JPS61276305A - 超電導コイル - Google Patents

超電導コイル

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JPS61276305A
JPS61276305A JP60119121A JP11912185A JPS61276305A JP S61276305 A JPS61276305 A JP S61276305A JP 60119121 A JP60119121 A JP 60119121A JP 11912185 A JP11912185 A JP 11912185A JP S61276305 A JPS61276305 A JP S61276305A
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JP
Japan
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coil
winding
pancake
processing
superconducting
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JP60119121A
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English (en)
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Toshizo Kawamura
河村　寿三
Takashi Sato
隆 佐藤
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F41/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
    • H01F41/02—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets
    • H01F41/04—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets for manufacturing coils
    • H01F41/048—Superconductive coils
    • 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
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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  • Electromagnets (AREA)
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、化合物系超電導コイルを、超電導安定性高
く巨り劣化などの生じない強固なものとし、冷媒の通路
をｆ分確保して提供する巻線構造に関するものである。
〔従来の技術］ 第３図は例えば文献、小泉他：新Ｎｂ５Ｓｎ線材による
高磁界マグネット（第２０回低温工学研究発表会予稿集
Ａｌ−１１％１９７８年５月、Ｐ、１１）に示された従
来のワインド・アンド・リアクト方式の超電導コイルを
示す断面図であり、図において、（１）はコイル巻枠、
（２）はこのコイル巻枠（１）に巻かれた超電導コイル
で、第４図に示すように、一般ＫＩＩＡ材（２１）の周
囲には耐熱性を有する、例えばガラス繊維から成る絶縁
（２２）を有する、巻線後熱処理を施こして超電導体を
生成させ、然かる後樹脂（３）を含浸させて強固なコイ
ルに仕上げる。
次に工作法及びその効果について説明する。一般に化合
物系の超電導体、例えばＮｂ３Ｓｎ　’Ｐ　ＶｓＧａ等
は極めて脆い材料であるために、電線に仕上げて巻線す
ることは極めて固唾とされる。それは例えば文献、Ｐｖ
ｏｃｅｅｄｉｎｊ　９　ｏｆ　ａ　ＮＡＴＯＡｄｖａｎ
ｃｅｄ　５ｔｕｄｙ工ｎ５ｔｉｔｕｔｅ　ｏｎｔｈｅ　
５ｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　？ｅｃｈ　ｏｌｏｇｙ　ｏｆ
　ａ８ｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ　Ｍａｔｅｒｉａ
ｌａ（１９８０）　、　Ｐ、　４７４　Ｋ示すように許
容歪み率が１％に満たないからである。そこで従来とら
れている方法は化合物生成反応の起こらない、金属の複
合物の状態の線材（２１）を用いてその周囲に絶縁（２
２）を施こしたものを、コイル巻枠（１）　Ｋ巻線加工
する。絶縁材は、後述の熱処理に耐えるように純度の高
い耐熱ガラス（所謂Ｓガラス）の繊維を用いるのが普通
である。
巻線加工後、これを炉に入れて約８００℃近辺で焼成し
て金属間化合物を生成して始めて夾用超電等体となる。
１ｉｂ３ｓｎやＶ　ｓＧａは、超電導でなくなる、所謂
遷移温度が他の超電導体よりも高く、１８に近辺にある
比めに超電導安定性は櫃めて高いとされる。超電導体生
成後のままではコイル構造はルーズで使用に堪兄ない。
そのため樹脂含浸を＋−分に施して線材（２１）の周囲
にボイドなく樹脂（３）が存在するように注意深く処理
される。これはコイル構造がルーズなままでは線材（２
１）が動き、特に安定性マージこの少ない状態では容易
に起電等性を失う（これはクエンチと呼ばれる）からで
、真空含浸が一般的である。この処理が完全であれば、
コイル電流は線材固有の臨界電流まで上げることが可能
である。
〔発明が解決しようとする問題点〕
従来のワインド・アンド・リアクト方式の超電導コイル
は以上のようＫｔｉ［されている所から、コイル全体の
冷媒による冷却が七分でなく、たとえ裸の線材と同じ電
流値のコイル超電導臨界電流が得られたとしても、これ
は極めて不安定なものとなる。超電等安定性のためにｌ
ｌｌｔ分の冷却か、電流密度を低下させるかいずれかし
か方法がなく、この場合は前者の条件カ；満たされなく
なる之めに後者の手段によることをなり、コイルが大形
となったり、コストの増大を招くなどの間聴があった０ ４０発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、電流密度を十分高くとることができるととも
に、コイル構造も強固となり、コイルの小形化・コスト
軽減の可能な超電導コイルを得ることを目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
この発明に係る超電導コイルは、各パンケーキ毎に巻線
、熱処理、樹脂含浸した後、各層間にスペーサを挿入し
て最終コイルに組み上げたものである。
〔作用］ この発明における巻線構成は、各パンケーキ間スペーサ
によりコイル内に十分の冷媒通路が形成され、コイル導
体の冷却がよくなることにより超電導安定性が向上する
。
〔発明の実施例〕
以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図において（１１）は各パンケーキ毎に準備された巻枠
、（２３）は各パンケーキ巻ｉ、（４）Ｒスペーサであ
る。巻線内構成は第４図に示すのと同じである。（５）
はコイル全体に上ドに面圧を加えるための７ランジ、（
６）は７ランジ（５）をコイル全体と締結するためのボ
ルトである。
次に動作について説明するっ例えば文献、超電導工学（
電気学会編、３．４節常電尋部拡大の抑制Ｐ、７３）に
依れば、超電導安定性は次式による。即ち、安定化電流
工として 工くシｂ ρｎ ただし、Ａ／ｆｉ導体（線材）断面積、Ｐは同単位長さ
当りの冷却面積、ｈは冷媒と導体表面との熱伝達係数、
θｔはその温変差、ρユは常電導時（部）の抵抗部であ
る。
従って導体の電流密度σ＝工／Ａは、ｈ、θｔ、ρ。
の条件が不変ならば σ４ｒＦＴ となり、導体ができるだけ広い面積で冷媒に直接触れて
いることがコイルの小形化につながる。従って巻線構成
としてはパンケーキ巻きとし、これを複数個層状に積み
重ねるようなものとし、これらのパンケーキ間には適当
なスペーサ（４）を挿入するのがよい。これをワインド
・アンド・・リアクト方式で実現するには、各パンケー
キ毎に所謂ワインド・アンド・リアクト、即ち各パンケ
ーキ毎に巻線加工し、これを熱処理後、樹脂含浸してパ
ンケーキ・エレメント（２３）として完成され、これを
スペーサ（４）と交互に成層して締結して組み上げる。
締結の一実施例としては、コイルの上ドに７ランジ（５
）を配置し、これと複数本のボルト（６）で均等に締め
る。この方法ではスペーサ（４）、７ランジ（５）等は
最終工程に含まれるので焼成温度に耐える材料である必
要はなく、単に冷媒の極低温においてのみ良好な特性を
示すものでよい。
なお、上記実施例では巻枠（１１）はパンケーキ（２３
）と不可分のものとして示し念が、巻枠（１１）を熱処
理時に分離してパンケーキ部のみとし、樹脂含浸時に改
めて装着してもよい。このことにより巻枠（１１）の耐
熱性は必要でなくなる。また、樹脂含浸は真空圧入含浸
法が、ボイドが少なくて良好である。更にパンケーキの
仕上り品としては上ドの仕上り面が平滑で平行であるこ
とが理想的であり、第２図に示すように含浸用の特殊な
やとい（７）を施こして含浸作莱を行うのがよい。
［発明の効果］ 以上のように、この発明によれば、各パンケーキ毎に作
製し、これをスペーサを介して冷媒通路を確保してコイ
ルに組み上げるように構成したので、コイル全体として
安定性が部分で、構造的にも強固なものが可能で、また
コストも低減できるものが得られる効果がある。
【図面の簡単な説明】
９１図はこの発明の一実施例による超電導コイルを示す
断面側面図、第２図はこの発明Ｋｆｆｌるパンケーキ部
の樹脂含浸の一実施例を示す断面図、第３図は従来の超
電導コイルを示す断面側面図、第４図は巻線部分の拡大
図でａＩｉ丸形線材、ｂは角形線材の例である。 図において、（２３）はパンケーキ・エレメント、（４
）はスペーサである。 尚、図中同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 化合物系超電導線材を未反応の状態で巻線し、コイルに
    仕上げてから加熱反応させて超電導コイルを作製する超
    電導コイルにおいて、各パンケーキ毎に巻線、加熱反応
    、及び樹脂含浸を行い、複数パンケーキ間に夫々スペー
    サを挿入してコイルに組み上げたことを特徴とする超電
    導コイル
JP60119121A 1985-05-31 1985-05-31 超電導コイル Pending JPS61276305A (ja)

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