JP2014192182A - Permanent current switch - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a permanent current switch which has high quench resistance equal to or more than the prior arts and is reduced in cost.SOLUTION: The permanent current switch comprises: a reel; a superconducting coil 30 made of a superconducting wire wound around the reel; a heater for controlling a temperature of the superconducting wire; and a thermal diffusion sheet 502. The thermal diffusion sheet is formed by overlaying a thermal conductor layer 57 having a predetermined circuit shape on at least one surface of a resin sheet 55. The thermal conductor layer is disposed between the superconducting coil and the reel so as to be abutted with the superconducting wire of an innermost layer of the superconducting coil and/or the superconducting wire of an axial end face of the superconducting coil. The thermal conductor layer has a heat conductivity higher than that of a metal base material forming the superconducting wire and a thickness of 5 μm or more and 50 μm or less.

Description

本発明は、超電導磁石を永久電流モードで運転するための永久電流スイッチに関し、特に、高いクエンチ耐性を有しかつ低コストの永久電流スイッチに関するものである。   The present invention relates to a permanent current switch for operating a superconducting magnet in a permanent current mode, and more particularly to a permanent current switch having high quench resistance and low cost.

超電導磁石(超電導線材を巻回した電磁石)を利用した代表的な製品として核磁気共鳴分析装置(NMR)や核磁気共鳴画像装置(MRI)があり、バイオテクノロジー分野や医療分野で広く利用されている。これらの装置は、磁場精度において0.1 ppm/h以下という極めて小さな磁場減衰率が要求され、通常、永久電流モードで運転される。そして、超電導磁石の永久電流モード運転を達成するため、永久電流スイッチ(PCS)と呼ばれるスイッチ装置が利用される。   Typical products using superconducting magnets (electromagnets wound with superconducting wires) include nuclear magnetic resonance analyzers (NMR) and nuclear magnetic resonance imaging devices (MRI), which are widely used in the biotechnology and medical fields. Yes. These devices are required to have a very small magnetic field attenuation rate of 0.1 ppm / h or less in magnetic field accuracy, and are normally operated in a permanent current mode. In order to achieve the permanent current mode operation of the superconducting magnet, a switch device called a permanent current switch (PCS) is used.

永久電流スイッチは、一般的に、電気抵抗率が高い金属母材に超電導フィラメントが埋め込まれた超電導線材(PCS用超電導線材)を巻回した超電導巻線(超電導コイル)と、ヒータとを備えた構成を有する。そのような永久電流スイッチのオン/オフは、ヒータの温度制御による超電導線材の超電導状態(電気抵抗ゼロ)/常電導状態(金属母材への分流に起因する電気抵抗)によってなされる。言い換えると、スイッチのオン/オフとして電気抵抗のギャップを利用するため、PCS用超電導線材では、通常の超電導線材の金属母材(例えば、無酸素銅や純アルミニウム等の良導体、安定化材とも言う)よりも電気抵抗率がはるかに高い金属母材(例えば、銅ニッケル合金)を用いることが好ましい。   The permanent current switch generally includes a superconducting winding (superconducting coil) in which a superconducting wire (superconducting wire for PCS) in which a superconducting filament is embedded in a metal base material having a high electrical resistivity is wound, and a heater. It has a configuration. Such a permanent current switch is turned on / off depending on the superconducting state (zero electric resistance) / normal conducting state (electrical resistance resulting from the shunting to the metal base material) of the superconducting wire by temperature control of the heater. In other words, since the electrical resistance gap is used to turn on / off the switch, in the superconducting wire for PCS, a metal base material of a normal superconducting wire (for example, a good conductor such as oxygen-free copper or pure aluminum, or a stabilizing material) It is preferable to use a metal base material (for example, copper nickel alloy) having a much higher electrical resistivity than

一方、電気抵抗率が高い金属は熱伝導率が低いことから、PCS用超電導線材では、金属母材が付いている状態であっても通常の超電導線材よりも熱拡散性が低く、クエンチ耐性が低下する傾向がある(わずかな熱擾乱によっても容易にクエンチが生じる)。そのため、クエンチ耐性が高いPCS用超電導線材や永久電流スイッチが強く望まれている。   On the other hand, because metals with high electrical resistivity have low thermal conductivity, superconducting wires for PCS have lower thermal diffusivity than ordinary superconducting wires, even when they have a metal base, and they have quench resistance. There is a tendency to decrease (a slight thermal disturbance can easily cause a quench). Therefore, PCS superconducting wires and permanent current switches with high quench resistance are strongly desired.

永久電流スイッチのように超電導線材に掛かる磁場の変動が十分に小さい場合、超電導線材の温度上昇を引き起こす熱は、一般的に、超電導線材の内部ではなく超電導線材の表面近傍で発生する熱(例えば、超電導巻線と巻枠との摩擦による発熱、含浸材のクラックや剥がれが発生することによる発熱)がほとんどである。局所的に発生するこれらの熱を速やかに熱拡散させることは、クエンチを防止するために有効な方法である。   When the fluctuation of the magnetic field applied to the superconducting wire is sufficiently small like a permanent current switch, the heat that causes the temperature rise of the superconducting wire is generally generated not near the superconducting wire but near the surface of the superconducting wire (for example, In most cases, heat is generated by friction between the superconducting winding and the winding frame, and heat is generated by cracking or peeling of the impregnated material. Rapid diffusion of these locally generated heats is an effective method for preventing quenching.

局所的に発生する熱を速やかに拡散できる超電導線として、例えば特許文献1(特開平10−116722)には、マトリックスの中に複数本の超電導フィラメントが埋め込まれ、表面に絶縁が施されている円形断面の超電導線の周囲に、直径が上記超電導線の直径よりも細く、かつ絶縁が施された熱の良導体の線を密着して複数本螺旋状に巻き付けたことを特徴とする超電導導体が開示されている。特許文献1によると、超電導線の周囲に巻き付けた絶縁の施されている熱の良導体の線は、超電導線の周囲で発生する局部的な発熱、例えば超電導導体同士の摩擦や含浸剤のクラック発生による発熱をその長さ方向に拡散することができるため、局部的な温度上昇を防ぐことができ、クエンチを引き起こすことがなくなり、さらに超電導線の周囲に巻き付けた熱の良導体の線は細く、かつ絶縁が施されているので、変動磁界が加わっても渦電流の発生による発熱は微少であり、温度上昇によるクエンチ発生の恐れは少ないとされている。   As a superconducting wire capable of quickly diffusing locally generated heat, for example, in Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 10-116722), a plurality of superconducting filaments are embedded in a matrix and the surface is insulated. A superconducting conductor having a diameter smaller than the diameter of the superconducting wire and having a plurality of insulated, heat-insulated conductors closely wound around a superconducting wire having a circular cross section. It is disclosed. According to Japanese Patent Laid-Open No. 2004-260260, the insulated good heat conductor wire wound around the superconducting wire is localized heat generated around the superconducting wire, for example, friction between superconducting conductors and cracking of the impregnating agent. Heat can be diffused in the length direction, local temperature rise can be prevented, quenching is not caused, and the good conductor wire of heat wrapped around the superconducting wire is thin, and Since insulation is applied, even if a fluctuating magnetic field is applied, heat generation due to generation of eddy current is very small, and there is little risk of quenching due to temperature rise.

非特許文献1には、超電導線の不安定性の原因となる擾乱を低減するために、線方向と半径方向の熱伝導率に極端な異方性を設けた線材構造(超電導線、絶縁被覆および銅被覆の3層構造)が開示されている。また非特許文献2では、非特許文献1の超電導巻線について、線材の過渡安定性を向上させるために、線材の幾何的構成や巻線構成物の熱的特性の影響が検討され報告されている。非特許文献2によれば、銅被覆を設けることで、熱が銅の被覆に沿って線材の長手方向に伝わりやすくなり、ヘリウムによる冷却効率が高まり、最小クエンチエネルギー(MQE)を大きくすることができるとされている。   Non-Patent Document 1 discloses a wire structure (superconducting wire, insulation coating, and anisotropy provided with extreme anisotropy in the thermal conductivity in the linear and radial directions in order to reduce disturbances that cause instability of the superconducting wire. A copper-coated three-layer structure) is disclosed. In Non-Patent Document 2, in order to improve the transient stability of the wire for the superconducting winding of Non-Patent Document 1, the influence of the geometrical structure of the wire and the thermal characteristics of the winding structure has been studied and reported. Yes. According to Non-Patent Document 2, by providing a copper coating, heat can be easily transferred along the copper coating in the longitudinal direction of the wire, cooling efficiency with helium can be increased, and minimum quench energy (MQE) can be increased. It is supposed to be possible.

特開平10−116722号公報JP-A-10-116722

大西利只,石井格,樋口登,海保勝之,野村晴彦:「超電導線の安定性に関する一考察」,第40回 昭和63年度秋季低温工学・超電導学会予稿集 82頁Toshiaki Onishi, Satoshi Ishii, Noboru Higuchi, Katsuyuki Kaiho, Haruhiko Nomura: "A Consideration on the Stability of Superconducting Wires", The 40th 1988 Fall Cryogenic Engineering and Superconductivity Society Preliminary Proceedings, page 82 上野豊,青木敬介,石山敦士:「高電流密度超電導マグネットの過渡安定性の向上」,第51回 1994年度春季低温工学・超電導学会講演概要集 249頁Yutaka Ueno, Keisuke Aoki, Atsushi Ishiyama: “Improvement of transient stability of high current density superconducting magnets”, 51st 1994 Spring Cryogenic Engineering and Superconductivity Society Annual Meeting, 249 pages

非特許文献1に記載の超電導線では、絶縁被覆(例えば、ホルマール(PVF)被覆)上への銅被覆の形成方法として無電解めっきが提案されている。しかしながら、ホルマール被覆上への銅薄膜の無電解めっきは、製造コスト増大の要因となることに加えて、ホルマール被覆と銅薄膜との間で十分な密着性を確保できない可能性が高く、該超電導線を巻線する際に銅被覆が剥離してしまうことが危惧される。また、非特許文献1,2に記載の超電導線は、実際に試作されたものではなく(計算上の設計であり)、実用に耐える保証がない。さらに、該銅被覆を介した渦電流が生じることが、非特許文献1に記載されている。   In the superconducting wire described in Non-Patent Document 1, electroless plating has been proposed as a method for forming a copper coating on an insulating coating (for example, formal (PVF) coating). However, the electroless plating of a copper thin film on a formal coating is not only a factor in increasing the manufacturing cost, but also there is a high possibility that sufficient adhesion cannot be secured between the formal coating and the copper thin film. There is a concern that the copper coating may peel off when winding the wire. Further, the superconducting wires described in Non-Patent Documents 1 and 2 are not actually prototyped (calculated design), and are not guaranteed to be practically used. Furthermore, it is described in Non-Patent Document 1 that an eddy current is generated through the copper coating.

一方、特許文献1に記載の超電導導体は、PCS用超電導線の全長に渡って、熱拡散媒体となる複数本の細径線材を該PCS用超電導線の周囲にほぼ又は全く隙間なく螺旋状に巻き付けたものであり、該細径線材を巻き付けることに伴うコストの増大は避けられない。さらに、特許文献1に記載の超電導導体は、PCS用超電導線の全長に渡って該細径線材を巻き付けることから、超電導線材に掛かる変動磁場の方向によっては、渦電流損失に起因する発熱の影響を無視できなくなる可能性がある。   On the other hand, in the superconducting conductor described in Patent Document 1, a plurality of small-diameter wires serving as a heat diffusion medium are spirally formed around the PCS superconducting wire with almost or no gap over the entire length of the PCS superconducting wire. Since it is wound, an increase in cost associated with winding the thin wire is inevitable. Furthermore, since the superconducting conductor described in Patent Document 1 winds the thin wire over the entire length of the PCS superconducting wire, depending on the direction of the varying magnetic field applied to the superconducting wire, the influence of heat generation due to eddy current loss is exerted. May not be ignored.

また、超電導製品はまだまだ高価であり、超電導製品の利用拡大のために低コスト化は重要な課題である。   Also, superconducting products are still expensive, and cost reduction is an important issue for expanding the use of superconducting products.

したがって、本発明の目的は、従来と同等以上の高いクエンチ耐性を有し、かつ従来よりも低コストの永久電流スイッチを提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a permanent current switch having a high quench resistance equal to or higher than that of the conventional one and having a lower cost than the conventional one.

本発明の一態様は、上記目的を達成するため、超電導磁石用の永久電流スイッチであって、前記永久電流スイッチは、巻枠と、前記巻枠に巻回された超電導線材からなる超電導コイルと、前記超電導線材の温度を制御するヒータと、熱拡散シートとを具備し、
前記熱拡散シートは、所定の回路形状を有する熱良導体層が樹脂シートの少なくとも一方の表面上に積層形成されたものであり、前記熱良導体層が、前記超電導コイルの最内層の前記超電導線材および/または前記超電導コイルの軸方向端面の前記超電導線材と当接するように、前記超電導コイルと前記巻枠との間に配設され、
前記熱良導体層は、前記超電導線材を構成する金属母材よりも高い熱伝導率を有し、かつ5μm以上50μm以下の膜厚を有することを特徴とする永久電流スイッチを提供する。
One aspect of the present invention is a permanent current switch for a superconducting magnet to achieve the above object, wherein the permanent current switch includes a winding frame and a superconducting coil made of a superconducting wire wound around the winding frame. And a heater for controlling the temperature of the superconducting wire, and a thermal diffusion sheet,
In the thermal diffusion sheet, a good thermal conductor layer having a predetermined circuit shape is laminated on at least one surface of a resin sheet, and the good thermal conductor layer is the innermost layer of the superconducting coil. / Or disposed between the superconducting coil and the winding frame so as to come into contact with the superconducting wire on the axial end face of the superconducting coil,
The thermal good conductor layer has a higher thermal conductivity than the metal base material constituting the superconducting wire, and has a film thickness of 5 μm or more and 50 μm or less.

本発明によれば、従来と同等以上の高いクエンチ耐性を有し、かつ従来よりも低コストの永久電流スイッチを提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a permanent current switch having a high quench resistance equal to or higher than that of the conventional one and having a cost lower than that of the conventional one.

本発明に係る永久電流スイッチの一例を示す縦断面模式図である。It is a longitudinal cross-sectional schematic diagram which shows an example of the permanent current switch which concerns on this invention. 本発明に係る永久電流スイッチの他の一例を示す縦断面模式図である。It is a longitudinal cross-sectional schematic diagram which shows another example of the permanent current switch which concerns on this invention. 本発明に係る永久電流スイッチの他の一例を示す縦断面模式図である。It is a longitudinal cross-sectional schematic diagram which shows another example of the permanent current switch which concerns on this invention. 本発明の熱拡散シートにおける熱良導体層の回路形状の一例を示す平面模式図である。It is a plane schematic diagram which shows an example of the circuit shape of the heat good conductor layer in the thermal diffusion sheet of this invention. 本発明の熱拡散シートにおける熱良導体層の回路形状の他の一例を示す平面模式図である。It is a plane schematic diagram which shows another example of the circuit shape of the heat good conductor layer in the thermal diffusion sheet of this invention. 本発明の熱拡散シートにおける熱良導体層の回路形状の他の一例を示す平面模式図である。It is a plane schematic diagram which shows another example of the circuit shape of the heat good conductor layer in the thermal diffusion sheet of this invention. 本発明の熱拡散シートにおける熱良導体層の回路形状の他の一例を示す平面模式図である。It is a plane schematic diagram which shows another example of the circuit shape of the heat good conductor layer in the thermal diffusion sheet of this invention. 本発明に係る永久電流スイッチの一例の拡大断面模式図である。It is an expanded section schematic diagram of an example of a permanent current switch concerning the present invention. 金属母材と電気絶縁層と熱良導体層との3層構造における金属母材の温度と発熱点からの距離との関係を示すグラフである。5 is a graph showing the relationship between the temperature of a metal base material and the distance from a heating point in a three-layer structure of a metal base material, an electrical insulating layer, and a good thermal conductor layer. 本発明に係る永久電流スイッチの製造過程の一例を示す斜視模式図である。It is a perspective schematic diagram which shows an example of the manufacture process of the permanent current switch which concerns on this invention.

本発明者は、従来と同等以上の高いクエンチ耐性を有しかつ従来よりも低コストの永久電流スイッチを提供すべく、クエンチ要因となる超電導巻線(超電導コイル)への熱侵入について鋭意調査した。その結果、永久電流スイッチがクエンチを起こす原因となる望まない発熱は、超電導コイルの内部よりも、超電導コイルと他の構成物との界面領域(例えば、超電導コイルと巻枠との界面領域、超電導コイルとヒータとの界面領域)で主に生じることを見出した。言い換えると、望まない発熱が生じ易い領域に対して選択的に熱拡散性を高めることにより、クエンチ耐性を従来と同等に維持しながら低コスト化が可能になると考えられた。   This inventor earnestly investigated about the heat penetration into the superconducting winding (superconducting coil) which becomes a quenching factor in order to provide a permanent current switch having high quench resistance equal to or higher than that of the conventional one and lower cost than the conventional one. . As a result, undesired heat generation that causes the permanent current switch to quench is caused by the interface region between the superconducting coil and other components (for example, the interface region between the superconducting coil and the winding frame, superconductivity, rather than inside the superconducting coil). It has been found that this occurs mainly in the interface region between the coil and the heater. In other words, it was considered that by selectively increasing the thermal diffusivity in a region where undesired heat generation is likely to occur, the cost can be reduced while maintaining the quench resistance equivalent to the conventional one.

本発明者が更に詳細にクエンチ要因を調査したところ、熱拡散性を高めるために付与した熱拡散層で生じる渦電流損失に起因する発熱の影響は、当初予想していたよりも大きいことを見出した。言い換えると、熱拡散層に生じる渦電流のループをできるだけ小さく分割することが必要であり、それにより、クエンチ耐性を従来以上に高められると考えられた。すなわち、本発明の目的を達成するためには、選択的領域における熱拡散性の向上と渦電流損失の抑制とを両立させることが肝要であることが判った。本発明は、当該知見に基づくものである。   When the present inventor investigated the quenching factor in more detail, it was found that the influence of heat generation due to eddy current loss generated in the thermal diffusion layer imparted to enhance thermal diffusibility was larger than originally expected. . In other words, it was necessary to divide the loop of the eddy current generated in the heat diffusion layer as small as possible, and thus it was considered that the quench resistance could be improved more than before. That is, in order to achieve the object of the present invention, it has been found that it is important to achieve both improvement of thermal diffusivity in a selective region and suppression of eddy current loss. The present invention is based on this finding.

前述したように、本発明に係る永久電流スイッチは、巻枠と、前記巻枠に巻回された超電導線材からなる超電導コイルと、前記超電導線材の温度を制御するヒータと、熱拡散シートとを具備し、
前記熱拡散シートは、所定の回路形状を有する熱良導体層が樹脂シートの少なくとも一方の表面上に積層形成されたものであり、前記熱良導体層が、前記超電導コイルの最内層の前記超電導線材および/または前記超電導コイルの軸方向端面の前記超電導線材と当接するように、前記超電導コイルと前記巻枠との間に配設され、
前記熱良導体層は、前記超電導線材を構成する金属母材よりも高い熱伝導率を有し、かつ5μm以上50μm以下の膜厚を有することを特徴とする。
As described above, the permanent current switch according to the present invention includes a winding frame, a superconducting coil made of a superconducting wire wound around the winding frame, a heater for controlling the temperature of the superconducting wire, and a heat diffusion sheet. Equipped,
In the thermal diffusion sheet, a good thermal conductor layer having a predetermined circuit shape is laminated on at least one surface of a resin sheet, and the good thermal conductor layer is the innermost layer of the superconducting coil. / Or disposed between the superconducting coil and the winding frame so as to come into contact with the superconducting wire on the axial end face of the superconducting coil,
The good thermal conductor layer has a higher thermal conductivity than the metal base material constituting the superconducting wire, and has a film thickness of 5 μm or more and 50 μm or less.

本発明は、上記の発明に係る永久電流スイッチにおいて、以下のような改良や変更を加えることができる。
(i)前記所定の回路形状は、前記超電導コイルの最内層で隣接する前記超電導線材同士を橋渡しするように、または前記超電導コイルの軸方向端面で1層置きに隣り合う前記超電導線材同士を橋渡しするように形成されている。
(ii)前記熱拡散シートの前記樹脂シートは、可撓性を有する。
(iii)前記永久電流スイッチは、第3の熱拡散シートを更に具備し、前記第3の熱拡散シートは、所定の回路形状を有する熱良導体層が可撓性樹脂シートの少なくとも一方の表面上に積層形成されたものであり、該第3の熱拡散シートの前記熱良導体層が前記超電導コイルの最外層の前記超電導線材と当接するように、前記超電導コイルの外周に配設され、前記第3の熱拡散シートの前記熱良導体層は、前記超電導線材を構成する金属母材よりも高い熱伝導率を有し、かつ5μm以上50μm以下の膜厚を有する。
(iv)前記永久電流スイッチは、前記超電導コイルが複数の超電導サブコイルの積層からなり、かつ第4の熱拡散シートを更に具備し、前記第4の熱拡散シートは、所定の回路形状を有する熱良導体層が可撓性樹脂シートの両表面上に積層形成されたものであり、該第4の熱拡散シートの前記熱良導体層が前記複数の超電導サブコイルの前記超電導線材と当接するように、前記複数の超電導サブコイルの間に配設され、前記第4の熱拡散シートの前記熱良導体層のそれぞれは、前記超電導線材を構成する金属母材よりも高い熱伝導率を有し、かつ5μm以上50μm以下の膜厚を有する。
(v)前記熱拡散シートの前記所定の回路形状、前記第3の熱拡散シートの前記熱良導体層の前記所定の回路形状、および前記第4の熱拡散シートの前記熱良導体層の前記所定の回路形状は、ストライプ状、モザイク状、ミアンダ状およびラジアル状のうちの少なくとも一種の形状に形成されている。
(vi)前記熱拡散シートの前記熱良導体層、前記第3の熱拡散シートの前記熱良導体層、および前記第4の熱拡散シートの前記熱良導体層は、銅またはアルミニウムからなる。
(vii)前記熱拡散シート、前記第3の熱拡散シート、および前記第4の熱拡散シートは、空気抜き用の穴が設けられている。
(viii)前記熱拡散シート、および前記第3の熱拡散シートは、前記樹脂シートおよび前記可撓性樹脂シートにおける前記熱良導体層が形成された面と反対側の表面上にヒータ回路層が積層形成されており、該ヒータ回路層が前記ヒータである。
The present invention can add the following improvements and changes to the permanent current switch according to the above invention.
(I) The predetermined circuit shape bridges the adjacent superconducting wires in the innermost layer of the superconducting coil, or bridges the adjacent superconducting wires every other layer on the axial end surface of the superconducting coil. It is formed to do.
(Ii) The resin sheet of the thermal diffusion sheet has flexibility.
(Iii) The permanent current switch further includes a third heat diffusion sheet, and the third heat diffusion sheet has a good thermal conductor layer having a predetermined circuit shape on at least one surface of the flexible resin sheet. The thermal conductive layer of the third heat diffusion sheet is disposed on the outer periphery of the superconducting coil so as to be in contact with the superconducting wire of the outermost layer of the superconducting coil. The heat good conductor layer of the heat diffusion sheet 3 has a higher thermal conductivity than the metal base material constituting the superconducting wire, and has a film thickness of 5 μm or more and 50 μm or less.
(Iv) In the permanent current switch, the superconducting coil is composed of a stack of a plurality of superconducting subcoils, and further includes a fourth heat diffusion sheet, and the fourth heat diffusion sheet has a predetermined circuit shape. The good conductor layer is laminated on both surfaces of the flexible resin sheet, and the heat good conductor layer of the fourth heat diffusion sheet is in contact with the superconducting wire of the plurality of superconducting subcoils. Each of the good thermal conductor layers of the fourth heat diffusion sheet is disposed between a plurality of superconducting subcoils, and has a higher thermal conductivity than the metal base material constituting the superconducting wire, and is not less than 5 μm and not more than 50 μm. It has the following film thickness.
(V) the predetermined circuit shape of the heat diffusion sheet, the predetermined circuit shape of the heat good conductor layer of the third heat diffusion sheet, and the predetermined circuit shape of the heat good conductor layer of the fourth heat diffusion sheet. The circuit shape is formed in at least one of a stripe shape, a mosaic shape, a meander shape, and a radial shape.
(Vi) The heat good conductor layer of the heat diffusion sheet, the heat good conductor layer of the third heat diffusion sheet, and the heat good conductor layer of the fourth heat diffusion sheet are made of copper or aluminum.
(Vii) The heat diffusion sheet, the third heat diffusion sheet, and the fourth heat diffusion sheet are provided with air vent holes.
(Viii) In the heat diffusion sheet and the third heat diffusion sheet, a heater circuit layer is laminated on the surface of the resin sheet and the flexible resin sheet opposite to the surface on which the heat good conductor layer is formed. And the heater circuit layer is the heater.

以下、本発明に係る実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、同義の部分には同じ符号を付して、重複する説明を省略する。また、本発明は、ここで取り上げた実施形態に限定されることはなく、発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜組み合わせや改良が可能である。   Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to a synonymous part and the overlapping description is abbreviate | omitted. Further, the present invention is not limited to the embodiments taken up here, and can be appropriately combined and improved without departing from the technical idea of the invention.

[永久電流スイッチ]
図1は、本発明に係る永久電流スイッチの一例を示す縦断面模式図である。図1に示したように、本発明に係る永久電流スイッチ10は、巻枠20(巻枠胴部21、巻枠鍔部22)と、巻枠20に巻回された超電導線材からなる超電導コイル30と、超電導線材の温度を制御するヒータ40と、熱拡散シート50(図1では、第1熱拡散シート51、第2熱拡散シート52)と、熱絶縁層60とを具備している。
[Permanent current switch]
FIG. 1 is a schematic longitudinal sectional view showing an example of a permanent current switch according to the present invention. As shown in FIG. 1, the permanent current switch 10 according to the present invention includes a superconducting coil comprising a winding frame 20 (winding drum body portion 21 and winding frame flange portion 22) and a superconducting wire wound around the winding frame 20. 30, a heater 40 that controls the temperature of the superconducting wire, a thermal diffusion sheet 50 (in FIG. 1, a first thermal diffusion sheet 51 and a second thermal diffusion sheet 52), and a thermal insulating layer 60.

第1熱拡散シート51は、超電導コイル30の最内層と当接するように、超電導コイル30と巻枠胴部21との間に配設されている。第2熱拡散シート52は、超電導コイル30の軸方向端面と当接するように、超電導コイル30と巻枠鍔部22との間に配設されている。ヒータ40は、第1熱拡散シート51と巻枠胴部21との間に配設されている。熱絶縁層60は、超電導コイル30の最外層を覆うように配設されている。   The first heat diffusion sheet 51 is disposed between the superconducting coil 30 and the winding body part 21 so as to contact the innermost layer of the superconducting coil 30. The second heat diffusion sheet 52 is disposed between the superconducting coil 30 and the reel part 22 so as to contact the axial end surface of the superconducting coil 30. The heater 40 is disposed between the first heat diffusion sheet 51 and the reel body 21. The thermal insulating layer 60 is disposed so as to cover the outermost layer of the superconducting coil 30.

なお、超電導コイル30が細長い形状の場合(「超電導コイル30の軸方向長さ」が「超電導コイル30の径方向の厚さ」よりも十分に大きい場合)、第2熱拡散シート52は配設されなくてもよい。逆に、超電導コイル30が平たい形状の場合(「超電導コイル30の軸方向長さ」が「超電導コイル30の径方向の厚さ」よりも十分に小さい場合)、第1熱拡散シート51は配設されなくてもよい。超電導コイル30の形状は、永久電流スイッチが設置される位置・空間により適宜設計される事項である。   When the superconducting coil 30 has an elongated shape (when “the axial length of the superconducting coil 30” is sufficiently larger than “the thickness in the radial direction of the superconducting coil 30”), the second thermal diffusion sheet 52 is disposed. It does not have to be done. Conversely, when the superconducting coil 30 is flat (when the “axial length of the superconducting coil 30” is sufficiently smaller than the “diameter thickness of the superconducting coil 30”), the first heat diffusion sheet 51 is disposed. It may not be provided. The shape of the superconducting coil 30 is a matter that is appropriately designed depending on the position and space where the permanent current switch is installed.

図2は、本発明に係る永久電流スイッチの他の一例を示す縦断面模式図である。図2に示したように、永久電流スイッチ11は、巻枠20(巻枠胴部21、巻枠鍔部22)と、巻枠20に巻回された超電導線材からなる超電導コイル30と、超電導線材の温度を制御するヒータ40と、熱拡散シート50(図2では、第1熱拡散シート51、第3熱拡散シート53)と、熱絶縁層60とを具備している。   FIG. 2 is a schematic longitudinal sectional view showing another example of the permanent current switch according to the present invention. As shown in FIG. 2, the permanent current switch 11 includes a winding frame 20 (winding frame body portion 21 and winding frame flange portion 22), a superconducting coil 30 made of a superconducting wire wound around the winding frame 20, and a superconducting switch. A heater 40 for controlling the temperature of the wire, a thermal diffusion sheet 50 (in FIG. 2, a first thermal diffusion sheet 51 and a third thermal diffusion sheet 53), and a thermal insulating layer 60 are provided.

第3熱拡散シート53は、超電導コイル30の最外層と当接するように、超電導コイル30の外周に配設されている。ヒータ40は、第3熱拡散シート53の外周に配設されている。   The third heat diffusion sheet 53 is disposed on the outer periphery of the superconducting coil 30 so as to be in contact with the outermost layer of the superconducting coil 30. The heater 40 is disposed on the outer periphery of the third heat diffusion sheet 53.

図3は、本発明に係る永久電流スイッチの更に他の一例を示す縦断面模式図である。図3に示したように、永久電流スイッチ12は、巻枠20(巻枠胴部21、巻枠鍔部22)と、巻枠20に巻回された超電導線材からなる超電導コイル30(図3では、第1超電導サブコイル31、第2超電導サブコイル32)と、超電導線材の温度を制御するヒータ40と、熱拡散シート50(図3では、第1熱拡散シート51、第4熱拡散シート54)と、熱絶縁層60とを具備している。   FIG. 3 is a schematic longitudinal sectional view showing still another example of the permanent current switch according to the present invention. As shown in FIG. 3, the permanent current switch 12 includes a superconducting coil 30 (FIG. 3) made of a superconducting wire wound around the reel 20 (the reel body 21 and the reel frame 22) and the reel 20. Then, the first superconducting subcoil 31 and the second superconducting subcoil 32), the heater 40 for controlling the temperature of the superconducting wire, and the thermal diffusion sheet 50 (in FIG. 3, the first thermal diffusion sheet 51 and the fourth thermal diffusion sheet 54). And a heat insulating layer 60.

永久電流スイッチ12では、超電導コイル30が第1超電導サブコイル31と第2超電導サブコイル32との積層構造を有している。第4熱拡散シート54は、第1超電導サブコイル31および第2超電導サブコイル32のそれぞれと当接するように、第1超電導サブコイル31と第2超電導サブコイル32との間に配設されている。   In the permanent current switch 12, the superconducting coil 30 has a laminated structure of a first superconducting subcoil 31 and a second superconducting subcoil 32. The fourth thermal diffusion sheet 54 is disposed between the first superconducting subcoil 31 and the second superconducting subcoil 32 so as to come into contact with each of the first superconducting subcoil 31 and the second superconducting subcoil 32.

なお、永久電流スイッチ10〜12において、少なくとも、巻枠20と超電導コイル30とヒータ40と熱拡散シート50とは、樹脂(例えば、エポキシ樹脂)の真空加圧含浸により一体化されていることが好ましい。   In the permanent current switches 10 to 12, at least the winding frame 20, the superconducting coil 30, the heater 40, and the thermal diffusion sheet 50 may be integrated by vacuum pressure impregnation of resin (for example, epoxy resin). preferable.

以下、本発明に係る永久電流スイッチの各構成について、より詳細に説明する。   Hereinafter, each configuration of the permanent current switch according to the present invention will be described in more detail.

(巻枠)
巻枠20(巻枠胴部21、巻枠鍔部22)の材料に特段の限定はなく、従前のものを利用できる。例えば、ガラス繊維強化プラスチック(GFRP)を好ましく用いることができる。また、巻枠20は、円柱材または厚肉パイプ材から一体物として削り出し加工により作製してもよいし、別体で用意した巻枠胴部21と巻枠鍔部22とを組み合わせて一体化してもよい。
(Reel)
There is no particular limitation on the material of the reel 20 (the reel body 21 and the reel flange 22), and conventional materials can be used. For example, glass fiber reinforced plastic (GFRP) can be preferably used. Further, the reel 20 may be manufactured by machining a cylindrical material or a thick-walled pipe material as an integral part, or a reel frame body 21 and a reel flange portion 22 prepared separately are integrated. May be used.

(超電導コイル・超電導線材)
超電導コイル30の構成に特段の限定はなく、従前のPCS用超電導コイル(例えば、超電導線材が無誘導巻きされたソレノイドコイル)を利用できる。また、図3に示したように、複数の超電導サブコイルの積層から構成されていてもよい。なお、超電導コイル30において、超電導線材のコイル軸方向の並びを「ターン」と称し、超電導線材のコイル径方向の並びを「層」と称する。
(Superconducting coil / superconducting wire)
The configuration of the superconducting coil 30 is not particularly limited, and a conventional PCS superconducting coil (for example, a solenoid coil in which a superconducting wire is wound non-inductively) can be used. Moreover, as shown in FIG. 3, you may be comprised from the lamination | stacking of several superconducting subcoil. In the superconducting coil 30, the arrangement of the superconducting wires in the coil axial direction is referred to as “turn”, and the arrangement of the superconducting wires in the coil radial direction is referred to as “layer”.

また、超電導コイル30を構成する超電導線材にも特段の限定はなく、従前のPCS用超電導線材を利用できる。一例としては、電気抵抗率が高い金属母材(例えば、銅−ニッケル合金)に複数本の超電導フィラメント(例えば、ニオブ−チタン合金超電導体)が埋め込まれた超電導線材を好ましく用いることができる。当該超電導線材は、その表面に電気絶縁層(例えば、ホルマール(PVF)被覆)を有することが好ましく、超電導線材を密巻きしたとしても超電導コイル30内で隣接するターンの間および隣接する層の間で短絡しないようになっている。   Further, the superconducting wire constituting the superconducting coil 30 is not particularly limited, and a conventional PCS superconducting wire can be used. As an example, a superconducting wire in which a plurality of superconducting filaments (for example, a niobium-titanium alloy superconductor) are embedded in a metal base material (for example, a copper-nickel alloy) having a high electrical resistivity can be preferably used. The superconducting wire preferably has an electrically insulating layer (for example, formal (PVF) coating) on its surface. Even if the superconducting wire is tightly wound, it is between adjacent turns and between adjacent layers in the superconducting coil 30. So that it is not short-circuited.

(ヒータ)
ヒータ40の材料に特段の限定はなく、従前のもの(例えば、銅−マンガン−ニッケル合金)を利用できる。図1、図3に示したように、ヒータ40を超電導コイル30と巻枠20との間に配設する場合には、超電導コイル30の巻線が乱れないように、ヒータ40は巻枠胴部21の全周・全長に亘って形成されることが好ましい。一方、図2に示したように、ヒータ40を超電導コイル30の外周に配設する場合には、ヒータ40を超電導コイル30の全周に亘って形成しなくてもよい。
(heater)
The material of the heater 40 is not particularly limited, and a conventional material (for example, copper-manganese-nickel alloy) can be used. As shown in FIGS. 1 and 3, when the heater 40 is disposed between the superconducting coil 30 and the winding frame 20, the heater 40 is arranged so that the winding of the superconducting coil 30 is not disturbed. It is preferably formed over the entire circumference and length of the portion 21. On the other hand, as shown in FIG. 2, when the heater 40 is disposed on the outer periphery of the superconducting coil 30, the heater 40 may not be formed over the entire periphery of the superconducting coil 30.

(熱断熱層)
熱絶縁層60の材料に特段の限定はなく、従前のもの(例えば、ガラスクロスを巻き回した後に樹脂で固める)を利用できる。本発明の永久電流スイッチにおいて、熱絶縁層60は、必須の構成ではないので形成されなくてもよいが、スイッチオフ時の冷媒(例えば、液体ヘリウム)の過剰消費(過剰蒸発)を抑制するため、形成されることが好ましい。
(Thermal insulation layer)
The material of the heat insulating layer 60 is not particularly limited, and a conventional material (for example, a glass cloth is wound and then hardened with a resin) can be used. In the permanent current switch of the present invention, the heat insulating layer 60 may not be formed because it is not an essential component. However, in order to suppress excessive consumption (excess evaporation) of the refrigerant (for example, liquid helium) when the switch is turned off. Is preferably formed.

(熱拡散シート)
熱拡散シート50(第1熱拡散シート51、第2熱拡散シート52、第3熱拡散シート53、第4熱拡散シート54)は、所定の回路形状を有する熱良導体層が樹脂シートの少なくとも一方の表面上に積層形成されたものであり、該熱良導体層が超電導コイル30の超電導線材と当接するように、配設されている。熱良導体層は、PCS用超電導線材を構成する金属母材よりも高い熱伝導率を有することが好ましく、例えば、銅やアルミニウムを好適に用いることができる。また、熱良導体層は、5μm以上50μm以下の膜厚を有することが好ましい。
(Heat diffusion sheet)
The thermal diffusion sheet 50 (the first thermal diffusion sheet 51, the second thermal diffusion sheet 52, the third thermal diffusion sheet 53, the fourth thermal diffusion sheet 54) has a heat good conductor layer having a predetermined circuit shape as at least one of the resin sheets. The heat good conductor layer is disposed so as to come into contact with the superconducting wire of the superconducting coil 30. The good thermal conductor layer preferably has a higher thermal conductivity than the metal base material constituting the superconducting wire for PCS, and for example, copper or aluminum can be suitably used. The heat good conductor layer preferably has a thickness of 5 μm or more and 50 μm or less.

熱拡散シート50(特に、第1熱拡散シート51、第3熱拡散シート53、および第4熱拡散シート54)は、超電導コイル30と巻枠胴部21との間、超電導コイル30の外周、および第1超電導サブコイル31と第2超電導サブコイル32との間に巻き付けるように配設されることから、可撓性を有していることが好ましい。そのため、それら熱拡散シートを構成する樹脂シートは、可撓性と耐寒性とを有していることが好ましく、例えば、ポリイミドを好適に用いることができる。また、熱拡散シート(樹脂シート)は、巻枠胴部21の長さ(超電導コイル30の軸方向長さ)と同じ幅を有する幅広シートであってもよいし、巻枠胴部21の長さよりも短い(細い)リボン状シートであってもよい。   The thermal diffusion sheet 50 (in particular, the first thermal diffusion sheet 51, the third thermal diffusion sheet 53, and the fourth thermal diffusion sheet 54) is provided between the superconducting coil 30 and the winding frame body 21, the outer periphery of the superconducting coil 30, Since the first superconducting subcoil 31 and the second superconducting subcoil 32 are disposed so as to be wound around, it is preferable to have flexibility. Therefore, it is preferable that the resin sheet which comprises these thermal diffusion sheets has flexibility and cold resistance, for example, can use a polyimide suitably. Further, the heat diffusion sheet (resin sheet) may be a wide sheet having the same width as the length of the winding drum body 21 (the axial length of the superconducting coil 30), or the length of the winding drum drum 21. It may be a ribbon sheet that is shorter (thin) than that.

前述したように、従来技術において熱拡散性を高めるために付与した熱拡散層で生じる渦電流損失の影響は非常に大きいことから、永久電流スイッチのクエンチ耐性を高めるためには、熱拡散層に生じる渦電流のループをできるだけ小さく分割することが望ましい。   As described above, since the influence of the eddy current loss generated in the thermal diffusion layer applied to increase the thermal diffusibility in the prior art is very large, in order to increase the quench resistance of the permanent current switch, It is desirable to divide the resulting eddy current loop as small as possible.

図4A〜図4Dは、本発明の熱拡散シートにおける熱良導体層の回路形状の例を示す平面模式図である。図4Aは、樹脂シート55上にストライプ形状の熱良導体層56が形成された例(熱拡散シート501)である。図4Bは、樹脂シート55上にモザイク形状の熱良導体層57が形成された例(熱拡散シート502)である。図4Cは、樹脂シート55上にミアンダ形状の熱良導体層58が形成された例(熱拡散シート503)である。図4Dは、第2熱拡散シート52の一例として示したものであり、樹脂シート55上にラジアル形状の熱良導体層59が形成された例(熱拡散シート504)である。このように熱良導体層の回路形状を細くおよび/または小さく形成することで、熱良導体層に生じる渦電流のループを小さく分割することができる。   4A to 4D are schematic plan views illustrating examples of the circuit shape of the good thermal conductor layer in the thermal diffusion sheet of the present invention. FIG. 4A shows an example (thermal diffusion sheet 501) in which a stripe-shaped heat good conductor layer 56 is formed on a resin sheet 55. FIG. FIG. 4B shows an example (thermal diffusion sheet 502) in which a mosaic-shaped thermal good conductor layer 57 is formed on a resin sheet 55. FIG. 4C shows an example (thermal diffusion sheet 503) in which a meander-shaped thermal good conductor layer 58 is formed on a resin sheet 55. FIG. 4D shows an example of the second heat diffusion sheet 52, which is an example (thermal diffusion sheet 504) in which a radial good thermal conductor layer 59 is formed on a resin sheet 55. Thus, by forming the circuit shape of the good heat conductor layer thin and / or small, the loop of eddy current generated in the good heat conductor layer can be divided into small parts.

なお、熱良導体層の回路形状は、上記に限定されるものではなく、永久電流スイッチに掛かる磁場変動の大きさや方向、所望する熱拡散の方向などを勘案して、熱良導体層の回路の幅・長さを設計すればよい。また、図4A〜図4Dの回路形状を組み合わせたような形状でもよい。   The circuit shape of the good heat conductor layer is not limited to the above, and the width of the good heat conductor layer circuit in consideration of the magnitude and direction of the magnetic field fluctuation applied to the permanent current switch, the desired heat diffusion direction, etc.・ Design the length. Moreover, the shape which combined the circuit shape of FIG. 4A-FIG. 4D may be sufficient.

第1熱拡散シート51、第3熱拡散シート53、および第4熱拡散シート54において、熱良導体層の回路形状は、当接する超電導コイル30の超電導線材で隣接するターン同士を橋渡しするように形成されていることが好ましい。また、第2熱拡散シート52において、熱良導体層の回路形状は、当接する超電導コイル30の軸方向端面で1層置きに隣り合う超電導線材同士を橋渡しするように形成されていることが好ましい。超電導線材の巻き方向(超電導線材の長手方向)と異なる方向に熱拡散させることで、局所的に発生した熱をより広く薄く分散することができる。   In the first heat diffusion sheet 51, the third heat diffusion sheet 53, and the fourth heat diffusion sheet 54, the circuit shape of the heat good conductor layer is formed so as to bridge adjacent turns with the superconducting wire of the superconducting coil 30 that abuts. It is preferable that In the second heat diffusion sheet 52, the circuit shape of the heat good conductor layer is preferably formed so as to bridge the superconducting wires adjacent to each other on the axial end surface of the superconducting coil 30 that abuts. By thermally diffusing in a direction different from the winding direction of the superconducting wire (longitudinal direction of the superconducting wire), locally generated heat can be dispersed more widely and thinly.

加えて、熱良導体層が樹脂シート55の両表面上に形成されていることは好ましい。それにより、熱拡散性を更に向上させることができる。樹脂シート55の両表面上に熱良導体層を有する熱拡散シートを超電導コイル30とヒータ40との間に配設すると、ヒータ40からの熱をより均等にかつより短時間で超電導コイル30へ伝熱することができるので、永久電流スイッチのスイッチング速度が向上するという副次的な効果もある。なお、樹脂シート55の両表面上に熱良導体層を形成する場合、それぞれの熱良導体層の回路形状は、同一であってもよいし、異なっていてもよい。   In addition, it is preferable that the good thermal conductor layers are formed on both surfaces of the resin sheet 55. Thereby, thermal diffusibility can further be improved. If a heat diffusion sheet having a good thermal conductor layer on both surfaces of the resin sheet 55 is disposed between the superconducting coil 30 and the heater 40, the heat from the heater 40 is transmitted to the superconducting coil 30 more evenly and in a shorter time. Since it can be heated, there is also a secondary effect that the switching speed of the permanent current switch is improved. In addition, when forming a heat good conductor layer on both surfaces of the resin sheet 55, the circuit shape of each heat good conductor layer may be the same, and may differ.

上記のような熱拡散シート50としては、例えば、可撓性樹脂シートを基材とする銅張積層板に対してエッチングを施して所望の回路形状を形成したもの(いわゆる、フレキシブルプリント配線板)を好適に利用することができる。言い換えると、所望の回路形状を形成したフレキシブルプリント配線板を利用することにより、熱拡散シート50を低コストで用意することができると共に、永久電流スイッチ内に熱拡散シート50を作業性よく配設することができる。   As the thermal diffusion sheet 50 as described above, for example, a copper-clad laminate having a flexible resin sheet as a base material is etched to form a desired circuit shape (so-called flexible printed wiring board). Can be suitably used. In other words, by using a flexible printed wiring board with a desired circuit shape, the thermal diffusion sheet 50 can be prepared at low cost, and the thermal diffusion sheet 50 is disposed in the permanent current switch with good workability. can do.

なお、第2熱拡散シート52は、超電導コイル30の軸方向端面と巻枠鍔部22との間に配設されることから、可撓性を必ずしも必要としない。そこで、永久電流スイッチの構成部品数低減の観点および永久電流スイッチの組立作業性の観点から、ガラス繊維強化プラスチック基板の一方の表面上に所望の回路形状を直接形成したもの(いわゆる、リジッドプリント配線板)を利用して、巻枠鍔部22と第2熱拡散シート52とを一体化してもよい。   Note that the second heat diffusion sheet 52 is disposed between the axial end face of the superconducting coil 30 and the reel part 22 and therefore does not necessarily require flexibility. Therefore, from the viewpoint of reducing the number of components of the permanent current switch and the assembly workability of the permanent current switch, a desired circuit shape is directly formed on one surface of a glass fiber reinforced plastic substrate (so-called rigid printed wiring) The reel part 22 and the second heat diffusion sheet 52 may be integrated using a plate.

次に、本発明に係る永久電流スイッチが、従来技術よりもクエンチ耐性を向上できる理由について説明する。   Next, the reason why the permanent current switch according to the present invention can improve the quench resistance as compared with the prior art will be described.

図5は、本発明に係る永久電流スイッチの一例の拡大断面模式図であり、図2に示した永久電流スイッチ11の第1熱拡散シート51の近傍を示したものである。第1熱拡散シート51としては、図4Bに示した熱拡散シート502を用いている。   FIG. 5 is an enlarged schematic sectional view of an example of the permanent current switch according to the present invention, and shows the vicinity of the first heat diffusion sheet 51 of the permanent current switch 11 shown in FIG. As the first heat diffusion sheet 51, the heat diffusion sheet 502 shown in FIG. 4B is used.

図5に示したように、第1熱拡散シート51(熱拡散シート502)は、樹脂シート55の一方の表面上に熱良導体層57が積層形成されており、熱良導体層57が超電導コイル30の最内層の超電導線材と当接するように、超電導コイル30と巻枠胴部21との間に配設されている。PCS用超電導線材は、その表面に電気絶縁層を有している。巻枠20と超電導コイル30と第1熱拡散シート51とは、含浸樹脂により一体化されている。   As shown in FIG. 5, in the first heat diffusion sheet 51 (heat diffusion sheet 502), a heat good conductor layer 57 is laminated on one surface of the resin sheet 55, and the heat good conductor layer 57 is formed in the superconducting coil 30. The superconducting coil 30 is disposed between the superconducting coil 30 and the winding body 21 so as to contact the innermost superconducting wire. The superconducting wire for PCS has an electrically insulating layer on its surface. The winding frame 20, the superconducting coil 30, and the first heat diffusion sheet 51 are integrated with an impregnating resin.

前述したように、クエンチの発生要因となる望まない発熱(例えば、含浸樹脂のクラック発生や剥離による発熱)は、超電導コイルと他の構成物との界面領域で起こる傾向にある。図5では、第1熱拡散シート51と巻枠胴部21との界面領域で発熱した場合を示した。発生した熱は、巻枠胴部21中および熱拡散シート502の樹脂シート55中を拡散し、その一部が熱拡散シート502の熱良導体層57に到達する。熱良導体層57の熱伝導率は十分高いことから、熱良導体層57に到達した熱は熱良導体層57内を素早く伝搬・拡散し、薄く広まった熱が隣接する複数ターンのPCS用超電導線材内に電気絶縁層を介して侵入する。第1熱拡散シート51(熱拡散シート502)が配設されていない場合に比して、熱侵入するPCS用超電導線材の体積が増加することにより、各ターンのPCS用超電導線材の温度上昇が抑制される。その結果、永久電流スイッチのクエンチ耐性が向上する。   As described above, undesired heat generation (for example, generation of cracks or peeling of the impregnated resin) that causes quenching tends to occur in the interface region between the superconducting coil and other components. FIG. 5 shows the case where heat is generated in the interface region between the first heat diffusion sheet 51 and the winding drum body 21. The generated heat diffuses in the winding drum body 21 and the resin sheet 55 of the thermal diffusion sheet 502, and part of the heat reaches the good thermal conductor layer 57 of the thermal diffusion sheet 502. Since the thermal conductivity of the good thermal conductor layer 57 is sufficiently high, the heat that has reached the good thermal conductor layer 57 quickly propagates and diffuses in the good thermal conductor layer 57, and the thin and widespread heat in the adjacent multi-turn PCS superconducting wire Penetrates through the electrical insulation layer. Compared to the case where the first thermal diffusion sheet 51 (thermal diffusion sheet 502) is not disposed, the volume of the PCS superconducting wire that intrudes heat increases, so that the temperature of the PCS superconducting wire at each turn increases. It is suppressed. As a result, the quench resistance of the permanent current switch is improved.

次に、熱拡散シートの熱良導体層の膜厚について、説明する。   Next, the film thickness of the good thermal conductor layer of the thermal diffusion sheet will be described.

熱良導体層は、厚さが薄くなるほど熱抵抗が増大して熱拡散性が小さくなり、厚さが厚くなるほど熱拡散性は向上するが、渦電流損失が増大して熱擾乱が大きくなる。そこで、熱良導体層の最適な膜厚を見積もるべく、超電導線材の金属母材(Cu-Ni)と電気絶縁層(PVF)と熱拡散シートの熱良導体層(Cu)との仮想的な3層構造において、超電導線材の金属母材の温度と発熱点からの距離との関係を差分法により計算した。   As the thickness of the thermal good conductor layer decreases, the thermal resistance increases and the thermal diffusibility decreases. As the thickness increases, the thermal diffusibility increases, but the eddy current loss increases and the thermal disturbance increases. Therefore, in order to estimate the optimum film thickness of the good thermal conductor layer, there are three virtual layers of the superconducting wire metal base material (Cu-Ni), electrical insulation layer (PVF), and thermal diffusion sheet thermal good conductor layer (Cu). In the structure, the relationship between the temperature of the metal base material of the superconducting wire and the distance from the heating point was calculated by the difference method.

境界条件として、金属母材の厚さは0.4 mmとし、電気絶縁層の厚さは35μmとし、熱良導体層の厚さは0,0.1,1,2,5,10,20,50,100μmとした。「熱良導体層の厚さ=0μm」は、熱良導体層が形成されていない場合を意味する。金属母材、電気絶縁層および熱良導体層の熱伝導率は、データベース(超伝導・低温工学ハンドブック、社団法人低温工学協会編、株式会社オーム社)より、それぞれ1,0.1,200 W/(m K)とした。系の初期温度は4.2 Kとし、熱良導体層の外側に発熱点(温度20 K)を接触させた。なお、比熱の温度変化についても考慮した。計算結果を図6に示す。   As the boundary conditions, the thickness of the metal base material is 0.4 mm, the thickness of the electrical insulation layer is 35 μm, and the thickness of the thermal conductor layer is 0, 0.1, 1, 2, 5, 10, 20, 50, 100 μm. did. “Thickness of good thermal conductor layer = 0 μm” means a case where no good thermal conductor layer is formed. The thermal conductivities of the metal matrix, electrical insulation layer, and good thermal conductor layer are 1,0.1 and 200 W / (m K). The initial temperature of the system was 4.2 K, and the exothermic point (temperature 20 K) was in contact with the outside of the good thermal conductor layer. The temperature change of specific heat was also taken into consideration. The calculation results are shown in FIG.

図6は、金属母材と電気絶縁層と熱良導体層との3層構造における金属母材の温度と発熱点からの距離との関係を示すグラフである。図6に示したように、熱良導体層の厚さが0.1μmの場合、熱良導体層による熱拡散の効果がほとんど無く(熱良導体層の厚さ=0μmの場合とほとんど同じであり)、発熱点直上の金属母材の温度が7 K超まで上昇した。この温度ではNb-Tiの臨界温度との温度マージンがほとんど無いことから、クエンチが発生すると考えられる。熱良導体層の厚さを増加していくと、金属母材の最高温度が下がっていくことが分かる。   FIG. 6 is a graph showing the relationship between the temperature of the metal base material and the distance from the heating point in a three-layer structure of the metal base material, the electrical insulating layer, and the good thermal conductor layer. As shown in FIG. 6, when the thickness of the heat good conductor layer is 0.1 μm, there is almost no effect of heat diffusion by the heat good conductor layer (this is almost the same as the case of the heat good conductor layer = 0 μm), and heat generation The temperature of the metal base material just above the point rose to over 7 K. At this temperature, there is almost no temperature margin with the critical temperature of Nb-Ti, so quenching is considered to occur. It can be seen that the maximum temperature of the metal base material decreases as the thickness of the good thermal conductor layer increases.

ここで、超電導線材の熱安定性の観点から、熱擾乱に対する温度上昇は1 K以内(すなわち、5.2 K以下)にすることが望まれる。当該基準で考えると、熱良導体層の厚さは5μm以上が好ましく、10μm以上がより好ましい。一方、熱良導体層の厚さが50,100μmの場合では、いずれも温度上昇がほとんどないことから、50μmより厚くすると、熱拡散性の向上効果よりも材料コストと渦電流損失とが増大する影響が大きくなる。よって、熱良導体層の厚さは、50μm以下が好ましく、20μm以下がより好ましい。   Here, from the viewpoint of the thermal stability of the superconducting wire, it is desired that the temperature rise with respect to the thermal disturbance is within 1 K (that is, 5.2 K or less). In consideration of the standard, the thickness of the good thermal conductor layer is preferably 5 μm or more, and more preferably 10 μm or more. On the other hand, when the thickness of the good thermal conductor layer is 50 or 100 μm, there is almost no increase in temperature. Becomes larger. Therefore, the thickness of the heat good conductor layer is preferably 50 μm or less, and more preferably 20 μm or less.

なお、本計算によると、熱拡散長は10 mm程度であり、該熱拡散に対して主に作用した長さは3 mm程度であることが判った。このことから、熱良導体層は、対称性を考慮して6 mm以上20 mm以下の連続した長さを有するように構成されることが好ましいと言える。   According to this calculation, it was found that the thermal diffusion length was about 10 mm, and the length mainly acting on the thermal diffusion was about 3 mm. From this, it can be said that the good thermal conductor layer is preferably configured to have a continuous length of 6 mm or more and 20 mm or less in consideration of symmetry.

熱拡散シート50(特に、第1熱拡散シート51、第2熱拡散シート52、および第3熱拡散シート53)において、樹脂シート55の超電導コイル30に当接する側の表面上に所定の回路形状の熱良導体層が積層形成され、樹脂シート55の反対側の表面上にヒータ回路層が積層形成されることは好ましい。当該ヒータ回路層を永久電流スイッチのヒータ30として活用することで、従前のヒータが不要になり、永久電流スイッチの小型化が可能になる。   In the heat diffusion sheet 50 (in particular, the first heat diffusion sheet 51, the second heat diffusion sheet 52, and the third heat diffusion sheet 53), a predetermined circuit shape is formed on the surface of the resin sheet 55 on the side in contact with the superconducting coil 30. It is preferable that the heat good conductor layer is laminated and the heater circuit layer is laminated on the opposite surface of the resin sheet 55. By utilizing the heater circuit layer as the heater 30 of the permanent current switch, the conventional heater is not necessary, and the permanent current switch can be downsized.

ヒータ回路層の回路形状に特段の限定はないが、無誘導となる回路形状が好ましい。また、ヒータ回路層の材料にも特段の限定はなく、例えば、銅や銅−マンガン−ニッケル合金を用いて、所望の抵抗値が得られるように回路寸法(膜厚、幅、長さ)を設計すればよい。   There is no particular limitation on the circuit shape of the heater circuit layer, but a non-inductive circuit shape is preferable. Also, the heater circuit layer material is not particularly limited. For example, using copper or copper-manganese-nickel alloy, the circuit dimensions (film thickness, width, length) are set so that a desired resistance value can be obtained. Just design.

前述したように、永久電流スイッチは、樹脂(例えば、エポキシ樹脂)の真空加圧含浸により一体化されていることが好ましい。このとき、含浸樹脂中に気泡が残留すると、該気泡が含浸樹脂のクラックの起点になり易いので、気泡が残留しないようにする必要がある。   As described above, the permanent current switch is preferably integrated by vacuum pressure impregnation with resin (for example, epoxy resin). At this time, if bubbles remain in the impregnated resin, the bubbles are likely to become a starting point of cracks in the impregnated resin, so it is necessary to prevent the bubbles from remaining.

図7は、本発明に係る永久電流スイッチの製造過程の一例を示す斜視模式図であり、図2に示した永久電流スイッチ11において、超電導コイル30の外周に第3熱拡散シートを巻き付ける様子を示したものである。図7に示したように、本発明の熱拡散シート50’は、空気抜き用の穴70が設けられている。これにより、樹脂含浸を行う際に含浸樹脂中に気泡が残らず、気泡に起因する含浸樹脂のクラック発生を防止することができる。   FIG. 7 is a schematic perspective view showing an example of the manufacturing process of the permanent current switch according to the present invention. In the permanent current switch 11 shown in FIG. 2, a state in which the third heat diffusion sheet is wound around the outer periphery of the superconducting coil 30. It is shown. As shown in FIG. 7, the heat diffusion sheet 50 'of the present invention is provided with a hole 70 for venting air. Thereby, when resin impregnation is performed, no bubbles remain in the impregnated resin, and cracking of the impregnated resin due to the bubbles can be prevented.

以下、実施例および比較例により、本発明を具体的に説明する。なお、本発明はこの実施例に限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to Examples and Comparative Examples. In addition, this invention is not limited to this Example.

(永久電流スイッチの作製)
本発明の実施例として図1に示す永久電流スイッチ(ただし、第2熱拡散シート52は配設せず)を作製し、比較例として熱拡散シートを具備しない永久電流スイッチと、熱良導体層に回路構造を形成していない熱拡散シートを具備する永久電流スイッチとを作製した。
(Production of permanent current switch)
As an example of the present invention, the permanent current switch shown in FIG. 1 (without the second thermal diffusion sheet 52) is manufactured, and as a comparative example, a permanent current switch without a thermal diffusion sheet and a heat good conductor layer A permanent current switch having a heat diffusion sheet not forming a circuit structure was produced.

巻枠20としてGFRP製の巻枠を用意し、PCS用超電導線材として表面がPVF被覆されたNb-Ti超電導線材(金属母材はCu-Ni合金)を用意し、ヒータ40としてCu-Mn-Ni合金線を用意し、第1熱拡散シート51としてポリイミドシートの一方の表面上に厚さ20μmのCu層回路が積層形成されたフレキシブルプリント配線板を用意し、熱絶縁層60としてガラスクロスを用意した。第1熱拡散シート51のCu層回路は、図4Bに示したようなモザイク形状(6 mm角、0.5 mm間隔)の回路とした。   A GFRP reel is prepared as the reel 20, Nb-Ti superconducting wire coated with PVF is used as the superconducting wire for PCS (the metal base material is Cu-Ni alloy), and Cu-Mn- is used as the heater 40 Prepare Ni alloy wire, prepare flexible printed circuit board with 20μm thick Cu layer circuit on one surface of polyimide sheet as first heat diffusion sheet 51, and use glass cloth as thermal insulation layer 60 Prepared. The Cu layer circuit of the first heat diffusion sheet 51 was a circuit having a mosaic shape (6 mm square, 0.5 mm interval) as shown in FIG. 4B.

始めに、巻枠20の巻枠胴部21上にCu-Mn-Ni合金線を巻き回してヒータ40を配設した。次に、ヒータ40の上に、熱拡散シートのCu層回路が外側を向くように巻き回して第1熱拡散シート51を配設した。次に、熱拡散シートのCu層回路上に、PCS用超電導線材を無誘導巻きして超電導コイル30を形成した。次に、超電導コイル30の最外層を覆うようにガラスクロスを6層巻き重ねて熱絶縁層60を形成した。最後に、エポキシ樹脂の真空加圧含浸により全体を一体化させて実施例の永久電流スイッチを作製した。   First, a heater 40 was disposed by winding a Cu—Mn—Ni alloy wire on the reel body 21 of the reel 20. Next, the first heat diffusion sheet 51 was disposed on the heater 40 so that the Cu layer circuit of the heat diffusion sheet faces outward. Next, the superconducting coil 30 was formed by non-inductively winding a superconducting wire for PCS on the Cu layer circuit of the heat diffusion sheet. Next, six layers of glass cloth were wound to cover the outermost layer of the superconducting coil 30 to form a heat insulating layer 60. Finally, the whole was integrated by vacuum pressure impregnation of an epoxy resin to produce the permanent current switch of the example.

第1熱拡散シート51を配設しないこと以外は実施例と同様にして、比較例1の永久電流スイッチを作製した。   A permanent current switch of Comparative Example 1 was produced in the same manner as in Example except that the first heat diffusion sheet 51 was not provided.

熱拡散シートとして回路構造を形成していない銅張積層板(ポリイミドシートの一方の表面の全面に厚さ20μmのCu層が積層形成されたもの)を用いたこと以外は実施例と同様にして、比較例2の永久電流スイッチを作製した。   Except for using a copper-clad laminate (with a 20 μm thick Cu layer laminated on the entire surface of one surface of the polyimide sheet) as a thermal diffusion sheet, without using a circuit structure. A permanent current switch of Comparative Example 2 was produced.

(クエンチ耐性評価)
上記で作製した永久電流スイッチのクエンチ耐性を次のようにして評価した。永久電流スイッチを治具に固定し、液体ヘリウムを満たしたクライオスタット内に設置した。測定する永久電流スイッチは、印加磁場が超電導コイル30の軸方向に対して直交するように配置した。測定する永久電流スイッチに対して1.5 Tの磁場を印加し、超電導コイル30の電流−電圧特性を4端子法により測定した。超電導コイル30の電圧が急激に発生した通電電流値をクエンチ電流とした。ひとつの永久電流スイッチに対し10回以上の通電試験を行い、最小クエンチ電流値を評価した。なお、PCS用超電導線材単体(コイル状に巻いていない直線状の短尺試料)のクエンチ電流を別途測定した。
(Quench resistance evaluation)
The quench resistance of the permanent current switch produced above was evaluated as follows. The permanent current switch was fixed to a jig and installed in a cryostat filled with liquid helium. The permanent current switch to be measured was arranged so that the applied magnetic field was orthogonal to the axial direction of the superconducting coil 30. A 1.5 T magnetic field was applied to the permanent current switch to be measured, and the current-voltage characteristics of the superconducting coil 30 were measured by the four-terminal method. The energization current value at which the voltage of the superconducting coil 30 suddenly occurred was defined as a quench current. An energization test was performed 10 times or more on one permanent current switch, and the minimum quench current value was evaluated. In addition, the quench current of the superconducting wire for PCS alone (a linear short sample not wound in a coil shape) was separately measured.

測定の結果、熱拡散シートを設けないで作製した比較例1の永久電流スイッチの最小クエンチ電流の値は、PCS用超電導線材単体のクエンチ電流200 Aに対して約30%(約60 A)であった。また、熱拡散シートとして回路構造を形成していない銅張積層板を用いた比較例2の永久電流スイッチの最小クエンチ電流の値は、約43%(約85 A)であった。これらに対し、第1熱拡散シート51を配設した実施例の永久電流スイッチの最小クエンチ電流の値は、約120 Aであり、比較例1の約2倍、比較例2の約1.4倍に改善された。   As a result of the measurement, the value of the minimum quench current of the permanent current switch of Comparative Example 1 manufactured without providing the thermal diffusion sheet is about 30% (about 60 A) with respect to the quench current 200 A of the PCS superconducting wire alone. there were. The value of the minimum quench current of the permanent current switch of Comparative Example 2 using a copper clad laminate having no circuit structure as the heat diffusion sheet was about 43% (about 85 A). On the other hand, the minimum quench current value of the permanent current switch of the example in which the first thermal diffusion sheet 51 is disposed is about 120 A, which is about twice that of Comparative Example 1 and about 1.4 times that of Comparative Example 2. Improved.

以上説明したように、本発明によれば、従来と同等以上の高いクエンチ耐性を有し、かつ従来よりも低コストの永久電流スイッチを提供できることが実証された。   As described above, according to the present invention, it has been proved that a permanent current switch having high quench resistance equal to or higher than that of the conventional one and having a lower cost than the conventional one can be provided.

なお、上述した実施形態および実施例は、本発明の理解を助けるために具体的に説明したものであり、本発明は、説明した全ての構成を備えることに限定されるものではない。例えば、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。さらに、各実施例の構成の一部について、削除・他の構成に置換・他の構成の追加をすることが可能である。   Note that the above-described embodiments and examples have been specifically described in order to help understanding of the present invention, and the present invention is not limited to having all the configurations described. For example, a part of the configuration of one embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of one embodiment. Further, a part of the configuration of each embodiment can be deleted, replaced with another configuration, or added with another configuration.

10,11,12…永久電流スイッチ、20…巻枠、21…巻枠胴部、22…巻枠鍔部、
30…超電導コイル、31…第1超電導サブコイル、32…第2超電導サブコイル、
40…ヒータ、50,50’…熱拡散シート、
51…第1熱拡散シート、52…第2熱拡散シート、
53…第3熱拡散シート、54…第4熱拡散シート、55…樹脂シート、
56…ストライプ形状の熱良導体層、57…モザイク形状の熱良導体層、
58…ミアンダ形状の熱良導体層、59…ラジアル形状の熱良導体層、
501,502,503,504…熱拡散シート、
60…熱絶縁層、70…空気抜き用の穴。
10, 11, 12 ... permanent current switch, 20 ... reel, 21 ... reel body, 22 ... reel frame,
30 ... Superconducting coil, 31 ... First superconducting subcoil, 32 ... Second superconducting subcoil,
40 ... Heater, 50, 50 '... Heat diffusion sheet,
51 ... 1st heat diffusion sheet, 52 ... 2nd heat diffusion sheet,
53 ... 3rd heat diffusion sheet, 54 ... 4th heat diffusion sheet, 55 ... Resin sheet,
56 ... Striped thermal conductor layer, 57 ... Mosaic thermal conductor layer,
58 ... Meander-shaped thermal conductor layer, 59 ... Radial-shaped thermal conductor layer,
501, 502, 503, 504 ... thermal diffusion sheet,
60 ... Heat insulation layer, 70 ... Hole for venting.

Claims (14)

超電導磁石用の永久電流スイッチであって、
前記永久電流スイッチは、巻枠と、前記巻枠に巻回された超電導線材からなる超電導コイルと、前記超電導線材の温度を制御するヒータと、熱拡散シートとを具備し、
前記熱拡散シートは、所定の回路形状を有する熱良導体層が樹脂シートの少なくとも一方の表面上に積層形成されたものであり、前記熱良導体層が、前記超電導コイルの最内層の前記超電導線材および/または前記超電導コイルの軸方向端面の前記超電導線材と当接するように、前記超電導コイルと前記巻枠との間に配設され、
前記熱良導体層は、前記超電導線材を構成する金属母材よりも高い熱伝導率を有し、かつ5μm以上50μm以下の膜厚を有することを特徴とする永久電流スイッチ。
A permanent current switch for a superconducting magnet,
The permanent current switch comprises a winding frame, a superconducting coil made of a superconducting wire wound around the winding frame, a heater for controlling the temperature of the superconducting wire, and a thermal diffusion sheet,
In the thermal diffusion sheet, a good thermal conductor layer having a predetermined circuit shape is laminated on at least one surface of a resin sheet, and the good thermal conductor layer is the innermost layer of the superconducting coil. / Or disposed between the superconducting coil and the winding frame so as to come into contact with the superconducting wire on the axial end face of the superconducting coil,
The permanent current switch, wherein the good thermal conductor layer has a higher thermal conductivity than a metal base material constituting the superconducting wire and has a film thickness of 5 μm or more and 50 μm or less.
請求項1に記載の永久電流スイッチにおいて、
前記所定の回路形状は、ストライプ状、モザイク状、ミアンダ状およびラジアル状のうちの少なくとも一種の形状に形成されていることを特徴とする永久電流スイッチ。
The permanent current switch according to claim 1,
The permanent current switch is characterized in that the predetermined circuit shape is formed in at least one of a stripe shape, a mosaic shape, a meander shape, and a radial shape.
請求項2に記載の永久電流スイッチにおいて、
前記所定の回路形状は、前記超電導コイルの最内層で隣接する前記超電導線材同士を橋渡しするように、または前記超電導コイルの軸方向端面で1層置きに隣り合う前記超電導線材同士を橋渡しするように形成されていることを特徴とする永久電流スイッチ。
The permanent current switch according to claim 2, wherein
The predetermined circuit shape bridges the superconducting wires adjacent to each other in the innermost layer of the superconducting coil, or bridges the superconducting wires adjacent to each other in the axial end surface of the superconducting coil. A permanent current switch characterized by being formed.
請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の永久電流スイッチにおいて、
前記熱拡散シートは、空気抜き用の穴が設けられていることを特徴とする永久電流スイッチ。
The permanent current switch according to any one of claims 1 to 3,
A permanent current switch, wherein the heat diffusion sheet is provided with a hole for venting air.
請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の永久電流スイッチにおいて、
前記樹脂シートは、可撓性を有することを特徴とする永久電流スイッチ。
The permanent current switch according to any one of claims 1 to 4,
A permanent current switch, wherein the resin sheet has flexibility.
請求項1乃至請求項5のいずれかに記載の永久電流スイッチにおいて、
前記熱良導体層は、銅またはアルミニウムからなることを特徴とする永久電流スイッチ。
The permanent current switch according to any one of claims 1 to 5,
The permanent thermal switch, wherein the good thermal conductor layer is made of copper or aluminum.
請求項1乃至請求項6のいずれかに記載の永久電流スイッチにおいて、
前記熱拡散シートは、前記樹脂シートにおける前記熱良導体層が形成された面と反対側の表面上にヒータ回路層が積層形成されており、
前記ヒータ回路層が前記ヒータであることを特徴とする永久電流スイッチ。
The permanent current switch according to any one of claims 1 to 6,
In the thermal diffusion sheet, a heater circuit layer is laminated on the surface of the resin sheet opposite to the surface on which the thermal conductor layer is formed,
The permanent current switch, wherein the heater circuit layer is the heater.
請求項1乃至請求項7のいずれかに記載の永久電流スイッチにおいて、
前記永久電流スイッチは、第3の熱拡散シートを更に具備し、
前記第3の熱拡散シートは、所定の回路形状を有する熱良導体層が可撓性樹脂シートの少なくとも一方の表面上に積層形成されたものであり、該第3の熱拡散シートの前記熱良導体層が前記超電導コイルの最外層の前記超電導線材と当接するように、前記超電導コイルの外周に配設され、
前記第3の熱拡散シートの前記熱良導体層は、前記超電導線材を構成する金属母材よりも高い熱伝導率を有し、かつ5μm以上50μm以下の膜厚を有することを特徴とする永久電流スイッチ。
The permanent current switch according to any one of claims 1 to 7,
The permanent current switch further comprises a third heat diffusion sheet,
The third heat diffusion sheet is obtained by laminating and forming a heat good conductor layer having a predetermined circuit shape on at least one surface of a flexible resin sheet, and the heat good conductor of the third heat diffusion sheet. Disposed on the outer periphery of the superconducting coil such that the layer contacts the superconducting wire of the outermost layer of the superconducting coil;
The thermal good conductor layer of the third heat diffusion sheet has a higher thermal conductivity than the metal base material constituting the superconducting wire and has a film thickness of 5 μm or more and 50 μm or less. switch.
請求項8に記載の永久電流スイッチにおいて、
前記第3の熱拡散シートの前記熱良導体層の前記所定の回路形状は、ストライプ状、モザイク状、ミアンダ状およびラジアル状のうちの少なくとも一種の形状に形成されていることを特徴とする永久電流スイッチ。
The permanent current switch according to claim 8,
The predetermined circuit shape of the thermal conductor layer of the third heat diffusion sheet is formed into at least one of a stripe shape, a mosaic shape, a meander shape, and a radial shape. switch.
請求項8又は請求項9のいずれかに記載の永久電流スイッチにおいて、
前記第3の熱拡散シートの前記熱良導体層は、銅またはアルミニウムからなることを特徴とする永久電流スイッチ。
In the permanent current switch according to claim 8 or 9,
The permanent current switch according to claim 3, wherein the heat good conductor layer of the third heat diffusion sheet is made of copper or aluminum.
請求項8乃至請求項10のいずれかに記載の永久電流スイッチにおいて、
前記第3の熱拡散シートは、前記可撓性樹脂シートにおける前記熱良導体層が形成された面と反対側の表面上にヒータ回路層が積層形成されており、
前記第3の熱拡散シートの前記ヒータ回路層が前記ヒータであることを特徴とする永久電流スイッチ。
The permanent current switch according to any one of claims 8 to 10,
In the third thermal diffusion sheet, a heater circuit layer is laminated on the surface of the flexible resin sheet opposite to the surface on which the thermal good conductor layer is formed,
The permanent current switch, wherein the heater circuit layer of the third heat diffusion sheet is the heater.
請求項1乃至請求項11のいずれかに記載の永久電流スイッチにおいて、
前記永久電流スイッチは、前記超電導コイルが複数の超電導サブコイルの積層からなり、かつ第4の熱拡散シートを更に具備し、
前記第4の熱拡散シートは、所定の回路形状を有する熱良導体層が可撓性樹脂シートの両表面上に積層形成されたものであり、該第4の熱拡散シートの前記熱良導体層が前記複数の超電導サブコイルの前記超電導線材と当接するように、前記複数の超電導サブコイルの間に配設され、
前記第4の熱拡散シートの前記熱良導体層のそれぞれは、前記超電導線材を構成する金属母材よりも高い熱伝導率を有し、かつ5μm以上50μm以下の膜厚を有することを特徴とする永久電流スイッチ。
The permanent current switch according to any one of claims 1 to 11,
In the permanent current switch, the superconducting coil is composed of a stack of a plurality of superconducting subcoils, and further includes a fourth heat diffusion sheet,
In the fourth heat diffusion sheet, a heat good conductor layer having a predetermined circuit shape is laminated on both surfaces of the flexible resin sheet, and the heat good conductor layer of the fourth heat diffusion sheet is Disposed between the plurality of superconducting subcoils so as to contact the superconducting wires of the plurality of superconducting subcoils;
Each of the good thermal conductor layers of the fourth thermal diffusion sheet has a higher thermal conductivity than the metal base material constituting the superconducting wire and has a film thickness of 5 μm or more and 50 μm or less. Permanent current switch.
請求項12に記載の永久電流スイッチにおいて、
前記第4の熱拡散シートの前記熱良導体層の前記所定の回路形状は、ストライプ状、モザイク状、ミアンダ状およびラジアル状のうちの少なくとも一種の形状に形成されていることを特徴とする永久電流スイッチ。
The permanent current switch according to claim 12,
The predetermined circuit shape of the good thermal conductor layer of the fourth heat diffusion sheet is formed into at least one of a stripe shape, a mosaic shape, a meander shape, and a radial shape. switch.
請求項12又は請求項13に記載の永久電流スイッチにおいて、
前記第4の熱拡散シートの前記熱良導体層は、銅またはアルミニウムからなることを特徴とする永久電流スイッチ。
The permanent current switch according to claim 12 or claim 13,
The permanent current switch according to claim 4, wherein the good thermal conductor layer of the fourth thermal diffusion sheet is made of copper or aluminum.
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