JPS6320365B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は例えば磁気浮上列車の車載用コイルの
如くマグネツトとして用いられる超電導コイルに
関する。

一般に超電導コイルは、臨界温度以下になると
電気抵抗が零となる材料を線材化した超電導線を
コイル状に巻回したもので、多くの場合、トレー
ニング現象と呼ばれている超電導コイル特有の不
安定性をなくすために、その直接の原因と考えら
れている電磁力による超電導線の動きを止める目
的からコイル全体を合成樹脂で含浸して一体化し
ている。例えば磁気浮上列車の車載用コイルとし
て用いられている従来の超電導コイル１は、第１
図及び第２図に示す如く、フオルマール被覆等の
絶縁を施こしたNb−Ti超電導線等の超電導線２
を巻層間にガラスフアイバー等の電気絶縁線材で
織つた絶縁クロス３を介挿しながらコイル状に巻
回し、これをエポキシ樹脂等の合成樹脂４でコイ
ル１全体を含浸して一体化した構造をなしてい
る。前記絶縁クロス３は含浸材のクラツク発生を
防止するために介挿されている。なお、第１図は
従来の含浸超電導コイル１の平面図を示し、第２
図は従来の超電導コイル１の断面図を示す。

以上のように構成した超電導コイルをマグネツ
トとして用いる場合超電導コイルは強力な電磁力
を発生するので、この電磁力を保持するために超
電導コイルは機械的に何らかの方法で絶縁して支
持固定されて用いられる。例えば、超電導コイル
は第３図の如く支持装置によつて支持固定され、
通常液体ヘリウム中に浸され4.2Kの極低温で運
転される。第３図において、５は超電導コイル、
６はこの超電導コイルの周縁を支持する支持体、
７は超電導コイル５を下部で固定するための下部
固定板、８は支持体６と下部固定板７を締付ける
締付けボルト、９は超電導コイル５と支持体６お
よび下部固定板８とを絶縁する絶縁部材、１０は
この絶縁部材９を超電導コイル５に押圧して固定
するための押えボルトである。ところが、超電導
コイル５を支持固定する支持装置は室温で、マグ
ネツトとして運転するのは極低温であるために、
超電導コイル５、支持体、絶縁部材９、押えボル
ト１０等の熱収縮率の差異によつて、押えボルト
１０による超電導コイル５への押圧力が低下した
り、絶縁部材９と超電導コイル５間に隙間が生じ
ていた。又、超電導コイル５の表面状態などによ
つて絶縁部材９と超電導コイル５との接触が悪く
支持固定が不充分になりがちであつた。この為
に、超電導コイル５に通電して所望のマグネツト
特性を得ようとすると、超電導コイル自身の発生
する電磁力が支持固定力を上まる毎に超電導コイ
ル５全体が微少変位して超電導コイル５表面と絶
縁部材９間において摩擦が起り、この時発生する
摩擦熱が超電導コイル５内に侵入して超電導コイ
ル５の温度を上昇させ、この温度上昇が臨界温度
を越えると超電導コイル５の超電導性が破壊され
るために、所望のマグネツト特性が得られなかつ
たり、あるいは、所望のマグネツト特性を得るた
めには多数の通電試験を必要として多大な時間と
労力を費していた。

又、超電導コイル５の超電導性が破壊される際
には超電導コイル５内に蓄積されていたエネルギ
ーによつて液体ヘリウムの蒸発を招くが、この液
体ヘリウムの消費量も膨大なものであつた。即ち
超電導コイル５の表面における摩擦熱の侵入によ
る不安定性が問題であつた。

本発明の目的は、上記の欠点である超電導コイ
ルの表面における摩擦熱の侵入による不安定性を
解決した超電導コイルを提供することにある。

本発明は、超電導線を環状に巻回し、その表面
の１部を熱伝導率が小さくかつ摩擦係数の小さな
電気的絶縁材から構成される断熱部材で覆つたの
ち合成樹脂で全体を含浸して一体化することによ
りコイル表面での摩擦熱を軽減し、かつ摩擦熱の
侵入を減少させて安定性を向上させるようにした
ものである。

以下本発明の代表的実施例を図面を参照して詳
細に説明する。

第４図および第５図は本発明の一実施例を示す
もので、この超電導コイル１１は、超電導線１２
を巻回し、その層間及び表面に電気絶縁線材で織
つた絶縁クロス１３を介挿し、その表面の１部を
熱伝導率の小さいかつ摩擦係数の小さな電気絶縁
材から構成された断熱部材１４で覆つた後、全体
を合成樹脂１５で含浸して一体化したものであ
る。

前記超電導線１２は多数本の超電導心線を銅な
どの低抵抗金属中に埋め込んで、その表面をフオ
ルマール被覆などにより絶縁したものである。

前記絶縁クロス１３は合成樹脂１５の浸透が可
能なように織られ、電気絶縁線材としてはガラス
フアイバーなどが用いられる。

又、前記合成樹脂１５としては、例えばエポキ
シワニスなどの成型性と電気絶縁性とを備えたも
ので、絶縁クロス１３に含浸して一体化し、更に
断熱部材１４を一体化してコイル１１を構成する
ものである。

一方、前記断熱部材１４としては、例えば熱伝
導率が小さくかつ摩擦係数の小さな電気絶縁材の
テトラフロロエチレン材をステンレス板、アルミ
ニウム板などの１部分にコーテイングしたものが
用いられ、熱伝導率および摩擦係数の小さな電気
絶縁材をコーテイングした部分が表面に露出する
ようにコイルの１部の表面を覆うものである。

従つて、上記構造の超電導コイル１１は、表面
の１部に断熱部材１４にコーテイングした熱伝導
率が小さくかつ摩擦係数の小さな電気絶縁材側が
露出しているために、コイルをマグネツトとして
用いる場合、コイルはこの露出面で支持されコイ
ル表面における摩擦熱が軽減し、かつその軽減し
た摩擦熱のコイル内への侵入が減少して安定性を
高めることができる。

実施例 線径14μｍのニオブ（Nb）−チタン（Ti）超電
導心線を3025本純銅（OFHC−Cu）中に埋め込
んだ線径1.6mmφのフオルマール被覆超電導線１
２をマンドレルの外周に螺旋状に緻密に巻付け、
第２層以降を巻付けるときに同時にガラスフアイ
バーで織つた厚さ0.1mmのガラスクロスの絶縁ク
ロス１３を介挿させた。次にコイル表面をガラス
フアイバーからなる厚さ0.1mmのガラスクロスで
ある絶縁クロス１３で覆つた。しかる後、コイル
１１の１部の表剖に厚さ２mmのステンレス板の片
面に１mmの厚さでテトラフロロエチレンコートし
た断熱部材１４を粘着テトラフロロエチレンテー
プで取付け、その後、コイル全体を合成樹脂１５
としてエポキシ樹脂を含浸させた。そして、最後
に粘着テトラフロロエチレンテープを取り除き第
４図および第５図の如き超電導コイル１１を製造
した。

また本発明と比較するために、コイル表面にテ
トラフロロエチレンコートしたステンレス板を取
付けないで含浸した第１図および第２図に示す如
き従来の超電導コイルも製造した。

これ等の両コイルについて通電実験を行ないそ
の結果を第６図に示した。このグラフは横軸に通
電実験の回数Ｎを示し、縦軸に超電導コイルの臨
界電流値Ic（超電導コイルのロードラインと、超
電導線の短尺試料における臨界電流値との交点）
と超電導コイルの超電導特性が破壊されて超電導
コイルが常伝導状態に遷移した時の電流値（クエ
ンチ電流）Iqとの比を示す。

グラフから明らかな如く、従来の超電導コイル
Ａでは通電実験を15回繰返してもIq／Icの値は
100（％）とならず、又Iq／Icの値は傾向的に増加
していない。これに対して本発明の超電導コイル
ＢではIq／Icの値が傾向的に増加し、かつIc／Ic
の値は通電実験の回数が５回で100（％）得られ、
従来の超電導コイルＡに比べて優れた安定性が得
られることが確認された。

第７図は他の実施例の超電導コイルを示す。符
号は第５図と対応させる。この実施例では断熱部
材１４を超電導コイル１１が支持固定装置と接触
する部分にのみ設けるようにしたもので、これに
より更に超電導コイルの軽量化、冷却効果の向上
等が図れる。

以上説明した如く本発明に係る超電導コイルに
よれば、表面の１部を熱伝導率の小さいかつ摩擦
係数の小さな電気絶縁材から構成される断熱部材
で覆つているので、支持装置との間で生じる摩擦
熱が軽減され、かつ軽減された摩擦熱の侵入が減
少され、従来の超電導コイルに比べて安定性に優
れ、マグネツトとして用いる場合には、少ない通
電実験の回数で所望のマグネツト特性が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の超電導コイルの平面図、第２図
はそのＡ−A′断面図、第３図は超電導コイルを
マグネツトとして用いる場合の超電導コイルの支
持固定装置の構成図、第４図は本発明の一実施例
を示す超電導コイルの平面図、第５図はそのＢ−
B′断面図、第７図は他の実施例を示す超電導コ
イルの断面図、第６図は本発明の超電導コイルと
従来の超電導コイルとの通電実験を行なつた結果
を示すグラフである。 １，５，１１……超電導コイル、２，１２……
超電導線、３，１３……絶縁クロス、４，１５…
…合成樹脂、６……支持体、７……下部固定板、
８……締付けボルト、９……絶縁部材、１０……
押えボルト、１４……断熱部材。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 超電導線を環状に巻回し、かつ全体を合成樹
   脂で含浸して一体化した超電導コイルにおいて、
   前記超電導コイルの表面の摩擦を生じる箇所に熱
   伝導率、摩擦係数の小さな絶縁材で構成された断
   熱部材で覆つて一体化したことを特徴とする超電
   導コイル。