JPH0727105U - 超伝導導体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】コイルの組立工数を減らし、かつ、コイルを形
成したときの超伝導導体間の電気絶縁を向上させる。 【構成】大型超伝導コイルに用いられる超伝導導体１０
を、門型補強材１１の外周面に電気絶縁コーティング１
４を施した構造とする。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、超伝導エネルギー貯蔵装置の大型超伝導コイルに用いて好適な超伝 導導体に関する。

【０００２】

【従来の技術】

一般に、超伝導コイルに通電すると、磁場との相互作用によりコイルに電磁力 が働くため、コイルが動こうとする。このため、コイル（コイルを構成している 超伝導導体）間にすべり、つまり摩擦が生じる。このときの摩擦発熱によりクエ ンチが発生する恐れがある。このため、従来の超伝導コイルでは、コイルのすべ りを防止するためにコイル組立時に、コイルをあらかじめ押さえつける必要があ った。

【０００３】 ここで、従来の超伝導コイルの超伝導導体の横断面拡大図を図３に示す。 図３に示すように、超伝導コイルは、超伝導撚線（超伝導導体）２０を巻線し て形成されている。超伝導導体２０は、芯金２０ａを巻芯として、超伝導材と安 定化材とからなる線材１２を撚り合わせたものである。また、同コイルを形成す る超伝導導体２０間を絶縁するために、超伝導導体２０間には、パン間絶縁部材 １４ａ（パンとは、半径方向に巻いたコイルのブロックを称す）およびタ−ン間 絶縁部材１４ｂが、それぞれ図３に示すように挿入されている。さらに、同コイ ルには、図３に示すようにコイルの半径方向の動きを封じるための半径方向押さ え２１、コイルの軸方向の動きを封じるための軸方向押さえ２２が設けられてい る。

【０００４】 一般に小型の超伝導コイルの場合、電流も磁場も小さいため、コイルに働く電 磁力は小さい。よって、小型の超伝導コイルでは、図３に示すように、超伝導撚 線を巻き線し、コイルの半径方向および軸方向をそれぞれび半径方向コイル押さ え２１、軸方向コイル押さえ２２により押さえつける構造がとられる場合が多い 。

【０００５】 一方、図４に示すような構造の大型コイルになると、電流も磁場も大きくなる ため、コイルに働く電磁力が大きくなる。よって、図３に示したようなコイルの 構造では、コイルを拘束することは困難となる。そこで、図４の大型コイルを形 成する超伝導導体では、同図４中の部分Ｅを拡大して図５に示すように、門型補 強材１１の中に線材１２を収め、はんだ材１３で一体化した構造が取られる。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

上記したように、超伝導コイルでは、コイルに作用する電磁力により、同コイ ルを形成している超伝導導体間に摩擦が生じる恐れがあるため、超伝導導体間に 電気絶縁部材を挿入する必要があった。

【０００７】 このため従来の大型超伝導コイルでは、図５に示したように、パン間絶縁部材 １４ａおよびターン間絶縁部材１４ｂをそれぞれ別部材として超伝導導体２０間 に挿入して、コイル巻きを行っていた。

【０００８】 しかし、このような従来の大型超伝導コイルでは、下記のような問題点があっ た。 （１）コイル組立時、コイルを形成する超伝導導体間に絶縁部材を挟み込む治 工具が必要であった。さらに、超伝導導体間に絶縁部材を挿入するためにコイル の組立工数が増えていた。

【０００９】 （２）パン間絶縁部材とターン間絶縁部材との間に、図５に示すような隙間Ｚ がどうしても生じるため、この隙間Ｚでの電気絶縁が低下する。 本考案は、上記事情を考慮してなされたものであり、その目的は、超伝導コイ ルの組立工数を減らし、かつ、コイルを組み立てたときの超伝導導体間の電気絶 縁を向上させる超伝導導体を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】

本考案は、門型補強材で補強された超伝導導体において、門型補強材の外周面 に、予め電気絶縁コーティングを施し、門型補強材と電気絶縁部材とを一体化し た構造としたことを特徴とする。

【００１１】

【作用】

上記したように門型補強材と電気絶縁材とを一体構造とすることにより、耐電 磁力機能と電気絶縁機能を同時に負担させている。 このような構造の超伝導導体でコイルを組立てると、コイル組立時に、コイル 間（超伝導導体間）に電気絶縁部材をはめ込む必要がなくなるので、絶縁部材を はめ込むための治工具が必要なくなる。さらに組立工数が大幅に低減できる。ま た、超伝導導体の外周面が全面電気絶縁材で覆われているので、コイル間（超伝 導導体間）の電気絶縁が確実に確保できる。

【００１２】

【実施例】

以下、図面を参照して本考案の一実施例を説明する。 図１（ａ）は、本考案の一実施例に係る大容量超伝導導体の構造を示す横断面 図である。

【００１３】 図１（ａ）において、超伝導導体１０の門型補強材１１の外周面には予め電気 絶縁コーティング（電気絶縁材）１４が施されている。門型補強材１１の開口部 には線材１２が複数収納されている。線材１２は、はんだ材１３により固定され て、門型補強材１１と一体化されている。さらに、線材１２を収納した門型補強 材１１の開口部にはターン間液体ヘリウム冷却溝１５が形成されている。

【００１４】 このような構造の超伝導導体１０を用いて浸漬冷却型超伝導コイルを組立てる 場合について図を用いて説明する。 図２（ａ）は浸漬冷却型超伝導コイル組立体の全体図である。

【００１５】 図２（ａ）に示すように、超伝導導体１０を巻線して形成された超伝導コイル ４０はコイル押さえ金具５０で固定されている。この超伝導コイル４０の軸方向 の断面、すなわち図２（ａ）のＢ−Ｂ´線に沿った断面を図２（ｂ）に模式的に 示す。

【００１６】 つぎに図２（ｂ）中の部分Ｃの拡大図を図１（ｂ）に示す。図１（ａ）に示す ように、超伝導導体１０の門型補強材１１の外周面が電気絶縁コーティング１４ で覆われているので、この超伝導導体１０でコイルを組み立てると、図１（ｂ） に示すように超伝導導体１０の間は電気絶縁コーティング１４で形成された電気 絶縁材で隙間なく満たされる。よって、図２および図４に示した従来の超伝導コ イルのように、ターン間絶縁部材１４ａとパン間絶縁部材１４ｂとの間に隙間Ｚ ができるというようなことはない。このため、コイル間の電気絶縁を確実に保持 できる。

【００１７】 なお、コイル通電時に、コイル間にすべりが生じた場合、摩擦発熱によりクエ ンチが生じる恐れがあるため、すべり時の摩擦係数を極力小さくする観点から、 電気絶縁材１４としては、極低温下でも低摩擦特性を示すテフロン（ポリテトラ フルオロチレン）などを用いることが好ましい。

【００１８】 上記本実施例に適用される大容量超伝導導体は、超伝導エネルギー貯蔵装置の 超伝導コイルに適用される他、核融合用プラズマ閉じ込め超伝導マグネットなど にも適用される。

【００１９】

【考案の効果】

本考案によれば、超伝導導体の門型補強材の外周面を予め電気絶縁材で覆って いるので、この超伝導導体を用いて超伝導コイルを形成した場合、超伝導導体間 に電気絶縁部材を挿入する必要が無くなる。よって、コイルの構造が極めてシン プルとなるのでコイルの組立工数も低減される。また、コイルを形成する超伝導 導体間に電気絶縁部材を挿入するための治工具も必要なくなる。

【００２０】 また、本考案によれば、超伝導導体の（門型補強材の）外周面が全面電気絶縁 材で覆われているので、この超伝導導体を用いて超伝導コイルを形成した場合、 コイル間（超伝導導体間）の電気絶縁が確実に確保できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例に係る大容量超伝導導体の横
断面図および同超伝導導体で形成された超伝導コイルの
軸方向の部分断面の拡大図。

【図２】図１の超伝導導体１０を用いて形成した浸漬冷
却型超伝導コイル組立体の全体図および同コイル組立体
の軸方向の断面の模式図。

【図３】従来の撚線構造の超伝導導体を用いて形成した
超伝導コイル組立体の部分断面の拡大図。

【図４】従来の大容量超伝導導体を用いて形成した浸漬
冷却型超伝導コイル組立体の全体図および同コイル組立
体の軸方向の断面の模式図。

【図５】従来の大容量超伝導導体を用いて形成した超伝
導コイル組立体の部分断面の拡大図。

【符号の説明】

１０…超伝導導体、 １１…門型補強材、１２…線
材、 １３…はんだ材、１４…電気絶縁コー
ティング（電気絶縁材）、１５…ターン間液体ヘリウム
冷却溝。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 早川 数良 兵庫県神戸市兵庫区和田崎町一丁目１番１ 号 三菱重工業株式会社神戸造船所内

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 超伝導コイルを形成する、門型補強材を
   有する超伝導導体において、 前記門型補強材の外周面を、予め電気絶縁材で覆ったこ
   とを特徴とする超伝導導体。