JP2000277321A - 超電導コイル - Google Patents
超電導コイルInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】交流電流を流しても並列に結線された複数の超
電導線の電流分担が均一になるような超電導コイルを提
供する。 【解決手段】パンケーキコイルＰ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ
４，Ｐ５，Ｐ６の渡り部Ｔ１，Ｔ２で超電導線１，２，
３同士を半径方向に重ねる順番を変える転位が行われ、
超電導線１，２，３同士の半径方向に重なる順番がそれ
ぞれ異なるパンケーキコイルＰ１，Ｐ２，Ｐ３またはＰ
４，Ｐ５，Ｐ６が軸方向に順に積層されたパンケーキコ
イル群Ｇ１，Ｇ２より超電導コイルを構成する。
電導線の電流分担が均一になるような超電導コイルを提
供する。 【解決手段】パンケーキコイルＰ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ
４，Ｐ５，Ｐ６の渡り部Ｔ１，Ｔ２で超電導線１，２，
３同士を半径方向に重ねる順番を変える転位が行われ、
超電導線１，２，３同士の半径方向に重なる順番がそれ
ぞれ異なるパンケーキコイルＰ１，Ｐ２，Ｐ３またはＰ
４，Ｐ５，Ｐ６が軸方向に順に積層されたパンケーキコ
イル群Ｇ１，Ｇ２より超電導コイルを構成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、エネルギー貯蔵
用や磁場応用などに用いられる高速で励磁や消磁を行う
超電導コイルに関し、特に、並列に結線された複数の超
電導線の電流分担が均一な超電導コイルに関する。
用や磁場応用などに用いられる高速で励磁や消磁を行う
超電導コイルに関し、特に、並列に結線された複数の超
電導線の電流分担が均一な超電導コイルに関する。
【０００２】
【従来の技術】図２は、従来の超電導コイルの構成を示
す片側断面図である。並列に結線された３本の超電導線
１，２，３が半径方向（図２の左右方向）に重ねられ、
図２の左側を中心軸にして円板状に巻回されたパンケー
キコイルｐ１，ｐ２，ｐ３，ｐ４，ｐ５，ｐ６が軸方向
（図２の上下方向）に６層積層されている。第１層目の
パンケーキコイルｐ１の超電導線１，２，３は，超電導
コイルの外部接続用の端子Ｕから外径側を巻き始めとし
て内径側へ巻回され、第２層目のパンケーキコイルｐ２
の超電導線１，２，３は内径側を巻き始めとして外径側
へ巻回されている。また、第２層目のパンケーキコイル
ｐ２の巻き始めと、第１層目のパンケーキコイルｐ１の
巻き終わりとは軸方向に渡された渡り部ｔ１を介して接
続されている。以下、奇数層目のパンケーキコイルｐ
３，ｐ５の超電導線１，２，３は外径側を巻き始めとし
て内径側へ巻回され、奇数層目のパンケーキコイルｐ
３，ｐ５の巻き始めと、前層のパンケーキコイルｐ２，
ｐ４の巻き終わりとはそれぞれ軸方向に渡された渡り部
ｔ２を介して接続されている。また、偶数層目のパンケ
ーキコイルｐ４，ｐ６の超電導線１，２，３は内径側を
巻き始めとして外径側へ巻回され、偶数層目のパンケー
キコイルｐ４，ｐ６の巻き始めと、前層のパンケーキコ
イルｐ３，ｐ５の巻き終わりとはそれぞれ軸方向に渡さ
れた渡り部ｔ１を介して接続されている。第６層目のパ
ンケーキコイルｐ６の巻き終わりは超電導コイルの外部
接続用のもう１つの端子ｕに接続されている。
す片側断面図である。並列に結線された３本の超電導線
１，２，３が半径方向（図２の左右方向）に重ねられ、
図２の左側を中心軸にして円板状に巻回されたパンケー
キコイルｐ１，ｐ２，ｐ３，ｐ４，ｐ５，ｐ６が軸方向
（図２の上下方向）に６層積層されている。第１層目の
パンケーキコイルｐ１の超電導線１，２，３は，超電導
コイルの外部接続用の端子Ｕから外径側を巻き始めとし
て内径側へ巻回され、第２層目のパンケーキコイルｐ２
の超電導線１，２，３は内径側を巻き始めとして外径側
へ巻回されている。また、第２層目のパンケーキコイル
ｐ２の巻き始めと、第１層目のパンケーキコイルｐ１の
巻き終わりとは軸方向に渡された渡り部ｔ１を介して接
続されている。以下、奇数層目のパンケーキコイルｐ
３，ｐ５の超電導線１，２，３は外径側を巻き始めとし
て内径側へ巻回され、奇数層目のパンケーキコイルｐ
３，ｐ５の巻き始めと、前層のパンケーキコイルｐ２，
ｐ４の巻き終わりとはそれぞれ軸方向に渡された渡り部
ｔ２を介して接続されている。また、偶数層目のパンケ
ーキコイルｐ４，ｐ６の超電導線１，２，３は内径側を
巻き始めとして外径側へ巻回され、偶数層目のパンケー
キコイルｐ４，ｐ６の巻き始めと、前層のパンケーキコ
イルｐ３，ｐ５の巻き終わりとはそれぞれ軸方向に渡さ
れた渡り部ｔ１を介して接続されている。第６層目のパ
ンケーキコイルｐ６の巻き終わりは超電導コイルの外部
接続用のもう１つの端子ｕに接続されている。
【０００３】図２において、端子Ｕ，ｕから各超電導線
１，２，３に電流が並列に流され、周囲に磁場が形成さ
れる。なお、図２の従来例は、半径方向に重ねて巻回さ
れた超電導線の並列本数ｎが３本の場合であるが、この
並列本数ｎは、一般的には２本以上の複数になる場合が
あり、ｎが４本であったり、６本であったりする。ま
た、パンケーキコイルの積層数Ｎも、一般的には２層以
上の複数になる場合がある。
１，２，３に電流が並列に流され、周囲に磁場が形成さ
れる。なお、図２の従来例は、半径方向に重ねて巻回さ
れた超電導線の並列本数ｎが３本の場合であるが、この
並列本数ｎは、一般的には２本以上の複数になる場合が
あり、ｎが４本であったり、６本であったりする。ま
た、パンケーキコイルの積層数Ｎも、一般的には２層以
上の複数になる場合がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
たような従来の超電導コイルを交流機器に適用した場
合、半径方向に重ねて巻回された複数の超電導線の電流
分担が均一にならないという問題があった。
たような従来の超電導コイルを交流機器に適用した場
合、半径方向に重ねて巻回された複数の超電導線の電流
分担が均一にならないという問題があった。
【０００５】すなわち、磁場応用の対象が核磁気共鳴型
の断層画像撮影装置（ＭＲＩ）やリニアモータなどの超
電導コイルはその超電導線に流される電流が直流であっ
たので、パンケーキコイルにおける各超電導線の電流分
担が均一にならないということはなかった。しかし、最
近は、超電導コイルをエネルギー貯蔵用や変圧器用など
の交流機器に適用させるための開発がなされるようにな
ってきた。図２の超電導コイルに交流電流を流すと、超
電導線１，２，３は、その巻回半径が互いに異なるので
インダクタンスが違って来る。超電導線１の巻回半径が
最も小さく、超電導線３の巻回半径が最も大きい。その
ために、超電導線１，２，３に流れる電流値が異なって
来る。この電流の不平衡分が循環電流となって超電導コ
イルに流れると、偏流に伴う交流損失が増大したり、臨
界電流値を超えて超電導状態から常電導状態に転移し易
くなり、所定の性能が発揮されない可能性がある。
の断層画像撮影装置（ＭＲＩ）やリニアモータなどの超
電導コイルはその超電導線に流される電流が直流であっ
たので、パンケーキコイルにおける各超電導線の電流分
担が均一にならないということはなかった。しかし、最
近は、超電導コイルをエネルギー貯蔵用や変圧器用など
の交流機器に適用させるための開発がなされるようにな
ってきた。図２の超電導コイルに交流電流を流すと、超
電導線１，２，３は、その巻回半径が互いに異なるので
インダクタンスが違って来る。超電導線１の巻回半径が
最も小さく、超電導線３の巻回半径が最も大きい。その
ために、超電導線１，２，３に流れる電流値が異なって
来る。この電流の不平衡分が循環電流となって超電導コ
イルに流れると、偏流に伴う交流損失が増大したり、臨
界電流値を超えて超電導状態から常電導状態に転移し易
くなり、所定の性能が発揮されない可能性がある。
【０００６】上述のような、交流機器に適用される超電
導コイルにおける各超電導線の電流分担の不平衡を改善
するためには各超電導線のインダクタンスを均一化する
ことが必要であり、ソレノイド形の超電導コイルでは，
各超電導線のインダクタンスを均一化するために超電導
線を転位させる技術が従来より知られている。
導コイルにおける各超電導線の電流分担の不平衡を改善
するためには各超電導線のインダクタンスを均一化する
ことが必要であり、ソレノイド形の超電導コイルでは，
各超電導線のインダクタンスを均一化するために超電導
線を転位させる技術が従来より知られている。
【０００７】しかしながら、パンケーキ形の超電導コイ
ルでは、各超電導線の電流分担の不平衡を改善するため
に各超電導線のインダクタンスを均一化すること、およ
び、このインダクタンスの均一化を実現するための具体
的な構成は従来検討されていなかった。この発明の目的
は、交流電流を流しても並列に結線された複数の超電導
線の電流分担が均一になるような超電導コイルを提供す
ることにある。
ルでは、各超電導線の電流分担の不平衡を改善するため
に各超電導線のインダクタンスを均一化すること、およ
び、このインダクタンスの均一化を実現するための具体
的な構成は従来検討されていなかった。この発明の目的
は、交流電流を流しても並列に結線された複数の超電導
線の電流分担が均一になるような超電導コイルを提供す
ることにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明によれば、並列に結線された複数本の超電
導線が半径方向に重ねられ円板状に巻回されたパンケー
キコイルが軸方向に複数層積層され、第１層目のパンケ
ーキコイルの超電導線は外径側を巻き始めとして内径側
へ巻回され、第２層目のパンケーキコイルの超電導線は
内径側を巻き始めとして外径側へ巻回されるとともに、
第２層目のパンケーキコイルの巻き始めと、第１層目の
パンケーキコイルの巻き終わりとはそれぞれ軸方向に渡
された渡り部を介して接続され、以下、奇数層目のパン
ケーキコイルの超電導線は外径側を巻き始めとして内径
側へ巻回され、前記奇数層目のパンケーキコイルの巻き
始めと、前層のパンケーキコイルの巻き終わりとはそれ
ぞれ軸方向に渡された渡り部を介して接続され、偶数層
目のパンケーキコイルの超電導線は内径側を巻き始めと
して外径側へ巻回され、前記偶数層目のパンケーキコイ
ルの巻き始めと、前層のパンケーキコイルの巻き終わり
とはそれぞれ軸方向に渡された渡り部を介して接続され
てなる超電導コイルにおいて、前記各超電導線の自己お
よび相互インダクタンスが均一になるように前記渡り部
で超電導線同士を半径方向に重ねる順番を変える転位が
行われるようにするとよい。それによって、各超電導線
の自己および相互インダクタンスが均一化され、並列に
結線された各超電導線に流れる電流の分担が均一にな
る。
に、この発明によれば、並列に結線された複数本の超電
導線が半径方向に重ねられ円板状に巻回されたパンケー
キコイルが軸方向に複数層積層され、第１層目のパンケ
ーキコイルの超電導線は外径側を巻き始めとして内径側
へ巻回され、第２層目のパンケーキコイルの超電導線は
内径側を巻き始めとして外径側へ巻回されるとともに、
第２層目のパンケーキコイルの巻き始めと、第１層目の
パンケーキコイルの巻き終わりとはそれぞれ軸方向に渡
された渡り部を介して接続され、以下、奇数層目のパン
ケーキコイルの超電導線は外径側を巻き始めとして内径
側へ巻回され、前記奇数層目のパンケーキコイルの巻き
始めと、前層のパンケーキコイルの巻き終わりとはそれ
ぞれ軸方向に渡された渡り部を介して接続され、偶数層
目のパンケーキコイルの超電導線は内径側を巻き始めと
して外径側へ巻回され、前記偶数層目のパンケーキコイ
ルの巻き始めと、前層のパンケーキコイルの巻き終わり
とはそれぞれ軸方向に渡された渡り部を介して接続され
てなる超電導コイルにおいて、前記各超電導線の自己お
よび相互インダクタンスが均一になるように前記渡り部
で超電導線同士を半径方向に重ねる順番を変える転位が
行われるようにするとよい。それによって、各超電導線
の自己および相互インダクタンスが均一化され、並列に
結線された各超電導線に流れる電流の分担が均一にな
る。
【０００９】また、かかる構成において、超電導線同士
の半径方向に重なる順番がそれぞれ異なるパンケーキコ
イルが超電導線の並列本数と同じ層数だけ軸方向に順に
積層されたパンケーキコイル群より超電導コイルを構成
するようにするとよい。それによって、各超電導線間の
相互インダクタンスがより均一化され、並列に結線され
た各超電導線に流れる電流の分担がより均一になる。
の半径方向に重なる順番がそれぞれ異なるパンケーキコ
イルが超電導線の並列本数と同じ層数だけ軸方向に順に
積層されたパンケーキコイル群より超電導コイルを構成
するようにするとよい。それによって、各超電導線間の
相互インダクタンスがより均一化され、並列に結線され
た各超電導線に流れる電流の分担がより均一になる。
【００１０】また、かかる構成において、前記パンケー
キコイルの積層数が超電導線の並列本数の２倍の整数倍
であるようにしてもよい。それによって、各超電導線間
の相互インダクタンスがより均一化され、並列に結線さ
れた各超電導線に流れる電流の分担がより均一になる。
また、このような構成とすることによって、超電導線の
並列本数が奇数の場合でも、第１層目のパンケーキコイ
ルの巻き始めと、最終層目のパンケーキコイルの巻き終
わりとがいずれも超電導コイルの外径側に位置するよう
になる。
キコイルの積層数が超電導線の並列本数の２倍の整数倍
であるようにしてもよい。それによって、各超電導線間
の相互インダクタンスがより均一化され、並列に結線さ
れた各超電導線に流れる電流の分担がより均一になる。
また、このような構成とすることによって、超電導線の
並列本数が奇数の場合でも、第１層目のパンケーキコイ
ルの巻き始めと、最終層目のパンケーキコイルの巻き終
わりとがいずれも超電導コイルの外径側に位置するよう
になる。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、この発明を実施例に基づい
て説明する。図１は、この発明の実施例にかかる超電導
コイルの構成を示す片側断面図である。並列に結線され
た３本の超電導線１，２，３が半径方向（図１の左右方
向）に重ねられ、図１の左側を中心軸にして円板状に巻
回されたパンケーキコイルＰ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ
５，Ｐ６が軸方向（図１の上下方向）に６層積層されて
いる。第１層目のパンケーキコイルＰ１の超電導線１，
２，３は，超電導コイルの外部接続用の端子Ｕから外径
側を巻き始めとして内径側へ巻回され、第２層目のパン
ケーキコイルＰ２の超電導線１，２，３は内径側を巻き
始めとして外径側へ巻回されている。また、第２層目の
パンケーキコイルＰ２の巻き始めと、第１層目のパンケ
ーキコイルＰ１の巻き終わりとは軸方向に渡された渡り
部Ｔ１を介して接続されている。以下、奇数層目のパン
ケーキコイルＰ３，Ｐ５の超電導線１，２，３は外径側
を巻き始めとして内径側へ巻回され、奇数層目のパンケ
ーキコイルＰ３，Ｐ５の巻き始めと、前層のパンケーキ
コイルＰ２，Ｐ４の巻き終わりとはそれぞれ軸方向に渡
された渡り部Ｔ２を介して接続されている。また、偶数
層目のパンケーキコイルＰ４，Ｐ６の超電導線１，２，
３は内径側を巻き始めとして外径側へ巻回され、偶数層
目のパンケーキコイルＰ４，Ｐ６の巻き始めと、前層の
パンケーキコイルＰ３，Ｐ５の巻き終わりとはそれぞれ
軸方向に渡された渡り部Ｔ１を介して接続されている。
第６層目のパンケーキコイルＰ６の巻き終わりが超電導
コイルの外部接続用のもう１つの端子ｕに接続されてい
る。
て説明する。図１は、この発明の実施例にかかる超電導
コイルの構成を示す片側断面図である。並列に結線され
た３本の超電導線１，２，３が半径方向（図１の左右方
向）に重ねられ、図１の左側を中心軸にして円板状に巻
回されたパンケーキコイルＰ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ
５，Ｐ６が軸方向（図１の上下方向）に６層積層されて
いる。第１層目のパンケーキコイルＰ１の超電導線１，
２，３は，超電導コイルの外部接続用の端子Ｕから外径
側を巻き始めとして内径側へ巻回され、第２層目のパン
ケーキコイルＰ２の超電導線１，２，３は内径側を巻き
始めとして外径側へ巻回されている。また、第２層目の
パンケーキコイルＰ２の巻き始めと、第１層目のパンケ
ーキコイルＰ１の巻き終わりとは軸方向に渡された渡り
部Ｔ１を介して接続されている。以下、奇数層目のパン
ケーキコイルＰ３，Ｐ５の超電導線１，２，３は外径側
を巻き始めとして内径側へ巻回され、奇数層目のパンケ
ーキコイルＰ３，Ｐ５の巻き始めと、前層のパンケーキ
コイルＰ２，Ｐ４の巻き終わりとはそれぞれ軸方向に渡
された渡り部Ｔ２を介して接続されている。また、偶数
層目のパンケーキコイルＰ４，Ｐ６の超電導線１，２，
３は内径側を巻き始めとして外径側へ巻回され、偶数層
目のパンケーキコイルＰ４，Ｐ６の巻き始めと、前層の
パンケーキコイルＰ３，Ｐ５の巻き終わりとはそれぞれ
軸方向に渡された渡り部Ｔ１を介して接続されている。
第６層目のパンケーキコイルＰ６の巻き終わりが超電導
コイルの外部接続用のもう１つの端子ｕに接続されてい
る。
【００１２】また、図１の渡り部Ｔ１，Ｔ２は、各パン
ケーキコイルの端部で超電導線１，２，３を転位させ、
超電導線１，２，３同士の半径方向に重なる順番が変わ
るように形成されている。すなわち、パンケーキコイル
Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３は、超電導線１，２，３同士が半径方
向に重なる順番がそれぞれ異なる。超電導線１，２，３
が半径方向に重なる順番の異なるパンケーキコイルを順
に積層させたものを１つのパンケーキコイル群とする
と、パンケーキコイルＰ１，Ｐ２，Ｐ３が１つのパンケ
ーキコイル群Ｇ１を形成し、パンケーキコイルＰ４，Ｐ
５，Ｐ６がもう一つのパンケーキコイル群Ｇ２を形成し
ている。ただし、パンケーキコイル群Ｇ１とＧ２とは、
互いに同じ構成になっている。
ケーキコイルの端部で超電導線１，２，３を転位させ、
超電導線１，２，３同士の半径方向に重なる順番が変わ
るように形成されている。すなわち、パンケーキコイル
Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３は、超電導線１，２，３同士が半径方
向に重なる順番がそれぞれ異なる。超電導線１，２，３
が半径方向に重なる順番の異なるパンケーキコイルを順
に積層させたものを１つのパンケーキコイル群とする
と、パンケーキコイルＰ１，Ｐ２，Ｐ３が１つのパンケ
ーキコイル群Ｇ１を形成し、パンケーキコイルＰ４，Ｐ
５，Ｐ６がもう一つのパンケーキコイル群Ｇ２を形成し
ている。ただし、パンケーキコイル群Ｇ１とＧ２とは、
互いに同じ構成になっている。
【００１３】図１のパンケーキコイル群Ｇ１において、
超電導線３の巻回半径は、パンケーキコイルＰ１では最
も大きいが、パンケーキコイルＰ２では最も小さく、パ
ンケーキコイルＰ３では他の超電導線１，２の中間であ
る。また、超電導線２の巻回半径は、パンケーキコイル
Ｐ１では他の超電導線１，２の中間であるが、パンケー
キコイルＰ２では最も大きく、パンケーキコイルＰ３で
は最も小さい。さらに、超電導線１の巻回半径は、パン
ケーキコイルＰ１では最も小さいが、パンケーキコイル
Ｐ２では他の超電導線１，２の中間であり、パンケーキ
コイルＰ３では最も大きい。したがって、パンケーキコ
イル群Ｇ１内では、平均的な巻回半径が超電導線１，
２，３で同じになるとともに、各超電導線相互間の相対
的位置関係も超電導線１，２，３で同等なものとなるの
で、超電導線１，２，３の自己および相互インダクタン
スが均一化され、各超電導線１，２，３に流れる電流の
分担が均一になる。また、パンケーキコイル群Ｇ２にお
いても同様であり、パンケーキコイル群Ｇ２内の超電導
線１，２，３の自己および相互インダクタンスが均一化
され、各超電導線１，２，３に流れる電流の分担が均一
になる。したがって、超電導コイル全体として、超電導
線１，２，３に流れる電流の分担が均一になり、超電導
コイル内に循環電流の流れることがなくなり、偏流に伴
う交流損失を低減させることができる。また、臨界電流
値を超えて超電導状態から常電導状態に転移し難くな
り、安定して高速で励磁・消磁を行うことができるよう
になる。
超電導線３の巻回半径は、パンケーキコイルＰ１では最
も大きいが、パンケーキコイルＰ２では最も小さく、パ
ンケーキコイルＰ３では他の超電導線１，２の中間であ
る。また、超電導線２の巻回半径は、パンケーキコイル
Ｐ１では他の超電導線１，２の中間であるが、パンケー
キコイルＰ２では最も大きく、パンケーキコイルＰ３で
は最も小さい。さらに、超電導線１の巻回半径は、パン
ケーキコイルＰ１では最も小さいが、パンケーキコイル
Ｐ２では他の超電導線１，２の中間であり、パンケーキ
コイルＰ３では最も大きい。したがって、パンケーキコ
イル群Ｇ１内では、平均的な巻回半径が超電導線１，
２，３で同じになるとともに、各超電導線相互間の相対
的位置関係も超電導線１，２，３で同等なものとなるの
で、超電導線１，２，３の自己および相互インダクタン
スが均一化され、各超電導線１，２，３に流れる電流の
分担が均一になる。また、パンケーキコイル群Ｇ２にお
いても同様であり、パンケーキコイル群Ｇ２内の超電導
線１，２，３の自己および相互インダクタンスが均一化
され、各超電導線１，２，３に流れる電流の分担が均一
になる。したがって、超電導コイル全体として、超電導
線１，２，３に流れる電流の分担が均一になり、超電導
コイル内に循環電流の流れることがなくなり、偏流に伴
う交流損失を低減させることができる。また、臨界電流
値を超えて超電導状態から常電導状態に転移し難くな
り、安定して高速で励磁・消磁を行うことができるよう
になる。
【００１４】なお、図１における超電導コイルについ
て、各超電導線１，２，３に流れる電流の分流比を計算
すると、それぞれ０．３４１、０．３３４、０．３２５
となり、電流が殆ど均一に分担して流れることが証明さ
れた。また、一般的に、超電導コイルにおけるパンケー
キコイルの積層数Ｎは、超電導線の並列本数ｎの２倍の
整数倍にするとよい。図１における超電導コイルの超電
導線の並列本数ｎは３本であり、パンケーキコイルの積
層数Ｎは、ｎ＝３の２倍の整数１倍である６になってい
る。そのために、パンケーキコイルＰ１の巻き始めと、
パンケーキコイルＰ６の巻き終わりとがいずれも超電導
コイルの外径側に来るので、そこから超電導コイルの端
子Ｕ，ｕを引き出すことが出来る。それによって、端子
Ｕ，ｕからの図示されていない引出しリードの構成が簡
素化される。図１の場合、パンケーキコイルの積層数Ｎ
を３にしてパンケーキコイル群Ｇ１だけで構成しても、
超電導線１，２，３の自己および相互インダクタンスを
均一化することはできる。しかし、その場合、パンケー
キコイルＰ３の内径側から端子の引出しリードを引き出
す必要が生ずるので、引出しリードの構成が非常に複雑
になってしまう。そのために、一般的に、超電導コイル
におけるパンケーキコイルの積層数Ｎを超電導線の並列
本数ｎの２倍の整数倍にすれば、超電導線の並列本数ｎ
が奇数の場合でも、第１層目のパンケーキコイルの巻き
始めと、最終層であるＮ層目のパンケーキコイルの巻き
終わりとがいずれも超電導コイルの外径側に来るように
なり、引出しリードを容易に引き出すことができる。ま
た、このような構成とすることによって、各超電導線間
の相互インダクタンスがより均一化され、並列に結線さ
れた各超電導線に流れる電流の分担がより均一になる。
て、各超電導線１，２，３に流れる電流の分流比を計算
すると、それぞれ０．３４１、０．３３４、０．３２５
となり、電流が殆ど均一に分担して流れることが証明さ
れた。また、一般的に、超電導コイルにおけるパンケー
キコイルの積層数Ｎは、超電導線の並列本数ｎの２倍の
整数倍にするとよい。図１における超電導コイルの超電
導線の並列本数ｎは３本であり、パンケーキコイルの積
層数Ｎは、ｎ＝３の２倍の整数１倍である６になってい
る。そのために、パンケーキコイルＰ１の巻き始めと、
パンケーキコイルＰ６の巻き終わりとがいずれも超電導
コイルの外径側に来るので、そこから超電導コイルの端
子Ｕ，ｕを引き出すことが出来る。それによって、端子
Ｕ，ｕからの図示されていない引出しリードの構成が簡
素化される。図１の場合、パンケーキコイルの積層数Ｎ
を３にしてパンケーキコイル群Ｇ１だけで構成しても、
超電導線１，２，３の自己および相互インダクタンスを
均一化することはできる。しかし、その場合、パンケー
キコイルＰ３の内径側から端子の引出しリードを引き出
す必要が生ずるので、引出しリードの構成が非常に複雑
になってしまう。そのために、一般的に、超電導コイル
におけるパンケーキコイルの積層数Ｎを超電導線の並列
本数ｎの２倍の整数倍にすれば、超電導線の並列本数ｎ
が奇数の場合でも、第１層目のパンケーキコイルの巻き
始めと、最終層であるＮ層目のパンケーキコイルの巻き
終わりとがいずれも超電導コイルの外径側に来るように
なり、引出しリードを容易に引き出すことができる。ま
た、このような構成とすることによって、各超電導線間
の相互インダクタンスがより均一化され、並列に結線さ
れた各超電導線に流れる電流の分担がより均一になる。
【００１５】なお、図１は、超電導線の並列本数ｎが３
本の場合であるが、上述のことは、超電導線の並列本数
ｎが４本であっても、５本であっても同様である。超電
導線の並列本数ｎが４本の場合は、パンケーキコイルの
積層数Ｎを８や１６とするとよい。また、超電導線の並
列本数ｎが５本の場合は、パンケーキコイルの積層数Ｎ
を１０や２０とするとよい。超電導線の並列本数ｎが３
本の場合、図１の実施例の他にパンケーキコイルの積層
数Ｎを１２や２４としてもよいことは当然である。
本の場合であるが、上述のことは、超電導線の並列本数
ｎが４本であっても、５本であっても同様である。超電
導線の並列本数ｎが４本の場合は、パンケーキコイルの
積層数Ｎを８や１６とするとよい。また、超電導線の並
列本数ｎが５本の場合は、パンケーキコイルの積層数Ｎ
を１０や２０とするとよい。超電導線の並列本数ｎが３
本の場合、図１の実施例の他にパンケーキコイルの積層
数Ｎを１２や２４としてもよいことは当然である。
【００１６】また、上述の実施例では、超電導コイルに
おける第１層目のパンケーキコイルの超電導線が外径側
を巻き始めとして内径側へ巻回される構成について説明
したが、第１層目のパンケーキコイルの超電導線が内径
側を巻き始めとして外径側へ巻回される構成としてもよ
く、また、超電導コイルにおける第１層目のパンケーキ
コイルの巻き始めと最終層であるＮ層目のパンケーキコ
イルの巻き終わりとがいずれも超電導コイルの内径側に
位置する構成としてもよい。
おける第１層目のパンケーキコイルの超電導線が外径側
を巻き始めとして内径側へ巻回される構成について説明
したが、第１層目のパンケーキコイルの超電導線が内径
側を巻き始めとして外径側へ巻回される構成としてもよ
く、また、超電導コイルにおける第１層目のパンケーキ
コイルの巻き始めと最終層であるＮ層目のパンケーキコ
イルの巻き終わりとがいずれも超電導コイルの内径側に
位置する構成としてもよい。
【００１７】また、上述の実施例では、超電導コイルを
構成する各パンケーキコイル群毎のパンケーキコイルの
積層数が超電導線の並列本数と同じである構成について
説明したが、この発明の構成は、上記のような構成に限
定されるものではない。すなわち、各パンケーキコイル
群毎のパンケーキコイルの積層数が超電導線の並列本数
と異なる構成，例えば積層数が並列本数よりも多い構
成、あるいは、超電導コイル全体におけるパンケーキコ
イルの積層数が超電導線の並列本数の整数倍とは異なる
構成などであってもよく、並列に結線された各超電導線
の自己および相互インダクタンスが超電導コイル全体に
おいて均一になるように層間の渡り部での転位が行われ
るようにすればよい。
構成する各パンケーキコイル群毎のパンケーキコイルの
積層数が超電導線の並列本数と同じである構成について
説明したが、この発明の構成は、上記のような構成に限
定されるものではない。すなわち、各パンケーキコイル
群毎のパンケーキコイルの積層数が超電導線の並列本数
と異なる構成，例えば積層数が並列本数よりも多い構
成、あるいは、超電導コイル全体におけるパンケーキコ
イルの積層数が超電導線の並列本数の整数倍とは異なる
構成などであってもよく、並列に結線された各超電導線
の自己および相互インダクタンスが超電導コイル全体に
おいて均一になるように層間の渡り部での転位が行われ
るようにすればよい。
【００１８】また、図１に示される実施例の超電導コイ
ルでは、上述のように、並列結線された各超電導線１，
２，３の自己および相互インダクタンスが、パンケーキ
コイル群Ｇ１，Ｇ２毎に均一化される。このような、並
列結線された各超電導線の自己および相互インダクタン
スが各パンケーキコイル群毎に均一化される構成では、
超電導コイル全体を構成する際には、このパンケーキコ
イル群を積層していくだけで、容易に、並列結線された
各超電導線の自己および相互インダンタンスが超電導コ
イル全体として均一化された構成とすることができる。
ルでは、上述のように、並列結線された各超電導線１，
２，３の自己および相互インダクタンスが、パンケーキ
コイル群Ｇ１，Ｇ２毎に均一化される。このような、並
列結線された各超電導線の自己および相互インダクタン
スが各パンケーキコイル群毎に均一化される構成では、
超電導コイル全体を構成する際には、このパンケーキコ
イル群を積層していくだけで、容易に、並列結線された
各超電導線の自己および相互インダンタンスが超電導コ
イル全体として均一化された構成とすることができる。
【００１９】なお、このパンケーキコイル群を複数群積
層して超電導コイルを構成する場合の積層する群の数は
偶数とした方が、超電導コイル全体としての軸方向での
対称性をより容易に実現することができる。
層して超電導コイルを構成する場合の積層する群の数は
偶数とした方が、超電導コイル全体としての軸方向での
対称性をより容易に実現することができる。
【００２０】また、図１に示される実施例の超電導コイ
ルでは、積層される各パンケーキコイルＰ１，Ｐ２，Ｐ
３，Ｐ４，Ｐ５，Ｐ６の巻回数が全て同じである。この
ような，積層される各パンケーキコイルの巻回数が全て
同じである構成の超電導コイルでは、全てのパンケーキ
コイルの外径が超電導コイルの最大外径と同じになる。
これに対して、異なる巻回数のパンケーキコイルが積層
されてなる構成の超電導コイルでは、巻回数が最大のパ
ンケーキコイルの外径により超電導コイルの最大外径が
決まる。従って、超電導コイルの最大外径が同じ場合に
は、図１に示される実施例の超電導コイルのような，積
層される各パンケーキコイルの巻回数が全て同じである
構成の方が超電導コイル全体としての巻回数をより大き
くすることができるので、同じ大きさの磁場を形成する
のに必要な電流を、異なる巻回数のパンケーキコイルが
積層されてなる構成に比べてより小さくすることができ
る。
ルでは、積層される各パンケーキコイルＰ１，Ｐ２，Ｐ
３，Ｐ４，Ｐ５，Ｐ６の巻回数が全て同じである。この
ような，積層される各パンケーキコイルの巻回数が全て
同じである構成の超電導コイルでは、全てのパンケーキ
コイルの外径が超電導コイルの最大外径と同じになる。
これに対して、異なる巻回数のパンケーキコイルが積層
されてなる構成の超電導コイルでは、巻回数が最大のパ
ンケーキコイルの外径により超電導コイルの最大外径が
決まる。従って、超電導コイルの最大外径が同じ場合に
は、図１に示される実施例の超電導コイルのような，積
層される各パンケーキコイルの巻回数が全て同じである
構成の方が超電導コイル全体としての巻回数をより大き
くすることができるので、同じ大きさの磁場を形成する
のに必要な電流を、異なる巻回数のパンケーキコイルが
積層されてなる構成に比べてより小さくすることができ
る。
【００２１】また、図１に示される実施例の超電導コイ
ルは、積層される各パンケーキコイルの巻回数が全て同
じであるため、異なる巻回数のパンケーキコイルが積層
されてなる構成の超電導コイルに比べて、超電導コイル
の製作，すなわち，複数のパンケーキコイルを積層して
パンケーキコイル間を接続する作業がより容易となる。
ルは、積層される各パンケーキコイルの巻回数が全て同
じであるため、異なる巻回数のパンケーキコイルが積層
されてなる構成の超電導コイルに比べて、超電導コイル
の製作，すなわち，複数のパンケーキコイルを積層して
パンケーキコイル間を接続する作業がより容易となる。
【００２２】
【発明の効果】この発明は前述のように、各超電導線の
自己および相互インダクタンスが均一になるように渡り
部で超電導線同士を半径方向に重ねる順番を変える転位
が行われるようにすることによって、各超電導線に流れ
る電流の分担が均一になり、交流損失が低減するととも
に、臨界電流を超えて超電導状態から常電導状態に転移
し難くなり、安定して高速で励磁・消磁を行うことがで
きるようになる。
自己および相互インダクタンスが均一になるように渡り
部で超電導線同士を半径方向に重ねる順番を変える転位
が行われるようにすることによって、各超電導線に流れ
る電流の分担が均一になり、交流損失が低減するととも
に、臨界電流を超えて超電導状態から常電導状態に転移
し難くなり、安定して高速で励磁・消磁を行うことがで
きるようになる。
【００２３】また、かかる構成において、超電導線同士
の半径方向に重なる順番がそれぞれ異なるパンケーキコ
イルが超電導線の並列本数と同じ層数だけ軸方向に順に
積層されたパンケーキコイル群より超電導コイルを構成
するようにすることによって、各超電導線に流れる電流
の分担がより均一になる。
の半径方向に重なる順番がそれぞれ異なるパンケーキコ
イルが超電導線の並列本数と同じ層数だけ軸方向に順に
積層されたパンケーキコイル群より超電導コイルを構成
するようにすることによって、各超電導線に流れる電流
の分担がより均一になる。
【００２４】また、かかる構成において、パンケーキコ
イルの積層数が超電導線の並列本数の２倍の整数倍であ
るようにすることによって 各超電導線に流れる電流の
分担がより均一になるとともに、超電導線の並列本数が
奇数の場合でも超電導コイルの端子からの引出しリード
の構成を簡素化することができる。
イルの積層数が超電導線の並列本数の２倍の整数倍であ
るようにすることによって 各超電導線に流れる電流の
分担がより均一になるとともに、超電導線の並列本数が
奇数の場合でも超電導コイルの端子からの引出しリード
の構成を簡素化することができる。
【図１】この発明の実施例にかかる超電導コイルの構成
を示す片側断面図
を示す片側断面図
【図２】従来の超電導コイルの構成を示す片側断面図
１，２，３：超電導線、Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ
５，Ｐ６：パンケーキコイル、Ｔ１，Ｔ２：渡り部、Ｇ
１，Ｇ２：パンケーキコイル群、Ｕ，ｕ：端子、Ｎ：パ
ンケーキコイルの積層数、ｎ：超電導線の並列本数
５，Ｐ６：パンケーキコイル、Ｔ１，Ｔ２：渡り部、Ｇ
１，Ｇ２：パンケーキコイル群、Ｕ，ｕ：端子、Ｎ：パ
ンケーキコイルの積層数、ｎ：超電導線の並列本数
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 船木 和夫 福岡県福岡市東区みどりが丘１丁目１番７ 号 (72)発明者 岩熊 成卓 福岡県大野城市下大利団地26−402 (72)発明者 富岡 章 神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号 富士電機株式会社内 (72)発明者 坊野 敬昭 神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号 富士電機株式会社内 (72)発明者 今野 雅行 神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号 富士電機株式会社内
Claims (3)
- 【請求項１】並列に結線された複数本の超電導線が半径
方向に重ねられ円板状に巻回されたパンケーキコイルが
軸方向に複数層積層され、第１層目のパンケーキコイル
の超電導線は外径側を巻き始めとして内径側へ巻回さ
れ、第２層目のパンケーキコイルの超電導線は内径側を
巻き始めとして外径側へ巻回されるとともに、第２層目
のパンケーキコイルの巻き始めと、第１層目のパンケー
キコイルの巻き終わりとはそれぞれ軸方向に渡された渡
り部を介して接続され、以下、奇数層目のパンケーキコ
イルの超電導線は外径側を巻き始めとして内径側へ巻回
され、前記奇数層目のパンケーキコイルの巻き始めと、
前層のパンケーキコイルの巻き終わりとはそれぞれ軸方
向に渡された渡り部を介して接続され、偶数層目のパン
ケーキコイルの超電導線は内径側を巻き始めとして外径
側へ巻回され、前記偶数層目のパンケーキコイルの巻き
始めと、前層のパンケーキコイルの巻き終わりとはそれ
ぞれ軸方向に渡された渡り部を介して接続されてなる超
電導コイルにおいて、前記各超電導線の自己および相互
インダクタンスが均一になるように前記渡り部で超電導
線同士を半径方向に重ねる順番を変える転位が行われる
ことを特徴とする超電導コイル。 - 【請求項２】請求項１に記載の超電導コイルにおいて、
超電導線同士の半径方向に重なる順番がそれぞれ異なる
パンケーキコイルが超電導線の並列本数と同じ層数だけ
軸方向に順に積層されたパンケーキコイル群よりなるこ
とを特徴とする超電導コイル。 - 【請求項３】請求項１に記載の超電導コイルにおいて，
前記パンケーキコイルの積層数が超電導線の並列本数の
２倍の整数倍であることを特徴とする超電導コイル。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11078819A JP2000277321A (ja) | 1999-03-24 | 1999-03-24 | 超電導コイル |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11078819A JP2000277321A (ja) | 1999-03-24 | 1999-03-24 | 超電導コイル |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000277321A true JP2000277321A (ja) | 2000-10-06 |
Family
ID=13672456
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11078819A Pending JP2000277321A (ja) | 1999-03-24 | 1999-03-24 | 超電導コイル |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000277321A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002247754A (ja) * | 2001-02-16 | 2002-08-30 | Toshiba Corp | 限流装置 |
| JP2006093639A (ja) * | 2004-09-24 | 2006-04-06 | Hyosung Corp | 超伝導線材の転位方法 |
| GB2440645A (en) * | 2006-07-28 | 2008-02-06 | Bruker Biospin Gmbh | Superconducting magnetic field coil with parallel windings in at least one layer |
| JP2008166569A (ja) * | 2006-12-28 | 2008-07-17 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 超電導コイル、該超電導コイルの製造方法および超電導コイルを備えた超電導機器 |
| JP2010123622A (ja) * | 2008-11-17 | 2010-06-03 | Fuji Electric Systems Co Ltd | 超電導コイル |
| JP2010135702A (ja) * | 2008-12-08 | 2010-06-17 | Toshiba Corp | 超電導コイルおよび超電導コイル装置 |
| JP2010283029A (ja) * | 2009-06-02 | 2010-12-16 | Toshiba Corp | 超電導マグネット装置 |
| WO2013053392A1 (de) * | 2011-10-13 | 2013-04-18 | Leibniz-Institut Für Festkörper- Und Werkstoffforschung Dresden E.V. | Ybco-pancake-spulen mit reduzierten ac-verlusten |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60190159A (ja) * | 1984-03-12 | 1985-09-27 | Toshiba Corp | 超電導界磁コイルの製造方法 |
| JPH07142245A (ja) * | 1993-11-17 | 1995-06-02 | Mitsubishi Electric Corp | 高温超電導マグネット、その設計方法および運転方法、並びに高温超電導テープ材の製造方法 |
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| JPH10308306A (ja) * | 1997-05-08 | 1998-11-17 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 超電導コイル |
-
1999
- 1999-03-24 JP JP11078819A patent/JP2000277321A/ja active Pending
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| US7865221B2 (en) * | 2006-07-28 | 2011-01-04 | Bruker Biospin Gmbh | Magnetic field coil with superconducting capability and parallel wound wire sections in a layer |
| JP2008166569A (ja) * | 2006-12-28 | 2008-07-17 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 超電導コイル、該超電導コイルの製造方法および超電導コイルを備えた超電導機器 |
| JP2010123622A (ja) * | 2008-11-17 | 2010-06-03 | Fuji Electric Systems Co Ltd | 超電導コイル |
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