JPS61271804A - 超電導電磁石 - Google Patents
超電導電磁石Info
- Publication number
- JPS61271804A JPS61271804A JP11208085A JP11208085A JPS61271804A JP S61271804 A JPS61271804 A JP S61271804A JP 11208085 A JP11208085 A JP 11208085A JP 11208085 A JP11208085 A JP 11208085A JP S61271804 A JPS61271804 A JP S61271804A
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- JP
- Japan
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- coil
- cooling
- thermal conductive
- conductive member
- superconductive
- 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
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F6/00—Superconducting magnets; Superconducting coils
- H01F6/06—Coils, e.g. winding, insulating, terminating or casing arrangements therefor
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Particle Accelerators (AREA)
- Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は間接冷却方式の超電導電磁石に関する。
超電導導体を巻回してコイルを形成したものを電磁石と
して動作させる場合、その冷却方式としてコイル全体を
液体ヘリウムに浸漬せず、コイルに近接して配管された
冷却管中に液体ヘリウムを流し、冷却管と超電導導体（
以下導体とする）間の熱伝達により、導体を間接的に冷
却する手段が知られている。
して動作させる場合、その冷却方式としてコイル全体を
液体ヘリウムに浸漬せず、コイルに近接して配管された
冷却管中に液体ヘリウムを流し、冷却管と超電導導体（
以下導体とする）間の熱伝達により、導体を間接的に冷
却する手段が知られている。
第２図に示す構成は間接冷却方式の超電導電磁石の一従
来例である。この例では精度の高い磁場分布を必要とさ
れるため、コイルは寸法精度の高い巻枠ω上にホルマー
ル絶縁被膜（図示せず）を有する導体■を巻回しである
。また導体■は相互に熱伝達を最大とするために密接に
巻かれ、さらにコイル外周には鋼等の熱伝導材製の均熱
板■がほぼ全面に巻かれると共に、巻枠■、導体■、均
熱板■は全て一体にエポキシ樹脂により真空加圧含浸処
理を施しである。均熱板■の一部には冷却管■が接合さ
れ、冷却管■の中には液体ヘリウム（４）が流され、熱
伝達によりコイル全体を冷却する。
来例である。この例では精度の高い磁場分布を必要とさ
れるため、コイルは寸法精度の高い巻枠ω上にホルマー
ル絶縁被膜（図示せず）を有する導体■を巻回しである
。また導体■は相互に熱伝達を最大とするために密接に
巻かれ、さらにコイル外周には鋼等の熱伝導材製の均熱
板■がほぼ全面に巻かれると共に、巻枠■、導体■、均
熱板■は全て一体にエポキシ樹脂により真空加圧含浸処
理を施しである。均熱板■の一部には冷却管■が接合さ
れ、冷却管■の中には液体ヘリウム（４）が流され、熱
伝達によりコイル全体を冷却する。
巻枠■と導体■の間、導体■と均熱板■との間にあるガ
ラスクロス０は、いずれも樹脂含浸を行なう際に含浸樹
脂の流路を確保するためのものである。
ラスクロス０は、いずれも樹脂含浸を行なう際に含浸樹
脂の流路を確保するためのものである。
このような構成の超伝導電磁石の場合、コイル予冷の際
、あるいは、コイル内に運転中発生する微少な損失によ
る熱は第２図の矢印のように伝わってコイルが冷却され
ると考えられる。しかしながら、超電導電磁石の発生す
べき磁場が大きく、コイルのアンペアターン数を大にす
るに従って、コイルの厚さ寸法が大になり、均熱板■に
近接した部分の導体と、巻枠側（内径側）の導体との間
に温度勾配が出来易くなり、コイルの超電導状態を維持
することが不安定となる。またコイルと巻枠との間は、
樹脂含浸により一体的に固着すると考えられるが、冷却
を行なった時の熱収縮量は、巻枠と導体部分に差が生じ
、例えば巻枠をアルミニウム材とした場合は約３０％の
差が導体との間に生じる。従って、導体と巻枠との間に
剥がれを生じて、空隙を発生する可能性は否定できない
、このような場合、巻枠の冷却特性は非常に悪くなり、
従って、巻枠に近接した部分の導体を所定の温度に保つ
ことが困難となる場合もある。
、あるいは、コイル内に運転中発生する微少な損失によ
る熱は第２図の矢印のように伝わってコイルが冷却され
ると考えられる。しかしながら、超電導電磁石の発生す
べき磁場が大きく、コイルのアンペアターン数を大にす
るに従って、コイルの厚さ寸法が大になり、均熱板■に
近接した部分の導体と、巻枠側（内径側）の導体との間
に温度勾配が出来易くなり、コイルの超電導状態を維持
することが不安定となる。またコイルと巻枠との間は、
樹脂含浸により一体的に固着すると考えられるが、冷却
を行なった時の熱収縮量は、巻枠と導体部分に差が生じ
、例えば巻枠をアルミニウム材とした場合は約３０％の
差が導体との間に生じる。従って、導体と巻枠との間に
剥がれを生じて、空隙を発生する可能性は否定できない
、このような場合、巻枠の冷却特性は非常に悪くなり、
従って、巻枠に近接した部分の導体を所定の温度に保つ
ことが困難となる場合もある。
又、アルミニウム材の巻枠では、励磁および減磁の際に
生じるうず電流損失によって温度上昇が起り、超電導特
性を劣化させる。この対策として熱収縮量が導体に近い
上に、うず電流損失のないガラス繊維強化プラスチック
（以下ＧＦＲＰとする）巻枠とすることが考えられるが
、ＧＦＲＰでは熱伝導率が非常に小さいため、冷却特性
が悪化する欠点があった。
生じるうず電流損失によって温度上昇が起り、超電導特
性を劣化させる。この対策として熱収縮量が導体に近い
上に、うず電流損失のないガラス繊維強化プラスチック
（以下ＧＦＲＰとする）巻枠とすることが考えられるが
、ＧＦＲＰでは熱伝導率が非常に小さいため、冷却特性
が悪化する欠点があった。
このように、従来の間接冷却に見られた構成例では、上
記の欠点により、コイルが十分な超電導特性を確保でき
ず、安定に運転できる超電導電磁石とならない場合があ
った。
記の欠点により、コイルが十分な超電導特性を確保でき
ず、安定に運転できる超電導電磁石とならない場合があ
った。
本発明はコイルの冷却を良好にして、安定した運転ので
きる超電導電磁石を得ることを目的とする。
きる超電導電磁石を得ることを目的とする。
本発明においては、絶縁被膜を有する超電導導体を熱伝
導部材を介して巻枠上に巻回したコイルと、このコイル
端面に配設し、前記熱伝導部材に接合した熱伝導材製の
支え板と、この支え板に密接した液体ヘリウム循環用の
冷却管とを具備し、熱伝導部材を介してコイル内径側か
らの冷却を容易にするものである。
導部材を介して巻枠上に巻回したコイルと、このコイル
端面に配設し、前記熱伝導部材に接合した熱伝導材製の
支え板と、この支え板に密接した液体ヘリウム循環用の
冷却管とを具備し、熱伝導部材を介してコイル内径側か
らの冷却を容易にするものである。
実施例１
以下１本発明の第１の実施例について、第１図を参照し
て説明する。
て説明する。
巻枠■は円筒状に、金属あるいはＧＦＲＰ等の材料で成
形され、さらに機械加工により、所定の寸法精度に仕上
げられる。この巻枠■の外周には熱伝導部材■として銅
網のような熱伝導材製の金網（７ａ）を巻回し、コイル
端部に設けられる支え板（へ）を取付ける。支え板（８
）は銅などの熱伝導率の高い材料が望ましく、前記金網
（７ａ）とはろう付によって接合される。尚、支え板■
には冷却管■が接合されており、冷却管■の中には液体
ヘリウム（イ）を流し得るようにする。前記金網（７ａ
）の上には、厚さ０．１〜０．２ｍ＋＋位の薄くて強度
の高いガラステープ巻回層■を設け、金網（７ａ）を巻
枠■に密着させる。
形され、さらに機械加工により、所定の寸法精度に仕上
げられる。この巻枠■の外周には熱伝導部材■として銅
網のような熱伝導材製の金網（７ａ）を巻回し、コイル
端部に設けられる支え板（へ）を取付ける。支え板（８
）は銅などの熱伝導率の高い材料が望ましく、前記金網
（７ａ）とはろう付によって接合される。尚、支え板■
には冷却管■が接合されており、冷却管■の中には液体
ヘリウム（イ）を流し得るようにする。前記金網（７ａ
）の上には、厚さ０．１〜０．２ｍ＋＋位の薄くて強度
の高いガラステープ巻回層■を設け、金網（７ａ）を巻
枠■に密着させる。
支え板■のコイル側にはノーメックス（商品名）のよう
な絶縁シート（１０）を添着し、ガラステープ巻回層０
の上に導体■を巻回して、所要のターン数と寸法のコイ
ルが形成された後、このコイルの外周側にガラスクロス
０を１枚数いて、その上に厚さ１〜２＋ｍ＋位の銅板の
ような熱伝導材から成る均熱板■を設け、その端部を支
え板（ハ）にろう付により接合する０以上の構成にした
コイル装置全体にエポキシ樹脂真空加圧含浸を行ない、
その後。
な絶縁シート（１０）を添着し、ガラステープ巻回層０
の上に導体■を巻回して、所要のターン数と寸法のコイ
ルが形成された後、このコイルの外周側にガラスクロス
０を１枚数いて、その上に厚さ１〜２＋ｍ＋位の銅板の
ような熱伝導材から成る均熱板■を設け、その端部を支
え板（ハ）にろう付により接合する０以上の構成にした
コイル装置全体にエポキシ樹脂真空加圧含浸を行ない、
その後。
加熱硬化させて超電導電磁石を形成する。
次に作用について説明する。
前記のような構成とすれば、コイルに対し、予冷を行な
う際の冷却、また電磁石の運転中にコイルの導体に発生
する交流的損失、あるいは摩擦熱等の発生熱の冷却は第
１図の矢印の如く、コイルの内周側および外周側からの
両方から行なわれることとなり、コイル内部の温度勾配
がつきにくくなる。
う際の冷却、また電磁石の運転中にコイルの導体に発生
する交流的損失、あるいは摩擦熱等の発生熱の冷却は第
１図の矢印の如く、コイルの内周側および外周側からの
両方から行なわれることとなり、コイル内部の温度勾配
がつきにくくなる。
従ってコイルの予冷を行なう際の冷却が良好となり、冷
却に必要な時間と液体ヘリウムの使用量を減少すること
ができる。また運転中においても。
却に必要な時間と液体ヘリウムの使用量を減少すること
ができる。また運転中においても。
コイルが周囲から受ける輻射熱およびコイル内部に発生
する熱に対しても、液体ヘリウムの使用量が減少すると
共に、コイル内に温度の高い部分がないので、超電導特
性が良好で、運転の安定性が高くなる。
する熱に対しても、液体ヘリウムの使用量が減少すると
共に、コイル内に温度の高い部分がないので、超電導特
性が良好で、運転の安定性が高くなる。
実施例２
以上説明した第１の実施例では、コイル外周側に均熱板
■を設けていたが、第３図に示す第２の実施例の如く、
熱負荷の小さい、例えばコイルのアンペアターン数が小
さい場合などには、均熱板■を省略し、金網（７ａ）か
らの熱伝達、すなわち、コイル内周側からの冷却のみで
十分となる場合に用いられる。
■を設けていたが、第３図に示す第２の実施例の如く、
熱負荷の小さい、例えばコイルのアンペアターン数が小
さい場合などには、均熱板■を省略し、金網（７ａ）か
らの熱伝達、すなわち、コイル内周側からの冷却のみで
十分となる場合に用いられる。
実施例３
第４図に示す第３の実施例は、第１の実施例の巻枠■を
ＧＦＲＰとし、金網（７ａ）を銅板（７ｂ）に変え。
ＧＦＲＰとし、金網（７ａ）を銅板（７ｂ）に変え。
銅板（７ｂ）に接着剤を塗布して巻枠■に巻付け、加熱
硬化して両者を一体化し、機械加工により所定の寸法精
度に仕上げる。支え板（ハ）と銅板（７ａ）との接合は
ろう付の外、接着又は機械的接触等でもよい、そして銅
板（７ｂ）の外周にはガラステープ巻回層■の代りにガ
ラスシート（０を巻回する。他は実施例１の通りである
。
硬化して両者を一体化し、機械加工により所定の寸法精
度に仕上げる。支え板（ハ）と銅板（７ａ）との接合は
ろう付の外、接着又は機械的接触等でもよい、そして銅
板（７ｂ）の外周にはガラステープ巻回層■の代りにガ
ラスシート（０を巻回する。他は実施例１の通りである
。
このようにすれば、巻枠■と銅板（７ｂ）が剥離する恐
れがなくなる外、実施例１と同様の作用効果が得られる
。
れがなくなる外、実施例１と同様の作用効果が得られる
。
実施例４
第５図に示す第４の実施例は実施例３の均熱板■を除去
したものである。
したものである。
これは内周側からの冷却のみで十分となる場合に用いら
れる外、実施例３と同様の作用効果が得られる。
れる外、実施例３と同様の作用効果が得られる。
以上説明したように、本発明によれば１間接冷却力式の
超電導電磁石において、コイルの冷却が良好に行なわれ
、安定した運転が確保され、使用冷媒であるところの液
体ヘリウムの量の少ない超電導電磁石を得ることができ
る。
超電導電磁石において、コイルの冷却が良好に行なわれ
、安定した運転が確保され、使用冷媒であるところの液
体ヘリウムの量の少ない超電導電磁石を得ることができ
る。
第１図は本発明の超電導電磁石の第１の実施例の要部を
示す縦断面図、第２図は従来例を示す要部縦断面図、第
３図ないし第５図はそれぞれ異なる他の実施例を示す要
部縦断面図である。
示す縦断面図、第２図は従来例を示す要部縦断面図、第
３図ないし第５図はそれぞれ異なる他の実施例を示す要
部縦断面図である。
Claims (4)
- （１）絶縁被膜を有する超電導導体を熱伝導部材を介し
て巻枠上に巻回したコイルと、このコイル端面に配設し
前記熱伝導部材に接合した熱伝導材製の支え板と、この
支え板に密接した液体ヘリウム循環用の冷却管とを具備
したことを特徴とする超電導電磁石。 - （２）コイル外周に当接し、端部を支え板にろう付した
熱伝導材製の均熱板を具備したことを特徴とする特許請
求の範囲第１項記載の超電導電磁石。 - （３）巻枠外周の熱伝導部材は金網としたことを特徴と
する特許請求の範囲第１項又は第２項記載の超電導電磁
石。 - （４）巻枠はガラス繊維強化プラスチックとし、熱伝導
部材は銅板とし、これを一体化したことを特徴とする特
許請求の範囲第１項又は第２項記載の超電導電磁石。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11208085A JPS61271804A (ja) | 1985-05-27 | 1985-05-27 | 超電導電磁石 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11208085A JPS61271804A (ja) | 1985-05-27 | 1985-05-27 | 超電導電磁石 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61271804A true JPS61271804A (ja) | 1986-12-02 |
Family
ID=14577577
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11208085A Pending JPS61271804A (ja) | 1985-05-27 | 1985-05-27 | 超電導電磁石 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61271804A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5325080A (en) * | 1990-11-21 | 1994-06-28 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Superconducting coil apparatus and method of manufacturing the same |
| US5404122A (en) * | 1989-03-08 | 1995-04-04 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Superconducting coil apparatus with a quenching prevention means |
| GB2432259A (en) * | 2005-11-14 | 2007-05-16 | Siemens Magnet Technology Ltd | A resin-impregnated supeconducting magnet coil and its method of manufacture which comprisies a cooling layer and a filler layer. |
| GB2432725A (en) * | 2005-11-28 | 2007-05-30 | Gen Electric | A cooling system with a discrete thermally conductive path between a superconductive coil and a cryogenic circuit |
| US7626477B2 (en) | 2005-11-28 | 2009-12-01 | General Electric Company | Cold mass cryogenic cooling circuit inlet path avoidance of direct conductive thermal engagement with substantially conductive coupler for superconducting magnet |
| JP2016032039A (ja) * | 2014-07-29 | 2016-03-07 | 株式会社神戸製鋼所 | 超電導マグネット、超電導マグネット装置、超電導マグネットの製造方法、および、超電導マグネット装置の製造方法 |
-
1985
- 1985-05-27 JP JP11208085A patent/JPS61271804A/ja active Pending
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5404122A (en) * | 1989-03-08 | 1995-04-04 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Superconducting coil apparatus with a quenching prevention means |
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| US7616083B2 (en) | 2005-11-14 | 2009-11-10 | Siemens Magnet Technology Ltd. | Resin-impregnated superconducting magnet coil comprising a cooling layer |
| GB2432725A (en) * | 2005-11-28 | 2007-05-30 | Gen Electric | A cooling system with a discrete thermally conductive path between a superconductive coil and a cryogenic circuit |
| JP2007150318A (ja) * | 2005-11-28 | 2007-06-14 | General Electric Co <Ge> | 超伝導マグネット及び冷媒冷却回路向けの離散的経路及び実質的に伝導性のカプラを伴うコールドマス |
| US7319329B2 (en) | 2005-11-28 | 2008-01-15 | General Electric Company | Cold mass with discrete path substantially conductive coupler for superconducting magnet and cryogenic cooling circuit |
| GB2432725B (en) * | 2005-11-28 | 2009-10-21 | Gen Electric | Cold mass with discrete path substantially conductive coupler for superconducting magnet and cryogenic cooling circuit |
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| JP2016032039A (ja) * | 2014-07-29 | 2016-03-07 | 株式会社神戸製鋼所 | 超電導マグネット、超電導マグネット装置、超電導マグネットの製造方法、および、超電導マグネット装置の製造方法 |
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