JPH0878224A - 超電導コイル - Google Patents

超電導コイル

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JPH0878224A
JPH0878224A JP6213323A JP21332394A JPH0878224A JP H0878224 A JPH0878224 A JP H0878224A JP 6213323 A JP6213323 A JP 6213323A JP 21332394 A JP21332394 A JP 21332394A JP H0878224 A JPH0878224 A JP H0878224A
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superconducting
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superconducting coil
coils
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Mamoru Shimada
守 嶋田
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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    • Y02E30/10Nuclear fusion reactors

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 強制冷却型超電導導体を巻回して形成した大
型強制冷却超電導コイルでも、高品質で容易に製作で
き、かつ冷却性能に優れた超電導コイルを提供する。 【構成】 超電導コイルを径方向に分割した複数のブロ
ックコイル9で構成し、各ブロックコイル9間に楔10を
多数本配設して各ブロックコイル9を固定するととも
に、各ブロックコイル9に突設された口出し部8を電気
的に直列に接続して各ブロックコイルを一体化した。ま
た前記各ブロックコイル9の口出し部8に、超電導導体
2を冷却するための冷媒を供する冷媒供給口13を設け、
各ブロックコイル9に別置の冷媒供給源15から冷媒を別
々に供給するようにしたものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ソレノイド型の超電導
コイルに係り、特に強制冷却型超電導導体を巻回して形
成した大型強制冷却超電導コイルに関する。
【0002】
【従来の技術】強制冷却超電導コイルは、外乱に対する
安定性や機械的剛性の点で優れた特性を有し、将来の核
融合装置などの大型マグネットの有力な候補の一つとな
っている。図7はこのコイルに用いる強制冷却型超電導
導体2であり、超電導線3を多数本束ねて強度部材であ
るステンレス剛等の金属材料のコンジット4の中に、冷
媒である超臨界圧ヘリウムの流路5を形成するように収
納している。また、コンジット4の外周には素線絶縁6
が施されている。この超電導導体2を用いた超電導コイ
ルの一例を図5および図6に示す。この超電導コイル1
は、前記超電導導体2を多層に巻回したソレノイド型の
超電導コイルで、外周には対地絶縁7が施されている。
また口出し部8が設けられ、この口出し部8は図示しな
い励磁電源および冷媒供給源に接続される。冷媒供給源
から供給された冷媒である超臨界圧ヘリウムは超電導導
体2の流路5を流れて超電導線3を冷却し、極低温で超
電導状態を維持する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】この様な超電導コイル
を製作する場合、超電導導体2を最内側から巻回し始
め、順次外側の層を巻回していく。巻回完了後、素線絶
縁6を加熱硬化させて接着一体化し製作する。そのた
め、大型超電導コイルになるとその巻回に多大な製作日
数を要し、その間に、素線絶縁6が酸化等の時効による
絶縁や接着性能劣化を起すとともに、大型巻回設備を長
期間使用する事によるコスト増加等品質および経済性の
面で不利になる等製作性に問題があった。
【0004】また、核融合装置の大型マグネットとして
使用する場合には、核融合反応により放射される中性子
やγ線等による核発熱が超電導コイル1に発生する。こ
の熱は前記したように超電導導体2内を流れる超臨界圧
ヘリウムで冷却するが、大型超電導コイル1の超電導導
体2が長尺であるため、流路5の圧力損失が大きく、さ
らに超臨界圧ヘリウムの温度上昇も大きくなり、超臨界
圧ヘリウムの出口付近の超電導線3は超電導状態を維持
できなくなる等冷却面でも問題がある。そこで本発明の
目的は、大型超電導コイルでも高品質で容易に製作で
き、かつ冷却性能に優れた超電導コイルを提供すること
にある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1から請求項3に対応する発明は、ソレノイ
ド型の超電導コイルにおいて、超電導コイルを径方向に
分割した複数のブロックコイルで構成し、前記各ブロッ
クコイル間に互いに逆テーパーを有する一対の楔を多数
本配設して各ブロックコイルを固定するとともに、各ブ
ロックコイルに突設された口出し部を電気的に直列に接
続して前記各ブロックコイルを一体化したものである。
また前記楔の材質を超電導導体と線膨張係数が近似のス
テンレス鋼等の金属材料とし、かつその表面にセラミッ
クス等の絶縁物層を形成し、さらに一対の楔の相対する
テーパー面に相嵌合する案内溝あるいは突起を設けたも
のである。
【0006】請求項4に対応する発明は、請求項1記載
の各ブロックコイルの口出し部に、超電導導体を冷却す
るための冷媒を供する冷媒供給口を設け、別置の冷媒供
給源から前記各ブロックコイルに別々に冷媒を供給する
ようにしたものである。
【0007】
【作用】請求項1から請求項3の発明によれば、大型超
電導コイルをブロックコイル毎に並行して製作できるの
で、製作日数が短縮される。そのため酸化等の時効によ
る素線絶縁の絶縁や接着性能劣化も無く、かつ各ブロッ
クコイル規模に見合う巻回設備で製作できるので品質お
よび経済性が向上する。なお並行して製作された各ブロ
ックコイルはコイルブロック間に楔を打ち込んで固定さ
れ一体化される。また楔の材料を超電導導体を構成する
コンジットと同じステンレス鋼等の金属材料にした事に
よって、強固に打ち込む事が可能であるばかりでなく、
冷却時の熱収縮量もブロックコイルと同等になる。
【0008】また、楔の表面にはセラミックス等の絶縁
物層を形成してあるので、耐摩耗性が向上すると共に耐
電圧が向上し、さらに楔の相対するテーパー面には相嵌
合する溝あるいは突起が設けられているので、打ち込み
の際楔同士がずれる事がないので各ブロックコイルを確
実に固定できる。
【0009】請求項4の発明によれば、各ブロックコイ
ルに別々に冷媒を供給するので、冷媒の流路長が短くな
り、圧力損失や冷媒である超臨界圧ヘリウムの温度上昇
を低く抑えることが可能になるので、冷却性能が向上し
て超電導線の超電導状態を安定に維持できる。
【0010】
【実施例】以下本発明による超電導コイルの一実施例に
ついて図1から図3を参照して説明する。図1は超電導
コイルの組立断面図であり、図2は図1の超電導コイル
を構成する各ブロックコイルの組立手順の一例を示す説
明図である。
【0011】図1において、超電導コイル1は図2に示
すように予め別々に製作された内側ブロックコイル9
a、中間ブロックコイル9bおよび外側ブロックコイル
9cの3個のブロックコイル9から成り、各ブロックコ
イル9a,9b,9cの隣接する間隙には周方向に沿っ
て多数本の楔10が配設されている。なお各ブロックコイ
ル9は超電導導体2を多層に巻回したソレノイド型の超
電導コイルで、外周には対地絶縁7が施されている。ま
た各ブロックコイル9の最内外周部には口出し部8が突
設され、接続片17で隣接するブロックコイル9の口出し
部8同士が電気的に直列に接続されている。
【0012】図3は楔10の一実施例を示す斜視図で、互
いに逆テーパーを有する楔10aと楔10bとで対をなし、
打ち込む事によって各ブロックコイル9は強固に固定さ
れる。
【0013】なお楔10の相対するテーパー面に、楔10a
には突起11aが、楔10bには楔10aの突起11aと嵌合す
る案内溝11bが設けられている。また楔10a,10bの材
質は超電導導体2と線膨張係数が近似のステンレス鋼等
の高強度の金属材料で、かつその表面にはセラミックス
やテフロン等耐摩耗性、絶縁性に優れた絶縁物質12が溶
射や焼付け等のコーティング法を用いて形成されてい
る。各ブロックコイル9の前記口出し部8の途中には冷
媒供給口13あるいは冷媒排出口14が設けられ、別置の冷
媒供給源15と極低温配管16で各ブロックコイル9に別々
に冷媒を供給できるように接続されている。
【0014】次に、以上のように構成された実施例の作
用効果について説明する。超電導コイル1を形成する内
側ブロックコイル9a、中間ブロックコイル9bおよび
外側ブロックコイル9cを予め別々に並行して製作でき
るので、製作日数が短縮され酸化等の時効による超電導
導体2の素線絶縁6の絶縁や接着性能劣化もなく、かつ
各ブロックコイルのサイズに見合った巻回設備で製作で
きるので品質および経済性等の製作性が向上する。なお
各ブロックコイル9は楔10を打ち込む事によって容易に
かつ強固に固定され一体化する。楔10の相対するテーパ
ー面に相嵌合する突起11aあるいは案内溝11bが設けら
れているので、打ち込みの際楔10aと10bがずれること
がない。また楔10の材料は超電導導体2を構成するコン
ジット4と同じ金属材料にした事によって、強固に打ち
込む事が可能であるばかりでなく、超電導コイル1の冷
却時における熱収縮量も各ブロックコイル9と同等にな
るので、固定力の減少や超電導導体2に発生する熱応力
を抑止できる。さらに楔10の表面にはセラミックス等の
耐摩耗性絶縁物層12を形成してあるので、打ち込みの際
に摩耗やかじり等を起す事もなく強固に打ち込むことが
できるとともに、耐電圧が向上する。
【0015】超電導コイル1を冷却する際には、別置の
冷媒供給源から極低温配管16で供給された冷媒は途中の
経路で3本に分岐され、各ブロックコイル9の冷媒供給
口13に別々に供され、超電導導体2内を流れる過程で超
電導線3を冷却し、各ブロックコイル9の冷媒排出口14
から極低温配管16で冷媒供給源に戻る。この様に各ブロ
ックコイル9に別々に冷媒を流すようにしたことで、一
本の超電導導体2を巻回して形成した超電導コイル1に
比して、冷媒の流路長が相対的に短くなるので、冷媒の
圧力損失や温度上昇を低く抑えることが可能となり、冷
却性能が向上して超電導線3の超電導状態を安定に維持
できる。
【0016】図4は本発明の楔の他の実施例を示す斜視
図で、内周側の楔10aをリング状にしたもので、この様
な構成にする事により、楔10bが周方向にずれる事がな
く、一定の間隔を維持できる。
【0017】なお、本実施例の超電導コイル1は、内側
ブロックコイル9a、中間ブロックコイル9bおよび外
側ブロックコイル9cの3個のブロックコイル9で構成
したが、超電導コイル1の規模に応じた複数のブロック
コイル9で構成してもよい。
【0018】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、超
電導コイルを複数のブロックコイルで構成し、これら各
ブロックコイルを楔で固定して一体化するようにしたの
で、大型超電導コイルでも高品質で容易に製作できるの
みならず、各ブロックコイルに別々に冷媒を供給できる
ので、冷媒の冷却流路が短くなり、冷却性能が向上して
安定に超電導状態を維持できる等製作性、経済性に優れ
た高性能の超電導コイルを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による超電導コイルの一実施例の断面
図。
【図2】本発明による超電導コイルを構成するブロック
コイルの組立手順を示す説明図。
【図3】図1の楔の一実施例を示す斜視図。
【図4】図1の楔の他の実施例を示す斜視図。
【図5】従来の超電導コイルの一例を示す部分断面平面
図。
【図6】図5のA−A線に沿う断面図。
【図7】図5の超電導導体の断面図。
【符号の説明】
1…超電導コイル、 2…超電導導体、3…超電導
線、 4…コンジット、6…素線絶縁、
7…対地絶縁、8…口出し部、 9…ブロ
ックコイル、10…楔、 11a…突起、11
b…案内溝、 12…絶縁物層、13…冷媒供給
口、 14…冷媒排出口、15…冷媒供給源、
16…極低温配管、17…接続片

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 超電導導体を巻回して形成したソレノイ
    ド型の超電導コイルにおいて、超電導コイルを径方向に
    分割した複数のブロックコイルで構成し、これら各ブロ
    ックコイルが隣接する間隙にブロックコイル同士を固定
    するための互いに逆テーパーを有する一対の楔を多数本
    配設するとともに、前記各ブロックコイルに突設された
    口出し部を電気的に直列に接続して前記各ブロックコイ
    ルを一体化した事を特徴とする超電導コイル。
  2. 【請求項2】 一対の楔の相対するテーパー面の一方に
    は案内溝を、他方には前記案内溝に嵌合する突起を設け
    た事を特徴とする請求項1記載の超電導コイル。
  3. 【請求項3】 楔の材質を前記超電導導体と線膨張係数
    が近似の金属材料とし、かつその表面に絶縁物層を形成
    した事を特徴とする請求項1記載の超電導コイル。
  4. 【請求項4】 各ブロックコイルの口出し部に、前記超
    電導導体を冷却するための冷媒を供する冷媒供給口を設
    け、別置の冷媒供給源から前記各ブロックコイルに別々
    に冷媒を供給する事を特徴とする請求項1記載の超電導
    コイル。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010267835A (ja) * 2009-05-15 2010-11-25 Toshiba Corp 超電導コイル

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2010267835A (ja) * 2009-05-15 2010-11-25 Toshiba Corp 超電導コイル

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