JPH0232762B2 - - Google Patents
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- JPH0232762B2 JPH0232762B2 JP55107398A JP10739880A JPH0232762B2 JP H0232762 B2 JPH0232762 B2 JP H0232762B2 JP 55107398 A JP55107398 A JP 55107398A JP 10739880 A JP10739880 A JP 10739880A JP H0232762 B2 JPH0232762 B2 JP H0232762B2
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- JP
- Japan
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- superconducting wire
- superconducting
- coil
- pancake
- narrow groove
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F6/00—Superconducting magnets; Superconducting coils
- H01F6/06—Coils, e.g. winding, insulating, terminating or casing arrangements therefor
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S505/00—Superconductor technology: apparatus, material, process
- Y10S505/825—Apparatus per se, device per se, or process of making or operating same
- Y10S505/88—Inductor
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は超電導コイルに関するもので、特に
超電導コイル製造方法の改良に関するものであ
る。
超電導コイル製造方法の改良に関するものであ
る。
第１図は一般的な超電導コイルの斜視図であ
る。図において、１は超電導線、２は超電導線１
を巻回して作つたパンケーキコイル、３はパンケ
ーキコイル２間の冷却チヤンネルである。超電導
コイルは冷媒（一般に液体ヘリウム）によつて冷
却されている。冷媒は冷却チヤンネル３に入り込
んで超電導線１を冷却している。第２図は第１図
の超電導コイルを構成するパンケーキコイル２を
２枚だけ取り出した概念斜視図である。４は冷却
チヤンネル３を作る為にスペーサである。このス
ペーサ４の厚さにほぼ等しい冷却チヤンネル３が
パンケーキコイル２間に形成され、そこに冷媒が
入り込む。第３図は第２図のＡ−Ａ線における断
面を示したものである。第８図中の超電導線１の
部分を拡大して示したものが第４図である。ここ
で、５は超電導線１の各ターン間に入れられたタ
ーン間絶縁物である。同図から明らかな様に、超
電導線１が冷媒によつて冷却されている部分は超
電導線１の両側面である。超電導線１の上面と下
面はターン間絶縁物５によつて蔽われており冷媒
によつて直接冷却されることはできない。
る。図において、１は超電導線、２は超電導線１
を巻回して作つたパンケーキコイル、３はパンケ
ーキコイル２間の冷却チヤンネルである。超電導
コイルは冷媒（一般に液体ヘリウム）によつて冷
却されている。冷媒は冷却チヤンネル３に入り込
んで超電導線１を冷却している。第２図は第１図
の超電導コイルを構成するパンケーキコイル２を
２枚だけ取り出した概念斜視図である。４は冷却
チヤンネル３を作る為にスペーサである。このス
ペーサ４の厚さにほぼ等しい冷却チヤンネル３が
パンケーキコイル２間に形成され、そこに冷媒が
入り込む。第３図は第２図のＡ−Ａ線における断
面を示したものである。第８図中の超電導線１の
部分を拡大して示したものが第４図である。ここ
で、５は超電導線１の各ターン間に入れられたタ
ーン間絶縁物である。同図から明らかな様に、超
電導線１が冷媒によつて冷却されている部分は超
電導線１の両側面である。超電導線１の上面と下
面はターン間絶縁物５によつて蔽われており冷媒
によつて直接冷却されることはできない。
以上では冷媒により冷却される超電導線１の部
分は超電導線１の両側面であることを述べた。次
に、超電導線１の冷却と超電導線１に流す電流と
の関係について述べる。一般に大形超電導コイル
では、超電導線１に流す電流の大きさは次の様な
基準（完全安定化基準）の下に決定される。すな
わち、瞬時的な外乱により超電導線１の超電導性
が破壊され、超電導線１が抵抗を発生（常電導状
態になる）したとしても、外乱消滅後は、超電導
線１に生じているジユール発熱が冷媒により取り
去られて、超電導線１の温度は超電導線１の臨界
温度Tc以下になりただちに超電導線特性が回復
するという基準である。
分は超電導線１の両側面であることを述べた。次
に、超電導線１の冷却と超電導線１に流す電流と
の関係について述べる。一般に大形超電導コイル
では、超電導線１に流す電流の大きさは次の様な
基準（完全安定化基準）の下に決定される。すな
わち、瞬時的な外乱により超電導線１の超電導性
が破壊され、超電導線１が抵抗を発生（常電導状
態になる）したとしても、外乱消滅後は、超電導
線１に生じているジユール発熱が冷媒により取り
去られて、超電導線１の温度は超電導線１の臨界
温度Tc以下になりただちに超電導線特性が回復
するという基準である。
この基準は次式で表わされる。
RI2Ｑ（TC−TB）Ｓ ………(1)
ただし、
Ｒ＝超電導線１の単位長当りの常電導抵抗
Ｉ＝超電導線１に通電されている電流（超電導コ
イルの運転電流） Ｑ（Ｔ）＝冷媒が超電導線１から奪う熱流束 TC＝超電導線１の臨界温度 TB＝冷媒の温度 Ｓ＝単位長当り投影面面積 ここで式(1)を以下のように書き直す。
イルの運転電流） Ｑ（Ｔ）＝冷媒が超電導線１から奪う熱流束 TC＝超電導線１の臨界温度 TB＝冷媒の温度 Ｓ＝単位長当り投影面面積 ここで式(1)を以下のように書き直す。
この式(2)から明らかな様に、Ｑ（TC−TB）が大
きい程超電導コイルの運転電流は大きくできる。
すなわち、超電導線１の電流密度は高くなる。こ
れは超電導コイルの発生磁場を強くできることを
意味する。あるいは、発生磁場を一定にするなら
超電導線１の量を減らすことができるということ
を意味する。かかる意味で、冷脳が超電導線１か
ら奪う熱流束Ｑ（TC−TB）を大きくすることは非
常に重要なことである。
きい程超電導コイルの運転電流は大きくできる。
すなわち、超電導線１の電流密度は高くなる。こ
れは超電導コイルの発生磁場を強くできることを
意味する。あるいは、発生磁場を一定にするなら
超電導線１の量を減らすことができるということ
を意味する。かかる意味で、冷脳が超電導線１か
ら奪う熱流束Ｑ（TC−TB）を大きくすることは非
常に重要なことである。
第５図は従来の超電導線の拡大斜視図で、Ｂ，
Ｄが冷却面である。第６図はこの超電導線１を巻
回した従来のパンケーキコイル２の平面図であ
る。従来の超電導コイルはこの従来のパンケーキ
コイル２を複数枚積み重ねて形成されていた。こ
の従来の超電導パンケーキコイルの冷却面は第５
図のＢ，Ｄで示した平滑面であるため単位面積当
りの熱流束Ｑ（TC−TB）はある一定値以上にはな
り得なかつた。
Ｄが冷却面である。第６図はこの超電導線１を巻
回した従来のパンケーキコイル２の平面図であ
る。従来の超電導コイルはこの従来のパンケーキ
コイル２を複数枚積み重ねて形成されていた。こ
の従来の超電導パンケーキコイルの冷却面は第５
図のＢ，Ｄで示した平滑面であるため単位面積当
りの熱流束Ｑ（TC−TB）はある一定値以上にはな
り得なかつた。
このため、先行技術として、以下詳述するよう
に、超電導線１の冷却面に、２方向の互いに交差
する多数の細溝７を設け単位積当りの熱流束Ｑ
（TC−TB）を大きくする方法が提案されている。
第７図はこの発明に先立つて提案されている先行
技術の例を示す超電導線１の拡大斜視図で、超電
導線１の冷却面であるＢおよびＤ面の一部に互に
交差するＶ形断面の細溝７が多数設けられてい
る。
に、超電導線１の冷却面に、２方向の互いに交差
する多数の細溝７を設け単位積当りの熱流束Ｑ
（TC−TB）を大きくする方法が提案されている。
第７図はこの発明に先立つて提案されている先行
技術の例を示す超電導線１の拡大斜視図で、超電
導線１の冷却面であるＢおよびＤ面の一部に互に
交差するＶ形断面の細溝７が多数設けられてい
る。
この第７図の細溝表面加工したＢ（あるいはＤ）
面の単位投影面当りの熱伝導特性〔Ｗ／cm2〕と、
第５図の従来のままの平滑面であるＢ（あるいは
Ｄ）面の熱伝導特性とを比較して特性図を第８図
に示す。この図でａが細溝加工面における熱伝達
特性、ｂが平滑面における熱伝達特性である。こ
の図から明らかな様にQa（TC−TB）はQb（TC−
TB）の約2.5倍となつている。この事は、第(2)式
から判る様に、先行技術による超電導線１では、
従来の超電導線１に比べて約√2.5（1.6）倍の
電流を流すことが可能となるため、超電導コイル
の高磁界・高電流密度化が図られ、超電導コイル
のコンパクト化が可能となることがわかる。
面の単位投影面当りの熱伝導特性〔Ｗ／cm2〕と、
第５図の従来のままの平滑面であるＢ（あるいは
Ｄ）面の熱伝導特性とを比較して特性図を第８図
に示す。この図でａが細溝加工面における熱伝達
特性、ｂが平滑面における熱伝達特性である。こ
の図から明らかな様にQa（TC−TB）はQb（TC−
TB）の約2.5倍となつている。この事は、第(2)式
から判る様に、先行技術による超電導線１では、
従来の超電導線１に比べて約√2.5（1.6）倍の
電流を流すことが可能となるため、超電導コイル
の高磁界・高電流密度化が図られ、超電導コイル
のコンパクト化が可能となることがわかる。
ただし、ここで注意すべき点は、ただ単に第７
図のＢ面あるいはＤ面の様な２方向の細溝加工を
施こせば、第８図Qa（TC−Tb）の様な良好な熱
伝達特性が得られると言うものではなく、次の様
な条件を満たさなければならないということがわ
かつている。すなわち、施す細溝７のピツチを、
１方向につき1.5mm以下にし、しかも、細溝７の
深さを細溝７のピツチ以上にすることが好まし
い。
図のＢ面あるいはＤ面の様な２方向の細溝加工を
施こせば、第８図Qa（TC−Tb）の様な良好な熱
伝達特性が得られると言うものではなく、次の様
な条件を満たさなければならないということがわ
かつている。すなわち、施す細溝７のピツチを、
１方向につき1.5mm以下にし、しかも、細溝７の
深さを細溝７のピツチ以上にすることが好まし
い。
このように先行技術に示される様な細溝７を超
電導線１に施せば、冷却特性にすぐれ、通電容量
の大きな超電導線材が得られる。
電導線１に施せば、冷却特性にすぐれ、通電容量
の大きな超電導線材が得られる。
しかし、超電導線製造時にこの先行技術に示さ
れるような２方向の細溝加工を切削加工、ローレ
ツト加工（いわゆるナール加工）等により、長尺
にわたつて施こすことはかなり困難をともなう。
また、超電導コイルの安定性を向上させるために
は超電導コイル励磁時に超電導線の動きがないよ
うに巻線時に大きな張力を加えて巻線する必要が
あるが、長尺状で細溝加工が施された超電導線を
その加工面を傷つけることなく張力を加えてパン
ケーキコイル状に巻線し、冷却特性に優れ通電容
量の大きな超電導コイルを得ることは非常にむつ
かしいことであつた。
れるような２方向の細溝加工を切削加工、ローレ
ツト加工（いわゆるナール加工）等により、長尺
にわたつて施こすことはかなり困難をともなう。
また、超電導コイルの安定性を向上させるために
は超電導コイル励磁時に超電導線の動きがないよ
うに巻線時に大きな張力を加えて巻線する必要が
あるが、長尺状で細溝加工が施された超電導線を
その加工面を傷つけることなく張力を加えてパン
ケーキコイル状に巻線し、冷却特性に優れ通電容
量の大きな超電導コイルを得ることは非常にむつ
かしいことであつた。
この発明は上記従来例および先行技術の欠点を
除去するためにその加工性と溝変形との両面から
配慮されなされたもので、交差する第１及び第２
の細溝を形成するにあたり、超電導線製造時に加
工しやすい方向の第１の細溝を設けておき、他の
方向の第２の細溝はパンケーキコイル巻線後に施
こすようにしたもので、製作も容易でしかも性能
的にもすぐれた超電導コイルを提供することを目
的としている。
除去するためにその加工性と溝変形との両面から
配慮されなされたもので、交差する第１及び第２
の細溝を形成するにあたり、超電導線製造時に加
工しやすい方向の第１の細溝を設けておき、他の
方向の第２の細溝はパンケーキコイル巻線後に施
こすようにしたもので、製作も容易でしかも性能
的にもすぐれた超電導コイルを提供することを目
的としている。
以下、この発明の一実施例を図について説明す
る。第９図は、従来の超電導線１に切削加工、ロ
ーレツト加工あるいは引抜加工等により超電導線
製造時に設けられたＶ字断面を有する線方向に沿
つて設けられた第１の細溝７１、この第１の細溝
７１はピツチが1.5mm以下で、しかもその深さが、
1.5mm以上という条件を満足している。第１０図
は、第９図に示した超電導線１を、ターンイル間
絶縁物５を入れて巻線し、パンケーキコイルを形
成したのち、ピツチが1.5mm以下で、しかも1.5mm
以上の深さを有する第２の細溝７２を、超電導線
製造時に形成された線方向の細溝７１と交差する
ように設け、所定の位置に層間スペーサ４を配し
たパンケーキコイル２である。パンケーキコイル
巻線後に第２の細溝７２を施す加工としては、切
削による加工やローレツトによる加工等が考えら
れる。
る。第９図は、従来の超電導線１に切削加工、ロ
ーレツト加工あるいは引抜加工等により超電導線
製造時に設けられたＶ字断面を有する線方向に沿
つて設けられた第１の細溝７１、この第１の細溝
７１はピツチが1.5mm以下で、しかもその深さが、
1.5mm以上という条件を満足している。第１０図
は、第９図に示した超電導線１を、ターンイル間
絶縁物５を入れて巻線し、パンケーキコイルを形
成したのち、ピツチが1.5mm以下で、しかも1.5mm
以上の深さを有する第２の細溝７２を、超電導線
製造時に形成された線方向の細溝７１と交差する
ように設け、所定の位置に層間スペーサ４を配し
たパンケーキコイル２である。パンケーキコイル
巻線後に第２の細溝７２を施す加工としては、切
削による加工やローレツトによる加工等が考えら
れる。
この様な製造方法により細溝７が施された冷却
面をもつ超電導コイルにおいては、第８図のａで
示した先行技術と同様に良好な熱伝達特性Qa（TC
−TB）が得られるため、上記パンケーキコイル
２を複数枚積み重ねることにより構成される超電
導コイルでは、従来の平滑面冷却の超電導コイル
に比べて著しい通電電流の増大が図られ高電流密
度・大形超電導コイルが可能となる。
面をもつ超電導コイルにおいては、第８図のａで
示した先行技術と同様に良好な熱伝達特性Qa（TC
−TB）が得られるため、上記パンケーキコイル
２を複数枚積み重ねることにより構成される超電
導コイルでは、従来の平滑面冷却の超電導コイル
に比べて著しい通電電流の増大が図られ高電流密
度・大形超電導コイルが可能となる。
また、互いに交差する細溝を形成するにあた
り、その一方をパンケーキコイル巻線後に施こす
ので、前述の先行技術にみられた長尺線製造時に
おける複数方向細溝加工における困難をとりのぞ
くことができるばかりでなく、複数方向に細溝加
工された超電導線をパンケーキ巻するといつた困
難な巻回作業が避けられるため、コイル製作の面
からも著しい改良が図られる。
り、その一方をパンケーキコイル巻線後に施こす
ので、前述の先行技術にみられた長尺線製造時に
おける複数方向細溝加工における困難をとりのぞ
くことができるばかりでなく、複数方向に細溝加
工された超電導線をパンケーキ巻するといつた困
難な巻回作業が避けられるため、コイル製作の面
からも著しい改良が図られる。
なお、上記実施例では、熱伝達特性向上のため
に施こされる細溝７の加工断面が、第１１図ａに
示される尖鋭な鋸歯状の場合について述べたが、
第１１図ｂ，ｃ，ｄに示される様に先端部８が平
坦或いは曲面状の形状の細溝加工断面でも、上記
実施例と同様の効果を奏することができる。
に施こされる細溝７の加工断面が、第１１図ａに
示される尖鋭な鋸歯状の場合について述べたが、
第１１図ｂ，ｃ，ｄに示される様に先端部８が平
坦或いは曲面状の形状の細溝加工断面でも、上記
実施例と同様の効果を奏することができる。
なお、また、実施例では細溝７を設けるにあた
り、その方向が２方向の場合について述べたが、
この発明は３方向以上に細溝７を設ける場合にも
適用できる。
り、その方向が２方向の場合について述べたが、
この発明は３方向以上に細溝７を設ける場合にも
適用できる。
以上のように、この発明によれば、互いに交差
する細溝をパンケーキコイル冷却面に施こすにあ
たりその一方を、超電導線をパンケーキコイル状
に巻回した後に施こすようにしたので、性能およ
び製作の面から高品質の超電導コイルの製造方法
を提供でき、実用上の効果は非常に大きい。
する細溝をパンケーキコイル冷却面に施こすにあ
たりその一方を、超電導線をパンケーキコイル状
に巻回した後に施こすようにしたので、性能およ
び製作の面から高品質の超電導コイルの製造方法
を提供でき、実用上の効果は非常に大きい。
第１図は一般的な超電導コイルの斜視図、第２
図は２枚のパンケーキコイルの概念斜視図、第３
図はパンケーキコイルの部分断面図、第４図はパ
ンケーキコイルの部分断面拡大図、第５図は従来
の超電導線の拡大斜視図、第６図は従来のパンケ
ーキコイルの平面図、第７図は先行技術による超
電導線の拡大斜視図、第８図は熱伝達特性を示す
図、第９図及び第１０図は本発明の一実施例を示
す図、第１１図は細溝断面形状の変形例を示す図
である。 図において、１は超電導線、２はパンケーキコ
イル、４は絶縁スペーサ、５はターン間絶縁物、
７は細溝、７１は第１の細溝、７２は第２の細溝
である。なお、図中同一符号は同一又は相当部分
を示す。
図は２枚のパンケーキコイルの概念斜視図、第３
図はパンケーキコイルの部分断面図、第４図はパ
ンケーキコイルの部分断面拡大図、第５図は従来
の超電導線の拡大斜視図、第６図は従来のパンケ
ーキコイルの平面図、第７図は先行技術による超
電導線の拡大斜視図、第８図は熱伝達特性を示す
図、第９図及び第１０図は本発明の一実施例を示
す図、第１１図は細溝断面形状の変形例を示す図
である。 図において、１は超電導線、２はパンケーキコ
イル、４は絶縁スペーサ、５はターン間絶縁物、
７は細溝、７１は第１の細溝、７２は第２の細溝
である。なお、図中同一符号は同一又は相当部分
を示す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 第１及び第２の細溝が互いに異なる方向に沿
つて設けられた冷却面を有する超電導線からなる
パンケーキコイルを備えたものにおいて、上記第
１の細溝は超電導線製造段階に設けられ、かつ上
記第２の細溝は上記第１の細溝が設けられた超電
導線をパンケーキ状に巻回してパンケーキコイル
を形成した後このパンケーキコイルに設けられる
ことを特徴とする超電導コイルの製造方法。 ２ 細溝は1.5mm以下のピツチにて設けられるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の超電
導コイルの製造方法。 ３ 細溝は深さがピツチの寸法以上に設けられる
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２
項記載の超電導コイルの製造方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10739880A JPS5732607A (en) | 1980-08-05 | 1980-08-05 | Superconductive coil |
| DE8181303413T DE3170276D1 (en) | 1980-08-05 | 1981-07-24 | Method for producing a superconductive coil |
| EP81303413A EP0045604B1 (en) | 1980-08-05 | 1981-07-24 | Method for producing a superconductive coil |
| US06/287,819 US4384265A (en) | 1980-08-05 | 1981-07-28 | Superconductive coil |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10739880A JPS5732607A (en) | 1980-08-05 | 1980-08-05 | Superconductive coil |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5732607A JPS5732607A (en) | 1982-02-22 |
| JPH0232762B2 true JPH0232762B2 (ja) | 1990-07-23 |
Family
ID=14458128
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10739880A Granted JPS5732607A (en) | 1980-08-05 | 1980-08-05 | Superconductive coil |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4384265A (ja) |
| EP (1) | EP0045604B1 (ja) |
| JP (1) | JPS5732607A (ja) |
| DE (1) | DE3170276D1 (ja) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5938623A (ja) * | 1982-08-27 | 1984-03-02 | Agency Of Ind Science & Technol | 温度計 |
| JPS59208704A (ja) * | 1983-05-12 | 1984-11-27 | Toshiba Corp | 化合物超電導コイル |
| JPS61276305A (ja) * | 1985-05-31 | 1986-12-06 | Mitsubishi Electric Corp | 超電導コイル |
| JP3309390B2 (ja) * | 1990-08-24 | 2002-07-29 | 住友電気工業株式会社 | 高温超電導導体巻線 |
| US5506198A (en) * | 1990-08-24 | 1996-04-09 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | High-temperature superconductive conductor winding |
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