JPH0115122B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電気巻線用導体に係り、たとえば核融
合装置等の如く、高電圧大電流で使用され、中実
導体と冷却媒体を通す冷媒流路を有する中空導体
を接着して構成する電気巻線用導体に関する。

一般に、核融合装置等に使用されるコイルに
は、大電流を流して強磁場を発生することが要請
される。また、コイル絶縁物の限界使用温度上か
らも電流によるジユール損失熱は、コイル導体の
直接冷却により除去する必要がある。同時に、コ
イル導体には、コイル電流と高磁場に起因する電
磁力が作用し高い機械的応力が発生する。

通常、上記要請のために、コイル導体には大断
面導体が使用される。一方、冷媒流路を設けた大
断面長尺導体の製作は非常に困難な現状にあり、
大断面中実導体に冷却用の溝等を設けて、別々製
作した中空導体を中実導体の溝等に接着一体化し
て、大断面直冷コイル導体を構成するのが普通で
ある。高い機械的応力に耐えるコイル導体である
必要上、中実導体、中空導体とも冷間加工を加え
て、比例弾性限界を高めた導体材料を使用する。
従つて、中実導体と中空導体の接着一体化に当つ
ても、接着時の熱影響により導体が軟化し、比例
弾性限界が低下することが無い様にする必要があ
る。このことは、導体の接続部についても同様で
ある。

このようなことを考慮した、従来の電気巻線用
導体例を図を用いて説明する。

第１図は大断面中空導体１に使用したコイル導
体２の例を示す。導体３内に設けられた冷却媒体
流路４に冷却媒体を流してコイル導体２を直接冷
却し、絶縁層５により電気絶縁を保持する。第２
図に示した例は、中実導体６と中空導体７を冷間
加工を加えた銅材で構成し、半田層１３で一体化
した構造のコイル導体２を示す。中空導体６と中
空導体７の一体化に伴う熱影響による軟化（比例
弾性限界の低下を以下単に軟化と呼ぶ）を防止す
るため、半田は融点の低いものが使用され、半田
付時の加熱時間も必要最小限に抑えている。

第３図に示す例は、中実導体６に冷却溝１２を
設けた後銅溶接部８等で中実導体６同士を接続
し、中空導体７を冷却溝１２内に半田付して一体
化したコイル導体２を示す。銅溶接部８は銅材の
再結晶温度以上に溶接部の温度を上げる必要があ
るため熱影響により軟化する。一方、銅溶接部８
に作用する機械的応力σは、通常、銅溶接部８に
対して垂直応力となるため、軟化部の機械的特性
は、コイル全体の最高使用応力を決定する結果と
なる。このため、熱影響の及ぶ領域を可能な限り
狭くする各種の溶接法が開発されているが、溶接
施工上、溶接棒（溶着金属）には銅の他各種の元
素が添加されているのが普通で、銅溶接部８の電
気固有抵抗は、この添加不純物元素のため母材で
ある中実導体６の２倍以上となるのが普通であ
る。

第４図は導体の製造上の問題やコイルの分解、
組立上の要請等により、中実導体６と中空導体７
を同一の場所で最終的に接続する必要が生ずる場
合の接続例を示す。中実導体６の接続部は切欠か
れていて、中空導体７の接続作業空間を確保して
する銅溶接部８は第３図と同様に接続されてい
る。中空導体７も導体スリーブ９を介して銀ろう
１０によりろう付一体化されている。この場合、
中空導体７と導体スリーブ９との接続部にも母材
同様大きな機械的応力が生ずるので、この接続を
半田等の低融点、低強度材料で行うことはできな
い。同時にろう付時の温度も銅材の再結晶温度よ
り高く軟化が起るため、ろう付時に中実導体６や
銅溶接部８が軟化しない様、中実導体６には、中
空導体７の接続加熱用の空間を充分確保するため
の切欠部１１を設ける必要がある。このように、
従来のコイル導体の接続構造では、銅溶接部８の
固有抵抗増加すると同時に、この部分が中空導体
７の接続のため切欠かれて電流密度が増加し、直
接冷却ができなくなるため、通電時の接続部温度
が高くなつて絶縁物を熱的に劣化させる欠点があ
つた。

本発明は上述の点に鑑みなされたもので、その
目的とするところは、中実導体と中空導体を同一
場所で接続するものであつても、通電時に接続部
温度が高くなることなく、従つて、絶縁物が熱的
に劣化することのないようにした電気巻線用導体
を提供するにある。

本発明は複数の導体を冶金的接続してなる中実
導体と、該中実導体の接続部とほぼ同一位置で、
かつ、該接続部より適当距離はなした位置で導体
スリーブを介して接続されると共に、ほぼ中央部
に冷媒流路を有する中空導体の少なくとも接続部
分を、両者間に配置された熱伝導セグメントを介
して低融点合金で接続することにより、所期の目
的を達成するようになしたものである。

以下、図面の実施例に基づいて本発明を詳細に
説明する。尚、符号は従来と同一のものは同符号
を使用する。

第５図は本発明の電気巻線用導体の一実施例で
ある。本実施例でも中実導体６には中空導体７接
続用の切欠部１１が設けられ、中実導体６同志は
銅溶接部８で接続されている。中空導体７は中実
導体６の冷却溝１２に半田付により半田層１３で
固定接着され、中実導体６同志を接続により固定
した後、中空導体７を導体スリーブ９を介して銀
ろうによりろう付する。そして、本実施例では導
体スリーブ９と中実導体６の間に銅製の熱伝導セ
グメント１４を配置し、導体スリーブ９、中実導
体６より低融点な合金、例えば半田層１３を介し
て熱伝導セグメント１４を導体スリーブ９と中実
導体６の接続部近傍に固定接着させている。

このような本実施例の構成とすることにより、
銅溶接部８の固有抵抗増加や切欠部１１を設けた
ために生ずる電流密度増加、直接冷却不可能部の
長さ増加に起因する銅溶接部８での温度上昇増加
は、銅溶接部８で発生した熱が熱伝導セグメント
１４に熱伝導で伝えられ、さらに導体スリーブ９
を介して冷却媒体に伝えられて除熱されるため相
当に低く抑えられ、通電時に接続部温度は高くな
らず、絶縁物が熟的に劣化することはなくなる。

第６図に本発明の他の実施例を示す。該図に示
す実施例も中実導体６と導体スリーブ９との間に
熱伝導セグメント１４を配置し、半田層１３を介
して熱伝導セグメント１４を導体スリーブ９と中
実導体６の接続部近傍に固定接着しているが、本
実施例は中実導体６の接続部近付には切欠部を設
けないで、中空導体７の接続部分が略コ字形とな
るように形成し、その接続部分を中実導体６より
適当距離はなしている。このように構成して中空
導体７の接続作業空間を確保するようにしている
が、その効果は上述した実施例と全く同様であ
る。

なお、単に中空導体７のみを接続する必要が生
じた場合には、接続スペースを確保する上で中空
導体７を中実導体６より離す必要が生じ、中空導
体６の一部に直接冷却不可能な部分が生ずるが、
本実施例の如く、中空導体７と中実導体６を熱伝
導セグメント１４を介して固着一体化すると、直
接冷却が可能となるのでこの場合にも有益であ
る。

以上説明した本発明の電気巻線用導体によれ
ば、複数の導体を冶金的接続してなる中実導体
と、該中実導体の接続部とほぼ同一位置で、か
つ、該接続部より適当距離をはなした位置で導体
スリーブを介して接続されると共に、ほぼ中央部
に冷媒流路を有する中空導体の少なくとも接続部
分を、両者間に配置された熱伝導セグメントを介
して低融点合金で接続するようにしたものである
から、中実導体の冶金的接続部分で発生する熱
は、熱伝導セグメントを介して直接冷却されてい
る中空導体に伝導されるため、この部分の温度上
昇は抑えられ絶縁物が熱的に劣化することがなく
なる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図、及び第３図は一般的な電気巻
線用導体を示し、第１図は一部断面した斜視図、
第２図は断面図、第３図は斜視図、第４図は従来
の電気巻線用導体を一部断面して示す斜視図、第
５図は本発明の電気巻線用導体の一実施例を示す
斜視図、第６図は本発明の他の実施例を示す斜視
図である。 １……大断面中空導体、２……コイル導体、３
……導体、４……冷媒流路、５……絶縁層、６…
…中実導体、７……中空導体、８……銅溶接部、
９……導体スリーブ、１０……銀ろう部、１１…
…切欠部、１２……溝、１３……半田層、１４…
…熱伝導セグメント。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 複数の導体を冶金的接続してなる中実導体
   と、該中実導体の接続部とほぼ同一位置で、か
   つ、該接続部より適当距離はなした位置で導体ス
   リーブを介して接続されると共に、ほぼ中央部に
   冷却媒体を通す冷媒流路を有する中空導体とより
   なり、前記中実導体と中空導体とは、少なくとも
   その接続部を除く部分を一体化されてなる電気巻
   線用導体において、前記中実導体と中空導体の少
   なくとも接続部分を、両者間に配置された熱伝導
   セグメントを介して低融点合金で接続したことを
   特徴とする電気巻線用導体。 ２ 前記熱伝導セグメントは、低融点合金である
   半田層により前記導体スリーブと中実導体接続部
   とを固着一体化していることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の電気巻線用導体。