JPH0851016A - 超電導コイル装置 - Google Patents
超電導コイル装置Info
- Publication number
- JPH0851016A JPH0851016A JP18722294A JP18722294A JPH0851016A JP H0851016 A JPH0851016 A JP H0851016A JP 18722294 A JP18722294 A JP 18722294A JP 18722294 A JP18722294 A JP 18722294A JP H0851016 A JPH0851016 A JP H0851016A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- wire
- superconducting
- reinforcing
- superconducting wire
- coil device
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、磁場均一性を向上させても電磁力
による超電導線の微小な動きを阻止してクエンチ現象の
発生を抑制することを目的とする。 【構成】 本発明の超電導コイル装置は、超電導線２の
隣接する２線間の隙間に、所定の巻線張力の補強用線材
６を挿入して構成されている。
による超電導線の微小な動きを阻止してクエンチ現象の
発生を抑制することを目的とする。 【構成】 本発明の超電導コイル装置は、超電導線２の
隣接する２線間の隙間に、所定の巻線張力の補強用線材
６を挿入して構成されている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は超電導コイル装置に関
し、特に、磁場均一性を向上させながら電磁力による超
電導線の微小な動きを阻止してクエンチ現象の発生を抑
制した超電導コイル装置に関する。
し、特に、磁場均一性を向上させながら電磁力による超
電導線の微小な動きを阻止してクエンチ現象の発生を抑
制した超電導コイル装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の超電導コイル装置として、例え
ば、図２に示されるものがある。この超電導コイル装置
は、巻枠１の外周に超電導線２を複数回巻回して構成さ
れたコイル３と、超電導線２の隙間に含浸させられた含
浸樹脂４と、コイル３の外周に設けられた補強層５より
構成されている。
ば、図２に示されるものがある。この超電導コイル装置
は、巻枠１の外周に超電導線２を複数回巻回して構成さ
れたコイル３と、超電導線２の隙間に含浸させられた含
浸樹脂４と、コイル３の外周に設けられた補強層５より
構成されている。
【０００３】このような超電導コイル装置は、超電導コ
イルの励磁により超電導線２に対して径方向に働く電磁
力Ａと軸方向の圧縮側に働く電磁力Ｂが作用するため、
コイル３を構成する超電導線２間に間隙があると、超電
導線２に微小な変位が生じてクエンチ現象が生じてしま
う。このため、上記の超電導コイル装置はこの対策とし
て含浸樹脂４を超電導線２の隙間に含浸固化させると共
に、コイル３の外周に金属性テープや線材を巻き付けて
補強層５を形成して、超電導線２の微小な変位を防止し
ている。
イルの励磁により超電導線２に対して径方向に働く電磁
力Ａと軸方向の圧縮側に働く電磁力Ｂが作用するため、
コイル３を構成する超電導線２間に間隙があると、超電
導線２に微小な変位が生じてクエンチ現象が生じてしま
う。このため、上記の超電導コイル装置はこの対策とし
て含浸樹脂４を超電導線２の隙間に含浸固化させると共
に、コイル３の外周に金属性テープや線材を巻き付けて
補強層５を形成して、超電導線２の微小な変位を防止し
ている。
【０００４】しかし、実際には上記した超電導コイル装
置の基本構成に加えて、超電導線の巻線張力がクエンチ
現象の発生を阻止するための重要な要素技術となってい
る。例えば、核磁気共鳴分析用超電導コイルは、その磁
場均一性の要求と強磁場発生の要求から細い超電導線を
密巻に多層化して構成されている。このような超電導コ
イルの場合では、上記した対策だけでは、電磁力による
含浸樹脂４のクラックの発生やそれによる線材間隙の発
生等によって補強層５の効果が各超電導線に作用しない
問題があった。このため、従来は超電導線の巻線張力を
大きくすることで補強効果を上げ、電磁力によって超電
導線が変位しないようにしている。巻線張力の目安とし
ては、超電導線の弾性範囲内である０．０５〜０．１０
％の歪みを発生する応力を採用している。
置の基本構成に加えて、超電導線の巻線張力がクエンチ
現象の発生を阻止するための重要な要素技術となってい
る。例えば、核磁気共鳴分析用超電導コイルは、その磁
場均一性の要求と強磁場発生の要求から細い超電導線を
密巻に多層化して構成されている。このような超電導コ
イルの場合では、上記した対策だけでは、電磁力による
含浸樹脂４のクラックの発生やそれによる線材間隙の発
生等によって補強層５の効果が各超電導線に作用しない
問題があった。このため、従来は超電導線の巻線張力を
大きくすることで補強効果を上げ、電磁力によって超電
導線が変位しないようにしている。巻線張力の目安とし
ては、超電導線の弾性範囲内である０．０５〜０．１０
％の歪みを発生する応力を採用している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の超電導
コイル装置によると、超電導線の巻線張力によって補強
効果を得ているため、細径の超電導線を整列密着巻して
磁場均一性を向上させようとすると、超電導線の断面積
も小さくなり、このため塑性変形による超電導特性の劣
化を避けるために巻線張力も小さくしなければならな
く、超電導線自身による補強効果が期待できなくなると
いう不都合がある。従って、電磁力による超電導線の微
小な動きが阻止できなくなり、クエンチ現象が発生して
しまう。
コイル装置によると、超電導線の巻線張力によって補強
効果を得ているため、細径の超電導線を整列密着巻して
磁場均一性を向上させようとすると、超電導線の断面積
も小さくなり、このため塑性変形による超電導特性の劣
化を避けるために巻線張力も小さくしなければならな
く、超電導線自身による補強効果が期待できなくなると
いう不都合がある。従って、電磁力による超電導線の微
小な動きが阻止できなくなり、クエンチ現象が発生して
しまう。
【０００６】従って、本発明の目的は磁場均一性を向上
させても、電磁力による超電導線の微小な動きを阻止し
てクエンチ現象の発生を抑制することができる超電導コ
イル装置を提供することである。
させても、電磁力による超電導線の微小な動きを阻止し
てクエンチ現象の発生を抑制することができる超電導コ
イル装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は上記問題点に鑑
み、磁場均一性を向上させても、電磁力による超電導線
の微小な動きを阻止してクエンチ現象の発生を抑制する
ため、超電導線の隣接する２線間の隙間に、所定の巻線
張力の補強用線材を挿入した超電導コイル装置を提供す
るものである。
み、磁場均一性を向上させても、電磁力による超電導線
の微小な動きを阻止してクエンチ現象の発生を抑制する
ため、超電導線の隣接する２線間の隙間に、所定の巻線
張力の補強用線材を挿入した超電導コイル装置を提供す
るものである。
【０００８】超電導線をコイル状に密巻する巻枠は、電
磁力による超電導線の微小な動きを抑えるため、その胴
部に超電導線と断面形状と一致する円弧状の溝を有して
構成されている。
磁力による超電導線の微小な動きを抑えるため、その胴
部に超電導線と断面形状と一致する円弧状の溝を有して
構成されている。
【０００９】また、上記補強用線材は、超電導線の直径
以下のチタン合金ワイヤ，或いは超電導線と同一の直径
を有する黄銅線であり、黄銅線は超電導線と同一の巻線
張力で巻回され、冷却時に熱収縮して超電導線に所定の
圧力を付加する構成を有している。
以下のチタン合金ワイヤ，或いは超電導線と同一の直径
を有する黄銅線であり、黄銅線は超電導線と同一の巻線
張力で巻回され、冷却時に熱収縮して超電導線に所定の
圧力を付加する構成を有している。
【００１０】
【実施例】以下、本発明の超電導コイル装置について添
付図面を参照しながら詳細に説明する。
付図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１１】図１には、本発明の一実施例の超電導コイ
ル装置の断面構造が示されている。この超電導コイル装
置は、巻枠１に密に巻回され、コイル３を形成する超電
導線２の隣接する２線間の隙間に、補強用線材６が挿入
された構成を有している。
ル装置の断面構造が示されている。この超電導コイル装
置は、巻枠１に密に巻回され、コイル３を形成する超電
導線２の隣接する２線間の隙間に、補強用線材６が挿入
された構成を有している。
【００１２】巻枠１は、胴部１Ａに超電導線２の断面形
状と一致する円弧状の溝７を有して構成されている。
状と一致する円弧状の溝７を有して構成されている。
【００１３】超電導線２は、直径が０．５ｍｍになって
おり、巻線張力１２．５Ｎで巻枠１の胴部１Ａの外周に
巻回された構成を有している。また、この巻線張力は、
超電導線２に０．１％の歪みを生じさせるが、超電導特
性を劣化させる値ではない。
おり、巻線張力１２．５Ｎで巻枠１の胴部１Ａの外周に
巻回された構成を有している。また、この巻線張力は、
超電導線２に０．１％の歪みを生じさせるが、超電導特
性を劣化させる値ではない。
【００１４】補強用線材６は、直径が０．２ｍｍになっ
ており、非磁性で機械強度の優れたチタン合金ワイヤよ
り構成され、巻線張力２３Ｎ（破断荷重の約１／２）で
巻回されている。補強用線材６の直径は超電導線２と同
一直径以下であれば、超電導線２の特性に影響を及ぼす
ことはない。従って、コイル３の電磁力の大きさに応じ
た補強力を確保できるサイズを選択することが可能であ
る。しかし、コイル３中の超電導線２の占有率を向上さ
せるためには必要最小限のサイズが好ましい。
ており、非磁性で機械強度の優れたチタン合金ワイヤよ
り構成され、巻線張力２３Ｎ（破断荷重の約１／２）で
巻回されている。補強用線材６の直径は超電導線２と同
一直径以下であれば、超電導線２の特性に影響を及ぼす
ことはない。従って、コイル３の電磁力の大きさに応じ
た補強力を確保できるサイズを選択することが可能であ
る。しかし、コイル３中の超電導線２の占有率を向上さ
せるためには必要最小限のサイズが好ましい。
【００１５】このような構成を有する超電導コイル装置
は、超電導線２の巻線張力を上げずに、補強用線材６の
巻線張力によって超電導線２に所定の圧力を付与して超
電導線２を補強しているため、磁場均一性を向上させる
ために細径な超電導線２を用いても超電導線２の超電導
特性に影響を与えることなく超電導線２を補強すること
ができ、しかもその補強を超電導線２の１ターン毎に行
うことができる。従って、磁場均一性を向上させても、
電磁力による超電導線の微小な動きを阻止してクエンチ
現象の発生を抑制することができる。
は、超電導線２の巻線張力を上げずに、補強用線材６の
巻線張力によって超電導線２に所定の圧力を付与して超
電導線２を補強しているため、磁場均一性を向上させる
ために細径な超電導線２を用いても超電導線２の超電導
特性に影響を与えることなく超電導線２を補強すること
ができ、しかもその補強を超電導線２の１ターン毎に行
うことができる。従って、磁場均一性を向上させても、
電磁力による超電導線の微小な動きを阻止してクエンチ
現象の発生を抑制することができる。
【００１６】また、上記実施例において、補強用線材６
をチタン合金ワイヤに代えて超電導線と同一直径（０．
５ｍｍ）の黄銅線（Ｃ２６００−１／２Ｈ 破断荷重２
１６Ｎ）を用いても良い。この場合、補強用線材６は超
電導線２の巻線張力と同じ１２．５Ｎの巻線張力で巻回
される。このように補強用線材６に黄銅線を用いた場
合、黄銅線の線膨張が−３．９７‰（３００Ｋから４．
２Ｋ）と銅の−３．３‰より小さいため、超電導コイル
を使用する極低温では熱収縮により黄銅の補強用線材６
が超電導線２を圧縮することになる。つまり、超電導線
２と黄銅線の線膨張の差によって補強効果が発生するよ
うになっている。
をチタン合金ワイヤに代えて超電導線と同一直径（０．
５ｍｍ）の黄銅線（Ｃ２６００−１／２Ｈ 破断荷重２
１６Ｎ）を用いても良い。この場合、補強用線材６は超
電導線２の巻線張力と同じ１２．５Ｎの巻線張力で巻回
される。このように補強用線材６に黄銅線を用いた場
合、黄銅線の線膨張が−３．９７‰（３００Ｋから４．
２Ｋ）と銅の−３．３‰より小さいため、超電導コイル
を使用する極低温では熱収縮により黄銅の補強用線材６
が超電導線２を圧縮することになる。つまり、超電導線
２と黄銅線の線膨張の差によって補強効果が発生するよ
うになっている。
【００１７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の超電導コ
イル装置によると、超電導線の隣接する２線間の隙間
に、所定の巻線張力の補強用線材を挿入したため、磁場
均一性を向上させても、電磁力による超電導線の微小な
動きを阻止してクエンチ現象の発生を抑制することがで
きる。また、本発明によればクエンチ現象によって引き
起こされる高電圧が原因となる、超電導線間の絶縁不良
をはじめ、保護抵抗等付属品の損傷が良く回避されるこ
とになる。更にクエンチ現象に基づく液体ヘリウムの爆
発性損失がなくなり、液体ヘリウムの消費量を減少させ
ることができる。
イル装置によると、超電導線の隣接する２線間の隙間
に、所定の巻線張力の補強用線材を挿入したため、磁場
均一性を向上させても、電磁力による超電導線の微小な
動きを阻止してクエンチ現象の発生を抑制することがで
きる。また、本発明によればクエンチ現象によって引き
起こされる高電圧が原因となる、超電導線間の絶縁不良
をはじめ、保護抵抗等付属品の損傷が良く回避されるこ
とになる。更にクエンチ現象に基づく液体ヘリウムの爆
発性損失がなくなり、液体ヘリウムの消費量を減少させ
ることができる。
【図１】本発明の一実施例を示す断面図。
【図２】従来の超電導コイル装置を示す断面図。
１ 巻枠 １Ａ 銅部 ２ 超電導線 ３ コイル ４ 含浸樹脂 ５ 補強層 ６ 補強用線材 ７ 溝
Claims (4)
- 【請求項１】 巻枠の外周に超電導線をコイル状に密に
巻き付けて構成される超電導コイル装置において、 前記超電導線の隣接する２線間の隙間に、所定の巻線張
力の補強用線材が挿入されていることを特徴とする超電
導コイル装置。 - 【請求項２】 前記巻枠は、その胴部に前記超電導線の
断面形状と一致する円弧状の溝を有する構成の請求項１
の超電導コイル装置。 - 【請求項３】 前記補強用線材は、前記超電導線の直径
以下のチタン合金ワイヤである請求項１の超電導コイル
装置。 - 【請求項４】 前記補強用線材は、前記超電導線と同一
の直径を有する黄銅線であり、 前記黄銅線は、前記超電導線と同一の巻線張力で巻回さ
れ、冷却時に熱収縮して前記超電導線に所定の圧力を付
加する構成を有する請求項１の超電導コイル装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18722294A JPH0851016A (ja) | 1994-08-09 | 1994-08-09 | 超電導コイル装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18722294A JPH0851016A (ja) | 1994-08-09 | 1994-08-09 | 超電導コイル装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0851016A true JPH0851016A (ja) | 1996-02-20 |
Family
ID=16202212
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18722294A Pending JPH0851016A (ja) | 1994-08-09 | 1994-08-09 | 超電導コイル装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0851016A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008244249A (ja) * | 2007-03-28 | 2008-10-09 | Toshiba Corp | 高温超電導コイル |
| JP2012149509A (ja) * | 2011-01-17 | 2012-08-09 | General Electric Co <Ge> | 基材を補強するためのシステム及び方法 |
| CN108922821A (zh) * | 2018-06-14 | 2018-11-30 | 平高集团有限公司 | 灭弧室、灭弧室触头及消弧线圈的绝缘支架 |
| JP2022041937A (ja) * | 2020-08-31 | 2022-03-11 | ブルーカー スウィッツァーランド アー・ゲー | 超伝導電磁コイルの補強 |
-
1994
- 1994-08-09 JP JP18722294A patent/JPH0851016A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008244249A (ja) * | 2007-03-28 | 2008-10-09 | Toshiba Corp | 高温超電導コイル |
| JP2012149509A (ja) * | 2011-01-17 | 2012-08-09 | General Electric Co <Ge> | 基材を補強するためのシステム及び方法 |
| CN108922821A (zh) * | 2018-06-14 | 2018-11-30 | 平高集团有限公司 | 灭弧室、灭弧室触头及消弧线圈的绝缘支架 |
| JP2022041937A (ja) * | 2020-08-31 | 2022-03-11 | ブルーカー スウィッツァーランド アー・ゲー | 超伝導電磁コイルの補強 |
| US11506736B2 (en) | 2020-08-31 | 2022-11-22 | Bruker Switzerland Ag | Reinforcement of a superconducting magnet coil |
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