JPH01201905A

JPH01201905A - 磁石システム

Info

Publication number: JPH01201905A
Application number: JP63318306A
Authority: JP
Inventors: Cord-Henrich Dustmann; コルト−ヘンリヒ・ドウストマン
Original assignee: ABB Asea Brown Boveri Ltd; Asea Brown Boveri AB
Current assignee: ABB Asea Brown Boveri Ltd; ABB AB
Priority date: 1987-12-18
Filing date: 1988-12-16
Publication date: 1989-08-14
Also published as: EP0320830A3; EP0320830A2; US4852367A; DE3743033A1

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】［産業上の利用分野コ本発明は、超伝導ワイヤから形成された電磁石コイルを
有する１個以上の電磁石と、電磁石と関連された低温槽
と、各電磁石の電磁石コイルを励磁するための電力を供
給する電流供給線とから成る磁石システムに関する。

［従来技術］超伝導磁石は、超伝導技術にとって最も重要であり主要
な応用分野である。超伝導磁石システムの利点は、特に
比較的低い電力要求に対する実現可能な高い磁束密度と
、それらの空間および重量か小であること、ならびにそ
れらによる簡単な操作である。

電気力学的浮動車両に使用される他に、超伝導磁石シス
テムは特に加速器、バブルチャンバ等の計測分野および
最近では核融合に適する。

加速器の超伝導磁石は、それらの冷却回路および電力供
給装置の両方に関して直列に接続されている。同時に数
百側の別々の磁石は、磁石において冷却剤の循環を維持
する冷却システムに直接接続されている。

同時に加速器パスは、各ケースに配置されている特別の
磁石の最初と最後で電流供給線を有する種々の部分に分
割される。これらの部分内において、磁石は水力学的に
、すなわちそれらの冷却剤と電気機構の両方に関して直
列に接続されている。

同時に冷却剤接続ラインが電気接続線を収容するように
磁石の間に適切に設けられている。

各超伝導磁石において、電流は冷却剤供給とは無関係に
供給される。しかしながら通常磁石と関連された低温槽
の冷却剤貯蔵器から冷却用の冷却剤を供給されるように
電流供給線が設けられている。

［発明の解決すべき課題］全ての超伝導磁石システムにおいて、電流用の入力点す
なわち前述の電流供給線は、特にそれらのいわゆる氷晶
損失または冷却損失を出来るたけ低く維持するために冷
却されなければならない。

各磁石の磁石装置において、磁石システムは別々に電流
を供給され、したがって別々の電流供給線を有するため
、これらの冷却損失は全ての磁石システムにおいて発生
する。

各部分の最初および最後において各ケース内に適合され
ている特別の磁石を介して電流入力が供給される加速器
ユニットに用の磁石装置において、付加的な冷却損失は
特に各磁石が互いに密接して設けられていない場合に各
磁石を接続する冷却剤ライン中で発生する。

上述した従来技術の結果として、本発明の目的はできる
だけ低い冷却損失により動作を行なう上記タイプの磁石
システムを提供することであり、この目的を実現するた
めに簡単な方法で安価に達成することができる手段が必
要である。

［課題解決のための手段］本発明の目的は、一方で冷却された冷却剤を供給するた
めに設けられた冷却システムに冷却剤ラインを介して接
続され、他方では関連された電磁石の電磁石コイルのた
めの複数の電磁石低温槽に冷却剤ラインを介して接続さ
れている制御低温槽が設けられ、単一の電流接続子が制
御低温槽と関連された電磁石の全ての電磁石コイルに対
して設けられ、この電流接続子は制御低温槽の中に取付
けられ、超伝導ケーブルを介して全ての電磁石コイルに
接続され、超伝導ケーブルは、電磁石と関連されている
制御低温槽と電磁石低温槽との間の冷却剤ラインの中に
収容されている磁石システムによって達成される。

したがって、磁石の全ての低温槽は冷却剤ラインを介し
て直接的に制御低温槽に接続され、例えば液体ヘリウム
または液体窒素等の供給された冷却剤は圧力差によって
制御低温槽から電磁石低温槽に移動される。

前記超伝導ケーブルが設けられている電気供給源は、同
様にそこに設けられた接続子を介して制御低温槽から供
給が行われる。

同時に本発明のさらに有効な発展は、制御低温槽に関連
された電磁石コイルを互いに電気的に直列に接続するこ
とである。しかしながら、接続された電磁石コイルを各
ケースにおいて制御低温槽から電気接続している各々と
並列に接続できることは明らかである。

制御低温槽は、冷却剤供給容器として機能するような大
きさに形成され、その結果冷却システムとは無関係に動
作することができる。これは、予想外の外部的要因また
は冷却システムにおける内部故障のためにその機能が損
われたり、もしくは冷却剤が遮断された場合に特に重要
である。

制御低温槽は、設置される電磁石にできるだけ隣接して
取付けられる分離ユニットとして設けられることか適切
である。この分離はその設置および修理の際に有効であ
る。

本発明の別の有効な装置によると、制御低温槽は冷却シ
ステムのいわゆる“冷却箱”の中に収容されることが可
能であり、その結果この方法における冷却損失は供給点
へ直接的に冷却剤を供給することによって補償されるこ
とができるため、特に経済的な解決方法であることが分
る。

超伝導磁石システムの動作経費は特に超伝導に必要な温
度を維持するための冷却剤供給費用によって決定される
ため、どのような小さい冷却損失もこれら素子の費用の
著しい減少になるため、本発明にしたがって制御低温槽
を介して電流を複数の磁石に供給することが特に有効で
あると考えられる。

さらに、この方法で構成された磁石システムの高い有用
性が特に強調されるべきである。これは冷却システムの
保守（メインテナンス）または故障のときに、制御低温
槽または付加的な冷却剤容器から遮断されることなく超
伝導磁石の動作を中断することなく動作できるからであ
る。

さらに本発明による制御低温槽を含む装置の利点は、超
伝導電磁石を動作するために必要な付勢素子が全て制御
低温槽に設けられているため、別の理由から遮断または
隔離された領域においてでもこのような超伝導電磁石を
動作することができる。

同時に、１個以上の超伝導電磁石およびそれらに関連さ
れた低温槽を設けられた本発明による装置は簡単な冷却
システムになる。すなわち潜在的な冷却損失の発生が明
瞭に識別可能になり、それらは制御がより簡単である。

さらに、本発明による超伝導電磁石システムの装置の利
点は、例えばクエンチングのときに、少量の冷却剤たけ
が蒸発して冷却システムから冷却剤を供給することによ
って磁石を急速に再冷却できるように、冷却システムま
たは制御低温槽中の冷却剤供給を各磁石に関連された低
温槽から分離していることである。

本発明のこれらおよびその他の有効な装置の態様は請求
項２乃至７に記載されている。

［実施例］第１図は、複数の制御低温槽２０．３０．４０に高度に
絶縁された冷却剤ライン１４．１６．１８を介して接続
された冷却システム１２を有する超伝導磁石システムｌ
Ｏの全体図を示す。複数の制御低温槽２０，３０．４０
は各超伝導電磁石１７（ここでは記号的に示されている
）がそれぞれ内蔵され、冷却された複数の電磁石低温槽
２１，３１．４１に対して同様に高度に絶縁された冷却
剤ライン２２．３２．４２を介して接続されている。

第１図に示された超伝導磁石システム１０は単なる一部
分、すなわち冷却システム１２に冷却剤ライン１４．１
６．１８を介して接続されている複数の制御低温槽２０
．３０．４０の一部分である３つの制御低温槽２０．３
０．４０たけを示したものである。

電磁石低温槽２１，３１．４１は、超伝導ワイヤから構
成され冷却システム１２から供給される冷却剤によって
それらの臨界温度より下の温度まで冷却される超伝導電
磁石コイル２４．３４．４４を包含するように機能する
。

冷却システム１２の冷却能力に応じて、かつ接続、に使
用される冷却剤ライン１４．ｌｆｉ、１８の冷却損失特
性にしたがって、ここに示されていない複数の制御低温
槽が破線として示された冷却剤ライン１５．１９の端部
に接続されてもよい。

さらに明瞭にするために、第１図の左側に示された制御
低温槽２０および電磁石低温槽２Ｙを含むシステムの部
分的拡大図が第２図に示されている。

制御低温槽２０の縁付きカバーの中には、冷却剤ライン
１４の高い実効性の絶縁体を通り、制御低温槽２０の内
部に延在する電流供給線１３が設けられている。制御低
温槽２０の内部には、電磁石低温槽２１中に取付けられ
た超伝導電磁石コイル２４の同一の超伝導接続ワイヤが
接続点２［ｉ、２７．２８．２９で接続されている。

第２図の代表的な拡大図から、本発明の装置による電磁
石低温槽２１に設けられた超伝導電磁石コイル２４はそ
れらの冷却剤供給に関して互いに並列に接続されている
か、電力供給に関しては互いに直列に接続されているこ
とが明らかである。

制御低温槽２０における電流供給線１３は、既知の方法
により冷却剤の液体レベルのすぐ上で終端するように取
付けられた収容チューブを設けられており、電線が接続
点２６．２９に接続されている。接続点２Ｂ、２７．２
８．２９と電磁石低温槽２１中の超伝導電磁石コイル２
４との間の接続導線は超伝導ケーブルとして形成され、
制御低温槽２０を各電磁石低温槽２１に接続する各冷却
剤ライン２２中に収容されている。

明らかに、１個の制御低温槽に複数の電磁石低温槽を容
易に接続することができる。これは単に冷却剤の体積容
量の問題、すなわち制御低温槽の冷却体積の問題である
。

【図面の簡単な説明】

第１図は超伝導電磁石システムの概略図である。第２図は、電力供給を示された第１図の部分的拡大図で
ある。１０　　超伝導電磁石システム、１２・・冷却システム
、１３・・電流供給線、１４．１６．１８．　’２２．
３２．４２・・・冷却剤ライン、１７・・・超伝導電磁
石、２０，３０．４０・・・制御低温槽、２］、３１．
４１・・電磁石低温槽、２５・・・超伝導接続ワイヤ、
２６．２７．２８．２９・・接続点。出願人代理人　弁理士　鈴江武彦

Claims

【特許請求の範囲】

（１）超伝導ワイヤから形成された電磁石コイルを有す
る１個以上の電磁石と、電磁石と関連された低温槽と、
各電磁石の電磁石コイルを励磁するための電力を供給す
る電流供給線とから成る磁石システムにおいて、一方では冷却された冷却剤を供給するために設けられた
冷却システムに冷却剤ラインを介して接続され、他方で
は関連された電磁石の電磁石コイルのための複数の電磁
石低温槽に冷却剤ラインを介して接続されている制御低
温槽が設けられ、単一の電流接続子が制御低温槽と関連
された電磁石の電磁石コイル全てに対して設けられ、こ
の電流接続子は制御低温槽の中に取付けられ、超伝導ケ
ーブルを介して全ての電磁石コイルに接続され、超伝導ケーブルは、電磁石コイルと関連されている制御
低温槽と電磁石低温槽との間の冷却剤ラインの中に収容
されていることを特徴とする磁石システム。
（２）同一の制御低温槽と関連された次の電磁石は、全
て前の電磁石および制御低温槽と直列に接続され、制御
低温槽は電流回路の最初および最後を形成し、共通の接
続点を含むことを特徴とする請求項１記載の磁石システ
ム。
（３）それぞれのケースで同一の制御低温槽と関連され
た超伝導電磁石は、互いに並列に接続され、共通の接続
点が制御低温槽の中に設けられていることを特徴とする
請求項１記載の磁石システム。
（４）制御低温槽は冷却剤回路の最初および最後を形成
し、電磁石に電力を供給するように機能している各超伝
導ケーブルは、それぞれのケースで電磁石低温槽に冷却
剤を供給するために設けられた冷却剤ライン中に収容さ
れ、制御低温槽において互いに接続されていることを特
徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の磁石シス
テム。
（５）制御低温槽は冷却された冷却剤用の供給容器とし
て機能し、冷却システムによる冷却剤の供給とは無関係
に電磁石低温槽を動作できることを特徴とする請求項１
乃至４のいずれか１項記載の磁石システム。
（６）制御低温槽は、超伝導電磁石コイルを有する電磁
石低温槽に隣接して設けられた別個のユニットとして構
成されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれ
か１項記載の磁石システム。
（７）制御低温槽は、冷却システムの内部に設けられて
いることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項記
載の磁石システム。