JPH0455522B2 - - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、非常に低温の超伝導性巻線と著しく
高温の磁気回路とを備える磁気回路型超伝導装置
に関する。本発明は典型的には変圧器に適用され
得る。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a magnetic circuit superconducting device comprising a very low temperature superconducting winding and a very high temperature magnetic circuit. The present invention can typically be applied to transformers.
1983年８月30日付で公開されたアルストム−ア
トランテイツク社名義の仏国特許公開明細書第
2551254号は、産業用の周波数で経済的に使用可
能な超伝導性線状体に関する。この線状体は、50
又は60Hzの従来の産業用周波数での損失を減少さ
せながら数109Ａ／m2の程度の非常に高い電流密
度を得ることができる。この条件下では、アンペ
ア回数を増加することにより磁気回路の断面を従
来の機械の断面に比較して著しく小さくすること
ができ、その結果、機械の重量を約10分の１に減
少させると共に機械の全損失を約３分の１に減少
させることができる。更に、電気抵抗の高いマト
リツクスを有するこのような導体を使用すると、
回路網に作動不全（即ち短絡）が生じた場合に機
械から誘導される過電流を数十パーセントに制限
することができ、その結果、機械の機械的性能及
び補助安全装置の寸法に関する問題を著しく緩和
することができる。 French Patent Publication Specification No. 3 in the name of Alstom-Atlantiques, published on August 30, 1983
No. 2551254 relates to superconducting wires that can be used economically at industrial frequencies. This linear body is 50
Alternatively, very high current densities on the order of several 10 9 A/m 2 can be obtained with reduced losses at conventional industrial frequencies of 60 Hz. Under these conditions, by increasing the amperage, the cross-section of the magnetic circuit can be made significantly smaller compared to the cross-section of a conventional machine, thus reducing the weight of the machine by about a tenth and The total loss can be reduced by about one-third. Furthermore, using such conductors with a matrix of high electrical resistance,
The overcurrent induced from the machine in the event of a malfunction (i.e. short circuit) in the circuit network can be limited to a few tens of percent, thereby significantly reducing problems with the mechanical performance of the machine and the dimensions of auxiliary safety devices. It can be relaxed.
超伝導性は液体ヘリウムの温度の付近でしか得
られないので、超伝導巻線は低温槽内に配置する
必要があり、磁気回路は内部損失を減少するべく
著しく高温、好ましくは周囲温度付近に維持され
る。 Since superconductivity is only obtained near the temperature of liquid helium, the superconducting windings must be placed in a cryostat, and the magnetic circuits must be kept at significantly higher temperatures, preferably around ambient temperature, to reduce internal losses. maintained.
しかしながら、磁気回路のアームの周囲に環状
の金属製低温槽を配置すると、誘導電流により非
常に大きな損失が生じる。低温槽が絶縁材料から
形成されている場合、誘導電流を生じないように
金属接合を避けるべきであり、また超伝導材料の
特性を劣化させないように接合形成の目的で数百
度の温度に加熱するのを避けるべきであり、従つ
て接合の問題は非常に複雑である。 However, placing an annular metal cryostat around the arms of the magnetic circuit causes very large losses due to induced currents. If the cryostat is formed from insulating materials, metal bonding should be avoided to avoid induced currents, and heating to temperatures of several hundred degrees for the purpose of bond formation so as not to degrade the properties of the superconducting material. should be avoided and the bonding problem is therefore very complex.
従つて本発明の目的は、磁気回路の内部損失を
減少させることができる磁気回路型超伝導装置を
提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a magnetic circuit type superconducting device that can reduce the internal loss of the magnetic circuit.
本発明によれば、前述の目的は、中心部に冷却
用内部チヤネルを有し、横断面が階段状に形成さ
れている磁気回路と、磁気回路を内部に有する熱
絶縁チヤンバと、磁気回路に磁界を発生すべく熱
絶縁チヤンバを包囲する巻線と、巻線を冷却すべ
く巻線及び熱絶縁チヤンバを収容する低温層と、
低温層の上端に設けられ、低温層を密閉する周囲
温度の蓋と、低温層の内部に設けられ、低温層の
蓋と熱絶縁チヤンバとを熱的に遮蔽する熱遮蔽
と、冷却用内部チヤネルに接続され冷却用流体を
冷却用内部チヤネルに流通させるとともに、磁気
回路、熱絶縁チヤンバ、巻線及び熱遮蔽から構成
されるアセンブリの重量を低温層の蓋に対して支
持している２本の密閉管とを備え、熱絶縁チヤン
バが磁気回路を低温層から熱的に絶縁すべく真空
状態に抽気されている磁気回路型超伝導装置によ
つて達成される。 According to the invention, the aforementioned object is to provide a magnetic circuit having a cooling internal channel in the center and having a stepped cross-section; a thermally insulating chamber having the magnetic circuit inside; a winding surrounding the thermally insulating chamber to generate a magnetic field; and a low temperature layer housing the winding and the thermally insulating chamber to cool the winding.
an ambient temperature lid disposed at the top of the cold layer to seal the cold layer; a thermal shield disposed inside the cold layer to thermally shield the cold layer lid and the thermal insulation chamber; and an internal cooling channel. two wires connected to the cooling layer to allow cooling fluid to flow through the internal cooling channels and to support the weight of the assembly consisting of the magnetic circuit, thermal insulation chamber, windings and thermal shield against the lid of the cold layer. This is achieved by a magnetic circuit type superconducting device comprising a closed tube and a thermally insulating chamber bleed to a vacuum to thermally isolate the magnetic circuit from the cold layer.
本発明の装置によれば、低温槽内の非常に低温
の媒体中においても、熱絶縁チヤンバの作用によ
つて、磁気回路が占有する領域を比較的高温に維
持し得、その結果磁気回路の内部損失を減少させ
ることができる。 According to the device of the invention, even in a very cold medium in a cryostat, the area occupied by the magnetic circuit can be maintained at a relatively high temperature by the action of the thermally insulating chamber, so that the area occupied by the magnetic circuit can be maintained at a relatively high temperature. Internal loss can be reduced.
本発明の磁気回路型超伝導装置は好ましくは少
なくとも以下の特徴のひとつを含んでいる。 The magnetic circuit type superconducting device of the present invention preferably includes at least one of the following features.
本発明の装置にかかる磁気回路としては環状で
あり、同熱絶縁チヤンバとしては、環状の磁気回
路の中心軸に垂直な接合面で接合された２つの半
シエルを備えるのがよい。その結果熱絶縁チヤン
バの内部に電流が流れるのを阻止し得る。 The magnetic circuit according to the device of the present invention is preferably annular, and the isothermal insulating chamber preferably includes two half-shells joined at a joining surface perpendicular to the central axis of the annular magnetic circuit. As a result, current can be prevented from flowing inside the thermally insulating chamber.
同磁気回路としては、冷却用内部チヤネルを備
えているのがよい。 The magnetic circuit preferably includes an internal cooling channel.
同巻線としては、熱絶縁チヤンバに巻きつけら
れているのがよい。 The winding is preferably wound around a thermally insulating chamber.
同磁気回路としては、輻射熱損失を減少するよ
うに構成された少なくとも１つの絶縁体に包囲さ
れるのがよい。 The magnetic circuit may be surrounded by at least one insulator configured to reduce radiant heat losses.
同熱絶縁チヤンバとしては、熱伝導率の小さい
支持体を介して磁気回路に支持されているのがよ
い。 The thermally insulating chamber is preferably supported by the magnetic circuit via a support with low thermal conductivity.
同熱絶縁チヤンバとしては、内部が真空である
のがよい。 The interior of the isothermal insulating chamber is preferably a vacuum.
同低温槽としては、液体ヘリウムを保有してい
るのがよく、同熱絶縁チヤンバが液体ヘリウムに
対する密閉性を提供し及び誘導電流を阻止する複
合絶縁材料又は絶縁材料の組み合わせから形成さ
れているのがよい。 The cryostat preferably contains liquid helium and the thermally insulating chamber is formed from a composite insulating material or combination of insulating materials that provides a hermetic seal against the liquid helium and blocks induced currents. Good.
同巻線としては、互いに組み合わせれており、
抵抗の大きいマトリツクスを有する多重フイラメ
ント超伝導体により形成されている一次巻線及び
二次巻線を有するのがよい。 As the same winding, they are combined with each other,
It is advantageous to have the primary and secondary windings formed by multifilament superconductors with a high resistance matrix.
以下、添付図面を参考に、液体ヘリウムに冷却
される超伝導性一次及び二次巻線と著しく高温の
磁気回路とを有する本発明の実施例であるところ
の単相変圧器について説明する。 DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A single-phase transformer according to an embodiment of the invention having superconducting primary and secondary windings cooled by liquid helium and an extremely high temperature magnetic circuit will now be described with reference to the accompanying drawings.
第１，２及び３図中、連動する一次及び二次巻
線は夫々一次巻線を１Ａ、及び二次巻線を１Ｂと
して概略的に示してある。 In Figures 1, 2 and 3, the interlocking primary and secondary windings are schematically shown as 1A for the primary winding and 1B for the secondary winding, respectively.
磁気回路２はほぼ長方形であり、中心部に冷却
用内部チヤネル２Ａを含んでいる。絶縁材料から
成る２個の密閉管４Ａ及び４Ｂは、冷却用流体
（空気、油、アルコール、ヘリウム蒸気等）を導
入及び排出すべく機能する。これらの２個の管は
更に、磁気回路、熱絶縁チヤンバ、超伝導性巻
線、及び熱遮蔽１４から構成されるアセンブリの
重量を低温槽９の周囲温度の蓋７に対して支持し
ている。 The magnetic circuit 2 is approximately rectangular and includes an internal cooling channel 2A in the center. Two sealed tubes 4A and 4B of insulating material serve to introduce and exhaust cooling fluid (air, oil, alcohol, helium vapor, etc.). These two tubes further support the weight of the assembly consisting of the magnetic circuit, the thermal insulation chamber, the superconducting windings, and the thermal shield 14 against the ambient temperature lid 7 of the cryostat 9. .
磁気回路２の横断面は熱絶縁チヤンバ３の内側
断面をできるだけ十分に利用できるように第２図
のように階段状に形成されている。 The cross section of the magnetic circuit 2 is formed in a step-like manner as shown in FIG. 2 so that the inner cross section of the thermally insulating chamber 3 can be utilized as fully as possible.
温度4.1°Kの熱絶縁チヤンバ３は、オリフイス
８を介して抽気される内部真空６の状態にある。 The thermally insulating chamber 3, at a temperature of 4.1°K, is in an internal vacuum 6, which is bleed through an orifice 8.
磁気回路２は、周囲温度付近の温度の磁気回路
２と液体ヘリウムにより包囲された4.2°Kの温度
の熱絶縁チヤンバ３との間の輻射熱損失を減少す
るように構成されたエチレングリコールポリテレ
フタレート（Mylar社の商標）のアルミニウム被
覆ストリツプから成る複数の絶縁体層５により包
囲されている。 The magnetic circuit 2 is made of ethylene glycol polyterephthalate ( It is surrounded by a plurality of insulating layers 5 consisting of aluminum coated strips (trademark of Mylar).
非常に熱損失の小さい支持体１２は、熱絶縁チ
ヤンバ３を磁気回路２に対して鉛直方向及び水平
方向に整列させるべく機能する。 The very low heat loss support 12 serves to vertically and horizontally align the thermally insulating chamber 3 with respect to the magnetic circuit 2 .
熱絶縁チヤンバ３は、磁気回路（第２図）の磁
力線に対して平行な接合面３Ｃを有する２個の同
一形の半シエル３Ａ及び３Ｂから形成されてい
る。 The thermally insulating chamber 3 is formed from two identical half-shells 3A and 3B with a joint surface 3C parallel to the magnetic field lines of the magnetic circuit (FIG. 2).
該チヤンバは、磁気回路の磁力線と直交する面
内において電気的密閉性を確保する各種の材料
（例えばガラス−合成樹脂、チタン−セラミツク
等）から構成されており、内部真空６を有する熱
伝導性の低い管を介して周囲温度の蓋７と連結さ
れている。 The chamber is made of various materials (e.g. glass-synthetic resin, titanium-ceramic, etc.) that ensure electrical sealing in a plane orthogonal to the magnetic field lines of the magnetic circuit, and is a thermally conductive material with an internal vacuum 6. It is connected to the ambient temperature lid 7 via a low temperature tube.
超伝導性巻線１は、一次巻線１Ａとこれに連動
する二次巻線１Ｂとから構成されている。これら
の巻線は、熱絶縁チヤンバ３上に整列された半シ
エル１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ及び１３Ｄから構成
されるマンドレルに巻き付けられており、巻き付
け工程の進行に伴つて結合される（第２図及び第
３図）。これらの巻線は、変圧器の作動不全下に
生じ得る過電流を阻止するべく高い抵抗のマトリ
ツスを有する超伝導体から形成されている。 The superconducting winding 1 is composed of a primary winding 1A and a secondary winding 1B interlocked therewith. These windings are wound around a mandrel consisting of half-shells 13A, 13B, 13C and 13D aligned on a thermally insulating chamber 3 and joined as the winding process progresses (see FIGS. 2 and 3). Figure 3). These windings are made of a superconductor with a high resistance matrix to prevent overcurrents that may occur in the event of a malfunction of the transformer.
巻線は、立上り管２０（第１図）として表され
る４個の電流立上り管を介して高電圧及び低電圧
回路と連結されている。 The windings are connected to the high voltage and low voltage circuits via four current risers, represented as risers 20 (FIG. 1).
アセンブリは液体ヘリウム１１を収容している
低温槽９内に懸装されており、ヘリウム蒸気はオ
リフイス１５を介して排出される。液体ヘリウム
はオリフイス１６から充填される。ヘリウムレベ
ルセンサ及び他の測定装置の配線はオリフイス１
７を介して引き込まれ、４本の電流立上り管２０
は蓋７の座金１８を介して連通している。 The assembly is suspended in a cryostat 9 containing liquid helium 11, the helium vapor being evacuated via an orifice 15. Liquid helium is filled from the orifice 16. Wiring the helium level sensor and other measuring devices is at orifice 1.
7 and four current riser tubes 20
are in communication via a washer 18 of the lid 7.
第１図は本発明の実施例の鉛直方向断面図、第
２図は第１図の装置の−線における拡大断面
図、第３図は本発明の実施例の拡大断面図、第４
図は本発明の実施例における熱絶縁チヤンバの斜
視図である。
１Ａ……一次巻線、１Ｂ……二次巻線、２……
磁気回路、３……熱絶縁チヤンバ、４Ａ，４Ｂ…
…密閉管、５……絶縁体層、７……蓋、８，１
５，１６，１７……オリフイス、９……低温槽、
１１……液体ヘリウム、１２……支持体、１３
Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄ……半シエル、１４
……電流立上り管。
FIG. 1 is a vertical sectional view of an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an enlarged sectional view of the device shown in FIG.
The figure is a perspective view of a thermal insulation chamber in an embodiment of the invention. 1A...Primary winding, 1B...Secondary winding, 2...
Magnetic circuit, 3... Heat insulation chamber, 4A, 4B...
... Sealed tube, 5 ... Insulator layer, 7 ... Lid, 8, 1
5, 16, 17... Orifice, 9... Low temperature chamber,
11...Liquid helium, 12...Support, 13
A, 13B, 13C, 13D...half shell, 14
...Current riser tube.
Claims (1)
が階段状に形成されている磁気回路と、前記磁気
回路を内部に有する熱絶縁チヤンバと、前記磁気
回路に磁界を発生すべく前記熱絶縁チヤンバと包
囲する巻線と、前記巻線を冷却すべく前記巻線及
び前記熱絶縁チヤンバを収容する低温層と、前記
低温層の上端に設けられ、前記低温層を密閉する
周囲温度の蓋と、前記低温層の内部に設けられ、
前記蓋と前記熱絶縁チヤンバとを熱的に遮蔽する
熱遮蔽と、前記冷却用内部チヤネルに接続され冷
却用流体を前記冷却用内部チヤネルに流通させる
とともに、前記磁気回路、前記熱絶縁チヤンバ、
前記巻線及び前記熱遮蔽から構成されるアセンブ
リの重量を前記蓋に対して支持している２本の密
閉管とを備え、前記熱絶縁チヤンバが前記磁気回
路を前記低温層から熱的に絶縁すべく真空状態に
抽気されている磁気回路型超伝導装置。 ２ 前記磁気回路は環状であり、前記熱絶縁チヤ
ンバが、前記磁気回路の中心軸に垂直な接合面で
接合された２つの半シエルを備える特許請求の範
囲第１項に記載の装置。 ３ 前記巻線が前記熱絶縁チヤンバに巻きつけら
れている特許請求の範囲第１項または第２項記載
の装置。 ４ 前記磁気回路が輻射熱損失を減少するように
構成された少なくとも１つの絶縁体に包囲された
特許請求の範囲第１項から第３項のいずれか１項
に記載の装置。 ５ 前記熱絶縁チヤンバが熱伝導率の小さい支持
体を介して前記磁気回路に支持されている特許請
求の範囲第４項に記載の装置。 ６ 前記低温層は液体へリウムを保有しており、
前記熱絶縁チヤンバが前記液体ヘリウムに対する
密閉性を提供し及び誘導電流を阻止する複合絶縁
材料又は絶縁材料の組み合わせから形成されてい
る特許請求の範囲第１項から第５項のいずれか１
項に記載の装置。 ７ 前記巻線は、互いに組み合わされており、抵
抗の大きいマトリツクスを有する多重フイラメン
ト超伝導体により形成されている一次巻線及び二
次巻線を有する特許請求の範囲第１項から第６項
のいずれか１項に記載の装置。[Scope of Claims] 1. A magnetic circuit having a cooling internal channel in the center and having a stepped cross section, a heat insulating chamber having the magnetic circuit inside, and a magnetic field applied to the magnetic circuit. a winding surrounding the thermally insulating chamber to generate heat; a low temperature layer housing the winding and the thermally insulating chamber for cooling the winding; an ambient temperature lid provided inside the low temperature layer;
a thermal shield for thermally shielding the lid and the thermally insulating chamber; a thermal shield connected to the internal cooling channel to allow cooling fluid to flow through the internal cooling channel; and a magnetic circuit, the thermally insulating chamber,
two sealed tubes supporting the weight of the assembly consisting of the winding and the thermal shield against the lid, the thermally insulating chamber thermally insulating the magnetic circuit from the cold layer. A magnetic circuit type superconducting device that is evacuated to a vacuum state. 2. The apparatus of claim 1, wherein the magnetic circuit is annular and the thermally insulating chamber comprises two half-shells joined at a joint plane perpendicular to the central axis of the magnetic circuit. 3. The device of claim 1 or 2, wherein the winding is wound around the thermally insulating chamber. 4. A device according to any one of claims 1 to 3, wherein the magnetic circuit is surrounded by at least one insulator configured to reduce radiant heat losses. 5. The device according to claim 4, wherein the thermally insulating chamber is supported by the magnetic circuit via a support with low thermal conductivity. 6. The low temperature layer contains liquid helium,
Any one of claims 1 to 5, wherein the thermally insulating chamber is formed from a composite insulating material or a combination of insulating materials that provides a hermetic seal against the liquid helium and blocks induced currents.
The equipment described in section. 7. The windings according to claims 1 to 6, in which the windings have a primary winding and a secondary winding, which are combined with each other and are formed by a multifilament superconductor with a matrix of high resistance. The device according to any one of the items.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61138025A JPS62298103A (en) | 1986-06-13 | 1986-06-13 | Magnetic circuit type superconducting stational machine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61138025A JPS62298103A (en) | 1986-06-13 | 1986-06-13 | Magnetic circuit type superconducting stational machine |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62298103A JPS62298103A (en) | 1987-12-25 |
| JPH0455522B2 true JPH0455522B2 (en) | 1992-09-03 |
Family
ID=15212289
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61138025A Granted JPS62298103A (en) | 1986-06-13 | 1986-06-13 | Magnetic circuit type superconducting stational machine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62298103A (en) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5522168B2 (en) * | 1976-08-27 | 1980-06-14 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS607447Y2 (en) * | 1978-08-01 | 1985-03-13 | 日本国有鉄道 | Boiling cooling electromagnet coil |
-
1986
- 1986-06-13 JP JP61138025A patent/JPS62298103A/en active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5522168B2 (en) * | 1976-08-27 | 1980-06-14 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62298103A (en) | 1987-12-25 |
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