JP2500364B2 - Quench detector for superconducting coil - Google Patents
Quench detector for superconducting coilInfo
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、超電導コイルのクエン
チ検出装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a quench detecting device for a superconducting coil.
【０００２】[0002]
【従来の技術】超電導体は、極低温に冷却されたときに
常電導状態から超電導状態に転移して抵抗が零となる。
このような超電導体では、印加される磁界や電界、また
は環境温度の変化により、部分的に超電導状態が破れて
常電導状態となる、すなわちクエンチが起こることがあ
る。超電導体は、常電導状態では抵抗の高い物質である
ので、クエンチが起こると部分的に抵抗が上る。例え
ば、超電導体を使用した超電導コイルでは、通電中にク
エンチが起こるとコイルを構成する超電導線が発熱し、
最悪の場合には超電導線が焼損してしまうことがある。
したがって、このような結果を招く前に事前にクエンチ
を検出し、適切な対応により超電導コイルを保護するこ
とが重要である。2. Description of the Related Art When a superconductor is cooled to an extremely low temperature, it changes from a normal conducting state to a superconducting state and its resistance becomes zero.
In such a superconductor, the superconducting state may be partially broken to the normal conducting state, that is, quenching may occur due to changes in the applied magnetic field, electric field, or environmental temperature. Since the superconductor is a substance having high resistance in the normal conducting state, the resistance partially rises when quenching occurs. For example, in a superconducting coil using a superconductor, when quenching occurs during energization, the superconducting wire that constitutes the coil generates heat,
In the worst case, the superconducting wire may burn out.
Therefore, it is important to detect the quench in advance and protect the superconducting coil by appropriate measures before such a result is brought about.
【０００３】従来、超電導コイルのクエンチを検出する
方法として、主にブリッジ法と端子電圧法が採用されて
いる。ブリッジ法は、図４に示すように、超電導コイル
３０に電圧タップ３１ａ〜３１ｃを設けて計測線を取り
出し、抵抗器３２および可変抵抗器３３によりブリッジ
を構成し、クエンチ時のブリッジのアンバランスを検流
計３４で検知することによりクエンチを検出するもので
ある。一方、端子電圧法は、図５に示すように、超電導
コイル３０に電圧タップ３１ａ，３１ｂを設けて計測線
を取り出し、これから求められる端子電圧をリファレン
ス３５における基準値と比較してクエンチを検出するも
のである。Conventionally, the bridge method and the terminal voltage method have been mainly adopted as a method for detecting the quench of the superconducting coil. In the bridge method, as shown in FIG. 4, the superconducting coil 30 is provided with voltage taps 31a to 31c to take out a measurement line, and a resistor 32 and a variable resistor 33 form a bridge to eliminate imbalance of the bridge at the time of quenching. The quench is detected by the galvanometer 34. On the other hand, in the terminal voltage method, as shown in FIG. 5, the superconducting coil 30 is provided with voltage taps 31a and 31b to take out a measurement line, and the terminal voltage obtained from this is compared with a reference value in a reference 35 to detect a quench. It is a thing.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ブリッ
ジ法では、常電導部分がタップ位置に関して対称に分布
する場合、すなわち常電導部分の電圧が電圧タップ３１
ａ−３１ｂ間と電圧タップ３１ｂ−３１ｃ間で等しい場
合は原理的にクエンチを検出することができない。However, in the bridge method, when the normal conducting portion is distributed symmetrically with respect to the tap position, that is, the voltage of the normal conducting portion is the voltage tap 31.
In the case where a-31b and voltage taps 31b-31c are equal, quench cannot be detected in principle.
【０００５】端子電圧法では、リファレンス３５として
常電導物質からなるコイルを組み込んだ回路を使用し、
このコイルの両端部の間の誘起電圧Ｌ（di／dt）をリフ
ァレンス電圧としている。この場合、リファレンス３５
内を通電する電流は、常電導物質からなるコイルを通る
際にジュール熱となり、損失が生じる。また、常電導物
質からなるコイルの抵抗値は温度により変化するので、
装置を動作させる環境温度によりクエンチ検出レベルが
異なる。したがって、できるだけ早くクエンチを検出
し、適切な対応により超電導コイルを保護することが必
要である。In the terminal voltage method, a circuit incorporating a coil made of a normal conductive material is used as the reference 35,
The induced voltage L (di / dt) between both ends of this coil is used as a reference voltage. In this case, reference 35
The electric current passing through the inside becomes Joule heat when passing through the coil made of the normal conductive material, resulting in loss. Also, since the resistance value of the coil made of a normal conducting material changes with temperature,
The quench detection level varies depending on the ambient temperature at which the device is operated. Therefore, it is necessary to detect the quench as soon as possible and protect the superconducting coil by taking appropriate measures.
【０００６】本発明はかかる点に鑑みてなされたもので
あり、安定して正確にしかも簡易に超電導コイルのクエ
ンチを検出できるクエンチ検出装置を提供することを目
的とする。The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a quench detection device capable of detecting the quench of the superconducting coil stably, accurately and easily.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明は、超電導コイル
と、前記超電導コイルを励磁するための電源と、前記超
電導コイルの両端部との間で第１の発生電圧を検出する
と共に前記超電導コイルの任意の２点との間で第２の発
生電圧を検出するように接続されたクエンチ検出器とを
具備し、第１および第２の発生電圧との差が所定量とな
ったときにクエンチを検出することを特徴とする超電導
コイルのクエンチ検出装置を提供する。本発明におい
て、第２の発生電圧が前記超電導コイルの少なくとも２
か所で検出されるように、前記超電導コイルと前記クエ
ンチ検出器とが接続されていることが好ましい。The present invention detects a first generated voltage between a superconducting coil, a power supply for exciting the superconducting coil, and both ends of the superconducting coil, and at the same time, the superconducting coil. And a quench detector connected so as to detect a second generated voltage between any two points of the first and second generated voltages, and the quench is detected when the difference between the first and second generated voltages reaches a predetermined amount. A quench detection device for a superconducting coil is provided. In the present invention, the second generated voltage is at least 2 of the superconducting coil.
It is preferable that the superconducting coil and the quench detector are connected so as to be detected at a location.
【０００８】ここで、超電導コイルに使用される超電導
体としては、ＮｂＴｉ等を挙げることができる。また、
超電導コイルとして、複数の要素コイルを積層したもの
を用いることができる。Here, examples of the superconductor used for the superconducting coil include NbTi and the like. Also,
As the superconducting coil, a laminate of a plurality of element coils can be used.
【０００９】第２の発生電圧を検出するためにクエンチ
検出器に接続する超電導コイルの部分は、超電導コイル
の外側であることが好ましい。これは、超電導コイルの
内側や中央部は磁場が強く、クエンチし易いからであ
る。The portion of the superconducting coil that is connected to the quench detector to detect the second generated voltage is preferably outside the superconducting coil. This is because the magnetic field is strong inside the superconducting coil and in the central part of the superconducting coil, and it is easy to quench.
【００１０】[0010]
【作用】本発明にかかる超電導コイルのクエンチ検出装
置は、超電導コイルの両端部との間で第１の発生電圧を
検出すると共に同じ超電導コイルの任意の２点との間で
第２の発生電圧を検出するように接続されたクエンチ検
出器とを具備し、第１および第２の発生電圧との差が所
定量となったときにクエンチを検出することを特徴とし
ている。The quench detecting device for the superconducting coil according to the present invention detects the first generated voltage between the both ends of the superconducting coil and the second generated voltage between any two points of the same superconducting coil. And a quench detector connected so as to detect the quench, and the quench is detected when the difference between the first and second generated voltages reaches a predetermined amount.
【００１１】超電導コイルから第２の発生電圧をリファ
レンス電圧として検出するので、通電電流のジュール熱
による損失がなく、安定してクエンチを検出することが
できる。また、第２の発生電圧は、超電導コイルから検
出されるため、環境温度による抵抗変化がないので変動
せず、装置を動作させる環境温度にかかわらず一定の精
度でクエンチ検出を行うことができる。Since the second generated voltage is detected as a reference voltage from the superconducting coil, quenching can be stably detected without loss due to Joule heat of the energized current. Further, since the second generated voltage is detected from the superconducting coil, there is no resistance change due to the environmental temperature, and therefore the second generated voltage does not fluctuate, and the quench detection can be performed with a constant accuracy regardless of the environmental temperature in which the device is operated.
【００１２】本発明において、第２の発生電圧が超電導
コイルの少なくとも２か所で検出されるように、超電導
コイルとクエンチ検出器とが接続されていることによ
り、第２の発生電圧を検出する領域でクエンチが発生し
た場合であっても、第２の発生電圧を検出することがで
き、クエンチを確実に検出することができる。In the present invention, the second generated voltage is detected by connecting the superconducting coil and the quench detector so that the second generated voltage is detected at at least two places of the superconducting coil. Even when the quench occurs in the region, the second generated voltage can be detected, and the quench can be surely detected.
【００１３】[0013]
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して具体
的に説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be specifically described below with reference to the drawings.
【００１４】図１は本発明にかかる超電導コイルのクエ
ンチ検出装置に使用する超電導コイルを示す正面図であ
る。また、図２は本発明にかかる超電導コイルのクエン
チ検出装置の回路図である。図中１０はＮｂＴｉからな
る超電導線を巻回してなる超電導コイルを示す。この超
電導コイル１０は、要素コイル１０ａを１２個積層して
なるものである。この超電導コイル１０には、第１の発
生電圧、すなわち超電導コイル全体の発生電圧を検出す
るための一対の電圧タップ１１ａと、第２の発生電圧、
すなわちリファレンス電圧を検出するための一対の電圧
タップ１１ｂが設けられている。具体的には、一対の電
圧タップ１１ａは、超電導コイル１０の外側の上下端に
設けられており、一対の電圧タップ１１ｂは、上から２
番目の要素コイル１０ａの外側の任意の部分に設けられ
ている。それぞれの電圧タップ１１ａ，１１ｂはクエン
チ検出器１２に接続されている。一方、超電導コイル１
０は、電源１３に接続されており、電源１３により励磁
されるようになっている。このようにして本発明にかか
るクエンチ検出装置は構成されている。FIG. 1 is a front view showing a superconducting coil used in a quench detecting device for a superconducting coil according to the present invention. FIG. 2 is a circuit diagram of a quench detecting device for a superconducting coil according to the present invention. Reference numeral 10 in the figure denotes a superconducting coil formed by winding a superconducting wire made of NbTi. This superconducting coil 10 is formed by stacking 12 element coils 10a. The superconducting coil 10 includes a pair of voltage taps 11a for detecting a first generated voltage, that is, a generated voltage of the entire superconducting coil, and a second generated voltage.
That is, a pair of voltage taps 11b for detecting the reference voltage is provided. Specifically, the pair of voltage taps 11a are provided on the upper and lower ends of the outside of the superconducting coil 10, and the pair of voltage taps 11b are 2 from the top.
It is provided at an arbitrary portion outside the second element coil 10a. Each of the voltage taps 11 a and 11 b is connected to the quench detector 12. On the other hand, superconducting coil 1
0 is connected to the power source 13 and is excited by the power source 13. Thus, the quench detection device according to the present invention is configured.
【００１５】このクエンチ検出装置において、電源１３
により超電導コイル１０が励磁されると、超電導コイル
１０の電圧タップ１１ａ間で第１の発生電圧Ｅ1 が生
じ、電圧タップ１１ｂ間でリファレンス電圧である第２
の発生電圧Ｅ2 が生じる。この第１および第２の発生電
圧Ｅ1 ，Ｅ2 は、クエンチ検出器１２において検出され
る。検出された第１および第２の発生電圧Ｅ1 ，Ｅ
2 は、クエンチ検出のために比較される。この場合、電
圧タップ１１ａ間と電圧タップ１１ｂ間のインダクタン
スはそれぞれ異なるために、第１および第２の発生電圧
Ｅ1 ，Ｅ2 の比較の際に補正が必要となる。クエンチ検
出器１２では、第１の発生電圧Ｅ1 と、第１の発生電圧
Ｅ1 と大きさが等しくなるように増幅され補正された第
２の発生電圧αＥ2 （α：比例定数）と、の差を算出す
る。この差Ｅ1 −αＥ2 がクエンチ発生と判断される臨
界値Ｅｑを超えたときに、クエンチが発生したと判断す
る。In this quench detection device, the power source 13
When the superconducting coil 10 is excited by, the first generated voltage E 1 is generated between the voltage taps 11a of the superconducting coil 10, and the second generated voltage E 1 is generated between the voltage taps 11b.
Generated voltage E 2 is generated. The first and second generated voltages E 1 and E 2 are detected by the quench detector 12. The detected first and second generated voltages E 1 , E
Two are compared for quench detection. In this case, since the inductances between the voltage taps 11a and between the voltage taps 11b are different from each other, it is necessary to make a correction when comparing the first and second generated voltages E 1 and E 2 . In the quench detector 12, the first generated voltage E 1 and the second generated voltage αE 2 (α: proportional constant) which is amplified and corrected so that the magnitude thereof is equal to the first generated voltage E 1 , Calculate the difference between. When this difference E 1 −αE 2 exceeds a critical value Eq at which it is determined that quenching occurs, it is determined that quenching has occurred.
【００１６】第２の発生電圧Ｅ2 としては、超電導コイ
ル１０の電圧タップ１１ｂ間で生じたものを検出してい
るので、通電電流がジュール熱による損失を伴わず、常
電導物質からなるコイルを使用したときに得られる発生
電圧より正確である。また、電圧タップ１１ｂ間におい
ては、抵抗を考慮する必要がないため、温度変化による
抵抗の変化に起因する第２の発生電圧検出の不安定性が
なくなり、安定してクエンチを検出できる。As the second generated voltage E 2 , the one generated between the voltage taps 11b of the superconducting coil 10 is detected, so that the energization current is not accompanied by the loss due to Joule heat and the coil made of the normal conducting material is used. It is more accurate than the generated voltage obtained when used. In addition, since it is not necessary to consider the resistance between the voltage taps 11b, the instability of the second generated voltage detection due to the change in the resistance due to the temperature change is eliminated, and the quench can be detected stably.
【００１７】さらに、超電導コイルの他にリファレンス
として常電導物質からなるコイルを用いる必要がないの
で、装置の小型化を図ることができる。Furthermore, since it is not necessary to use a coil made of a normal conductive material as a reference in addition to the superconducting coil, the device can be downsized.
【００１８】本実施例では、第２の発生電圧Ｅ2 を１か
所で検出した場合について説明したが、図３に示すよう
に、電圧タップ２０ａおよび２０ｂを設け、電圧タップ
１１ａと電圧タップ２０ａとの間、並びに電圧タップ２
０ａと電圧タップ２０ｂとの間で２つの第２の発生電圧
を検出するようにしてもよい。これにより、電圧タップ
１１ａと電圧タップ２０ａとの間、または電圧タップ２
０ａと電圧タップ２０ｂとの間の一方の領域でクエンチ
が発生しても、他方の領域で検出される第２の発生電圧
を用いることによりクエンチを検出することができる。In this embodiment, the case where the second generated voltage E 2 is detected at one place has been described. However, as shown in FIG. 3, voltage taps 20a and 20b are provided, and the voltage tap 11a and the voltage tap 20a are provided. Between, and the voltage tap 2
Two second generated voltages may be detected between 0a and the voltage tap 20b. Thereby, between the voltage tap 11a and the voltage tap 20a, or the voltage tap 2
Even if the quench occurs in one region between 0a and the voltage tap 20b, the quench can be detected by using the second generated voltage detected in the other region.
【００１９】[0019]
【発明の効果】以上説明した如く本発明の超電導コイル
のクエンチ検出装置は、超電導コイルの両端部との間で
第１の発生電圧を検出すると共に同じ超電導コイルの任
意の２点との間で第２の発生電圧を検出するように接続
されたクエンチ検出器とを具備し、第１および第２の発
生電圧との差が所定量となったときにクエンチを検出す
るので、安定して正確にしかも簡易に超電導コイルのク
エンチを検出できるものである。また、本発明の超電導
コイルのクエンチ検出装置は、第２の発生電圧をリファ
レンス電圧とするので、別にリファレンスを設置する必
要がなく、小型化が可能である。As described above, the quench detecting device for a superconducting coil according to the present invention detects the first generated voltage between the both ends of the superconducting coil and at any two points of the same superconducting coil. A quench detector connected so as to detect the second generated voltage is provided, and the quench is detected when the difference between the first and second generated voltages reaches a predetermined amount, so that it is stable and accurate. Moreover, the quench of the superconducting coil can be easily detected. Further, in the quench detecting device for a superconducting coil of the present invention, the second generated voltage is used as the reference voltage, so that it is not necessary to install a reference separately and the size can be reduced.
【図１】本発明にかかる超電導コイルのクエンチ検出装
置に使用する超電導コイルを示す正面図。FIG. 1 is a front view showing a superconducting coil used in a quench detecting device for a superconducting coil according to the present invention.
【図２】本発明にかかる超電導コイルのクエンチ検出装
置の一実施例の回路図。FIG. 2 is a circuit diagram of an embodiment of a quench detecting device for a superconducting coil according to the present invention.
【図３】本発明にかかる超電導コイルのクエンチ検出装
置の他の実施例の回路図。FIG. 3 is a circuit diagram of another embodiment of the quench detecting device for a superconducting coil according to the present invention.
【図４】ブリッジ法によるクエンチ検出を説明するため
の回路図。FIG. 4 is a circuit diagram for explaining quench detection by a bridge method.
【図５】端子電圧法によるクエンチ検出を説明するため
の回路図。FIG. 5 is a circuit diagram for explaining quench detection by a terminal voltage method.
１０…超電導コイル、１０ａ…要素コイル、１１ａ，１
１ｂ，２０ａ，２０ｂ…電圧タップ、１２…クエンチ検
出器、１３…電源。10 ... Superconducting coil, 10a ... Element coil, 11a, 1
1b, 20a, 20b ... voltage tap, 12 ... quench detector, 13 ... power supply.
Claims (2)
磁するための電源と、前記超電導コイルの両端部との間
で第１の発生電圧を検出すると共に前記超電導コイルの
任意の２点との間で第２の発生電圧を検出するように接
続されたクエンチ検出器とを具備し、第１および第２の
発生電圧との差が所定量となったときにクエンチを検出
することを特徴とする超電導コイルのクエンチ検出装
置。1. A superconducting coil, a power supply for exciting the superconducting coil, and a first generated voltage between both ends of the superconducting coil, and between any two points of the superconducting coil. And a quench detector connected so as to detect the second generated voltage, and detects the quench when the difference between the first and second generated voltages reaches a predetermined amount. Quench detector for superconducting coils.
の少なくとも２か所で検出されるように、前記超電導コ
イルと前記クエンチ検出器とが接続されている請求項１
記載の超電導コイルのクエンチ検出装置。2. The superconducting coil and the quench detector are connected so that the second generated voltage is detected at at least two positions of the superconducting coil.
A quench detection device for the superconducting coil described.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21358293A JP2500364B2 (en) | 1993-08-06 | 1993-08-06 | Quench detector for superconducting coil |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21358293A JP2500364B2 (en) | 1993-08-06 | 1993-08-06 | Quench detector for superconducting coil |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0750208A JPH0750208A (en) | 1995-02-21 |
| JP2500364B2 true JP2500364B2 (en) | 1996-05-29 |
Family
ID=16641592
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21358293A Expired - Lifetime JP2500364B2 (en) | 1993-08-06 | 1993-08-06 | Quench detector for superconducting coil |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2500364B2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101535831A (en) | 2006-11-10 | 2009-09-16 | 皇家飞利浦电子股份有限公司 | Detecting quench in a magnetic resonance examination system |
-
1993
- 1993-08-06 JP JP21358293A patent/JP2500364B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0750208A (en) | 1995-02-21 |
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| EXPY | Cancellation because of completion of term |