(57)【要約】【課題】貯蔵エネルギーを減少させることなく、漏洩磁場を低減させた、超伝導エネルギー貯蔵装置を提供する。【解決手段】トロイダルコイル群を上下に配置し、隣接するトロイダルコイル群の電流方向を逆向きとする。また、配置するトロイダルコイル群は偶数個とする。トロイダルコイル群同士が漏洩磁場を相互に打ち消すことにより、漏洩磁場を低減し、設置面積が小さく安価な超伝導エネルギー貯蔵装置を実現できる。【選択図】図１
2006108594.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超伝導磁気エネルギー貯蔵装置において、複数のトロイダル配置した超伝導コイル群を、上下に重ねて設置することを特徴とする超伝導磁気エネルギー貯蔵装置。
【請求項２】
請求項１の超伝導磁気エネルギー貯蔵装置において、複数のトロイダル配置したコイルの電流方向を、隣接するトロイダルコイル群において逆向きとしたことを特徴とする超伝導磁気エネルギー貯蔵装置。
【請求項３】
請求項１および２の超伝導磁気エネルギー貯蔵装置において、複数のトロイダル配置したコイル群の数を偶数個としたことを特徴とする超伝導磁気エネルギー貯蔵装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、漏洩磁場を低減した複数の超伝導コイルを備えた超伝導磁気エネルギー貯蔵装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
超伝導コイルは、電気抵抗がないことから大電流の定常保持に適している。コイル状に大電流を保持することは、コイルの存在する空間に磁気エネルギーを保持していることと等価である。この特性を利用して、超伝導コイルにエネルギーを貯蔵する超伝導磁気エネルギー貯蔵装置（ＳＭＥＳ、スーパーコンダクティング・マグネティック・エナジー・ストレージ）の概念が考案されており、実用化に向けて研究開発が進められている（特許文献１参照）。
【０００３】
超伝導磁気エネルギー貯蔵装置においては、超伝導コイル内部の磁場強度は数テスラであるが、コイル内部から磁力線がはみ出すことにより、コイル外部、すなわち、超伝導磁気エネルギー貯蔵装置の周辺部にも磁場が漏洩する。
【０００４】
周辺の電子機器等への影響を小さくするため、この漏洩磁場は可能な限り低減することが望ましい。コイル配置を工夫することにより、漏洩磁場を低減できる。例えば、非特許文献１では、コイル配置による漏洩磁場の低減方法が学術的に述べられている。漏洩磁界を低減する方法として代表的なものは、複数のコイルを用いて多極磁界型コイル配置（マルチポール）を構成する方法、および、ドーナツ状のトロイダル型コイル配置を構成する方法がある。この文献の結論から、３個以上のコイルを用いて漏洩磁場を低減させるには、トロイダル型コイル配置の方が漏洩磁場の減衰が早いため、有利であることが分かる。
【特許文献１】特開平９−１７２７４６号公報
【非特許文献１】浜島他、低温工学、第３３巻、第７７３頁から第７８１頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記従来技術において、トロイダル型コイル配置は、漏洩磁場低減に有利だが、装置の設置面積に厳しい要求がある場合には、より一層の漏洩磁場低減が必要である。
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、蓄積エネルギーの低下がなく、漏洩磁場の小さい超伝導磁気エネルギー貯蔵装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明は、超伝導磁気エネルギー貯蔵装置において、複数のトロイダル配置した超伝導コイル群を、上下に重ねて設置することとしたものである。
【０００８】
また、本発明の超伝導磁気エネルギー貯蔵装置において、複数のトロイダル配置したコイル群の電流方向を、隣接するトロイダルコイル群において逆向きとしたものである。
【０００９】
さらに、本発明の超伝導磁気エネルギー貯蔵装置において、複数のトロイダル配置したコイル群の数を偶数個としたものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、トロイダル配置したコイル群を上下に重ねて設置するので、同じエネルギーを貯蔵する場合、コイル群が１つの場合に比べ、設置面積を減少させることができるとともに、漏洩磁場を低減した超伝導磁気エネルギー貯蔵装置を提供することができる。
【００１１】
また、上下に隣接するトロイダルコイル群の電流方向を逆向きとするので、漏洩磁場が逆向きとなり、相互に打ち消しあうため、漏洩磁場をさらに低減した超伝導磁気エネルギー貯蔵装置を提供することができる。
【００１２】
さらに、トロイダルコイル群の数を偶数個とした場合には、全てのトロイダルコイル群の漏洩磁場が打ち消されることになるので、漏洩磁場が打ち消されないで磁場が残る奇数個の場合に比べて漏洩磁場を低減させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の実施例を図を参照して説明する。
【実施例１】
【００１４】
図１は本発明による超伝導磁気エネルギー貯蔵装置のトロイダルコイルの配置を示す概略図である。６個の超伝導コイル１ａ〜１ｆは第１のトロイダルコイルを形成し、同様に超伝導コイル２ａ〜２ｆは第２のトロイダルコイルを形成し、超伝導コイル３ａ〜３ｆは第３のトロイダルコイルを形成する。
【００１５】
このように、本実施例によれば、上下に複数個のトロイダルコイルを設置することにより、１段でエネルギーを蓄積するよりも小さい設置面積で、超伝導磁気エネルギー貯蔵装置を構成することができる。
【実施例２】
【００１６】
図２は、本発明の第２の実施例であって、実施例１と同様に６コイルからなるトロイダルコイル群２つのコイル設置図と、電流通電方向を示す。隣接するコイル群の電流を逆向きにすることにより、漏洩磁場を小さくすることができる。
【００１７】
漏洩磁場の計算結果を表１に示す。表１は、約２１０ＭＪの貯蔵エネルギーを、６コイルからなるトロイダルコイル群１個の場合、および、トロイダルコイル群２個の場合について、漏洩磁場の範囲の大きさを５ガウスラインの位置で示したものである。トロイダルコイル群２個の場合には、電流方向を上下のトロイドで同方向とした場合、および、逆方向とした場合について示した。
【表１】
2006108594.tif 000003
【００１８】
表１から明らかなように、トロイダルコイル１群の場合よりも２群の場合のほうが、漏洩磁場の範囲は小さい。また、２群の場合には、電流を逆向きにした場合のほうがさらに漏洩磁場が小さいことが分かる。これを定性的に示すと図３のようになる。図３において、各々の四角形は１個のコイルを表わし、電流の向きによりコイルの両端が磁石のＮ極またはＳ極となる。電流方向が同じ場合、磁石のＮ同士、およびＳ同士が隣接し、漏洩磁場を強めあう。電流方向が逆の場合、磁石のＮおよびＳが隣接することにより磁場の漏洩が小さくなることが分かる。
【００１９】
以上示したように、本実施例によれば、トロイダルコイルの電流方向を逆向きにすることにより、漏洩磁場をさらに低減した超伝導エネルギー貯蔵装置を提供することができる。
【実施例３】
【００２０】
図４に、本発明の第３の実施例として、トロイダルコイル群を３個および４個とした場合について、隣接する上下トロイダルコイルの電流方向を逆向きにした場合の、各コイルの磁極を示す。トロイダルコイル群が３個の場合には、ＮとＳが完全に打ち消さず、漏洩磁場は小さくならない。トロイダルコイル群が４個の場合には、ＮとＳが完全に打ち消すため、漏洩磁場が小さくなる。すなわち、漏洩磁場を小さくするためには、トロイダルコイル群の数は偶数個がよい。
【００２１】
本実施例によれば、トロイダルコイル群を偶数個にすることにより、漏洩磁場を低減した超伝導エネルギー貯蔵装置を提供することができる。
【００２２】
以上示したように、本発明によれば、漏洩磁場を低減した超伝導エネルギー貯蔵装置を提供することができるので、装置設置面積を低減でき、したがって安価な超伝導エネルギー貯蔵装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明によるの超伝導磁気エネルギー貯蔵装置のトロイダルコイルの配置を示す概略図である。
【図２】本発明の第２の実施例であって、実施例１と同様に６コイルからなるトロイダルコイル群２つのコイル設置図と、電流通電方向を示す図である。
【図３】本発明の第二実施例のコイル磁極を定性的に示す図である。
【図４】本発明の第三実施例のコイル磁極を定性的に示す図である。
【符号の説明】
【００２４】
１ａ〜１ｆ：超伝導コイル
２ａ〜２ｆ:超伝導コイル
３ａ〜３ｆ：超伝導コイル
４ａ〜４ｂ：電流方向を示す矢印
５ａ〜５ｂ：電流方向を示す矢印
６ａ〜６ｂ：電流方向を示す矢印
７ａ〜７ｆ：超伝導コイル
８ａ〜８ｆ：超伝導コイル
９ａ〜９ｂ：電流方向を示す矢印
１０ａ〜１０ｂ：電流方向を示す矢印
【図１】
2006108594.tif 000004
【図２】
2006108594.tif 000005
【図３】
2006108594.tif 000006
【図４】
2006108594.tif 000007