超導(dǎo)線圈的制作方法
【專利摘要】在防止線圈的軸向兩端部的超導(dǎo)線材的剝離的同時，可實(shí)現(xiàn)超導(dǎo)線圈整體的牢固固定和防止熱效率降低。本發(fā)明涉及一種具備繞軸纏繞的超導(dǎo)線材(1)的超導(dǎo)線圈(100)，在徑向相鄰的超導(dǎo)線材間，在超導(dǎo)線圈的軸向的兩端具有釋放材料層(3)，在徑向相鄰的超導(dǎo)線材間，在形成有釋放材料層的區(qū)域以外的區(qū)域具有樹脂層(4)。
【專利說明】
超導(dǎo)線圈
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及超導(dǎo)線圈。
【背景技術(shù)】
[0002] 為了對超導(dǎo)線圈整體進(jìn)行固定以提高強(qiáng)度，同時防止超導(dǎo)線圈的熱效率的降低， 已知用樹脂等浸滲超導(dǎo)線圈。
[0003] 浸滲例如如下進(jìn)行:將超導(dǎo)線圈浸漬于環(huán)氧樹脂之類的浸滲材料與交聯(lián)劑的混合 液中，之后進(jìn)行抽真空，從而使這些混合液遍布形成超導(dǎo)線圈的線材間，使混合液固化，從 而進(jìn)行浸滲。但是，在浸滲了環(huán)氧樹脂的超導(dǎo)線圈中，在冷卻時，線材的層間會發(fā)生剝離，招 致臨界電流的降低。另外，也考慮了使用石蠟來代替環(huán)氧樹脂作為浸滲材料，但在線材與石 蠟之間或石蠟層內(nèi)會發(fā)生剝離，線圈的熱效率降低。
[0004] 因此，有文獻(xiàn)提出了下述超導(dǎo)線圈，其通過使用速干膠作為浸滲材料，從而可消除 熱應(yīng)力導(dǎo)致的線材剝離，能夠防止性能的降低(例如參照專利文獻(xiàn)1)。
[0005] 另外，作為其它例示，提出了下述超導(dǎo)線圈，其通過纏繞帶狀的線圈線材和絕緣材 料而構(gòu)成，在帶狀的絕緣材料的面內(nèi)的除寬度方向兩端部外的部分實(shí)施了釋放處理(例如 參照專利文獻(xiàn)2)。
[0006] 另外，作為其它例示，提出了下述超導(dǎo)線圈，其在存在于相鄰的超導(dǎo)線材間的絕緣 材料層的側(cè)面整個區(qū)域形成了釋放材料層(離形材層）（例如參照專利文獻(xiàn)3)。
[0007] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0008] 專利文獻(xiàn)
[0009] 專利文獻(xiàn)1:日本特開2013-55265號公報 [0010] 專利文獻(xiàn)2:日本特開2010-267822號公報 [0011] 專利文獻(xiàn)3:日本特開2011-198469號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012] 發(fā)明要解決的課題
[0013] 然而，在超導(dǎo)線圈中，由于浸滲后的冷卻時浸滲材料與超導(dǎo)線材的熱收縮率之差， 會在超導(dǎo)線材的內(nèi)部產(chǎn)生剝離力(作用于超導(dǎo)線材的厚度方向的應(yīng)力）。該剝離力對于位于 超導(dǎo)線圈的軸向兩端部的超導(dǎo)線材起到特別大的作用，因此剝離力在該兩端部與其以外的 區(qū)域存在很大差異。
[0014] 因此，在線圈的軸向端部，需要使浸滲材料與超導(dǎo)線材相比更容易剝離，并且為了 在這以外的區(qū)域使線圈整體牢固，需要使浸滲材料不容易剝離。
[0015] 但是，在專利文獻(xiàn)1中，只不過使用了一種速干膠，因此無法解決上述問題。
[0016] 另外，在專利文獻(xiàn)2中，由于在絕緣帶的除寬度方向端部外的區(qū)域?qū)嵤┝酸尫盘?理，因此無法解決上述問題。
[0017] 另外，在專利文獻(xiàn)3中，由于在絕緣材料層的側(cè)面整個區(qū)域形成了釋放材料層，因 此無法解決上述問題。
[0018] 因此，在上述的現(xiàn)有技術(shù)中，難以在防止線圈的軸向兩端部的超導(dǎo)線材的剝離的 同時，實(shí)現(xiàn)超導(dǎo)線圈整體的牢固固定和防止熱效率降低。
[0019] 本發(fā)明是鑒于上述課題而進(jìn)行的，其目的在于提供一種超導(dǎo)線圈，其在防止線圈 的軸向兩端部的超導(dǎo)線材的剝離的同時，可實(shí)現(xiàn)超導(dǎo)線圈整體的牢固固定和防止熱效率降 低。
[0020] 用于解決課題的方案
[0021] 為了解決上述課題，本發(fā)明涉及一種具備繞軸纏繞的超導(dǎo)線材的超導(dǎo)線圈，其特 征在于，在徑向相鄰的超導(dǎo)線材間，在上述超導(dǎo)線圈的軸向的兩端具有釋放材料層，在徑向 相鄰的超導(dǎo)線材間，在形成有上述釋放材料層的區(qū)域以外的區(qū)域具有樹脂層。
[0022] 作為本發(fā)明的一個方式，上述釋放材料層的上述軸向的長度優(yōu)選相對于上述超導(dǎo) 線材的上述軸向的長度為10%~50%。
[0023] 作為本發(fā)明的一個方式，優(yōu)選的是，在線圈的徑向，上述釋放材料層的上述軸向的 長度從內(nèi)側(cè)向外側(cè)越來越短。
[0024] 作為本發(fā)明的一個方式，上述釋放材料層優(yōu)選為氰基丙烯酸酯系粘接劑、石蠟、氟 系樹脂、潤滑脂、硅油中的至少一種。
[0025] 作為本發(fā)明的一個方式，上述釋放材料層優(yōu)選為具有粘著層的樹脂帶。
[0026] 作為本發(fā)明的一個方式，上述樹脂層優(yōu)選為熱固化性合成樹脂。
[0027] 作為本發(fā)明的一個方式，上述熱固化性合成樹脂優(yōu)選為環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、脲樹 月旨、三聚氰胺樹脂中的至少一種。
[0028] 作為本發(fā)明的一個方式，上述樹脂層優(yōu)選通過上述熱固化性合成樹脂的浸滲而形 成。
[0029] 發(fā)明的效果
[0030] 根據(jù)本發(fā)明，在防止線圈的軸向兩端部的超導(dǎo)線材的剝離的同時，可實(shí)現(xiàn)超導(dǎo)線 圈整體的牢固固定和防止熱效率降低。
【附圖說明】
[0031] 圖1是超導(dǎo)線圈的部分截面圖。
[0032] 圖2中，（a)是示出施加比超導(dǎo)線圈的徑向的超導(dǎo)線材的剝離強(qiáng)度更大的力的區(qū)域 的示意圖，（b)是說明超導(dǎo)線圈的徑向的截面的變化的示意圖。
[0033]圖3是示出超導(dǎo)線材的剝離強(qiáng)度與一端部的釋放材料層的長度相對于線圈軸向的 長度的比例的曲線圖。
[0034]圖4是由一層線圈構(gòu)成的超導(dǎo)線圈(單餅結(jié)構(gòu))的部分截面圖。
[0035]圖5是實(shí)施例1中的超導(dǎo)線圈的部分截面圖。
[0036]圖6是實(shí)施例2中的超導(dǎo)線圈的部分截面圖。
[0037]圖7是實(shí)施例3中的超導(dǎo)線圈的部分截面圖。
[0038]圖8是實(shí)施例4中的超導(dǎo)線圈的部分截面圖。
[0039] 圖9是比較例1中的超導(dǎo)線圈的部分截面圖。
[0040] 圖10是比較例2中的超導(dǎo)線圈的部分截面圖。
[0041] 圖11是比較例3中的超導(dǎo)線圈的部分截面圖。
[0042] 圖12是比較例4中的超導(dǎo)線圈的部分截面圖。
[0043] 圖13是比較例5中的超導(dǎo)線圈的部分截面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0044] 參照附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行說明。需要說明的是，以下所示的實(shí)施方 式僅為一個例示，可以在本發(fā)明的范圍內(nèi)采取各種實(shí)施方式。
[0045] <超導(dǎo)線圈>
[0046] 如圖1、圖2所示，超導(dǎo)線圈100是被稱為所謂的雙餅線圈的線圈，該超導(dǎo)線圈的結(jié) 構(gòu)為:被隔板50所隔開的兩層的線圈10、20在各線圈10、20的軸向進(jìn)行堆積。
[0047]在超導(dǎo)線圈100中，由兩個以上的層構(gòu)成的帶狀的超導(dǎo)線材1繞軸纏繞于圓筒狀的 芯材2上，在相鄰的超導(dǎo)線材1之間形成有釋放材料層3和樹脂層4。超導(dǎo)線圈100通過下述方 式制作:將超導(dǎo)線材1纏繞于由FRP等形成的芯材2上，在超導(dǎo)線材1向芯材2的纏繞工序時或 纏繞工序后，在相鄰的超導(dǎo)線材1間形成釋放材料層3和樹脂層4,由此來制作超導(dǎo)線圈100。 [0048]超導(dǎo)線材1為帶狀的超導(dǎo)線材，例如，隔著中間層將釔系的超導(dǎo)層層積于金屬基 板，在該超導(dǎo)層層積銀等保護(hù)層。
[0049](釋放材料層）
[0050] 釋放材料層3形成于纏繞于芯材2上的相鄰的超導(dǎo)線材1間。釋放材料層3從所纏繞 的超導(dǎo)線材1的軸向的各端部起、朝向與各端部相反的端部僅形成特定長度。具體地說，釋 放材料層3的一端部的線圈軸向的長度優(yōu)選相對于超導(dǎo)線材1的軸向的長度為5 %~25%， 艮P，兩端部的合計為10%~50%的范圍內(nèi)。
[0051] 圖3是使縱軸為單側(cè)的釋放材料層3的長度相對于線圈軸向的長度的比例、橫軸為 超導(dǎo)線材1的剝離強(qiáng)度進(jìn)行作圖而得到的曲線圖。更具體地說，在超導(dǎo)線材1全部被環(huán)氧樹 脂浸滲的狀態(tài)下，對線圈徑向（剝離方向）的應(yīng)力進(jìn)行分析，關(guān)于縱軸，計算出產(chǎn)生橫軸的剝 離強(qiáng)度以上的應(yīng)力的長度與線材的長度(6mm)的比例。通過在產(chǎn)生橫軸的剝離強(qiáng)度以上的 應(yīng)力的區(qū)域使用釋放材料，從而上述值為釋放材料的比例。如圖3所示，釋放材料層3的軸向 的長度相對于超導(dǎo)線材1的線圈軸向的長度的比例應(yīng)當(dāng)根據(jù)超導(dǎo)線材1的剝離強(qiáng)度而變化。
[0052] 此處，剝離強(qiáng)度是指達(dá)到下述邊界的應(yīng)力值，在該邊界，由于熱收縮導(dǎo)致的對超導(dǎo) 線材1自身所作用的應(yīng)力（剝離力），使超導(dǎo)線材1開始發(fā)生損壞(開始產(chǎn)生形成超導(dǎo)線材1的 層的剝離等損傷）。即，剝離強(qiáng)度為lOMPa的超導(dǎo)線材1是指對超導(dǎo)線材1自身作用lOMPa以上 的應(yīng)力時開始發(fā)生損壞的超導(dǎo)線材1。
[0053]需要說明的是，關(guān)于圖3的釋放材料層3的軸向的長度相對于超導(dǎo)線材1的線圈軸 向的長度的比例，在超導(dǎo)線材1的剝離強(qiáng)度為4MPa~20MPa的情況下是有效的。
[0054]如圖3所示，在使用超導(dǎo)線材1的剝離強(qiáng)度為3MPa以下的超導(dǎo)線材1制作線圈時，對 線材整體施加3MPa以上的應(yīng)力（剝離力），因此需要全部浸滲釋放材料層3。假設(shè)即便一部分 代替釋放材料層3而形成環(huán)氧樹脂的樹脂層4,則超導(dǎo)線材1發(fā)生剝離，作為可流至超導(dǎo)線材 1的電流的臨界值的臨界電流值Ic降低。
[0055]另外，在使用超導(dǎo)線材1的剝離強(qiáng)度為lOMPa左右的超導(dǎo)線材1制作線圈時，優(yōu)選的 是，以兩端部合在一起計，超導(dǎo)線材1的軸向的長度相對于線圈的軸向的長度的20%左右 (單側(cè)為10%左右)形成釋放材料層3。
[0056]另外，在使用超導(dǎo)線材1的剝離強(qiáng)度為20MPa左右的超導(dǎo)線材1制作線圈時，優(yōu)選的 是，以兩端部合在一起計，超導(dǎo)線材1的軸向的長度相對于線圈的軸向的長度的10%左右 (單側(cè)為5 %左右)形成釋放材料層3。
[0057]另外，在使用超導(dǎo)線材1的剝離強(qiáng)度為30MPa左右的超導(dǎo)線材1制作線圈時，由于超 導(dǎo)線材1的剝離強(qiáng)度相當(dāng)大，因而即便在線圈的軸向的長度的幾乎整個全域形成環(huán)氧樹脂 的樹脂層4,認(rèn)為也不會發(fā)生超導(dǎo)線材1的剝離。
[0058]因此，在相鄰的超導(dǎo)線材1間形成釋放材料層3的區(qū)域?qū)?yīng)于在超導(dǎo)線材1的層積 方向作用的應(yīng)力超過超導(dǎo)線材1的剝離強(qiáng)度的區(qū)域。
[0059 ]釋放材料層3由具有比超導(dǎo)線材1的剝離強(qiáng)度更小的剝離強(qiáng)度的材料形成。釋放材 料層3例如優(yōu)選為氰基丙烯酸酯系粘接劑、石蠟中的至少一種。
[0060] 另外，如圖2的(a)所示，接近超導(dǎo)線圈100的芯材2的內(nèi)側(cè)的端部與外側(cè)的端部相 比，施加于超導(dǎo)線材1的剝離力更大，因此如圖2的（b)所示，對于釋放材料層3來說，沿著超 導(dǎo)線圈100的徑向隨著從內(nèi)側(cè)向外側(cè)，釋放材料層3的線圈的軸向長度逐漸縮短(參照圖2的 (b)中從線圈內(nèi)側(cè)的A截面至線圈外側(cè)的C截面）。
[0061] (樹脂層）
[0062]樹脂層4在相鄰的超導(dǎo)線材1間在形成釋放材料層3的區(qū)域以外的區(qū)域形成。樹脂 層4由下述樹脂材料形成，該樹脂材料即便在施加有冷卻時樹脂與超導(dǎo)線材1的熱收縮率之 差所引起的應(yīng)力時也不發(fā)生剝離。
[0063] 樹脂層4例如為熱固化性合成樹脂，作為熱固化性樹脂，優(yōu)選為環(huán)氧樹脂、酚醛樹 月旨、脲樹脂、三聚氰胺樹脂中的至少一種。樹脂層4通過在芯材2的外周和超導(dǎo)線材1的側(cè)面 涂布液體的熱固化性樹脂并使其固化而形成，之后，釋放材料層3按照使釋放材料(例如石 蠟)浸滲未形成樹脂層4的部分的方式形成。通過該浸滲，釋放材料層3不僅形成于超導(dǎo)線材 1之間，還形成于超導(dǎo)線材1的整個表面。
[0064] 如上所述，若利用具有上述結(jié)構(gòu)的超導(dǎo)線圈100,則在超導(dǎo)線圈100的徑向相鄰的 超導(dǎo)線材1間，在超導(dǎo)線圈1〇〇的軸向的兩端部形成釋放材料層3,在形成有釋放材料層3的 區(qū)域以外的區(qū)域形成了樹脂層4,因而在通過樹脂層4維持線圈整體的強(qiáng)度的同時，僅在大 的熱應(yīng)力發(fā)生作用的部位形成釋放材料層3,由此可以提高線圈的冷卻效率。并且，通過線 圈的冷卻效率的提高，線圈因淬火而燒毀的可能性也降低，能夠使線圈的工作穩(wěn)定。
[0065] 另外，在線圈的徑向隨著從內(nèi)側(cè)向外側(cè)作用于超導(dǎo)線材1的兩端部的剝離力也減 小，因而在線圈的徑向隨著從內(nèi)側(cè)向外側(cè)若減小釋放材料層3的比例，則線圈可以被更多的 樹脂層4浸滲，因而對于線圈強(qiáng)度的提高有益。
[0066]需要說明的是，在上述實(shí)施方式中，以具有雙餅線圈結(jié)構(gòu)的超導(dǎo)線圈為例進(jìn)行了 說明，但在具有被稱為所謂單餅的結(jié)構(gòu)的超導(dǎo)線圈中，如圖4所示，只要在超導(dǎo)線材1的兩端 部分別形成釋放材料層3即可。
[0067] 實(shí)施例
[0068]下面對實(shí)施例進(jìn)行說明。
[0069](實(shí)施例1)
[0070] 如圖5所示，將纏繞有超導(dǎo)線材ll(SuperPower社：寬度6mm、厚度0· 1mm、臨界電流 值Icl70A)的線軸設(shè)置于繞線機(jī)的旋轉(zhuǎn)部，將超導(dǎo)線材11的端部固定于用于卷取的內(nèi)筒(菱 電化成:G10(FRP制造）、內(nèi)側(cè)半徑58mm、外側(cè)半徑60mm)。
[0071] 接著，對超導(dǎo)線材11施加 lkgf的張力，將超導(dǎo)線材11卷取成線圈狀(線圈內(nèi)側(cè)半徑 58mm、線圈外側(cè)半徑130mm、單餅型）。
[0072] 在將超導(dǎo)線材11卷取成線圈狀時，對于在從線軸至用于卷取的內(nèi)筒之間被展開的 超導(dǎo)線材11，按照從超導(dǎo)線材11中的線圈的軸向兩端部起相對于線圈的軸向的長度分別各 剩下15%的方式涂布液態(tài)的環(huán)氧樹脂，并且進(jìn)行纏繞，從而用環(huán)氧樹脂浸滲除線圈的軸向 兩端部外的線圈的軸向的長度的70%，形成了樹脂層41。環(huán)氧樹脂使用ECCOSEAL W-19M2。
[0073] 使用環(huán)氧樹脂浸滲了超導(dǎo)線材11的中心部的線圈在常溫下經(jīng)過16小時以上，從而 使環(huán)氧樹脂固化。
[0074] 將該線圈放入真空裝置中，對于前一工序中未浸滲的超導(dǎo)線材11的端部，用釋放 材料進(jìn)行真空浸滲，形成了釋放材料層31。釋放材料使用日本精錯株式會社的Paraffin Wax-135 〇
[0075] 使經(jīng)真空浸滲的線圈在常溫下經(jīng)過16小時以上，從而使釋放材料固化。
[0076]將該線圈放入低溫恒溫器中，通過使用了具有30K、50W的吸熱能力的傳導(dǎo)冷卻機(jī) 的傳導(dǎo)冷卻進(jìn)行冷卻，并通電。
[0077]如表1所示，評價基于以下3個評價項目來進(jìn)行。
[0078] (1)臨界電流值Ic
[0079]測定對線圈通電時的線圈的臨界電流值Ic。如表1所示，將線圈的臨界電流值Ic為 170A以上的情況評價為非常好(A)，將為130A以上且小于170A的情況評價為好(B)，將為 100A以上且小于130A的情況評價為差(C)，將小于100A的情況評價為非常差(D)。
[0080] (2)超導(dǎo)線材的損傷
[0081] 將線圈冷卻至30K后，再次恢復(fù)常溫，之后觀察形成了線圈的超導(dǎo)線材。如表1所 示，將不存在超導(dǎo)線材的剝離的情況評價為非常好(A)，將超導(dǎo)線材的線圈軸向的端部的剝 離為1mm以下的情況評價為好(B )，將超導(dǎo)線材的線圈軸向的端部的剝離大于1mm且為2mm以 下的情況評價為差(C)，將超導(dǎo)線材的線圈軸向的端部的剝離大于2_的情況評價為非常差 (D)〇
[0082] (3)線圈的溫度
[0083] 計測設(shè)置于線圈外周的電極的溫度，作為線圈溫度。如表1所示，將線圈的溫度為 30K以下的情況評價為非常好(A)，將高于30K且為35K以下的情況評價為好(B)，將高于35K 且為40K以下的情況評價為差(C)，將高于40K的情況評價為非常差(D)。
[0084] 將基于這些評價項目的結(jié)果示于表2。
[0085] 其結(jié)果，臨界電流值Ic為170A，未觀察到臨界電流值Ic的降低，評價為A。另外，將 線圈從低溫恒溫器中取出，在常溫下進(jìn)行確認(rèn)，結(jié)果釋放材料層31破碎，但未觀察到環(huán)氧樹 月旨(樹脂層41)和超導(dǎo)線材11的損傷，評價為A。另外，線圈被冷卻至30K，評價為A。
[0086] (實(shí)施例2)
[0087] 在實(shí)施例2中，與實(shí)施例1相比增加了樹脂層的比例。除此以外的超導(dǎo)線材、超導(dǎo)線 材的卷取條件與實(shí)施例1相同。
[0088] 具體地說，如圖6所示，在將超導(dǎo)線材12卷取成線圈狀時，對于在由線軸至用于卷 取的內(nèi)筒之間被展開的超導(dǎo)線材12,按照從超導(dǎo)線材12中的線圈的軸向兩端部起相對于線 圈的軸向的長度分別各剩下5%的方式涂布液態(tài)的環(huán)氧樹脂，并且進(jìn)行纏繞，從而用環(huán)氧樹 脂浸滲除線圈的軸向兩端部外的線圈的軸向的長度的90%，形成了樹脂層42。環(huán)氧樹脂使 用ECCOSEAL W-19M2。
[0089]使用環(huán)氧樹脂浸滲了超導(dǎo)線材12的中心部的線圈在常溫下經(jīng)過16小時以上，從而 使環(huán)氧樹脂固化。
[0090] 將該線圈放入真空裝置中，對于前一工序中未浸滲的超導(dǎo)線材12的端部，用釋放 材料進(jìn)行真空浸滲，形成了釋放材料層32。釋放材料使用日本精錯株式會社的Paraff in Wax-135〇
[0091] 使經(jīng)真空浸滲的線圈在常溫下經(jīng)過16小時以上，從而使釋放材料固化。
[0092] 將該線圈放入低溫恒溫器中，通過使用了具有30K、50W的吸熱能力的傳導(dǎo)冷卻機(jī) 的傳導(dǎo)冷卻進(jìn)行冷卻，并通電。
[0093]與實(shí)施例1同樣地進(jìn)行評價。將基于評價項目的結(jié)果示于表2。
[0094]其結(jié)果，臨界電流值Ic為165A，觀察到臨界電流值Ic的降低，評價為B。另外，將線 圈從低溫恒溫器中取出并在常溫下進(jìn)行確認(rèn)，其結(jié)果，在超導(dǎo)線材12的上部，環(huán)氧樹脂(樹 脂層42)和超導(dǎo)線材12以0.3_的寬度發(fā)生剝離，觀察到破損，評價為B。另外，線圈被冷卻至 29K，評價為A。
[0095](實(shí)施例3)
[0096] 在實(shí)施例3中，與實(shí)施例1相比減少了樹脂層的比例。除此以外的超導(dǎo)線材、超導(dǎo)線 材的卷取條件與實(shí)施例1相同。
[0097] 具體地說，如圖7所示，在將超導(dǎo)線材13卷取成線圈狀時，對于在由線軸至用于卷 取的內(nèi)筒之間被展開的超導(dǎo)線材13,按照從超導(dǎo)線材13中的線圈的軸向兩端部起相對于線 圈的軸向的長度分別各剩下25%的方式涂布液態(tài)的環(huán)氧樹脂，并且進(jìn)行纏繞，從而用環(huán)氧 樹脂浸滲除線圈的軸向兩端部外的線圈的軸向的長度的50%，形成了樹脂層43。環(huán)氧樹脂 使用ECCOSEAL W-19M2。
[0098] 使用環(huán)氧樹脂浸滲了超導(dǎo)線材13的中心部的線圈在常溫下經(jīng)過16小時以上，從而 使環(huán)氧樹脂固化。
[0099] 將該線圈放入真空裝置中，對于前一工序中未浸滲的超導(dǎo)線材13的端部，用釋放 材料進(jìn)行真空浸滲，形成了釋放材料層33。釋放材料使用日本精錯株式會社的Paraffin Wax-135 〇
[0100] 使經(jīng)真空浸滲的線圈在常溫下經(jīng)過16小時以上，從而使釋放材料固化。
[0101]將該線圈放入低溫恒溫器中，通過使用了具有30K、50W的吸熱能力的傳導(dǎo)冷卻機(jī) 的傳導(dǎo)冷卻進(jìn)行冷卻，并通電。
[0102] 與實(shí)施例1同樣地進(jìn)行評價。將基于評價項目的結(jié)果示于表2。
[0103] 其結(jié)果，臨界電流值Ic為160A，觀察到臨界電流值Ic的降低，評價為B。另外，將線 圈從低溫恒溫器中取出并在常溫下進(jìn)行確認(rèn)，其結(jié)果，在超導(dǎo)線材13的上部，環(huán)氧樹脂(樹 脂層43)和超導(dǎo)線材13以0.3_的寬度發(fā)生剝離，觀察到破損，評價為B。另外，線圈被冷卻至 33K，評價為B。
[0104] (實(shí)施例4)
[0105] 在實(shí)施例1~3中，釋放材料為液態(tài)，將線圈浸滲于液態(tài)的釋放材料中，但在實(shí)施例 4中，使用具有粘著層的氟樹脂帶來制作線圈。除了釋放材料以外，與實(shí)施例1同樣地使用。
[0106] 具體地說，如圖8所示，將纏繞有超導(dǎo)線材14的線軸設(shè)置于繞線機(jī)的旋轉(zhuǎn)部，將超 導(dǎo)線材14的端部固定于用于卷取的內(nèi)筒。接著，對超導(dǎo)線材14施加 lkgf的張力，將超導(dǎo)線材 14和氟樹脂帶34共同纏繞成線圈狀。關(guān)于氟樹脂帶34的共同纏繞，僅對于從超導(dǎo)線材14中 的線圈的軸向兩端部起相對于線圈的軸向的長度為15%的區(qū)域進(jìn)行。
[0107] 將該線圈放入真空裝置中，用環(huán)氧樹脂進(jìn)行真空浸滲，在剩余的部分形成了樹脂 層44。使從浸滲容器中取出的線圈在常溫下經(jīng)過16小時以上，從而使環(huán)氧樹脂固化。
[0108] 將該線圈放入低溫恒溫器中，通過使用了具有30K、50W的吸熱能力的傳導(dǎo)冷卻機(jī) 的傳導(dǎo)冷卻進(jìn)行冷卻，并通電。
[0109] 與實(shí)施例1同樣地進(jìn)行評價。將基于評價項目的結(jié)果示于表2。
[0110] 其結(jié)果，臨界電流值Ic為170A，未觀察到臨界電流值Ic的降低，評價為A。另外，將 線圈從低溫恒溫器中取出并在常溫下進(jìn)行確認(rèn)，其結(jié)果，在超導(dǎo)線材14的上部，氟樹脂帶34 破碎，但未觀察到環(huán)氧樹脂(樹脂層44)和超導(dǎo)線材14的損傷，評價為A。另外，線圈被冷卻至 30K，評價為A。
[0111] (比較例1)
[0112] 作為比較例1，僅用環(huán)氧樹脂進(jìn)行浸滲。即，在超導(dǎo)線材間僅形成樹脂層，未形成釋 放材料層。除此以外的超導(dǎo)線材、超導(dǎo)線材的卷取條件與實(shí)施例1相同。
[0113] 具體地說，如圖9所示，在將超導(dǎo)線材15卷取成線圈狀時，對于在由線軸至用于卷 取的內(nèi)筒之間被展開的超導(dǎo)線材15,一邊浸漬充分量的液態(tài)的環(huán)氧樹脂一邊纏繞，從而用 環(huán)氧樹脂浸滲線圈整體，形成了樹脂層45。環(huán)氧樹脂使用ECC0SEALW-19M2。
[0114] 使浸滲了環(huán)氧樹脂的線圈在常溫下經(jīng)過16小時以上，從而使環(huán)氧樹脂固化。將該 線圈放入低溫恒溫器中，通過使用了具有30K、50W的吸熱能力的傳導(dǎo)冷卻機(jī)的傳導(dǎo)冷卻進(jìn) 行冷卻，并通電。
[0115] 與實(shí)施例1同樣地進(jìn)行評價。將基于評價項目的結(jié)果示于表3。
[0116] 其結(jié)果，臨界電流值Ic為95A，臨界電流值Ic大幅降低，評價為D。另外，將線圈從低 溫恒溫器中取出并在常溫下進(jìn)行確認(rèn)，其結(jié)果，在超導(dǎo)線材15的上部，環(huán)氧樹脂(樹脂層45) 和超導(dǎo)線材15以2_的寬度發(fā)生剝離，觀察到破損，評價為C。另外，被冷卻至28K，評價為A。
[0117] (比較例2)
[0118]在比較例2中，與實(shí)施例1、2相比進(jìn)一步增加了樹脂層的比例。除此以外的超導(dǎo)線 材、超導(dǎo)線材的卷取條件與實(shí)施例1相同。
[0119] 具體地說，如圖10所示，在將超導(dǎo)線材16卷取成線圈狀時，對于在由線軸至用于卷 取的內(nèi)筒之間被展開的超導(dǎo)線材16,按照從超導(dǎo)線材16中的線圈的軸向兩端部起相對于線 圈的軸向的長度分別各剩下2.5%的方式涂布液態(tài)的環(huán)氧樹脂，并且進(jìn)行纏繞，從而用環(huán)氧 樹脂浸滲除線圈的軸向兩端部外的線圈的軸向的長度的95%，形成了樹脂層46。環(huán)氧樹脂 使用ECCOSEAL W-19M2。
[0120] 使用環(huán)氧樹脂浸滲了超導(dǎo)線材16的中心部的線圈在常溫下經(jīng)過16小時以上，從而 使環(huán)氧樹脂固化。
[0121] 將該線圈放入真空裝置中，對于前一工序中未浸滲的超導(dǎo)線材16的端部，用釋放 材料進(jìn)行真空浸滲，形成了釋放材料層36。釋放材料使用日本精錯株式會社的Paraf f in Wax-135〇
[0122] 使經(jīng)真空浸滲的線圈在常溫下經(jīng)過16小時以上，從而使釋放材料固化。
[0123] 將該線圈放入低溫恒溫器中，通過使用了具有30K、50W的吸熱能力的傳導(dǎo)冷卻機(jī) 的傳導(dǎo)冷卻進(jìn)行冷卻，并通電。
[0124] 與實(shí)施例1同樣地進(jìn)行評價。將基于評價項目的結(jié)果示于表3。
[0125] 其結(jié)果，臨界電流值Ic為110A，觀察到臨界電流值Ic的降低，評價為C。另外，將線 圈從低溫恒溫器中取出并在常溫下進(jìn)行確認(rèn)，其結(jié)果，在超導(dǎo)線材16的上部，環(huán)氧樹脂(樹 脂層46)和超導(dǎo)線材16以1.5_的寬度發(fā)生剝離，觀察到破損，評價為C。另外，線圈被冷卻至 28K，評價為A。
[0126] (比較例3)
[0127] 在比較例3中，與實(shí)施例1、3相比減少了樹脂層的比例。除此以外的超導(dǎo)線材、超導(dǎo) 線材的卷取條件與實(shí)施例1相同。
[0128] 具體地說，如圖11所示，在將超導(dǎo)線材17卷取成線圈狀時，對于在由線軸至用于卷 取的內(nèi)筒之間被展開的超導(dǎo)線材17,按照從超導(dǎo)線材17中的線圈的軸向兩端部起相對于線 圈的軸向的長度分別各剩下35%的方式涂布液態(tài)的環(huán)氧樹脂，并且進(jìn)行纏繞，從而用環(huán)氧 樹脂浸滲除線圈的軸向兩端部外的線圈的軸向的長度的30%，形成了樹脂層47。環(huán)氧樹脂 使用ECCOSEAL W-19M2。
[0129] 使用環(huán)氧樹脂浸滲了超導(dǎo)線材17的中心部的線圈在常溫下經(jīng)過16小時以上，從而 使環(huán)氧樹脂固化。
[0130] 將該線圈放入真空裝置中，對于前一工序中未浸滲的超導(dǎo)線材17的端部，用釋放 材料進(jìn)行真空浸滲，形成了釋放材料層37。釋放材料使用日本精錯株式會社的Paraffin Wax-135 〇
[0131] 使經(jīng)真空浸滲的線圈在常溫下經(jīng)過16小時以上，從而使釋放材料固化。
[0132] 將該線圈放入低溫恒溫器中，通過使用了具有30K、50W的吸熱能力的傳導(dǎo)冷卻機(jī) 的傳導(dǎo)冷卻進(jìn)行冷卻，并通電。
[0133] 與實(shí)施例1同樣地進(jìn)行評價。將基于評價項目的結(jié)果示于表3。
[0134] 其結(jié)果，臨界電流值Ic為155A，觀察到臨界電流值Ic的降低，評價為B。另外，將線 圈從低溫恒溫器中取出并在常溫下進(jìn)行確認(rèn)，其結(jié)果，在超導(dǎo)線材17的上部，環(huán)氧樹脂(樹 脂層47)和超導(dǎo)線材17以0.3mm的寬度發(fā)生剝離，觀察到破損，評價為B。另外，線圈僅被冷卻 至36K，評價為C。
[0135] (比較例4)
[0136] 在比較例4中，與實(shí)施例1、3相比減少了樹脂層的比例。除此以外的超導(dǎo)線材、超導(dǎo) 線材的卷取條件與實(shí)施例1相同。
[0137] 具體地說，如圖12所示，在將超導(dǎo)線材18卷取成線圈狀時，對于在由線軸至用于卷 取的內(nèi)筒之間被展開的超導(dǎo)線材18,按照從超導(dǎo)線材18中的線圈的軸向兩端部起相對于線 圈的軸向的長度分別各剩下45%的方式涂布液態(tài)的環(huán)氧樹脂，并且進(jìn)行纏繞，從而用環(huán)氧 樹脂浸滲除線圈的軸向兩端部外的線圈的軸向的長度的10%，形成了樹脂層48。環(huán)氧樹脂 使用ECCOSEAL W-19M2。
[0138] 使用環(huán)氧樹脂浸滲了超導(dǎo)線材18的中心部的線圈在常溫下經(jīng)過16小時以上，從而 使環(huán)氧樹脂固化。
[0139] 將該線圈放入真空裝置中，對于前一工序中未浸滲的超導(dǎo)線材18的端部，用釋放 材料進(jìn)行真空浸滲，形成了釋放材料層38。釋放材料使用日本精錯株式會社的Paraffin Wax-135〇
[0140] 使經(jīng)真空浸滲的線圈在常溫下經(jīng)過16小時以上，從而使釋放材料固化。
[0141] 將該線圈放入低溫恒溫器中，通過使用了具有30K、50W的吸熱能力的傳導(dǎo)冷卻機(jī) 的傳導(dǎo)冷卻進(jìn)行冷卻，并通電。
[0142] 與實(shí)施例1同樣地進(jìn)行評價。將基于評價項目的結(jié)果示于表2。
[0143] 其結(jié)果，臨界電流值Ic為152A，觀察到臨界電流值Ic的降低，評價為B。另外，將線 圈從低溫恒溫器中取出并在常溫下進(jìn)行確認(rèn)，其結(jié)果，釋放材料層38破碎，但未觀察到環(huán)氧 樹脂(樹脂層48)和超導(dǎo)線材18的損傷，評價為A。另外，線圈僅被冷卻至50K，評價為D。
[0144] (比較例5)
[0145] 作為比較例5,僅用石蠟進(jìn)行浸滲。即，僅在超導(dǎo)線材間形成釋放材料層39,未形成 樹脂層。除此以外的超導(dǎo)線材、超導(dǎo)線材的卷取條件與實(shí)施例1相同。
[0146] 具體地說，如圖13所示，將卷取的線圈從繞線機(jī)拆下，放入真空浸滲裝置中。使用 加熱至120°C而為液態(tài)的釋放材料，對線圈整體進(jìn)行真空浸滲。釋放材料使用日本精蠟株式 會社的Paraffin Wax-135。
[0147] 使浸滲了釋放材料的線圈中常溫下經(jīng)過16小時以上，從而使釋放材料固化。
[0148] 將該線圈放入低溫恒溫器中，通過使用了具有30K、50W的吸熱能力的傳導(dǎo)冷卻機(jī) 的傳導(dǎo)冷卻進(jìn)行冷卻，并通電。
[0149] 與實(shí)施例1同樣地進(jìn)行評價。將基于評價項目的結(jié)果示于表3。
[0150] 其結(jié)果，臨界電流值Ic為150A，臨界電流值Ic大幅降低，評價為B。另外，將線圈從 低溫恒溫器中取出并在常溫下進(jìn)行確認(rèn)，其結(jié)果，釋放材料層39破碎，但未觀察到超導(dǎo)線材 19的損傷，評價為A。另外，線圈僅被冷卻至41K，評價為D。據(jù)認(rèn)為，其原因在于，因裂紋的產(chǎn) 生，線圈的冷卻效率降低。
[0151] 【表1】

[0157] (評價結(jié)果）
[0158] 如表1~表3所示，通過在超導(dǎo)線材之間形成樹脂層和釋放材料層，與僅形成樹脂 層或釋放材料層的情況相比，可以制作更優(yōu)異的超導(dǎo)線圈。另外可知，根據(jù)超導(dǎo)線材的剝離 強(qiáng)度來調(diào)節(jié)釋放材料層與樹脂層的比例，從而可以不降低臨界電流值Ic，不使超導(dǎo)線材剝 離，而能夠制作冷卻效率優(yōu)異的超導(dǎo)線圈。另外可知，釋放材料層的比例越多，則臨界電流 的評價和超導(dǎo)線材的損傷的評價越好，但線圈的溫度的評價變差。但是可知，若釋放材料層 的比例過多，則線圈的溫度的評價變差，即使不存在超導(dǎo)線材的損傷，臨界電流的評價也稍 微變差。
[0159] 符號的說明
[0160] 1超導(dǎo)線材
[0161] 2 芯材
[0162] 3釋放材料層
[0163] 4樹脂層
[0164] 100超導(dǎo)線圈
【主權(quán)項】
1. 一種超導(dǎo)線圈，其為具備繞軸纏繞的超導(dǎo)線材的超導(dǎo)線圈，該超導(dǎo)線圈的特征在于， 在徑向相鄰的超導(dǎo)線材間，在所述超導(dǎo)線圈的軸向的兩端具有釋放材料層， 在徑向相鄰的超導(dǎo)線材間，在形成有所述釋放材料層的區(qū)域以外的區(qū)域具有樹脂層。2. 如權(quán)利要求1所述的超導(dǎo)線圈，其特征在于，所述釋放材料層的所述軸向的長度相對 于所述超導(dǎo)線材的所述軸向的長度為10%~50%。3. 如權(quán)利要求1或2所述的超導(dǎo)線圈，其特征在于，在線圈的徑向，所述釋放材料層的所 述軸向的長度從內(nèi)側(cè)向外側(cè)越來越短。4. 如權(quán)利要求1~3中任一項所述的超導(dǎo)線圈，其特征在于，所述釋放材料層為氰基丙 烯酸酯系粘接劑、石蠟、氟系樹脂、潤滑脂、硅油中的至少一種。5. 如權(quán)利要求1~4中任一項所述的超導(dǎo)線圈，其特征在于，所述釋放材料層為具有粘 著層的樹脂帶。6. 如權(quán)利要求1~5中任一項所述的超導(dǎo)線圈，其特征在于，所述樹脂層為熱固化性合 成樹脂。7. 如權(quán)利要求6所述的超導(dǎo)線圈，其特征在于，所述熱固化性合成樹脂為環(huán)氧樹脂、酚 醛樹脂、脲樹脂、三聚氰胺樹脂中的至少一種。8. 如權(quán)利要求6或7所述的超導(dǎo)線圈，其特征在于，所述樹脂層通過所述熱固化性合成 樹脂的浸滲而形成。
【文檔編號】H01B12/02GK105900191SQ201580004068
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2015年1月28日
【發(fā)明人】古川真
【申請人】古河電氣工業(yè)株式會社