JPH0590917U

JPH0590917U - 永久電流スイッチ

Info

Publication number: JPH0590917U
Application number: JP3258792U
Authority: JP
Inventors: 政光市原; 剛内山; 清市三宅; 慶一郎前田; 勇一郎小田; 智幸熊野; 青木　　伸夫
Original assignee: 昭和電線電纜株式会社
Priority date: 1992-05-18
Filing date: 1992-05-18
Publication date: 1993-12-10

Abstract

(57)【要約】【目的】永久電流スイッチのトレーニング特性を安定
化させる。【構成】永久電流スイッチ１０は巻枠１１上に断面平
角形状の超電導線１２ａを無誘導巻きしたコイル１２
と、このコイル中に配置された平角形状のヒータ線１３
とを備え、内部にエポキシ樹脂を含浸して一体に固化さ
れており、超電導線およびヒータ線はその外側に絶縁層
およびガラス繊維を編組した繊維被覆層が設けられてい
る。Ｃｕ−Ｎｉ合金マトリックス中に９３１本のＮｂ−
Ｔｉ合金フィラメントを埋めこんだ臨界電流値Ｉｃ＝１
２００Ａ（０．５Ｔ）の超電導線を用いてコイルを形成
した場合、断面円形の場合の４００Ａから６００Ａ
（０．５Ｔ）へクウェンチ電流値が向上する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、超電導マグネットの運転に用いられる永久電流スイッチの構造の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】

超電導マグネットを、外部電源からの電流供給を必要とせずに一定磁界を長時間保持する永久電流モードで運転するために永久電流スイッチ（以下ＰＣＳと称す）が使用される。このＰＣＳ１は、例えば図３に示すように、ＦＲＰ（繊維強化プラスチックス）製の巻枠２上に、Ｃｕ−Ｎｉ合金等の高抵抗マトリックス中に多数本のＮｂ−Ｔｉ合金フィラメントを配置した多芯構造の超電導線３ａを巻回し、このコイル３中にコンスタンタン線等からなるヒータ線４を巻き込んだ後、コイル３の外側にＦＲＰ製の補強用の外筒５を配置し、内部にエポキシ樹脂を含浸してコイル３およびヒータ線４を巻枠２および外筒５と一体に固化した構造を有しており、超電導線は通電によりそれ自身による磁界発生を防ぐために無誘導巻きされている。

【０００３】以上のような構造のＰＣＳ１は、超電導マグネットと並列に接続され、超電導マグネットととともに液体ヘリウム中に保持されて、ヒータ線４を加熱することによりｏｎ状態からｏｆｆ状態に動作する。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

上記の構造のＰＣＳ１においては、超電導線３ａの動きを止めるためにエポキシ樹脂を含浸して一体に固化されているが、励時する際の超電導線の動きが原因で、超電導線自身の臨界電流値（Ｉｃ）より著しく低い、例えばＩｃ／３以下の電流値でクェンチすることが多く認められている。

【０００５】即ち、ＰＣＳ１は４．２Ｋまで冷却して使用されるが、室温で硬化したエポキシ樹脂を極低温に冷却した時にエポキシ樹脂にクラックが生じ易く、その結果超電導線の微小な動きが原因でクウェンチし、十分な特性が発揮できない。特に、超電導線に断面円形の多芯線が用いられているため、エポキシ樹脂の占積率が大きくなり、かつ完全な整列巻きによりコイルを形成することが困難なため、エポキシリッチな部分でクラックを生じ超電導線が動き易いという問題がある。

【０００６】上記のようなエポキシ樹脂で含浸されたＰＣＳのクウェンチを防止するために、超電導線間にガラス繊維を充填したもの（実開昭６３−８９２０８号公報）や、超電導線間および層間にガラス繊維シートを配置したもの（実開平２−５６４０９号公報）が知られているが、これらのＰＣＳにおいても超電導線の微小な動きを防止することは困難である。

【０００７】本考案は上記の点を改善するためになされたもので、超電導線の微小な動きをできるだけ防止してクウェンチ電流値を向上させ、トレーニング特性の安定したＰＣＳを提供することをその目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するために、本考案は、巻枠と、この巻枠上に無誘導巻きされた超電導線からなるコイルと、このコイル内に配置されたヒータ線とを備え、巻枠内に硬化性樹脂を含浸せしめて巻枠とコイルとヒータ線とを一体に固化した永久電流スイッチにおいて、超電導線およびヒータ線の断面を矩形状とし、かつその外側に繊維被覆層を設けたものである。

【０００９】本考案における超電導線としては、常電導状態で数Ω〜数百Ωの大きな抵抗値を有するものが有利であるため、例えば、Ｃｕ−Ｎｉ合金中に多数本のＮｂ−Ｔｉ合金やＮｂ₃ Ｓｎフィラメントを配置した断面平角形状の高抵抗マトリックスを有する多芯構造の複合線が用いられる。一方、ヒータ線としては、コンスタンタン線やタングステン線等の高抵抗線からなる断面平角形状の線材が用いられる。

【００１０】上記の超電導線およびヒータ線は、その外周にホルマール樹脂、エステルイミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエステル樹脂等の合成樹脂からなる絶縁層を形成することが好ましく、その外側にガラス繊維やケブラー繊維（米国デュポン社製芳香族ポリアミド繊維商品名）を編組した繊維被覆層が、順次設けられる。あるいは、上記の複合線の外周にガラス繊維等を一重または多重巻きした後、このガラス巻層にホルマール樹脂等の合成樹脂を含浸してもよい。

【００１１】前者の場合には外側の繊維被覆層中に硬化性樹脂が、また後者の場合には合成樹脂を含浸した繊維巻回層の表面が平滑とならず、即ち、表面のスパイラル方向に多数の細溝が形成されるため、硬化性樹脂を超電導線およびヒータ線間に容易に、かつ十分に含浸することができる。

【００１２】

【作用】

以上の構成により本考案の永久電流スイッチにおいては、超電導線およびヒータ線が矩形断面を有するため、円形断面の場合に比べて繊維被覆層を破断することなく高い張力で巻枠内に整列巻きすることができ、かつその外側の繊維被覆層中あるいはこの外側の線間に硬化性樹脂が含浸されることによりエポキシリッチな部分を生じないため、クラックの発生による超電導線の微小な動きを著しく減少させることができる。

【００１３】

【実施例】

以下本考案の一実施例を図面を用いて説明する。図１は本考案の永久電流スイッチの断面を示したもので、ＰＣＳ１０はＦＲＰ製の巻枠１１上に超電導線を巻回したコイル１２と、このコイル中に配置されたコンスタンタン線等からなるヒータ線１３と、コイルの外側に配置された外筒１４とを備え、巻枠１１と外筒１４の内部にエポキシ樹脂を含浸して一体に固化されており、超電導線は通電によりそれ自身による磁界発生を防ぐために無誘導巻きされている。

【００１４】図２ａに示すように、超電導線１２ａはＣｕ−（１０〜３０）ｗｔ％Ｎｉ合金マトリックス１２ｂ中に多数本のＮｂ−Ｔｉ合金フィラメント１２ｃを配置した断面平角形状の複合線からなり、その外周にホルマール樹脂の絶縁層１５を有し、さらにその外側にガラス繊維を編組した繊維被覆層１６が設けられている。一方、ヒータ線１３は、図２ｂに示すように、コンスタンタン線１３ａからなる平角形状の線材の外側に、超電導線と同様に絶縁層１５およびガラス繊維を編組した繊維被覆層１６が設けられている。

【００１５】具体的な例として、０．６ｍｍ×１．１ｍｍ（コーナ角０．２ｍｍＲ）の断面を有するＣｕ−Ｎｉ合金マトリックス中に９３１本のＮｂ−Ｔｉ合金フィラメントを埋めこんだ銅比１．１、臨界電流値Ｉｃ＝１２００Ａ（０．５Ｔ）の超電導線の外周にホルマール樹脂絶縁層およびガラス繊維を編組した繊維被覆層を設けた線材を用いて、１８ｋｇｆ／ｍｍ² の張力でコイルを形成した場合、６００Ａ（０．５Ｔ）まで安定して使用することができた。これに対して、ほぼ同様の断面積を有し、同一の構成および特性を有する外径φ０．９ｍｍの断面円形の超電導線の外周にホルマール樹脂絶縁層およびガラス繊維を編組した繊維被覆層を設けた線材を用いて、１０ｋｇｆ／ｍｍ² の張力でＰＣＳを製作した場合、安定して使用することができる電流値は４００Ａ（０．５Ｔ）であった。

【００１６】

【考案の効果】

以上述べたように本考案の永久電流スイッチによれば、超電導線およびヒータ線の断面が矩形状で、かつ外側に繊維被覆層を有するため、整列巻きが可能となる上、高い張力でコイルを形成することができるとともに、さらにエポキシリッチな部分が著しく減少することにより、トレーニング特性が安定して低い電流値でのクウェンチを防止することができ、従来よりも高いレベルの電流値で使用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案による永久電流スイッチの一実施例を示
す断面図。

【図２】本考案の永久電流スイッチに用いられる超電導
線（ａ）およびヒータ線（ｂ）の一実施例を示す断面
図。

【図３】従来の永久電流スイッチを示す断面図。

【符号の説明】

１０…永久電流スイッチ１２…コイル１２ａ…超電導線１３…ヒータ線１３ａ…コンスタンタン線１５…ホルマール樹脂絶縁層１６…ガラス編組からなる繊維被覆層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者三宅清市神奈川県川崎市川崎区小田栄２丁目１番１号昭和電線電纜株式会社内 (72)考案者前田慶一郎神奈川県川崎市川崎区小田栄２丁目１番１号昭和電線電纜株式会社内 (72)考案者小田勇一郎神奈川県川崎市川崎区小田栄２丁目１番１号昭和電線電纜株式会社内 (72)考案者熊野智幸神奈川県川崎市川崎区小田栄２丁目１番１号昭和電線電纜株式会社内 (72)考案者青木伸夫神奈川県川崎市川崎区小田栄２丁目１番１号昭和電線電纜株式会社内

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】巻枠と、この巻枠上に無誘導巻きされた超
電導線からなるコイルと、このコイル内に配置されたヒ
ータ線とを備え、前記巻枠内に硬化性樹脂を含浸せしめ
て前記巻枠と前記コイルと前記ヒータ線とを一体に固化
した永久電流スイッチにおいて、前記超電導線および前
記ヒータ線は矩形断面を有し、かつその外側に繊維被覆
層を設けたことを特徴とする永久電流スイッチ。
【請求項２】超電導線およびヒータ線は外周に絶縁層を
有し、かつその外側にガラス繊維を編組した繊維被覆層
を設けてなる請求項１記載の永久電流スイッチ。
【請求項３】繊維被覆層は合成樹脂を含浸したガラス繊
維の巻回層からなる請求項１記載の永久電流スイッチ。