内側には磁界を補正する補正コイル或は磁
界強度を補う補助コイルが設けられるが、図示およびそ
の説明は省略する。
よる超電導コイルの外観を示す斜視図であり、一部を破
断して示している。超電導コイル（５）はその形状に合
わせて形成されたステンレス鋼製のコイル容器（１０）
の中に収納されている。容器（１０）内では超電導コイ
ル（５）は外壁（１０ａ）と内枠（１０ｂ）の間に固定
手段（図示せず）により固定されて、コイル（５）が自
らが発生する磁界による電磁力により動かないようにさ
れている。コイル容器（１０）の中は液体ヘリウム等の
冷媒（図示せず）が満たされ極低温に保たれており、超
電導コイル（５）は超電導状態に保たれている。内枠
（１０ｂ）の内側には磁界を補正する補正コイル或は磁
界強度を補う補助コイルが設けられるが、図示およびそ
の説明は省略する。
【００２３】また、図７の(ａ)および(ｂ)にはこの発明
において超電導コイル(５)を形成するのに使用される超
電導線(２)の平面図および横断面図を示す。超電導線
(２)は平角線(２ａ)に、束にしたフィラメント(２ｂ)を
図７の(ａ)に示すようにヘリカル(つる巻状)に、かつ粗
密巻きしたものである。平角線(２ａ)の縦横の長さはそ
れぞれ２〜３ｍｍ程度である。平角線(２ａ)の内部構造
は、中心にはニオブチタン(ＮｂＴｉ)からなる複数の超
電導フィラメントである細線(２ｃ)が通っており、これ
らの細線(２ｃ)が銅(２ｄ)で覆われている。そしてこの
銅(２ｄ)の表面にはホルマール絶縁(２ｅ)が施されてい
る。またフィラメント(２ｂ)はポリアミド、ガラス、ナ
イロン等からなるもので、素線径が１０〜５０μｍ程度
のものである。そして５０〜１００本のフィラメント
(２ｂ)が束ねられ、平角線(２ａ)の表面にヘリカルにか
つ粗密巻きされている。
において超電導コイル(５)を形成するのに使用される超
電導線(２)の平面図および横断面図を示す。超電導線
(２)は平角線(２ａ)に、束にしたフィラメント(２ｂ)を
図７の(ａ)に示すようにヘリカル(つる巻状)に、かつ粗
密巻きしたものである。平角線(２ａ)の縦横の長さはそ
れぞれ２〜３ｍｍ程度である。平角線(２ａ)の内部構造
は、中心にはニオブチタン(ＮｂＴｉ)からなる複数の超
電導フィラメントである細線(２ｃ)が通っており、これ
らの細線(２ｃ)が銅(２ｄ)で覆われている。そしてこの
銅(２ｄ)の表面にはホルマール絶縁(２ｅ)が施されてい
る。またフィラメント(２ｂ)はポリアミド、ガラス、ナ
イロン等からなるもので、素線径が１０〜５０μｍ程度
のものである。そして５０〜１００本のフィラメント
(２ｂ)が束ねられ、平角線(２ａ)の表面にヘリカルにか
つ粗密巻きされている。
【００２４】超電導線(２)を巻回して超電導コイル(５)
を形成する際に、ワニスを塗って超電導線(２)同士を固
定するが、このときワニスがフィラメント(２ｂ)にも浸
透付着する。従来の超電導線では幅の細いテープを導線
に巻回していたが、断面寸法の小さい導線にテープをヘ
リカルに巻回することは非常に困難であった。そこでこ
の発明では、束にしたフィラメント(２ｂ)を使用した。
また、このフィラメント(２ｂ)を粗密巻きにするのは、
平角線(２ａ)のフィラメント(２ｂ)のない隙間部分が直
接、冷媒に触れて冷却効果を高めるためである。
を形成する際に、ワニスを塗って超電導線(２)同士を固
定するが、このときワニスがフィラメント(２ｂ)にも浸
透付着する。従来の超電導線では幅の細いテープを導線
に巻回していたが、断面寸法の小さい導線にテープをヘ
リカルに巻回することは非常に困難であった。そこでこ
の発明では、束にしたフィラメント(２ｂ)を使用した。
また、このフィラメント(２ｂ)を粗密巻きにするのは、
平角線(２ａ)のフィラメント(２ｂ)のない隙間部分が直
接、冷媒に触れて冷却効果を高めるためである。
【００２５】なお、上述した第１の実施例では平形コイ
ル状に巻回された超伝導線(２)にワニスを塗布していた
が、予め熱硬化性ワニスを含浸させた束状のフィラメン
ト(２ｂ)を平角線(２ａ)にヘリカルに、かつ粗密巻した
超電導線(２)を平形コイルに巻回してもよい。
ル状に巻回された超伝導線(２)にワニスを塗布していた
が、予め熱硬化性ワニスを含浸させた束状のフィラメン
ト(２ｂ)を平角線(２ａ)にヘリカルに、かつ粗密巻した
超電導線(２)を平形コイルに巻回してもよい。
【００２６】図８にはこの発明の他の実施例による超電
導コイルの製造方法を工程順に示す斜視図、図９はその
フローチャート図を示した。この実施例では２層分の長
さを有する超伝導線を中央部から両側にそれぞれ左右反
対方向に巻回して２層分の平形コイルを形成し、この２
層平形コイルを積層して超伝導コイルを形成する。
導コイルの製造方法を工程順に示す斜視図、図９はその
フローチャート図を示した。この実施例では２層分の長
さを有する超伝導線を中央部から両側にそれぞれ左右反
対方向に巻回して２層分の平形コイルを形成し、この２
層平形コイルを積層して超伝導コイルを形成する。
【００２７】以下、図８および図９に従って第２の実施
例の製造方法を工程順に説明する。この実施例では、予
め熱硬化性ワニスを含浸させた束状のフィラメント(２
ｂ)が巻いてある超伝導線(２)を使用する。平形コイル
２層分の長さを有する超電導線(２)のほぼ中間部を巻始
めとして、超伝導線(２)の一方側を内側から外側へ向け
て右巻で所定巻数巻回して１層目の平形コイルを形成す
る(ステップＳ２０)。次にプレス機(図示せず)により押
圧して巻回された平形コイルの整形を行い、さらに加熱
してワニスを硬化させて超電導線(２)同士を接着固定す
る(ステップＳ２１)。次に１層目の平形コイルの両側の
コイル端部(６ｃ)(図８の(ａ)参照)を除く部分に、図３
に示す櫛形の接着シート(９)を乗せる(ステップＳ２
２)。なお、接着シート(９)の外側の不必要な部分は後
に切り取られる。
例の製造方法を工程順に説明する。この実施例では、予
め熱硬化性ワニスを含浸させた束状のフィラメント(２
ｂ)が巻いてある超伝導線(２)を使用する。平形コイル
２層分の長さを有する超電導線(２)のほぼ中間部を巻始
めとして、超伝導線(２)の一方側を内側から外側へ向け
て右巻で所定巻数巻回して１層目の平形コイルを形成す
る(ステップＳ２０)。次にプレス機(図示せず)により押
圧して巻回された平形コイルの整形を行い、さらに加熱
してワニスを硬化させて超電導線(２)同士を接着固定す
る(ステップＳ２１)。次に１層目の平形コイルの両側の
コイル端部(６ｃ)(図８の(ａ)参照)を除く部分に、図３
に示す櫛形の接着シート(９)を乗せる(ステップＳ２
２)。なお、接着シート(９)の外側の不必要な部分は後
に切り取られる。
【００２８】次に超伝導線(２)の中間部から他方側を内
側から外側へ向けて左巻で、接着シート(９)を挟むよう
にして所定巻数巻回して、２層目の平形コイルを形成す
る(ステップＳ２３)。次に１層目と２層目の平形コイル
を重ねた状態でプレス機により押圧して巻回された２層
平形コイルの整形を行い、さらに加熱して２層目の平形
コイルの超電導線(２)同士を固定すると共に、１層目と
２層目の平形コイル同士を接着する。これにより図８の
(ａ)に示す２層平形コイル(６)が形成される(ステップ
Ｓ２４)。この２層平形コイル(６)は、２層内径部(６
ａ)、２層外径部(６ｂ)及び２層コイル端部(６ｃ)から
なっている。次に、図８の(ｂ)に示すように２層内径部
(６ａ)および２層外径部(６ｂ)を含む面に対して両側の
２層コイル端部(６ｃ)を折り曲げ機(図示せず)により折
り曲げる。２層コイル端部(６ｃ)は互いに向かい合うよ
うに、軌道(２０)(図１２参照)と反対側に所定の角度θ
で跳ね上げる(ステップＳ２５)。次に跳ね上げられた１
層目と２層目のコイル端部(６ｃ)の間に接着シート(９)
を挿入して加熱し、これらを接着するこれにより１段目
の２層コイルユニット(２層パンケーキユニット)(７)が
完成する(ステップＳ２６)。
側から外側へ向けて左巻で、接着シート(９)を挟むよう
にして所定巻数巻回して、２層目の平形コイルを形成す
る(ステップＳ２３)。次に１層目と２層目の平形コイル
を重ねた状態でプレス機により押圧して巻回された２層
平形コイルの整形を行い、さらに加熱して２層目の平形
コイルの超電導線(２)同士を固定すると共に、１層目と
２層目の平形コイル同士を接着する。これにより図８の
(ａ)に示す２層平形コイル(６)が形成される(ステップ
Ｓ２４)。この２層平形コイル(６)は、２層内径部(６
ａ)、２層外径部(６ｂ)及び２層コイル端部(６ｃ)から
なっている。次に、図８の(ｂ)に示すように２層内径部
(６ａ)および２層外径部(６ｂ)を含む面に対して両側の
２層コイル端部(６ｃ)を折り曲げ機(図示せず)により折
り曲げる。２層コイル端部(６ｃ)は互いに向かい合うよ
うに、軌道(２０)(図１２参照)と反対側に所定の角度θ
で跳ね上げる(ステップＳ２５)。次に跳ね上げられた１
層目と２層目のコイル端部(６ｃ)の間に接着シート(９)
を挿入して加熱し、これらを接着するこれにより１段目
の２層コイルユニット(２層パンケーキユニット)(７)が
完成する(ステップＳ２６)。
【００２９】次にステップＳ２０に戻り２段目の２層コ
イルユニット(７)をステップＳ２０〜Ｓ２６に従って形
成する。２段目の２層コイルユニットを形成する際、ス
テップＳ２５において両側の２層コイル端部(６ｃ)は、
１枚目のコイルユニット上に積層された時にこれとピッ
タリ重なるように折り曲げられる。また内側すなわち上
層の平形コイル程、長手方向の長さが短いことは言うま
でもない。以上のステップＳ２０からステップＳ２６ま
での工程を、所定段数分(例えばＮ／２段)の２層コイル
ユニットが完成するまで繰り返して行う(ステップＳ２
７)。
イルユニット(７)をステップＳ２０〜Ｓ２６に従って形
成する。２段目の２層コイルユニットを形成する際、ス
テップＳ２５において両側の２層コイル端部(６ｃ)は、
１枚目のコイルユニット上に積層された時にこれとピッ
タリ重なるように折り曲げられる。また内側すなわち上
層の平形コイル程、長手方向の長さが短いことは言うま
でもない。以上のステップＳ２０からステップＳ２６ま
での工程を、所定段数分(例えばＮ／２段)の２層コイル
ユニットが完成するまで繰り返して行う(ステップＳ２
７)。
【００３０】所定の段数分の２層コイルユニット(７)が
完成すると、これらのコイルユニット(７)を所定の順番
で積層する。この際、図３に示した接着シート(９)を各
段のコイルユニット(７)間に挟んで積層する(ステップ
Ｓ２８)。なお、接着シート(９)の外側の不必要な部分
は後で切り取られる。次に、積層された各２層コイルユ
ニット(７)のそれぞれの２層外径部(６ｂ)の外側にある
超電導線(２)の端部を隣接する層間でそれぞれ電気的に
接続し、積層されたコイルユニット(７)を順番に電気的
に直列接続する(ステップＳ２９)。図１０は図８の(ｃ)
に示されている完成された超電導コイル(８)の矢印Xの
方向から見た外形部の外側の接続部分(２Ａ)を示す。接
続部(２Ａ)は各２層コイルユニット(７)の２層目にあ
り、これらの接続部(２Ａ)では超電導線(２)の端部同士
が圧着、半田付け或は溶着により接続されている。な
お、各２層コイルユニット(７)間に挟まれている接着シ
ート(図３参照)の図示は省略されている。
完成すると、これらのコイルユニット(７)を所定の順番
で積層する。この際、図３に示した接着シート(９)を各
段のコイルユニット(７)間に挟んで積層する(ステップ
Ｓ２８)。なお、接着シート(９)の外側の不必要な部分
は後で切り取られる。次に、積層された各２層コイルユ
ニット(７)のそれぞれの２層外径部(６ｂ)の外側にある
超電導線(２)の端部を隣接する層間でそれぞれ電気的に
接続し、積層されたコイルユニット(７)を順番に電気的
に直列接続する(ステップＳ２９)。図１０は図８の(ｃ)
に示されている完成された超電導コイル(８)の矢印Xの
方向から見た外形部の外側の接続部分(２Ａ)を示す。接
続部(２Ａ)は各２層コイルユニット(７)の２層目にあ
り、これらの接続部(２Ａ)では超電導線(２)の端部同士
が圧着、半田付け或は溶着により接続されている。な
お、各２層コイルユニット(７)間に挟まれている接着シ
ート(図３参照)の図示は省略されている。
【００３１】そして積層された２層コイルユニット(７)
を押圧治具(図示せず)により押圧して整形し、さらに加
熱して接着一体化することにより、図８の(ｃ)に示され
た超電導コイル(８)が製造される(ステップＳ３０およ
びＳ３１)。超電導コイル(８)の各部の断面図は図５の
ものとほぼ同じであるので図示を省略する。
を押圧治具(図示せず)により押圧して整形し、さらに加
熱して接着一体化することにより、図８の(ｃ)に示され
た超電導コイル(８)が製造される(ステップＳ３０およ
びＳ３１)。超電導コイル(８)の各部の断面図は図５の
ものとほぼ同じであるので図示を省略する。
【００３２】この実施例では、２層分の長さを有する１
本の超電導線を巻回して２層平形コイル(６)を形成する
ようにしたので、第１の実施例に比べて、超電導線(２)
の接続部(２Ａ)の数を減らすことができ、また全ての接
続部を磁束密度の低い外径部の外側に置くことができる
ので、超電導コイル(８)が発生する磁界の接続部への影
響を軽減できる。また、折り曲げ工程後に２層コイルユ
ニット(７)の１層目と２層目のコイル端部同士を接着す
るようにしたので、曲げ部分(６ｄ)およびコイル端部
(６ｃ)(図８の(ｂ)参照)の超電導線(２)の機械的な歪み
を小さくすることができ、これにより超電導線(２)の劣
化を防ぐとともに、曲げ加工後の寸法精度を良くするこ
とができる。
本の超電導線を巻回して２層平形コイル(６)を形成する
ようにしたので、第１の実施例に比べて、超電導線(２)
の接続部(２Ａ)の数を減らすことができ、また全ての接
続部を磁束密度の低い外径部の外側に置くことができる
ので、超電導コイル(８)が発生する磁界の接続部への影
響を軽減できる。また、折り曲げ工程後に２層コイルユ
ニット(７)の１層目と２層目のコイル端部同士を接着す
るようにしたので、曲げ部分(６ｄ)およびコイル端部
(６ｃ)(図８の(ｂ)参照)の超電導線(２)の機械的な歪み
を小さくすることができ、これにより超電導線(２)の劣
化を防ぐとともに、曲げ加工後の寸法精度を良くするこ
とができる。
【００３３】また、図８の実施例においては、各層間の
接続部(２Ａ)は磁束密度の比較的低い超電導コイルの外
径部の外側に設けているが、さらに接続部を磁束密度の
低い場所に設けるための実施例を以下に示して説明す
る。図１１の(ａ)〜(ｃ)はこの発明の第３の実施例によ
る超伝導コイルを示し、(ａ)は超伝導コイルを収納した
コイル容器の斜視図、(ｂ)は(ａ)図のXIＢ−XIＢ線に沿
った断面図、(ｃ)は(ｂ)図の矢印XIＣの方向からの超伝
導コイルの側面図である。
接続部(２Ａ)は磁束密度の比較的低い超電導コイルの外
径部の外側に設けているが、さらに接続部を磁束密度の
低い場所に設けるための実施例を以下に示して説明す
る。図１１の(ａ)〜(ｃ)はこの発明の第３の実施例によ
る超伝導コイルを示し、(ａ)は超伝導コイルを収納した
コイル容器の斜視図、(ｂ)は(ａ)図のXIＢ−XIＢ線に沿
った断面図、(ｃ)は(ｂ)図の矢印XIＣの方向からの超伝
導コイルの側面図である。
【００３４】この実施例では、図８の(ｂ)に示した２層
コイルユニット(７)を積層して形成された超電導コイル
(８０)が、冷媒(図示せず)が満たされたコイル容器(４
０)内に収納されている。この超電導コイル(８０)は、
内径部(８０ａ)、外径部(８０ｂ)および両側のコイル端
部(図示せず)を有する。超電導線(２)の両端は超電導コ
イル(８０)の外径部(８０ｂ)の外側にある。各２層コイ
ルユニット(７)の超電導線(２)の両端は、それぞれの隣
接するユニット(７)間において接続部(２Ｂ)で電気的に
接続され、積層されたコイルユニット(７)が順番に直列
に接続されている。各ユニット(７)の超電導線(２)の両
端は、超電導コイル(８０)から遠避けるようにそれぞれ
上方に引き出されており、接続部(２Ｂ)はより磁束密度
の低い位置に設けられている。これらの接続部(２Ｂ)は
開口(４０ｂ)を通って容器(４０)上に形成された接続部
カバー(４０ａ)内に延びている。この接続部カバー(４
０ａ)内も冷媒により極低温状態に維持されている。
コイルユニット(７)を積層して形成された超電導コイル
(８０)が、冷媒(図示せず)が満たされたコイル容器(４
０)内に収納されている。この超電導コイル(８０)は、
内径部(８０ａ)、外径部(８０ｂ)および両側のコイル端
部(図示せず)を有する。超電導線(２)の両端は超電導コ
イル(８０)の外径部(８０ｂ)の外側にある。各２層コイ
ルユニット(７)の超電導線(２)の両端は、それぞれの隣
接するユニット(７)間において接続部(２Ｂ)で電気的に
接続され、積層されたコイルユニット(７)が順番に直列
に接続されている。各ユニット(７)の超電導線(２)の両
端は、超電導コイル(８０)から遠避けるようにそれぞれ
上方に引き出されており、接続部(２Ｂ)はより磁束密度
の低い位置に設けられている。これらの接続部(２Ｂ)は
開口(４０ｂ)を通って容器(４０)上に形成された接続部
カバー(４０ａ)内に延びている。この接続部カバー(４
０ａ)内も冷媒により極低温状態に維持されている。
【００３５】このように各ユニット間の超電導線（２）
同士の接続部（２Ｂ）を、磁束密度のより低い位置に引
き出したことにより、接続部（２Ｂ）にかかる電磁力は
小さくなり、接続部（２Ｂ）の信頼性が増すことができ
る。また、接続部の臨界電流（超電導状態で流すことの
できる限界の電流）を大きくできる。また接続部（２
Ｂ）は上記各実施例と同様に圧着、半田付け或は溶着に
より接続が行われてもよいし、また、図７の（ｂ）に示
した超電導線（２）内の超電導フィラメントである細線
（２ｃ）を剥き出しにして、細線（２ｃ）同士を圧着も
しくは溶着により接続する、いわゆる超電導接続を行っ
てもよい。この超電導接続は接続した後に、確実に超電
導接続されたか否かの試験を行う必要がある。この実施
例のように接続部（２Ｂ）を超電導コイル（８０）から
引き出したものでは、その試験が容易に行える。
同士の接続部（２Ｂ）を、磁束密度のより低い位置に引
き出したことにより、接続部（２Ｂ）にかかる電磁力は
小さくなり、接続部（２Ｂ）の信頼性が増すことができ
る。また、接続部の臨界電流（超電導状態で流すことの
できる限界の電流）を大きくできる。また接続部（２
Ｂ）は上記各実施例と同様に圧着、半田付け或は溶着に
より接続が行われてもよいし、また、図７の（ｂ）に示
した超電導線（２）内の超電導フィラメントである細線
（２ｃ）を剥き出しにして、細線（２ｃ）同士を圧着も
しくは溶着により接続する、いわゆる超電導接続を行っ
てもよい。この超電導接続は接続した後に、確実に超電
導接続されたか否かの試験を行う必要がある。この実施
例のように接続部（２Ｂ）を超電導コイル（８０）から
引き出したものでは、その試験が容易に行える。
【００３６】なお、上記各実施例ではコイルユニット
(４)あるいは２層コイルユニット(７)がそれぞれ、積層
されたコイルユニットが順次直列に接続された場合を示
したが、この発明はこれに限定されるものではなく、並
列あるいは直並列、さらにはこれらの組み合わせた接続
を適宜組み合わせて行ってもよい。また、上記各実施例
では導線として超電導線(２)を示したが、常電導のもの
でもよい。即ち、常電導コイルにもこの発明は適用でき
る。また、導線の断面形状なども特に限定されない。ま
た、上記各実施例では荷電粒子偏向電磁石用コイルとし
てビームの軌道(２０)に数テスラの磁界を発生させる主
コイルである超電導コイルを示したが、主コイルで発生
する磁界を補正する補正コイルや、主コイルで発生する
磁界強度を補う補助コイルなどにも、この発明は適用で
きる。
(４)あるいは２層コイルユニット(７)がそれぞれ、積層
されたコイルユニットが順次直列に接続された場合を示
したが、この発明はこれに限定されるものではなく、並
列あるいは直並列、さらにはこれらの組み合わせた接続
を適宜組み合わせて行ってもよい。また、上記各実施例
では導線として超電導線(２)を示したが、常電導のもの
でもよい。即ち、常電導コイルにもこの発明は適用でき
る。また、導線の断面形状なども特に限定されない。ま
た、上記各実施例では荷電粒子偏向電磁石用コイルとし
てビームの軌道(２０)に数テスラの磁界を発生させる主
コイルである超電導コイルを示したが、主コイルで発生
する磁界を補正する補正コイルや、主コイルで発生する
磁界強度を補う補助コイルなどにも、この発明は適用で
きる。
【００３７】
【発明の効果】以上説明したように、この発明による荷
電粒子偏向電磁石用コイルでは、平形コイルのコイル端
部を折り曲げて形成されたコイルユニットを所定の枚数
積層するとともに、積層されたコイルユニットを順に電
気的に接続した構造にした。これにより、導線の複雑な
巻回作業がなくなりそのための装置が必要なくなり、安
価なコイルを提供できる。また、導線は全て内側から外
側に巻回されるのでコイル内に隙間が生じる可能性が極
めて少なく、より信頼性の高いコイルを提供できる。
電粒子偏向電磁石用コイルでは、平形コイルのコイル端
部を折り曲げて形成されたコイルユニットを所定の枚数
積層するとともに、積層されたコイルユニットを順に電
気的に接続した構造にした。これにより、導線の複雑な
巻回作業がなくなりそのための装置が必要なくなり、安
価なコイルを提供できる。また、導線は全て内側から外
側に巻回されるのでコイル内に隙間が生じる可能性が極
めて少なく、より信頼性の高いコイルを提供できる。
【図１】(ａ)〜(ｃ)はこの発明の一実施例による超電導
コイルの製造方法を工程順に示す斜視図である。
コイルの製造方法を工程順に示す斜視図である。
【図２】図１の実施例のフローチャート図である。
【図３】この発明における積層されたコイルユニット間
に櫛形の接着シートを挿入した状態を示す部分斜視図で
ある。
に櫛形の接着シートを挿入した状態を示す部分斜視図で
ある。
【図４】(ａ)は図１の(ｃ)の矢印IVＡの方向から見た内
側の接続部分の部分側面図、(ｂ)は図１の(ｃ)の矢印IV
Ｂの方向から見た外側の接続部分の部分側面図である。
側の接続部分の部分側面図、(ｂ)は図１の(ｃ)の矢印IV
Ｂの方向から見た外側の接続部分の部分側面図である。
【図５】(ａ)は図１の(ｃ)のVＡ−VＡ線に沿った外径部
の断面図、(ｂ)は図１の(ｃ)のVＢ−VＢ線に沿ったコイ
ル端部の断面図である。
の断面図、(ｂ)は図１の(ｃ)のVＢ−VＢ線に沿ったコイ
ル端部の断面図である。
【図６】この発明による超電導コイルがコイル容器内に
収納された状態を一部を破断して示した斜視図である。
収納された状態を一部を破断して示した斜視図である。
【図７】(ａ)はこの発明で使用される超電導線の平面
図、(ｂ)は横断面図である。
図、(ｂ)は横断面図である。
【図８】(ａ)〜(ｃ)はこの発明の他の実施例による超電
導コイルの製造方法を工程順に示す斜視図である。
導コイルの製造方法を工程順に示す斜視図である。
【図９】図８の実施例のフローチャート図である。
【図１０】図８の(ｃ)の矢印Xの方向から見た内側の接
続部分の部分側面図である。
続部分の部分側面図である。
【図１１】(ａ)はこの発明のさらに別の実施例による超
電導コイルを収納したコイル容器の外観を示す斜視図、
(ｂ)は(ａ)のXIＢ−XIＢ線に沿った断面図、(ｃ)は(ｂ)
の矢印XIＣの方向から見た超電導コイルの接続部分の部
分側面図である。
電導コイルを収納したコイル容器の外観を示す斜視図、
(ｂ)は(ａ)のXIＢ−XIＢ線に沿った断面図、(ｃ)は(ｂ)
の矢印XIＣの方向から見た超電導コイルの接続部分の部
分側面図である。
【図１２】既知の荷電粒子装置の一例の概略構成を示す
平面図である。
平面図である。
【図１３】(ａ)は図１２の超電導偏向電磁石の超電導コ
イルの一例を示す平面図、(ｂ)は(ａ)のXIIIＢ−XIIIＢ
線に沿った断面図である。
イルの一例を示す平面図、(ｂ)は(ａ)のXIIIＢ−XIIIＢ
線に沿った断面図である。
【図１４】(ａ)は別の従来の超電導コイルの斜視図、
(ｂ)は(ａ)のXIVＢ−XIVＢ線に沿った断面図、(ｃ)は
(ａ)のXIVＣ−XIVＣ線に沿った断面図である。
(ｂ)は(ａ)のXIVＢ−XIVＢ線に沿った断面図、(ｃ)は
(ａ)のXIVＣ−XIVＣ線に沿った断面図である。
【図１５】従来の超電導コイルの製造方法を説明するた
めの説明図である。
めの説明図である。
２ 超電導線(導線) ３ 平形コイル ３ａ 内径部 ３ｂ 外径部 ３ｃ コイル端部 ４ コイルユニット ６ ２層平形コイル ６ａ ２層内径部 ６ｂ ２層外径部 ６ｃ ２層コイル端部 ７ ２層コイルユニット
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０５Ｈ 7/04 Ｈ０１Ｆ 5/08 Ｎ
Claims (8)
- 【請求項１】 荷電粒子の弧状の軌道の内径側に配置さ
れる内径部、上記軌道の外径側に配置される外径部、お
よび上記内径部と外径部とを接続する両側のコイル端部
を含み、上記両側のコイル端部が上記軌道と反対側に互
いに向かい合うように折り曲げられている、導線を巻回
してなるコイルユニットが複数枚積層されたコイル部
と、 これらの積層されたコイルユニットの導線の端を順次電
気的に接続した、上記コイル部の発生する磁界の影響の
少ない位置に設けられた複数の接続部と、 を備えた荷電粒子偏向電磁石用コイル。 - 【請求項２】 上記コイル部が、１層分の導線が巻回さ
れ、上記接続部が上記外径部にあるコイルユニットを複
数枚積層したものである請求項１に記載の荷電粒子偏向
電磁石用コイル。 - 【請求項３】 上記コイル部が、２層分が連続して巻回
され、上記接続部が上記外径部の外側にある２層コイル
ユニットを複数枚積層したものである請求項１に記載の
荷電粒子偏向電磁石用コイル。 - 【請求項４】 上記接続部がさらに、上記コイル部の発
生する磁界の影響の少ない位置に引き出されている請求
項２または３に記載の荷電粒子偏向電磁石用コイル。 - 【請求項５】 上記偏向電磁石用コイルが冷媒を満たし
たコイル容器内に収納されており、上記導線にフィラメ
ントの束がヘリカルに、かつ粗密巻され、上記フィラメ
ントの束により形成された、巻回された上記導線を横切
る方向に延びる隙間に上記冷媒が流れ込んで上記導線を
冷却する請求項１ないし４のいずれかに記載の荷電粒子
偏向電磁石用コイル。 - 【請求項６】 上記偏向電磁石用コイルが冷媒を満たし
たコイル容器内に収納されており、積層された上記コイ
ルユニット間が、間をあけて設けられた厚みを有する接
着シートで接着され、上記接着シートの間に上記冷媒が
流れ込んで上記導線を冷却する請求項１ないし５のいず
れかに記載の荷電粒子偏向電磁石用コイル。 - 【請求項７】 荷電粒子の弧状の軌道の内径側に配置さ
れる内径部、上記軌道の外径側に配置される外径部、お
よび上記内径部と外径部とを接続する両側のコイル端部
を含む平形コイルを、導線を内側から外側へ、かつ上記
導線の両端が共に上記外径部にくるように巻回して複数
枚形成する巻回工程と、 上記平形コイルの両側のコイル端部を上記軌道と反対側
に、互いに向かい合うように折り曲げてコイルユニット
を形成する折り曲げ工程と、 上記コイルユニットを所定枚数積層する積層工程と、 積層されたコイルユニットの上記導線の端を順次電気的
に接続する接続工程と、 を備えた荷電粒子偏向電磁石用コイルの製造方法。 - 【請求項８】 ２層分が１本の導線で巻回され上記導線
の両端がコイルユニットの外周部にある２層コイルユニ
ットを複数枚積層した荷電粒子偏向電磁石用コイルの製
造方法であって、 荷電粒子の弧状の軌道の内径側に配置される内径部、上
記軌道の外径側に配置される外径部、および上記内径部
と外径部とを接続する両側のコイル端部を含む２層平形
コイルを形成するために、 ａ)２層分の長さを有する１本の導線の中間部を巻始め
として、一方側を内側から外側へ左右いずれか一方の方
向に巻回して１層目の平形コイルを形成する１層目形成
ステップ、 ｂ)上記導線の上記中間部を巻始めとして、他方側を内
側から外側へ１層目と左右反対方向に巻回して２層目の
平形コイルを形成する２層目形成ステップ、 を含み、上記１層目および２層目形成ステップを繰り返
して複数枚の上記２層平形コイルを形成する巻回工程
と、 上記２層平形コイルの両側のコイル端部を上記軌道と反
対側に、互いに向かい合うように折り曲げて２層コイル
ユニットを形成する折り曲げ工程と、 上記複数枚の２層コイルユニットを所定の順に積層する
積層工程と、 積層された２層コイルユニットの導線の端同士を電気的
に接続する接続工程と、 を備えた荷電粒子偏向電磁石用コイルの製造方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3206777A JP2529492B2 (ja) | 1990-08-31 | 1991-08-19 | 荷電粒子偏向電磁石用コイルおよびその製造方法 |
| US07/751,054 US5278533A (en) | 1990-08-31 | 1991-08-28 | Coil for use in charged particle deflecting electromagnet and method of manufacturing the same |
| DE4128931A DE4128931C2 (de) | 1990-08-31 | 1991-08-30 | Ablenkspule in einem Elektromagneten und ein Verfahren zu ihrer Herstellung |
| US08/133,340 US5461773A (en) | 1990-08-31 | 1993-10-08 | Method of manufacturing coils for use in charged particle deflecting electromagnet |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22802090 | 1990-08-31 | ||
| JP2-228020 | 1990-08-31 | ||
| JP3206777A JP2529492B2 (ja) | 1990-08-31 | 1991-08-19 | 荷電粒子偏向電磁石用コイルおよびその製造方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH053116A JPH053116A (ja) | 1993-01-08 |
| JP2529492B2 true JP2529492B2 (ja) | 1996-08-28 |
Family
ID=26515863
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3206777A Expired - Fee Related JP2529492B2 (ja) | 1990-08-31 | 1991-08-19 | 荷電粒子偏向電磁石用コイルおよびその製造方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US5278533A (ja) |
| JP (1) | JP2529492B2 (ja) |
| DE (1) | DE4128931C2 (ja) |
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| FR2782410B1 (fr) * | 1998-08-14 | 2000-10-13 | Alstom Technology | Procede et dispositif de bobinage |
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| EP2389981A3 (en) | 2005-11-18 | 2012-03-07 | Still River Systems, Inc. | Charged particle radiation therapy |
| US8003964B2 (en) | 2007-10-11 | 2011-08-23 | Still River Systems Incorporated | Applying a particle beam to a patient |
| US8581523B2 (en) | 2007-11-30 | 2013-11-12 | Mevion Medical Systems, Inc. | Interrupted particle source |
| US8933650B2 (en) * | 2007-11-30 | 2015-01-13 | Mevion Medical Systems, Inc. | Matching a resonant frequency of a resonant cavity to a frequency of an input voltage |
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| US9071114B2 (en) * | 2011-05-26 | 2015-06-30 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Coil correction method |
| EP2651197B1 (en) * | 2012-02-13 | 2016-04-06 | Mitsubishi Electric Corporation | Septum electromagnet and particle beam therapy device |
| US9681531B2 (en) | 2012-09-28 | 2017-06-13 | Mevion Medical Systems, Inc. | Control system for a particle accelerator |
| TW201433331A (zh) | 2012-09-28 | 2014-09-01 | Mevion Medical Systems Inc | 線圈位置調整 |
| CN104813749B (zh) | 2012-09-28 | 2019-07-02 | 梅维昂医疗***股份有限公司 | 控制粒子束的强度 |
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| CN104812444B (zh) | 2012-09-28 | 2017-11-21 | 梅维昂医疗***股份有限公司 | 粒子束的能量调节 |
| TW201438787A (zh) | 2012-09-28 | 2014-10-16 | Mevion Medical Systems Inc | 控制粒子治療 |
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- 1991-08-19 JP JP3206777A patent/JP2529492B2/ja not_active Expired - Fee Related
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- 1991-08-30 DE DE4128931A patent/DE4128931C2/de not_active Expired - Fee Related
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- 1993-10-08 US US08/133,340 patent/US5461773A/en not_active Expired - Fee Related
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| DE4128931C2 (de) | 1996-10-02 |
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| Date | Code | Title | Description |
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