JPH0547550A - 超電導磁石 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 浮上式鉄道の超電導磁石の熱シールド板には
Ａｌやその合金が使用されているが、内槽との磁場中相
対振動により渦電流損が大きい。熱伝導率が高く、且渦
電流損が大幅に低減出来る熱シールド板を得る事。 【構成】 熱シールド板７をＡｌＮとサイレントアロイ
から構成した複合材で形成する。これにより振動減衰能
の高く、熱伝導率が高いて熱シールド板７が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、浮上式鉄道用の超電導
磁石の熱シールド板に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の超電導磁石について図３及び図２
を参照して説明する。

【０００３】浮上式鉄道の走行システムは、車両に搭載
されている超電導磁石１に対向する形で、断面Ｕ字形の
ガイドウエイ２に設置されている地上コイル３に交流通
電を行い、車両の走行速度に見合った周波数で、超電導
磁石１を加振しながら車両を走行させるものである。

【０００４】超電導磁石１は、低温状態で電気抵抗が零
となる超電導コイル４を収容している内槽容器５、超電
導コイル４を低温状態に保持させる冷媒用の冷媒補給タ
ンク６、外部からの輻射による熱浸入と電磁力を抑える
ための熱シールド板７、前記機器を収容し、且、断熱状
態を保持するため内側を真空状態としている外槽容器８
から構成され、車両ボデイ９下部の台車１０の側部に支
持筒１１により取付けられている。

【０００５】冷媒補給タンク６には補給ポート１２、車
上配管１３が連結されており、又熱シールド板７には液
体窒素等を流通させる熱シールド板冷却管１４が設けら
れている。

【０００６】浮上式鉄道用の超電導磁石１の熱シールド
板７は、空間的に制約の厳しい条件下で熱シールド板冷
却管１４とともに配置され、更に熱シールド板７全体が
磁場中に曝される状況に置かされている。熱シールド板
７は超電導コイル４を冷却収納する内槽容器５に対し、
外部からの交流磁界と輻射熱を抑制するため、熱伝導率
が高く、軽量である部材が必要であり、通常アルミニウ
ム合金、銅合金等が採用されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記のような熱シール
ド板７の部材は、熱伝導率が高い材質であると同時に電
気伝導性も高いことから、一度磁場中で熱シールド板に
振動が発生すると、超電導コイル４を収容する内槽容器
５と外槽８との相対変位が変化し、導体である熱シール
ド板７に渦電流が生じ、ジュール熱が発生する。

【０００８】浮上式鉄道の走行システムは、車両側の超
電導磁石と地上コイル間の交流通電により走行速度に対
応した周波数で超電導磁石が加振されるので、超電導コ
イル収容の内槽容器５の共振周波数帯で超電導磁石が加
振される場合は、内槽容器５と熱シールド板７の相対振
動は大幅に激しくなる。熱シールド板７での磁界変動が
激しくなると、内槽容器５に対する誘導成分も大きくな
り、液体ヘリウム等の冷媒により低温が保持されている
内槽容器に対する熱侵入量が急激に増加し内槽容器の温
度が著しく上昇する。従って液体ヘリウム等の冷媒の蒸
発量も急激に増加する虞がある。

【０００９】更に、熱シールド板７に発生する渦電流損
による超電導コイルの内槽容器５の熱負荷増現象が激し
くなり、冷媒の冷凍機の冷凍能力を超える事態に至り、
浮上式鉄道のシステム自体の成立問題に発展するおそれ
がある。

【００１０】上記熱シールド板７の振動を低く抑える対
策として、熱シールド板７を補強して剛性を高める方法
は、超電導磁石の構造上配置スペースに余裕が無く、又
軽量化の制約もあるので、この対策は十分ではない。

【００１１】共振周波数帯での振動による内槽容器と熱
シールド板７の相対変位は、多くとも数100 μｍ程度で
あるので、前記振動は、例えば防振合金のような振動減
衰能の高い部材で充分抑制できるレベルであるが、一般
に振動減衰能の高い部材の熱伝導率は低いので、振動減
衰能の高い部材単体を熱シールド板として適応すること
もできない。

【００１２】本発明は、シールド板と内槽との相対振動
を抑制することを可能とする熱シールド板を目的とす
る。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記の目的達成のため本
発明は、熱シールド板を振動減衰能の高い部材と、熱伝
導率の高い部材とにより構成する。即ち、防振合金等か
らなる振動減衰能の高い部材と、熱伝導率が前記振動減
衰能より高いアルミニウム合金、銅合金、超電導部材等
の熱伝導率の高い部材とを圧接等により一体接合する。
又熱シールド板の冷却用の配管は、熱伝導率の高い部材
の側に取付ける。

【００１４】

【作用】上記構成の熱シールド板は、振動減衰能が高
く、且熱伝導率が高い構成となつているので、共振周波
数帯での振動が抑止され、従って振動による渦電流損は
著しく低下する。従って熱負荷増を抑制し、液体ヘリウ
ム等の冷媒の蒸発量増加を抑えることができる。

【００１５】

【実施例】超電導磁石の熱シールド板は、高減衰能部材
の防振合金としてサイレンタロイ（成分構成Fe-12%Cr-3
%,残Alの防振合金、商品名で株式会社東芝の登録商標)
等の薄板からなる高減衰能部材１５と、熱伝導率が前記
高減衰能部材１５より高いアルミニウム合金、銅合金、
超電導部材等の薄板からなる高熱伝導部材１６とを圧延
圧接、爆発圧接、リベットによる接合等で一体構成す
る。

【００１６】超電導コイル１を収容して液体ヘリウム等
の冷媒により低温に保持されるている内槽容器５と、内
槽容器５を収容し、低温、断熱状態として真空状態を保
持している外槽容器８との中間に前記熱シールド板７を
設け超電導磁石を構成する。

【００１７】前記熱シールド板は、高減衰能部材１５を
内槽容器５側に、高熱伝導部材１６を外槽容器８側にし
て内槽容器５を取囲むように設置する。又、熱伝導率の
高い部材は熱の輻射率が小さいので、熱シールド板へ液
体窒素等を流通させる熱シールド板冷却管１４は、高熱
伝導部材１６側に固定、或いは接合する。

【００１８】上記により、熱シールド板７の機能のう
ち、外部からの熱侵入に対する抑制については、高熱伝
導部材１６により従来同様に確保される。

【００１９】又熱シールド板に渦電流損を発生させる電
磁気的な変動に伴う機械的な振動に対しては、高減衰能
部材１５を配することにより、振動を大幅に低減し、内
槽容器５の熱負荷に伴う液体ヘリウムの蒸発量の増加も
大幅に抑制され、冷凍機の冷凍能力の範囲を超えること
無く、超電導磁石の安定性を保つことができる。

【００２０】上記熱シールド板７を構成する２種の部材
の比率は、適宜変化させることにより熱シールド板７単
体としての熱設計と渦電流損に関する設計を任意に行う
ことができる。又、上記実施例の２種２層の部材による
熱シールド板を３層以上の多層の部材により構成（例え
ば内側よりAlN 、サイレンタロイ、AlN の３層、AlN、
サイレンタロイ、AlN サイレンタロイの４層…と積み重
ねる）することも可能である。

【００２１】更に、本発明は浮上式鉄道用の超電導磁石
に適応するのみならず他の超電導磁石関連の装置にも適
用することができる。

【００２２】

【発明の効果】浮上式鉄道用の超電導磁石において、熱
シールド板を振動減衰能の高い部材と熱伝導率の高い部
材とにより構成することで、渦電流損を大幅に減少し、
従って、熱負荷増による液体ヘリウム等冷媒の蒸発量を
抑制し、高速走行領域においても安定する超電導磁石を
得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による超電導磁石の構成断面図である。

【図２】浮上式鉄道の概略断面図である。

【図３】従来の超電導磁石の構成断面図である。

【符号の説明】

１ 超電導磁石 ３ 地上コイル ４ 超電導コイル ５ 内槽容器 ７ 熱シールド板 ８ 外槽容器 １４ 熱シールド板冷却管

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 低温状態で超電導コイルを収容する内槽
   容器と外部よりの輻射熱侵入及び電磁力を抑制する熱シ
   ールド板と前記機器を真空状態に収容する外槽容器より
   なる超電導磁石において、 振動減衰能の高い部材と前記振動減衰能の高い部材より
   熱伝導率の高い部材とを一体化した複合材により熱シー
   ルド板を形成し、前記熱伝導率の高い部材側に熱シール
   ド板用冷却管を固定したことを特徴とする超電導磁石。