JP5687504B2 - Superconducting coil device - Google Patents

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Description

この発明は、複数の超電導パンケーキコイルを積層した超電導コイル装置に関する。   The present invention relates to a superconducting coil device in which a plurality of superconducting pancake coils are laminated.

超電導技術の向上に伴い、例えば磁気共鳴画像診断装置(MRI)や、超電導磁気エネルギー貯蔵装置(SMES)、単結晶引き上げ装置などが実用化されている。これらの機器には、超電導線を巻き回してなる超電導コイルを使用するが、高温超電導線材のようなテープ形状の超電導線(超電導テープ線)を使用する場合には、同一平面上で超電導テープ線を巻き回したパンケーキ形状の超電導コイルを複数個組み合わせた超電導コイルとして使用する場合がある。   With the improvement of superconducting technology, for example, a magnetic resonance imaging diagnostic apparatus (MRI), a superconducting magnetic energy storage apparatus (SMES), a single crystal pulling apparatus and the like have been put into practical use. These devices use a superconducting coil made by winding a superconducting wire, but when using a tape-shaped superconducting wire (superconducting tape wire) such as a high-temperature superconducting wire, the superconducting tape wire is on the same plane. May be used as a superconducting coil in which a plurality of pancake-shaped superconducting coils wound around are combined.

パンケーキ形状の超電導コイルを成形するためには、樹脂含浸された含浸コイルとするのが一般的で、その方法は塗り込み含浸方式と真空含浸方式がある。しかしながら、含浸コイルは冷却時に各部材の線膨張率の異方性により生じる超電導テープ厚さ方向の力(剥離力)に弱いため、冷却時に超電導特性が低下する問題がある。剥離力はコイルの内外径比に依存していることから、この問題を解決するためにパンケーキ内部に離型層を設け、内外径比をコントロールする方式がある(たとえば特許文献1参照)。   In order to form a pancake-shaped superconducting coil, a resin-impregnated impregnation coil is generally used, and there are a coating impregnation method and a vacuum impregnation method. However, since the impregnated coil is weak against the force (peeling force) in the thickness direction of the superconducting tape caused by the anisotropy of the linear expansion coefficient of each member during cooling, there is a problem that the superconducting characteristics are deteriorated during cooling. Since the peeling force depends on the inner / outer diameter ratio of the coil, in order to solve this problem, there is a system in which a release layer is provided inside the pancake to control the inner / outer diameter ratio (see, for example, Patent Document 1).

特開2010−267835号公報JP 2010-267835 A

しかしながら、コイル離型層はコイル巻厚方向に垂直に働く軸力に対し弱く、使用環境によっては劣化してしまう可能性があった。   However, the coil release layer is weak against an axial force acting perpendicular to the coil winding thickness direction, and may deteriorate depending on the use environment.

本発明は、上記課題を解決するためのものであって、複数の超電導パンケーキコイルを積層した超電導コイル装置の軸力に対する強度を確保し、超電導コイル装置の超電導特性低下を抑制することを目的とする。   The present invention is for solving the above-mentioned problem, and aims to secure the strength against the axial force of a superconducting coil device in which a plurality of superconducting pancake coils are laminated, and to suppress deterioration of superconducting characteristics of the superconducting coil device. And

上記目的を達成するために、本発明に係る超電導コイル装置は、複数の超電導パンケーキコイルが軸方向に積層された超電導コイル装置であって、前記超電導パンケーキコイルそれぞれは、超電導テープ線と前記超電導テープ線のターンごとを互いに電気的に絶縁する絶縁テープとを複数ターン順次外側に重ねて同一平面内で巻き回された複合テープと、前記複合テープの間に配置されて、前記複合テープが互いに直接接触する場合に比べて互いの接着力を弱める離型層と、前記複合テープおよび離型層に含浸した含浸樹脂と、を有し、少なくとも上端の前記超電導パンケーキコイルの前記離型層の半径方向の位置が、軸方向に隣接する他の前記超電導パンケーキコイルの前記離型層の半径方向の位置と一致しておらず、前記超電導パンケーキコイルそれぞれには、複数の前記離型層が互いに半径方向に等間隔をあけて配置されていて、前記超電導パンケーキコイルの前記離型層の半径方向の位置が、軸方向に隣接する他の前記超電導パンケーキコイルの前記離型層の半径方向の間隔の中央にあること、を特徴とする。 To achieve the above object, a superconducting coil device according to the present invention is a superconducting coil device in which a plurality of superconducting pancake coils are laminated in the axial direction, and each of the superconducting pancake coils includes a superconducting tape wire and the An insulating tape that electrically insulates each turn of the superconducting tape wire and a composite tape that is wound on the same plane with a plurality of turns sequentially stacked on the outside, and the composite tape is disposed between the composite tape, The release layer of the superconducting pancake coil at least at the upper end, comprising: a release layer that weakens each other's adhesive strength as compared with the case of direct contact with each other; and an impregnation resin impregnated in the composite tape and the release layer radial position, consistent with the radial position of the releasing layer of the other of said superconducting pancake coils axially adjacent Orazu, the superconducting Panke In each of the coils, a plurality of the release layers are arranged at equal intervals in the radial direction, and the radial position of the release layer of the superconducting pancake coil is the other adjacent in the axial direction. The superconducting pancake coil is at the center of the radial interval of the release layer .

本発明によれば、複数の超電導パンケーキコイルを積層した超電導コイル装置の軸力に対する強度を確保し、超電導コイル装置の超電導特性低下を抑制することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the intensity | strength with respect to the axial force of the superconducting coil apparatus which laminated | stacked the several superconducting pancake coil is ensured, and the superconducting characteristic fall of a superconducting coil apparatus can be suppressed.

本発明に係る超電導コイル装置の第1の実施形態の部分断面図であって、図3のI部拡大断面図である。FIG. 4 is a partial cross-sectional view of the first embodiment of the superconducting coil device according to the present invention, which is an enlarged cross-sectional view of a portion I in FIG. 3. 本発明に係る超電導コイル装置の第1の実施形態の平面図である。1 is a plan view of a first embodiment of a superconducting coil device according to the present invention. 図2のIII−III線矢視断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line III-III in FIG. 2. 本発明に係る超電導コイル装置の第2の実施形態の部分断面図であって、図3のI部に相当する拡大断面図である。It is a fragmentary sectional view of 2nd Embodiment of the superconducting coil apparatus which concerns on this invention, Comprising: It is an expanded sectional view corresponded to the I section of FIG. 本発明に係る超電導コイル装置の第3の実施形態の部分断面図であって、図3のI部に相当する拡大断面図である。It is a fragmentary sectional view of 3rd Embodiment of the superconducting coil apparatus which concerns on this invention, Comprising: It is an expanded sectional view equivalent to the I section of FIG. 本発明に係る超電導コイル装置の第4の実施形態の部分断面図であって、図3のI部に相当する拡大断面図である。It is a fragmentary sectional view of 4th Embodiment of the superconducting coil apparatus which concerns on this invention, Comprising: It is an expanded sectional view equivalent to the I section of FIG. 本発明に係る超電導コイル装置の第5の実施形態の部分断面図であって、図3のI部に相当する拡大断面図である。FIG. 9 is a partial cross-sectional view of a fifth embodiment of the superconducting coil device according to the present invention, which is an enlarged cross-sectional view corresponding to a portion I in FIG. 3. 本発明に係る超電導コイル装置の第6の実施形態の部分断面図であって、図3のI部に相当する拡大断面図である。It is a fragmentary sectional view of 6th Embodiment of the superconducting coil apparatus which concerns on this invention, Comprising: It is an expanded sectional view equivalent to the I section of FIG. 本発明に係る超電導コイル装置の第7の実施形態の平面図である。It is a top view of 7th Embodiment of the superconducting coil apparatus which concerns on this invention. 図9のX−X線矢視断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view taken along line XX in FIG. 9. 本発明に係る超電導コイル装置の第7の実施形態の部分断面図であって、図10のXI部拡大断面図である。It is a fragmentary sectional view of 7th Embodiment of the superconducting coil apparatus which concerns on this invention, Comprising: It is the XI section expanded sectional view of FIG. 本発明に係る超電導コイル装置の第8の実施形態の平面図である。It is a top view of 8th Embodiment of the superconducting coil apparatus which concerns on this invention. 図12のXIII−XIII線矢視断面図である。It is XIII-XIII arrow sectional drawing of FIG. 本発明に係る超電導コイル装置の第8の実施形態の部分断面図であって、図13のXIV部拡大断面図である。It is a fragmentary sectional view of 8th Embodiment of the superconducting coil apparatus which concerns on this invention, Comprising: It is the XIV part expanded sectional view of FIG.

以下に、図面を参照しながら本発明に係る超電導コイル装置の実施形態について説明する。ここで、互いに同一または類似の部分については共通の符号を付して、重複説明は省略する。   Embodiments of a superconducting coil device according to the present invention will be described below with reference to the drawings. Here, parts that are the same or similar to each other are denoted by common reference numerals, and redundant description is omitted.

[第1の実施形態]
図1は本発明に係る超電導コイル装置の第1の実施形態の部分断面図であって、図3のI部拡大断面図である。図2は、本発明に係る超電導コイル装置の第1の実施形態の平面図である。図3は、図2のIII−III線矢視断面図である。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a partial cross-sectional view of a first embodiment of a superconducting coil device according to the present invention, and is an enlarged cross-sectional view of a portion I in FIG. FIG. 2 is a plan view of the first embodiment of the superconducting coil device according to the present invention. 3 is a cross-sectional view taken along line III-III in FIG.

この実施形態の超電導コイル装置は、電気的に互いに直列に接続された複数の超電導パンケーキコイル11a,11b,・・・,11nが軸方向に積層されて構成されている。各超電導パンケーキコイル11a,11b,・・・,11nは、巻芯12と、電極13と、超電導テープ線14と、絶縁テープ15と、離型層16と、含浸樹脂17と、を有する。   The superconducting coil device of this embodiment is configured by stacking a plurality of superconducting pancake coils 11a, 11b,..., 11n that are electrically connected in series with each other in the axial direction. Each superconducting pancake coil 11a, 11b,..., 11n includes a winding core 12, an electrode 13, a superconducting tape wire 14, an insulating tape 15, a release layer 16, and an impregnating resin 17.

巻芯12は、電気的絶縁材料、たとえば繊維強化プラスチック(FRP)で構成され、円筒状である。電極13は金属製、たとえば銅製であって、巻芯12に、ネジ18によって機械的に固定されている。超電導テープ線14は、電極13に対してたとえばハンダによって機械的かつ電気的に接続された後に、巻芯12および電極13の周りに複数ターンが順次外側に重ねて同一平面内で巻き回されている。超電導テープ線14とともに、巻芯12および電極13の周りに、絶縁テープ15が巻き付けられ、これにより、超電導テープ線14の各ターンが互いに電気的に絶縁されている。なお、超電導テープ線14に絶縁テープ15をあらかじめ巻きつけておくことで超電導テープ線14の各ターンを互いに電気的に絶縁してもよい。以下、超電導テープ線14と絶縁テープ15とを「複合テープ」と呼ぶ。   The core 12 is made of an electrically insulating material such as fiber reinforced plastic (FRP) and has a cylindrical shape. The electrode 13 is made of metal, for example, copper, and is mechanically fixed to the core 12 with screws 18. After the superconducting tape wire 14 is mechanically and electrically connected to the electrode 13 by, for example, solder, a plurality of turns are sequentially wound around the core 12 and the electrode 13 and wound in the same plane. Yes. An insulating tape 15 is wound around the core 12 and the electrode 13 together with the superconducting tape wire 14, whereby the turns of the superconducting tape wire 14 are electrically insulated from each other. Note that the turns of the superconducting tape wire 14 may be electrically insulated from each other by winding the insulating tape 15 around the superconducting tape wire 14 in advance. Hereinafter, the superconducting tape wire 14 and the insulating tape 15 are referred to as “composite tape”.

さらに、複合テープの巻き回しの所定ターン数ごとに、たとえばテフロン(登録商標)テープからなる離型層16が設けられている。離型層16は、内外径比が許容値以下となるある一定の巻数ごとに設けられている。したがって、複数の離型層16同士の半径方向の距離は等間隔となる。   Further, a release layer 16 made of, for example, a Teflon (registered trademark) tape is provided for each predetermined number of turns of the composite tape. The release layer 16 is provided for every certain number of turns in which the inner / outer diameter ratio is equal to or less than an allowable value. Accordingly, the radial distances between the plurality of release layers 16 are equally spaced.

そして、含浸樹脂17により含浸されて成形されている。離型層16により、複合テープが互いに直接接触する場合に比べて互いの接着力を弱められる。   It is impregnated with the impregnating resin 17 and molded. The release layer 16 can weaken the adhesive force of the composite tape as compared with the case where the composite tapes are in direct contact with each other.

軸方向に積層される超電導パンケーキコイル11a,11b,・・・,11nのうちで互いに軸方向に隣接する超電導パンケーキコイル11a,11b,・・・,11nの電極13は内側接続板28によって電気的に接続されている。また、軸方向に積層される超電導パンケーキコイル11a、11b,・・・,11nのうちで互いに軸方向に隣接する超電導パンケーキコイル11a、11b,・・・,11nの超電導テープ線14の外周部分は外側接続板19によって互いに電気的に接続されている。これにより、超電導パンケーキコイル11a、11b,・・・,11nの超電導テープ線14は、電気的に互いに直列に接続されている。   Of the superconducting pancake coils 11a, 11b,..., 11n stacked in the axial direction, the electrodes 13 of the superconducting pancake coils 11a, 11b,. Electrically connected. Further, of the superconducting pancake coils 11a, 11b,..., 11n stacked in the axial direction, the outer periphery of the superconducting tape wire 14 of the superconducting pancake coils 11a, 11b,. The parts are electrically connected to each other by an outer connecting plate 19. Thereby, the superconducting tape wires 14 of the superconducting pancake coils 11a, 11b,..., 11n are electrically connected to each other in series.

各離型層16の半径方向の位置は、軸方向に隣接する他の超電導パンケーキコイルの離型層16の半径方向の間隔の中央位置になっている。   The radial position of each release layer 16 is the central position of the radial interval of the release layer 16 of another superconducting pancake coil adjacent in the axial direction.

この実施形態によれば、積層された超電導パンケーキコイルの離型層16の半径方向位置が揃っていないので、超電導コイル装置のコイル軸方向の力がかかった場合に、離型層16の脆弱さを、隣接する超電導パンケーキコイルが互いに補って支持する。これにより、離型層16に過大な軸力をかけることが避けられ、超電導テープ線14の超電導特性が低下することを防止または抑制することができる。特にこの実施形態では、各離型層16の半径方向の位置が、軸方向に隣接する他の超電導パンケーキコイルの離型層16の半径方向の間隔の中央位置になっていることから、離型層16の脆弱さを均等に分散することができる。   According to this embodiment, since the radial direction positions of the release layers 16 of the superconducting pancake coils that are stacked are not aligned, the weakness of the release layer 16 when a force in the coil axial direction of the superconducting coil device is applied. Adjacent superconducting pancake coils supplement and support each other. Thereby, applying an excessive axial force to the release layer 16 can be avoided, and the superconducting characteristics of the superconducting tape wire 14 can be prevented or suppressed. In particular, in this embodiment, the radial position of each release layer 16 is the center position of the radial interval of the release layer 16 of another superconducting pancake coil adjacent in the axial direction. The vulnerability of the mold layer 16 can be evenly distributed.

[第2の実施形態]
図4は、本発明に係る超電導コイル装置の第2の実施形態の部分断面図であって、図3のI部に相当する拡大断面図である。第1の実施形態で参照した図2および図3に示す構成は第2の実施形態でも共通である。
[Second Embodiment]
FIG. 4 is a partial cross-sectional view of the second embodiment of the superconducting coil device according to the present invention, and is an enlarged cross-sectional view corresponding to a portion I of FIG. The configurations shown in FIGS. 2 and 3 referred to in the first embodiment are common to the second embodiment.

第2の実施形態では、軸方向に積層される超電導パンケーキコイル11a,11b,・・・,11nのうちで軸方向の両端の超電導パンケーキコイル11a,11nの離型層16の半径方向位置は互いに一致しており、その他の超電導パンケーキコイル11bなどの離型層16の半径方向位置は互いに一致しているが、両端の超電導パンケーキコイル11a,11nの離型層16の半径方向位置とはずれている。   In the second embodiment, the radial position of the release layer 16 of the superconducting pancake coils 11a, 11n at both ends in the axial direction among the superconducting pancake coils 11a, 11b,. Are coincident with each other, and the radial positions of the release layers 16 of the other superconducting pancake coils 11b and the like coincide with each other, but the radial positions of the release layers 16 of the superconducting pancake coils 11a and 11n at both ends. It is off.

その他の構成は第1の実施形態と同様である。   Other configurations are the same as those of the first embodiment.

この実施形態によれば、積層された超電導パンケーキコイルのうちの特に軸方向端部において離型層16の半径方向位置が揃っていないので、超電導コイル装置のコイル軸方向の力がかかった場合に、離型層16の脆弱さを、隣接する超電導パンケーキコイルが補って支持する。これにより、離型層16に過大な軸力をかけることが避けられ、超電導テープ線14の超電導特性が低下することを防止または抑制することができる。この実施形態では第1の実施形態に比べると効果が限定的であるが、応力が集中することの多い軸方向端部において離型層16の半径方向位置が揃っていないので、効果がある。   According to this embodiment, since the radial direction position of the release layer 16 is not uniform particularly in the axial end portion of the superconducting pancake coils that are stacked, when a force in the coil axial direction of the superconducting coil device is applied. Further, the weakness of the release layer 16 is supported by the adjacent superconducting pancake coil. Thereby, applying an excessive axial force to the release layer 16 can be avoided, and the superconducting characteristics of the superconducting tape wire 14 can be prevented or suppressed. In this embodiment, the effect is limited as compared with the first embodiment, but there is an effect because the radial direction positions of the release layer 16 are not aligned at the axial end where stress often concentrates.

[第3の実施形態]
図5は、本発明に係る超電導コイル装置の第3の実施形態の部分断面図であって、図3のI部に相当する拡大断面図である。第1の実施形態で参照した図2および図3に示す構成は第3の実施形態でも共通である。
[Third Embodiment]
FIG. 5 is a partial cross-sectional view of a third embodiment of the superconducting coil device according to the present invention, and is an enlarged cross-sectional view corresponding to a portion I of FIG. The configurations shown in FIGS. 2 and 3 referred to in the first embodiment are common to the third embodiment.

第3の実施形態では、軸方向に積層される超電導パンケーキコイル11a,11b,・・・,11nのうちで軸方向の上端の超電導パンケーキコイル11aを除く他の超電導パンケーキコイル11b,・・・,11nの離型層16の半径方向位置は互いに一致しているが、上端の超電導パンケーキコイル11aの離型層16の半径方向位置だけがずれている。   In the third embodiment, among the superconducting pancake coils 11a, 11b,..., 11n stacked in the axial direction, other superconducting pancake coils 11b excluding the superconducting pancake coil 11a at the upper end in the axial direction. .., 11n in the radial direction of the release layer 16 coincide with each other, but only the radial direction position of the release layer 16 of the superconducting pancake coil 11a at the upper end is shifted.

その他の構成は第1および第2の実施形態と同様である。   Other configurations are the same as those in the first and second embodiments.

この実施形態によれば、積層された超電導パンケーキコイルのうちの特に上端部において離型層16の半径方向位置が揃っていないので、超電導コイル装置のコイル軸方向の力がかかった場合に、離型層16の脆弱さを、隣接する超電導パンケーキコイルが互いに補って支持する。これにより、離型層16に過大な軸力をかけることが避けられ、超電導テープ線14の超電導特性が低下することを防止または抑制することができる。この実施形態では第1および第2の実施形態に比べると効果が限定的であるが、応力が集中することの多い上端部において離型層16の半径方向位置が揃っていないので、効果がある。   According to this embodiment, since the radial direction position of the release layer 16 is not uniform particularly in the upper end portion of the superconducting pancake coils laminated, when a force in the coil axial direction of the superconducting coil device is applied, The weakness of the release layer 16 is supported by the adjacent superconducting pancake coils complementing each other. Thereby, applying an excessive axial force to the release layer 16 can be avoided, and the superconducting characteristics of the superconducting tape wire 14 can be prevented or suppressed. This embodiment has a limited effect compared to the first and second embodiments, but is effective because the radial position of the release layer 16 is not aligned at the upper end where stress often concentrates. .

[第4の実施形態]
図6は、本発明に係る超電導コイル装置の第4の実施形態の部分断面図であって、図3のI部に相当する拡大断面図である。第1の実施形態で参照した図2および図3に示す構成は第4の実施形態でも共通である。
[Fourth Embodiment]
FIG. 6 is a partial cross-sectional view of a fourth embodiment of the superconducting coil device according to the present invention, and is an enlarged cross-sectional view corresponding to part I of FIG. The configurations shown in FIGS. 2 and 3 referred to in the first embodiment are common to the fourth embodiment.

第4の実施形態は第1の実施形態の変形であって、軸方向に積層される超電導パンケーキコイル11a,11b,・・・,11nの各層間に絶縁板20がはさまれている。絶縁板20は、中央に円形の開口を有する円板状であって、たとえば窒化アルミニウム製である。   The fourth embodiment is a modification of the first embodiment, and an insulating plate 20 is sandwiched between layers of superconducting pancake coils 11a, 11b,. The insulating plate 20 has a disk shape with a circular opening at the center, and is made of, for example, aluminum nitride.

その他の構成は第1の実施形態と同様である。   Other configurations are the same as those of the first embodiment.

この実施形態によれば、第1の実施形態と同様に、離型層16に過大な軸力をかけることが避けられ、超電導テープ線14の超電導特性が低下することを防止または抑制することができる。さらに、軸方向に積層される超電導パンケーキコイル11a,11b,・・・,11nの各層間の絶縁を強化することができ、耐電圧を向上することができる。   According to this embodiment, as in the first embodiment, it is possible to avoid applying excessive axial force to the release layer 16 and to prevent or suppress the deterioration of the superconducting characteristics of the superconducting tape wire 14. it can. Furthermore, the insulation between each layer of the superconducting pancake coils 11a, 11b,..., 11n stacked in the axial direction can be strengthened, and the withstand voltage can be improved.

[第5の実施形態]
図7は、本発明に係る超電導コイル装置の第5の実施形態の部分断面図であって、図3のI部に相当する拡大断面図である。第1の実施形態で参照した図2および図3に示す構成は第5の実施形態でも共通である。
[Fifth Embodiment]
FIG. 7 is a partial cross-sectional view of a fifth embodiment of the superconducting coil device according to the present invention, and is an enlarged cross-sectional view corresponding to a portion I of FIG. The configurations shown in FIGS. 2 and 3 referred to in the first embodiment are common to the fifth embodiment.

第5の実施形態は第1の実施形態の変形であって、軸方向に積層される超電導パンケーキコイル11a,11b,・・・,11nの各層間に冷却板21がはさまれている。冷却板21は、中央に円形の開口を有する円板状である。   The fifth embodiment is a modification of the first embodiment, and a cooling plate 21 is sandwiched between layers of superconducting pancake coils 11a, 11b,. The cooling plate 21 has a disk shape having a circular opening at the center.

その他の構成は第1の実施形態と同様である。   Other configurations are the same as those of the first embodiment.

この実施形態によれば、第1の実施形態と同様に、離型層16に過大な軸力をかけることが避けられ、超電導テープ線14の超電導特性が低下することを防止または抑制することができる。さらに、軸方向に積層される超電導パンケーキコイル11a,11b,・・・,11nの各層間の伝熱特性を向上させることができる。すなわち、離型層16の伝熱特性の悪さを補い、コイル径方向の冷却特性を向上させることができる。これにより、コイル径方向の冷却特性が良く局所発熱しにくい安定した超電導コイル装置とすることができる。   According to this embodiment, as in the first embodiment, it is possible to avoid applying excessive axial force to the release layer 16 and to prevent or suppress the deterioration of the superconducting characteristics of the superconducting tape wire 14. it can. Furthermore, the heat transfer characteristics between the layers of the superconducting pancake coils 11a, 11b,..., 11n stacked in the axial direction can be improved. That is, the poor heat transfer characteristics of the release layer 16 can be compensated for and the cooling characteristics in the coil radial direction can be improved. Thereby, it can be set as the stable superconducting coil apparatus with the favorable cooling characteristic of a coil radial direction, and being hard to produce local heat.

[第6の実施形態]
図8は、本発明に係る超電導コイル装置の第6の実施形態の部分断面図であって、図3のI部に相当する拡大断面図である。第1の実施形態で参照した図2および図3に示す構成は第6の実施形態でも共通である。
[Sixth Embodiment]
FIG. 8 is a partial cross-sectional view of a sixth embodiment of the superconducting coil device according to the present invention, and is an enlarged cross-sectional view corresponding to a portion I of FIG. The configurations shown in FIGS. 2 and 3 referred to in the first embodiment are common to the sixth embodiment.

第6の実施形態は、第4または第5の実施形態の変形であって、軸方向に積層される超電導パンケーキコイル11a,11b,・・・,11nの各層間に、絶縁板20と、これを両側からはさみ込む2枚の冷却板21が配置されている。   The sixth embodiment is a modification of the fourth or fifth embodiment, and between each of the superconducting pancake coils 11a, 11b,..., 11n laminated in the axial direction, Two cooling plates 21 that sandwich this from both sides are arranged.

その他の構成は第4および第5の実施形態と同様である。   Other configurations are the same as those of the fourth and fifth embodiments.

この実施形態によれば、第4および第5の実施形態と同様の効果の両方が得られる。すなわち、この実施形態によれば、第1の実施形態と同様の効果が得られるほか、軸方向に積層される超電導パンケーキコイル11a,11b,・・・,11nの各層間の絶縁を強化することができ、さらに、軸方向に積層される超電導パンケーキコイル11a,11b,・・・,11nの各層間の伝熱特性を向上させることができる。   According to this embodiment, both of the same effects as those of the fourth and fifth embodiments can be obtained. That is, according to this embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained, and the insulation between the layers of the superconducting pancake coils 11a, 11b,. Furthermore, the heat transfer characteristics between the layers of the superconducting pancake coils 11a, 11b,..., 11n stacked in the axial direction can be improved.

[第7の実施形態]
図9は、本発明に係る超電導コイル装置の第7の実施形態の平面図である。図10は図9のX−X線矢視断面図である。図11は、本発明に係る超電導コイル装置の第7の実施形態の部分断面図であって、図10のXI部拡大断面図である。
[Seventh Embodiment]
FIG. 9 is a plan view of a seventh embodiment of the superconducting coil device according to the present invention. 10 is a cross-sectional view taken along line XX in FIG. FIG. 11 is a partial cross-sectional view of a seventh embodiment of the superconducting coil device according to the present invention, which is an enlarged cross-sectional view of the XI portion of FIG.

この実施形態で、軸方向に積層された超電導パンケーキコイル11a,11b,・・・,11nの部分は第4の実施形態(図6)と同様であって、超電導パンケーキコイル11a,11b,・・・,11nの各層間に絶縁板20がはさまれている。絶縁板20は、たとえば窒化アルミニウム製である。   In this embodiment, the superconducting pancake coils 11a, 11b,..., 11n stacked in the axial direction are the same as those in the fourth embodiment (FIG. 6), and the superconducting pancake coils 11a, 11b, ..., an insulating plate 20 is sandwiched between the layers 11n. Insulating plate 20 is made of, for example, aluminum nitride.

この実施形態では、積層された超電導パンケーキコイル11a,11b,・・・,11nの上下両端が2枚の絶縁フランジ30にはさまれており、これらの絶縁フランジ30同士が複数のボルト31とナット32によって締め付けられている。絶縁フランジ30は、中央に開口40を有する円板状である。なお、図10ではボルト31は中心線のみを示している。   In this embodiment, the upper and lower ends of the laminated superconducting pancake coils 11a, 11b,..., 11n are sandwiched between two insulating flanges 30, and these insulating flanges 30 are connected to a plurality of bolts 31. The nut 32 is tightened. The insulating flange 30 has a disk shape having an opening 40 at the center. In FIG. 10, the bolt 31 shows only the center line.

この実施形態によれば、第4の実施形態と同様の効果が得られるとともに、軸方向の力に対する強度が向上し、しかも超電導パンケーキコイル11a,11b,・・・,11n同士の絶縁を強化することができる。   According to this embodiment, the same effect as that of the fourth embodiment is obtained, the strength against the axial force is improved, and the insulation between the superconducting pancake coils 11a, 11b,. can do.

[第8の実施形態]
図12は、本発明に係る超電導コイル装置の第8の実施形態の平面図である。図13は図12のXIII−XIII線矢視断面図である。図14は、本発明に係る超電導コイル装置の第8の実施形態の部分断面図であって、図13のXIV部拡大断面図である。
[Eighth Embodiment]
FIG. 12 is a plan view of an eighth embodiment of the superconducting coil device according to the present invention. 13 is a cross-sectional view taken along line XIII-XIII in FIG. 14 is a partial cross-sectional view of the eighth embodiment of the superconducting coil device according to the present invention, and is an enlarged cross-sectional view of the XIV portion of FIG.

この実施形態は、第7の実施形態の変形であって、積層された超電導パンケーキコイル11a,11b,・・・,11nの上下両端が2枚の冷却フランジ33にはさまれており、これらの冷却フランジ33同士が複数のボルト31とナット32によって締め付けられている。冷却フランジ33は絶縁フランジ30と同様の形状であって、中央に開口41を有する円板状である。   This embodiment is a modification of the seventh embodiment, in which the upper and lower ends of the laminated superconducting pancake coils 11a, 11b,..., 11n are sandwiched between two cooling flanges 33. The cooling flanges 33 are fastened by a plurality of bolts 31 and nuts 32. The cooling flange 33 has the same shape as the insulating flange 30 and has a disk shape having an opening 41 at the center.

軸方向に積層された超電導パンケーキコイル11a,11b,・・・,11nの部分は第7の実施形態(図11)と同様、すなわち第4の実施形態(図6)と同様であって、超電導パンケーキコイル11a,11b,・・・,11nの各層間に絶縁板20がはさまれている。   The portions of the superconducting pancake coils 11a, 11b,..., 11n stacked in the axial direction are the same as in the seventh embodiment (FIG. 11), that is, the same as in the fourth embodiment (FIG. 6). An insulating plate 20 is sandwiched between the layers of the superconducting pancake coils 11a, 11b,.

この実施形態によれば、第4の実施形態と同様の効果が得られるとともに、軸方向の力に対する強度が向上し、しかも超電導パンケーキコイル11a,11b,・・・,11n同士の絶縁を強化することができる。さらに、コイル径方向の冷却特性を向上させることができる。   According to this embodiment, the same effect as that of the fourth embodiment is obtained, the strength against the axial force is improved, and the insulation between the superconducting pancake coils 11a, 11b,. can do. Furthermore, the cooling characteristics in the coil radial direction can be improved.

[他の実施形態]
以上説明した各実施形態は単なる例示であって、本発明はこれらに限定されるものではない。
[Other Embodiments]
Each embodiment described above is merely an example, and the present invention is not limited thereto.

たとえば、複数の超電導パンケーキコイルのそれぞれが、巻き芯と、電極と、超電導テープ線と、絶縁テープと、離型層とを有するシングルパンケーキコイル2個を軸方向に積層したダブルパンケーキコイルであるが、これに限定されるものではない。   For example, each of a plurality of superconducting pancake coils is a double pancake coil in which two single pancake coils each having a winding core, an electrode, a superconducting tape wire, an insulating tape, and a release layer are laminated in the axial direction. However, the present invention is not limited to this.

また、上述の第4および第5の実施形態は、超電導パンケーキコイル11a,11b,・・・,11nの離型層16の半径方向位置の関係は第1の実施形態と同様なものとしたが、第4または第5の実施形態で、離型層16の半径方向位置の関係が第2または第3の実施形態と同様なものとしてもよい。   In the fourth and fifth embodiments described above, the relationship between the radial positions of the release layers 16 of the superconducting pancake coils 11a, 11b,..., 11n is the same as that of the first embodiment. However, in the fourth or fifth embodiment, the relationship in the radial direction position of the release layer 16 may be the same as that in the second or third embodiment.

また、上述の第7および第8の実施形態(図11、図14)では、第4の実施形態(図6)と同様に超電導パンケーキコイル11a,11b,・・・,11nの層間に絶縁板20がはさまれている。しかし、第7および第8の実施形態で、第5の実施形態(図7)と同様に超電導パンケーキコイル11a,11b,・・・,11nの層間に冷却板21がはさまれていてもよい。   In the seventh and eighth embodiments (FIGS. 11 and 14) described above, insulation is performed between the layers of the superconducting pancake coils 11a, 11b,..., 11n as in the fourth embodiment (FIG. 6). A plate 20 is sandwiched. However, in the seventh and eighth embodiments, even if the cooling plate 21 is sandwiched between the layers of the superconducting pancake coils 11a, 11b,..., 11n as in the fifth embodiment (FIG. 7). Good.

また、第3の実施形態では上端部の超電導パンケーキコイル11aの離型層16の半径方向位置のみが他の超電導パンケーキコイル11b,・・・,11nの離型層16の半径方向位置と相違するものとしたが、上端部の超電導パンケーキコイル11aの離型層16の半径方向位置のみが相違する場合に限定されない。すなわち、超電導パンケーキコイル11a,11b,・・・,11nのいずれか少なくとも一つの離型層16の半径方向位置が他のものと相違すれば、限定的ながらも従来技術に比べて効果がある。   In the third embodiment, only the radial position of the release layer 16 of the superconducting pancake coil 11a at the upper end is different from the radial position of the release layer 16 of the other superconducting pancake coils 11b,. Although different, it is not limited to the case where only the radial direction position of the release layer 16 of the superconducting pancake coil 11a at the upper end is different. That is, if the radial position of at least one release layer 16 of superconducting pancake coils 11a, 11b,. .

11a,11b,・・・,11n 超電導パンケーキコイル
12 巻芯
13 電極
14 超電導テープ線
15 絶縁テープ
16 離型層
17 含浸樹脂
18 ネジ
19 外側接続板
20 絶縁板
21 冷却板
28 内側接続板
30 絶縁フランジ
31 ボルト
32 ナット
33 冷却フランジ
40,41 開口
11a, 11b,..., 11n Superconducting pancake coil 12 Core 13 Electrode 14 Superconducting tape wire 15 Insulating tape 16 Release layer 17 Impregnating resin 18 Screw 19 Outer connecting plate 20 Insulating plate 21 Cooling plate 28 Inner connecting plate 30 Insulation Flange 31 Bolt 32 Nut 33 Cooling flange 40, 41 Open

Claims (5)

複数の超電導パンケーキコイルが軸方向に積層された超電導コイル装置であって、
前記超電導パンケーキコイルそれぞれは、
超電導テープ線と前記超電導テープ線のターンごとを互いに電気的に絶縁する絶縁テープとを複数ターン順次外側に重ねて同一平面内で巻き回された複合テープと、
前記複合テープの間に配置されて、前記複合テープが互いに直接接触する場合に比べて互いの接着力を弱める離型層と、
前記複合テープおよび離型層に含浸した含浸樹脂と、
を有し、
少なくとも上端の前記超電導パンケーキコイルの前記離型層の半径方向の位置が、軸方向に隣接する他の前記超電導パンケーキコイルの前記離型層の半径方向の位置と一致しておらず、
前記超電導パンケーキコイルそれぞれには、複数の前記離型層が互いに半径方向に等間隔をあけて配置されていて、
前記超電導パンケーキコイルの前記離型層の半径方向の位置が、軸方向に隣接する他の前記超電導パンケーキコイルの前記離型層の半径方向の間隔の中央にあること、
を特徴とする超電導コイル装置。
A superconducting coil device in which a plurality of superconducting pancake coils are laminated in the axial direction,
Each of the superconducting pancake coils is
A composite tape wound in the same plane with a superconducting tape wire and an insulating tape that electrically insulates each turn of the superconducting tape wire on the outside in a plurality of turns one after the other,
A release layer disposed between the composite tapes to weaken each other's adhesive force as compared to the case where the composite tapes are in direct contact with each other;
An impregnation resin impregnated in the composite tape and the release layer;
Have
The radial position of the release layer of at least the upper end of the superconducting pancake coil does not coincide with the radial position of the release layer of the other superconducting pancake coil adjacent in the axial direction ,
In each of the superconducting pancake coils, a plurality of the release layers are arranged at equal intervals in the radial direction,
The radial position of the release layer of the superconducting pancake coil is at the center of the radial spacing of the release layer of the other superconducting pancake coil adjacent in the axial direction;
A superconducting coil device.
前記複数の超電導パンケーキコイルが絶縁板をはさんで互いに軸方向に隣接していることを特徴とする請求項1に記載の超電導コイル装置。  2. The superconducting coil device according to claim 1, wherein the plurality of superconducting pancake coils are adjacent to each other in an axial direction across an insulating plate. 前記複数の超電導パンケーキコイルが冷却板をはさんで互いに軸方向に隣接していることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の超電導コイル装置。  The superconducting coil device according to claim 1 or 2, wherein the plurality of superconducting pancake coils are adjacent to each other in the axial direction across a cooling plate. 前記複数の超電導パンケーキコイルの軸方向の両端に配置された2個の絶縁フランジと、  Two insulating flanges disposed at both axial ends of the plurality of superconducting pancake coils;
前記2個の絶縁フランジ同士を互いに締め付ける締め付け具と、  A fastening tool for fastening the two insulating flanges to each other;
をさらに有することを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか一項に記載の超電導コイル装置。  The superconducting coil device according to any one of claims 1 to 3, further comprising:
前記複数の超電導パンケーキコイルの軸方向の両端に配置された2個の冷却フランジと、  Two cooling flanges disposed at both axial ends of the plurality of superconducting pancake coils;
前記2個の冷却フランジ同士を互いに締め付ける締め付け具と、  A fastening tool for fastening the two cooling flanges to each other;
をさらに有することを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか一項に記載の超電導コイル装置。  The superconducting coil device according to any one of claims 1 to 3, further comprising:
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