JPS645848Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔考案の技術分野〕 本考案は、円板形巻線の相互間に絶縁スペーサ
をはさみ積み上げた超電導コイルに関する。

〔考案の技術的背景とその問題点〕

超電導コイルは大電流密度が可能なことから核
融合炉用などの強磁場コイル用として開発が進め
られている。

超電導状態の安定化を図るため種々の方法が考
えられているが、冷却方式の改良、及び超電導線
の変形を押えることが、重要課題の一つである。

強磁場コイルの巻線方式は各種あるが、そのう
ちの円板形（パンケーキ形）巻線は比較的大形の
マグネツトに用いられ、泡箱用の数百MJマグネ
ツトはすべてこの方式を採用している。これには
ターン間の絶縁と層間の絶縁スペーサ（円板形巻
線間）が絶縁物として使用される。超電導状態が
破れて常電導状態に転移（クエンチ）する時、高
電圧が発生するため絶縁破壊を起さないように、
層間の絶縁スペーサは数mmの厚さのFRP（例えば
エポキシ−ガラス積層板）を用いてギヤツプを形
成すると共に冷却用間隙を確保している。また運
転時には円板形巻線相互間に大きな吸引力が働く
ので、絶縁スペーサは耐圧縮性が要求され、吸引
力による円板形巻線の変形も問題となる。

従来の超電導円板形巻線間の絶縁スペーサを第
１図と第２図によつて説明する。第１図は側面図
で円板形巻線１の間に絶縁スペーサ２を挿入して
組み上げたところを示す。第２図は平面図であ
る。円板形巻線１は超電導線を渦巻き状に巻いて
製作されている。超電導線にエナメル被覆、絶縁
シート類を巻回するか、薄い絶縁スペーサを超電
導線間に挿入してターン絶縁を形成しているが、
これ等の詳細は図面から省略している。

最終的に円板形巻線１は絶縁スペーサ２を介し
て、積重ねられる。

円板形巻線１の絶縁スペーサ２のない冷却用空
隙３部に冷媒が入り円板形巻線１はこの部分で直
接冷却される。絶縁スペーサ２は円板形巻線１相
互間に発生する吸引力を均一に受けるように、ま
た絶縁スペーサ２で支持される円板形巻線１のス
パン間距離が大きくなると、吸引力による変形量
が大きくなりリクエンチする原因となるため、内
周側で狭く外周側で広くしている。しかし、円板
形巻線１の外周部では絶縁スペーサ２に覆われて
いる部分が大きくなり熱伝導による間接冷却部分
が大きくなり、直接冷却に比べて冷却効率が悪く
なつている。そこで、各種形状の絶縁スペーサを
用意して面圧と冷却の問題の両立を図るように複
雑に配列している。

〔考案の目的〕

本考案は絶縁スペーサ２部分における超電導線
の変形が少なく、また冷却のすぐれた超電導コイ
ルを提供することを目的とする。

〔考案の概要〕

上記の目的を達成するために本考案の超電導コ
イルにおいては、円板形巻線の間の絶縁スペーサ
の内周側の幅を狭く、外周側の幅を広くすると共
に、絶縁スペーサ自体に円板形巻線の巻回接線に
対して30゜ないし90゜の角度を有する冷却溝を付け
て絶縁スペーサの受ける面圧の均一化と、円板形
巻線の外周側の冷却効率の向上を図る。

〔考案の実施例〕

以下本考案の一実施例を図面を参照して説明す
る。第３図は絶縁スペーサ２近辺の拡大図、１は
円板形巻線、５は冷却溝を示す。冷却溝５の幅ｄ
は数mm、冷却溝５の深さは絶縁スペーサ２の厚さ
の1/3〜3/4が適切である。また、冷却溝５は円板
形巻線１の巻回接線４に対して90゜の角度θを有
している。冷却溝５は通常の冷却溝と比べると狭
いが、現在実用化されている超電導コイルの冷媒
液体ヘリウムの流動性は非常に良好なので充分効
果がある。

このように絶縁スペーサ２の一部に上記のよう
な冷却溝５を設けたことにより、冷却溝５の幅ｄ
の寸法範囲においては円板形巻線１は直接冷却が
行われることになり、ａ＋ｂ＋ｄの寸法範囲がす
べて絶縁スペーサ２で覆われこの範囲の円板形巻
線１が熱伝導による間接冷却しか行われなかつた
従来の構成に比べて冷却性能が向上する。また、
絶縁スペーサ２にかかる圧縮力も外周に移るにつ
れてａ＋ｂ付法が広くなり断面積が大きくなるの
で、絶縁スペーサ２の受ける面圧の均一化が図れ
る。円板形巻線１から見れば、円板形巻線１間に
発生する吸引力により絶縁スペーサ端部間を支点
とする曲げ応力がかかり変形するが、絶縁スペー
サ２は外周部に移るにつれて幅が広くなつている
ので、スパン間距離が大きくならないという従来
法の利点が生かせる。

超電導線を巻回して成る円板形巻線１の巻回接
線４に対して、冷却溝５の角度が小さく両者がほ
ぼ平行に走つている場合、超電導線、絶縁スペー
サ２は極部的な圧縮変形を生ずる可能性がある。
第４図は、円板形巻線１の巻回接線４と冷却溝５
がほぼ平行な場合の断面図である。絶縁スペーサ
２の幅（図面上奥行）は冷却上限られるので、絶
縁スペーサ２の幅間で、冷却溝５とこの溝近辺の
超電導線の相対的位置関係はほぼ同じである。円
板形巻線１は、超電導線の集合体で完全な剛体で
ないので、吸引力が働いた場合、冷却溝５近辺の
超電導線は、冷却溝５に倒れ込むような働きとな
り、また冷却溝５近辺の絶縁スペーサ２が受ける
面圧も局部的に大きくなる。ところが、巻回接線
４に対して、冷却溝５の方向が30゜ないし90゜の角
度であると個々の超電導線はこの溝をまたぐかた
ちとなり、超電導線の冷却溝５への倒れ込みがな
くなり、絶縁スペーサ２も局部的な面圧を受けな
くなる。

変形例として、第５図、第６図に挙げたような
絶縁スペーサ形状が考えられる。第５図は円板形
巻線１の巻回接線４に対して約60゜の角度を有す
る冷却溝５を絶縁スペーサ２の両面に設けたもの
で、第６図は絶縁スペーサ２の両面の冷却溝５を
お互いに交叉させたものである。

〔考案の効果〕

以上述べたように本考案によれば、絶縁スペー
サ自体に冷却溝を取り付けたため、直接冷却でき
る範囲が増し、また内周側の幅を狭く、外周側の
幅を広くしたため、絶縁スペーサの受ける面圧は
平均的に見て均一化される。更に、冷却溝は円板
形巻線の巻回接線に対して30゜ないし90゜の角度を
持たせたので冷却溝近辺の面圧の集中が避けられ
る。

このような絶縁スペーサを用いれば、同一形状
のスペーサを均等に放射状に配列でき作業性も大
幅に向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の超電導コイルの側面図、第２図
は第１図の−線に沿う平断面図、第３図は本
考案の一実施例の超電導コイルの内部の要部斜視
図、第４図は第３図の−線に沿う特殊な場合
の断面図、第５図および第６図は本考案の超電導
コイルにおいて用いうる絶縁スペーサの斜視図で
ある。 １……円板形巻線、２……絶縁スペーサ、３…
…冷却用空隙、４……巻回接線、５……冷却溝。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 超電導線を巻回して成る複数の円板形巻線と、
   この円板形巻線の相互間に介設され円板形巻線の
   巻線接線と30゜ないし90゜の角度をなす冷却溝が形
   成された略扇状の絶縁スペーサとを備えたことを
   特徴とする超電導コイル。