JPH0521227A

JPH0521227A - 超電導磁石

Info

Publication number: JPH0521227A
Application number: JP17004991A
Authority: JP
Inventors: Koji Kobayashi; 孝司小林; Naoki Maki; 直樹牧; Toshio Saito; 敏男斎藤; Masayuki Shibata; 将之柴田; Eiji Fukumoto; 英士福本; Teruhiro Takizawa; 照広滝沢
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1991-07-10
Filing date: 1991-07-10
Publication date: 1993-01-29

Abstract

(57)【要約】【目的】変動磁束下で用いられる超電導磁石におい
て、超電導コイルを冷却する冷媒の蒸発量を低減する。【構成】１ターン以上の超電導線からなる超電導コイ
ル１と、該超電導コイル１と冷媒をともに収納する気密
の内槽３と、該内槽３の周囲を気密覆う輻射シールド４
と、該輻射シールド４を気密に覆う外槽５とを含んでな
る超電導磁石において、前記輻射シールド４と前記内槽
３間、及び前記内槽３と超電導コイル１間を拘束してそ
れぞれの相互摩擦を防止する拘束手段２，１７〜２３，
６，６Ａ，６Ｂ，…を設けた。【効果】内槽３と超電導コイル１、内槽３と輻射シー
ルド４は、それぞれ相互に接触せず、接触に伴う摩擦熱
の発生もない。また輻射シールド４が該超電導コイル１
に対して相対振動を生じないで、輻射シールド４には前
記振動に起因する渦電流は発生しないので、超電導コイ
ル冷却用の冷媒の蒸発量が低減される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、変動磁束下で用いられ
る超電導磁石に係り、特にその交流損失の低減を図った
超電導磁石に関する。

【０００２】

【従来の技術】変動磁束下で用いられる超電導磁石とし
ては、例えば特開昭５７−１６９２１０号公報に記載さ
れているような、磁気浮上列車用のものが知られてい
る。一般に上述のような超電導磁石では、超電導コイル
と該超電導コイルを冷却するための冷媒である液体ヘリ
ウムが内槽に収納され、該内槽を覆うように熱遮蔽のた
めの輻射シールドが配置され、該輻射シールドは気化し
たヘリウムまたは液体窒素で冷却されている。さらに、
前記輻射シールドは外槽に収納されている。前記輻射シ
ールドは支持物を介して前記内槽に支持され、該支持物
は前記外槽に連結された支持台に接合されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】磁気浮上列車において
は、推進コイルと浮上コイルからなる地上コイルの脈動
磁束が列車上の超電導磁石に侵入する。超電導磁石で
は、脈動磁束下で交流損失が発生して熱になり、この熱
により冷媒の蒸発量が増大する。そこで前記脈動磁束の
侵入を少なくするために、外槽と輻射シールドには、電
気伝導度の高い銅やアルミニウムが用いられている。従
来、クライオスタットをこのように構成することで地上
コイルからの脈動磁束の電磁遮蔽が行われていた。

【０００４】しかし、外槽と輻射シールドの剛性、ある
いは前記外槽及び輻射シールドを内槽に固定する支持物
の剛性が低いために、地上コイルからの特定の周波数の
高調波で前記輻射シールドが共鳴振動を起こしやすい。
超電導磁石の直流磁束のもとで、外槽及び輻射シールド
が前記超電導コイルに対して相対変位を生ずるような振
動をすると、前記外槽と輻射シールドにおける磁束が時
間的に変化する。前記外槽と輻射シールドは前述のよう
な理由で電気伝導度の高い物質で構成されているので、
磁束が時間的に変化するとその壁面に渦電流が発生す
る。この渦電流による変動磁束が超電導コイルと内槽に
発熱を生じ、すなわち交流損失をもたらす。発生する交
流損失つまり発熱量は、外槽と輻射シールドの振動の振
幅の二乗に比例して増加する。

【０００５】このため、磁気浮上列車搭載の冷凍機の能
力以上に液体ヘリウムの蒸発量が増大し、超電導磁石が
クエンチ（超電導状態から常電導状態に転移する）に至
る恐れがあった。

【０００６】前記特開昭５７−１６９２１０号公報記載
の装置においては、支持物として多重円筒状の支持物が
用いられており、輻射シールドは該支持物の円筒部分と
接する部分においてのみ支持されていて内槽に対し摺動
可能としてある。このため、輻射シールドは容易に超電
導コイルに対して振動し、相対変位を生ずる。したがっ
て輻射シールドに該振動に起因する渦電流が発生し、こ
の渦電流によって超電導コイルと内槽に変動磁束が生
じ、該変動磁束によって交流損失が発生する。また、内
槽と輻射シールドの間、あるいは前記内槽と超電導コイ
ルの間がその１部分でのみ支持され、かつ該支持も相互
に摺動可能な支持となっているために、内槽と輻射シー
ルド、あるいは前記内槽と超電導コイルが相互に接触し
て摩擦熱を発生し、冷媒蒸発量が増大する恐れがあっ
た。

【０００７】本発明の課題は、変動磁束下で用いられる
超電導磁石において冷媒の蒸発量を削減するにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の課題は、１ターン
以上を形成する超電導線と、その周囲を気密に取り囲
み、該超電導線を冷却する冷媒を収容する内槽と、該内
槽を気密に取り囲む輻射シールドと、該輻射シールドの
外側を気密に取り囲む外槽とを有するものにおいて、前
記輻射シールドと内槽間及び該内槽と前記超電導線間を
拘束してそれぞれの相互摩擦を防止する拘束手段を設け
ることによって達成される。

【０００９】上記の課題はまた、前記拘束手段が、超電
導線と内槽間に挿入されたスペーサ及び輻射シールドと
内槽間に挿入された支持物である請求項１に記載の超電
導磁石によっても達成される。

【００１０】前記スペーサ及び支持物が超電導線の長手
方向に延びている、請求項２に記載の超電導磁石として
もよい。また、前記スペーサ及び支持物が、超電導線が
構成するターンの少なくとも巻線平面に垂直な方向の左
右側に設けられたものでも、超電導線が構成するターン
の少なくとも巻線平面に垂直な方向の左右側、及び上下
に設けられたものでもよい。前記支持物のヤング率
は、使用温度において、少なくとも４×（１０の４乗）
Ｎ／（平方ミリメートル）であることが望ましく、前記
輻射シールドの表面は少なくとも（１０の８乗）／（Ω
・ｍ）の電気伝導度の物質で構成されていることが望ま
しい。

【００１１】上記の課題はまた、超電導コイルと、該超
電導コイルと冷媒をともに収納する内槽と、該内槽の周
囲を覆う輻射シールドと、該輻射シールドを覆う外槽と
を含んでなる超電導磁石において、前記内槽と前記外槽
の間に輻射シールドが配置されており、前記輻射シール
ドの表面が少なくとも１０の８乗／（Ω・ｍ）の電気伝
導度の物質で構成され、該輻射シールドと前記内槽間が
支持物によって拘束されてそれらの相互摩擦が防止され
ているとともに、前記支持物のヤング率は使用温度にお
いてすくなくとも４×（１０の４乗）Ｎ／（平方ミリメ
ートル）である超電導磁石によっても達成される。

【００１２】支持物は絶縁性物質であることが望まし
い。また、輻射シールドに接する支持物の面を、内槽に
接する面よりも広くしてもよい。輻射シールドが複数層
設けられ、少なくとも内槽にもっとも近い輻射シールド
が補強材によって補強されている請求項１乃至１３のい
ずれかに記載の超電導磁石としてもよい。さらに、少な
くとも内槽にもっとも近い輻射シールドの内周側角部が
補強材によって補強されている請求項１４に記載の超電
導磁石としてもよい。

【００１３】上記の課題はまた、超電導コイルと、該超
電導コイルと冷媒をともに収納する内槽と、該内槽の周
囲を覆う輻射シールドと、該輻射シールドを覆う外槽と
を含んでなる超電導磁石において、前記輻射シールドの
表面が少なくとも１０の８乗／（Ω・ｍ）の電気伝導度
の物質で構成され、該輻射シールドが支持物を介して前
記内槽に保持されているとともに、前記支持物が絶縁性
のハニカムである超電導磁石によっても達成される。

【００１４】前記支持物としては、例えば、繊維強化プ
ラスチックスが使用できる。また、支持物に、該支持物
を超伝導磁石の長手方向に貫通する冷媒流路が形成され
ている請求項１６または１７に記載の超電導磁石として
もよい。

【００１５】

【作用】例えば超電導コイルを車上に搭載する磁気浮上
列車では、浮上力や推進力を効率的に発生するために
は、地上コイルと超電導コイルの中心間距離を小さくす
ることが有効である。従って超電導コイルと外槽の距離
は小さくされ、外槽と輻射シールドは共に磁気勾配の大
きいところに配置される。

【００１６】超電導コイルと外槽の距離を小さくするた
めに、超電導コイルと内槽の間、内槽と輻射シールドの
間はできるだけ狭く配置する必要がある。超電導コイル
と内槽の間、内槽と輻射シールドの間に配置された拘束
手段はそれぞれ両者間の間隔を保持して接触を防止し、
両者間に相対変位が生じても摩擦熱の発生は避けられ
る。超電導コイル、内槽、輻射シールドはいずれも冷媒
で冷却されており、摩擦熱の発生が無くなることによ
り、冷媒蒸発量も低減される。

【００１７】また、外槽と輻射シールドの各々が振動し
た場合、その振動による渦電流が超電導コイルと内槽に
交流損失を誘起するが、輻射シールドの方が超電導コイ
ルにより近いので、輻射シールド位置での磁気勾配は外
槽における磁気勾配よりも大きい。また、装置の運転
中、外槽は室温であるのに対し、輻射シールドは冷媒温
度（例えば液体窒素温度）であるので、両者の材質がア
ルミニウム合金の場合、輻射シールドの抵抗率は外槽の
それの約１／１０以下になる。また、一般に、輻射シー
ルドの厚さは２〜５mmなのに対し、外槽の厚さは５〜２
０mmである。

【００１８】これらの条件を考慮すると、輻射シールド
の振動による超電導コイルと内槽における交流損失は、
外槽の振動による交流損失に比べて４〜１０倍である。
従って交流損失低減のためには、輻射シールドが超電導
コイルに対して相対変位するのを防止するのが効果的で
ある。但し、超電導コイルは内槽に内装されており、超
電導コイルと内槽とが相互に固定されていれば、その間
の振動は無視できるので、輻射シールドが内槽に対して
相対変位するのを防止すればよい。

【００１９】外槽、あるいは最も内槽に近い輻射シール
ド以外の輻射シールドが振動したときに、前記外槽、あ
るいは最も内槽に近い輻射シールド以外の輻射シールド
に渦電流が発生する。しかし最も内槽に近い輻射シール
ドの表面が少なくとも１０の８乗／（Ω・ｍ）の電気伝
導度を持つ物質の薄板（例えば２〜５mm厚）で構成さ
れ、しかも高剛性の支持物で内槽に固定されているの
で、前記外槽、あるいは最も内槽に近い輻射シールド以
外の輻射シールドに発生する渦電流が作る磁束の時間変
化が、最も内槽に近い輻射シールドに発生する渦電流が
作る磁束によって打ち消され、低減される。また最も内
槽に近い輻射シールド自身は、高剛性の支持物で内槽つ
まりは超電導コイルに固定されているので超電導コイル
に対しては振動せず、該最も内槽に近い輻射シールド自
身には振動に起因する渦電流は発生しない。したがって
超電導コイルと内槽に生じる磁束の時間変化は小さくな
り、該磁束の時間変化に伴って超電導コイルと内槽に生
じる交流損失が低減され、冷媒の蒸発量が低減される。

【００２０】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。図１は本発明の第１の実施例である超電導磁石の
要部を示し、該超電導磁石は、長手方向に垂直な断面が
溝形である外槽５と、該外槽５内に長手方向を前記外槽
５の長手方向と平行にして配置され該長手方向に垂直な
断面が四角形である輻射シールド４と、該輻射シールド
４内に長手方向を前記外槽５の長手方向と平行にして配
置され該長手方向に垂直な断面が四角形である内槽３
と、該内槽３内に長手方向を前記内槽３の長手方向と平
行にして配置され該長手方向に垂直な断面が四角形であ
る、１ターン以上の超電導線からなる超電導コイル１と
を含んで構成されている。

【００２１】超電導コイル１は、その長手方向に伸びる
四つの面がそれぞれ長手方向に間隔をおいて配置された
スペーサ２，１７，１８，１９，…，を介してステンレ
ス鋼の内槽３の内壁面に接しており、該内槽３はこれら
スペーサにより超電導コイル１に対して相対変位しない
ように拘束されている。スペーサ２，１７，１８，１
９，…は、４．２〜３０Ｋの温度範囲でヤング率が４×
（１０の４乗）Ｎ／（平方mm）以上の、炭素繊維などを
用いた繊維強化プラスチックスからなり、内槽３内の冷
媒の長手方向の流れを妨げないように、長手方向に垂直
な面内で互いに離隔して配置されている。また、内槽３
の外面の長手方向に伸びる四つの面には、それぞれ長手
方向に伸びる断面矩形の剛性の高い支持物６，６Ａ，…
が配置され、電気電導度の高いアルミニウムの薄板（例
えば２〜５mm厚）で構成された前記輻射シールド４は、
該支持物６，６Ａ，…を介して前記内槽３に、該内槽３
に対して相対変位しないように支持されている。前記支
持物６，６Ａ，…は、４．２〜３０Ｋの温度範囲でヤン
グ率が４×（１０の４乗）Ｎ／（平方mm）以上の、炭素
繊維などを用いた繊維強化プラスチックスからなり、内
槽３外面及び輻射シールド４の内面に接着されている。
内槽３には超伝導コイル１を冷却するための冷媒として
液体ヘリウムが満たされる。

【００２２】本実施例によれば、超電導コイル１と内槽
３間の間隔が、スペーサ２，１７，１８，１９，２０，
２１，２２，２３によって常に所定の間隔を下回らない
ように維持されるので、両者が振動したとしても相互接
触の恐れがなく、摩擦熱発生のおそれもない。また、内
槽３と輻射シールド４の間も支持物６，６Ａ，…によっ
て常に所定の間隔を下回らないように維持され、両者が
振動したとしても相互接触の恐れがなく、摩擦熱発生の
おそれもない。

【００２３】本実施例によればまた、前記輻射シールド
４の内槽３に対する振動が抑制され、該振動に起因する
輻射シールド４での渦電流の発生が小さくなり、それに
ともなって前記内槽３と前記超電導コイル１での発熱が
減少した。また、外槽５の振動によって該外槽５に渦電
流が流れるが、この渦電流が作る磁束変化を打ち消すよ
うに輻射シールド４に渦電流が流れ、外槽５に流れる渦
電流が作る磁束変化によって超電導コイル１と内槽３に
発生する交流損失が低減された。

【００２４】支持物６，６Ａ，…は、前述のように、炭
素繊維などを用いた繊維強化プラスチックスからなって
いて電気抵抗が大きくかつ熱絶縁がよいので、支持物自
身には渦電流はほとんど流れず、冷媒の蒸発量がさらに
低減されるほか、支持物を介しての侵入熱が低減され
る。

【００２５】本実施例では、スペーサ２，１７，１８，
１９，…は内槽及び超電導コイルに接着され、支持物
６，６Ａ，…は、内槽及び輻射シールドに接着されてい
るが、スペーサ及びまたは支持物をフランジ形にして内
槽３にねじ止めし、さらに該ねじ部を接着剤を用いて固
定してもよい。また、前記内槽と輻射シールドの支持物
取付け面にくぼみを設け、嵌合構造として固定してもよ
い。支持物６，６Ａ，…を繊維強化プラスチックスのみ
から構成するのでなく、繊維強化プラスチックスと例え
ばステンレススチールを組み合わせたものとしてもよい
が、ステンレススチールのみで構成するのは、熱が侵入
しやすくなるので好ましくない。

【００２６】図２は本発明の第２の実施例である超電導
磁石の横断面を示す。本実施例が前記第１の実施例と異
なるのは、輻射シールド４の内面と内槽３の外面の間に
配置されて該輻射シールド４の内槽３に対する相対変位
を抑制する支持物６，６Ａ，６Ｂ，６Ｃとして、剛性の
高い物質が用いられ、さらに、前記輻射シールド４と内
槽３の間に、幅方向端部を前記支持物６，６Ａ，６Ｂ，
６Ｃに結合された積層断熱材７が配置された点であり、
他の部分の構造は前記第１の実施例と同じである。

【００２７】本実施例によれば、積層断熱材７は、内槽
３の長手方向に沿って長く伸びるとともに、前記支持物
６，６Ａ，６Ｂ，６Ｃをその一部として内槽３をその中
につつみこんでおり、輻射シールド４と内槽３の間の断
熱性が向上した。

【００２８】図３は本発明の第３の実施例である超電導
磁石の横断面を示す。本実施例が前記第１の実施例と異
なるのは、内槽３と輻射シールド４の間に電気伝導度の
高いアルミニウムの厚さ２〜５mmの薄板で構成された第
２輻射シールド９が配置され、前記高剛性の支持物６，
６Ａ，６Ｂ，６Ｃは該第２輻射シールド９と内槽３の間
に配置されて第２輻射シールド９と内槽３の相対変位を
抑制している点である。その他の部分の構造は前記第１
の実施例と同じである。

【００２９】輻射シールドが超電導コイルに対して振動
すると、前記輻射シールド４に渦電流が発生する。この
渦電流によって変動磁束が発生し、この変動磁束が内槽
３や超電導コイル１に作用して発熱が生じ、内槽３での
冷媒蒸発量が増大する。超電導コイルを冷却している冷
媒の蒸発量を、超電導磁石が実用可能な程度に抑制する
には、内槽３や超電導コイル１に作用する前記変動磁束
を１％以下に低減する必要がある。本実施例において
は、内槽３と輻射シールド４の間に第２輻射シールド９
が設けられ、該第２輻射シールド９により前記変動磁束
が１％以下に低減されている。第２輻射シールド９が厚
さ１０mm以下の物質で構成される場合、変動磁束を１％
以下に低減するには、当該物質の電気伝導度は、１０の
８乗／（Ω・ｍ）以上である必要がある。この条件を満
たすものとして、本実施例で用いたアルミニウムの他、
銅、銅とアルミニウムの合金などが利用可能である。ま
た、輻射シールドを構成するに当たっては、必ずしもこ
れらの電気伝導度の高い物質のみで輻射シールドを形成
する必要はなく、前記電気伝導度の高い物質と電気伝導
度は低いが剛性の高い物質、例えばステンレス鋼との多
重層構成としてもよいし、前記電気伝導度の低い物質の
表面に銅やアルミニウムなどの電気伝導度の高い物質を
蒸着した構成としてもよい。電気伝導度の高い物質と電
気伝導度の低い物質を組み合わせて輻射シールドを構成
する場合は、電気伝導度の高い物質で輻射シールドの表
面を形成すればよい。

【００３０】本実施例によれば、内槽３と輻射シールド
４の間に第２輻射シールド９が増設されるので、前記第
１の実施例で得られる効果に加え、該第１の実施例の場
合よりも内槽３と超電導コイル１に侵入する輻射熱が低
減される効果がある。また、外槽５と輻射シールド４が
振動して発生した渦電流の作る磁束変化を打ち消すよう
に第２輻射シールド９に渦電流が流れるので、内槽３と
超電導コイル１に加わる磁束変化が小さくなり、内槽３
と超電導コイル１に発生する交流損失がさらに減少す
る。本実施例では従来例と比べ、約１／１０以下に交流
損失を低減することができた。

【００３１】上記第３の実施例では、輻射シールド４は
第２輻射シールド９と同じく電気伝導度の高いアルミニ
ウムで構成されているが、これをアルミニウムよりも電
気伝導度の低いステンレススチールなどで構成すれば、
該輻射シールド４が振動して発生する渦電流の大きさが
小さくなり、内槽３と超電導コイル１に発生する交流損
失がさらに減少する。

【００３２】第３の実施例において、第２輻射シールド
９に冷却配管を設け、該冷却配管に気化した冷媒もしく
は液冷媒を流せば、内槽３における冷媒蒸発量をさらに
削減できる。

【００３３】また、本実施例では、２層の輻射シールド
が設けられているが、３層以上の輻射シールドを設ける
ことも可能である。

【００３４】図４は本発明の第４の実施例である超電導
磁石を示す。本実施例が前記第１の実施例と異なるの
は、内槽３と輻射シールド４の間に配置されて輻射シー
ルド４と内槽３の相対変位を抑制する支持物が、内槽３
の長手方向に分割され、かつ、該長手方向に垂直な断面
内で連続したループをなした支持物２４，２４Ａ，２４
Ｂとなっている点である。その他の部分の構造は、前記
第１の実施例と同じである。本実施例によれば、前記第
１の実施例の効果に加え、輻射シールド自体の半径方向
の収縮による特性の変動を抑制する効果が得られる。

【００３５】図５は本発明の第５の実施例である超電導
磁石を示す。本実施例が前記第１の実施例と異なるの
は、内槽３と輻射シールド４の間に配置されて輻射シー
ルド４と内槽３の相対変位を抑制する支持物として、内
槽３の各外周面に配置された支持物６，６Ａ，…に加
え、内槽３の各外周面角部に断面Ｌ型で前記支持物６，
６Ａ，…と同材質で長手方向に沿って長く伸びた支持物
１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ（図示せず）が，配置さ
れている点である。その他の部分の構造は、前記第１の
実施例と同じである。本実施例によれば、前記第１の実
施例の効果に加え、輻射シールド４の長手方向のたわみ
を抑制する効果がある。

【００３６】図６は本発明の第６の実施例である超電導
磁石を示す。本実施例が前記第１の実施例と異なるの
は、内槽３と輻射シールド４の間に配置されて輻射シー
ルド４と内槽３の相対変位を抑制する支持物１１，１１
Ａ，１１Ｂ，１１Ｃの輻射シールド４との接触面積が、
内槽３との接触面積よりも大きい点である。その他の部
分の構造は、前記第１の実施例と同じである。本実施例
によれば、前記第１の実施例の効果に加え、支持物を経
て外部から侵入する熱量を低減できる効果がある。図
７は本発明の第７の実施例である超電導磁石を示す。本
実施例が前記第１の実施例と異なるのは、輻射シールド
４の外周面にその長手方向及び該長手方向に垂直に交差
する方向の補強材１２，１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，…が
配置されている点である。その他の部分の構造は、前記
第１の実施例と同じである。本実施例によれば、前記第
１の実施例の効果に加え、輻射シールド４の波長の長い
モードの振動を抑制できる効果がある。

【００３７】図８は本発明の第８の実施例である超電導
磁石を示す。本実施例が前記第７の実施例と異なるの
は、輻射シールド４の内周面角部にその２面で接する断
面直角三角形の補強材１３，１３Ａ，１３Ｂ，…が長手
方向に沿って配置され輻射シールド４内周面に固着され
ている点である。その他の部分の構造は、前記第７の実
施例と同じである。本実施例によれば、前記第７の実施
例の効果に加え、輻射シールド４の角部の強度が大きく
なるので、超電導コイル１がクエンチしたときに、輻射
シールド４に大きな渦電流が流れても該輻射シールド４
が座屈しにくくなる効果がある。

【００３８】上記各実施例では、輻射シールド４はアル
ミニウムで構成されているが、第３の実施例について説
明したように、アルミニウムに限らず電気伝導度の高い
物質、例えば輻射シールドの厚みが１０mm以下の場合、
電気伝導度が１０の８乗／（Ω・ｍ）以上である物質で
構成すればよい。銅、銅とアルミニウムの合金などが利
用可能であり、さらに、電気伝導度の低い物質の表面に
前記電気伝導度の高い物質層を形成したものとしてもよ
い。

【００３９】また、上記各実施例では、内槽とその外側
に配置された輻射シールドの間に設置されて両者の間の
相対変位を抑制する支持物は、内槽の四つの外周面上そ
れぞれに互いに離隔して、あるいは連続して設置されて
いるが、振動の方向あるいは、輻射シールドの形状によ
っては、必ずしも内槽の四つの外周面上それぞれに設け
なくてもよい。例えば、超電導磁石を用いた磁気浮上列
車が磁束５００kmで走行する場合、該超電導磁石に捩じ
れモードの振動が発生する。したがって、前記振動を抑
制するには、最も内槽に近い輻射シールドの水平方向の
支持の剛性を他の方向の支持の剛性よりも大きくするこ
とがまず必要であり、併せて輻射シールドの垂直方向の
支持を剛性化すればよい。この場合、輻射シールドの水
平方向の支持の剛性を内槽３との間に介在させた支持物
により大きくし、輻射シールドの垂直方向の剛性を例え
ば第７の実施例に示した方法により大きくすることによ
り、前記支持物を内槽の四つの外周面上それぞれでな
く、互いに対向する２面上のみの設置にとどめることも
可能である。もちろん、振動の方向が一方向のみであれ
ば、支持物の設置を、振動方向と垂直な一面あるいは二
面上のみの設置にとどめることも可能である。また、超
電導コイルが生成する直流磁束の方向に輻射シールドが
振動する場合に渦電流が発生しやすいのであるから、該
直流磁束の方向に輻射シールドを支持する支持物の剛性
を高めることが、交流損失の低減に効果的である。

【００４０】また、支持物を上記各実施例に示したよう
なソリッドな中実体でなく、ハニカム構造もしくは内槽
３と輻射シールド４の間の空間一杯に充填固化されたプ
ラスチックスとし、該ハニカムもしくはプラスチックス
に、長手方向に貫通する冷媒流路を設けるようにするこ
とも可能である。

【００４１】さらに、前記各実施例では、超電導コイル
１、内槽３、輻射シールド４，９がすべて断面四角形と
なっているが、これらのうちのいずれかの断面が、円
形，長円形，五角形以上の多辺形あるいはこれらを組み
合わせた形状となっていても、支持物が内槽や輻射シー
ルドに接する面位置での支持物の形状を、内槽や輻射シ
ールドの形状に合わせれば、上記各実施例の場合と同様
に、内槽と該内槽にもっとも近い輻射シールドの相対変
位を抑制することが可能である。

【００４２】

【発明の効果】本発明によれば、超電導コイルと内槽の
間、内槽と輻射シールドの間の間隔が拘束手段によって
拘束されるので、両者間の接触や接触に伴う摩擦熱の発
生を防止することが可能となり、冷媒の蒸発量が低減さ
れる。また、内槽に最も近い輻射シールドが内槽に対し
て相対変位しないように支持物によって拘束されるの
で、該内槽に最も近い輻射シールドに、内槽に最も近い
輻射シールド以外の輻射シールド及びまたは外槽に流れ
る渦電流が超電導コイルと内槽に作る磁束の時間変化を
打ち消すように、渦電流が流れ、超電導コイルと内槽に
おける交流損失が低減され、冷媒の蒸発量が低減され
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の斜視図である。

【図２】本発明の第２の実施例の横断面図である。

【図３】本発明の第３の実施例の横断面図である。

【図４】本発明の第４の実施例の斜視図である。

【図５】本発明の第５の実施例の斜視図である。

【図６】本発明の第６の実施例の横断面図である。

【図７】本発明の第７の実施例の斜視図である。

【図８】本発明の第８の実施例の斜視図である。

【符号の説明】

１超電導コイル２，１７，１８，１９，２０，２１，２２，２３スペ
ーサ３内槽４輻射シールド５外槽６，６Ａ，６Ｂ，６Ｃ支持物７積層断熱材９第２輻射シールド１０，１０Ａ，１０Ｂ支持物１１，１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ支持物１２，１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ補強材１３，１３Ａ，１３Ｂ補強材２４，２４Ａ，２４Ｂ支持物

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者柴田将之茨城県日立市久慈町4026番地株式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者福本英士茨城県日立市森山町1168番地株式会社日立製作所エネルギー研究所内 (72)発明者滝沢照広神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式会社日立製作所横浜工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】１ターン以上を形成する超電導線と、そ
の周囲を気密に取り囲み、該超電導線を冷却する冷媒を
収容する内槽と、該内槽を気密に取り囲む輻射シールド
と、該輻射シールドの外側を気密に取り囲む外槽とを有
するものにおいて、前記輻射シールドと内槽間及び該内
槽と前記超電導線間を拘束してそれぞれの相互摩擦を防
止する拘束手段を設けたことを特徴とする超電導磁石。
【請求項２】前記拘束手段が、超電導線と内槽間に挿
入されたスペーサ及び輻射シールドと内槽間に挿入され
た支持物であることを特徴とする請求項１に記載の超電
導磁石。
【請求項３】前記スペーサ及び支持物は、超電導線の
長手方向に延びていることを特徴とする請求項２に記載
の超電導磁石。
【請求項４】前記スペーサ及び支持物は、超電導線が
構成するターンの少なくとも巻線平面に垂直な方向に設
けられていることを特徴とする請求項２または３に記載
の超電導磁石。
【請求項５】前記スペーサ及び支持物は、超電導線が
構成するターンの少なくとも巻線平面に垂直な方向、及
び上下に設けられていることを特徴とする請求項２また
は３に記載の超電導磁石。
【請求項６】前記支持物のヤング率は使用温度におい
て、少なくとも４×（１０の４乗）Ｎ／（平方ミリメー
トル）であることを特徴とする請求項２乃至５のいずれ
かに記載の超電導磁石。
【請求項７】前記輻射シールドの表面が少なくとも
（１０の８乗）／（Ω・ｍ）の電気伝導度の物質で構成
されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか
に記載の超電導磁石。
【請求項８】超電導コイルと、該超電導コイルと冷媒
をともに収納する内槽と、該内槽の周囲を覆う輻射シー
ルドと、該輻射シールドを覆う外槽とを含んでなる超電
導磁石において、前記内槽と前記外槽の間に輻射シール
ドが配置されており、前記輻射シールドの表面が少なく
とも１０の８乗／（Ω・ｍ）の電気伝導度の物質で構成
され、該輻射シールドと前記内槽間が支持物によって拘
束されてそれらの相互摩擦が防止されているとともに、
前記支持物のヤング率は使用温度においてすくなくとも
４×（１０の４乗）Ｎ／（平方ミリメートル）であるこ
とを特徴とする超電導磁石。
【請求項９】支持物が絶縁性物質であることを特徴と
する請求項２乃至８のいずれかに記載の超電導磁石。
【請求項１０】内槽と超電導線間にスペーサが配置さ
れていることを特徴とする請求項８に記載の超電導磁
石。
【請求項１１】支持物が超電導磁石の長手方向に分割
されていることを特徴とする請求項８に記載の超電導磁
石。
【請求項１２】支持物が超電導磁石の周方向に分割さ
れていることを特徴とする請求項８に記載の超電導磁
石。
【請求項１３】輻射シールドに接する支持物の面が、
内槽に接する面よりも広いことを特徴とする請求項２乃
至１２のいずれかに記載の超電導磁石。
【請求項１４】輻射シールドが複数層設けられ、少な
くとも内槽にもっとも近い輻射シールドが補強材によっ
て補強されていることを特徴とする請求項１乃至１３の
いずれかに記載の超電導磁石。
【請求項１５】少なくとも内槽にもっとも近い輻射シ
ールドの内周側角部が補強材によって補強されているこ
とを特徴とする請求項１４に記載の超電導磁石。
【請求項１６】超電導コイルと、該超電導コイルと冷
媒をともに収納する内槽と、該内槽の周囲を覆う輻射シ
ールドと、該輻射シールドを覆う外槽とを含んでなる超
電導磁石において、前記輻射シールドの表面が少なくと
も１０の８乗／（Ω・ｍ）の電気伝導度の物質で構成さ
れ、該輻射シールドが支持物を介して前記内槽に保持さ
れているとともに、前記支持物が絶縁性のハニカムであ
ることを特徴とする超電導磁石。
【請求項１７】前記支持物が繊維強化プラスチックス
であることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれかに
記載の超電導磁石。
【請求項１８】支持物に、該支持物を超伝導磁石の長
手方向に貫通する冷媒流路が形成されていることを特徴
とする請求項１６または１７に記載の超電導磁石。