JP2593001B2 - 超伝導コイル装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

［発明の目的］

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は強磁場等の発生に使用さ
れる超伝導コイル装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】超伝導コイル装置は極低温の状態に維持
されて使用されるが、電流の給電部は電源と取り合うた
め室温レベルにあり、真空シールされた電流導入端子と
この電流導入端子の発熱を冷却するための液体ヘリウム
用のヘリウム貯槽が用いられる。図３に従来の超伝導コ
イル装置の構造を示す。超伝導コイル１は液体ヘリウム
を格納するヘリウム容器２に収納され、ヘリウム容器２
の周囲には真空断熱のための断熱真空容器４と、輻射熱
を低減するために液体窒素シールドや多層断熱層（スー
パーインシュレーション）から構成される輻射シールド
３が設置される。ヘリウム容器２はヘリウム貯槽６と接
続され、その内部でコイル口出し７は電流導入端子５
ａ，５ｂに接続される。ヘリウム貯槽６はヘリウム容器
２と同電位にあり、大地電位に固定されるため、ヘリウ
ム貯槽６とコイル口出し７および電流導入端子５ａ，５
ｂとの間には絶縁が必要である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ヘリウム貯槽６の内部
はヘリウムの蒸発ガスが充満しているが、ヘリウムガス
の絶縁特性は低く、そのため沿面距離や絶縁距離を十分
にとる必要があり、装置の大型化や誤差磁場発生の原因
となるほかに、高電圧化がむずかしい原因となってい
る。本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、高電圧
に耐え、誤差磁場が少なく、熱侵入量の少ない超伝導コ
イル装置を提供することを目的とする。 ［発明の構成］

【０００４】

【課題を解決するための手段】コイル口出しはそれぞれ
絶縁して密着させ、その先端には電流導入端子とヘリウ
ム貯槽を設ける。ヘリウム貯槽は絶縁フランジを介して
断熱真空容器にとりつけてヘリウム貯槽と同電位とす
る。また、電流導入端子を絶縁フランジにとりつけてヘ
リウム貯槽の位置を断熱真空容器内としてもよい。

【０００５】

【作用】ヘリウム貯槽と電流導入端子とは同電位なの
で、電流導入端子は絶縁処理の必要がなく、真空中にお
かれたヘリウム貯槽との間で絶縁をとれば良い。真空中
での絶縁特性は、ガスヘリウムの絶縁特性より格段にす
ぐれており、数cmのギャップをあけることで数kV以上の
電圧に容易に耐えることができる。従って高電圧に耐え
る超伝導コイル装置を提供することができる。又、コイ
ル口出しを密着させると、コイル口出しの間に働く電磁
力が打ち消し合うため支持が容易となり、コイル口出し
の作る誤差磁場が低減する。さらに、ヘリウム貯槽を低
温側にとりつけると熱侵入量をさらに低減させることが
できる。

【０００６】以下、本発明の実施例を図１によって説明
する。超伝導コイル１は、強制冷却型超伝導々体で構成
されているので、ヘリウム容器を必要としない。コイル
口出し７ａ，７ｂにはそれぞれ絶縁処理を施し互いに密
着させている。また、その各先端にはヘリウム貯槽６
ａ，６ｂがとりつけられており、この内部でコイル口出
し７ａ，７ｂは電流導入端子５ａ，５ｂに接続される。
ヘリウム貯槽６ａ，６ｂ内の液体ヘリウム８の蒸発ガス
は電流導入端子５ａ，５ｂ冷却に使用される。ヘリウム
貯槽６a ，６ｂは絶縁フランジ９を介して断熱真空容器
４にとりつけられているので、ヘリウム貯槽６ａは電流
導入端子５ａと同電位に、また、ヘリウム貯槽６ｂは電
流導入端子５ｂと同電位にできる。超伝導コイル１と断
熱真空容器４の間には輻射シールド３を設け輻射熱の低
減をはかる。ヘリウム貯槽６ａ，６ｂ内の液体ヘリウム
は絶縁管等を介して蒸発量に応じて供給し、回収は電流
導入端子５ａ，５ｂの冷却ガス放出口から絶縁管等を介
して行う。また超伝導コイル１の冷却用ヘリウムはヘリ
ウム貯槽６ａ，６ｂをでた部分で絶縁管等を介して一方
から供給し、他方から回収する。

【０００７】以上のように構成すると、口出し７ａとヘ
リウム貯槽６ａと電流導入端子５ａは同電位であり、ま
た口出し７ｂとヘリウム貯槽６ｂと電流導入端子５ｂは
同電位であるから、絶縁能力の劣るヘリウムガスが充満
したヘリウム貯槽６ａと６ｂ内での絶縁は不要となる。
コイル端子間電圧はヘリウム貯槽６ａと６ｂとの間に印
加されるので、ヘリウム貯槽６ａと６ｂ間を絶縁すれば
良いことになる。ヘリウム貯槽６ａ，６ｂは断熱真空容
器４内に設置されているので、その周囲は絶縁特性にす
ぐれた真空に保持されており、ヘリウム貯槽６ａと６ｂ
の間に絶縁に必要なギャップをあけるだけで高電圧に耐
えることができる。さらにコイル口出し７ａと７ｂには
逆方向の電流が流れ、反発力が働くが、コイル口出し７
ａおよび７ｂに働く電磁力は大きさが同じで、方向が逆
であるから、密着させることで、相殺できる。従って支
持構造物を単純化できる。また、コイル口出し７ａと７
ｂが囲む面積が大きいほど、この部分の作る磁場も強く
なり、超伝導コイルにとって、誤差磁場の原因となる
が、密着させたことでコイル口出し７ａと７ｂの囲む面
積は最小となり、誤差磁場の低減が可能となる。

【０００８】図２は他の実施例を示す構成図で、各ヘリ
ウム貯槽６ａと６ｂの取り付け位置を室温の断熱真空容
器から離しその内部に設置したものである。本実施例で
はヘリウム貯槽６ａ，６ｂ内の電流導入端子５ａ，５ｂ
が、気体ヘリウム雰囲気、断熱真空容器内雰囲気、室温
雰囲気と３段階の温度領域を貫通しているため、電流導
入端子内での温度勾配が緩やかになり、その分侵入熱が
低減される。なお、本発明は超伝導コイルの形状が円形
でないものを含むことはいうまでもないが、超伝導コイ
ル内に電磁力等に対する補強を有する場合も含むもので
ある。

【０００９】

【発明の効果】以上説明したように本発明では高電圧に
耐え、誤差磁場が少なく高精度で、かつ熱侵入量の少な
い超伝導コイル装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の超伝導コイル装置の第１の実施例の断
面図

【図２】本発明の超伝導コイル装置の第２の実施例の断
面図

【図３】従来の超伝導コイル装置の断面図

【符号の説明】

１…超伝導コイル、 ２…ヘリウム容器、 ３…輻
射シールド ４…断熱真空容器、 ５ａ，５ｂ…電流導入端子、 ６ａ，６ｂ…ヘリウム貯槽、 ７ａ，７ｂ…コイル口出
し ８…液体ヘリウム、 ９…絶縁フランジ

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 断熱真空容器内に超伝導コイルを収納
   した超伝導コイル装置において、導体内部に極低温ヘリ
   ウム等の冷媒を流す強制冷却方式超伝導材を使用してコ
   イルをつくり、この超電導コイルの口出しを絶縁し、電
   流の入出に対応した１対の口出し同士を密着させ、この
   口出し先端は電流導入端子とヘリウム貯槽からなること
   を特徴とする超伝導コイル装置。
2. 【請求項２】 一体化された電流導入端子とヘリウム
   貯槽を有し、ヘリウム貯槽の取り付け位置を断熱真空容
   器内部とし、電流導入端子を絶縁フランジを介して断熱
   真空容器に取り付けたことを特徴とする請求項１記載の
   超伝導コイル装置。