JPS5847687Y2 - 超電導ハイブリッドコイル - Google Patents
超電導ハイブリッドコイルInfo
- Publication number
- JPS5847687Y2 JPS5847687Y2 JP1977133516U JP13351677U JPS5847687Y2 JP S5847687 Y2 JPS5847687 Y2 JP S5847687Y2 JP 1977133516 U JP1977133516 U JP 1977133516U JP 13351677 U JP13351677 U JP 13351677U JP S5847687 Y2 JPS5847687 Y2 JP S5847687Y2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- tape
- coil
- shaped
- superconducting
- superconductor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
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- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
Description
【考案の詳細な説明】
本考案は高磁界を発生するパンケーキ型超電導コイルの
改良に関し、さらに詳しくは高磁界を発生するコイル心
近傍をテープ状化合物超電導体で構威し、比較的磁界が
低い外層部をテープ状合金超電導体で構成したパンケー
キ型超電導ハイブリッドコイルである。
改良に関し、さらに詳しくは高磁界を発生するコイル心
近傍をテープ状化合物超電導体で構威し、比較的磁界が
低い外層部をテープ状合金超電導体で構成したパンケー
キ型超電導ハイブリッドコイルである。
最近超電導の無損失性を利用した超電導マグネットが高
磁界発生に普及しつつある。
磁界発生に普及しつつある。
通常磁界強度８０キロガウスまではＮｂ−Ｔｉ系合金超
電導線が用いられ、それ以上の高磁界用にはＮｂ３Ｓｎ
又はＶ３Ｇａ化合物超電導線が用いられている。
電導線が用いられ、それ以上の高磁界用にはＮｂ３Ｓｎ
又はＶ３Ｇａ化合物超電導線が用いられている。
高磁界マグネットに用いられている化合物超電導体は一
般に機械的に極めて脆いため、導体構造はテープ形状あ
るいは極細多芯撚線、成形撚線構造が採られている。
般に機械的に極めて脆いため、導体構造はテープ形状あ
るいは極細多芯撚線、成形撚線構造が採られている。
これらの導体構造に応じてコイル構造も異なり、テープ
状導体を用いる場合は、いわゆるパンケーキ巻線方式に
よるパンケーキ型コイルとなり、撚線導体の場合には通
常ソレノイド巻線方式が採用されている。
状導体を用いる場合は、いわゆるパンケーキ巻線方式に
よるパンケーキ型コイルとなり、撚線導体の場合には通
常ソレノイド巻線方式が採用されている。
一般に化合物超電導線は合金超電導線に較べて高価であ
るため、超電導マグネットのコイル全体を化合物超電導
線で構成せず、８０キロガウス以下の比較的に低磁界と
なるコイルの外層部を合金超電導線で構成したいわゆる
超電導ハイブリッドマグネットが知られている。
るため、超電導マグネットのコイル全体を化合物超電導
線で構成せず、８０キロガウス以下の比較的に低磁界と
なるコイルの外層部を合金超電導線で構成したいわゆる
超電導ハイブリッドマグネットが知られている。
このハイブリッドマグネットの構造は、撚線型化合物超
電導体の場合には超電導合金線の場合と同じくソレノイ
ド巻きが出来るから高磁界内層部に化合物撚線を巻き、
その上に連続して合金線を巻くか、あるいは径の小さい
コイルフォーマ−に化合物撚線をソレノイドに巻き、径
の大きい別のコイルフォーマ−に合金線をソレノイドに
巻き、前者の外側に同軸的に後者を挿入嵌合した構造が
採られている。
電導体の場合には超電導合金線の場合と同じくソレノイ
ド巻きが出来るから高磁界内層部に化合物撚線を巻き、
その上に連続して合金線を巻くか、あるいは径の小さい
コイルフォーマ−に化合物撚線をソレノイドに巻き、径
の大きい別のコイルフォーマ−に合金線をソレノイドに
巻き、前者の外側に同軸的に後者を挿入嵌合した構造が
採られている。
このように化合物超電導体も合金超電導体もともに線状
導体の場合には、前者に続いて後者をソレノイド巻きに
巻いてハイブリッドマグネットコイルとすることが出来
るので充填率が高く、機械的構造的にコンパクトで安定
している。
導体の場合には、前者に続いて後者をソレノイド巻きに
巻いてハイブリッドマグネットコイルとすることが出来
るので充填率が高く、機械的構造的にコンパクトで安定
している。
しかし線状導体であるため必然的に電流容量が小さくそ
のためマグネットの大型化が困難である。
のためマグネットの大型化が困難である。
テープ状化合物超電導体の場合には、ソレノイド巻きが
出来ないためパンケーキ型コイルとして用いる。
出来ないためパンケーキ型コイルとして用いる。
すなわち、第１図に示す如く、テープ状導体１を導電性
金属リング３上に絶縁スペーサ４の両側に夫々渦巻状に
巻いてテ゛イスク状にしたもの、いわばパームクーヘン
状に巻いたコイルにし、この最外層に補強のために補強
テープ６を巻いたものをパンケーキ型コイルユニットと
する。
金属リング３上に絶縁スペーサ４の両側に夫々渦巻状に
巻いてテ゛イスク状にしたもの、いわばパームクーヘン
状に巻いたコイルにし、この最外層に補強のために補強
テープ６を巻いたものをパンケーキ型コイルユニットと
する。
このパンケーキ型コイルユニットを所要個数絶縁スペー
サ４′を介しながらセンターパイプ７に挿入し積み重ね
、さらにこれを締付フレーム９、締付リング８、締付ポ
ル） １０及び締付ナツト１０′で固定してテープ状化
合物超電導体からなる内層部コイルとなし、他方、別に
超電導合金線をソレノイド巻きにして外層部コイル２を
作成する。
サ４′を介しながらセンターパイプ７に挿入し積み重ね
、さらにこれを締付フレーム９、締付リング８、締付ポ
ル） １０及び締付ナツト１０′で固定してテープ状化
合物超電導体からなる内層部コイルとなし、他方、別に
超電導合金線をソレノイド巻きにして外層部コイル２を
作成する。
そしてこの外層部コイル２の内部に、」二記内層部コイ
ルを挿入してハイブリッドマグネットとするものである
。
ルを挿入してハイブリッドマグネットとするものである
。
したがってこれはパンケーキ型コイルとソレノイドコイ
ルとの組合せ構成となっている。
ルとの組合せ構成となっている。
しかしながら、このパンケーキ型とソレノイド型との組
合せはパンケーキ型単独、ソレノイド型単独あるいはソ
レノイド−ソレノイド組合せと較べて種々の欠点があり
実用的でない。
合せはパンケーキ型単独、ソレノイド型単独あるいはソ
レノイド−ソレノイド組合せと較べて種々の欠点があり
実用的でない。
すなわちテープ状化合物超電導体に採られていたパンケ
ーキ型単独、線状超電導体に採られていたソレノイド型
単独あるいは化合物超電導体と合金超電導体とがいずれ
も線状導体のときに採られていたソレノイド−ソレノイ
ド組合せと較べて、構造的に複雑であり、機械的固定が
困難であり、さらに構造上不可避的に充填率が低いなど
の欠点があり、大型超電導ハイブリッドマグネット化が
出来なかった。
ーキ型単独、線状超電導体に採られていたソレノイド型
単独あるいは化合物超電導体と合金超電導体とがいずれ
も線状導体のときに採られていたソレノイド−ソレノイ
ド組合せと較べて、構造的に複雑であり、機械的固定が
困難であり、さらに構造上不可避的に充填率が低いなど
の欠点があり、大型超電導ハイブリッドマグネット化が
出来なかった。
本考案は、超電導マグネットのハイブリッド化における
かかる欠点を解決したものであり、大型超電導ハイブリ
ッドマグネットに適した、構造簡単で高充填率の超電導
ハイブリッドパンケーキ型コイルを提供するものである
。
かかる欠点を解決したものであり、大型超電導ハイブリ
ッドマグネットに適した、構造簡単で高充填率の超電導
ハイブリッドパンケーキ型コイルを提供するものである
。
次に本考案の一例を図面によって説明する。
第２図は、本考案の超電導ハイブリッドコイルの基本構
成を説明するための説明図であり、ハイブリッドコイル
の軸に沿った縦断面図である。
成を説明するための説明図であり、ハイブリッドコイル
の軸に沿った縦断面図である。
コイルフォーマと電気的接続とを兼ねた導電金属リング
３に一対のテープ状化合物超導電体１１．１２の一端を
絶縁性スペーサ４を介して並べて電気的に接続し、互に
反対方向にパンケーキ状に巻線する。
３に一対のテープ状化合物超導電体１１．１２の一端を
絶縁性スペーサ４を介して並べて電気的に接続し、互に
反対方向にパンケーキ状に巻線する。
次に各化合物超電導体１１．１２の他端とテープ状合金
超電導体２１．２２の一端とを接続部５１．５２でそれ
ぞれ電気的に接続し、さらに続けてそのテープ状合金超
電導体２１．２２をその他端（終端）が来るまでパンケ
ーキ状に巻線してダブルパンケーキ型コイルを形成する
。
超電導体２１．２２の一端とを接続部５１．５２でそれ
ぞれ電気的に接続し、さらに続けてそのテープ状合金超
電導体２１．２２をその他端（終端）が来るまでパンケ
ーキ状に巻線してダブルパンケーキ型コイルを形成する
。
このダブルパンケーキ型コイルでハ、前記した従来のパ
ンケーキ型−ソレノイド型組合せのハイブリッドコイル
で耐電磁力対策として必要不可欠とされていた補強、す
なわちテープ状化合物超電導コイルの外側をステンレス
スチールテープで強固に行っていた補強を必要としない
ものである。
ンケーキ型−ソレノイド型組合せのハイブリッドコイル
で耐電磁力対策として必要不可欠とされていた補強、す
なわちテープ状化合物超電導コイルの外側をステンレス
スチールテープで強固に行っていた補強を必要としない
ものである。
本考案のダブルパンケーキ型コイルでは、外層部のテー
プ状合金超電導体自体が高抗力材であるため化合物超電
導の補強の機能を十分果す。
プ状合金超電導体自体が高抗力材であるため化合物超電
導の補強の機能を十分果す。
さらに保護などの目的で若干の補強テープ６１．６２を
最外層に付加することもできる。
最外層に付加することもできる。
本考案のダブルパンケーキ型コイル、すなわち超電導ハ
イブリッドコイルを用いて高磁界ハイブリッドマグネッ
トを製作するには、ダブルパンケーキ型コイルの所望側
をスペーサを介して、マグネットの中心筒の周りに積み
重ね締付はボルトで一体化すると共に各ダブルパンケー
キ型コイル相互の電気的接続を行うことによって得られ
る。
イブリッドコイルを用いて高磁界ハイブリッドマグネッ
トを製作するには、ダブルパンケーキ型コイルの所望側
をスペーサを介して、マグネットの中心筒の周りに積み
重ね締付はボルトで一体化すると共に各ダブルパンケー
キ型コイル相互の電気的接続を行うことによって得られ
る。
次に本考案を実施例によって説明する。
実施例 １
第２図に示すダブルパンケーキ型コイルにおいて、導電
金属リング３には厚さ２．５ｍｍ、外径７０ｍｍの銅リ
ングを用いた。
金属リング３には厚さ２．５ｍｍ、外径７０ｍｍの銅リ
ングを用いた。
テープ状化合物超電導体１１．１２としては厚さ０．２
ｍｍ、幅７ｍｍのｖ３Ｇａ極細多芯テープを用いて、銅
リング３の外側に巻線して内径７Ｑｍｍ、外径１５２ｍ
ｍのコイルとした。
ｍｍ、幅７ｍｍのｖ３Ｇａ極細多芯テープを用いて、銅
リング３の外側に巻線して内径７Ｑｍｍ、外径１５２ｍ
ｍのコイルとした。
なおここで用いたｖ３Ｇａ極細多芯テープは、Ｎｂバリ
アーの■３Ｇａ極細芯４６６２本が銅マトリツクス中に
埋め込まれたものであり、断面積でＶ３Ｇａ超電導体に
対する銅の比が０．２であった。
アーの■３Ｇａ極細芯４６６２本が銅マトリツクス中に
埋め込まれたものであり、断面積でＶ３Ｇａ超電導体に
対する銅の比が０．２であった。
次に、かくして銅リング３の上に巻線した■３Ｇａ極細
多芯テープ１１．１２の終端に、厚さ０．２ｍｍ、幅７
ｍｍＬ７）Ｎｂ−Ｔｉ極細多芯テープ（Ｎｂ−Ｔｉ極細
芯２５２本が銅マトリツクス中に埋め込まれたものであ
り、断面積でＮｂ−Ｔｉ超電導体に対する銅の比が２で
ある）をテープ状合金超電導体２１．２２としてそれぞ
れ電気的に接続部５１．５２で接続し、外径３ＱＱ ｍ
ｍになるまで巻線した。
多芯テープ１１．１２の終端に、厚さ０．２ｍｍ、幅７
ｍｍＬ７）Ｎｂ−Ｔｉ極細多芯テープ（Ｎｂ−Ｔｉ極細
芯２５２本が銅マトリツクス中に埋め込まれたものであ
り、断面積でＮｂ−Ｔｉ超電導体に対する銅の比が２で
ある）をテープ状合金超電導体２１．２２としてそれぞ
れ電気的に接続部５１．５２で接続し、外径３ＱＱ ｍ
ｍになるまで巻線した。
なおスペーサ４には厚さ１ｍｍの繊維強化プラスチツク
シート（ＦＲＰシート）を用いた。
シート（ＦＲＰシート）を用いた。
次にかくして得られたダブルパンケーキ型コイル１２個
を、各コイル間に厚さ１ｍｍのＦＲＰスペーサを介在さ
せながら、内径６０ｍｍ厚さｌ、５ｍｍのステンレスス
チールパイプに厚さ０．５ ｍｍｃｒ）ＦＲＰを被覆し
たセンサーパイプを中心に積み重ね、この全体全直径５
ｍｍのステンレススチールボルト６本により締付けて一
体とした。
を、各コイル間に厚さ１ｍｍのＦＲＰスペーサを介在さ
せながら、内径６０ｍｍ厚さｌ、５ｍｍのステンレスス
チールパイプに厚さ０．５ ｍｍｃｒ）ＦＲＰを被覆し
たセンサーパイプを中心に積み重ね、この全体全直径５
ｍｍのステンレススチールボルト６本により締付けて一
体とした。
さらに各ダブルパンケーキ型コイル相互の電気的接続を
最外Ｎｂ−Ｔｉテープ面で上記Ｎｂ−Ｔｉ極細多芯テー
プと同しＮｂ−Ｔｉテープを用いて行ってハイブリッド
マグネットを得た。
最外Ｎｂ−Ｔｉテープ面で上記Ｎｂ−Ｔｉ極細多芯テー
プと同しＮｂ−Ｔｉテープを用いて行ってハイブリッド
マグネットを得た。
次に、このハイブリッドマグネットを用いて励磁テスト
を行った結果トレーニングなしに電流１９０Ａで１３６
キロガウスの高磁界が得られた。
を行った結果トレーニングなしに電流１９０Ａで１３６
キロガウスの高磁界が得られた。
実施例 ２
実施例１と同じＶ３Ｇａ極細多芯テープを銅リング上に
内径９Ｑｍｍ、外径１３０ ｍｍになるまで巻線し、さ
らにその上に同サイズのＮｂ３Ｓｎ極細多芯テープ（Ｔ
ａバリアーのＮｂ３Ｓｎ極細芯４６６２本が銅？＋−リ
ツクス中に埋め込まれたもの、銅比は０．２）を電気的
に接続した後に外径１６０ｍｍになるまで巻線した。
内径９Ｑｍｍ、外径１３０ ｍｍになるまで巻線し、さ
らにその上に同サイズのＮｂ３Ｓｎ極細多芯テープ（Ｔ
ａバリアーのＮｂ３Ｓｎ極細芯４６６２本が銅？＋−リ
ツクス中に埋め込まれたもの、銅比は０．２）を電気的
に接続した後に外径１６０ｍｍになるまで巻線した。
さらにその上に実施例１と同じＮｂ−Ｔｉ極細多芯テー
プを電気的に接続した後に外径３０４ｍｍになるまで巻
線し、保護のために厚さ０．２ｍｍのステンレススチー
ルテープを１０層巻込んでダブルパンケーキ型コイルを
得た。
プを電気的に接続した後に外径３０４ｍｍになるまで巻
線し、保護のために厚さ０．２ｍｍのステンレススチー
ルテープを１０層巻込んでダブルパンケーキ型コイルを
得た。
次にこのダブルパンケーキ型コイル１４個を、各コイル
間に厚さ１ｍｍのＦＲＰスペーサを介在させながら、内
径８０ｍｍ厚さ２ｍｍのステンレススチールパイプに厚
さ１ｍｍのＦＲＰを被覆したセンターパイプを中心に積
み重ね、この全体を直径６ｍｍのステンレススチールポ
ルｌ−６本により締付けて一体とした。
間に厚さ１ｍｍのＦＲＰスペーサを介在させながら、内
径８０ｍｍ厚さ２ｍｍのステンレススチールパイプに厚
さ１ｍｍのＦＲＰを被覆したセンターパイプを中心に積
み重ね、この全体を直径６ｍｍのステンレススチールポ
ルｌ−６本により締付けて一体とした。
さらに各ダブルパンケーキ型コイル相互の電気的接続を
最外Ｎｂ−Ｔｉテープ面で同じＮｂ−Ｔｉテープを用い
て行ってハイブリッドマグネットを得た。
最外Ｎｂ−Ｔｉテープ面で同じＮｂ−Ｔｉテープを用い
て行ってハイブリッドマグネットを得た。
次にこのハイブリッドマグネットを用いて励磁テストを
行った結果トレーニングなしに電流１８３Ａで１３１キ
ロガウスの磁界が得られた。
行った結果トレーニングなしに電流１８３Ａで１３１キ
ロガウスの磁界が得られた。
コ（７）ようなＶ３Ｇａテープ、Ｎｂ３Ｓｎテープ及び
ＮｂＴｉテープの３種類のテープを用いることによりさ
らに安価なハイブリッドマグネットが実現出来ることが
判明した。
ＮｂＴｉテープの３種類のテープを用いることによりさ
らに安価なハイブリッドマグネットが実現出来ることが
判明した。
以上の如く、本考案の超電導ハイブリッドコイルによれ
ば充填率が高く、それだけ小型となり、構造も簡単、コ
ンバク斗、堅牢であり、しかも高性能の特性を有する、
安価な中、大型高磁界マグネットが得られるなど実用的
価値の極めて大きいものである。
ば充填率が高く、それだけ小型となり、構造も簡単、コ
ンバク斗、堅牢であり、しかも高性能の特性を有する、
安価な中、大型高磁界マグネットが得られるなど実用的
価値の極めて大きいものである。
第１図は従来の超電導ハイブリッドマグネットを示す説
明図、第２図は本考案による超電導／’％イブリッドコ
イルの一例を示すハイブリッドコイルの軸に沿った縦断
面説明図である。 １１．１２：テープ状化合物超電導体、２１．２２：テ
ープ状合金超電導体、３：導電金属リング、４：絶縁性
スペーサ、５１，５２：接続部、６１．６２：補強テー
プ。
明図、第２図は本考案による超電導／’％イブリッドコ
イルの一例を示すハイブリッドコイルの軸に沿った縦断
面説明図である。 １１．１２：テープ状化合物超電導体、２１．２２：テ
ープ状合金超電導体、３：導電金属リング、４：絶縁性
スペーサ、５１，５２：接続部、６１．６２：補強テー
プ。
Claims (1)
- 高磁界用パンケーキ型超電導コイルにおいて高磁場内層
部がテープ状化合物超電導体で構成され該導体の外側に
これと密着して位置する低磁場外層部がテープ状合金超
電導体で構成され、かつテープ状化合物超電導体の終端
とテープ状合金超電導体の始端とが直接電気的及び機械
的に接続されていることを特徴とする超電導ハイブリッ
ドコイル。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1977133516U JPS5847687Y2 (ja) | 1977-10-04 | 1977-10-04 | 超電導ハイブリッドコイル |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1977133516U JPS5847687Y2 (ja) | 1977-10-04 | 1977-10-04 | 超電導ハイブリッドコイル |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5460476U JPS5460476U (ja) | 1979-04-26 |
| JPS5847687Y2 true JPS5847687Y2 (ja) | 1983-10-31 |
Family
ID=29102048
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1977133516U Expired JPS5847687Y2 (ja) | 1977-10-04 | 1977-10-04 | 超電導ハイブリッドコイル |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5847687Y2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS564211A (en) * | 1979-06-26 | 1981-01-17 | Toshiba Corp | Superconductive magnetic material |
| JPS60111404A (ja) * | 1983-11-22 | 1985-06-17 | Fujikura Ltd | 超電導マグネツトとその製造方法 |
| JP5687504B2 (ja) * | 2011-01-20 | 2015-03-18 | 株式会社東芝 | 超電導コイル装置 |
| JP6199628B2 (ja) * | 2013-06-28 | 2017-09-20 | 株式会社東芝 | 超電導コイル装置 |
| JP6567334B2 (ja) * | 2015-06-16 | 2019-08-28 | 株式会社東芝 | 積層型超電導コイル装置 |
| US20200279681A1 (en) * | 2018-12-27 | 2020-09-03 | Massachusetts Institute Of Technology | Variable-width, spiral-grooved, stacked-plate superconducting magnets and electrically conductive terminal blocks and related construction techniques |
-
1977
- 1977-10-04 JP JP1977133516U patent/JPS5847687Y2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5460476U (ja) | 1979-04-26 |
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