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公開番号2025035344
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-13
出願番号2023142329
出願日2023-09-01
発明の名称超電導電磁石
出願人三菱電機株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類H01F 6/06 20060101AFI20250306BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】核融合炉用の大型の超電導電磁石において、許容歪量以上の歪を与えずに、超電導線同士の接続部の製作が容易となる超電導電磁石を提供する。
【解決手段】本開示に係る超電導電磁石は、同心状に巻回され、巻回される軸に対して径方向に積層された複数の超電導線と、複数の超電導線の少なくとも一方の端部に設けられ、隣り合う超電導線同士を接続する複数の接続端子とを備え、複数の超電導線は、それぞれ単一の線が巻回される軸に対して径方向に一層分巻回されたものであり、径方向内側又は径方向外側から順に組み合わされ、隣り合う超電導線は、巻回される軸方向の一方の側に設けられた接続端子及び他方の側に設けられた接続端子の少なくともいずれか一方により接続され、接続端子同士が巻回される軸に近づくように配置されて接続される内側接続部、及び接続端子同士が巻回される軸から離れるように配置されて接続される外側接続部の少なくともいずれか一つを有する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
同心状に巻回され、巻回される軸に対して径方向に積層された複数の超電導線と、
複数の前記超電導線の少なくとも一方の端部に設けられ、隣り合う前記超電導線同士を接続する複数の接続端子とを備え、
複数の前記超電導線は、それぞれ単一の線が前記巻回される軸に対して前記径方向に一層分巻回されたものであり、径方向内側又は径方向外側から順に組み合わされ、隣り合う前記超電導線は、巻回される軸方向の一方の側に設けられた前記接続端子及び他方の側に設けられた前記接続端子の少なくともいずれか一方により接続され、
前記接続端子同士が前記巻回される軸に近づくように配置されて接続される内側接続部、及び前記接続端子同士が前記巻回される軸から離れるように配置されて接続される外側接続部の少なくともいずれか一つを有する超電導電磁石。
続きを表示（約 900 文字）【請求項２】
複数の前記超電導線は、前記径方向の内側から順に第１の超電導線、第２の超電導線及び第３の超電導線を少なくとも備え、前記第１の超電導線と前記第２の超電導線は、前記巻回される軸の一方の側に設けられた前記接続端子で接続され、前記第２の超電導線と前記第３の超電導線は、前記巻回される軸の他方の側に設けられた前記接続端子で接続される請求項１に記載の超電導電磁石。
【請求項３】
前記超電導線の材料はＮｂ３Ｓｎを含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の超電導電磁石。
【請求項４】
複数の前記接続端子はそれぞれ前記超電導線が巻回される周方向に沿った側面で互いに接続されることを特徴とする請求項１又は２に記載の超電導電磁石。
【請求項５】
前記接続端子は前記超電導線が巻回される周方向に対して垂直に設けられることを特徴とする請求項１又は２に記載の超電導電磁石。
【請求項６】
前記超電導線の断面形状が矩形、円及び楕円の少なくともいずれか一つを含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の超電導電磁石。
【請求項７】
前記超電導線が円、Ｄ形状、矩形及びレーストラックの少なくともいずれか一つの形状となるように巻回されることを特徴とする請求項１又は２に記載の超電導電磁石。
【請求項８】
同心状に巻回され、巻回される軸に対して径方向に積層された複数の超電導線と、
複数の前記超電導線の少なくとも一方の端部に設けられ、隣り合う前記超電導線同士を接続する複数の接続端子とを備え、
複数の前記超電導線は、それぞれ単一の線が前記巻回される軸に対して前記径方向に二層分巻回されたものであり、径方向内側又は径方向外側から順に組み合わされ、隣り合う前記超電導線は、巻回される軸方向の一方の側に設けられた前記接続端子及び他方の側に設けられた前記接続端子の少なくともいずれか一方で接続され、前記接続端子同士が接続される接続部は前記巻回される軸から離れるように配置されることを特徴とする超電導電磁石。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、核融合炉用の大型の超電導電磁石に関するものである。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
核融合炉用の電磁石には、外形寸法が１０ｍクラスの大型のものが用いられる。電磁石で強磁場を発生させるためには大電流が必要であり、その材料は強磁場を低損失で発生させられるものが好適である。このため、核融合炉用の電磁石には、損失ゼロ又は低損失で大電流の流すことのできる超電導線（超電導材料を含む複合導体）を用いた超電導電磁石が使用される。超電導線には、例えば、金属間化合物である、Ｎｂ３Ｓｎ、Ｎｂ３Ａｌ等の超電導材料を含む複合導体がある。強磁場を発生させる用途では、ＮＢ３ＳｎやＮｂ３Ａｌが用いられ、金属間化合物の超電導線を核融合炉用の超電導電磁石として利用するためには、超電導線に熱処理を施した後に超電導線の特性が劣化しない曲げ範囲（許容歪量）で作業しなければならない。
【０００３】
一般的に、金属間化合物の超電導線を電磁石の形状にする巻線作業は熱処理前に実施される。熱処理を実施した後は、熱処理が施された超電導線に対して導体への絶縁や導体の接続など組立作業が生じる。しかし、金属間化合物の超電導線は熱処理後の許容歪量が小さいため、作業時に超電導線に加わる歪により、一本の超電導線で複数層かつ巻き数の多い超電導電磁石を構成することは困難である。特許文献１では、超電導線を巻線の軸方向に一層分だけ巻回し、巻線を複数層で構成する技術が開示されている。このような構成とすることで、超電導電磁石を複数層で巻き数を増やすことが可能となり、強磁場を発生させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開平３―１７８１０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
複数層の巻線で超電導電磁石を構成する場合、超電導線同士を接続する必要があるが特許文献１には、超電導線同士の接続方法に関する具体的な記載がない。核融合炉用の超電導電磁石では、許容歪量の小さい超電導線を用いるため、超電導線同士の接続部において、超電導線同士の端面を突き合わせて接合し、製作する必要がある。しかし、この手法では超電導線同士の接続部の製作難易度が上昇してしまうという課題があった。
【０００６】
本開示は上記のような課題を解決するものであり、超電導線同士の接続部の製作が容易となる構造で、許容歪量以上の導体曲げ伸ばし作業が発生せず、導体の超電導特性劣化を抑制できる構造の超電導電磁石を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示に係る超電導電磁石は、同心状に巻回され、巻回される軸に対して径方向に積層された複数の超電導線と、複数の超電導線の少なくとも一方の端部に設けられ、隣り合う超電導線同士を接続する複数の接続端子とを備え、複数の超電導線は、それぞれ単一の線が巻回される軸に対して径方向に一層分巻回されたものであり、径方向内側又は径方向外側から順に組み合わされ、隣り合う超電導線は、巻回される軸方向の一方の側に設けられた接続端子及び他方の側に設けられた接続端子の少なくともいずれか一方により接続され、接続端子同士が巻回される軸に近づくように配置されて接続される内側接続部、及び接続端子同士が巻回される軸から離れるように配置されて接続される外側接続部の少なくともいずれか一つを有する。
【発明の効果】
【０００８】
本開示に係る超電導電磁石は、超電導線同士の接続部の製作が容易となる構造で、隣接する巻線を組み合わせる作業において、接続端子が組合せ進行方向で干渉しない位置に配置しているため、許容歪量以上の導体曲げ伸ばし作業が発生せず、導体の超電導特性劣化を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
本開示の実施の形態１に係る超電導電磁石の概観を示す概略図である。
本開示の実施の形態１に係る超電導電磁石の超電導線の配置を示す断面図である。
本開示の実施の形態１に係る超電導電磁石の組み立て時の超電導線の配置を示す断面図である。
本開示の実施の形態１に係る超電導電磁石の絶縁処理を示す断面図である。
本開示の実施の形態１に係る超電導電磁石の接続端子の配置を示す概略図である。
本開示の実施の形態２に係る超電導電磁石の構成を示す断面図である。
本開示の実施の形態３に係る超電導電磁石の構成を示す概略図である。
本開示の実施の形態４に係る超電導電磁石の超電導線の配置を示す断面図である。
本開示の実施の形態４に係る超電導電磁石の組み立て時の超電導線の配置を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下では、実施の形態に係る超電導電磁石を図面に基づいて詳細に説明する。
（【００１１】以降は省略されています）

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