JP2635740B2 - 交流用超電導マグネット - Google Patents
交流用超電導マグネットInfo
- Publication number
- JP2635740B2 JP2635740B2 JP32499288A JP32499288A JP2635740B2 JP 2635740 B2 JP2635740 B2 JP 2635740B2 JP 32499288 A JP32499288 A JP 32499288A JP 32499288 A JP32499288 A JP 32499288A JP 2635740 B2 JP2635740 B2 JP 2635740B2
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- Japan
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- superconducting magnet
- superconducting
- current
- magnet
- wire
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- Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、冷却チャンネル型交流用超電導マグネット
の巻線構造に関するものである。
の巻線構造に関するものである。
交流用超電導マグネットにおいては重要な問題が二つ
あり、その一つは交流損失による発生熱をすみやかに除
去するという冷却の問題、もう一つはローレンツ力によ
る線材の動き（ワイヤーモーション）をいかに抑えるか
ということである。従来の冷却チャンネル型交流用超電
導マグネットは、例えば第２図に示すように、GFRPのス
ペーサー（２）で冷却チャンネル（３）を設けて超電導
線を巻回して巻線部（１）を形成し、該巻線部（１）を
引張応力による摩擦力で固定するか、または、エポキシ
樹脂で含浸するものであった。
あり、その一つは交流損失による発生熱をすみやかに除
去するという冷却の問題、もう一つはローレンツ力によ
る線材の動き（ワイヤーモーション）をいかに抑えるか
ということである。従来の冷却チャンネル型交流用超電
導マグネットは、例えば第２図に示すように、GFRPのス
ペーサー（２）で冷却チャンネル（３）を設けて超電導
線を巻回して巻線部（１）を形成し、該巻線部（１）を
引張応力による摩擦力で固定するか、または、エポキシ
樹脂で含浸するものであった。
上述のような交流用超電導マグネットに周波数ｆの交
流電流を通電すると、巻線部を外側に広げようとする2f
の周波数をもつローレンツ力が加わり、巻線部は機械的
に振動することになる。
流電流を通電すると、巻線部を外側に広げようとする2f
の周波数をもつローレンツ力が加わり、巻線部は機械的
に振動することになる。
上述のように、交流用超電導マグネットに交流電流を
通電すると、巻線部を構成する超電導線は振動するロー
レンツ力により振動し、十分に固定されていない場合に
は、超電導線どうしの摩擦力やコイル支持材との摩擦に
より超電導線の温度が上昇し、最悪の場合、マグネット
はクエンチする。
通電すると、巻線部を構成する超電導線は振動するロー
レンツ力により振動し、十分に固定されていない場合に
は、超電導線どうしの摩擦力やコイル支持材との摩擦に
より超電導線の温度が上昇し、最悪の場合、マグネット
はクエンチする。
本発明は以上のような点にかんがみてなされたもの
で、その目的とするところは、安定な交流運転を可能に
し、線材の短尺IC（臨界電流）レベルまで交流通電を可
能とする交流用超電導マグネットの巻線構造を提供する
ことにある。
で、その目的とするところは、安定な交流運転を可能に
し、線材の短尺IC（臨界電流）レベルまで交流通電を可
能とする交流用超電導マグネットの巻線構造を提供する
ことにある。
上記目的を達成するために本発明によれば、周波数ｆ
（HZ）の交流下で運転され、スペーサーで構成される冷
却チャンネルでしきられた巻線部を有する交流用超電導
マグネットにおいて、巻線部の径方向の厚さがｄ（mm）
のときに、スペーサーの周方向の間隔ｌ（mm）が、 の関係を満たすことを特徴とする交流用超電導マグネッ
トが提供される。
（HZ）の交流下で運転され、スペーサーで構成される冷
却チャンネルでしきられた巻線部を有する交流用超電導
マグネットにおいて、巻線部の径方向の厚さがｄ（mm）
のときに、スペーサーの周方向の間隔ｌ（mm）が、 の関係を満たすことを特徴とする交流用超電導マグネッ
トが提供される。
ここで、ｌの下限は冷却効率により決められている。
すなわち超電導線の冷却特性は線材と液体ヘリウムとの
熱交換に依存するか、ｌが小さくなると、スペーサーに
よって線材がおおわれる率が大きくなる。線材と液体ヘ
リウムとの接触界面が小さくなることによって冷却特性
が劣化し、超電導線の温度が上昇する。下限をｌ＝3mm
としたのは、実験的に超電導線のACロスによる温度上昇
により、交流クエンチ電流（ピーク値）が直流クエンチ
電流の90％以下となるからである。
すなわち超電導線の冷却特性は線材と液体ヘリウムとの
熱交換に依存するか、ｌが小さくなると、スペーサーに
よって線材がおおわれる率が大きくなる。線材と液体ヘ
リウムとの接触界面が小さくなることによって冷却特性
が劣化し、超電導線の温度が上昇する。下限をｌ＝3mm
としたのは、実験的に超電導線のACロスによる温度上昇
により、交流クエンチ電流（ピーク値）が直流クエンチ
電流の90％以下となるからである。
一方、巻線部には構造上の固有振動があり、その振動
数は、はりの横振動モデルで近似的に算出され、はりの
長さ、この場合にはスペーサーの間隔が増大すると固有
振動が減少する。巻線部が交流通電により共振を起すと
クエンチや交流損失の増大などの可能性が増すため、巻
線部の固有振動数がローレンツ力の振動数（交流電流周
波数の２倍）と等しくなる条件を求めると、ｌ1300
（d/f）1/2となる。したがって、安全率を〜0.25とし
て、ｌ＜320（d/f）1/2とすれば、振動によるクエンチ
電流の低下を抑えることができる。ここで、超電導線の
ヤング率を6.5×104N/mm2、密度を5.3g/cm3としたが、
これらの物性値の変動は1/4乗に比例するためｌの上限
には大きな影響を与えない。
数は、はりの横振動モデルで近似的に算出され、はりの
長さ、この場合にはスペーサーの間隔が増大すると固有
振動が減少する。巻線部が交流通電により共振を起すと
クエンチや交流損失の増大などの可能性が増すため、巻
線部の固有振動数がローレンツ力の振動数（交流電流周
波数の２倍）と等しくなる条件を求めると、ｌ1300
（d/f）1/2となる。したがって、安全率を〜0.25とし
て、ｌ＜320（d/f）1/2とすれば、振動によるクエンチ
電流の低下を抑えることができる。ここで、超電導線の
ヤング率を6.5×104N/mm2、密度を5.3g/cm3としたが、
これらの物性値の変動は1/4乗に比例するためｌの上限
には大きな影響を与えない。
以下、図面に示した実施例に基づいて本発明を説明す
る。
る。
第１図は本発明にかかる一実施例の交流用超電導マグ
ネットの断面図である。巻回されて巻線部（１）を構成
する超電導線は、ステンレスからなる中心線のまわりに
超電導線を６本配置した７本からなる撚線の表面を繊維
被覆したものであり、その諸元を第１表に示す。巻線部
（１）はスペーサー（２）によって支持されて同心円状
に配置され、巻線部間は冷却チャンネル（３）となって
いる。スペーサー（２）は略等間隔で配置され、外側の
巻線部ほど多くのスペーサーにより支持されている。巻
線部の大きさおよび周方向スペーサー間隔を変えて製作
した５個の超電導マグネットの諸元を第２表に示す。こ
れらの５個の超電導マグネットを液体ヘリウムに浸漬
し、50HZの交流クエンチ電流ピーク値と直流クエンチ電
流の比を測定した結果を第３表に示す。この結果より、
ｌ＝2.2mmのマグネットＡおよびｌ＝35.3mmのマグネッ
トＥでは交流クエンチ電流のピーク値がコイルの直流ク
エンチ電流より大幅に低下している。
ネットの断面図である。巻回されて巻線部（１）を構成
する超電導線は、ステンレスからなる中心線のまわりに
超電導線を６本配置した７本からなる撚線の表面を繊維
被覆したものであり、その諸元を第１表に示す。巻線部
（１）はスペーサー（２）によって支持されて同心円状
に配置され、巻線部間は冷却チャンネル（３）となって
いる。スペーサー（２）は略等間隔で配置され、外側の
巻線部ほど多くのスペーサーにより支持されている。巻
線部の大きさおよび周方向スペーサー間隔を変えて製作
した５個の超電導マグネットの諸元を第２表に示す。こ
れらの５個の超電導マグネットを液体ヘリウムに浸漬
し、50HZの交流クエンチ電流ピーク値と直流クエンチ電
流の比を測定した結果を第３表に示す。この結果より、
ｌ＝2.2mmのマグネットＡおよびｌ＝35.3mmのマグネッ
トＥでは交流クエンチ電流のピーク値がコイルの直流ク
エンチ電流より大幅に低下している。
一方、ｌ＝3.3mm、15.8mm、29.4mmのマグネットＢ、
Ｃ、Ｄでは直流クエンチ電流に近い交流クエンチ電流ピ
ーク値が得られている。
Ｃ、Ｄでは直流クエンチ電流に近い交流クエンチ電流ピ
ーク値が得られている。
この結果から、冷却効率の悪いｌ＝2.2mm＜3mm、およ
び固有振動数が50×２＝100HZになる安全率を考慮した
条件ｌ＝320（d/f）1/2＝32.6mmを超えるｌ＝35.3にお
いて交流クエンチが電流が低下し、３＜ｌ＜32.6の条件
を満たすマグネットは高い交流クエンチ電流を示すこと
がわかる。
び固有振動数が50×２＝100HZになる安全率を考慮した
条件ｌ＝320（d/f）1/2＝32.6mmを超えるｌ＝35.3にお
いて交流クエンチが電流が低下し、３＜ｌ＜32.6の条件
を満たすマグネットは高い交流クエンチ電流を示すこと
がわかる。
〔発明の効果〕 以上説明したように本発明によれば、巻線部の径方向
の厚さがｄ（mm）のとき、スペーサーの周方向の間隔ｌ
（mm）が、 ３≦ｌ≦320（d/f）1/2 の関係を満たすため、安定した交流運転が可能となり、
交流クエンチ電流が増大するという優れた効果がある。
の厚さがｄ（mm）のとき、スペーサーの周方向の間隔ｌ
（mm）が、 ３≦ｌ≦320（d/f）1/2 の関係を満たすため、安定した交流運転が可能となり、
交流クエンチ電流が増大するという優れた効果がある。
第１図は本発明にかかる一実施例の交流用超電導マグネ
ットの断面図、第２図は従来の交流用超電導マグネット
の斜視図である。 １……巻線部、２……スペーサー、３……冷却チャンネ
ル。
ットの断面図、第２図は従来の交流用超電導マグネット
の斜視図である。 １……巻線部、２……スペーサー、３……冷却チャンネ
ル。
Claims (1)
- 【請求項１】周波数ｆ（HZ）の交流下で運転され、スペ
ーサーで構成される冷却チャンネルでしきられた巻線部
を有する交流用超電導マグネットにおいて、巻線部の径
方向の厚さがｄ（mm）のときに、スペーサーの周方向の
間隔ｌ（mm）が、 の関係を満たすことを特徴とする交流用超電導マグネッ
ト。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32499288A JP2635740B2 (ja) | 1988-12-23 | 1988-12-23 | 交流用超電導マグネット |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32499288A JP2635740B2 (ja) | 1988-12-23 | 1988-12-23 | 交流用超電導マグネット |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02170505A JPH02170505A (ja) | 1990-07-02 |
| JP2635740B2 true JP2635740B2 (ja) | 1997-07-30 |
Family
ID=18171922
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32499288A Expired - Lifetime JP2635740B2 (ja) | 1988-12-23 | 1988-12-23 | 交流用超電導マグネット |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2635740B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100368458B1 (ko) * | 2000-05-02 | 2003-01-24 | 한국전기연구원 | 초전도 에너지 저장 장치용 초전도 마그네트 장치 |
-
1988
- 1988-12-23 JP JP32499288A patent/JP2635740B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02170505A (ja) | 1990-07-02 |
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