JPH06325932A - 超電導コイル - Google Patents
超電導コイルInfo
- Publication number
- JPH06325932A JPH06325932A JP11138393A JP11138393A JPH06325932A JP H06325932 A JPH06325932 A JP H06325932A JP 11138393 A JP11138393 A JP 11138393A JP 11138393 A JP11138393 A JP 11138393A JP H06325932 A JPH06325932 A JP H06325932A
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- Japan
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- superconducting
- superconducting coil
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】コイル導体間の含浸樹脂に加わる電磁応力を小
さくて含浸樹脂のクラック及び剥離を起こり難くする。 【構成】超電導線２を密巻きにしてエポキシ樹脂５を含
浸したボビンレスの超電導コイル１において、コイル内
径側寄りの一部の層コイルを接続部なしで他の層コイル
と反対方向に巻回する。または超電導線を同一方向に巻
回して一部の層コイルに反対向きの電流が流れるように
接続した。また、コイルの内部にダミーコイル及び円筒
を設ける。また、超電導コイルの外周側に熱伝導性の良
好なアルミ及び銅の円筒を設けた。
さくて含浸樹脂のクラック及び剥離を起こり難くする。 【構成】超電導線２を密巻きにしてエポキシ樹脂５を含
浸したボビンレスの超電導コイル１において、コイル内
径側寄りの一部の層コイルを接続部なしで他の層コイル
と反対方向に巻回する。または超電導線を同一方向に巻
回して一部の層コイルに反対向きの電流が流れるように
接続した。また、コイルの内部にダミーコイル及び円筒
を設ける。また、超電導コイルの外周側に熱伝導性の良
好なアルミ及び銅の円筒を設けた。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はエポキシ樹脂を含浸した
密巻き超電導コイルのクエンチ防止装置に関する。
密巻き超電導コイルのクエンチ防止装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ボビンの外周に超電導線を密巻きにして
エポキシ樹脂を含浸した超電導コイルは、液体ヘリウム
で冷却して通電を行うと、ボビンとコイル内周面間及び
コイル導体と含浸樹脂との間の熱収縮率差が大きいため
に発生する熱収縮応力は大きく、これに通電による発生
電磁力がコイル半径外向き及びコイル軸圧縮方向に加わ
るためボビンとコイル内周面間及びコイル導体間の含浸
樹脂にクラック及び剥離が発生することがある。このク
ラック及び剥離発生時には歪エネルギの解放により発生
熱を伴うので、超電導コイルはクエンチ（常電導転移）
を起こすことがある。このため特開昭60−177602号，特
開昭63−219106号，特開昭63−244708号及び特開平4−1
02304 号公報では、ボビンレス超電導コイルとしてコイ
ル内周面の含浸樹脂のクラック及び剥離の発生を防止し
てクエンチを起こり難くしている。しかし、従来の技術
ではコイル内周面の含浸樹脂のクラック及び剥離の発生
は防止できても、コイルの内部に発生する電磁応力に対
しては十分な対策が取られていなく、コイル導体間に加
わる電磁応力の集中が大きいため含浸樹脂にクラック及
び剥離が発生して超電導コイルのクエンチを起こすこと
がある。
エポキシ樹脂を含浸した超電導コイルは、液体ヘリウム
で冷却して通電を行うと、ボビンとコイル内周面間及び
コイル導体と含浸樹脂との間の熱収縮率差が大きいため
に発生する熱収縮応力は大きく、これに通電による発生
電磁力がコイル半径外向き及びコイル軸圧縮方向に加わ
るためボビンとコイル内周面間及びコイル導体間の含浸
樹脂にクラック及び剥離が発生することがある。このク
ラック及び剥離発生時には歪エネルギの解放により発生
熱を伴うので、超電導コイルはクエンチ（常電導転移）
を起こすことがある。このため特開昭60−177602号，特
開昭63−219106号，特開昭63−244708号及び特開平4−1
02304 号公報では、ボビンレス超電導コイルとしてコイ
ル内周面の含浸樹脂のクラック及び剥離の発生を防止し
てクエンチを起こり難くしている。しかし、従来の技術
ではコイル内周面の含浸樹脂のクラック及び剥離の発生
は防止できても、コイルの内部に発生する電磁応力に対
しては十分な対策が取られていなく、コイル導体間に加
わる電磁応力の集中が大きいため含浸樹脂にクラック及
び剥離が発生して超電導コイルのクエンチを起こすこと
がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、含浸
樹脂のクラック及び剥離を起こり難くしてクエンチの起
こり難い超電導コイルを提供することにある。
樹脂のクラック及び剥離を起こり難くしてクエンチの起
こり難い超電導コイルを提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記目的を解決するため
に、本発明はボビンレスの超電導コイルにおいて、磁束
密度の大きいコイル内径側寄りの一部の層コイルを接続
部なしで他の層コイルと反対方向に巻回した。
に、本発明はボビンレスの超電導コイルにおいて、磁束
密度の大きいコイル内径側寄りの一部の層コイルを接続
部なしで他の層コイルと反対方向に巻回した。
【０００５】また、別の手段として巻回する超電導線を
分割して一部の層コイル及び他の層コイルとも同一方向
に巻回し、一部の層コイルと他の層コイルの巻始め同士
及び巻き終り同士を接続して一部の層コイルに流れる電
流が他の層コイルと逆向きになるようにした。
分割して一部の層コイル及び他の層コイルとも同一方向
に巻回し、一部の層コイルと他の層コイルの巻始め同士
及び巻き終り同士を接続して一部の層コイルに流れる電
流が他の層コイルと逆向きになるようにした。
【０００６】更に、これら二手段の超電導コイルの外周
側の絶縁層をできるだけ薄くして、その絶縁層の外周側
に熱伝導性の良好なアルミ及び銅を材質とする円筒を焼
嵌めした。
側の絶縁層をできるだけ薄くして、その絶縁層の外周側
に熱伝導性の良好なアルミ及び銅を材質とする円筒を焼
嵌めした。
【０００７】また、別の手段として超電導線を同一方向
に巻回し、一部のコイル層間にダミーコイルまたはＦＲ
Ｐの円筒を設け、エポキシ樹脂を含浸して超電導コイル
を形成した。
に巻回し、一部のコイル層間にダミーコイルまたはＦＲ
Ｐの円筒を設け、エポキシ樹脂を含浸して超電導コイル
を形成した。
【０００８】
【作用】上記のようにすれば、超電導コイルに流れる電
流は一部の層コイルと他の層コイルとでは逆向きになる
ので発生する電磁力も逆向きになり、一部の層コイル近
傍では電磁力が打消し合う。このためコイル導体間に加
わる電磁力の大きさは小さくなり、含浸樹脂のクラック
及び導体からの剥離が起こり難い。また、一部の層コイ
ルはエポキシ樹脂の含浸によって補強されるのでコイル
半径外向きの電磁力をサポートする作用があり、超電導
コイルの層間に円筒を設けたのと同様の効果がある。
流は一部の層コイルと他の層コイルとでは逆向きになる
ので発生する電磁力も逆向きになり、一部の層コイル近
傍では電磁力が打消し合う。このためコイル導体間に加
わる電磁力の大きさは小さくなり、含浸樹脂のクラック
及び導体からの剥離が起こり難い。また、一部の層コイ
ルはエポキシ樹脂の含浸によって補強されるのでコイル
半径外向きの電磁力をサポートする作用があり、超電導
コイルの層間に円筒を設けたのと同様の効果がある。
【０００９】更に、超電導コイルの外周側の絶縁層を出
来るだけ薄くして、その外周側に熱伝導性の良好な材質
の円筒を焼嵌めしたので、冷却性及び電磁力の支持が良
好となる。
来るだけ薄くして、その外周側に熱伝導性の良好な材質
の円筒を焼嵌めしたので、冷却性及び電磁力の支持が良
好となる。
【００１０】また、超電導コイルの一部の層間にダミー
コイルまたはＦＲＰの円筒を設けた超電導コイルは、ダ
ミーコイル及びＦＲＰの円筒がコイル外径外向きの電磁
力をサポートすると共に、ダミーコイル及びＦＲＰの円
筒は電磁力の発生に寄与しないので超電導コイル内部の
電磁力の集中を緩和する作用がある。
コイルまたはＦＲＰの円筒を設けた超電導コイルは、ダ
ミーコイル及びＦＲＰの円筒がコイル外径外向きの電磁
力をサポートすると共に、ダミーコイル及びＦＲＰの円
筒は電磁力の発生に寄与しないので超電導コイル内部の
電磁力の集中を緩和する作用がある。
【００１１】
【実施例】本発明の一実施例を図１ないし図６に基づい
て説明する。
て説明する。
【００１２】図１は本発明の一実施例であるソレノイド
形状の超電導コイルの縦断面を示す。ボビンレス超電導
コイル１は離形処理を施した巻枠を使用して巻線し、エ
ポキシ樹脂を含浸して硬化後に巻枠を取り外して製作す
る。図１において、ボビンレス超電導コイル１は線材に
ＮｂＴｉ超電導線２を用い、コイル内周側の層コイル３
ａを十層同一方向に巻回し、次に線材を切断することな
く折返し部４ａを設けて反対方向に一部の層コイル３ｂ
を四層巻回し、次に折返し部４ｂを設けて一部の層コイ
ル３ｂと反対方向にコイル外周側の層コイル３ｃを２５
層巻回し、エポキシ樹脂５を含浸して硬化させた。この
ボビンレス超電導コイル１の外周側の絶縁層６をできる
だけ薄く削って冷却性を良くし、絶縁層６の外周側にＳ
ＵＳバンド７を掛けてコイル半径外向きに発生する電磁
力を支持した。このコイルの上下にコイル外径寸法の凹
部８を設けたコイル支持金具９ａ，９ｂを取り付けてボ
ルト締めを行った。このように構成した超電導コイルを
液体ヘリウムで冷却して励磁すると、超電導コイルに流
れる電流は図２に示すようになり、一部の層コイル３ｂ
の電流方向は、コイル内周側の層コイル３ａ及びコイル
外周側の層コイル３ｃと反対方向であり、磁束も反対方
向に発生するので一部の層コイル３ｂの近傍では図３に
示すように電磁力の一部を打消し合って小さくなる。
形状の超電導コイルの縦断面を示す。ボビンレス超電導
コイル１は離形処理を施した巻枠を使用して巻線し、エ
ポキシ樹脂を含浸して硬化後に巻枠を取り外して製作す
る。図１において、ボビンレス超電導コイル１は線材に
ＮｂＴｉ超電導線２を用い、コイル内周側の層コイル３
ａを十層同一方向に巻回し、次に線材を切断することな
く折返し部４ａを設けて反対方向に一部の層コイル３ｂ
を四層巻回し、次に折返し部４ｂを設けて一部の層コイ
ル３ｂと反対方向にコイル外周側の層コイル３ｃを２５
層巻回し、エポキシ樹脂５を含浸して硬化させた。この
ボビンレス超電導コイル１の外周側の絶縁層６をできる
だけ薄く削って冷却性を良くし、絶縁層６の外周側にＳ
ＵＳバンド７を掛けてコイル半径外向きに発生する電磁
力を支持した。このコイルの上下にコイル外径寸法の凹
部８を設けたコイル支持金具９ａ，９ｂを取り付けてボ
ルト締めを行った。このように構成した超電導コイルを
液体ヘリウムで冷却して励磁すると、超電導コイルに流
れる電流は図２に示すようになり、一部の層コイル３ｂ
の電流方向は、コイル内周側の層コイル３ａ及びコイル
外周側の層コイル３ｃと反対方向であり、磁束も反対方
向に発生するので一部の層コイル３ｂの近傍では図３に
示すように電磁力の一部を打消し合って小さくなる。
【００１３】因みに、従来の超電導コイルの場合を示す
と図４及び図５のようになる。超電導コイルに流れる電
流は同一方向であり、磁束が打消し合わないので電磁力
も大きく、コイル内周側の電磁力の大きさは本発明のコ
イルの場合（図３）よりも大きい。したがって、本発明
の超電導コイルは導体間に含浸されたエポキシ樹脂に加
わる圧縮応力及び引張り応力は従来の超電導コイルより
も小さく、含浸樹脂のクラック及びコイル導体からの剥
離は起こり難い。
と図４及び図５のようになる。超電導コイルに流れる電
流は同一方向であり、磁束が打消し合わないので電磁力
も大きく、コイル内周側の電磁力の大きさは本発明のコ
イルの場合（図３）よりも大きい。したがって、本発明
の超電導コイルは導体間に含浸されたエポキシ樹脂に加
わる圧縮応力及び引張り応力は従来の超電導コイルより
も小さく、含浸樹脂のクラック及びコイル導体からの剥
離は起こり難い。
【００１４】図６は本発明の効果を従来例と比較したも
ので、縦軸に従来例を１.０ とした場合のコイル電流密
度をとり、横軸に従来例を１.０ とした場合の磁束密度
をとって、コイル電流密度と磁束密度の関係を示したも
のである。同図から明らかなように、本実施例の超電導
コイルの特性Ｐは、従来例の特性Ｑに比べてコイル電流
密度が大きく優れており、線材の特性Ｒに近い特性にな
っている。すなわち、従来の超電導コイルは電流密度が
１パーユニット（Ｐ・Ｕ）でクエンチを起こすのに対
し、本実施例の超電導コイルではコイル電流密度が１.
２ パーユニットまで励磁できることがわかった。
ので、縦軸に従来例を１.０ とした場合のコイル電流密
度をとり、横軸に従来例を１.０ とした場合の磁束密度
をとって、コイル電流密度と磁束密度の関係を示したも
のである。同図から明らかなように、本実施例の超電導
コイルの特性Ｐは、従来例の特性Ｑに比べてコイル電流
密度が大きく優れており、線材の特性Ｒに近い特性にな
っている。すなわち、従来の超電導コイルは電流密度が
１パーユニット（Ｐ・Ｕ）でクエンチを起こすのに対
し、本実施例の超電導コイルではコイル電流密度が１.
２ パーユニットまで励磁できることがわかった。
【００１５】本発明の第二の実施例を図７によって説明
する。図７は支持金具等を省略したソレノイド形状超電
導コイルの縦断面を示す。この実施例では超電導線を三
分割して同一方向に巻回し、これにエポキシ樹脂を含浸
した。この超電導コイルではコイル内周側の層コイル３
ａとコイル内周側寄りの一部の層コイル３ｂの巻き終り
同士を接続し、一部の層コイル３ｂとコイル外周側の層
コイル３ｃの巻き始め同士を接続した。なか、層コイル
３ａ，３ｂ，３ｃのターン数は前述の本発明の実施例と
同じである。このように層コイル３ａ，３ｂ，３ｃを接
続すると層コイル３ｂに流れる電流の方向は層コイル３
ａ及び３ｃと逆向きになるので本発明の実施例と同様に
層コイル３ｂの近傍では一部の電磁力が打消し合い、本
発明の一実施例と同様の効果が得られる。また、本発明
の第二の実施例では同一方向に巻線するので巻線作業が
容易になり、常に張力を加えて巻線することができるた
めコイル導体間が密に巻け、含浸樹脂層の厚みを薄くで
き熱収縮による樹脂のクラック発生を起こり難くするこ
とができる。
する。図７は支持金具等を省略したソレノイド形状超電
導コイルの縦断面を示す。この実施例では超電導線を三
分割して同一方向に巻回し、これにエポキシ樹脂を含浸
した。この超電導コイルではコイル内周側の層コイル３
ａとコイル内周側寄りの一部の層コイル３ｂの巻き終り
同士を接続し、一部の層コイル３ｂとコイル外周側の層
コイル３ｃの巻き始め同士を接続した。なか、層コイル
３ａ，３ｂ，３ｃのターン数は前述の本発明の実施例と
同じである。このように層コイル３ａ，３ｂ，３ｃを接
続すると層コイル３ｂに流れる電流の方向は層コイル３
ａ及び３ｃと逆向きになるので本発明の実施例と同様に
層コイル３ｂの近傍では一部の電磁力が打消し合い、本
発明の一実施例と同様の効果が得られる。また、本発明
の第二の実施例では同一方向に巻線するので巻線作業が
容易になり、常に張力を加えて巻線することができるた
めコイル導体間が密に巻け、含浸樹脂層の厚みを薄くで
き熱収縮による樹脂のクラック発生を起こり難くするこ
とができる。
【００１６】本発明の第三の実施例を図８に示す。図８
は図１及び図７に示した超電導コイルの外周側に熱伝導
性の良好なアルミ及び銅で製作した円筒１０を焼嵌めし
た縦断面を示す。超電導コイルに発生するコイル半径外
向きの電磁力は円筒１０によって支持されるのでコイル
導体は動き難く、含浸樹脂のクラック及び剥離は起こり
難い。また、超電導コイル１の外周側の絶縁層６を薄く
でき、円筒１０の熱伝導性は良好であるので図１及び図
７の超電導コイルよりも冷却性が改善される効果があ
る。
は図１及び図７に示した超電導コイルの外周側に熱伝導
性の良好なアルミ及び銅で製作した円筒１０を焼嵌めし
た縦断面を示す。超電導コイルに発生するコイル半径外
向きの電磁力は円筒１０によって支持されるのでコイル
導体は動き難く、含浸樹脂のクラック及び剥離は起こり
難い。また、超電導コイル１の外周側の絶縁層６を薄く
でき、円筒１０の熱伝導性は良好であるので図１及び図
７の超電導コイルよりも冷却性が改善される効果があ
る。
【００１７】本発明の第四の実施例及び第五の実施例を
図９に示した。本発明の他の第四の実施例及び第五の実
施例では超電導線を同一方向に巻回し、コイル内周側寄
りのコイル層間に第四の実施例ではダミーコイル１１を
巻き、第五の実施例ではFRPの円筒１２を設けて超電導
コイルを形成し、第四実施例及び第五実施例ともエポキ
シ樹脂を含浸した。第四実施例及び第五実施例ともに電
磁力の発生に寄与しないダミーコイル１１及びＦＲＰの
円筒１２がコイルの内部にあるので電磁力の集中が緩和
され、またダミーコイル１１及びＦＲＰの円筒１２はコ
イル半径外向きの電磁力を支持する作用があるのでコイ
ル導体は動き難く、含浸樹脂のクラック及び剥離は起こ
り難い。
図９に示した。本発明の他の第四の実施例及び第五の実
施例では超電導線を同一方向に巻回し、コイル内周側寄
りのコイル層間に第四の実施例ではダミーコイル１１を
巻き、第五の実施例ではFRPの円筒１２を設けて超電導
コイルを形成し、第四実施例及び第五実施例ともエポキ
シ樹脂を含浸した。第四実施例及び第五実施例ともに電
磁力の発生に寄与しないダミーコイル１１及びＦＲＰの
円筒１２がコイルの内部にあるので電磁力の集中が緩和
され、またダミーコイル１１及びＦＲＰの円筒１２はコ
イル半径外向きの電磁力を支持する作用があるのでコイ
ル導体は動き難く、含浸樹脂のクラック及び剥離は起こ
り難い。
【００１８】
【発明の効果】本発明によれば、コイル内径側寄りのコ
イル導体間に加わる電磁応力を小さくすることができる
ので、含浸樹脂のクラック及び導体からの剥離を起こり
難くできる。
イル導体間に加わる電磁応力を小さくすることができる
ので、含浸樹脂のクラック及び導体からの剥離を起こり
難くできる。
【００１９】よって、超電導コイルはクエンチを起こし
難く、高電流密度で信頼性の高い超電導コイルを提供で
きる。
難く、高電流密度で信頼性の高い超電導コイルを提供で
きる。
【図１】本発明の一実施例を示すソレノイド形状の超電
導コイルの縦断面図。
導コイルの縦断面図。
【図２】図１に示す超電導コイルの導体に流れる電流の
方向を示す説明図。
方向を示す説明図。
【図３】図２のように電流を流したときに発生する電磁
力の大きさと方向を示す説明図。
力の大きさと方向を示す説明図。
【図４】従来の超電導コイルの導体に流れる電流の方向
を示す説明図。
を示す説明図。
【図５】図４のように電流を流したときに発生する電磁
力の大きさと方向を示す説明図。
力の大きさと方向を示す説明図。
【図６】本発明の超電導コイルの一実施例と従来の超電
導コイルの電流密度と磁束密度との関係を示す説明図。
導コイルの電流密度と磁束密度との関係を示す説明図。
【図７】本発明の第二の実施例である超電導コイルの縦
断面図。
断面図。
【図８】本発明の第三の実施例である超電導コイルの縦
断面図。
断面図。
【図９】本発明の他の第四の実施例の超電導コイルの縦
断面図。
断面図。
【符号の説明】１ …ボビンレス超電導コイル、２…超電導線、３ｂ…一
部の層コイル、３ａ，３ｃ…他の層コイル、５…エポキ
シ樹脂、６…絶縁層、１０…アルミ及び銅の円筒、１１
…ダミーコイル、１２…ＦＲＰの円筒。
部の層コイル、３ａ，３ｃ…他の層コイル、５…エポキ
シ樹脂、６…絶縁層、１０…アルミ及び銅の円筒、１１
…ダミーコイル、１２…ＦＲＰの円筒。
Claims (4)
- 【請求項１】超電導線を多数回密巻きに巻回し、エポキ
シ樹脂を含浸して成るボビンレスの超電導コイルにおい
て、前記超電導コイルの一部の層コイルを接続部なしで
他の層コイルと反対方向に巻回し、コイル内部に発生す
る電磁力の集中を小さくすることを特徴とする超電導コ
イル。 - 【請求項２】超電導線を多数回密巻きに巻回し、エポキ
シ樹脂を含浸して成るボビンレスの超電導コイルにおい
て、該超電導コイルは超電導線のある長さに分割して同
一方向に巻回し、一部の層コイルの電流方向が他の層コ
イルと逆向きになるようにリード端子を接続したことを
特徴とする超電導コイル。 - 【請求項３】超電導線を多数回密巻きに巻回し、エポキ
シ樹脂を含浸して成るボビンレスの超電導コイルにおい
て、前記超電導コイルの外周側に熱伝導性の良好なアル
ミ及び銅を材質とする円筒を設けることを特徴とする超
電導コイル。 - 【請求項４】超電導線を多数回密巻きに巻回し、エポキ
シ樹脂を含浸して成るボビンレスの超電導コイルにおい
て、前記超電導コイルの一部の層間にダミーコイル及び
円筒を設けることを特徴とする超電導コイル。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11138393A JPH06325932A (ja) | 1993-05-13 | 1993-05-13 | 超電導コイル |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11138393A JPH06325932A (ja) | 1993-05-13 | 1993-05-13 | 超電導コイル |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06325932A true JPH06325932A (ja) | 1994-11-25 |
Family
ID=14559794
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11138393A Pending JPH06325932A (ja) | 1993-05-13 | 1993-05-13 | 超電導コイル |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06325932A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007158265A (ja) * | 2005-12-08 | 2007-06-21 | Kobe Steel Ltd | 超電導コイル |
| JP2008244284A (ja) * | 2007-03-28 | 2008-10-09 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 超電導コイルの製造方法および超電導コイル |
| CN102810378A (zh) * | 2012-07-13 | 2012-12-05 | 中国科学院电工研究所 | 一种超导磁体及其制作方法 |
| JP2014093468A (ja) * | 2012-11-06 | 2014-05-19 | Toshiba Corp | 超電導コイル |
| WO2021100789A1 (ja) | 2019-11-18 | 2021-05-27 | 古河電気工業株式会社 | 超電導コイルおよびその製造方法ならびに超電導コイル用超電導平角線材 |
-
1993
- 1993-05-13 JP JP11138393A patent/JPH06325932A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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