JPS6346964B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は超電導電磁石装置に関する。

一般に超電導電磁石装置は、臨界温度以下にな
ると電気抵抗が零となる超電導線をコイル状に巻
線して形成した超電導コイルを、断熱容器内に収
納し液体ヘリウムで代表される極低温冷媒によつ
て臨界温度以下に冷却して構成されている。

例えば、磁気浮上列車の車載用超電導電磁石装
置としては、従来第１図および第２図に示す超電
導装置が考えられていた。第１図および第２図に
おいて、１は超電導コイル２は該超電導コイル１
を収納し極低温冷媒を充填する内部容器３は上記
超電導コイル１を上記内部容器２に支持固定する
固定治具で所定の間隔で配置されている。又、４
は上記超電導コイル１を電気的に絶縁する絶縁
板、５は極低温冷媒の流通口である。そして、こ
の様に構成された超電導コイル１は図示されてい
ない断熱容器内に収納され、内部容器２に極低温
冷媒が充填されて臨界温度以下に冷却されてい
る。なお、第１図は従来装置の平面図を示し、第
２図は従来装置の断面図を示す。

しかしながら、この様に構成された従来装置に
おいては、次の様な欠点を有していた。即ち、超
電導コイル１と絶縁板４が一体化されていない為
に、超電導コイル１に電流を供給して所望の電磁
石特性を得ようとした場合、超電導コイル１は自
身の発生する電磁力によつて変形しようとする。
この時、超電導コイル１表面と絶縁板４間におい
て摩擦が起り、この摩擦時に発生する摩擦熱が超
電導コイル１内に侵入して超電導コイル１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１の超電導特性が破壊されるため
に、所望の電磁石特性が得られなかつたり、ある
いは所望の特性を得るためには多数の通電試験を
行うトレーニング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１の超電導特性
が破壊される際には超電導コイル１内に蓄積され
ていたエネルギーによつて極低温冷媒例えば液体
ヘリウムの蒸発を招くが、この極低温冷媒の消費
量も膨大なものであつた。即ち、超電導コイル１
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、上記欠点である超電導コイル
表面からの摩擦熱の侵入による不安定性を解決し
た超電導電磁石装置を提供することにある。

本発明は、超電導線をコイル状に巻線した後、
その表面の１部に所定間隔を配して金属製パイプ
を巻線方向と平行に配置し、しかる後、合成樹脂
で含浸して一体化した超電導コイルをチユーブ状
の内部容器に金属製パイプを介して超電導コイル
を支持固定する様に収納することで、摩擦熱の発
生をコイル表面から離れた内部容器と金属パイプ
を一体化した表面で生じさせ、かつ、発生した摩
擦熱の超電導コイルへの侵入を金属パイプを流通
する極低温冷媒に放熱することにより安定性を向
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３図は本発明の一実施例を示す。超電導線を
コイル状に巻線した超電導コイル６を内部容器１
０に固定するための従来の固定治具３に相当する
ものを熱伝導率の大きな金属製パイプ７の開口部
を超電導コイル６の巻線方向に向けて熱伝導率の
小さな電気絶縁線で織つた絶縁クロス８を積層し
た内部に配置し、しかる後超電導コイル６と合成
樹脂９で全体を含浸して超電導コイル６と一体化
した支持部材１２としている。この支持部材１２
を第１図の固定治具３に相当するようにうに超電
導コイル６に所定間隔を配し、内部容器１０に超
電導コイル６と金属製パイプ７を内部に配置した
絶縁クロス８の積層部分で支持固定するように収
納し、かつ図示されていない断熱容器１０に収納
したものである。この支持固定は、具体的には例
えば内部容器１０をコ字状にして支持部材１２と
一体となつた超電導コイル６を内部容器１０に収
納し、コ字状の内部容器１０の開口部にこの開口
部を覆う蓋部材を合わせる。超電導コイル６と一
体となつた支持部材を内部容器の内径より若干大
きく形成することにより蓋部材は支持部材２に対
して押し付け力が働く。

そしてこの押し付け力等維持しながら溶接する
ことにより内部容器１０を形成している。従つ
て、超電導コイル６は支持部材１２を介して内部
容器１０からの押し付け力によつて支持固定され
ている。なお、金属製パイプ１内は極低温冷媒が
容易に流通する様になつている。

前記超電導コイル６は多数本の超電導心線を銅
などの低抵抗金属中に埋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超電導線をコイル
状に巻線して形成したものである。

前記絶縁クロス８は合成樹脂９の浸透が可能な
様に電気絶縁線を織つたもので、電気絶縁線とし
ては例えば、ガラスフアイバーなどが用いられ
る。

前記合成樹脂９は、例えばエポキシ樹脂、ワニ
スなどの成型性と電気絶縁性を備えたもので、絶
縁クロス８に含浸し、更に金属製パイプ７に含浸
して超電導コイル６と金属製パイプ７を一体化す
るものである。

一方、前記金属製パイプ７としては、例えば、
銅、アルミニウム、ステンレスなどの金属で形成
されたパイプで、その断面形状は円、四角、楕円
等などが用いられ、超電導コイル６の表面の１部
に所定間隔を配して絶縁クロス７で配置された
後、合成樹脂９で含浸されて超電導コイル６と一
体化され、超電導コイル６を内部容器１０に支持
固定するものである。

又、前記内部容器１０としては、該断面形状が
四角、円、楕円等のものが用いられ、超電導コイ
ル６の巻線方向に沿つてチユーブ状に形成され、
超電導コイル６を収納するとともに極低温冷媒例
えば代表的なものとしては液体ヘリウムを充填す
るものである。

従つて、上記構造の超電導電磁石装置は、超電
導コイル６が支持部材１２を介して内部容器１０
に押し付け力だけで支持固定されている為に、超
電導コイル６に通電して所望の電磁石特性を得よ
うとした場合、超電導コイル６自身の電磁力によ
る変形時の摩擦熱の発生は超電導コイル６の表面
から離れた支持部材１２の表面と内部容器１０間
で発生するようになつている。更に、ここで発生
した摩擦熱が超電導コイル６に伝わらないよう
に、絶縁クロス８を積層した内部に金属製パイプ
７を配置して支持部材１２を構成することによ
り、超電導コイル６への摩擦熱の侵入を減少して
安定性を高めている。この支持部材１２の具体的
な働きは次の通りである。すなわち、内部容器１
０と支持部材１２の表面で発生した摩擦熱は絶縁
クロス８によつて温度勾配が、急激となり、熱的
移動の抵抗となつて熱の侵入をを防いでいる。更
に絶縁クロス８を越えて侵入する熱は熱伝導率の
大きい金属製パイプ７に達することにより金属ク
ロス７を伝わつて内部容器１０内の冷媒に放熱さ
れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は超電導電磁石装置を示す概略平面図、
第２図は従来の超電導電磁石装置を示す断面図、
第３図は本発明に係る超電導電磁石装置を示す断
面図である。 ６……超電導コイル、７……金属製パイプ、８
……絶縁クロス、９……合成樹脂、１０……内部
容器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 含浸超電導コイルと、この含浸超電導コイル
   を収納し、極低温冷媒が充填され前記超電導コイ
   ルの巻線方向に沿つてチユーブ状に形成された内
   部容器と、この内部容器を包囲して設けられた断
   熱容器と、前記超電導コイルを前記内部容器に電
   気的、熱的に絶縁して支持する支持部材とを備え
   た超電導電磁石装置において、前記支持部材と、
   熱伝導率の小さな電気絶縁線で織つた絶縁クロス
   を積層した内部に金属パイプを配置し、前記超電
   導コイルと合成樹脂で一体化して構成してなるこ
   とを特徴とする超電導電磁石装置。