JPS5945205B2 - 超電導コイル - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は超電導巻線を巻回して成る超電導コイルに関す
るもので、特に、電磁機械力による超電導巻線の破断、
動き、くずれ等を防止することを目的としている。

従来、円筒形の超電導コイルとしては、第１図に示す構
成を有していた。

即ち、図において、１は巻枠、２はこの巻枠１に巻回さ
れた超電導巻線、３は高張力の金属線又はテープから成
る補強巻線で、超電導巻線２を巻枠１に固定するために
設けられたものである。しかして、上記構成要素から成
る超電導コイルを励磁すると、コイルの超電導巻線２に
は、超電導巻線２に流れる電流とコイルに発生する磁界
との積に比例した電磁機械力が作用する。

即ち、第２図に示されるように、超電導巻線２を軸方向
に圧縮する電磁機械力と超電導巻線２を径方向に拡張す
る電磁機械力とが生じるものである。例えば、コイルが
比較的大型し、直径、長さがともに２０儂又はそれ以上
であり、かつ、発生磁界が５Ｔ以上になると、累積され
る電磁機械力も強火なものとなり、特に、圧縮方向に作
用する電磁機械力は１０トンを越える値となることもし
ばしばあり、この電磁機械力はコイルの長さが長くなる
ほど大きな値を示す。補強巻線３は、これら電磁機械力
による超電導巻線２の破断、動き、くずれ等を防止する
ために施されたものである。しかしながら、従来の超電
導コイルは、補強巻線３により径方向に拡張する電磁機
械力を抑制して超電導巻線２が巻枠１から離脱するのを
防止しているが、この補強巻線３は軸方向に圧縮する電
磁機械力に対しては、その抑制力は弱く何等効果を示さ
ない。

このため、第３図に示されるように、超電導巻線２に軸
方向の収縮が生じていた。例えば、本発明者等が行なつ
た実験によれば、内径１５０７ｌｔ麗、外径２３５ｎ）
長さ２００ｎの超電導コイルを３．５Ｔまで励磁した後
に、超電導コイルの巻線２に約６ｎの軸方向の収縮が確
認された。このような現象は超電導コイルに機械的な損
傷をもたらして超電導コイルの性能を大きく低下させる
原因となつていた。本発明は上記のような従来のものの
欠点を除去するためになされたもので、超電導コイルの
励磁により生じる圧縮電磁機械力と同程度又はそれ以上
の所定値の軸方向圧縮力を予め超電導巻線に附与するこ
とにより超電導巻線の動きやくずれが生じない性能の優
れた超電導コイルを提供するものである。

以下、図示実施例について本発明を説明する。

第４図において、４は超電導巻線２が巻回される巻軸、
５はこの巻軸４と一体に構成されているフランジ、６は
スライド部７を持ち、巻軸３に沿つてスライドするフラ
ンジであり、フランジ５とともに超電導巻線２の軸方向
端部の支持体を形成するものである。上記構成要素を有
する超電導コイルは、先ず、フランジ６を巻軸２に仮止
めして、このフランジ５とフランジ５及び巻軸４とで成
る巻枠に超電導巻線２の巻線作業を行なう。

そして、一対のフランジ５，６間に挟持された超電導巻
線２にフランジ６を介して、励磁の際に超電導巻線２に
加わる累積最大電磁機械力と同程度又はそれ以上の所定
値の軸方向圧縮力を附与することによつてこの超電導巻
線２を収縮させて、しかる後にスライド部７を溶接等に
より固定させ、フランジ６と巻軸４とを一体にする。こ
のようにして製造される本発明の超電導コイルにおいて
は、励磁を加えても、電磁機械力による超電導巻線２の
軸方向収縮は起らない。したがつて、これに伴なう超電
導巻線２の動き、くずれを防止することができるととも
に優れた励磁特性を得ることができる。第５図は上記に
基いて得られた本発明による超電導コイルの励磁特性を
従来の超電導コイルの励磁特性と比較したものである。
図において、点Ａ，Ｎは本発明による超電導コイルの励
磁特性であり、超電導コイルは内径１５０１１、外径２
３５１１、長さ２００ｎ、直径１．４２１１の超電導巻
線を３８８０回巻いたもので、可動フランジ６を介して
この超電導巻線２に約１０トンの軸方向圧縮力を加えた
ものである。これに対して、点Ｂ，Ｂ′は従来の超電導
コイルの励磁特性であり、内径、外径、巻線の直径及び
巻回数を本発明による超電導コイルと同値のものとして
は、コイル長さを１９３１！ｌとしたものである。上図
から明らかなように、第１回目の励磁時に封いて本発明
による超電導コイルは点Ａの電流、磁界値の励磁特性を
得ているのに対して、従来の超電導コイルは点Ｂの励磁
特性を示すにすぎず、数回の励磁後最終的に本発明のコ
イルには、超電導巻線の臨界電流の軌跡１０に近い点Ｎ
まで電流が流れるのに対して、゜従来のものはその１／
２程度の点Ｂ′までしか流れないことが判る。又、従来
のものは励磁後に巻線２の軸方向の収縮による巻線２と
巻枠の離脱が見られたが、本発明のものには全く見られ
なく上記のように優れた性能を発揮することができた。
なお、上記実施例ではフランジ５，６に挟持された超電
導巻線２に所定値の軸方向圧縮力を附与して励磁時の軸
方向の収縮を防止しているが、第６図に示すように、他
の実施例として巻線２の外周に非磁性材の補強外筒８を
締めつけた後に、フランジ６を介して軸方向の圧縮力を
附与することもでき、この補強外筒８により軸方向の圧
縮力を附与する際に巻線２に生じる局部的なくずれを防
止できるとともに、励磁時において半径方向に拡散する
電磁機械力による巻線２の破断、動き等の防止にも特に
有効となる。

さらに、上記実施例においては、巻軸４に沿つてスライ
ドするフランジ６を溶接により固定したが、特にこれに
限定されることなく他の固定装置により実施することも
できる。

また、本発明による超電導コイルは円筒形コイルの他に
レーストラツク形コイルやオーバル形コイルにも拡く適
用することができる。

以上のように本発明によれば、超電導巻線は、一対のフ
ランジ間に挟持されて軸方向の所定値の圧縮力が附与さ
れているので、電磁機械力による巻線の動きやくずれの
ない優れた性能の超電導コイルを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の超電導コイルを示す縦断面図、第２図は
第１図の超電導巻線に加わる電磁機械力の方向を示す概
念図、一第３図は電磁機械力によつて超電導巻線の収縮
を示す概念図、第４図は本発明の一実施例による超電導
コイルを示す縦断面図、第５図は本発明による超電導コ
イルの特性を従来の超電導コイルと比較して示すグラフ
図、第６図は本発明の他の実施例による超電導コイルを
示す縦断面図である。 ２・・・・・・超電導巻線、４・・・・・・巻軸、５，
６・・・・・・フランジ、８・・・・・・補強外筒、尚
、図中同一符号は同一或いは相当部分を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 巻軸と、この巻軸の両端部に形成されて超電導巻線
   の軸方向端部を支持する一対のフランジと、上記巻軸と
   一対のフランジとで成る巻枠に巻回される超電導巻線と
   を備え、超電導巻線は上記一対のフランジ間に挾持され
   て軸方向の所定値の圧縮力が附与されていることを特徴
   とする超電導コイル。 ２ フランジが溶接により巻軸に固定されたことを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の超電導コイル。 ３ 超電導巻線の外周に非磁性材の補強外筒を設けたこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項または第２項記載
   の超電導コイル。