JPS6320808A - 交流用超電導コイル - Google Patents
交流用超電導コイルInfo
- Publication number
- JPS6320808A JPS6320808A JP16589886A JP16589886A JPS6320808A JP S6320808 A JPS6320808 A JP S6320808A JP 16589886 A JP16589886 A JP 16589886A JP 16589886 A JP16589886 A JP 16589886A JP S6320808 A JPS6320808 A JP S6320808A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- coil
- wire
- superconducting
- module
- impregnated
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- 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.)
- Pending
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- Superconductive Dynamoelectric Machines (AREA)
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。
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）
本発明は交流用超電導コイルの新規な構造に関するもの
である。
である。
（従来の技術）
超電導コイルにおいて重要な問題が二つあり、その一つ
はローレンツ力による線材の動き（ワイヤーモーション
）全いかに抑えるかということと、連続あるいは一時的
に発生した熱をいかに速かに取り去るかの２点であり、
この問題を解消しないと超電導が常電導に転移するいわ
ゆるクエンチ現象が起きるものである。これを避けるた
めに従来においてはコイル構造ヲ（１）、第７図（ａ）
に示すように超電導線（１）の巻線時のテンションによ
ってワイヤーモーションを抑える。（ｉｉ）は第７図（
ｂ）に示すようＫ （ｉ）に加えてエポキシ樹脂（２）
で含浸してワイヤーモーションを抑える。（ｉｉｉ）は
第７図（Ｃ）に示すように（１）の構造にギャップ（５
）を設けて液体ヘリウム流路とする。Ｇｖ）は第７図（
ｄ）に示すように（１１）の構造にエポキシ樹脂を含浸
するなどの構造としテンション或は含浸材でワイヤーモ
ーションを抑え、液体ヘリウムと線材の接触面積をでき
るだけ犬きくとって線材の冷却を行う方法をとっていた
。
はローレンツ力による線材の動き（ワイヤーモーション
）全いかに抑えるかということと、連続あるいは一時的
に発生した熱をいかに速かに取り去るかの２点であり、
この問題を解消しないと超電導が常電導に転移するいわ
ゆるクエンチ現象が起きるものである。これを避けるた
めに従来においてはコイル構造ヲ（１）、第７図（ａ）
に示すように超電導線（１）の巻線時のテンションによ
ってワイヤーモーションを抑える。（ｉｉ）は第７図（
ｂ）に示すようＫ （ｉ）に加えてエポキシ樹脂（２）
で含浸してワイヤーモーションを抑える。（ｉｉｉ）は
第７図（Ｃ）に示すように（１）の構造にギャップ（５
）を設けて液体ヘリウム流路とする。Ｇｖ）は第７図（
ｄ）に示すように（１１）の構造にエポキシ樹脂を含浸
するなどの構造としテンション或は含浸材でワイヤーモ
ーションを抑え、液体ヘリウムと線材の接触面積をでき
るだけ犬きくとって線材の冷却を行う方法をとっていた
。
上記の技術は基本的には超電導の直流応用の分野で発展
してきた技術であるが近年超電導のパルス、交流的応用
が圧倒されつつちり、新しいコイル巻線技術が要求され
始めている。この問題点と −してはこの様な交流
使用下における線材の動きを押さえる為含浸技術が使え
るのかといった基本的問題やコイル中で発生する交流損
失による熱をいかにして取り去るかといった問題が未解
決のままであった。
してきた技術であるが近年超電導のパルス、交流的応用
が圧倒されつつちり、新しいコイル巻線技術が要求され
始めている。この問題点と −してはこの様な交流
使用下における線材の動きを押さえる為含浸技術が使え
るのかといった基本的問題やコイル中で発生する交流損
失による熱をいかにして取り去るかといった問題が未解
決のままであった。
（発明が解決しようとする問題点）
超電導コイル全交流電流（磁界）下で使用すると■ ヒ
ステリシス損失と結合損失などの交流損失による熱損失
が生じる。線材の交流損失は近年の技術進歩により従来
の数十分の−にまで低減されたがこの様な線材を用いて
大電流容量の超電導コイルを作成しても熱発生をすみや
かに取り去らないと線材の温度が臨界温度を越えてしま
い自身の超電導状態を破壊してしまうことになる。また
第二に■ ワイヤーモー／コンをいかに押さえるかとい
う問題である。例えば線材が電磁力などでわずか数８ｍ
動いただけでまさつ熱により常電導転位がおこる。
ステリシス損失と結合損失などの交流損失による熱損失
が生じる。線材の交流損失は近年の技術進歩により従来
の数十分の−にまで低減されたがこの様な線材を用いて
大電流容量の超電導コイルを作成しても熱発生をすみや
かに取り去らないと線材の温度が臨界温度を越えてしま
い自身の超電導状態を破壊してしまうことになる。また
第二に■ ワイヤーモー／コンをいかに押さえるかとい
う問題である。例えば線材が電磁力などでわずか数８ｍ
動いただけでまさつ熱により常電導転位がおこる。
■、■は互いに相反する条件である。大容量のコイルで
はワイヤーモーションを線材にかかる張力のみでささえ
るのは難かしいので、線材を含浸することが必要となる
。ところが含浸材はコイルの冷却能力を大きく低下させ
てしまう。
はワイヤーモーションを線材にかかる張力のみでささえ
るのは難かしいので、線材を含浸することが必要となる
。ところが含浸材はコイルの冷却能力を大きく低下させ
てしまう。
この相反する問題があることを知見し、本発明において
はコイルを含浸してワイヤーモーションを抑え、しかも
含浸材による冷却能力の低下をなくして、むしろ冷却能
力を高める交流用超電導コイルを開発したものである。
はコイルを含浸してワイヤーモーションを抑え、しかも
含浸材による冷却能力の低下をなくして、むしろ冷却能
力を高める交流用超電導コイルを開発したものである。
（問題点を解決するための手段および作用）本発明は超
電導素線または超電導ケーブル導体を巻線して樹脂含浸
した超電導コイルにおいて、樹脂含浸した超電導コイル
を一つのモジュールとし、該モジュールの巻線部分の厚
さが１０ｗ以下であることを特徴とする交流用超電導コ
イルであり、かつモジュールとモジュールのギャップを
０、１ ｍｍ以上とし、液体ヘリウム流路用の冷却チャ
ンネルとしたものである。
電導素線または超電導ケーブル導体を巻線して樹脂含浸
した超電導コイルにおいて、樹脂含浸した超電導コイル
を一つのモジュールとし、該モジュールの巻線部分の厚
さが１０ｗ以下であることを特徴とする交流用超電導コ
イルであり、かつモジュールとモジュールのギャップを
０、１ ｍｍ以上とし、液体ヘリウム流路用の冷却チャ
ンネルとしたものである。
すなわち第１図（ａ）および（ｂ）に示すようにＮｂＴ
１合金、Ｖ、Ｇａ化合物などの超電導線（１）まだは超
電導ケーブルをコイルボビン（３）に円筒状にコイル巻
きしコイルにエポキシ樹脂を含浸させコイルを固定化す
るものである。そしてこのコイルを一つのモジュールと
してこのモジュールをスペーサー０）ヲ介して多層のシ
ェル型構造とし、かつモジー−ルとモジュールのギャッ
プ（５） ｆ ０．１ ｒｔａ以上の冷却チャンネルと
したものである。しかしてこの一つのモジュールの巻線
部厚さく６）ｉ ｌ Ｏｍｍ以下とするものであるが、
その理由は厚さが１０フをこえると含浸材を介しての充
分な放熱性がなくコイルを大規模化して交流運転したと
きに加熱されるからでちる。まだモジュールとモジュー
ルとのギヤツブ全０．１甑以上としたのは、０．１ ｗ
ｎ未満のギャップでは液体ヘリウムの流路用として狭過
ぎて冷却能力が低いからである。
１合金、Ｖ、Ｇａ化合物などの超電導線（１）まだは超
電導ケーブルをコイルボビン（３）に円筒状にコイル巻
きしコイルにエポキシ樹脂を含浸させコイルを固定化す
るものである。そしてこのコイルを一つのモジュールと
してこのモジュールをスペーサー０）ヲ介して多層のシ
ェル型構造とし、かつモジー−ルとモジュールのギャッ
プ（５） ｆ ０．１ ｒｔａ以上の冷却チャンネルと
したものである。しかしてこの一つのモジュールの巻線
部厚さく６）ｉ ｌ Ｏｍｍ以下とするものであるが、
その理由は厚さが１０フをこえると含浸材を介しての充
分な放熱性がなくコイルを大規模化して交流運転したと
きに加熱されるからでちる。まだモジュールとモジュー
ルとのギヤツブ全０．１甑以上としたのは、０．１ ｗ
ｎ未満のギャップでは液体ヘリウムの流路用として狭過
ぎて冷却能力が低いからである。
（実施Ｅ２す）
以下に本発明の一実施例について説明する。
実施例ｌ
ＮｂＴｉ合金の超電導線を用いて線列径０．１２ ｖｎ
、フィラメント径９．０ ’Ｗａｎ、フィラメント芯−
Ｈ７ａ４銅比Ｌ５、ツイストピッチ′４２ｇｎ１絶碌厚
さ１０μｍとして線材をコイルに密巻きし、これト鷹２
図に示すように超電導コイル（１）の巻線の厚さヲＡ−
Ｌ１ｍｍ、Ｂ＝２．１ｍｍ１ Ｇ＝５ｍｍと変化させ８
廐φのエポキシ樹脂を芯（７）として内部に熱電材０＋
）ヲ挿入して固化した。このコイルの外周を液体ヘリウ
ムで冷却し、コイルに交流を通電してコイルの最内層の
温度上昇と交流損失との関係を測定した。
、フィラメント径９．０ ’Ｗａｎ、フィラメント芯−
Ｈ７ａ４銅比Ｌ５、ツイストピッチ′４２ｇｎ１絶碌厚
さ１０μｍとして線材をコイルに密巻きし、これト鷹２
図に示すように超電導コイル（１）の巻線の厚さヲＡ−
Ｌ１ｍｍ、Ｂ＝２．１ｍｍ１ Ｇ＝５ｍｍと変化させ８
廐φのエポキシ樹脂を芯（７）として内部に熱電材０＋
）ヲ挿入して固化した。このコイルの外周を液体ヘリウ
ムで冷却し、コイルに交流を通電してコイルの最内層の
温度上昇と交流損失との関係を測定した。
その結果を第う図に示す。
第５図から明らかなように１００〜２００ＫＷ／Ｒ程度
の交流損失発生であればＮｂＴ１のＴｃ（臨界温度）は
約９にであるので片側の厚さが５ｍ厚さ、すなわち液体
ヘリウムで両側から冷却する構造とすればコイル厚さは
最大１０！ｒｒＭ程度としても充分に冷却でき安定に運
転できることが判った。
の交流損失発生であればＮｂＴ１のＴｃ（臨界温度）は
約９にであるので片側の厚さが５ｍ厚さ、すなわち液体
ヘリウムで両側から冷却する構造とすればコイル厚さは
最大１０！ｒｒＭ程度としても充分に冷却でき安定に運
転できることが判った。
実施例２
第１表に示すｌ′Ｊ訂１合金の超電導線を用いポリエス
テル絶縁して第４図に示すような超電導線（１）とした
。
テル絶縁して第４図に示すような超電導線（１）とした
。
第１表
この超電導線（１）ヲ用いて第５図（ａ）に示すように
コイルボビン（３）の外周に超電導線（１）、（１’）
をスペーサー（４）を介して２４４０回巻付け、エポキ
シ樹脂全含浸させて外径４４閲内径６醜、高さ２０ｒｒ
ｍの内層モジュール（Ａ）と外層モジュール（Ｂ）ｔ−
作成した。この外層モジュールと内層モジュールの間に
は軸方向にＯ，ｌ ｗｎのギャップ（５）が存在し、こ
のギャップが液体ヘリウム流路用の冷却チャンネルとな
るものである。比較品として第５図（ｂ）に示すように
コイルボビン（３）の外周にギャップの存在しないもの
を作成し、この両者ｆ ５０Ｈｚの交流下でのクエンチ
電流を測定した。その結果を第６図に示す。第６図より
明らかなようにギャップの存在しない比較例のものは２
Ｔ、２ＯＡ付近がクエンチ点であるのに対し本発明のも
のは３Ｔ、３０Ａ付近がクエンチ点となり、大巾ｆクエ
ンチ点が上昇し、冷却特性が向上することが判る。
コイルボビン（３）の外周に超電導線（１）、（１’）
をスペーサー（４）を介して２４４０回巻付け、エポキ
シ樹脂全含浸させて外径４４閲内径６醜、高さ２０ｒｒ
ｍの内層モジュール（Ａ）と外層モジュール（Ｂ）ｔ−
作成した。この外層モジュールと内層モジュールの間に
は軸方向にＯ，ｌ ｗｎのギャップ（５）が存在し、こ
のギャップが液体ヘリウム流路用の冷却チャンネルとな
るものである。比較品として第５図（ｂ）に示すように
コイルボビン（３）の外周にギャップの存在しないもの
を作成し、この両者ｆ ５０Ｈｚの交流下でのクエンチ
電流を測定した。その結果を第６図に示す。第６図より
明らかなようにギャップの存在しない比較例のものは２
Ｔ、２ＯＡ付近がクエンチ点であるのに対し本発明のも
のは３Ｔ、３０Ａ付近がクエンチ点となり、大巾ｆクエ
ンチ点が上昇し、冷却特性が向上することが判る。
（効 果）
以上に説明したように本発明は交流用の超電導コイルと
して必要なコイルのワイヤーモーションを抑え、かつコ
イルの発熱を速かに冷却させる能力を有するもので交流
用として最適な超電導コイルの構造としたものであり、
交流大写量のコイルとしてその用途を著しく拡大したも
のである。
して必要なコイルのワイヤーモーションを抑え、かつコ
イルの発熱を速かに冷却させる能力を有するもので交流
用として最適な超電導コイルの構造としたものであり、
交流大写量のコイルとしてその用途を著しく拡大したも
のである。
第１図は本発明の一実施例の交流用超電導コイルを示す
図で（２Ｌ）は正面図、（ｂ）はＡ−Ｂ部の一部断面図
、第２図は本発明の試験例を示す断面図、第５図は本発
明の試験結果を示す図、第４図は本発明に用いる超電導
線の断面図、第５図（ａ）、（ｂ）は本発明の他の実施
例の交流用超電導コイルの斜視図、第６図は本発明の試
験結果のクエンチ点を示す図、第７図は従来の超電導コ
イルを示す断面図である。
図で（２Ｌ）は正面図、（ｂ）はＡ−Ｂ部の一部断面図
、第２図は本発明の試験例を示す断面図、第５図は本発
明の試験結果を示す図、第４図は本発明に用いる超電導
線の断面図、第５図（ａ）、（ｂ）は本発明の他の実施
例の交流用超電導コイルの斜視図、第６図は本発明の試
験結果のクエンチ点を示す図、第７図は従来の超電導コ
イルを示す断面図である。
Claims (2)
- （１）超電導素線または超電導ケーブル導体を巻線して
樹脂含浸した超電導コイルにおいて、樹脂含浸した超電
導コイルを一つのモジュールとし該モジュールの巻線部
厚さが１０ｍｍ以下であることを特徴とする交流用超電
導コイル。 - （２）モジュールとモジュールとのギャップを０．１ｍ
ｍ以上とし液体ヘリウム流路用の冷却チャンネルとした
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の交流用超
電導コイル。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16589886A JPS6320808A (ja) | 1986-07-15 | 1986-07-15 | 交流用超電導コイル |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16589886A JPS6320808A (ja) | 1986-07-15 | 1986-07-15 | 交流用超電導コイル |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6320808A true JPS6320808A (ja) | 1988-01-28 |
Family
ID=15821078
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16589886A Pending JPS6320808A (ja) | 1986-07-15 | 1986-07-15 | 交流用超電導コイル |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6320808A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10916368B2 (en) | 2017-10-12 | 2021-02-09 | Korea Basic Science Institute | Bobbin and coil assembly and electromagnet equipment including same |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5912003A (ja) * | 1982-07-14 | 1984-01-21 | Shin Meiwa Ind Co Ltd | 立体倉庫 |
-
1986
- 1986-07-15 JP JP16589886A patent/JPS6320808A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5912003A (ja) * | 1982-07-14 | 1984-01-21 | Shin Meiwa Ind Co Ltd | 立体倉庫 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10916368B2 (en) | 2017-10-12 | 2021-02-09 | Korea Basic Science Institute | Bobbin and coil assembly and electromagnet equipment including same |
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