JP2003264924A

JP2003264924A - 加速器駆動パルス用多回線バスダクト

Info

Publication number: JP2003264924A
Application number: JP2002061846A
Authority: JP
Inventors: Yoshinao Ookawa; 慶直大川; Takashi Ito; 崇伊藤; Yoshihiro Murano; 佳大村野; Keisuke Izumi; 敬介泉; Takashi Tsuchida; 崇土田; Koji Hoshino; 孝司星野; Yukihiko Yamada; 幸彦山田; Aritaka Odagiri; 有孝小田切
Original assignee: Japan Atomic Energy Research Institute; Kandenko Co Ltd; Kyodo Ky Tec Corp
Current assignee: Kandenko Co Ltd; Japan Atomic Energy Agency; Kyodo Ky Tec Corp
Priority date: 2002-03-07
Filing date: 2002-03-07
Publication date: 2003-09-19

Abstract

(57)【要約】【課題】７５ｍｍピッチという高密度で配置される複数
の加速器駆動用電磁石へ大電流の直流パルス電源供給を
行うため、低インピーダンス性、低磁界発生、高短絡強
度を有し、かつ、1本のバスダクトに複数の回線を収容
し、配電効率、省スペース性を上げた。【解決手段】複数の加速器駆動電磁石にパルス大電流を
供給するための多回線バスダクトであって、外周を絶縁
物２で被った複数の導体を重ね合わせて、これを複数段
設け、これらをハウジング３内に収納した絶縁密着型の
バスダクトにおいて、上下各段の導体１間のインピ−ダ
ンスを極力低下させるように、上記各導体１の厚さと高
さの比率を選定することにより、磁界発生量を減少させ
た異相上下複数段の多回線を構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、加速器駆動用電
磁石にパルス電源を供給するための低インピーダンスの
多回線バスダクトに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】加速器駆動用電磁石はパルス電流により
駆動される。従って、電源から送電されたパルス電流が
正規のパルス形状を保って加速器駆動用電磁石に伝達さ
れなければならない。パルス電流は電流の時間変化を伴
うため、電源線路の定数はインピーダンスによるところ
となる。パルス形状を変質させる要因は、インピーダン
スによる電圧降下が主要因である。

【０００３】従来の、加速器駆動用電磁石への電源供給
はケーブルなどで行われてきた。しかし、電源と電磁石
との距離が長い場合には、ケーブルのインピーダンスに
よる電圧降下が増大し、加速器駆動用電磁石の性能を確
保できなかった。また、加速器駆動用電磁石の電気容量
が大きい場合にはケーブル１線当たりの送電電流に限界
があるため複数のケーブルで給電を行うこととなり、ケ
ーブルの配線間相互の距離が増大するなどの理由によ
り、さらにインピーダンスの増加を招くとともに占有ス
ペースが増大していた。

【０００４】そこで最近では、これらのケーブルに替え
てバスダクトを使用している。このバスダクトは、〜５
０００Ａ程度の大電流を流し、低インピーダンスであ
り、省スペースを必要とする配電に使用されてきが、専
ら３相交流、単相３線式交流をバスダクト１本当たり１
回線の配電を行ってきている。

【０００５】図５は、この交流用バスダクトの縦断面図
を示したものである。具体的には図５に示すように各導
体（イ）の外周を絶縁物（ロ）で被い、これらの絶縁物
（ロ）で被った４本の各導体（イ）を密着させて重ね合
わせ、これらをハウジング（ハ）に収納したものであ
り、このハウジング（ハ）の４隅はそれぞれ横に縁が伸
びて突縁（ニ）を形成している。また、図６に示すよう
に、一つのハウジング（ハ）内に、４本の各導体（イ）
を２組設け、これらの各組の導体（イ）を上下２段に配
置しているものもあるが、これは、給電容量を大きくす
るためのもので、この上下の各段の導体（イ）は、各導
体（イ）の長手方向の接続部で上下の段の相応する導体
（イ）どうしが電気的に接続され、バスダクト１本で１
回線となっている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、加速器
駆動用電磁石は、複数個が高密度で配置されているた
め、大電流の直流パルスを供給する必要があるが、先に
示した従来のバスダクトは、交流用のため、バスダクト
１本当り、直流を最大でも２回線分しか送電できない。
また、このバスダクトを複数本使用すると、先に述べた
複数本のケーブルを使用した場合と同様、インピーダン
スや、占有スペースが増加するという問題が生じた。こ
のため、従来の技術では、これらの課題を解決すること
なく、大電流の直流パルスを加速器駆動用電磁石に供給
することは、大変困難であった。

【０００７】この発明は、７５ｍｍピッチという高密度
で配置される複数の加速器駆動用電磁石へ大電流の直流
パルス電源供給を行うため、低インピーダンス性、低磁
界発生、高短絡強度を有し、かつ、1本のバスダクトに
複数の回線を収容し、配電効率、省スペース性を上げた
多回線バスダクトを提供することにより、上記課題を解
決するものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１項の発明は、複
数の加速器駆動電磁石に多回線パルス大電流を供給する
ためのバスダクトであって、外周を絶縁物で被った複数
の導体を重ね合わせて、これを複数段設け、これらをハ
ウジングに収納した絶縁密着型のバスダクトにおいて、
上下各段の導体間のインピ−ダンスを極力低下させるよ
うに上記各導体の厚さと高さの比率を選定することによ
り、磁界発生量を減少させた異相上下複数段の多回線を
構成した加速器駆動パルス用多回線バスダクトとした。

【０００９】また、請求項２項の発明は、上記請求項１
の発明において、上記各導体の厚さと高さの比を、（５
／１６０）〜（１０／８０）としたものである。また、
請求項３の発明は、上記請求項１の発明において、上記
各導体の厚さと高さの比を約８／１００としたものであ
る。また、請求項４の発明は、上記請求項１、２又は３
の発明において、上記上下各段の導体相互の沿面距離を
４０〜７０ｍｍとして絶縁性を高めた構成とした。請求
項５の発明は、上記請求項１、２、３、４のいずれかの
発明において、上下各段の導体に対し、ハウジングとの
固定用ボルトの数を多数にして、短絡電流に対応する強
度補強を行ったものである。また、請求項６の発明は、
上記請求項１、２、３、４、５のいずれかの発明におい
て、上記ハウジングが、横長の角筒形状であるものとし
た。また、請求項７の発明は、上記請求項１、２、３、
４、５又は６のいずれかの発明において、特に電磁遮蔽
を高める場合には、各導体の接続部の少なくとも両側面
を、磁気遮蔽作用を有する部材で被ったものである。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下この発明の実施の形態例を図
に基づいて説明する。まず、図１乃至図３は、この発明
の第１の実施の形態例の多回線バスダクトを示す。この
バスダクトは、図１の縦断面図が示しているように、４
導体２段構成として４回線分の直流パルス給電を１本の
バスダクトで行い、低インピ−ダンス化によりパルス電
流の減衰、磁界発生を抑制し、直流パルス電流の短絡時
に対して機械的な強度を持つ、省スペ−スの高い絶縁密
着型バスダクトである。

【００１１】上下２段、多回線の構成において隣接した
導体間と上下の導体間では上下導体間のインピ−ダンス
対策の方が支配的となる。そのため、導体の高さを増
し、厚さを減ずる方がインピ−ダンスの低下に有利であ
るが、設置スペースが大きくなる。設置スペースを減ず
るため導体の高さを減じて厚さを増すと、インピーダン
スは増加し、各導体の接続部では、各導体の長手方向の
隣接する導体どうしの接触面積が少なくなり加熱等の問
題が発生するため、導体の厚さと高さの比、即ちアスペ
クト比を選定し、インピ−ダンスを最小化する必要があ
る。また、各導体の長手方向の隣接する導体との接続部
は、多回線の異相電流を上下に配するため、空気の絶縁
として沿面距離を大きくし、絶縁を増強する必要があ
る。また、パルス電流は直流であり、短絡時の電流遮断
は交流に比べ困難であるため、短絡時の機械的強度を増
強する必要がある。また、上下２段の導体からなるバス
ダクトは、インピ−ダンスを極力低減することにより磁
界発生量を極小化しているが、上記接続部では、磁界発
生量が大きくなるため磁界遮蔽を必要とする場合には接
続部に磁界遮蔽作用のある材質、例えば鉄板、ケイ素鋼
板等を選定することが好ましい。

【００１２】図１は、上記バスダクトの縦断面図を示
し、１定の高さと小幅の厚みを有する、横長の導体１を
４本設け、これらの各導体１の外周を絶縁物２で被い、
これらの絶縁物２で被った４本の各導体１を密着させて
重ね合わせ、これらを２組用意する。これらの各導体１
はその断面が縦長の矩形であり、この断面形状をもつも
のが横に長く伸びているものである。また、真中を水平
に切って、上下２つに分割自在な、横に長く伸びた角筒
形状のハウジング３を用意し、このハウジング３内の上
下に、各組の上記導体１を収納し、これらの上下の各組
の導体１の間、及び各組の導体１の上又は下にスペ−サ
４を介在させ、ハウジング３の一方の側面からボルト５
を貫通させ、ハウジング３の他の側面でナット６により
固定したものである。

【００１３】これらのボルト５及びナット６は、上部の
スペ−サ４と上段の導体１との間、この上段の導体１と
中部のスペ−サ４との間、この中部のスペ−サ４と下段
の導体１との間、この下段の導体１と下部のスペ−サ４
との間に夫れ夫れ設けられ、このような構成で、ハウジ
ング３の長手方向に一定間隔で固定されている。これら
の多数のボルト５及びナット６により、短絡時の機械的
強度を増強した。

【００１４】また、このバスダクトの接続部は、図２及
び図３に示す構成である。図２はバスダクトの接続部の
平面図、図３はバスダクトの接続部の側面図である。こ
の接続部では４本の各導体１の端部は、図２で示すよう
に、相互に間隔をあけるように外方に開き、接続する他
方の４本の各導体１の端部も同様に外方に開き、これら
を突合せ、相応する導体１と導体１との間に接続導体７
をわたし、これらの外側に絶縁板８を介在させて隣接す
る各導体１との間を絶縁し、これらを、接続部を被う接
続部ハウジング３ａの外側からボルト９及びナット１０
で締め付け、このようにして上下段の各組の導体１を長
手方向に多数接続している。なお、当該箇所の上下段の
接続導体７は電気的にも、物理的にも接続していない。

【００１５】この接続部を電磁遮蔽する必要がある場合
には、磁気遮蔽作用のある材質、例えば鉄板、ケイ素鋼
板等を選定し、これらの磁気遮蔽板を両側の外周面に設
けている。これにより当該接続部の漏洩磁界を減少させ
ている。また、これらの上下２段の各組の導体１相互の
沿面距離は４０ｍｍ〜７０ｍｍとし、上下の各組の導体
１相互の絶縁性を高めている。

【００１６】上記実施の形態例において、断面の高さが
１００ｍｍ、厚みが８ｍｍの導体からなるバスダクトの
インピ−ダンスを測定したところ、従来のＣＶケ−ブル
３２５ｍｍ² 単芯４本の値に比べ、交流抵抗で約５０
％、リアクタンスで４０％の値であった。また、配線の
占有スペ−スは４相分のＣＶケ−ブル＋ケ−ブルラック
方式に比べ、５０〜６０％の値を得た。また、上記の実
施の形態例のバスダクトは、４導体を１組として２組を
上下２段に配置し、ハウジングに収納したことにより、
従来の簡素化絶縁密着型バスダクト３導体をハウジング
に収納した構成のものを上下２段に配置した場合に比
べ、上下導体間の課電時の抵抗値は５５〜６０％、リア
クタンスは１７〜２８％の値となり、全導体に電流を流
した場合の相互インダクタンスが低く、インピーダンス
も低く抑制された。また、電流の時間変化による磁界の
発生は１ｍ離れた場所で、５〜３０ｍＧであり、在来型
バスダクトの約２〜１７％である。

【００１７】また、上記実施の形態例における、導体１
の厚さと高さの比を種々に設定した場合の諸特性を測定
し、これを比較したものを表１に示す。また、これらの
特性の推移を示すグラフを図４に示す。

【００１８】

【表１】

【００１９】図４の横軸には、一枚の導体１の厚さ、高
さ比をとり、縦軸には、厚さ８ｍｍ、高さ１００ｍｍの
導体の特性を１００％としたときの他の導体の特性につ
いて、％で表している。表１及び図４に示すように、導
体が厚くなり、高さが減るにつれ、リアクタンスは大き
くなり、従って、インピーダンスが増大することを示し
ている。表皮効果もリアクタンスと同じように増加する
ため、電力損失が大きくなることを示している。一方、
導体１が薄くなり、高さが増すにつれ、リアクタンスは
減少し、従って、インピーダンスも減少することを示し
ているが、設置スペースが増加することを示している。
本発明者は、導体断面を、厚み８ｍｍ、高さ１００ｍｍ
とすることにより、上記のような効果を有する導体を得
ることができたが、図４に示したような範囲の厚み、高
さ比を有する導体であれば、バスダクト設置予定場所の
スペースや、電力損失等を総合的に勘案して、適宜選択
することができる。接続部の長さを考慮すると、導体１
の厚さと高さの比が、（５／１６０）〜（１０／８０）
であることが好ましい。

【００２０】なお、上記実施の形態例では、４つの導体
を重ねて束ね、これを１組として、２組を上下２段に配
置したが、導体の構成はこれに限らず、４本以上の導体
を重ね合わせても良く、また、これらの多数本の導体を
上下方向乃至左右方向に３段、４段と設けた構成にして
も良い。

【００２１】

【発明の効果】請求項１、２、３及び４の発明による
と、上下各段の導体間のインピ−ダンスを極力低下させ
るように上記各導体の厚さと高さの比率を選定すること
により、１本のバスダクトで多回線の給電を行えること
によるスペース減、経済性の向上を達成することが出
来、電源から送電されたパルス電流が正規のパルス形状
を保って加速器駆動用電磁石に伝達される。

【００２２】また、請求項５の発明は、上記効果に加
え、上下複数段の導体に対しハウジングとのボルト締め
の数を多数にすることにより、強度補強を行い、直流短
絡電流に対処できるものである。また、請求項６の発明
は、上記効果に加え、バスダクト本体が、横長の角筒形
状としたため、上記図５又は６の従来例のハウジング
の、上下の四隅に突縁を有する形状と異なり、場所をと
らず、省スペース化を可能とした。また、請求項７の発
明は、上記効果に加え、接続部の少なくとも両側面を磁
気遮蔽作用を持つ部材で被ったため、当該接続部の漏洩
磁界を減少させることができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態例のバスダクトの縦断面
図である。

【図２】この発明の実施の形態例のバスダクトの接続部
の平面図である。

【図３】この発明の実施の形態例のバスダクトの接続部
の側面図である。

【図４】この発明のバスダクトに使用する導体の厚さと
高さの比を種々に設定した場合の諸特性の推移を示すグ
ラフ図である。

【図５】従来の加速器駆動用電磁石にパルス電源を供給
するための絶縁密閉型バスダクトの縦断面図である。

【図６】従来の加速器駆動用電磁石にパルス電源を供給
するための絶縁密閉型バスダクトであって、上下２段に
導体を配置したものを示す縦断面図である。

【符号の説明】

１導体２絶縁物３ハウジング４スペーサ５ボルト６ナット７接続導体８ボルト９ナット３ａ接続部ハウ
ジング

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０２Ｇ 5/08 Ｈ０２Ｇ 5/08 ３１１Ｚ (72)発明者大川慶直茨城県那珂郡東海村白方白根２番地４号日本原子力研究所東海研究所内 (72)発明者伊藤崇茨城県那珂郡東海村白方白根２番地４号日本原子力研究所東海研究所内 (72)発明者村野佳大東京都港区芝浦４丁目８番33号株式会社関電工内 (72)発明者泉敬介東京都港区芝浦４丁目８番33号株式会社関電工内 (72)発明者土田崇東京都港区芝浦４丁目８番33号株式会社関電工内 (72)発明者星野孝司東京都渋谷区東３丁目24番12号共同カイテック株式会社内 (72)発明者山田幸彦東京都渋谷区東３丁目24番12号共同カイテック株式会社内 (72)発明者小田切有孝東京都渋谷区東３丁目24番12号共同カイテック株式会社内Ｆターム(参考） 2G085 AA13 BA09 BA19 5G365 AA03 AB02 CA06 CA07 CB01 CC02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の加速器駆動電磁石にパルス大電流
を供給するための多回線バスダクトであって、外周を絶
縁物で被った複数の導体を重ね合わせて、これを複数段
設け、これらをハウジングに収納した絶縁密着型のバス
ダクトにおいて、上下各段の導体間のインピ−ダンスを
極力低下させるように、上記各導体の厚さと高さの比率
を選定することにより、磁界発生量を減少させた異相上
下複数段の多回線を構成したことを特徴とする、加速器
駆動パルス用多回線バスダクト。
【請求項２】上記各導体の厚さと高さの比が、５／１６
０〜１０／８０であることを特徴とする、請求項１記載
の加速器駆動パルス用多回線バスダクト。
【請求項３】上記各導体の厚さと高さの比率が、約８／
１００であることを特徴とする、請求項１記載の加速器
駆動パルス用多回線バスダクト。
【請求項４】上記上下各段の導体相互の沿面距離を４
０〜７０ｍｍとし、絶縁性を高めたことを特徴とする、
請求項１、２又は３のいずれか記載の加速器駆動パルス
用多回線バスダクト。
【請求項５】上下各段の導体に対し、ハウジングとの
固定用ボルトの数を多数にして、短絡電流に対応する強
度補強を行ったことを特徴とする、請求項１、２、３又
は４のいずれか記載の加速器駆動パルス用多回線バスダ
クト。
【請求項６】上記ハウジングが、横長の角筒形状であ
ることを特徴とする、請求項１、２、３、４又は５のい
ずれか記載の加速器駆動パルス用多回線バスダクト。
【請求項７】上記各導体の接続部の少なくとも両側面
を、磁気遮蔽作用を有する部材で被うことを特徴とす
る、請求項１、２、３、４、５又は６のいずれか記載の
加速器駆動パルス用多回線バスダクト。