JPH0562832A - 超電導磁石 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、ソレノイドコイル状の超電導磁石
において、当該クエンチ現象の発生を抑えるような対策
を施した超電導磁石を提供するものである 【構成】 超電導線材製コイル３の最内層及び最外層
に、それぞれシリコングリスのような接着性の無い含浸
用材料を含浸させた内側含浸紙２及び外側含浸紙５を介
在させると共に、当該超電導線材製コイル３にはシリコ
ングリスのような含浸用材料を含浸させ、更に、外側含
浸紙５の外面に補強層６を設けてある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】超電導磁石の問題点の一つにクエ
ンチ現象が挙げられる。これは超電導状態で使用されて
いた磁石が、突然、超電導状態を保てなくなり、常電導
状態となって使用不能となる現象である。 本発明は、
ソレノイドコイル状の超電導磁石において、当該クエン
チ現象の発生を抑えるような対策を施した超電導磁石を
提供するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の超電導磁石は、図３に示すよう
に、コイルの巻枠Ａに超電導線材製コイルＢを巻付ける
と共に、当該コイルＢ間にシリコンゴムやシリコングリ
スのような接着性の無い含浸用材料Ｃを含浸させ、更
に、当該超電導線材製コイルＢの半径方向外側に働く電
磁力ａに耐え得る強度を具えた補強層Ｄを、コイルの最
外層部に設けるように構成したものである。

【０００３】ところで、超電導磁石に発生するクエンチ
現象の原因として、コイルＢを形成する超電導線の微少
な動きに基因するものがある。 これは超電導磁石の励
磁により、超電導線材製コイルＢに対し、半径方向外側
に働く電磁力ａと、軸方向圧縮側に働く電磁力ｂとが作
用するため、当該コイルＢを構成する線材間に間隙があ
ると、線材の微少変位となり、クエンチ現象を生じてし
まう。

【０００４】従って、これの対策として従来は、前記し
た含浸用材料Ｃの含浸、並びに、補強層Ｄの形成（一般
には、金属製のテープや線材をコイルＢの外装に巻き付
けて形成する。）に基づき、線材の微少変位を防止し、
依って、クエンチ現象の発生阻止を図っている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】超電導線材間に含浸材
料Ｃを保有するコイルＢは、その超電導線材の半径方向
外側に作用する電磁力ａと、軸方向圧縮側に作用する電
磁力ｂに対して、一体構造の作用を示す。 そのため、
電磁力に依る超電導線材製コイルＢの変形に依り、コイ
ルの最外層超電導線と補強層Ｄ間、及びコイルの最内層
超電導線とコイル巻枠Ａ間で、それぞれ滑りを生じ、こ
れに伴い発生する摩擦熱が、クエンチ現象の原因となっ
た。

【０００６】更に、コイルＢの外面は線材の凹凸があ
り、補強層Ｄを形成する金属製テープとの接触は、点接
触若しくは線接触であるため、コイルＢの変形に伴い、
補強層Ｄとコイル外面とは滑りが生じ易くなる。 一
方、コイルＢの外面の凹凸に依り、補強層Ｄから加えら
れる圧縮力は、超電導線に対し不均一な状態で加わるた
め、コイル変形時に超電導線の微少変位を引き起こし易
いと言う問題が、必然伴うこととなる。

【０００７】本発明は、上記したような従来に於ける問
題点を解消し、超電導線材製コイルの変形時に、巻枠及
び補強層間の滑りに依るクエンチ現象の発生を阻止する
ことが出来るようにした超電導磁石を提供するものであ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、超電導線材製
コイルの最内層及び最外層に、当該コイルを固定するた
めの繊維状材料を介在させ、これに依りコイルとコイル
巻枠間、並びにコイル外層と補強層間の、相対的滑りの
発生の防止、すなわち、クエンチ現象の発生原因の排除
を図るようにしたものである。

【０００９】

【実施例】図１及び図２は本発明に係るソレノイドコイ
ル状の超電導磁石を示したものである。 同図におい
て、１はコイルの巻枠であって、その芯軸１ａの外周に
は、シリコングリス等を含浸した内側含浸紙２を巻着し
てある。 尚、当該内側含浸紙２の厚さは、0.2mm程度
である。

【００１０】３は超電導線材製コイルであって、上記し
た内側含浸紙２の外面に巻回してある。そして、当該コ
イル３間にシリコングリスのような接着性の無い含浸用
材料４を含浸させてある。

【００１１】５は超電導線材製コイル３の最外層に巻着
した外側含浸紙であって、シリコングリス等が含浸され
ている。 尚、当該外側含浸紙５の厚さは、0.2mm程度
である。

【００１２】６は上記外側含浸紙５の外面に設けた補強
層であって、当該補強層６はステンレス製の0.2mm（厚
さ）×5mm（幅）程度のテープを三層に巻いて形成した
ものである。

【００１３】常温で補強層６に依り締め付けられた外側
含浸紙５は、コイル３における外層側の超電導線に食い
込み、従って、外側含浸紙５と当該外層側の超電導線と
は、面接触ｍの状態となる。 この状態で液体ヘリウム
温度（4.2Ｋ ）まで冷却された外側含浸紙５は、超電導
線に対し面接触ｍとなった補強層６とは、合体化したも
のとみなされる。但し、当該含浸紙５を合体化した補強
層の強度は、含浸紙５の材質と、含浸しているシリコン
グリスの強度に基づき決定されるものであり、その外側
にある補強層６を形成しているステンレステープや超電
導線の強度より低くなる。

【００１４】図２の状態でコイル３に軸方向圧縮の電磁
力が作用した時、コイル３の外層側超電導線は、シリコ
ングリスを保持した含浸紙に依り支えられる。 更に、
軸方向圧縮の電磁力ｂが増加した場合には、含浸紙５の
繊維構造が破壊することで、コイル３の外面と補強層６
間の滑りに作用する力を分散する。

【００１５】コイル３の内層側と巻枠１の芯軸１ａ間に
ある内側含浸紙２の効果であるが、これは、上記した外
側含浸紙５の場合と全く同様であるので、これに対する
説明は省略する。

【００１６】本発明に用いる内側含浸紙２及び外側含浸
紙５は、繊維状材料で製するものであるが、主として紙
または布材を用いるが、これ以外に、不織布、ガラス繊
維、ステンレス繊維、ナイロン繊維等でも良く、これら
から必要とする強度のものを選択することができる。

【００１７】内側含浸紙２及び外側含浸紙５に含浸させ
る材料、並びに含浸用材料４であるが、これは既述した
シリコングリス以外、シリコンゴム、パラフィン等があ
げられるが、接着性がない材料であることが絶対的条件
である。

【００１８】

【発明の効果】本発明は、ソレノイドコイル状の超電導
磁石において、超電導線材製コイルの最内層及び最外層
に、当該コイルを固定するための繊維状材料を介在させ
るように構成したから、コイルとコイル巻枠間、並びに
外層補強層間の相対的滑り発生、すなわち、クエンチ現
象の発生原因の排除が図られる。

【００１９】超電導磁石が通常発揮する電流−磁場特性
は、その磁石を形成する超電導線が本来的に保有する電
流−磁場特性の７０％程度である。 超電導磁石の当該
特性を向上させるためには、クエンチ現象を何回も繰返
し、所謂磁石のトレーニングに依り、超電導磁石の電流
−磁場特性を、その超電導線が保有する特性の９０％近
くまであげるものである。 ところが、本発明に基づく
超電導磁石は、クエンチ現象を起こすこと無く、当該超
電導線の保有する電流−磁場特性の９０％まであげるこ
とができる。

【００２０】また、本発明に依れば、クエンチ現象に依
り引き起こされる高電圧が原因となる、超電導線間の絶
縁不良をはじめ、保護抵抗等付属品の損傷が良く回避さ
れることとなる。 更に、クエンチ現象に基づく液体ヘ
リウムの爆発性損失が無くなり、液体ヘリウムの消費量
を減少させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る超電導磁石の中央縦断面図であ
る。

【図２】図１に於けるＸ部分の拡大断面図である。

【図３】従来の超電導磁石を示す中央縦断面図である。

【符号の説明】

１ コイルの巻枠 １ａ 芯軸 ２ 内側含浸紙 ３ 超電導線材製コイル ４ 含浸用材料 ５ 外側含浸紙 ６ 補強層 ｍ 面接触

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ソレノイドコイル状の超電導磁石におい
   て、超電導線材製コイルの最内層及び最外層に、当該コ
   イルを固定するための繊維状材料を介在させたことを特
   徴とする超電導磁石。
2. 【請求項２】 超電導線材製コイル（３）の最内層及び
   最外層に、それぞれシリコングリスのような接着性の無
   い含浸用材料を含浸させた内側含浸紙（２）及び外側含
   浸紙（５）を介在させると共に、当該超電導線材製コイ
   ル（３）にはシリコングリスのような含浸用材料を含浸
   させ、更に、外側含浸紙（５）の外面に補強層（６）を
   設けたことを特徴とする請求項１に記載の超電導磁石。