JPH10308306A

JPH10308306A - 超電導コイル

Info

Publication number: JPH10308306A
Application number: JP13596297A
Authority: JP
Inventors: Chizuru Suzawa; 千鶴須澤; Seinosuke Uno; 精之助宇野; Takuya Kishida; 卓也岸田; Takashi Kakiuchi; 隆垣内; Yasuo Kanamori; 康夫金森; Akira Riyouman; 明両満
Original assignee: Kansai Electric Power Co Inc; Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Kansai Electric Power Co Inc; Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1997-05-08
Filing date: 1997-05-08
Publication date: 1998-11-17

Abstract

(57)【要約】【課題】多層の超電導テープを巻回したダブルパンケ
ーキ型超電導コイルにおいて、外周側に位置する超電導
テープと内周側に位置する超電導テープとの相互位置を
転移し、偏流・交流損失を抑制する。その際、テープに
歪みが加わらないようにする。【解決手段】互いに接続されるダブルパンケーキユニ
ットのうち、一方のユニットにおいて超電導テープの中
線Ｂおよび内線Ｃの巻回数を外線Ａの巻回数よりも多く
し、外線Ａを内周に、中線Ｂ外周に、内線Ｃを中間に転
移させる。これらのテープを、Ａ→Ｆ，Ｂ→Ｅ，Ｃ→Ｄ
と接続し、順次他のユニットとも同様に転移を行って接
続する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は超電導コイルの構造
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より超電導コイルとしてダブルパン
ケーキ型のコイルが知られている（図４）。これは、ダ
ブルパンケーキユニット10を複数段積層して各ユニット
を接続した構造である（図４Ａ）。各ユニット10は超電
導導体11が渦巻き状に巻回され、上面10A と下面10B と
の２面からなる（図４Ｂ）。また、超電導導体11は超電
導テープを径方向に並列した多層構造（例えば３層：図
５）となっている。

【０００３】ここで、ある段のユニットにおける下面の
超電導導体12（図５Ａ）とその下段のユニットにおける
上面の超電導導体13（図５Ｂ）との接続はそれぞれ対応
する層の超電導テープ同士をつないで行う。つまり、Ｕ
→Ｘ，Ｖ→Ｙ，Ｗ→Ｚと接続される。その場合、いずれ
のユニットの超電導導体も同じ巻き数で同じ長さに構成
されているため、いずれかのユニットにおいて外周（内
周）側に位置する超電導テープは他のユニットにおいて
も外周（内周）側に位置する超電導テープと接続され
る。しかし、この構成では磁界による循環電流を打ち消
すことができす交流損失が増大する。また、内周側と外
周側とでは径が異なり、インピーダンスは径の大きさに
対応するため、内周側の超電導テープほど電流が大きく
なる偏流を生じる。

【０００４】そこで、内周側と外周側の超電導テープの
相互位置を入れ換える技術として超電導テープを曲げる
ことで転移を行うことが提案されている（図６）。図６
には外層15のテープをフラットワイズ曲げし、中層16と
内層17のテープをエッジワイズ曲げすることで両者の相
互位置を転移した場合を示している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記エッジワ
イズ・フラットワイズ曲げによる転移では導体に歪みを
与えるため、導体が損傷を受けて臨界電流値の低下を生
じるおそれがある。特に歪みに弱い酸化物超電導導体は
変形させるとダメージが大きく、臨界電流値は大きく低
下してしまう。

【０００６】従って、本発明の主目的は、導体に歪みを
与えないように転移を行うことができる超電導コイルを
提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は各ユニットの接
続の際に転移を行うことにより上記の目的を達成した。
すなわち、少なくとも一つのユニットにおける超電導導
体の一端において内周側に位置する超電導層の巻き数を
外周側の超電導層の巻き数よりも多くし、他端において
前記両超電導層の相互位置を転移する。

【０００８】ここで、超電導導体の各層の接続部は周方
向にずらすことが望ましい。これにより、超電導導体の
各層の接続部が重なって、その箇所のみコイルの外周に
突出することを防止できる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。本発明コイルも図４Ａに示したようにダブルパン
ケーキユニット10を積層した構成のコイルである。各ユ
ニット10は超電導導体11が渦巻き状に巻回され、上面10
A と下面10B との２面からなる。すなわち、超電導導体
11は上面10A の外周から内周に向かって巻回され、内周
部で下面10B に移行してから外周に向かって巻回されて
いる。これにより、超電導導体11の一端と他端とが外周
側に位置して各ユニット10の超電導導体の接続を外周側
（低磁界領域）で行える。そして、超電導導体11は超電
導テープを径方向に並列した多層構造になっている。

【００１０】ここで、各ユニットにおける内周側の超電
導導体の巻き数を外周側の超電導導体の巻き数よりも多
くすることで内周側の超電導導体と外周側の超電導導体
とを転移し、超電導コイル全体としては各層の超電導テ
ープの長さが均一になるようにする。以下、３層の超電
導テープで導体を構成し、最も多い巻回数（基準巻回
数）を４回とした場合を例として図１，２に基づいて説
明する。ここでは各ユニットの中心部において外周に位
置するテープを外線（Ａ，Ｄ，Ｇ）、中間に位置するテ
ープを中線（Ｂ，Ｅ，Ｈ）、内周に位置するテープを内
線（Ｃ，Ｆ，Ｉ）とする。また、図における丸数字は巻
回数を示す。

【００１１】第一ユニット（最上段）において、その上
面では３層の超電導テープが４回巻回され、下面では図
１Ａに示すようにＡ線のみ３回巻回され、Ｂ，Ｃ線は４
回巻回されている。その結果、上面では外層に位置した
Ａ線は下面では内層に、上面では中層に位置したＢ線が
下面では外層に、上面では内層に位置したＣ線が下面で
は中層に位置することになる。つまり、内周側の超電導
層（Ｂ，Ｃ線）の巻き数を外周側の超電導層（Ａ線）の
巻き数よりも多くすることで両超電導層の相互位置を転
移する。

【００１２】次に、第二ユニットでは、上面で図１Ｂに
示すように全層のテープＤ，Ｅ，Ｆ線が３回巻回され、
下面で図２Ａに示すように全層のテープが４回巻回され
ている。そして、第一ユニットで転移された各テープ
Ａ，Ｂ，Ｃ線は、それぞれＡ線→Ｆ線、Ｂ線→Ｄ線、Ｃ
線→Ｅ線と接続される。つまり、第一ユニットで外線で
あったものが第二ユニットでは内線に、第一ユニットで
中線であったものが第二ユニットでは外線に、第一ユニ
ットで内線であったものが第二ユニットでは中線に接続
される。

【００１３】さらに、第三ユニットでは、上面で図２Ｂ
に示すようにＧ，Ｈ線が３回、Ｉ線のみ４回巻回されて
いる。そして、第二・第三ユニットの各線は、Ｄ線→Ｉ
線，Ｅ線→Ｇ線，Ｆ線→Ｈ線と接続される。その結果、
第二ユニットで外線であったものが第三ユニットでは内
線に、第二ユニットで中線であったものが第三ユニット
では外線に、第二ユニットで内線であったものが第三ユ
ニットでは中線に接続される。つまり、内周側の超電導
層（Ｉ線）の巻き数を外周側の超電導層（Ｇ線，Ｈ線）
の巻き数よりも多くすることで両超電導層の相互位置を
転移する。

【００１４】以下同様に各ユニットにおける超電導導体
の巻回数を層によって変えて接続し、下記のようにコイ
ル外周側と内周側の線材の相互位置を転移していく。こ
れにより、各ユニットごとでは超電導テープの巻回数が
層によって相違して長さも相違するが、コイル全体とし
ては最終的に各層のテープの長さを均一化することがで
きる。従って、各超電導テープの巻き径は等価となり、
交流損失を低減でき、インピーダンスを均一化して偏流
を防止することができる。

【００１５】第一ユニット第二ユニット第三ユニット … 外線 → 内線 → 中線 … 中線 → 外線 → 内線 … 内線 → 中線 → 外線 …

【００１６】以上を要約すると、次の４パターンを各ユ
ニットの上面または下面に施し、このようなユニットを
組み合わせて接続するればよいこととなる。全層のテープの巻回数が基準巻回数。外線の巻回数のみ基準巻回数より１巻き少ない。外線と中線の巻回数のみ基準巻回数より１巻き少な
い。全層のテープの巻回数が基準巻回数より１巻き少な
い。

【００１７】なお、各層の超電導テープの接続は内層側
から順次半田付けすることで行う。この場合、図３に示
すように、各層の超電導テープの接続部20,21,22を周方
向にずらすことが好ましい。各層の接続部20,21,22が重
なれば、その箇所だけ外周側に突出してコイルが扁平と
なる。扁平なコイルはサイズが大きい上、通電時に発生
する軸方向の圧縮力を均等に受けることができない。そ
こで、接続部を周方向にずらすことでコイル全体をでき
るだけ円筒形に近い形状に保持する。この接続を行う場
合、各ユニットにおける超電導テープは巻回数だけでな
く長さも変えることは言うまでもない。

【００１８】以上の例では、超電導テープの層数，超電
導導体の巻き数を特定して説明したが、本発明の構成は
これらの数値に限定されるものではない。例えば、超電
導テープの積層数が２層や４層以上のものでも同様に転
移を行うことができる。

【００１９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明コイルによ
れば、コイル全体として各超電導テープの長さを均一に
し、かつ巻回位置も転移することができるため、偏流を
抑制して交流損失を低減することができる。特に、各層
の接続部を周方向にずらすことでコイル全体を円筒形に
保持することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）は本発明コイルの第一ユニット下面にお
ける導体の巻回状態を示す平面図、（Ｂ）は本発明コイ
ルの第二ユニット上面における導体の巻回状態を示す平
面図である。

【図２】（Ａ）は本発明コイルの第二ユニット下面にお
ける導体の巻回状態を示す平面図、（Ｂ）は本発明コイ
ルの第三ユニット上面における導体の巻回状態を示す平
面図である。

【図３】本発明コイルのユニット間の接続状態を示す平
面図である。

【図４】（Ａ）はダブルパンケーキユニットを積層した
コイルの概略断面図、（Ｂ）は各ユニットの概略構成図
である。

【図５】３層の超電導テープを巻回した状態を示し、
（Ａ）は接続される一方のユニットにおける巻回状態の
平面図、（Ｂ）は他方のユニットにおける巻回状態の平
面図である。

【図６】エッジワイズ・フラットワイズ曲げにより転移
を行った超電導導体の斜視図である。

【符号の説明】

Ａ，Ｄ，Ｇ外線ＢＥＨ中線Ｃ，Ｆ，Ｉ内線 10 ダブルパンケーキユニット 10A 上面 10B 下面 11,12,13 超電導導体 15 外層 16 中層 17 内層 20,21,22 接続部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者岸田卓也大阪市北区中之島三丁目３番22号関西電力株式会社内 (72)発明者垣内隆大阪市北区中之島三丁目３番22号関西電力株式会社内 (72)発明者金森康夫大阪市北区中之島三丁目３番22号関西電力株式会社内 (72)発明者両満明大阪市北区中之島三丁目３番22号関西電力株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】多層の超電導導体が巻回されたダブルパ
ンケーキユニットを複数段に積層し、各ユニットの超電
導導体を接続した超電導コイルにおいて、各ユニットの超電導導体を接続する際に内周側の超電導
導体と外周側の超電導導体とを転移することを特徴とす
る超電導コイル。
【請求項２】少なくとも一つのユニットにおける超電
導導体の一端において内周側に位置する超電導層の巻き
数を外周側の超電導層の巻き数よりも多くし、他端にお
いて前記両超電導層の相互位置を転移することを特徴と
する請求項１記載の超電導コイル。
【請求項３】各層の超電導導体の接続部が周方向にず
れていることを特徴とする請求項１記載の超電導コイ
ル。