JPH031507A - 超電導マグネット - Google Patents

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） 本発明は超電導マグネットの巻線構造に関する。

（従来の技術） 第２図および第３図を参照して従来の超電導マグネット
について説明する。

高磁界を発生する超電導マグネット■は、超電導体■を
巻枠■に多数回巻回することにより構成される。超電導
マグネットを正常に動作させるためには、超電導体■を
臨界温度以下に冷却し保持する必要がある。そのために
、ＮｂＴｉの合金線の超電導体から成る超電導マグネッ
トは通常、沸点が４．２にの液体ヘリウム中に浸漬冷却
されている。

第３図はその詳細を示すもので、各ターンの超電導体■
の間には短冊状のスペーサ（イ）が挿入され、スペーサ
間の空隙部分■には液体ヘリウムが充填されている。

（発明が解決しようとする課題） ところで超電導マグネット■は、その特徴からして、普
通、高磁界を発生することが多く、数Ｔから１２Ｔの発
生磁界になる。この種の円筒状のマグネットには、電磁
力として、導体を半径方向に拡げようとするフープ力と
、それに直角する方向に、マグネットを軸方向に押しつ
ける圧縮力とが作用する。フープ力により導体に作用す
る応力σｈ（ｋｇ／ｍｍ”）は次の０式で表わされる。

上式で、γ（ｍ）は、導体の巻回されている半径、Ｂｚ
（Ｔ）は、そこの部分でマグネットが発生する磁界、ｊ
（Ａ／ａｍ”）は導体の電流密度である。マグネットの
発生する磁界は、通常は、巻枠■に接する内周側で最大
となり、外周に向かって低下してゆくので、■式の単純
な計算によれば、導体の応力は、マグネットの円周側で
大きくなる。

しかし、マグネットの巻回構成は、第３図に示すように
各ターン間にはヘリウムで満たされた多くの空間があり
、半径方向への電磁力の伝達はスペーサ（イ）しか寄与
しない。したがって、このフープ力を内周側から離れた
マグネットの外周に非磁鋼などを取付けて支持しようと
しても困難である。

また、導体ターン間にはスペーサが冷却路確保のために
あるので、マグネット断面の平均電流密度が低下する。

この発明は、以上のような点に鑑みてなされたもので、
機械的強度が高く、かつ電流密度の大きい超電導マグネ
ットを提供せんとするものである。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために本発明の超電導マグネットは
、内周側の超電導体の巻回間には冷却スペーサをはさみ
外周側は密着巻きすることにより構成する。

（作用） このような超電導マグネットにおいては、応力の高いマ
グネット内周側を、より近くの外周側で密着して巻回さ
れたコイルで支持することができる。

（実施例） 以下、第１図にしたがって、この発明の一実施例を説明
する。本図のようにマグネットの外周側０は、超電導体
■が密着して巻回構成される。

内周側のコイル■は、ターン間にスペーサ（イ）を介し
て巻回される。

以上のように構成された超電導マグネットにおいて、高
磁界部分にある内周側コイル■は、ターン間に絶縁され
たスペーサ（イ）が設けてあり、スペーサとスペーサの
間には、液体ヘリウムが満されており、冷却が良好な構
造によって、高磁界部分の超電導安定性が確保されてい
る。一方、内周側コイル■は、磁界が高い領域にあるた
め、それに作用する電磁力は、その外周側コイル０より
大きくなる。しかし、上述のように、良好な冷却構造に
しであるため１機械的強度の面では、内周側コイル■は
十分とはいえず、その外側から機械的に支持する必要が
ある。他方、外周側コイル０は、低磁界領域にあるため
コイルとしての超電導安定性確保の点では、内周側コイ
ルのように厳しくはない。したがって、外周側の部分の
コイルは、超電導体■を、ターン絶縁テープを介して、
直接密接して巻回できる。このように巻回された外周側
コイル■は機械的に強固で、内周側コイル■に作用する
フープ電磁力を支持することができる。

また、超電導マグネットは、高電流密度マグネットにし
た高性能マグネットを要求されることが多い、コイル断
面内の平均電流密度を大きくすれば、マグネットの外径
、長さが縮小されコンパクトになり、重量２価格の点で
有利になる。本発明の超電導マグネットでは、内周側コ
イル■には。

各ターン間にスペーサ（イ）や液体ヘリウムがあるので
、その断面内の平均電流密度は下がる。しかし外周側コ
イルでは、導体が密着して巻回されているので、その断
面内の電流密度は大きくなる。従って１本実施例では、
第３図に示すような従来の内周側コイル■で、マグネッ
ト全体が構成されている場合に比べて超電導マグネット
全体としての断面内の平均電流密度を高くできる。

（他の実施例） なお、この発明は以上の実施例に限定されるものではな
く、たとえば、ターン間に冷却スペーサを設けたコイル
部分と、密着して巻線したコイル部分を交互に配しても
よい。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明によれば、機械的に強固
で、超電導の安定性にすぐれ、しかも高電流密度のコン
パクトな超電導マグネットを構成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す超電導マグネットの断
面図、第２図は従来の技術および本発明の一実施例に共
通するコイル巻枠とコイル概念を表わす図、第３図は従
来の超電導マグネットの断面図である。 １・・・超電導マグネット　２・・・超電導体３・・・
巻枠　　　　　　　４・・・スペーサ５・・・空隙　　
　　　　　６・・・外周器コイル７・・・内周側コイル 代理人　弁理士　則　近　憲　佑 同　　第子丸　健

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　浸漬冷却される超電導マグネットにおいて、コイル内
   周側では導体巻回間に冷却スペーサを設け、外周側では
   導体を密着して巻回したことを特徴とする超電導マグネ
   ット。