JPH06275875A - 伝導冷却型超電導電磁石装置 - Google Patents
伝導冷却型超電導電磁石装置Info
- Publication number
- JPH06275875A JPH06275875A JP5084174A JP8417493A JPH06275875A JP H06275875 A JPH06275875 A JP H06275875A JP 5084174 A JP5084174 A JP 5084174A JP 8417493 A JP8417493 A JP 8417493A JP H06275875 A JPH06275875 A JP H06275875A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electromagnet
- superconducting
- cooling
- cooling stage
- superconducting electromagnet
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- Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 取扱いが容易で、冷却効率に優れ、組み合わ
せる電磁石を密接集積できるハイブリッド超電導電磁石
装置を提供する。 【構成】 ２段型ＧＭ冷凍機を複数もちいて、内外に組
み合わせて配置される超電導電磁石および高温超電導電
磁石を冷却する。内側に置かれて第１段冷却ステージで
冷却される高温超電導電磁石には、第１段冷却ステージ
で熱アンカーをとる金属製電流リードが接続し、外側に
置かれて第２段冷却ステージで冷却される超電導電磁石
には、第２段冷却ステージに熱アンカーをとる超電導線
−高温超電導電流リード、第１段冷却ステージに熱アン
カーをとる金属製電流リードが接続する。
せる電磁石を密接集積できるハイブリッド超電導電磁石
装置を提供する。 【構成】 ２段型ＧＭ冷凍機を複数もちいて、内外に組
み合わせて配置される超電導電磁石および高温超電導電
磁石を冷却する。内側に置かれて第１段冷却ステージで
冷却される高温超電導電磁石には、第１段冷却ステージ
で熱アンカーをとる金属製電流リードが接続し、外側に
置かれて第２段冷却ステージで冷却される超電導電磁石
には、第２段冷却ステージに熱アンカーをとる超電導線
−高温超電導電流リード、第１段冷却ステージに熱アン
カーをとる金属製電流リードが接続する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、複数の超電導磁石を同
心状に組み合わせたハイブリッド電磁石装置に関する。
心状に組み合わせたハイブリッド電磁石装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、高レベルの磁界を発生できる超電
導電磁石として、超電導電磁石と水冷式の電磁石との組
み合わせ、または、金属系等の超電導電磁石と酸化物系
の高温超電導電磁石を組み合わせたハイブリッド電磁石
装置がある。従来のハイブリッド超電導磁石装置につい
て図面に基づいて説明する。図２は、従来のハイブリッ
ド超電導磁石装置の原理の説明図である。
導電磁石として、超電導電磁石と水冷式の電磁石との組
み合わせ、または、金属系等の超電導電磁石と酸化物系
の高温超電導電磁石を組み合わせたハイブリッド電磁石
装置がある。従来のハイブリッド超電導磁石装置につい
て図面に基づいて説明する。図２は、従来のハイブリッ
ド超電導磁石装置の原理の説明図である。
【０００３】容器１２中の液体ヘリウム１３に浸漬冷却
された超電導電磁石１４の内側に冷却水１５が循環する
水冷式の電磁石１６が設置されている。４．２Ｋの温度
の液体ヘリウム容器１２と外界との狭間には図示されて
いない輻射シールドを設けて熱伝導を遮断して冷却効率
を高めることも行われる。実用化されているハイブリッ
ド電磁石では、超電導電磁石に金属系の超電導体が用い
られることが多い。
された超電導電磁石１４の内側に冷却水１５が循環する
水冷式の電磁石１６が設置されている。４．２Ｋの温度
の液体ヘリウム容器１２と外界との狭間には図示されて
いない輻射シールドを設けて熱伝導を遮断して冷却効率
を高めることも行われる。実用化されているハイブリッ
ド電磁石では、超電導電磁石に金属系の超電導体が用い
られることが多い。
【０００４】その他、超電導電磁石として金属系ないし
酸化物系の超電導体を用いて、超電導電磁石の内側に設
置される電磁石には、液体窒素に浸漬冷却された酸化物
系の高温超電導電磁石を用いる場合もある。この場合は
液体ヘリウムと液体窒素の温度差を考慮して、液体ヘリ
ウムと液体窒素の容器を設置する。
酸化物系の超電導体を用いて、超電導電磁石の内側に設
置される電磁石には、液体窒素に浸漬冷却された酸化物
系の高温超電導電磁石を用いる場合もある。この場合は
液体ヘリウムと液体窒素の温度差を考慮して、液体ヘリ
ウムと液体窒素の容器を設置する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記のように超電導電
磁石に水冷式の電磁石を組み合わせた場合、輻射シール
ドを設けることにより超電導電磁石と水冷式電磁石を密
接した形で構成できるものの、輻射シールドに必要な空
間が半径方向にして約１ｃｍであるため、室温ボアを大
きくとることが出来ない。
磁石に水冷式の電磁石を組み合わせた場合、輻射シール
ドを設けることにより超電導電磁石と水冷式電磁石を密
接した形で構成できるものの、輻射シールドに必要な空
間が半径方向にして約１ｃｍであるため、室温ボアを大
きくとることが出来ない。
【０００６】金属系超電導電磁石と酸化物系の高温超電
導電磁石とを組み合わせた場合、輻射シールドを用いず
に構成することも可能であるが、液体ヘリウムと液体窒
素のの容器を密接して設置することが出来ないため、外
側に設置される金属系超電導電磁石の冷却効率が低下す
る。
導電磁石とを組み合わせた場合、輻射シールドを用いず
に構成することも可能であるが、液体ヘリウムと液体窒
素のの容器を密接して設置することが出来ないため、外
側に設置される金属系超電導電磁石の冷却効率が低下す
る。
【０００７】このように従来のハイブリッド電磁石は、
液体ヘリウムや液体窒素に浸漬して冷却する方式を採っ
ているために、冷媒の容器や補給路、冷媒の消費に応じ
た補給手段等が必要であり、構成が複雑で取扱いも煩雑
である。また液体ヘリウム等の冷媒は、一般的に高価で
あるにもかかわらず、従来のハイブリッド電磁石では大
量に消費されている。
液体ヘリウムや液体窒素に浸漬して冷却する方式を採っ
ているために、冷媒の容器や補給路、冷媒の消費に応じ
た補給手段等が必要であり、構成が複雑で取扱いも煩雑
である。また液体ヘリウム等の冷媒は、一般的に高価で
あるにもかかわらず、従来のハイブリッド電磁石では大
量に消費されている。
【０００８】本発明は、取扱いが容易で、冷却効率に優
れ、組み合わせる電磁石を密接集積できるハイブリッド
超電導電磁石装置を提供することを目的とする。
れ、組み合わせる電磁石を密接集積できるハイブリッド
超電導電磁石装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに本発明では、ギフォードマクマフォン冷凍機（以
下、ＧＭ冷凍機）のような多段の冷却ステージを有する
冷却装置を用いて、高温端にあたる第１段冷却ステージ
に酸化物系の高温超電導電磁石を熱的に接触させて冷却
し、低温端の第２段冷却ステージには金属系ないし酸化
物系の超電導電磁石を熱的に接触するように設置して冷
却する構成とする。
めに本発明では、ギフォードマクマフォン冷凍機（以
下、ＧＭ冷凍機）のような多段の冷却ステージを有する
冷却装置を用いて、高温端にあたる第１段冷却ステージ
に酸化物系の高温超電導電磁石を熱的に接触させて冷却
し、低温端の第２段冷却ステージには金属系ないし酸化
物系の超電導電磁石を熱的に接触するように設置して冷
却する構成とする。
【００１０】第１段冷却ステージおよび第２段冷却ステ
ージのそれぞれに熱的に接触して冷却されている電磁石
は、同一の軸上で同じ中心をとって設置されており、ハ
イブリッド電磁石を構成する。
ージのそれぞれに熱的に接触して冷却されている電磁石
は、同一の軸上で同じ中心をとって設置されており、ハ
イブリッド電磁石を構成する。
【００１１】
【実施例】本発明の超電導電磁石装置を図２に示すよう
な実施例の装置の断面の模式図の基づいて説明する。本
発明の超電導電磁石装置における主な構成要素は、２段
型ＧＭ冷凍機９、高温酸化物超電導電流リード、金属製
電流リード６、酸化物高温超電導電磁石１、金属系超電
導電磁石２である。
な実施例の装置の断面の模式図の基づいて説明する。本
発明の超電導電磁石装置における主な構成要素は、２段
型ＧＭ冷凍機９、高温酸化物超電導電流リード、金属製
電流リード６、酸化物高温超電導電磁石１、金属系超電
導電磁石２である。
【００１２】この例では、輻射シールド７を設けた真空
容器８とＧＭ冷凍機９とを組み合わせ、金属系超電導電
磁石１を第１段冷却ステージ３と第２段冷却ステージ４
の間において、第２段冷却ステージ４に接触させ固定す
る。金属系超電導電磁石１には、超電導線１１と酸化物
高温超電導電流リード５を介して電流を供給する。
容器８とＧＭ冷凍機９とを組み合わせ、金属系超電導電
磁石１を第１段冷却ステージ３と第２段冷却ステージ４
の間において、第２段冷却ステージ４に接触させ固定す
る。金属系超電導電磁石１には、超電導線１１と酸化物
高温超電導電流リード５を介して電流を供給する。
【００１３】酸化物高温超電導電磁石２は第１段冷却ス
テージ３に接し、金属系超電導電磁石１の内側に設置さ
れる。酸化物高温超電導電磁石２には、同様に第１段冷
却ステージ３で熱アンカー１０を取った金属製電流リー
ド６を介して電流を供給する。
テージ３に接し、金属系超電導電磁石１の内側に設置さ
れる。酸化物高温超電導電磁石２には、同様に第１段冷
却ステージ３で熱アンカー１０を取った金属製電流リー
ド６を介して電流を供給する。
【００１４】本発明の超電導電磁石装置のようなハイブ
リッド超電導電磁石の場合、両コイルの隙間では、それ
ぞれ発生した磁場が逆向きとなって打ち消し合う。内側
の電磁石の最大磁場は、電磁石の内径側の表面にある
が、単独の時より低く抑えられ、電磁石の電流密度を向
上させることが出来る。
リッド超電導電磁石の場合、両コイルの隙間では、それ
ぞれ発生した磁場が逆向きとなって打ち消し合う。内側
の電磁石の最大磁場は、電磁石の内径側の表面にある
が、単独の時より低く抑えられ、電磁石の電流密度を向
上させることが出来る。
【００１５】ハイブリッド超電導電磁石の内側の電磁石
に、酸化物高温超電導電磁石を用いると、約７０Ｋにお
いても、臨界磁場が外側の金属系電磁石より高いので、
高磁場を発生させる場合に有利である。この例のような
超電導電磁石装置の場合、酸化物系の高温超電導電磁石
を内側に、Ｎｂ3Ｓｎ等の金属系超電導電磁石を外側に
配して作動させ、内側の高温超電導電磁石は１６Ｔ、外
側のＮｂ3Ｓｎ金属系超電導電磁石は９Ｔの磁界を形成
すると、ハイブリッド超電導電磁石としては、２５Ｔ程
度のレベルの磁界を発生することができる。
に、酸化物高温超電導電磁石を用いると、約７０Ｋにお
いても、臨界磁場が外側の金属系電磁石より高いので、
高磁場を発生させる場合に有利である。この例のような
超電導電磁石装置の場合、酸化物系の高温超電導電磁石
を内側に、Ｎｂ3Ｓｎ等の金属系超電導電磁石を外側に
配して作動させ、内側の高温超電導電磁石は１６Ｔ、外
側のＮｂ3Ｓｎ金属系超電導電磁石は９Ｔの磁界を形成
すると、ハイブリッド超電導電磁石としては、２５Ｔ程
度のレベルの磁界を発生することができる。
【００１６】本発明の超電導電磁石装置の内側の電磁石
と外側の電磁石において、両電磁石の電源を独立させる
と、低磁場が必要な場合にも対応できる。低磁場を得る
には、迅速に冷却出来る内側の酸化物超電導体電磁石だ
けを使用することができる。
と外側の電磁石において、両電磁石の電源を独立させる
と、低磁場が必要な場合にも対応できる。低磁場を得る
には、迅速に冷却出来る内側の酸化物超電導体電磁石だ
けを使用することができる。
【００１７】
【発明の効果】上記のように本発明の超電導電磁石装置
ではＧＭ冷凍機をもちいてハイブリッド超電導電磁石を
冷却する手段を備えたため、液体ヘリウム等の冷媒が要
らず、装置の構成が真空容器と冷凍機を組み合わせた簡
略な構成であるため操作も容易である。
ではＧＭ冷凍機をもちいてハイブリッド超電導電磁石を
冷却する手段を備えたため、液体ヘリウム等の冷媒が要
らず、装置の構成が真空容器と冷凍機を組み合わせた簡
略な構成であるため操作も容易である。
【００１８】また冷媒の容器を要しないので、輻射シー
ルドを用いなくても内外の両電磁石を密着集積でき、酸
化物高温超電導体の使用とあわせて、構成や取扱いが簡
単でありながら高磁場形成が可能となる等の効果があ
る。
ルドを用いなくても内外の両電磁石を密着集積でき、酸
化物高温超電導体の使用とあわせて、構成や取扱いが簡
単でありながら高磁場形成が可能となる等の効果があ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のハイブリッド電磁石の説明図である。
【図２】本発明の超電導電磁石の実施例の説明図であ
る。
る。
１ 金属系超電導電磁石 ２ 酸化物高温超電導電磁石 ３ 第１段冷却ステージ ４ 第２段冷却ステージ ５ 酸化物高温超電導電流リード ６ 金属製電流リード ７ 輻射シールド ８ 真空容器 ９ ＧＭ冷凍機 １０ 熱アンカー １１ 超電導線 １２ 液体ヘリウム容器 １３ 液体ヘリウム １４ 超電導電磁石 １５ 冷却水 １６ 水冷式電磁石 １７ 超電導電磁石電流端子 １８ 水冷電磁石電流端子
Claims (1)
- 【請求項１】 少なくとも一つが高温超電導体を用いた
電磁石からなる複数の超電導電磁石を同心状に組み合わ
せた電磁石装置において、多段の冷却ステージを有する
冷却装置を備え、該冷却装置の高温側冷却ステージに高
温超電導電磁石を熱的に接触させる伝導冷却手段、およ
び該冷却装置の低温側冷却ステージに前記高温超電導電
磁石以外の超電導電磁石を熱的に接触させる伝導冷却手
段を備えたことを特徴とする超電導電磁石装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5084174A JPH06275875A (ja) | 1993-03-18 | 1993-03-18 | 伝導冷却型超電導電磁石装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5084174A JPH06275875A (ja) | 1993-03-18 | 1993-03-18 | 伝導冷却型超電導電磁石装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06275875A true JPH06275875A (ja) | 1994-09-30 |
Family
ID=13823131
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5084174A Pending JPH06275875A (ja) | 1993-03-18 | 1993-03-18 | 伝導冷却型超電導電磁石装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06275875A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007048973A (ja) * | 2005-08-10 | 2007-02-22 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | 冷凍機冷却型超電導磁石装置 |
| JP2016211714A (ja) * | 2015-05-13 | 2016-12-15 | 公益財団法人鉄道総合技術研究所 | 超電導フライホイール蓄電システム用超電導磁気軸受 |
| CN112797099A (zh) * | 2021-03-09 | 2021-05-14 | 贵州航天新力科技有限公司 | 一种用于低温、强电磁环境的组焊式横向抗振机座 |
-
1993
- 1993-03-18 JP JP5084174A patent/JPH06275875A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007048973A (ja) * | 2005-08-10 | 2007-02-22 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | 冷凍機冷却型超電導磁石装置 |
| JP4563281B2 (ja) * | 2005-08-10 | 2010-10-13 | 住友重機械工業株式会社 | 冷凍機冷却型超電導磁石装置 |
| JP2016211714A (ja) * | 2015-05-13 | 2016-12-15 | 公益財団法人鉄道総合技術研究所 | 超電導フライホイール蓄電システム用超電導磁気軸受 |
| CN112797099A (zh) * | 2021-03-09 | 2021-05-14 | 贵州航天新力科技有限公司 | 一种用于低温、强电磁环境的组焊式横向抗振机座 |
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