JPH0333049Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、ボビンに超電導線を巻回して形成さ
れる超電導マグネツト、詳しくは冷却性を良くし
た超電導マグネツトに関する。

〔従来の技術とその問題点〕

超電導マグネツトは、永久電流モードを達成す
るため、液体ヘリウム等の寒剤によつて絶対温度
近く迄冷却する必要があるが、周知のボビン巻き
タイプの超電導マグネツトで、寒剤中に浸漬して
冷却するものは、第５図に示すように、ボビン１
に対して超電導線２を密巻きしてあるので（３は
絶縁スペーサ）、巻線間に寒剤が殆んど流入せず、
従つて、周りの線材を介して間接的に冷却される
線の冷却効率が悪い。特に、マグネツトの表面か
らより遠ざかる程線材の冷却効率が低下し、この
ため、ある程度容量の大きなマグネツトになると
コイルの電流密度を下げて運転しないと安定性が
得られない。即ち、電流密度を高めると、冷却性
の悪さのためにコイルの内部の一部が常電導状態
に移り、そこに生じた熱が迅速に寒剤に吸収され
ないことから周りの線材も次々に常電導状態に戻
つて超電導状態への復帰が困難になり、マグネツ
ト全体がいわゆるクエンチ（常電導へ転移）を起
こし、運転不可能となりやすい。

本考案は、ボビン巻きタイプのマグネツトの安
定性を高めるために、上述した冷却性の悪さを改
善することを目的としている。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の目的を達成するため、ボビンの巻胴上に
巻回された超電導線の層間にボビン軸方向に延び
る第１スペーサを、隣接スペーサとの間に所定の
ギヤツプを確保して周方向にほゞ定ピツチで設
け、さらに、ボビンフランジと超電導巻線との間
にはボビン半径方向に延びる第２スペーサを周方
向にほゞ定ピツチで設け、かつ、第１スペーサと
第２スペーサの位置関係を、第１スペーサ間に生
じる空隙が第２スペーサ間に生じる空隙に連通す
る位置に定めている。

このようにすると、第１スペーサ間の空隙が第
２スペーサ間の空隙を介して外部に連通し、コイ
ル内部に寒剤通路（冷却チヤンネル）が作り出さ
れるため、コイル全体を均一に、かつ効率良く冷
却することができる。

なお、第１スペーサ間のギヤツプ部では、線材
が非支持状態になるので、スペーサ間のギヤツプ
は、コイル半径方向の電磁応力により超電導線に
発生する歪を許容値（例えば200×10^-6）以内に
収めることのできる大きさに定める必要がある。

〔実施例〕

以下、添付図に基いて本考案の実施例を説明す
る。

第１図のイ，ロは、スペーサの配列をボビンを
取除いて示したもので、図イのＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ…
…Ｎの各線は、端面を表わしたロの同一符号の線
と位置が一致している。

この図から判るように、コイル巻きされた超電
導線２の層間には、ボビン軸を基準にして等分割
された放射線即ち、線Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ……Ｎ上に
位置させて２層おきにボビン軸方向のスペーサ４
を設ける。また、コイルの端面部には、コイル端
面とボビンフランジとの間に介在して一端をコイ
ル外端部に到達させる半径方向のスペーサ５を周
方向に定ピツチで放射状に設ける。このスペーサ
５は、線材を巻く前に第２図に示すようにボビン
フランジ１ａに固定しておけばよく、このように
して第３図に示すマグネツトを形成すると、第２
図に示すスペーサ４間の空隙６が第３図に示すス
ペーサ間の空隙７を介して外部に連通し、巻線層
間に冷却チヤンネルができる。

上記スペーサ４，５の材料には、FRP等の絶
縁物あるいは場合によつては、銅、アルミニウム
等の良伝熱体を選択するのが望ましい。また、ス
ペーサ４の寸法は幅＝５〜15mm、厚み＝0.5〜5.0
mm程度とし、コイル形状、コイルに発生する電磁
力等に応じ、上記の範囲で寸法を調整し、或いは
若干増減させるとよい。

また、スペーサ４間のギヤツプは、上述した通
り、線材２の半径方向歪の許容値と電磁力によつ
て線材に加わる半径方向の力とを照らし合わせて
決定する必要がある。そのギヤツプの設計に当つ
ては半径方向の等応力分布を資料として用いる。
例えば、半径方向の応力（第４図ロに示すＰ）
は、第４図イに例を挙げた半径方向等応力線図
（コイルの断面は第２図のｒ＝r₁、ｒ＝r₂、Ｚ＝
Z₁、Ｚ＝Z₂の位置と対応している）に示すような
分布となるので、この結果に基いて線材２に発生
する歪がコイル内の全ての個所において許容値以
内に収まるギヤツプを求めることができる。

第４図イのＺ軸方向（コイル軸方向）中央の
の記号は、Ｚ軸方向の移動のみを拘束しているこ
とを示している。

なお、例示のマグネツトは、スペーサ４と５を
同一幅とし、１：１の比率で取付けてあるが、両
スペーサの幅は違つていてよい。

また、スペーサ４に対してスペーサ５は何個か
おきに飛ばして取付けることができる。スペーサ
５の中心もスペーサ４を配置したＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ
……Ｎの放射線上に一致していなくてよい。要
は、空隙６と７が互いに連通するように両スペー
サの位置関係を定めればよい。

さらに、図のように２層おきに巻線層間にスペ
ーサ４を入れると、少ないスペーサでマグネツト
径もさほど大きくならずに全ての巻線層を寒剤に
よつて直接冷却できるが、冷却効率をより高める
必要のあるときには、スペーサ４を巻線層の全て
に挿入して、線材２を両面から冷却するようにし
てよい。

〔効果〕

以上述べたように、本考案は、巻線層間及びボ
ビンフランジと巻線間に第１及び第２スペーサを
周方向に間欠的に挿入し、巻線層間にある第１ス
ペーサ間のボビン軸方向空隙を、第２スペーサ間
に生じた半径方向空隙を介して外部に連通させた
ので、コイルの内部に位置した線材も寒剤によつ
て直接冷却することができ、従つて、コイルの全
体が均一かつ効率良く冷却され、コイルの電流密
度を上げてもマグネツトの安定した運転が可能に
なる。

【図面の簡単な説明】

第１図イ，ロは、本考案の一実施例のスペーサ
配列を示す斜視図と端面図、第２図は、実施例の
マグネツトを一部切り取つて示す斜視図、第３図
は同上のマグネツトの正面図、第４図イ，ロは半
径方向の等応力分布の一例を説明するための図、
第５図は従来の超電導マグネツトをコイルを破断
して示す図である。 １……フランジ、１ａ……フランジ、２……超
電導線、４，５……スペーサ、６，７……空隙
（寒剤通路）。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. ボビンの巻胴上に巻回された超電導線の層間に
   ボビン軸方向に延びる第１のスペーサを、隣接ス
   ペーサとの間に電磁応力による超電導線の歪量が
   許容値以内に収まる大きさのギヤツプを確保して
   周方向にほゞ定ピツチで設け、さらに、ボビンフ
   ランジと超電導線との間にはボビン半径方向に延
   びる第２のスペーサを周方向にほゞ定ピツチで放
   射状に設け、かつ、第１スペーサと第２スペーサ
   の位置関係を、第１スペーサ間に生じる空隙が第
   ２スペーサ間に生じてコイル外周部に達した空隙
   に連通する位置に定めたことを特徴とする超電導
   マグネツト。