JPH07142245A - 高温超電導マグネット、その設計方法および運転方法、並びに高温超電導テープ材の製造方法 - Google Patents
高温超電導マグネット、その設計方法および運転方法、並びに高温超電導テープ材の製造方法Info
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- JPH07142245A JPH07142245A JP5288175A JP28817593A JPH07142245A JP H07142245 A JPH07142245 A JP H07142245A JP 5288175 A JP5288175 A JP 5288175A JP 28817593 A JP28817593 A JP 28817593A JP H07142245 A JPH07142245 A JP H07142245A
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment
Abstract
(57)【要約】
【目的】 高い発生磁界が得られる高温超電導マグネッ
ト、その設計方法および運転方法、並びに臨界電流の高
い高温超電導テープ材の製造方法を提供する。 【構成】 各コイルユニット１１１、１１２、１１３毎
に導体１２１、１２２、１２３の高温超電導部の断面積
を変え、各コイルユニットの臨界電流を略一致させるよ
うに構成したので、発生磁界が高い高温超電導マグネッ
トが得られる。また、高温超電導材を用いた導体を巻回
して構成される高温超電導コイルの端面に、強磁性体の
フランジを備えたので、導体の磁界による臨界電流密度
の低下が小さく、発生磁界が高い高温超電導マグネット
が得られる。さらに、コイルユニット間にヒータを設け
た熱伝導部材を挿入したので、超電導破壊が生じた場合
に超電導コイルの一部にエネルギが集中して超電導コイ
ルが焼損するのを防止する。
ト、その設計方法および運転方法、並びに臨界電流の高
い高温超電導テープ材の製造方法を提供する。 【構成】 各コイルユニット１１１、１１２、１１３毎
に導体１２１、１２２、１２３の高温超電導部の断面積
を変え、各コイルユニットの臨界電流を略一致させるよ
うに構成したので、発生磁界が高い高温超電導マグネッ
トが得られる。また、高温超電導材を用いた導体を巻回
して構成される高温超電導コイルの端面に、強磁性体の
フランジを備えたので、導体の磁界による臨界電流密度
の低下が小さく、発生磁界が高い高温超電導マグネット
が得られる。さらに、コイルユニット間にヒータを設け
た熱伝導部材を挿入したので、超電導破壊が生じた場合
に超電導コイルの一部にエネルギが集中して超電導コイ
ルが焼損するのを防止する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、高温超電導マグネッ
ト装置に関するものである。
ト装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図３６は特開平４ー１８８７０６号公報
に記載された従来の超電導コイルの構成図である。図に
おいて、１０１は高温超電導テープ材で作製した導体が
巻かれた第１のパンケーキコイル、１０２は第１のパン
ケーキコイル１０１と逆向きに巻かれた第２のパンケー
キコイル、１０３は第１のパンケーキコイル１０１と第
２のパンケーキコイル１０２を巻始め部で接続したダブ
ルパンケーキコイル、１０４は接続用金属部材、１０５
は電流リード、１０６はフランジである。
に記載された従来の超電導コイルの構成図である。図に
おいて、１０１は高温超電導テープ材で作製した導体が
巻かれた第１のパンケーキコイル、１０２は第１のパン
ケーキコイル１０１と逆向きに巻かれた第２のパンケー
キコイル、１０３は第１のパンケーキコイル１０１と第
２のパンケーキコイル１０２を巻始め部で接続したダブ
ルパンケーキコイル、１０４は接続用金属部材、１０５
は電流リード、１０６はフランジである。
【０００３】また、図３７は刊行物（１９９２年度秋期
低温工学・超電導学会予稿ｐ．１７）に記載された従来
の高温超電導テープ材の断面図である。図において、５
３２は安定化材としての銀シースで厚さは０．０５〜
０．１ｍｍ、５３３は高温超電導体で厚さは０．０５〜
０．１ｍｍである。高温超電導体としては例えば、（Ｂ
ｉ1-xＰｂx）Ｓｒ2Ｃａ2Ｃｕ3Ｏyが用いられる。５３４
は銀シース５３２と高温超電導体５３３の界面である。
このような高温超電導テープ材は、例えば高温超電導体
５３３の粉末を銀パイプに充填し、線引き、圧延を行い
作製されている。なお、導体は高温超電導テープ材単独
で、あるいは複数枚重ねて構成される。
低温工学・超電導学会予稿ｐ．１７）に記載された従来
の高温超電導テープ材の断面図である。図において、５
３２は安定化材としての銀シースで厚さは０．０５〜
０．１ｍｍ、５３３は高温超電導体で厚さは０．０５〜
０．１ｍｍである。高温超電導体としては例えば、（Ｂ
ｉ1-xＰｂx）Ｓｒ2Ｃａ2Ｃｕ3Ｏyが用いられる。５３４
は銀シース５３２と高温超電導体５３３の界面である。
このような高温超電導テープ材は、例えば高温超電導体
５３３の粉末を銀パイプに充填し、線引き、圧延を行い
作製されている。なお、導体は高温超電導テープ材単独
で、あるいは複数枚重ねて構成される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記のように構成され
た従来の高温超電導超電導コイルは、高温超電導コイル
の電流密度が一定であるため、導体の負荷率が最も高い
端部のパンケーキコイルがクエンチし、コイルの発生す
る磁界が低いという問題点があった。
た従来の高温超電導超電導コイルは、高温超電導コイル
の電流密度が一定であるため、導体の負荷率が最も高い
端部のパンケーキコイルがクエンチし、コイルの発生す
る磁界が低いという問題点があった。
【０００５】また、クエンチした場合、クエンチの伝搬
速度が遅いため、発熱が高温超電導コイルの一部に集中
し、導体が焼損するという問題点があった。
速度が遅いため、発熱が高温超電導コイルの一部に集中
し、導体が焼損するという問題点があった。
【０００６】また、高温超電導テープ材は歪みにより臨
界電流が低下するため高温超電導コイルを強固に固定で
きないという問題点があった。
界電流が低下するため高温超電導コイルを強固に固定で
きないという問題点があった。
【０００７】また、高温超電導テープ材で作製した導体
はツイストを施していないため、高温超電導コイルを励
磁した際、導体に誘導電流が流れ高温超電導テープ材間
に電流分布が生じ、高温超電導コイルがクエンチしやす
いという問題点があった。また、高温超電導テープ材間
の電流分布のため永久電流が減衰するという問題があっ
た。
はツイストを施していないため、高温超電導コイルを励
磁した際、導体に誘導電流が流れ高温超電導テープ材間
に電流分布が生じ、高温超電導コイルがクエンチしやす
いという問題点があった。また、高温超電導テープ材間
の電流分布のため永久電流が減衰するという問題があっ
た。
【０００８】また、従来の高温超電導テープ材は、銀シ
ースと高温超電導体の境界が平滑でなく臨界電流が低い
という問題点があった。
ースと高温超電導体の境界が平滑でなく臨界電流が低い
という問題点があった。
【０００９】本発明は上記のような問題点を解消するた
めになされたもので、高い発生磁界が得られる高温超電
導マグネット、その設計方法および運転方法、並びに臨
界電流の高い高温超電導テープ材の製造方法を提供せん
とするものである。
めになされたもので、高い発生磁界が得られる高温超電
導マグネット、その設計方法および運転方法、並びに臨
界電流の高い高温超電導テープ材の製造方法を提供せん
とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明に係
る高温超電導マグネットは、高温超電導材を用いた導体
を巻回して構成される複数のコイルユニットを積層した
高温超電導コイルを備えるものにおいて、上記各コイル
ユニット毎に上記導体の高温超電導部の断面積を変え、
各コイルユニットの臨界電流を略一致させるように構成
したものである。
る高温超電導マグネットは、高温超電導材を用いた導体
を巻回して構成される複数のコイルユニットを積層した
高温超電導コイルを備えるものにおいて、上記各コイル
ユニット毎に上記導体の高温超電導部の断面積を変え、
各コイルユニットの臨界電流を略一致させるように構成
したものである。
【００１１】請求項２記載の発明に係る高温超電導マグ
ネットの設計方法は、上記請求項１記載の導体の高温超
電導部の断面積を、磁界の強さおよび向きを変えた場合
の上記導体の臨界電流密度と高温超電導コイルの磁界分
布より、コイルユニット毎に臨界電流密度が最も低い場
所の臨界電流密度を求め、その逆数に比例して求めるも
のである。
ネットの設計方法は、上記請求項１記載の導体の高温超
電導部の断面積を、磁界の強さおよび向きを変えた場合
の上記導体の臨界電流密度と高温超電導コイルの磁界分
布より、コイルユニット毎に臨界電流密度が最も低い場
所の臨界電流密度を求め、その逆数に比例して求めるも
のである。
【００１２】請求項３記載の発明に係る高温超電導マグ
ネットは、高温超電導材としてテープ材を用い、このテ
ープ材の積層数または幅を変えることにより、コイルユ
ニット毎の導体の断面積を変えるものである。
ネットは、高温超電導材としてテープ材を用い、このテ
ープ材の積層数または幅を変えることにより、コイルユ
ニット毎の導体の断面積を変えるものである。
【００１３】請求項４記載の発明に係る高温超電導マグ
ネットは、高温超電導材を用いた導体を巻回して構成さ
れる高温超電導コイルの端面に、強磁性体のフランジを
備えたものである。
ネットは、高温超電導材を用いた導体を巻回して構成さ
れる高温超電導コイルの端面に、強磁性体のフランジを
備えたものである。
【００１４】請求項５記載の発明に係る高温超電導マグ
ネットは、高温超電導材を用いた導体を巻回して構成さ
れる複数のコイルユニットを積層した高温超電導コイル
を備えるものにおいて、上記コイルユニット間にヒータ
を設けた熱伝導部材を挿入したものである。
ネットは、高温超電導材を用いた導体を巻回して構成さ
れる複数のコイルユニットを積層した高温超電導コイル
を備えるものにおいて、上記コイルユニット間にヒータ
を設けた熱伝導部材を挿入したものである。
【００１５】請求項６記載の発明に係る高温超電導マグ
ネットは、高温超電導材を用いた導体を巻回して構成さ
れる高温超電導コイルを備えるものにおいて、上記高温
超電導材を用いた導体間の電気絶縁にセラミックス繊維
を使用し、上記導体の長手方向とセラミックス繊維の繊
維方向を略直向させたものである。
ネットは、高温超電導材を用いた導体を巻回して構成さ
れる高温超電導コイルを備えるものにおいて、上記高温
超電導材を用いた導体間の電気絶縁にセラミックス繊維
を使用し、上記導体の長手方向とセラミックス繊維の繊
維方向を略直向させたものである。
【００１６】請求項７記載の発明に係る高温超電導マグ
ネットは、高温超電導材を用いた導体を巻回して構成さ
れる高温超電導コイルを備えるものにおいて、上記高温
超電導コイルを室温程度以下の温度で硬化する含浸材で
含浸したものである。
ネットは、高温超電導材を用いた導体を巻回して構成さ
れる高温超電導コイルを備えるものにおいて、上記高温
超電導コイルを室温程度以下の温度で硬化する含浸材で
含浸したものである。
【００１７】請求項８記載の発明に係る高温超電導マグ
ネットは、高温超電導材を用いた導体を絶縁物を介して
巻回して構成される高温超電導コイルを備えるものにお
いて、上記導体と絶縁物との間に応力緩衝材を挿入した
ものである。
ネットは、高温超電導材を用いた導体を絶縁物を介して
巻回して構成される高温超電導コイルを備えるものにお
いて、上記導体と絶縁物との間に応力緩衝材を挿入した
ものである。
【００１８】請求項９記載の発明に係る高温超電導マグ
ネットの運転方法は、複数枚の高温超電導テープ材を絶
縁物を介して重ね合わせた導体を巻回して構成される高
温超電導コイルを備えるものにおいて、上記コイル運転
電流が略臨界電流である温度で上記コイルを励磁するも
のである。
ネットの運転方法は、複数枚の高温超電導テープ材を絶
縁物を介して重ね合わせた導体を巻回して構成される高
温超電導コイルを備えるものにおいて、上記コイル運転
電流が略臨界電流である温度で上記コイルを励磁するも
のである。
【００１９】請求項１０記載の発明に係る高温超電導マ
グネットは、高温超電導コイルは励磁時昇温用のヒータ
を備え、かつこの励磁時昇温用のヒータは上記高温超電
導コイルが超電導破壊した際の強制クエンチ用のヒータ
と兼ねているものである。
グネットは、高温超電導コイルは励磁時昇温用のヒータ
を備え、かつこの励磁時昇温用のヒータは上記高温超電
導コイルが超電導破壊した際の強制クエンチ用のヒータ
と兼ねているものである。
【００２０】請求項１１記載の発明に係る高温超電導マ
グネットは、高温超電導コイルと永久電流スイッチとが
熱的に接続されており、上記高温超電導コイルと永久電
流スイッチのどちらか一方または両者の接続部にヒータ
を備えているものである。
グネットは、高温超電導コイルと永久電流スイッチとが
熱的に接続されており、上記高温超電導コイルと永久電
流スイッチのどちらか一方または両者の接続部にヒータ
を備えているものである。
【００２１】請求項１２記載の発明に係る高温超電導マ
グネットは、複数枚の高温超電導テープ材を絶縁物を介
して重ね合わせた導体を巻回して構成されるコイルユニ
ットを複数個積層した高温超電導コイルを備え、上記各
コイルユニット間での上記高温超電導テープ材の接続に
おいては、少なくとも２組のテープ材は、一方のコイル
ユニットの内側からｎ番目に卷かれた高温超電導テープ
材と、他方のコイルユニットの内側からｍ番目（ただし
ｎ、ｍは異なる整数）に卷かれた高温超電導テープ材と
を接続することにより、上記高温超電導テープ材の作る
ループを貫く磁束の和が略ゼロになるように構成したも
のである。
グネットは、複数枚の高温超電導テープ材を絶縁物を介
して重ね合わせた導体を巻回して構成されるコイルユニ
ットを複数個積層した高温超電導コイルを備え、上記各
コイルユニット間での上記高温超電導テープ材の接続に
おいては、少なくとも２組のテープ材は、一方のコイル
ユニットの内側からｎ番目に卷かれた高温超電導テープ
材と、他方のコイルユニットの内側からｍ番目（ただし
ｎ、ｍは異なる整数）に卷かれた高温超電導テープ材と
を接続することにより、上記高温超電導テープ材の作る
ループを貫く磁束の和が略ゼロになるように構成したも
のである。
【００２２】請求項１３記載の発明に係る高温超電導マ
グネットは、高温超電導材を用いた導体を巻回して構成
される複数のコイルユニットを積層した高温超電導コイ
ルを備えるものにおいて、上記各コイルユニット間での
導体の接続部近傍に冷却用の熱伝導部材を設置したもの
である。
グネットは、高温超電導材を用いた導体を巻回して構成
される複数のコイルユニットを積層した高温超電導コイ
ルを備えるものにおいて、上記各コイルユニット間での
導体の接続部近傍に冷却用の熱伝導部材を設置したもの
である。
【００２３】請求項１４記載の発明に係る高温超電導マ
グネットは、高温超電導コイルとコイル支持部材との接
続部に冷却用の熱伝導部材を設置したものである。
グネットは、高温超電導コイルとコイル支持部材との接
続部に冷却用の熱伝導部材を設置したものである。
【００２４】請求項１５記載の発明に係る高温超電導マ
グネットは、高温超電導コイルと高温超電導材を使用し
た永久電流スイッチを備えた高温超電導マグネットにお
いて、上記永久電流スイッチは上記超電導コイルの運転
温度より高く上記高温超電導材の臨界温度より低い中温
空間に配置されているものである。
グネットは、高温超電導コイルと高温超電導材を使用し
た永久電流スイッチを備えた高温超電導マグネットにお
いて、上記永久電流スイッチは上記超電導コイルの運転
温度より高く上記高温超電導材の臨界温度より低い中温
空間に配置されているものである。
【００２５】請求項１６記載の発明に係る高温超電導マ
グネットは、永久電流スイッチの高温超電導材の結晶の
ｃ軸方向に略平行に磁界を印加し、上記永久電流スイッ
チを動作させるように構成したものである。
グネットは、永久電流スイッチの高温超電導材の結晶の
ｃ軸方向に略平行に磁界を印加し、上記永久電流スイッ
チを動作させるように構成したものである。
【００２６】請求項１７記載の発明に係る高温超電導マ
グネットは、上記請求項１６に記載の永久電流スイッチ
の高温超電導材の結晶のｃ軸方向に略平行に磁界を印加
する手段はコイルであるものである。
グネットは、上記請求項１６に記載の永久電流スイッチ
の高温超電導材の結晶のｃ軸方向に略平行に磁界を印加
する手段はコイルであるものである。
【００２７】請求項１８記載の発明に係る高温超電導マ
グネットは、高温超電導体の膜材を用いた永久電流スイ
ッチを備えるものである。
グネットは、高温超電導体の膜材を用いた永久電流スイ
ッチを備えるものである。
【００２８】請求項１９記載の発明に係る高温超電導テ
ープ材の製造方法は、金属テープ上に高温超電導体層を
形成し、この高温超電導体層を形成した金属テープ上に
もう１枚の金属テープを重ねて加圧することにより上記
２枚の金属テープと高温超電導体層を一体化するもので
ある。
ープ材の製造方法は、金属テープ上に高温超電導体層を
形成し、この高温超電導体層を形成した金属テープ上に
もう１枚の金属テープを重ねて加圧することにより上記
２枚の金属テープと高温超電導体層を一体化するもので
ある。
【００２９】請求項２０記載の発明に係る高温超電導テ
ープ材の製造方法は、請求項１９記載の製造方法におい
て、金属テープは溝を有し、高温超電導体層は上記溝に
形成されるものである。
ープ材の製造方法は、請求項１９記載の製造方法におい
て、金属テープは溝を有し、高温超電導体層は上記溝に
形成されるものである。
【００３０】
【作用】請求項１記載の発明においては、各コイルユニ
ット毎に導体の高温超電導部の断面積を変え、各コイル
ユニットの臨界電流を略一致させるように構成したの
で、発生磁界が高い高温超電導マグネットが得られる。
ット毎に導体の高温超電導部の断面積を変え、各コイル
ユニットの臨界電流を略一致させるように構成したの
で、発生磁界が高い高温超電導マグネットが得られる。
【００３１】請求項２記載の発明においては、上記請求
項１記載の導体の高温超電導部の断面積を、磁界の強さ
および向きを変えた場合の上記導体の臨界電流密度と高
温超電導コイルの磁界分布より、コイルユニット毎に臨
界電流密度が最も低い場所の臨界電流密度を求め、その
逆数に比例して求めるので、各コイルユニットの臨界電
流をうまく一致させることができる。
項１記載の導体の高温超電導部の断面積を、磁界の強さ
および向きを変えた場合の上記導体の臨界電流密度と高
温超電導コイルの磁界分布より、コイルユニット毎に臨
界電流密度が最も低い場所の臨界電流密度を求め、その
逆数に比例して求めるので、各コイルユニットの臨界電
流をうまく一致させることができる。
【００３２】請求項３記載の発明においては、高温超電
導材としてテープ材を用い、このテープ材の積層数また
は幅を変えることにより、コイルユニット毎の導体の断
面積を変えるので、発生磁界が高い高温超電導マグネッ
トが得られる。
導材としてテープ材を用い、このテープ材の積層数また
は幅を変えることにより、コイルユニット毎の導体の断
面積を変えるので、発生磁界が高い高温超電導マグネッ
トが得られる。
【００３３】請求項４記載の発明においては、高温超電
導材を用いた導体を巻回して構成される高温超電導コイ
ルの端面に、強磁性体のフランジを備えたので、導体の
磁界による臨界電流密度の低下が小さく、発生磁界が高
い高温超電導マグネットが得られる。
導材を用いた導体を巻回して構成される高温超電導コイ
ルの端面に、強磁性体のフランジを備えたので、導体の
磁界による臨界電流密度の低下が小さく、発生磁界が高
い高温超電導マグネットが得られる。
【００３４】請求項５記載の発明においては、コイルユ
ニット間にヒータを設けた熱伝導部材を挿入したので、
超電導破壊が生じた場合にヒータにより熱電導部材を加
熱して高温超電導コイル全体を超電導破壊させることに
より、超電導コイル全体でエネルギを吸収し、超電導コ
イルの一部にエネルギが集中して超電導コイルが焼損す
るのを防止する。
ニット間にヒータを設けた熱伝導部材を挿入したので、
超電導破壊が生じた場合にヒータにより熱電導部材を加
熱して高温超電導コイル全体を超電導破壊させることに
より、超電導コイル全体でエネルギを吸収し、超電導コ
イルの一部にエネルギが集中して超電導コイルが焼損す
るのを防止する。
【００３５】請求項６記載の発明においては、高温超電
導材を用いた導体間の電気絶縁にセラミックス繊維を使
用し、上記導体の長手方向とセラミックス繊維の繊維方
向を略直向させたので、導体とセラミックス繊維の繊維
方向に垂直な熱膨張率はほぼ一致するため、導体の臨界
電流の低下を防止でき、発生磁界が高い高温超電導マグ
ネットが得られる。
導材を用いた導体間の電気絶縁にセラミックス繊維を使
用し、上記導体の長手方向とセラミックス繊維の繊維方
向を略直向させたので、導体とセラミックス繊維の繊維
方向に垂直な熱膨張率はほぼ一致するため、導体の臨界
電流の低下を防止でき、発生磁界が高い高温超電導マグ
ネットが得られる。
【００３６】請求項７記載の発明においては、高温超電
導コイルを室温程度以下の温度で硬化する含浸材で含浸
したので、温度を上げて硬化させる含浸材を使用した場
合と比べて硬化温度と高温超電導コイルの運転温度との
温度差を少なくでき、冷却後の歪みが少なくなり、導体
の臨界電流の低下を小さくできるため、発生磁界が高い
高温超電導マグネットが得られる。
導コイルを室温程度以下の温度で硬化する含浸材で含浸
したので、温度を上げて硬化させる含浸材を使用した場
合と比べて硬化温度と高温超電導コイルの運転温度との
温度差を少なくでき、冷却後の歪みが少なくなり、導体
の臨界電流の低下を小さくできるため、発生磁界が高い
高温超電導マグネットが得られる。
【００３７】請求項８記載の発明においては、高温超電
導材を用いた導体を絶縁物を介して巻回して構成される
高温超電導コイルを備えるものにおいて、上記導体と絶
縁物との間に応力緩衝材を挿入したので、高温超電導コ
イルを冷却した際、導体と絶縁材の熱膨張率の差による
導体の歪みを応力緩衝材が吸収し、導体は歪みが緩和さ
れるため、歪みによる導体の臨界電流の低下を防止で
き、発生磁界が高い高温超電導マグネットが得られる。
導材を用いた導体を絶縁物を介して巻回して構成される
高温超電導コイルを備えるものにおいて、上記導体と絶
縁物との間に応力緩衝材を挿入したので、高温超電導コ
イルを冷却した際、導体と絶縁材の熱膨張率の差による
導体の歪みを応力緩衝材が吸収し、導体は歪みが緩和さ
れるため、歪みによる導体の臨界電流の低下を防止で
き、発生磁界が高い高温超電導マグネットが得られる。
【００３８】請求項９記載の発明においては、複数枚の
高温超電導テープ材を絶縁物を介して重ね合わせた導体
を巻回して構成される高温超電導コイルを備え、コイル
運転電流が略臨界電流である温度で上記コイルを励磁す
るので、高温超電導コイルの励磁完了時には、各高温超
電導テープ材を流れる電流はほぼ同じ電流値となる。こ
の状態で、高温超電導コイルの温度を、運転温度まで低
下させると各テープ材ともに外乱が発生しても超電導破
壊を起こしにくい。さらに、各テープ材に流れる電流値
が異なる場合は大きい方から小さい方へ電流が移動し、
移動する電流は常電導部を通過するため全電流は僅かづ
つ減少するが、同じ大きさの電流が流れた場合には電流
の移動がないため全電流は減少しない。
高温超電導テープ材を絶縁物を介して重ね合わせた導体
を巻回して構成される高温超電導コイルを備え、コイル
運転電流が略臨界電流である温度で上記コイルを励磁す
るので、高温超電導コイルの励磁完了時には、各高温超
電導テープ材を流れる電流はほぼ同じ電流値となる。こ
の状態で、高温超電導コイルの温度を、運転温度まで低
下させると各テープ材ともに外乱が発生しても超電導破
壊を起こしにくい。さらに、各テープ材に流れる電流値
が異なる場合は大きい方から小さい方へ電流が移動し、
移動する電流は常電導部を通過するため全電流は僅かづ
つ減少するが、同じ大きさの電流が流れた場合には電流
の移動がないため全電流は減少しない。
【００３９】請求項１０記載の発明においては、励磁時
昇温用のヒータは高温超電導コイルが超電導破壊した際
の強制クエンチ用のヒータと兼ねているので、ヒータ数
を少なくできる。
昇温用のヒータは高温超電導コイルが超電導破壊した際
の強制クエンチ用のヒータと兼ねているので、ヒータ数
を少なくできる。
【００４０】請求項１１記載の発明においては、高温超
電導コイルと永久電流スイッチとが熱的に接続されてお
り、上記高温超電導コイルと永久電流スイッチのどちら
か一方または両者の接続部にヒータを備えているので、
高温超電導コイルを励磁する際、永久電流スイッチと高
温超電導コイルを同時に昇温できる。
電導コイルと永久電流スイッチとが熱的に接続されてお
り、上記高温超電導コイルと永久電流スイッチのどちら
か一方または両者の接続部にヒータを備えているので、
高温超電導コイルを励磁する際、永久電流スイッチと高
温超電導コイルを同時に昇温できる。
【００４１】請求項１２記載の発明においては、複数枚
の高温超電導テープ材を絶縁物を介して重ね合わせた導
体を巻回して構成されるコイルユニットを複数個積層し
た高温超電導コイルを備え、上記各コイルユニット間で
の上記高温超電導テープ材の接続においては、少なくと
も２組のテープ材は、一方のコイルユニットの内側から
ｎ番目に卷かれた高温超電導テープ材と、他方のコイル
ユニットの内側からｍ番目（ただしｎ、ｍは異なる整
数）に卷かれた高温超電導テープ材とを接続することに
より、上記高温超電導テープ材の作るループを貫く磁束
の和が略ゼロになるように構成したので、高温超電導コ
イルの励磁時に、磁界変化にともなう誘導電流が高温超
電導テープ材に生じず、重ね合わされた各高温超電導テ
ープ材には同じ大きさの電流が流れるため、高温超電導
コイルは超電導破壊しにくい。さらに、誘導電流が生じ
ないため、励磁速度を早くできる。
の高温超電導テープ材を絶縁物を介して重ね合わせた導
体を巻回して構成されるコイルユニットを複数個積層し
た高温超電導コイルを備え、上記各コイルユニット間で
の上記高温超電導テープ材の接続においては、少なくと
も２組のテープ材は、一方のコイルユニットの内側から
ｎ番目に卷かれた高温超電導テープ材と、他方のコイル
ユニットの内側からｍ番目（ただしｎ、ｍは異なる整
数）に卷かれた高温超電導テープ材とを接続することに
より、上記高温超電導テープ材の作るループを貫く磁束
の和が略ゼロになるように構成したので、高温超電導コ
イルの励磁時に、磁界変化にともなう誘導電流が高温超
電導テープ材に生じず、重ね合わされた各高温超電導テ
ープ材には同じ大きさの電流が流れるため、高温超電導
コイルは超電導破壊しにくい。さらに、誘導電流が生じ
ないため、励磁速度を早くできる。
【００４２】請求項１３記載の発明においては、各コイ
ルユニット間での導体の接続部近傍に冷却用の熱伝導部
材を設置したので、高温超電導コイル励磁時に接続抵抗
や接続部材の抵抗により接続部に発生する熱を速やかに
除去でき、高温超電導コイルの温度上昇を防ぐことがで
き、超電導破壊を防止できる。
ルユニット間での導体の接続部近傍に冷却用の熱伝導部
材を設置したので、高温超電導コイル励磁時に接続抵抗
や接続部材の抵抗により接続部に発生する熱を速やかに
除去でき、高温超電導コイルの温度上昇を防ぐことがで
き、超電導破壊を防止できる。
【００４３】請求項１４記載の発明においては、高温超
電導コイルとコイル支持部材との接続部に冷却用の熱伝
導部材を設置したので、通常、室温または略液体窒素温
度であるコイル容器から、コイル支持部材を介して熱が
高温超電導コイルに伝わるのを防止して高温超電導コイ
ルの温度上昇を防ぐことができ、クエンチしにくい高温
超電導マグネットが得られる。
電導コイルとコイル支持部材との接続部に冷却用の熱伝
導部材を設置したので、通常、室温または略液体窒素温
度であるコイル容器から、コイル支持部材を介して熱が
高温超電導コイルに伝わるのを防止して高温超電導コイ
ルの温度上昇を防ぐことができ、クエンチしにくい高温
超電導マグネットが得られる。
【００４４】請求項１５記載の発明においては、永久電
流スイッチは超電導コイルの運転温度より高く上記高温
超電導材の臨界温度より低い中温空間に配置されている
ので、永久電流スイッチを作動のに、永久電流スイッチ
の温度を上記中温と臨界温度の間で変化させればよく、
スイッチ速度が早くなるとともに永久電流スイッチを作
動させるのに必要なヒータの熱量を低減できる。
流スイッチは超電導コイルの運転温度より高く上記高温
超電導材の臨界温度より低い中温空間に配置されている
ので、永久電流スイッチを作動のに、永久電流スイッチ
の温度を上記中温と臨界温度の間で変化させればよく、
スイッチ速度が早くなるとともに永久電流スイッチを作
動させるのに必要なヒータの熱量を低減できる。
【００４５】請求項１６記載の発明においては、永久電
流スイッチの高温超電導材の結晶のｃ軸方向に略平行に
磁界を印加し、上記永久電流スイッチを動作させるよう
に構成したので、磁界がｃ軸に平行な場合、磁界による
臨界電流密度の低下はより顕著となり、磁界が弱くても
永久電流スイッチを動作させることができる。
流スイッチの高温超電導材の結晶のｃ軸方向に略平行に
磁界を印加し、上記永久電流スイッチを動作させるよう
に構成したので、磁界がｃ軸に平行な場合、磁界による
臨界電流密度の低下はより顕著となり、磁界が弱くても
永久電流スイッチを動作させることができる。
【００４６】請求項１７記載の発明においては、上記請
求項１６に記載の永久電流スイッチの高温超電導材の結
晶のｃ軸方向に略平行に磁界を印加するのにコイルを用
いると簡単に永久電流スイッチを動作させることができ
る。
求項１６に記載の永久電流スイッチの高温超電導材の結
晶のｃ軸方向に略平行に磁界を印加するのにコイルを用
いると簡単に永久電流スイッチを動作させることができ
る。
【００４７】請求項１８記載の発明においては、高温超
電導体の膜材を用いた永久電流スイッチを備えるので、
従来のように線材を巻回するのに比べて臨界電流密度が
高いため、膜材の断面積が小さくてよく、超電導体でな
くなった場合に発生する抵抗値が高いため、永久電流ス
イッチの体積を小さくできる。
電導体の膜材を用いた永久電流スイッチを備えるので、
従来のように線材を巻回するのに比べて臨界電流密度が
高いため、膜材の断面積が小さくてよく、超電導体でな
くなった場合に発生する抵抗値が高いため、永久電流ス
イッチの体積を小さくできる。
【００４８】請求項１９記載の発明においては、金属テ
ープ上に高温超電導体層を形成し、この高温超電導体層
を形成した金属テープ上にもう１枚の金属テープを重ね
て加圧することにより上記２枚の金属テープと高温超電
導体層を一体化することにより高温超電導テープ材を製
造するので、金属テープと高温超電導体の界面は平滑で
あり、さらに高温超電導体の粒は薄板状でありプレスに
より方位が揃うため、高温超電導体の粒間の結合が強く
なり、臨界電流が高い高温超電導テープ材が得られる。
ープ上に高温超電導体層を形成し、この高温超電導体層
を形成した金属テープ上にもう１枚の金属テープを重ね
て加圧することにより上記２枚の金属テープと高温超電
導体層を一体化することにより高温超電導テープ材を製
造するので、金属テープと高温超電導体の界面は平滑で
あり、さらに高温超電導体の粒は薄板状でありプレスに
より方位が揃うため、高温超電導体の粒間の結合が強く
なり、臨界電流が高い高温超電導テープ材が得られる。
【００４９】請求項２０記載の発明においては、請求項
１９記載の製造方法において、金属テープは溝を有し、
高温超電導体層は上記溝に形成されるので、上記効果に
加えて高温超電導体層を金属テープで確実に覆うことが
できるとともに均一な厚みを有する高温超電導テープ材
が得られる効果がある。
１９記載の製造方法において、金属テープは溝を有し、
高温超電導体層は上記溝に形成されるので、上記効果に
加えて高温超電導体層を金属テープで確実に覆うことが
できるとともに均一な厚みを有する高温超電導テープ材
が得られる効果がある。
【００５０】
実施例１．図１（ａ）は請求項１および２の発明の一実
施例に係る高温超電導コイルを一部断面で示す斜視図、
（ｂ）は（ａ）の導体の断面を拡大して示す断面図であ
る。図において、１２１、１２２、１２３はそれぞれ導
体断面積の異なる導体、１１１、１１２、１１３はそれ
ぞれ導体１２１、１２２、１２３を巻回して作製したコ
イルユニット、１１０はコイルユニット１１１、１１
２、１１３を例えばアルミナ板から成る絶縁物１００を
介して積層して作製した高温超電導コイルであり、コイ
ルユニット間で導体は互いに接続されている。なお、各
導体１２１、１２２、１２３は例えばアルミナ繊維から
なる絶縁物を介して巻回されている。
施例に係る高温超電導コイルを一部断面で示す斜視図、
（ｂ）は（ａ）の導体の断面を拡大して示す断面図であ
る。図において、１２１、１２２、１２３はそれぞれ導
体断面積の異なる導体、１１１、１１２、１１３はそれ
ぞれ導体１２１、１２２、１２３を巻回して作製したコ
イルユニット、１１０はコイルユニット１１１、１１
２、１１３を例えばアルミナ板から成る絶縁物１００を
介して積層して作製した高温超電導コイルであり、コイ
ルユニット間で導体は互いに接続されている。なお、各
導体１２１、１２２、１２３は例えばアルミナ繊維から
なる絶縁物を介して巻回されている。
【００５１】図２は実施例１を説明するための図であ
り、（ａ）は温度５Ｋにおける高温超電導導体（Ｂｉ
1-xＰｂx）Ｓｒ2Ｃａ2Ｃｕ3Ｏyの臨界電流密度の磁界の
強さおよび角度依存性を示す特性図であり、角度はテー
プの長手方向には垂直でテープの表面に並行な場合を０
度、垂直な場合を９０度としている。また、（ｂ）は高
温超電導コイルの巻線部の磁界分布を示す説明図であ
り、片側断面のみを示し、矢印で磁界の強さと向きを表
している。前記のように構成された高温超電導コイル１
１０に通電すると、高温超電導コイル１１０の導体部に
は、図２（ｂ）に示す磁界が発生する。磁界の強さおよ
び向きを変えた場合の導体の臨界電流密度と高温超電導
コイル１１０の磁界分布より、コイルユニット１１１、
１１２、１１３毎に臨界電流密度が最も低い場所の臨界
電流密度を求め、臨界電流密度の逆数に比例して導体１
２１、１２２、１２３の導体断面積を決定する。これに
より、導体１２１、１２２、１２３の臨界電流がほぼ同
じとなり、高温超電導コイル１１０は導体の能力を発揮
し、高温超電導コイルの発生磁界が高まる。
り、（ａ）は温度５Ｋにおける高温超電導導体（Ｂｉ
1-xＰｂx）Ｓｒ2Ｃａ2Ｃｕ3Ｏyの臨界電流密度の磁界の
強さおよび角度依存性を示す特性図であり、角度はテー
プの長手方向には垂直でテープの表面に並行な場合を０
度、垂直な場合を９０度としている。また、（ｂ）は高
温超電導コイルの巻線部の磁界分布を示す説明図であ
り、片側断面のみを示し、矢印で磁界の強さと向きを表
している。前記のように構成された高温超電導コイル１
１０に通電すると、高温超電導コイル１１０の導体部に
は、図２（ｂ）に示す磁界が発生する。磁界の強さおよ
び向きを変えた場合の導体の臨界電流密度と高温超電導
コイル１１０の磁界分布より、コイルユニット１１１、
１１２、１１３毎に臨界電流密度が最も低い場所の臨界
電流密度を求め、臨界電流密度の逆数に比例して導体１
２１、１２２、１２３の導体断面積を決定する。これに
より、導体１２１、１２２、１２３の臨界電流がほぼ同
じとなり、高温超電導コイル１１０は導体の能力を発揮
し、高温超電導コイルの発生磁界が高まる。
【００５２】例えば、内径２０ｍｍ、外径８０ｍｍ、コ
イル高さ５ｍｍ、導体断面積が一定のコイルユニット１
１１を８個積層した高温超電導コイル１１０において、
発生磁界０．６テスラであった。コイルユニットの臨界
電流の比は端部のコイルユニットから中心のコイルユニ
ットの順に、例えば１：１．１：１．３：１．５である
場合、端部のコイルユニットがクエンチしたことがわか
る。そこで、コイルユニットの導体の断面積を１：０．
９：０．８：０．７とすれば、各コイルユニットの臨界
電流の比はほぼ１：１：１：１となり、高温超電導コイ
ルの発生磁界は、約０．８テスラとなる。
イル高さ５ｍｍ、導体断面積が一定のコイルユニット１
１１を８個積層した高温超電導コイル１１０において、
発生磁界０．６テスラであった。コイルユニットの臨界
電流の比は端部のコイルユニットから中心のコイルユニ
ットの順に、例えば１：１．１：１．３：１．５である
場合、端部のコイルユニットがクエンチしたことがわか
る。そこで、コイルユニットの導体の断面積を１：０．
９：０．８：０．７とすれば、各コイルユニットの臨界
電流の比はほぼ１：１：１：１となり、高温超電導コイ
ルの発生磁界は、約０．８テスラとなる。
【００５３】実施例２．図３（ａ）は請求項１および２
記載の発明の他の実施例であり、磁気浮上式鉄道に搭載
したレーストラック型の高温超電導コイル１５３であ
り、（ｂ）に拡大して示すように、コイルユニット１１
１、１１２、１１３の導体の断面積を、コイルユニット
１１１、１１２、１１３の順に１：０．７：０．５と変
えている。このように、浮上走行する磁気浮上式鉄道に
搭載したコイル１５３では、コイルユニット毎に導体断
面積を変えることにより、導体の能力を十分に発揮でき
るため、高温超電導コイル１５３を軽くできる。なお、
１５１は各コイルユニット間に挿入される熱電導部材で
あり、これを拡大して示す図３（ｃ）と共に実施例１０
で詳細に説明する。
記載の発明の他の実施例であり、磁気浮上式鉄道に搭載
したレーストラック型の高温超電導コイル１５３であ
り、（ｂ）に拡大して示すように、コイルユニット１１
１、１１２、１１３の導体の断面積を、コイルユニット
１１１、１１２、１１３の順に１：０．７：０．５と変
えている。このように、浮上走行する磁気浮上式鉄道に
搭載したコイル１５３では、コイルユニット毎に導体断
面積を変えることにより、導体の能力を十分に発揮でき
るため、高温超電導コイル１５３を軽くできる。なお、
１５１は各コイルユニット間に挿入される熱電導部材で
あり、これを拡大して示す図３（ｃ）と共に実施例１０
で詳細に説明する。
【００５４】実施例３．次に請求項３記載の発明の一実
施例で、導体が高温超電導テープ材で構成されている場
合に、テープ材１３０の積層数を変えることにより断面
積を変えた場合を図４（ａ）、（ｂ）に示す。１枚の高
温超電導テープ材１３０の臨界電流密度は、高温超電導
テープ材１３０のテープ厚さが０．１ｍｍから０．２ｍ
ｍ程度で最大となるため、高温超電導テープ材１３０の
テープ厚さは大きく変えることが出来ない。そこで、導
体１３１、１３２、１３３毎に高温超電導テープ材の積
層数を変えれば臨界電流密度を低下させることなく導体
１３１、１３２、１３３毎に導体断面積を変えることが
でき、実施例１と同様の効果を得ることができる。
施例で、導体が高温超電導テープ材で構成されている場
合に、テープ材１３０の積層数を変えることにより断面
積を変えた場合を図４（ａ）、（ｂ）に示す。１枚の高
温超電導テープ材１３０の臨界電流密度は、高温超電導
テープ材１３０のテープ厚さが０．１ｍｍから０．２ｍ
ｍ程度で最大となるため、高温超電導テープ材１３０の
テープ厚さは大きく変えることが出来ない。そこで、導
体１３１、１３２、１３３毎に高温超電導テープ材の積
層数を変えれば臨界電流密度を低下させることなく導体
１３１、１３２、１３３毎に導体断面積を変えることが
でき、実施例１と同様の効果を得ることができる。
【００５５】実施例４．また、請求項３記載の発明の他
の実施例で、導体１４１、１４２、１４３の幅を変えた
実施例を図５に示す。この例では導体１４１、１４２、
１４３の厚みが一定であるため、コイルの外径を変える
ことなく導体の断面積をコイルユニット１１１、１１
２、１１３毎に変えることができ、コイル設計が容易に
なる。
の実施例で、導体１４１、１４２、１４３の幅を変えた
実施例を図５に示す。この例では導体１４１、１４２、
１４３の厚みが一定であるため、コイルの外径を変える
ことなく導体の断面積をコイルユニット１１１、１１
２、１１３毎に変えることができ、コイル設計が容易に
なる。
【００５６】なお、高温超電導テープ材の幅および積層
数の両方を変え、導体断面積を変えてもよいのは云うま
でもない。
数の両方を変え、導体断面積を変えてもよいのは云うま
でもない。
【００５７】実施例５．また、請求項１および２項記載
の発明の他の実施例として、例えば図３７に示したよう
な導体の超電導体５３３と安定化材５３２の割合を変え
てもよい。この場合、コイル形状、巻数が変わらないた
め、磁界の分布が変わらないという利点がある。
の発明の他の実施例として、例えば図３７に示したよう
な導体の超電導体５３３と安定化材５３２の割合を変え
てもよい。この場合、コイル形状、巻数が変わらないた
め、磁界の分布が変わらないという利点がある。
【００５８】実施例６．図６は請求項４記載の発明の一
実施例を示し、高温超電導テープ材を用いた高温超電導
コイルユニット１１１を複数個積層した高温超電導コイ
ルの両端に、強磁性体として例えばケイ素鋼板等の鉄製
のフランジ１６０を取り付けた高温超電導マグネットで
ある。
実施例を示し、高温超電導テープ材を用いた高温超電導
コイルユニット１１１を複数個積層した高温超電導コイ
ルの両端に、強磁性体として例えばケイ素鋼板等の鉄製
のフランジ１６０を取り付けた高温超電導マグネットで
ある。
【００５９】図７（ａ）はフランジ１６０がある場合、
（ｂ）はフランジ１６０が無い場合のそれぞれコイル巻
線部の磁束の様子を示す説明図である。図中、矢印が磁
束の向きと大きさを表す。フランジ１６０がある場合、
磁界はフランジ１６０に向かうため磁束の高温超電導テ
ープ材１３０に垂直な成分が、フランジ１６０が無い場
合と比べ少ない。このため、高温超電導テープ材１３０
の磁界による臨界電流密度の低下が小さく、高温超電導
マグネットの発生磁界が高まる。
（ｂ）はフランジ１６０が無い場合のそれぞれコイル巻
線部の磁束の様子を示す説明図である。図中、矢印が磁
束の向きと大きさを表す。フランジ１６０がある場合、
磁界はフランジ１６０に向かうため磁束の高温超電導テ
ープ材１３０に垂直な成分が、フランジ１６０が無い場
合と比べ少ない。このため、高温超電導テープ材１３０
の磁界による臨界電流密度の低下が小さく、高温超電導
マグネットの発生磁界が高まる。
【００６０】実施例７．図８（ａ）は請求項４記載の発
明の他の実施例で、磁気浮上式鉄道に搭載したレースト
ラック型の高温超電導コイル１５３の片面に、図８
（ｂ）に拡大して示すように、鉄製のフランジ１６０を
取り付けた高温超電導マグネットである。これにより、
臨界電流が低い箇所を減らすことができる。
明の他の実施例で、磁気浮上式鉄道に搭載したレースト
ラック型の高温超電導コイル１５３の片面に、図８
（ｂ）に拡大して示すように、鉄製のフランジ１６０を
取り付けた高温超電導マグネットである。これにより、
臨界電流が低い箇所を減らすことができる。
【００６１】実施例８．また、上記実施例７ではフラン
ジ１６０はドーナツ型のものを用いて高温超電導コイル
１５３の巻線部付近のみに設置したが、楕円板状のもの
が高温超電導コイルの片側全面にあってもよい。この場
合、上記実施例７の効果に加えて、フランジ１６０を取
り付けた側を磁気浮上式鉄道の車両の内側とすれば、車
体の中に漏れる磁界を少なくできるという効果も得られ
る。
ジ１６０はドーナツ型のものを用いて高温超電導コイル
１５３の巻線部付近のみに設置したが、楕円板状のもの
が高温超電導コイルの片側全面にあってもよい。この場
合、上記実施例７の効果に加えて、フランジ１６０を取
り付けた側を磁気浮上式鉄道の車両の内側とすれば、車
体の中に漏れる磁界を少なくできるという効果も得られ
る。
【００６２】実施例９．図９は請求項５記載の発明の一
実施例を示し、コイルユニット間にヒータ１５２を設け
た熱伝導部材１５１を挿入したものである。このように
構成されたものにおいて、高温超電導コイルの一部で超
電導破壊が検出された場合、ヒータ１５２により熱伝導
部材１５１を加熱し、高温超電導コイル１１０全体を超
電導破壊させる。これにより、超電導コイル全体で高温
超電導コイルに蓄えられたエネルギを吸収し、高温超電
導コイルの一部にエネルギが集中して高温超電導コイル
が焼損するのを防止できる。
実施例を示し、コイルユニット間にヒータ１５２を設け
た熱伝導部材１５１を挿入したものである。このように
構成されたものにおいて、高温超電導コイルの一部で超
電導破壊が検出された場合、ヒータ１５２により熱伝導
部材１５１を加熱し、高温超電導コイル１１０全体を超
電導破壊させる。これにより、超電導コイル全体で高温
超電導コイルに蓄えられたエネルギを吸収し、高温超電
導コイルの一部にエネルギが集中して高温超電導コイル
が焼損するのを防止できる。
【００６３】実施例１０．また、請求項５記載の発明の
他の実施例として、図３（ａ）に示すような永久電流で
運転される高温超電導コイル１５３では、超電導破壊し
た場合の高温超電導コイル１５３のエネルギを外部に取
り出すことができないため、図３（ｂ）、（ｃ）に示す
ようにコイルユニット１１１、１１２、１１３間にヒー
タ１５２を設けた熱伝導部材１５１を挿入し、高温超電
導コイル１５３全体でエネルギを吸収することが特に有
効である。
他の実施例として、図３（ａ）に示すような永久電流で
運転される高温超電導コイル１５３では、超電導破壊し
た場合の高温超電導コイル１５３のエネルギを外部に取
り出すことができないため、図３（ｂ）、（ｃ）に示す
ようにコイルユニット１１１、１１２、１１３間にヒー
タ１５２を設けた熱伝導部材１５１を挿入し、高温超電
導コイル１５３全体でエネルギを吸収することが特に有
効である。
【００６４】実施例１１．図１０（ａ）は請求項６記載
の発明の一実施例を一部破断して示す斜視図、（ｂ）は
（ａ）の要部を拡大して示す斜視図である。この例で
は、導体１２１間の電気絶縁にセラミックス繊維として
アルミナ繊維２０３を使用し、その繊維方向を導体１２
１の長手方向とほぼ直向させて含浸材で固定している。
図１１に、導体１２１、アルミナ繊維２０３、含浸材で
ある樹脂（例えばグレース社製スタイキャスト１２６
６）およびアルミナ繊維２０３と樹脂の複合材の熱膨張
率を示すように、導体１２１と複合材の繊維方向に平行
な熱膨張率が異なるため、冷却時の熱歪みにより導体の
臨界電流が低下するが、導体１２１と複合材の繊維方向
に垂直な熱膨張率はほぼ一致するため導体１２１の臨界
電流は低下しない。
の発明の一実施例を一部破断して示す斜視図、（ｂ）は
（ａ）の要部を拡大して示す斜視図である。この例で
は、導体１２１間の電気絶縁にセラミックス繊維として
アルミナ繊維２０３を使用し、その繊維方向を導体１２
１の長手方向とほぼ直向させて含浸材で固定している。
図１１に、導体１２１、アルミナ繊維２０３、含浸材で
ある樹脂（例えばグレース社製スタイキャスト１２６
６）およびアルミナ繊維２０３と樹脂の複合材の熱膨張
率を示すように、導体１２１と複合材の繊維方向に平行
な熱膨張率が異なるため、冷却時の熱歪みにより導体の
臨界電流が低下するが、導体１２１と複合材の繊維方向
に垂直な熱膨張率はほぼ一致するため導体１２１の臨界
電流は低下しない。
【００６５】なお、セラミックス繊維２０３は、高温超
電導コイルを焼成する温度に耐える材料であればアルミ
ナ繊維に限らず何であってもよく、また、複合材中のセ
ラミックス繊維２０３の占有率は、導体１２１と複合材
の熱膨張率が略一致するよう選定する。また、高温超電
導コイル１１０を冷却した場合の導体１２１と複合材２
０１の熱膨張率の差に基づく歪は、０．１％程度以下で
あれば実用上問題ない。
電導コイルを焼成する温度に耐える材料であればアルミ
ナ繊維に限らず何であってもよく、また、複合材中のセ
ラミックス繊維２０３の占有率は、導体１２１と複合材
の熱膨張率が略一致するよう選定する。また、高温超電
導コイル１１０を冷却した場合の導体１２１と複合材２
０１の熱膨張率の差に基づく歪は、０．１％程度以下で
あれば実用上問題ない。
【００６６】実施例１２．また、請求項７記載のよう
に、含浸材を例えばエポキシ樹脂等のように室温程度以
下の温度で硬化する材料とすれば、温度を上げて硬化さ
せる含浸材を使用した場合と比べ、硬化温度と高温超電
導コイルの運転温度の温度差を少なくでき、冷却後の歪
みが少なくなり、導体１２１の臨界電流の低下を小さく
できるため、高温超電導コイルの発生磁界を高くでき
る。
に、含浸材を例えばエポキシ樹脂等のように室温程度以
下の温度で硬化する材料とすれば、温度を上げて硬化さ
せる含浸材を使用した場合と比べ、硬化温度と高温超電
導コイルの運転温度の温度差を少なくでき、冷却後の歪
みが少なくなり、導体１２１の臨界電流の低下を小さく
できるため、高温超電導コイルの発生磁界を高くでき
る。
【００６７】実施例１３．図１２（ａ）は請求項６記載
の発明の他の実施例に係る超電導コイルを一部破断して
示す斜視図、（ｂ）は（ａ）の要部を拡大して示す斜視
図である。この例では例えば高温超電導テープ材からな
る導体１２１の全周にアルミナ繊維２０３を２層配置し
て電気絶縁している。この実施例の場合も上記実施例１
１と同様に導体の臨界電流の低下を防止できる効果があ
る。また、図１０に示したような複数のコイルユニット
１１１を積層する超電導コイルにおいて、導体１２１の
側面だけでなく全周にセラミックス繊維を配置すること
により各コイルユニット１１１間に挿入される絶縁板１
００を省くこともできる。
の発明の他の実施例に係る超電導コイルを一部破断して
示す斜視図、（ｂ）は（ａ）の要部を拡大して示す斜視
図である。この例では例えば高温超電導テープ材からな
る導体１２１の全周にアルミナ繊維２０３を２層配置し
て電気絶縁している。この実施例の場合も上記実施例１
１と同様に導体の臨界電流の低下を防止できる効果があ
る。また、図１０に示したような複数のコイルユニット
１１１を積層する超電導コイルにおいて、導体１２１の
側面だけでなく全周にセラミックス繊維を配置すること
により各コイルユニット１１１間に挿入される絶縁板１
００を省くこともできる。
【００６８】実施例１４．図１３（ａ）は請求項８記載
の発明の一実施例に係る超電導コイルを一部破断して示
す斜視図である。この例では、図１３（ｂ）に拡大して
示すように、導体１２１と例えばアルミナ板からなる絶
縁材２０２の間に例えば銀や銅やＳＵＳ等からなる応力
緩衝材３０１が挿入されているので、高温超電導コイル
を冷却した際、導体１２１と絶縁材２０２の熱膨張率の
差による導体１２１の歪みを応力緩衝材３０１が吸収
し、導体１２１は歪みが緩和されるため、歪みによる導
体１２１の臨界電流の低下がなくなり、高温超電導コイ
ルの発生磁界を高くできる。また、応力緩衝材３０１を
熱伝導性に優れた銀または銅とすれば、導体１２１と絶
縁材２０２の間に発生する熱をすばやく拡散するため、
高温超電導コイルの安定性が高まる。
の発明の一実施例に係る超電導コイルを一部破断して示
す斜視図である。この例では、図１３（ｂ）に拡大して
示すように、導体１２１と例えばアルミナ板からなる絶
縁材２０２の間に例えば銀や銅やＳＵＳ等からなる応力
緩衝材３０１が挿入されているので、高温超電導コイル
を冷却した際、導体１２１と絶縁材２０２の熱膨張率の
差による導体１２１の歪みを応力緩衝材３０１が吸収
し、導体１２１は歪みが緩和されるため、歪みによる導
体１２１の臨界電流の低下がなくなり、高温超電導コイ
ルの発生磁界を高くできる。また、応力緩衝材３０１を
熱伝導性に優れた銀または銅とすれば、導体１２１と絶
縁材２０２の間に発生する熱をすばやく拡散するため、
高温超電導コイルの安定性が高まる。
【００６９】実施例１５．また、上記実施例１４では絶
縁材２０２の両側に応力緩衝材３０１を設けた場合につ
いて示したが、請求項８記載の発明の他の実施例とし
て、片側のみに設けても、臨界電流の低下を少なくでき
るのは明かである。
縁材２０２の両側に応力緩衝材３０１を設けた場合につ
いて示したが、請求項８記載の発明の他の実施例とし
て、片側のみに設けても、臨界電流の低下を少なくでき
るのは明かである。
【００７０】実施例１６．図１４（ａ）は請求項８記載
の発明のさらに他の実施例を一部破断して示す斜視図で
ある。この例では、図１４（ｂ）にその要部を拡大して
示すように、導体１２１の外周を応力緩衝材３０２で包
囲し、さらに応力緩衝材３０２の外周を絶縁材２０２で
包囲しており、この場合にも上記実施例１４と同様の効
果を得ることができる。
の発明のさらに他の実施例を一部破断して示す斜視図で
ある。この例では、図１４（ｂ）にその要部を拡大して
示すように、導体１２１の外周を応力緩衝材３０２で包
囲し、さらに応力緩衝材３０２の外周を絶縁材２０２で
包囲しており、この場合にも上記実施例１４と同様の効
果を得ることができる。
【００７１】実施例１７．図１５は請求項９記載の発明
の一実施例による高温超電導マグネットの運転方法を説
明するための説明図であり、２枚の高温超電導テープ材
を重ねて作製した導体を巻回した高温超電導コイルを励
磁する場合について説明する。２枚の高温超電導テープ
材をテープａ、テープｂとし、それぞれに流れる電流を
それぞれ電流ａ、電流ｂとした。図１５（ａ）、（ｂ）
は高温超電導コイルの運転温度より導体の温度マージン
だけ高い温度Ｔ1で励磁した場合を示し、（ｃ）、
（ｄ）は高温超電導コイルの運転温度Ｔ0で励磁した場
合を示す。ここで、コイルの運転電流が臨界電流となる
温度Ｔ1と、コイルの運転温度Ｔ0との差が温度マージン
である。
の一実施例による高温超電導マグネットの運転方法を説
明するための説明図であり、２枚の高温超電導テープ材
を重ねて作製した導体を巻回した高温超電導コイルを励
磁する場合について説明する。２枚の高温超電導テープ
材をテープａ、テープｂとし、それぞれに流れる電流を
それぞれ電流ａ、電流ｂとした。図１５（ａ）、（ｂ）
は高温超電導コイルの運転温度より導体の温度マージン
だけ高い温度Ｔ1で励磁した場合を示し、（ｃ）、
（ｄ）は高温超電導コイルの運転温度Ｔ0で励磁した場
合を示す。ここで、コイルの運転電流が臨界電流となる
温度Ｔ1と、コイルの運転温度Ｔ0との差が温度マージン
である。
【００７２】図１５（ｃ）（ｄ）に示すように、一般に
行われているように、高温超電導コイルの運転温度Ｔ0
で励磁した場合には、全電流を増していくと導体には高
温超電導コイルの自己磁界による誘導電流が流れて電流
ａと電流ｂに差が生じ、電流ａは高温超電導コイルの運
転温度に対応した電流で飽和する。この電流は高温超電
導コイルの運転電流値Ａの半分の値2/1Ａより大きい。
これにより、高温超電導コイルの励磁後は、電流ａと電
流ｂに差が生じる。この状態ではテープ材ａにわずかの
外乱が加わっても、高温超電導コイルは超電導破壊をす
る。そこで、図１５（ａ）（ｂ）に示すように、高温超
電導コイルの運転温度より導体の温度マージンだけ高い
温度Ｔ1で励磁した場合には、電流ａが飽和する電流値
は、高温超電導コイルの運転電流値Ａの半分の値2/1Ａ
となる。高温超電導コイルの励磁完了時には、電流ｂは
電流ａと同じ電流値となる。この状態で、高温超電導コ
イルの温度を運転温度まで低下させるとテープａ、テー
プｂともに外乱が発生しても超電導破壊を起こしにく
い。なお、この例では高温超電導テープ材が２枚の場合
で説明したが、これに限るものではなく、高温超電導テ
ープ材が３枚以上の場合でもこの例と同様の効果が得ら
れる。
行われているように、高温超電導コイルの運転温度Ｔ0
で励磁した場合には、全電流を増していくと導体には高
温超電導コイルの自己磁界による誘導電流が流れて電流
ａと電流ｂに差が生じ、電流ａは高温超電導コイルの運
転温度に対応した電流で飽和する。この電流は高温超電
導コイルの運転電流値Ａの半分の値2/1Ａより大きい。
これにより、高温超電導コイルの励磁後は、電流ａと電
流ｂに差が生じる。この状態ではテープ材ａにわずかの
外乱が加わっても、高温超電導コイルは超電導破壊をす
る。そこで、図１５（ａ）（ｂ）に示すように、高温超
電導コイルの運転温度より導体の温度マージンだけ高い
温度Ｔ1で励磁した場合には、電流ａが飽和する電流値
は、高温超電導コイルの運転電流値Ａの半分の値2/1Ａ
となる。高温超電導コイルの励磁完了時には、電流ｂは
電流ａと同じ電流値となる。この状態で、高温超電導コ
イルの温度を運転温度まで低下させるとテープａ、テー
プｂともに外乱が発生しても超電導破壊を起こしにく
い。なお、この例では高温超電導テープ材が２枚の場合
で説明したが、これに限るものではなく、高温超電導テ
ープ材が３枚以上の場合でもこの例と同様の効果が得ら
れる。
【００７３】さらに、図１６に、前記励磁後、高温超電
導コイルを時間Ｔで永久電流にした場合の電流の時間変
化を示す。図１６（ａ）（ｂ）は請求項９記載の発明の
一実施例に関わり、高温超電導コイルの運転温度より導
体の温度マージンだけ高い温度で励磁した後永久電流に
した場合を示し、（ｃ）（ｄ）は高温超電導コイルの運
転温度で励磁した後永久電流にした場合を示す。図１６
（ｃ）（ｄ）において、電流ａと電流ｂが異なっている
のでテープａからテープｂに電流が移動し、移動する電
流は常電導部を通過するため、全電流はわずかづつ減少
する。これに対して図１６（ａ）（ｂ）では、電流ａと
電流ｂは等しく、前記電流の移動がないため、全電流は
減少しない。
導コイルを時間Ｔで永久電流にした場合の電流の時間変
化を示す。図１６（ａ）（ｂ）は請求項９記載の発明の
一実施例に関わり、高温超電導コイルの運転温度より導
体の温度マージンだけ高い温度で励磁した後永久電流に
した場合を示し、（ｃ）（ｄ）は高温超電導コイルの運
転温度で励磁した後永久電流にした場合を示す。図１６
（ｃ）（ｄ）において、電流ａと電流ｂが異なっている
のでテープａからテープｂに電流が移動し、移動する電
流は常電導部を通過するため、全電流はわずかづつ減少
する。これに対して図１６（ａ）（ｂ）では、電流ａと
電流ｂは等しく、前記電流の移動がないため、全電流は
減少しない。
【００７４】実施例１８．次に請求項１０記載の発明の
一実施例について説明する。この例では例えば図９に示
したように、高温超電導コイルは励磁時昇温用のヒータ
１５２を備え、かつこの励磁時昇温用のヒータは高温超
電導コイルが超電導破壊した際の強制クエンチ用のヒー
タと兼ねている。ヒータ１５２により励磁時に高温超電
導コイルの温度を、高温超電導コイルの運転温度より温
度マージンだけ上げることができ、ヒータ数を増やすこ
となく超電導破壊しにくい高温超電導マグネットが得ら
れる。
一実施例について説明する。この例では例えば図９に示
したように、高温超電導コイルは励磁時昇温用のヒータ
１５２を備え、かつこの励磁時昇温用のヒータは高温超
電導コイルが超電導破壊した際の強制クエンチ用のヒー
タと兼ねている。ヒータ１５２により励磁時に高温超電
導コイルの温度を、高温超電導コイルの運転温度より温
度マージンだけ上げることができ、ヒータ数を増やすこ
となく超電導破壊しにくい高温超電導マグネットが得ら
れる。
【００７５】実施例１９．図１７は請求項１１記載の発
明の一実施例による高温超電導マグネットを説明する構
成図であり、図において、１１０は高温超電導コイル、
４０４は永久電流スイッチ、３６０は永久電流スイッチ
４０４と高温超電導コイル１１０を熱的に接続する熱伝
導部材３６０、１５２は熱伝導部材３６０に取り付けら
れたヒータである。このように構成されたものにおい
て、高温超電導コイル１１０を励磁する際、ヒータ１５
２により熱伝導部材１５１を加熱すれば、永久電流スイ
ッチ４０４と高温超電導コイル１１０を同時に昇温する
ことができる。なお、この例ではヒータ１５２を熱伝導
部材３６０に設けた場合について説明したが、これに限
るものではなく、高温超電導コイル１１０や永久電流ス
イッチ４０４に設けてもよい。
明の一実施例による高温超電導マグネットを説明する構
成図であり、図において、１１０は高温超電導コイル、
４０４は永久電流スイッチ、３６０は永久電流スイッチ
４０４と高温超電導コイル１１０を熱的に接続する熱伝
導部材３６０、１５２は熱伝導部材３６０に取り付けら
れたヒータである。このように構成されたものにおい
て、高温超電導コイル１１０を励磁する際、ヒータ１５
２により熱伝導部材１５１を加熱すれば、永久電流スイ
ッチ４０４と高温超電導コイル１１０を同時に昇温する
ことができる。なお、この例ではヒータ１５２を熱伝導
部材３６０に設けた場合について説明したが、これに限
るものではなく、高温超電導コイル１１０や永久電流ス
イッチ４０４に設けてもよい。
【００７６】実施例２０．図１８は請求項１２記載の発
明の一実施例を示し、（ａ）に斜視図で示したように、
２枚の高温超電導テープ材３４１、３４２を絶縁物を介
して重ね合わせた導体を巻回して構成されるコイルユニ
ットＡ３１１と、同様に構成されこのコイルユニット３
１１と積層されるもう一つのコイルユニットＢとの、高
温超電導テープ材同士の接続の仕方に関するものであ
る。すなわち（ｂ）に示すように、各コイルユニット
Ａ、Ｂ３１１、３１２間での上記高温超電導テープ材の
接続においては、２組のテープ材は、一方のコイルユニ
ットの内側から１番目に卷かれた高温超電導テープ材３
４１、３４３と、他方のコイルユニットの内側から２番
目に卷かれた高温超電導テープ材３４２、３４４とを接
続することにより、上記高温超電導テープ材の作るルー
プを貫く磁束の和が略ゼロになるように構成したもので
ある。なお、１０５は電極リード、３３０は接続部を示
す。このように接続することにより、高温超電導コイル
の励磁時に領域ＡとＢで誘導される電圧がキャンセルさ
れ、磁界変化にともなう誘導電流が高温超電導テープ材
に生じない。よって高温超電導テープ３４１と高温超電
導テープ３４２、また高温超電導テープ３４３と高温超
電導テープ３４４に電流が平均して流れるため、高温超
電導コイルは超電導破壊しにくい。また、誘導電流が生
じないため、励磁速度を早くできる。
明の一実施例を示し、（ａ）に斜視図で示したように、
２枚の高温超電導テープ材３４１、３４２を絶縁物を介
して重ね合わせた導体を巻回して構成されるコイルユニ
ットＡ３１１と、同様に構成されこのコイルユニット３
１１と積層されるもう一つのコイルユニットＢとの、高
温超電導テープ材同士の接続の仕方に関するものであ
る。すなわち（ｂ）に示すように、各コイルユニット
Ａ、Ｂ３１１、３１２間での上記高温超電導テープ材の
接続においては、２組のテープ材は、一方のコイルユニ
ットの内側から１番目に卷かれた高温超電導テープ材３
４１、３４３と、他方のコイルユニットの内側から２番
目に卷かれた高温超電導テープ材３４２、３４４とを接
続することにより、上記高温超電導テープ材の作るルー
プを貫く磁束の和が略ゼロになるように構成したもので
ある。なお、１０５は電極リード、３３０は接続部を示
す。このように接続することにより、高温超電導コイル
の励磁時に領域ＡとＢで誘導される電圧がキャンセルさ
れ、磁界変化にともなう誘導電流が高温超電導テープ材
に生じない。よって高温超電導テープ３４１と高温超電
導テープ３４２、また高温超電導テープ３４３と高温超
電導テープ３４４に電流が平均して流れるため、高温超
電導コイルは超電導破壊しにくい。また、誘導電流が生
じないため、励磁速度を早くできる。
【００７７】実施例２１．図１９、２０は請求項１２記
載の発明の他の実施例を示し、図１８（ａ）と同様に構
成されたコイルユニット３１１、３１２、３１３、３１
４が４個の場合の接続例であり、これらの例でも高温超
電導テープ材の作るループを貫く磁束の和が略ゼロにな
るように構成されており、上記実施例２０と同様の効果
がある。
載の発明の他の実施例を示し、図１８（ａ）と同様に構
成されたコイルユニット３１１、３１２、３１３、３１
４が４個の場合の接続例であり、これらの例でも高温超
電導テープ材の作るループを貫く磁束の和が略ゼロにな
るように構成されており、上記実施例２０と同様の効果
がある。
【００７８】実施例２２．図２１、２２は請求項１２記
載の発明の他の実施例を示し、３枚の高温超電導テープ
材３４１、３４２、３４３を絶縁物を介して重ね合わせ
た導体を巻回して構成されたコイルユニットが図２１は
２個３１１、３１２の場合、図２２は３個３１１、３１
２、３１３の場合の接続例である。図２１においては、
一方のコイルユニットの内側から１番目に卷かれた高温
超電導テープ材３４１と他方のコイルユニットの内側か
ら３番目に卷かれた高温超電導テープ材３４３、内側か
ら２番目に卷かれた高温超電導テープ材３４２どうし、
および内側から３番目に卷かれた高温超電導テープ材３
４３と内側から１番目に卷かれた高温超電導テープ材３
４１とをそれぞれ接続しており、図２２においては一方
のコイルユニットの内側から１番目に卷かれた高温超電
導テープ材３４１と他方のコイルユニットの内側から２
番目に卷かれた高温超電導テープ材３４２、内側から２
番目に巻かれた高温超電導テープ材３４２と内側から３
番目に巻かれた高温超電導テープ材３４３、および内側
から３番目に巻かれた高温超電導テープ材３４３と内側
から１番目に卷かれた高温超電導テープ材３４１とをそ
れぞれ接続している。これらの例でも高温超電導テープ
材の作るループを貫く磁束の和が略ゼロになるように構
成されており、上記実施例２０と同様の効果がある。
載の発明の他の実施例を示し、３枚の高温超電導テープ
材３４１、３４２、３４３を絶縁物を介して重ね合わせ
た導体を巻回して構成されたコイルユニットが図２１は
２個３１１、３１２の場合、図２２は３個３１１、３１
２、３１３の場合の接続例である。図２１においては、
一方のコイルユニットの内側から１番目に卷かれた高温
超電導テープ材３４１と他方のコイルユニットの内側か
ら３番目に卷かれた高温超電導テープ材３４３、内側か
ら２番目に卷かれた高温超電導テープ材３４２どうし、
および内側から３番目に卷かれた高温超電導テープ材３
４３と内側から１番目に卷かれた高温超電導テープ材３
４１とをそれぞれ接続しており、図２２においては一方
のコイルユニットの内側から１番目に卷かれた高温超電
導テープ材３４１と他方のコイルユニットの内側から２
番目に卷かれた高温超電導テープ材３４２、内側から２
番目に巻かれた高温超電導テープ材３４２と内側から３
番目に巻かれた高温超電導テープ材３４３、および内側
から３番目に巻かれた高温超電導テープ材３４３と内側
から１番目に卷かれた高温超電導テープ材３４１とをそ
れぞれ接続している。これらの例でも高温超電導テープ
材の作るループを貫く磁束の和が略ゼロになるように構
成されており、上記実施例２０と同様の効果がある。
【００７９】実施例２３．図２３、２４は請求項１２記
載の発明のさらに他の実施例を示し、４枚の高温超電導
テープ材３４１、３４２、３４３、３４４を絶縁物を介
して重ね合わせた導体を巻回して構成されたコイルユニ
ットが２個の場合の接続例である。図２３においては一
方のコイルユニットの内側から１番目に卷かれた高温超
電導テープ材３４１と他方のコイルユニットの内側から
２番目に卷かれた高温超電導テープ材３４２、内側から
２番目に卷かれた高温超電導テープ材３４２と内側から
１番目に卷かれた高温超電導テープ材３４１、内側から
３番目に巻かれた高温超電導テープ材３４３と内側から
４番目に巻かれた高温超電導テープ材３４４、および内
側から４番目に巻かれた高温超電導テープ材３４４と内
側から３番目に巻かれた高温超電導テープ材３４３とが
それぞれ接続されており、図２４においては一方のコイ
ルユニットの内側から１番目に卷かれた高温超電導テー
プ材３４１と他方のコイルユニットの内側から４番目に
卷かれた高温超電導テープ材３４４、内側から２番目に
卷かれた高温超電導テープ材３４２と内側から３番目に
卷かれた高温超電導テープ材３４３、内側から３番目に
巻かれた高温超電導テープ材３４３と内側から２番目に
巻かれた高温超電導テープ材３４２、および内側から４
番目に巻かれた高温超電導テープ材３４４と内側から１
番目に巻かれた高温超電導テープ材３４１とがそれぞれ
接続されている。これらの例でも高温超電導テープ材の
作るループを貫く磁束の和が略ゼロになるように構成さ
れており、上記実施例２０と同様の効果がある。
載の発明のさらに他の実施例を示し、４枚の高温超電導
テープ材３４１、３４２、３４３、３４４を絶縁物を介
して重ね合わせた導体を巻回して構成されたコイルユニ
ットが２個の場合の接続例である。図２３においては一
方のコイルユニットの内側から１番目に卷かれた高温超
電導テープ材３４１と他方のコイルユニットの内側から
２番目に卷かれた高温超電導テープ材３４２、内側から
２番目に卷かれた高温超電導テープ材３４２と内側から
１番目に卷かれた高温超電導テープ材３４１、内側から
３番目に巻かれた高温超電導テープ材３４３と内側から
４番目に巻かれた高温超電導テープ材３４４、および内
側から４番目に巻かれた高温超電導テープ材３４４と内
側から３番目に巻かれた高温超電導テープ材３４３とが
それぞれ接続されており、図２４においては一方のコイ
ルユニットの内側から１番目に卷かれた高温超電導テー
プ材３４１と他方のコイルユニットの内側から４番目に
卷かれた高温超電導テープ材３４４、内側から２番目に
卷かれた高温超電導テープ材３４２と内側から３番目に
卷かれた高温超電導テープ材３４３、内側から３番目に
巻かれた高温超電導テープ材３４３と内側から２番目に
巻かれた高温超電導テープ材３４２、および内側から４
番目に巻かれた高温超電導テープ材３４４と内側から１
番目に巻かれた高温超電導テープ材３４１とがそれぞれ
接続されている。これらの例でも高温超電導テープ材の
作るループを貫く磁束の和が略ゼロになるように構成さ
れており、上記実施例２０と同様の効果がある。
【００８０】以上、実施例２０〜２３で説明したよう
に、複数枚の高温超電導テープ材を絶縁物を介して重ね
合わせた導体を巻回して構成されるコイルユニットを複
数個積層した高温超電導コイルを備えるものにおいて、
各コイルユニット間での高温超電導テープ材の接続にお
いては、少なくとも２組のテープ材は、一方のコイルユ
ニットの内側からｎ番目に卷かれた高温超電導テープ材
と、他方のコイルユニットの内側からｍ番目（ただし
ｎ、ｍは異なる整数）に卷かれた高温超電導テープ材と
を接続することにより、高温超電導テープ材の作るルー
プを貫く磁束の和が略ゼロになるように構成すれば、重
ね合わされた各高温超電導テープ材に電流が平均して流
れるため、高温超電導コイルは超電導破壊し難く、ま
た、誘導電流が生じないため、励磁速度を早くできる。
に、複数枚の高温超電導テープ材を絶縁物を介して重ね
合わせた導体を巻回して構成されるコイルユニットを複
数個積層した高温超電導コイルを備えるものにおいて、
各コイルユニット間での高温超電導テープ材の接続にお
いては、少なくとも２組のテープ材は、一方のコイルユ
ニットの内側からｎ番目に卷かれた高温超電導テープ材
と、他方のコイルユニットの内側からｍ番目（ただし
ｎ、ｍは異なる整数）に卷かれた高温超電導テープ材と
を接続することにより、高温超電導テープ材の作るルー
プを貫く磁束の和が略ゼロになるように構成すれば、重
ね合わされた各高温超電導テープ材に電流が平均して流
れるため、高温超電導コイルは超電導破壊し難く、ま
た、誘導電流が生じないため、励磁速度を早くできる。
【００８１】実施例２４．図２５は請求項１３記載の発
明の一実施例を示し、各コイルユニット間での導体の接
続部近傍に冷却用の熱伝導部材を設置した例である。こ
の例では各コイルユニット１１１間の接続部を二箇所に
集め、接続部材３５１の近傍に冷凍機に接続された熱伝
導部材３６０を設置している。高温超電導コイルを励磁
すると、接続抵抗や接続部材３５１の抵抗により接続部
が発熱するが、熱伝導部材３６０を接続部近傍に設置し
たので、発熱を速やかに除去でき、高温超電導コイルの
温度上昇を防ぐことができ、高温超電導コイルは超電導
破壊しにくい。
明の一実施例を示し、各コイルユニット間での導体の接
続部近傍に冷却用の熱伝導部材を設置した例である。こ
の例では各コイルユニット１１１間の接続部を二箇所に
集め、接続部材３５１の近傍に冷凍機に接続された熱伝
導部材３６０を設置している。高温超電導コイルを励磁
すると、接続抵抗や接続部材３５１の抵抗により接続部
が発熱するが、熱伝導部材３６０を接続部近傍に設置し
たので、発熱を速やかに除去でき、高温超電導コイルの
温度上昇を防ぐことができ、高温超電導コイルは超電導
破壊しにくい。
【００８２】実施例２５．図２６は請求項１４記載の発
明の一実施例を示し、図において、３６０は熱電導部
材、３６１はコイル支持部材、３７０はコイルを収納す
る容器である。この例では、コイル支持部材３６１に冷
凍機に接続された熱伝導部材３６０を接続し、熱伝導部
材３６０を高温超電導コイル１１０に接続している。こ
のように、熱伝導部材３６０を介して高温超電導コイル
１１０とコイル支持部材３６１を接続したため、通常、
室温または略液体窒素温度であるコイル容器３７０か
ら、コイル支持部材３６１を介して高温超電導コイル１
１０に伝わる熱を大幅に低減でき高温超電導コイル１１
０の温度上昇を防ぐことができ、クエンチしにくい高温
超電導マグネットが得られる。
明の一実施例を示し、図において、３６０は熱電導部
材、３６１はコイル支持部材、３７０はコイルを収納す
る容器である。この例では、コイル支持部材３６１に冷
凍機に接続された熱伝導部材３６０を接続し、熱伝導部
材３６０を高温超電導コイル１１０に接続している。こ
のように、熱伝導部材３６０を介して高温超電導コイル
１１０とコイル支持部材３６１を接続したため、通常、
室温または略液体窒素温度であるコイル容器３７０か
ら、コイル支持部材３６１を介して高温超電導コイル１
１０に伝わる熱を大幅に低減でき高温超電導コイル１１
０の温度上昇を防ぐことができ、クエンチしにくい高温
超電導マグネットが得られる。
【００８３】実施例２６．なお、請求項１４記載の発明
の他の実施例として、高温超電導コイル１１０とコイル
支持部材３６１を接続し、接続した箇所の近傍に冷却用
の熱伝導部材３６０を設置してもよい。この場合、上記
実施例２５と同様の効果に加えて高温超電導コイル１１
０とコイル支持部材３６１を強固に固定できるという効
果も得られる。
の他の実施例として、高温超電導コイル１１０とコイル
支持部材３６１を接続し、接続した箇所の近傍に冷却用
の熱伝導部材３６０を設置してもよい。この場合、上記
実施例２５と同様の効果に加えて高温超電導コイル１１
０とコイル支持部材３６１を強固に固定できるという効
果も得られる。
【００８４】実施例２７．図２７は請求項１５記載の発
明の一実施例を示し、図において、４０１は高温超電導
コイル１１０が収納される液体窒素温度以下の低温空
間、４０２は超電導コイル１１０の運転温度より高く高
温超電導材の臨界温度より低い中温空間、４０３は室温
空間、４０４は高温超電導コイル１１０と並列に接続さ
れ臨界温度が８０Ｋから１５０Ｋの高温超電導体で作製
した永久電流スイッチ、４０５は高温超電導コイル１１
０を励磁する電源、４０６は永久電流スイッチ４０４の
温度を上げるためのヒータである。高温超電導コイル１
１０は液体窒素温度以下の低温空間４０１、永久電流ス
イッチ４０４は中温空間４０２、電源４０５は室温空間
４０３にそれぞれ配置されている。このように、永久電
流スイッチ４０４を超電導コイルの運転温度より高く高
温超電導材の臨界温度より低い中温空間、すなわち高温
超電導体の臨界温度である８０Ｋから１５０Ｋに近い略
液体窒素温度空間４０２に設置しているので、永久電流
スイッチ４０４を作動させるためには、永久電流スイッ
チ４０４の温度を略液体窒素温度と臨界温度の間で変化
させれば良く、スイッチ速度が早くなる。また、永久電
流スイッチ４０４を作動させるのに必要なヒータ４０６
の熱量が少なくてよい。
明の一実施例を示し、図において、４０１は高温超電導
コイル１１０が収納される液体窒素温度以下の低温空
間、４０２は超電導コイル１１０の運転温度より高く高
温超電導材の臨界温度より低い中温空間、４０３は室温
空間、４０４は高温超電導コイル１１０と並列に接続さ
れ臨界温度が８０Ｋから１５０Ｋの高温超電導体で作製
した永久電流スイッチ、４０５は高温超電導コイル１１
０を励磁する電源、４０６は永久電流スイッチ４０４の
温度を上げるためのヒータである。高温超電導コイル１
１０は液体窒素温度以下の低温空間４０１、永久電流ス
イッチ４０４は中温空間４０２、電源４０５は室温空間
４０３にそれぞれ配置されている。このように、永久電
流スイッチ４０４を超電導コイルの運転温度より高く高
温超電導材の臨界温度より低い中温空間、すなわち高温
超電導体の臨界温度である８０Ｋから１５０Ｋに近い略
液体窒素温度空間４０２に設置しているので、永久電流
スイッチ４０４を作動させるためには、永久電流スイッ
チ４０４の温度を略液体窒素温度と臨界温度の間で変化
させれば良く、スイッチ速度が早くなる。また、永久電
流スイッチ４０４を作動させるのに必要なヒータ４０６
の熱量が少なくてよい。
【００８５】図２８にＢｉ系高温超電導テープ材の臨界
電流密度の温度依存性を示す。略液体窒素温度では高温
超電導テープ材の臨界電流密度は磁界により急激に低下
し、ほぼゼロとなるため。磁界により永久電流スイッチ
４０４を動作できる。この場合、永久電流スイッチ４０
４の温度は上昇していないため、磁界による永久電流ス
イッチの動作は瞬時にできる。
電流密度の温度依存性を示す。略液体窒素温度では高温
超電導テープ材の臨界電流密度は磁界により急激に低下
し、ほぼゼロとなるため。磁界により永久電流スイッチ
４０４を動作できる。この場合、永久電流スイッチ４０
４の温度は上昇していないため、磁界による永久電流ス
イッチの動作は瞬時にできる。
【００８６】実施例２８．図２９は請求項１６および１
７記載の発明の一実施例を示し、図において、４２１は
コイル、４２２は高温超電導体、４２３は磁界、４２４
は高温超電導体４２２のｃ軸である。図２８で示した６
３Ｋにおいて磁界を高温超電導体４２２のｃ軸４２４に
平行にかけた場合と垂直にかけた場合の臨界電流密度の
変化から明らかなように、コイル４２１により磁界４２
３を高温超電導体４２２のｃ軸４２４に平行にかけた場
合、磁界４２３による臨界電流密度の低下はより顕著と
なり、磁界４２３が弱くても永久電流スイッチを動作さ
せることができる。なお、図２８では６３Ｋにおける磁
界を高温超電導体４２２のｃ軸４２４に平行にかけた場
合と垂直にかけた場合の臨界電流密度の変化の違いを示
したが、６３Ｋに限るものではなく、他の温度でも同様
の傾向がある。
７記載の発明の一実施例を示し、図において、４２１は
コイル、４２２は高温超電導体、４２３は磁界、４２４
は高温超電導体４２２のｃ軸である。図２８で示した６
３Ｋにおいて磁界を高温超電導体４２２のｃ軸４２４に
平行にかけた場合と垂直にかけた場合の臨界電流密度の
変化から明らかなように、コイル４２１により磁界４２
３を高温超電導体４２２のｃ軸４２４に平行にかけた場
合、磁界４２３による臨界電流密度の低下はより顕著と
なり、磁界４２３が弱くても永久電流スイッチを動作さ
せることができる。なお、図２８では６３Ｋにおける磁
界を高温超電導体４２２のｃ軸４２４に平行にかけた場
合と垂直にかけた場合の臨界電流密度の変化の違いを示
したが、６３Ｋに限るものではなく、他の温度でも同様
の傾向がある。
【００８７】実施例２９．なお、上記実施例２８ではコ
イルにより磁界を印加した場合を示したが、請求項１６
記載の発明の他の実施例として、永久磁石を用い、永久
磁石と高温超電導体との距離を変えることにより永久電
流スイッチ４０４を動作させてもよい。
イルにより磁界を印加した場合を示したが、請求項１６
記載の発明の他の実施例として、永久磁石を用い、永久
磁石と高温超電導体との距離を変えることにより永久電
流スイッチ４０４を動作させてもよい。
【００８８】実施例３０．図３０は請求項１８記載の発
明の一実施例に係る永久電流スイッチの構成を示す斜視
図である。図において、４１１は基板であり例えばＳｒ
ＴｉＯ3（チタン酸ストロンチウム）よりなる。４１２
は高温超電導体の膜材であり例えばＹＳＺ（イットリウ
ムスタビライズドジルコニア）よりなり、スパッタやＣ
ＶＤ法等により１μｍ程度の厚さに形成されている。従
来、永久電流スイッチとしては、例えば図３１に示した
ように複数本のＮｂＴｉ線４１３をＣｕＮｉ４１４で含
芯して線状としたものをコイル状に巻回し、このコイル
の外周に加熱用のヒータを配置し、さらにこの回りを例
えばエポキシ樹脂で覆ったものが用いられていたが、全
体的に体積の大きなものであった。これに対して、図３
０に示した実施例のように、高温超電導体を膜材４１２
とすれば、線を巻回する場合に比べて臨界電流密度が高
いため、膜材の断面積が小さく、超電導体でなくなった
場合に発生する抵抗値が高いため、永久電流スイッチの
体積を小さくできる。
明の一実施例に係る永久電流スイッチの構成を示す斜視
図である。図において、４１１は基板であり例えばＳｒ
ＴｉＯ3（チタン酸ストロンチウム）よりなる。４１２
は高温超電導体の膜材であり例えばＹＳＺ（イットリウ
ムスタビライズドジルコニア）よりなり、スパッタやＣ
ＶＤ法等により１μｍ程度の厚さに形成されている。従
来、永久電流スイッチとしては、例えば図３１に示した
ように複数本のＮｂＴｉ線４１３をＣｕＮｉ４１４で含
芯して線状としたものをコイル状に巻回し、このコイル
の外周に加熱用のヒータを配置し、さらにこの回りを例
えばエポキシ樹脂で覆ったものが用いられていたが、全
体的に体積の大きなものであった。これに対して、図３
０に示した実施例のように、高温超電導体を膜材４１２
とすれば、線を巻回する場合に比べて臨界電流密度が高
いため、膜材の断面積が小さく、超電導体でなくなった
場合に発生する抵抗値が高いため、永久電流スイッチの
体積を小さくできる。
【００８９】実施例３１．図３２は請求項１９記載の発
明の一実施例による高温超電導テープ材の製造方法を説
明する製造工程図である。図において、５１１は高温超
電導体層、５２２は金属テープすなわち銀テープであ
り、これら高温超電導体層５１１および銀テープ５２２
の厚みは共に０．０５〜１ｍｍ程度である。高温超電導
テープ材の製造方法は、まず、銀テープ５２２上に例え
ばスクリーン印刷により高温超電導体層５１１を形成す
る。次に、３００℃程度の加熱によりスクリーン印刷時
の溶媒等の不純物を蒸発させる。次にもう１枚の銀テー
プ５２２を重ねて、５ｔ／ｃｍ2程度の加圧により２枚
の銀テープ５２２と高温超電導体層５１１を一体化す
る。さらに、８４０℃程度の加熱により超電導を得る。
このようにして形成された高温超電導テープ材は、従来
のように高温超電導体の粉末を銀パイプに充填し、線引
き、圧延して形成されたものに比べて、銀５２２と高温
超電導体層５１１との境界面が平滑であり、高温超電導
体層５１１の粒は薄板状でありプレスにより方位が揃う
ため、高温超電導体層５１１の粒間の結合が強くなり、
臨界電流が高い高温超電導テープ材５０１が得られる。
よって、この高温超電導テープ材５０１を超電導マグネ
ットに用いれば、発生磁界の高いものが得られる。
明の一実施例による高温超電導テープ材の製造方法を説
明する製造工程図である。図において、５１１は高温超
電導体層、５２２は金属テープすなわち銀テープであ
り、これら高温超電導体層５１１および銀テープ５２２
の厚みは共に０．０５〜１ｍｍ程度である。高温超電導
テープ材の製造方法は、まず、銀テープ５２２上に例え
ばスクリーン印刷により高温超電導体層５１１を形成す
る。次に、３００℃程度の加熱によりスクリーン印刷時
の溶媒等の不純物を蒸発させる。次にもう１枚の銀テー
プ５２２を重ねて、５ｔ／ｃｍ2程度の加圧により２枚
の銀テープ５２２と高温超電導体層５１１を一体化す
る。さらに、８４０℃程度の加熱により超電導を得る。
このようにして形成された高温超電導テープ材は、従来
のように高温超電導体の粉末を銀パイプに充填し、線引
き、圧延して形成されたものに比べて、銀５２２と高温
超電導体層５１１との境界面が平滑であり、高温超電導
体層５１１の粒は薄板状でありプレスにより方位が揃う
ため、高温超電導体層５１１の粒間の結合が強くなり、
臨界電流が高い高温超電導テープ材５０１が得られる。
よって、この高温超電導テープ材５０１を超電導マグネ
ットに用いれば、発生磁界の高いものが得られる。
【００９０】なお、加圧と超電導を得るための加熱は繰
り返し行われてもよいし、加圧の変形として圧延が行わ
れてもよい。また、銀テープ５２３上に高温超電導体層
５１１を形成するのに、スパッタ法やスクリーン印刷法
が用いられてもよい。さらに、金属テープ５２２、５２
３の材料は銀に限らず焼成時に反応しない金属であれば
よい。
り返し行われてもよいし、加圧の変形として圧延が行わ
れてもよい。また、銀テープ５２３上に高温超電導体層
５１１を形成するのに、スパッタ法やスクリーン印刷法
が用いられてもよい。さらに、金属テープ５２２、５２
３の材料は銀に限らず焼成時に反応しない金属であれば
よい。
【００９１】実施例３２．図３３は請求項２０記載の発
明の一実施例による高温超電導テープ材の製造方法を説
明する製造工程図である。この実施例において、上記実
施例３１と異なっているのは一方の金属テープすなわち
銀テープ５２３に溝を有する点だけである。このよう
に、溝に高温超電導体層５１１を形成すれば、高温超電
導体層５１１が銀テープからはみ出すこともなく、上記
実施例３１のように平板面に形成するとどうしても高温
超電導体層５１１が形成されている中央部に比べて高温
超電導体層５１１が形成されない周縁部の厚みが薄くな
り、このテープ材を巻回してコイルを形成したときに不
都合が生じるが、このようなこともない。
明の一実施例による高温超電導テープ材の製造方法を説
明する製造工程図である。この実施例において、上記実
施例３１と異なっているのは一方の金属テープすなわち
銀テープ５２３に溝を有する点だけである。このよう
に、溝に高温超電導体層５１１を形成すれば、高温超電
導体層５１１が銀テープからはみ出すこともなく、上記
実施例３１のように平板面に形成するとどうしても高温
超電導体層５１１が形成されている中央部に比べて高温
超電導体層５１１が形成されない周縁部の厚みが薄くな
り、このテープ材を巻回してコイルを形成したときに不
都合が生じるが、このようなこともない。
【００９２】実施例３３．図３４は請求項２０記載の発
明の他の実施例による高温超電導テープ材の製造方法を
説明する製造工程図である。この例では、溝を有する銀
テープ５２３の溝に高温超電導体層５１１を形成したも
のを２層重ね、その上に溝の無い銀テープ５２２を重ね
て高温超電導テープ材５０２を形成している。この実施
例により、臨界電流密度が高く、厚みが厚い高温超電導
テープ材５０２が得られる。なお、層数は２層に限るも
のではなく、複数層とすることができる。
明の他の実施例による高温超電導テープ材の製造方法を
説明する製造工程図である。この例では、溝を有する銀
テープ５２３の溝に高温超電導体層５１１を形成したも
のを２層重ね、その上に溝の無い銀テープ５２２を重ね
て高温超電導テープ材５０２を形成している。この実施
例により、臨界電流密度が高く、厚みが厚い高温超電導
テープ材５０２が得られる。なお、層数は２層に限るも
のではなく、複数層とすることができる。
【００９３】実施例３４．図３５は請求項２０記載の発
明のさらに他の実施例による高温超電導テープ材の製造
方法を説明する製造工程図である。この例では、溝の無
い銀テープ５２２上に高温超電導体層５１１を形成した
ものを３層、深い溝を有する銀テープ５２３に挿入した
のちプレスすることにより製造した高温超電導テープ材
５０３である。この場合も上記実施例３３と同様の効果
が得られる。
明のさらに他の実施例による高温超電導テープ材の製造
方法を説明する製造工程図である。この例では、溝の無
い銀テープ５２２上に高温超電導体層５１１を形成した
ものを３層、深い溝を有する銀テープ５２３に挿入した
のちプレスすることにより製造した高温超電導テープ材
５０３である。この場合も上記実施例３３と同様の効果
が得られる。
【００９４】なお、上記各実施例３１〜３４により製造
された高温超電導テープ材は、臨界電流密度が高いた
め、ブスバー、送電ケーブルなど高温超電導コイル以外
にも使用できる。
された高温超電導テープ材は、臨界電流密度が高いた
め、ブスバー、送電ケーブルなど高温超電導コイル以外
にも使用できる。
【００９５】
【発明の効果】以上のように、請求項１記載の発明によ
れば、各コイルユニット毎に導体の高温超電導部の断面
積を変え、各コイルユニットの臨界電流を略一致させる
ように構成したので、発生磁界が高い高温超電導マグネ
ットが得られる。
れば、各コイルユニット毎に導体の高温超電導部の断面
積を変え、各コイルユニットの臨界電流を略一致させる
ように構成したので、発生磁界が高い高温超電導マグネ
ットが得られる。
【００９６】また、請求項２記載の発明によれば、上記
請求項１記載の導体の高温超電導部の断面積を、磁界の
強さおよび向きを変えた場合の上記導体の臨界電流密度
と高温超電導コイルの磁界分布より、コイルユニット毎
に臨界電流密度が最も低い場所の臨界電流密度を求め、
その逆数に比例して求めるので、各コイルユニットの臨
界電流をうまく一致させることができる。
請求項１記載の導体の高温超電導部の断面積を、磁界の
強さおよび向きを変えた場合の上記導体の臨界電流密度
と高温超電導コイルの磁界分布より、コイルユニット毎
に臨界電流密度が最も低い場所の臨界電流密度を求め、
その逆数に比例して求めるので、各コイルユニットの臨
界電流をうまく一致させることができる。
【００９７】また、請求項３記載の発明によれば、高温
超電導材としてテープ材を用い、このテープ材の積層数
または幅を変えることにより、コイルユニット毎の導体
の断面積を変えるので、発生磁界が高い高温超電導マグ
ネットが得られる。
超電導材としてテープ材を用い、このテープ材の積層数
または幅を変えることにより、コイルユニット毎の導体
の断面積を変えるので、発生磁界が高い高温超電導マグ
ネットが得られる。
【００９８】また、請求項４記載の発明によれば、高温
超電導材を用いた導体を巻回して構成される高温超電導
コイルの端面に、強磁性体のフランジを備えたので、導
体の磁界による臨界電流密度の低下が小さく、発生磁界
が高い高温超電導マグネットが得られる。
超電導材を用いた導体を巻回して構成される高温超電導
コイルの端面に、強磁性体のフランジを備えたので、導
体の磁界による臨界電流密度の低下が小さく、発生磁界
が高い高温超電導マグネットが得られる。
【００９９】また、請求項５記載の発明によれば、コイ
ルユニット間にヒータを設けた熱伝導部材を挿入したの
で、超電導破壊が生じた場合にヒータにより熱電導部材
を加熱して高温超電導コイル全体を超電導破壊させるこ
とにより、超電導コイル全体でエネルギを吸収し、超電
導コイルの一部にエネルギが集中して超電導コイルが焼
損するのを防止する。
ルユニット間にヒータを設けた熱伝導部材を挿入したの
で、超電導破壊が生じた場合にヒータにより熱電導部材
を加熱して高温超電導コイル全体を超電導破壊させるこ
とにより、超電導コイル全体でエネルギを吸収し、超電
導コイルの一部にエネルギが集中して超電導コイルが焼
損するのを防止する。
【０１００】また、請求項６記載の発明によれば、高温
超電導材を用いた導体間の電気絶縁にセラミックス繊維
を使用し、上記導体の長手方向とセラミックス繊維の繊
維方向を略直向させたので、導体とセラミックス繊維の
繊維方向に垂直な熱膨張率はほぼ一致するため、導体の
臨界電流の低下を防止でき、発生磁界が高い高温超電導
マグネットが得られる。
超電導材を用いた導体間の電気絶縁にセラミックス繊維
を使用し、上記導体の長手方向とセラミックス繊維の繊
維方向を略直向させたので、導体とセラミックス繊維の
繊維方向に垂直な熱膨張率はほぼ一致するため、導体の
臨界電流の低下を防止でき、発生磁界が高い高温超電導
マグネットが得られる。
【０１０１】また、請求項７記載の発明によれば、高温
超電導コイルを室温程度以下の温度で硬化する含浸材で
含浸したので、温度を上げて硬化させる含浸材を使用し
た場合と比べて硬化温度と高温超電導コイルの運転温度
との温度差を少なくでき、冷却後の歪みが少なくなり、
導体の臨界電流の低下を小さくできるため、発生磁界が
高い高温超電導マグネットが得られる。
超電導コイルを室温程度以下の温度で硬化する含浸材で
含浸したので、温度を上げて硬化させる含浸材を使用し
た場合と比べて硬化温度と高温超電導コイルの運転温度
との温度差を少なくでき、冷却後の歪みが少なくなり、
導体の臨界電流の低下を小さくできるため、発生磁界が
高い高温超電導マグネットが得られる。
【０１０２】また、請求項８記載の発明によれば、高温
超電導材を用いた導体を絶縁物を介して巻回して構成さ
れる高温超電導コイルを備えるものにおいて、上記導体
と絶縁物との間に応力緩衝材を挿入したので、高温超電
導コイルを冷却した際、導体と絶縁材の熱膨張率の差に
よる導体の歪みを応力緩衝材が吸収し、導体は歪みが緩
和されるため、歪みによる導体の臨界電流の低下を防止
でき、発生磁界が高い高温超電導マグネットが得られ
る。
超電導材を用いた導体を絶縁物を介して巻回して構成さ
れる高温超電導コイルを備えるものにおいて、上記導体
と絶縁物との間に応力緩衝材を挿入したので、高温超電
導コイルを冷却した際、導体と絶縁材の熱膨張率の差に
よる導体の歪みを応力緩衝材が吸収し、導体は歪みが緩
和されるため、歪みによる導体の臨界電流の低下を防止
でき、発生磁界が高い高温超電導マグネットが得られ
る。
【０１０３】また、請求項９記載の発明によれば、複数
枚の高温超電導テープ材を絶縁物を介して重ね合わせた
導体を巻回して構成される高温超電導コイルを備え、コ
イル運転電流が略臨界電流である温度で上記コイルを励
磁するので、高温超電導コイルの励磁完了時には、各高
温超電導テープ材を流れる電流はほぼ同じ電流値とな
る。この状態で、高温超電導コイルの温度を、運転温度
まで低下させると各テープ材ともに外乱が発生しても超
電導破壊を起こしにくい。さらに、各テープ材に流れる
電流値が異なる場合は大きい方から小さい方へ電流が移
動し、移動する電流は常電導部を通過するため全電流は
僅かづつ減少するが、同じ大きさの電流が流れた場合に
は電流の移動がないため全電流は減少しない。
枚の高温超電導テープ材を絶縁物を介して重ね合わせた
導体を巻回して構成される高温超電導コイルを備え、コ
イル運転電流が略臨界電流である温度で上記コイルを励
磁するので、高温超電導コイルの励磁完了時には、各高
温超電導テープ材を流れる電流はほぼ同じ電流値とな
る。この状態で、高温超電導コイルの温度を、運転温度
まで低下させると各テープ材ともに外乱が発生しても超
電導破壊を起こしにくい。さらに、各テープ材に流れる
電流値が異なる場合は大きい方から小さい方へ電流が移
動し、移動する電流は常電導部を通過するため全電流は
僅かづつ減少するが、同じ大きさの電流が流れた場合に
は電流の移動がないため全電流は減少しない。
【０１０４】また、請求項１０記載の発明によれば、励
磁時昇温用のヒータは高温超電導コイルが超電導破壊し
た際の強制クエンチ用のヒータと兼ねているので、ヒー
タ数を少なくできる。
磁時昇温用のヒータは高温超電導コイルが超電導破壊し
た際の強制クエンチ用のヒータと兼ねているので、ヒー
タ数を少なくできる。
【０１０５】また、請求項１１記載の発明によれば、高
温超電導コイルと永久電流スイッチとが熱的に接続され
ており、上記高温超電導コイルと永久電流スイッチのど
ちらか一方または両者の接続部にヒータを備えているの
で、高温超電導コイルを励磁する際、永久電流スイッチ
と高温超電導コイルを同時に昇温できる。
温超電導コイルと永久電流スイッチとが熱的に接続され
ており、上記高温超電導コイルと永久電流スイッチのど
ちらか一方または両者の接続部にヒータを備えているの
で、高温超電導コイルを励磁する際、永久電流スイッチ
と高温超電導コイルを同時に昇温できる。
【０１０６】また、請求項１２記載の発明によれば、複
数枚の高温超電導テープ材を絶縁物を介して重ね合わせ
た導体を巻回して構成されるコイルユニットを複数個積
層した高温超電導コイルを備え、上記各コイルユニット
間での上記高温超電導テープ材の接続においては、少な
くとも２組のテープ材は、一方のコイルユニットの内側
からｎ番目に卷かれた高温超電導テープ材と、他方のコ
イルユニットの内側からｍ番目（ただしｎ、ｍは異なる
整数）に卷かれた高温超電導テープ材とを接続すること
により、上記高温超電導テープ材の作るループを貫く磁
束の和が略ゼロになるように構成したので、高温超電導
コイルの励磁時に、磁界変化にともなう誘導電流が高温
超電導テープ材に生じず、重ね合わされた各高温超電導
テープ材には同じ大きさの電流が流れるため、高温超電
導コイルは超電導破壊しにくい。さらに、誘導電流が生
じないため、励磁速度を早くできる。
数枚の高温超電導テープ材を絶縁物を介して重ね合わせ
た導体を巻回して構成されるコイルユニットを複数個積
層した高温超電導コイルを備え、上記各コイルユニット
間での上記高温超電導テープ材の接続においては、少な
くとも２組のテープ材は、一方のコイルユニットの内側
からｎ番目に卷かれた高温超電導テープ材と、他方のコ
イルユニットの内側からｍ番目（ただしｎ、ｍは異なる
整数）に卷かれた高温超電導テープ材とを接続すること
により、上記高温超電導テープ材の作るループを貫く磁
束の和が略ゼロになるように構成したので、高温超電導
コイルの励磁時に、磁界変化にともなう誘導電流が高温
超電導テープ材に生じず、重ね合わされた各高温超電導
テープ材には同じ大きさの電流が流れるため、高温超電
導コイルは超電導破壊しにくい。さらに、誘導電流が生
じないため、励磁速度を早くできる。
【０１０７】また、請求項１３記載の発明によれば、各
コイルユニット間での導体の接続部近傍に冷却用の熱伝
導部材を設置したので、高温超電導コイル励磁時に接続
抵抗や接続部材の抵抗により接続部に発生する熱を速や
かに除去でき、高温超電導コイルの温度上昇を防ぐこと
ができ、超電導破壊を防止できる。
コイルユニット間での導体の接続部近傍に冷却用の熱伝
導部材を設置したので、高温超電導コイル励磁時に接続
抵抗や接続部材の抵抗により接続部に発生する熱を速や
かに除去でき、高温超電導コイルの温度上昇を防ぐこと
ができ、超電導破壊を防止できる。
【０１０８】また、請求項１４記載の発明によれば、高
温超電導コイルとコイル支持部材との接続部に冷却用の
熱伝導部材を設置したので、通常、室温または略液体窒
素温度であるコイル容器から、コイル支持部材を介して
熱が高温超電導コイルに伝わるのを防止して高温超電導
コイルの温度上昇を防ぐことができ、クエンチしにくい
高温超電導マグネットが得られる。
温超電導コイルとコイル支持部材との接続部に冷却用の
熱伝導部材を設置したので、通常、室温または略液体窒
素温度であるコイル容器から、コイル支持部材を介して
熱が高温超電導コイルに伝わるのを防止して高温超電導
コイルの温度上昇を防ぐことができ、クエンチしにくい
高温超電導マグネットが得られる。
【０１０９】また、請求項１５記載の発明によれば、永
久電流スイッチは超電導コイルの運転温度より高く上記
高温超電導材の臨界温度より低い中温空間に配置されて
いるので、永久電流スイッチを作動のに、永久電流スイ
ッチの温度を上記中温と臨界温度の間で変化させればよ
く、スイッチ速度が早くなるとともに永久電流スイッチ
を作動させるのに必要なヒータの熱量を低減できる。
久電流スイッチは超電導コイルの運転温度より高く上記
高温超電導材の臨界温度より低い中温空間に配置されて
いるので、永久電流スイッチを作動のに、永久電流スイ
ッチの温度を上記中温と臨界温度の間で変化させればよ
く、スイッチ速度が早くなるとともに永久電流スイッチ
を作動させるのに必要なヒータの熱量を低減できる。
【０１１０】また、請求項１６記載の発明によれば、永
久電流スイッチの高温超電導材の結晶のｃ軸方向に略平
行に磁界を印加し、上記永久電流スイッチを動作させる
ように構成したので、磁界がｃ軸に平行な場合、磁界に
よる臨界電流密度の低下はより顕著となり、磁界が弱く
ても永久電流スイッチを動作させることができる。
久電流スイッチの高温超電導材の結晶のｃ軸方向に略平
行に磁界を印加し、上記永久電流スイッチを動作させる
ように構成したので、磁界がｃ軸に平行な場合、磁界に
よる臨界電流密度の低下はより顕著となり、磁界が弱く
ても永久電流スイッチを動作させることができる。
【０１１１】また、請求項１７記載の発明によれば、上
記請求項１６に記載の永久電流スイッチの高温超電導材
の結晶のｃ軸方向に略平行に磁界を印加するのにコイル
を用いると簡単に永久電流スイッチを動作させることが
できる。
記請求項１６に記載の永久電流スイッチの高温超電導材
の結晶のｃ軸方向に略平行に磁界を印加するのにコイル
を用いると簡単に永久電流スイッチを動作させることが
できる。
【０１１２】また、請求項１８記載の発明によれば、高
温超電導体の膜材を用いた永久電流スイッチを備えるの
で、従来のように線材を巻回するのに比べて臨界電流密
度が高いため、膜材の断面積が小さくてよく、超電導体
でなくなった場合に発生する抵抗値が高いため、永久電
流スイッチの体積を小さくできる。
温超電導体の膜材を用いた永久電流スイッチを備えるの
で、従来のように線材を巻回するのに比べて臨界電流密
度が高いため、膜材の断面積が小さくてよく、超電導体
でなくなった場合に発生する抵抗値が高いため、永久電
流スイッチの体積を小さくできる。
【０１１３】また、請求項１９記載の発明によれば、金
属テープ上に高温超電導体層を形成し、この高温超電導
体層を形成した金属テープ上にもう１枚の金属テープを
重ねて加圧することにより上記２枚の金属テープと高温
超電導体層を一体化することにより高温超電導テープ材
を製造するので、金属テープと高温超電導体の界面は平
滑であり、さらに高温超電導体の粒は薄板状でありプレ
スにより方位が揃うため、高温超電導体の粒間の結合が
強くなり、臨界電流が高い高温超電導テープ材が得られ
る。
属テープ上に高温超電導体層を形成し、この高温超電導
体層を形成した金属テープ上にもう１枚の金属テープを
重ねて加圧することにより上記２枚の金属テープと高温
超電導体層を一体化することにより高温超電導テープ材
を製造するので、金属テープと高温超電導体の界面は平
滑であり、さらに高温超電導体の粒は薄板状でありプレ
スにより方位が揃うため、高温超電導体の粒間の結合が
強くなり、臨界電流が高い高温超電導テープ材が得られ
る。
【０１１４】また、請求項２０記載の発明によれば、請
求項１９記載の製造方法において、金属テープは溝を有
し、高温超電導体層は上記溝に形成されるので、上記効
果に加えて高温超電導体層を金属テープで確実に覆うこ
とができるとともに均一な厚みを有する高温超電導テー
プ材が得られる効果がある。
求項１９記載の製造方法において、金属テープは溝を有
し、高温超電導体層は上記溝に形成されるので、上記効
果に加えて高温超電導体層を金属テープで確実に覆うこ
とができるとともに均一な厚みを有する高温超電導テー
プ材が得られる効果がある。
【図１】本発明の実施例１による高温超電導コイルを示
し、（ａ）は一部断面で示す斜視図、（ｂ）は（ａ）の
導体の断面を拡大して示す断面図である。
し、（ａ）は一部断面で示す斜視図、（ｂ）は（ａ）の
導体の断面を拡大して示す断面図である。
【図２】実施例１を説明するための説明図である。
【図３】本発明の実施例２による高温超電導コイルを示
し、（ａ）は一部断面で示す斜視図、（ｂ）は（ａ）の
要部拡大図、（ｃ）は（ｂ）の要部拡大図である。
し、（ａ）は一部断面で示す斜視図、（ｂ）は（ａ）の
要部拡大図、（ｃ）は（ｂ）の要部拡大図である。
【図４】本発明の実施例３による高温超電導コイルを示
し、（ａ）は一部断面で示す斜視図、（ｂ）は（ａ）の
要部拡大断面図である。
し、（ａ）は一部断面で示す斜視図、（ｂ）は（ａ）の
要部拡大断面図である。
【図５】本発明の実施例４による高温超電導コイルを示
し、（ａ）は一部断面で示す斜視図、（ｂ）は（ａ）の
要部拡大断面図である。
し、（ａ）は一部断面で示す斜視図、（ｂ）は（ａ）の
要部拡大断面図である。
【図６】本発明の実施例６による高温超電導コイルを一
部断面で示す斜視図である。
部断面で示す斜視図である。
【図７】実施例６による高温超電導マグネットの作用を
説明する説明図であり、（ａ）はフランジがある場合、
（ｂ）はフランジが無い場合を示す。
説明する説明図であり、（ａ）はフランジがある場合、
（ｂ）はフランジが無い場合を示す。
【図８】本発明の実施例７による高温超電導コイルを示
し、（ａ）は一部断面で示す斜視図、（ｂ）は（ａ）の
要部拡大図である。
し、（ａ）は一部断面で示す斜視図、（ｂ）は（ａ）の
要部拡大図である。
【図９】本発明の実施例９による高温超電導コイルを一
部断面で示す斜視図である。
部断面で示す斜視図である。
【図１０】本発明の実施例１１による高温超電導コイル
を示し、（ａ）は一部断面で示す斜視図、（ｂ）は
（ａ）の要部拡大図である。
を示し、（ａ）は一部断面で示す斜視図、（ｂ）は
（ａ）の要部拡大図である。
【図１１】実施例１１の作用を説明する説明図である。
【図１２】本発明の実施例１３による高温超電導コイル
を示し、（ａ）は一部断面で示す斜視図、（ｂ）は
（ａ）の要部拡大図である。
を示し、（ａ）は一部断面で示す斜視図、（ｂ）は
（ａ）の要部拡大図である。
【図１３】本発明の実施例１４による高温超電導コイル
を示し、（ａ）は一部断面で示す斜視図、（ｂ）は
（ａ）の要部拡大図である。
を示し、（ａ）は一部断面で示す斜視図、（ｂ）は
（ａ）の要部拡大図である。
【図１４】本発明の実施例１６による高温超電導コイル
を示し、（ａ）は一部断面で示す斜視図、（ｂ）は
（ａ）の要部拡大図である。
を示し、（ａ）は一部断面で示す斜視図、（ｂ）は
（ａ）の要部拡大図である。
【図１５】本発明の実施例１７による高温超電導マグネ
ットの運転方法を説明するためのの説明図である。
ットの運転方法を説明するためのの説明図である。
【図１６】本発明の実施例１７による高温超電導マグネ
ットの運転方法を説明するためのの説明図である。
ットの運転方法を説明するためのの説明図である。
【図１７】本発明の実施例１９による高温超電導マグネ
ットを説明する構成図である。
ットを説明する構成図である。
【図１８】本発明の実施例２０による高温超電導コイル
を説明し、（ａ）は高温超電導テープ材の巻かれ方を模
式的に示す斜視図、（ｂ）は接続の仕方を説明する説明
図である。
を説明し、（ａ）は高温超電導テープ材の巻かれ方を模
式的に示す斜視図、（ｂ）は接続の仕方を説明する説明
図である。
【図１９】本発明の実施例２１による高温超電導コイル
の接続の仕方を説明する説明図である。
の接続の仕方を説明する説明図である。
【図２０】本発明の実施例２１による高温超電導コイル
の接続の仕方を説明する説明図である。
の接続の仕方を説明する説明図である。
【図２１】本発明の実施例２２による高温超電導コイル
の接続の仕方を説明する説明図である。
の接続の仕方を説明する説明図である。
【図２２】本発明の実施例２２による高温超電導コイル
の接続の仕方を説明する説明図である。
の接続の仕方を説明する説明図である。
【図２３】本発明の実施例２３による高温超電導コイル
の接続の仕方を説明する説明図である。
の接続の仕方を説明する説明図である。
【図２４】本発明の実施例２３による高温超電導コイル
の接続の仕方を説明する説明図である。
の接続の仕方を説明する説明図である。
【図２５】本発明の実施例２４による高温超電導コイル
を示す構成断面図である。
を示す構成断面図である。
【図２６】本発明の実施例２５による高温超電導マグネ
ットの要部を示す構成断面図である。
ットの要部を示す構成断面図である。
【図２７】本発明の実施例２７による高温超電導マグネ
ットを示す構成図である。
ットを示す構成図である。
【図２８】実施例２７による高温超電導マグネットの動
作を説明するための説明図である。
作を説明するための説明図である。
【図２９】本発明の実施例２８による永久電流スイッチ
の動作を説明する説明図である。
の動作を説明する説明図である。
【図３０】本発明の実施例３０による永久電流スイッチ
の構成を示す斜視図である。
の構成を示す斜視図である。
【図３１】従来の永久電流スイッチに用いられる導体の
構成を一部断面で示す斜視図である。
構成を一部断面で示す斜視図である。
【図３２】本発明の実施例３１による高温超電導テープ
材の製造方法を説明する製造工程図である。
材の製造方法を説明する製造工程図である。
【図３３】本発明の実施例３２による高温超電導テープ
材の製造方法を説明する製造工程図である。
材の製造方法を説明する製造工程図である。
【図３４】本発明の実施例３３による高温超電導テープ
材の製造方法を説明する製造工程図である。
材の製造方法を説明する製造工程図である。
【図３５】本発明の実施例３４による高温超電導テープ
材の製造方法を説明する製造工程図である。
材の製造方法を説明する製造工程図である。
【図３６】従来の高温超電導コイルの構成図である。
【図３７】従来の高温超電導テープ材の断面図である。
１０１、１０２ パンケーキコイル １０３ ダブルパンケーキコイル １０４ 接続用金属部材 １０５ 電流リード １０６ フランジ １１０ 高温超電導コイル １１１、１１２、１１３ コイルユニット １２０、１２１、１２２、１２３ 導体 １３０ 高温超電導テープ材 １３１、１３２、１３３ 導体 １４１、１４２、１４３ 導体 １５１ 熱伝導部材 １５２ ヒータ １５３ 高温超電導コイル １６０ フランジ ２０２ 絶縁材 ２０３ アルミナ繊維 ３０１ 応力緩衝材 ３１１、３１２、３１３、３１４ コイルユニット ３３０ 接続部 ３４１、３４２、３４３、３４４ 高温超電導テープ材 ３５１ 接続部材 ３６０ 熱伝導部材 ３６１ コイル支持部材 ３７０ コイル容器 ４０１ 液体窒素温度以下の低温空間 ４０２ 中温空間 ４０３ 室温空間 ４０４ 永久電流スイッチ ４０５ 電源 ４０６ ヒータ ４１１ 基板 ４１２ 高温超電導体の膜材 ４２１ コイル ４２２ 高温超電導体 ４２３ 磁界 ４２４ ｃ軸 ５０１、５０２、５０３ 高温超電導テープ材 ５１１ 高温超電導体層 ５２２、５２３、５２４ 銀テープ ５３２ 銀シース ５３３ 高温超電導体 ５３４ 界面
【手続補正書】
【提出日】平成６年１月２１日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３８
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３８】請求項９記載の発明においては、複数枚の
高温超電導テープ材を絶縁物を介して重ね合わせた導体
を巻回して構成される高温超電導コイルを備え、コイル
運転電流が略臨界電流である温度で上記コイルを励磁す
るので、高温超電導コイルの励磁完了時には、各高温超
電導テープ材を流れる電流はほぼ同じ電流値となる。こ
の状態で、高温超電導コイルの温度を、運転温度まで低
下させると各テープ材ともに外乱が発生しても超電導破
壊を起こしにくい。さらに、高温超電導コイルを永久電
流とした場合、各テープ材に流れる電流値が異なる場合
は大きい方から小さい方へ電流が移動し、移動する電流
は常電導部を通過するため全電流は僅かづつ減少する
が、同じ大きさの電流が流れた場合には電流の移動がな
いため全電流は減少しない。
高温超電導テープ材を絶縁物を介して重ね合わせた導体
を巻回して構成される高温超電導コイルを備え、コイル
運転電流が略臨界電流である温度で上記コイルを励磁す
るので、高温超電導コイルの励磁完了時には、各高温超
電導テープ材を流れる電流はほぼ同じ電流値となる。こ
の状態で、高温超電導コイルの温度を、運転温度まで低
下させると各テープ材ともに外乱が発生しても超電導破
壊を起こしにくい。さらに、高温超電導コイルを永久電
流とした場合、各テープ材に流れる電流値が異なる場合
は大きい方から小さい方へ電流が移動し、移動する電流
は常電導部を通過するため全電流は僅かづつ減少する
が、同じ大きさの電流が流れた場合には電流の移動がな
いため全電流は減少しない。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８８
【補正方法】変更
【補正内容】
【００８８】実施例３０．図３０は請求項１８記載の発
明の一実施例に係る永久電流スイッチの構成を示す斜視
図である。図において、４１１は基板であり例えばＳｒ
ＴｉＯ3（チタン酸ストロンチウム）やＹＳＺ（イット
リウムスタビライズドジルコニア）よりなる。４１２は
高温超電導体の膜材であり例えばＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７ よ
りなり、スパッタやＣＶＤ法等により１μｍ程度の厚さ
に形成されている。従来、永久電流スイッチとしては、
例えば図３１に示したように複数本のＮｂＴｉ線４１３
をＣｕＮｉ４１４で含芯して線状としたものをコイル状
に巻回し、このコイルの外周に加熱用のヒータを配置
し、さらにこの回りを例えばエポキシ樹脂で覆ったもの
が用いられていたが、全体的に体積の大きなものであっ
た。これに対して、図３０に示した実施例のように、高
温超電導体を膜材４１２とすれば、線を巻回する場合に
比べて臨界電流密度が高いため、膜材の断面積が小さ
く、超電導体でなくなった場合に発生する抵抗値が高い
ため、永久電流スイッチの体積を小さくできる。
明の一実施例に係る永久電流スイッチの構成を示す斜視
図である。図において、４１１は基板であり例えばＳｒ
ＴｉＯ3（チタン酸ストロンチウム）やＹＳＺ（イット
リウムスタビライズドジルコニア）よりなる。４１２は
高温超電導体の膜材であり例えばＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７ よ
りなり、スパッタやＣＶＤ法等により１μｍ程度の厚さ
に形成されている。従来、永久電流スイッチとしては、
例えば図３１に示したように複数本のＮｂＴｉ線４１３
をＣｕＮｉ４１４で含芯して線状としたものをコイル状
に巻回し、このコイルの外周に加熱用のヒータを配置
し、さらにこの回りを例えばエポキシ樹脂で覆ったもの
が用いられていたが、全体的に体積の大きなものであっ
た。これに対して、図３０に示した実施例のように、高
温超電導体を膜材４１２とすれば、線を巻回する場合に
比べて臨界電流密度が高いため、膜材の断面積が小さ
く、超電導体でなくなった場合に発生する抵抗値が高い
ため、永久電流スイッチの体積を小さくできる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 39/20 ＺＡＡ 9276−4Ｍ
Claims (20)
- 【請求項１】 高温超電導材を用いた導体を巻回して構
成される複数のコイルユニットを積層した高温超電導コ
イルを備えるものにおいて、上記各コイルユニット毎に
上記導体の高温超電導部の断面積を変え、各コイルユニ
ットの臨界電流を略一致させるように構成したことを特
徴とする高温超電導マグネット。 - 【請求項２】 上記請求項１記載の導体の高温超電導部
の断面積は、磁界の強さおよび向きを変えた場合の上記
導体の臨界電流密度と高温超電導コイルの磁界分布よ
り、コイルユニット毎に臨界電流密度が最も低い場所の
臨界電流密度を求め、その逆数に比例して求めることを
特徴とする高温超電導マグネットの設計方法。 - 【請求項３】 高温超電導材としてテープ材を用い、こ
のテープ材の積層数または幅を変えることにより、コイ
ルユニット毎の導体の断面積を変えることを特徴とする
請求項１記載の高温超電導マグネット。 - 【請求項４】 高温超電導材を用いた導体を巻回して構
成される高温超電導コイルの端面に、強磁性体のフラン
ジを備えたことを特徴とする高温超電導マグネット。 - 【請求項５】 高温超電導材を用いた導体を巻回して構
成される複数のコイルユニットを積層した高温超電導コ
イルを備えるものにおいて、上記コイルユニット間にヒ
ータを設けた熱伝導部材を挿入したことを特徴とする高
温超電導マグネット。 - 【請求項６】 高温超電導材を用いた導体を巻回して構
成される高温超電導コイルを備えるものにおいて、上記
高温超電導材を用いた導体間の電気絶縁にセラミックス
繊維を使用し、上記導体の長手方向とセラミックス繊維
の繊維方向を略直向させたことを特徴とする高温超電導
マグネット。 - 【請求項７】 高温超電導材を用いた導体を巻回して構
成される高温超電導コイルを備えるものにおいて、上記
高温超電導コイルを室温程度以下の温度で硬化する含浸
材で含浸したことを特徴とする高温超電導マグネット。 - 【請求項８】 高温超電導材を用いた導体を絶縁物を介
して巻回して構成される高温超電導コイルを備えるもの
において、上記導体と絶縁物との間に応力緩衝材を挿入
したことを特徴とする高温超電導マグネット。 - 【請求項９】 複数枚の高温超電導テープ材を絶縁物を
介して重ね合わせた導体を巻回して構成される高温超電
導コイルを備えるものにおいて、上記コイル運転電流が
略臨界電流である温度で上記コイルを励磁することを特
徴とする高温超電導マグネットの運転方法。 - 【請求項１０】 高温超電導コイルは励磁時昇温用のヒ
ータを備え、かつこの励磁時昇温用のヒータは上記高温
超電導コイルが超電導破壊した際の強制クエンチ用のヒ
ータと兼ねていることを特徴とする高温超電導マグネッ
ト。 - 【請求項１１】 高温超電導コイルと永久電流スイッチ
とが熱的に接続されており、上記高温超電導コイルと永
久電流スイッチのどちらか一方または両者の接続部にヒ
ータを備えていることを特徴とする高温超電導マグネッ
ト。 - 【請求項１２】 複数枚の高温超電導テープ材を絶縁物
を介して重ね合わせた導体を巻回して構成されるコイル
ユニットを複数個積層した高温超電導コイルを備え、上
記各コイルユニット間での上記高温超電導テープ材の接
続においては、少なくとも２組のテープ材は、一方のコ
イルユニットの内側からｎ番目に卷かれた高温超電導テ
ープ材と、他方のコイルユニットの内側からｍ番目（た
だしｎ、ｍは異なる整数）に卷かれた高温超電導テープ
材とを接続することにより、上記高温超電導テープ材の
作るループを貫く磁束の和が略ゼロになるように構成し
たことを特徴とする高温超電導マグネット。 - 【請求項１３】 高温超電導材を用いた導体を巻回して
構成される複数のコイルユニットを積層した高温超電導
コイルを備えるものにおいて、上記各コイルユニット間
での導体の接続部近傍に冷却用の熱伝導部材を設置した
ことを特徴とする高温超電導マグネット。 - 【請求項１４】 高温超電導コイルとコイル支持部材と
の接続部に冷却用の熱伝導部材を設置したことを特徴と
する高温超電導マグネット。 - 【請求項１５】 高温超電導コイルと高温超電導材を使
用した永久電流スイッチを備えた高温超電導マグネット
において、上記永久電流スイッチは上記超電導コイルの
運転温度より高く上記高温超電導材の臨界温度より低い
中温空間に配置されていることを特徴とする高温超電導
マグネット。 - 【請求項１６】 永久電流スイッチの高温超電導材の結
晶のｃ軸方向に略平行に磁界を印加し、上記永久電流ス
イッチを動作させるように構成したことを特徴とする請
求項１５記載の高温超電導マグネット。 - 【請求項１７】 上記請求項１６に記載の永久電流スイ
ッチの高温超電導材の結晶のｃ軸方向に略平行に磁界を
印加する手段はコイルであることを特徴とする請求項１
６記載の高温超電導マグネット。 - 【請求項１８】 高温超電導体の膜材を用いた永久電流
スイッチを備えることを特徴とする高温超電導マグネッ
ト。 - 【請求項１９】 金属テープ上に高温超電導体層を形成
し、この高温超電導体層を形成した金属テープ上にもう
１枚の金属テープを重ねて加圧することにより上記２枚
の金属テープと高温超電導体層を一体化する高温超電導
テープ材の製造方法。 - 【請求項２０】 金属テープは溝を有し、高温超電導体
層は上記溝に形成される請求項１９記載の高温超電導テ
ープ材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5288175A JPH07142245A (ja) | 1993-11-17 | 1993-11-17 | 高温超電導マグネット、その設計方法および運転方法、並びに高温超電導テープ材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5288175A JPH07142245A (ja) | 1993-11-17 | 1993-11-17 | 高温超電導マグネット、その設計方法および運転方法、並びに高温超電導テープ材の製造方法 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001326374A Division JP2002184618A (ja) | 2001-10-24 | 2001-10-24 | 高温超電導マグネット |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07142245A true JPH07142245A (ja) | 1995-06-02 |
Family
ID=17726789
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5288175A Pending JPH07142245A (ja) | 1993-11-17 | 1993-11-17 | 高温超電導マグネット、その設計方法および運転方法、並びに高温超電導テープ材の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07142245A (ja) |
Cited By (37)
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