JPH11273935A - 超電導コイル - Google Patents

超電導コイル

Info

Publication number
JPH11273935A
JPH11273935A JP7516698A JP7516698A JPH11273935A JP H11273935 A JPH11273935 A JP H11273935A JP 7516698 A JP7516698 A JP 7516698A JP 7516698 A JP7516698 A JP 7516698A JP H11273935 A JPH11273935 A JP H11273935A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
superconducting
coil
current
superconducting wire
bobbin
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
Application number
JP7516698A
Other languages
English (en)
Inventor
Kazuo Funaki
和夫 船木
Shigetaka Iwakuma
成卓 岩熊
Akira Tomioka
章 富岡
Takaaki Bono
敬昭 坊野
Masayuki Konno
雅之 今野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Electric Co Ltd filed Critical Fuji Electric Co Ltd
Priority to JP7516698A priority Critical patent/JPH11273935A/ja
Publication of JPH11273935A publication Critical patent/JPH11273935A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 循環電流を抑制しつつ不安定箇所としての転
位部を少なくし、転位作業を簡単にして低コスト化を図
る。 【解決手段】 例えば、3本重ねた超電導線3aを、巻
枠1aから巻枠1bの方向に巻回して形成するに当た
り、超電導線3aが巻枠1a側の巻線の始まりではコイ
ル内径方向からA1,A2,A3の順に重ねて巻かれて
いるとして、巻線端部の転位部2において、まずA3を
次のターンに曲げ、同様にA2,A1と転位作業を行な
うことで、巻枠1b側の巻線の終わりでは例えばA3,
A2,A1の順にする。転位部や巻線の曲げ数が少なく
なるので、作業が著しく簡単になる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、エネルギー貯蔵
用や磁場応用等として用いられる、高速で励磁,消磁を
行なう超電導コイルに関する。
【0002】
【従来の技術】通電電流が高速で変動する、例えば変圧
器のような交流機器において、複数の導体を並列に使用
するときには、一般に転位が行なわれる。これは、複数
の導体の相対位置を変えることによってそれぞれの導体
を磁気的に一致させて誘起電圧の差を小さくし、これに
よってそれぞれの導体の電流分担を均一にするためであ
る。負荷電流によって発生した漏れ磁束によるそれぞれ
の並列導体の誘起電圧の差を、導体のインピーダンスで
除した値が循環電流となるのであるが、銅やアルミなど
の通常の導体の場合には、インピーダンスは抵抗値だけ
と見なせるので、循環電流は負荷電流に対し位相が90
°ずれたものになる。そのため、例えば30%の循環電
流が発生したとしても、1本の導体に流れる電流は負荷
電流の100%と90°の位相差のある30%の循環電
流とのベクトル和となって、その絶対値はそれぞれの二
乗の和の平方根になることから、約105%となり、循
環電流の割には電流値の増加は小さい。
【0003】一方、超電導線を用いた場合、超電導状態
では抵抗はほぼ零であるので、循環電流を決めるインピ
ーダンスはほとんどインダクタンスで決まる。従って、
循環電流は負荷電流と同相になり、仮に循環電流が30
%とすると、負荷電流にこの循環電流が加算されて超電
導線には130%の電流が流れることになる。超電導線
には超電導状態を維持するために、温度,電流,磁場が
或る値以下であるという条件を有している。これを臨界
温度,臨界電流,臨界磁場といい、循環電流によって臨
界電流以上の電流が流れた場合には、超電導状態から常
電導状態、すなわち抵抗を持った通常の導体になり、ジ
ュール発熱により破損する可能性が生じる。常電導状態
にまで至らずとも、並列導体を構成する超電導線に流れ
る電流が臨界電流を越えると、その超電導線は磁束フロ
ー状態、すなわち僅かながら抵抗のある状態になる。超
電導コイルの電流を増やしている状態、すなわち励磁時
にこの状態が発生すると、その磁束フロー状態となった
超電導線の電流は臨界電流以上には増加せず、他の臨界
電流に達していない超電導線の電流だけが増加すること
になる。この状態でしばらく励磁を続けると、並列導体
内の超電導線間の電流分流比は、インダクタンスのみで
決定される初期の(ゼロ磁場からの増磁時の)電流分流
比と次第にずれて来る。すなわち、循環電流は初期値及
び2本以上の並列導体では、その分布まで含めて初期状
態とは次第にずれて来る。このような状態でコイルの最
大磁界、すなわち最大電流まで到達した後に消磁を始め
る場合、各超電導線の電流は、その時点での電流値を初
期値とし、電流の変化率がインダクタンスのみで決まる
初期状態と同じであるように変化していく。すなわち、
循環電流はその時点の値および分布を初期値として、変
化率を初期状態と同じにして流れ始める。このような励
消磁を任意の同じまたは異なった電流値において何度か
繰り返すと、並列導体に流れる電流は超電導線間で激し
く偏り、偏流に伴う交流損失の増大や不安定性を増大さ
せる可能性がある。
【0004】このように、超電導線を用いたコイルで
は、循環電流を抑制することが極めて重要となる。超電
導導体でも転位を行なうことで循環電流を抑制すること
が可能で、従来の転位法の1例を図4に示す。すなわ
ち、3本の超電導線3を電気的に並列配置して巻回して
なる超電導コイルの或る1層を展開した巻線部を示し、
2つの転位部2a,2bで転位を行なうようにしてい
る。つまり、コイル内径方向からA1,A2,A3の順
に重ねて巻かれているとすると、転位部2aでA3,A
1,A2と転位し、転位部2bでA2,A3,A1と転
位している。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】図4に示すような転位
を行なう場合には、通常は超電導線の並列本数が3本な
らば2回、4本ならば3回の転位というように、並列本
数から1を引いた数の転位部が必要である。酸化物超電
導線や化合物超電導線は、合金超電導体に比べて曲げの
力に弱い性質を持っている。性能を発揮するための許容
曲げ半径が存在し、転位作業には細心の注意を要するの
で並列本数が多いほど、すなわち転位部が多いほど作業
時間が掛かるので高価になる。また、転位部は十分に注
意して作業しても、超電導線を曲げているので不安定箇
所となることは避けられず、この不安定箇所も転位部が
多いほど増える。超電導変圧器のようにコイルの層数が
少なく、層の間隔に余裕があり、かつ巻線径が大きい場
合には不安定箇所の対策は容易で従来の転位法で十分で
あるが、エネルギー貯蔵用や磁場応用のコイルの場合は
コイルの層数が多く、層を密接させることが要求される
ので、不安定箇所の対策をするスペースが小さくなる。
したがって、不安定箇所の対策の影響が他の上下の層、
または隣接する超電導線に及ぶ可能性があり、要求され
る仕様を満たせないだけでなく、安定した運転が行なえ
なくなってしまういうと問題がある。したがって、この
発明の課題は循環電流を抑制しつつ転位部を少なくし、
安価に不安定箇所を少なくすることにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るため、請求項1の発明では、複数の超電導線を電気的
に並列配置して並列導体とし、この導体を2層以上巻回
してなる超電導コイルにおいて、巻線端部のみで転位を
行なって超電導コイルを形成するようにしている。循環
電流を抑制するために、並列化した超電導線のそれぞれ
の長さを一致させるように転位させる必要があり、巻線
端部のみで転位を行なう場合には、超電導コイルの層数
を並列化した超電導線の本数の4倍の整数倍として形成
する(請求項2の発明)。
【0007】
【発明の実施の形態】図1はこの発明の第1の実施の形
態を示す超電導コイルの或る層の展開図で、図4と対比
させて図示するものである。図1の超電導コイルは、3
本重ねた超電導線3aを巻回して形成され、巻枠1aか
ら巻枠1bの方向に巻いている。超電導線3aは、巻枠
1a側の巻線の始まりでは、コイル内径方向からA1,
A2,A3の順に重ねて巻かれているとすると、巻線端
部の転位部2において、まず重ねの1番上にある超電導
線A3を次のターンに曲げ、1番下の位置へ転位させ
る。次に、超電導線A2を次のターンに曲げ、先に転位
させた超電導線A1の上に転位させる。最後に超電導線
A3を同様に曲げ、A2の上に転位させる。したがっ
て、巻枠1b側の巻線の終わりではA3,A2,A1の
順になる。この場合、転位部2の数は1箇所で済み、図
4に示す従来例の2箇所に対して少なくなることが分か
る。また、転位部2における超電導線3bの曲げの数は
図1では3箇所であるのに対し、図4では4箇所とな
る。したがって、この発明の場合の方が不安定箇所とし
ての転位部が、従来の場合よりも少なくなる。
【0008】なお、図1に示すように、コイル内径方向
からA1,A2,A3の順に重ねた超電導線をA3,A
2,A1の順番に並べ替えることが、超電導コイルの全
ての層において要求されるわけではなく、例えばA1,
A2,A3の順番をA3,A1,A2となるように要求
される場合もあり、これを図示するのが図2である。図
1と図2の相違は、図2の転位部2では、まず超電導線
3bを次のターンに曲げ2本重ねたままの超電導線3c
を同様に曲げて転位を行なうようにした点である。ま
た、図1,図2では転位部2を巻枠1b側に設けている
が、巻枠1a側に設けるようにしても良い。
【0009】4本の超電導線を用いた場合の例を図3に
示す。第1層ではコイル内径方向からA1,A2,A
3,A4の順番に重ねて巻かれ、第2層ではコイル内径
方向からA4,A1,A2,A3の順番、…という具合
に各層間で要求される転位が実施される。転位の組み合
わせは並列化した各超電導線の自己インダクタンス,相
互インダクタンスで決定される。この発明によれば、並
列化した超電導線の本数に4を乗じた値(本数×4)の
整数倍の層数を持つコイルとなるので、例えば4本の超
電導線を用いる場合の層数の最小値は16層、また、3
本の超電導線を用いる場合の層数の最小値は12層とな
る。図3の例では転位部は13箇所であるのに対し、図
4の従来法では1層当たり3箇所必要であるから、全部
で48箇所となる。すなわち、この発明によれば転位部
を従来例に比べて約1/3に低減でき、巻線作業(工
数,時間)を著しく短縮することが可能となる。
【0010】次に、断面寸法厚さ0.25mm×幅1.
05mmのNbTi超電導線を4本重ねて電気的に並列
化し、図3の態様でコイルを形成し、超電導状態におい
て60Hzの交流電流を流した場合の、各超電導線を流
れる電流について説明する。NbTi超電導線は合金超
電導線であり、化合物超電導線でも酸化物超電導線でも
ないが、前述のように転位の組み合わせは並列配置した
各超電導線の自己および相互インダクタンスで決定され
るので、超電導状態であれば超電導線の抵抗はほぼ零で
インダクタンスのみを有していることから、合金超電導
線,化合物超電導線または酸化物超電導線のいずれであ
っても、結果は同じである。
【0011】計算結果と測定結果を次の表1に示す。 電線番号 計算分流比 測定分流比 ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ A1 1.135 1.046 A2 0.974 1.058 A3 0.956 0.962 A4 0.935 0.934 ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ 表1の分流比とは、各超電導線に流れる電流Inを、平
均電流I0 で除して基準化した基準化電流In/I0
値のことである。したがって、各超電導線に均一に電流
が流れると、各超電導線の分流比はそれぞれ1となる。
表1の計算と測定の違いは、各超電導線の位置の僅かな
ずれにより生じる自己,相互インダクタンスのずれによ
ると考えられ、循環電流は十分に抑制できていると言え
る。
【0012】
【発明の効果】この発明によれば、複数の超電導線を並
列化し巻回してなる超電導コイルにおいて、巻線端部の
みで転位を行なう構成とすること、加えてコイルの層数
を、並列化している超電導線の本数の4倍(本数×4
倍)の整数倍とすることで、転位部を少なく、すなわち
循環電流を抑制しつつ不安定部を少なくし得るという利
点が得られる。その結果、転位のための作業,時間が短
縮されて安価となるだけでなく、少ない不安定部で循環
電流を抑制できることから、高速の励磁,消磁を安定に
行なうことが可能になるという利点も得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第1の実施の形態を示す超電導コイ
ル展開図である。
【図2】図1の変形例を示す超電導コイル展開図であ
る。
【図3】この発明の第2の実施の形態を示す、4本並列
化した超電導コイルの転位の組み合わせ例説明図であ
る。
【図4】従来例を示す超電導コイル展開図である。
【符号の説明】
1a,1b…巻枠、2,2a,2b…転位部、3a…超
電導線(3本重ね)、3b…超電導線(1本)、3c…
超電導線(2本重ね)。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 船木 和夫 福岡県福岡市東区みどりが丘1丁目1番7 号 (72)発明者 岩熊 成卓 福岡県大野城市下大利団地26−402 (72)発明者 富岡 章 神奈川県川崎市川崎区田辺新田1番1号 富士電機株式会社内 (72)発明者 坊野 敬昭 神奈川県川崎市川崎区田辺新田1番1号 富士電機株式会社内 (72)発明者 今野 雅之 神奈川県川崎市川崎区田辺新田1番1号 富士電機株式会社内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数の超電導線を電気的に並列化して並
    列導体とし、この並列導体を2層以上巻回してなる超電
    導コイルにおいて、 各層巻線の端部のみに転位部を設けたことを特徴とする
    超電導コイル。
  2. 【請求項2】 前記超電導コイルの層数を、前記並列導
    体の本数の4倍(導体本数×4)の整数倍とすることを
    特徴とする請求項1に記載の超電導コイル。
JP7516698A 1998-03-24 1998-03-24 超電導コイル Pending JPH11273935A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP7516698A JPH11273935A (ja) 1998-03-24 1998-03-24 超電導コイル

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP7516698A JPH11273935A (ja) 1998-03-24 1998-03-24 超電導コイル

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH11273935A true JPH11273935A (ja) 1999-10-08

Family

ID=13568357

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP7516698A Pending JPH11273935A (ja) 1998-03-24 1998-03-24 超電導コイル

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH11273935A (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006196604A (ja) * 2005-01-12 2006-07-27 Masataka Iwakuma 超電導コイル
US7453340B2 (en) 2003-07-17 2008-11-18 International Superconductivity Technology Center, The Juridical Foundation Superconducting wire and superconducting coil employing it
JP2010109043A (ja) * 2008-10-29 2010-05-13 Railway Technical Res Inst 超電導コイルの転位方法及び超電導コイル
JP2013055733A (ja) * 2011-09-01 2013-03-21 Kyoto Univ 超電導回転機の運転方法および超電導回転機システム

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7453340B2 (en) 2003-07-17 2008-11-18 International Superconductivity Technology Center, The Juridical Foundation Superconducting wire and superconducting coil employing it
US7777602B2 (en) 2003-07-17 2010-08-17 International Superconductivity Technology Center, Juridical Foundation Superconducting wire and superconducting coil made therewith
JP2006196604A (ja) * 2005-01-12 2006-07-27 Masataka Iwakuma 超電導コイル
US7394338B2 (en) 2005-01-12 2008-07-01 Masataka Iwakuma Superconducting coil
JP4558517B2 (ja) * 2005-01-12 2010-10-06 成卓 岩熊 超電導コイル
JP2010109043A (ja) * 2008-10-29 2010-05-13 Railway Technical Res Inst 超電導コイルの転位方法及び超電導コイル
JP2013055733A (ja) * 2011-09-01 2013-03-21 Kyoto Univ 超電導回転機の運転方法および超電導回転機システム

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7777602B2 (en) Superconducting wire and superconducting coil made therewith
US9024192B2 (en) Multifilament conductor and method for producing same
JP4558517B2 (ja) 超電導コイル
EP0920107B1 (en) Winding arrangement for switched reluctance machine based internal starter generator
US20070052506A1 (en) Superconducting wire transposition method and superconducting transformer using the same
JPH11273935A (ja) 超電導コイル
US10545206B2 (en) Superconductive magnet coil assembly comprising a plurality of layer-wound strip-like superconductors
WO1993000692A1 (en) Segmented core inductor
Lee et al. Comparison of AC losses of HTS pancake winding with single tape and multi-stacked tape
JP2001160513A (ja) アモルファス巻鉄心変圧器
JP5262607B2 (ja) 超電導コイル
Jansak et al. Loss analysis of a model transformer winding
JPH07220942A (ja) 変圧器の巻鉄心
JP2003115405A (ja) 超電導コイル
Kamijo et al. Fabrication of inner secondary winding of high-T/sub C/superconducting traction transformer for railway rolling stock
JP2004281503A (ja) 超電導コイル
JPH05159952A (ja) 零相変流器およびその巻線方法
Polak et al. Effect of ferromagnetic rings on critical current and AC losses of a coil made from Bi-2223/Ag tape
Kamijo et al. Fabrication of winding model of high-T/sub c/superconducting transformer for railway rolling stock
JP3853515B2 (ja) 高温超電導回転電機の界磁巻線
Janowski et al. Equalizing current in the windings of 2G HTS transformer with parallel tapes transposed with clusters of transpositioners
Wojtasiewicz Analysis of the distribution of the equalizing current in superconducting windings of transformer
JPS62120008A (ja) 回転磁束変圧器
KR20050051838A (ko) 전력손실을 줄이기 위한 3상 변압기의 2차측 코일의 결선방법 및 결선구조
US7078991B1 (en) Superconducting coil