JPH0316103A

JPH0316103A - 超電導コイル装置

Info

Publication number: JPH0316103A
Application number: JP5485190A
Authority: JP
Inventors: Hideaki Maeda; 秀明前田; Masami Urata; 昌身浦田; Katsumi Kurosawa; 黒澤　克美; Masaharu Matsuda; 正治松田; Chiyandora Teiraka Roohana; ローハナ　チャンドラ　ティラカ
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1989-03-08
Filing date: 1990-03-08
Publication date: 1991-01-24
Anticipated expiration: 2011-09-04
Also published as: JP2531820B2

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、超電導コイル装置に関し、例えば、磁気浮
上列車のりニアモー夕、及び電磁推進船の推進モータに
装着される超電導コイル装置に関する。

（従来の技術）このようなタイプの超電導コイル装置、例えば、レース
トラック型超電導コイル装置は、レース１・ラック状に
巻回され且つエポキシ樹脂により堅固に固定された超電
導線からなる巻回体と、この巻回体を収納し且つこの巻
回体に対応するようにレーストラック状に形成されたク
ライオスタノトとを備えている。巻回体の半径方向外方
及び内方に、クライオスタットの外周壁及び内周壁が位
置されている。これらの外周壁及び内周壁と巻回体との
間に液体ヘリウムの流路が規定されている。この液体ヘ
リウムによって巻回体が転移温度以ドに冷却されると、
巻回体は、常電導状態から超電導状態に転移される。答
回体がこの状態において励磁されると、巻回体は、電気
的なロス無しに、強い電磁界を発生する。

（発明が解決しようとする課題）ところで、この巻回体が励磁されているとき、強大な電
磁力であるフープ力が巻回体の半径ノｊ向に作用する。

このフープ力により、巻回体が真円状に変形されると、
超電導線がクエンチして常電導状態に転移する虞れがあ
る。

そのため、巻回体は、巻回体とクライオスタットの外周
壁及び内周壁との間（即ち、液体ヘリウムの流路ノに挾
持された複数の取付具により、クライオスタットの外周
壁及び内周壁に取付けられている。尚、この取付具は、
液体ヘリウムの流通を許容する孔を有している。さらに
、クライオスタットの内周壁は補強部材により連結され
ている。

これにより、巻回体の移動は、一応防止されている。

しかしながら、巻回体の冷却効率が低下するため、液体
ヘリウムの流路に、多数の取付具が配置されることがで
きない。そのため、巻回体の変形は、完全に防止される
ことができず、巻回体が若干変形することがある。この
巻回体の変形に伴って、取付具が巻回体に擦れ、摩擦熱
が発生する。

この摩擦熱の一部は、液体ヘリウムにより冷却される。

しかし、摩擦熱の残りは、巻回体の外周域及び内周域の
超電導線に伝達されて、これらの超電導線は、クエンチ
し、その結果、巻回体全体の超電導線がクエンチするこ
とがある。

そこで、この発明の目的は、巻回体に侵入する熱により
巻回体の超竃導線がクエンチすることを防止し、その結
果安定してＱＸＣｉｔｃｉできる超電導コイル装置を提
供することにある。

［発明の構成〕（課題を解決するための手段）上述した目的を達成するため、この発明に係る超電導コ
イル装置は、複数回巻回された超電導線をＨする巻回体と、隣接する
超電導線を互いに堅固に固定する固定手段と、壱同体を収納し且つ超電導状態に冷却するクライオスタ
ットと、巻回体をクライオスタット内に取付ける取付手段と、巻回体に侵入する熱によって引起こされる巻回体の超電
導線のクエンチを防止するクエンチ防止手段と、を具備
している。

（作用）この発明では、巻回体の外周域及び内周域から入る熱に
より超電導線がクエンチすることが肋＋Ｌ一され、その
結果、巻回体全体の超電導線がクエンチすることが防止
される。

また、クエンチ防止手段は、巻回体の超電導線の一部で
あり且つ巻回体の外周域又は内周域に配置された高安定
化超電導線を含んでいる。そのため、摩擦熱が巻回体に
侵入したとしても、摩擦熱により高安定化超電導線がク
エンチされる可能性は、極めて低い。そのため、巻回体
全体がクエンチされる可能性も極めて低くなる。これに
より、超電導コイル装置は、安定して励磁されることが
できる。

さらに、クエンチ防止手段は、巻回体の半径方向外方に
配置された良熱伝導体を含んでいる。そのため、摩擦熱
が巻回体に侵入しようとする場合、摩擦熱は、良熱伝導
体に侵入し、巻回体の周方向に良熱伝導体内を伝達され
、伝達される途中に消失する。そのため、摩擦熱が巻回
体に侵入することが防止され、巻回体の最外層及び最内
層の超電導線がクエンチすることが防止され、ひいては
、巻回体全体の才エンチが防止されている。

（実施例）以下、この発明の好ましい実施例を説明する。

第１図には、この発明の第１の実施例に係る超電導コイ
ル装置が示されている。このコイル装置の巻回体１１は
、レーストラック状に巻回された超電導線からなってい
る。この超電導線は、例えばＮｂ−ＴＩのＨｉ電導体の
芯材と、この超電導体の芯材を包持する銅のマトリック
ス（安定化材）とからなる多芯細線複合線である。尚、
第１図に符号Ｘで示される方向を、巻回体１１の軸線方
向、符号Ｙで示される方向を、巻回体１１の半径方向、
符号θで示される方向を、巻回体１１の周方向と規定す
る。

巻回体１１の隣接する超電導線間の空間に、軟質状態の
硬化性樹脂（例えば、エボキシ樹脂）が充填されて硬化
され、その結果、隣接する超電導線が相互に堅固に固定
されている。この硬化性樹脂は、巻回体１１を覆うよう
に塗布されて、巻回体１１の回りに硬化樹脂層１２を形
或している。

この巻回体１１は、これに対応してレーストラック状に
形成されたタライオスタット１３内に収納されている。

このクライオスタット１３の外壁と、巻回体１１の硬化
樹脂層１２との間には、冷却媒体（例えば、液体ヘリウ
ム）が流通する流路〕４が形成されている。従って、液
体ヘリウムがこの流路１４を流通され、巻回体１１が転
移温度以下に冷却されると、巻回体は超電導状態に転移
されてこの状態で維持される。

複数の取付具１５が、クライオスタット１３の外壁と巻
回体１１外周の硬化樹脂層１２との間に挾持されている
。巻回体１１は、これらの取付具１５によりクライオス
タット１３に堅固に取付けられている。各取付具１５は
、第２図及び第３図に示されるように、比熱の高いステ
ンレスからなる第１部１５−１と、このステンレス部１
５−１と巻回体１１の硬化樹脂層１２との間に配置され
且つＦＲＰからなる第２部１５−２とからなっている。

尚、第１部１５−１には、液体ヘリウムの流通を許容す
る孔１６が形成されている。また、第１図に示されるよ
うに、クライオスタット１３の内周壁は、補強部材１７
により連結されている。

これにより、巻回体１１の半径方向の変形が防止されて
いる。

さらに、第４図に最も良く示されるように、第１の実施
例では、巻回体１１の半径方向中間の層は、通常の超電
導線２１により形成されているが、巻向体１１の外周域
の２層及び内周域の２層は、クエンチし難い高安定化超
電導線２２により形成されている。これら通常の超電導
線２１及び高安定化超電導線２２は、半田付けなどによ
り接続されており、上述したように配置されるように巻
回されている。

この高安定化超電導線２２は、例えば、（１）その断面
積が通常の超電導線のそれよりも大きい超電導線、（２
）銅比の高い超電導線、（３）超電導部分の断面積が大
きい超電導線、（４）転移温度が比較的高いＮｂｘ　Ｓ
ｎ、又はＶ３Ｇａの化合物系超電導体からなる超電導線
である。または、これに代えて、高安定化超電導線２２
は、これらの４種の超電導線の少なくとも２つの組合わ
せであっても良い。

フープ力による巻回体１１の変形を防止するため、取付
具１５及び補強部材１７が超電導コイル装置に設けられ
ている。しかしながら、取付具１５は、巻回体１１の周
方向に所定間隔をおいて配置されており、巻回体１１全
体が完全に固定されていない。そのため、巻回体１１の
変形は、完全に防止することができない。その結果、フ
ープ力により巻回体１１が変形されるのに伴って、巻回
体１１の硬化樹脂層１２と取付具１５の第２部１５−２
との間の境界面２３に、摩擦熱が発生する。この摩擦熱
の一部は、液体ヘリウムに吸収されるが、摩擦熱の残り
は、巻回体１１に伝達される。特に、取付具１５の境界
面２３の中央部で発生きれた摩擦熱は、巻回体１１に伝
達される可能性が高い。

従来、伝達された摩擦熱によって、巻回体の外周域及び
西周域に位置する超電導線がクエンチし、ひいては、巻
回体全体がクエンチすることがあった。

これに対して、この第１の実施例では、巻回体１１の外
周域の２層及び内周域の２層は、高安定化超電導線２２
により形或されている。そのため、摩擦熱が巻回体１１
に侵入したとしても、１９擦熱により高安定化超電導線
２２がクエンチされる可能性は、極めて低い。そのため
、巻回体１１全体がクエンチされる可能性も極めて低く
なる。これにより、超電導コイル装置は、安定して励磁
されることができる。

本発明者達は、この第１の実施例に係る超電導コイル装
置を励磁する実験を行った。その粘果、第１の実施例に
係る装置のクエンチ発生電流（クエンチが生じる際の電
流値）は、従来の装置に比べて大幅に高かった。そのた
め、第１の実施例に係る装置を従来の装置に比べて極め
て安定に励磁することができた。

尚、この実施例では、巻回体１１の外周域の２層及び内
周域の２層が、高安定化超電導線２２により形成されて
いる。しかしながら、巻回体１１の外周域又は内周域近
辺の層が高安定化超電導線２２により形成されていれば
良い。

次に、第５図を参照して、この発明の第２の実施例を説
明する。

この尖施例では、巻回体１１の超電導線は、通常のもの
である。しかしながら、巻回体１１の半径方向外方及び
内方において、例えば銅線、アルニミウム線である良熱
伝導線３１が巻回されている。この良熱伝導線３１は、
エボキシ樹脂層１２により固定されている。

従って、この実施例では、摩擦熱が巻回体１１に侵入し
ようとする場合、ｌ’？擦熱は、良熱伝導線３１に侵入
し、巻回体の周方向に良熱伝導線３１内を伝達され、伝
達される途中に消失する。そのため、摩擦熱が巻回体１
１に侵入することが防Ｉ卜され、巻回体の最外層及び最
内層の超電導線がクエンチすることが防止され、ひいて
は、巻回体１１全体のクエンチが防止されている。

また、本発明者達は、この第２の実施例に係る超電導コ
イル装置を励磁する実験も行った。その結果、第１の実
施例同様、クエンチ発生電流は、従来の装置に比べて大
躯に高かった。

良熱伝導線３１に代えて、良熱伝導性の板状部材が巻回
体１１に巻回されている場ａには、渦電流が発生する可
能性があるが、この実施例では、そのような可能性はな
い。

次に、第６図を参照して、この発明の第３の実施例を説
明する。

この実施例の巻回体１１は、第１の実，Ｉｉ（ｌｉ例の
巻回体と同じに構或されている。巻回体１１の硬化樹脂
層１２に、比熱の高いステンレス部材４１が埋設されて
いる。

境界面２３で発生した摩擦熱は、比熱の高いステンレス
部材４１により、巻回体１１に侵入することが妨げられ
る。従って、巻回体の最外層及び最内層の超電導線がク
エンチすることが防止され、ひいては、巻回体１１全体
のクエンチが防止されている。また、この実施例では、
巻回体１１の外周域の２層及び内周域の２層が高安定化
超電導線２２により形威されているため、巻回体の最外
層及び最内層の超電導線がクエンチすることが一層防止
されている。

次に、第７図及び第８図を参照して、この発明の第４の
実施例を説明する。

この実施例では、巻回体１１の硬化樹脂層１２の取付具
１５に当接しない部分（仮想線で示す部分）５１が切欠
かれている。そのため、第７図及び第８図に矢印で示す
ように、摩擦熱は、巻回体１１に伝達されるよりも、液
体ヘリウムの方に伝達され易い。そのため、先の実施例
と同様に、巻回体の最外層及び最内層の超電導線がクエ
ンチすることが防止され、ひいては、巻回体１１全体の
クエンチが防止されている。

次に、第９図を参照して、この発明の第５の実施例を説
明する。

取付具の第２部１５−２は、ＦＲＰ層１５−３と、銅、
アルミニウムなどの良熱伝導層１５−４とからなってい
る。従って、第９図に矢印で示されるように、摩擦熱は
、巻回体１１に伝達されるよりも、良熱伝導層１５−４
を介して液体ヘリウムの方に伝達され易い。そのため、
先の実施例と同様に、巻回体の最外層及び最内層の超電
導線がクエンチすることが防止され、ひいては、巻回体
１１全体のクエンチが防止されている。

次に、第１０図を参照して、この発明の第６の実施例を
説明する。

この実施例では、巻回体１１の軸線方向外域の２層が、
高安定化超電導線６１により形或されている。

クライオスタット１３の外壁を通して、熱が、巻回体の
軸線方向に、巻回体１１の軸線方向外域の層に侵入する
ことがある。しかしながら、この熱が巻回体１１の輔線
方向外域の層に侵入したとしても、熱により高安定化超
電導線６１がクエンチされる可能性は、極めて低い。そ
のため、巻回体１１全体がクエンチされる可能性も極め
て低くなる。これにより、超電導コイル装置は、安定し
て励磁されることができる。

［発明の効果］上述したように、この発明では、巻回体の外周域及び内
周域から入る熱により超電導線がクエンチすることが防
止され、その結果、巻回体全体のｍｍ導線がクエンチす
ることが防止される。

また、クエンチ防止手段は、巻回体の超電導線の一部で
あり且つ巻回体の外周域又は内周域に配置された高安定
化超電導線を含んでいる。そのため、摩擦熱が巻回体に
侵入したとしても、摩擦熱により高安定化超電導線がク
エンチされる可能性は、極めて低く、巻回体全体がクエ
ンチされる可能性も極めて低くなる。さらに、クエンチ
防ＩＬ手段は、巻回体の半径方向外方に配置された良熱
伝導体を含んでいる。そのため、摩擦熱が巻回体に侵入
しようとする場合、摩擦熱は、良熱伝導体に侵入し、巻
回体の周方向に良熱伝導体内を伝達され、伝達される途
中に消失する。そのため、摩擦熱が巻回体に侵入するこ
とが防止され、巻回体の最外層及び最内層の超電導線が
クエンチすることが防止され、ひいては、巻回体全体の
クエンチが防止されている。

以上により、超電導コイル装置は、安定して励磁される
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の第１の実施例に係る超電導コイル
装置の部分断面を含む斜視図、第２図は、第１図に示さ
れた超電導コイル装置の部分拡大斜視図、第３図は、第
２図の■一■線に沿う断面図、第４図は、第１図に示さ
れた超電導コイル装置の断面図、第５図は、第２の実施
例に係る超電導コイル装置の断面図、第６図は、第３の
丈施例に係る超電導コイル装置の断面図、第７図は、第
４の実施例に係る超電導コイル装置の部分拡大斜視図、
第８図は、第７図の■一■線に沿う断面図、第９図は、
第５の実施例に係る超電導コイル装置の部分断面図、第
１０図は、￥Ｓ６の実施例に係る超電導コイル装置の断
向図である。１１・・・椹回体、１２・・・硬化樹脂層（固定手段）
、１３・・・クライオスタット、１５・・・取付具（取
付手段）、２２・・・高安定化超電導線（クエンチ防止
手段）

Claims

【特許請求の範囲】

１．　複数回巻回された超電導線を有する巻回体と、隣接する超電導線を互いに堅固に固定する固定手段と、巻回体を収納し且つ超電導状態に冷却するクライオスタ
ットと、巻回体をクライオスタット内に取付ける取付手段と、巻回体に侵入する熱によって引起こされる巻回体の超電
導線のクエンチを防止するクエンチ防止手段と、を具備
する、超電導コイル装置。
２．　クエンチ防止手段は、巻回体の超電導線の一部で
あり且つ巻回体の外周域に配置された高安定化超電導線
を含んでいる、請求項１に記載の超電導コイル装置。
３．　クエンチ防止手段は、巻回体の超電導線の一部で
あり且つ巻回体の内周域に配置された高安定化超電導線
を含んでいる、請求項１に記載の超電導コイル装置。
４．　クエンチ防止手段は、巻回体の半径方向外方に配
置された良熱電導体を含んでいる、請求項１に記載の超
電導コイル装置。
５．　クエンチ防止手段は、巻回体をその半径方向内方
に配置された良熱電導体を含んでいる、請求項１に記載
の超電導コイル装置。
６．　固定手段は、隣接する超電導線間の空間に充填さ
れ硬化して隣接する超電導線を堅固に固定するとともに
、巻回体の覆うように塗布され硬化してこの巻回体の回
りに硬化樹脂層を形成する硬化性樹脂を含んでおり、クライオスタットは、硬化樹脂層から所定空間をおいて
配置された壁を含んでおり、取付手段は、硬化樹脂層とクライオスタットの壁との間
に挾持され且つ巻回体の周方向に所定間隔をおいて配置
された複数の取付具を含んでいる、請求項１に記載の超
電導コイル装置。
７．　クエンチ防止手段は、硬化樹脂層に埋設され且つ
比熱の大きい物質からなる部材を含んでいる、請求項６
に記載の超電導コイル装置。
８．　クエンチ防止手段は、取付具が当接する硬化樹脂
層の部分の隣に形成された切欠きを含んでいる、請求項
６に記載の超電導コイル装置。
９．　取付具は、硬化樹脂層に当接する良熱電導層を含
んでいる、請求項６に記載の超電導コイル装置。
１０．　クエンチ防止手段は、巻回体の超電導線の一部
であり且つ巻回体の軸線方向外域に配置された高安定化
超電導線を含んでいる、請求項１に記載の超電導コイル
装置。