JP2000058316A - 超電導磁石装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】永久電流スイッチおよび永久電流スイッチと超
電導コイルの渡り線部の振動による発熱を極力小さく
し、さらに永久電流スイッチの各素子の負荷率に均一化
を図り、永久電流スイッチおよび永久電流スイッチと超
電導コイルの渡り線部の安定性を向上させること。 【解決手段】超電導導体を巻回してレーストラック状に
形成した超電導コイル６と、複数個の素子1a,1b からな
り超電導コイル６に流れる電流を永久電流モードにする
永久電流スイッチ１とを備えて構成される超電導磁石装
置において、永久電流スイッチ１を、超電導コイル６の
内周側で、かつ超電導コイル６の上部近傍に設置し、永
久電流スイッチ１を構成する複数個の素子1a,1b を、超
電導コイル６より発生する磁界環境がほぼ同等となる位
置に配置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、超電導コイルと、
複数個の素子からなる永久電流スイッチとを備えて構成
され、例えば超電導磁気浮上式鉄道等に利用される超電
導磁石装置に係り、特に永久電流スイッチおよび永久電
流スイッチと超電導コイルの渡り線部の振動による発熱
を極力小さくし、さらに永久電流スイッチの各素子の負
荷率を均一化して、永久電流スイッチおよび永久電流ス
イッチと超電導コイルの渡り線部の安定性を向上させる
ようにした超電導磁石装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】最近、例えば超電導磁気浮上式鉄道等に
おいては、超電導磁石装置が多く利用されてきている。
以下、この種の従来の超電導磁石装置について、図８乃
至図１０を用いて説明する。

【０００３】図８は超電導磁石装置と浮上式鉄道の車体
との関係を示す概略図、図９は超電導磁石装置の全体構
成例を示す外観斜視図および磁石内部構成例を示す断面
図、図１０は超電導コイル内槽および永久電流スイッチ
（以下、ＰＣＳと称する）の配置構成例を示す斜視図で
ある。

【０００４】図８乃至図１０において、磁気浮上式鉄道
の走行駆動システムは、車両２１の台車２９に搭載した
浮上・案内・推進用の超電導磁石装置２７に対向して、
断面Ｕ字型のガイドウェイ２８に設置した地上コイル２
２に車両２１の走行に見合った周波数で交流通電を行な
い、車両２１を走行させている。この時、超電導磁石装
置２７は、浮上・推進力の他に、コイルのピッチと走行
速度によって決まる高周波の電磁変動による電磁気的な
外乱等により加振される。

【０００５】超電導磁石装置２７は、超電導コイル６を
収納している超電導コイル内槽容器５と、その超電導コ
イル６の中心部に永久電流モードの開閉動作を行なうＰ
ＣＳ１を収納しているＰＣＳ内槽容器９と、これら各内
槽容器５，９を覆って外部からの輻射による熱侵入を抑
える輻射熱シールド板２６と、これらの各機器を収納
し、かつ断熱状態を保持するため内部真空状態にしてい
る外槽容器１９、超電導コイル６およびＰＣＳ１を極低
温状態に保持するための冷凍機２５、および冷却剤タン
ク２３からなる冷却装置２４とから構成されており、車
体下部の両側に、熱侵入が小さくかつ走行中に発生する
振動・衝撃に耐え得る十分な強度を持った荷重支持材４
により取付けられている。

【０００６】超電導コイル６およびＰＣＳ１は、液体ヘ
リウム等の冷却剤１２に浸されており、侵入熱や超電導
コイル６やＰＣＳ１の発熱によって蒸発し、ガス化した
冷却剤１２は、ガス回収管１１を通って冷凍機２５に運
ばれ、再び液化されて冷却剤タンク２３に戻される構成
となっている。

【０００７】ところで、このような使用環境に耐え得る
ＰＣＳ１の構成としては、信頼性の高いものが要求され
ることから、超電導線を内蔵ヒータの発熱によって強制
的にＯＦＦ（常電導化）状態にし、永久電流モードの電
流を減衰させる形で開閉動作を行なう熱式のものが主流
であり、例えば図１１に示すような円盤形状の素子１ａ
を複数個積層して並列接続したタイプや、あるいは図１
２に示すような円筒形状の素子１ｂを複数個束ねて並列
接続したタイプ等の、素子多並列接続型のものが多く採
用されている。

【０００８】そして、このタイプのＰＣＳ１は、通常使
用時の電流がＩで、素子１ａ，１ｂの並列数がＮの時、
臨界電流がＩ／（Ｎ−１）以上の超電導線を各素子１
ａ，１ｂに使用しており、何らかの擾乱によって各素子
１ａ，１ｂの一個がクエンチ（常電導に転移）しても、
残り（Ｎ−１）個の素子で電流Ｉを維持することができ
る構成になっている。

【０００９】次に、超電導コイル６を永久電流モード
（永久磁石）にする方法について、図１０を用いて簡単
に説明する。まず、ＰＣＳ１をＯＦＦ状態にし、図示し
ない外部電源から、通電用電流リード７を通して、超電
導コイル６に所定の電流を通電する。

【００１０】そして、この所定の電流に達した時点で、
ＰＣＳ１をＯＮ（超電導化）状態にして、電源電流を０
にすると、超電導コイル６に流れている所定の電流は、
超電導コイル６、ＰＣＳ１間を結ぶ渡り線部２ａ，２
ｂ、および渡り線接続部３を通って、超電導コイル６、
ＰＣＳ１間を循環し続ける。これを、永久電流モードと
称しており、超電導コイル６は、このようなプロセスを
経て直流の高磁界を半永久的に発生することができる。
なお、超電導コイル６間を結ぶ通電用電流リード７およ
び渡り線部２ａ，２ｂにも、通常、超電導線が用いられ
ている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】前述したように、超電
導磁石装置２７は、走行中に加振されるため、超電導コ
イル６は、ある周波数域で、曲げやねじり変形をする共
振状態になる。ＰＣＳ１が、超電導コイル６や荷重支持
材４から離れている超電導コイル６の中心部に設置され
ていると、超電導コイル６とＰＣＳ１が相対振動し易
く、その結果、超電導コイル６よりも大きく振動する恐
れがある。特に、曲げ変形が大きくなる共振状態では、
ＰＣＳ１が振幅の大きい腹の位置になることから、ＰＣ
Ｓ１が受ける振動が大きくなり易い。

【００１２】また、超電導コイル６とＰＣＳ１間の渡り
線部２ａ，２ｂも長くなるため、振動の影響を受け易
い。そして、振動が大きくなると、それに伴なう機械的
あるいは電磁気的な発熱も大きくなるため、ＰＣＳ１お
よび渡り線部２の温度が大幅に上昇する。その結果、超
電導線の安定性（温度マージン）が急激に低下すること
になるので、永久電流モードの安定性が損なわれる場合
がある。

【００１３】超電導コイル６が共振しても、ＰＣＳ１の
振動は、できるだけ小さくすることが必要である。しか
しながら、図１０に示すような従来の超電導磁石装置で
は、超電導コイル６のレーストラック巻線中心１０から
ＰＣＳ１を構成する各素子１ｂの距離（Ｘ寸法）が異な
るため、各素子１ｂは、超電導コイル６より発生する磁
界環境が異なってくる。

【００１４】超電導線の臨界電流値（通電できる限界
値）は、磁界環境によって異なってくるため、各素子１
ｂの負荷率（通電電流／臨界電流値）が異なり、負荷率
の高い素子ほどクエンチに至り易いというアンバランス
が生じている。

【００１５】本発明の目的は、永久電流スイッチおよび
永久電流スイッチと超電導コイルの渡り線部の振動によ
る発熱を極力小さくし、さらに永久電流スイッチの各素
子の負荷率に均一化を図り、永久電流スイッチおよび永
久電流スイッチと超電導コイルの渡り線部の安定性を向
上させることが可能な超電導磁石装置を提供することに
ある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１の発明では、超電導導体を巻回してレー
ストラック状に形成した超電導コイルと、複数個の素子
からなり超電導コイルに流れる電流を永久電流モードに
する永久電流スイッチとを備えて構成される超電導磁石
装置において、永久電流スイッチを、超電導コイルの内
周側で、かつ当該超電導コイルの上部近傍に設置し、永
久電流スイッチを構成する複数個の素子を、超電導コイ
ルより発生する磁界環境がほぼ同等となる位置に配置し
ている。

【００１７】ここで、特に上記永久電流スイッチを構成
する複数個の素子は、例えば請求項２に記載したよう
に、超電導コイルのレーストラック直線部の巻線中心に
対してほぼ同等の距離となる位置に配置することが好ま
しい。

【００１８】従って、請求項１および請求項２の発明の
超電導磁石装置においては、永久電流スイッチを、超電
導コイルの内周側（巻線部で囲まれる範囲）で、かつ超
電導コイルの上部近傍に設置することにより、超電導コ
イルが、曲げやねじり変形が大きくなる共振状態で振動
した場合でも、永久電流スイッチおよび永久電流スイッ
チと超電導コイルの渡り線部は、振動の腹の位置にはな
いため、振動を小さくすることができる。

【００１９】また、永久電流スイッチを構成する各素子
を、超電導コイルより発生する磁界環境がほぼ同等とな
る位置、すなわち例えば超電導コイルのレーストラック
直線部の巻線中心に対してほぼ同等の距離となる位置に
配置することにより、超電導コイルより発生する磁界環
境の差が小さくなるため、各素子の負荷率を同等にし
て、各素子の通電安定性を向上することができる。

【００２０】一方、請求項３の発明では、上記請求項１
または請求項２の発明の超電導磁石装置において、永久
電流スイッチを収納している内槽容器を、当該永久電流
スイッチの開閉動作に伴なう発熱による冷却剤の蒸発ガ
スが超電導コイルに流入しないように、蒸発ガス回収用
のガス回収管に至るまで超電導コイルを収納している内
槽容器と分離する構成としている。

【００２１】従って、請求項３の発明の超電導磁石装置
においては、永久電流スイッチを収納している内槽容器
を、蒸発ガス回収用のガス回収管に至るまで分離するこ
とにより、励磁、消磁時に伴なう永久電流スイッチ部の
発熱による冷却剤の蒸発ガスは、超電導コイルに触れて
超電導コイルを暖めることなく回収されるため、励磁、
消磁時の超電導コイルの通電安定性を向上させることが
できる。

【００２２】また、請求項４の発明では、上記請求項１
または請求項２の発明の超電導磁石装置において、超電
導コイルと永久電流スイッチのリード線の接続部を、当
該接続部を流れる電流の方向が超電導コイルより発生す
る磁界の向きとほぼ平行となるように設置している。

【００２３】従って、請求項４の発明の超電導磁石装置
においては、超電導コイルと永久電流スイッチのリード
線の接続部を流れる電流の方向が、超電導コイルより発
生する磁界の向きとほぼ平行となるようにすることによ
り、磁束と直交する場合に比べて磁気抵抗効果を低減で
きるため、接続部の抵抗値を低減することができ、超電
導コイルのインダクタンスと抵抗で決まる永久電流モー
ドの減衰率を小さく抑えることができる。

【００２４】さらに、請求項５の発明では、上記請求項
１または請求項２の発明の超電導磁石装置において、超
電導コイルと永久電流スイッチの渡り線の接続部を、当
該接続部の磁界環境が永久電流スイッチ本体よりも小さ
くなる位置に設置している。

【００２５】従って、請求項５の発明の超電導磁石装置
においては、超電導コイルと永久電流スイッチの渡り線
の接続部を、接続部の磁界環境が永久電流スイッチ本体
よりも小さくなる位置に設置することにより、接続部の
電流の向きに関係なく、接続部の抵抗値を低く抑えるこ
とができる。

【００２６】また、請求項６の発明では、上記請求項１
または請求項２の発明の超電導磁石装置において、超電
導コイルと永久電流スイッチの渡り線の接続部の内部構
成としては、超電導コイル側の渡り線を中央に配置して
その両端に永久電流スイッチ側の渡り線と電流リードを
配置するか、または永久電流スイッチ側の渡り線を中央
に配置してその両端に超電導コイル側の渡り線と電流リ
ードを配置するようにしている。

【００２７】従って、請求項６の発明の超電導磁石装置
においては、超電導コイル側の渡り線を中央に配置して
その両端に永久電流スイッチ側の渡り線と電流リードを
配置するか、または永久電流スイッチ側の渡り線を中央
に配置してその両端に超電導コイル側の渡り線と電流リ
ードを配置することにより、接続部の抵抗値をより一層
小さくすることができる。

【００２８】さらに、請求項７の発明では、上記請求項
１または請求項２の発明の超電導磁石装置において、永
久電流スイッチの固定軸が、超電導コイルを固定する支
持材を兼ねる構成としている。

【００２９】従って、請求項７の発明の超電導磁石装置
においては、永久電流スイッチの固定軸が、超電導コイ
ルを固定する支持材を兼ねることにより、永久電流スイ
ッチに加わる振動をより一層抑制することができる。

【００３０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。 （第１の実施の形態）図１は、本実施の形態による超電
導磁石装置の構成例を示す斜視図であり、図８乃至図１
２と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、
ここでは異なる部分についてのみ述べる。

【００３１】なお、図１では、外槽容器、およびシール
ド板については、その図示を省略している。図１におい
て、前記図１２に示すような円筒形状の複数個の素子１
ｂからなるＰＣＳ１を、超電導コイル６の内周側（巻線
部で囲まれる範囲）で、かつ超電導コイル６の中心上部
近傍に設置し、さらにＰＣＳ１を構成する各素子１ｂ
を、超電導コイル６より発生する磁界環境がほぼ同等と
なる位置、すなわち例えば超電導コイル６のレーストラ
ック直線部の巻線中心１０ａに対してほぼ同等の距離
（図中寸法Ｘ）となる位置に配置している。

【００３２】また、ＰＣＳ内槽容器９は、補強板１４と
一体にしている。さらに、超電導コイル内槽容器５は、
支持フレーム８により、荷重支持材４に固定している。

【００３３】次に、以上のように構成した本実施の形態
の超電導磁石装置においては、ＰＣＳ１を、超電導コイ
ル６の内周側で、かつ超電導コイル６の上部近傍に設置
していることにより、振動は小さくなる。

【００３４】また、ＰＣＳ１を、超電導コイル６の上部
近傍に設置していることにより、超電導コイル６、ＰＣ
Ｓ１間を結ぶ渡り線２ａ，２ｂは、その長さが短くな
り、振動の影響を受け難い。

【００３５】よって、超電導コイル６が、曲げやねじり
変形が大きくなる共振状態で振動した場合でも、ＰＣＳ
１および超電導コイル６、ＰＣＳ１間を結ぶ渡り線２
ａ，２ｂ部において、振動による発熱が低減するため、
その安定性が向上する。

【００３６】さらに、ＰＣＳ１の各素子１ｂは、超電導
コイル６のレーストラック直線部の巻線中心１０ａ付近
にあり、かつ巻線中心１０ａからほぼ同等の距離となる
位置に設置していることにより、超電導コイル６より発
生する磁界環境の差が小さくなるため、各素子１ｂの負
荷率を同等にして、各素子１ｂの通電安定性を向上させ
ることができる。

【００３７】上述したように、本実施の形態の超電導磁
石装置では、ＰＣＳ１および超電導コイル６とＰＣＳ１
の渡り線２ａ，２ｂ部の振動による発熱を極力小さく
し、さらにＰＣＳ１を構成する各素子１ｂの負荷率の均
一化を図り、ＰＣＳ１および超電導コイル６とＰＣＳ１
の渡り線２ａ，２ｂ部の安定性を向上させることが可能
となる。

【００３８】（第２の実施の形態）図２は、本実施の形
態による超電導磁石装置の構成例を示す斜視図であり、
図８乃至図１２と同一部分には同一符号を付してその説
明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。

【００３９】なお、図２では、外槽容器、およびシール
ド板については、その図示を省略している。図２におい
て、前記図１１に示すような円盤形状の複数個の素子１
ａを積層してなるＰＣＳ１を、超電導コイル６の内周側
（巻線部で囲まれる範囲）で、かつ超電導コイル６の中
心上部近傍に設置し、さらにＰＣＳ１を構成する各素子
１ａを、超電導コイル６より発生する磁界環境がほぼ同
等となる位置、すなわち例えば超電導コイル６のレース
トラック直線部の巻線中心１０ａに対してほぼ同等の距
離（図中寸法Ｘ）となる位置に配置している。

【００４０】また、ＰＣＳ１を収納しているＰＣＳ内槽
容器９を、ＰＣＳ１の開閉動作に伴なう発熱による冷却
剤１２の蒸発ガスが超電導コイル６に流入しないよう
に、蒸発ガス回収用のガス回収管１１に至るまで超電導
コイル６を収納している超電導コイル内槽容器５と分離
する構成としている。

【００４１】さらに、ＰＣＳ１の固定軸は、超電導コイ
ル６の前後方向を固定する支持材４ａを兼ねた構成とし
ている。図３は、図２における断面図である。

【００４２】図３に示すように、超電導コイル６とＰＣ
Ｓ１の渡り線２の接続部３を、超電導コイル６側面で、
かつ超電導コイル６より発生する磁界と接続部３を流れ
る電流の向きとがほぼ平行（好ましくは、３０°以下で
あればよい）となるように設置している。

【００４３】図４および図５は、渡り線２ａ，２ｂおよ
び電流リード７の接続部の構成例を示す断面図である。
図４および図５に示すように、超電導コイル６側の渡り
線２ａとＰＣＳ１側の渡り線２ｂは、内部で隣合わせに
なっている構成とすることが好ましい。

【００４４】すなわち、図４に示すように、超電導コイ
ル６側の渡り線２ａを中央に配置して、その両端にＰＣ
Ｓ１側の渡り線２ｂと電流リード７を配置するか、また
は図５に示すように、ＰＣＳ１側の渡り線２ｂを中央に
配置して、その両端に超電導コイル６側の渡り線２ａと
電流リード７を配置するようにしている。

【００４５】次に、以上のように構成した本実施の形態
の超電導磁石装置においては、ＰＣＳ１を、超電導コイ
ル６の内周側で、かつ超電導コイル６の上部近傍に設置
していることにより、振動は小さくなる。

【００４６】また、ＰＣＳ１を、超電導コイル６の上部
近傍に設置していることにより、超電導コイル６、ＰＣ
Ｓ１間を結ぶ渡り線２ａ，２ｂは、その長さが短くな
り、振動の影響を受け難い。

【００４７】よって、超電導コイル６が、曲げやねじり
変形が大きくなる共振状態で振動した場合でも、ＰＣＳ
１および超電導コイル６、ＰＣＳ１間を結ぶ渡り線２
ａ，２ｂ部において、振動による発熱が低減するため、
その安定性が向上する。

【００４８】さらに、ＰＣＳ１の各素子１ａは、超電導
コイル６のレーストラック直線部の巻線中心１０ａ付近
にあり、かつ巻線中心１０ａからほぼ同等の距離となる
位置に設置していることにより、超電導コイル６より発
生する磁界環境の差が小さくなるため、各素子１ａの負
荷率を同等にして、各素子１ａの通電安定性を向上させ
ることができる。

【００４９】一方、超電導コイル６の超電導導体は、内
部の超電導フィラメントと、それを包む銅等の安定化母
材とから構成されている。また、銅等の材料は、磁束と
直交すると抵抗値が高くなる性質がある（これを磁気抵
抗効果と称している）。そのため、超電導コイル６とＰ
ＣＳ１の渡り線２ａ，２ｂの接続部３では、銅等の母材
を介して電流が流れるため、磁界と直交すると接続部３
の抵抗値が高くなってしまう。

【００５０】この点、本実施の形態では、超電導コイル
６とＰＣＳ１の渡り線２ａ，２ｂの接続部３を流れる電
流の向きが、超電導コイル６より発生する磁界とほぼ平
行（３０°以下）となるようにしていることにより、磁
束と直交する場合に比べて磁気抵抗効果を低減できるた
め、接続部３の抵抗値を低減することができ、超電導コ
イル６のインダクタンスと抵抗で決まる永久電流モード
の減衰率を小さく抑えることができる。

【００５１】また、超電導コイル６とＰＣＳ１の渡り線
２ａ，２ｂの接続部３の内部構成としては、超電導コイ
ル６側の渡り線２ａを中央に配置し、その両端にＰＣＳ
１側の渡り線２ｂと電流リード７を配置するか、または
ＰＣＳ１側の渡り線２ｂを中央に配置し、その両端に超
電導コイル６側の渡り線２ａとリード線７を配置するよ
うにしていることにより、接続部３の抵抗値をより一層
小さくすることができる。

【００５２】すなわち、例えば図６に示すように電流リ
ード７を配置した構成では、永久電流モードの時、超電
導コイル６とＰＣＳ１の電流循環の間に電流リード７を
介すことになるため、図４、図５に示すような構成に比
べて、接続部３の抵抗値が高くなり好ましくない。

【００５３】なお、図４、図５に示すような構成では、
接続部３は、比抵抗の小さい銅等からなる母材３１に覆
われているが、母材３のない構成でも十分効果が得られ
るものである。

【００５４】一方、ＰＣＳ１を収納しているＰＣＳ内槽
容器９を、蒸発ガス回収用のガス回収管１１に至るまで
分離していることにより、励磁、消磁時に伴なうＰＣＳ
１部の発熱による冷却剤１２の蒸発ガスは、超電導コイ
ル６に触れて超電導コイル６を暖めることなく回収され
るため、励磁、消磁時の超電導コイル６の通電安定性を
向上させることができる。

【００５５】また、ＰＣＳ１の固定軸３０は、超電導コ
イル６を固定する支持材４ａを兼ねていることにより、
ＰＣＳ１に加わる振動をより一層抑制することができ
る。上述したように、本実施の形態の超電導磁石装置で
は、前記第１の実施の形態の効果に加えて、超電導コイ
ル６とＰＣＳ１の渡り線２ａ，２ｂの接続部３の抵抗値
を低減して、超電導コイル６のインダクタンスと抵抗で
決まる永久電流モードの減衰率を小さく抑えることが可
能となる。

【００５６】また、励磁、消磁時の超電導コイル６の通
電安定性を向上させることが可能となる。さらに、ＰＣ
Ｓ１に加わる振動をより一層抑制することが可能とな
る。

【００５７】（第３の実施の形態）図７は、本実施の形
態による超電導磁石装置の構成例を示す斜視図であり、
図８乃至図１２と同一部分には同一符号を付してその説
明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。

【００５８】なお、図７では、外槽容器、およびシール
ド板については、その図示を省略している。図７におい
て、前記図１２に示すような円筒形状の複数個の素子１
ｂからなるＰＣＳ１を、超電導コイル６の内周側（巻線
部で囲まれる範囲）で、かつ超電導コイル６の中心上部
近傍に設置し、さらにＰＣＳ１を構成する各素子１ｂ
を、超電導コイル６より発生する磁界環境がほぼ同等と
なる位置、すなわち例えば超電導コイル６のレーストラ
ック直線部の巻線中心１０ａに対してほぼ同等の距離
（図中寸法Ｘ）となる位置に配置している。

【００５９】また、ＰＣＳ１を収納しているＰＣＳ内槽
容器９を、ＰＣＳ１の開閉動作に伴なう発熱による冷却
剤１２の蒸発ガスが超電導コイル６に流入しないよう
に、蒸発ガス回収用のガス回収管１１に至るまで超電導
コイル６を収納している超電導コイル内槽容器５と分離
する構成としている。

【００６０】さらに、超電導コイル６とＰＣＳ１の渡り
線２ａ，２ｂの接続部３を、ＰＣＳ１よりも、接続部３
の磁界環境がＰＣＳ１本体よりも小さくなる位置、すな
わち超電導コイル６より発生する磁界の低い位置に設置
する構成としている。

【００６１】次に、以上のように構成した本実施の形態
の超電導磁石装置においては、ＰＣＳ１を、超電導コイ
ル６の内周側で、かつ超電導コイル６の上部近傍に設置
していることにより、振動は小さくなる。

【００６２】また、ＰＣＳ１を、超電導コイル６の上部
近傍に設置していることにより、超電導コイル６、ＰＣ
Ｓ１間を結ぶ渡り線２ａ，２ｂは、その長さが短くな
り、振動の影響を受け難い。

【００６３】よって、超電導コイル６が、曲げやねじり
変形が大きくなる共振状態で振動した場合でも、ＰＣＳ
１および超電導コイル６、ＰＣＳ１間を結ぶ渡り線２
ａ，２ｂ部において、振動による発熱が低減するため、
その安定性が向上する。

【００６４】また、ＰＣＳ１の各素子１ｂは、超電導コ
イル６のレーストラック直線部の巻線中心１０ａ付近に
あり、かつ巻線中心１０ａからほぼ同等の距離となる位
置に設置していることにより、超電導コイル６より発生
する磁界環境の差が小さくなるため、各素子１ｂの負荷
率を同等にして、各素子１ｂの通電安定性を向上させる
ことができる。

【００６５】さらに、ＰＣＳ１は、超電導導体で構成さ
れているため、磁界の影響による抵抗の上昇はないが、
接続部３は、前述したように磁界の影響を受け易いこと
から、超電導コイル６から受ける磁界の小さい所に設置
していることにより、接続部３の電流の向きに関係な
く、接続部３の抵抗値を低く抑えることができ、接続部
３の通電安定性を向上させることができる。

【００６６】上述したように、本実施の形態の超電導磁
石装置では、前記第１の実施の形態の効果に加えて、Ｐ
ＣＳ１の各素子１ｂの負荷率を同等にして、各素子１ｂ
の通電安定性を向上させることが可能となる。さらに、
接続部３の電流の向きに関係なく、接続部３の抵抗値を
低く抑えて、接続部３の通電安定性を向上させることが
可能となる。

【００６７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の超電導磁
石装置によれば、永久電流スイッチおよび永久電流スイ
ッチと超電導コイルの渡り線部の振動による発熱を極力
小さくし、さらに永久電流スイッチの各素子の負荷率に
均一化を図り、永久電流スイッチおよび永久電流スイッ
チと超電導コイルの渡り線部の安定性を向上させること
が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による超電導磁石装置の第１の実施の形
態を示す斜視図。

【図２】本発明による超電導磁石装置の第２の実施の形
態を示す斜視図。

【図３】本発明による超電導磁石装置の第２の実施の形
態を示す断面図。

【図４】同第２の実施の形態の超電導磁石装置における
渡り線およびリードの接続構成の一例を示す断面図。

【図５】同第２の実施の形態の超電導磁石装置における
渡り線およびリードの接続構成の他の例を示す断面図。

【図６】同第２の実施の形態の超電導磁石装置における
作用効果を説明するための断面図。

【図７】本発明による超電導磁石装置の第３の実施の形
態を示す斜視図。

【図８】超電導磁石装置と浮上式鉄道の車体との関係を
示す概略図。

【図９】超電導磁石装置の全体構成例を示す外観斜視
図。

【図１０】従来の超電導磁石装置における超電導コイル
およびＰＣＳの設置構成例を示す斜視図。

【図１１】円盤形状のスイッチ要素を複数個積層し並列
接続したＰＣＳの構成例を示す斜視図。

【図１２】円筒形状のスイッチ要素を複数個束ねて並列
接続したＰＣＳの構成例を示す斜視図。

【符号の説明】

１…ＰＣＳ、 １ａ…円盤形状の素子、 １ｂ…円筒形状の素子、 ２ａ…超電導コイル６側の渡り線、 ２ｂ…ＰＣＳ１側の渡り線、 ３…接続部、 ４…荷重支持材、 ４ａ…支持材、 ５…超電導コイル内槽容器、 ６…超電導コイル、 ７…電流リード、 ８…支持フレーム、 ９…ＰＣＳ内槽容器、 １０…レーストラックの巻線中心、 １０ａ…レーストラック直線部の巻線中心、 １２…冷却剤、 １４…補強板、 １９…外槽容器、 ２１…車両、 ２２…地上コイル、 ２３…冷却剤タンク、 ２４…冷却装置、 ２５…冷凍機、 ２６…輻射熱シールド板、 ２７…超電導磁石装置、 ２８…ガイドウェイ、 ２９…台車、 ３０…ＰＣＳ１の固定軸。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山下 知久 東京都府中市東芝町１番地 株式会社東芝 府中工場内 Ｆターム(参考） 4M114 AA02 AA14 AA22 AA30 BB01 CC03 CC16 DA12 DB24 DB53

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 超電導導体を巻回してレーストラック状
   に形成した超電導コイルと、複数個の素子からなり前記
   超電導コイルに流れる電流を永久電流モードにする永久
   電流スイッチとを備えて構成される超電導磁石装置にお
   いて、 前記永久電流スイッチを、前記超電導コイルの内周側
   で、かつ当該超電導コイルの上部近傍に設置し、 前記永久電流スイッチを構成する複数個の素子を、前記
   超電導コイルより発生する磁界環境がほぼ同等となる位
   置に配置したことを特徴とする超電導磁石装置。
2. 【請求項２】 前記請求項１に記載の超電導磁石装置に
   おいて、 前記永久電流スイッチを構成する複数個の素子を、前記
   超電導コイルのレーストラック直線部の巻線中心に対し
   てほぼ同等の距離となる位置に配置したことを特徴とす
   る超電導磁石装置。
3. 【請求項３】 前記請求項１または請求項２に記載の超
   電導磁石装置において、 前記永久電流スイッチを収納している内槽容器を、当該
   永久電流スイッチの開閉動作に伴なう発熱による冷却剤
   の蒸発ガスが前記超電導コイルに流入しないように、前
   記蒸発ガス回収用のガス回収管に至るまで前記超電導コ
   イルを収納している内槽容器と分離する構成としたこと
   を特徴とする超電導磁石装置。
4. 【請求項４】 前記請求項１または請求項２に記載の超
   電導磁石装置において、 前記超電導コイルと永久電流スイッチのリード線の接続
   部を、当該接続部を流れる電流の方向が前記超電導コイ
   ルより発生する磁界の向きとほぼ平行となるように設置
   したことを特徴とする超電導磁石装置。
5. 【請求項５】 前記請求項１または請求項２に記載の超
   電導磁石装置において、 前記超電導コイルと永久電流スイッチの渡り線の接続部
   を、当該接続部の磁界環境が永久電流スイッチ本体より
   も小さくなる位置に設置したことを特徴とする超電導磁
   石装置。
6. 【請求項６】 前記請求項１または請求項２に記載の超
   電導磁石装置において、 前記超電導コイルと永久電流スイッチの渡り線の接続部
   の内部構成としては、前記超電導コイル側の渡り線を中
   央に配置してその両端に前記永久電流スイッチ側の渡り
   線と電流リードを配置するか、 または、前記永久電流スイッチ側の渡り線を中央に配置
   してその両端に前記超電導コイル側の渡り線と電流リー
   ドを配置するようにしたことを特徴とする超電導磁石装
   置。
7. 【請求項７】 前記請求項１または請求項２に記載の超
   電導磁石装置において、 前記永久電流スイッチの固定軸が、前記超電導コイルを
   固定する支持材を兼ねる構成としたことを特徴とする超
   電導磁石装置。