JPH11341709A - Superconductor power storage device - Google Patents
Superconductor power storage deviceInfo
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- JPH11341709A JPH11341709A JP10144944A JP14494498A JPH11341709A JP H11341709 A JPH11341709 A JP H11341709A JP 10144944 A JP10144944 A JP 10144944A JP 14494498 A JP14494498 A JP 14494498A JP H11341709 A JPH11341709 A JP H11341709A
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- Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (AREA)
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、超電導導体を巻回
してコイルとし、このコイルに通電することにより磁場
を発生させ、電気エネルギーを貯える超電導電力貯蔵装
置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a superconducting power storage device in which a superconducting conductor is wound into a coil, and a current is applied to the coil to generate a magnetic field and store electric energy.
【０００２】[0002]
【従来の技術】超電導導体を巻回してコイルとし、その
コイルに発生する磁場のエネルギーの形で電力を貯蔵す
る超電導電力貯蔵装置は９０％以上の高い効率で電力を
貯蔵できるため、電力系統の安定化や電力供給の信頼性
向上に役立つ機器として、小型のものについては一部実
用化が始まるとともに、大型のものについてもパイロッ
トプラント等により実験が進められている。2. Description of the Related Art A superconducting power storage device that winds a superconducting conductor into a coil and stores power in the form of the energy of a magnetic field generated in the coil can store power with a high efficiency of 90% or more. Some of the small devices that are useful for stabilizing and improving the reliability of power supply have been put into practical use, and experiments on large devices have been conducted by pilot plants.
【０００３】超電導コイルは、コイルを液体ヘリウム中
に置いてコイルを形成する超電導導体が超電導状態とな
る温度に保つ浸漬冷却方式と、導体の内部に極低温のヘ
リウム流路を設け、その流路の一方向にヘリウムを流し
て超電導導体が超電導となる温度に保つ強制冷却方式の
２つの方式がある。[0003] The superconducting coil includes a submerged cooling system in which the coil is placed in liquid helium to maintain the superconducting conductor forming the coil in a superconducting state, and a cryogenic helium flow path is provided inside the conductor and the flow path is provided. Helium flows in one direction to maintain the temperature at which the superconducting conductor becomes superconducting.
【０００４】従来の超電導コイルを用いた電力貯蔵装置
としては、図１２乃至図１３に示すようなソレノイド配
置（以下ソレノイド型と称す。）のものと、図１４乃至
図１５に示すようなトロイド配置（以下トロイド型と称
す。）のものとがある。A conventional power storage device using a superconducting coil has a solenoid arrangement as shown in FIGS. 12 and 13 (hereinafter referred to as a solenoid type) and a toroid arrangement as shown in FIGS. 14 and 15. (Hereinafter referred to as toroid type).
【０００５】図１２において、中心軸を共通に同軸に配
されたソレノイド型（円筒状）の主コイル１とシールド
コイル２はその上端面と下端面に、それぞれ共通の上端
板３および下端板４を配し、また、この上下端板３，４
のさらに外側には上下固定板５，６が配されている。そ
して、これらの上下固定板５，６は、この上下固定板
５，６および上下端板３，４を貫通するとともに前記２
つのコイル間の間隙を通るステーボルト１３によりコイ
ルとともに一体に固定されている。この上下端板３，４
は、主コイル１とシールドコイル２とをある一定の間隔
を保つためのスペーサとしての役目を果たすとともに、
コイルの励磁時のコイル導体の動きを防止し、それによ
る導体巻線部での発熱を防止するとともに、極低温から
常温時までの温度変化によるコイル軸方向の熱膨張を抑
制する。In FIG. 12, a solenoid type (cylindrical) main coil 1 and a shield coil 2 which are coaxially disposed with a common central axis are provided with a common upper end plate 3 and a lower end plate 4 on the upper end surface and the lower end surface, respectively. And upper and lower end plates 3, 4
Further, the upper and lower fixing plates 5 and 6 are arranged outside the. The upper and lower fixing plates 5 and 6 penetrate through the upper and lower fixing plates 5 and 6 and the upper and lower end plates 3 and 4 and the two
It is fixed integrally with the coil by a stay bolt 13 passing through the gap between the two coils. These upper and lower end plates 3, 4
Functions as a spacer for keeping the main coil 1 and the shield coil 2 at a certain distance,
This prevents movement of the coil conductor during excitation of the coil, thereby preventing heat generation in the conductor winding portion and suppressing thermal expansion in the coil axis direction due to a temperature change from extremely low temperature to normal temperature.
【０００６】また、ソレノイド型の主コイル１で作られ
た磁場は、その両端で開放されるため全て外部に漏れて
しまう。そのため、主コイル１の外側に同軸に配された
シールドコイル２は、この漏れ磁場（以下漏洩磁場と称
す。）を打ち消す方向の磁場を発生させる。Further, the magnetic field generated by the solenoid-type main coil 1 is released at both ends and leaks to the outside. Therefore, the shield coil 2 arranged coaxially outside the main coil 1 generates a magnetic field in a direction to cancel this leakage magnetic field (hereinafter referred to as leakage magnetic field).
【０００７】これらのコイル１，２は箱状の熱シールド
７の中に収納され、前記下固定板６を吊りボルト８の一
方の端に設けた支持テーブル９上で支持し、さらに吊り
ボルトのもう一方の端は真空容器１０の内壁で支持する
ことにより、一体化されたコイル１，２全体が支持され
ている。また、この熱シールド７は断熱支持脚１１によ
り真空容器１０内で支持されるとともに、この断熱支持
脚１１は超電導電力貯蔵装置２０全体も支持している。
なお、真空容器１０はフランジ１２で上下に分離出来る
ようになっており、組立時の内部への前記各コイル１、
２等の組込み作業を容易にしている。The coils 1 and 2 are housed in a box-shaped heat shield 7 and support the lower fixing plate 6 on a support table 9 provided at one end of a suspension bolt 8. The other end is supported by the inner wall of the vacuum vessel 10 to support the integrated coils 1 and 2 as a whole. The heat shield 7 is supported in the vacuum vessel 10 by the heat insulating support legs 11, and the heat insulating support legs 11 also support the entire superconducting power storage device 20.
In addition, the vacuum vessel 10 can be vertically separated by a flange 12, and each of the coils 1,
2 and the like are easily assembled.
【０００８】なお、このソレノイド型のものはその蓄積
エネルギーを大きくするには、その径方向の巻数を増や
しコイル外径を大きくするか、軸方向にコイルを段数を
増してソレノイド長さ（軸方向長さ）を大きくするかい
ずれかの方法がある。In order to increase the stored energy of this solenoid type, the number of turns in the radial direction is increased to increase the coil outer diameter, or the number of coils is increased in the axial direction to increase the solenoid length (axial direction). Length) can be increased.
【０００９】一方、トロイド型のものはソレノイド型の
コイル両端の開放部分を接続することにより、前述の漏
洩磁場を防ぐとともにそれを有効に利用しようとするも
のである。図１４において、レーストラック形状をした
複数（図では１６本）の主コイル２１は、それぞれ個々
にコイルケース２２に収納され、トロイド状に配置され
ている。このトロイド状に配置された複数のコイル２１
…２１の中心には、励磁時にこれらのコイル２１…２１
に発生する向心力を支持する中心支柱２３が設置され、
また、これら複数のコイル２１…２１を一体化して支持
するための支持構造物２４，２５がコイルケースの上下
端に設置され、トロイド状に配置されたコイル２１…２
１を一体化している。On the other hand, the toroid type is intended to prevent the above-mentioned leakage magnetic field and to utilize it effectively by connecting open portions at both ends of a solenoid type coil. In FIG. 14, a plurality of (16 in the figure) main coils 21 having a race track shape are individually housed in a coil case 22 and arranged in a toroidal shape. The plurality of coils 21 arranged in a toroidal shape
.. 21 have these coils 21.
A central support 23 that supports the centripetal force generated in the
In addition, support structures 24 and 25 for integrally supporting the plurality of coils 21... 21 are installed at the upper and lower ends of a coil case, and the coils 21.
1 are integrated.
【００１０】そして、これらの支持構造物２４，２５に
より一体化されたコイル２１…２１は熱シールド７に収
納され、外部からの熱伝導をより少なくするためにワイ
ヤー２７により真空容器１０から支持されるとともに、
その中に収納されている。なお、中心支柱２３の内部に
は、空間の有効活用の観点から、冷却材である液体ヘリ
ウム等の循環機器２９が収納されている。また、超電導
電力貯蔵装置３０全体はその外部に設けられた支持脚１
１で支持されている。The coils 21... 21 integrated by the support structures 24 and 25 are housed in the heat shield 7 and supported from the vacuum vessel 10 by wires 27 to reduce heat conduction from the outside. Along with
It is stored in it. Note that a circulating device 29 such as liquid helium, which is a coolant, is housed inside the center support 23 from the viewpoint of effective use of space. Further, the entire superconducting power storage device 30 is provided with support legs 1 provided outside thereof.
Supported by 1.
【００１１】このようなトロイド型のものにおいては、
その蓄積エネルギーを大きくするには、個々のコイル２
１…２１を大きくするか、もしくはトロイド状に配置し
たコイル２１…２１のトロイド外径Ｄｔを大きくするか
のいずれかの方法がある。よって、これらによる磁場強
度の増大により支持構造物の強度の増加や、装置そのも
のを大型化することによるコストアップは免れない。In such a toroid type,
To increase the stored energy, each coil 2
One of the methods is to increase the diameter of the toroids D1 of the coils 21 to 21 arranged in a toroidal shape. Therefore, an increase in the strength of the supporting structure due to an increase in the magnetic field strength due to these and an increase in cost due to an increase in the size of the apparatus itself are unavoidable.
【００１２】さらにトロイド型では、前述のようにコイ
ル２１…２１を励磁したときに向心力が生じ、そのた
め、この向心力を支持する中心支柱２３や支持構造物２
４，２５が必要となり、前記ソレノイド型に比べ真空容
器１０内の構造物が大きくかつ複雑になる。さらに向心
力発生時にはコイル２１…２１の導体内にも同時に大き
な応力を生じるため、それによる導体の変位やその変位
による導体自体の発熱などがあり、超電導状態を安定に
保つための温度的な余裕が無くなると言う問題がある。Further, in the toroid type, when the coils 21... 21 are excited as described above, a centripetal force is generated. Therefore, the center column 23 and the support structure 2 that support the centripetal force are generated.
4, 25 are required, and the structure inside the vacuum vessel 10 is large and complicated as compared with the solenoid type. Furthermore, when a centripetal force is generated, a large stress is simultaneously generated in the conductors of the coils 21... 21, which causes displacement of the conductor and heat generation of the conductor itself due to the displacement, so that there is a thermal margin for keeping the superconducting state stable. There is a problem of disappearing.
【００１３】[0013]
【発明が解決しようとする課題】ところで、最近の電力
貯蔵装置は、半導体用結晶引上げ装置の停電時のバック
アップ電源装置としての役目も果たしつつあり、その需
要も高まっている。このような装置に用いられる場合に
は、前述した漏洩磁場量の大小が大変に重要である。な
ぜならば、結晶引上げ装置では、磁石を用いて結晶生成
部分での磁場を零にして引き上げることが性能の良い結
晶を生成する方法であることが知られており、実際の装
置もその方法に基づいた機器構成になっているためであ
る。Incidentally, a recent power storage device is also functioning as a backup power supply device in the event of a power failure of a crystal pulling device for semiconductors, and the demand for the power storage device is also increasing. When used in such an apparatus, the magnitude of the amount of the stray magnetic field described above is very important. This is because, in a crystal pulling apparatus, it is known that a method of generating a crystal with good performance is to raise the magnetic field in a crystal generating part to zero by using a magnet, and an actual apparatus is also based on the method. This is due to the device configuration.
【００１４】前述のように、単に漏洩磁場量の大小を考
慮すればトロイド型の方が有利であるが、装置が大型に
なること，磁場発生に伴う電磁応力が大きくなることお
よび支持構造が複雑である等の問題がある。一方、ソレ
ノイド型は構造的にはトロイド型に比べ簡単となり、漏
洩磁場量を少なくすることが唯一の問題として残されて
いた。As described above, the toroid type is more advantageous simply considering the magnitude of the leakage magnetic field. However, the device becomes large, the electromagnetic stress accompanying the generation of the magnetic field increases, and the supporting structure is complicated. Problem. On the other hand, the solenoid type is structurally simpler than the toroid type, and the only problem remains to reduce the amount of leakage magnetic field.
【００１５】ソレノイド型のコイルに発生する漏洩磁場
量を図１６を用いて説明する。図１６には中心軸Ｚとす
る同軸に配置された２本のソレノイドコイルのそれぞれ
右側断面を示している。ここで、内側のソレノイドコイ
ル３２の軸方向長さを２Ｚ１，半径をｒ１、外側のソレ
ノイドコイル３３の軸方向長さを２Ｚ２，半径をｒ２、
またコイル３２、３３の外側の自由空間部Ｐでの座標値
を（ｒｐ，ｚｐ）としたときに、漏洩磁場の式は下式で
与えられる。The amount of leakage magnetic field generated in the solenoid type coil will be described with reference to FIG. FIG. 16 shows right-side cross sections of two solenoid coils arranged coaxially with the center axis Z. Here, the axial length of the inner solenoid coil 32 is 2Z1, the radius is r1, the axial length of the outer solenoid coil 33 is 2Z2, the radius is r2,
When the coordinate value in the free space portion P outside the coils 32 and 33 is (rp, zp), the equation of the leakage magnetic field is given by the following equation.
【００１６】[0016]
【数２】 (Equation 2)
【００１７】…………式（１） （１）式では、コイルの位置に関係する項Ｇと、観測位
置に関係する項Ｆに分離してあらわされ、図１６ではコ
イルが中心に対して対称位置にあるため奇数項のみが有
効となる。ここで、各項は下記のようにあらわされる。
ここでは、Ｆ項およびＧ項とも高次の項は省略して１，
３，５次のみ示している。Expression (1) In Expression (1), a term G related to the position of the coil and a term F related to the observation position are separately shown. In FIG. Only odd-numbered terms are valid because they are symmetrical. Here, each term is represented as follows.
Here, high-order terms in both the F and G terms are omitted, and 1,
Only the third and fifth orders are shown.
【００１８】[0018]
【数３】 …………式（２）(Equation 3) ............ Equation (2)
【００１９】[0019]
【数４】 …………式（３）(Equation 4) ............ Equation (3)
【００２０】[0020]
【数５】 …………式（４）(Equation 5) ............ Equation (4)
【００２１】[0021]
【数６】 …………式（５）(Equation 6) ............ Equation (5)
【００２２】[0022]
【数７】 …………式（６）(Equation 7) ............ Equation (6)
【００２３】[0023]
【数８】 …………式（７） 上記の各式の内、(Equation 8) ............ Equation (7) Of the above equations,
【００２４】[0024]
【数９】 π（ｒ1 ）2 ・ＮＩ＝ｍ1 …………式（８） は磁気モーメントと呼ばれるもので、Ｎはコイルの巻線
数，Ｉはその電流値，π（ｒ1 ）2 はソレノイドコイル
の円筒部分の断面積をあらわす。Π (r 1 ) 2 · NI = m 1 Equation (8) is called a magnetic moment, N is the number of turns of the coil, I is its current value, and π (r 1 ) 2 represents the cross-sectional area of the cylindrical portion of the solenoid coil.
【００２５】そこで漏洩磁場を少なくするためには、式
（１）において低次の項，特にコイル位置に関係する項
Ｇの低次の項を零にすれば良いことが分かる。よって、
式（１）の項Ｇの１次の項を零にすべく式（２）よりTherefore, in order to reduce the leakage magnetic field, it can be seen that the lower-order term in the equation (1), particularly the lower-order term of the term G relating to the coil position, should be set to zero. Therefore,
From equation (2), the first order term of term G in equation (1) is made zero.
【００２６】[0026]
【数１０】ｍ1 ＝ｍ2 [Equation 10] m 1 = m 2
【００２７】[0027]
【数１１】Ｎ1 （ｒ1 ）2 ＝Ｎ2 （ｒ2 ）2 N 1 (r 1 ) 2 = N 2 (r 2 ) 2
【００２８】[0028]
【数１２】 Ｎ2 ／Ｎ1 ＝（ｒ1 ／ｒ2 ）2 …………式（９） となる。しかし、必ずしもコイル１とコイル２に対して
式（９）を満たすことは難しいため、僅かに漏洩磁場が
発生する。そこで、さらに式（１）における項Ｇの３次
の項を零すれば漏洩磁場がさらに減少することが分か
る。よって、N 2 / N 1 = (r 1 / r 2 ) 2 ... Equation (9) However, since it is difficult to satisfy Expression (9) for the coil 1 and the coil 2, a slight leakage magnetic field is generated. Therefore, it is understood that the leakage magnetic field is further reduced by further reducing the third-order term of the term G in the equation (1). Therefore,
【００２９】[0029]
【数１３】（４／３）・（ｚ1 ）2 −（ｒ1 ）2 ＝０(4/3) · (z 1 ) 2 − (r 1 ) 2 = 0
【００３０】[0030]
【数１４】 ｚ1 ＝｛（√３）／２｝ｒ1 …………式（１０） となる。よって、上記式（９），式（１０）を満足すれ
ば大幅に漏洩磁場が減少することになる。Z 1 = ｛(√3) / 2｝ r 1 Equation (10) Therefore, if the above equations (9) and (10) are satisfied, the leakage magnetic field is greatly reduced.
【００３１】そこで本願の目的は、漏洩磁場量および電
磁応力が低減された電力貯蔵装置を提供することにあ
る。さらに本願の別の目的は小型で安価な電力貯蔵装置
の提供を目的とする。Therefore, an object of the present invention is to provide a power storage device in which the amount of leakage magnetic field and electromagnetic stress are reduced. Still another object of the present invention is to provide a small and inexpensive power storage device.
【００３２】[0032]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
請求項１記載の発明に係る超電導電力貯蔵装置は、複数
のソレノイド型の超電導コイルをこのコイルの軸方向に
平行に並べて真空容器内に収納してなる超電導電力貯蔵
装置において、前記超電導コイルは略同一の磁気モーメ
ント値を有するとともに相隣る前記超電導コイルの磁気
モーメントの方向は互いに逆向きであることを特徴とす
る。このように構成された請求項１記載の本発明は、相
隣る超電導コイルの磁気モーメントを互いに打ち消し合
うので外部への漏洩磁場が少なくなる。According to a first aspect of the present invention, there is provided a superconducting power storage device comprising: a plurality of solenoid-type superconducting coils arranged in a vacuum vessel in parallel with an axial direction of the coils; In the superconducting power storage device housed therein, the superconducting coils have substantially the same magnetic moment value, and the directions of the magnetic moments of the adjacent superconducting coils are opposite to each other. According to the first aspect of the present invention, the magnetic moments of the adjacent superconducting coils cancel each other, so that the leakage magnetic field to the outside is reduced.
【００３３】上記目的を達成するため請求項２記載の発
明に係る超電導電力貯蔵装置は、前記超電導コイルは４
本以上の偶数本からなることを特徴とする。このように
構成された請求項２記載の本発明は、コイルの本数を偶
数にしたことにより方向が異なる磁気モーメント値の合
計値がコイル全体を通して略等しい値になるので外部へ
の漏洩磁場が少なく保てる。According to a second aspect of the present invention, there is provided a superconducting power storage device, wherein the superconducting coil comprises four coils.
It is characterized by consisting of an even number or more. According to the present invention, the total number of magnetic moments having different directions becomes substantially equal throughout the coil by setting the number of coils to an even number, so that the leakage magnetic field to the outside is reduced. I can keep it.
【００３４】上記目的を達成するため請求項３記載の発
明に係る超電導電力貯蔵装置は、前記超電導コイルは偶
数の頂点を持つ正多角形の各頂点に相当する位置に配置
することを特徴とする。このように構成された請求項３
記載の本発明は、互いに相隣るコイルの磁気モーメント
をほぼ完全に打ち消し合うため外部への漏洩磁場が大幅
に減少する。また、正多角形の中心位置では磁気モーメ
ントが零になるため磁場の影響を受け易い機器の設置も
可能となる。In order to achieve the above object, a superconducting power storage device according to the present invention is characterized in that the superconducting coil is arranged at a position corresponding to each vertex of a regular polygon having an even number of vertices. . Claim 3 thus configured.
The described invention almost completely cancels out the magnetic moments of the coils adjacent to each other, so that the leakage magnetic field to the outside is greatly reduced. Further, since the magnetic moment becomes zero at the center position of the regular polygon, it is possible to install a device which is easily affected by the magnetic field.
【００３５】上記目的を達成するため請求項４記載の発
明に係る超電導電力貯蔵装置は、複数の超電導コイルを
このコイルの軸方向に平行に並べて真空容器に収納して
なる超電導電力貯蔵装置において、前記超電導コイルは
略同一の磁気モーメント値を有しかつその方向が互いに
逆向きである２本の超電導コイルを一体化して１組のコ
イル対とし、このコイル対を偶数組配置したものである
ことを特徴とする。このように構成された請求項４記載
の本発明では、コイル対を形成する２本のコイルで互い
に磁気モーメントを打ち消し合うため、コイル１本１本
別々に並べるよりも漏洩磁場は大幅に減少する。また、
このようなコイル対を偶数本用いることによりコイル対
間でも磁気モーメントを打ち消し合うためさらなる漏洩
磁場の減少が見込める。According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a superconducting power storage device comprising a plurality of superconducting coils arranged in parallel in the axial direction of the coils and housed in a vacuum vessel. The superconducting coil has two superconducting coils having substantially the same magnetic moment value and directions opposite to each other are integrated into one coil pair, and an even number of the coil pairs are arranged. It is characterized by. According to the present invention having the above-described configuration, since the magnetic moments of the two coils forming the coil pair cancel each other, the leakage magnetic field is significantly reduced as compared with the case where the coils are individually arranged. . Also,
When an even number of such coil pairs are used, the magnetic moment is canceled even between the coil pairs, so that a further reduction in the leakage magnetic field can be expected.
【００３６】上記目的を達成するため請求項５記載の発
明に係る超電導電力貯蔵装置は、複数の超電導コイルを
真空容器に収納してなる超電導電力貯蔵装置において、
前記コイルは同軸に配置された２本１組の超電導コイル
であることを特徴とする。このように構成された請求項
５記載の本発明では、内側のコイルで発生する漏洩磁場
を外側に配置されたコイルに前記漏洩磁場と逆向きの磁
場を発生させてこれを積極的に打ち消すように出来るた
め、より効果的に漏洩磁場を減少させることが可能とな
る。According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a superconducting power storage device comprising a plurality of superconducting coils housed in a vacuum vessel.
The coil is a pair of superconducting coils arranged coaxially. According to the fifth aspect of the present invention, the leakage magnetic field generated in the inner coil is generated in the coil disposed outside by generating a magnetic field in a direction opposite to the leakage magnetic field, and the magnetic field is positively canceled. Therefore, the leakage magnetic field can be reduced more effectively.
【００３７】上記目的を達成するため請求項６記載の発
明に係る超電導電力貯蔵装置は、請求項５に係る超電導
電力貯蔵装置において、前記同軸に配置された１組の超
電導コイルの内側に配設される第１の超電導コイルの磁
気モーメント値と外側に配設される第２の超電導コイル
の磁気モーメント値とを略等しくするとともにその方向
を互いに逆向きにしたことを特徴とする。このように構
成された請求項６記載の本発明では、第１の超電導コイ
ルと第２の超電導コイルとは磁気モーメント値を略等し
くしているため、超電導コイルを励磁すれば必ず互いに
磁気モーメントを打ち消し合うため、漏洩磁場は確実に
減少する。In order to achieve the above object, a superconducting power storage device according to a sixth aspect of the present invention is the superconducting power storage device according to the fifth aspect, wherein the superconducting power storage device is disposed inside the pair of coaxially arranged superconducting coils. The magnetic moment value of the first superconducting coil is substantially equal to the magnetic moment value of the second superconducting coil disposed on the outside, and the directions thereof are opposite to each other. According to the present invention having the above-described configuration, since the first superconducting coil and the second superconducting coil have substantially the same magnetic moment value, the magnetic moment is always mutually increased when the superconducting coil is excited. Because they cancel each other, the leakage magnetic field is surely reduced.
【００３８】上記目的を達成するため請求項７記載の発
明に係る超電導電力貯蔵装置は、複数の超電導コイルの
それぞれの中心軸を同一の軸心上に一列に配設して真空
容器に収納した超電導電力貯蔵装置において、互いに隣
り合う前記超電導コイルの磁気モーメント値が略同一で
異なる方向であることを特徴とする。このように構成さ
れた請求項７記載の本発明では、互いに相隣合うコイル
の間で互いの磁気モーメントを打ち消し合うために、漏
洩磁場を減少させることが出来る。In order to achieve the above object, in the superconducting power storage device according to the invention, the central axes of the plurality of superconducting coils are arranged in a line on the same axis and housed in a vacuum vessel. In the superconducting power storage device, the magnetic moment values of the superconducting coils adjacent to each other are substantially the same and are in different directions. According to the present invention as described above, since the magnetic moments of the coils adjacent to each other cancel each other, the leakage magnetic field can be reduced.
【００３９】上記目的を達成するため請求項８記載の発
明に係る超電導電力貯蔵装置は、請求項７記載の超電導
電力貯蔵装置において、前記超電導コイルは偶数である
ことを特徴とする。このように構成された請求項８記載
の本発明では、異なる向きの磁気モーメント値の合計値
がコイル全体を通して略等しくなり、互いに打ち消し合
うため、漏洩磁場をさらに減少させることが出来る。In order to achieve the above object, a superconducting power storage device according to the invention of claim 8 is characterized in that, in the superconducting power storage device of claim 7, the number of the superconducting coils is even. According to the present invention having the above-described configuration, the total value of the magnetic moment values in different directions becomes substantially equal throughout the entire coil and cancels each other, so that the leakage magnetic field can be further reduced.
【００４０】上記目的を達成するため請求項９記載の発
明に係る超電導電力貯蔵装置では、複数のソレノイド型
の超電導コイルをこのコイルの軸方向に平行に並べて真
空容器内に収納してなる超電導電力貯蔵装置において、
前記超電導コイルは断面積が等しく磁気モーメント値が
略同一でその方向が互いに異なるコイルを２本１組とし
たコイル対と、このコイル対とは異なる断面積を有し磁
気モーメント値が略同一でその方向が互いに異なるコイ
ルを２本１組としたコイル対とを組合せたことを特徴と
する。このように構成された請求項９記載の本発明で
は、コイル対を形成するコイル間で磁気モーメントを打
ち消し合うために漏洩磁場が減少する。また、断面積が
異なるコイル対を複数組合せて並べることが出来るた
め、コイルを密に並べることも可能となり、コイルの占
める面積を減少させることが出来、コンパクトな超電導
電力貯蔵装置の設計ができる。According to a ninth aspect of the present invention, there is provided a superconducting power storage device comprising a plurality of solenoid type superconducting coils arranged in parallel in the axial direction of the coil and housed in a vacuum vessel. In the storage device,
The superconducting coil has a pair of two coils having the same cross-sectional area, substantially the same magnetic moment value, and different directions from each other, and a coil pair having a cross-sectional area different from the coil pair and substantially the same magnetic moment value. It is characterized in that a combination of a coil pair in which two coils whose directions are different from each other is one set is combined. According to the ninth aspect of the present invention, the leakage magnetic field is reduced because the magnetic moments are canceled between the coils forming the coil pair. Further, since a plurality of coil pairs having different cross-sectional areas can be arranged in combination, the coils can be densely arranged, the area occupied by the coils can be reduced, and a compact superconducting power storage device can be designed.
【００４１】上記目的を達成するため請求項１０記載の
発明に係る超電導電力貯蔵装置では、請求項９記載の超
電導電力貯蔵装置において、前記コイル対の数は偶数で
あることを特徴とする。このように構成された請求項１
０記載の本発明では、コイル対を形成するコイル間で磁
気モーメントを打ち消し合うとともにコイル対間でも磁
気モーメントを打ち消し合うためにさらに漏洩磁場が減
少する。According to a tenth aspect of the present invention, there is provided a superconducting power storage device according to the ninth aspect, wherein the number of the coil pairs is even. Claim 1 configured as described above.
In the present invention, the magnetic moment is canceled between the coils forming the coil pair, and the magnetic moment is canceled between the coil pairs, so that the leakage magnetic field is further reduced.
【００４２】上記目的を達成するため請求項１１記載の
発明に係る超電導電力貯蔵装置では、請求項９記載の超
電導電力貯蔵装置において、前記超電導コイルの断面は
円形，楕円，レーストラック，矩形もしくはその組合せ
のいずれか１つの形状をしていることを特徴とする。こ
のように構成された請求項１１記載の本発明では、超電
導コイルの断面形状がほぼ任意に成形出来るため超電導
電力貯蔵装置全体としてコンパクトな設計が可能とな
る。In order to achieve the above object, in the superconducting power storage device according to the present invention, in the superconducting power storage device according to the ninth aspect, the cross section of the superconducting coil has a circular, elliptical, race track, rectangular or rectangular shape. It is characterized in that it has any one shape of the combination. According to the eleventh aspect of the present invention configured as described above, since the cross-sectional shape of the superconducting coil can be substantially arbitrarily formed, a compact design of the entire superconducting power storage device becomes possible.
【００４３】上記目的を達成するため請求項１２記載の
発明に係る超電導電力貯蔵装置は、請求項１乃至１１に
係る超電導電力貯蔵装置において、前記各超電導コイル
の直径Ｄと軸方向長さＨとはAccording to a twelfth aspect of the present invention, there is provided a superconducting power storage device according to any one of the first to eleventh aspects, wherein each of the superconducting coils has a diameter D and an axial length H. Is
【００４４】[0044]
【数１５】Ｈ／Ｄ＝（√３）／２ の関係を有することを特徴とする。このように構成され
た請求項１２記載の本発明では、漏洩磁場をあらわす式
において５次の項を零に出来るために、漏洩磁場のさら
なる減少が見込まれる。## EQU15 ## It is characterized by having a relationship of H / D = (√3) / 2. In the present invention according to the twelfth aspect, the fifth-order term can be made zero in the expression representing the stray magnetic field, so that the stray magnetic field can be further reduced.
【００４５】[0045]
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について以
下、図１から図１１を参照して説明する。なお、図１か
ら図１１において、図１２から図１６に示した従来技術
と同一構成部分には同一符号を付しその構成の説明を省
略する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 11, the same components as those of the prior art shown in FIGS. 12 to 16 are denoted by the same reference numerals, and the description of the components will be omitted.
【００４６】図１乃至図２は第１の実施の形態を示して
おり、図１はその縦断面図を、図２は図１のＡ−Ａ矢視
断面図をそれぞれ示している。図において、その軸方向
に対して平行に並べられた複数（第１の実施の形態の場
合では一例として４本）のソレノイド型の超電導コイル
５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄの上下端面には、上端
板５２、下端板５３が配されるとともに、上下端板支持
具５４，５５を介して上下コイル固定トラス５６，５７
にそれぞれ固定されて、この上下コイル固定トラス５
６，５７によりこれら４本のコイルは一体化されてい
る。また、上側コイル固定トラス５６にはステー５８の
一端が取り付けられるとともに、このステー５８の他端
は真空容器１０内壁に設けられた支持棚５９に固定さ
れ、前記一体化されたコイル全体を真空容器１０に固定
している。1 and 2 show a first embodiment, FIG. 1 is a longitudinal sectional view thereof, and FIG. 2 is a sectional view taken along the line AA of FIG. 1, respectively. In the figure, the upper and lower end surfaces of a plurality (four as an example in the case of the first embodiment) of solenoid type superconducting coils 51a, 51b, 51c, 51d arranged in parallel to the axial direction are provided at the upper and lower ends. A plate 52 and a lower end plate 53 are provided, and upper and lower coil fixing trusses 56 and 57 are provided via upper and lower end plate supports 54 and 55.
The upper and lower coil fixed truss 5
6, 57, these four coils are integrated. One end of a stay 58 is attached to the upper coil fixing truss 56, and the other end of the stay 58 is fixed to a support shelf 59 provided on the inner wall of the vacuum vessel 10. It is fixed to 10.
【００４７】固定化された４本のコイルは、上下コイル
固定トラス５６，５７とともに箱状の熱シールド７内に
収納されている。そして、断熱支持脚１１は熱シールド
７を真空容器１０内に固定するとともに、超電導電力貯
蔵装置５０全体を支持している。The four fixed coils are housed in the box-shaped heat shield 7 together with the upper and lower coil fixing trusses 56 and 57. The heat insulating support leg 11 fixes the heat shield 7 in the vacuum vessel 10 and supports the entire superconducting power storage device 50.
【００４８】一方、略同一の形状，構造からなる４本の
ソレノイド型コイル５１ａ〜５１ｄにおいては、互いに
隣り合うコイルの磁気モーメントを、その値は略同一で
その方向は異なるように設置もしくは電気的接続がなさ
れている。すなわち、コイル５１ａとコイル５２ｂ、コ
イル５１ｂとコイル５２ｃ、コイル５１ｃとコイル５２
ｄ、コイル５１ｄとコイル５２ａとはそれぞれ略同一磁
気モーメント値であるがその方向は互いに異なってい
る。On the other hand, in the four solenoid type coils 51a to 51d having substantially the same shape and structure, the magnetic moments of the coils adjacent to each other are set so that the values are substantially the same and the directions are different from each other. A connection has been made. That is, the coils 51a and 52b, the coils 51b and 52c, the coils 51c and 52
d, the coil 51d and the coil 52a have substantially the same magnetic moment value, but their directions are different from each other.
【００４９】このような構成の超電導電力貯蔵装置５０
においては、漏洩磁場の原因となる磁気モーメントは相
隣り合うコイルが互いに打ち消し合うために、従来例の
ように別途シールドコイルを設けたり、真空容器の外部
もしくは内部に磁気シールドを設けたりする必要が無
く、その漏洩磁場が大幅に減少する。また、相隣り合う
コイルの磁力線の向きも異なるため、コイル励磁時の誘
導電流による電磁力が低減され、その支持構造物も簡素
化が可能となる。さらに、コイル５１ａ〜５１ｄを構成
する超電導線に生じる応力も低減されることから、その
信頼性が増す。また、略同一の形状・構造のコイルを並
べるだけで構成できるため装置として簡素化された安価
な超電導電力貯蔵装置５０を提供出来る。The superconducting power storage device 50 having the above configuration
In the case of, the magnetic moment that causes the leakage magnetic field requires that a separate shield coil be provided as in the conventional example or a magnetic shield is provided outside or inside the vacuum vessel because the adjacent coils cancel each other out. No, its leakage magnetic field is greatly reduced. In addition, since the directions of the lines of magnetic force of the adjacent coils are different from each other, the electromagnetic force due to the induced current at the time of exciting the coil is reduced, and the supporting structure can be simplified. Furthermore, since the stress generated in the superconducting wires constituting the coils 51a to 51d is also reduced, the reliability is increased. In addition, since the coil can be configured only by arranging coils having substantially the same shape and structure, a simplified and inexpensive superconducting power storage device 50 can be provided.
【００５０】次に図３乃至図４を参照して本発明の第２
の実施の形態を説明する。なお、図３は第２の実施の形
態の縦断面図を、図４は図３のＢ−Ｂ矢視断面図をそれ
ぞれ示している。Next, the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
An embodiment will be described. FIG. 3 is a longitudinal sectional view of the second embodiment, and FIG. 4 is a sectional view taken along line BB of FIG.
【００５１】第２の実施の形態では、第１の実施の形態
におけるソレノイド型のコイルに代わり、その軸方向に
平行に並べた複数の略同一の形状，構造のソレノイド型
のコイルを、その軸方向から見た時に偶数の頂点を持つ
正多角形の各頂点に相当する位置にそれぞれ配置すると
ともに、このソレノイド型コイル５１ａ〜５１ｆにおい
ては、互いに隣り合うコイルの磁気モーメントを、その
値は略同一でその方向は異なるように設置もしくはその
電気的接続がなされている。他の構成は第１の実施の形
態と略同じである。In the second embodiment, instead of the solenoid type coil in the first embodiment, a plurality of solenoid type coils having substantially the same shape and structure arranged in parallel in the axial direction are used. In the solenoid type coils 51a to 51f, the magnetic moments of the coils adjacent to each other are substantially the same as those of the solenoid type coils 51a to 51f. And the electrical connection is made so that the directions are different. Other configurations are substantially the same as those of the first embodiment.
【００５２】このような構成の超電導電力貯蔵装置５０
においては、第１の実施の形態の効果に加えて、電力貯
蔵装置５０の容量を増加させる場合に、その並べ型を偶
数の頂点を有する多角形状にして、超電導コイル５１そ
のものの数を増加させることで対応することが可能とな
り、漏洩磁場も全く増加することがなく、また個々のコ
イル５１を大きくする必要も無い。また各ソレノイド型
コイル５１ａ〜５１ｆの中心位置，すなわち多角形の中
心位置では磁気モーメントが全てのコイル５１ａ〜５１
ｆの間で打ち消し合い零になるので、そこにコイル５１
冷却用の冷凍器等を設置することが可能となり、真空容
器１０内の空間を有効に利用できる。なお、図３乃至図
４では超電導コイル（５１ａ〜５１ｆ）を６個、すなわ
ち６角形の場合を示している。The superconducting power storage device 50 having the above-described configuration.
In addition, in addition to the effects of the first embodiment, when increasing the capacity of the power storage device 50, the arrangement type is changed to a polygonal shape having an even number of vertices to increase the number of superconducting coils 51 themselves. This makes it possible to cope with the situation, there is no need to increase the leakage magnetic field at all, and it is not necessary to increase the size of each coil 51. Further, at the center position of each of the solenoid type coils 51a to 51f, that is, at the center position of the polygon, the magnetic moments are all the coils 51a to 51f.
f and cancel each other to zero, so the coil 51
A cooling refrigerator or the like can be provided, and the space in the vacuum vessel 10 can be used effectively. 3 and 4 show a case where the number of superconducting coils (51a to 51f) is six, that is, a hexagon.
【００５３】次に図５乃至図６を参照して本発明の第３
の実施の形態を説明する。なお、図５は第３の実施の形
態の縦断面図を、図６は図５のＣ−Ｃ矢視断面図をそれ
ぞれ示している。Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
An embodiment will be described. FIG. 5 is a longitudinal sectional view of the third embodiment, and FIG. 6 is a sectional view taken along the line CC of FIG.
【００５４】図において、軸方向に対して平行に並べら
れた略同一の形状，構造からなるソレノイド型の超電導
コイル５１ａ〜５１ｈは、２本一組としてコイル対６１
ａ〜６１ｄを形成している。このコイル対６１ａ〜６１
ｄの上下端面には、上端板５２、下端板５３が配される
とともに、上下端板支持具５４，５５を介して上下コイ
ル固定トラス５６，５７にそれぞれ固定されて、この上
下コイル固定トラス５６，５７によりこれらのコイル対
６１ａ〜６１ｄは一体化されている。他の構成について
は第１の実施の形態と略同一である。In the figure, solenoid-type superconducting coils 51a to 51h having substantially the same shape and structure arranged in parallel to the axial direction are paired as coil pairs 61a to 51h.
a to 61d are formed. These coil pairs 61a to 61
An upper end plate 52 and a lower end plate 53 are disposed on the upper and lower end surfaces of the upper and lower coil fixing trusses 56, 57 via upper and lower end plate supports 54, 55, respectively. , 57, these coil pairs 61a to 61d are integrated. Other configurations are substantially the same as those of the first embodiment.
【００５５】コイル対６１ａを形成するコイル５１ａ，
５１ｂは、略同一の形状，構造からなり、その磁気モー
メントは略同一の値でその向きが互いに逆となるように
設置または電気的接続がされている。他のコイル対６１
ｂ〜６１ｄを形成するコイル５１ｃ，５１ｄ、５１ｅ，
５１ｆおよび５１ｇ，５１ｈも同様である。The coils 51a forming the coil pair 61a,
51b have substantially the same shape and structure, and are installed or electrically connected such that their magnetic moments are substantially the same and their directions are opposite to each other. Other coil pairs 61
b to 61d, the coils 51c, 51d, 51e,
The same applies to 51f and 51g, 51h.
【００５６】このような構成の超電導電力貯蔵装置５０
においては、第１および第２の実施の形態の効果に加え
て、漏洩磁場の原因となる磁気モーメントはコイル対を
形成する１組のコイル間でほぼ打ち消し合うため、たと
えこのコイル対を多数並べても漏洩磁場は大きくならな
い。よって、漏洩磁場の少なく容量の大きな超電導電力
貯蔵装置５０を提供することができる。また、各コイル
対はその設置位置に制約が無いため超電導電力貯蔵装置
５０全体の形状の設計自由度が増し、その装置の設置位
置に合わせた形状にできる。なお、図５乃至図６におい
ては、コイル対６１は４組（６１ａ〜６１ｄ）の場合を
示したが、これに限らずコイル対６１単位の増減であれ
ば何組にしても良い。The superconducting power storage device 50 having the above-described configuration.
In addition to the effects of the first and second embodiments, in addition to the effects of the first and second embodiments, since a magnetic moment causing a leakage magnetic field almost cancels out between a pair of coils forming a coil pair, even if many coil pairs are arranged, Even the leakage magnetic field does not increase. Therefore, the superconducting power storage device 50 having a small leakage magnetic field and a large capacity can be provided. Further, since there is no restriction on the installation position of each coil pair, the degree of freedom in designing the shape of the entire superconducting power storage device 50 is increased, and the shape can be adjusted to the installation position of the device. Although FIGS. 5 and 6 show the case where the number of coil pairs 61 is four (61a to 61d), the present invention is not limited to this.
【００５７】次に図７を参照して本発明の第４の実施の
形態を説明する。図において、内側に配された第１の超
電導コイル７１と外側に配された第２の超電導コイル７
２とは、その中心軸を共通に同軸に配設された２個のソ
レノイド型の超電導コイルからなり、それぞれのコイル
軸方向長さＨ１およびＨ２とその径Ｄ１およびＤ２とはNext, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the figure, a first superconducting coil 71 arranged inside and a second superconducting coil 7 arranged outside are shown.
2 comprises two solenoid type superconducting coils whose central axes are coaxially arranged in common, and their respective coil axial lengths H1 and H2 and their diameters D1 and D2 are
【００５８】[0058]
【数１６】Ｈ１／Ｄ１＝（√３）／２H1 / D1 = (√3) / 2
【００５９】[0059]
【数１７】Ｈ２／Ｄ２＝（√３）／２ の関係を有する。これらの超電導コイル７１，７２の上
下端には、上下端固定具７３，７４が配設され両コイル
７１，７２の位置を固定するとともに両コイルを一体化
している。そして上端固定具７３には、ステー５８の一
端が取り付けられるとともに、その他端は真空容器１０
の内壁に設けられた支持棚５９に固定され、上下端固定
具７３，７４で一体化された超電導コイル７１，７２を
真空容器１０で支持している。## EQU17 ## The relation H2 / D2 = (√3) / 2 is satisfied. At the upper and lower ends of the superconducting coils 71 and 72, upper and lower end fixing members 73 and 74 are provided to fix the positions of the coils 71 and 72 and to integrate the coils. One end of the stay 58 is attached to the upper end fixing member 73, and the other end is attached to the vacuum container 10.
The superconducting coils 71 and 72 fixed to upper and lower end fixing members 73 and 74 are supported by the vacuum vessel 10 on a support shelf 59 provided on the inner wall of the vacuum chamber 10.
【００６０】一体化された超電導コイル７１，７２は、
上下端固定具７３，７４とともに真空容器１０内に設け
られた箱状の熱シールド７内に収納され、断熱支持脚１
１で支持されている。また、この断熱支持脚１１は超電
導電力貯蔵装置５０全体も支持している。The integrated superconducting coils 71, 72
The heat insulating support leg 1 is housed in a box-shaped heat shield 7 provided in the vacuum vessel 10 together with the upper and lower end fixing members 73 and 74.
Supported by 1. The heat-insulating support legs 11 also support the entire superconducting power storage device 50.
【００６１】このような構成の超電導電力貯蔵装置５０
においては、漏洩磁場をあらわす式おける５次の項を零
にできるため、実際の漏洩磁場も大幅に減少する。ま
た、同軸のコイル２本で構成されるため構造が簡単とな
り、信頼性の高い超電導電力貯蔵装置５０を提供でき
る。なお、上記したように超電導コイルをその軸方向長
さＨとその径Ｄとの比がThe superconducting power storage device 50 having such a configuration is described.
In the above, since the fifth-order term in the expression representing the leakage magnetic field can be made zero, the actual leakage magnetic field is also greatly reduced. In addition, the structure is simplified because it is composed of two coaxial coils, and a highly reliable superconducting power storage device 50 can be provided. As described above, the ratio of the length H in the axial direction to the diameter D of the superconducting coil is changed.
【００６２】[0062]
【数１８】Ｈ／Ｄ＝（√３）／２ の関係を有するコイルを製作することにより、漏洩磁場
が大幅に減少するのは、同軸に配置された１対のコイル
に対してのみ有効であるわけではなく、単体のコイルに
適用しても同様の効果を得ることが出来る。By manufacturing a coil having the relationship of H / D = (√3) / 2, the leakage magnetic field is greatly reduced only for a pair of coils arranged coaxially. However, the same effect can be obtained even when applied to a single coil.
【００６３】次に図８乃至図９を参照して本発明の第５
の実施の形態を説明する。なお、図８は第５の実施の形
態の縦断面図を、図９は図８のＤ−Ｄ矢視断面図をそれ
ぞれ示している。Next, a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
An embodiment will be described. FIG. 8 is a longitudinal sectional view of the fifth embodiment, and FIG. 9 is a sectional view taken along the line DD of FIG.
【００６４】図において、複数の超電導コイル８１ａ〜
８１ｄは、その中心軸を、同一の軸心上に一列に配設さ
れている。そして、各コイル８１ａ〜８１ｄは、その外
周に配された固定枠８２ａ〜８２ｄと、各コイル８１ａ
〜８１ｄ間に設けられたスペーサ８３ａ〜８３ｃと、左
右端部に位置するコイル８１ａ，８１ｄのそれぞれの端
面に設けられた左右支持端板８４，８５により一体化さ
れている。この一体化されたコイルは、外部からの熱伝
導をできるだけ少なくさせるために用いるワイヤー８６
で真空容器１０内に設けられた箱状の熱シールド７内に
支持されている。さらに、この熱シールド７も真空容器
１０内にワイヤー８７で支持されている。そして、この
超電導電力貯蔵装置５０全体は外部に配設された断熱支
持脚１１で支持されている。なお、超電導コイル８１ａ
〜８１ｄは略同一形状，同一構造をしており、その磁気
モーメントは値が略同一で、その方向は互いに相隣合う
コイル間で異なる方向を向いている。In the figure, a plurality of superconducting coils 81a-81
81d has its central axes arranged in a line on the same axis. Each of the coils 81a to 81d has a fixed frame 82a to 82d
The spacers 83a to 83c provided between the coils 81a to 81d are integrated with left and right support end plates 84 and 85 provided on the respective end surfaces of the coils 81a and 81d located at the left and right ends. The integrated coil is a wire 86 used to minimize external heat conduction.
Are supported in a box-shaped heat shield 7 provided in the vacuum vessel 10. Further, the heat shield 7 is also supported in the vacuum vessel 10 by a wire 87. The entire superconducting power storage device 50 is supported by heat-insulating supporting legs 11 provided outside. The superconducting coil 81a
81d have substantially the same shape and structure, and their magnetic moments have substantially the same value, and their directions are different in the coils adjacent to each other.
【００６５】このような構成の超電導電力貯蔵装置５０
においては、相隣合うコイル間で磁気モーメントを打ち
消し合うため漏洩磁場が少なくなる。またコイル数を増
減させる場合にも、磁気モーメントの値が略同一でその
方向が互いに異なる方向を向いたコイルの２本を単位と
しているので、コイル数に関係なく漏洩磁場は少ない。
なお、図では超電導コイルが横に４本直列に並んだ場合
を示したが、これに限定されることなく、縦に積み重ね
ても良く、その数も偶数であれば幾つでも良い。The superconducting power storage device 50 having such a configuration is described.
In, the magnetic moment is canceled between adjacent coils, so that the leakage magnetic field is reduced. Also, when the number of coils is increased or decreased, the value of the magnetic moment is substantially the same and the directions of the two coils are different from each other, so that the leakage magnetic field is small regardless of the number of coils.
Although the figure shows a case where four superconducting coils are arranged in series horizontally, the present invention is not limited to this, and they may be stacked vertically, and the number may be any number as long as the number is even.
【００６６】次に図１０乃至図１１を参照して本発明の
第６の実施の形態を説明する。図１０乃至図１１は超電
導電力貯蔵装置５０の断面図を示しており、断面積およ
び断面形状の異なる２種類の超電導コイルが、２本ずつ
対になり上下端板５３，５４（上端板５３は図示せず）
により一体化されていること以外は第３の実施の形態と
略同一である。そして、対になった超電導コイル９１
ａ，９１ｂ、９２ａ，９２ｂはそれぞれ略同一の形状，
構造をしており、略同一の磁気モーメント値でありその
方向が互いに逆向きになるように設置またはその電気的
接続がなされている。Next, a sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 10 and 11 are cross-sectional views of the superconducting power storage device 50. Two types of superconducting coils having different cross-sectional areas and cross-sectional shapes are paired two by two and upper and lower end plates 53 and 54 (the upper end plate 53 is (Not shown)
The third embodiment is substantially the same as the third embodiment except that the first embodiment is integrated. And, the superconducting coil 91 which has become a pair
a, 91b, 92a, 92b have substantially the same shape,
It has a substantially same magnetic moment value and is installed or electrically connected so that the directions are opposite to each other.
【００６７】このような構成の超電導電力貯蔵装置５０
においては、対になった超電導コイル９１、９２間で磁
気モーメントを打ち消し合うため、外部に漏れる漏洩磁
場は少ない。さらにコイルを対に設置すること以外に、
その大きさ，形状には制約がないため、真空容器１０内
の空間を有効に活用できる。また超電導電力貯蔵装置５
０の設置場所に合わせた形状を取ることができ、その応
用範囲が広がる。なお、図では２種類のコイルの例を示
したが、これに限定されることなく、各コイルが対であ
れば、その大きさ，形状の種類は幾つでも良い。The superconducting power storage device 50 having the above-described configuration.
In, since the magnetic moments are canceled out between the pair of superconducting coils 91 and 92, the leakage magnetic field leaking outside is small. In addition to installing coils in pairs,
Since the size and shape are not limited, the space in the vacuum vessel 10 can be effectively used. Also, the superconducting power storage device 5
It can take a shape according to the installation location of 0, and its application range is expanded. Although two types of coils are shown in the drawing, the present invention is not limited to this. Any number of sizes and shapes may be used as long as each coil is a pair.
【００６８】[0068]
【発明の効果】以上説明したように、本発明の超電導電
力貯蔵装置は、複数のソレノイド型の超電導コイルをこ
のコイルの軸方向に平行に並べて、これらの超電導コイ
ルは略同一の磁気モーメント値を有するとともに互いに
相隣る超電導コイルの磁気モーメントの方向を逆向きに
したので、漏洩磁場の原因となる磁気モーメントは相隣
り合うコイルで打ち消し合い、従来のように別途シール
ドコイルを設けたり、真空容器の外部もしくは内部に磁
気シールドを設けたりする必要が無く、漏洩磁場は大幅
に減少する。さらに、相隣り合うコイルの磁力線の向き
も異なるため、コイル励磁時の誘導電流による電磁力が
低減され、その支持構造物も簡素化が可能となる。さら
に、コイルを構成する超電導線に生じる応力も低減され
ることから、その信頼性が増す。加えて、略同一の形状
・構造のコイルを並べるだけで装置を構成できるため、
簡素化された安価な超電導電力貯蔵装置５０を提供する
ことが出来る。As described above, in the superconducting power storage device of the present invention, a plurality of solenoid type superconducting coils are arranged in parallel in the axial direction of these coils, and these superconducting coils have substantially the same magnetic moment value. Since the directions of the magnetic moments of the superconducting coils adjacent to each other are reversed, the magnetic moments causing the leakage magnetic field are canceled by the adjacent coils, and a separate shield coil is provided as in the related art, or a vacuum vessel is provided. There is no need to provide a magnetic shield externally or internally, and the leakage magnetic field is greatly reduced. Further, since the directions of the lines of magnetic force of the adjacent coils are also different, the electromagnetic force due to the induced current at the time of exciting the coil is reduced, and the supporting structure can be simplified. Further, since the stress generated in the superconducting wire constituting the coil is also reduced, its reliability is increased. In addition, the device can be configured simply by arranging coils of approximately the same shape and structure,
It is possible to provide a simplified and inexpensive superconducting power storage device 50.
【００６９】また、本発明の超電導電力貯蔵装置は、１
組の超電導コイルを同軸に配置し、この同軸に配置され
た１組の超電導コイルの内側に配設される第１の超電導
コイルの磁気モーメントと、外側に配設される第２の超
電導コイルの磁気モーメントとを等しくするとともに、
その方向を互いに逆向きにし、さらに、超電導コイルの
軸方向の長さＨと径Ｄの比を、Further, the superconducting power storage device of the present invention comprises:
A set of superconducting coils are arranged coaxially, and a magnetic moment of a first superconducting coil arranged inside the set of coaxially arranged superconducting coils and a magnetic moment of a second superconducting coil arranged outside. While making the magnetic moment equal,
The directions are reversed, and the ratio of the length H to the diameter D of the superconducting coil in the axial direction is
【００７０】[0070]
【数１９】Ｈ／Ｄ＝（√３）／２ としたので漏洩磁場をあらわす式における５次の項が零
になり、その結果、漏洩磁場は大幅に減少する。Since H / D = (√3) / 2, the fifth-order term in the equation representing the stray magnetic field becomes zero, and as a result, the stray magnetic field is greatly reduced.
【図１】本発明の超電導電力貯蔵装置の第１の実施の形
態を示す縦断面図。FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a first embodiment of a superconducting power storage device of the present invention.
【図２】本発明の超電導電力貯蔵装置の第１の実施の形
態を示す図１のＡ−Ａ矢視線に沿う断面図。FIG. 2 is a sectional view taken along the line AA of FIG. 1 showing the first embodiment of the superconducting power storage device of the present invention.
【図３】本発明の超電導電力貯蔵装置の第２の実施の形
態を示す縦断面図。FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing a second embodiment of the superconducting power storage device of the present invention.
【図４】本発明の超電導電力貯蔵装置の第２の実施の形
態を示す図３のＢ−Ｂ矢視線に沿う断面図。FIG. 4 is a cross-sectional view of the superconducting power storage device according to a second embodiment of the present invention, taken along line BB of FIG. 3;
【図５】本発明の超電導電力貯蔵装置の第３の実施の形
態を示す縦断面図。FIG. 5 is a longitudinal sectional view showing a third embodiment of the superconducting power storage device of the present invention.
【図６】本発明の超電導電力貯蔵装置の第３の実施の形
態を示す図５のＣ−Ｃ矢視線に沿う断面図。FIG. 6 is a cross-sectional view of a superconducting power storage device according to a third embodiment of the present invention, taken along line CC of FIG. 5;
【図７】本発明の超電導電力貯蔵装置の第４の実施の形
態を示す縦断面図。FIG. 7 is a longitudinal sectional view showing a fourth embodiment of the superconducting power storage device of the present invention.
【図８】本発明の超電導電力貯蔵装置の第５の実施の形
態を示す縦断面図。FIG. 8 is a longitudinal sectional view showing a fifth embodiment of the superconducting power storage device of the present invention.
【図９】本発明の超電導電力貯蔵装置の第５の実施の形
態を示す図８のＤ−Ｄ矢視線に沿う断面図。FIG. 9 is a sectional view taken along the line DD of FIG. 8 showing a fifth embodiment of the superconducting power storage device of the present invention.
【図１０】本発明の超電導電力貯蔵装置の第６の実施の
形態を示す縦断面図。FIG. 10 is a longitudinal sectional view showing a sixth embodiment of the superconducting power storage device of the present invention.
【図１１】本発明の超電導電力貯蔵装置の第６の実施の
形態の別の例を示す縦断面図。FIG. 11 is a longitudinal sectional view showing another example of the sixth embodiment of the superconducting power storage device of the present invention.
【図１２】従来の超電導電力貯蔵装置の構成を示す縦断
面図。FIG. 12 is a longitudinal sectional view showing a configuration of a conventional superconducting power storage device.
【図１３】従来の超電導電力貯蔵装置の構成を示す図１
２のＸ−Ｘ矢視線に沿う断面図。FIG. 13 shows a configuration of a conventional superconducting power storage device.
Sectional drawing which follows the XX arrow line of 2.
【図１４】従来の別の超電導電力貯蔵装置の構成を示す
縦断面図。FIG. 14 is a longitudinal sectional view showing the configuration of another conventional superconducting power storage device.
【図１５】従来の別の超電導電力貯蔵装置の構成を示す
図１３のＹ−Ｙ矢視線に沿う断面図。FIG. 15 is a cross-sectional view showing the configuration of another conventional superconducting power storage device taken along the line YY of FIG. 13;
【図１６】同軸に配置されたコイルにおける漏洩磁場の
式を説明する図。FIG. 16 is a diagram for explaining an equation of a leakage magnetic field in a coil arranged coaxially.
７ 断熱シールド １０ 真空容器 １１ 断熱支持脚 １２ 真空容器フランジ ５０ 超電導電力貯蔵装置 ５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄ，５１ｅ，５１ｆ，５
１ｇ，５１ｈ 超電導コイル ５２ 上端板 ５３ 下端板 ５４ 上端板支持具 ５５ 下端板支持具 ５６ 上コイル固定トラス ５７ 下コイル固定トラス ５８ ステー ５９ 支持棚 ６１ａ，６１ｂ，６１ｃ，６１ｄ コイル対 ７１ 内側超電導コイル（第１の超電導コイル） ７２ 外側超電導コイル（第２の超電導コイル） ７３ 上端固定具 ７４ 下端固定具 ８１ａ，８１ｂ，８１ｃ，８１ｄ 超電導コイル ８２ａ，８２ｂ，８２ｃ，８２ｄ 固定枠 ８３ａ，８３ｂ，８３ｃ スペーサ ８４ 左支持端板 ８５ 右支持端板 ８６，８７ 支持ワイヤー ９１ａ，９１ｂ 超電導コイル ９２ａ，９２ｂ 超電導コイル7 Insulation shield 10 Vacuum container 11 Insulation support leg 12 Vacuum container flange 50 Superconducting power storage device 51a, 51b, 51c, 51d, 51e, 51f, 5
1g, 51h Superconducting coil 52 Upper plate 53 Lower plate 54 Upper plate support 55 Lower plate support 56 Upper coil fixing truss 57 Lower coil fixing truss 58 Stay 59 Support shelf 61a, 61b, 61c, 61d Coil pair 71 Inner superconducting coil ( (First superconducting coil) 72 Outer superconducting coil (second superconducting coil) 73 Upper end fixing member 74 Lower end fixing member 81a, 81b, 81c, 81d Superconducting coil 82a, 82b, 82c, 82d Fixed frame 83a, 83b, 83c Spacer 84 Left support end plate 85 Right support end plate 86, 87 Support wire 91a, 91b Superconducting coil 92a, 92b Superconducting coil
Claims (12)
コイルの軸方向に平行に並べて真空容器内に収納してな
る超電導電力貯蔵装置において、前記超電導コイルは略
同一の磁気モーメント値を有するとともに相隣る前記超
電導コイルの磁気モーメントの方向は互いに逆向きであ
ることを特徴とする超電導電力貯蔵装置。1. A superconducting power storage device comprising a plurality of solenoid type superconducting coils arranged in a vacuum vessel arranged in parallel with the axial direction of said coils, wherein said superconducting coils have substantially the same magnetic moment value and The direction of the magnetic moments of the adjacent superconducting coils is opposite to each other.
なることを特徴とする請求項１記載の超電導電力貯蔵装
置。2. The superconducting power storage device according to claim 1, wherein said superconducting coil comprises four or more even coils.
角形の各頂点に相当する位置に配置することを特徴とす
る請求項１記載の超電導電力貯蔵装置。3. The superconducting power storage device according to claim 1, wherein said superconducting coils are arranged at positions corresponding to respective vertices of a regular polygon having an even number of vertices.
に平行に並べて真空容器に収納してなる超電導電力貯蔵
装置において、前記超電導コイルは略同一の磁気モーメ
ント値を有しかつその方向が互いに逆向きである２本の
超電導コイルを一体化して１組のコイル対とし、このコ
イル対を偶数組配置したものであることを特徴とする超
電導電力貯蔵装置。4. A superconducting power storage device in which a plurality of superconducting coils are arranged in parallel in the axial direction of the coils and housed in a vacuum vessel, the superconducting coils have substantially the same magnetic moment value and the directions thereof are mutually different. A superconducting power storage device characterized in that two superconducting coils in opposite directions are integrated into one set of coil pairs, and an even number of such coil pairs are arranged.
なる超電導電力貯蔵装置において、前記コイルは同軸に
配置された２本１組の超電導コイルであることを特徴と
する超電導電力貯蔵装置。5. A superconducting power storage device comprising a plurality of superconducting coils housed in a vacuum vessel, wherein said coils are a pair of superconducting coils arranged coaxially.
の内側に配設される第１の超電導コイルの磁気モーメン
ト値と外側に配設される第２の超電導コイルの磁気モー
メント値とを略等しくするとともにその方向を互いに逆
向きにしたことを特徴とする請求項５記載の超電導電力
貯蔵装置。6. A magnetic moment value of a first superconducting coil disposed inside a pair of coaxially disposed superconducting coils and a magnetic moment value of a second superconducting coil disposed outside. 6. The superconducting power storage device according to claim 5, wherein the superconducting power storage devices are substantially equal and their directions are opposite to each other.
同一の軸心上に一列に配設して真空容器に収納した超電
導電力貯蔵装置において、互いに隣り合う前記超電導コ
イルの磁気モーメント値が略同一で異なる方向であるこ
とを特徴とする超電導電力貯蔵装置。7. In a superconducting power storage device in which the central axes of a plurality of superconducting coils are arranged in a line on the same axis and housed in a vacuum vessel, the magnetic moment values of adjacent superconducting coils are substantially equal. A superconducting power storage device having the same and different directions.
とする請求項７記載の超電導電力貯蔵装置。8. The superconducting power storage device according to claim 7, wherein the number of said superconducting coils is even.
コイルの軸方向に平行に並べて真空容器内に収納してな
る超電導電力貯蔵装置において、前記超電導コイルは断
面積が等しく磁気モーメント値が略同一でその方向が互
いに異なるコイルを２本１組としたコイル対と、このコ
イル対とは異なる断面積を有し磁気モーメント値が略同
一でその方向が互いに異なるコイルを２本１組としたコ
イル対とを組合せたことを特徴とする超電導電力貯蔵装
置。9. A superconducting power storage device in which a plurality of solenoid type superconducting coils are arranged in parallel in the axial direction of the coils and housed in a vacuum vessel, wherein the superconducting coils have the same sectional area and substantially the same magnetic moment value. And a coil pair in which two coils having different directions are different from each other, and a coil having a different cross-sectional area from the coil pair, substantially the same magnetic moment value, and different directions from each other. A superconducting power storage device characterized by combining a pair.
徴とする請求項９記載の超電導電力貯蔵装置。10. The superconducting power storage device according to claim 9, wherein the number of said coil pairs is an even number.
レーストラック，矩形もしくはその組合せのいずれか１
つの形状をしていることを特徴とする請求項９乃至１０
記載の超電導電力貯蔵装置。11. A cross section of said superconducting coil is circular, elliptical,
Race track, rectangle or any combination of them
11. The shape of one of claims 9 to 10, wherein
The superconducting power storage device as described in the above.
さＨとは 【数１】Ｈ／Ｄ＝（√３）／２ の関係を有することを特徴とする請求項１乃至１１のい
ずれか１項に記載の超電導電力貯蔵装置。12. The superconducting coil according to claim 1, wherein a diameter D and an axial length H of each superconducting coil have a relationship of H / D = (√3) / 2. The superconducting power storage device according to claim 1.
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|---|---|---|---|
| JP14494498A JP3741864B2 (en) | 1998-05-27 | 1998-05-27 | Superconducting power storage device |
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| JPH11341709A true JPH11341709A (en) | 1999-12-10 |
| JP3741864B2 JP3741864B2 (en) | 2006-02-01 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007274754A (en) * | 2006-03-30 | 2007-10-18 | Toshiba Corp | Superconducting current limiter |
| JP2009170619A (en) * | 2008-01-16 | 2009-07-30 | Toshiba Corp | Superconducting coil device |
| JP2010135702A (en) * | 2008-12-08 | 2010-06-17 | Toshiba Corp | Superconducting coil and superconducting coil device |
| JP2013123073A (en) * | 2013-01-28 | 2013-06-20 | Toshiba Corp | Superconducting coils and superconducting coil device |
| JP2015046558A (en) * | 2013-08-29 | 2015-03-12 | 住友電気工業株式会社 | Superconducting apparatus |
| JP2016086055A (en) * | 2014-10-24 | 2016-05-19 | 住友電気工業株式会社 | Superconducting apparatus |
-
1998
- 1998-05-27 JP JP14494498A patent/JP3741864B2/en not_active Expired - Fee Related
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