JP2011501416A - 超伝導スイッチの作動方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】磁石回路40と、メイン超伝導スイッチ1と、低い抵抗の接続部によりこれに並列に接続された補助超伝導スイッチ2とを備えている。最初の磁石通電手続きでは、回路内に超伝導流れを確立したのちにメインおよび補助スイッチ1、2が閉じられて、さらなる電力入力なしに、回路内で電流が持続するようにされる。メインスイッチ1がクエンチすると、電流は、抵抗性の接続部を通って補助スイッチ2に移動することになる。メインスイッチ1が超伝導状態に回復されると、抵抗性の接続部を介した電圧低下により、電流がメインスイッチ1に戻されることになる。補助スイッチ2を通る超伝導電流が確立されることを確認するためメインスイッチ1を開く事前調節手続きが、磁石通電手続きの一部として実施される。
【選択図】図1
Description
複数の超伝導スイッチを並列に接続すれば、スイッチのうちの1つが持続電流を常に伝導することができるため、この問題が克服されると考えるかもしれない。しかし、再循環電流が超伝導スイッチ内に発生するため、かつ、2つの超伝導スイッチの間で電流を等しく共有することが不可能となるため、このような構成は効果的に機能しないことが分かっている。
本発明の目的は、この問題を実質的に防止するために、持続モード超伝導磁石システム用の超伝導スイッチを作動させる方法を提供することである。
以下に説明する超伝導スイッチシステムのそれぞれは、超伝導温度に維持された容器中に、第1の抵抗値である非常に低い抵抗を有するメイン超伝導スイッチと、第2の抵抗値である低い抵抗(この抵抗は、以下に説明する抵抗性のはんだ接合の抵抗を含んでいる)を有する補助超伝導スイッチとを組み込んでいる。メイン超伝導スイッチが閉じた状態に戻ったときに超伝導電流がメイン超伝導スイッチを通って流れる状態に復帰するように、第2の抵抗値は第1の抵抗値よりも大きくされている。通常、第2の抵抗値は10-8Ωのオーダーで、約10-9〜10-7Ωであり、第1の抵抗値は10-12Ωのオーダーである。
メイン超伝導スイッチ1は、超伝導継ぎ手により回路40に接続されており、補助超伝導スイッチ2は、抵抗性のはんだ継ぎ手45により、メイン超伝導スイッチ1に並列して、回路40に接続されている。
通常の作動では、メイン超伝導スイッチ1および補助スイッチ2が開いた位置にある状態で適切な電流が電源により回路40へと供給されていれば、さらなる電力入力なしに電流が回路40内で持続するようにするために、メイン超伝導スイッチ1および補助スイッチ2は閉じられる。
図2は、図1を参照してすでに説明したように、回路の通常作動中に磁石作動電流を流すメイン超伝導スイッチ1と、メイン超伝導スイッチ1に並列に接続された補助超伝導スイッチ2とを備える超伝導スイッチシステムを示している。補助超伝導スイッチ2は、好ましくは上述したはんだ接合により構成された接続部3および4を介して、回路に抵抗接続されている。このようなスイッチシステムの目的は、メイン超伝導スイッチ1が外的または内的な妨害のためにクエンチした場合に、電流が接続部3および4を介して補助超伝導スイッチ2へと非常に速やかに移動することを保証することである。次いで、メイン超伝導スイッチ1が再冷却されて超伝導状態を回復したのち、抵抗性の接続部3および4を介した電圧低下により、電流がメイン超伝導スイッチ1に戻されることになる。
上記説明から分かるように、電流が補助超伝導スイッチ2へと移動せずスイッチがクエンチする場合、超伝導スイッチシステムが十分に調整されるまで、事前調節手続きを繰り返す必要がしばしばある。超伝導スイッチシステムが作動条件にあること保証するために十分に繰り返されて、このような予備調整が完了したのちにのみ、磁石は恒久作動に供される。メイン超伝導スイッチ1が意図せずに開いた場合に超伝導電流をすぐに捕捉する作動条件に超伝導スイッチシステムがあることを保証するために、この事前調節手続きは不可欠である。このような事前調節手続きがないと、超伝導スイッチシステムが、まさに必要とされているときに実際に作動せず磁石がクエンチすることが大いに起こり得る。
本特許出願は、2007年10月11日に英国特許庁に出願された英国特許出願第0719843.5号の優先権を主張する。
Claims (13)
- 持続モード超伝導磁石システムの超伝導磁石回路のクエンチに対して前記システムを調節するための、前記システム用の超伝導スイッチを作動する方法であって、
2つの接続部によりメイン超伝導スイッチを前記磁石回路に接続し、前記メイン超伝導スイッチは前記接続部の間に第1の抵抗値の抵抗を設けるステップと、
前記接続部により補助超伝導スイッチを前記磁石回路に接続し、前記補助超伝導スイッチは前記接続部の間に前記第1の抵抗値よりも大きい第2の抵抗値の抵抗を設けるステップと、
前記接続部に接続された電源により前記磁石回路に通電するステップと、
超伝導電流が前記磁石回路内で前記メイン超伝導スイッチを通って流れるようにするため、かつ、前記電源が接続解除されたときに、前記超伝導電流が前記磁石回路内で持続するようにするために、前記メイン超伝導スイッチおよび前記補助超伝導スイッチを閉じるステップと、
前記メイン超伝導スイッチを開き、前記補助超伝導スイッチを通って流れることにより前記超伝導電流が前記磁石回路内で持続しているかどうかを判断することによって、事前調整ステップを実施するステップと、
前記第2の抵抗値が前記第1の抵抗値よりも大きくされている結果として、前記超伝導電流流れが前記メイン超伝導スイッチを通って流れる状態に復帰されるように、前記メイン超伝導スイッチを閉じるステップと、
前記事前調整ステップにおける前記判断により、前記超伝導電流が前記メイン超伝導スイッチから前記補助超伝導スイッチへ移動していないことが示された場合に、前記システムをクエンチに対して調節するのに必要なだけ、前記事前調整ステップを繰り返すステップとを含む、方法。 - 複数の補助超伝導スイッチが、前記接続部の間で、前記磁石回路に並列に接続されており、大電流作動の場合に前記磁石が停止する危険を低減するため、前記メイン超伝導スイッチが開いた状態のときに前記超伝導電流が前記補助超伝導スイッチを通って並列に流れるよう、超伝導モード時に、前記補助超伝導スイッチのそれぞれが、前記接続部の間で、前記第2の抵抗値の抵抗を提供する、請求項1に記載の方法。
- 複数のメイン超伝導スイッチが、前記接続部の間で、前記磁石回路に並列に接続されており、閉じた状態のときに前記超伝導電流が前記メイン超伝導スイッチを通って並列に流れるよう、超伝導モード時に、前記メイン超伝導スイッチのそれぞれが、前記接続部の間で、前記第1の抵抗値の抵抗を提供する、請求項1または2に記載の方法。
- 前記超伝導電流が前記補助超伝導スイッチへと変化したときの電流変化率を緩やかにするために、インダクタが、前記接続部の間で、前記メイン超伝導スイッチに直列に接続されている、請求項1〜3のいずれか1項に記載の方法。
- 前記メイン超伝導スイッチが、誘導式に巻かれた超伝導スイッチとされている、請求項1〜3のいずれか1項に記載の方法。
- 前記超伝導電流が前記補助超伝導スイッチへと変化し、前記補助超伝導スイッチが開くのを防止したときの電流変化率を緩やかにするために、インダクタが、前記接続部の間で、前記補助超伝導スイッチに直列に接続されている、請求項1〜5のいずれか1項に記載の方法。
- 前記補助超伝導スイッチが、誘導式に巻かれた超伝導スイッチとされている、請求項1〜5のいずれか1項に記載の方法。
- 前記メイン超伝導スイッチが、単一または複数のストランドで巻かれている、請求項1〜7のいずれか1項に記載の方法。
- 前記補助超伝導スイッチが、単一ストランドまたは複数ストランドで巻かれている、請求項1〜8のいずれか1項に記載の方法。
- 前記メイン超伝導スイッチとして機能する一方のストランド部と、前記補助超伝導スイッチとして機能する別のストランド部とを有する単一の複数ストランド巻きスイッチ部品において、前記メイン超伝導スイッチが、関連する補助超伝導スイッチと組み合わされている、請求項1〜9のいずれか1項に記載の方法。
- 前記補助超伝導スイッチが、前記第2の抵抗値の前記抵抗を提供する接続手段により、前記接続部の間に接続されている、請求項1〜10のいずれか1項に記載の方法。
- 前記接続手段がはんだ接続を備える、請求項11に記載の方法。
- 1つ以上のメイン超伝導スイッチが前記接続部の間に直列に接続され、複数の補助超伝導スイッチが前記接続部の間に直列に接続されている、請求項1〜12のいずれか1項に記載の方法。
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