JPH10275945A - 超電導コイル装置 - Google Patents
超電導コイル装置Info
- Publication number
- JPH10275945A JPH10275945A JP9078254A JP7825497A JPH10275945A JP H10275945 A JPH10275945 A JP H10275945A JP 9078254 A JP9078254 A JP 9078254A JP 7825497 A JP7825497 A JP 7825497A JP H10275945 A JPH10275945 A JP H10275945A
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- JP
- Japan
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- superconducting
- magnetic shield
- superconducting coil
- shield
- coil
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- Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】巻線を磁場特性の異方性が大きい酸化物超電導
線で構成し、しかもコンパクト化を実現できる超電導コ
イル装置を提供する。 【解決手段】酸化物超電導線で形成された超電導コイル
本体１０と、この超電導コイル本体１０に対して同心的
に配置されて超電導コイル本体１０に印加されるコイル
半径方向磁場成分を遮蔽する超電導磁気シールド体１３
とを備えている。超電導磁気シールド体１３は、周方向
の少なくとも一部に軸方向に向けて延びる切り込みを有
した第１の磁気シールド体と、この第１の磁気シールド
体の切り込を覆うように配置された第２の磁気シールド
体とで構成されている。
線で構成し、しかもコンパクト化を実現できる超電導コ
イル装置を提供する。 【解決手段】酸化物超電導線で形成された超電導コイル
本体１０と、この超電導コイル本体１０に対して同心的
に配置されて超電導コイル本体１０に印加されるコイル
半径方向磁場成分を遮蔽する超電導磁気シールド体１３
とを備えている。超電導磁気シールド体１３は、周方向
の少なくとも一部に軸方向に向けて延びる切り込みを有
した第１の磁気シールド体と、この第１の磁気シールド
体の切り込を覆うように配置された第２の磁気シールド
体とで構成されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、酸化物超電導線で
超電導コイル本体を形成するようにした超電導コイル装
置に関する。
超電導コイル本体を形成するようにした超電導コイル装
置に関する。
【０００２】
【従来の技術】周知のように、Nb-Ti で代表される金属
系超電導線材は、磁場特性の異方性がない。このため、
金属系超電導線材でコイルを設計する場合には、線材に
印加される磁場のスカラー量を考慮するだけで十分であ
る。
系超電導線材は、磁場特性の異方性がない。このため、
金属系超電導線材でコイルを設計する場合には、線材に
印加される磁場のスカラー量を考慮するだけで十分であ
る。
【０００３】しかし、近年注目されている高温超電導線
材、すなわちイットリウム系、ビスマス系、タリウム系
等で代表される酸化物超電導線材は、磁場特性の異方性
が大きい。たとえば、銀シースで覆われたビスマス系の
テープ状酸化物超電導線材を例にとると、図７に4.2 Ｋ
での臨界電流ー磁場特性を示すように、テープ面に垂直
に磁場を印加した場合と、テープ面に平行に磁場を印加
した場合とでは、線材の臨界電流値に大きな差がある。
この図に示されているように、テープ面に垂直に磁場が
印加される場合には、０．２〜０．３テスラと極めて弱
い磁場であっても臨界電流値に大きな影響を及ぼす。こ
のため、図８に示すように、テープ状に形成された酸化
物超電導線１で巻線を構成してテスラ級の大きな磁場を
発生させることのできる超電導コイル装置２を得ようと
すると、臨界電流値を高めるために酸化物超電導線１を
多量に必要とし、超電導コイル装置の重要な特徴の一つ
であるコンパクト性を実現することが困難であるという
問題があった。
材、すなわちイットリウム系、ビスマス系、タリウム系
等で代表される酸化物超電導線材は、磁場特性の異方性
が大きい。たとえば、銀シースで覆われたビスマス系の
テープ状酸化物超電導線材を例にとると、図７に4.2 Ｋ
での臨界電流ー磁場特性を示すように、テープ面に垂直
に磁場を印加した場合と、テープ面に平行に磁場を印加
した場合とでは、線材の臨界電流値に大きな差がある。
この図に示されているように、テープ面に垂直に磁場が
印加される場合には、０．２〜０．３テスラと極めて弱
い磁場であっても臨界電流値に大きな影響を及ぼす。こ
のため、図８に示すように、テープ状に形成された酸化
物超電導線１で巻線を構成してテスラ級の大きな磁場を
発生させることのできる超電導コイル装置２を得ようと
すると、臨界電流値を高めるために酸化物超電導線１を
多量に必要とし、超電導コイル装置の重要な特徴の一つ
であるコンパクト性を実現することが困難であるという
問題があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述の如く、酸化物超
電導線で巻線を構成した従来の超電導コイル装置にあっ
ては、酸化物超電導線が備えている固有の問題、つまり
磁場特性の異方性が大きいことが原因してコンパクト化
を実現することが困難であった。そこで本発明は、巻線
を磁場特性の異方性が大きい酸化物超電導線で構成し、
しかもコンパクト化を実現できる超電導コイル装置を提
供することにある。
電導線で巻線を構成した従来の超電導コイル装置にあっ
ては、酸化物超電導線が備えている固有の問題、つまり
磁場特性の異方性が大きいことが原因してコンパクト化
を実現することが困難であった。そこで本発明は、巻線
を磁場特性の異方性が大きい酸化物超電導線で構成し、
しかもコンパクト化を実現できる超電導コイル装置を提
供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る超電導コイル装置は、酸化物超電導線
で形成された超電導コイル本体と、この超電導コイル本
体に対して同心的に配置されて上記超電導コイル本体に
印加されるコイル半径方向磁場成分を遮蔽する超電導磁
気シールド体とを備えている。
に、本発明に係る超電導コイル装置は、酸化物超電導線
で形成された超電導コイル本体と、この超電導コイル本
体に対して同心的に配置されて上記超電導コイル本体に
印加されるコイル半径方向磁場成分を遮蔽する超電導磁
気シールド体とを備えている。
【０００６】なお、前記超電導コイル本体が同心的に配
置された複数の巻線層を備えており、前記超電導磁気シ
ールド体が上記巻線層間に設けられていてもよい。ま
た、前記超電導磁気シールド体は、周方向の少なくとも
１箇所に軸方向に向かって延びる切り込み若しくは周囲
より超電導特性の弱い部分からなる非シールド効果領域
を有した第１の磁気シールド体と、この第１の磁気シー
ルド体の前記非シールド効果領域を覆うように設けられ
た第２の磁気シールド体とで構成されていてもよい。
置された複数の巻線層を備えており、前記超電導磁気シ
ールド体が上記巻線層間に設けられていてもよい。ま
た、前記超電導磁気シールド体は、周方向の少なくとも
１箇所に軸方向に向かって延びる切り込み若しくは周囲
より超電導特性の弱い部分からなる非シールド効果領域
を有した第１の磁気シールド体と、この第１の磁気シー
ルド体の前記非シールド効果領域を覆うように設けられ
た第２の磁気シールド体とで構成されていてもよい。
【０００７】さらに、前記超電導磁気シールド体は、複
数枚の超電導体薄板を周方向に隣接するもの同士が互い
に重合する関係に配置して筒状に形成されたものでもよ
い。さらにまた、前記超電導磁気シールド体は、１枚の
超電導体薄板を周方向の端部を重合させて筒状に形成さ
れたものでもよい。
数枚の超電導体薄板を周方向に隣接するもの同士が互い
に重合する関係に配置して筒状に形成されたものでもよ
い。さらにまた、前記超電導磁気シールド体は、１枚の
超電導体薄板を周方向の端部を重合させて筒状に形成さ
れたものでもよい。
【０００８】上記のように構成された超電導コイル装置
は、超電導磁気シールド体によって、超電導コイル本体
に印加されるコイル半径方向磁場成分（線材テープ面に
垂直に印加される磁場成分）をシールド減少させること
が可能となる。このとき、コイル軸方向磁場成分につい
ては、超電導磁気シールド体に軸方向に切り込みを設け
たり、超電導磁気シールド体に周囲より超電導特性の弱
い部分を軸方向に設けたりすることによって、シールド
されないようにすることができる。
は、超電導磁気シールド体によって、超電導コイル本体
に印加されるコイル半径方向磁場成分（線材テープ面に
垂直に印加される磁場成分）をシールド減少させること
が可能となる。このとき、コイル軸方向磁場成分につい
ては、超電導磁気シールド体に軸方向に切り込みを設け
たり、超電導磁気シールド体に周囲より超電導特性の弱
い部分を軸方向に設けたりすることによって、シールド
されないようにすることができる。
【０００９】このように、超電導コイル本体に印加され
るコイル半径方向磁場成分を減少させることができるの
で、酸化物超電導線の臨界電流値を向上させることが可
能となり、その結果、酸化物超電導線の特徴を効果的に
引き出すことができるとともに装置全体のコンパク化実
現に寄与できる。
るコイル半径方向磁場成分を減少させることができるの
で、酸化物超電導線の臨界電流値を向上させることが可
能となり、その結果、酸化物超電導線の特徴を効果的に
引き出すことができるとともに装置全体のコンパク化実
現に寄与できる。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら発明の
実施形態を説明する。図１には本発明の一実施形態に係
る超電導コイル装置における要部の概略縦断面図が示さ
れている。
実施形態を説明する。図１には本発明の一実施形態に係
る超電導コイル装置における要部の概略縦断面図が示さ
れている。
【００１１】同図において、符号１０は超電導コイル本
体を示している。この超電導コイル本体１０は、同心的
に配置されて磁場の発生方向が同じ向きとなるように接
続された内層コイル１１と外層コイル１２とで構成され
ている。これら内層コイル１１および外層コイル１２
は、たとえば銀シースで覆われたビスマス系のテープ状
線材、すなわち臨界温度が100 Ｋ以上であるテープ状の
酸化物超電導線をテープ面がコイル軸心線と平行するよ
うに巻線して構成されている。
体を示している。この超電導コイル本体１０は、同心的
に配置されて磁場の発生方向が同じ向きとなるように接
続された内層コイル１１と外層コイル１２とで構成され
ている。これら内層コイル１１および外層コイル１２
は、たとえば銀シースで覆われたビスマス系のテープ状
線材、すなわち臨界温度が100 Ｋ以上であるテープ状の
酸化物超電導線をテープ面がコイル軸心線と平行するよ
うに巻線して構成されている。
【００１２】そして、この例においては、内層コイル１
１と外層コイル１２との間に超電導磁気シールド体１３
が装着されている。超電導磁気シールド体１３は、ビス
マス系の酸化物超電導体板で軸方向長さが長い外層コイ
ル１２の内周面を完全に覆い得る軸方向長さを有する筒
状に形成されている。具体的には、図２（ａ）に示すよ
うに、周方向の少なくとも一箇所に軸方向に向けて延び
る切り込み（スリット）１４を有した第１の磁気シール
ド体１５と、図２（ｂ）に示すように第１の磁気シール
ド体１５の切り込み１４を外側（内側でも可）から覆う
ように配置された第２の磁気シールド体１６とで構成さ
れている。
１と外層コイル１２との間に超電導磁気シールド体１３
が装着されている。超電導磁気シールド体１３は、ビス
マス系の酸化物超電導体板で軸方向長さが長い外層コイ
ル１２の内周面を完全に覆い得る軸方向長さを有する筒
状に形成されている。具体的には、図２（ａ）に示すよ
うに、周方向の少なくとも一箇所に軸方向に向けて延び
る切り込み（スリット）１４を有した第１の磁気シール
ド体１５と、図２（ｂ）に示すように第１の磁気シール
ド体１５の切り込み１４を外側（内側でも可）から覆う
ように配置された第２の磁気シールド体１６とで構成さ
れている。
【００１３】このように構成された超電導コイル装置
は、図１に示す要素全体が液体窒素中に浸漬された状態
あるいは要素全体が冷凍機によって液体窒素温度レベル
に直接冷却された状態で使用される。
は、図１に示す要素全体が液体窒素中に浸漬された状態
あるいは要素全体が冷凍機によって液体窒素温度レベル
に直接冷却された状態で使用される。
【００１４】このように、酸化物超電導線で形成された
超電導コイル装置１０と同心的、具体的には内層コイル
１１と外層コイル１２との間に超電導磁気シールド体１
３を設けている。したがって、この超電導磁気シールド
体１３の遮蔽効果によって超電導コイル本体１０に印加
されるコイル半径方向磁場成分をシールド減少させるこ
とができる。このため、酸化物超電導線の臨界電流値を
向上させることができ、その結果、酸化物超電導線の特
徴を効果的に引き出すことができるとともに装置全体の
コンパク化実現に寄与できる。
超電導コイル装置１０と同心的、具体的には内層コイル
１１と外層コイル１２との間に超電導磁気シールド体１
３を設けている。したがって、この超電導磁気シールド
体１３の遮蔽効果によって超電導コイル本体１０に印加
されるコイル半径方向磁場成分をシールド減少させるこ
とができる。このため、酸化物超電導線の臨界電流値を
向上させることができ、その結果、酸化物超電導線の特
徴を効果的に引き出すことができるとともに装置全体の
コンパク化実現に寄与できる。
【００１５】なお、第１の磁気シールド体１５に設けら
れた切り込み１４は、軸方向磁場をシールドしないため
に必要なものである。この第１の磁気シールド体１５だ
けでも超電導コイル本体１０に印加されるコイル半径方
向磁場成分を減少させることができるが、切り込み１４
の部分は非シールド効果領域であり、この領域からコイ
ル半径方向磁場成分が侵入する虞があるので、この例の
ように切り込み１４を覆うように第２の磁気シールド体
１６を設けることが望ましい。また、切り込み１４に代
えて周囲より超電導特性の弱い部分を軸方向に設けても
よい。このような切り込みや超電導特性の弱い部分から
なる非シールド効果領域は超電導磁気シールド体を軸方
向に貫通していることが望ましいが、必ずしも貫通して
いる必要はない。
れた切り込み１４は、軸方向磁場をシールドしないため
に必要なものである。この第１の磁気シールド体１５だ
けでも超電導コイル本体１０に印加されるコイル半径方
向磁場成分を減少させることができるが、切り込み１４
の部分は非シールド効果領域であり、この領域からコイ
ル半径方向磁場成分が侵入する虞があるので、この例の
ように切り込み１４を覆うように第２の磁気シールド体
１６を設けることが望ましい。また、切り込み１４に代
えて周囲より超電導特性の弱い部分を軸方向に設けても
よい。このような切り込みや超電導特性の弱い部分から
なる非シールド効果領域は超電導磁気シールド体を軸方
向に貫通していることが望ましいが、必ずしも貫通して
いる必要はない。
【００１６】図３には本発明の別の実施形態に係る超電
導コイル装置における要部の概略縦断面図が示されてい
る。この図では図１と同一機能部分が同一符号で示され
ている。したがって、重複する部分の詳しい説明は省略
する。
導コイル装置における要部の概略縦断面図が示されてい
る。この図では図１と同一機能部分が同一符号で示され
ている。したがって、重複する部分の詳しい説明は省略
する。
【００１７】この例に係る超電導コイル装置が図１に示
したものと異なる点は、超電導シールド体１３ａの構成
にある。すなわち、この例に係る超電導シールド体１３
ａは、図４に示すように、ビスマス系の酸化物超電導体
の薄板１７を周方向に隣接するもの同士が互いに重合す
る関係に複数枚配置して筒状に形成されたものとなって
いる。
したものと異なる点は、超電導シールド体１３ａの構成
にある。すなわち、この例に係る超電導シールド体１３
ａは、図４に示すように、ビスマス系の酸化物超電導体
の薄板１７を周方向に隣接するもの同士が互いに重合す
る関係に複数枚配置して筒状に形成されたものとなって
いる。
【００１８】このような超電導シールド体１３ａを組み
込んでも先の例と同様の効果を発揮させることができ
る。特に、この例では超電導コイル本体１０の軸方向の
磁場成分を極力減じることなく、コイル半径方向の磁場
を効率よくシールドできるばかりか、超電導磁気シール
ド体１３ａに交流磁場が印加される場合、たとえば超電
導コイル本体１０が交流コイルの場合などのとき、超電
導磁気シールド体１３ａにおける交流損失を低減するこ
とが可能となる。
込んでも先の例と同様の効果を発揮させることができ
る。特に、この例では超電導コイル本体１０の軸方向の
磁場成分を極力減じることなく、コイル半径方向の磁場
を効率よくシールドできるばかりか、超電導磁気シール
ド体１３ａに交流磁場が印加される場合、たとえば超電
導コイル本体１０が交流コイルの場合などのとき、超電
導磁気シールド体１３ａにおける交流損失を低減するこ
とが可能となる。
【００１９】なお、本発明は上記各例に限定されるもの
ではなく、種々変形して実施できる。たとえば、図５に
示すように、超電導コイル本体１０の各部に印加される
コイル半径方向磁場成分のスカラー量に応じた半径方向
厚みを有する超電導磁気シールド体１３ｂを組み込む
と、さらに効率よく目的を達成することができる。ま
た、図６に示すように、１枚の超電導体薄板を周方向の
端部を重合させて筒状に形成された超電導シールド体１
３ｃを用いてもよい。
ではなく、種々変形して実施できる。たとえば、図５に
示すように、超電導コイル本体１０の各部に印加される
コイル半径方向磁場成分のスカラー量に応じた半径方向
厚みを有する超電導磁気シールド体１３ｂを組み込む
と、さらに効率よく目的を達成することができる。ま
た、図６に示すように、１枚の超電導体薄板を周方向の
端部を重合させて筒状に形成された超電導シールド体１
３ｃを用いてもよい。
【００２０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
酸化物超電導線固有の磁気特性の異方性を効果的に抑制
でき、もって酸化物超電導線の特徴を効果的に引き出す
ことができるとともに装置全体のコンパク化実現に寄与
できる。
酸化物超電導線固有の磁気特性の異方性を効果的に抑制
でき、もって酸化物超電導線の特徴を効果的に引き出す
ことができるとともに装置全体のコンパク化実現に寄与
できる。
【図１】本発明の一実施形態に係る超電導コイル装置に
おける要部の概略縦断面図
おける要部の概略縦断面図
【図２】図２（ａ）は同装置に組み込まれた超電導磁気
シールド体を構成する第１のシールド体の斜視図で、
（ｂ）同超電導磁気シールド体の端面図
シールド体を構成する第１のシールド体の斜視図で、
（ｂ）同超電導磁気シールド体の端面図
【図３】本発明の別の実施形態に係る超電導コイル装置
における要部の概略縦断面図
における要部の概略縦断面図
【図４】同装置に組み込まれた超電導磁気シールド体の
端面図
端面図
【図５】本発明のさらに別の実施形態に係る超電導コイ
ル装置における要部の概略縦断面図
ル装置における要部の概略縦断面図
【図６】超電導磁気シールド体の変形例の端面図
【図７】酸化物超電導線で超電導コイルを構成したとき
の問題点を説明するための図
の問題点を説明するための図
【図８】酸化物超電導線で超電導コイルを構成したとき
の問題点を説明するための図
の問題点を説明するための図
【符号の説明】 １０…超電導コイル装置 １１…内層コイル １２…外層コイル １３，１３ａ，１３ｂ、１３ｃ…超電導磁気シールド体 １４…切り込み １５…第１の磁気シールド体 １６…第２の磁気シールド体 １７…酸化物超電導の薄板
Claims (5)
- 【請求項１】酸化物超電導線で形成された超電導コイル
本体と、この超電導コイル本体に対して同心的に配置さ
れて上記超電導コイル本体に印加されるコイル半径方向
磁場成分を遮蔽する超電導磁気シールド体とを具備して
なることを特徴とする超電導コイル装置。 - 【請求項２】前記超電導コイル本体は同心的に配置され
た複数の巻線層を備えており、前記超電導磁気シールド
体は上記巻線層間に設けられていることを特徴とする請
求項１に記載の超電導コイル装置。 - 【請求項３】前記超電導磁気シールド体は、周方向の少
なくとも１箇所に軸方向に向かって延びる切り込み若し
くは周囲より超電導特性の弱い部分からなる非シールド
効果領域を有した第１の磁気シールド体と、この第１の
磁気シールド体の前記非シールド効果領域を覆うように
設けられた第２の磁気シールド体とで構成されているこ
とを特徴とする請求項１または２に記載の超電導コイル
装置。 - 【請求項４】前記超電導磁気シールド体は、複数枚の超
電導体薄板を周方向に隣接するもの同士が互いに重合す
る関係に配置して筒状に形成されていることを特徴とす
る請求項１または２に記載の超電導コイル装置。 - 【請求項５】前記超電導磁気シールド体は、１枚の超電
導体薄板を周方向の端部を重合させて筒状に形成されて
いることを特徴とする請求項１または２に記載の超電導
コイル装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9078254A JPH10275945A (ja) | 1997-03-28 | 1997-03-28 | 超電導コイル装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9078254A JPH10275945A (ja) | 1997-03-28 | 1997-03-28 | 超電導コイル装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10275945A true JPH10275945A (ja) | 1998-10-13 |
Family
ID=13656868
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9078254A Pending JPH10275945A (ja) | 1997-03-28 | 1997-03-28 | 超電導コイル装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10275945A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005116921A (ja) * | 2003-10-10 | 2005-04-28 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 超電導スイッチング素子および超電導式インバータ |
| US9203286B2 (en) | 2011-10-03 | 2015-12-01 | Rolls-Royce Plc | Magnetic shield |
-
1997
- 1997-03-28 JP JP9078254A patent/JPH10275945A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005116921A (ja) * | 2003-10-10 | 2005-04-28 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 超電導スイッチング素子および超電導式インバータ |
| US9203286B2 (en) | 2011-10-03 | 2015-12-01 | Rolls-Royce Plc | Magnetic shield |
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