JPH01173604A - 超電導コイル - Google Patents

超電導コイル

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JPH01173604A
JPH01173604A JP62330533A JP33053387A JPH01173604A JP H01173604 A JPH01173604 A JP H01173604A JP 62330533 A JP62330533 A JP 62330533A JP 33053387 A JP33053387 A JP 33053387A JP H01173604 A JPH01173604 A JP H01173604A
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進 島本
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博史 辻
Toshinari Ando
俊就 安藤
Masataka Nishi
正孝 西
Masamitsu Naganuma
長沼　正光
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は内部冷却型の強制冷却超電導コイルに関する
。
（従来の技術） 磁気閉込め核融合装置に用いられるトロイダルコイルや
ボロイダルコイルのように大電流が供給されるコイルと
して内部冷却型の強制冷却超電導コイルが使用されてい
る。
しかして、従来、この種の超電導コイルとして、第５図
に示すように中空部に超電導素線２を挿通するとともに
、同超電導素線２に沿って超臨界圧ヘリウムが流れる流
路３を形成した断面矩形状のシース管１を複数本用意し
、これらシース管１の周囲に層間絶縁層４を形成すると
ともに、これらを束ねて対地絶縁層５で囲むように構成
したものがある。このようにすると、シース管１が超臨
界圧ヘリウムの圧力バウンダリとして機能するとともに
、何らかの原因で超電導状態がくずれて（すなわち、コ
イルがクエンチして、）、大きな内圧上昇が生じた場合
にも、この圧力を受止め、さらに磁場と超電導導体を流
れる電流とが電磁気学的に干渉して生じる電磁力に対し
ても超電導素線２からなる導体部を支持するようなり、
超電導コイルとして安定した状況が得られる。
ところが、このような構成のものでは、上述したトロイ
ダルコイルやボロイダルコイルのように大電流のものに
なると、導体部での断面積が大きく、クエンチの際の内
圧も可なり大きなものになるため、この内圧に十分耐え
るためにもシース管１の肉厚を厚（せざるを得ない。し
かし、シース管１の肉厚を厚くすると、コイルを作る工
程での、シース管を矩形管にする工程と、コイル状に巻
回する工程の２つの成形工程が極めて難しくなり、この
ような成形工程で、無理な力が超電導素線２に加わり、
これら超電導素線２を切断してしまうことがある。また
、コイル状に巻回する工程では、シース管１が第６図に
示すように断面が台形状に変形してしまうこともある。
そして、このようにシース管１が変形すると、コイルと
しての寸法精度を出すのが極めて難しくなるだけでなく
、シース管１の外周に巻回する層間絶縁層４も変形のた
め破損してしまうおそれがあり、仮に、破損されなくと
も電磁力が作用した場合に、隣接するものと片当りとな
るため、絶縁破壊を起し易くなる。
さらに、シース管１の気密溶接にしてもシース管１の肉
厚が厚いと、その分だけ溶接時の熱量が大きくなるため
に、超電導素線２を破損してしまうこともあった。
（発明が解決しようとする問題点） このように従来の超電導コイルでは、シース管の肉厚が
厚くなることに原因して、シース管をコイル状に巻回す
るための成形工程が難しく、変形が生じ易くなって、超
電導素線の切断事故を生じるだけでなく、寸法精度が劣
化し、さらに、層間絶縁層の破損による絶縁破壊を招き
易くなるとともに、シース管溶接時の熱量の増大により
超電導素線を破損する恐れがあった。
そこで、この発明の目的とするところは、シース管の肉
厚を薄くすることで、シース管の成形加工を容易にして
変形を防止でき、コイルとしての寸法精度を高めること
ができるとともに、超電導素線および絶縁層の破損を防
止できる安定して信頼性の高い超電導コイルを提供する
にある。
（問題点を解決するための手段） この発明は、超電導素線を中空部に収容したシース管と
、コイル状に加工されるとともに軸方向に沿って分割可
能に構成され且つ内部に沿って上記シース管が収容され
る補強容器と、上記補強容器を囲むように設けられる絶
縁層とを有し、補強容器によりシース管の肉厚を薄くで
きるようになっている。
（作用） この結果、シース管は補強容器の強度によりクエンチ時
の内厚や電磁力に耐え得るように構成されるので、シー
ス管自身として肉薄のものを使用することができるよう
になる。そして、肉薄のシース管を用いることで成形加
工を変形を生じることなく簡単に行なうことができるの
で、超電導素線に無理な力が加わることがなくなり切断
事故を皆無にできる。また、コイル状に予め機械加工さ
れる補強容器が使用されるので、コイルとしての寸法精
度を精度よく確保できるとともに、絶縁層の破損を防止
できるようにもなる。
（実施例） 以下、この発明の一実施例を図面にしたがい説明する。
第１図は同実施例の断面図を示すものである。
図において、１１は比較的肉薄の材料で作成された断面
矩形状のシース管で、このシース管１１は中空部に超電
導素線１２を挿通するとともに、同超電導素線１２に沿
って超臨界圧ヘリウムが流れる流路１３を形成している
。このようなシース管１１は補強容器１４に収容される
。
ここで、補強容器１４は軸方向に沿って２分割された分
割容器１４１．１４２からなるもので、第２図および第
３図に示すように断面をコ字状に形成するとともに、予
め機械加工によりコイル状に形成される。そして、この
ような分割容器１４１．１４２からなる補強容器１４内
部にシース管１１を収容し、この状態から、これら分割
容器１４１．１４２の間を溶接して一体に構成する。
その後、補強容器１４の周囲に層間絶縁層１５を形成す
るとともに、全体の周囲に対地絶縁層１６を形成し、樹
脂を含浸して固化することにより超電導コイルを形成す
るようになる。
このように構成すると、シース管１１は補強容器１４内
部に収容されることで、クエンチ時の内圧や電磁力に対
する負担が掛かることがなくなり、ヘリウムなどの冷媒
の気密保持を負担するのみになるので、シース管１１自
身として肉薄のものを使用することができるようになる
。これにより、ヒース管１１の成形加工を変形を生じる
ことなく簡単に行なうことができ、しかも、この加工の
際に超電導素線に無理な力が加わることがなくなるので
、素線の切断事故を皆無にできる。また、補強容器１４
は予め機械加工によりコイル状に形成されたものが使用
されるので、コイルとしての寸法精度を確保できる。ま
た、このような補強容器１４は機械加工の際に表面を滑
らかに加工するようにすることで、補強容器１４の外周
に形成される絶縁層の破損を防止することもできる。し
たがって、このようにして得られた超電導コイルとして
は、安定した信頼の高いものとして実用化できることに
なる。
なお、この発明は上記実施例にのみ限定されず、要旨を
変更しない範囲で適宜変形して実施できる。
上述の実施例では補強容器として断面コ字状の２個の分
割容器からなるものを用いたが、例えば、断面コ字状の
容器に板状の蓋体を組合わせた補強容器など、他の形状
のものの組合わせによる補強容器を使用することもでき
る。また、補強容器は、例えばステンレスを用いた鋳物
より構成してもよい。こうすれば、補強容器の寸法精度
を、さらに高めることができるので、超電導コイル全体
の寸法精度を良好にでき、しかも表面状態を平滑化でき
るので、絶縁層の破損などを皆無にできる。さらに、補
強容器は、機械加工により同心円状に形成した複数のリ
ング状容器本体を放射方向に分割して２個以上のセクタ
を得るとともに、これらセクタうち半径の異なるものを
接続して第４図に示すようなコイル状の補強容器１７を
構成するようにしてもよい。
［発明の効果］ この発明によれば、超電導素線を中空部に収容したシー
ス管と、コイル状に加工されるとともに軸方向に沿って
分割可能に構成され且つ内部に沿って上記シース管が収
容される補強容器と、上記補強容器を囲むように設けら
れる絶縁層とを有している。これにより、シース管は補
強容器を介してクエンチ時の内圧や電磁力に耐えるよう
に構成されるので、シース管自身として肉薄のものを使
用することができる。そして、肉薄のシース管を用いる
ことで成形加工を変形を生じることなく簡単に行なうこ
とができるので、超電導素線に無理な力が加わることが
なくなり切断事故を皆無にできる。また、コイル状に機
械加工される補強容器が使用されるので、コイルとして
の寸法精度を確保できるとともに、絶縁層の破損を防止
することもできる。このように安定した信頼の高い超電
導コイルが得られることは、かようなコイルを使用した
装置も十分の機能を発揮できるようになり、その波及的
効果は極めて大きい。
【図面の簡単な説明】
第１図はこの発明の一実施例を示す断面図、第２図は同
実施例に使用される補強容器を示す正面図、第３図は第
２図のＡ−Ａ線に沿った断面図、第４図はこの発明の他
実施例に使用される補強容器を示す正面図、第５図は従
来の超電導コイルを示す斜視図、第６図は同超電導コイ
ルに使用されるシース管の変形状態を示す断面図である
。 １１・・・シース管、１２・・・超電導素子、１３・・
・流路、１４・・・補強容器、１４１．１４２・・・分
割容器、１５．１６・・・絶縁層。 第２図 第４因 第５図 第６図

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）超電導素線を中空部に収容した肉薄のシース管と
    、コイル状に加工されるとともに軸方向に沿って分割可
    能に構成され且つ内部に沿って上記シース管が収容され
    る補強容器と、上記補強容器を囲むように設けられる絶
    縁層とを具備したことを特徴とする超電導コイル。
  2. （２）補強容器は断面コ字状の２個の分割容器より構成
    されることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の超
    電導コイル。
  3. （３）絶縁層は層間絶縁層および対地絶縁層よりなるこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第１項または第２項記載
    の超電導コイル。
  4. （４）補強容器は鋳物により形成されることを特徴とす
    る特許請求の範囲第１項乃至第３項のいずれかに記載の
    超電導コイル。
  5. （５）補強容器は同心円状に形成した複数のリング状容
    器本体を放射方向に分割して２個以上のセクタを得ると
    ともに、半径の異なるセクタを接続してコイル状に形成
    したことを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第４項
    のいずれかに記載の超電導コイル。
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