JPS6293914A - 超電導磁石 - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は磁界発生装置として用いられる超電導磁石に関
する。

〔発明の技術的背景と問題魚〕

第６図はこの種の従来の超′ｉＩｉ導磁石の縦断面図で
ある。同図にＪ３いて、外径の略等しい３個の超電導コ
イル１が支持部材２を介して同一の軸心上に配置され、
Ｄつ、電流を流したとぎ磁界の向きが同じになるように
直列接続されている。これらの超電導コイル１の外周に
【−（それぞれ伝熱部材としての冷ｆ、ＩＩ板３が嵌装
され、さらに、この冷却板３の外周面には液体ヘリウム
唐超臨界圧ヘリウムを流通させて超電導コイル１を強制
冷却するための冷媒流通管４が添着されている。また、
超電）９コイル１、支持部材２、冷却板３および冷ｔｓ
Ｎ流通管４は一体化されると共に輻射熱シールド板５に
覆われた状態で、断熱真空容器６に収納されている。

ここで、支持部材２は超電導コイル１の相ｎ間隔を保つ
ためのものであり、また、輻射熱シールド板５の内部は
真空空間どなり、さらに、輻射熱シールド板５と断熱真
空容器６との間もまたも′ｌｌ空間間７なっている。

斯かる従来の超電導…ｂにあっては、超電導コイル１の
初期冷却時に各冷媒流通管４を流れる冷媒の流量差等に
より超電導コイル１の温度が不均−になることがあった
。

このような場合には初期冷Ｉ９が長期化するという問題
のほかに、超電導コイル１ヤ）支持部材２に熱応力が発
生したり、あるいは、全コイルのうちのいくつかが常電
導転移（以下クエンチと言う）して発熱に伴う熱応力が
発生したりしてコイルの相互位置がずれ、所定の強さの
均一磁界を発生させることができないという問題もあっ
た。

また、超電導コイル１の温度が不均一になることは装置
の簡素（ヒを図る点でも問題となっていた。

ずなわら、全コイルのうちのいくつかがクエンチした場
合、このクエンチしたコイルには常電導抵抗成分により
高い電圧が発生する。この電圧と、コイルの急速減磁に
よる誘導電圧どは豆いに打ち消し合うので、クエンチし
たコイルの両端電圧は比較的小さい。しかしながらクエ
ンチしなかったコイルの両端にｔま誘導電圧成分のみの
高電圧が発生する。この電圧は超電導線の常電導抵抗値
、全コイルの磁気エネルギー、常電導部分が］イル中を
拡大する速度等に依存し、筒中な数式で表現することは
困難であるが、数千ポル１−以ｋｌに達する。

従って、この電圧に耐える絶縁を施寸必敲があり、これ
が装置の簡素化を妨げＣいた。

（発明の目的〕 本発明は上記の問題点を解決するためになされたものて
゛、超電導コイルの温良が不均一・にｈることを防止し
１ｑ、これによって熱応力の発生およびり１ンヂ時の高
電圧の発生を阻止し１！Ｉる超゛市尋磁石の提供を目的
とする。

〔発明のＩａ要〕

この目的を達成するために本発明は、同一・の軸心−１
に配置され、且つ、電流を流したとぎ…界ｑ）向きが同
じになるように直列接続された複数の超電導コイルと、
これらの超電導コイルに共通に接触ｔ！シめられた伝熱
部材と、この伝熱部材に添着され、冷媒を流通さＵて前
記超電導コイルを強制冷却ケる冷媒流通管とを備えたこ
とを特徴どするものである。

〔発明の実施例〕

第１図は本発明の一実施例の縦断面図て゛あり、第６図
と同一の符号を付したものはそれぞれ同一の要素を示し
ている。そして、各超電導コイル１に嵌装された冷却板
３の外周端部を熱的に結合するように円筒状の導熱板８
が嵌装されている点が第６図と異なっている。

この導熱板８は冷却板３に半田付け、または、間に軽金
属を挟むことによって熱伝導効率を高めている。

かかる構成により、冷媒流通管４に液体ヘリウム等の冷
媒を流すと、冷却板３が冷却されると共に、これに接触
している超電導コイル１も冷却される。

ここで、超電導コイル１毎に設けられる冷媒流通管４の
一部に冷媒が流れないという＄態が発生したとしても、
冷却板３は全て導熱板８によって、熱的に結合されてい
るので、冷部板３間の温度差は僅かに抑えられると同時
に、超電導コイル１間の温度差も僅かに抑えられる。

したがって、初＋１１１冷却時に超電導コイル１の一部
が速く冷ＩＪされ、他ががく冷ｎ１されることに起因す
る初期冷却［ＩＦ、間の長大化という問題点が解消され
る。また超電導コイル全体が略−＋Ｘに冷ＩＩＩされる
ため、超電導コイルおよび支持部材に発生づる熱応力を
僅少に抑えることができる。

一方、冷却板３が右熱板８によって熱的に結合されたこ
とにより、１個の超電導コイルからりＪ−ンチが始った
場合でも、クエンチに伴って発−トする熱が他の超電導
コイルに伝播して順次クエンチざけるＩこめ、熱収縮差
による超電導」イル相Ｈの位置ずれを防止しＹ７ると共
に、超電導コイルの抵抗成分電圧と誘導電圧とが相殺さ
れん端子間電圧も低く、これによって絶縁構造の簡素化
を図り１ｑる。

なお、上記実施例ではｌ？１電導」イル１毎に設けられ
た冷ＪＪＩ板３を導熱板８によって結合したが、この代
わりに第２図に示寸如く、複数の超電導ＺＪコイルに共
通に接触するように軸方向に艮く形成した一体形の冷却
板３　ａを用いるようにすれば、構成がより一層簡易化
されると同時に、超電導コイル相互の温度差をさらに小
さく抑えることができる。

ところで、第２図に示した実施例は円筒状の冷却板３ａ
を用いているが、第３図に横断面を示すように、全ての
超電導コイル１に共通に接触するものであれば、短間状
の冷却板３ｂを周方向に複数個配置すると共に、これら
の冷却板３ｂの周方向に冷媒流通管４を添着する構成で
６上述したと略同様な作用を行なわせることができる。

なｄ３、」−２実施例ではいずれも等径の超電導コイル
１が同一の軸心上に配置されたものについて説明したが
、第４図に縦断面を示すように、径の箕なる超電導コイ
ル１ａを含む超電導磁石においても、全ての超電導コイ
ルに類１１１１状の冷却板３Ｃを共通に接触させる構成
であればよい。

なＪ３また、上記実施例では冷媒流通管４を、冷却板の
周方向に巻きつけているが、例えば、第５図の斜視図に
示すように、短冊状の冷却板３ｂの軸方向に添着すると
同時に複数の冷却板３ｂの全周に亘って蛇行配置するよ
うすれば、冷媒自体も超電導コイルの均熱化に寄与する
こととなり、温度差に起因する上述の問題点を一層容易
にＭ決することができる。

また、上記実施例ではいヂれｂ超電導コイルの外周面に
冷却板を装活したが、この冷に１板を超電導コイルの内
周面に装着しても、あるいは、巻線部内に挿入する構成
でしよい。

さらにまた、上記実施例では超電導コイルの外周面に冷
却板を直接、接触させたが、各超電導コイルを銅網等で
包み、これに冷却板を接触させるようにしてもよい。

また、全ての超電導コイルに共通に接触するように、コ
イル状の冷、！Ｊ′］板を巻角けると共に、ぞの両端を
電気的に接続することにより、１つのコイルのクエンチ
時にこの冷、！Ｊ］板に誘導′？ｉ流を発生させ、この
誘導電流のジｌ−ル熱によって他のＪｊ３主導コイルを
強制的にり■ンヂさせることもでさる。

〔発明の効果〕

以上の説明によって明らかな如く本発明によれば、ｉＢ
ｍ導コイルの温度が不均一になることを防止し得、これ
によって熱応力の発生Ｊ３よびクエンチ時の高電圧の発
生を阻止し得ることがら、切開冷却時間の短縮、磁界の
均一化おＪ：び絶縁構造の簡ふ化が実現できるという優
れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の縦断面図、第２図乃至第５
図はそれぞれ他の実施例の縦断面図または横断面図また
は斜視図、第６図は従来の超電導磁石の縦断面図である
。 １．１ａ・・・超電導コイル、２・・・支持部材、３゜
３ａ、３ｂ、３Ｃ・・・伝熱部材としての冷却板、４゜
４ａ・・・冷媒流通管、５・・・輻射熱シールド板、６
・・・断熱真空容器。 出願人代理人　　佐　　藤　　−相 剋１図 第２図 男３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　同一の軸心上に配置され、且つ、電流を流したとぎ磁
   界の向きが同じになるように直列接続された複数の超電
   導コイルと、これらの超電導コイルに共通に接触せしめ
   られた伝熱部材と、この伝熱部材に添着され、冷媒を流
   通させて前記超電導コイルを強制冷却する冷媒流通管と
   を備えたことを特徴とする超電導磁石。