JPH02309613A - 超電導コイルの支持方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明はたとえば磁気浮上式鉄道の車載用超電風コイル
のごとく、超電４線を断面矩形に巻回し含浸固定してな
る超電導コイルの支持方法に関するものである。

〔従来の技術〕

従来の磁気浮上式鉄道の車載用超電界コイル山第５図に
示すようなレーストラック形に銅比の小さい超電導線を
巻回し、たとえばエポキシのようなＭＡｊ！ＩＪで含浸
固定したものを使用している。そして、これまでにｍ？
ｉｔｉコイルとその周辺機器を第６図に示すような位置
関係に配置し、軌道の常電導コイルとの誘導反発力で浮
上刃を得る方法が開発されている（たとえば機械学会誌
筒８１８１７号１３５３〜１３５９頁、鉄道総研報告第
２＠６号４４〜５２頁など）、第６図において、超電導
コイル１は極低温に冷却するための液体ヘリウム容器（
内槽ともいう）を兼ねる電磁力の支持体２に覆われて、
断熱容器３に収納されている。超電導コイルｌの断面中
心から浮上用常電導コイル４の断面中心までの距＃Ｈは
小さいほど両者のＴ＆磁的結合が密になり、車両走行時
の浮上刃を大きくできる。従って。

有効空隙以外の部分はできるだけ短縮して１１を小さく
する必要がある。超電導コイルの断面に関しては、断１
ＩｉＴ積が等しければ、第７図のように円形のｈ゛より
も矩形のｈのほうが小さくできるので。

第６図のＨの短縮に対して有利である。また、このよう
な理由に加え１円形断面より矩形断面のほうが超電導コ
イルの最大経験磁界を小さくできること、および巻線作
業が容易であることなどから。

浮上式鉄道の車載用超電導コイルとしては矩形断面の超
電導コイルが使用されている。

ところで、レーストラック形超電専コイルに通電すると
、超電導コイル自身が発生する磁界と電流の相互作用に
より、第８個の矢印で示すよ−うな電磁力が超電導コイ
ル１に加わり、超電４コイルが押し広げられようとする
。この電磁力は、超電導コイル自身の剛性だけでは支持
できないため。

何らかの機械的な補強支持が必要である。従来比第９図
に示すように平板の支持体２で超電導コイル１を囲み、
電磁力を支持していた。超電導コイル外）？ｆＪ面を押
さえる支持体は、第６図の１１をできるだけ短くすると
いう観点から剛性の高い材質たとえばステンレス鋼を用
いるが、その降伏応力がＭｉｆｆ時の電磁応力を下回ら
ない程度にできるだけ薄く設計する必要がある。

このような支持構造で、超電導コイルに通電すると、第
８図の電磁力の方向に超電導コイルが広がり、第９図の
超電導コイル外周面８が支持体２に押しつけられると共
に、超ＴＩ１ｇＬ線の巻回方向に延びようとする。する
と、超電導コイルｌと支持体２の剛性が異なるので、超
電導コイル外周面８と支持体２の間に、励磁電流の増加
と共に変形量の差に起因する滑りが生ずる。また、車両
走行時には超電導コイルが受ける電磁加振力により、超
１Ｋ　導コイル外周面８と支持体２の間で微小ではある
が滑り振動を生じている。

（発明が解決しようとする課題） 第９図のように励磁前は平板の支持体を取りつけている
超電導コイルを励磁すると、超電界コイル１および支持
体２が第１０図のように変形し、超電導コイル外周面８
の応力分布が第１０図の矢印のようになる。すなわち、
超電導コイル外周面の端部ＡおよびＢに圧縮応力が集中
し、趙電冴コイル外周面の中心付近は、支持体がほとん
ど電磁力を支持していないか、または極端な場合、支持
体が離れているという状態である。従って、励磁してい
る時に超電導コイルと支持体の間で滑りがあると、摩Ｉ
ａＩ熱も超電導コイル外周面のコーナ部に集中するので
、この部分の超１を導線の温度が上昇しやず＜、Ｐ！界
温度を越えて常電導転移の原因になるという問題があっ
た。銅比の小さい超［ｇ　ｂｉを巻回したコイルは、そ
の一部分でも常電導転移すれば、それが超電導コイル全
体に伝播し通電不能となる。

〔課題を解決するための手段〕

前記課題を解決するため１本発明は超電導コイル外周面
と支持体が、励磁していないときは超電導コイル外周面
の中央付近だけが支持体と接触し。

励磁電流が増加して電磁力が増加していくときに趙１ｔ
Ｋコイル外周面と支持体の接触面も増加し。

励磁完了時に超電導コイル外周面のほぼ全面が支持体と
接触するというような、超１１！導コイルの支持方法を
提案するものである。

〔作用〕 超電導コイルの励磁開始時には、電磁力の支持が超電導
コイル外周面の中心付近でおこなわれるが、ｕｆ力その
ものが小さいので、たとえ滑りが生じても摩擦熱は小さ
い、励磁途中では、電磁力は増加していくが、接触面も
増加するので超電導コイル外周面の応力の急増を避ける
ことができる。

超電導コイルの励磁が完了した時点では超電導コイル外
周面の全面に均一なｔ　ｉｆｆ力が作用するので。

その最大値は本発明を適用しない場合に比べ、大幅に低
減できる。従って、超電導コイルと支持体の間で滑りが
生じても、摩擦熱が小さく超電導線の温度上昇が抑えら
れるので、−クエンチの発生しにくし、１性能の安定し
た超電導コイルが得られる。

〔実施例〕

本発明の実施例を図面に基づいて具体的に説明する。

第１図は本発明の１実施例であり、ａは励磁していない
状態を示す、支持体２の曲面は、支持体と同じ剛性の両
ｒａ間定支持梁（第２図ａ）に、支持体に作用する励磁
完了時の電磁力を等分布荷重として加えた時の撓み形伏
（第２図ｂ）としている、従って、励磁前は超電導コイ
ル外周面８の中心付近だけが支持体２と接触しているが
、励磁電流の増加と共に第１図すのごと（支持体の反り
出しがへこまされ、励磁完了時には第１図Ｃのごとく支
持体２が平板に変形し、超１を導コイル外周面８におけ
る圧縮応力が矢印で示したようにほぼ等分布となる。

第３図は２本発明の他の実施例である。この実８！ｌｉ
例は９片側が曲面で、他の片側が平面の弓形断面スペー
サ９を超ＴＩＥＲコイル外周ｗ８と支持体２の間に挟み
込んだものである。この実施例では。

溶接作業を伴う支持体２の製作と弓形断面スペーサ９の
製作を独立に行うことができるので、製作時の寸法管理
が容易である。

第４図は９本発明の他の実施例である。支持体と、超電
導コイルの間に支持体のヤング率と同等以上のヤング率
を有する平板スペーサ１０を取りつけている。この平板
スペーサｌＯにより、励磁完了以前の段階においても超
電導コイル外周面８の圧縮応力を均一化できる。

〔発明の効果〕

本発明による超電導コイルの支持構造によれば。

励磁時の超電導コイル外周面の最大応力が抑制されるの
で、超電導コイルと支持体間に滑りが発生しても、摩擦
熱が小さく温度上昇が低い、従って。

クエンチが発生しにく（安定した性能を発揮する超電導
コイルが得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による超電導コイルの支持方法の１実施
例で、ａは励磁していないときの状態を示す図、ｂは励
磁電流が増加中の状態を示す図。 Ｃは励磁が完了したときの状態を示す図、第２図は両端
固定梁に等分布何重を加えた場合の撓みを説明するもの
で、ａは荷重を加えていない状態を示す図、ｂは等分布
荷重を加えた状態を示す図。 第３図および第４図は本発明の他の実施例を示す図、第
５図はレーストランク形超電導コイルの１例を示す図、
第６図は磁気浮上式鉄道の車両および軌道の断面構成を
示す図、第７図は超電導コイルの断面比較を示す図、第
８図はレーストラック形コイルに通電したときに作用す
る電磁力を示す図、第９図は従来の超電導コイルの支持
方法を示す図、第１０図は従来のｍｉｘコイルの支持方
法において通電したときの電磁力変形を示す図である。 １・−・−超１を導コイル、　　２・−・・・支持体、
　　３・・・・−断熱・容器、　　４・・・・・浮上用
常電導コイル、　　　５一台車一６・・・・・車体、　
　７・・−・軌道、　　８・・・・・超電導コイル外周
面、　　９−・・・弓形断面スペーサ、　　１０・・・
・・平板スペーサ、１１・−・・−両端固定梁、Ａ、Ｂ
−・−・−超電導コイル外１」面の端部 特許出願人　財団法人鉄道総合技術研究所第１図 第２図 第３図 第４図 第５図 第６図 第７図 第８図 第９図 第１０図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）超電導線を断面矩形に巻回し，それを含浸剤で固
   定した超電導コイルの電磁力支持について，励磁してい
   ないときは超電導コイル外周面の中央付近だけが支持体
   と接触し，励磁電流の増加に従って超電導コイル外周面
   と支持体の接触部が増加し，励磁完了時に超電導コイル
   外周面のほぼ全面が支持体と接触するようにしたことを
   特徴とする，超電導コイルの支持方法。
2. （２）超電導コイル外周面に接触する支持体の励磁前の
   断面形状が，超電導コイル外周面の側に突き出た反りを
   もつ形状であることを特徴とする，特許請求の範囲第１
   項記載の超電導コイルの支持方法。
3. （３）断面形状の片側が平面で他の片側が凸曲面の弓形
   断面スペーサを，凸曲面が超電導コイルの側となるよう
   に超電導コイルと支持体の間に挟むことを特徴とする，
   特許請求の範囲第１項記載の超電導コイルの支持方法。
4. （４）支持体のヤング率と同等以上のヤング率を有する
   平板のスペーサーを，超電導コイル外周面に取りつけた
   ことを特徴とする，特許請求の範囲第１項から第３項ま
   でに記載の超電導コイルの支持方法。