JPH07176421A - 超電導マグネット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】超電導コイルを固定するカラーに圧縮力を与え
ても局部的な応力集中をなくすと共に、カラー固定力の
緩みを軽減することにある。 【構成】超電導コイルを備えた超電導マグネットにおい
て、円弧部１１ｂとこの円弧部１１ｂの両端側に形成さ
れた偏平な肩部１１ｃとを有する形状の薄板を積層し、
且つ中央部に有するコイル保持部１１ａに超電導コイル
１４を配置してなる２分割されたカラー１１を構成し、
このカラーの分割部を挟んで円弧部１１ｂ及び肩部１１
ｃを覆うように固定具１５を嵌込んでカラー１１を広範
囲に渡って一体的に固定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は粒子加速器等に使用され
る超電導コイルを備えた超電導マグネットにに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、エネルギーの省力化、効率化等の
面から超電導線を利用した各種の機器が研究及び開発さ
れている。これら超電導機器の共通の課題は、わずかな
超電導線相互の摩擦熱等により超電導から常電導に転移
する、いわゆるクエンチと呼ばれる現象をいかに防止す
るかにある。

【０００３】このクエンチ現象は、前述したように超電
導線の僅かな動きによって引起こされるため、超電導線
をいかに効率よく固定するかがクエンチ防止の重要なポ
イントとなる。

【０００４】ところで、これら超電導機器の中で加速器
等に用いられる双極マグネットとしては、図４に示すよ
うに中央部並びにその近傍にコイル保持部とコイル押え
部を有する薄板をスポット溶接１で組合せたカラー２
を、図５に示すようにコイル保持部に配置された内層
３、外層４からなる左右２層ずつの超電導コイルに対し
て上、下勝手違いにくし歯状に積層し、上、下より圧縮
力を加えると共に、左右両端のコイル押え部に設けられ
たキー溝にキー５を挿入してその圧縮力により固定する
構造となっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このような構造の双極
マグネットにおいて、カラー２のコイル保持部に配置さ
れた超電導コイルをコイル押え部により固定するには図
７に示すようにカラー２の上、下部に圧縮治具７を設け
てプレス荷重Ｆを加え、その状態でコイル押え部に設け
られたキー溝にキー５を挿入して超電導コイルを固定し
ている。

【０００６】しかし、このような固定手段では、コイル
押え部のキー溝にキー５を挿入した後、プレス荷重Ｆを
解放すると、図８に点線Ｂで示すようにキー挿入両端部
を支点としてコイルバネ定数及びカラーバネ定数により
カラー２がスプリングバックし，組立時の最大プレス荷
重による固定力に対して大きく緩和する値となる。

【０００７】また、コイル押え部のキー溝のＲ部におい
ては上、下の保持力の反力により高い応力集中が発生
し、さらに冷却時においてはステンレス鋼等を用いたカ
ラー材と比較してＮｂＴｉ／Ｃｕ製のコイル３，４の熱
収縮率が大きいため、コイルがカラー２より収縮し、さ
らに固定力が緩むという問題がある。

【０００８】本発明は上記の問題点を解消するためにな
されたもので、超電導コイルを固定するカラーに圧縮力
を与えても局部的な応力集中をなくすと共に、カラー固
定力の緩みを軽減することができる信頼性の高い超電導
マグネットを提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するため、次のような手段により超電導マグネットを
構成するものである。 （１）超電導コイルを備えた超電導マグネットにおい
て、円弧部とこの円弧部の両端側に形成された偏平な肩
部とを有する形状の薄板を積層し、且つ中央部に有する
コイル保持部に超電導コイルを配置してなる２分割され
たカラーを構成し、このカラーの分割部を挟んで前記円
弧部及び肩部を覆うように固定具を嵌込んで前記カラー
を広範囲に渡って一体的に固定する。 （２）超電導コイルを備えた超電導マグネットにおい
て、偏平部とこれに連なる両側に固定用突出部とを有す
る形状の薄板を積層し、且つ中央部に有するコイル保持
部に超電導コイルを配置してなる２分割されたカラーを
構成し、このカラーの分割部を挟んで前記固定用突出部
に固定具を嵌込み、且つカラーの外周面をバインド線に
より締付けて前記カラーを一体的に固定する。 （３）上記（１）又は（２）に記載の固定具として、カ
ラーの薄板材よりも熱収縮率の大きな材質を用いる。

【００１０】

【作用】上記（１）のような構成の超電導マグネットに
あっては、２分割されたカラーの外周を分割部を挟んで
円弧部から肩部にかけて覆うように固定具を嵌込んでカ
ラーを固定しているので、カラーに対する固定範囲が広
がり、組立時に与えられる圧縮力を解放してもスプリン
グバックによる固定力の緩和を防止することができる。

【００１１】また、上記（２）のような構成の超電導マ
グネットにあっては、カラーの分割部を挟んで固定用突
出部に固定具を嵌込み、この固定具を介してカラーの外
周面をバインド線により締付けてカラーを固定している
ので、カラーに対して局部的な応力集中がなくなり、固
定力の緩和を軽減することが可能となる。

【００１２】さらに、上記（１）又は（２）のような構
成の超電導マグネットにおいて、固定具としてカラーの
薄板材よりも熱収縮率の大きな材質を用いることによ
り、冷却時における固定力の緩和も軽減することができ
る。

【００１３】

【実施例】以下本発明の実施例を図面を参照して説明す
る。図１は本発明による超電導マグネットの第１の実施
例として双極マグネットの構成を示す断面図である。図
１において、１１は中央部にコイル保持部１１ａを有す
る上、下に２分割されたカラーで、このカラー１１は円
弧部１１ｂの上、下部を偏平に形成した肩部１１ｃとこ
の肩部１１ｃより上、下方向に突出する突出部１１ｄと
を有する形状の薄板を積層したものである。

【００１４】このカラー１１のコイル保持部１１ａに
は、内層１２、外層１３からなる左右２層ずつの超電導
コイル１４が配置され、保持されている。このようにカ
ラー１１のコイル保持部１１ａに配置された超電導コイ
ル１４を固定するには、カラー１１の上、下部に有する
突出部１１ｄに圧縮力を与えた状態で、カラー材よりも
熱収縮率の大きなほぼＵ字形の銅等からなる固定具１５
をカラー１１の左右の円弧部１１ｂから肩部１１ｃを覆
うように嵌込んで超電導コイル１４を一体的に固定す
る。

【００１５】かかる構成とすれば、上、下に２分割され
たカラー１１の外周を円弧部１１ｂから上、下部の左右
肩部１１ｃにかけて覆うように固定具１５を嵌込んでカ
ラー１１に圧縮力を与えて超電導コイル１４を固定して
いるので、カラー１１に対する固定範囲を広げることが
できる。

【００１６】従って、従来の局部的な固定方法と比較し
てカラーをほぼ全体的に固定できるので、上、下部に有
する突出部１１ｄに与えた圧縮力を解放してもスプリン
グバックによる固定力の緩和を防止することができる。

【００１７】また、冷却時においてはカラー材と比較し
て熱収縮率の大きなＣｕ等の固定具１５を用いているの
で、ＮｂＴｉ／Ｃｕ製のコイルが収縮、緩和しても固定
力の低下を軽減することができる。

【００１８】さらに、従来のカラー形状はコイル押え部
にキー溝を設け、このキー溝にキーを挿入する形状とし
てあるため、勝手違いのカラーをくし歯状に組立てる必
要があったが、本実施例ではＵ字状の固定具１５で上、
下に２分割されたカラー１１をその左右両側から固定す
るだけなので、従来のような組立の必要がなく、簡単且
つ容易に組立てが可能となる。

【００１９】図２は本発明の第２の実施例の構成を示す
断面図である。図２において、２１は中央部にコイル保
持部２１ａを有する上、下に２分割されたカラーで、こ
のカラー２１は上、下部を平面にした偏平部２１ｂと左
右両側を突出させた突出部２１ｃとを有する形状の薄板
を積層したものである。

【００２０】このカラー２１のコイル保持部２１ａに
は、内層２２、外層２３からなる左右２層ずつの超電導
コイル２４が配置され、保持されている。このようにカ
ラー２１のコイル保持部２１ａに配置された超電導コイ
ル２４を固定するには、カラー２１の左右両側に有する
突出部２１ｃにほぼＵ字型の固定具２５を嵌込んでその
圧縮力により上、下に２分割されたカラー２１を固定す
ると共に、カラー２１の外周面をバインド線２６により
締付け固定する。

【００２１】このような構成とすれば、上、下に２分割
されたカラー２１をその左右の突出部２１ｃに嵌込まれ
た固定具２５の圧縮力により固定し、さらにカラー２１
の外周面をバインド線２６を巻付けて全体を一体的に締
付けて固定するようにしたので、第１の実施例と同様に
カラー材に対して局部的な応力集中を無くすことが可能
であり、固定力の緩和を軽減することができる。

【００２２】また、Ｕ字型固定具２５及びバインド線２
６をカラー材より熱収縮率の大きな材質を用いることに
よって冷却時においても固定力緩和を軽減できる。な
お、上記各実施例では、粒子加速器等に使用される超電
導コイルを備えた双極マグネットについて述べたが、他
の超電導機器に用いられるマグネットにおいても前述同
様に適用実施することができるものである。

【００２３】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、コイ
ル保持部に超電導コイルを配置したカラーの固定範囲を
カラー全周に近い範囲に広げたことによって従来のよう
にコイル押え部に設けられたキー溝のＲ部で発生してい
た高応力集中部をなくすことができ、さらには組立時に
おける固定力の緩和を軽減することができる。また、固
定具をカラー材よりも熱収縮率の高い材料を用いること
によって冷却時における固定力の緩和も軽減でき、信頼
性の高い超電導マグネットを提供するすることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す双極マグネットの
断面図。

【図２】本発明の第２の実施例を示す双極マグネットの
断面図。

【図３】同実施例の側面図。

【図４】従来の双極マグネットのカラーを示す構成図。

【図５】従来の双極マグネットの構成を説明するための
断面図。

【図６】同双極マグネットの側面図。

【図７】従来の双極マグネットの組立時における圧縮方
法を説明するための断面図。

【図８】同双極マグネットの組立時において、キー挿入
後に荷重釈放した時のカラーの変形状態を説明するため
の断面図。

【符号の説明】 １１，２１……カラー、１１ａ，２１ａ……コイル保持
部、１２，２２……内層、１３，２３……外層、１４，
２４……超電導コイル、１５，２５……固定具、２６…
…バンド線。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 折笠 朝文 東京都府中市晴見町２丁目24番地の１ 東 芝エフエーシステムエンジニアリング株式 会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 超電導コイルを備えた超電導マグネット
   において、円弧部とこの円弧部の両端側に形成された偏
   平な肩部とを有する形状の薄板を積層し、且つ中央部に
   有するコイル保持部に超電導コイルを配置してなる２分
   割されたカラーを構成し、このカラーの分割部を挟んで
   前記円弧部及び肩部を覆うように固定具を嵌込んで前記
   カラーを広範囲に渡って一体的に固定することを特徴と
   する超電導マグネット。
2. 【請求項２】 超電導コイルを備えた超電導マグネット
   において、偏平部とこれに連なる両側に固定用突出部と
   を有する形状の薄板を積層し、且つ中央部に有するコイ
   ル保持部に超電導コイルを配置してなる２分割されたカ
   ラーを構成し、このカラーの分割部を挟んで前記固定用
   突出部に固定具を嵌込み、且つカラーの外周面をバイン
   ド線により締付けて前記カラーを一体的に固定すること
   を特徴とする超電導マグネット。
3. 【請求項３】 固定具は、カラーの薄板材よりも熱収縮
   率の大きな材料を用いたことを特徴とする請求項１又は
   請求項２に記載の超電導マグネット。