JPH04575B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明は、鍔板を両側に備えた巻胴に、超電
導線が巻かれてなる超電導磁石に関し、特に、超
電導線を押さえて動かないようにした安定性の高
い超電導磁石に関するものである。

「従来技術」 超電導磁石に通電の際、巻胴に巻かれた超電導
線が電磁力によつて動いたり、超電導線が巻胴の
外側に付勢されてふくらみ気味になることを防止
できるように構成した超電導磁石の従来例とし
て、第６図ないし第９図に示す超電導磁石が知ら
れている。

第６図に示す超電導磁石は、ボビン１の巻胴１
ａに巻かれた超電導線２の周囲にエポキシ樹脂を
流し込んで固化させ、超電導線２をエポキシ樹脂
層３で固定して構成されたものである。

第７図に示す超電導磁石は、超電導線が巻かれ
たボビン４に更に、強度の高い非磁性ステンレス
（SUS304等）線等の線材５を巻きつけて超電導
線を固定して構成されたものである。

第８図と第９図に示す超電導磁石は、ボビン６
に巻き付けた超電導線７の最外周に強度の高い非
磁性ステンレス（SUS304等）バンド８を巻き付
け、バンド８の両端をボルト９を介して連結する
とともに、このボルト９を回わしてバンド８によ
り超電導線７を締め付けて構成されたものであ
る。

「発明が解決しようとする問題点」 超電導磁石の超電導状態が破れる現象であるク
エンチは線材の動きや、磁束の急激な動きによつ
て生じる。従つて超電導磁石の安定性に関しては
線材の機械的な動きを防ぐことがまず第１に必要
である。第６図に示す超電導磁石にあつては、超
電導線２がエポキシ樹脂層３に埋まるので超電導
線２の動きを阻止できるようにはなるものの、最
外周の超電導線２に加わる力が超電導線２の各巻
層部分に加わる力の和に近くなる関係から、この
強大な力に耐えるためには、最外周の超電導線２
の外側を覆うエポキシ樹脂層３の厚さをかなり厚
くしなくてはならない問題がある。なお、このよ
うにエポキシ樹脂層３の厚さを増すことは、超電
導磁石全体を冷却する場合に、冷媒と超電導線２
との間に厚いエポキシ樹脂層３が介在することに
なつて冷却が間接的になり、冷却性能が低下する
問題がある。

第７図に示す超電導磁石にあつては、線材５が
一カ所でも切断すると、線材５による超電導線の
巻き固め力が激減し、これによつて電磁力による
超電導線の破壊を引き起こす虞れを生じる問題が
ある。

第８図と第９図に示す超電導磁石にあつては、
最外周の超電導線７をバンド８で締め付ける構成
のため、バンド８を厚くできず、したがつて余り
大きな電磁力には耐えることができない問題があ
る。

「発明の目的」 この発明は、上述した事情に鑑みてなされたも
ので、超電導線への通電によつて生じる強大な電
磁力によつても超電導線が動かないように超電導
線を確実に押えることができるとともに、超電導
線の冷却性能を低下させないようにした超電導磁
石の提供を目的とする。

「問題点を解決するための手段」 この発明は、超電導線の最外周部との間に所要
の間隔をあけてこの最外周部の周面を覆う環状の
保護板を鍔板の外周部に取り付け、この保護板を
２枚以上の保護基板から構成するとともに、保護
板にはその周方向に沿つて複数のねじ孔を形成
し、ねじ孔にねじ軸を螺入し、このねじ軸の先端
に超電導線の最外周部に当接する押え板を設けて
構成したものである。

「作 用」 押え板は保護板に支持されて超電導線を確実に
押さえるとともに、超電導磁石全体の冷却時には
冷媒が超電導線を直接冷却する。

実施例 １ 第１図ないし第３図はこの発明のダブルパンケ
ーキコイルの場合の一実施例を示すもので、筒状
の巻胴１０Ａの両側に円盤状の鍔板１０Ｂ，１０
Ｂを取り付けてボビン１０が形成され、巻胴１０
Ａには巻胴１０Ａの中心軸方向に沿つて２列に並
んで超電導線１１，１２が巻かれている。巻胴１
０Ａに巻かれた超電導線１１，１２の最外周部１
１ａ，１２ａは鍔板１０Ｂ，１０Ｂの最外周縁よ
り内側にされ、鍔板１０Ｂ，１０Ｂの最外周縁部
には、上記超電導線１１，１２の最外周部１１
ａ，１２ａとの間に所要の間隔をあけて上記鍔板
１０Ｂ，１０Ｂ間の周縁開口面の大部分を塞ぎ、
上記最外周部１１ａ，１２ａを覆う環状の保護板
１３が取り付けられている。この保護板１３は、
半円の円周部より若干短い円周部を有する平面略
半円状の保護基板１３Ａを２枚合わせて形成され
たもので、各保護基板１３Ａの円周部の一側端を
接触させ、他側端の間に出入口１４を形成して鍔
板１０Ｂ，１０Ｂにネジ止めされ、この出入口１
４を介して巻胴１０Ａに巻かれた超電導線１１，
１２が第２図に示すように引き出されている。そ
して、上記保護板１３には、ねじ孔１３ａが、保
護板１３の幅方向に一対ずつ並び、保護板１３の
周方向に沿い、かつ、超電導線１１，１２の最外
周部１１ａ，１２ａの幅方向中央に対向して複数
形成され、各ねじ孔１３ａには保護板１３の内方
に先端を突出させて押えねじ１５が螺入されると
ともに、これら押えねじ１５の先端には、曲面板
状の押え板１６が押え板１６の凸面の中央部に形
成された挿入穴１６ａに上記押えねじ１５の先端
を挿入して取り付けられ、各押え板１６が超電導
線１１，１２の最外周部１１ａ，１２ａを巻胴１
０Ａ側に押して超電導線１１，１２を押さえ付け
ている。

なお、上記超電導線１１，１２はNb₃Sn系等の
化合物系の超電導線であり、各超電導線は化合物
を形成する以前の各元素単独状態で複合線材化さ
れ、その後に拡散熱処理を施して超電導金属化合
物を生成させて形成される周知のものである。な
おまた、上記保護板１３と押え板１６とは、非磁
性材であるSUS304、SUS304L、SUS304LN、
SUS316、SUS316L、SUS316LN等のステンレス
鋼で形成されている。

上記のように構成された超電導磁石にあつて
は、超電導線１１，１２に電流を流した場合に超
電導線１１，１２に電磁力が作用し、超電導線１
１，１２がボビン１０の径方向外側に膨出しよう
とした場合、押え板１６が超電導線１１，１２を
押さえてこれを阻止し、超電導線１１，１２の損
傷を防止する。また、超電導磁石全体を冷媒で冷
却する場合には冷媒がボビン１０内の超電導線１
１，１２を直接冷却できるので冷却効率も良好に
なる。

ところで、超電導線１１，１２の拡散熱処理を
超電導線１１，１２の巻胴１０Ａへの巻き付け後
に行うことがある。この場合、本実施例の超電導
磁石にあつては、押え板１６により超電導線１
１，１２を押さえた状態で拡散熱処理を施す。拡
散熱処理としては、例えば800℃に50時間の間保
持することで行う。すると、熱処理の高温によつ
て押えねじ１５や押え板１６が劣化してこれらの
強度低下を起こすが、この場合には押えねじ１５
や押え板１６を新品と交換するとよい。なお、保
護板１３は２つに分割されていて、保護板１３の
取り付けに当つてこれを撓ませる必要はないた
め、各保護板１３Ａを十分に厚く形成できる。し
たがつて保護板１３Ａの強度は十分であり、大き
な電磁力が作用しても超電導線１１，１２を確実
に支持できるとともに、上記拡散熱処理を行つて
もその強度は超電導線１１，１２を支持するため
に十分な値になる。もちろん保護板１３を交換す
ることも可能である。

なお、保護板１３に取り付ける押え板１６の数
は超電導線１１，１２が発生させる電磁力の大き
さに応じて適宜選択してよく、また、ねじ孔１３
ａの径と押えねじ１５の径も同様に適宜選択して
よい。また、押え板１６の数を増やすことによつ
て超電導線１１，１２の最外周部１１ａ，１２ａ
の全周にわたつてこれらを押さえるように構成す
ることもできる。さらに、超電導線１１，１２の
最外周部１１ａ，１２ａにステンレステープを巻
き付け、このステンレステープの外面を押え板１
６によつて押さえるように構成してもよい。この
ように構成すると、押え板１６では押えきれない
部分、すなわち、押え板１６，１６の間の部分の
超電導線１１，１２をも押えることができる。

実施例 ２ 第４図と第５図はこの発明の第２実施例を示す
もので、第１図ないし第３図に示した第１実施例
の構成部分と同一の部分には同じ符号を付してそ
れらの説明は省略する。本実施例では押え板１
６′の凹面側に押え板１６′の長さ方向に沿つて嵌
合溝１６′ｂが形成されるとともに、この嵌合溝
１６′ｂに嵌合可能な突条１７ａを備えた曲面板
状のスペーサ１７が突条１７ａを嵌合溝１６′ａ
に入れて押え板１６′に一体化され、押え板１
６′がスペーサ１７を介して超電導線１１，１２
を押さえるように構成されている。このスペーサ
１７は、FRP、ベークライト、セラミツクス、
マイカ、ガラス、テフロン樹脂等の絶縁材料で形
成されている。

この実施例にあつては、前記第１実施例と同等
の効果が得られる他に、スペーサ１７の存在によ
り、絶縁性が向上するようになつている。また、
第４図に示す状態は、超電導線１１の最外周部１
１ａの周面が図に示す如く超電導線１２の最外周
部１２ａの周面より内側になつて、両周面が不揃
いの場合を示している。この場合、超電導線１１
を押さえる押え板１６′とスペーサ１７の厚さを
超電導線１２を押さえる押え板１６′とスペーサ
１７の厚さよりも厚く構成することによつて超電
導線１１，１２を各々別個に確実に押さえるよう
にしたものである。なお、不揃いの超電導線１
１，１２を押さえるには押えねじ１５を長くして
も対応できるが、押えねじ１５を長くしすぎると
押えねじ１５の挫屈の虞れを生じるので押え板１
６′とスペーサ１７の厚さを変えて上記不揃いに
対応することが好ましい。なおまた、この超電導
線１１，１２の不揃いには、上記第１実施例の構
造でも押え板１６の厚さを変えることによつて対
応できるのは勿論である。さらに、上記不揃いの
場合に、超電導線の最外周部の周面が形成する段
差が小さい場合には押えねじ１５の回転操作によ
る押えねじ１５の操り出し状態の調節によつて各
超電導線を個々に押さえることができるのは言う
までもない。

なお、スペーサ１７の突条１７ａと押え板１
６′の嵌合溝１６′ｂを省略し、スペーサ１７を押
え板１６に貼着して構成することもできる。

「製造例」 NbとSnを複合して線材化した強制冷却型超電
導素線（径：23mm×13mm）を巻線として、ボビン
内径200mm（巻線内径300mm）、ボビン外径610mm
（巻線外径550〜580mm）のダブルパンケーキ型コ
イルを作製した。ボビンには巻線量35mで、上下
各10ターンずつ合計20ターン巻き付け、ボビンの
鍔板の最外周に15mm厚のSUS304L製保護板をネ
ジ止めし、保護板の出入口から巻線を引き出し
た。保護板のねじ孔はM10、押え板は３mm厚のも
の、５mm厚のもの、10mm厚のもの、20mm厚のもの
を各々用意し、保護板と巻線最外周部の周面との
隙間に応じて上記各厚さの押え板を使い分けた。
保護板の周方向に沿う各ねじ孔間の間隔は80mm、
押え板の寸法は20mmＷ×50mmＬであり、保護板の
周方向に沿う各押え板間の間隔は30mmとした。こ
のように作製したダブルパンケーキ型コイルを
800℃に50時間保持して拡散熱処理を行い、
Nb₃Sn金属間化合物を生成させて巻線をNb₃Sn系
超電導線とした。次に、押え板を取り外し、拡散
熱処理を受けていない新品の押え板に取り換え、
新品の押え板の内側にFRP製のスペーサ（200t×
20mmＷ×50mmＬ）を取り付けて超電導線を押さえ
た。このように作製したダブルパンケーキ型コイ
ルに、10KAの通電をしてバツクアツプ磁場６Ｔ
（テスラ）を得て、中心磁場１０Ｔを発生させた。
この時最外周部の超電導線の電磁力は最大で300
Kgｆ／５cmでであつたが、超電導線はこの電磁力
にも十充耐え、超電導磁石のクエンチ現象等の異
常は発生せず、正常運転ができた。

「発明の効果」 以上説明したようにこの発明によれば、鍔板に
取り付けられた環状の保護板に押えねじを介して
支持された押え板によつて、巻胴に巻かれた超電
導線の最外周部を押さえるため、超電導線を確実
に押さえることができる。また、保護板は超電導
線を巻胴に巻いた後に鍔板に取り付けられるが、
保護板は２枚以上の保護基板から成つていて、保
護基板の取付時に保護基板を撓ませる必要はない
ため、保護基板の厚さを十分厚くすることができ
る。したがつて超電導線に大きな電磁力が作用し
ても押え板は確実に超電導線を押さえて超電導線
の損傷を防止する。また、超電導磁石全体を冷却
する際に、冷媒は保護板の内側の超電導線に直接
接触できる構成のため超電導線をエポキシ樹脂で
覆つた従来例のものよりも冷却能率が高まる構成
になつている。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図はこの発明の第１実施例を
示すもので、第１図は横断面図、第２図は保護板
の取付状態を示す平面図、第３図は要部の断面
図、第４図と第５図はこの発明の第２実施例を示
すもので、第４図は横断面図、第５図は押え板と
スペーサを示す斜視図、第６図は第１の従来例を
示す断面図、第７図は第２の従来例を示す斜視
図、第８図と第９図は第３の従来例を示すもの
で、第８図は横断面図、第９図は斜視図である。 １０Ａ…巻胴、１０Ｂ…鍔板、１１，１２…超
電導線、１１ａ，１２ａ…最外周部、１３…保護
板、１３Ａ…保護基板、１３ａ…ねじ孔、１５…
押えねじ、１６…押え板、１６′…押え板。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 鍔板を両側に備えた巻胴に、超電導線が巻か
   れてなる超電導磁石において、上記鍔板の外周部
   には、巻胴に巻かれた超電導線の最外周部との間
   に所要の間隔をあけて上記超電導線の最外周部の
   周面を覆う２枚以上の保護基板からなる環状の保
   護板が取り付けられ、上記保護板にはその周方向
   に沿つて複数のねじ孔が形成され、上記ねじ孔に
   は保護板の内方に突出したねじ軸が上記巻胴の径
   方向に移動自在に螺入される一方、上記保護板の
   内方に突出したねじ軸の先端には上記超電導線の
   最外周部に当接する押え板が設けられてなる超電
   導磁石。