JPS63276207A - 交流用超電導巻線の冷却方式 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は超電導巻線の冷却法に係り、特に、交流電流を
通電する超電導巻線を高性能に動作させるだめの冷却方
式に関する。

〔従来の技術〕

交流電流を通電する超電導巻線は、超電導導体に発生す
る交流損失による発熱および変動磁界による機械的振動
が問題になる。この振動をおさえるには巻線を機械的に
強固に作る必要があり、また、交流損失による発熱を速
やかに取り去り超電導導体の温度上昇を防ぐ必要がある
。従来、強制冷却用超電導導体は機械的に強固な巻線を
作ることができるという特徴から、大きな電磁力が発生
する大型超電導マグネットなどに用いることが検討され
ている。この強制冷却超電導マグネットの冷却方式につ
いては特開昭６０−１４７１０６号公報が知られている
。ここでは、強制冷却用超電導導体で作られた巻線およ
び熱交換器が液体ヘリウムまたは超流動ヘリウムに浸さ
れており、この強制冷却用超電導導体に流すために外部
から送られてくる冷媒を、この熱交換器を通して充分冷
却した後この強制冷却用超電導導体に流している。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来技術は、超電導巻線および熱交換器を浸すため
の液体ヘリウムを注入するための装置と、強制冷却導体
に冷媒を流すための装置の二つを備えておく必要があり
、装置全体が複雑、かつ、大型になるという問題があっ
た。また、交流電流を通電した場合に発生する交流損失
によって冷媒の温度が上昇し、冷媒の下流側では超電導
導体の温度上昇をまねく恐れもある。

本発明の目的は、簡単な装置を用いて強制冷却超電導導
体を冷却し、高性能な交流電流を通電する超電導巻線を
提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、交流電流を通電する超電導巻線に強制冷却
超電導導体を用いて機械的に強固な巻線を作り、この巻
線の全体、または、一部を冷媒に浸し、その冷媒を強制
冷却超電導導体に流すことによって達成される。

〔作用〕

交流電流を通電する超電導巻線に使用する超電導導体に
、強制冷却超電導導体を用いることによって機械的に強
固な巻線を作ることができ、変動磁界によって生じる振
動による常電導転移を防ぐことができる。また、強制冷
却超電導導体は導体の内部に冷媒を強制的に流すので冷
却が良く、交流損失によって生じる発熱を速やかに取り
去るのにも適している。ただし、交流損失が大きく発熱
が多い場合は、流れている冷媒の温度が上昇してしまう
可能性がある。この場合、強制冷却超電導導体の外面を
冷媒に浸しておくことによって、強制冷却超電導導体の
内部を流れている冷媒を冷却することができ、温度上昇
を防ぐことができる。

このように強制冷却超電導導体を用いた超電導巻線を冷
媒に浸してしまう場合は、この冷媒をポンプあるいはそ
の他の手段で強制冷却超電導導体の中に流してやること
によって、従来行われていた外部の装置から冷媒を流し
込むという方法を使用せずにすみ、装置が簡単になる。

〔実施例〕

次に本発明の詳細な説明する。第１図は本発明の一実施
例を示したものであり、交流磁界を発生させるための交
流用超電導マグネットに本発明を実施したものである。

第１図では、図を簡単にするために超電導巻線１に交流
電流を通電するためのリード線等は図示していない。本
実施例では強制冷却超電導導体として、ステンレス・ス
チールのコンジットの中にＮｂ−Ｔｉ、Ｃｕ−Ｎｉ。

Ｃｕで構成された極細多芯超電導線を多数本人れた、い
わゆる、コンジットタイプを使用した。強制冷却超電導
導体で製作された超電導巻線１は液体ヘリウム２の中に
浸されており、加圧ポンプ３によって液体ヘリウム２を
超電導巻線１に流す。

電気絶縁継手４は、超電導巻線１に通電する交流電流と
加圧ポンプ３等とを絶縁するためのものである。超電導
巻線１の構造はダブルパンケーキ巻であり、強制冷却超
電導導体を巻線するときにスペーサを使用し、強制冷却
超電導導体の外表面積のおよそ２０％が液体ヘリウムに
触れるようになっている。

本実施例において実際に５０Ｈｚの交流電流を通電した
結果、常電導転移の発生する電流値は直流電流を通電し
た場合のそれとほぼ一致し、極めて性能の良い交流用超
電導マグネットであることが確認できた。

本実施例では、強制冷却超電導導体としてバンドル型の
ものを用いたが、本発明を実施する場合強制冷却超電導
導体としてホローコンダクタ、あるいは、その他の型の
ものを用いても良い。また、強制冷却超電導導体ででき
ている超電導巻線１に加圧ポンプ３を用いて冷媒を流し
たが、冷媒を流す手段はこれに限られるものではなく、
減圧ポンプ、あるいは、その他の手段を用いても良。そ
して、加圧、あるいは、減圧によって冷媒の相が変化し
たとしても、冷却能力が減少しなければ問題無い。さら
に、交流損失が小さく温度上昇が問題にならないときは
、超電導巻線１の全体が液体ヘリウム２に浸っている必
要はなく、一部分が浸っているだけでも十分である。ま
た、巻線の構造によって、強制冷却超電導導体内部の冷
媒と外部の冷媒との熱交換の良い部分と悪い部分、およ
び交流損失の大きい部分と小さい部分があるので、それ
らを勘案して冷媒の流路を決定することが望ましい場合
もある。

本実施例は交流磁界を発生させるための交流用超電Ｊ４
マグネットについて本発明を実施した場合であるが、本
発明は超電導変圧器の巻線、超電導発電機の電機子巻線
、その他、交流用超電導機器の巻線にも実施できる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、強制冷却超電導導体を用いて超電導巻
線を構成するので機械的に強固な巻線を作ることができ
、振動によって常電導転移が発生する恐れがない。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の一実施例の説明図である。 １・・・超電導巻線、２・・・液体ヘリウム、３・・・
加圧ボ１、妬電導春珠 Ｚ、未イ本ヘリウム ３、力０万じ籾”〉フ。 生電気至乙七に右工５

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、交流電流を通電する超電導巻線において、前記超電
   導巻線に強制冷却用超電導導体を用い、前記超電導巻線
   の一部あるいは全体を冷媒に浸し、前記冷媒を前記強制
   冷却用超電導導体に流すことを特徴とする交流用超電導
   巻線の冷却方式。 ２、特許請求の範囲第１項において、前記強制冷却用超
   電導導体の外壁を熱交換器として使用し、前記強制冷却
   用超電導導体に流れている冷媒を、前記超電導巻線の一
   部あるいは全体を浸している冷媒によつて冷却すること
   を特徴とする交流用超電導巻線の冷却方式。