JP2008130785A

JP2008130785A - 超電導コイルおよび該超電導コイルを備えた超電導機器

Info

Publication number: JP2008130785A
Application number: JP2006313849A
Authority: JP
Inventors: Toru Okazaki; 徹岡崎
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2006-11-21
Filing date: 2006-11-21
Publication date: 2008-06-05

Abstract

【課題】超電導テープと絶縁テープをダブルパンケーキコイル形状に巻回して形成した超電導コイルにおいて、渡り部における絶縁不良の発生を防止する。
【解決手段】帯状の超電導テープに帯状の絶縁テープを重ね合わせて、ダブルパンケーキコイルの形状に巻回された超電導コイルであって、前記ダブルパンケーキコイルを構成する２層のコイル部を連続する最内周ターンの渡り部の超電導テープは、少なくとも幅方向の両端縁が絶縁材で被覆されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、超電導コイルおよび該超電導コイルを備えた超電導機器に関し、詳しくは、ダブルパンケーキコイルの形状で巻回された超電導コイルの内周渡り部において絶縁不良が発生しないようにするものである。

従来、超電導コイルの巻回した超電導テープ同士の絶縁を確保するための様々な方法が提供されており、本出願人は、特開平７−８６０２６号公報（特許文献１）において、超電導テープと絶縁テープを共巻きして超電導マグネットを製造する方法を提供している。
前記製造方法は、超電導テープの長さ方向と直交する幅をＷｓ、厚みをＴとした場合、絶縁テープは幅ＷｔをＷｓ＋Ｔ以上とし、既に巻終えた下層の超電導テープと隣接する超電導テープとを絶縁テープが被覆するように巻回して、各超電導テープ同士を絶縁している。

特開平７−８６０２６号公報

前記のように、製造時において絶縁不良が発生しない製造方法が提供されているが、超電導コイルがダブルパンケーキコイルの形状とされる場合、直流電流を通電した場合には問題が生じなかったが、交流電流を通電した場合には、大きな循環電流が流れて異常発熱が発生する問題が生じた。

そこで、本発明者は、鋭意研究の結果、前記異常発熱の原因がダブルパンケーキコイルの２層のコイル部を連続する渡り部における絶縁不良であることを見出した。
即ち、図３（Ａ）に示すように、ダブルパンケーキコイル１の上下に積層される２層のコイル部１ａ、１ｂを連続する内周ターンの渡り部１ｃでは、超電導テープ２が傾斜して巻かれているため、図３（Ｂ）（Ｃ）に示すように、その幅方向の両端エッジ２ａが上下層の超電導テープ２に接触するために絶縁不良が発生しやすい箇所となっている。この渡り部１ｃで絶縁不良が発生すると、閉回路が形成され、大きな循環電流が流れて異常発熱を発生する。

本発明は、前記問題に鑑みてなされたものであり、超電導テープと絶縁テープを重ねて巻回してダブルパンケーキコイルに形成した超電導コイルにおいて、渡り部における絶縁不良の発生を防止することを課題としている。

前記課題を解決するため、本発明は、帯状の超電導テープに帯状の絶縁テープを重ね合わせて、ダブルパンケーキコイルの形状に巻回された超電導コイルであって、
前記ダブルパンケーキコイルを構成する２層のコイル部を連続する最内周ターンの渡り部の超電導テープは、少なくとも幅方向の両端縁が絶縁材で被覆されていることを特徴とする超電導コイルを提供している。

本発明の超電導コイルによれば、渡り部の超電導テープの少なくとも幅方向の両端縁を絶縁材で絶縁被覆しているため、渡り部の超電導テープの端縁が上下層のコイル部の超電導テープと接触しても、これら超電導テープ同士が導通することがなく絶縁不良の発生を防止することができる。
これにより、渡り部の超電導テープとコイル部の超電導テープとの絶縁不良によって閉回路が形成されることがなく、本発明の超電導コイルに交流電流を通電しても、循環電流が流れて異常発熱が発生することがない。
また、本発明の超電導コイルでは、超電導テープの全長に亙って絶縁材で被覆するのではなく、絶縁不良が生じやすい渡り部の超電導テープを絶縁材で絶縁被覆しているため、超電導コイルの幅が大きくならず、ダブルパンケーキコイルの小型化を維持でき、かつ、必要な絶縁材の量も低減することができる。
なお、少なくとも絶縁材で絶縁被覆している超電導テープの「幅方向の両端縁」とは、コイルの内周面および外周面となる広幅面と直交する幅方向両端の非常に薄い厚さの端面および該幅方向の端面から幅広面へ０〜２ｍｍの領域を指す。

前記超電導テープの広幅面と重ねて巻回する前記絶縁テープは、プリプレグテープ、ポリイミドテープが好ましい。
また、渡り部の超電導テープの幅方向両縁部を絶縁被覆する絶縁材は、粘着性を有するプリプレグテープ、ポリイミドテープあるいは塩化ビニルテープ等の粘着テープが好ましい。これらのテープは細幅テープとし、幅方向の両端縁を被覆する場合には、Ｕ字状として端縁に被せて粘着している。

前記２層のコイル部を構成する超電導テープのうち、前記渡り部の長さ方向に連続する前記２層のコイル部の内周側の１〜３ターンの超電導テープは、その内周面が絶縁材で被覆されていることが好ましい。
前記構成によれば、互いに接触し得る超電導テープの両方を絶縁材で絶縁被覆しているため、より確実に絶縁不良を防止することができる。
また、絶縁材を超電導テープの長さ方向に広い範囲に亙って設けているため、この広い領域の所要領域で渡り部を形成すればよいため、超電導テープの巻回作業時の自由度を高めることができる。

さらに、前記渡り部の超電導テープあるいは、該渡り部および前記２層のコイル部の内周側の１〜３ターンの超電導テープは、その内外周の両面が前記絶縁材で被覆されていることが好ましい。
前記構成によれば、渡り部における絶縁性能をより高めることができる。
また、この場合の絶縁材の被覆方法としては、超電導テープの外面にテープ状の絶縁材をハーフラップ巻きしていることが好ましい。

また、本発明は、前記超電導コイルを備えた超電導機器を提供している。
前記超電導機器としては、モータ、発電機、変圧器、超電導電力貯蔵装置（ＳＭＥＳ）、限流器等が挙げられる。

前述したように、本発明によれば、渡り部の超電導テープの少なくとも幅方向両縁を絶縁材で絶縁被覆しているため、渡り部の超電導テープの縁部が上下層のコイル部の超電導テープと接触しても、これら超電導テープ同士が導通することがなく絶縁不良の発生を防止することができる。これにより、渡り部の超電導テープとコイル部の超電導テープとの絶縁不良によって閉回路が形成されることがなく、本発明の超電導コイルに交流電流を通電しても、循環電流が流れて異常発熱が発生することがない。

本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図１に本発明の実施形態を示す。
本実施形態の超電導コイル１０は、帯状の超電導テープ１１と帯状のプリプレグテープからなる絶縁テープ１２を重ね合わせた状態で巻回して、上下に積層した第１コイル部１０ａと第２コイル部１０ｂの２層からなるダブルパンケーキコイルとしている。
なお、超電導コイル１０の外形は、図３（Ａ）で示した従来例の超電導コイルと同様の形状である。
前記２層の第１コイル部１０ａと第２コイル部１０ｂとは、第１コイル部１０ａの最内周の超電導テープ１１と第２コイル部１０ｂの最内周の超電導テープ１１とを斜めに延びる渡り部１０ｃの超電導テープ１１で連続させている。

前記超電導テープ１１のうち、渡り部１０ｃの超電導テープ１１と第１、第２コイル部１０ａ、１０ｂの内周側の２ターンの超電導テープ１１は外面全面をプリプレグからなる絶縁材１３で絶縁被覆している。
本実施形態では、粘着性を有するプリプレグテープからなる絶縁材１３を超電導テープ１１の外周面に、一側部を重ね合わせながら巻き付けるハーフラップ巻きをしている。
なお、プリプレグテープの一面に接着剤を塗布して巻き付けてもよい。

また、第１コイル部１０ａと第２コイル部１０ｂとの間には、樹脂製の層間セパレータ１４を介在させて上下に積層した第１、第２コイル部１０ａ、１０ｂの超電導テープ１１を絶縁している。
さらに、超電導コイル１０の内周面、第１コイル部１０ａの外周面と上面および第２コイル部１０ｂの外周面と下面には、それぞれ樹脂製のカバー１５〜１９を被せている。

前記構成によれば、超電導コイル１０の渡り部１０ｃの超電導テープ１１および該渡り部１０ｃの近傍に配置される第１、第２コイル部１０ａ、１０ｂの内周側の２ターンの超電導テープ１１を絶縁材１３で絶縁被覆しているため、渡り部１０ｃの超電導テープ１１の縁部が第１、第２コイル部１０ａ、１０ｂの超電導テープ１１と接触しても、これら超電導テープ１１同士が導通することがなく絶縁不良の発生を防止することができる。
これにより、渡り部１０ｃの超電導テープ１１と第１、第２コイル部１０ａ、１０ｂの超電導テープ１１との絶縁不良によって閉回路が形成されることがなく、本発明の超電導コイル１０に交流電流を通電しても、循環電流が流れて異常発熱が発生することがない。
また、本発明の超電導コイル１０では、超電導テープ１１を全長に亙って絶縁材で被覆するのではなく、絶縁不良が生じやすい箇所の超電導テープ１１を絶縁材１３で絶縁被覆しているため、超電導コイル１０が幅が大きくならず、超電導テープ１１の密度も維持することができる。さらに必要な絶縁材１３の量も少なくてよい。

本実施形態では、所要箇所の超電導テープ１１の全周を絶縁性粘着テープからなる絶縁材１３で被覆しているが、図２（Ａ）に示すように、細幅とした塩化ビニルテープをＵ形状に折り畳むように幅方向の端縁部に被せて粘着してもよい。この場合、超電導テープ１１の幅方向の両端の微小厚さの端面１１ａおよび該端面１１ａと直交して内外周面となる幅広面１１ｂに、前記端面１１ａからＬ＝１ｍｍの領域の幅方向両側部のみを前記絶縁材１３で被覆している。
また、図２（Ｂ）に示すように、前記端面１１ａと、幅広面１１ｂの内周側面を絶縁材１３で被覆してもよい。
前記構成として、絶縁材１３による被覆部分を少なくしても、少なくとも絶縁不良が生じやすい領域が絶縁被覆されているため、十分に絶縁不良を防止することができる。

なお、本実施形態では、渡り部１０ｃと該渡り部１０ｃから長さ方向に連続する２ターンの第１コイル部１０ａと第２コイル部１０ｂの超電導テープ１１も絶縁材１３で被覆しているが、渡り部１０ｃの超電導テープ１１のみを絶縁材１３で被覆する構成としてもよい。

また、前記実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

本発明の超電導コイルは、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ものである。

本発明の実施形態の超電導コイルを示す図面である。（Ａ）（Ｂ）は変形例を示す図面である。従来のダブルパンケーキコイルを示し、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）はＡ−Ａ線断面図、（Ｃ）はＢ−Ｂ線断面図である。

符号の説明

１０超電導コイル
１１超電導テープ
１２絶縁テープ
１３絶縁材

Claims

帯状の超電導テープに帯状の絶縁テープを重ね合わせて、ダブルパンケーキコイルの形状に巻回された超電導コイルであって、
前記ダブルパンケーキコイルを構成する２層のコイル部を連続する最内周ターンの渡り部の超電導テープは、少なくとも幅方向の両端縁が絶縁材で被覆されていることを特徴とする超電導コイル。
前記２層のコイル部を構成する超電導テープのうち、前記渡り部の長さ方向に連続する前記２層のコイル部の内周側の１〜３ターンの超電導テープは、その内周面が絶縁材で被覆されている請求項１に記載の超電導コイル。
前記渡り部の超電導テープあるいは、該渡り部および前記２層のコイル部の内周側の１〜３ターンの超電導テープは、その内外周の両面が前記絶縁材で被覆されている請求項１または請求項２に記載の超電導コイル。
前記絶縁材は超電導テープに粘着されている請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の超電導コイル。
請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の超電導コイルを備えた超電導機器。