JPH0719689B2 - 超電導コイル - Google Patents
超電導コイルInfo
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- JPH0719689B2 JPH0719689B2 JP62330533A JP33053387A JPH0719689B2 JP H0719689 B2 JPH0719689 B2 JP H0719689B2 JP 62330533 A JP62330533 A JP 62330533A JP 33053387 A JP33053387 A JP 33053387A JP H0719689 B2 JPH0719689 B2 JP H0719689B2
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- coil
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- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F6/00—Superconducting magnets; Superconducting coils
- H01F6/06—Coils, e.g. winding, insulating, terminating or casing arrangements therefor
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- H01F41/048—Superconductive coils
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-
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Description
【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は内部冷却型の強制冷却超電導コイルに関す
る。
る。
（従来の技術） 磁気閉込め核融合装置に用いられるトロイダルコイルや
ポロイダルコイルのように大電流が供給されるコイルと
して内部冷却型の強制冷却超電導コイルが使用されてい
る。
ポロイダルコイルのように大電流が供給されるコイルと
して内部冷却型の強制冷却超電導コイルが使用されてい
る。
しかして、従来、この種の超電導コイルとして、第５図
に示すように中空部に超電導素線２を挿通するととも
に、同超電導素線２に沿って超臨界圧ヘリウムが流れる
流路３を形成した断面矩形状のシース管１を複数本用意
し、これらシース管１の周囲に層間絶縁層４を形成する
とともに、これらを束ねて対地絶縁層５で囲むように構
成したものがある。このようにすると、シース管１が超
臨界圧ヘリウムの圧力バウンダリとして機能するととも
に、何らかの原因で超電導状態がくずれて（すなわち、
コイルがクェンチして、）、大きな内圧上昇が生じた場
合にも、この圧力を受止め、さらに磁場と超電導導体を
流れる電流とが電磁気学的に干渉して生じる電磁力に対
しても超電導素線２からなる導体部を支持するような
り、超電導コイルとして安定した状況が得られる。
に示すように中空部に超電導素線２を挿通するととも
に、同超電導素線２に沿って超臨界圧ヘリウムが流れる
流路３を形成した断面矩形状のシース管１を複数本用意
し、これらシース管１の周囲に層間絶縁層４を形成する
とともに、これらを束ねて対地絶縁層５で囲むように構
成したものがある。このようにすると、シース管１が超
臨界圧ヘリウムの圧力バウンダリとして機能するととも
に、何らかの原因で超電導状態がくずれて（すなわち、
コイルがクェンチして、）、大きな内圧上昇が生じた場
合にも、この圧力を受止め、さらに磁場と超電導導体を
流れる電流とが電磁気学的に干渉して生じる電磁力に対
しても超電導素線２からなる導体部を支持するような
り、超電導コイルとして安定した状況が得られる。
ところが、このような構成のものでは、上述したトロイ
ダルコイルやポロイダルコイルのように大電流のものに
なると、導体部での断面積が大きく、クェンチの際の内
圧も可なり大きなものになるため、この内圧に十分耐え
るためにもシース管１の肉厚を厚くせざるを得ない。し
かし、シース管１の肉厚を厚くすると、コイルを作る工
程での、シース管を矩形管にする工程と、コイル状に巻
回する工程の２つの成形工程が極めて難しくなり、この
ような成形工程で、無理な力が超電導素線２に加わり、
これら超電導素線２を切断してしまうことがある。ま
た、コイル状に巻回する工程では、シース管１が第６図
に示すように断面が台形状に変形してしまうこともあ
る。そして、このようにシース管１が変形すると、コイ
ルとしての寸法精度を出すのが極めて難しくなるだけで
なく、シース管１の外周に巻回する層間絶縁層４も変形
のため破損してしまうおそれがあり、仮に、破損されな
くとも電磁力が作用した場合に、隣接するものと片当り
となるため、絶縁破壊を起し易くなる。さらに、シース
管１の気密溶接にしてもシース管１の肉厚が厚いと、そ
の分だけ溶接時の熱量が大きくなるために、超電導素線
２を破損してしまうこともあった。
ダルコイルやポロイダルコイルのように大電流のものに
なると、導体部での断面積が大きく、クェンチの際の内
圧も可なり大きなものになるため、この内圧に十分耐え
るためにもシース管１の肉厚を厚くせざるを得ない。し
かし、シース管１の肉厚を厚くすると、コイルを作る工
程での、シース管を矩形管にする工程と、コイル状に巻
回する工程の２つの成形工程が極めて難しくなり、この
ような成形工程で、無理な力が超電導素線２に加わり、
これら超電導素線２を切断してしまうことがある。ま
た、コイル状に巻回する工程では、シース管１が第６図
に示すように断面が台形状に変形してしまうこともあ
る。そして、このようにシース管１が変形すると、コイ
ルとしての寸法精度を出すのが極めて難しくなるだけで
なく、シース管１の外周に巻回する層間絶縁層４も変形
のため破損してしまうおそれがあり、仮に、破損されな
くとも電磁力が作用した場合に、隣接するものと片当り
となるため、絶縁破壊を起し易くなる。さらに、シース
管１の気密溶接にしてもシース管１の肉厚が厚いと、そ
の分だけ溶接時の熱量が大きくなるために、超電導素線
２を破損してしまうこともあった。
（発明が解決しようとする問題点） このように従来の超電導コイルでは、シース管の肉厚が
厚くなることに原因して、シース管をコイル状に巻回す
るための成形工程が難しく、変形が生じ易くなって、超
電導素線の切断事故を生じるだけでなく、寸法精度が劣
化し、さらに、層間絶縁層の破損による絶縁破壊を招き
易くなるとともに、シース管溶接時の熱量の増大により
超電導素線を破損する恐れがあった。
厚くなることに原因して、シース管をコイル状に巻回す
るための成形工程が難しく、変形が生じ易くなって、超
電導素線の切断事故を生じるだけでなく、寸法精度が劣
化し、さらに、層間絶縁層の破損による絶縁破壊を招き
易くなるとともに、シース管溶接時の熱量の増大により
超電導素線を破損する恐れがあった。
そこで、この発明の目的とするところは、シース管の肉
厚を薄くすることで、シース管の成形加工を容易にして
変形を防止でき、コイルとしての寸法精度を高めること
ができるとともに、超電導素線および絶縁層の破損を防
止できる安定して信頼性の高い超電導コイルを提供する
にある。
厚を薄くすることで、シース管の成形加工を容易にして
変形を防止でき、コイルとしての寸法精度を高めること
ができるとともに、超電導素線および絶縁層の破損を防
止できる安定して信頼性の高い超電導コイルを提供する
にある。
（問題点を解決するための手段） この発明は、超電導素線を中空部に収容したシース管
と、コイル状に加工されるとともに軸方向に沿って分割
可能に構成され且つ内部に沿って上記シース管が収容さ
れる補強容器と、上記補強容器を囲むように設けられる
絶縁層とを有し、補強容器によりシース管の肉厚を薄く
できるようになっている。
と、コイル状に加工されるとともに軸方向に沿って分割
可能に構成され且つ内部に沿って上記シース管が収容さ
れる補強容器と、上記補強容器を囲むように設けられる
絶縁層とを有し、補強容器によりシース管の肉厚を薄く
できるようになっている。
（作用） この結果、シース管は補強容器の強度によりクェンチ時
の内厚や電磁力に耐え得るように構成されるので、シー
ス管自身として肉薄のものを使用することができるよう
になる。そして、肉薄のシース管を用いることで成形加
工を変形を生じることなく簡単に行なうことができるの
で、超電導素線に無理な力が加わることがなくなり切断
事故を皆無にできる。また、コイル状に予め機械加工さ
れる補強容器が使用されるので、コイル状としての寸法
精度を精度よく確保できるとともに、絶縁層の破損を防
止できるようにもなる。
の内厚や電磁力に耐え得るように構成されるので、シー
ス管自身として肉薄のものを使用することができるよう
になる。そして、肉薄のシース管を用いることで成形加
工を変形を生じることなく簡単に行なうことができるの
で、超電導素線に無理な力が加わることがなくなり切断
事故を皆無にできる。また、コイル状に予め機械加工さ
れる補強容器が使用されるので、コイル状としての寸法
精度を精度よく確保できるとともに、絶縁層の破損を防
止できるようにもなる。
（実施例） 以下、この発明の一実施例を図面にしたがい説明する。
第１図は同実施例の断面図を示すものである。
図において、11は比較的肉薄の材料で作成された断面矩
形状のシース管で、このシース管11は中空部に超電導素
線12を挿通するとともに、同超電導素線12に沿って超臨
界圧ヘリウムが流れる流路13を形成している。このよう
なシース管11は補強容器14に収容される。
形状のシース管で、このシース管11は中空部に超電導素
線12を挿通するとともに、同超電導素線12に沿って超臨
界圧ヘリウムが流れる流路13を形成している。このよう
なシース管11は補強容器14に収容される。
ここで、補強容器14は軸方向に沿って２分割された分割
容器141、142からなるもので、第２図および第３図に示
すように断面をコ字状に形成するとともに、予め機械加
工によりコイル状に形成される。そして、このような分
割容器141、142からなる補強容器14内部にシース管11を
収容し、この状態から、これら分割容器141、142の間を
溶接して一体に構成する。
容器141、142からなるもので、第２図および第３図に示
すように断面をコ字状に形成するとともに、予め機械加
工によりコイル状に形成される。そして、このような分
割容器141、142からなる補強容器14内部にシース管11を
収容し、この状態から、これら分割容器141、142の間を
溶接して一体に構成する。
その後、補強容器14の周囲に層間絶縁層15を形成すると
ともに、全体の周囲に対地絶縁層16を形成し、樹脂を含
浸して固化することにより超電導コイルを形成するよう
になる。
ともに、全体の周囲に対地絶縁層16を形成し、樹脂を含
浸して固化することにより超電導コイルを形成するよう
になる。
このように構成すると、シース管11は補強容器14内部に
収容されることで、クェンチ時の内圧や電磁力に対する
負担が掛かることがなくり、ヘリウムなどの冷媒の気密
保持を負担するのみになるので、シース管11自身として
肉薄のものを使用することができるようになる。これに
より、ヒース管11の成形加工を変形を生じることなく簡
単に行なうことができ、しかも、この加工の際に超電導
素線に無理な力が加わることがなくなくなるので、素線
の切断事故を皆無にできる。また、補強容器14は予め機
械加工によりコイル状に形成されたものが使用されるの
で、コイルとしての寸法精度を確保できる。また、この
ような補強容器14は機械加工の際に表面を滑らかに加工
するようにすることで、補強容器14の外周に形成される
絶縁層の破損を防止することもできる。したがって、こ
のようにして得られた超電導コイルとしては、安定した
信頼の高いものとして実用化できることになる。
収容されることで、クェンチ時の内圧や電磁力に対する
負担が掛かることがなくり、ヘリウムなどの冷媒の気密
保持を負担するのみになるので、シース管11自身として
肉薄のものを使用することができるようになる。これに
より、ヒース管11の成形加工を変形を生じることなく簡
単に行なうことができ、しかも、この加工の際に超電導
素線に無理な力が加わることがなくなくなるので、素線
の切断事故を皆無にできる。また、補強容器14は予め機
械加工によりコイル状に形成されたものが使用されるの
で、コイルとしての寸法精度を確保できる。また、この
ような補強容器14は機械加工の際に表面を滑らかに加工
するようにすることで、補強容器14の外周に形成される
絶縁層の破損を防止することもできる。したがって、こ
のようにして得られた超電導コイルとしては、安定した
信頼の高いものとして実用化できることになる。
なお、この発明は上記実施例にのみ限定されず、要旨を
変更しない範囲で適宜変形して実施できる。
変更しない範囲で適宜変形して実施できる。
上述の実施例では補強容器としての断面コ字状の２個の
分割容器からなるものを用いたが、例えば、断面コ字状
の容器に板状の蓋体を組合わせた補強容器など、他の形
状のものの組合わせによる補強容器を使用することもで
きる。また、補強容器は、例えばステンレスを用いた鋳
物より構成してもよい。こうすれば、補強容器の寸法精
度を、さらに高めることができるので、超電導コイル全
体の寸法精度を良好にでき、しかも表面状態を平滑化で
きるので、絶縁層の破損などを皆無にできる。さらに、
補強容器は、機械加工により同心円状に形成した複数の
リング状容器本体を放射方向に分割して２個以上のセク
タを得るとともに、これらセクタうち半径の異なるもの
を接続して第４図に示すようなコイル状の補強容器17を
構成するようにしてもよい。
分割容器からなるものを用いたが、例えば、断面コ字状
の容器に板状の蓋体を組合わせた補強容器など、他の形
状のものの組合わせによる補強容器を使用することもで
きる。また、補強容器は、例えばステンレスを用いた鋳
物より構成してもよい。こうすれば、補強容器の寸法精
度を、さらに高めることができるので、超電導コイル全
体の寸法精度を良好にでき、しかも表面状態を平滑化で
きるので、絶縁層の破損などを皆無にできる。さらに、
補強容器は、機械加工により同心円状に形成した複数の
リング状容器本体を放射方向に分割して２個以上のセク
タを得るとともに、これらセクタうち半径の異なるもの
を接続して第４図に示すようなコイル状の補強容器17を
構成するようにしてもよい。
［発明の効果］ この発明によれば、超電導素線を中空部に収容したシー
ス管と、コイル状に加工されるとともに軸方向に沿って
分割可能に構成され且つ内部に沿って上記シース管が収
容される補強容器と、上記補強容器を囲むように設けら
れる絶縁層とを有している。これにより、シース管は補
強容器を介してクェンチ時の内圧や電磁力に耐えるよう
に構成されるので、シース管自身として肉薄のものを使
用すことができる。そして、肉薄のシース管を用いるこ
とで成形加工を変形を生じることなく簡単に行なうこと
ができるので、超電導素線に無理な力が加わることがな
くなり切断事故を皆無にできる。また、コイル状に機械
加工される補強容器が使用されるので、コイルとしての
寸法精度を確保できるとともに、絶縁層の破損を防止す
ることもできる。このように安定した信頼の高い超電導
コイルが得られることは、かようなコイルを使用した装
置も十分の機能を発揮できるようになり、その波及的効
果は極めて大きい。
ス管と、コイル状に加工されるとともに軸方向に沿って
分割可能に構成され且つ内部に沿って上記シース管が収
容される補強容器と、上記補強容器を囲むように設けら
れる絶縁層とを有している。これにより、シース管は補
強容器を介してクェンチ時の内圧や電磁力に耐えるよう
に構成されるので、シース管自身として肉薄のものを使
用すことができる。そして、肉薄のシース管を用いるこ
とで成形加工を変形を生じることなく簡単に行なうこと
ができるので、超電導素線に無理な力が加わることがな
くなり切断事故を皆無にできる。また、コイル状に機械
加工される補強容器が使用されるので、コイルとしての
寸法精度を確保できるとともに、絶縁層の破損を防止す
ることもできる。このように安定した信頼の高い超電導
コイルが得られることは、かようなコイルを使用した装
置も十分の機能を発揮できるようになり、その波及的効
果は極めて大きい。
第１図はこの発明の一実施例を示す断面図、第２図は同
実施例に使用される補強容器を示す正面図、第３図は第
２図のA-A線に沿った断面図、第４図はこの発明の他実
施例に使用される補強容器を示す正面図、第５図は従来
の超電導コイルを示す斜視図、第６図は同超電導コイル
に使用されるシース管の変形状態を示す断面図である。 11……シース管、12……超電導素子、13……流路、14…
…補強容器、141、142……分割容器、15、16……絶縁
層。
実施例に使用される補強容器を示す正面図、第３図は第
２図のA-A線に沿った断面図、第４図はこの発明の他実
施例に使用される補強容器を示す正面図、第５図は従来
の超電導コイルを示す斜視図、第６図は同超電導コイル
に使用されるシース管の変形状態を示す断面図である。 11……シース管、12……超電導素子、13……流路、14…
…補強容器、141、142……分割容器、15、16……絶縁
層。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 安藤 俊就 茨城県那珂郡那珂町向山字中原801番地の １ 日本原子力研究所那珂研究所内 (72)発明者 西 正孝 茨城県那珂郡那珂町向山字中原801番地の １ 日本原子力研究所那珂研究所内 (72)発明者 長沼 正光 神奈川県横浜市鶴見区末広町２丁目４番地 株式会社東芝京浜事務所内
Claims (5)
- 【請求項１】超電導素線を中空部に収容した肉薄のシー
ス管と、コイル状に加工されるとともに軸方向に沿って
分割可能に構成され且つ内部に沿って上記シース管が収
容される補強容器と、上記補強容器を囲むように設けら
れる絶縁層とを具備したことを特徴とする超電導コイ
ル。 - 【請求項２】補強容器は断面コ字状の２個の分割容器よ
り構成されることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載の超電導コイル。 - 【請求項３】絶縁層は層間絶縁層および対地絶縁層より
なることを特徴とする特許請求の範囲第１項または第２
項記載の超電導コイル。 - 【請求項４】補強容器は鋳物により形成されることを特
徴とする特許請求の範囲第１項乃至第３項のいずれかに
記載の超電導コイル。 - 【請求項５】補強容器は同心円状に形成した複数のリン
グ状容器本体を放射方向に分割して２個以上のセクタを
得るとともに、半径の異なるセクタを接続してコイル状
に形成したことを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至
第４項のいずれかに記載の超電導コイル。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62330533A JPH0719689B2 (ja) | 1987-12-26 | 1987-12-26 | 超電導コイル |
| DE3843728A DE3843728A1 (de) | 1987-12-26 | 1988-12-23 | Supraleitende spulenanordnung und verfahren zu ihrer herstellung |
| US07/684,502 US5122772A (en) | 1987-12-26 | 1991-04-15 | Superconductive coil assembly |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62330533A JPH0719689B2 (ja) | 1987-12-26 | 1987-12-26 | 超電導コイル |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01173604A JPH01173604A (ja) | 1989-07-10 |
| JPH0719689B2 true JPH0719689B2 (ja) | 1995-03-06 |
Family
ID=18233697
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62330533A Expired - Fee Related JPH0719689B2 (ja) | 1987-12-26 | 1987-12-26 | 超電導コイル |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5122772A (ja) |
| JP (1) | JPH0719689B2 (ja) |
| DE (1) | DE3843728A1 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9324486B2 (en) * | 2013-06-17 | 2016-04-26 | Massachusetts Institute Of Technology | Partial insulation superconducting magnet |
| GB201515978D0 (en) | 2015-09-09 | 2015-10-21 | Tokamak Energy Ltd | HTS magnet sections |
| US20200279681A1 (en) | 2018-12-27 | 2020-09-03 | Massachusetts Institute Of Technology | Variable-width, spiral-grooved, stacked-plate superconducting magnets and electrically conductive terminal blocks and related construction techniques |
Family Cites Families (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3527873A (en) * | 1968-12-27 | 1970-09-08 | Atomic Energy Commission | Composite superconducting cable having a porous matrix |
| FR2030901A5 (ja) * | 1969-02-21 | 1970-11-13 | Inst Plasmaphysik | |
| CH592946A5 (ja) * | 1975-12-15 | 1977-11-15 | Bbc Brown Boveri & Cie | |
| CH601900A5 (ja) * | 1975-12-15 | 1978-07-14 | Bbc Brown Boveri & Cie | |
| JPS5529135A (en) * | 1978-08-21 | 1980-03-01 | Mitsubishi Electric Corp | Superconductive coil |
| US4277768A (en) * | 1978-11-24 | 1981-07-07 | General Dynamics Corporation | Superconducting magnetic coil |
| CH641290A5 (de) * | 1978-12-22 | 1984-02-15 | Bbc Brown Boveri & Cie | Verfahren zur herstellung einer supraleiterspule und nach diesem verfahren hergestellte spule. |
| DE2901333C2 (de) * | 1979-01-15 | 1983-06-23 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Verfahren zum forcierten Kühlen einer supraleitenden Magnetspulenwicklung |
| CH641911A5 (de) * | 1979-06-05 | 1984-03-15 | Bbc Brown Boveri & Cie | Supraleitendes kabel. |
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