JP3311148B2 - 超電導磁石装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は超電導磁石装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】磁気浮上鉄道などに用いる車両駆動用の
超電導磁石装置は、レーストラック状の超電導磁石コイ
ルを極低温の内槽に収納し、更にこれを真空絶縁した外
槽内に支持具を介して宙釣りに固定して構成している。
このような構成の超電導磁石装置を鉄道車両に搭載し、
軌道上の地上コイルとの相互作用により車両を駆動して
いる。このとき超電導磁石には外部からの電磁作用によ
る前記外槽に振動生じ、更にこれに基づくコイル部の発
熱による超電導コイルのクエンチなどが生じる恐れがあ
る。従来の超電導磁石装置のこれらについて図５〜図７
を参照して説明する。

【０００３】従来のレーストラック形超電導磁石装置１
は、超電導コイル２の内・外周面に複数個の固定金具３
を配置して、超電導コイル２と固定金具３とを極低温に
冷却する液体ヘリウム容器である内槽４に収納する。こ
のとき内槽の組付けにより超電導コイルを締め付け固定
する。この内槽４を更に熱シールド板５で覆って、真空
熱絶縁している外槽６に収納して構成している。

【０００４】真空容器である外槽６と、超電導コイル２
を収容した内槽４とは、内槽４の内円（レーストラック
状のコイルの内周側）に支柱７を取付け更にこれに取付
けた内槽支持具８を介して外槽６に固定して、内・外槽
を一体にしている。

【０００５】このような構成の超電導磁石装置１を励磁
すると、超電導コイル２全体が外側に広がる方向９に電
磁力を生ずる。このときレーストラック状のコイルの直
線部１０ではコイル自身でこの力を支えることができな
いため、コイル直線部１０に設けた内槽の支柱７をこの
電磁力に対応させている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このような超電導磁石
装置を駆動するとき、外槽（真空容器）６が外側から変
動磁場を受けると、外槽６に渦電流が流れ、超電導コイ
ル２の磁場との作用で電磁力が働く。この電磁力は外槽
６を振動させ、内槽支持具８を介して超電導コイル２も
駆動する。

【０００７】支柱７は図７において左右方向１１に振動
する。従来、支柱７は内槽４の内円（内周側空間）に設
けているため、この振動によってコイル内周側の締付金
具３ｂが振動し、超電導コイル２との間で摩擦を生ず
る。この摩擦発熱がクエンチの原因と考えられている。
コイルの内周側は超電導コイル１の磁場が最も大きく、
超電導線のクエンチに対する温度の裕度が最も小さい箇
所であって、この部分で発熱を生ずることは、超電導コ
イルを安定に運転するためには不利である。

【０００８】本発明はこのような発熱機構を考慮してな
されたもので、超電導コイルの内周側で生ずる発熱を減
少させ、超電導コイルの耐クエンチ特性を向上させるこ
とを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】内槽（ヘリウム容器）４
の表面（外側）に被せて内槽を支える内槽の鞘１２を設
け、内槽４とこの内槽の鞘１２とは内槽表面の外周部、
あるいは側面部で接触させ、従来内槽に設けていた超電
導コイルの電磁力を支持する内槽の支柱の代わりに、こ
のレーストラック状の内槽の鞘１２の内側（内円）に支
柱１３を設ける。

【００１０】

【作用】図２において、支柱１３が左右方向１１に振動
を受けるが、支柱１３は内槽の鞘１２と接続され、内槽
の鞘１２は内槽４との溶接部１４、及び１５で接続され
ているため、コイル内周側金具３ｂが支柱１３によって
直接振動されることはなく、図７に示す従来例と比べて
コイル内周側金具３ｂの振動量が減少する。支柱１３の
振動はコイルの外周側、あるいは側面部を振動させるこ
とになるが、これらの部分はコイル内周側に比べて超電
導コイルの磁場が小さく、従って超電導線のクエンチに
対する温度の裕度が大きくなる。このためコイルとして
支柱１３の振動に対する耐クエンチ性が向上する。

【００１１】また、図１において、超電導コイルのレー
ストラック周方向の線膨脹係数は、内槽４や支柱１３に
用いられているステンレス材より小さい。このため、内
槽が冷却された時に図６に示す従来例では、支柱の収縮
によってコイル内周側金具３ｂの締付力が低下するが、
図１に示す本発明例では支柱の収縮によってコイル外周
側金具３ａの締付力が増加する。超電導コイルの励磁時
には図６に示すように電磁力９によってコイルは外側に
広がる方向に力を受ける。この力によっても図６の従来
例では内周側金具の締付力が低下するのに対し、本発明
の場合（図１）では外周側金具３ａの締付力が増加す
る。金具の締付力が増加することによってコイルと金具
との間が滑りにくくなり、一般に摩擦発熱は低下する。

【００１２】

【実施例】本発明を図１、図２に示す実施例に基づいて
説明する。

【００１３】図１にて、内槽４の外側に被さる内槽の鞘
１２を設け、内側の内槽４と内槽の鞘１２とはコイルの
外周側とコイル側面部（溶接１４、１５）で接続する。

【００１４】支柱１３は内槽の鞘１２に設ける。このよ
うに構成することによって、支柱１３と超電導コイル２
との間の力の伝達をコイルの外周側で行うことができ
る。

【００１５】上に述べた様に、本発明ではコイル外周側
の金具とコイルの締付力が従来に比べて大きくなってお
り、又、内周側の金具とコイルの締付力の低下を防いで
いる。超電導コイル導体のクエンチに対する温度の裕度
が最も小さいコイル内周側の摩擦発熱を低減することで
超電導コイルの耐クエンチ性が向上する。

【００１６】本発明の他の実施例１……（図３参照） 内槽の鞘１２をレーストラック状の超電導コイルの全体
ではなく直線部１０のみに取付けたものである。

【００１７】コイルの曲線部は剛性が高いため励磁によ
る電磁力をコイル自身で支持することができ、内槽の鞘
の強度が超電導コイル使用上問題がない場合、このよう
に鞘を超電導コイルの一部分に限定してもよい。

【００１８】他の実施例２……（図４参照） 内槽４と内槽の鞘１２との間に銀、銅、アルミニューム
或いはニオブ・チタン合金、ニオブ・錫合金などの低電
気抵抗材の板１６を介在させる。これは従来、内槽に加
わる変動磁束による渦電流発熱を減らすため内槽の表面
に低電気抵抗材をメッキ等によって接着している効果と
同様の効果を得るためのものであるが、このように挟み
込む方法によって、内槽の表面にメッキ或いは接着など
させにくい材料であっても用いることができる。

【００１９】

【発明の効果】本発明により、超電導コイルに生ずる摩
擦発熱を減少させ、超電導コイルの耐クエンチ性を向上
させて、超電導磁石装置の信頼性の向上を得ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による超電導磁石装置の内槽の斜視図。

【図２】図１のII-II 線矢視図。

【図３】本発明の他の実施例による内槽の斜視図。

【図４】本発明の更に他の実施例による内槽の断面図。

【図５】従来の超電導磁石装置斜視図。

【図６】図５の部分斜視図。

【図７】図６のVI〜I VII 線矢視図。

【符号の説明】

１…超電導磁石装置 ２…超電導コイル ３ａ，３ｂ…（外側、内側）固定金具 ４…内槽 ５…熱シールド板 ６…外槽 ７…（内槽の）支柱 ８…内槽支持具 ９…コイル電磁力の方向 １０…コイルの直線部 １１…支柱の振動方向 １２…内槽の鞘 １３…（内槽の鞘の）支柱

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大森 順次 神奈川県横浜市鶴見区末広町２丁目４番 地 株式会社東芝 京浜事業所内 (56)参考文献 特開 平５−176415（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−52203（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01F 7/20 ZAA H01F 6/02

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】レ−ストラック状の超電導コイルを極低温
   で収納した内槽とこれを覆う熱シールド板と、更に、こ
   れらを真空絶縁して収納する外槽と、前記内槽を外槽内
   に固定する支持装置などからなる超電導磁石装置におい
   て、 前記内槽に嵌合するレーストラック状で内周側に支持装
   置を有する鞘を内槽に被せ、前記内槽とこの鞘とを内槽
   の外周側で接着し、内周側にすき間を設けたたことを特
   徴とする超電導磁石装置。
2. 【請求項２】前記内槽に被せる鞘を内槽の周囲の一部分
   にだけ設けたことを特徴とする請求項１記載の超電導磁
   石装置。
3. 【請求項３】内槽に被せた鞘と内槽の外周側との間に低
   電気抵抗板を介在させたことを特徴とする請求項１記載
   の超電導磁石装置。