JPH0748420B2 - 超電導コイル装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、複数の超電導素線を撚線した超電導導体を
使用する超電導コイル装置に関し、とりわけ、超電導導
体間の電気接続部を有する超電導コイル装置に関するも
のである。

［従来の技術］ 第10図は、例えば特公昭59−36807号公報に示された従
来の超電導コイル装置、特にその電気接続部を示し、図
において超電導素線（1a），（1b）を撚線して超電導導
体（2a），（2b）が形成され、超電導素線はハンダ
（３）で電気的に接続されている。（４）はハンダ
（３）により一体に電気接続された超電導導体接続部で
ある。

以上の構成により、超電導導体を使用した超電導コイル
装置に通電される電流または超電導コイル装置に発生す
る磁界が高速変動すると、超電導導体（2a），（2b）は
超電導素線間の接触抵抗または超電導素線表面に施され
た電気絶縁皮膜の抵抗により、超電導素線間の電気伝導
が制約されているため、電気接続部（４）以外の部分の
超電導導体（2a），（2b）には大きい渦電流が流れず、
したがって渦電流による発熱も小さい。しかるに電気接
続部（４）においては超電導素線間が電気良導体である
ハンダ（３）により一体化されているために大きい電流
が発生し、したがって発熱が大きい。

［発明が解決しようとする課題］ 従来の超電導コイル装置は以上のように構成されている
ので、通電電流変動時あるいは発生磁界変動時に、電気
接続部の発熱により電気接続部の温度が上昇し、温度上
昇が大きい場合は超電導導体の使用可能温度限界を越え
てクエンチに至り、装置として使用できないという問題
点があつた。このことは、換言すれば、従来の超電導コ
イル装置では高速変動通電やパルス通電には耐え得ない
という問題点があつたといえる。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、高速変動通電やパルス通電が可能な超電導コ
イル装置を得ることを目的とする。

［課題を解決するための手段］ この発明の第一の発明に係る超電導コイル装置は、超電
導コイルを構成する撚線形式の超電導導体間電気接続部
において、超電導素線を１対あるいは複数本ごとに接続
し、この接続部相互間に電気絶縁を施したものである。

また、第二の発明に係る超電導コイル装置は、同様の電
気接続部相互間に高抵抗金属を介在して固定したもので
ある。

［作 用］ 上記第一の発明においては、超電導導体間電気接続部は
接続部間の電気絶縁のために、高速変動通電に対して発
熱が少なく、クエンチすることなく安定に運転される。

また、第二の発明においては、同様の電気接続間の高電
気抵抗のために、同様の作用を呈する。

［実施例］ 第１図、第２図は第一の発明の実施例を示し、第１図に
おいて、超電導素線（1a）（1b）を撚線して超電導導体
（2a）（2b）が形成されており、（４）は導体接続部で
ある。第２図は第１図における超電導素線間の単位の接
続部を示し、（３）は超電導素線（1a）と（1b）を接続
するハンダ、（4a）は接続部、（５）は接続部を包むさ
やである。接続部（4a）は互いに接触することなく配置
されている。

次に動作について説明する。超電導導体を使用した超電
導コイル装置に通電される電流又は超電導コイル装置に
発生する磁界が高速変動すると、電気接続部（４）に渦
電流が誘起される。しかし、従来技術と異なり、電気接
続部（４）は超電導素線毎の電気接続部（4a）に分割さ
れているため、誘起される渦電流は従来技術による電気
接続部に比べ格段に低い。超電導導体（2a），（2b）が
Ｎ本の超電導素線からなっているとすると、誘導される
渦電流による発熱の大きさのおよその目安は、第１図の
ものの場合は従来技術の場合の1/N²である。通常超電導
素線の本数Ｎは10〜100であるので、誘起される渦電流
による発熱の大きさは第１図の場合、およそ1/100〜1/1
0000に低減される。従って、渦電流による発熱、温度上
昇は格段に低減される。このため超電導コイル装置を運
転する電流変化率、あるいは磁界変化率を大きくとり
得、かつ、クエンチすることなく安定に動作できる。

なお上記実施例では、さや（５）の材質を特に限定しな
かったが、さや材質は銅，銅合金，あるいは他の金属製
でもよい。さらに電気絶縁を確実にするため、さやを電
気絶縁物で構成してもよい。また、上記実施例では超電
導素線１対毎の電気接続構造を示したが、渦電流による
発熱、温度上昇の許容値によっては、第３図および第４
図に示すように、２対あるいはそれ以上の本数対で電気
接続してもよい。また上記実施例では超電導素線の電気
接続部間の絶縁方法、機械的固定方法について示さなか
ったが、第５図に示すように、超電導素線の電気接続部
間を樹脂（６）によって接着し、電気絶縁するとともに
機械的固定を行ってもよい。さらに第６図に示すよう
に、第５図の樹脂の代わりに溝を設けたプラスチック板
（７）に超電導素線の電気接続部（4a）を埋設した構造
としてもよい。

また、上記実施例では超電導素線間の接続をハンダ付け
としたが、超電導素線間を突合せ溶接してもよい。要は
超電導素線間の接続方法は問わない。

第７図は第二の発明の一実施例を示し、（３）は超電導
素線（1a）（1b）を接続しているハンダ、（4a）は素線
の接続部、（８）は接続部（4a）を包む銅製さやであ
る。（９）は接続部（4a）を埋設する溝を有する高抵抗
金属板である。

以上の構成により、電気接続部（4a）が高抵抗金属によ
って分割されているので、第一の発明と同様の理由によ
り、同様の作用効果が得られる。

なお、上記実施例では高抵抗金属板（９）の材質を限定
しなかったが、例えばキュプロニッケル、しんちゅう等
の銅合金あるいはオーステナイト系ステンレス鋼などで
もよい。また、上記実施例では超電導素線接続部（4a）
を銅製さや（８）に収めた構成を示したが、第８図のよ
うに、さやを省略してもよい。さらに、上記実施例では
高抵抗金属板（９）は均質の材料であるとしたが、第９
図のように、高抵抗金属板（９）を第二の高抵抗金属
（9a）を例えばロー付で治金的に接合し、高抵抗金属
（9a）を仕切り部材のように配置してもよい。第９図の
場合、高抵抗金属板（９）にハンダぬれ性のよい金属材
料、高抵抗金属（9a）に抵抗値が特に大きい金属材料を
使うなどのように製作性と機能選定の幅を拡げ得る。

また、上記実施例では超電導素線１対毎の電気接続配置
を示したが、第３図に示したように、２対あるいはそれ
以上の本数対の超電導素線を接続してもよい。さらに、
上記実施例では超電導素線間の接続をハンダ接続とした
が、超電導素線を突合せ溶接してもよく、要は超電導素
線間の接続手段は何でもよい。

［発明の効果］ 以上のように、この発明の第一の発明によれば、撚線形
式の超電導導体の導体接続部を、超電導素線１対毎ある
いは複数本対毎に接続し、互いに電気絶縁する構造とし
たので、高速変動通電でき、高速変動磁界に耐えうる効
果がある。

また、第二の発明によれば、同様の超電導素線接続部を
互いに高抵抗金属を介して固定する構造としたので、同
様の効果がある。

この発明は、今後増加するであろう核融合装置用超電導
ポロイダルコイルや、交流超電導コイルの実用化に大き
く寄与するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は第一の発明の一実施例の一部側面図、第２図は
第１図のものの要部斜視図、第３図は他の実施例の一部
側面図、第４図は第３図のものの要部斜視図、第５図は
さらに他の実施例の一部側面図、第６図は別の実施例の
要部断面図である。 第７図は第二の発明の一実施例の要部断面図、第８図お
よび第９図はそれぞれ他の実施例の要部断面図である。 第10図は従来の超電導コイル装置の要部斜視図である。 （1a），（1b）……超電導素線、（2a），（2b）……超
電導導体、（４）……超電導導体電気接続部、（4a）…
…超電導素線間電気接続部、（５）……さや、（９）…
…高抵抗金属板。 なお、各図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の超電導素線を撚線した超電導導体を
   使用するものであって、前記超電導導体間の電気接続部
   を有する超電導コイル装置において、前記超電導素線を
   １対あるいは複数本対ごとに電気接続した接続部相互間
   を電気絶縁してなることを特徴とする超電導コイル装
   置。
2. 【請求項２】複数の超電導素線を撚線した超電導導体を
   使用するものであって、前記超電導導体間の電気接続部
   を有する超電導コイル装置において、前記超電導素線を
   １対あるいは複数本対ごとに電気接続した接続部相互間
   を高抵抗金属を介して固定したことを特徴とする超電導
   コイル装置。