JP2001126916A - High-temperature superconducting coil and high- temperature superconducting magnet using the same - Google Patents

High-temperature superconducting coil and high- temperature superconducting magnet using the same

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JP2001126916A
JP2001126916A JP30765199A JP30765199A JP2001126916A JP 2001126916 A JP2001126916 A JP 2001126916A JP 30765199 A JP30765199 A JP 30765199A JP 30765199 A JP30765199 A JP 30765199A JP 2001126916 A JP2001126916 A JP 2001126916A
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JP
Japan
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coil
temperature superconducting
unit
unit coil
refrigerator
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JP30765199A
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Japanese (ja)
Inventor
Taizo Tosaka
泰造 戸坂
Koji Ito
孝治 伊藤
Eriko Yoneda
えり子 米田
Yukihiro Sumiyoshi
幸博 住吉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a high-temperature superconducting coil where performance of high temperature superconducting wire having magnetic field direction dependency of critical current density is fully exhibited, current density is high, loss of flux flow is small, and a magnetic field which can be used is large. SOLUTION: In this high-temperature superconducting coil, pure silver matrix wire is used at a part position where a magnetic field vertical to the tape surface of a high-temperature superconduting wire 2 is large, and a silver alloy matrix wire is used at a part position where a magnetic field component parallel to the tape surface is the main component.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、超電導機器に使用
される高温超電導コイルおよびそれを利用した高温超電
導マグネットに関する。
The present invention relates to a high-temperature superconducting coil used for superconducting equipment and a high-temperature superconducting magnet using the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】超電導コイルは、SMES(Super
conducting MagnetEnergy S
torage)、超電導トランス、限流器、NMR(核
磁気共鳴)分析装置、単結晶引き上げ装置、リニアモー
ターカー、磁気分離装置等の超電導機器に広く用いられ
ている。
2. Description of the Related Art Superconducting coils are SMES (Super
conducting MagnetEnergy S
storage, a superconducting transformer, a current limiter, an NMR (nuclear magnetic resonance) analyzer, a single crystal pulling device, a linear motor car, a magnetic separation device, and other superconducting devices.

【0003】高温超電導コイルは、従来の液体ヘリウム
温度(4K)で使用されてきた超電導コイルに較べ、そ
の臨界温度が高い。例えば、ビスマス系の線材では、液
体水素温度(20K)、イットリウム系では、液体窒素
温度(77K)での利用ができるようになってきた。ま
た、冷凍機で冷却すれば、臨界温度以下の予め定められ
た温度でも運転ができるようになってきた。
[0003] The high temperature superconducting coil has a higher critical temperature than the superconducting coil used at the conventional liquid helium temperature (4K). For example, bismuth-based wires can be used at liquid hydrogen temperature (20K), and yttrium-based wires can be used at liquid nitrogen temperature (77K). In addition, when cooling with a refrigerator, it has become possible to operate at a predetermined temperature below the critical temperature.

【0004】このように、最近の高温超電導コイルで
は、その研究開発の進展が目覚しく、実用機器への適用
が期待されている。
As described above, research and development of recent high-temperature superconducting coils has been remarkable, and application to practical equipment is expected.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来から使
用されている超電導コイルでは、図15に示すように、
超電導特性が同一のテープ状の高温超電導線材40で単
一の高温超電導コイル15に形成していた。
By the way, in a conventional superconducting coil, as shown in FIG.
The single high-temperature superconducting coil 15 is formed of a tape-shaped high-temperature superconducting wire 40 having the same superconducting characteristics.

【0006】さらに、現在、広く利用されているこのテ
ープ状の高温超電導線材40は、テープ面に対する磁場
異方性が強く、さらにその線材40に働く応力に対する
臨界電流密度の劣化が大きいため、低温の超電導コイル
と異なる設計方法が必要とされている。
Further, the tape-shaped high-temperature superconducting wire 40, which is widely used at present, has a strong magnetic field anisotropy with respect to the tape surface, and a critical current density with respect to stress acting on the wire 40 is greatly deteriorated. There is a need for a design method different from that of the superconducting coil.

【0007】一方、低温超電導コイルでは、液体ヘリウ
ム温度(4K)に維持する場合、冷凍機の効率が低く、
輻射による侵入熱を低く抑える熱輻射シールドを必要不
可欠としていた。これに対し、高温超電導コイルの場合
は、コイル運転温度が高いため、冷凍機の効率が良くな
っている。このため、若干の浸入熱増加を犠牲にしてで
も、利用磁場を高める設計が可能となる。
On the other hand, in the low-temperature superconducting coil, when the liquid helium temperature (4K) is maintained, the efficiency of the refrigerator is low,
A heat radiation shield that suppresses the heat of penetration by radiation was indispensable. On the other hand, in the case of the high-temperature superconducting coil, the operating temperature of the coil is high, so that the efficiency of the refrigerator is improved. For this reason, it is possible to design to increase the utilized magnetic field even at the expense of a slight increase in heat of penetration.

【0008】また、伝熱経路を介して冷凍機により冷却
される伝導冷却型の高温超電導コイルにおいては、停電
や故障などで冷凍機が停止した場合、一定時間の間、継
続して励磁ができるように高温超電導コイルに熱溜を設
けることがある。熱溜の熱容量により、高温超電導コイ
ルの温度上昇は低く抑えることができるが、それでも冷
凍機の正常時における運転温度よりも高くなっている。
このため、高温超電導コイルは、フラックスフロー損失
が増加し、この損失が要因となって温度上昇がさらに加
速され、長時間の継続運転が難しい。
In a conduction cooling type high-temperature superconducting coil cooled by a refrigerator via a heat transfer path, when the refrigerator is stopped due to a power failure or a failure, excitation can be continued for a certain period of time. In some cases, a heat reservoir is provided in a high-temperature superconducting coil. Although the temperature rise of the high-temperature superconducting coil can be suppressed low by the heat capacity of the heat reservoir, it is still higher than the normal operating temperature of the refrigerator.
For this reason, in the high-temperature superconducting coil, the flux flow loss increases, and the loss causes the temperature rise to be further accelerated, making it difficult to continuously operate for a long time.

【0009】このように、最近、注目され、実用化への
期待が高まっている高温超電導コイルであっても、低温
超電導コイルと較べた場合、その性能を充分に発揮する
ことができず、コイル設計技術、コイルの構成等の改善
が求められている。
[0009] As described above, even a high-temperature superconducting coil, which has recently attracted attention and is expected to be put to practical use, cannot sufficiently exhibit its performance as compared with a low-temperature superconducting coil. Improvements in design techniques, coil configurations, and the like are required.

【0010】本発明は、このような事情に基づいてなさ
れたもので、電流密度が高く、フラックスフローの損失
が少なく、利用できる磁場が大きく、かつ冷凍機が停止
しても長時間に亘る継続運転ができる高温超電導コイル
およびそれを用いた高温超電導マグネットを提供するこ
とを目的とする。
The present invention has been made in view of such circumstances, and has a high current density, a small loss of flux flow, a large available magnetic field, and a long continuous operation even when the refrigerator is stopped. An object of the present invention is to provide a high-temperature superconducting coil that can be operated and a high-temperature superconducting magnet using the same.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明に係る高温超電導
コイルは、上記目的を達成するために、請求項1に記載
したように、高温超電導線材をフラットワイズに巻回し
た複数のコイルのうち、第1ユニットコイルの両側に第
2ユニットコイルおよび第3ユニットコイルを同軸に配
置してユニットコイル層を形成した高温超電導コイルに
おいて、上記第1ユニットコイルに母材として銀合金を
含んだ銀とする高温超電導線材を用いるとともに、上記
第2ユニットコイルおよび第3ユニットコイルに純銀を
母材とした高温超電導線材を用いたものである。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a high-temperature superconducting coil according to the present invention, wherein a high-temperature superconducting wire is wound flat-wise in a plurality of coils. A high-temperature superconducting coil having a unit coil layer formed by coaxially arranging a second unit coil and a third unit coil on both sides of the first unit coil, wherein the first unit coil includes silver containing a silver alloy as a base material; And a high-temperature superconducting wire made of pure silver as a base material for the second unit coil and the third unit coil.

【0012】また、本発明に係る高温超電導コイルは、
上記目的を達成するために、請求項2に記載したよう
に、高温超電導線材をフラットワイズに巻回した複数の
コイルのうち、第1ユニットコイルの両側に第2ユニッ
トコイルおよび第3ユニットコイルを同軸に配置してユ
ニットコイル層を形成した高温超電導コイルにおいて、
上記第1ユニットコイルと上記第2ユニットコイルおよ
び第3ユニットコイルとの間にこれらのコイルと同軸に
ドーナツ状のスペーサを挿着したものである。
Further, the high-temperature superconducting coil according to the present invention comprises:
In order to achieve the above object, as described in claim 2, a second unit coil and a third unit coil are provided on both sides of the first unit coil among a plurality of coils in which a high-temperature superconducting wire is wound flatwise. In the high-temperature superconducting coil which is arranged coaxially to form a unit coil layer,
A donut-shaped spacer is inserted between the first unit coil, the second unit coil, and the third unit coil coaxially with these coils.

【0013】また、本発明に係る高温超電導コイルは、
上記目的を達成するために、請求項3に記載したよう
に、高温超電導線材をフラットワイズに巻回した複数の
コイルのうち、第1ユニットコイルの両側に第2ユニッ
トコイルおよび第3ユニットコイルを同軸に配置してユ
ニットコイル層を形成した高温超電導コイルにおいて、
上記第1ユニットコイルの内径側に、このコイルと同軸
に円筒状の電磁力補強材を設けたものである。
Further, the high-temperature superconducting coil according to the present invention comprises:
In order to achieve the above object, as described in claim 3, a second unit coil and a third unit coil are provided on both sides of the first unit coil among a plurality of coils in which a high-temperature superconducting wire is wound flatwise. In the high-temperature superconducting coil which is arranged coaxially to form a unit coil layer,
On the inner diameter side of the first unit coil, a cylindrical electromagnetic force reinforcing member is provided coaxially with the coil.

【0014】また、本発明に係る高温超電導コイルは、
上記目的を達成するために、請求項4に記載したよう
に、高温超電導線材をフラットワイズに巻回した複数の
コイルのうち、第1ユニットコイルの両側に第2ユニッ
トコイルおよび第3ユニットコイルを同軸に配置してユ
ニットコイル層を形成した高温超電導コイルにおいて、
上記第1ユニットコイルを内径側と外径側に分割しその
中間部分を電流密度減少部としたものである。
Further, the high-temperature superconducting coil according to the present invention comprises:
In order to achieve the above object, as described in claim 4, among a plurality of coils in which a high-temperature superconducting wire is wound flatwise, a second unit coil and a third unit coil are provided on both sides of the first unit coil. In the high-temperature superconducting coil which is arranged coaxially to form a unit coil layer,
The first unit coil is divided into an inner diameter side and an outer diameter side, and an intermediate portion thereof is a current density reduction portion.

【0015】また、本発明に係る高温超電導コイルは、
上記目的を達成するために、請求項5に記載したよう
に、高温超電導線材をフラットワイズに巻回した複数の
コイルのうち、第1ユニットコイルの両側に第4ユニッ
トコイルおよび第5ユニットコイルを同軸に配置すると
ともに第4ユニットコイルおよび第5ユニットコイルの
一側に第2ユニットコイルおよび第3ユニットコイルを
同軸に配置してユニットコイル層に形成した高温超電導
コイルにおいて、上記第1ユニットコイルから第5ユニ
ットコイルまでのうち、少なくとも一つ以上のコイルと
残りのコイルとの電流の流れ方向を互いに逆向きに形成
したものである。
Further, the high-temperature superconducting coil according to the present invention comprises:
In order to achieve the above object, as described in claim 5, a fourth unit coil and a fifth unit coil are provided on both sides of the first unit coil among a plurality of coils in which a high-temperature superconducting wire is wound flatwise. A high-temperature superconducting coil, which is coaxially arranged and has a second unit coil and a third unit coil coaxially arranged on one side of a fourth unit coil and a fifth unit coil and formed in a unit coil layer, wherein the first unit coil is Out of the fifth unit coils, at least one coil and the remaining coils are formed so that current flows in opposite directions.

【0016】また、本発明に係る高温超電導コイルは、
上記目的を達成するために、請求項6に記載したよう
に、高温超電導線材をフラットワイズに巻回した複数の
コイルのうち、第1ユニットコイルの両側に第2ユニッ
トコイルおよび第3ユニットコイルを同軸に配置してユ
ニットコイル層を形成した高温超電導コイルにおいて、
上記第2ユニットコイルおよび第3ユニットコイルを内
径側と外径側に分割し、その中間部分を空間電流密度減
少部としたものである。
Further, the high-temperature superconducting coil according to the present invention comprises:
In order to achieve the above object, as described in claim 6, a second unit coil and a third unit coil are provided on both sides of the first unit coil among a plurality of coils in which a high-temperature superconducting wire is wound flatwise. In the high-temperature superconducting coil which is arranged coaxially to form a unit coil layer,
The second unit coil and the third unit coil are divided into an inner diameter side and an outer diameter side, and an intermediate portion between them is a space current density reduction portion.

【0017】また、本発明に係る高温超電導マグネット
は、上記目的を達成するために、請求項7に記載したよ
うに、冷凍機を備えた真空容器で包囲形成された熱輻射
シールドと、この熱輻射シールドに収容し、コイル容器
で包囲収容した高温超電導コイルと、上記冷凍機と上記
コイル容器とを互いに接続させる伝熱体と、上記熱輻射
シールドの磁場利用側に形成した開口部とを備えたもの
である。
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a high-temperature superconducting magnet according to the present invention, wherein a heat radiation shield formed by being surrounded by a vacuum vessel provided with a refrigerator is provided. A high-temperature superconducting coil housed in a radiation shield and housed in a coil container, a heat conductor for connecting the refrigerator and the coil container to each other, and an opening formed on the magnetic field utilization side of the heat radiation shield. It is a thing.

【0018】また、本発明に係る高温超電導マグネット
は、上記目的を達成するために、請求項8に記載したよ
うに、冷凍機を備えた真空容器で包囲形成された熱輻射
シールドと、この熱輻射シールドに収容し、コイル容器
で包囲収容した高温超電導コイルと、上記冷凍機と上記
コイル容器とを互いに接続させる伝熱体と、上記真空容
器側の上記コイル容器に設けた電磁シールドとを備えた
ものである。
According to another aspect of the present invention, there is provided a high-temperature superconducting magnet according to the present invention, comprising: a heat radiation shield surrounded by a vacuum vessel having a refrigerator; A high-temperature superconducting coil housed in a radiation shield and enclosed and housed in a coil container, a heat transfer body that connects the refrigerator and the coil container to each other, and an electromagnetic shield provided in the coil container on the vacuum container side It is a thing.

【0019】また、本発明に係る高温超電導マグネット
は、上記目的を達成するために、請求項9に記載したよ
うに、冷凍機を備えた真空容器で包囲形成された熱輻射
シールドと、この熱輻射シールドに収容し、コイル容器
で包囲収容した高温超電導コイルと、上記冷凍機と上記
コイル容器とを互いに接続させる伝熱体と、上記真空容
器側の上記コイル容器に設けた電磁シールドと、この電
磁シールドと上記冷凍機とを互いに接続させる電磁シー
ルド用伝熱体とを備えたものである。
Further, in order to achieve the above object, a high-temperature superconducting magnet according to the present invention has a heat radiation shield surrounded by a vacuum vessel equipped with a refrigerator and a heat radiation shield formed by the vacuum vessel. The high-temperature superconducting coil housed in the radiation shield and enclosed and housed in the coil container, a heat conductor for connecting the refrigerator and the coil container to each other, and an electromagnetic shield provided in the coil container on the vacuum container side, An electromagnetic shield and a heat transfer body for an electromagnetic shield for connecting the refrigerator to each other are provided.

【0020】また、本発明に係る高温超電導マグネット
は、上記目的を達成するために、請求項10に記載した
ように、冷凍機を備えた真空容器で包囲形成された熱輻
射シールドと、この熱輻射シールドに収容し、コイル容
器で包囲収容した高温超電導コイルと、上記冷凍機と上
記コイル容器とを互いに接続させる伝熱体と、上記真空
容器側の上記コイル容器に設けた電磁シールドと、その
電磁シールドと上記冷凍機とを互いに接続させる電磁シ
ールド用伝熱体と、上記電磁シールドと上記コイル容器
との間に介装した断熱材とを備えたものである。
According to a tenth aspect of the present invention, there is provided a high-temperature superconducting magnet according to the present invention, comprising: a heat radiation shield formed by being surrounded by a vacuum vessel provided with a refrigerator; A high-temperature superconducting coil housed in a radiation shield and surrounded by a coil container, a heat transfer member that connects the refrigerator and the coil container to each other, and an electromagnetic shield provided in the coil container on the vacuum container side, The electromagnetic shield comprises a heat conductor for electromagnetic shield for connecting the electromagnetic shield and the refrigerator to each other, and a heat insulating material interposed between the electromagnetic shield and the coil container.

【0021】また、本発明に係る高温超電導マグネット
は、上記目的を達成するために、請求項11に記載した
ように、熱輻射シールドを包囲形成する真空容器に設け
た高温超電導コイル冷却用冷凍機および熱溜冷却用冷凍
機と、上記熱輻射シールドに収容し、コイル容器で包囲
した高温超電導コイルと、上記熱溜冷却用冷凍機を搭載
した熱溜と、上記高温超電導コイル冷却用冷凍機、上記
コイル容器および上記熱溜を互いに接続させる伝熱体に
介装した一点式熱スイッチとを備えたものである。
In order to achieve the above object, a high-temperature superconducting magnet according to the present invention is a refrigerator for cooling a high-temperature superconducting coil provided in a vacuum vessel surrounding a heat radiation shield. And a heat reservoir cooling refrigerator, a high-temperature superconducting coil housed in the heat radiation shield and surrounded by a coil container, a heat reservoir equipped with the heat reservoir cooling refrigerator, and the high temperature superconducting coil cooling refrigerator. A single-point heat switch interposed in a heat transfer body that connects the coil container and the heat reservoir to each other.

【0022】また、本発明に係る高温超電導マグネット
は、上記目的を達成するために、請求項12に記載した
ように、熱輻射シールドを包囲形成する真空容器に設け
た高温超電導コイル冷却用冷凍機および熱溜冷却用冷凍
機と、上記熱輻射シールドに収容し、コイル容器で包囲
した高温超電導コイルと、上記熱溜冷却用冷凍機を搭載
した熱溜と、上記高温超電導コイル冷却用冷凍機、上記
コイル容器および上記熱溜を互いに接続させる伝熱体に
介装した二点式熱スイッチとを備えたものである。
According to a twelfth aspect of the present invention, there is provided a high-temperature superconducting magnet cooling refrigerator provided in a vacuum vessel surrounding a heat radiation shield. And a heat reservoir cooling refrigerator, a high-temperature superconducting coil housed in the heat radiation shield and surrounded by a coil container, a heat reservoir equipped with the heat reservoir cooling refrigerator, and the high temperature superconducting coil cooling refrigerator. A two-point heat switch interposed in a heat transfer body that connects the coil container and the heat reservoir to each other.

【0023】また、本発明に係る高温超電導マグネット
は、上記目的を達成するために、請求項13に記載した
ように、熱輻射シールドを包囲形成する真空容器に設け
た高温超電導コイル冷却用冷凍機および液化ガス貯液槽
冷却用冷凍機と、上記熱輻射シールドに収容し、コイル
容器で包囲した高温超電導コイルと、上記液化ガス貯液
槽冷却用冷凍機を搭載した液化ガス溜液槽と、この液化
ガス貯液槽の媒体を制御弁を介装して循環させる液化ガ
ス循環路、上記高温超電導コイル冷却用冷凍機と上記液
化ガス循環路および上記高温超電導コイルを互いに接続
させる伝熱体とを備えたものである。
In order to achieve the above object, a high-temperature superconducting magnet according to the present invention has a refrigerator for cooling a high-temperature superconducting coil provided in a vacuum vessel surrounding a heat radiation shield. And a liquefied gas storage tank cooling refrigerator, a high-temperature superconducting coil housed in the heat radiation shield and surrounded by a coil container, and a liquefied gas storage tank mounted with the liquefied gas storage tank cooling refrigerator, A liquefied gas circulation path that circulates the medium of the liquefied gas storage tank through a control valve, a chiller for cooling the high-temperature superconducting coil, and a heat transfer body that connects the liquefied gas circulation path and the high-temperature superconducting coil to each other; It is provided with.

【0024】[0024]

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る高温超電導コ
イルおよびそれを用いた高温超電導マグネットの実施形
態を図面および図面に付した符号を引用して説明する。
なお、本発明に係る高温超電導コイルおよびそれを用い
た高温超電導マグネットは、下記の実施形態に限定され
るものではなく、その要旨を変更しない範囲内で適宜変
形して実施できるものである。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of a high-temperature superconducting coil and a high-temperature superconducting magnet using the same according to the present invention will be described below with reference to the drawings and reference numerals attached to the drawings.
The high-temperature superconducting coil and the high-temperature superconducting magnet using the same according to the present invention are not limited to the following embodiments, but can be modified as appropriate without departing from the scope of the invention.

【0025】(高温超電導コイルの第1実施形態)図1
は、本発明に係る高温超電導コイルの第1実施形態を示
す概念図である。
(First Embodiment of High Temperature Superconducting Coil) FIG.
FIG. 1 is a conceptual diagram showing a first embodiment of a high-temperature superconducting coil according to the present invention.

【0026】符号1で示す高温超電導コイルは、テープ
状の高温超電導線材2をフラットワイズ巻回した第1ユ
ニットコイルA、第2ユニットコイルB、第3ユニッ
トコイルBを同軸に配置したユニットコイル層3にな
っている。なお、以後に使用するユニットコイル層3
は、テープ状の高温超電導線材2をフラットワイズ巻回
したソレイドコイル、シングルパンケーキコイル、ダブ
ルパンケーキコイルのうち、いずれかを同軸に配置して
いることを示している。また、第1ユニットコイルAと
第2ユニットコイルBおよび第3ユニットコイルB
とは超電導特性を異にし、さらに第2ユニットコイルB
と第3ユニットコイルBとは超電導特性を異にする
かあるいは同質にするかの、いわゆるグレーディングに
なっている。
The high-temperature superconducting coil denoted by reference numeral 1 is a unit in which a first unit coil A, a second unit coil B 1 , and a third unit coil B 2 which are formed by winding a tape-shaped high-temperature superconducting wire 2 flatwise are coaxially arranged. It is the coil layer 3. The unit coil layer 3 to be used hereinafter
Indicates that one of a solenoid coil, a single pancake coil, and a double pancake coil, in which the tape-shaped high-temperature superconducting wire 2 is wound flatwise, is coaxially arranged. Further, the first unit coil A second unit coil B 1 and the third unit coil B 2
And the second unit coil B
1 and the third unit coil B 2 of either the or homogeneous differing superconductivity, are so-called grading.

【0027】高温超電導線材2は、ビスマス系、イット
リウム系、タリウム系などの銅酸化物高温超電導材を銀
シース法や銀被覆法等でテープ状にしたものである。酸
化物高温超電導体は、その結晶が二次元的異方性の強い
構造であるため、高温超電導線材2も二次元性の強いテ
ープ状にして高い臨界電流特性が得られるようになって
いる。つまり、テープ面に平行な磁場に対する臨界電流
密度がテープ面に垂直な磁場に対する臨界電流密度に較
べて大きくなっている。高温超電導線材2の臨界電流特
性を高くするのは、コイル運転電流値が臨界電流以下で
も、その差が少ないとフラックスフロー損失が発生し、
これに伴って高温超電導コイル1の熱負荷が増加するこ
とに基づく。
The high-temperature superconducting wire 2 is made of a bismuth-based, yttrium-based or thallium-based copper oxide high-temperature superconducting material formed into a tape by a silver sheath method, a silver coating method, or the like. Since the oxide high-temperature superconductor has a structure in which the crystal has a strong two-dimensional anisotropy, the high-temperature superconducting wire 2 is also made into a tape having a strong two-dimensional property so that high critical current characteristics can be obtained. That is, the critical current density for a magnetic field parallel to the tape surface is larger than the critical current density for a magnetic field perpendicular to the tape surface. The reason why the critical current characteristic of the high-temperature superconducting wire 2 is increased is that even if the coil operating current value is equal to or less than the critical current, if the difference is small, a flux flow loss occurs,
This is based on the fact that the heat load of the high-temperature superconducting coil 1 increases with this.

【0028】コイル巻線部は、高温超電導線材2に作用
する磁場の方向と電磁力の強さは一定ではない。コイル
軸CLのユニットコイル層層3中央部付近では、磁場は
強いが磁場の方向はテープ面にほぼ平行になるので、高
温超電導線材2の臨界電流密度は高くなる。コイル軸C
Lのユニットコイル層層3端部付近では、次第に磁場が
弱くなる反面、磁場の方向はテープ面に垂直成分が大き
くなるので高温超電導線材2の臨界電流密度は低くな
る。また、高温超電導線材2に作用する電磁力は、磁場
が強いコイル軸CLの中央部の方が大きい。
In the coil winding portion, the direction of the magnetic field acting on the high-temperature superconducting wire 2 and the strength of the electromagnetic force are not constant. In the vicinity of the center of the unit coil layer layer 3 of the coil axis CL, the magnetic field is strong, but the direction of the magnetic field is almost parallel to the tape surface, so that the critical current density of the high-temperature superconducting wire 2 increases. Coil axis C
In the vicinity of the end of the unit coil layer layer 3 of L, the magnetic field gradually becomes weaker, but the direction of the magnetic field becomes larger perpendicular to the tape surface, so the critical current density of the high-temperature superconducting wire 2 becomes lower. The electromagnetic force acting on the high-temperature superconducting wire 2 is larger at the center of the coil axis CL where the magnetic field is strong.

【0029】一方、銀シース法や銀被覆法等で製作され
た高温超電導線材2は、母材の種類によってその超電導
特性に違いが出て来る。例えば、母材が純銀の場合、高
い臨界電流密度が得られるものの、機械的強度が弱く、
高温超電導線材2に働く応力に対する臨界電流密度の劣
化が大きい。
On the other hand, the superconducting properties of the high-temperature superconducting wire 2 manufactured by the silver sheathing method, the silver coating method or the like differ depending on the type of the base material. For example, when the base material is pure silver, a high critical current density can be obtained, but the mechanical strength is weak,
The critical current density is greatly deteriorated by the stress acting on the high-temperature superconducting wire 2.

【0030】他方、母材が銀合金の場合、機械的強度が
強く、応力に対する臨界電流密度の劣化が小さくなるも
のの、臨界電流密度自体は小さくなる。
On the other hand, when the base material is a silver alloy, the mechanical strength is high, and the critical current density is less deteriorated by stress, but the critical current density itself is small.

【0031】このため、図1で示した高温超電導コイル
1では、コイル軸CLの中央部の第1ユニットコイルA
を母材として銀合金を含んだ銀とする高温超電導線材2
を用いている。また、第1ユニットコイルAの両側の第
2ユニットコイルBおよび第3ユニットコイルB
は、純銀を母材とする高温超電導線材2を用いてい
る。
Therefore, in the high-temperature superconducting coil 1 shown in FIG. 1, the first unit coil A at the center of the coil axis CL is provided.
-Temperature superconducting wire 2 composed of silver as a base material and silver containing a silver alloy
Is used. Further, both sides of the second unit coil B 1 and the third unit coil B of the first unit coil A
2 uses a high-temperature superconducting wire 2 made of pure silver as a base material.

【0032】したがって、第1ユニットコイルAでは、
高温超電導線材2のテープ面(幅の広い側)に垂直な磁
場成分が小さいから臨界電流密度を高くすることができ
る。また、第2ユニットコイルBおよび第3ユニット
コイルBでは、電磁力が低いことにより高温超電導線
材2に高い応力が働き、臨界電流密度の劣化が少なくな
るので、ユニットコイル層3として高い臨界電流密度が
確保される。
Therefore, in the first unit coil A,
Since the magnetic field component perpendicular to the tape surface (wide side) of the high-temperature superconducting wire 2 is small, the critical current density can be increased. In the second unit coil B 1 and the third unit coil B 2 , a high stress acts on the high-temperature superconducting wire 2 due to a low electromagnetic force, and the deterioration of the critical current density is reduced. The current density is secured.

【0033】このように、本実施形態では、コイル断面
内の部位に応じて、超電導特性の異なる高温超電導線材
2を使い分けたので、臨界電流密度が高く、フラックス
フロー損失の少ない高温超電導コイル1を実現すること
ができる。なお、本実施形態は、高温超電導コイル1
を、第1ユニットコイルA、第2ユニットコイルB
よび第3ユニットコイルBのユニットコイル層3で構
成し、純銀母材と銀合金母材との2種類の高温超電導線
材2を用いたが、これに限らず、線材2の銀合金の添加
物の比率を変える等により、高温超電導線材2を3種類
以上用いてより多数のユニットコイル層3で構成しても
よい。
As described above, in the present embodiment, the high-temperature superconducting wire 2 having a different superconducting characteristic is selectively used depending on the portion in the coil cross section, so that the high-temperature superconducting coil 1 having a high critical current density and a small flux flow loss is used. Can be realized. In this embodiment, the high-temperature superconducting coil 1
The first unit coil A, the second unit and a coil B 1 and the third unit Unit coil layer 3 of the coil B 2, using two kinds of high-temperature superconducting wire 2 with pure silver matrix and the silver alloy matrix However, the present invention is not limited to this. For example, by changing the ratio of the additive of the silver alloy of the wire 2, three or more kinds of the high-temperature superconducting wires 2 may be used to constitute the unit coil layer 3 with a larger number.

【0034】(高温超電導コイルの第2実施形態)図2
は、本発明に係る高温超電導コイルの第2実施形態を示
す概念図である。本実施形態に係る高温超電導コイル1
は、ユニットコイル層3のうち、第1ユニットコイル
A、第2ユニットコイルBおよび第3ユニットコイル
を同軸に配置するとともに第1ユニットコイルAと
第2ユニットコイルBおよび第3ユニットコイルB
との間にこれらのコイルと同軸にドーナツ状のスペーサ
4を挿着させたものである。
(Second Embodiment of High Temperature Superconducting Coil) FIG.
FIG. 4 is a conceptual diagram showing a second embodiment of the high-temperature superconducting coil according to the present invention. High temperature superconducting coil 1 according to the present embodiment
, Of the unit coil layer 3, the first unit coil A, the second unit coil B 1 and the third unit the first unit coil A and the second unit coil B 1 and the third unit with placing the coil B 2 coaxially Coil B 2
A donut-shaped spacer 4 is inserted coaxially with these coils.

【0035】一般に、コイル軸CLから離れた端部の第
2ユニットコイルBおよび第3ユニットコイルB
おける高温超電導線材2に作用する磁場は、高温超電導
線材2のテープ面に垂直な磁場成分が大きくなる。これ
は、コイル軸CLの中央部の第1ユニットコイルAが発
生する磁場の影響によるものである。このため、第1ユ
ニットコイルAの磁場の影響を低下させれば、第2ユニ
ットコイルBおよび第3ユニットコイルBの臨界電
流密度を増すことができる。
In general, the magnetic field acting on the high-temperature superconducting wire 2 in the second unit coil B 1 and the third unit coil B 2 at the ends remote from the coil axis CL is a magnetic field component perpendicular to the tape surface of the high-temperature superconducting wire 2. Becomes larger. This is due to the influence of the magnetic field generated by the first unit coil A at the center of the coil axis CL. Therefore, it is possible to be caused to decrease the influence of the magnetic field of the first unit coil A, increasing the second unit the critical current density of the coil B 1 and the third unit coil B 2.

【0036】本実施形態は、このような点に着目したも
ので、第1ユニットコイルAと第2ユニットコイルB
および第3ユニットコイルBとの間にスペーサ4を挿
着させたものである。
The present embodiment focuses on such a point, and the first unit coil A and the second unit coil B 1
And in which the spacer 4 was inserted between the third unit coil B 2.

【0037】したがって、本実施形態によれば、第1ユ
ニットコイルAと第2ユニットコイルBおよび第3ユ
ニットコイルBとの間にスペーサ4を挿着し、第1ユ
ニットコイルAから第2ユニットコイルBおよび第3
ユニットコイルBに与える磁場の影響を少なくさせた
ので、第2ユニットコイルBおよび第3ユニットコイ
ルBの高温超電導線材2のテープ面に垂直な磁場成分
を小さくすることができ、臨界電流密度が高く、フラッ
クスフロー損失の少ない高温超電導コイル1を実現する
ことができる。なお、本実施形態に係る高温超電導コイ
ル1は、ユニットコイル層3のうち、第1ユニットコイ
ルA、第2ユニットコイルBおよび第3ユニットコイ
ルBを同軸に配置し、2箇所のコイル間にスペーサ4
を挿着させたが、より多数のユニットコイル層3を同軸
に配置し、それに伴ってスペーサ4の枚数を増加させて
もよい。
[0037] Thus, according to this embodiment, the first unit coil A and inserting the spacer 4 between the second unit coil B 1 and the third unit coil B 2, the second from the first unit coil A Unit coil B 1 and 3
Since then reduce the influence of the magnetic field applied to the unit coil B 2, it is possible to reduce the magnetic field component perpendicular to the tape surface of the high-temperature superconducting wire 2 of the second unit coil B 1 and the third unit coil B 2, critical current The high-temperature superconducting coil 1 having a high density and a small flux flow loss can be realized. Incidentally, the high temperature superconducting coil 1 according to the present embodiment, among the unit coil layer 3, the first unit coil A, the second unit coil B 1 and the third unit coil B 2 and arranged coaxially, between two positions of the coil Spacer 4
However, more unit coil layers 3 may be arranged coaxially, and the number of spacers 4 may be increased accordingly.

【0038】(高温超電導コイルの第3実施形態)図3
は、本発明に係る高温超電導コイルの第3実施形態を示
す概念図である。本実施形態に係る高温超電導コイル1
は、第1ユニットコイルAの内径(コイル軸CLに対
し、横断方向側の径)を第2ユニットコイルBおよび
第3ユニットコイルBのそれよりも大きくするととも
に、第1ユニットコイルAの内径側に例えば、強化繊維
プラスチック(FRP)等の円筒状の電磁力補強材5を
設けたものである。
(Third Embodiment of High Temperature Superconducting Coil) FIG. 3
FIG. 5 is a conceptual diagram showing a third embodiment of the high-temperature superconducting coil according to the present invention. High temperature superconducting coil 1 according to the present embodiment
It is (to the coil axis CL, transverse diameter of the side) inner diameter of the first unit coil A with larger than that of the second unit the coils B 1 and the third unit coil B 2, the first unit coil A For example, a cylindrical electromagnetic force reinforcing member 5 such as reinforced fiber plastic (FRP) is provided on the inner diameter side.

【0039】このように、本実施形態は、ユニットコイ
ル層3のうち、第1ユニットコイルAの内径側に巻線部
がないために電磁力補強材5を設け、第2ユニットコイ
ルB および第3ユニットコイルBの、特に内径側で
第1ユニットコイルAから発生する磁気の影響を電磁力
補強材5で低く抑え、第2ユニットコイルBおよび第
3ユニットコイルBの高温超電導線材2のテープ面に
垂直な磁場成分を小さくさせたので、臨界電流密度が高
く、フラックスフロー損失の少ない高温超電導コイル1
を実現することができる。なお、本実施形態では、ユニ
ットコイル層3のうち、内径の異なる第1ユニットコイ
ルAと第2ユニットコイルBおよび第2ユニットコイ
ルBを用いたが、この例に限らず、外径が異なる場
合、または内外径の異なるユニットコイル層3でもよ
い。また、本実施形態に係る高温超電導コイル1は、ユ
ニットコイル層3のうち、第1ユニットコイルA、第2
コイB および第3ユニットコイルBを同軸に配置し
たが、より多くのユニットコイル層3を同軸に配置して
もよい。
As described above, in the present embodiment, the unit coil
Of the first unit coil A in the coil layer 3
There is no electromagnetic force reinforcing material 5 for the second unit coil
Le B 1And the third unit coil B2Especially on the inner diameter side
The effect of magnetism generated from the first unit coil A
The second unit coil B is kept low by the reinforcement 51And the first
3 unit coil B2Of the high temperature superconducting wire 2
Critical current density is high due to reduced vertical magnetic field component
High temperature superconducting coil 1 with low flux flow loss
Can be realized. In this embodiment, the unit
Of the first unit coils of the
A and the second unit coil B1And second unit carp
Le B2However, this is not limited to this example.
Or a unit coil layer 3 with different inner and outer diameters
No. The high-temperature superconducting coil 1 according to the present embodiment is
The first unit coil A, the second unit coil
Carp B 1And the third unit coil B2Are arranged coaxially
However, by arranging more unit coil layers 3 coaxially
Is also good.

【0040】(高温超電導コイルの第4実施形態)図4
は、本発明に係る高温超電導コイルの第4実施形態を示
す概念図である。本実施形態に係る高温超電導コイル1
は、第1ユニットコイルAの磁場を弱くするために、そ
の径方向中間部分に電流密度減少部6をコイル1と同軸
に設けたものである。
(Fourth Embodiment of High Temperature Superconducting Coil) FIG.
FIG. 7 is a conceptual diagram showing a fourth embodiment of the high-temperature superconducting coil according to the present invention. High temperature superconducting coil 1 according to the present embodiment
In the first embodiment, a current density decreasing portion 6 is provided coaxially with the coil 1 at a radially intermediate portion thereof in order to weaken the magnetic field of the first unit coil A.

【0041】この電流密度減少部6は、ターン間絶縁物
の厚みを増して空間電流密度を減少させてよく、また、
電磁力補強部材を埋めて非巻線部にしてもよい。
The current density reduction section 6 may increase the thickness of the inter-turn insulator to reduce the space current density.
The non-winding portion may be embedded by embedding the electromagnetic force reinforcing member.

【0042】このように、本実施形態は、ユニットコイ
ル層3のうち、第1ユニットコイルAの中間部分に電流
密度減少部6を設け、第2ユニットコイルBおよび第
3ユニットコイルBの、特に内径側中央部で第1ユニ
ットコイルAから発生する磁場の影響を少なくさせ、第
2ユニットコイルBおよび第3ユニットコイルB
高温超電導線材2のテープ面に垂直な磁場成分を小さく
させたので、臨界電流密度が高く、フラックスフロー損
失の少ない高温超電導コイル1を実現することができ
る。なお、本実施形態に係る高温超電導コイル1は、ユ
ニットコイル層3のうち、第1ユニットコイルA、第2
ユニットコイルBおよび第3ユニットコイルBを同
軸に配置したが、より多くのユニットコイル層3を同軸
に配置してもよい。
[0042] Thus, the present embodiment, among the unit coil layer 3, the current density reduction part 6 provided in an intermediate portion of the first unit coil A, the second unit coil B 1 and the third unit coil B 2 In particular, the influence of the magnetic field generated from the first unit coil A in the central portion on the inner diameter side is reduced, and the magnetic field component perpendicular to the tape surface of the high-temperature superconducting wire 2 of the second unit coil B 1 and the third unit coil B 2 is reduced. Therefore, the high-temperature superconducting coil 1 having a high critical current density and a small flux flow loss can be realized. The high-temperature superconducting coil 1 according to the present embodiment includes the first unit coil A and the second unit coil A in the unit coil layer 3.
Was arranged unit coils B 1 and the third unit coil B 2 coaxially, it may be arranged more units coil layer 3 coaxially.

【0043】(高温超電導コイルの第5実施形態)図5
は、本発明に係る高温超電導コイルの第5実施形態を示
す概念図である。本実施形態に係る高温超電導コイル1
は、ユニットコイル層3のうち、第1ユニットコイルA
の両側に超電導特性の異なるまたは同質の第4ユニット
コイルC および第5ユニットコイルCのそれぞれを
同軸に配置し、さらに第4ユニットコイルCおよび第
5ユニットコイルCのそれぞれの一側に第2ユニット
コイルBおよび第3ユニットコイルBのそれぞれを
同軸に配置するとともに、第4ユニットコイルCおよ
び第5ユニットコイルCのそれぞれの励磁方向を、第
1ユニットコイルA、第2ユニットコイルBおよび第
3ユニットコイルB のそれぞれの励磁方向と逆向きに
したものてある。
(Fifth Embodiment of High Temperature Superconducting Coil) FIG.
Shows a fifth embodiment of the high-temperature superconducting coil according to the present invention.
FIG. High temperature superconducting coil 1 according to the present embodiment
Represents the first unit coil A in the unit coil layer 3
Fourth unit with different or same superconductivity on both sides of
Coil C 1And the fifth unit coil C2Each of
Coaxially arranged, and the fourth unit coil C1And the first
5 unit coil C2A second unit on each side of the
Coil B1And the third unit coil B2Each of
While being coaxially arranged, the fourth unit coil C1And
And the fifth unit coil C2The excitation direction of each
1 unit coil A, 2nd unit coil B1And the first
3 unit coil B 2In the direction opposite to the excitation direction of
It was done.

【0044】このように、本実施形態は、第4ユニット
コイルCおよび第5ユニットコイルCの励磁方向
を、第1ユニットコイルA、第2ユニットコイルB
よび第3ユニットコイルBの励磁方向と逆向きにし、
第2ユニットコイルBおよび第3ユニットコイルB
に作用する磁場を打ち消し、高温超電導線材2のテープ
面に垂直な磁場成分を小さくしたので、臨界電流密度が
高く、フラックスフロー損失の少ない高温超電導コイル
1を実現することができる。なお、本実施形態に係る高
温超電導コイル1は、ユニットコイル層3のち、第1ユ
ニットコイルA、第2ユニットコイルB、第3ユニッ
トコイルB、第4ユニットコイルC、第5ユニット
コイルCを同軸に配置したが、より多くのユニットコ
イル層3を同軸に配置してもよい。
[0044] Thus, the present embodiment, the fourth unit coil excitation direction C 1 and the fifth unit coil C 2, the first unit coil A, the second unit coil B 1 and the third unit coil B 2 In the direction opposite to the excitation direction,
Second unit coil B 1 and the third unit coil B 2
The high-temperature superconducting coil 1 having a high critical current density and a small flux flow loss can be realized because the magnetic field acting on the superconducting wire is canceled and the magnetic field component perpendicular to the tape surface of the high-temperature superconducting wire 2 is reduced. In the high-temperature superconducting coil 1 according to the present embodiment, the first unit coil A, the second unit coil B 1 , the third unit coil B 2 , the fourth unit coil C 1 , and the fifth unit coil are provided after the unit coil layer 3. It was arranged C 2 coaxially, may be arranged more units coil layer 3 coaxially.

【0045】(高温超電導コイルの第6実施形態)図6
は、本発明に係る高温超電導コイルの第6実施形態を示
す概念図である。本実施形態に係る高温超電導コイル1
は、ユニットコイル層3のうち、第2ユニットコイルB
および第3ユニットコイルBの径方向中間部分に空
間電流密度減少部7をコイルに同軸に設けたものであ
る。
(Sixth Embodiment of High Temperature Superconducting Coil) FIG.
FIG. 9 is a conceptual diagram showing a sixth embodiment of the high-temperature superconducting coil according to the present invention. High temperature superconducting coil 1 according to the present embodiment
Represents the second unit coil B in the unit coil layer 3
The spatial current density reduction part 7 to 1 and the third unit radially intermediate portion of the coil B 2 are those provided coaxially to the coil.

【0046】この空間電流密度減少部7は、ターン間絶
縁物の厚みを増して空間電流密度を減少させてもよく、
また電磁力補強部材を埋めて非巻線部にしてもよい。
The space current density reduction portion 7 may reduce the space current density by increasing the thickness of the inter-turn insulator.
Further, the non-winding portion may be formed by burying the electromagnetic force reinforcing member.

【0047】このように、本実施形態は、ユニットコイ
ル層3のうち、第2ユニットコイルBおよび第3ユニ
ットコイルBのそれぞれの中間部分に空間電流密度減
少部7を設け、コイル巻線部の中で臨界電流低下の要因
となるテープ面に垂直な磁場成分を特に大きくなる第2
ユニットコイルBおよび第3ユニットコイルBの内
径側中央部の高温超電導線材2を少なくさせたので、フ
ラックスフロー損失の少ない高温超電導コイル1を実現
することができる。なお、本実施形態に係る高温超電導
コイル1は、ユニットコイル層3のうち、第1ユニット
コイルA、第2ユニットコイルBおよび第3ユニット
コイルBを同軸に配置したが、より多くユニットコイ
ル層3を同軸に配置してもよい。
As described above, in the present embodiment, the space current density reducing portion 7 is provided in the unit coil layer 3 at the intermediate portion between each of the second unit coil B 1 and the third unit coil B 2 , and the coil winding is formed. The magnetic field component perpendicular to the tape surface, which causes the critical current to decrease in the part, becomes particularly large.
Since was reduced unit coils B 1 and the third unit coil B 2 of the inner diameter side central portion of the high-temperature superconducting wire 2, it is possible to realize a small high-temperature superconducting coil 1 of the flux flow losses. Incidentally, the high temperature superconducting coil 1 according to the present embodiment, among the unit coil layer 3, the first unit coil A, but the second unit coil B 1 and the third unit coil B 2 disposed coaxially more unit coils Layer 3 may be arranged coaxially.

【0048】(高温超電導マグネットの第1実施形態)
図7および図8は、本発明に係る高温超電導マグネット
の第1実施形態を示す概念図である。
(First Embodiment of High Temperature Superconducting Magnet)
7 and 8 are conceptual diagrams showing a first embodiment of the high-temperature superconducting magnet according to the present invention.

【0049】本実施形態に係る高温超電導マグネット8
は、熱輻射シールド9に開口部10を設け、磁場を効果
的に利用できるようにしたものである。
The high-temperature superconducting magnet 8 according to this embodiment
Has an opening 10 provided in the heat radiation shield 9 so that a magnetic field can be used effectively.

【0050】従来の高温超電導マグネット11では、図
16および図17に示すように、温度4Kに維持する冷
凍機の効率が低いため、熱輻射による浸入熱を低く抑え
る必要上、低温超電導マグネットと同様、熱輻射シール
ド12を設けていた。
In the conventional high-temperature superconducting magnet 11, as shown in FIGS. 16 and 17, since the efficiency of the refrigerator maintaining the temperature at 4K is low, it is necessary to suppress the heat of penetration due to heat radiation. And a heat radiation shield 12.

【0051】また、冷凍機13は、例えば、アルミまた
は銅製の帯状の伝熱体14を介して高温超電導コイル1
5に接続し、高温超電導コイル15を冷却させていた。
さらに高温超電導コイル15は、電磁力による変形を抑
えるために、コイル容器16内に収容させていた。もっ
とも、高温超電導コイル15がソレノイドの場合、コイ
ル容器16を設けない場合もあった。
The refrigerator 13 is connected to the high-temperature superconducting coil 1 through a belt-like heat transfer member 14 made of, for example, aluminum or copper.
5 to cool the high-temperature superconducting coil 15.
Further, the high-temperature superconducting coil 15 is housed in a coil container 16 in order to suppress deformation due to electromagnetic force. However, when the high-temperature superconducting coil 15 is a solenoid, the coil container 16 may not be provided in some cases.

【0052】一方、真空容器17の外部で高い磁場強度
が必要な場合、少ない運転電流で同じ磁場を発生できる
ので、高温超電導コイル15はできるだけ真空容器17
側に近付ける方がよい。
On the other hand, when a high magnetic field strength is required outside the vacuum vessel 17, the same magnetic field can be generated with a small operating current.
It is better to get closer to the side.

【0053】しかし、実際には、高温超電導コイル15
と熱輻射シールド12および熱輻射シールド12と真空
容器17とのそれぞれの隙間は、構造上の制約があって
近付けることが難しい。
However, actually, the high-temperature superconducting coil 15
The gap between the heat radiation shield 12 and the heat radiation shield 12 and the vacuum vessel 17 is difficult to approach due to structural restrictions.

【0054】本実施形態は、このような点を考慮したも
ので、図7および図8に示すように、真空容器18の外
部での高い磁場強度を確保するために、磁場を利用する
側の熱輻射シールド9に開口部10を設けたものであ
る。
In this embodiment, such a point is taken into consideration. As shown in FIGS. 7 and 8, in order to secure a high magnetic field strength outside the vacuum vessel 18, the side using the magnetic field is used. An opening 10 is provided in the heat radiation shield 9.

【0055】本実施形態では、熱輻射シールド9の厚み
分と、2層の断熱空間が単層になったことで高温超電導
コイル1を真空容器18側に近付け、高い磁場強度を確
保することができる。なお、熱輻射シールド9の開口部
10があると、輻射による浸入熱が増加するが、開口部
10は全体の一部なので浸入熱の増加を最小限に抑えて
いる。また、高温超電導コイル1の運転温度を20K程
度にすれば、温度4Kの冷凍機19の約10倍の冷凍能
力が得られるので、高温超電導マグネットとしては充分
である。
In the present embodiment, the high-temperature superconducting coil 1 can be brought closer to the vacuum vessel 18 side by the thickness of the heat radiation shield 9 and the single layer of the two heat insulating spaces, thereby ensuring a high magnetic field strength. it can. In addition, if the opening 10 of the heat radiation shield 9 is provided, heat entering by radiation increases, but since the opening 10 is a part of the whole, the increase of heat entering is minimized. Further, if the operating temperature of the high-temperature superconducting coil 1 is set to about 20K, a refrigerating capacity about 10 times that of the refrigerator 19 at a temperature of 4K can be obtained, which is sufficient as a high-temperature superconducting magnet.

【0056】なお、他の構成は、図15で示した構成と
同一なので、同一符号を付してその説明を省略する。
The other structure is the same as the structure shown in FIG. 15, and therefore, the same reference numerals are given and the description is omitted.

【0057】本実施形態によれば、磁場を利用する側の
熱輻射シールド9に開口部10を設け、磁場を利用する
位置と高温超電導コイル1の距離を近付けたので、利用
できる磁場が高い高温超電導マグネット8を実現するこ
とができる。
According to the present embodiment, the opening 10 is provided in the heat radiation shield 9 on the side using the magnetic field, and the distance between the position using the magnetic field and the high-temperature superconducting coil 1 is reduced. The superconducting magnet 8 can be realized.

【0058】(高温超電導マグネットの第2実施形態)
図9は、本発明に係る高温超電導マグネットの第2実施
形態を示す概念図である。
(Second Embodiment of High Temperature Superconducting Magnet)
FIG. 9 is a conceptual diagram showing a second embodiment of the high-temperature superconducting magnet according to the present invention.

【0059】本実施形態に係る高温超電導マグネット8
は、高温超電導コイル1を収容するコイル容器21の磁
場を利用する側に、電磁シールド20を設けたものであ
る。この電磁シールド20は、低抵抗金属または高温超
電導体で製作されている。
High temperature superconducting magnet 8 according to this embodiment
The electromagnetic shield 20 is provided on the side of the coil container 21 containing the high-temperature superconducting coil 1 that utilizes the magnetic field. The electromagnetic shield 20 is made of a low-resistance metal or a high-temperature superconductor.

【0060】従来、高温超電導マグネット11は、発生
する磁場を有効に活用する場合、磁場を利用する側から
変動磁界が印加される場合があった。この変動磁界によ
り、高温超電導コイル1や、ステンレスなどで作られた
コイル容器21等に損失が発生し、大きな熱負荷とな
る。
Conventionally, in the high-temperature superconducting magnet 11, a fluctuating magnetic field may be applied from the side using the magnetic field when the generated magnetic field is effectively used. Due to the fluctuating magnetic field, a loss occurs in the high-temperature superconducting coil 1, the coil container 21 made of stainless steel, or the like, which results in a large heat load.

【0061】本実施形態は、このような点を考慮したも
ので、コイル容器21の磁場を利用する側に電磁シール
ド20を設けたものである。
In the present embodiment, in consideration of such a point, the electromagnetic shield 20 is provided on the side of the coil container 21 using the magnetic field.

【0062】したがって、本実施形態によれば、コイル
容器21に電磁シールド20を設け、磁場を利用する側
から印加される変動磁界を遮断し、コイル容器21や高
温超電導コイル1に発生する交流損失を抑制したので、
熱負荷の少ない高温超電導マグネット8を実現すること
ができる。
Therefore, according to the present embodiment, the electromagnetic shield 20 is provided on the coil container 21 to block the fluctuating magnetic field applied from the side that uses the magnetic field, and the AC loss generated in the coil container 21 and the high-temperature superconducting coil 1 is reduced. Was suppressed,
The high-temperature superconducting magnet 8 with a small heat load can be realized.

【0063】(高温超電導マグネットの第3実施形態)
図10は、本発明に係る高温超電導マグネットの第3実
施形態を示す概念図である。
(Third Embodiment of High Temperature Superconducting Magnet)
FIG. 10 is a conceptual diagram showing a third embodiment of the high-temperature superconducting magnet according to the present invention.

【0064】本実施形態に係る高温超電導マグネット8
は、高温超電導コイル1を収容するコイル容器21の磁
場を利用する側に、電磁シールド20を設けるととも
に、この電磁シールド20にアルミ製または銅製の帯状
の電磁シールド用伝熱体22を介装させて冷凍機19に
接続したものである。
The high-temperature superconducting magnet 8 according to the present embodiment
The electromagnetic shield 20 is provided on the side of the coil container 21 that houses the high-temperature superconducting coil 1 on the side that utilizes the magnetic field, and the electromagnetic shield 20 is provided with an aluminum or copper strip-shaped electromagnetic shield heat conductor 22. And connected to the refrigerator 19.

【0065】電磁シールド20は、磁場を利用する側か
ら印加される変動磁界によって、コイル容器21や高温
超電導コイル1に交流損失が発生するのを抑制するが、
その際に電磁シールド20自身に損失が発生する。ま
た、磁場を利用する側には真空18との間に熱輻射シー
ルドがないため、輻射熱が大きい。これらの熱が、コイ
ル容器21を介して高温超電導コイル1に伝導させる
と、高温超電導コイル1の温度が上昇し、フラックスフ
ロー損失が増加する要因になる。
The electromagnetic shield 20 suppresses the occurrence of AC loss in the coil container 21 and the high-temperature superconducting coil 1 due to the fluctuating magnetic field applied from the side using the magnetic field.
At that time, a loss occurs in the electromagnetic shield 20 itself. In addition, since there is no heat radiation shield between the side using the magnetic field and the vacuum 18, the radiation heat is large. When such heat is conducted to the high-temperature superconducting coil 1 via the coil container 21, the temperature of the high-temperature superconducting coil 1 rises, which causes an increase in flux flow loss.

【0066】本実施形態によれば、輻射熱や、変動磁界
により電磁シールド20に発生した交流損失は、電磁シ
ールド用伝熱体22を介して冷凍機19により効率よく
冷却させたので、安定性の高い高温超電導マグネット8
を実現することができる。
According to the present embodiment, the AC loss generated in the electromagnetic shield 20 by the radiant heat and the fluctuating magnetic field is efficiently cooled by the refrigerator 19 via the electromagnetic shield heat transfer member 22, so that the stability is improved. High temperature superconducting magnet 8
Can be realized.

【0067】(高温超電導マグネットの第4実施形態)
図11は、本発明に係る高温超電導マグネットの第4実
施形態を示す概念図である。
(Fourth Embodiment of High Temperature Superconducting Magnet)
FIG. 11 is a conceptual diagram showing a fourth embodiment of the high-temperature superconducting magnet according to the present invention.

【0068】本実施形態に係る高温超電導マグネット8
は、高温超電導コイル1を収容するコイル容器21の磁
場を利用する側に、電磁シールド20を設け、この電磁
シールド20にアルミ製または銅製の帯状の電磁シール
ド用伝熱体22を介装させて冷凍機19に接続させると
ともに、電磁シールド22とコイル容器21との間に断
熱部材23を介装させたものである。
The high-temperature superconducting magnet 8 according to the present embodiment
Is provided with an electromagnetic shield 20 on the side of the coil container 21 that houses the high-temperature superconducting coil 1 on the side that utilizes the magnetic field, and the electromagnetic shield 20 is provided with an aluminum or copper band-shaped electromagnetic shield heat transfer body 22 interposed therebetween. In addition to being connected to the refrigerator 19, a heat insulating member 23 is interposed between the electromagnetic shield 22 and the coil container 21.

【0069】真空容器18からの輻射熱や、変動磁界に
よる発熱など、電磁シールド20に入る浸入熱は、コイ
ル容器21の広範囲に亘るため、電磁シールド20の一
端から冷却すると、電磁シールド20内で大きな温度差
がつき、コイル容器21、ひいては高温超電導コイル1
への浸入熱が大きくなる可能性がある。仮に、電磁シー
ルド20内て温度差が出たとしても、電磁シールド20
とコイル容器21の間に断熱部材23があれば、コイル
容器21への浸入熱を低減することができる。
The heat entering the electromagnetic shield 20, such as radiant heat from the vacuum vessel 18 and heat generated by a fluctuating magnetic field, covers a wide area of the coil vessel 21. A temperature difference occurs, and the coil container 21 and, consequently, the high-temperature superconducting coil 1
The heat of infiltration into the air may increase. Even if a temperature difference occurs in the electromagnetic shield 20, the electromagnetic shield 20
If the heat insulating member 23 is provided between the coil container 21 and the coil container 21, heat entering the coil container 21 can be reduced.

【0070】本実施形態によれば、電磁シールド20と
コイル容器21の間に断熱部材23を介装させているの
で、輻射熱や、変動磁界により電磁シールド20に発生
した損失は、電磁シールド用伝熱体22を介して冷凍機
19に、より効率よく冷却させたので、安定性の高い高
温超電導マグネット8を実現することができる。
According to the present embodiment, since the heat insulating member 23 is interposed between the electromagnetic shield 20 and the coil container 21, the loss generated in the electromagnetic shield 20 due to radiant heat or a fluctuating magnetic field can be prevented from being transmitted to the electromagnetic shield. Since the refrigerator 19 is cooled more efficiently through the heat body 22, the high-temperature superconducting magnet 8 with high stability can be realized.

【0071】(高温超電導マグネットの第5実施形態)
図12は、本発明に係る高温超電導マグネットの第5実
施形態を示す概念図である。
(Fifth Embodiment of High Temperature Superconducting Magnet)
FIG. 12 is a conceptual diagram showing a fifth embodiment of the high-temperature superconducting magnet according to the present invention.

【0072】本実施形態に係る高温超電導マグネット8
は、コイル容器21で包囲させた高温超電導コイル1を
収容する熱輻射シールド9を包囲形成する真空容器18
に高温超電導コイル1を冷却する高温超電導コイル冷却
用冷凍機24と熱溜25を冷却する熱溜冷却用冷凍機2
6とを設けたものである。
The high-temperature superconducting magnet 8 according to the present embodiment
Is a vacuum vessel 18 surrounding the heat radiation shield 9 containing the high-temperature superconducting coil 1 surrounded by the coil vessel 21.
High-temperature superconducting coil cooling refrigerator 24 for cooling high-temperature superconducting coil 1 and heat reservoir cooling refrigerator 2 for cooling heat reservoir 25
6 is provided.

【0073】熱溜冷却用冷凍機26には熱溜25が設け
られている。この熱溜25は、機械式またはガス式の一
点式熱スイッチ27を介して高温超電導コイル1と高温
超電導コイル冷却用冷凍機24とを結ぶアルミ製または
銅製の帯状の伝熱体28で熱的に接続させている。
The heat reservoir cooling refrigerator 26 is provided with a heat reservoir 25. The heat reservoir 25 is thermally heated by a strip-shaped heat transfer member 28 made of aluminum or copper, which connects the high-temperature superconducting coil 1 and the high-temperature superconducting coil cooling refrigerator 24 via a mechanical or gas type one-point heat switch 27. Connected to

【0074】また、この熱溜25は、鉛、エポキシ、磁
性蓄冷材などの固体や、液体水素、液体ヘリウム、液体
ネオン、液体ヘリウムなどの液化ガスを素材としてい
る。
The heat reservoir 25 is made of a solid material such as lead, epoxy, or magnetic regenerator, or a liquefied gas such as liquid hydrogen, liquid helium, liquid neon, or liquid helium.

【0075】ところで、熱溜25を搭載した従来の高温
超電導マグネット11は、図18に示すように、高温超
電導コイル15、冷凍機13、熱溜29の互いを伝熱体
14で熱的に接続させていた。また、熱溜29は、冷凍
機13に接続させているので、熱溜29の温度がコイル
運転温度とほぼ同じになっていた。
As shown in FIG. 18, the conventional high-temperature superconducting magnet 11 equipped with the heat reservoir 25 thermally connects the high-temperature superconducting coil 15, the refrigerator 13 and the heat reservoir 29 with the heat transfer member 14. I was letting it. Further, since the heat reservoir 29 was connected to the refrigerator 13, the temperature of the heat reservoir 29 was almost the same as the coil operating temperature.

【0076】このため、停電や冷凍機13の故障がある
と、高温超電導コイル15の温度上昇は抑制されるが、
定常時の運転温度よりも高くなる。運転温度が上昇する
と、高温超電導コイル15は、フラックスフロー損失が
増加し、温度上昇が加速する。運転時間を長く継続させ
るには、予め運転温度を低めに設定しておく必要がある
が、その分だけ冷凍機14の効率が悪くなる。
For this reason, if there is a power failure or a failure of the refrigerator 13, the temperature rise of the high-temperature superconducting coil 15 is suppressed,
It becomes higher than the normal operating temperature. When the operating temperature rises, the flux flow loss of the high-temperature superconducting coil 15 increases, and the temperature rise accelerates. In order to continue the operation time for a long time, it is necessary to previously set the operation temperature to a low value, but the efficiency of the refrigerator 14 is deteriorated accordingly.

【0077】一方、運転時間を継続するために必要な重
量、体積の観点からみると、熱溜29の素材として液体
ヘリウムを用いることは非常に有望である。しかし、沸
点が約4Kと高温超電導コイル15の運転温度より低い
ので、高温超電導コイル15と直接接触させると、高温
超電導コイル15が浸入熱源となり、液体ヘリウムへの
熱負荷が大きくなり、熱溜29として用いることを難し
くさせていた。
On the other hand, from the viewpoint of the weight and volume required for continuing the operation time, it is very promising to use liquid helium as the material of the heat reservoir 29. However, since the boiling point is about 4 K, which is lower than the operating temperature of the high-temperature superconducting coil 15, when the high-temperature superconducting coil 15 is brought into direct contact with the high-temperature superconducting coil 15, the heat load on the liquid helium increases, and the heat load on the liquid helium increases. Was difficult to use.

【0078】しかし、図12に示した本実施形態では、
高温超電導マグネット8における、コイル容器21で包
囲させた高温超電導コイル1と熱溜25の間に一点式熱
スイッチ27を設けているので、高温超電導コイル1と
熱溜25の温度を独立に設定することができる。また、
熱溜25は、別の冷却手段により、高温超電導コイル1
より低温に冷却しておくこともできる。液体ヘリウムも
熱溜25として用いることもできる。
However, in the present embodiment shown in FIG.
Since the one-point heat switch 27 is provided between the high-temperature superconducting coil 1 surrounded by the coil container 21 and the heat reservoir 25 in the high-temperature superconducting magnet 8, the temperatures of the high-temperature superconducting coil 1 and the heat reservoir 25 are set independently. be able to. Also,
The heat reservoir 25 is separated from the high-temperature superconducting coil 1 by another cooling means.
It can be cooled to a lower temperature. Liquid helium can also be used as the heat reservoir 25.

【0079】このように、本実施形態は、高温超電導コ
イル1と熱溜25の間に一点式熱スイッチ27を設けた
ので、熱溜25を高温超電導コイル1の運転温度より低
い温度に維持することができ、高温超電導コイル冷却用
冷凍機24の停止後、長時間継続運転ができる高温超電
導マグネット8を実現することができる。
As described above, in this embodiment, since the one-point type thermal switch 27 is provided between the high-temperature superconducting coil 1 and the heat reservoir 25, the heat reservoir 25 is maintained at a temperature lower than the operating temperature of the high-temperature superconducting coil 1. Thus, the high-temperature superconducting magnet 8 can be operated for a long time after the high-temperature superconducting coil cooling refrigerator 24 is stopped.

【0080】(高温超電導マグネットの第6実施形態)
図13は、本発明に係る高温超電導マグネットの第6実
施形態を示す概念図である。
(Sixth Embodiment of High Temperature Superconducting Magnet)
FIG. 13 is a conceptual diagram showing a sixth embodiment of the high-temperature superconducting magnet according to the present invention.

【0081】本実施形態に係る高温超電導マグネット8
は、高温超電導コイル冷却用冷凍機24、熱溜冷却用冷
凍機26を備えた熱溜25、コイル容器21で包囲させ
た高温超電導コイル1を互いに接続させるアルミ製また
は銅製の帯状の伝熱体28に、二点式熱スイッチ30を
設けたものである。
The high-temperature superconducting magnet 8 according to the present embodiment
Is a heat reservoir 25 provided with a high-temperature superconducting coil cooling refrigerator 24, a heat reservoir cooling refrigerator 26, and an aluminum or copper strip-shaped heat conductor for connecting the high-temperature superconducting coil 1 surrounded by the coil container 21 to each other. 28, a two-point heat switch 30 is provided.

【0082】この二点式熱スイッチ30は、高温超電導
コイル冷却用冷凍機24、熱溜25、高温超電導コイル
1のうち、いずれか二つを導通させるようになってい
る。
The two-point heat switch 30 is configured to conduct any two of the high-temperature superconducting coil cooling refrigerator 24, the heat reservoir 25, and the high-temperature superconducting coil 1.

【0083】このように、本実施形態は、高温超電導コ
イル冷却用冷凍機24、熱溜冷却用冷凍機26を備えた
熱溜25、コイル容器21で包囲させた高温超電導コイ
ル1を互いに接続させる伝熱体28に二点式熱スイッチ
30を設け、この二点式熱スイッチ30で高温超電導コ
イル冷却用冷凍機24、熱溜冷却用冷凍機26を備えた
熱溜25、高温超電導コイル1のうち、いずれか二つを
導通させたので、仮に、各冷凍機24,26のうち、い
ずれか一方が故障してもそ残りの一方で冷凍運転を行う
ことができ、故障した方からの浸入熱を防止でき、長時
間継続運転のできる高温超電導マグネット8を実現する
ことができる。
As described above, in the present embodiment, the high-temperature superconducting coil cooling refrigerator 24, the heat reservoir 25 provided with the heat reservoir cooling refrigerator 26, and the high-temperature superconducting coil 1 surrounded by the coil container 21 are connected to each other. A two-point heat switch 30 is provided on the heat transfer body 28, and the two-point heat switch 30 is used to cool the high-temperature superconducting coil cooling refrigerator 24, the heat reservoir 25 having the heat reservoir cooling refrigerator 26, and the high-temperature superconducting coil 1. Since any two of them were made conductive, even if one of the refrigerators 24, 26 failed, the remaining one could be operated in the freezing operation, and the heat from the failed one could be operated. And the high-temperature superconducting magnet 8 that can be operated continuously for a long time can be realized.

【0084】(高温超電導マグネットの第7実施形態)
図14は、本発明に係る高温超電導マグネットの第7実
施形態を示す概念図である。
(Seventh Embodiment of High Temperature Superconducting Magnet)
FIG. 14 is a conceptual diagram showing a seventh embodiment of the high-temperature superconducting magnet according to the present invention.

【0085】本実施形態に係る高温超電導マグネット8
は、真空容器18にコイル容器21で包囲させた高温超
電導コイル1を冷却する高温超電導コイル冷却用冷凍機
24と液化ガス貯液槽36を冷却する液化ガス貯液槽冷
却用冷凍機37とを設けたものである。
The high-temperature superconducting magnet 8 according to the present embodiment
Is composed of a high-temperature superconducting coil cooling refrigerator 24 for cooling the high-temperature superconducting coil 1 surrounded by the coil container 21 in the vacuum container 18 and a liquefied gas storage tank cooling refrigerator 37 for cooling the liquefied gas storage tank 36. It is provided.

【0086】また、本実施形態に係る高温超電導マグネ
ット8は、真空容器18で包囲された熱輻射シールド9
内にコイル容器21で包囲させた高温超電導コイル1と
液化ガス貯液槽冷却用冷凍機37を搭載した液化ガス貯
液槽36とを収容するとともに、液化ガス貯液槽36に
制御弁33,38を介装した液化ガス循環路39を設
け、高温超電導コイル冷却用冷凍機24、高温超電導コ
イル1、液化ガス循環路39を互いにアルミ製または銅
製の帯状の伝熱体28で接続させたものである。
The high-temperature superconducting magnet 8 according to the present embodiment comprises a heat radiation shield 9 surrounded by a vacuum vessel 18.
The liquefied gas storage tank 36 contains a high-temperature superconducting coil 1 surrounded by a coil container 21 and a liquefied gas storage tank 36 equipped with a liquefied gas storage tank cooling refrigerator 37. A liquefied gas circulation path 39 with an interposed 38 is provided, and the high-temperature superconducting coil cooling refrigerator 24, the high-temperature superconducting coil 1, and the liquefied gas circulation path 39 are connected to each other by an aluminum or copper strip-shaped heat conductor 28. It is.

【0087】このような構成を備えた高温超電導マグネ
ット8において、高温超電導コイル冷却用冷凍機24が
正常運転の場合、液化ガス循環路39の制御弁38,3
8を閉じ、液化ガス貯液槽36と高温超電導コイル1と
を熱的に遮断し、沸点が高温超電導コイル1の運転温度
よりも低い、例えば液体ヘリウム等の液化ガスを熱溜と
して用い、この間、高温超電導コイル1を高温超電導コ
イル冷却用冷凍機24で冷却する。
In the high temperature superconducting magnet 8 having such a configuration, when the high temperature superconducting coil cooling refrigerator 24 is operating normally, the control valves 38 and 3 of the liquefied gas circulation path 39 are controlled.
8, the liquefied gas storage tank 36 and the high-temperature superconducting coil 1 are thermally shut off, and a liquefied gas having a boiling point lower than the operating temperature of the high-temperature superconducting coil 1 such as liquid helium is used as a heat reservoir. Then, the high temperature superconducting coil 1 is cooled by the high temperature superconducting coil cooling refrigerator 24.

【0088】一方、停電や故障などで高温超電導コイル
冷却用冷凍機24が停止した場合、制御弁38,38を
開弁し、液化ガス循環路39内の液化ガスを循環させ、
高温超電導コイル1を冷却する。
On the other hand, when the refrigerator 24 for cooling the high-temperature superconducting coil is stopped due to a power failure or failure, the control valves 38 and 38 are opened, and the liquefied gas in the liquefied gas circulation path 39 is circulated.
The high-temperature superconducting coil 1 is cooled.

【0089】このように、本実施形態は、熱輻射シール
ド9内に収容した液化ガス貯液槽36に制御弁38,3
8を介装した液化ガス循環路39を設けるとともに、高
温超電導コイル冷却用冷凍機24が事故等で停止しても
沸点が高温超電導コイル1の運転温度よりも低い、例え
ば液体ヘリウム等の液化ガスを循環させて高温超電導コ
イル1を冷却させる液化ガス貯液槽36を熱溜として用
いたので、長時間継続運転ができる高温超電導マグネッ
トを実現することができる。
As described above, in the present embodiment, the control valves 38 and 3 are connected to the liquefied gas storage tank 36 housed in the heat radiation shield 9.
8 is provided, and the boiling point is lower than the operating temperature of the high-temperature superconducting coil 1 even if the high-temperature superconducting coil cooling refrigerator 24 is stopped due to an accident or the like. The liquefied gas storage tank 36 for cooling the high-temperature superconducting coil 1 by circulating is used as a heat reservoir, so that a high-temperature superconducting magnet that can be operated continuously for a long time can be realized.

【0090】[0090]

【発明の効果】以上の説明のとおり、本発明に係る高温
超電導コイルは、臨界電流密度を低くさせる高温超電導
線材のテープ面に垂直な方向の磁場成分を減少させるこ
とにより、臨界電流密度を高めてフラックスフロー損失
を少なくさせることができ、効率のよい運転を行うこと
ができる。
As described above, the high-temperature superconducting coil according to the present invention increases the critical current density by reducing the magnetic field component in the direction perpendicular to the tape surface of the high-temperature superconducting wire that reduces the critical current density. As a result, the flux flow loss can be reduced, and efficient operation can be performed.

【0091】また、本発明に係る高温超電導マグネット
は、熱輻射シールドに開口部を設けたので高い磁場を効
果的に利用することができる。さらに熱溜に熱スイッチ
や制御弁を介装した液化ガス循環路を設け、高温超電導
コイルを冷却する高温超電導コイル冷却用冷凍機が故障
しても充分に対処できるようにしたので、長時間の継続
運転を行うことができる。
In the high-temperature superconducting magnet according to the present invention, an opening is provided in the heat radiation shield, so that a high magnetic field can be effectively used. In addition, a liquefied gas circulation path with a heat switch and a control valve interposed in the heat reservoir is provided, so that even if the high-temperature superconducting coil cooling refrigerator that cools the high-temperature superconducting coil fails, sufficient measures can be taken. Continuous operation can be performed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係る高温超電導コイルの第1実施形態
を示す概念図。
FIG. 1 is a conceptual diagram showing a first embodiment of a high-temperature superconducting coil according to the present invention.

【図2】本発明に係る高温超電導コイルの第2実施形態
を示す概念図。
FIG. 2 is a conceptual diagram showing a second embodiment of the high-temperature superconducting coil according to the present invention.

【図3】本発明に係る高温超電導コイルの第3実施形態
を示す概念図。
FIG. 3 is a conceptual diagram showing a third embodiment of the high-temperature superconducting coil according to the present invention.

【図4】本発明に係る高温超電導コイルの第4実施形態
を示す概念図。
FIG. 4 is a conceptual diagram showing a fourth embodiment of the high-temperature superconducting coil according to the present invention.

【図5】本発明に係る高温超電導コイルの第5実施形態
を示す概念図。
FIG. 5 is a conceptual diagram showing a fifth embodiment of the high-temperature superconducting coil according to the present invention.

【図6】本発明に係る高温超電導コイルの第6実施形態
を示す概念図。
FIG. 6 is a conceptual diagram showing a sixth embodiment of the high-temperature superconducting coil according to the present invention.

【図7】本発明に係る高温超電導マグネットの第1実施
形態を示す概念図。
FIG. 7 is a conceptual diagram showing a first embodiment of a high-temperature superconducting magnet according to the present invention.

【図8】図7のX−X矢視方向から見た切断図。FIG. 8 is a cutaway view as seen from the direction of arrows XX in FIG. 7;

【図9】本発明に係る高温超電導マグネットの第2実施
形態を示す概念図。
FIG. 9 is a conceptual diagram showing a second embodiment of the high-temperature superconducting magnet according to the present invention.

【図10】本発明に係る高温超電導マグネットの第3実
施形態を示す概念図。
FIG. 10 is a conceptual diagram showing a third embodiment of the high-temperature superconducting magnet according to the present invention.

【図11】本発明に係る高温超電導マグネットの第4実
施形態を示す概念図。
FIG. 11 is a conceptual diagram showing a fourth embodiment of the high-temperature superconducting magnet according to the present invention.

【図12】本発明に係る高温超電導マグネットの第5実
施形態を示す概念図。
FIG. 12 is a conceptual diagram showing a fifth embodiment of the high-temperature superconducting magnet according to the present invention.

【図13】本発明に係る高温超電導マグネットの第6実
施形態を示す概念図。
FIG. 13 is a conceptual diagram showing a sixth embodiment of the high-temperature superconducting magnet according to the present invention.

【図14】本発明に係る高温超電導マグネットの第7実
施形態を示す概念図。
FIG. 14 is a conceptual diagram showing a seventh embodiment of the high-temperature superconducting magnet according to the present invention.

【図15】従来の高温超電導コイルを示す概念図。FIG. 15 is a conceptual diagram showing a conventional high-temperature superconducting coil.

【図16】従来の高温超電導マグネットを示す概念図。FIG. 16 is a conceptual diagram showing a conventional high-temperature superconducting magnet.

【図17】図16のY−Y矢視方向から見た切断図。FIG. 17 is a cutaway view as seen from the direction of arrows YY in FIG. 16;

【図18】従来の他の高温超電導マグネットを示す概念
図。
FIG. 18 is a conceptual diagram showing another conventional high-temperature superconducting magnet.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 高温超電導コイル 2 高温超電導線材 3 ユニットコイル層 4 スペーサ 5 電磁力補強材 6 電流密度減少部 7 空間電流密度減少部 8 高温超電導マグネット 9 熱輻射シールド 10 開口部 11 高温超電導マグネット 12 熱輻射シールド 13 冷凍機 14 伝熱体 15 高温超電導コイル 16 コイル容器 17,18 真空容器 19 冷凍機 20 電磁シールド 21 コイル容器 22 電磁シールド用伝熱体 23 断熱材 24 高温超電導コイル冷却用冷凍機 25 熱溜 26 熱溜冷却用冷凍機 27 一点式熱スイッチ 28 伝熱体 29 熱溜 30 二点式熱スイッチ 36 液化ガス貯液槽 37 液化ガス貯液槽冷却用冷凍機 38 制御弁 39 液化ガス循環路 40 高温超電導線材 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 High temperature superconducting coil 2 High temperature superconducting wire 3 Unit coil layer 4 Spacer 5 Electromagnetic force reinforcement 6 Current density reduction part 7 Space current density reduction part 8 High temperature superconducting magnet 9 Heat radiation shield 10 Opening 11 High temperature superconducting magnet 12 Heat radiation shield 13 Refrigerator 14 Heat transfer member 15 High temperature superconducting coil 16 Coil container 17, 18 Vacuum container 19 Refrigerator 20 Electromagnetic shield 21 Coil container 22 Electromagnetic shield heat transfer member 23 Insulation material 24 High temperature superconducting coil cooling refrigerator 25 Heat reservoir 26 Heat Storage cooling refrigerator 27 Single-point heat switch 28 Heat transfer body 29 Heat storage 30 Two-point heat switch 36 Liquefied gas storage tank 37 Liquefied gas storage tank cooling refrigerator 38 Control valve 39 Liquefied gas circulation path 40 High temperature superconducting wire

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 米田 えり子 神奈川県横浜市鶴見区末広町二丁目4番地 株式会社東芝京浜事業所内 (72)発明者 住吉 幸博 神奈川県横浜市鶴見区末広町二丁目4番地 株式会社東芝京浜事業所内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Eriko Yoneda 2-4-4 Suehirocho, Tsurumi-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture Inside the Toshiba Keihin Works Co., Ltd. (72) Yukihiro Sumiyoshi 2-chome, Suehirocho, Tsurumi-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Street address Toshiba Keihin Works

Claims (13)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 高温超電導線材をフラットワイズに巻回
した複数のコイルのうち、第1ユニットコイルの両側に
第2ユニットコイルおよび第3ユニットコイルを同軸に
配置してユニットコイル層を形成した高温超電導コイル
において、上記第1ユニットコイルに母材として銀合金
を含んだ銀とする高温超電導線材を用いるとともに、上
記第2ユニットコイルおよび第3ユニットコイルに純銀
を母材とした高温超電導線材を用いたことを特徴とする
高温超電導コイル。
1. A high-temperature coil in which a unit coil layer is formed by coaxially arranging a second unit coil and a third unit coil on both sides of a first unit coil among a plurality of coils obtained by winding a high-temperature superconducting wire in a flat width. In the superconducting coil, a high-temperature superconducting wire made of silver containing a silver alloy is used as a base material for the first unit coil, and a high-temperature superconducting wire made of pure silver is used for the second unit coil and the third unit coil. A high-temperature superconducting coil characterized by the fact that
【請求項2】 高温超電導線材をフラットワイズに巻回
した複数のコイルのうち、第1ユニットコイルの両側に
第2ユニットコイルおよび第3ユニットコイルを同軸に
配置してユニットコイル層を形成した高温超電導コイル
において、上記第1ユニットコイルと上記第2ユニット
コイルおよび第3ユニットコイルとの間にこれらのコイ
ルと同軸にドーナツ状のスペーサを挿着したことを特徴
とする高温超電導コイル。
2. A high-temperature coil in which a unit coil layer is formed by coaxially arranging a second unit coil and a third unit coil on both sides of a first unit coil among a plurality of coils obtained by winding a high-temperature superconducting wire in a flat-wise manner. A high-temperature superconducting coil in which a donut-shaped spacer is inserted between the first unit coil, the second unit coil, and the third unit coil coaxially with the first and second unit coils.
【請求項3】 高温超電導線材をフラットワイズに巻回
した複数のコイルのうち、第1ユニットコイルの両側に
第2ユニットコイルおよび第3ユニットコイルを同軸に
配置してユニットコイル層を形成した高温超電導コイル
において、上記第1ユニットコイルの内径側に、このコ
イルと同軸に円筒状の電磁力補強材を設けたことを特徴
とする高温超電導コイル。
3. A high-temperature coil in which a unit coil layer is formed by coaxially arranging a second unit coil and a third unit coil on both sides of a first unit coil among a plurality of coils obtained by winding a high-temperature superconducting wire in a flat-wise manner. A high-temperature superconducting coil, wherein a cylindrical electromagnetic force reinforcing member is provided coaxially with the first unit coil on the inner diameter side of the first unit coil.
【請求項4】 高温超電導線材をフラットワイズに巻回
した複数のコイルのうち、第1ユニットコイルの両側に
第2ユニットコイルおよび第3ユニットコイルを同軸に
配置してユニットコイル層を形成した高温超電導コイル
において、上記第1ユニットコイルを内径側と外径側に
分割しその中間部分を電流密度減少部としたことを特徴
とする高温超電導コイル。
4. A high-temperature coil in which a unit coil layer is formed by coaxially arranging a second unit coil and a third unit coil on both sides of a first unit coil among a plurality of coils formed by winding a high-temperature superconducting wire in a flat-wise manner. A high-temperature superconducting coil, wherein the first unit coil is divided into an inner diameter side and an outer diameter side, and an intermediate portion thereof is a current density reduction portion.
【請求項5】 高温超電導線材をフラットワイズに巻回
した複数のコイルのうち、第1ユニットコイルの両側に
第4ユニットコイルおよび第5ユニットコイルを同軸に
配置するとともに第4ユニットコイルおよび第5ユニッ
トコイルの一側に第2ユニットコイルおよび第3ユニッ
トコイルを同軸に配置してユニットコイル層に形成した
高温超電導コイルにおいて、上記第1ユニットコイルか
ら第5ユニットコイルまでのうち、少なくとも一つ以上
のコイルと残りのコイルとの電流の流れ方向を互いに逆
向きに形成したことを特徴とする高温超電導コイル。
5. A plurality of coils formed by winding a high-temperature superconducting wire in a flat-wise manner, wherein a fourth unit coil and a fifth unit coil are coaxially arranged on both sides of the first unit coil, and the fourth unit coil and the fifth unit coil are arranged coaxially. In a high-temperature superconducting coil in which a second unit coil and a third unit coil are coaxially arranged on one side of a unit coil and formed on a unit coil layer, at least one or more of the first unit coil to the fifth unit coil are used. A high-temperature superconducting coil characterized in that the current flow directions of the coil and the remaining coils are formed in opposite directions.
【請求項6】 高温超電導線材をフラットワイズに巻回
した複数のコイルのうち、第1ユニットコイルの両側に
第2ユニットコイルおよび第3ユニットコイルを同軸に
配置してユニットコイル層を形成した高温超電導コイル
において、上記第2ユニットコイルおよび第3ユニット
コイルを内径側と外径側に分割し、その中間部分を空間
電流密度減少部としたことを特徴とする高温超電導コイ
ル。
6. A high-temperature coil having a unit coil layer formed by coaxially arranging a second unit coil and a third unit coil on both sides of a first unit coil among a plurality of coils obtained by winding a high-temperature superconducting wire in a flat width. A high-temperature superconducting coil, wherein the second unit coil and the third unit coil are divided into an inner diameter side and an outer diameter side, and an intermediate part thereof is a space current density reduction part.
【請求項7】 冷凍機を備えた真空容器で包囲形成され
た熱輻射シールドと、この熱輻射シールドに収容し、コ
イル容器で包囲収容した高温超電導コイルと、上記冷凍
機と上記コイル容器とを互いに接続させる伝熱体と、上
記熱輻射シールドの磁場利用側に形成した開口部とを備
えたことを特徴とする高温超電導マグネット。
7. A heat radiation shield surrounded by a vacuum vessel provided with a refrigerator, a high-temperature superconducting coil housed in the heat radiation shield and surrounded by a coil vessel, and the refrigerator and the coil vessel. A high-temperature superconducting magnet, comprising: a heat conductor to be connected to each other; and an opening formed on the magnetic radiation utilization side of the heat radiation shield.
【請求項8】 冷凍機を備えた真空容器で包囲形成され
た熱輻射シールドと、この熱輻射シールドに収容し、コ
イル容器で包囲収容した高温超電導コイルと、上記冷凍
機と上記コイル容器とを互いに接続させる伝熱体と、上
記真空容器側の上記コイル容器に設けた電磁シールドと
を備えたことを特徴とする高温超電導マグネット。
8. A heat radiation shield surrounded by a vacuum vessel provided with a refrigerator, a high-temperature superconducting coil housed in the heat radiation shield and surrounded by a coil vessel, and the refrigerator and the coil vessel. A high-temperature superconducting magnet, comprising: a heat conductor connected to each other; and an electromagnetic shield provided on the coil container on the vacuum container side.
【請求項9】 冷凍機を備えた真空容器で包囲形成され
た熱輻射シールドと、この熱輻射シールドに収容し、コ
イル容器で包囲収容した高温超電導コイルと、上記冷凍
機と上記コイル容器とを互いに接続させる伝熱体と、上
記真空容器側の上記コイル容器に設けた電磁シールド
と、この電磁シールドと上記冷凍機とを互いに接続させ
る電磁シールド用伝熱体とを備えたことを特徴とする高
温超電導マグネット。
9. A heat radiation shield surrounded and formed by a vacuum vessel provided with a refrigerator, a high-temperature superconducting coil housed in the heat radiation shield and surrounded and housed by a coil vessel, and the refrigerator and the coil vessel. A heat transfer body to be connected to each other, an electromagnetic shield provided in the coil container on the vacuum vessel side, and a heat transfer body for an electromagnetic shield to connect the electromagnetic shield and the refrigerator to each other are provided. High temperature superconducting magnet.
【請求項10】 冷凍機を備えた真空容器で包囲形成さ
れた熱輻射シールドと、この熱輻射シールドに収容し、
コイル容器で包囲収容した高温超電導コイルと、上記冷
凍機と上記コイル容器とを互いに接続させる伝熱体と、
上記真空容器側の上記コイル容器に設けた電磁シールド
と、その電磁シールドと上記冷凍機とを互いに接続させ
る電磁シールド用伝熱体と、上記電磁シールドと上記コ
イル容器との間に介装した断熱材とを備えたことを特徴
とする高温超電導マグネット。
10. A heat radiation shield surrounded by a vacuum vessel equipped with a refrigerator, and housed in the heat radiation shield.
A high-temperature superconducting coil enclosed and housed in a coil container, and a heat transfer body that connects the refrigerator and the coil container to each other,
An electromagnetic shield provided on the coil container on the vacuum container side, a heat transfer member for electromagnetic shield for connecting the electromagnetic shield and the refrigerator to each other, and heat insulation interposed between the electromagnetic shield and the coil container. A high-temperature superconducting magnet, comprising:
【請求項11】 熱輻射シールドを包囲形成する真空容
器に設けた高温超電導コイル冷却用冷凍機および熱溜冷
却用冷凍機と、上記熱輻射シールドに収容し、コイル容
器で包囲した高温超電導コイルと、上記熱溜冷却用冷凍
機を搭載した熱溜と、上記高温超電導コイル冷却用冷凍
機、上記コイル容器および上記熱溜を互いに接続させる
伝熱体に介装した一点式熱スイッチとを備えたことを特
徴とする高温超電導マグネット。
11. A refrigerator for cooling a high-temperature superconducting coil and a refrigerator for cooling a heat reservoir provided in a vacuum vessel surrounding and forming a heat radiation shield, and a high-temperature superconducting coil housed in the heat radiation shield and surrounded by the coil vessel. A heat reservoir equipped with the heat reservoir cooling refrigerator, and a single-point heat switch interposed in a heat transfer body that connects the high-temperature superconducting coil cooling refrigerator, the coil container, and the heat reservoir to each other. A high-temperature superconducting magnet, characterized in that:
【請求項12】 熱輻射シールドを包囲形成する真空容
器に設けた高温超電導コイル冷却用冷凍機および熱溜冷
却用冷凍機と、上記熱輻射シールドに収容し、コイル容
器で包囲した高温超電導コイルと、上記熱溜冷却用冷凍
機を搭載した熱溜と、上記高温超電導コイル冷却用冷凍
機、上記コイル容器および上記熱溜を互いに接続させる
伝熱体に介装した二点式熱スイッチとを備えたことを特
徴とする高温超電導マグネット。
12. A high-temperature superconducting coil cooling refrigerator and a heat reservoir cooling refrigerator provided in a vacuum vessel surrounding and forming a heat radiation shield, and a high-temperature superconducting coil housed in the heat radiation shield and surrounded by the coil vessel. A heat reservoir equipped with the heat reservoir cooling refrigerator, and a two-point heat switch interposed in a heat transfer body that connects the high-temperature superconducting coil cooling refrigerator, the coil container and the heat reservoir to each other. A high-temperature superconducting magnet, characterized in that:
【請求項13】 熱輻射シールドを包囲形成する真空容
器に設けた高温超電導コイル冷却用冷凍機および液化ガ
ス貯液槽冷却用冷凍機と、上記熱輻射シールドに収容
し、コイル容器で包囲した高温超電導コイルと、上記液
化ガス貯液槽冷却用冷凍機を搭載した液化ガス溜液槽
と、この液化ガス貯液槽の媒体を制御弁を介装して循環
させる液化ガス循環路、上記高温超電導コイル冷却用冷
凍機と上記液化ガス循環路および上記高温超電導コイル
を互いに接続させる伝熱体とを備えたことを特徴とする
高温超電導マグネット。
13. A refrigerator for cooling a high-temperature superconducting coil and a refrigerator for cooling a liquefied gas storage tank provided in a vacuum vessel surrounding and forming a heat radiation shield, and a high-temperature superheater housed in the heat radiation shield and surrounded by the coil vessel. A superconducting coil, a liquefied gas storage tank equipped with the liquefied gas storage tank cooling refrigerator, a liquefied gas circulation path for circulating the medium of the liquefied gas storage tank through a control valve, A high-temperature superconducting magnet, comprising: a coil cooling refrigerator; and a heat conductor that connects the liquefied gas circulation path and the high-temperature superconducting coil to each other.
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006135005A (en) * 2004-11-04 2006-05-25 Fuji Electric Systems Co Ltd Superconducting coil
JP2008210857A (en) * 2007-02-23 2008-09-11 Mitsubishi Electric Corp Superconductive magnet device
JP2008283027A (en) * 2007-05-11 2008-11-20 Railway Technical Res Inst Super-conductive magnet for magnetic levitation rail vehicle
JP2009238888A (en) * 2008-03-26 2009-10-15 Toshiba Corp Superconducting coil apparatus
JP2010040962A (en) * 2008-08-08 2010-02-18 Sumitomo Electric Ind Ltd Superconducting coil
JP2010045176A (en) * 2008-08-12 2010-02-25 Toshiba Corp Superconducting magnet
KR20160044207A (en) * 2014-10-15 2016-04-25 한국철도기술연구원 Cooling system of superconducting electromagnet for linear motor propulsion rail vehicle
WO2018150819A1 (en) * 2017-02-16 2018-08-23 株式会社日立製作所 Superconducting magnet device and magnetic resonance imaging apparatus in which same is used

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006135005A (en) * 2004-11-04 2006-05-25 Fuji Electric Systems Co Ltd Superconducting coil
JP4674457B2 (en) * 2004-11-04 2011-04-20 富士電機システムズ株式会社 Superconducting coil
JP2008210857A (en) * 2007-02-23 2008-09-11 Mitsubishi Electric Corp Superconductive magnet device
JP2008283027A (en) * 2007-05-11 2008-11-20 Railway Technical Res Inst Super-conductive magnet for magnetic levitation rail vehicle
JP2009238888A (en) * 2008-03-26 2009-10-15 Toshiba Corp Superconducting coil apparatus
JP2010040962A (en) * 2008-08-08 2010-02-18 Sumitomo Electric Ind Ltd Superconducting coil
JP2010045176A (en) * 2008-08-12 2010-02-25 Toshiba Corp Superconducting magnet
KR20160044207A (en) * 2014-10-15 2016-04-25 한국철도기술연구원 Cooling system of superconducting electromagnet for linear motor propulsion rail vehicle
KR101648398B1 (en) * 2014-10-15 2016-08-16 한국철도기술연구원 Cooling system of superconducting electromagnet for linear motor propulsion rail vehicle
WO2018150819A1 (en) * 2017-02-16 2018-08-23 株式会社日立製作所 Superconducting magnet device and magnetic resonance imaging apparatus in which same is used

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