JP4908338B2 - 超電導変圧器の金属製熱交換器の発熱防止装置 - Google Patents

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Description

本発明は、超電導変圧器の金属製熱交換器の発熱防止装置に係り、特に、超電導変圧器の直交する磁路を周回する金属製熱交換器の発熱防止装置に関するものである。
図３は超電導変圧器の縦断面図、図４は図３に示す超電導変圧器の熱交換器を含む横断面図である。
これらの図において、１００は鉄心、１０１はクライオスタット、１０２はクライオスタット１０１内に配置された超電導コイル、１０３は超電導コイル１０２に接続される電流リード、１０４はクライオスタット１０１内に配置された金属製熱交換器、１０５は金属製熱交換器１０４に設けられる冷凍機、１０６は低温冷媒（例えば、液体窒素）である。
そこで、超電導コイル１０２に交流電流が流れると、鉄心１００に交流磁界が発生し、金属製熱交換器１０４には、大ループ渦電流が発生しジュール発熱が起きる。
低温冷媒中を磁束に対して直交して金属製熱交換器がある場合は、全て上記と同様に、大ループ渦電流が発生しジュール発熱が起きる。つまり、大きな熱負荷となる。
なし
上記したように、低温冷媒中を磁束に対して直交して金属製熱交換器が配置される場合には、大ループ渦電流が発生しジュール発熱が起きるといった問題が生じる。
本発明は、上記状況に鑑みて、金属製熱交換器の大ループ渦電流の発生を阻止する窒化アルミニウムを挟んだ超電導変圧器の金属製熱交換器の発熱防止装置を提供することを目的とする。
本発明は、上記目的を達成するために、
〔１〕超電導変圧器の金属製熱交換器の発熱防止装置であって、鉄心と、この鉄心の部位に巻回される超電導コイルと、この超電導コイルを囲むクライオスタットと、磁束が直交する超電導変圧器の金属製熱交換器と、この金属製熱交換器の周回部分に挟み込まれる窒化アルミニウムとを備え、前記超電導コイルに交流電流が流れて前記鉄心に交流磁界が発生しても、前記金属製熱交換器における渦電流の発生を抑え、前記金属製熱交換器の発熱を防止することを特徴とする。
本発明によれば、磁束が直交する超電導変圧器の金属製熱交換器による大ループ渦電流の発生を阻止し、金属製熱交換器のジュール熱による発熱を防止することができる。
特に、超電導変圧器の金属製熱交換器の周回部分に窒化アルミニウムを挟み込むだけで、熱伝導は良好であり、かつ電気的絶縁をとることができ、構成が簡便でありながら、金属製熱交換器のジュール熱の発熱を防止することができる。
さらに、金属製熱交換器は、円形に構成することによって、熱的な端部がなくなり、温度上昇を抑えることができる。
本発明の超電導変圧器の金属製熱交換器の発熱防止装置は、熱伝導は良好であり、かつ電気的絶縁をとることができ、構成が簡便でありながら、金属製熱交換器のジュール熱による発熱を防止することができる超電導変圧器として利用可能である。
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は本発明の実施例を示す超電導変圧器の縦断面図、図２は図１に示す超電導変圧器の金属製熱交換器を含む横断面図である。
これらの図において、１は鉄心、２はクライオスタット、３はクライオスタット２内に配置された超電導コイル、４は超電導コイル３に接続される電流リード、５はクライオスタット２内に配置された金属製熱交換器、６は金属製熱交換器５の周回部分（縦断面）に挟まれる窒化アルミニウム、７は金属製熱交換器５に設けられる冷凍機、８は低温冷媒（例えば、液体窒素）である。
このように、金属製熱交換器５の周回部分に窒化アルミニウム６を挟むようにしたので、超電導コイル３に交流電流が流れると鉄心１に交流磁界が発生するが、金属製熱交換器５には大ループ渦電流の発生が阻止されて、大ループ渦電流が発生することはなく、当然ジュール熱が発生することもない。
ここで、窒化アルミニウム６の熱伝導率はアルミニウムの８倍と良好であるにもかかわらず、電気的には絶縁物質である。そのため金属製熱交換器５の周回部分を遮断するように僅かな窒化アルミニウム６を挟み込むだけで、熱交換器としての熱伝導は良好なままで、大ループの渦電流の発生はなくなる。つまり、大きなジュール発熱はなくなる。
このように、低温冷媒８中で、磁束と直交させて金属（金属製熱交換器５やその他の部材でもよい）を周回させなければならないとき、金属の一部に窒化アルミニウム６を挟み込むことによって、大ループ渦電流の発生をなくし、ジュール発熱を防ぐことができる。
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づき種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
本発明の超電導変圧器の金属製熱交換器の発熱防止装置は、大ループの渦電流の発生を防止し、ジュール熱の発生がない超電導変圧器として利用可能である。
本発明の実施例を示す超電導変圧器の縦断面図である。 図１に示す超電導変圧器の金属製熱交換器を含む横断面図である。 超電導変圧器の縦断面図である。 図３に示す超電導変圧器の金属製熱交換器を含む横断面図である。
１ 鉄心
２ クライオスタット
３ 超電導コイル
４ 電流リード
５ 金属製熱交換器
６ 窒化アルミニウム
７ 冷凍機
８ 低温冷媒

Claims (1)

  1. 鉄心と、該鉄心の部位に巻回される超電導コイルと、該超電導コイルを囲むクライオスタットと、磁束が直交する超電導変圧器の金属製熱交換器と、該金属製熱交換器の周回部分に挟み込まれる窒化アルミニウムとを備え、前記超電導コイルに交流電流が流れて前記鉄心に交流磁界が発生しても、前記金属製熱交換器における渦電流の発生を抑え、前記金属製熱交換器の発熱を防止することを特徴とする超電導変圧器の金属製熱交換器の発熱防止装置。
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