JPH07249511A - 超電導磁石 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】超電導コイル１に絶縁材３を固着一体化し、コ
イル１を押圧支持する部位のすべり位置を絶縁材３とス
ペーサ４間に限定し、押圧支持端面が高面圧となるよう
なスペーサ４及び絶縁材３構造とする。 【効果】超電導コイルを押圧支持する部位の微小フレッ
ティングすべりに伴う摩擦発熱が抑制でき、冷媒である
ＬＨｅの蒸発に伴うクエンチが防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液体Ｈｅ中で超電導現
象を示す超電導コイルを使用した超電導磁石に係り、特
に、振動負荷に対して超電導コイルを押圧支持する部位
の微小フレッティングすべり発熱を防止し、冷媒のＬＨ
ｅ蒸発量を抑制した超電導磁石に関する。

【０００２】

【従来の技術】超電導コイルを超電導永久電流モードに
維持するには、極低温状態に保持しなければならない。
そのため、例えば、特開昭57−48206 号公報に記載され
た技術が知られている。図６は、従来技術による超電導
磁石の構造を示す平面図、図７は、超電導コイル１を低
温槽２に支持する部位Ｂ−Ｂ′断面図である。この支持
部は、所定の間隔で多数配置されており、絶縁材３を介
して２分割されたスペーサ４をボルト５により強固に超
電導コイル１に押圧支持されている。しかし、超電導磁
石を構成する材料間の熱収縮差についての考慮がされて
おらず、ＬＨｅ温度まで冷却すると超電導コイル１の面
と絶縁材３あるいはスペーサ４の間に隙間を生じ、振動
負荷などですべり発熱を生じ超電導コイルに熱が侵入し
クエンチ（超電導破壊）に至る恐れがある。技術論文、
「磁気浮上式鉄道用超電導マグネット」三菱電機技報。
Ｖol.６６，Ｎo.５，１９９２ に記載されているよう
に、すべり発熱による超電導コイル１への熱侵入の影響
を低減するため、熱バッファとしてダミー線をコイル内
外周に設けた巻線構造を採用し対策した例もある。この
ような対策を実施すれば超電導コイル１への熱の侵入に
よる瞬間的なクエンチは防止できる。しかし、すべり発
熱源を低減する根本的な対策を行ってないので長期運転
中に低温槽２内のＬＨｅの蒸発を増大させ、これによる
クエンチが生じることになる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、振動
負荷を受ける超電導磁石に対して、超電導コイルを低温
槽にスペーサを介して押圧支持する部位における微小す
べり発熱を低減し、低温槽内ＬＨｅ蒸発によるクエンチ
を防止する振動負荷に対して安定な超電導磁石を提供す
ることにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】超電導コイルは、超電導
線を巻枠等に巻線し、樹脂で含漬して所定の形状に成形
するため、機械加工したような平行度及び直角度は得ら
れない。そのため、コイルを押圧支持する部位では均一
な面圧が作用せず、一般には、接触部端面に微小な空隙
を生じコイルに曲げ振動等が負荷されると全体がすべり
移動する変位が生じなくても、押圧端部では微小なフレ
ッティングすべりを生じる。

【０００５】本発明では、振動負荷に対して超電導コイ
ルの押圧支持部におけるすべり位置を絶縁材と金属スペ
ーサ面に限定するため絶縁材はコイル外周面に樹脂含漬
固着一体化するとともに、絶縁材とスペーサの接触する
端部の面圧を高くする構造を採用し、フレッティングす
べりを防止する。

【０００６】

【作用】本発明では、押圧支持部でのすべり位置を絶縁
材と金属スペーサ面に限定される。この部位でのすべり
に伴う摩擦熱は、熱伝導の大きな金属スペーサ側に拡散
されるため、超電導コイルへの熱侵入が低減され瞬間的
なクエンチが防止できる。

【０００７】絶縁材と金属スペーサ接触部端面の面圧を
高くする構造とすることで、接触端部に発生する微小フ
レッティングすべりが抑制でき、冷媒であるＬＨｅ蒸発
に伴う超電導コイルのクエンチを防止できる。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１，図２を用い
て説明する。超電導コイル１は、ＮbＴiと銅からなる導
体を長方形断面に巻線してエポキシ樹脂含浸し、レース
トラック状に成形される。これを同様にレーストラック
状の低温槽２内に、ＬＨｅに浸漬して絶縁材３及び金属
スペーサ４を介して強固に押圧支持している。なお、金
属スペーサ４の幅方向には、冷媒が流入する貫通孔６を
有している。押圧支持部は、所定の間隔で約５０ケ所配
置されている。超電導コイル１の表面に囲設される絶縁
材３は、熱伝導が無く、耐摩耗性のあるテープ状繊維を
エポキシ樹脂で固着一体化している。また、金属スペー
サ４は、絶縁材３より熱伝導が良好なステンレス鋼等に
よりＬ形に２分割されたものを弾性変形するように押圧
して溶接している。したがって、超電導コイル１の押圧
支持部ですべりが生じてもその位置がスペーサ４と絶縁
材３間に限定されるため、超電導コイル１に侵入する摩
擦熱は低減され、瞬間的なクエンチは防止できる。

【０００９】本発明の押圧支持部の詳細を図１のＡ−Ａ
断面で図２に示す。上述したように超電導コイル１の表
面には金属スペーサ４よりも広く絶縁材３を固着一体化
している。金属スペーサ４は、絶縁材３との接触端面長
手方向両サイドに突起を設け押圧支持する。ここで突起
部高さは、押圧時に金属スペーサ４中央部に空隙ができ
ない範囲としている。超電導コイル１及び絶縁材３は、
樹脂含浸して成形するため機械加工したような平行度，
直角度は得られない。したがって、平面で押圧した場合
には、均一面圧が得られず片当りとなり端部に空隙を生
じることがある。本実施例のようにすれば、金属スペー
サ４の両端面は高面圧で確実に絶縁材３と押圧支持で
き、超電導コイル１に曲げ振動負荷がかかるような場合
でも押圧端部での微小なフレッティングすべりを抑制で
きる。

【００１０】第２の実施例を図３に示す。同様の効果を
得るため、金属スペーサ４内長手方向にスリットを設
け、この部分の剛性を低くして両サイド端面の面圧を高
くしたものである。なお、本実施例では、スリット部の
冷却効果を上げるため、横方向に冷媒が流入できる貫通
孔７を設けてある。

【００１１】第３の実施例を図４に示す。本実施例で
は、第１実施例とは逆で、絶縁材３を金属スペーサ４の
幅よりも狭くし、さらに、絶縁材３の両端面長手方向厚
さを厚くし、接触面の平な金属スペーサ４で押圧支持す
る。ここで、両サイドの厚さは、押圧時に中央部に空隙
ができない範囲とした。なお、この固着絶縁材３は、通
常の施工作業に幅の狭いテープ状繊維を両サイドに追加
囲巻するだけで良く、金属スペーサ４を機械加工するよ
りも簡単に施工できる。

【００１２】なお、図５は、本発明の効果、すなわち、
高面圧で支持固定することにより微小フレッティングす
べり発熱が抑制できることを実験的に検証した例を示
す。振動試験における荷重振幅ΔＰの増大に伴い、押圧
支持部の吸収エネルギＥは増大するが、押圧力、すなわ
ち、押圧面圧を高くすれば吸収エネルギは小さくなるこ
とがわかる。

【００１３】

【発明の効果】本発明によれば、超電導コイルを押圧支
持する部位のすべり位置を絶縁材とスペーサ接触面に限
定できるため、超電導コイルへの摩擦熱の侵入が低減さ
れ、瞬間的なクエンチを防止できる。また、押圧支持部
端面の面圧を高めたことで、微小なフレッティングすべ
りが抑制でき、このすべりに伴う摩擦熱による冷媒のＬ
Ｈｅ蒸発増大に伴うクエンチが防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の構造を示す要部の斜視図。

【図２】図１のＡ−Ａ′断面図。

【図３】本発明の第２実施例の断面図。

【図４】本発明の第３実施例の断面図。

【図５】本発明の効果を実験的に検証した結果の説明
図。

【図６】従来技術による超電導磁石の構造を示す平面
図。

【図７】図６のＢ−Ｂ′断面図。

【符号の説明】

１…超電導コイル、２…低温槽、３…絶縁材、４…スペ
ーサ、６…スペーサ貫通孔。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 園部 正 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立工場内 (72)発明者 鈴木 史男 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立工場内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】超電導コイルを低温槽内に絶縁材及びスペ
   ーサを介して収納し、前記低温槽と前記超電導コイル間
   に冷媒を保持してなる超電導磁石において、前記超電導
   コイル表面に固着一体化した絶縁材と金属スペーサの接
   触する端面が高面圧となる構造で前記超電導コイルを低
   温槽内に押圧支持したことを特徴とする超電導磁石。
2. 【請求項２】請求項１において、前記スペーサの前記絶
   縁材との接触面両サイド長手方向に突起を設けた超電導
   磁石。
3. 【請求項３】請求項１において、前記スペーサ内の長手
   方向にスリットを設け、両端部より剛性を低くした超電
   導磁石。
4. 【請求項４】請求項１において、前記絶縁材端面両サイ
   ドを厚く前記超電導コイルの表面に固着一体化した超電
   導磁石。