JP2013131690A - 電力用誘導機器の超電導コイル - Google Patents
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Abstract
【解決手段】液体窒素中に浸漬して冷却する超電導コイルで、円筒状巻枠4の外周面に螺旋状のコイル溝4aを形成してその溝内にテープ状の高温超電導線材5を巻回したものにおいて、巻枠4の外径側には、コイル溝4aと交差して巻枠4の縦軸方向に延在する冷却ダクト4bを巻枠4の周上に分散して形成するとともに、超電導線材5を含めて巻枠4の外周面全域を密閉状に覆うように樹脂を含浸させた絶縁テープ15を巻き付けて超電導線材5の発生熱を冷却ダクト4bに通流する液体窒素で除熱,冷却し、絶縁テープ15で覆った外周面側に気泡が発生するのを抑制して所定の絶縁性能を保持するようにする。
【選択図】図1
Description
プ幅寸法に合わせて巻枠4の外周面には螺旋状のコイル溝4aをあらかじめ加工しておき、このコイル溝4aに沿って超電導線材5を一条,ないし複数条重ねて溝内に巻回した上で、さらに超電導線材5の外周面にガラスバインドテープ6、あるいは常温導電体の金属テープを巻き付け、過電流が流れた際に超電導線材5に加わる半径方向の電磁力を外周側から支持するようにしている。また、巻枠4の外周面上には前記の螺旋状コイル溝4aと交差するよう縦軸方向に延在する冷却ダクト4bを周上に分散形成し、この冷却ダクト4bに液体窒素を通流して超電導線材5の通電に伴う発熱を内径側から除熱するようにしている(例えば、特許文献1、特許文献2参照)。
円筒状巻枠の外径側には、前記螺旋状のコイル溝と交差して巻枠の縦軸方向に延在し、かつその溝深さが前記コイル溝よりも深い軸方向の冷却ダクトを巻枠の周上に分散して形成するとともに、前記超電導線材を包含して前記巻枠の外周面域を密閉状に覆うように、樹脂を含浸させた気液不透過性の絶縁テープを巻枠の周面に巻装するものとする(請求項1)。
mm以下に設定する(請求項3)。
(1)円筒状巻枠の外径側には、前記螺旋状のコイル溝と交差して巻枠の縦軸方向に延在し、かつその溝深さが前記コイル溝よりも深い縦軸方向の冷却ダクトを巻枠の周上に分散して形成するとともに、前記超電導線材を包含して前記巻枠の外周面域を密閉状に覆うように、半硬化状のエポキシ樹脂を含浸させた絶縁テープを巻枠の周面に巻装して熱硬化処理を施すことにより、巻枠の螺旋状コイル溝に沿ってその溝内に巻回した超電導線材は、前記コイル溝に交差して縦軸方向に延在する冷却ダクトに通流する液体窒素との間で熱交換して除熱,冷却される。一方、前記コイル溝に沿って巻回した超電導線材を含めて巻枠の外周面全域がエポキシ樹脂を含浸,硬化させた気液不透過性の絶縁テープで密閉状態に覆われているので、超電導線材の外周側が液体窒素に接することがなく、かつこの絶縁テープが断熱層となってコイル外周面側には気泡の発生が抑制される。
(2)また、前記円筒状の巻枠には、その上端側に超電導線材の巻回域上端からさらに上方に延在する延長部を形成し、かつ該延長部の軸方向長距離を100mm以上,200
mm以下に設定することにより、超電導線材との熱交換により発生した気泡が前記冷却ダ
クト内を浮上移動する過程で再液化するための十分な距離を確保できる。これにより、冷却ダクト内に発生した気泡は巻枠の上端まで浮上到達する以前にダクト内で確実に再液化するようになるので、気泡が超電導コイルの上端から周囲の液体窒素中に流出するのを防止して絶縁性能に及ぼす影響が回避される。
している。
いる。そこで、前記のように円筒状巻枠4の上端側に延長部4dを形成した上で、該延長部4dの軸方向長さ距離Lを前記実験で検証した距離60mmよりも長い距離(100
〜200mm)に設定しておけば、過電流の通電でジュール発熱した超電導線材5からの
伝熱を受けて前記の冷却ダクト4b内に発生した気泡を、巻枠4の上端に到達する以前に全て再液化させて消滅することができる。また、その延長部4dの距離Lを最大でも200mm以下に抑えて設定することで、容量が数MVAの超電導変圧器(全体高さが5
m以上にも及ぶ)に対しても、その超電導コイルの巻枠高さ寸法を僅か延長するだけで、その巻枠4に形成した冷却ダクト内に発生した気泡がコイル上方の液体窒素中に流出するのを確実に防止して高い絶縁性能を確保できてその効果は極めて大である。
2 低圧コイル層
3 高圧コイル層
4 巻枠
4a コイル溝
4b 縦軸方向の冷却ダクト
4d 巻枠の延長部
5 高温超電導線材
7 コイル支持部材
14 液体窒素
15 絶縁テープ
L 延長部の長さ距離
Claims (3)
- サブクール状態の液体窒素を冷媒として該冷媒に浸漬して冷却する電力用誘導機器の超電導コイルであって、絶縁材からなる円筒状巻枠の外径側周面に螺旋状のコイル溝を形成し、該コイル溝に沿ってその溝内にテープ状の高温超電導線材を巻回したものにおいて、
円筒状巻枠の外径側には、前記螺旋状のコイル溝と交差して巻枠の縦軸方向に延在し、かつその溝深さが前記コイル溝よりも深い軸方向の冷却ダクトを巻枠の周上に分散して形成するとともに、前記超電導線材を包含して前記巻枠の外周面域を密閉状に覆うように、樹脂を含浸させた気液不透過性の絶縁テープを巻枠周面に巻装したことを特徴とする電力用誘導機器の超電導コイル。 - 請求項1に記載の超電導コイルにおいて、絶縁テープとして、ガラスクロスに半硬化状のエポキシ樹脂を含浸させたプリプレグテープを巻枠周面に巻装して熱硬化処理を施したことを特徴とする電力用誘導機器の超電導コイル。
- 請求項1または2に記載の超電導コイルにおいて、円筒状巻枠の上端側には該巻枠の周面に巻回した超電導線材の上端からさらに上方に延在する延長部を形成し、かつ該延長部における超電導線材の上端から巻枠の上端までの距離を100以上,200mm以
下に設定したことを特徴とする電力用誘導機器の超電導コイル。
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