JPS5828335Y2 - 超電導マグネット - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は二つ以上のソレノイドコイルからなり且つ該コ
イル間にフランジを介在せしめた超電導マグネットの改
良に関するものである。

従来二つ以上のソレノイドコイルを有する超電導マグネ
ットは、次の如き必要性からなるものである。

（１）ソレノイドコイルは本来軸方向（磁界方向）には
空間を有することが可能である。

しかしこの空間を垂直の方向から何らかの物体、光、粒
子線等を導入したい場合、ソレノイドコイルは分割して
構成することにより可能となる。

（２）一つのコイルで磁界均質性の高いマグネットを製
作する場合には、極めてコイルの長いものとなり、所望
の発生磁界を得るのに不経済な多量の線材を必要とし且
つ無駄な空間を浪費する。

このような場合比較的長さの短い２個のコイルを適当な
間隔で配置することにより均質性の高いマグネットを製
作することが出来る。

特に高均質性の点で優れたコイル形状としてヘルムホル
ツコイル配置やノツチ付コイル配置がある。

（３）コイル軸の長手方向に沿って磁界分布を変化させ
たい場合、コイル形状を分割状とし、時には各コイルの
形状や電流密度を変えることがある。

特にこの目的において二つの同一形状のコイルを適当な
間隔で配置し、互いに逆方向の磁界を発生させるように
したカスプ構成のコイルがある。

而して従来２個以上のコイルからなる超電導マグネット
を得るには、第１図に示す如くドーナツ状の二つの空間
２，２′を有するボビン１を用意し、この一方の空間２
に矢印の方向に超電導コイル３を巻線して形成し、次い
で空間２′に同様超電導コイル３′を巻線して形成し、
両コイル３，３′をボビンの外部で接続４して一つのコ
イルの如く構成しているものである。

然しなからか・る超電導マグネットコイルは次の如き欠
点を有するものである。

（１）コイルが別々に形成されであるため、両方のコイ
ルによる磁界が一致せず磁界分布が非対称で不均質とな
るその原因は両方のコイル３，３′の形状の相違による
ものでありボビンの工作精度が十分であれば線径や巻線
の張力のバラツキによるものと考えられる。

（２）コイル３，３′の接続が１個所増加する毎に永久
電流回路を形成する場合に減衰量が大きくなる。

即ち１個のコイルで永久電流回路を形成する場合には閉
回路を構成するためにコイル両端を少なくとも１個所の
接続部を必要とする。

従って２個のコイルによる場合には少くとも２つの接続
部を必要とする。

この時の永久電流減衰の定時数は夫々Ｌ／Ｒ，Ｌ／２Ｒ
となり、後者の方が減衰が速い。

（ただしＬはコイルのインダクタンス、Ｒは１つの接続
の電気抵抗である。

）このように二つのコイルによる非対称性はボビンの工
作精度によるものではなく、線径や巻線張力のバラツキ
によるものと考えられる。

線径のバラツキはダイス線引加工によるものと、絶縁、
塗料、被膜によるものとから生ずるものであるが、これ
らは高均質または高対称性のマグネットには致命的な欠
点とされている。

しかしこれらのバラツキは短尺のものでは発生せず長尺
に互って緩やかな変化を示している。

本発明はか・る欠点を改善せんとして鋭意研究を行った
結果、二つのコイルを同時に巻線しうる超電導マグネッ
トを見出したものである。

即ち本考案は少くとも二つ以上のソレノイドコイルから
なり該コイル間にフランジを介在せしめた超電導マグネ
ットにおいて、該フランジの所望位置にコイル間の渡り
線用切込み溝を、軸方向に沿ってフランジ胴又はフラン
ジ胴の近傍に達するまで設け、畝溝を介して超電導線が
渡り、前記２つ以上のコイルを交互に巻回してコイルを
形成するようにしたものである。

本考案を図面により詳細に説明する。

第２図及び第３図に示す如く予め巻線と接触する部分を
アルマイト処理を施して絶縁したボビン１のほぼ中央部
に軸方向に沿って中間フランジ５を取付けて空間部２，
２′を設は且つ該フランジ５の所望位置に該空間部に巻
付けるコイル間３，３′の渡り線用切り込み溝６を軸方
向に沿ってフランジ胴又は胴近傍に達するまで設けたも
のである。

而して該ボビンの寸法を示すと最内径３Ｑ ｍｍ刷胴外
径Ｑｍｍ、最外径１１５ｍｍ、両端フランジの厚さ５ｍ
ｍ、中間フランジの厚さｇｍｍ、各空間部のコイル巻線
巾３１ｍｍである。

このボビンに９．３７ｍｍφのホルマール被覆銅安定化
Ｎｂ−Ｔｉ超電導線を巻線した。

か・る構造からなるボビン１の左端フランジに設けた孔
部７から上記超電導線を左空間部２内に引入れ、右方向
に走行せしめた後、該切込み溝６を通して右空間部２′
内に導入し右端のフランジまでに達した後、その上に厚
さ５５μｍのマイラー／アルミ／マイラーからなる複合
箔８を被せ、更に第２層の超電導線を上記と逆方向に行
うことを繰返して６８層巻きつけることにより一本の超
電導線で、２個１体の超電導マグネットを得たものであ
る。

なお、コイルの外径は約９５ｍｍ、全ターン数は１１１
５２であった。

又超電導線を一方の空間部内において一層毎に切込み溝
を介して他方の空間部に導入する必要はなく、一方の空
間部において超電導線を３層又は５層設けた後、他の空
間部に導入し、該空間部において同等層を設けることを
繰返してコイルを形成してもよい。

なお図面は２個のコイルからなるものであるが、中間フ
ランジを複数個設けることにより３個以上のコイルに適
用してもよい。

而して本考案による超電導マグネットと第１図に示す如
き従来の超電導マグネットについて夫々磁界分布を測定
した結果は第４図に示す通りである。

なおこの場合コイル電流約３７Ａ、中心発生磁界約５０
ＫＧである。

第４図から明らかの如く本考案マグネットは磁界の左右
対称性並に磁界均質性が高く、設計理論値の分布に近い
ことを確認した。

また磁界の減衰を比較すると下記の如く本考案マグネッ
トが優れていることを示した。

従来マグネットの減衰時定数７×１０８ＳｅＣ本考案マ
グネットの減衰時定数１．３ Ｘ １０９ｓｅｃ以上詳
述した如く本考案超電導マグネットによれば、磁界を対
称性並に均質性を高めると共に超電導線の線径や巻線張
力のバラツキを平均化して設計に近いマグネットを得る
ことが出来る。

また複数個のコイルを最少数の線材で巻きつけることが
出来得るため永久電流における磁界の減衰を著しく少く
することが出来得る等顕著な効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の超電導マグネットの断面図、第２図は本
考案超電導マグネットの断面図、第３図はＩＩＩ−ＩＩ
Ｉ’による断面図、第４図は磁界強度と中心軸上による
距離との関係を曲線で示す図面である。 １・・・・・・ボビン、２，２′・・・・・・空間部、
３，３′・・・・・・コイル、４・・・・・・接続部、
５・・・・・・中間フランジ、６・・・・・・中間フラ
ンジの切込み溝、７・・・・・・超電導線挿入孔、８・
・・・・・複合箔。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 少くとも２つ以上のソレノイドコイルからなり該コイル
   間にフランジを介在せしめた超電導マグネットにおいて
   、該フランジの所定位置にコイル間の渡り線用切り込み
   溝を、軸方向に沿ってフランジ胴又は胴近傍に達するま
   で設け、畝溝を介して超電導線が渡り前記２つ以上のコ
   イルを交互に巻回して形成したことを特徴とする超電導
   マグネット。