JPH0439908A - 電流リード - 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） 本発明は超電導コイルに電流を供給するための電流リー
ドに関する。

（従来の技術） 超電導コイルは極低温で動作するため、これに常温側か
ら電流を供給するためには電流リードが必要である。電
流リードは、バスバーと接続される一端は常温に、また
、超電導コイル導体に接続される他端は極低温に保持さ
れる。この場合。

電流リードでは、コイルの超電導状態を安定に維持する
ため、常温端から極低温端へ伝導する熱や通電によるジ
ュール発熱を効率良く除熱する必要がある。

このような電流リードとして従来第３図、及び第４図に
示すものが提案されている。第３図は従来の電流リード
の縦断面図、第４図は第３図中のＩＶ−ｒＶ矢視断面図
である。■はバスバーに接続するための上部端子、■は
超電導コイルに接続するための下部端子、■は一対のホ
ロー型の導体部。

に）は冷却媒体の流路を確保し、電気的な絶縁を施すた
めのケース、■はり−ドフランジ、■は超電導コイルを
収納するフライオスタクトなどに電流リードを設置する
ための設置フランジ、■は冷却媒体の流路を示す矢印、
（へ）は絶縁スペーサである。

上部端子■は常温領域、下部端子■は極低温領域となり
、上部端子の側から下部端子■側へ伝導により流入する
熱と、導体部（３）に発生するジュール発熱は、矢印■
に示すように冷却媒体を流して除熱される。

このような従来の電流リードの問題点は次の通りである
。

（ａ）、電流が流れるホロー型の導体部■の横断面積と
長さは、主に電流密度を低減してジュール発熱量を減ら
すことと、熱抵抗を高めて常温側から極低温側へ伝導す
る熱量を低減することの兼ね合いで決められる。しかし
、電気抵抗の小さい導体部■は熱伝導も良いため、伝導
による侵入熱を低減するためには導体部■を十分長くし
て電流リードを構成せざるを得ない、このため、従来の
電流リードを大電流用のものに適用すると電流リードが
長大となり、実用的でなくなる。

（ｂ）、大電流の電流リードでは、除熱能力を更に高め
て超電導コイル導体に侵入する熱を低減する必要がある
。しかし、従来のものでは、例えば導体部■に冷却フィ
ンを付けても、導体部（３）が長く。

したがって冷却媒体の流路長も長くなり、冷却媒体自身
の温度が上昇してしまうため、除熱能力の改善には限界
がある。

（ｅ）、高精度の磁場が要求される超電導コイル用の電
流リードでは、電流リードの作る誤差磁場を低減する必
要がある。従来のものでも同軸の電流リードは提案され
ているが、これを大電流のものに適用すると電流リード
が長大となり、実用上問題が多い。

（発明が解決しようとする課題） 以上述べたように、従来の電流リードでは、大電流化し
た場合に非常に長大のものとなり、電流リードの設置空
間として大きな空間が必要となるばかりでなく、冷却バ
スが長くなって熱的な信頼性に欠ける。また、高精度の
磁場が要求される場合には、電流リードにも誤差磁場低
減のための工夫が必要である。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので冷却性がよ
く、大電流の運転が可能で、誤差磁場が小さく、しかも
設置空間が小さくて済む電流リードを提供することを目
的とする。

〔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、本発明では２条巻きのヘリ
ックスを用い、それぞれのヘリックスを電流の入側、出
側導体部とし、冷却媒体をヘリックスの半径方向に流し
、ヘリックスの両端部を２重円筒状にして電流端子部を
作って一対の電流リードを構成する。

（作用） ヘリックスはヘリカル状であるため。コンパクトであり
ながら電流リードの導体部の軸に沿う熱伝導距離を大き
くとることができ、したがって、常温端から極低温端へ
伝導する熱量を容易に低減することができる。更に、ヘ
リックスの外半径を大きくするだけで電流リード導体部
の電流密度を低減できるから、通電によるジュール発熱
量も十分低減できるばかりでなく、冷却媒体をヘリック
スの半径方向に放射状に流しているため冷却効率を高め
ることができる。また、電流の入側ヘリックスと電流の
出側ヘリックスは２条巻き構成になっているため、各ヘ
リックスの作る磁場は互いにキャンセルし合い、誤差磁
場を十分低減することができる。

（実施例） 以下、本発明の実施例について、第１図と第２図を参照
して説明する。第１図は縦断面図、第２図は第１図の■
−■矢視図である。に）はケース、■はリードフランジ
、■は電流リードの設置フランジ、（１０ａ）、　（１
０ｂ）はそれぞれ電流の入側、出側の上部端子、（ｌｌ
ａ）、　（ｌｌｂ）はそれぞれ電流の入側。

出側の下部端子、（１２ａ）、　（１２ｂ）はそれぞれ
電流の入側、出側のヘリックスであり、冷却媒体を流す
ための冷却溝（１３）が設けられている。（１４）は絶
縁スペーサ、（１５）は支持スタッドであり、これらは
熱伝導率が小さい絶縁材で構成されている。（１６）は
冷却媒体の代表的な流れの方向を示す矢印である。なお
、ヘリックス（１２）は、円筒をヘリカル状に切断して
作られたものであり、電流密度が十分小さくなるように
ヘリックスの外半径を大きくして、ヘリックスの横断面
積を十分大きく採ってある。

このような構成において、２条巻き構成のヘリックス（
１２）の各ヘリックスには互いに反対方向の電流が流れ
るため、各ヘリックスの作る磁場は互いにキャンセルし
合い、全体として磁場の発生はなく、かつ、ヘリックス
の両端部では電流を集中させることなくスムーズに同軸
に変換することができるため、大電流の場合であっても
電流リードが作る誤差磁場を低減することができる。ま
た。

隣接ヘリックス間には、熱伝導が極めて悪い絶縁スペー
サが挿入されているため、常温側の上部端子（１０ａ）
、　（１０ｂ）から極低温側の下部端子（ｌｌａ）　。

（ｌｌｂ）への熱の移動は主に熱伝導も良いヘリカル方
向に沿って行われる。所が、ヘリカル状のヘリックスで
は、ヘリカルに沿う長さは十分長くできるから、熱伝導
長さに反比例する伝導侵入熱量を低減することができる
。また、ヘリックスでは。

板厚を薄くしてもヘリックスの外半径を大きくして横断
面積を大きくすることができるため、電流密度を低減し
てジュール損失を小さくすることができるばかりでなく
、冷却媒体をヘリックスの半径方向に流して、ヘリック
スの除熱のための熱伝達面積を増やすことができ、従っ
て除熱効率を高めることができる。このため、大電流の
場合であっても、コンパクトな電流リードを得ることが
できるばかりでなく、電流リードから超電導コイルへ熱
が侵入して超電導コイルの超電導状態が不安定になるこ
とはない。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明においては、２条巻き構成の
ヘリックスで電流リードを構成し、冷却媒体をヘリック
スの半径方向に流して除熱効率を高めたため、大電流で
あってもコンパクトで、誤差磁場が小さく、かつ、超電
導コイルへの侵入熱を低減した高信頼の電流リードを得
ることができる。

【図面の簡単な説明】

例 第１図は本発明の実施秤の電流リードの縦断面図、第２
図は第１図中■−■矢視図、第３図は従来の電流リード
の縦断面図、第４図は第３図中ｍＶ−ＩＶ矢視断面図で
ある。 １・・上部端子、　　　　　　２・・・下部端子、３・
・一対の導体部、　　　　４・・ケース、５・・・リー
ドフランジ、　　　６・・・設置フランジ、７・・・冷
却媒体の流路を示す矢印、 ８・・絶縁スペーサ、 １０ａ・・電流の入側上部端子、 １０ｂ・・・電流の出側上部端子、 １１ａ・・・電流の入側下部端子、 １１ｂ・・電流の出側下部端子、 １２ａ・・・電流の入側ヘリックス、 １２ｂ・・・電流の出側ヘリックス、 １３・・・冷却溝、　　　　　　１４・・・絶縁スペー
サ、１５・・・支持スタッド、 １６・・・冷却媒体の流路を示す矢印。 第１図 代理人　弁理士　則　近　憲　佑 第２図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）電流の入側導体と出側導体を２条巻きのヘリック
   スに形成したことを特徴とする電流リード。
2. （２）冷却媒体をヘリックスの半径方向に流すようにし
   たことを特徴とする請求項（１）記載の電流リード。
3. （３）２条巻きのヘリックスの両端部分を同軸に形成し
   たことを特徴とする請求項（１）記載の電流リード。