(57)【要約】【課題】コイル巻線が容易かつ製作費が安価で冷却効率の高い超電導コイルを提供する。【解決手段】対向する２枚の端板７の間に柱状または板状の空間を囲むように複数の支柱８を設けてなる巻枠５と、前記複数の支柱８の外側に超電導線材６を巻回してなり前記空間を囲む巻線とを備えている構成とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁材で作製され対向配置された２枚の端板の間の空間を囲むように絶縁材で作製された複数の支柱を設けてなる巻枠と、
この巻枠の支柱の外側に巻線された超電導線材と、
を備えていることを特徴とする超電導コイル。
【請求項２】
前記複数の支柱は広義の円周上に配置されていることを特徴とする請求項１記載の超電導コイル。
【請求項３】
前記複数の支柱は複数の広義の同心円上に配置されていることを特徴とする請求項１記載の超電導コイル。
【請求項４】
前記端板の少なくとも一方の中央に穴を設け、前記穴から別の超電導コイルを挿入できるようにしたことを特徴とする請求項１記載の超電導コイル。
【請求項５】
前記巻線は、超電導線材間に絶縁紐を介在させて巻回されていることを特徴とする請求項１記載の超電導コイル。
【請求項６】
前記支柱の表面の超電導線材を支持する部分に固定用ブロックを設けたことを特徴とする請求項１記載の超電導コイル。
【請求項７】
前記支柱は、巻回された超電導線材を所定の位置に支持する支持溝を有することを特徴とする請求項１記載の超電導コイル。
【請求項８】
前記巻線は、超電導線材の巻回間に設けられ所定の絶縁距離を保持する絶縁材を備えていることを特徴とする請求項１記載の超電導コイル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体窒素等の冷媒に浸漬冷却されて運転される超電導コイルに関する。
【背景技術】
【０００２】
超電導は、抵抗ゼロで大電流を流せる特長を有するため、超電導リアクトル、電導マグネット等、電力用あるいは産業用のさまざまな応用に向けた開発が進められている。1986年に高温超電導の出現以来、液体窒素温度である77.35Kでの実用化が期待されている。変圧器、電力用ケーブルおよび限流器など一部の超電導応用では、液体窒素温度での機器として実証が試験的に示されている。
【０００３】
従来の超電導マグネット装置は、一例を図１１に示すように、超電導コイル１を真空断熱容器２内に収容して、外部環境から熱遮蔽した状態で冷媒４に浸漬し極低温（液体窒素温度の場合、77.35K）に保持するように構成されている。超電導コイル１には図示されていない外部の電源装置より電流リード３を介して電流が供給される（特許文献１，２）。そして超電導コイル１は、図１２に示すように、絶縁材でできた巻枠５に超電導線材６を巻付けて製作されている。
【特許文献１】特開平５−１１４７５３号公報
【特許文献２】特開平７−１４２２３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
液体窒素等の冷媒中に浸漬して冷却される超電導コイルは、超電導線材表面からの熱伝導により冷却される。これまでに開発された浸漬冷却超電導コイルは、絶縁材からなる比較的厚肉の円筒形の巻枠に超電導線材を巻付けてコイルを形成している。さらに超電導線材のターン間の絶縁を確実にするために、あらかじめコイル巻枠に溝を形成し、その溝に超電導線材をはめ込む方法をとっている。しかし、このような浸漬冷却超電導コイルにおいては、超電導線材表面からの冷却のみで線材背面からの冷却はわずかであるという課題があった。さらに絶縁材からなる巻枠は重く、巻枠構造も複雑化するために製作コストが高く、また冷却重量が大きく、多量の冷媒を必要とするという課題があった。
【０００５】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、コイル巻線が容易かつ製作費が安価で冷却効率の高い超電導コイルを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明の超電導コイルは、絶縁材で作製され対向配置された２枚の端板の間の空間を囲むように絶縁材で作製された複数の支柱を設けてなる巻枠と、この巻枠の支柱の外側に巻線された超電導線材と、を備えている構成とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、コイル巻線が容易かつ製作費が安価で冷却効率の高い超電導コイルを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明６つの実施の形態の超電導コイルを以下に説明する。  
（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態の超電導コイルは図１に示すように、絶縁材で作られた２枚の端板７の間に、同じく絶縁材で作られた複数の支柱８を設け、多角柱の籠のような形状にした巻枠５に超電導線材６を巻き付けて巻線を形成した構成である。また図２に示すように、複数の支柱８を円、長円、楕円等の広義の円周上に配置し、超電導線材６を巻き付けて巻線を形成した構成でもよい。
【０００９】
本実施の形態の超電導コイルは、液体窒素等の冷媒に浸漬冷却されるとき、巻線の外周面ばかりでなく内周面においても冷媒と接触するので、冷却効率が高く、安定して運転することができる。また巻枠５が従来に比べ簡素・軽量でありコスト低減が図れる。
【００１０】
（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態の超電導コイルは、図３に示すように、絶縁材で作られた２枚の端板７の間に、同じく絶縁材で作られた複数の支柱８を複数の広義の同心円周上に配置し、超電導線材６を支柱８に沿って巻付けて複数層の巻線を形成した構成である。
【００１１】
本実施の形態によれば、前記第１の実施の形態と同様の作用効果が得られるほかに、複数層の巻線が同一通電方向であれば中心磁場の向上を、無誘導方向であれば磁場を打ち消しあい、種々の仕様の超電導コイルが得られる。
【００１２】
（第３の実施の形態）
本発明の第３の実施の形態の超電導コイルは、図４に示すように、絶縁材で作られた端板７の中央に穴を設けたユニットコイル１ａに、前記端板７の穴よりも小さい外形の端板７で作られたユニットコイル１ｂを挿入した構成である。ユニットコイル１ｂの端板７の中央にも穴を設け、さらに小さいユニットコイルを挿入した構成としてもよい。
【００１３】
本実施の形態によれば、前記第１の実施の形態と同様の作用効果が得られるほかに、複数のユニットコイル１ａ，１ｂ…が同一通電方向であれば中心磁場の向上を、無誘導方向であれば磁場を打ち消しあい、複数のユニットコイル１ａ，１ｂ…の組合せにより種々の仕様の超電導コイルを簡易に提供することができる。
【００１４】
（第４の実施の形態）
本実施の形態の超電導コイルは、図５（ａ），（ｂ）に示すように、絶縁材で作られた２枚の端板７の間に、同じく絶縁材で作られた複数の支柱８を設け、多角柱または広義の円柱状の籠のような形状にした巻枠に超電導線材６を巻き付けて巻線を形成した超電導コイルにおいて、超電導線材６間にガラスや絶縁材でできた絶縁紐９を介在させた構成である。絶縁紐９は絶縁テープでもよい。また図６に示すように、複数の支柱８に固定用ブロック１０を取り付け、超電導線材６を巻き付けた構成でもよい。固定用ブロック１０はピンでもよい。
【００１５】
本実施の形態の超電導コイルは、液体窒素等の冷媒に浸漬冷却されるとき、巻線の外周面ばかりでなく内周面においても冷媒と接触するので、巻線の冷却効率が向上し、安定して運転することができる。さらに超電導線材６間の間隔と絶縁を確実にとることができる。
【００１６】
（第５の実施の形態）
本発明の実施の形態の超電導コイルは、図７に示すように、絶縁材で作られた２枚の端板７の間に設けた絶縁材で作られた複数の支柱８に支持溝８ａを設け、その支持溝８ａの中に超電導線材６をはめ込むようにして巻回し巻線を形成した構成である。また図８に示すように、支柱８に設けた溝がテーパー状になっている支持溝８ｂを設けてもよい。  
本実施の形態においても、上記第４の実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００１７】
（第６の実施の形態）
本発明の第６の実施の形態に係る超電導コイルは、図９に示すように、絶縁材で作られた２枚の端板７の間に、同じく絶縁材で作られた複数の支柱８を設け、複数の支柱に沿って超電導線材６を巻線した超電導コイルにおいて、超電導線材６の背面に１ターンおきに絶縁ブロック１１を部分的あるいは全体的に挿入した構成である。また図１０（ａ），（ｂ）に示すように超電導線材６の背面に薄い絶縁シート１２を挿入した構成でもよい。
【００１８】
本実施の形態によれば、液体窒素等の冷媒に浸漬冷却される超電導コイルにおいて、従来の超電導コイルに比べて超電導線材６の背面における冷却距離が短くなり冷却効率が向上する。さらに超電導線材６間の絶縁を確実にとることができる。
【００１９】
さらに、本発明は、上述したような各実施の形態に何ら限定されるものではなく、各実施の形態の構成を組み合わせて、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１の実施の形態の超電導コイルの構成を示す斜視図。
【図２】本発明の第１の実施の形態の変形例の超電導コイルの構成を示し、（ａ）は平断面図、（ｂ）は斜視図。
【図３】本発明の第２の実施の形態の超電導コイルの構成を示す斜視図。
【図４】本発明の第３の実施の形態の超電導コイルの構成を示す斜視図。
【図５】本発明の第４の実施の形態の超電導コイルの構成を示し、（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）のｂ部の断面図。
【図６】本発明の第４の実施の形態の変形例の超電導コイルの構成を示す側面図。
【図７】本発明の第５の実施の形態の超電導コイルの要部の構成を示す断面図。
【図８】本発明の第５の実施の形態の変形例の超電導コイルの要部の構成を示す断面図。
【図９】本発明の第６の実施の形態の超電導コイルの要部の構成を示す断面図。
【図１０】本発明の第６の実施の形態の二つの変形例の超電導コイルの要部の構成を示す断面図。
【図１１】従来の超電導マグネット装置の構成を示す断面図。
【図１２】従来の超電導コイルの構成を示す斜視図。
【符号の説明】
【００２１】
１…超電導コイル、１ａ，１ｂ…ユニットコイル、２…真空断熱容器、３…電流リード、４…冷媒、５…巻枠、６…超電導線材、７…端板、８…支柱、８ａ，８ｂ…支持溝、９…絶縁紐、１０…固定用ブロック、１１…絶縁ブロック、１２…絶縁シート。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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