JP2000132247A - Superconduction current controller - Google Patents

Superconduction current controller

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JP2000132247A
JP2000132247A JP11298370A JP29837099A JP2000132247A JP 2000132247 A JP2000132247 A JP 2000132247A JP 11298370 A JP11298370 A JP 11298370A JP 29837099 A JP29837099 A JP 29837099A JP 2000132247 A JP2000132247 A JP 2000132247A
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magnetic
superconducting
control device
core
current control
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Haku Shu
栢 朱
Binseki Shu
敏 皙 朱
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To strengthen a magnetic core by using a magnetic core including a dumping element and a leg having a part made of or filled with material whose magnetic resistance is larger than the magnetic core resistance, to eliminate the adjustment limit of magnetic resistance in a conventional device and to improve a current limitation characteristic. SOLUTION: This superconduction current controller 10A includes a magnetic core 50 which has a saturation state and a non-saturation state and is magnetically saturable and a primary coil 52 which makes current pass through the core 50 so as to generate magnetic flux in the core, the magnetic core 50 has a main magnetic path that is provided with a damping element and makes all of the generated magnetic flux pass through and 1st and 2nd magnetic paths, the 1st magnetic path makes a 1st part of the magnetic flux pass through, and although the 2nd magnetic path a 2nd part of the magnetic path pass through, it is provided with a damping element that offsets the 2nd part magnetic flux and prevents the core from being saturated.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、電流制御装置に係
り、特に磁気抵抗が磁気コアの磁気抵抗より大きい材料
で形成される若しくは、その材料が充填された部分を有
するレッグとダンピング要素とを含む磁気コアを用いる
ことによって、電流制限特性が向上する超伝導電流制御
装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a current control device, and more particularly, to a leg and a damping element formed of a material having a magnetic resistance higher than that of a magnetic core or having a portion filled with the material. The present invention relates to a superconducting current control device in which current limiting characteristics are improved by using a magnetic core including the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】通常、大部分の電気機器は急な負荷イン
ピダンスの変化や短絡事故電流の増加により齎す過電流
から回路を保護するために、感熱式フューズや遮断器等
の保護装備を備えている。
2. Description of the Related Art In general, most electric devices are equipped with protective equipment such as a thermal fuse or a circuit breaker to protect a circuit from an overcurrent caused by a sudden change in load impedance or an increase in short-circuit fault current. I have.

【0003】しかしながら、予め定めた定格値以上の電
流レベルで、溶断するフューズや遮断動作する遮断器
は、定格値を超えてから遮断されるまでの動作が遅く、
過渡現状のような極めて短い時間の電流の変化には対応
できない場合がある。
However, at a current level higher than a predetermined rated value, a fuse that blows or a circuit breaker that performs a breaking operation has a slow operation from exceeding the rated value to being broken.
It may not be possible to cope with a change in current in a very short time such as a transient state.

【0004】そこで、そのような短所を克服するため
に、フューズや遮断器と共に用いられる種々の電流制御
装置が提案されており、そのうちの1つが超伝導体の磁
束相殺効果を用いる超伝導電流制御装置である。
In order to overcome such disadvantages, various current control devices used with fuses and circuit breakers have been proposed, one of which is a superconducting current control using a magnetic flux canceling effect of a superconductor. Device.

【0005】以下、図6を参照して、短絡された超伝導
体100の磁束相殺効果について説明する。
[0005] The magnetic flux canceling effect of the short-circuited superconductor 100 will be described below with reference to FIG.

【0006】超伝導体100は、閾値以下の電流Iをそ
の内部へ誘導できる磁場Hに露出されると、超伝導状態
を保持する。これによって、超伝導体100内には、電
流Iにより磁場Hを相殺させる方向に逆磁場−Hが生成さ
れる。その結果、超伝導体100にリンクされた磁場H
は、逆磁場−Hにより相殺されることになる。その反
面、閾値を超過する電流を超伝導体100の内部へ誘導
できる磁場Hが存在すると、超伝導体100は破れ、抵
抗状態に転移する。
The superconductor 100 maintains a superconducting state when exposed to a magnetic field H capable of inducing a current I below a threshold into the superconductor 100. As a result, a reverse magnetic field −H is generated in the superconductor 100 in a direction in which the current I cancels the magnetic field H. As a result, the magnetic field H linked to the superconductor 100
Are offset by the reverse magnetic field -H. On the other hand, if there is a magnetic field H capable of inducing a current exceeding the threshold value into the inside of the superconductor 100, the superconductor 100 is broken and transitions to a resistance state.

【0007】この超伝導状態から抵抗状態への転移は、
逆磁場−Hを絶対的に弱化させ、超伝導体100の磁束
相殺特性を失われるようになる。
The transition from the superconducting state to the resistance state is as follows:
The reverse magnetic field -H is absolutely weakened, and the magnetic flux canceling property of the superconductor 100 is lost.

【0008】結果として、超伝導体100にリンクされ
た磁場Hは、逆磁場−Hにより相殺されず残留することに
なる。
As a result, the magnetic field H linked to the superconductor 100 remains without being canceled by the reverse magnetic field -H.

【0009】図7には、超伝導体の磁束相殺効果を用い
る従来の超伝導電流制御装置10を備える電気機器5の
例が示されている。
FIG. 7 shows an example of an electric apparatus 5 including a conventional superconducting current control device 10 using a magnetic flux canceling effect of a superconductor.

【0010】この超伝導電流制御装置10は、主巻線1
10と、超伝導エレメント120と、飽和性磁気コア1
30とを含む。
The superconducting current control device 10 includes a main winding 1
10, superconducting element 120, and saturable magnetic core 1
30.

【0011】主巻線110は端子A、Bを介して、外部
回路20と連結されて超伝導電流制御装置10を外部回
路20に電気的に接続させ、外部回路20は電圧源Vs
と負荷抵抗RL を有する。図示される主巻線110は、
導電性コイル状であり、超伝導エレメント120は、超
伝導リング状である。
The main winding 110 is connected to an external circuit 20 via terminals A and B to electrically connect the superconducting current controller 10 to the external circuit 20. The external circuit 20 is connected to a voltage source Vs
And a load resistance RL. The main winding 110 shown is
The conductive coil has a superconducting ring shape, and the superconducting element 120 has a superconducting ring shape.

【0012】電気機器5において、電圧源Vs と電気機
器5の全体インピダンスによって決定される回路電流
は、負荷抵抗RL と主巻線110を通じて流れる。この
全体インピダンスは、主に負荷抵抗RL と超伝導電流制
御装置10に起因する追加インピダンスにより定められ
る。
In the electric equipment 5, a circuit current determined by the voltage source Vs and the overall impedance of the electric equipment 5 flows through the load resistance RL and the main winding 110. The overall impedance is mainly determined by the load resistance RL and the additional impedance caused by the superconducting current controller 10.

【0013】以下、図7に示す電気機器5の動作を図8
を参照して説明する。
The operation of the electric equipment 5 shown in FIG.
This will be described with reference to FIG.

【0014】この電気機器5は、正常状態にて、図8に
示した転移点P以下の正常電流が主巻線110を通じて
流れると、超伝導エレメント120は、超伝導状態を保
持する。
In a normal state, when a normal current below transition point P shown in FIG. 8 flows through main winding 110, superconducting element 120 maintains the superconducting state.

【0015】従って、図6で説明したように、超伝導エ
レメント120により生成された逆磁束は、主巻線11
0により生成された磁束を相殺させることによって主巻
線110のインダクタンスはほぼゼロになる。
Therefore, as described in FIG. 6, the reverse magnetic flux generated by the superconducting element 120
By canceling out the magnetic flux generated by the zeros, the inductance of the main winding 110 becomes almost zero.

【0016】その結果、超伝導電流制御装置10のイン
ピダンスは、その内部の漏洩インダクタンスと主巻線1
10の抵抗のみにより決定されるため、超伝導電流制御
装置10に起因する追加インピダンスが非常に小さくな
り、電気機器5の全体インピダンスにはほとんど影響を
及ぼさないため、所定レベルの正常電流が電気機器5を
通じて流れるようになる。
As a result, the impedance of the superconducting current control device 10 depends on the internal leakage inductance and the main winding 1.
10, the additional impedance caused by the superconducting current control device 10 is very small, and has little effect on the overall impedance of the electric device 5. Flow through 5.

【0017】反面、事故状態においては、例えば、負荷
インピダンスの急峻な変化や短絡事故電流の増加が主巻
線110に供給されると、事故電流により主巻線110
の周りに磁束が生成され、超伝導要素120内に閾値以
上の電流を誘導するため、超伝導要素120は超伝導状
態から抵抗状態に転移するようになる。
On the other hand, in a fault condition, for example, when a sudden change in load impedance or an increase in short-circuit fault current is supplied to the main winding 110, the fault current causes the main winding 110 to fail.
, And induces a current above the threshold in the superconducting element 120, causing the superconducting element 120 to transition from a superconducting state to a resistive state.

【0018】従って、図6で説明したように、主巻線1
10により生成された磁束は、超伝導エレメント120
により生成された逆磁束により相殺できない。そこで、
超伝導エレメント120が超伝導状態から抵抗状態に転
移すると、結果として生成された総磁束が増加し端子
A,B間のインダクタンスを急に増加させるので、超伝
導電流制御装置10のインピダンスも増加する。かくし
て、電気機器5の全体インピダンスが急増し、電気機器
5を通じて流れる事故電流の大きさを制限するようにな
る。
Therefore, as described with reference to FIG.
The magnetic flux generated by the superconducting element 120
Cannot be offset by the reverse magnetic flux generated by Therefore,
When the superconducting element 120 transitions from the superconducting state to the resistive state, the resultant magnetic flux increases and the inductance between the terminals A and B increases rapidly, so that the impedance of the superconducting current controller 10 also increases. . Thus, the overall impedance of the electric device 5 increases rapidly, and the magnitude of the fault current flowing through the electric device 5 is limited.

【0019】[0019]

【発明が解決しようとする課題】しかし、前述した超伝
導電流制御装置10においては、図8に示すように、事
故電流が増加し続けて磁気コア130が飽和される飽和
点Qに近接することになると、超伝導電流制御装置10
により発生したインピダンスの変化により事故電流が制
限されないと、主巻線110のインダクタンスは、その
大きさが非常に小さくなり、電流制御装置10による追
加インピダンスも小さくなる。
However, in the above-described superconducting current control device 10, as shown in FIG. 8, the fault current keeps increasing and approaches the saturation point Q at which the magnetic core 130 is saturated. , The superconducting current control device 10
If the fault current is not limited by the change in impedance caused by the above, the inductance of the main winding 110 becomes very small, and the additional impedance by the current control device 10 also becomes small.

【0020】その結果、磁気コア30が飽和されると、
制限されなかった大きい事故電流が外部回路20を通じ
て流れ、外部回路20に損傷が発生することになる。
As a result, when the magnetic core 30 is saturated,
A large unrestricted fault current flows through the external circuit 20, causing damage to the external circuit 20.

【0021】前述した飽和問題を解決するために、大電
流にも耐え得る超伝導電流制御装置10を設計すること
はできるが、これは超伝導電流制御装置10内の各要
素、特に、磁気コアの断面積を増大させるか主巻線の巻
線数を増加させるようになるため、超伝導電流制御装置
10の製造費用を増加させるという不都合がある。
In order to solve the above-mentioned saturation problem, it is possible to design a superconducting current controller 10 which can withstand a large current. However, there is a disadvantage that the manufacturing cost of the superconducting current control device 10 is increased because the sectional area of the superconducting current control device 10 is increased or the number of windings of the main winding is increased.

【0022】従って、前述した問題を解決するために、
ダンピング要素と空隙を有する磁気レッグとを備える磁
気コアから成る超伝導電流制御装置が提案されている。
この機器は、例えば、特開平10−116743号公報
の「空隙を導入した超伝導源流機器」において開示されて
いる。
Therefore, in order to solve the above-mentioned problem,
A superconducting current controller comprising a magnetic core having a damping element and a magnetic leg having an air gap has been proposed.
This device is disclosed, for example, in Japanese Unexamined Patent Publication No. Hei 10-116743, entitled "Superconducting Head Flow Device Introducing a Gap".

【0023】しかし、このような従来の超伝導電流制御
装置では、空隙が例えば、空気、油または冷媒のような
充填物が常に詰められており、磁気抵抗の調節が困難で
あるため、磁気レッグの磁気抵抗は、空隙の間隔(gap
distance)のみによって制御されるという短所を有す
る。
However, in such a conventional superconducting current controller, the air gap is always filled with a filler such as air, oil or refrigerant, and it is difficult to adjust the magnetic resistance. The magnetic resistance of the gap
distance).

【0024】さらに、従来の超伝導電流制御装置では、
磁気レッグの空隙により構造的な欠陥を有し得るという
不都合がある。
Further, in the conventional superconducting current control device,
There is the disadvantage that the gaps in the magnetic legs can have structural defects.

【0025】従って、本発明の主な目的は、ダンピング
要素と、磁気抵抗が磁気コアの抵抗より大きい材料で作
られるか詰められている部分を有するレッグとを含む磁
気コアを用いて、磁気コアを強化してコアの飽和問題を
解決することによって、従来機器における磁気抵抗の調
節限界を除去して電流制限特性を向上させる超伝導電流
制御装置を提供することにある。
Accordingly, a primary object of the present invention is to provide a magnetic core comprising a magnetic core including a damping element and a leg having a portion that is made of or packed with a material whose magnetoresistance is greater than the resistance of the magnetic core. It is an object of the present invention to provide a superconducting current control device that improves the current limiting characteristic by eliminating the limitation of the magnetoresistance in the conventional device by solving the problem of core saturation by enhancing the core saturation problem.

【0026】[0026]

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、電気回路の電流を制限する超伝導電流制御
装置であって、飽和状態及び非飽和状態を有する磁気的
に飽和可能なコアと、前記コアを前記電気回路に電気的
に接続させ、前記コアに電流を通過させ該コアに磁束が
生成されるようにする入力コイルとを含み、前記コア
が、前記生成された磁束をすべて通過させる主磁路と、
少なくとも2つの磁路とを備えており、前記2つの磁路
のうち、第1磁路は前記磁束の第1部分を通過させ、第
2磁路は前記磁束の第2部分を通過させて前記磁束の前
記第2部分の少なくとも一部を相殺させるダンピング要
素を含むことによって、前記コアが飽和状態となること
を防止する超伝導電流制御装置を提供する。
In order to achieve the above object, the present invention provides a superconducting current controller for limiting the current of an electric circuit, comprising a magnetically saturable device having a saturated state and an unsaturated state. A core, and an input coil electrically connecting the core to the electric circuit to allow a current to pass through the core so that a magnetic flux is generated in the core, wherein the core transmits the generated magnetic flux. A main magnetic path that allows all to pass,
At least two magnetic paths, of which the first magnetic path passes a first portion of the magnetic flux, and the second magnetic path passes a second portion of the magnetic flux. A superconducting current controller is provided that includes a damping element that offsets at least a portion of the second portion of magnetic flux, thereby preventing the core from becoming saturated.

【0027】[0027]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態について詳細に説明する。図1乃至図3には、本
発明の好適実施例による超伝導電流制御装置の模式図が
示されている。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. 1 to 3 are schematic diagrams of a superconducting current controller according to a preferred embodiment of the present invention.

【0028】図1は、本発明の第1の実施形態に係る超
伝導電流制御装置10Aの模式図である。この超伝導電
流制御装置10Aは、2つの長手方向の部材(または、
ヨーク)と、これらの間を接続する複数個の磁気ブラン
チ要素(または、レッグ)とで構成される磁気コア50
を備える。
FIG. 1 is a schematic diagram of a superconducting current control device 10A according to a first embodiment of the present invention. The superconducting current controller 10A includes two longitudinal members (or
Yoke) and a plurality of magnetic branch elements (or legs) connecting them.
Is provided.

【0029】本実施形態においては、例えば、長手方向
の部材となる上部ヨーク58Dと下部ヨーク58Eに、
磁気ブランチ要素となる3個の第1乃至第3磁気レッグ
58A、58B、58Cを接続して構成した磁気コア5
0の例を示している。
In this embodiment, for example, the upper yoke 58D and the lower yoke 58E, which are longitudinal members,
Magnetic core 5 formed by connecting three first to third magnetic legs 58A, 58B, 58C serving as magnetic branch elements
0 is shown as an example.

【0030】この磁気コア50は、飽和状態と非飽和状
態を有する磁気的に飽和可能な材料であれば限定され
ず、第2磁気レッグ58Bは、磁気抵抗が上部ヨーク5
8D、下部ヨーク58D、第1磁気レッグ58A、第2
磁気レッグ58Bの磁気抵抗より大きい材料で作られる
か若しくは、その材料が充填された誘起要素55を備え
ている。言い換えれば、この誘起要素55は、磁気抵抗
が磁気コア50の他の部分の磁気抵抗より大きい材料で
作られるか充填される。
The magnetic core 50 is not limited as long as it is a magnetically saturable material having a saturated state and an unsaturated state, and the second magnetic leg 58B has a magnetic resistance of the upper yoke 5.
8D, lower yoke 58D, first magnetic leg 58A, second
It has an inducing element 55 made of or filled with a material larger than the reluctance of the magnetic leg 58B. In other words, the inducing element 55 is made or filled with a material whose reluctance is greater than the reluctance of the other parts of the magnetic core 50.

【0031】前記誘起要素55を構成する材料は、その
磁気抵抗が磁気コア50の他の部分の磁気抵抗より大き
い前提下で磁性または非磁性を帯びている。また、この
材料は固体、気体または液体、またはこれらの組み合わ
せにより形成される。本実施形態においては、この材料
として固体、例えば、マイクロ・メタル等の金属体を用
いている。
The material forming the inducing element 55 is magnetic or non-magnetic on the assumption that its magnetic resistance is larger than the magnetic resistance of the other parts of the magnetic core 50. The material may be formed of a solid, gas or liquid, or a combination thereof. In the present embodiment, a solid, for example, a metal body such as a micro metal is used as the material.

【0032】しかし、誘起要素55の材料として純粋な
固体以外の材料が用いられる、つまり、充填等により形
状が維持されない材料により形成される場合には、誘起
要素55は、その構造的機能的な保全性を維持するよ
う、中空化された堅固な物体で形成されるべきである。
However, when a material other than a pure solid is used as the material of the inducing element 55, that is, when the inducing element 55 is formed of a material whose shape is not maintained by filling or the like, the inducing element 55 has its structural and functional characteristics. To maintain integrity, it should be formed of a hollow, solid body.

【0033】また、誘起要素55の断面積は可変可能で
あるが、この断面積は第2磁気レッグ58Bの断面積と
実質的に同一にすることが好ましい。また、超伝導電流
制御装置10Aは、図7に示したように、入力コイル、
即ち、一次巻線52を用いて外部回路と接続され、この
入力コイルは2つの端子、例えば、A及びBを介して外
部回路(図示せず)に接続されている。
Although the cross-sectional area of the inducing element 55 is variable, it is preferable that this cross-sectional area be substantially the same as the cross-sectional area of the second magnetic leg 58B. Further, as shown in FIG. 7, the superconducting current control device 10A includes an input coil,
That is, the primary coil 52 is used to connect to an external circuit, and the input coil is connected to an external circuit (not shown) via two terminals, for example, A and B.

【0034】また、超伝導電流制御装置10Aは、図7
に示したように、超伝導要素54以外にも、誘起要素5
5を有する第2磁気レッグ58Bを取囲むダンピング要
素56をさらに含む構成である。好ましくは、一次巻線
52は、誘起要素を有しない磁気レッグ、例えば、第1
磁気レッグ58Aまたは超伝導要素54を取巻く所定の
巻数を有するコイル状をなすことで、超伝導材料または
非超伝導材料、例えば一般的な導電材料で作られる。
Further, the superconducting current control device 10A has the structure shown in FIG.
As shown in FIG. 5, in addition to the superconducting element 54, the inducing element 5
5 further comprising a damping element 56 surrounding a second magnetic leg 58B having a five. Preferably, the primary winding 52 is a magnetic leg having no inductive element, for example a first leg.
By forming a coil having a predetermined number of turns surrounding the magnetic leg 58A or the superconducting element 54, it is made of a superconducting material or a non-superconducting material, for example, a common conductive material.

【0035】超伝導要素54は、例えば、1つまたはそ
れ以上のリング、シリンダー、短絡コイルまたはそれと
類似な形態の超伝導体で形成して、ヨークまたは誘起要
素のない磁気レッグを取囲んでいる。一次巻線52と超
伝導要素54は、上述したような磁気抵抗が大きい材料
で詰められた誘起要素を有する磁気レッグ以外の、磁気
コア50のどの部分にも配置できる。具体例として、一
次巻線52と超伝導要素54は、磁気コア50のヨーク
上または、磁気抵抗の大きい材料が充填された誘起要素
を備えない任意の磁気レッグ上に、図7に示すように隣
接させて配置するか、図1及び図2のように、一次巻線
52と超伝導要素54のうち一方が、他方の内側または
外側になるように重なり合わせて配置してもよい。
The superconducting element 54 is formed, for example, of one or more rings, cylinders, short-circuit coils or similar superconductors and surrounds the magnetic leg without a yoke or inductive element. . The primary winding 52 and the superconducting element 54 can be located anywhere on the magnetic core 50 other than the magnetic legs having inductive elements packed with high reluctance materials as described above. As a specific example, the primary winding 52 and the superconducting element 54 may be mounted on the yoke of the magnetic core 50 or on any magnetic leg that does not have an inductive element filled with a high reluctance material, as shown in FIG. 1 and 2, or one of the primary winding 52 and the superconducting element 54 may overlap and be positioned inside or outside the other.

【0036】さらに、一次巻線52と超伝導要素54と
のうちの1つは、ヨークまたは前記誘起要素を備えない
磁気レッグ上に配置し、他の1つは他のヨークまたは前
記誘起要素を備えない磁気レッグ上に配置させることも
できる。
Furthermore, one of the primary winding 52 and the superconducting element 54 is arranged on a magnetic leg that does not have a yoke or the inductive element, and the other one connects another yoke or the inductive element. It can also be placed on a magnetic leg that does not have it.

【0037】しかし、より好ましくは、一次巻線52と
超伝導要素54が共に同じ位置に配置されること、即
ち、図1及び図2に示すように、1つが他の1つの内側
または外側になるように配置することである。一次巻線
52と超伝導要素54が磁気コア50上に別に存在する
と、超伝導要素54により相殺されない漏洩磁束が生
じ、超伝導要素54の磁束相殺効果が減少される恐れが
ある。
More preferably, however, the primary winding 52 and the superconducting element 54 are both co-located, ie, one inside or the other one, as shown in FIGS. It is to arrange so that it becomes. If the primary winding 52 and the superconducting element 54 are separately provided on the magnetic core 50, a leakage magnetic flux not canceled by the superconducting element 54 may be generated, and the magnetic flux canceling effect of the superconducting element 54 may be reduced.

【0038】本実施形態において、ダンピング要素56
は、超伝導材料でできることで、磁気抵抗の大きい材料
が充填された誘起要素を備える磁気レッグ、例えば、第
2磁気レッグ58Bが貫通する1つまたはそれ以上のリ
ング、シリンダー、短絡されたコイルまたはそれと類似
な形態を備えている。例えば、図1に示した実施形態に
おいて、ダンピング要素56は第2磁気レッグ58Bを
取囲んで軸方向に積れた3つの超伝導リングでなされて
いる。
In the present embodiment, the damping element 56
Can be made of a superconducting material, and include a magnetic leg with an inductive element filled with a high magnetoresistance material, such as one or more rings, cylinders, shorted coils or It has a similar form. For example, in the embodiment shown in FIG. 1, the damping element 56 is formed of three superconducting rings stacked axially around the second magnetic leg 58B.

【0039】以下、図8及び図1を参照して超伝導電流
制御装置10Aの動作について説明する。まず、正常状
態、即ち、所定の範囲(例えば、図3中のP点以下)に
属する正常電流が一次巻線52を通じて流れると、この
一次巻線52内の正常電流により、超伝導要素54内に
閾値以下の電流を誘導する磁束が生じるため、超伝導要
素54は超伝導状態を保持するようになる。
The operation of the superconducting current controller 10A will be described below with reference to FIGS. First, when a normal current belonging to a normal state, that is, a predetermined range (for example, point P or lower in FIG. 3) flows through the primary winding 52, the normal current in the primary winding 52 causes the superconducting element 54 The superconducting element 54 maintains a superconducting state because a magnetic flux is generated that induces a current below the threshold value.

【0040】従って、一次巻線52により生じた磁束
は、超伝導要素54により生成された対応する逆磁束に
より相殺され、磁気コア50を介して流れる磁束は存在
しなくなる。その結果、端子A、Bから見たインダクタ
ンスが非常に小さく、超伝導電流制御装置10Aのイン
ピダンスも小さくなることによって、外部回路は超伝導
電流制御装置10Aによりほとんど影響を受けない。
Accordingly, the magnetic flux generated by the primary winding 52 is canceled by the corresponding reverse magnetic flux generated by the superconducting element 54, so that no magnetic flux flows through the magnetic core 50. As a result, the inductance seen from the terminals A and B is very small, and the impedance of the superconducting current control device 10A is also small, so that the external circuit is hardly affected by the superconducting current control device 10A.

【0041】一方、事故状態では、即ち、一次巻線52
に流れる事故電流が所定の範囲を超過して、超伝導要素
54内に閾値を超過する電流を誘導する磁束を生成する
場合、超伝導要素54は抵抗状態となり磁束相殺特性を
失う。それによって、超伝導電流制御装置10Aのイン
ピダンスが増加し、外部回路を介して流れる事故電流を
制限するようになる。
On the other hand, in the accident state, that is, the primary winding 52
If the fault current flowing through the superconducting element exceeds a predetermined range and generates a magnetic flux in the superconducting element 54 that induces a current exceeding a threshold value, the superconducting element 54 becomes in a resistance state and loses a magnetic flux canceling property. Thereby, the impedance of the superconducting current control device 10A increases, and the fault current flowing through the external circuit is limited.

【0042】図7に示した従来の超伝導電流制御装置1
0においては、事故電流が制限されず、むしろ継続的に
増加して磁気コア130が飽和される飽和点、例えば、
図8中のQ点に近接すると、超伝導電流制御装置10の
インピダンスは再び速く減少することによって、相当に
大きい事故電流が外部回路を介して流れ、外部回路が損
傷されるという不都合がある。
The conventional superconducting current controller 1 shown in FIG.
At zero, the fault current is not limited, but rather increases steadily to saturate the magnetic core 130, for example,
When approaching the point Q in FIG. 8, the impedance of the superconducting current control device 10 rapidly decreases again, so that a considerably large fault current flows through the external circuit, and the external circuit is damaged.

【0043】しかし、本発明によれば、磁気抵抗の大き
い材料が充填された誘起要素55と第2磁気レッグ58
Bのダンピング要素56との組み合わされた特性を用い
て、磁気コア50の飽和を遅延、抑止することによっ
て、そのような飽和問題を解決することができる。特
に、事故状態においては、磁気コア50内の磁束密度に
従って2つの並列磁路、即ち、第1及び第3磁気レッグ
58A、58Cを経る第1閉磁路59と、第1及び第2
磁気レッグ58A、58Bを経る第2閉磁路57とが磁
気コア50内に形成される。言換えれば、磁気コア50
内には3つの磁路が存在する。即ち、第1磁気レッグ5
8Aを経て磁気コア50内に生成された総磁束を伝達す
る主磁路と、第3磁気レッグ58Cを経て該総磁束の大
部分を伝達する第1磁路と、第2磁気レッグ58Bを経
て該総磁束の残分を伝達する第2磁路がある。
However, according to the present invention, the inducing element 55 and the second magnetic leg 58 filled with a material having a high magnetoresistance are used.
Such a saturation problem can be solved by delaying and suppressing the saturation of the magnetic core 50 using the combined characteristics of the B and the damping element 56. In particular, in an accident condition, the first closed magnetic path 59 passing through the two parallel magnetic paths, that is, the first and third magnetic legs 58A and 58C, and the first and second
A second closed magnetic path 57 passing through the magnetic legs 58A and 58B is formed in the magnetic core 50. In other words, the magnetic core 50
There are three magnetic paths inside. That is, the first magnetic leg 5
8A, a main magnetic path transmitting the total magnetic flux generated in the magnetic core 50, a first magnetic path transmitting most of the total magnetic flux via the third magnetic leg 58C, and a second magnetic leg 58B via the second magnetic leg 58B. There is a second magnetic path for transmitting the remainder of the total magnetic flux.

【0044】具体的には、第3磁気レッグ58Cが飽和
されるまでは、磁気抵抗の大きい材料が充填された誘起
要素55により第2磁気レッグ58Bの磁気抵抗が非常
に大きく且つほぼ一定の状態を保持するので、磁気コア
50の第3磁気レッグ58Cの磁気抵抗は誘起要素55
とダンピング要素56を有する第2磁気レッグ58Bの
磁気抵抗より小さい。
Specifically, until the third magnetic leg 58C is saturated, the magnetic resistance of the second magnetic leg 58B is very large and substantially constant by the inducing element 55 filled with a material having high magnetic resistance. , The magnetoresistance of the third magnetic leg 58C of the magnetic core 50 is reduced by the inducing element 55.
And the second magnetic leg 58B having the damping element 56 is smaller than the magnetic resistance of the second magnetic leg 58B.

【0045】従って、一次巻線52により生成された磁
束は、主に第1閉磁路59に沿って流れる。反面、事故
電流により磁束が強まり、磁気レッグ58A、58B、
58Cを介して流れる磁束が飽和点に近接すると、第3
磁気レッグ58Cの磁気抵抗は大きくなる反面、第2磁
気レッグ58Bの磁気抵抗はほぼ一定の状態を保持する
ため、磁気コア50を介して流れる磁束の一部は第2閉
磁路57に沿って流れ出す。前述したような磁気レッグ
上の磁束分配条件は、磁気コア50の特性、例えば、誘
起要素55の大きさと該誘起要素を構成する材料の磁気
抵抗特性により制御できる。
Therefore, the magnetic flux generated by the primary winding 52 flows mainly along the first closed magnetic path 59. On the other hand, the magnetic flux is strengthened by the accident current, and the magnetic legs 58A, 58B,
When the magnetic flux flowing through 58C approaches the saturation point, the third
Although the magnetic resistance of the magnetic leg 58C increases, the magnetic resistance of the second magnetic leg 58B keeps a substantially constant state, so that a part of the magnetic flux flowing through the magnetic core 50 flows out along the second closed magnetic path 57. . The magnetic flux distribution condition on the magnetic leg as described above can be controlled by the characteristics of the magnetic core 50, for example, the size of the induction element 55 and the magnetic resistance characteristics of the material constituting the induction element.

【0046】より詳しくは、比較的低い事故電流が一次
巻線52に印加され、第3磁気レッグ58Cの磁気抵抗
が誘起要素55を有する第2磁気レッグ58Bの磁気抵
抗より十分に小さい場合、一次巻線52により生成され
た磁束は、主に第3磁気レッグ58C、即ち、第1閉磁
路59に沿って流れるので、第2磁気レッグ58B、即
ち第2閉磁路57を介して流れる磁束の割合は非常に低
くなる。
More specifically, if a relatively low fault current is applied to the primary winding 52 and the reluctance of the third magnetic leg 58C is sufficiently smaller than the reluctance of the second magnetic leg 58B having the inducing element 55, the primary Since the magnetic flux generated by the winding 52 flows mainly along the third magnetic leg 58C, that is, the first closed magnetic path 59, the ratio of the magnetic flux flowing through the second magnetic leg 58B, that is, the second closed magnetic path 57 Will be very low.

【0047】しかしながら、事故電流が増加して、第3
磁気レッグ58Cを介して流れる磁束が飽和点に近くな
ると、第3磁気レッグ58Cの磁気抵抗が増加して、第
3磁気レッグ58Cを介して流れる磁束の増加率は徐々
に減少する。その反面、前述したように、第2磁気レッ
グ58Bの磁気抵抗は、一定の状態を保持するので、第
2磁気レッグ58Bを介して流れる磁束の割合は徐々に
増加する。しかし、第2磁気レッグ58Bを介して流れ
る磁束は依然として第3磁気レッグ58Cを介して流れ
る磁束に比べて小さいため、ダンピング要素56は常に
その磁束相殺特性を保持する。
However, the fault current increases and the third
When the magnetic flux flowing through the magnetic leg 58C approaches the saturation point, the magnetic resistance of the third magnetic leg 58C increases, and the rate of increase of the magnetic flux flowing through the third magnetic leg 58C gradually decreases. On the other hand, as described above, since the magnetic resistance of the second magnetic leg 58B maintains a constant state, the ratio of the magnetic flux flowing through the second magnetic leg 58B gradually increases. However, because the magnetic flux flowing through the second magnetic leg 58B is still smaller than the magnetic flux flowing through the third magnetic leg 58C, the damping element 56 always retains its magnetic flux canceling characteristics.

【0048】従って、第2磁気レッグ58Bを介して流
れる磁束はダンピング要素56により生成された逆磁束
により相殺される。かくして、第2磁気レッグ58Bを
介して流れる磁束は存在せず、磁気コア50を介して流
れる磁束は、第2磁気レッグ58Bを介して流れる磁束
が相殺されるので、飽和点に到達されないか遅延され
る。その結果、磁気コア50の飽和問題は発生せず、さ
らに事故電流の急な増加のような現象も避けることがで
きる。
Accordingly, the magnetic flux flowing through the second magnetic leg 58B is canceled by the reverse magnetic flux generated by the damping element 56. Thus, there is no magnetic flux flowing through the second magnetic leg 58B, and the magnetic flux flowing through the magnetic core 50 does not reach the saturation point or delay because the magnetic flux flowing through the second magnetic leg 58B cancels out. Is done. As a result, the saturation problem of the magnetic core 50 does not occur, and a phenomenon such as a sudden increase in the fault current can be avoided.

【0049】前述した第1の実施形態において、第2磁
気レッグ58Bを介して流れる磁束の量は、第3磁気レ
ッグの磁気抵抗と第2気レッグの磁気抵抗との割合に比
例する。即ち、第3磁気レッグ58Cの磁気抵抗が大き
くなると、第2磁気レッグ58Bを介して流れる磁束も
増加し、それによって、増加された磁束はダンピング要
素56により相殺される。ダンピング要素56は、図6
で説明した超伝導体100の磁束相殺効果のような特性
を保持しているので、印加された磁場Hに対して逆磁場-
Hを発生させ、予想される第2閉磁路57を介して流れ
る磁束量またはそれ以上を相殺し得るようになる。
In the first embodiment described above, the amount of magnetic flux flowing through the second magnetic leg 58B is proportional to the ratio between the magnetic resistance of the third magnetic leg and the magnetic resistance of the second air leg. That is, when the reluctance of the third magnetic leg 58C increases, the magnetic flux flowing through the second magnetic leg 58B also increases, so that the increased magnetic flux is canceled by the damping element 56. The damping element 56 is shown in FIG.
Since the characteristics such as the magnetic flux canceling effect of the superconductor 100 described in (1) are maintained, a reverse magnetic field
H can be generated to offset the expected amount of magnetic flux flowing through the second closed magnetic path 57 or more.

【0050】そこで、前述した第1の実施形態を用いる
と、事故電流により生成された磁束がダンピング要素5
6により相殺されるので、磁気コア50が飽和状態に至
ることを防止でき、超伝導電流制御装置10Aは如何な
る外部制御回路を用いることなく事故電流を検出して導
通電流を制限することができる。
Therefore, when the first embodiment is used, the magnetic flux generated by the fault current is reduced by the damping element 5.
6, the magnetic core 50 can be prevented from reaching a saturated state, and the superconducting current control device 10A can detect the fault current and limit the conduction current without using any external control circuit.

【0051】図2には、本発明の第2実施例による超伝
導電流制御装置10Bが示されている。この超伝導電流
制御装置10Bは、ダンピング要素66と、磁気抵抗が
磁気コア60の磁気抵抗より大きい材料で形成されるか
若しくは、その材料が充填された誘起要素65を有する
磁気コア60とを備えている。
FIG. 2 shows a superconducting current controller 10B according to a second embodiment of the present invention. The superconducting current control device 10B includes a damping element 66 and a magnetic core 60 having an inductive element 65 formed of a material whose magnetic resistance is larger than that of the magnetic core 60 or filled with the material. ing.

【0052】この第2実施例における磁気コア60は、
図1に示した第1の実施形態の磁気コア50の第2、第
3磁気レッグの位置を互いに置換える構造をなしてお
り、ダンピング要素66は、図1中の超伝導リングに代
わって、超伝導シリンダの形態をなしている。
The magnetic core 60 in the second embodiment is
The structure is such that the positions of the second and third magnetic legs of the magnetic core 50 of the first embodiment shown in FIG. 1 are replaced with each other, and the damping element 66 replaces the superconducting ring in FIG. It is in the form of a superconducting cylinder.

【0053】第2及び第3磁気レッグの位置とダンピン
グ要素の形態を除いては、本実施形態による超伝導電流
制御装置10Bは、図1に示した超伝導電流制御装置1
0Aと機能的に同一であるので、その構造及び動作に対
する詳細は省略する。
Except for the positions of the second and third magnetic legs and the form of the damping element, the superconducting current controller 10B according to the present embodiment is different from the superconducting current controller 1 shown in FIG.
Since it is functionally the same as 0A, details of its structure and operation are omitted.

【0054】図3は、本発明の第3の実施形態に係る超
伝導電流制御装置10Cを示し、この超伝導電流制御装
置10Cは、第1乃至第3磁気レッグ62A、62B、
62Cと、ダンピング要素63を有する磁気コア61と
を備える。前述した図1中の第2磁気レッグ62Bの一
部が磁気抵抗の高い材料が充填された誘起要素となるこ
とに対して、本実施形態においては、磁気コア61内の
第2磁気レッグ62Bの全てが第3磁気レッグ62Cの
磁気抵抗より大きい磁気抵抗を有する材料で形成されて
いる。
FIG. 3 shows a superconducting current controller 10C according to a third embodiment of the present invention. The superconducting current controller 10C includes first to third magnetic legs 62A, 62B,
62C and a magnetic core 61 having a damping element 63. In the present embodiment, a part of the second magnetic leg 62B in FIG. 1 is an inductive element filled with a material having a high magnetoresistance. All are made of a material having a magnetoresistance greater than that of the third magnetic leg 62C.

【0055】尚、第3の実施形態における超伝導電流制
御装置10Cにおいては、図1に示した超伝導電流制御
装置10Aと同等の機能を有しており、その構造及び動
作に対する詳細は省略する。
The superconducting current control device 10C according to the third embodiment has the same function as the superconducting current control device 10A shown in FIG. 1, and the details of the structure and operation are omitted. .

【0056】前述した各実施形態は、3つの磁気レッグ
を有する磁気コアを中心として述べたが、本実施形態の
磁気レッグの数は、変えることができる。例えば、磁気
コアが飽和されることを効果的に防止し得るよう磁束分
配特性を向上させるために、磁気コアは磁気抵抗の大き
い材料で詰められた誘起要素とダンピング要素を有する
1つまたはそれ以上の磁気レッグを含むことも可能であ
る。同様に、前記した誘起要素と要素を有しない磁気レ
ッグの数も2つ以上となるよう設計できる。
In each of the embodiments described above, the magnetic core having three magnetic legs has been mainly described. However, the number of magnetic legs in this embodiment can be changed. For example, the magnetic core may have one or more of an inductive element and a damping element packed with a high reluctance material to improve magnetic flux distribution characteristics so as to effectively prevent the magnetic core from being saturated. May be included. Similarly, the number of magnetic legs having no inductive element and no element can be designed to be two or more.

【0057】このように、本実施形態によれば、磁気コ
アの飽和が効果的に防止されるため、事故状態の際、超
伝導電流制御装置は主巻線のインダクタンスの急な減少
現象から避けることができ、電流制限特性が改善され
る。
As described above, according to the present embodiment, since the saturation of the magnetic core is effectively prevented, the superconducting current controller avoids a sudden decrease in the inductance of the main winding in the event of an accident. And the current limiting characteristics are improved.

【0058】さらに、超伝導電流制御装置はダンピング
要素を用いて磁気コアの断面積を追加的に増加させず飽
和問題が解決できるため、超伝導電流制御装置の製造コ
ストを非常に減少させることができる。
Further, since the superconducting current controller can solve the saturation problem without using the damping element to increase the cross-sectional area of the magnetic core, the manufacturing cost of the superconducting current controller can be greatly reduced. it can.

【0059】また、本発明による誘起要素を用いて、誘
起要素を有する磁気レッグの磁気抵抗と磁気コアの構造
的強度とをより一層調節することができる。本発明の誘
起要素とダンピング要素とにより得られた電流制限特性
は、電気回路内の電流の変動を調節しようとする従来の
インダクター(または、レギュレータ)にも適用でき
る。
Further, by using the inducing element according to the present invention, the magnetic resistance of the magnetic leg having the inducing element and the structural strength of the magnetic core can be further adjusted. The current limiting characteristics obtained by the inductive element and the damping element of the present invention can also be applied to a conventional inductor (or regulator) that attempts to adjust a current fluctuation in an electric circuit.

【0060】図4は、外部回路70に接続された本発明
のインダクター75を示す。
FIG. 4 shows an inductor 75 of the present invention connected to an external circuit 70.

【0061】このインダクター75は、3つの磁気レッ
グ78A〜78Cを有する磁気コア76を含み、主巻線
72は第1磁気レッグ78Aに整列されており、例示的
に超伝導リング形態を有するダンピング要素74は、磁
気抵抗の大きい材料が充填された誘起要素を有する第2
磁気レッグ78Bを取囲んでいる。
The inductor 75 includes a magnetic core 76 having three magnetic legs 78A-78C, with a main winding 72 aligned with the first magnetic leg 78A and illustratively a damping element having a superconducting ring configuration. 74 is a second element having an inductive element filled with a material having a high magnetoresistance.
Surrounds the magnetic leg 78B.

【0062】磁気コア76においても、3つ以上の磁気
レッグを有してもよいが、磁気抵抗が磁気コアの磁気抵
抗より大きい材料で作られるか詰められた誘起要素を有
しない2個以上の磁気レッグと、誘起要素を有する少な
くとも1つの磁気レッグとを含む必要がある。
The magnetic core 76 may also have more than two magnetic legs, but may have more than two magnetic legs made of a material whose reluctance is greater than the reluctance of the magnetic core or without packed inductive elements. It must include a magnetic leg and at least one magnetic leg with an inducing element.

【0063】インダクター75の構造において、主巻線
72は、磁気抵抗の大きい材料が充填された誘起要素を
有する第2磁気レッグ78Bを除いた磁気コア76内の
どの部分にも位置できる。
In the structure of the inductor 75, the main winding 72 can be located anywhere in the magnetic core 76 except for the second magnetic leg 78B having an inductive element filled with a material having a high magnetoresistance.

【0064】この磁気コア76を飽和状態に近接させる
事故電流がインダクター75に印加されると、主巻線7
2を介して流れる事故電流により生成された磁束の一部
は、第2磁気レッグ78Bを介して流れ出し、これはダ
ンピング要素74により生成された磁束によって相殺さ
れる。
When an accident current that causes the magnetic core 76 to approach a saturated state is applied to the inductor 75, the main winding 7
A portion of the magnetic flux generated by the fault current flowing through the second magnetic leg 78B flows out through the second magnetic leg 78B, which is offset by the magnetic flux generated by the damping element 74.

【0065】その結果、前述した他の実施形態において
説明したように、インダクター75内の磁気コア76は
飽和されないか飽和が遅延され、このため事故電流は制
限される。これらの電流制限の特性は、本発明による磁
気抵抗の大きい材料で詰められた誘起要素と、ダンピン
グ要素を有する磁気レッグとを含む変圧器でも得られ
る。
As a result, as described in the other embodiments described above, the magnetic core 76 in the inductor 75 is not saturated or is delayed in saturation, thereby limiting the fault current. These current limiting properties can also be obtained with a transformer comprising an induction element packed with a high reluctance material according to the invention and a magnetic leg with a damping element.

【0066】図5には、電源側回路80と負荷側回路8
1とに接続された変圧器85が示されている。変圧器8
5は、複数個(例えば、3個)の磁気レッグ83A〜〜
83Cを有する磁気コア88を含み、これらの磁気レッ
グは、磁気抵抗が磁気コア88の磁気抵抗より大きい材
料で形成される若しくは、その材料が充填された誘起要
素を有する少なくとも1つの磁気レッグと、この誘起要
素を有しない2個以上の磁気レッグとを含む。
FIG. 5 shows a power supply side circuit 80 and a load side circuit 8.
1 is connected to the transformer 85. Transformer 8
5 is a plurality (for example, three) of magnetic legs 83A-
83C comprising a magnetic core 88 having at least one magnetic leg formed of a material having a magnetoresistance greater than the magnetoresistance of the magnetic core 88 or having an inductive element filled with the material. And two or more magnetic legs without this inducing element.

【0067】1次巻線82は、誘起要素のない第1磁気
レッグ83Aに位置しており、電源側回路80に接続さ
れている。2次巻線86は、例えば、誘起要素のない第
3磁気レッグ83Cに位置しており、負荷側回路81に
接続されている。
The primary winding 82 is located on the first magnetic leg 83 A having no inductive element, and is connected to the power supply side circuit 80. The secondary winding 86 is located, for example, on the third magnetic leg 83C without any inductive element, and is connected to the load-side circuit 81.

【0068】1次及び2次巻線82、86は超伝導また
は非超伝導材料でできる。1次巻線82は電源側回路8
0からの入力電力を変圧器85に提供し、2次巻線86
は1次巻線82により生成され、第3磁気レッグ83C
を介して伝達される磁束により誘導された出力を負荷側
回路81に提供する。
The primary and secondary windings 82, 86 can be made of a superconducting or non-superconducting material. The primary winding 82 is connected to the power supply side circuit 8.
0 to the transformer 85 and the secondary winding 86
Is generated by the primary winding 82 and the third magnetic leg 83C
To the load-side circuit 81.

【0069】本実施形態によるダンピング要素84は、
超伝導リング形態で、磁気抵抗が磁気コア88の磁気抵
抗より大きい材料で形成される若しくはその材料が充填
された誘起要素を有する第2磁気レッグ83Bを取囲ん
でいる。また変圧器85の構造において、1次巻線82
及び2次巻線86は誘起要素のある磁気ラッグを除いた
磁気コアのどの部分にもあり得る。
The damping element 84 according to the present embodiment includes:
In superconducting ring form, it surrounds a second magnetic leg 83B having an inductive element formed of or filled with a material whose reluctance is greater than the reluctance of the magnetic core 88. In the structure of the transformer 85, the primary winding 82
And the secondary winding 86 can be on any part of the magnetic core except for the magnetic rug with the inductive element.

【0070】このような構成において、事故電流が1次
巻線82または2次巻線86に印加されて磁気コア88
が飽和状態に近接すると、事故電流により生成され磁気
レッグ83A〜83Cを介して流れる磁束の一部分は、
第2磁気レッグ83Bを介して流れ出し、これはダンピ
ング要素84により相殺される。
In such a configuration, the fault current is applied to the primary winding 82 or the secondary winding 86 and the magnetic core 88
Approaching saturation, a portion of the magnetic flux generated by the fault current and flowing through the magnetic legs 83A-83C is:
It flows out through the second magnetic leg 83B, which is offset by the damping element 84.

【0071】その結果、前述した実施形態において説明
したように、磁気コア88は飽和状態には至らないの
で、制限されない事故電流の流れがなくなる。即ち、変
圧器へ流れる過渡期的事故電流の増加は磁気抵抗の大き
い材料が充填された誘起要素とダンピング要素とを有す
る磁気コアを用いることによって効果的に制御でき、変
圧器は過渡期的事故電流により損傷されない。
As a result, as described in the above-described embodiment, the magnetic core 88 does not reach the saturated state, so that there is no flow of unlimited fault current. That is, the increase in the transient fault current flowing to the transformer can be effectively controlled by using a magnetic core having an induction element and a damping element filled with a material having a high reluctance, and the transformer has a transient fault current. Not damaged by electric current.

【0072】本実施形態において、ダンピング要素は磁
束相殺特性を最大化させるために、好ましくは超伝導材
料でできる。また、ダンピング要素は例えば、銅(C
u)やアルミニウム(Al)のような非超伝導材料で出来
でもよい。しかし、非超伝導材料を使う場合の磁束相殺
効果は、ダンピング要素の比較的高い内部電気抵抗によ
って超伝導材料を使う場合に比べて相当に減少する。
In this embodiment, the damping element is preferably made of a superconducting material in order to maximize the magnetic flux cancellation properties. The damping element is, for example, copper (C
u) or a non-superconducting material such as aluminum (Al). However, the magnetic flux cancellation effect when using non-superconducting materials is significantly reduced compared to using superconducting materials due to the relatively high internal electrical resistance of the damping elements.

【0073】このダンピング要素は、外部磁束により誘
導された電流に対する1個以上の閉磁路を提供可能であ
るという前提下で、例えば、1個以上のシリンダー、リ
ング、短絡コイル等の形態を有すると仮定することがで
きる。
This damping element may have the form of, for example, one or more cylinders, rings, short-circuit coils, etc., provided that it can provide one or more closed magnetic paths for the current induced by the external magnetic flux. Can be assumed.

【0074】誘起要素の大きさと該誘起要素を詰める材
料の磁気抵抗は、磁気レッグ間の磁束分配特性を制御す
る重要な設計パラメータとなり、本発明の電流制限特性
を制御する。
The size of the inductive element and the magnetic resistance of the material filling the inductive element are important design parameters for controlling the magnetic flux distribution characteristics between the magnetic legs, and control the current limiting characteristics of the present invention.

【0075】図4及び図5に示すインダクター75及び
変圧器85の第2磁気レッグ78B、83Bも、図3に
示したような磁気抵抗の大きい材料で形成してもよい。
The inductors 75 and the second magnetic legs 78B and 83B of the transformer 85 shown in FIGS. 4 and 5 may be formed of a material having a large magnetoresistance as shown in FIG.

【0076】また、本発明の実施形態では説明していな
いが、超伝導材料でできた要素は、その超伝導状態を保
持するため、例えば冷却剤を用いる低温保持装置などを
用いて、超伝導材料の温度を超伝導状態が保持されるし
きい温度以下に落とすべきであるということは、当業者
には周知の事実である。
Although not described in the embodiments of the present invention, an element made of a superconducting material is used to maintain the superconducting state by using, for example, a low-temperature holding device using a coolant. It is well known to those skilled in the art that the temperature of the material should be reduced below the threshold temperature at which the superconducting state is maintained.

【0077】従って、良く知られている高温または低温
の超伝導材料のいずれも本発明に適用され得るが、本発
明に用いられた超伝導材料は、その閾温度が冷却剤、例
えば、液化窒素を用いて達成できる高温超伝導材料がよ
り好ましい。
Thus, any of the well-known high or low temperature superconducting materials can be applied to the present invention, but the superconducting material used in the present invention has a threshold temperature of a coolant such as liquefied nitrogen. High-temperature superconducting materials that can be achieved using are more preferred.

【0078】尚、本発明の好適な実施形態について説明
したが、本発明の要旨の範囲内で、当業者は種々の改変
をなし得ることができる。
Although the preferred embodiments of the present invention have been described, those skilled in the art can make various modifications within the scope of the present invention.

【0079】従って、本発明によれば、超伝導電流制御
装置は、普通の磁気コアに磁気抵抗の大きい材料で詰め
られた誘起要素及びダンピング要素をさらに用いて、磁
気コアが飽和されることを遅延させるか防止することに
よって、超伝導電流制御装置の限流特性をより一層向上
させた利点がある。また、磁気抵抗の大きい材料で詰め
られた誘起要素を有するレッグを用いて、空隙を有する
レッグに比べ、振動の減少、機械的強度の増進、磁気抵
抗割合調節の容易、ダンピング要素設置の容易などの効
果を奏することができる。
Therefore, according to the present invention, the superconducting current control device furthermore uses an induction element and a damping element which are packed with a material having a high magnetoresistance in the ordinary magnetic core, and determines that the magnetic core is saturated. There is an advantage that the current limiting characteristic of the superconducting current controller is further improved by delaying or preventing the delay. In addition, using a leg with an inductive element packed with a material with high magnetoresistance, compared to a leg with an air gap, reduced vibration, increased mechanical strength, easier adjustment of magnetoresistance ratio, easier installation of damping element, etc. The effect can be achieved.

【0080】[0080]

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、ダ
ンピング要素と、磁気抵抗が磁気コアの抵抗より大きい
材料で作られるか詰められている部分を有するレッグと
を含む磁気コアを用いて、磁気コアを強化してコアの飽
和問題を解決することによって、従来機器における磁気
抵抗の調節限界を除去して電流制限特性を向上させる超
伝導電流制御装置を提供することができる。
As described in detail above, according to the present invention, a magnetic core including a damping element and a leg having a portion made of or packed with a material whose magnetic resistance is greater than the resistance of the magnetic core is used. Thus, by solving the problem of core saturation by strengthening the magnetic core, it is possible to provide a superconducting current control device that removes the adjustment limit of the magnetic resistance in the conventional device and improves the current limiting characteristic.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施形態による超伝導電流制御
装置の模式図である。
FIG. 1 is a schematic diagram of a superconducting current control device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第2実施例による超伝導電流制御装置
の模式図である。
FIG. 2 is a schematic diagram of a superconducting current control device according to a second embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第3実施例による超伝導電流制御装置
の模式図である。
FIG. 3 is a schematic diagram of a superconducting current control device according to a third embodiment of the present invention.

【図4】本発明によるインダクターの模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram of an inductor according to the present invention.

【図5】本発明による変圧器の模式図である。FIG. 5 is a schematic diagram of a transformer according to the present invention.

【図6】超伝導体の磁束相殺効果を説明するための模式
図である。
FIG. 6 is a schematic diagram for explaining a magnetic flux canceling effect of a superconductor.

【図7】従来の超伝導電流制御装置を適用した電機機器
を示す模式図である。
FIG. 7 is a schematic diagram showing an electric appliance to which a conventional superconducting current control device is applied.

【図8】超伝導電流制御装置における磁気コアの磁化曲
線を示したグラフである。
FIG. 8 is a graph showing a magnetization curve of a magnetic core in the superconducting current control device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

5…電気機器 10、10A、10B、10C…超伝導電流制御装置 20、70…外部回路 50、60、61、76、88、130…磁気コア 52、72、82、110…主巻線 54、120…超伝導要素 55、65…誘起要素 56、63、66、74、84…ダンピング要素 57…第2閉磁路 58A、62A、78A、83A…第1磁気レッグ 58B、62B、78B、83B…第2磁気レッグ 58C、62C、78C、83C…第3磁気レッグ 58D…上部ヨーク 58E…下部ヨーク 59…第1閉磁路 75…インダクター 80…電源側回路 81…負荷側回路 82…1次巻線 85…変圧器 86…2次巻線 100…超伝導体 5: Electrical equipment 10, 10A, 10B, 10C: Superconducting current control device 20, 70: External circuit 50, 60, 61, 76, 88, 130 ... Magnetic core 52, 72, 82, 110: Main winding 54, 120 ... superconducting element 55, 65 ... inducing element 56, 63, 66, 74, 84 ... damping element 57 ... second closed magnetic path 58A, 62A, 78A, 83A ... first magnetic leg 58B, 62B, 78B, 83B ... 2 Magnetic legs 58C, 62C, 78C, 83C Third magnetic leg 58D Upper yoke 58E Lower yoke 59 First closed magnetic circuit 75 Inductor 80 Power supply circuit 81 Load circuit 82 Primary winding 85 Transformer 86 ... Secondary winding 100 ... Superconductor

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 朱 敏 皙 大韓民国、ソウル特別市江南区三成洞123 −10 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Jin Min-Soo 123-10 Samseong-dong, Gangnam-gu, Seoul, South Korea

Claims (13)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 電気回路に流れる電流を制限する超伝導
電流制御装置において、 飽和状態及び非飽和状態を有する磁気的に飽和可能なコ
アと、 前記コアを前記電気回路に電気的に接続させ、前記コア
に電流を通過させ、該コアに磁束が生成されるようにす
る入力コイルとを含み、 前記コアが、前記生成された磁束をすべて通過させる主
磁路と、少なくとも2つの磁路とを備えており、 前記2つの磁路のうち、第1磁路は前記磁束の第1部分
を通過させ、第2磁路は前記磁束の第2部分を通過させ
て前記磁束の前記第2部分の少なくとも一部を相殺させ
るダンピング要素を含むことによって、前記コアが飽和
状態となることを防止することを特徴とする超伝導電流
制御装置。
1. A superconducting current control device for limiting a current flowing in an electric circuit, comprising: a magnetically saturable core having a saturated state and an unsaturated state; and electrically connecting the core to the electric circuit; An input coil for passing a current through the core to generate a magnetic flux in the core, wherein the core includes a main magnetic path for passing all of the generated magnetic flux, and at least two magnetic paths. A first magnetic path of the two magnetic paths passes a first portion of the magnetic flux, and a second magnetic path passes a second portion of the magnetic flux to form a second portion of the magnetic flux. A superconducting current control device comprising a damping element for canceling at least a part of the core to prevent the core from becoming saturated.
【請求項2】 前記第2磁路が、前記コアが前記非飽和
状態にある場合、前記磁束の前記第1部分に対する前記
第2部分の割合を無視し、前記コアが前記飽和状態に近
接する場合には、前記割合を大きくする誘起手段を有す
ることを特徴とする請求項1に記載の超伝導電流制御装
置。
2. The second magnetic path, wherein when the core is in the non-saturated state, the ratio of the second portion to the first portion of the magnetic flux is ignored, and the core is close to the saturated state. 2. The superconducting current control device according to claim 1, further comprising an inducing means for increasing the ratio in a case.
【請求項3】 前記入力コイルを介して流れる前記電流
が所定の範囲内に属する場合、前記生成された磁束の大
部分を相殺させ、前記電流が前記所定の範囲を超過する
場合には、抵抗状態となり前記機器のインピダンスを増
加させる、超伝導手段をさらに含むことを特徴とする請
求項2に記載の超伝導電流制御装置。
3. If the current flowing through the input coil falls within a predetermined range, a large part of the generated magnetic flux is canceled out, and if the current exceeds the predetermined range, a resistance is set. 3. The superconducting current control device according to claim 2, further comprising a superconducting unit that is in a state and increases impedance of the device.
【請求項4】 前記超伝導手段が、前記主磁路または前
記第1磁路上に位置することを特徴とする請求項3に記
載の超伝導電流制御装置。
4. The superconducting current control device according to claim 3, wherein said superconducting means is located on said main magnetic path or said first magnetic path.
【請求項5】 前記超伝導手段が、1個以上のリング、
シリンダーまたは短絡コイルの形態を有することを特徴
とする請求項4に記載の超伝導電流制御装置。
5. The superconducting means comprises one or more rings,
The superconducting current control device according to claim 4, wherein the device has a form of a cylinder or a short-circuit coil.
【請求項6】 前記超伝導手段が、前記主磁路または前
記第1磁路上に沿って前記入力コイルの内部または外部
に位置することを特徴とする請求項5に記載の超伝導電
流制御装置。
6. The superconducting current control device according to claim 5, wherein the superconducting means is located inside or outside the input coil along the main magnetic path or the first magnetic path. .
【請求項7】 前記主磁路または前記第1磁路に沿って
位置し、負荷回路に接続される出力コイルをさらに含
み、前記出力コイルが自己に沿って位置した磁路を介し
て流れる磁束により誘導された電力を前記負荷回路に供
給することを特徴とする請求項2に記載の超伝導電流制
御装置。
7. A magnetic flux flowing through a magnetic path located along the main magnetic path or the first magnetic path and connected to a load circuit, the output coil being located along the main magnetic path or the first magnetic path. The superconducting current control device according to claim 2, wherein the electric power induced by the power supply is supplied to the load circuit.
【請求項8】 前記出力コイルが、前記主磁路または前
記第1磁路に沿って位置することを特徴とする請求項7
に記載の超伝導電流制御装置。
8. The device according to claim 7, wherein the output coil is located along the main magnetic path or the first magnetic path.
3. The superconducting current control device according to claim 1.
【請求項9】 前記出力コイルが、超伝導性または非超
伝導性の材料でできることを特徴とする請求項8に記載
の超伝導電流制御装置。
9. The superconducting current control device according to claim 8, wherein the output coil is made of a superconducting or non-superconducting material.
【請求項10】 前記誘起手段が、磁気抵抗が前記第1
磁路の磁気抵抗より大きい材料でできることを特徴とす
る請求項2、3及び7に記載の超伝導電流制御装置。
10. The inducing means according to claim 1, wherein the magnetic resistance is the first resistance.
8. The superconducting current control device according to claim 2, wherein the superconducting current control device is made of a material larger than the magnetic resistance of the magnetic path.
【請求項11】 前記誘起手段が、固体でできることを
特徴とする請求項10に記載の超伝導電流制御装置。
11. The superconducting current control device according to claim 10, wherein said inducing means is made of a solid.
【請求項12】 前記誘起手段が固体以外の材料ででき
る場合、前記誘起手段が堅固な物体により確固にカプセ
ル化されることを特徴とする請求項10に記載の超伝導
電流制御装置。
12. The superconducting current control device according to claim 10, wherein when the inducing means is made of a material other than a solid, the inducing means is firmly encapsulated by a solid object.
【請求項13】 前記ダンピング要素が、超伝導性また
は非超伝導性の材料ででき、1個以上のリング、シリン
ダーまたは短絡されたコイルの形態を有することを特徴
とする請求項2、3及び7に記載の超伝導電流制御装
置。
13. The method of claim 2, wherein the damping element is made of a superconducting or non-superconducting material and has the form of one or more rings, cylinders or shorted coils. 8. The superconducting current control device according to 7.
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