JPS6136690B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は超電導マグネツトコイルに関する。

超電導マグネツトコイルは複数本の超電導素線
を銅などの安定化導体に埋設した超電導導体を巻
回したものであつて、液体ヘリウム容器内に収納
し液体ヘリウム中に浸漬して極低温に冷却すると
超電導状態となり超電導素線の電気抵抗は零にな
つて大電流を流すことができ、強磁界を得ること
ができる。第１図は超電導導体１であつて複数本
の超電導素線２を銅などの安定化導体３の凹部に
収納しはんだ４で埋設したものである。第２図は
超電導導体１を巻回した双成円板コイルであつ
て、５は外周部のコイル口出、６は内周部のわた
り、７，８は円板コイルである。第３図は双成円
板コイル７，８を多数個積層した超電導マグネツ
トコイルであつて、破線は図示してない液体ヘリ
ウム容器に浸漬して発生する磁場分布の一例を示
すもので内周側に最大磁場があり、外周側はほぼ
零になつている。

第４図は超電導素線の超電導状態図であつて、
横軸は磁界、縦軸は電流密度、９は超電導状態の
特性曲線を示し、超電導素線は低磁界では大電流
密度でも超電導現象を示し、逆に高磁界では低電
流密度でも超電導現象が破れる。従つて第３図の
超電導マグネツトコイルは超電導素線２は非常に
高価なのでコイルの外周側ほど超電導導体１中の
超電導素線を減らしている。第５図は従来のコイ
ルに巻回前の超電導素線２の本数が異なる超電導
導体１を接続した状態を示すもので、１ａは断面
積の大きい超電導素線２ａを安定化導体３ａに埋
設した内周側の超電導導体、１ｂは断面積の小さ
い超電導素線２ｂを安定化導体３ｂに埋設した外
周側の超電導導体、１０は超電導素線２ａと２ｂ
との間のはんだ充填部、１１は安定化導体３ａと
３ｂとの溶着部である。第６図はかかる超電導導
体１ａ，１ｂを第２図の双成円板コイル７，８を
第３図のように積層したコイルを容器１２内に入
れ、コイル１の外周と容器１２との間に間隔板１
３を挿入して固定したものである。１４は超電導
導体１ａと１ｂとの接続部、１５はコイルの外周
面に生じた凹突部である。

しかしながら、かかる超電導マグネツトコイル
は次のような欠点があつた。すなわち、(i)超電導
素線２ａ，２ｂははんだで接続している。はんだ
は超電導特性を示さないので、コイル励磁にはは
んだ充填部１０中を流れる電流にり発熱する。(ii)
マグネツトコイルを励磁するとフープ力により超
電導導体１に引張力を生ずるが、超電導素線を接
続しているはんだは機械的強度が殆んどないため
引張応力は安定化導体３に集中し破断に到り易
い。しかして引張応力に耐えるように超電導素線
２ａと２ｂとを溶接すると、超電導素線２ａ，２
ｂ溶接部の温度が超電導素線の熱処理温度（〜
300℃）を超えるため、超電導特性が劣化ないし
消滅してしまう。そのため溶接等の治金的接続は
できない。(iii)超電導導体１の接続を巻線作業別に
しておくとコイルにおける接続部１４および凹突
部１５が分散してしまい間隔板１３が均一になら
ず支持が困難である。また巻線作業中に接続する
と作業が困難となり接続部の信頼性が低下する。

本発明は上記欠点に鑑みなされたもので、超電
導素線の本数の異なる超電導導体を発生熱損失を
少なく、またコイルと容器との間に挿入して固定
する間隔板を円周方向に均一に配置し、信頼性を
高くした超電導マグネツトコイルを提供すること
を目的とする。

以下本発明を図面に示す一実施例について説明
する。第７図および第８図において第６図と同じ
作用をする部品は同一符号としたので説明する。
超電導素線２はコイルの内周側の超電導導体１ａ
からコイルの外周側の超電導導体１ｂへ通して一
体にしている。１６は安定化導体と同じ材料の安
定化部材であつて、一端は内周側の安定化導体３
ａに他端は外周側の安定化導体３ｂと同り大きさ
であり、溶着部１１ははんだ付や銅溶接などの治
金的接続で接続し、超電導素線２の通る凹部はは
んだ４で埋設している。２ｃは内周側の超電導導
体１ａの超電導導線の断面積を大きくするために
超電導素線２の並べて並行させた超電導素線であ
る。１４は安定化導体３ａと同じ形状から安定化
導体３ｂと同じ形状になるように断面形状を連続
的に変える傾斜面１４ｂを形成した見かけ上の接
続部である。この安定化部材１６の傾斜面１４ｂ
の位置はコイルに巻回したときに内周側のわたり
６の位置の半径方向にほぼ一致させ、安定化部材
１６は安定化導体３ａと同じ形状にしておき、巻
線中に１点鎖線の部分１６ａを機械加工で切削し
て傾斜面１６ｂを形成する。

次に作用を説明する。超電導導体１ａ，１ｂを
巻回してコイルを形成すると、安定化部材１６の
傾斜面１６ｂは内周側のわたり６のほぼ半径方向
となり、外周側の凹突部１５は内周側のわたり６
およびコイル口出５とほぼ一致させることが容易
であり、従つてこの部分以外に記隔板１３が圧入
することによつて強固に固定するこができる。超
電導素線２はコイルの内周側から外周側へ一体で
あるため接続部分がなく発熱することはない。ま
た電磁力による応力が超電導素線２にも生ずるの
で安定化導体３の応力が緩和される。

第９図は他の実施例であつて安定化部材１６の
代りに外周側超電導導体１ｂの安定化導体３ｂに
安定化部材１７を添付して内周側超電導導体１ａ
の安定化導体３ａに溶着したもので、機械加工に
よる切削をなくしたものである。なお、上記は超
電導導体の接続部は１カ所の場合について説明し
たが複数か所にしても同様である。

以上の様に本発明によれば超電導マグネツトコ
イルにおいてコイルの外周側の超電導導体の超電
導素線の本数が内周側の超電導導体の超電導素線
の本数を少なくし、超電導素線のうち少なくとも
１本は全長にわたつて連続するようにしたので、
超電導導体の接続部による発生熱損失が少なくな
り、接続部を内周側のわたりの位置の半径方口に
一致するように巻回することによつてコイルと容
器との間に間隔板を介して強固に支持することが
でき、電磁力による応力がコイル全体にわたつて
均一となり、信頼性を高くすることができるなど
のすぐれた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は超電導マグネツトコイルの超電導導体
を示す縦断面図、第２図は双成円板コイルを示す
斜視図、第３図は超電導マグネツトコイルの磁界
分布を示す縦断面図、第４図は超電導素線の超電
導状態曲線図、第５図は従来の超電導マグネツト
コイルの超電導導体の接続部を示す一部欠截斜視
図、第６図は第５図の超電導導体を巻回する超電
導マグネツトコイルを容器に収納して状態を示す
縦断面図、第７図は本発明の超電導マグネツトコ
イルの一実施例の超電導導体の接続部を示す一部
欠截斜視図、第８図は第７図の超電導導体を巻回
する超電導マグネツトコイルを容器に収納した状
態を示す縦断面図、第９図は他の実施例の超電導
導体の接続部を示す縦断面図である。 １……超電導導体、１ａ……外周側の超電導導
体、１ｂ……内周側の超電導導体、２，２ｃ……
超電導素線、３……安定化導体、３ａ……外周側
の安定化導体、３ｂ……内周側の安定化導体、５
……コイル口出、６……わたり、１０……はんだ
充填部、１１……溶着部、１２……容器、１３…
…間隔板、１４……接続部、１６……安定化部
材、１７……安定化部材。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 安定化導体に複数本の超電導素線を埋設する
   超電導導体を巻回し外周側の超電導導体の超電導
   素線の本数を内周側の超電導導体の超電導素線の
   本数より少なく構成する超電導マグネツトコイル
   において、前記超電導素線のうち少なくとも１本
   は全長にわたつて連続して安定化導体に埋設した
   ことを特徴とする超電導マグネツトコイル。 ２ 外周側の超電導導体の安定化導体と、内周側
   の超電導導体の安定化導体との間に一端は外側の
   安定化導体に他端は内周側の安定化導体に断面形
   状を連続的に変えた安定化部材を密着したことを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の超電導マ
   グネツトコイル。 ３ 外周側の安定化導体は一端が内周側の安定化
   導体に合うように断面形状を連続的に変えた安定
   化部材を添付して溶着したことを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の超電導マグネツトコイ
   ル。 ４ 超電導導体の断面形状を連続的に変えた位置
   を内周側のわたりの位置の半径方向にほぼ一致す
   るように巻回したことを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の超電導マグネツトコイル。