JPH05176415A

JPH05176415A - 超電導磁石装置

Info

Publication number: JPH05176415A
Application number: JP6281392A
Authority: JP
Inventors: Hideaki Maeda; 秀明前田; Takashi Yazawa; 孝矢澤; Ikuo Tashiro; 育夫田代
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1991-03-29
Filing date: 1992-03-19
Publication date: 1993-07-13
Anticipated expiration: 2014-11-08
Also published as: JP2971660B2

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、簡単な構成で超電導コイルと冷媒と
を収納した容器の渦電流による発熱を抑制して冷媒液の
蒸発量を低減させ得る超電導磁石装置を提供する。【構成】超電導コイル１と、この超電導コイル１と冷媒
液とを収納した容器４と、超電導コイル１が容器４ある
いは容器４の外側に配置された金属部材（断熱シールド
板６あるいは外容器５）と相対的に振動し、容器４に渦
電流が生じて発熱しようとする時に、この発熱を抑制す
るために容器４の外面に設けられるとともに容器４を構
成している部材より導電率の高い導電材、例えば超電導
線等から構成され、渦電流を低発熱で流すための渦電流
路手段１５，１６とから構成されることを特徴としてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、超電導磁石装置に係
り、例えば磁気浮上式列車の浮上推進用等として使用さ
れる超電導磁石装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】磁気浮上式列車に搭載される浮上用の超
電導磁石装置は、図１１および図１２に示すように構成
されているものが多い。これらの図には環状に形成され
た超電導コイル、すなわち巻線後にエポキシ樹脂で真空
含浸されたレーストラック状の超電導コイル１を備えた
例が示されている。

【０００３】超電導コイル１は、断熱容器２内に収容さ
れている。断熱容器２は、超電導コイル１の形状に相似
したレーストラック状の収容器２を有し、この収容部３
内に超電導コイル１と液体ヘリウムで代表される冷媒液
とを収容してなる内容器４と、この内容器４を収容した
常温の外容器５と、この外容器５と内容器４との間に設
けられた断熱シールド板６とを備えている。

【０００４】内容器４は機械的強度性を確保する目的か
ら、通常、非磁性材であるスエンレス綱で形成され、図
示しない複数の断熱支持材を介して外容器５内に固定さ
れている。そして、超電導コイル１は冷媒液通路の確保
された状態で内容器４内に強固に固定されている。内容
器４と外容器５との間の空間は真空排気されて真空断熱
層に形成されている。

【０００５】断熱シールド板６は、真空断熱層内に位置
しており、通常、熱伝導の良い、銅、アルミニウム等の
金属材で形成されている。この断熱シールド板６は、図
示しない冷却系によって中間温度に冷却される。なお、
図１１中、７は内容器４を補強するために設けられた、
たとえばステンレス綱製の補強部材を示している。この
ような構造は、高強度化、軽量化、コンパクト化を図る
ために採用されている。しかしながら、上記のように構
成された超電導磁石装置にあっては、次のような問題が
あった。すなわち、この超電導磁石装置を磁気浮上式列
車に搭載して走行させると、通常、静止させている場合
に比べて内容器４内の冷媒液の蒸発量が増加する。

【０００６】これは次のようなメカニズムによると考え
られる。すなわち、列車が走行を開始すると、搭載され
ている超電導磁石装置と地上側に配置されている浮上
用、推進用のコイルとの間の電磁力が変動する。この電
磁力の変動が原因して超電導コイル１が振動し、この振
動によって超電導コイル１と内容器４あるいは断熱シー
ルド板６あるいは外容器５のいずれかとの間に相対変位
が生じる。ここで、例えば超電導コイル１と断熱シール
ド板６とに相対変位が生じると、この相対変位によって
断熱シールド板６に渦電流が生起され、この渦電流の作
る変動磁場で内容器４を構成している壁に渦電流が流
れ、この渦電流による内容器壁の発熱で冷媒液の蒸発量
を増加させる。このため、従来の超電導磁石装置にあっ
ては、容量の大きい冷凍機を列車に搭載しなければなら
ない問題があった。

【０００７】そこで、このような不具合を解消するため
に、内容器を繊維強化プラスチックのような非磁性で、
非導電性の材料で形成することが考えられるが、ステン
レス綱で形成した場合と同等の機械的強度を得るには全
体の大型化を免れ得ないことになる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上述の如く、従来の超
電導磁石装置にあっては、特に磁気浮上式列車に搭載し
たような場合に冷媒液の蒸発量の増加を招き、容量の大
きい冷凍機を必要とする問題があった。

【０００９】そこで本発明は、構成の複雑化や機械的強
度の低下を招くことなく、しかも磁気浮上式列車に搭載
したような場合であっても、冷媒液の蒸発量を抑制でき
る超電導磁石装置を提供することを目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の発明は、閉ループ状に形成された超
電導コイルと、この超電導コイルと冷媒液とを収納した
金属性の容器と、前記超電導コイルが前記容器あるいは
前記容器の外側に配置された金属部材と相対的に振動
し、前記容器に渦電流が生じて発熱する時にこの発熱を
抑制するために設けられた発熱抑制手段と、から構成さ
れることを特徴としている。

【００１１】また、請求項２記載の発明として、前記発
熱抑制手段は、前記容器の外面に設けられるとともに前
記容器を構成している部材より導電率の高い導電材で形
成され、前記渦電流を低発熱で流すための渦電流路手段
で構成している。また、請求項３記載の発明として、前
記発熱抑制手段は、前記容器の外面に超電導線から成る
メッシュ回路手段を取付けて構成している。また、請求
項４記載の発明として、請求項２記載の前記渦電流路手
段は、超電導線で形成されていることを特徴としてい
る。

【００１２】また、請求項５記載の発明として、請求項
４記載の前記渦電流路手段の少なくとも一部を選択的に
常電導に転位させる常電導転位手段を備えて構成される
ことを特徴としている。

【００１３】また、前記金属部材は前記容器（内容器）
を収納する外容器あるいは前記容器と外容器との間に設
けられた断熱シールド板のいずれかであり、前記渦電流
路手段は、前記内容器を構成している壁で前記金属部材
に対して前記超電導コイルの軸心線方向に対向している
２つの壁のうちの少なくとも一方の壁に設けられている
ことを特徴としている。また前記渦電流路手段は、前記
内容器の壁の少なくとも外縁部と内縁部とに設けられて
いることを特徴としている。前記渦電流路手段は、銅、
アルミニウム、アルミニウム合金の中から選ばれた少な
くとも１種を主成分として形成されていることを特徴と
している。また、前記メッシュ回路手段は、直流モノリ
ス導体、交流モノリス導体、交流ストランド線の中から
選ばれた１種で形成されていることを特徴としている。

【００１４】また、前記メッシュ回路手段は、超電導線
に代えて銅、アルミニウム、アルミニウム合金の中から
選ばれた少なくとも１種を主成分として形成されている
ことを特徴としている。また、メッシュ回路手段は、前
記容器に島（アイランド）状に取付けられていることを
特徴としている。

【００１５】

【作用】超電導コイルと金属性の容器（内容器）あるい
は容器の外側に配置されている金属部材（容器を収納し
ている外容器あるいは外容器と内容器との間に配置され
る断熱シールド板等）とが相対的に振動すると、磁場が
変動し、超電導コイルと冷媒液とを収納している容器
（内容器）に渦電流が生じる。一般に容器が金属性であ
るために渦電流が流れると金属の抵抗により容器が発熱
する。

【００１６】本発明では、発熱の抑制手段を設けている
ので冷媒液を収納した容器の発熱が抑制されて冷媒液
（例えば液体ヘリウム）の蒸発量を極めて少なく抑える
ことができる。

【００１７】特に発熱抑制手段として、容器に渦電流を
低発熱で流すための渦電流路手段あるいはメッシュ回路
手段を設け、これらの回路を例えば容器を構成している
金属よりも導電率の高い導電材で形成することで、生じ
た渦電流を積極的にこれらの回路に流すように構成して
いる。これらの回路では、導電率が高いので、渦電流が
流れても発熱は大幅に低減され、その結果、容器の発熱
が大幅に抑制される。

【００１８】

【実施例】以下、図面を参照しながら本発明の超電導磁
石装置の一実施例について説明する。

【００１９】説明としては、超電導磁石装置を磁気浮上
式列車に適用した場合の例について説明するが、本発明
の超電導磁石装置としては、超電導コイルが他の金属部
材と相対的に振動して磁場が変動し、超電導コイルと冷
媒液とを収納している容器に渦電流が発生するような形
態を成す、他の超電導応用装置、例えばＭＲＩ等にも適
用できるものである。（実施例１）

【００２０】図１には本発明の第１の実施例に係る超電
導磁石装置、ここには本発明を適用し、磁気浮上式列車
に搭載されて浮上用として使用される超電導磁石装置が
局部的に示されている。なお、この図では図１２と同一
部分が同一符号で示されている。したがって、重複する
部分の詳しい説明は省略する。

【００２１】この例において、実際に列車上に搭載され
るときには、図中右側が図示しない地上コイルに対面す
るものとする。また、内容器４はステンレス綱等の非磁
性金属材で形成されており、断熱シールド板６は金属材
で形成されているものとする。

【００２２】この種の超電導磁石装置では、超電導コイ
ル１と地上コイルとの間の距離が制限されているので、
通常、超電導コイル１を収容した内容器４は外容器５内
の図中右側寄りに配置される。このため、内容器４を構
成している壁で、断熱シールド板６に対して超電導コイ
ル１の軸心線方向に対向している２つの壁のうち、図中
右側に位置している壁１１と断熱シールド板６の部分１
２との間の距離Ｌは他の部分より短い関係となってい
る。

【００２３】このように距離Ｌの短い部分では、前述の
ように超電導コイル１と断熱シールド板６との間に相対
変位が生じると、断熱シールド板６の部分１２に大きな
渦電流が流れ易い。この渦電流によって変動磁場が発生
すると、この変動磁場の影響で壁１１に渦電流が流れ、
この渦電流が原因して壁１１が発熱する。この発熱は前
述のように内容器４内に収容されている冷媒液の蒸発を
増加させる。

【００２４】そこで、このような不具合を解消するため
に、この実施例では、内容器４を構成している壁で、地
上コイル側に位置している壁１１の外面に、図２および
図３にも示すように、その外縁部１３と内縁部１４とを
縁取る形に渦電流の流路を成すための閉電流路（渦電流
路）１５，１６を設けている。

【００２５】閉電流路１５，１６は、壁１１を構成して
いる金属材より導電率の高い材料、この実施例では超電
導線で形成されている。具体的には、銅またはキュプロ
ニッケルのマトリックスを持ち、直流モノリス導体構
成、直流ストランド導体構成、交流損失を抑えた交流モ
ノリス導体構成、交流ストランド導体構成等の複合超電
導線で形成されている。そして、線材としてはＮｂＴ
ｉ、ＮｂＺｒなどの合金系、Ｎｂ₃Ｓｎ、Ｖ₃Ｇａなど
の金属間化合物系が用いられている。

【００２６】これらの超電導線は、１ターンを構成する
ように、その端部が半田接続あるいは超電導体同志が直
接接続されるとともに壁１１の外縁部１３および内縁部
１４に半田付けで直接固定されている。そして、これら
の超電導線は、壁１１を介して内容器４内に収容されて
いる冷媒液によって冷却される。

【００２７】なお、閉電流路１５，１６を臨界温度の高
い酸化物系の超電導体で形成してもよい。また、壁１１
に対して電気絶縁してもよい。さらに、固定手段として
は、壁１１の外縁部１３および内縁部１４に巻枠を形成
し、この巻枠に巻回固定するようにしてもよいし、予め
閉路を構成するように巻回されたものを壁１１の外縁部
１３および内縁部１４にエポキシ樹脂などの接着剤で固
定するようにしてもよいし、さらに閉路を構成するよう
に形成されたものを固定具を使って固定するようにして
もよい。

【００２８】この実施例では、閉電流路１５，１６を超
電導線で形成している。このように超電導コイル１に隣
接させて超電導線で形成された閉電流路１５，１６を設
けると、超電導コイル１の励消磁時に閉電流路１５，１
６に電流が誘導され、この電流が過大になると、超電導
線が常電導転位して焼損する虞がある。また、超電導線
で形成された閉電流路１５，１６の存在によって、超電
導コイル１で発生した磁界がシールドされ、外部に対し
て所期の磁界を作用できなくなる虞がある。

【００２９】そこで、この実施例では、図３に示すよう
に、閉電流路１５，１６の一部に電気ヒータ１７，１８
を巻回あるいは添設し、超電導コイル１の励消磁時に電
気ヒータ１７，１８に通電して閉電流路１５，１６の一
部を常電導に転位させ、これによって閉電流路１５，１
６の抵抗値を大きくして誘導電流を抑えるようにしてい
る。同様な役割をもたせるために、閉電流路１５，１６
の一部に熱式永久電流スイッチを介在させてもよい。こ
の場合、スイッチの両端に保護抵抗またはダイオードを
取付け、スイッチが常電導化したときの保護に使う。

【００３０】このような構成であると、超電導コイル１
と断熱シールド板６との相対変位によってシールド板６
の部分１２に渦電流が生起されると、この渦電流によっ
て変動磁場が発生する。この変動磁場は内容器４の壁１
１に作用しようとする。しかし、壁１１は閉電流路１
５，１６の存在によって変動磁場から磁気シールドされ
る。このため、変動磁場によって壁１１に生起される渦
電流は小さい値に抑えられる。この結果、壁１１に生起
される渦電流に起因する壁１１の発熱が抑制され、冷媒
液の蒸発が抑制される。

【００３１】すなわち、壁１１に垂直に変動磁場が印加
されると、変動磁場は壁１１の外縁部１３と内縁部１４
とから磁気拡散定数Ｄ＝１／σμ₀で壁１１内へ拡散し
ていく。なお、σは壁１１を構成している材料の導電
率、μ₀は透磁率である。壁１１を構成している材料の
導電率が小さい程、磁気拡散定数Ｄが大きくなり、短時
間で拡散する。変動磁場の周波数が高いと、磁場の変動
に磁気拡散が追い付けなくなり、磁場は壁１１の縁から
表皮厚さρ、

【００３２】

【数１】 ρ＝｛２／μ₀σω｝^0.5 …(1) だけ侵入する。ここで、ωは変動磁場の角速度である。

【００３３】したがって、本実施例のように、内容器４
における壁１１の外縁部１３および内縁部１４を縁取る
形に導電率が無限大に近い超電導線で形成された閉電流
路１５，１６を設けておくと、磁場が外縁部１３より内
側へ、また内縁部１４より外側へ拡散するのを防止でき
る。

【００３４】つまり、閉電流路１５，１６に磁気シール
ド機能を発揮させることができ、これによって壁１１に
渦電流が流れるのを抑制でき、渦電流によって生じる壁
１１の発熱を抑制できるので、内容器４内の冷媒液の蒸
発を抑制できることになる。

【００３５】発明者等の計算によると、次のような結果
が得られた。すなわち、内径４４cm、外径５８cm、厚さ
３mmのステンレス綱製の中空円板を対象にし、この中空
円板の表面に垂直に片振幅１０ガウスで、振動周波数３
００ヘルツの変動磁場を印加したところ、中空円板の内
周縁部から１cm刻みに設定された位置の渦電流値は１３
Ａから１７Ａとほぼ一様であった。そして、このように
測定される渦電流の変化の様子を図４に実線Ａとして示
す。図４はある位置での磁場印加直後の渦電流の変化を
示すものである。このように、円板の各位置での渦電流
がほぼ同じ値を示すのは、ステンレス綱の透磁率、導電
率および変動磁場の振動周波数から計算される表皮厚さ
ρが、中空円板の半径方向の幅７cmに近く、磁界が幅７
cmの範囲全体に侵入していることによる。

【００３６】一方、同じ中空円板の外縁部および内縁部
に超電導線で形成された閉電流路を取り付け、これに上
記条件と同じ条件で変動磁場を印加したところ、図５に
示すように、外側閉電流路には１３５Ａ、内側閉電流路
には９４Ａの電流が流れるが、中空円板の半径方向各部
に流れる渦電流は、図４に実線Ｂとして示すように３Ａ
から５Ａと閉電流路を取り付けない場合（図４の実線
Ａ）に比べて１／４から１／５に減少していた。

【００３７】したがって、実施例のように、壁１１の外
縁部１３および内縁部１４に超電導線で形成された閉電
流路１５，１６を設けておくと、変動磁場によって壁１
１に生起される渦電流を抑制でき、この結果、内容器４
内の冷媒液の蒸発を抑制できる。（実施例２）図６には、本発明の第２の別の実施例に係
る超電導磁石装置における要部だけ概略的に示されてい
る。

【００３８】この実施例では、図３に示されている実施
例に、さらに３つの閉電流路１９，２０，２１が追加さ
れている。これら３つの閉電流路１９，２０，２１は、
閉電流路１５，１６と同様に１ターンの超電導線で形成
されている。

【００３９】閉電流路１９は、内容器４を構成している
壁１１で、一方の曲線部を形成している部分２２と、こ
の部分２２の両端を結ぶように設けられている一方の補
強部材７とが作る周回路の内縁部に設けられている。ま
た、閉電流路２０は、内容器４を構成している壁１１
で、直線部を構成している２つの部分２３，２４と、こ
れら２つの部分２３，２４の両端間を結ぶように設けら
れている２つの補強部材７，７とが作る周回路の内縁部
に設けられている。

【００４０】さらに、閉電流路２１は、内容器４を構成
している壁１１で、他方の曲線部を形成している部分２
５と、この部分２５の両端を結ぶように設けられている
他方の補強部材７とが作る周回路の内縁部に設けられて
いる。そして、各閉電流路１９，２０，２１の一部に
は、超電導コイル１の励消磁時に通電されて、各閉電流
路１９，２０，２１の一部を常電導に転位させ、これに
よって各閉電流路１９，２０，２１の抵抗値を大きくし
て誘導電流を抑えるための電気ヒータ２６，２７，２８
が巻回あるいは添設されている。

【００４１】このように構成しても前記実施例と同様の
効果を得ることができる。この実施例において、補強部
材７，７を非導電材で形成したときには、閉電流路１
９，２０，２１を省略することができる。（変形例１）

【００４２】なお、本発明は上述した実施例に限定され
るものではない。すなわち、上述した各実施例では、各
閉電流路をそれぞれ超電導線の１回巻で構成している
が、複数回巻で構成してもよい。また、上述した各実施
例では内容器４を構成している壁の外縁部および内縁部
に閉電流路を設けているが、これらが設けられている中
間位置に、さらに１または複数の閉電流路を設けてもよ
い。また、上述した実施例では内容器を構成している壁
で、断熱シールド板に対して超電導コイルの軸心線方向
に対向する一方の壁の外面に閉電流路を設けているが、
閉電流路を他方の壁の外面や残りの２つの壁の外面にも
設けてよい。

【００４３】さらに、上述した各実施例では、閉電流路
を超電導線で構成しているが、内容器を構成している材
料より導電率の大きい良導電材、たとえば銅、アルミニ
ウム、アルミニウム合金等で形成してもよい。この場
合、変動磁場は(1) 式で示される幅の領域まで侵入す
る。したがって、この幅の２倍程度の幅を持った良導電
材で閉電流路を形成すればよい。

【００４４】例えば、変動磁場の周波数が３００ヘルツ
で、閉電流路を無酸素銅で構成する場合を例にとると、
(1)式にしたがって表皮厚さρが０．３mmとなるので、
０．６mmの幅の線材を用いればよいことになる。この場
合も、設置場所は、超電導線で形成する場合と同様に種
々選択することができる。

【００４５】また、上記実施例では、閉電流路１５，１
６を内容器４の外部壁に設けているが、内部壁に設けて
も良く、また、外部壁と内部壁の両者に設けるようにし
ても良い。

【００４６】また、上記実施例では、閉電流路１５，１
６を内容器４の地上側コイルに近い側の外部壁に設けて
いるが、これに限定されることなく、内容器４の上部壁
また、下部壁、また地上側コイルから遠い側の壁のどの
部分に設けても良く、また、それらの外部壁全てに設け
ても良い。

【００４７】また、閉電流路１５，１６の伸長方向に沿
って適宜の間隔を存して閉電流路１５と１６との間に導
体を介在させるようにして、内容器４の外部壁の各所に
発生する渦電流を効果的に低減させるようにしても良
い。また、２本の閉電流路１５，１６の間に更に、超電
導線などからなる他の閉電流路を追加して、例えば３本
以上の閉電流路を構成しても良い。その他、本発明の要
旨を逸脱しない範囲で種々変形できる。（実施例３）

【００４８】次に図７には、本発明の第３の実施例に係
る超電導磁石装置における要部だけが概略的に示されて
いる。なお、第１および第２の実施例と同一部分には同
一符号を付して説明は省略する。この第３の実施例が特
徴とする構成は、渦電流を流すための渦電流路となる閉
電流路をメッシュ回路として構成した点にある。

【００４９】すなわち、内容器４の地上コイル側に位置
している壁１１の外面には、銅をマトリックスとする複
合超電導線を用いて形成したメッシュ回路３０が設けら
れている。このメッシュ回路３０は、超電導線材を絶縁
しない状態で、かつ超電導線材を異方向に並べ、鉛−す
ず、インジューム等の半田で、層間およびターン間を接
続し、線材間の接続抵抗を減少させてメッツシュ状に形
成したものである。有効な磁気シールド効果を得るため
には、超電導線のメッシュ間隔は１０ｍｍ以下程度が望
ましい。

【００５０】そして、このメッシュ回路３０は、鉛−す
ず、あるいはインジューム半田等で内容器４の地上コイ
ル側に位置している壁１１の外面にほぼ全面に亘って固
定する。そして、この超電導メッシュ回路３０を用いた
ことにより、次に示すような顕著な作用・効果を奏す
る。

【００５１】超電導線をメッシュ状に形成したことによ
り、超電導材のシート（板状）のものを用いた場合に比
較して、極めて安定した効果が得られる。その理由は、
超電導シートでは、超電導コイル１の励磁中に超電導シ
ートに頻繁に磁束跳躍が発生し、それにより液体ヘリウ
ムの沸騰を生じさせたり、また、超電導コイル１の電流
をパルス状に変化させたりするので、超電導コイル１が
クエンチに至りやすい欠点がある。また、磁束跳躍が発
生しない場合でも、超電導コイル１が発生した磁界が、
超電導シートにより閉じ込められてしまい、外部磁界が
打ち消されてしまう欠点があった。

【００５２】ところが、超電導メッシュは本質的に安定
しており、磁束跳躍が発生する虞は全くなく、しかも超
電導コイル１の励磁に際して、超電導コイル１の磁界は
一旦超電導メッシュでシールドされるが、超電導シート
の場合とは異なり、数十秒の短時間で外部に透過でき、
外部磁界が打ち消されることはない。

【００５３】この超電導メッシュ回路３０を形成してい
る超電導線材としては、銅、銅合金、アルミ等をマトリ
ックスとした直流モノリス導体、直流ストランド導体、
交流ロスの発生を抑えた交流モノリス導体、交流ストラ
ンド導体等を用いることができる。

【００５４】また、線材としては、複合多芯線ばかりで
なく、モノフィラメント導体、マトリクスを持たない超
電導体等でも良い。また、超電導材として、ＮｂＴｉ等
の合金系導体でも良いし、Ｎｂ₃Ｓｎ、Ｖ₃Ｇａ等のよ
うな金属間化合物系導体でも良く、後者の場合先ず、超
電導メッシュ回路を形成してから、化合物生成のための
熱処理を加えても良いし、また逆の工程で製造しても良
い。

【００５５】また、超電導メッシュ回路３０の形成に
は、絶縁しない超電導線を布城に編んだものを用いても
良く、この場合は、超電導線の編み目間は半田等で接続
しても良いし、単に織り上げたままでもよい。さらに、
超電導メッシュ回路３０には上記の線材を１種類用いて
も良いし、数種類の線材を組合わせて併用しても良い。

【００５６】また、メッシュ回路３０の、内容器４への
取り付けは、半田による固定のほか、ネジ止め、溶接等
の方法を用いてもよく、その時、内容器４と絶縁しても
良いし、絶縁しなくても良い。また、超電導メッシュ回
路３０を取り付けるのは、内容器４の地上コイル側に位
置している壁１１の外面だけでも良いが、その他の面
や、補強部材７に取り付けても良い。（実施例４）

【００５７】次に図８には、本発明の第４の実施例に係
る超電導磁石装置が局部的に示されている。なお、第１
および第２の実施例と同一部分には同一符号を付して説
明は省略する。この第４の実施例が特徴とする構成は、
超電導メッシュ回路の配置・形成の仕方であり、この超
電導メッシュ回路をアイランド状に配置したことであ
る。なお、この超電導メッシュ回路３０は、図８に示す
ように内容器４の地上コイル側に位置している壁１１の
外面あるいは他の面にも兼せて設けても良い。

【００５８】超電導コイル１（主コイル）の励磁中に
は、超電導コイル１とメッシュ回路３０との磁気的結合
により図９に示すように、大ループの渦電流３５が発生
する。また、補強部材７を設けている場合には、補強部
材７を周回する渦電流も生じる。超電導コイル１の励磁
中のこの種の渦電流による発熱は、超電導メッシュ回路
３０の周回抵抗に反比例する。超電導メッシュは十分低
抵抗であるからループ状の渦電流により超電導コイル１
の励磁中に大きな渦電流発熱が生じる虞がある。

【００５９】この第４の実施例では、超電導メッシュ回
路３０をアイランド状に分割して内容器４の外面に取り
付けている。このようにアイランド状に分割したこと
で、渦電流のループを小さくでき、これにより、超電導
コイル１の励磁中の渦電流発熱を大幅に抑制することが
できる。

【００６０】なお、有効な磁気シールド効果を得るため
に、アイランド状に分布させた超電導メッシュ回路３０
同士の間隔を例えば１ｍｍ以下に設定している。これに
より、超電導メッシュ回路３０をアイランド状に分布さ
せて、超電導コイル１の励磁中の渦電流発熱を大幅に抑
制させつつ、磁気シールド効果をも良好に維持すること
ができる。（実施例５）

【００６１】次に図１０には、本発明の第５の実施例に
係る超電導磁石装置における要部だけが概略的に示され
ている。なお、第１および第２の実施例と同一部分には
同一符号を付して説明は省略する。

【００６２】この第５実施例では、内容器４の外表面に
例えば銅、銅合金等の導体がメッキ等により設けられて
いることが特徴である。そして、この導体がメッキされ
たメッキ層３３を有する内容器４の表面に超電導メッシ
ュ回路３０を全周に亘るか、あるいはアイランド状に半
田等により取り付けている。

【００６３】このように内容器４の外面に導体のメッキ
層３３を設けた構成により、超電導メッシュ回路３０を
内容器４に半田で接着し易くなるとともに、超電導コイ
ル１の励磁中または永久電流モードで超電導メッシュ回
路３０の一部が、仮に常電導化しても、超電導メッシュ
回路３０に流れていた電流がメッキ層３３に分流し、し
ばらくの後、超電導メッシ回路３０は、常電導状態から
超電導状態に回復できる。なお、メッキ層３３として
は、銅、銅合金の他にアルミ、アルミ合金等でも良い。

【００６４】なお、メッシュ回路を取り付ける位置は、
前記第１及び第２の実施例と同様（変形例に記載したよ
う）に、内容器の内部壁など様々な場所に取り付けるこ
とができる。

【００６５】なお、以上の第３乃至第５の実施例は、メ
ッシュ回路として、超電導線からなるメッシュを用いて
いたが、超電導線に限定されるものではなく、内容器４
よりも導電率の大きな他の導電材（低温で良電気伝導性
を示す金属）、銅、アルミニウム等でも良い。

【００６６】また、上記第１乃至第５の実施例におい
て、閉電流路及びメッシュ回路は、外容器５に接地して
も良いし、しなくても良い。また、閉電流路及びメッシ
ュ回路との間には、絶縁材を介在させても良い。

【００６７】また、上記第１乃至第５の実施例におい
て、金属性の断熱シールド板６を例えばＣＦＲＰ（カー
ボンファイバ強化プラスチック）等で構成すれば、超電
導コイル１とＣＦＲＰ性の断熱シールド板６とが相対変
位しても断熱シールド板６に渦電流は生起されず、結果
として内容器４に渦電流は流れず発熱することがないの
で、この超電導磁石装置を例えば磁気浮上式列車に搭載
した時には、内容器４の発熱が極めて大幅に抑制され
る。その結果、冷媒（液体ヘリウム等）の蒸発量を大幅
に低減でき、その効果は産業上極めて大きい。

【００６８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
超電導コイルが他の金属部材と相対的に振動した時に、
超電導コイルと冷媒液とを収納している容器に生じる渦
電流により容器が発熱することを抑制するように構成し
ている。したがって、容器に収納されている冷媒液が蒸
発することを大幅に低減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例に係る超電導磁石を局部
的に取出して示す断面図。

【図２】図１に示した超電導磁石の要部を局部的に取出
して示した斜視図。

【図３】図１に示した超電導磁石に設けられた発熱抑制
手段（閉電流路）の配置関係を示す内容器の正面図。

【図４】本発明の発熱抑制手段を設けない場合と設けた
場合との変動磁場によって生起される渦電流のレベルを
示す図。

【図５】本発明の発熱抑制手段たる閉電流路を設けた時
に上記閉電流路に誘導された電流のレベルを示す図。

【図６】本発明の第２の実施例に係る超電導磁石におけ
る発熱抑制手段（閉電流路）の配置関係を示す内容器の
正面図。

【図７】本発明の第３の実施例に係る超電導磁石を局部
的に取出して示す断面図。

【図８】本発明の第４の実施例に係る超電導磁石に設け
られた発熱抑制手段（閉電流路）の配置関係を示す内容
器の正面図。

【図９】内容器に生じる渦電流の様子を示す模式図。

【図１０】本発明の第５の実施例に係る超電導磁石の要
部を局部的に取出して示した斜視図。

【図１１】磁気浮上式列車に搭載されて浮上用として用
いられる超電導磁石装置の一部を切欠して示す図。

【図１２】同超電導磁石の図１１におけるＡ−Ａ線にお
ける切断矢視図。

【符号の説明】

１超電導コイル２断熱容器３収容部４内容器５外容器６断熱シールド板７補強部材１１壁１２部分１３外縁部１４内縁部１５，１６，１９，２０，２１閉電流路（発熱抑制手
段（渦電流路））１７，１８，２６，２７，２８電気ヒータ（常電導転
位手段）３０超電導メッシュ回路（発熱抑制手段（渦電流
路））３３メッキ層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】超電導コイルと、この超電導コイルと冷媒
液とを収納した容器と、この容器に渦電流が生じて発熱
しようとする時に、この発熱を抑制するために設けられ
た発熱抑制手段と、から構成されることを特徴とする超
電導磁石装置。
【請求項２】前記発熱抑制手段は、前記容器の外面に設
けられるとともに前記容器を構成している部材より導電
率の高い導電材で形成され、前記渦電流を低発熱で流す
ための渦電流路手段で構成されていることを特徴とする
請求項１記載の超電導磁石装置。
【請求項３】前記発熱抑制手段は、前記容器の外面に超
電導線から成るメッシュ回路手段を取付けて構成されて
いることを特徴とする請求項１記載の超電導磁石装置。
【請求項４】前記渦電流路手段は、超電導線で形成され
ていることを特徴とする請求項２記載の超電導磁石装
置。
【請求項５】前記渦電流路手段の少なくとも一部を選択
的に常電導に転位させる常電導転位手段をさらに備えて
構成されることを特徴とする請求項４記載の超電導磁石
装置。