JPH04370906A - 線引き加工された線材の巻線方法および巻線機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えば超電導線の巻
取り方法および巻線機に関し、特に原材料への異物混入
にともなう線引き加工された超電導線の機械的特性およ
び超電導特性の劣化を検知し、超電導線の劣化部分を除
去する巻取り方法および巻線機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図５は例えば特開昭６０ー２１９７１０
号公報に記載された従来の超電導コイル巻線機の構成を
示す側面図であり、図において１は超電導線巻き取りド
ラム２に巻回されている超電導線３を巻き取る超電導コ
イル巻枠、４は超電導コイル巻枠１を回転させる巻線装
置、５は超電導線巻き取りドラム２を回転させる送り出
し装置、６は超電導コイル巻枠１と超電導線巻き取りド
ラム３との間の超電導線３の経路上に配設され、超電導
線３に巻テンションｂｋｇ／ｍｍ２を加える巻テンショ
ン印加手段としてのテンションコントローラ、７は超電
導コイル巻枠１と超電導線巻き取りドラム３とに取り付
けられたスリップリングである。同図中のＢは、超電導
線３に巻テンションｂｋｇ／ｍｍ２が加わっている領域
を表している。

【０００３】つぎに、上記従来の超電導コイル巻線機の
動作について説明する。通常、超電導線３は、安定化材
としての銅やアルミ等の抵抗率の低い金属中に、ＮｂＴ
ｉ等の超電導物質からなる数１０μｍ程度の直径の細線
を数１００乃至数１０００本埋め込んだ原材料を、ダイ
ス中を通す冷間引き抜き工程等により、最初の断面積が
９９．９％減少するまで線引きして作製される。さらに
、この超電導線３の表面には、ＰＶＦ、ケブラー、（登
録商標）ノーメックス等の絶縁材が被覆され、電気絶縁
されている。

【０００４】まず、各種の工程が組み込まれた直線状の
長いベンチであるドローベンチ上で超電導線３が製作さ
れる。ドローベンチから出てきた超電導線３は熱処理、
線引き工程がすべて終了され、表面絶縁被覆工程によっ
て、絶縁被覆され、コイル巻線用導体として使用できる
状態となる。ここで、ドローベンチから出てきた超電導
線３を一旦超電導線巻き取りドラム２に巻き取った後、
表面絶縁処理工程を行ってもよい。

【０００５】絶縁被覆された超電導線３は、超電導線巻
き取りドラム２に整巻される。この超電導線巻き取りド
ラム２を送り出し装置５に取り付け、そして超電導線巻
き取りドラム２に整巻された超電導線３の一端をテンシ
ョンコントローラ６中を通して、巻線装置４に取り付け
られた超電導コイル巻枠１に取り付ける。

【０００６】そこで、巻線装置４および送り出し装置５
を駆動して、超電導コイル巻枠１に所定の巻回数だけ超
電導線３を巻回した後、超電導線３の両端の固定処理を
行い、超電導コイルを作製する。この時、超電導コイル
巻枠１と超電導線巻き取りドラム２とに取り付けられ、
超電導線３の両端に電気的に接続されたスリップリング
７間の抵抗を連続的にモニタして、巻き取り時における
超電導線３表面の絶縁被覆の破損を検査しており、超電
導線３の巻テンションは、テンションコントローラ６に
より、５ｋｇ／ｍｍ２〜５０ｋｇ／ｍｍ２にコントロー
ルされている。また、超電導線巻き取りドラム２に超電
導線３を巻き取る際にも、超電導線３の輸送時の線材保
護のために、ドラムに巻いた超電導線３がばらばらにな
らない程度の５ｋｇ／ｍｍ２程度の巻テンションで巻き
取っている。

【０００７】このようにして作製された超電導コイルは
、使用環境が厳しい場合には、超電導線３の微小な動き
による発熱が原因となるコイルの超電導破壊（クエンチ
）を起こすため、巻テンションｂｋｇ／ｍｍ２を上げて
超電導線３のマイクロメータオーダの微小な動きをなく
している。巻テンションの大きさは、通常超電導線３の
弾性変形の範囲内に定められているが、場合によっては
、わずかに塑性変形にいたる領域にまでもテンションを
加えることもある。

【０００８】また、原材料である安定化材（銅等）と超
電導体（ＮｂＴｉ等）との複合材料を、押し出しあるい
は引き抜きなどの線引き加工を繰り返して細線化し、所
定寸法に仕上げる超電導線３の線引き加工には、超電導
コイルの性能を向上するために、線材の長手方向に引張
応力等の機械的特性あるいは臨界電流（超電導状態で流
すことができる最大電流値）等の超電導特性の変化のな
い一様な線材を作製することが要求される。

【０００９】そこで、超電導線巻き取りドラム２に巻回
されている超電導線３の両端である線引開始部分と線引
終了部分とから数１０ｃｍの超電導線３を切り出し、断
面形状の写真撮影、引張り強度試験、極低温状態での臨
界電流測定等の検査を行い、切り出された両端の超電導
線３の測定値によって、超電導線巻き取りドラム２に巻
回されている超電導線３全体を保証している。

【００１０】しかし、超電導線３は、利用分野によって
は、つぎめのない数１０ｋｍにおよぶ長さの線材が必要
となり、この全長にわたって一様性を保つことは極めて
困難である。例えば、超電導線３の主構成材である銅や
アルミ等よりも固い鉄やＣｕＮｉ等の金属異物が混入し
ている場合、超電導線３の線引き過程で異物の形状が小
形化されず、線引き過程中で超電導線３の断面積内に占
める異物の割合がどんどん増加していくことになる。こ
のことは、超電導線３中のＮｂＴｉ等の超電導部の断面
積を減少することになり、超電導状態で通電できる電流
が減少し、超電導特性が低下してしまう。さらに、機械
的強度の低下をも招くことになる。

【００１１】超電導コイル巻枠１への超電導線３の巻き
取り時に、テンションコントローラ６による巻テンショ
ンを大きくすることにより、超電導線３の破断として機
械的強度の劣化部分を検知できるものの、超電導線３の
両端部以外の超電導特性の劣化部分は、全く検知するこ
とができない。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】従来の超電導コイル巻
線機は以上のように、超電導線巻き取りドラム２に軽い
巻テンションで巻回されている超電導線３の両端部を切
り出して検査を行った後、テンションコントローラ６で
巻テンションを加えて超電導コイル巻枠１に巻き取って
いるので、超電導線３の超電導特性の劣化部分を検知す
ることができず、超電導特性の劣悪な超電導コイルを作
製してしまうという課題があった。

【００１３】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、線引き加工された線材全長にわ
たって線材の特性劣化部分を検知でき、線材の劣化部分
を除去できる線材の巻線方法および巻線機を得ることを
目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】この発明の請求項１に係
る線材の巻線方法は、線引き加工された線材の一端を巻
き取りドラムに固定し、線材の劣化部分が断線するテン
ション以上、線材の正常部分が塑性変形するテンション
以下の巻テンションを線材に加えながら、線材を巻き取
りドラムに巻き取るものである。

【００１５】また、この発明の請求項２に係る線材の巻
線機は、巻テンション印加手段と巻き取りドラムとの間
の線材の経路中に、線材の劣化部分を検知する線材検査
手段を配設するものである。

【００１６】

【作用】この発明の請求項１に係る線材の巻線方法にお
いては、線材の巻き取りの際に、線材の劣化部分が断線
するテンション以上、線材の正常部分が塑性変形するテ
ンション以下の巻テンションを印加しているので、原材
料への異物の混入にともない線引き加工された線材に生
じる機械的特性等の劣化部分が断線として検知され、機
械的特性等の劣化部分を除去した線材のみを巻き取るこ
とができる。

【００１７】また、この発明の請求項２に係る線材の巻
線機においては、巻き取りドラムと巻テンション印加手
段との間に線材検査手段を配設しているので、巻テンシ
ョン印加手段によって線材に印加された巻テンションに
よって、原材料への異物混入にともなう線引き加工され
た線材の機械的特性等の劣化部分に断線もしくはくびれ
が生じ、この断線もしくはくびれを線材検査手段が検知
でき、機械的特性等の劣化部分を除去した線材を巻き取
ることができる。

【００１８】

【実施例】以下、この発明の実施例を図について説明す
る。 実施例１．この実施例１は、この発明の請求項１に係る
実施例である。図１はこの発明の実施例１を示す斜視図
であり、図において図５に示した従来の超電導コイル巻
線機と同一または相当部分には同一符号を付し、その説
明を省略する。図において、２１は超電導線３を作製す
る押し出しまたは引き抜き等の線引き工程、熱処理工程
等の各種工程が組み込まれた直線状のドローベンチであ
る。

【００１９】つぎに、図１に示した実施例１の動作につ
いて説明する。表面を絶縁被覆され、ドローベンチ２１
から送り出される超電導線３は、テンションコントロー
ラ６を通って超電導線巻き取りドラム２に固定される。 テンションコントローラ６を調整し、ａｋｇ／ｍｍ２の
巻テンションを超電導線３に印加する。ここで、ａｋｇ
／ｍｍ２の巻テンションが図１中Ａで示す領域の超電導
線３に加わっている。ついで、巻線装置４を駆動して、
巻き取りドラム２を回転させ、超電導線３を巻き取りド
ラム２に巻き取る。

【００２０】ここで、ａｋｇ／ｍｍ２の巻テンションを
、超電導線３の正常部分の塑性変形が始まるテンション
以下、超電導線３の機械的特性および超電導特性の劣化
部分が断線するテンション以上に調整することにより、
原材料への異物混入により超電導部の断面積が細くなり
、機械的特性および超電導特性の低下が無視できないよ
うな超電導線３の劣化部分を完全に断線として検知でき
、全長にわたって正常な一様な超電導線３を超電導線巻
き取りドラム２に巻き取ることができる。したがって、
この超電導線巻き取りドラム２を用いて、ａｋｇ／ｍｍ
２以下の巻テンションｂｋｇ／ｍｍ２で超電導コイル巻
枠１に所定巻回数巻き取ることにより、高品質の超電導
コイルを安定して作製することができる。

【００２１】実施例２．この実施例２は、この発明の請
求項２に係る実施例である。図２はこの発明の実施例２
の構成を示す斜視図、図３は実施例２における検査手段
の拡大斜視図であり、図において２２は超電導線巻き取
りローラ２とテンションコントローラ６との間の巻テン
ションが加わっている領域Ａにある超電導線３の線径を
検査する線材検査手段としての検査手段であり、この検
査手段２２は超電導線３を挟んで配置されたレーザ光照
射装置２３とレーザ光受光装置２４、およびレーザ光電
気信号変換装置２５から構成されている。２６は通報手
段であり、この通報手段２６は検査手段２２のレーザ光
電気信号変換装置２５に接続され、検査手段２２からの
検出信号に基づいてブザー２７により異常を報知すると
ともに、巻線機停止信号２８を出力する。

【００２２】つぎに、上記実施例２の動作について説明
する。ドローベンチ２１で線引き加工された超電導線３
の一端を、テンションコントローラ６を経由して超電導
線巻き取りドラム２に取り付け、超電導線３に所定の巻
テンションを加えながら、巻線装置４を駆動して超電導
線３を巻き取る。ここで、超電導線３の原材料に極微細
な異物３ａが混入していると、高巻テンションを加えて
も超電導線３は断線せず、超電導線３の異物３ａ混入部
分は機械的な引張強度が低下し、高巻テンションにより
伸び、断面積が減少し、くびれ部３ｂが生じる。

【００２３】レーザ光照射装置２３から照射されたレー
ザ光は、超電導線３を挟んで配置されたレーザ光受光装
置２４で受光され、超電導線３の断面径を測定している
。この測定信号は、レーザ光電気信号変換装置２５で電
気信号に変換され、通報手段２６に入力される。通報手
段２６は、入力信号が超電導線３の許容外径寸法範囲内
であるかを判定する。ここで、超電導線３に混入した異
物３ａによる許容外径寸法範囲外のくびれ部３ｂがある
と、ブザー２７で作業者に異常を報知するとともに、巻
線機停止信号２８が出力される。この巻線機停止信号２
８は駆動制御部（図示せず）に入力され、巻線装置４が
停止される。

【００２４】このように、上記実施例２では、超電導線
３の巻き取りと同時に超電導線３の検査を実施している
ので、線引き加工された超電導線３の検査工程をあらた
に設ける必要もなく、作業時間の短縮および低価格化が
図れる。

【００２５】また、上記実施例２は、原材料に異物の混
入による超電導線３の断線を検知できるばかりでなく、
極微細な異物３ａの混入にともない超電導線３に生じる
くびれ部３ｂを検知できるので、超電導特性がきわめて
僅かに劣化している超電導線３を除去して超電導線巻き
取りドラム２に超電導線３を巻き取ることができ、超電
導線３の臨界電流に極めて近い電流値でコイルを運転し
たり、超電導線３の持つ極微弱な抵抗値が問題となった
り、あるいは時間的に極めて安定な磁界を必要とするよ
うな極めてきびしい条件下で使用する超電導コイルに適
用できる。

【００２６】ここで、上記実施例２は、あらかじめ超電
導線巻き取りドラム２に巻き取られた超電導線３を超電
導コイル巻枠１に巻き取る場合にも適用でき、超電導線
３全長にわたって機械的特性や超電導特性の劣化のない
、安定した超電導コイルが得られる。

【００２７】実施例３．この実施例３は、この発明の請
求項２に係る他の実施例である。図４はこの発明の実施
例３を示す検査手段拡大斜視図であり、この実施例３で
は、超電導線３を挟んで配置され、超電導線３の巻き取
り移動にともなって超電導線３の外周面に沿って回転す
る一対の測定ローラ２９と、測定ローラ２９の位置を検
出するローラ位置検出装置３０と、ローラ位置検出装置
３０の測定値を電気信号に変換するローラ位置電気信号
変換装置３１とから検査手段２２を構成している。この
実施例３によれば、上記実施例２におけるレーザ光照射
装置２３、レーザ光受光装置２４およびレーザ光電気信
号変換装置２５の高価なレーザ光測定システムを使用せ
ずに、測定ローラ２９等の機械式測定システムを用いて
いるので、装置の低価格化が図れる。

【００２８】なお、上記各実施例では、超電導線３を用
いて説明しているが、この発明は線引き加工の線材に適
用でき、例えば銅やアルミからなる常電導の電気導体で
ある電線や電力ケーブル、あるいは光ファイバーケーブ
ル等に適用できる。

【００２９】また、上記各実施例では、ドローベンチ２
１から送り出された超電導線３を超電導線巻き取りドラ
ム２に巻き取る場合について説明しているが、この発明
は、一旦任意の巻テンションで超電導線３を巻き取った
超電導線巻き取りドラム２から送り出された超電導線３
を、超電導コイル巻枠１に巻き取る場合にも適用でき、
同様な効果を奏する。

【００３０】さらに、上記各実施例では、表面に絶縁被
覆された超電導線３を用いて説明しているが、この発明
は、表面絶縁被覆工程の前の超電導線３を用いても同様
の効果を奏する。

【００３１】

【発明の効果】この発明は、以上説明したように構成さ
れているので、以下に記載されるような効果を奏する。

【００３２】この発明の請求項１に係る線材の巻線方法
によれば、線引き加工された線材の正常部分が塑性変形
を起こすテンション以下、かつ線材の劣化部分が断線す
るテンション以上の巻テンションを加えているので、線
引き加工された線材全長にわたって線材の特性劣化部分
を検知でき、線材の劣化部分を除去できる。

【００３３】また、請求項２に係る発明によれば、巻テ
ンション印加手段と線材巻き取りドラムとの間の線材経
路中に、線材の劣化部分を検知する線材検査手段を配設
しているので、線引き加工された線材全長にわたって劣
化部分のない線材を巻き取ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の発明の線材の巻線方法の一実施例を示す
斜視図である。

【図２】第２の発明の線材の巻線機の一実施例を示す斜
視図である。

【図３】図２に示す第２の発明の線材の巻線機における
線材検査手段の一実施例を示す拡大斜視図である。

【図４】第２の発明の線材の巻線機における線材検査手
段の他の実施例を示す拡大斜視図である。

【図５】従来の超電導コイル巻線機の構成を示す側面図
である。

【符号の説明】

２　　　　超電導線巻き取りドラム ３　　　　超電導線 ６　　　　テンションコントローラ（巻テンション印加
手段） ２２　　検査手段（線材検査手段） ２３　　レーザ光照射装置 ２４　　レーザ光受光装置 ２５　　レーザ光電気信号変換装置 ２９　　測定ローラ ３０　　ローラ位置検出装置 ３１　　ローラ位置電気信号変換装置

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　線引き加工された線材の一端を巻き取
   りドラムに固定し、前記線材の劣化部分が断線するテン
   ション以上、前記線材の正常部分が塑性変形するテンシ
   ョン以下の巻テンションを前記線材に加えながら、前記
   線材を前記巻き取りドラムに巻き取ることを特徴とする
   線引き加工された線材の巻線方法。
2. 【請求項２】　　線引き加工された線材と、前記線材を
   巻き取る巻き取りドラムと、前記巻き取りドラムに巻き
   取られる前記線材の経路上に配置され、前記線材に巻テ
   ンションを印加する巻テンション印加手段とを備えた線
   引き加工された線材の巻線機において、前記巻テンショ
   ン印加手段と前記巻き取りドラムとの間の前記線材の経
   路中に、前記線材の劣化部分を検知する線材検査手段を
   配設したことを特徴とする線引き加工された線材の巻線
   機。