JP2008283106A - 超電導限流素子 - Google Patents

Abstract

【課題】優れたれた限流特性を維持したまま電流容量を増加させ、超電導薄膜の面積を低減することを可能にした超電導薄膜限流素子を提供すること。
【解決手段】絶縁体基板１上に形成された超電導薄膜２上に純金属の室温抵抗率より２倍以上高い室温抵抗率を有する合金層３が形成された分流保護層付超電導薄膜１〜４と、分流保護層付超電導薄膜１〜４と並列に接続された純金属又は合金からなる線材で作製された分流抵抗６と、分流保護層付超電導薄膜１〜４と並列に接続され、分流抵抗６の２０倍以上のインピーダンスを有するコンデンサ５とからなり、分流保護層付超電導薄膜１〜４、分流抵抗６、及びコンデンサ５を液体窒素中に配置したことを特徴とする超電導限流素子である。
【選択図】図１

Description

本発明は、電路に流れる短絡電流等の過大な電流を限流する超電導限流素子に関する。

超電導体は、超電導状態において電気抵抗ゼロで大きな電流を流すことができるが、ある決まった電流値（臨界電流）より大きな電流を流すと電気抵抗が発生する。さらに、電流を大きくして行くと、発生する熱のため超電導体の温度が上昇し、常電導状態になって、より大きな電気抵抗を生じる。このような超電導体の特徴を生かして、通常時は抵抗ゼロで、電力系統の短絡事故時には大きな抵抗を発生して事故電流の増大を抑制する超電導限流器が用いられている。

電力自由化を推進して行く上で大きな課題となっているのが、分散電源連系に伴う短絡事故電流の増大である。その対策として最も有望なのが、通常時は低インピーダンス、系統事故時に高インピーダンスとなって事故電流を抑制する限流器の導入である。電力の自由化を推進する立場から、低コストかつ高信頼性の限流器の実現に対する社会的要請は非常に高い。そして、配電系統に導入することを想定すると、大面積超電導薄膜を用いる超電導薄膜限流器が、コンパクトであり、過電流に対して瞬時に応答する、常時発生する交流損失が小さい等、多くの優れた点があり、信頼性・性能・体格・大容量化への拡張性の観点から最も優れていると考えられている。

超電導薄膜限流器は、液体窒素温度（６６〜７７．３ Ｋ）で動作する薄膜限流素子を電力系統に直列接続し、短絡事故時の電流の増大とともに薄膜を超電導状態（Ｓ）から常電導状態（Ｎ）に転移させ、その常電導抵抗によって系統電流を抑制するものであり、ＳＮ転移抵抗型限流器とも呼ばれている。従来、サファイア基板（アルミナ単結晶基板）等の絶縁体基板上に ＹＢａ_２Ｃｕ_３Ｏ_７（以下ＹＢＣＯと言う。）等の高温超電導酸化物の薄膜を作製した大面積超電導薄膜が用いられているが、超電導薄膜は高価であるため、限流素子に用いる超電導薄膜の面積を出来るだけ低減して低コスト化することが課題となっていた。

超電導薄膜限流素子は、事故時に抵抗性の電圧Ｖを発生することによって限流するわけであるが、薄膜限流素子の単位長さ当りに発生（印加）できる電圧（許容電界）が高ければ、それだけ素子長を短くすることができるので、超電導薄膜の必要面積を低減することができる。しかし、限流時の薄膜限流素子の発熱量はＰ＝Ｖ^２／Ｒと表せるため、許容電界の向上は発熱量の増大をもたらす。薄膜限流素子は、通常、規定の限流時間（例えば０．１秒）内に超電導薄膜の温度が室温よりあまり高くならないように設計するため、許容電界の向上を図るためには、それに伴う限流時の超電導薄膜の発熱量の増大を抑制するか、超電導薄膜の熱容量を大きくして温度上昇を抑制する必要がある。しかし、後者は、高価な絶縁体基板の体積を増大させるため、コストアップ要因となる。従って、許容電界を向上させるためには、超電導線路の常電導転移時の抵抗Ｒを高くして、発熱量の増大を抑制することが望ましい。

事故直後の限流初期時に超電導薄膜の通電電流が急激に増加すると、それに伴って、薄膜中で相対的に臨界電流密度の小さい部分が急激に常電導転移（クエンチ）する。常電導転移した部分で発生する熱が、拡散で除去される熱よりもはるかに大きい場合には、局所的に温度が急上昇して薄膜が焼損してしまう。このようなホットスポット現象を防止するためには、金や銀等の常電導金属を超電導薄膜の上に蒸着して常電導転移時の分流層（焼損防止のための保護層）として用いるのが一般的な解決策である（非特許文献１，２参照）。しかし、このような金属分流層を付加すると超電導線路の電気抵抗を大きく低下させ、限流時の発熱を増大させるため、分担電界を下げざるを得ない。その結果、要求される限流容量を達成するために素子長が増大し、高価な超電導薄膜を大量に使用しなければならず、これは実用化を阻む大きな障害となっている。

最近、図４に示すように、純金属よりもはるかに高い抵抗率を有する合金膜を超電導薄膜に蒸着するとともに、合金膜が形成された超電導薄膜と並列に、純金属又は合金線で作製した外付けの無誘導巻分流抵抗を接続することにより、超電導薄膜のホットスポット問題を解決し、超電導線路の抵抗をより高くして、より高い分担電界を達成することを可能にした超電導限流素子が提案された（特許文献１、非特許文献３参照）。また、限流素子中の薄膜の幅が１ｃｍ、素子有効長が６ｃｍのもので、定格電流約６４Ａ_ｒｍｓ、許容電界＞４０Ｖ_ｐｅａｋ／ｃｍ、限流後の電流（外付け抵抗に流れる分も含む）が定格電流の２倍以下、と言う優れた限流特性を有する限流素子が報告されている（非特許文献４参照）。

ＰＣＴ／ＪＰ２００５／０１１１１７ Ｂ．Ｇｒｏｍｏｌｌ，Ｇ．Ｒｉｅｓ，Ｗ．Ｓｃｈｍｉｄｔ，Ｈ．−Ｐ．Ｋｒａｅｍｅｒ，Ｂ．Ｓｅｅｂａｃｈｅｒ，Ｂ．Ｕｔｚ，Ｒ．Ｎｉｅｓ，Ｈ．−Ｗ．Ｎｅｕｍｕｅｌｌｅｒ， Ｅ．Ｂａｌｔｚｅｒ，Ｓ．Ｆｉｓｃｈｅｒ ａｎｄ Ｂ．Ｈｅｉｓｍａｎｎ，"Ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ ｆａｕｌｔ ｃｕｒｒｅｎｔ ｌｉｍｉｔｅｒｓ ｗｉｔｈ ＹＢＣＯ ｆｉｌｍｓ−１００ ｋＶＡｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ ｍｏｄｅｌ"， ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ．Ａｐｐｌ．Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄ．９（１９９９）６５６−６５９ Ｏｋ−Ｂａｅ Ｈｙｕｎ， Ｈｙｅ−Ｒｉｍ Ｋｉｍ， Ｊ．Ｓｉｍ， Ｙ．−Ｈ．Ｊｕｎｇ，Ｋ．−Ｂ．Ｐａｒｋ，Ｊ．−Ｓ．Ｋａｎｇ，Ｂ．Ｗ．Ｌｅｅ， ａｎｄ Ｉ．−Ｓ．Ｏｈ，"６．６ ｋＶ ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ ｆａｕｌｔ ｃｕｒｒｅｎｔ ｌｉｍｉｔｅｒ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＹＢＣＯ ｆｉｌｍｓ"， ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ． Ａｐｐｌ． Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄ．１５（２００５）２０２７−２０３０ Ｈ．Ｙａｍａｓａｋｉ，Ｍ．Ｆｕｒｕｓｅ，ａｎｄＹ．Ｎａｋａｇａｗａ，"Ｈｉｇｈ−ｐｏｗｅｒ−ｄｅｎｓｉｔｙ ｆａｕｌｔ−ｃｕｒｒｅｎｔ ｌｉｍｉｔｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅｓ ｕｓｉｎｇ ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７ ｆｉｌｍｓ ａｎｄ ｈｉｇｈ−ｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙ ａｌｌｏｙ ｓｈｕｎｔ ｌａｙｅｒｓ，"Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．８５（２００４）４４２７−４４２９ Ｈ．Ｙａｍａｓａｋｉ，Ｋ．Ａｒａｉ，Ｍ．Ｆｕｒｕｓｅ，Ｋ．Ｋａｉｈｏ， ａｎｄ Ｙ． Ｎａｋａｇａｗａ， "Ｌｏｗ−ｃｏｓｔ ａｎｄ ｈｉｇｈ−ｐｏｗｅｒ−ｄｅｎｓｉｔｙ ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ ｆａｕｌｔ−ｃｕｒｒｅｎｔ ｌｉｍｉｔｉｎｇ ｅｌｅｍｅｎｔｓ ｕｓｉｎｇ ＹＢＣＯ ｔｈｉｎ ｆｉｌｍｓ ａｎｄ Ａｕ−Ａｇ ａｌｌｏｙ ｓｈｕｎｔ ｌａｙｅｒｓ，" Ｊ．Ｐｈｙｓ．Ｃｏｎｆ．Ｓｅｒ．４３（２００６）９３７−９４１

限流器は電力系統の事故電流の抑制のために用いるものであり、超電導薄膜限流器で想定される定格電流は、配電系統で用いる小さいものでも２００Ａ_ｒｍｓ 以上、６６ｋＶ 以上の送電・基幹系統では１ｋＡ_ｒｍｓ 以上である。従って、非特許文献４に記載されている１ｃｍ 幅の薄膜（定格電流約６４Ａ_ｒｍｓ）では電流容量が足りず、より幅広の薄膜を用いたり、並列接続したりして、電流容量を増大させる必要がある。

本件発明者等は、２ｃｍ 幅で長さ６ｃｍ の高温超電導ＹＢＣＯ 薄膜（膜厚３００ｎｍ、臨界電流密度３．２ＭＡ／ｃｍ^２ で、直流臨界電流１９２Ａ、素子定格電流１３６Ａ_ｒｍｓ）を用いて、特許文献１又は非特許文献３，４に記載されている、図４に示すような限流素子を作製した。この限流素子は、上記高温超電導ＹＢＣＯ薄膜上に金に約２３ｗｔ％の銀を混ぜた組成からなる合金膜を約６０ｎｍ の膜厚でスパッタ蒸着した後、両端の５ｍｍ ずつに金を蒸着して電極とし（限流素子有効長 ５ｃｍで、その部分の室温抵抗は３．７オーム）、この電極間に、合金線の無誘導巻で作製した外付け分流抵抗（０．５オーム）を接続した。この分流抵抗の抵抗値は、期待する許容電圧（２００Ｖ_ｐｅａｋ）が印加されたときに、限流後の電流が定格電流の２倍程度になるように決定している。

このようにして作製された限流素子を用いて限流試験を行った。図５は上記の限流素子を用いた場合の限流試験結果を示す図である。同図に示すように、薄膜に流れる薄膜電流（Ｉ_ｆｉｌｍ）が ３３８ Ａ_ｐｅａｋ まで急激に増加した後、急減し、それに伴って、薄膜の両端の薄膜電圧（Ｖ_ｆｉｌｍ）が急激に増加した。しかし、わずか７０Ｖ_ｐｅａｋ程度の電圧（平均電界にして１４Ｖ／ｃｍ）が印加された状態で薄膜が焼損してしまった。

次に、１ｃｍ 幅の同仕様の高温超電導ＹＢＣＯ 薄膜２枚を用いて、同条件で金銀合金膜と金電極を蒸着した後、２枚を並列接続し、さらに、電極間に、合金線の無誘導巻で作製した外付け分流抵抗（０．５オーム）を接続して限流試験を行った。図６は上記の限流素子を用いた場合の限流試験結果を示す図である。同図に示すように、臨界電流以上の過電流が流れて２サイクル目の後半で、２枚の薄膜のうちの１つ（薄膜２）がまずクエンチし、その直後にもう１枚の薄膜（薄膜１）がクエンチした。電源からの電流の流入以外に、初めにクエンチした薄膜２からの電流の流れ込みがあるため、わずか ３０Ｖ_ｐｅａｋ 程度の電圧が印加された状態で薄膜１が破損して電流が流れなくなってしまった。

高温超電導ＹＢＣＯ 薄膜の単位幅当りの臨界電流密度を減少させたり、外付け分流抵抗の値を減少させれば、このような高温超電導ＹＢＣＯ 薄膜の破損を防げることがわかっているが、それは、限流容量密度を低下させてコストアップとなるか、限流後の電流値を増加させて限流特性を損なうかで、できれば避けたい選択肢である。

本発明の目的は、超電導薄膜限流素子として、大面積サファイア基板等の絶縁体基板上に大面積の高温超電導酸化物の薄膜を作製すると高価になることに鑑みて、優れた限流特性を維持しつつ電流容量を増加させ、超電導薄膜の面積を出来るだけ低減することを可能にした超電導薄膜限流素子を提供することにある。

本発明は、上記の課題を解決するために、次のような手段を採用した。
第１の手段は、絶縁体基板上に形成された超電導薄膜上に純金属の室温抵抗率より２倍以上高い室温抵抗率を有する合金層が形成された分流保護層付超電導薄膜と、該分流保護層付超電導薄膜と並列に接続された純金属又は合金からなる線材で作製された分流抵抗と、前記分流保護層付超電導薄膜と並列に接続され、商用周波数において前記分流抵抗の２０倍以上のインピーダンスを有するコンデンサとからなり、前記分流保護層付超電導薄膜、前記分流抵抗、及び前記コンデンサを液体窒素中に配置したことを特徴とする超電導限流素子である。
第２の手段は、絶縁体基板上に形成された超電導薄膜上に純金属の室温抵抗率より２倍以上高い室温抵抗率を有する合金層が形成された分流保護層付超電導薄膜を２以上並列接続した分流保護層付超電導薄膜並列接続体と、該分流保護層付超電導薄膜並列接続体と並列に接続された純金属又は合金からなる線材で作製された分流抵抗と、前記分流保護層付超電導薄膜並列接続体と並列に接続され、商用周波数において前記分流抵抗の２０倍以上のインピーダンスを有するコンデンサとからなり、前記分流保護層付超電導薄膜並列接続体、前記分流抵抗、及び前記コンデンサを液体窒素中に配置したことを特徴とする超電導限流素子である。
第３の手段は、第１の手段又は第１の手段において、前記コンデンサが、液体窒素中で動作可能なポリプロピレンコンデンサであることを特徴とする超電導限流素子である。

請求項１又は請求項２に記載の発明によれば、高抵抗率の合金層を超電導薄膜に蒸着すると共に、合金層の抵抗値よりも十分低い抵抗値を有する分流抵抗に加えて、小容量のコンデンサを並列に接続して超電導薄膜限流素子を構成することにより、高い許容電界を有する大電流容量の限流素子を実現することができる。また、コンデンサを設けたことにより、超電導薄膜がクエンチした直後の電圧上昇が急激なため、コンデンサが小容量であっても、かなり大きな電流が流れ込み、超電導薄膜の電圧上昇を抑制して、ホットスポット対策として寄与させることができる。
請求項３に記載の発明によれば、コンデンサとしてポリプロピレンコンデンサを用いたので、コンデンサを液体窒素中で全く問題なく動作させることができる。

本発明の一実施形態を図１から図３を用いて説明する。図１は、本実施形態の発明に係る超電導薄膜限流素子の構成を示す図である。
同図において、１はサファイア基板等からなる絶縁体基板、２は絶縁体基板１上に不図示のセリア等のバッフア層を介して形成された高温超電導薄膜、３は高温超電導薄膜２上に蒸着によって形成された金銀合金分流層、４は高温超電導薄膜２の両端上に蒸着された金電極、５はコンデンサ、６は無誘導巻分流抵抗、７は銅電極、８は金電極４と銅電極７間を接続する電流リードである。なお、コンデンサ５又は無誘導巻分流抵抗６は、配線のインダクタンスをできるだけ低減するために高温超電導薄膜２の近傍に設置されており、また、高温超電導薄膜２と同様に不図示の液体窒素中に配置されている。

金銀合金分流層３は、空気中で安定であり、かつ高温超電導薄膜２と反応しない金と銀からなる２元合金を用いる。金銀合金分流層３として、金に７〜８２ｗｔ％の銀を混ぜた組成を用いると、室温の抵抗率が純金と比較して２倍以上になるため、超電導薄膜限流素子の構成上好ましい。特に、金に２３ｗｔ％の銀を混ぜた組成の合金は、室温の抵抗率が純金と比較して約５倍と最大となり、最適と考えられる。なお、１００Ｋ付近では純金の抵抗率は室温の約１／３に低下するが、合金の抵抗率はほとんど低下しないため、約１５倍の違いがある。

高温超電導薄膜２に金銀合金分流層３を蒸着する方法としては、真空蒸着法、スパッタリング法等色々な方法が考えられるが、本発明ではスパッタリング法を採用した。最も一般的な真空蒸着法は、融点の異なる金属から構成される合金を希望の組成で蒸着するために、構成金属の精密な蒸着のコントロールが必要である、蒸着された金銀合金分流層３と高温超電導薄膜２との密着性が悪いため後熱処理を必要とする等の欠点がある。それに対して、スパッタリング法は、ターゲットとほぼ同一の組成の金銀合金分流層３を容易に形成することができ、後熱処理を行わなくても、高温超電導薄膜２との密着性がよいため、接触抵抗を低くすることができ、そのまま限流素子として使用することができる。

コンデンサ５は、限流後の電流値を増加させることなく、かつコンデンサ５のコスト抑制のため、無誘導巻分流抵抗６の２０倍以上のインピーダンス（商用周波数において）を有する小容量のコンデンサである。また、無誘導巻分流抵抗６は、より一層高い分担電界を達成するために、常電導転移後の高温超電導薄膜２と金銀合金分流層３との合成抵抗よりも十分小さい抵抗値を有する純金属又は合金線で作製された無誘導巻分流抵抗である。コンデンサ５と無誘導巻分流抵抗６は銅電極７を介して金電極４、４間に並列接続される。

無誘導巻分流抵抗６の役割は、常電導転移時（限流初期）の過電流の転流を金銀合金分流層３のみに負わせるのでなく、無誘導巻分流抵抗６にも転流させることにより、高温超電導薄膜２のホットスポット問題をさらに緩和させることであり、これにより、超電導薄膜限流素子の抵抗をより高くすることにある。過電流の転流を容易にするためには、外付けの無誘導巻分流抵抗６のインダクタンスを出来るだけ小さくすることが望ましいので、低コストの合金線を用いて無誘導巻とする。

また、通常、超電導薄膜限流素子の許容電界は、限流時に素子が室温程度以上にならないように決める必要があり、小さい抵抗値を有する外付けの無誘導巻分流抵抗６を設けることにより、この部分で大きな発熱が生じるが、無誘導巻分流抵抗６の熱容量を充分大きくすることにより温度上昇を抑制することが出来るため、無誘導巻分流抵抗６における発熱が超電導薄膜限流素子本体の許容電界を低下させることは無い。

以下に、本実施形態の発明に係る超電導薄膜限流素子の限流試験について図１及び図２を用いて説明する。
この限流試験に用いられた超電導薄膜限流素子は、図１に示すような回路構成を有する。より詳細には、図１に示す超電導薄膜限流素子は、図４に示した回路構成を有する超電導薄膜限流素子において、図５に示すような結果が得られている超電導薄膜限流素子と同仕様の超電導薄膜限流素子の両端にコンデンサ５が並列接続されたものである。
この超電導薄膜限流素子において高温超電導薄膜２は、２ｃｍ 幅で長さ６ｃｍ の高温超電導ＹＢＣＯ 薄膜（膜厚３００ｎｍ、臨界電流密度３．２ＭＡ／ｃｍ^２ で直流臨界電流１９２Ａ、素子定格電流１３６Ａ_ｒｍｓ）からなり、この高温超電導ＹＢＣＯ薄膜上に金に約２３ｗｔ％の銀を混ぜた組成からなる金銀合金分流層３を約６０ｎｍの膜厚でスパッタ蒸着した後、両端の５ｍｍずつに金を蒸着して金電極４、４（限流素子有効長５ｃｍで、その部分の室温抵抗は３．７Ω）とし、この金電極４、４間に、合金線の無誘導巻で作製した外付け無誘導巻分流抵抗６（０．５オーム）と、静電容量５０μＦ（５０Ｈｚにおいて６３．７Ω）のポリプロピレンコンデンサ５とを並列接続したものである。

図２は上記の超電導薄膜限流素子の限流試験の結果を示す図である。同図に示すように、高温超電導薄膜２の両端に２３０Ｖ_ｐｅａｋ の交流電圧が印加された状態で、高温超電導薄膜２が焼損することなく５サイクル（１００ｍｓｅｃ）の通電が可能であった。この結果から、本構造の超電導薄膜限流素子によれば、４５Ｖ_ｐｅａｋ ／ｃｍ 以上の高い許容電界を有する超電導薄膜限流素子を製作できることが実証された。なお、高温超電導薄膜２がクエンチした直後の薄膜両端の電圧の上昇速度は約０．８ＭＶ／ｓｅｃと非常に速いため、５０μＦと言う小さな容量にもかかわらず、コンデンサ５に、およそＩ＝Ｃ（ｄＶ／ｄｔ）＝４０Ａの電流が高温超電導薄膜２から流れ込み、電圧抑制と相まって、クエンチした部分の発熱を緩和し、ホットスポット対策として働いていることがわかる。

次に、上記の実施形態と異なる実施形態の発明に係る超電導薄膜限流素子の限流試験を図１及び図３を用いて説明する。
この限流試験に用いた超電導薄膜限流素子は、基本的には、図１に示すような回路構成を有する。より詳細には、図１に示す超電導薄膜限流素子は、図４に示した回路構成において高温超電導薄膜に２並列の高温超電導薄膜を用いた超電導薄膜限流素子において、図６に示すような結果が得られている超電導薄膜限流素子と同仕様の超電導薄膜限流素子の両端にコンデンサ５が並列接続されたものである。
この超電導薄膜限流素子において高温超電導薄膜２は、１ｃｍ幅で長さ６ｃｍの２枚の高温超電導ＹＢＣＯ薄膜（各々、膜厚３００ｎｍ、臨界電流密度３．２ＭＡ／ｃｍ^２ で直流臨界電流９６Ａ、素子定格電流６８Ａ_ｒｍｓ）からなり、この高温超電導ＹＢＣＯ薄膜上に金に約２３ｗｔ％の銀を混ぜた組成からなる金銀合金分流層３を約６０ｎｍの膜厚でスパッタ蒸着した後、両端の５ｍｍずつに金を蒸着して金電極４、４（限流素子有効長 ５ｃｍ）とし、この金電極４、４間に、合金線の無誘導巻で作製した外付け無誘導巻分流抵抗６（０．５オーム）と、静電容量５０ μＦ（５０Ｈｚにおいて６３．７Ω）のポリプロピレンコンデンサ５とを並列接続した。

図３は上記の超電導薄膜限流素子の限流試験の結果を示す図である。同図に示すように、高温超電導薄膜２の両端に１５０Ｖ_ｐｅａｋ の交流電圧が印加された状態で、高温超電導薄膜２が焼損することなく５サイクル（１００ｍｓｅｃ）の通電が可能であった。この結果から、本構造の超電導薄膜限流素子によれば、３０Ｖ_ｐｅａｋ ／ｃｍ 以上の高い許容電界を有する超電導薄膜限流素子を製作できることが実証された。

本発明に係る超電導薄膜限流素子の構成を示す図である。 ２ｃｍ幅の超電導薄膜１枚を用いた場合の、図１に示す超電導薄膜限流素子の限流試験結果を示す図である。 １ｃｍ幅の超電導薄膜２枚を用いた場合の、図１に示す超電導薄膜限流素子の限流試験結果を示す図である。 先行技術に係る超電導薄膜限流素子の構成を示す図である。 ２ｃｍ幅の超電導薄膜１枚を用いた場合の、図４に示す超電導薄膜限流素子の限流試験結果を示す図である。 １ｃｍ幅の超電導薄膜２枚を用いた場合の、図４に示す超電導薄膜限流素子の限流試験結果を示す図である。

符号の説明

１ サファイア基板
２ 高温超電導薄膜
３ 金銀合金分流層
４ 金電極
５ コンデンサ
６ 無誘導巻分流抵抗
７ 銅電極
８ 電流リード

Claims (3)

1. 絶縁体基板上に形成された超電導薄膜上に純金属の室温抵抗率より２倍以上高い室温抵抗率を有する合金層が形成された分流保護層付超電導薄膜と、該分流保護層付超電導薄膜と並列に接続された純金属又は合金からなる線材で作製された分流抵抗と、前記分流保護層付超電導薄膜と並列に接続され、商用周波数において前記分流抵抗の２０倍以上のインピーダンスを有するコンデンサとからなり、前記分流保護層付超電導薄膜、前記分流抵抗、及び前記コンデンサを液体窒素中に配置したことを特徴とする超電導限流素子。
2. 絶縁体基板上に形成された超電導薄膜上に純金属の室温抵抗率より２倍以上高い室温抵抗率を有する合金層が形成された分流保護層付超電導薄膜を２以上並列接続した分流保護層付超電導薄膜並列接続体と、該分流保護層付超電導薄膜並列接続体と並列に接続された純金属又は合金からなる線材で作製された分流抵抗と、前記分流保護層付超電導薄膜並列接続体と並列に接続され、商用周波数において前記分流抵抗の２０倍以上のインピーダンスを有するコンデンサとからなり、前記分流保護層付超電導薄膜並列接続体、前記分流抵抗、及び前記コンデンサを液体窒素中に配置したことを特徴とする超電導限流素子。
3. 前記コンデンサが、液体窒素中で動作可能なポリプロピレンコンデンサであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の超電導限流素子。

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