JPS6142403B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は超電導磁気浮上車等に使用される超電
導磁石に関する。

近年、超電導磁気浮上車に関する研究開発は著
しい進歩を示し、それに使用される超電導電磁石
も強力・大容量・軽量小形化ときびしい要求を満
足すべく改良が続けられて来ている。しかし強
力・大容量化に伴い超電導電磁石のアンペアター
ンはどんどん増加し、その電磁力は想像を越える
大きな力となつて来ている。このために例えば
800KATのレーストラツク状（長円状）超電導コ
イルを使用したものでは、そのコイルの対向長辺
部間に26ton／ｍもの電磁反撥力が作用するよう
になり、この反撥力をいかにして受け止めてコイ
ルを安定的に固定させるかが超電導電磁石の製作
上大きな技術課題となつて来た。このコイルの安
定固定を失敗すると超電導電磁石は超電導状態を
維持できなくなつて、クエンチ現象に結びついて
行くようになつてしまうのである。

ここで、現在計画されている超電導電磁石の一
例を第１及び第２図により述べると、図中１はレ
ーストラツク状に構成した断面稍々扁平形の内槽
で、これは図示していないが熱伝達の少ない荷重
支持材と真空及び特殊断熱材により外槽内部に断
熱支持して収納する。またその上下対向長辺部相
互は結合材２により結合して変形を阻止してい
る。３は上記内槽１内部にその長円状に亘つて収
納された超電導コイルで、これはモールド等の手
段で一体化成形して固化固定することで剛性を有
する構造とすることが普通であり、こうした超電
導コイル３にこの長手方向に適当間隔を存して
FRP等の絶縁板を被嵌させて、その外周にスペ
ーサ５を囲設し、このスペーサ５により該コイル
３を内槽１内に固定保持している。なお、内槽１
及びスペーサ５等は分割しないと超電導コイル３
の収納ができないことから、縦又は横にそれぞれ
２分割して構成し、超電導コイル３にかぶせるよ
うにして溶接等により結合して組立てることを考
えている。また、図示省略したが超電導電磁石を
構成する上で必要な各種機器・配管等が組込まれ
ることは当然である。しかして上記内槽１を前述
の如く外槽内部に断熱支持して極めて低い熱侵入
量におさえた状態とすると共に、その内槽１内部
に液体ヘリウムを満たすことで、超電導コイル３
を極低温を冷却し、これにて超電導状態を保持し
て、励磁により永久電流を得るようにしている。
なお、その励磁の際に液体ヘリウムが内槽１内全
域を満たすべく流動できるように、又熱侵入によ
り気化したヘリウムガスが上昇して行ける様に、
上記スペーサ５には孔６を形成しておく。

こうした上記構成の超電導電磁石の場合、スペ
ーサ５による超電導コイル３の固定保持が十分で
ないと、該コイル３がガタを生じたり励磁による
電磁反撥力や何等かの加振などにより変形・移動
したりして、超電導状態がくずれ、クエンチ現像
に発展してしまう問題が生じる。このため、超電
導電磁石の製作上コイルの安定固定が大きな技術
課題となるのである。

本発明は上記事情に鑑みなされたもので、その
目的とする処は、超電導コイルを内槽内部に極め
確実に安定固定できて、該コイルの変形移動を完
全に防止し、非常に安定した高励磁能力を保有し
得て超電導磁気浮上車等に最適となる超電導電磁
石を提供しようとすることにある。

以下この発明の一実施例を第３図及び第５図に
より説明する。なお、ここでは要部のみを図示
し、その他は第１図、第２図と同様であるので簡
略化のため図示省略する。

第３図は第２図と同じ断面で超電導コイル絶縁
板、スペーサの関係を示し、第４図は絶縁板の形
状を示し、第５図はスペーサと絶縁板を密着させ
る為に工具により予圧縮力をあたえる為の方法を
示しており、３Ａで示す超電導コイルは前記同様
モールド等で一体化成形により固化固定されてレ
ーストラツク状とされ、この超電導コイル３Ａの
長手方向に間隔を存した断面部の周囲にFRP等
の絶縁板４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，４Ｄを配し、その外
周に上下２分割構造のスペーサ５Ａ，５Ｂを囲設
し、これにて超電導コイル３Ａに金属製スペーサ
５Ａ，５Ｂが直接当つて超電導線の表面を傷つけ
て短絡したりするのを該絶縁板で防止していると
共に、励磁やクエンチを生じた時に短絡を生じな
い様にするために絶縁機能を持たせるのに十分な
クリーページをかせぐようにしている。

ここで、上下の絶縁板４Ａ，４Ｂは第４図に示
す様に両側にフランジ１１，１１を有する断面
形状とされ、しかもその溝が中央部が浅く両端方
に行くに従い深くなるテーパー状溝とされてい
る。即ち、スペーサ５Ａ，５Ｂと対向する溝内底
面が高い中央部９とこれから両端側に漸次低くな
るテーパー面１０，１０とからなる山形面とされ
ている。これにて絶縁板４Ａ，４Ｂは両側フラン
ジ１１，１１によりスペーサ５Ａ，５Ｂをはさみ
こんでずれを防ぎながら該絶縁板自体としては中
央が厚く端部に行くにしたがつて薄くなる構造と
なつている。こうした上下絶縁板４Ａ，４Ｂ及び
両側絶縁板４Ｃ，４Ｄをかこんで上下２分割のス
ペーサ５Ａ，５Ｂが囲設されているが、この上下
スペーサ５Ａ，５Ｂには外周中央に大形の溝７
Ａ，７Ｂが設けられ、それに近い所に孔６Ａ，６
Ａが配され、更に両側端方にも孔６Ｂ，６Ｂが配
され、これら溝及び孔により弾性変形可能な構造
とされて、互に予圧縮力を与えられた状態で溶接
ビート８Ａ，８Ｂにより結合される。なお、スペ
ーサに予圧縮力をあたえる締付け工具１２は上下
弓形状部材１２Ａ，１２Ｂとこれらを締め上げる
ボルト１３Ａ，１３Ｂとからなるもので、上下弓
形状部材１２Ａ，１２Ｂでスペーサ５Ａ，５Ｂを
弾性変形せしめる様に締め付けて該スペーサ５
Ａ，５Ｂが絶縁板４Ａ，４Ｂの溝内山形底面に完
全に密着するようにして溶接結合する。その工具
１２の上下弓形状部材１２Ａ，１２Ｂのスペーサ
５Ａ，５Ｂに圧接する位置は絶縁板４Ａ，４Ｂの
両端近傍上とするように工夫されている。その結
合したスペーサ５Ａ，５Ｂの外側には図示しない
が２分割構造の内槽をかぶせて溶接接合し、更に
はその内槽を外槽内部に断熱支持して収納するこ
とで、超電導電磁石を組立て構成している。

而して本発明の機能について説明すると、スペ
ーサ５Ａ，５Ｂの孔６Ａ，６Ｂは超電導コイル３
Ａを冷却する為に内槽内に注入された液体ヘリウ
ム及び冷却作用を行い気化したガスヘリウムの通
路となるが、その孔以外にもかなり大形の溝７
Ａ，７Ｂが上下に配されている為に液体ヘリウム
の流入とガスヘリウムの流出が更に円滑となる。
又内槽を必要に応じてスペーサ５Ａ，５Ｂの溝７
Ａ，７Ｂと対向する所で分割した場合バツキング
プレートの取付スペースとしても流用出来るなど
機能的にも極めて好都合となる。

ここで絶縁板４Ａ，４Ｂのスペーサ５Ａ，５Ｂ
と接する部分が山形面に構成されているので、中
央部は接するが両端部は若干の間隙を生じる。こ
の間隙はスペーサ５Ａ，５Ｂの弾性と予圧縮をあ
たえる力により算出される量により決定しておく
ことで、工具１２の上下弓形状部材１２Ａ，１２
Ｂ及びボルト１３Ａ，１３Ｂにより上下スペーサ
５Ａ，５Ｂの外周両端隅角部付近に押力を加える
と、スペーサ５Ａ，５Ｂが溝７Ａ，７Ｂと孔６Ａ
との間を結ぶ部分で弾性変形により彎曲したかな
り強いばね構造となつて、そのスペーサ５Ａ，５
Ｂの内周面が絶縁板４Ａ，４Ｂの溝内山形状底面
にそつて彎曲し密着するようになる。なお、その
際締付け工具１２によりあたえられた押付力は、
超電導コイル３Ａに作用する電磁力とほぼ同等以
上の力になる様にすれば、超電導コイル３Ａに電
磁力が作用してもスペーサ５Ａ，５Ｂに対し遊間
が生じる事は無くなり、こうした予圧縮力をかけ
た状態で８Ａ，８Ｂの溶接を行いばスペーサ５
Ａ，５Ｂによる超電導コイル３Ａの固定保持が良
好となる。この時絶縁板４Ａ，４Ｂの山形面のテ
ーパー角度は計算により或る程度推定出来るが、
最終的には実験にて確認をした値を使う事が必要
で、予圧縮力が電磁力より若干低い所で該絶縁板
４Ａ，４Ｂの山形面とスペーサ５Ａ，５Ｂが接触
しはじめる様にすると良好な結果を得る事が出来
る。この様に構成されたスペーサ５Ａ，５Ｂの外
周に内槽が２分割にてかぶせられて締付け溶接接
合されることで、超電導コイル３Ａは内槽内に於
いてスペーサ５Ａ，５Ｂにより極めて安定した状
態で固定され、大きな電磁力を受けても変形や移
動する事が完全に防止され、安定した大容量の超
電導磁石を得る事が可能となる。

なお本発明の別の実施例として第６図に示す構
造のものも同じ効果を得る事が出来る。このスペ
ーサ５Ｃは図示しないが絶縁板と対向する内周面
が平滑で高い中央部１４とこれから両端隅角方に
行くに従い低くなるテーパー面１５Ａ，１５Ｂと
からなる山形面とされており、この場合絶縁板側
の溝内底面は平坦で良く、作用としては上記実施
例と全く同じ効果を得る事が可能である。又上記
テーパー面１５Ａ，１５Ｂは円弧で構成されても
良く、すべてNC加工等によれば極めて容易に加
工する事が可能である。

又その他の実施例としては２分割スペーサ５
Ａ，５Ｂの互の結合を溶接ビード８Ａ，８Ｂで行
う代りに、該スペーサ５Ａ，５Ｂを図示しないが
相互に重ね合わせ適正な予圧縮力をあたえた上で
リーマー加工しピンを押し込んで固定してもよ
く、上記同様の効果を得ることが可能である。

本発明は以上詳述した如くなしたから、超電導
コイルを内槽内部にスペーサにより極めて確実に
安定固定することができ、超電導状況を阻害する
ようなコイルの変形・移動を完全に防止できて、
非常に安定した高励磁能力を保有し得て超電導磁
気浮上車等に最適となるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は現在計画されている超電導電磁石のレ
ーストラツク状内槽主要構造を示す一部断面した
側面図、第２図は第１図の―線に沿う拡大断
面図、第３図乃至第５図は本発明の一実施例を示
すもので、第３図はスペーサと超電導コイル断面
との関係説明図、第４図は絶縁板の斜視図、第５
図はスペーサを組付ける際に予圧縮力を与える工
具の使用例を示す説明図、第６図は本発明の他の
実施例を示す片側分割スペーサのみの正面図であ
る。 １……内槽、２……結合材、３，３Ａ……超電
導コイル、４，４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，４Ｄ……絶縁
材、５，５Ａ，５Ｂ，５Ｃ……スペーサ、６，６
Ａ，６Ｂ……孔、７Ａ，７Ｂ……溝、８Ａ，８Ｂ
……溶接ビード、９，１４……山形面の中央部、
１０，１５Ａ，１５Ｂ……山形面の両側テーパー
面、１１……フランジ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 超電導磁気浮上車等に使用される超電導電磁
   石において、モールド等により固化固定した超電
   導コイルの周囲に絶縁板を配し、その絶縁板の外
   周に各々溝・孔等の組合せにより弾性変形可能と
   した２分割構造のスペーサを囲設し、且つ絶縁板
   と分割スペーサとの対向面のどちらか一方に中央
   が高く両側隅角部方に行くに従い低くなる山形面
   を形成し、この山形面により生じる両側隅角部方
   の空隙が無くなるように上記分割スペーサに予圧
   縮力をもたせて相互に溶接又はピン等で結合して
   超電導コイルの変形・移動を阻止して構成したこ
   とを特徴とする超電導磁石。