JPH07118410B2 - 超電導コイル装置 - Google Patents
超電導コイル装置Info
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- JPH07118410B2 JPH07118410B2 JP62128823A JP12882387A JPH07118410B2 JP H07118410 B2 JPH07118410 B2 JP H07118410B2 JP 62128823 A JP62128823 A JP 62128823A JP 12882387 A JP12882387 A JP 12882387A JP H07118410 B2 JPH07118410 B2 JP H07118410B2
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- Japan
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- coil device
- spiral groove
- superconducting
- winding frame
- superconducting coil
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F5/00—Coils
- H01F5/02—Coils wound on non-magnetic supports, e.g. formers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F6/00—Superconducting magnets; Superconducting coils
- H01F6/06—Coils, e.g. winding, insulating, terminating or casing arrangements therefor
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- H01F5/02—Coils wound on non-magnetic supports, e.g. formers
- H01F2005/025—Coils wound on non-magnetic supports, e.g. formers wound on coaxial arrangement of two or more formers
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
- Superconductive Dynamoelectric Machines (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は，超電導コイル装置に係り，特に，多層巻き構
造の超電導コイル装置に関する。
造の超電導コイル装置に関する。
（従来の技術） 超電導コイル装置の小型化を図るには多層巻き構造を採
用する必要がある。しかし、超電導コイル装置の場合に
は，コイル本体を構成する超電導線を液体ヘリウムで代
表される冷媒によって常に良好に冷却する必要があるの
で、常電導コイル装置の場合とは違った工夫を必要とす
る。このようなことから，従来は，巻き芯を中心にして
棒状のスペーサを多数配置し，これらスペーサの外側に
超電導線を巻回して第１層目を形成した後，その外側に
再び棒状のスペーサを多数配置し，以下同様に第２層
目，第３層目を形成する手法が採用されている。
用する必要がある。しかし、超電導コイル装置の場合に
は，コイル本体を構成する超電導線を液体ヘリウムで代
表される冷媒によって常に良好に冷却する必要があるの
で、常電導コイル装置の場合とは違った工夫を必要とす
る。このようなことから，従来は，巻き芯を中心にして
棒状のスペーサを多数配置し，これらスペーサの外側に
超電導線を巻回して第１層目を形成した後，その外側に
再び棒状のスペーサを多数配置し，以下同様に第２層
目，第３層目を形成する手法が採用されている。
しかしながら，このような構成であると，巻き線過程で
多数のスペーサを配置しながら巻き線作業を行なわなけ
ればならないので，製作に長時間を要するばかりか，機
械的強度性に富んだものを製作できない問題があった。
多数のスペーサを配置しながら巻き線作業を行なわなけ
ればならないので，製作に長時間を要するばかりか，機
械的強度性に富んだものを製作できない問題があった。
（発明が解決しようとする問題点） 上述の如く，従来の多層巻き超電導コイル装置にあって
は，製作に長時間を要するばかりか，構造的に機械的強
度性を上げることが困難であった。
は，製作に長時間を要するばかりか，構造的に機械的強
度性を上げることが困難であった。
そこで本発明は，冷却特性，機械的強度性，製作性，高
耐圧性，安定性を満足させ得る超電導コイル装置を提供
することを目的としている。
耐圧性，安定性を満足させ得る超電導コイル装置を提供
することを目的としている。
［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明に係る超電導コイル装置は，外周面に螺旋状溝お
よび上記螺旋状溝と交差する上記螺旋状溝より深い複数
の冷媒通路溝を有した円筒状の巻枠と，この巻枠の外周
面に上記螺旋状溝に挿着される関係に巻回された超電導
線とからなる層コイル要素を，順次同心的に複数層重ね
て構成されるとともに前記巻枠のうちの少なくとも最内
層に位置するもの以外の巻枠が周方向に複数に分割され
たものとなっている。
よび上記螺旋状溝と交差する上記螺旋状溝より深い複数
の冷媒通路溝を有した円筒状の巻枠と，この巻枠の外周
面に上記螺旋状溝に挿着される関係に巻回された超電導
線とからなる層コイル要素を，順次同心的に複数層重ね
て構成されるとともに前記巻枠のうちの少なくとも最内
層に位置するもの以外の巻枠が周方向に複数に分割され
たものとなっている。
（作用） 巻枠が円筒状に形成され、しかも巻枠の外周面には超電
導線を固定するための螺旋状溝とこれより深い冷媒通路
溝とが形成されているので，超電導線を巻き込むときに
は，単に螺旋状溝内に超電導線を挿着しながら巻回すれ
ばよく，巻き線作業の容易化が可能となる。また，螺旋
状溝は，超電導線の巻きピッチを一定に保持した状態で
超電導線を確実に固定する。したがって，超電導線の固
定も充分に確保される。また，冷媒通路溝は，螺旋状溝
より深く，しかも螺旋状溝と交差する関係に複数形成さ
れているので，巻き線後であっても超電導線近傍の冷媒
の流れを充分確保でき，これによって良好な冷却が可能
となる。さらに，巻枠を周方向に複数に分割しているの
で、分割片同志の境界部分から層コイル要素間の渡り線
部を，いわゆる立ち上げることができ，多層構造とはい
え全体的にすっきりとしたコンパクト構成が可能とな
る。また，巻枠を周方向に複数に分割しているので，巻
枠を円筒状に形成したときに層コイル要素間に起こり易
い隙間の発生を防止することができ，冷却特性や製作性
を阻害することなく各層コイル要素間の一体化を容易に
実現できる。さらに，巻枠を周方向に複数に分割してい
るので，層間に高分子フイルム等の絶縁材の挿設が容易
となり，耐圧性能の向上化も可能となる。
導線を固定するための螺旋状溝とこれより深い冷媒通路
溝とが形成されているので，超電導線を巻き込むときに
は，単に螺旋状溝内に超電導線を挿着しながら巻回すれ
ばよく，巻き線作業の容易化が可能となる。また，螺旋
状溝は，超電導線の巻きピッチを一定に保持した状態で
超電導線を確実に固定する。したがって，超電導線の固
定も充分に確保される。また，冷媒通路溝は，螺旋状溝
より深く，しかも螺旋状溝と交差する関係に複数形成さ
れているので，巻き線後であっても超電導線近傍の冷媒
の流れを充分確保でき，これによって良好な冷却が可能
となる。さらに，巻枠を周方向に複数に分割しているの
で、分割片同志の境界部分から層コイル要素間の渡り線
部を，いわゆる立ち上げることができ，多層構造とはい
え全体的にすっきりとしたコンパクト構成が可能とな
る。また，巻枠を周方向に複数に分割しているので，巻
枠を円筒状に形成したときに層コイル要素間に起こり易
い隙間の発生を防止することができ，冷却特性や製作性
を阻害することなく各層コイル要素間の一体化を容易に
実現できる。さらに，巻枠を周方向に複数に分割してい
るので，層間に高分子フイルム等の絶縁材の挿設が容易
となり，耐圧性能の向上化も可能となる。
（実施例） 以下，図面を参照しながら本発明の実施例を説明する。
第１図は本発明の一実施例に係る超電導コイル装置の要
部を示す斜視図である。この図では，第１層コイル要素
１と，この要素１の外側に同心的に重ねられた第２層コ
イル要素２だけを示している。
部を示す斜視図である。この図では，第１層コイル要素
１と，この要素１の外側に同心的に重ねられた第２層コ
イル要素２だけを示している。
第１層，第２層コイル要素1,2は共に，円筒状の巻枠11,
12と，これら巻枠11,12に順次巻回された超電導線13と
で構成されている。
12と，これら巻枠11,12に順次巻回された超電導線13と
で構成されている。
巻枠11,12は，ガラス繊維強化プラスチックまたはベー
クライトで形成されており,2つの巻枠とも巻枠12が周方
向に分割された分割片の組み合わせによって形成されて
いる以外はほぼ同一形状に形成されている。したがっ
て，ここでは巻枠12を主に説明することにする。巻枠12
は，第１図，第２図および第４図に示すように周方向に
２分割された分割片14a,14bを組み合わせた円筒状に形
成されている。巻枠12の外周面で軸方向の両端部分15a,
15bを除いた部分16には，第２図および第３図に示すよ
うに断面形状がＶ字状で螺旋の方向が右ねじ方向の螺旋
状溝17が形成されている。また，巻枠12の外周面には，
第１図および第２図に示すように巻枠12の軸方向一端か
ら他端に向けて延びる螺旋状溝17より深い直線状の冷媒
通路溝18が周方向に複数形成されている。巻枠11にあっ
ても同様に，その外周面に螺旋の方向が左ねじ方向の螺
旋状溝（図示せず。）および冷媒通路溝19が形成されて
いる。第２層コイル要素２の外側に位置している層コイ
ル要素の巻枠は巻枠12と同様に構成されている。
クライトで形成されており,2つの巻枠とも巻枠12が周方
向に分割された分割片の組み合わせによって形成されて
いる以外はほぼ同一形状に形成されている。したがっ
て，ここでは巻枠12を主に説明することにする。巻枠12
は，第１図，第２図および第４図に示すように周方向に
２分割された分割片14a,14bを組み合わせた円筒状に形
成されている。巻枠12の外周面で軸方向の両端部分15a,
15bを除いた部分16には，第２図および第３図に示すよ
うに断面形状がＶ字状で螺旋の方向が右ねじ方向の螺旋
状溝17が形成されている。また，巻枠12の外周面には，
第１図および第２図に示すように巻枠12の軸方向一端か
ら他端に向けて延びる螺旋状溝17より深い直線状の冷媒
通路溝18が周方向に複数形成されている。巻枠11にあっ
ても同様に，その外周面に螺旋の方向が左ねじ方向の螺
旋状溝（図示せず。）および冷媒通路溝19が形成されて
いる。第２層コイル要素２の外側に位置している層コイ
ル要素の巻枠は巻枠12と同様に構成されている。
巻枠12の分割片14a,14bの周方向両端部には，第４図に
示すように薄肉部20a,20b,20c,20dが形成されており，
円筒状に組み上げた状態では薄肉部20aと20c,薄肉部20b
と20dとが重合するようになっている。
示すように薄肉部20a,20b,20c,20dが形成されており，
円筒状に組み上げた状態では薄肉部20aと20c,薄肉部20b
と20dとが重合するようになっている。
一方，前記超電導線13は，たとえば化合物超電導線であ
って，第３図に示すように前述した螺旋状溝17内に挿着
したとき，螺旋状溝17の最低部と超電導線13との間に隙
間21が形成される径のものが用いられている。そして，
実際に超電導線13を巻回するに当っては，まず，超電導
線13を巻枠11の内側から巻枠11に設けられた孔を通して
巻枠11の外面側へ引きだし，この引出された部分を巻枠
11の外周面に設けられた螺旋状溝に挿着しながら巻回
し，この螺旋状溝の終端まで巻回したとき巻回された超
電導線13の外面をカプトンあるいはマイラー等の絶縁耐
力の高い高分子フイルム22で覆い，次にその外側に第１
図に示すように分割片14a,14bからなる巻枠12を円筒状
に当てがう。このとき，分割片14a,14bの周方向端部に
形成されている薄肉部20a,20cに，第５図に示すように
形成された切欠部23a,23bによって重合部に開口された
孔24を通して超電導線13を巻枠12の外面側へと導く。そ
して，導かれた超電導線13を第１図に示すように，巻枠
12に形成された螺旋状溝17に挿着しながら巻回し，以後
上述した手順で必要な層数だけ巻回する。なお，巻き終
り端は，図示しない固定手段によって固定する。そし
て，上記のようにして構成された超電導コイル装置は，
たとえば液体ヘリウム中に浸漬した状態で使用される。
って，第３図に示すように前述した螺旋状溝17内に挿着
したとき，螺旋状溝17の最低部と超電導線13との間に隙
間21が形成される径のものが用いられている。そして，
実際に超電導線13を巻回するに当っては，まず，超電導
線13を巻枠11の内側から巻枠11に設けられた孔を通して
巻枠11の外面側へ引きだし，この引出された部分を巻枠
11の外周面に設けられた螺旋状溝に挿着しながら巻回
し，この螺旋状溝の終端まで巻回したとき巻回された超
電導線13の外面をカプトンあるいはマイラー等の絶縁耐
力の高い高分子フイルム22で覆い，次にその外側に第１
図に示すように分割片14a,14bからなる巻枠12を円筒状
に当てがう。このとき，分割片14a,14bの周方向端部に
形成されている薄肉部20a,20cに，第５図に示すように
形成された切欠部23a,23bによって重合部に開口された
孔24を通して超電導線13を巻枠12の外面側へと導く。そ
して，導かれた超電導線13を第１図に示すように，巻枠
12に形成された螺旋状溝17に挿着しながら巻回し，以後
上述した手順で必要な層数だけ巻回する。なお，巻き終
り端は，図示しない固定手段によって固定する。そし
て，上記のようにして構成された超電導コイル装置は，
たとえば液体ヘリウム中に浸漬した状態で使用される。
このように，各巻枠11,12を円筒状に形成し，しかも各
巻枠11,12の外周面に超電導線13を固定するための螺旋
状溝17とこれより深い冷媒通路溝18とを形成しているの
で，超電導線13を巻き込むときには，単に螺旋状溝17内
に超電導線13を挿着しながら巻回すればよく，巻き線作
業の容易化を図ることができる。また，螺旋状溝17は超
電導線13の巻きピッチを一定に保持した状態で超電導線
13を確実に固定する。また，冷媒通路溝18は，螺旋状溝
17より深く，しかも螺旋状溝17と交差する関係に複数形
成されているので，巻かれた超電導線13に冷媒を良好に
接触させることができ，これによって良好な冷却が可能
となる。なお，実施例のように隙間21を設けると一層良
好に冷却することができる。さらに,2層目以降の巻枠12
を周方向に２分割しているので，分割片14a,14b同志の
境界部分から層コイル要素1,2間の渡り線部を，いわゆ
る立ち上げることが可能となり，渡り構造を極めて簡単
化できる。また，巻枠12を周方向に２分割しているの
で，巻枠12を円筒状に形成したときに層コイル要素1,2
間に起こり易い隙間の発生を防止することができ，冷却
特性や製作性を阻害することなく各層コイル要素1,2間
の一体化を容易に実現できる。さらに，巻枠12を周方向
に２分割しているので，層間に高分子フイルム22等の絶
縁材の挿設が容易となり，分割片14a,14bの境界部分に
おける耐圧性能の低下を確実に防止できる。
巻枠11,12の外周面に超電導線13を固定するための螺旋
状溝17とこれより深い冷媒通路溝18とを形成しているの
で，超電導線13を巻き込むときには，単に螺旋状溝17内
に超電導線13を挿着しながら巻回すればよく，巻き線作
業の容易化を図ることができる。また，螺旋状溝17は超
電導線13の巻きピッチを一定に保持した状態で超電導線
13を確実に固定する。また，冷媒通路溝18は，螺旋状溝
17より深く，しかも螺旋状溝17と交差する関係に複数形
成されているので，巻かれた超電導線13に冷媒を良好に
接触させることができ，これによって良好な冷却が可能
となる。なお，実施例のように隙間21を設けると一層良
好に冷却することができる。さらに,2層目以降の巻枠12
を周方向に２分割しているので，分割片14a,14b同志の
境界部分から層コイル要素1,2間の渡り線部を，いわゆ
る立ち上げることが可能となり，渡り構造を極めて簡単
化できる。また，巻枠12を周方向に２分割しているの
で，巻枠12を円筒状に形成したときに層コイル要素1,2
間に起こり易い隙間の発生を防止することができ，冷却
特性や製作性を阻害することなく各層コイル要素1,2間
の一体化を容易に実現できる。さらに，巻枠12を周方向
に２分割しているので，層間に高分子フイルム22等の絶
縁材の挿設が容易となり，分割片14a,14bの境界部分に
おける耐圧性能の低下を確実に防止できる。
なお，本発明は上述した実施例に限定されるものではな
い。すなわち，上述した実施例では最内層に位置する巻
枠が周方向に分割されていないが，この巻枠も分割構造
に形成してもよい。また，螺旋状溝の断面形状はＶ字状
に限らずＵ字状にしてもよい。さらに，冷媒通路溝は螺
旋状溝とも交差し，かつ巻枠の軸心線とも交差するよう
に設けてもよい。また，巻枠の両端部の螺旋状溝の設け
られていない部分の軸方向の長さは沿面耐圧特性を考慮
して決定すればよい。
い。すなわち，上述した実施例では最内層に位置する巻
枠が周方向に分割されていないが，この巻枠も分割構造
に形成してもよい。また，螺旋状溝の断面形状はＶ字状
に限らずＵ字状にしてもよい。さらに，冷媒通路溝は螺
旋状溝とも交差し，かつ巻枠の軸心線とも交差するよう
に設けてもよい。また，巻枠の両端部の螺旋状溝の設け
られていない部分の軸方向の長さは沿面耐圧特性を考慮
して決定すればよい。
［発明の効果］ 以上述べたように，本発明によれば，製作し易く，しか
も冷却特性，耐圧特性，機械的強度性に富み信頼性の高
い超電導コイル装置を提供できる。
も冷却特性，耐圧特性，機械的強度性に富み信頼性の高
い超電導コイル装置を提供できる。
第１図は本発明の一実施例に係る超電導コイル装置の要
部の斜視図，第２図は巻枠を構成する分割片の局部的斜
視図，第３図は巻枠に形成された螺旋状溝とこの溝に挿
着された超電導線との関係を示す図，第４図は分割片の
組み合わせで構成された巻枠の分割片同志の境界部分の
構成を説明するための図，第５図は層コイル要素間の渡
り部分の構成を説明するための図である。 １…第１層コイル要素,2…第２層コイル要素,11,12…巻
枠,13…超電導線,14a,14b…分割片,17…螺旋状溝,18…
冷媒通路溝,24…孔。
部の斜視図，第２図は巻枠を構成する分割片の局部的斜
視図，第３図は巻枠に形成された螺旋状溝とこの溝に挿
着された超電導線との関係を示す図，第４図は分割片の
組み合わせで構成された巻枠の分割片同志の境界部分の
構成を説明するための図，第５図は層コイル要素間の渡
り部分の構成を説明するための図である。 １…第１層コイル要素,2…第２層コイル要素,11,12…巻
枠,13…超電導線,14a,14b…分割片,17…螺旋状溝,18…
冷媒通路溝,24…孔。
Claims (8)
- 【請求項１】外周面に螺旋状溝および上記螺旋状溝と交
差する上記螺旋状溝より深い複数の冷媒通路溝を有した
円筒状の巻枠と，この巻枠の外周面に上記螺旋状溝に挿
着される関係に巻回された超電導線とからなる層コイル
要素を，順次同心的に複数層重ねて構成されるとともに
前記巻枠のうちの少なくとも最内層に位置するもの以外
の巻枠が周方向に複数に分割されてなることを特徴とす
る超電導コイル装置。 - 【請求項２】前記巻枠は，ガラス繊維強化プラスチック
もしくはベークライトで形成されていることを特徴とす
る特許請求の範囲第１項記載の超電導コイル装置。 - 【請求項３】前記超電導線は，前記巻枠の軸方向両端部
の所定区間には巻回されていないことを特徴とする特許
請求の範囲第１項記載の超電導コイル装置。 - 【請求項４】前記層コイル要素間の渡り線部は，前記巻
枠を構成する分割片相互の境界部分を通して導かれてい
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の超電導
コイル装置。 - 【請求項５】前記各巻枠に形成された螺旋状溝は，前記
層コイル要素の積重ね方向に向かうにしたがって螺旋の
方向が交互に右ねじ方向と左ねじ方向とに形成されてい
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の超電導
コイル装置。 - 【請求項６】前記螺旋状溝は，前記超電導線の挿着状態
下で，その最低部と上記超電導線との間に空間を有する
断面形状に形成されていることを特徴とする特許請求の
範囲第１項記載の超電導コイル装置。 - 【請求項７】前記螺旋状溝は，断面形状がＶ字状もしく
はＵ字状に形成されていることを特徴とする特許請求の
範囲第１項記載の超電導コイル装置。 - 【請求項８】前記各層コイル要素間には，層間絶縁のた
めの高分子フイルムが介挿されていることを特徴とする
特許請求の範囲第１項記載の超電導コイル装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62128823A JPH07118410B2 (ja) | 1987-05-26 | 1987-05-26 | 超電導コイル装置 |
| US07/197,406 US4808954A (en) | 1987-05-26 | 1988-05-23 | Superconducting coil apparatus |
| FR888807039A FR2616005B1 (fr) | 1987-05-26 | 1988-05-26 | Bobinage supraconducteur a gabarits concentriques d'enroulement portant chacun un fil supraconducteur en helice |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62128823A JPH07118410B2 (ja) | 1987-05-26 | 1987-05-26 | 超電導コイル装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63292604A JPS63292604A (ja) | 1988-11-29 |
| JPH07118410B2 true JPH07118410B2 (ja) | 1995-12-18 |
Family
ID=14994295
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62128823A Expired - Fee Related JPH07118410B2 (ja) | 1987-05-26 | 1987-05-26 | 超電導コイル装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4808954A (ja) |
| JP (1) | JPH07118410B2 (ja) |
| FR (1) | FR2616005B1 (ja) |
Families Citing this family (33)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4992696A (en) * | 1989-02-17 | 1991-02-12 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Apparatus having reduced mechanical forces for supporting high magnetic fields |
| US5404122A (en) * | 1989-03-08 | 1995-04-04 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Superconducting coil apparatus with a quenching prevention means |
| US5683059A (en) * | 1995-04-24 | 1997-11-04 | Toyo Boseki Kabushiki Kaisha | Bobbin for superconducting coils |
| GB2337334B (en) * | 1998-05-15 | 2003-04-09 | Elscint Ltd | A coil for a magnet and a method of manufacture thereof |
| US6469604B1 (en) | 1998-05-15 | 2002-10-22 | Alex Palkovich | Coil for a magnet and a method of manufacture thereof |
| US6596945B1 (en) * | 1998-09-11 | 2003-07-22 | Southwire Company | Superconducting cable |
| WO2001006524A2 (en) * | 1999-07-14 | 2001-01-25 | E.I. Du Pont De Nemours And Company | Superconducting coil assembly |
| US6735848B1 (en) * | 1999-09-24 | 2004-05-18 | Fsu Research Foundation, Inc. | Method of manufacturing a superconducting magnet |
| CN103474168B (zh) | 2012-06-07 | 2016-08-03 | 清华大学 | 超导线材 |
| DE10202372B4 (de) * | 2002-01-23 | 2007-05-10 | Bruker Biospin Gmbh | Supraleitfähiges NMR-Hochfeld-Magnetspulensystem mit herausragender innerer Spulensektion |
| US6972655B2 (en) * | 2003-08-04 | 2005-12-06 | Lockheed Martin Corporation | Construction for cooled solenoid |
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