JPH04302102A - 超電導コイル装置 - Google Patents
超電導コイル装置Info
- Publication number
- JPH04302102A JPH04302102A JP6637991A JP6637991A JPH04302102A JP H04302102 A JPH04302102 A JP H04302102A JP 6637991 A JP6637991 A JP 6637991A JP 6637991 A JP6637991 A JP 6637991A JP H04302102 A JPH04302102 A JP H04302102A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- superconducting coil
- inner vessel
- fixing
- welding
- coil member
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
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- Control Of Vehicles With Linear Motors And Vehicles That Are Magnetically Levitated (AREA)
- Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】［発明の目的］
【０００２】
【産業上の利用分野】本発明は、たとえば超電導磁気浮
上列車（リニアモーターカー）などに使用されるレース
トラック形の超電導コイル装置に係り、特に内槽容器に
収納される超電導コイル部材を液体ヘリウム等の冷媒で
直接冷却する構造を有する超電導コイル装置に関する。
上列車（リニアモーターカー）などに使用されるレース
トラック形の超電導コイル装置に係り、特に内槽容器に
収納される超電導コイル部材を液体ヘリウム等の冷媒で
直接冷却する構造を有する超電導コイル装置に関する。
【０００３】
【従来の技術】現在、将来の交通機関の一つとして超電
導磁気浮上方式のリニアモーターカーの開発が鋭意進め
られている。このリニアモーターカーに使用される超電
導コイル装置は、一般に超電導コイル部材が収納された
容器（内槽容器）を真空容器（外槽容器）内に断熱支持
し、その内槽容器内を液体ヘリウム等の冷媒で満たし超
電導コイルを極低温状態に冷却、保存する構成となって
いる。
導磁気浮上方式のリニアモーターカーの開発が鋭意進め
られている。このリニアモーターカーに使用される超電
導コイル装置は、一般に超電導コイル部材が収納された
容器（内槽容器）を真空容器（外槽容器）内に断熱支持
し、その内槽容器内を液体ヘリウム等の冷媒で満たし超
電導コイルを極低温状態に冷却、保存する構成となって
いる。
【０００４】この種の超電導コイルでは、図８に示す様
に、レーストラック形状の超電導コイル部材１が、液体
ヘリウム等の冷媒２で満たされた内槽容器３内に収納さ
れている。内槽容器３は、図９に示すように２分割され
ており、超電導コイル部材１に合わせかぶせて内槽容器
溶接部４で溶接接合される。これにより超電導コイル部
材１にレーストラック形状の半径方向に締め付け力を与
えている。
に、レーストラック形状の超電導コイル部材１が、液体
ヘリウム等の冷媒２で満たされた内槽容器３内に収納さ
れている。内槽容器３は、図９に示すように２分割され
ており、超電導コイル部材１に合わせかぶせて内槽容器
溶接部４で溶接接合される。これにより超電導コイル部
材１にレーストラック形状の半径方向に締め付け力を与
えている。
【０００５】さらに、超電導コイル部材１の半径方向に
作用する電磁力を支えるための補強部材５が内槽容器３
に溶接などで取付けられている。
作用する電磁力を支えるための補強部材５が内槽容器３
に溶接などで取付けられている。
【０００６】超電導コイル部材１は、超電導線を巻回し
た後、樹脂等を含浸して形成されたもので、図９の断面
図に示すように、レーストラック形状の前記内槽容器３
の断面中央部に、絶縁板６を介して固定金具７ａ，７ｂ
等に挟み込まれて支持、固定されている。これらの固定
金具には、液体またはガス状の冷媒２が流れる冷却孔８
が設けられ、超電導コイル部材１を浸漬冷却する構成と
なっている。
た後、樹脂等を含浸して形成されたもので、図９の断面
図に示すように、レーストラック形状の前記内槽容器３
の断面中央部に、絶縁板６を介して固定金具７ａ，７ｂ
等に挟み込まれて支持、固定されている。これらの固定
金具には、液体またはガス状の冷媒２が流れる冷却孔８
が設けられ、超電導コイル部材１を浸漬冷却する構成と
なっている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】一般に、超電導コイル
においては、励磁時の電磁力に対するコイルの移動によ
る超電導状態の破壊（クエンチ）を防止するために、組
み立て時にあらかじめ予荷重を与えられている。上述の
レーストラック形の超電導コイル装置でも、内槽容器３
および固定金具７により超電導コイル部材１に固定力を
与えているが、超電導コイルの大形化に伴って、励磁時
および走行時の地上コイルからの電磁力により、固定金
具７と超電導コイル部材１の移動、すべりによる発熱で
クエンチが発生する恐れがある。
においては、励磁時の電磁力に対するコイルの移動によ
る超電導状態の破壊（クエンチ）を防止するために、組
み立て時にあらかじめ予荷重を与えられている。上述の
レーストラック形の超電導コイル装置でも、内槽容器３
および固定金具７により超電導コイル部材１に固定力を
与えているが、超電導コイルの大形化に伴って、励磁時
および走行時の地上コイルからの電磁力により、固定金
具７と超電導コイル部材１の移動、すべりによる発熱で
クエンチが発生する恐れがある。
【０００８】この現象は、超電導コイル部材１と内槽容
器３の各種の力に対する変形差によって固定金具７ａ、
７ｂ部と超電導コイル部材１の間で相対すべりが発生す
ることにより、超電導コイル部材１の表面に熱が発生し
クエンチに至るものである。従って、すべり発生位置と
しては、内槽容器３と固定金具７ａ，７ｂの間よりも、
固定金具７ａ，７ｂと超電導コイル部材１の間の方が多
い。
器３の各種の力に対する変形差によって固定金具７ａ、
７ｂ部と超電導コイル部材１の間で相対すべりが発生す
ることにより、超電導コイル部材１の表面に熱が発生し
クエンチに至るものである。従って、すべり発生位置と
しては、内槽容器３と固定金具７ａ，７ｂの間よりも、
固定金具７ａ，７ｂと超電導コイル部材１の間の方が多
い。
【０００９】特に励磁時には、大きな電磁力がコイル部
材１のレーストラック内径側から外径側に向かって作用
し、超電導コイル部材１と内側固定金具７ｂの間では固
定力の低下が顕著となる。さらに走行時には、地上コイ
ル側からレーストラック面に直交する超電導コイル部材
１の曲げ、捩り電磁力も受け、この荷重に対するすべり
も問題となる。
材１のレーストラック内径側から外径側に向かって作用
し、超電導コイル部材１と内側固定金具７ｂの間では固
定力の低下が顕著となる。さらに走行時には、地上コイ
ル側からレーストラック面に直交する超電導コイル部材
１の曲げ、捩り電磁力も受け、この荷重に対するすべり
も問題となる。
【００１０】したがって、組み立て時の初期締め付け力
を過大に設定する必要が生じ、内槽容器３に作用する反
力により、内槽容器が塑性変形してしまうなどの欠点が
あった。
を過大に設定する必要が生じ、内槽容器３に作用する反
力により、内槽容器が塑性変形してしまうなどの欠点が
あった。
【００１１】［発明の構成］
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明の超電導コイル装
置は、内槽容器に固定金具で支持、固定収納される超電
導コイル部材をヘリウムなどの冷媒で直接冷却する構造
を有するレーストラック形状の超電導コイル装置におい
て、隣接する固定金具間を固定金具補強部材で連結した
ことを特徴とするものである。
置は、内槽容器に固定金具で支持、固定収納される超電
導コイル部材をヘリウムなどの冷媒で直接冷却する構造
を有するレーストラック形状の超電導コイル装置におい
て、隣接する固定金具間を固定金具補強部材で連結した
ことを特徴とするものである。
【００１３】
【作用】このような構造の超電導コイル装置によれば、
組み立て時の初期締め付け力による変形を抑止し、固定
金具と超電導コイル部材間のすべりを防止し、また走行
時の曲げや捩り電磁力に対して高い剛性が得られ、励磁
時および走行時における超電導状態の破壊を防止するこ
とができる。
組み立て時の初期締め付け力による変形を抑止し、固定
金具と超電導コイル部材間のすべりを防止し、また走行
時の曲げや捩り電磁力に対して高い剛性が得られ、励磁
時および走行時における超電導状態の破壊を防止するこ
とができる。
【００１４】
【実施例】次に、図面を参照しながら本発明の実施例を
説明する。
説明する。
【００１５】図１、図２は本発明による超電導コイル装
置の構成例を示したもので、レーストラック形状の超電
導コイル部材１が、２分割の内槽容器３の断面中央部に
、絶縁板６および固定金具７ａ，７ｂ等に挟み込まれ、
予め締め付け力を与えて内槽容器溶接部４を溶接するこ
とにより支持・固定されている。内槽容器３は液体ヘリ
ウム等の冷媒２で満たされている。励磁時に超電導コイ
ルに発生する大きな電磁力を支えるための補強部材５が
溶接等で内槽容器３に取付けられており、また固定金具
７ａ，７ｂの間には、隣接する固定金具間を連結する固
定金具補強部材９ａ，９ｂが溶接等で取り付けられてい
る。
置の構成例を示したもので、レーストラック形状の超電
導コイル部材１が、２分割の内槽容器３の断面中央部に
、絶縁板６および固定金具７ａ，７ｂ等に挟み込まれ、
予め締め付け力を与えて内槽容器溶接部４を溶接するこ
とにより支持・固定されている。内槽容器３は液体ヘリ
ウム等の冷媒２で満たされている。励磁時に超電導コイ
ルに発生する大きな電磁力を支えるための補強部材５が
溶接等で内槽容器３に取付けられており、また固定金具
７ａ，７ｂの間には、隣接する固定金具間を連結する固
定金具補強部材９ａ，９ｂが溶接等で取り付けられてい
る。
【００１６】次に、上記構成の超電導コイル装置の作用
について説明する。
について説明する。
【００１７】上記レーストラック形状の超電導コイル部
材１には、励磁時に図３（ａ）に示すような大きな電磁
力が作用する。この電磁力の方向はレーストラック形状
の内径側から外径側に向かうベクトルで、その大きさは
レーストラック形状の円弧部で大きい値をとる。また走
行時には、図３（ｂ）、（ｃ）に示したような繰り返し
曲げ、捩り電磁力を受ける。これらの力は振動的に作用
することから、超電導コイル部材１の固有振動数と共振
を起こした場合には、その影響は大きいものとなる。超
電導コイル部材１は励磁時の電磁力の作用する面内には
剛性が高いが、走行時の面外曲げ、捩り方向には剛性が
弱く、しかもその周波数は走行速度により変化すること
から、電磁力との共振は避けられない。
材１には、励磁時に図３（ａ）に示すような大きな電磁
力が作用する。この電磁力の方向はレーストラック形状
の内径側から外径側に向かうベクトルで、その大きさは
レーストラック形状の円弧部で大きい値をとる。また走
行時には、図３（ｂ）、（ｃ）に示したような繰り返し
曲げ、捩り電磁力を受ける。これらの力は振動的に作用
することから、超電導コイル部材１の固有振動数と共振
を起こした場合には、その影響は大きいものとなる。超
電導コイル部材１は励磁時の電磁力の作用する面内には
剛性が高いが、走行時の面外曲げ、捩り方向には剛性が
弱く、しかもその周波数は走行速度により変化すること
から、電磁力との共振は避けられない。
【００１８】また、組み立て時の内槽溶接部４の収縮に
より、内槽容器３は内側に収縮しようとするが、従来構
造の内槽容器３では隣接する固定金具７ａ，７ｂの間で
内槽容器３の板場での拘束がないことから、内槽容器３
を構成する板が、図４に示すように内側に塑性変形する
おそれがある。この変形は、固定金具７ａ，７ｂの取付
け位置でのすべりを拘束することから、各種電磁力に対
する超電導コイル部材１と内槽容器３間の変形差による
相対すべりが固定金具７ａ，７ｂと超電導コイル部材１
の間の厳しい方で発生し易いという欠点がある。
より、内槽容器３は内側に収縮しようとするが、従来構
造の内槽容器３では隣接する固定金具７ａ，７ｂの間で
内槽容器３の板場での拘束がないことから、内槽容器３
を構成する板が、図４に示すように内側に塑性変形する
おそれがある。この変形は、固定金具７ａ，７ｂの取付
け位置でのすべりを拘束することから、各種電磁力に対
する超電導コイル部材１と内槽容器３間の変形差による
相対すべりが固定金具７ａ，７ｂと超電導コイル部材１
の間の厳しい方で発生し易いという欠点がある。
【００１９】以上に述べた事象を定量的に把握するため
に、固定金具補強部材の大きさ（横断面積）を変えて塑
性変形量を実測し、図５に示す結果を得た。同図中、横
軸は固定金具７ａの横断面積Ａ０ に対する固定金具補
強部材９ａの横断面積Ａｓ の比を示し、縦軸は従来構
造における変形量を１とした場合の相対変形量（無次元
変位）を示す。この結果から、横断面積比Ａｓ ／Ａ０
が０．２程度の固定金具補強部材９ａを使用すれば、
内槽容器３の板の変形量が急激に低下することが分かっ
た。
に、固定金具補強部材の大きさ（横断面積）を変えて塑
性変形量を実測し、図５に示す結果を得た。同図中、横
軸は固定金具７ａの横断面積Ａ０ に対する固定金具補
強部材９ａの横断面積Ａｓ の比を示し、縦軸は従来構
造における変形量を１とした場合の相対変形量（無次元
変位）を示す。この結果から、横断面積比Ａｓ ／Ａ０
が０．２程度の固定金具補強部材９ａを使用すれば、
内槽容器３の板の変形量が急激に低下することが分かっ
た。
【００２０】上述のように、本発明によれば、組み立て
時の内槽溶接部４の収縮による内槽容器３の板の内側へ
の塑性変形を抑止することができ、従って、固定金具の
取付け位置でのすべり変形の拘束が防止され、各種電磁
力に対する超電導コイル部材１と内槽容器３間の変形差
を吸収することが可能となった。
時の内槽溶接部４の収縮による内槽容器３の板の内側へ
の塑性変形を抑止することができ、従って、固定金具の
取付け位置でのすべり変形の拘束が防止され、各種電磁
力に対する超電導コイル部材１と内槽容器３間の変形差
を吸収することが可能となった。
【００２１】また、隣接する固定金具７を固定金具補強
部材９で溶接などにより連結することから、超電導コイ
ル部材１の走行時の面外曲げや捩り電磁力荷重方向に剛
性を上げることが可能であり、本発明による超電導コイ
ル装置を用いた打振試験結果からは、固有振動数を２０
〜３０％程度上昇できることが明らかになった。したが
って、この電磁力との共振領域を狭めることが可能とな
り、また応答値を低減させることもできる。
部材９で溶接などにより連結することから、超電導コイ
ル部材１の走行時の面外曲げや捩り電磁力荷重方向に剛
性を上げることが可能であり、本発明による超電導コイ
ル装置を用いた打振試験結果からは、固有振動数を２０
〜３０％程度上昇できることが明らかになった。したが
って、この電磁力との共振領域を狭めることが可能とな
り、また応答値を低減させることもできる。
【００２２】なお、固定金具補強部材９は、図６に例示
するように、外側固定金具７ａ側のみに設けてもよく（
内側部は補強部材５の拘束で変形量は小さい）、あるい
は図８に示すように、絶縁板６と内槽容器３または補強
部材５に接触する寸法（厚さ）のものを内外両側の固定
金具７ａ，７ｂに、それぞれ設けてもよい。また各固定
金具に溝を設けておき、これらの溝に固定金具補強部材
を貫挿して溶接するようにしてもよい。
するように、外側固定金具７ａ側のみに設けてもよく（
内側部は補強部材５の拘束で変形量は小さい）、あるい
は図８に示すように、絶縁板６と内槽容器３または補強
部材５に接触する寸法（厚さ）のものを内外両側の固定
金具７ａ，７ｂに、それぞれ設けてもよい。また各固定
金具に溝を設けておき、これらの溝に固定金具補強部材
を貫挿して溶接するようにしてもよい。
【００２３】
【発明の効果】上述のように、本発明によれば、堅労で
信頼性の高い超電導コイル装置が得られ、その実施効果
は大である。
信頼性の高い超電導コイル装置が得られ、その実施効果
は大である。
【図１】本発明の実施例を示す一部切欠断面図である。
【図２】図１のＩ−Ｉ線に沿う矢視横断面図である。
【図３】（ａ），（ｂ），（ｃ）は励磁時および走行時
における超電導コイルの電磁力分布を示す説明図である
。
における超電導コイルの電磁力分布を示す説明図である
。
【図４】本発明の実施例の効果を示す説明図である。
【図５】本発明の実施例の効果を示す説明図である。
【図６】本発明の他の実施例を示す図である。
【図７】本発明の他の実施例を示す図である。
【図８】従来の代表的な超電導コイル装置の一部切欠正
面図である。
面図である。
【図９】図８のＩＩ−ＩＩ線に沿う矢視横断面図である
。
。
１……超電導コイル部材
２……冷媒
３……内槽容器
４……内槽容器溶接部
５……補強部材
６……絶縁板
７ａ，７ｂ……固定金具
８……冷却孔
９ａ，９ｂ……固定金具補強部材
Claims (1)
- 【請求項１】 内槽容器に固定金具で支持、固定収納
される超電導コイル部材をヘリウムなどの冷媒で直接冷
却する構造を有するレーストラック形状の超電導コイル
装置において、隣接する上記固定金具間を固定金具補強
部材で連結したことを特徴とする超電導コイル装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6637991A JP3305730B2 (ja) | 1991-03-29 | 1991-03-29 | 超電導コイル装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6637991A JP3305730B2 (ja) | 1991-03-29 | 1991-03-29 | 超電導コイル装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04302102A true JPH04302102A (ja) | 1992-10-26 |
| JP3305730B2 JP3305730B2 (ja) | 2002-07-24 |
Family
ID=13314138
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6637991A Expired - Fee Related JP3305730B2 (ja) | 1991-03-29 | 1991-03-29 | 超電導コイル装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3305730B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN120199572A (zh) * | 2025-05-26 | 2025-06-24 | 聚变新能(安徽)有限公司 | 一种超导体的接头结构、加工装置及加工方法 |
-
1991
- 1991-03-29 JP JP6637991A patent/JP3305730B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN120199572A (zh) * | 2025-05-26 | 2025-06-24 | 聚变新能(安徽)有限公司 | 一种超导体的接头结构、加工装置及加工方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3305730B2 (ja) | 2002-07-24 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20020416 |
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