JPS62216303A - 強制冷却超電導コイル - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は内部冷却型強制冷却超電導コイルの構造に関す
る。

（従来の技術） 従来の内部冷却型強制冷却超電導コイルのコイル断面を
第２図に示す。第２図において、１は超電導素線、２は
シース管、３は超臨界圧ヘリウムが流れる流路、４は層
間絶縁層、５は対地絶縁層である。

この様な構成の強制冷却超電導コイルにおいて。

シース管２は超臨界圧ヘリウムの圧力バウンダリとして
機能するばかりでなく、何らかの原因で超電導状態がく
ずれて（即ち、コイルがクエンチして）、大きな内圧上
昇が生じた場合にはこの圧力に耐え、更に、磁場と超電
導４体を流れる電流とが電磁気学的に干渉して生じる電
磁力に対して導体を支持する機能も有する。

（発明が解決しようとする問題点） しかし、前記した構成の超電導コイルを用いて磁場閉込
め核融合装置のトロイダルコイルやボロイダルコイルの
様な大電流の超電導コイルを構成しようとすると次に述
べる問題が生じる。即ち、大電流化に伴ない導体の矩形
断面寸法を大きくすると、クエンチ時の大きな内圧に耐
えるためシース管２の肉厚を厚くせざるを得ない。所が
コイルを作るためにはシー入管を矩形管にするための成
形とこれをコイル状に巻く巻線という２つの成形過程が
必要なため、シース管２の肉厚を厚くすると前記した２
つの成形過程が極めて困難となるばかりでなく、前記２
つの成形時に無理な力が超電導素線１に加わり、素線１
が断線する恐れも生じる。また、シース管２の気密溶接
にしても、シース管２の肉厚が厚いとその分だけ溶接時
の入熱量が大きくなり、超電導素線１を傷めてしまう恐
れもある。更に外部磁場が変動すると、シース管２には
渦電流が発生して渦電流損が生じるが、シース管の肉厚
が厚いと前記渦電流損が大きくなってその分だけ超臨界
圧ヘリウムを作る冷凍液化機の容量を大きくせざるを得
なくなる。

このため、安価で製作も容易な大電流の超電導コイルが
要求されるが、これまでの所、良い方法は提案されてい
ない。

本発明は薄板でシース管を構成して成形を容易にし、前
記シース管を補強管で区分的に補強することにより、安
価で信頼性のある大電流の強制冷却コイルを提供するこ
とを目的とする。

〔発明の構成〕 （問題点を解決するための手段） 第１図に示すように、本発明においてはシース管１０の
肉厚を薄くし、前記シー入管１０に環状の補強管１１を
通し、しかる後に接続板１２．及び絶縁スペーサ１３を
用いて隣接する補強管を接続し、コイル全体に厚めの対
地絶縁を施して含浸一体化する。

（作　用） この様に強制冷却コイルを構成すると、シース管１０の
矩形成形や導体の巻線成形工程が容易となり、これら成
形時に無理な力が超電導素線に作用して前記素線が断線
する恐れがなくなる。更に補強管１１の肉厚、及び隣接
補強管の間隔はクエンチ時の内圧や電磁力に耐える様に
構成しであるから、コイルがクエンチしたり、電磁力が
作用しても薄肉シース管１０が破断することはない。ま
た、外部磁場変動に伴なってシース管や補強管に生じる
渦電流損も接続板】２の等価断面積が小さいため補強管
１１の肉厚を厚くしても大きくはならない。

（実施例） 本発明の一実施例を第１図を用いて説明する。

第１図は本発明による強制冷却超電導コイルの断面斜視
図であり、第２図と同一部分には同一符号を付してその
説明を省略する。

第１図において、１０は薄板で作られたシース管、１１
は厚肉の補強管、１２は接続板、１３は絶縁スペーサで
ある。

シース管１０は従来と同じ方法（即ち、平板を丸めて矩
形管に成形するという方法）で成形し、これをコイル状
に巻線後補強管１１を通し、しかる後に絶縁スペーサ１
３、及び接続板１２を用いて隣接する補強管を接続し、
対地絶縁を厚めに施して含浸する。シース管１０は気密
のバウンダリとなるもので、そのままではクエンチ時の
内圧に耐えるものではなく、補強管１１を通し、更に含
浸して初めて、クエンチ時の内圧に全体として耐える様
に補強管１１の長さ、及び隣接補強管間の間隔を選定し
である。更に導体に電磁力が作用して発生する導体軸方
向のフープ力に対して導体を支持するため、接続板Ｉ２
を用いて隣接する補強管１１を接続する。また、隣接す
る補強管の接続板１２のない部分には絶縁スペーサ１３
をそう人し、導体軸方向の電気抵抗を大きくする。

＝４− この様な構成の強制冷却コイルにおいて、シース管１０
の板厚は薄くて済むためシース管の成形。

及び導体の巻線過程が非常に容易になり、従って安価な
超電導コイルが得られるばかりでなく、成形時に無理な
力が超電導素線に作用してこれが破断する恐れもない。

更にシース管１０の外周側に補強管１１が設置しである
からクエンチ時の内圧で薄肉のシース管１０が破壊する
こともなく、また前記補強管１１は接続板１２で導体軸
方向に接続されているから、電磁力に対し導体を支持す
ることができる。また、渦電流損に関しても、補強管１
１の肉厚を厚くしても接続板１２の等測的な横断面積は
小さいから導体軸方向の電気抵抗は大きくなるため、厚
肉シース管の場合よりもかなり渦電流損を小さくするこ
とができる。

゛〔発明の効果〕 以上述べた様に本発明によれば、薄肉シース管を厚肉補
強管で補強し、前記補強管を接続板にて導体軸方向に部
分的に接続し、全体を含浸一体化してコイルを構成した
ため、製作しやすく渦電流損の小さい信頼性のある大電
流の強制冷却コイルを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の強制冷却コイルの断面斜視
図、第２図は従来の強制冷却コイルの断面斜視図である
。 １・・・超電導素線、　　　　３・・・超臨界圧ヘリウ
ム流路４・・・層間絶縁層、　　　　５・・対地絶縁層
１０・・・薄肉シース管、　　１１・・・補強管１２・
・・接続板、　　　　　１３・・絶縁スペーサ代理人　
弁理士　　則　近　憲　体 間　　三俣弘文 第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　超電導素線を収納した薄肉シース管に環状の厚肉補強
   管を多数通し、隣接する厚肉補強管を接続板、及び絶縁
   スペーサを用いて接続し、樹脂を含浸して、一体化した
   ことを特徴とする強制冷却超電導コイル。