JP3094307B2 - 超電導コイル - Google Patents
超電導コイルInfo
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- JP3094307B2 JP3094307B2 JP02411075A JP41107590A JP3094307B2 JP 3094307 B2 JP3094307 B2 JP 3094307B2 JP 02411075 A JP02411075 A JP 02411075A JP 41107590 A JP41107590 A JP 41107590A JP 3094307 B2 JP3094307 B2 JP 3094307B2
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- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は高磁界、高均一を同時に
満たす為の超電導コイルに関するものである。
満たす為の超電導コイルに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】超電導線材は、優れた通電能力によりコ
イル化した際に連続的に高い磁場を得る方法として、有
効な手段となっている。ところで近年、超電導コイルの
応用が各分野に進むにつれてコイルに要求される特性に
もきびしさを増している。具体的には、発生磁場強度の
増大と磁場空間内の高い均一性を同時に満足するコイル
の要求が生じた場合、高均一磁場分布を得るためには、
コイル全体が球形状を呈する様な巻線方法が有効な手段
として知られている。さらに高均一化を図る為にはコイ
ル全体の大型化の方策が望まれる。一方、高い磁場強度
を得る方法としては同一巻線数という前提の場合、コイ
ル形状を縮小化する方法が有利となり、このように相反
する要求を同時に実現するには従来のコイル設計技術の
延長では対応できない場合が生じている。
イル化した際に連続的に高い磁場を得る方法として、有
効な手段となっている。ところで近年、超電導コイルの
応用が各分野に進むにつれてコイルに要求される特性に
もきびしさを増している。具体的には、発生磁場強度の
増大と磁場空間内の高い均一性を同時に満足するコイル
の要求が生じた場合、高均一磁場分布を得るためには、
コイル全体が球形状を呈する様な巻線方法が有効な手段
として知られている。さらに高均一化を図る為にはコイ
ル全体の大型化の方策が望まれる。一方、高い磁場強度
を得る方法としては同一巻線数という前提の場合、コイ
ル形状を縮小化する方法が有利となり、このように相反
する要求を同時に実現するには従来のコイル設計技術の
延長では対応できない場合が生じている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】そこで本発明の技術的
課題は、高い磁場強度を有し、かつ高均一化という設計
上相反する手法が必要となるコイルに於て、新しい設計
概念によってその実現を図ることである。
課題は、高い磁場強度を有し、かつ高均一化という設計
上相反する手法が必要となるコイルに於て、新しい設計
概念によってその実現を図ることである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、球形状
を呈する超電導空芯コイル部と、該超電導空芯コイル部
の外周部に配された磁束連通用コイル部とを有し、前記
超電導空芯コイル部と前記磁束連通用コイル部とは、互
いに磁束が連通してなることを特徴とする超電導コイル
が得られる。また、本発明によれば、前記超電導コイル
において、前記磁束連通用コイル部は、断面形状が弓型
状を呈する超電導材からなることを特徴とする超電導コ
イルが得られる。従来技術においては、第７図に示すと
おり、中空コイルに発生させた磁場の外部へ漏洩する部
分を通常鉄ヨーク等を使用し、リターンさせる。しか
し、鉄は飽和磁束密度を有する為にコイル中の磁場が高
くなれば必然的に断面積を増す必要が生ずる。一方、コ
イル内部の磁場の均一度を高める為には通常のコイルに
較べると第８図に示す球形コイルは格段に均一度が良
い。又、常電導コイルでは磁束はコイル内部も貫通する
が、第９図に示す超電導コイルではそれが少ない。そこ
で、本発明の最大の特徴とするところは、高均一磁場を
得る上で極めて有効な手段である球形状マグネットを基
本として、その外周部に第１図に示す様な弓型状のコイ
ルを配置することにある。この弓型状コイルの特徴は、
従来鉄芯ヨークを介して行っていた磁場の偏曲をコイル
の形状及び超電導特有の磁束のシールド効果によって制
御することにあり、図面上の軸方向に均一磁場を発生さ
せることが可能となっている。又、もう一つの特徴とし
て従来の方法では、鉄芯の飽和する磁場強度以上の磁場
を容易に実現することは難しかったが、本発明のコイル
においては実質上、磁場は超電導線材の臨界電流値に依
存するため、高性能な線材の使用によって高磁場化が実
現できる点にある。そこで前述したように球形コイルと
弓型状コイルを組合せた場合、各々の軸上方向磁場が加
算され、結果として高磁場が実現され、なおかつ高均一
度を維持させることが可能となることを見い出した。
尚、同手法によれば内部の球形コイルをある程度大型化
しても容易に高磁場化を図ることが出来る利点がある。
を呈する超電導空芯コイル部と、該超電導空芯コイル部
の外周部に配された磁束連通用コイル部とを有し、前記
超電導空芯コイル部と前記磁束連通用コイル部とは、互
いに磁束が連通してなることを特徴とする超電導コイル
が得られる。また、本発明によれば、前記超電導コイル
において、前記磁束連通用コイル部は、断面形状が弓型
状を呈する超電導材からなることを特徴とする超電導コ
イルが得られる。従来技術においては、第７図に示すと
おり、中空コイルに発生させた磁場の外部へ漏洩する部
分を通常鉄ヨーク等を使用し、リターンさせる。しか
し、鉄は飽和磁束密度を有する為にコイル中の磁場が高
くなれば必然的に断面積を増す必要が生ずる。一方、コ
イル内部の磁場の均一度を高める為には通常のコイルに
較べると第８図に示す球形コイルは格段に均一度が良
い。又、常電導コイルでは磁束はコイル内部も貫通する
が、第９図に示す超電導コイルではそれが少ない。そこ
で、本発明の最大の特徴とするところは、高均一磁場を
得る上で極めて有効な手段である球形状マグネットを基
本として、その外周部に第１図に示す様な弓型状のコイ
ルを配置することにある。この弓型状コイルの特徴は、
従来鉄芯ヨークを介して行っていた磁場の偏曲をコイル
の形状及び超電導特有の磁束のシールド効果によって制
御することにあり、図面上の軸方向に均一磁場を発生さ
せることが可能となっている。又、もう一つの特徴とし
て従来の方法では、鉄芯の飽和する磁場強度以上の磁場
を容易に実現することは難しかったが、本発明のコイル
においては実質上、磁場は超電導線材の臨界電流値に依
存するため、高性能な線材の使用によって高磁場化が実
現できる点にある。そこで前述したように球形コイルと
弓型状コイルを組合せた場合、各々の軸上方向磁場が加
算され、結果として高磁場が実現され、なおかつ高均一
度を維持させることが可能となることを見い出した。
尚、同手法によれば内部の球形コイルをある程度大型化
しても容易に高磁場化を図ることが出来る利点がある。
【０００５】
【実施例】次に、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。第１図に弓型コイル１の磁場分布の概念を示し、
第２図に本発明の効果を確認すべく作製された超電導マ
グネットの概念図を示す。超電導線には3.5mm ×2.3mm
の平角断面を有するＮｂ−Ｔｉ極細多芯型電導線材を採
用し、線材を巻き付ける為のボビンには純Ａｌを使用し
ている。尚、内部の球形コイル２は１本の超電導線で巻
き上げ、その磁束の流れを第３図に示す。一方、外部の
弓型コイル１は軸方向にコイルを２分割する方法で作製
しその磁束の流れを第４図に示す。次に同コイルをクラ
イオスタット中に固定し液体ヘリウムを充填することに
よりコイル全体を超電導化した。この場合の弓型コイル
１と球形コイル２とを組合せた場合の磁束の流れは第５
図のようになり、その外観は第６図のとおりである。表
１は、同コイルに通電した際の磁場強度および均一性の
評価結果を示しており併記した球形コイルと比較して磁
場強度の増大が顕著であり、しかも均一性に変化は見ら
れなかった。
する。第１図に弓型コイル１の磁場分布の概念を示し、
第２図に本発明の効果を確認すべく作製された超電導マ
グネットの概念図を示す。超電導線には3.5mm ×2.3mm
の平角断面を有するＮｂ−Ｔｉ極細多芯型電導線材を採
用し、線材を巻き付ける為のボビンには純Ａｌを使用し
ている。尚、内部の球形コイル２は１本の超電導線で巻
き上げ、その磁束の流れを第３図に示す。一方、外部の
弓型コイル１は軸方向にコイルを２分割する方法で作製
しその磁束の流れを第４図に示す。次に同コイルをクラ
イオスタット中に固定し液体ヘリウムを充填することに
よりコイル全体を超電導化した。この場合の弓型コイル
１と球形コイル２とを組合せた場合の磁束の流れは第５
図のようになり、その外観は第６図のとおりである。表
１は、同コイルに通電した際の磁場強度および均一性の
評価結果を示しており併記した球形コイルと比較して磁
場強度の増大が顕著であり、しかも均一性に変化は見ら
れなかった。
【０００６】
【表１】
【０００７】
【発明の効果】本発明によれば、球形状を呈する超電導
空芯コイル部の中心軸に沿って発生する磁束を、超電導
空芯コイル部の外周部に磁束連通用コイル部を設けたか
ら超電導コイルの設計上、相反する要請であった高い磁
場強度と高均一磁場分布とを、同時に実現することがで
きる。
空芯コイル部の中心軸に沿って発生する磁束を、超電導
空芯コイル部の外周部に磁束連通用コイル部を設けたか
ら超電導コイルの設計上、相反する要請であった高い磁
場強度と高均一磁場分布とを、同時に実現することがで
きる。
【図１】本発明の実施例に係る弓型コイルの磁場分布の
概念図。
概念図。
【図２】本発明の実施例に係る超電導マグネットの概念
図。
図。
【図３】球形コイル磁束の流れを示す概念図。
【図４】弓型コイルの磁束の流れを示す概念図。
【図５】弓型及び球形コイルを組合せた場合の磁束の流
れを示す概念図。
れを示す概念図。
【図６】弓型コイル及び球形コイルを組合せた場合の超
電導コイルの外観図。
電導コイルの外観図。
【図７】従来のヨークを用いた磁束の流れを示す概念
図。
図。
【図８】従来の常電導球形コイルを用いた場合の磁束の
分布を示す概念図。
分布を示す概念図。
【図９】超電導球形コイルの磁束の分布を示す概念図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01F 6/00 ZAA H01F 5/00
Claims (2)
- 【請求項１】 球形状を呈する超電導空芯コイル部と、
該超電導空芯コイル部の外周部に配された磁束連通用コ
イル部とを有し、前記超電導空芯コイル部と前記磁束連
通用コイル部とは、互いに磁束が連通してなることを特
徴とする超電導コイル。 - 【請求項２】 第１請求項記載の超電導コイルにおい
て、前記磁束連通用コイル部は、断面形状が弓型状を呈
する超電導材からなることを特徴とする超電導コイル。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02411075A JP3094307B2 (ja) | 1990-12-17 | 1990-12-17 | 超電導コイル |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02411075A JP3094307B2 (ja) | 1990-12-17 | 1990-12-17 | 超電導コイル |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04216602A JPH04216602A (ja) | 1992-08-06 |
| JP3094307B2 true JP3094307B2 (ja) | 2000-10-03 |
Family
ID=18520133
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02411075A Expired - Fee Related JP3094307B2 (ja) | 1990-12-17 | 1990-12-17 | 超電導コイル |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3094307B2 (ja) |
-
1990
- 1990-12-17 JP JP02411075A patent/JP3094307B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04216602A (ja) | 1992-08-06 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
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