JP3001805B2 - Superconducting current limiting element - Google Patents

Superconducting current limiting element

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JP3001805B2 JP8056574A JP5657496A JP3001805B2 JP 3001805 B2 JP3001805 B2 JP 3001805B2 JP 8056574 A JP8056574 A JP 8056574A JP 5657496 A JP5657496 A JP 5657496A JP 3001805 B2 JP3001805 B2 JP 3001805B2
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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、電源系統の事故電
流等を抑制するために用いられる超電導限流素子に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a superconducting current limiting element used for suppressing a fault current or the like in a power supply system.

【0002】[0002]

【従来の技術】電源系統において短絡や地絡といった事
故が発生すると、非常に大きな電流が突然に流れること
になる。このような事故がおきた場合、事故電流をすば
やく抑制しなければ系統や機器に大きな損傷を与えてし
まうことになる。限流素子は、このような事故電流を抑
制し、電気機器や配線等を損傷から保護するものであ
る。なかでも、超電導体の超電導−常伝導転移を応用し
たものは、その動作原理が簡単で、また通常の通電時の
電力ロスも少ないために研究が進められている。
2. Description of the Related Art When an accident such as a short circuit or a ground fault occurs in a power supply system, a very large current suddenly flows. If such an accident occurs, the system and the equipment will be seriously damaged unless the accident current is quickly suppressed. The current limiting element suppresses such a fault current and protects electric devices, wiring, and the like from damage. Among them, those applying superconducting-normal conduction transition of superconductors have been studied because the operating principle is simple and power loss during normal energization is small.

【0003】さらに、超電導体として酸化物超電導体を
用いた超電導限流素子は、従来の金属系超電導体を用い
た限流素子に比べて、取扱いが簡便な液体窒素で冷却が
行えることに加えて、常伝導状態における抵抗率が高
く、さらに例えば薄膜化により106 A/cm2 というような
高い臨界電流密度(Jc )を持つ酸化物超電導体を作製
できるようになったことから、超電導限流素子を小型化
することができるというような利点を有している。この
ようなことから、酸化物超電導体を利用した超電導限流
素子が注目を集めている。
Further, a superconducting current-limiting element using an oxide superconductor as a superconductor can be cooled with liquid nitrogen, which is easier to handle, than a conventional current-limiting element using a metallic superconductor. Therefore, the oxide superconductor having a high resistivity in the normal conduction state and having a high critical current density (J c ) of, for example, 10 6 A / cm 2 by thinning can be manufactured. This has the advantage that the current limiting element can be reduced in size. For these reasons, a superconducting current limiting element using an oxide superconductor has attracted attention.

【0004】ところで、超電導限流素子における限流方
法としては、限流開始電流値を超電導体自身の臨界電流
値で設定し、電源系統に流れる電流値が超電導体の臨界
電流値を超えた際に超電導体を常伝導状態に転移させ、
この常伝導状態への転移によって生じる抵抗により限流
を行う方法が主として検討されてきた。しかし、このよ
うな限流方法では、超電導体を広い領域で同時に常伝導
転移させることが難しく、局所的に過大な温度上昇等を
引き起こすことから、限流用超電導体自体が焼損してし
まうおそれがある。
In the current limiting method of the superconducting current limiting element, the current limiting start current value is set by the critical current value of the superconductor itself, and when the current value flowing through the power supply system exceeds the critical current value of the superconductor. The superconductor is transferred to the normal state
A method of performing current limiting by resistance generated by the transition to the normal state has been mainly studied. However, in such a current limiting method, it is difficult to cause the superconductor to undergo normal conduction transition in a wide area at the same time, causing an excessive temperature rise locally, and thus the current limiting superconductor itself may be burned out. is there.

【0005】そこで、例えば図10に示すように、限流
を行う電源系統1に直列に接続された限流用(過電流抑
制用)の超電導体2に対して、絶縁層3を介して加熱用
導電性材料4、4…を近接配置すると共に、電源系統1
に過電流が流れたことを検出した際に加熱用導電性材料
4、4…に電流を供給する別系統の電源5を設け、電源
系統1に過電流が流れた場合には、別系統の電源5から
加熱用導電性材料4、4…に電流を供給して発熱させ、
この熱によって限流用超電導体2を広い領域で同時に常
伝導状態に転移させる限流方式が検討されている。
[0005] Therefore, as shown in FIG. 10, for a current-limiting (overcurrent suppressing) superconductor 2 connected in series to a current-limiting power supply system 1, a heating current is applied via an insulating layer 3. The conductive materials 4, 4,...
Are provided with a separate power supply 5 for supplying a current to the conductive materials for heating 4, 4... When an overcurrent flows in the power supply system 1. An electric current is supplied from the power source 5 to the heating conductive materials 4, 4,.
A current-limiting method for simultaneously transitioning the current-limiting superconductor 2 to a normal conduction state in a wide area by this heat is being studied.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような加熱用導電性材料を利用した超電導限流素子に
おいては、加熱用導電性材料と限流用超電導体との間の
絶縁破壊が問題となる。すなわち、限流素子に求められ
ているミリ秒以下での応答時間で事故電流を抑制するた
めには、加熱用導電性材料と限流用超電導体との間の距
離を小さくする必要があり、例えばこれらの間に介在さ
せる絶縁層の厚さは10μm 以下とすることが望ましい。
しかし、このような薄い絶縁層を介して加熱用導電性材
料と限流用超電導体とを近接配置すると、平時の通電時
には超電導体は抵抗を生じないために電圧降下はなく、
等電位となっているために限流用超電導体と加熱用導電
性材料との間に絶縁破壊は起こらないが、過電流抑制時
(限流時)には限流用超電導体は例えば数kV以上の電圧
を発生し、これにより限流用超電導体と加熱用導電性材
料との間に過大な電位差が生じることから、絶縁破壊が
起こる危険性が極めて高い。
However, in the superconducting current limiting element using the above-mentioned conductive material for heating, the dielectric breakdown between the conductive material for heating and the superconductor for current limiting becomes a problem. . That is, in order to suppress the fault current with a response time of less than millisecond required for the current limiting element, it is necessary to reduce the distance between the conductive material for heating and the superconductor for current limiting, for example, It is desirable that the thickness of the insulating layer interposed between them is 10 μm or less.
However, if the heating conductive material and the current-limiting superconductor are arranged close to each other via such a thin insulating layer, there is no voltage drop because the superconductor does not generate resistance during normal conduction.
Since the electric potential is equal, the dielectric breakdown does not occur between the current-limiting superconductor and the heating conductive material. However, when the overcurrent is suppressed (current-limiting), the current-limiting superconductor has, for example, several kV or more. Since a voltage is generated, which causes an excessive potential difference between the current-limiting superconductor and the heating conductive material, there is an extremely high risk of dielectric breakdown.

【0007】このようなことから、従来の加熱用導電性
材料を利用した超電導限流素子においては、例えばミリ
秒以下の応答時間で限流用超電導体を加熱用導電性材料
により常伝導転移させることを妨げることなく、限流用
超電導体と加熱用導電性材料との間の絶縁破壊を抑制す
ることが課題とされている。
In view of the above, in a conventional superconducting current limiting element using a conductive material for heating, for example, a normal-current transition of the current-limiting superconductor is performed by the conductive material for heating with a response time of less than millisecond. It is an object to suppress the dielectric breakdown between the current-limiting superconductor and the heating conductive material without obstructing the current.

【0008】本発明は、このような課題に対処するため
になされたもので、限流用超電導体による例えばミリ秒
以下の応答時間を維持した上で、限流時における限流用
超電導体と加熱用導電性材料との間の絶縁破壊を抑制す
ることを可能にした超電導限流素子を提供することを目
的としている。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve such a problem, and maintains a response time of, for example, milliseconds or less by a current-limiting superconductor, and then establishes a connection between the current-limiting superconductor and a heating current during current limiting. It is an object of the present invention to provide a superconducting current limiting element that enables suppression of dielectric breakdown between a conductive material and a conductive material.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明の超電導限流素子
は、限流を行う電源系統に直列に接続された限流用超電
導体と、絶縁層を介して前記限流用超電導体に近接配置
された加熱用導電性材料と、前記電源系統に過電流が生
じた際に前記加熱用導電性材料に電流を供給して前記限
流用超電導体を常伝導転移させる加熱用電源とを具備
し、限流動作中に前記電源系統の電流が前記加熱用導電
性材料に分流するように、前記加熱用導電性材料と限流
用超電導体とが接続されていることを特徴としている。
A superconducting current limiting element according to the present invention is arranged close to the current limiting superconductor via an insulating layer and a current limiting superconductor connected in series to a power supply system for current limiting. A heating power supply for supplying a current to the heating conductive material when an overcurrent occurs in the power supply system and causing the current-limiting superconductor to transition to a normal conduction state. The heating conductive material and the current-limiting superconductor are connected so that the current of the power supply system is divided into the heating conductive material during the flow operation.

【0010】本発明の超電導限流素子においては、限流
動作中に電源系統の電流が加熱用導電性材料に分流する
ように、加熱用導電性材料と限流用超電導体とを接続し
ているため、限流動作時に限流用超電導体と加熱用導電
性材料との間に生じる電位差を小さくすることができ
る。これによって、限流用超電導体と加熱用導電性材料
との間の絶縁層を、例えばミリ秒以下の応答時間を実現
し得るように薄くした場合においても、限流用超電導体
と加熱用導電性材料との間の絶縁破壊を抑制することが
可能となる。
In the superconducting current limiting element of the present invention, the heating conductive material and the current limiting superconductor are connected so that the current of the power supply system is divided into the heating conductive material during the current limiting operation. Therefore, the potential difference generated between the current-limiting superconductor and the heating conductive material during the current-limiting operation can be reduced. Thereby, even when the insulating layer between the current-limiting superconductor and the heating conductive material is made thin so as to realize a response time of, for example, milliseconds or less, the current-limiting superconductor and the heating conductive material are Can be suppressed.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】以下、本発明を実施するための形
態について説明する。
Embodiments of the present invention will be described below.

【0012】図1は、本発明の超電導限流素子の一実施
形態の概略構成を示す図であり、(a)は平面図、
(b)はその一部断面を模式的に示す図である。同図に
おいて、11は限流用超電導体であり、この限流用超電
導体11は限流を行う電源系統、すなわち短絡や地絡等
の事故時に生じる過電流(事故電流)を抑制する電源系
統12に、端子Tにより直列に接続されている。電源系
統12の電力は、通常時は超電導状態とされた限流用超
電導体11を通って供給されている。
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an embodiment of a superconducting current limiting element according to the present invention, wherein FIG.
(B) is a figure which shows the partial cross section typically. In FIG. 1, reference numeral 11 denotes a current-limiting superconductor. The current-limiting superconductor 11 is connected to a power supply system that performs current limiting, that is, a power supply system 12 that suppresses an overcurrent (accident current) generated at the time of an accident such as a short circuit or a ground fault. , Terminal T in series. The power of the power supply system 12 is supplied through the current-limiting superconductor 11 which is normally in a superconducting state.

【0013】限流用超電導体11としては、常伝導状態
に転移した際に電源系統12からみた抵抗が限流に十分
なものを用いる。このような限流用超電導体11として
は、例えば酸化物超電導体の薄膜やバルク等が挙げられ
る。特に、Y−Ba−Cu−O系、Bi−Sr−Ca−
Cu−O系、Tl−Ba−Ca−Cu−O系、Hg−B
a−Cu−O系、Nd−Ba−Cu−O系等の臨界温度
が 77K以上の酸化物超電導体の薄膜を用いることが好ま
しい。これは大きい臨界電流密度が比較的容易に得られ
るためである。酸化物超電導体薄膜は、例えば反応性ス
パッタ法、反応性蒸着法、レーザ蒸着法、CVD法、M
OCVD法等により、酸化物の単結晶もしくは多結晶基
板上に成膜することによって得ることができる。
As the current-limiting superconductor 11, a current-limiting superconductor having a resistance sufficient for current-limiting when viewed from the power supply system 12 when transitioning to the normal conduction state is used. Examples of such a current-limiting superconductor 11 include a thin film and a bulk of an oxide superconductor. In particular, Y-Ba-Cu-O-based, Bi-Sr-Ca-
Cu-O system, Tl-Ba-Ca-Cu-O system, Hg-B
It is preferable to use a thin film of an oxide superconductor having a critical temperature of 77 K or more, such as an a-Cu-O-based or Nd-Ba-Cu-O-based. This is because a large critical current density can be obtained relatively easily. Oxide superconductor thin films can be prepared, for example, by reactive sputtering, reactive evaporation, laser evaporation, CVD, M
It can be obtained by forming a film on an oxide single crystal or polycrystalline substrate by an OCVD method or the like.

【0014】なお後述するように、本発明では加熱用導
電性材料14の発熱によって、限流用超電導体11を常
伝導状態に転移させるため、限流開始設定電流値より限
流用超電導体11の臨界電流値を大きく設定しておく必
要がある。
As will be described later, in the present invention, the current-limiting superconductor 11 is caused to transition to the normal conduction state by the heat generation of the conductive material 14 for heating. It is necessary to set a large current value.

【0015】上述した限流用超電導体11上には、絶縁
層13を介して加熱用導電性材料14が近接配置されて
いる。加熱用導電性材料14は、限流開始時に限流用超
電導体11を加熱して常伝導状態に転移させるものであ
り、限流用超電導体11を広い領域で同時に常伝導転移
させるように、例えば図1に示すように加熱用導電性材
料14を複数本設置したり、また図2に示すように平面
状に広がった加熱用導電性材料14を用いることが好ま
しい。なお、図2に示す超電導限流素子は、加熱用導電
性材料14の形態が異なる以外は図1と同一構成を有す
るものであり、以下では図1および図2を基にして、こ
の実施形態の超電導限流素子について説明する。
On the current-limiting superconductor 11 described above, a heating conductive material 14 is disposed close to the current-limiting superconductor 11 via an insulating layer 13. The heating conductive material 14 heats the current-limiting superconductor 11 at the start of current-limiting and causes the current-limiting superconductor 11 to transition to a normal conduction state. It is preferable to provide a plurality of heating conductive materials 14 as shown in FIG. 1 or to use a heating conductive material 14 spread in a plane as shown in FIG. The superconducting current limiting element shown in FIG. 2 has the same configuration as that of FIG. 1 except that the form of the heating conductive material 14 is different. Hereinafter, this embodiment will be described based on FIGS. Will be described.

【0016】上記したような点から、加熱用導電性材料
14の大部分は絶縁層13を介して限流用超電導体11
と接していることが好ましく、具体的には 80%以上が接
していることが望ましい。また、この限流用超電導体1
1と接している部分は、常伝導状態に転移させたい限流
用超電導体11の大部分の領域、具体的には 90%以上の
領域を含んでいることが好ましい。
In view of the above, most of the heating conductive material 14 is provided with the current-limiting superconductor 11 via the insulating layer 13.
It is preferable that 80% or more is in contact. In addition, this current-limiting superconductor 1
It is preferable that the portion in contact with 1 includes most of the current-limiting superconductor 11 to be changed to the normal conduction state, specifically, 90% or more.

【0017】また、絶縁層13は加熱用導電性材料14
から限流用超電導体11への熱伝達が良好に行われるよ
うに、具体的には限流素子に求められているミリ秒以下
での応答時間で過電流を抑制し得るように薄くする必要
があり、具体的な厚さとしては 1〜 100μm 程度とする
ことが好ましい。さらには、絶縁層13の厚さは前述し
たように10μm 以下とすることが望ましい。
The insulating layer 13 is made of a conductive material 14 for heating.
It is necessary to reduce the thickness so that overcurrent can be suppressed with a response time of less than millisecond required for the current limiting element, so that heat transfer from the current limiting element 11 to the current limiting superconductor 11 is performed well. Therefore, the specific thickness is preferably about 1 to 100 μm. Furthermore, it is desirable that the thickness of the insulating layer 13 be 10 μm or less as described above.

【0018】図1に示す複数本の加熱用導電性材料1
4、14…のうち何本かは、限流用超電導体11の側面
に設けられた突起状の端子接続部11aに対して、それ
ぞれ端子Hを介して接続されている。図2に示す平面状
の加熱用導電性材料14についても同様である。このよ
うに加熱用導電性材料14限流用超電導体11とを接続
することによって、限流動作中に電源系統12の電流を
加熱用導電性材料14に分流させることができる。
A plurality of heating conductive materials 1 shown in FIG.
Some of 4, 14,... Are connected via terminals H to projecting terminal connecting portions 11a provided on the side surfaces of the current-limiting superconductor 11. The same applies to the planar heating conductive material 14 shown in FIG. By connecting the heating conductive material 14 and the current limiting superconductor 11 in this way, the current of the power supply system 12 can be diverted to the heating conductive material 14 during the current limiting operation.

【0019】図1に示したように、複数の加熱用導電性
材料14を用いる場合、その数は特に限定されるもので
はないが、好ましくは限流時に過電流が加熱用導電性材
料3に分流した際に、複数の加熱用導電性材料14、1
4…間に電位差が生じるように配置する。また、図2に
示したように、平面状の加熱用導電性材料14を用いる
場合には、好ましくはその内部で電位差が生じるように
する。
As shown in FIG. 1, when a plurality of heating conductive materials 14 are used, the number thereof is not particularly limited, but preferably, an overcurrent is applied to the heating conductive material 3 during current limiting. When the flow is divided, a plurality of conductive materials for heating 14, 1
4. Arranged so that a potential difference occurs between them. In addition, as shown in FIG. 2, when a planar conductive material for heating 14 is used, it is preferable that a potential difference is generated inside the conductive material.

【0020】加熱用電源15は、電源系統12の電源と
は別に設置されたものであり、電源系統12に設置され
た過電流センサ16により動作するように構成されてい
る。すなわち、電源系統12に短絡や地絡等の事故が発
生して過電流(事故電流)が流れ、この過電流を過電流
センサ16が検出した際、加熱用電源15がオンとなる
ように構成されている。なお、17は加熱用電源15か
ら加熱用導電性材料14へ電流を供給する電源線、18
は加熱用電源15の制御線である。
The heating power supply 15 is provided separately from the power supply of the power supply system 12, and is configured to operate by an overcurrent sensor 16 provided in the power supply system 12. That is, an overcurrent (accident current) flows due to an accident such as a short circuit or ground fault in the power supply system 12, and the heating power supply 15 is turned on when the overcurrent sensor 16 detects the overcurrent. Have been. Reference numeral 17 denotes a power supply line for supplying a current from the heating power supply 15 to the heating conductive material 14;
Is a control line for the heating power supply 15.

【0021】上述した超電導限流素子の動作について述
べる。まず、通常の通電時においては、電源系統12の
電力は超電導状態とされた限流用超電導体11を通って
供給されており、限流用超電導体11には電圧は発生せ
ず、また加熱用電源15もオフとなっているため、限流
用超電導体11と加熱用導電性材料14との間の絶縁層
13に絶縁破壊が生じることはない。
The operation of the above-described superconducting current limiting element will be described. First, at the time of normal energization, the power of the power supply system 12 is supplied through the current-limiting superconductor 11 in a superconducting state, and no voltage is generated in the current-limiting superconductor 11. Since the reference numeral 15 is also off, the dielectric breakdown does not occur in the insulating layer 13 between the current-limiting superconductor 11 and the heating conductive material 14.

【0022】一方、電源系統12に短絡電流等の過電流
が流れ、この過電流を過電流センサ16が検出して加熱
用電源15がオンになると、この加熱用電源15から加
熱用導電性材料14に電流が流れる。このため、加熱用
導電性材料14はジュール熱により発熱し、この熱の影
響により広い領域にわたって限流用超電導体11は瞬時
に常伝導状態となり、過電流が抑制される。
On the other hand, when an overcurrent such as a short-circuit current flows through the power supply system 12 and the overcurrent sensor 16 detects the overcurrent and the heating power supply 15 is turned on, the heating power supply 15 supplies the heating conductive material. Current flows through 14. Therefore, the heating conductive material 14 generates heat due to Joule heat, and due to this heat, the current-limiting superconductor 11 instantaneously enters a normal conduction state over a wide area, and an overcurrent is suppressed.

【0023】これと同時に、限流用超電導体11に発生
した電圧のために、加熱用導電性材料14に電源系統1
2の電流が分流する。この限流動作時の加熱用導電性材
料14への系統電流の分流によって、限流用超電導体1
1と加熱用導電性材料14との間の電位差を小さくする
ことができる。
At the same time, the power supply system 1 is connected to the heating conductive material 14 due to the voltage generated in the current-limiting superconductor 11.
2 shunts. By shunting the system current to the heating conductive material 14 during this current limiting operation, the current limiting superconductor 1
1 and the heating conductive material 14 can be reduced in potential difference.

【0024】すなわち、図1に示したように、複数本の
加熱用導電性材料14、14…を用いた場合には、それ
ら自体の抵抗により各加熱用導電性材料14、14…間
に電位差が発生し、限流用超電導体11と各加熱用導電
性材料14、14…との間の電位差はほとんど生じない
ようになる。また、図2に示したように、平面状の加熱
用導電性材料14を用いる場合には、その内部で電位差
が発生し、限流用超電導体11と加熱用導電性材料14
との間の電位差はほとんど生じないようになる。従っ
て、限流用超電導体11による過電流抑制の応答時間を
例えばミリ秒以下を維持した上で、限流動作時における
限流用超電導体11と加熱用導電性材料14との間の絶
縁層13の絶縁破壊を抑制することが可能となる。
That is, as shown in FIG. 1, when a plurality of heating conductive materials 14, 14,... Are used, the potential difference between the heating conductive materials 14, 14,. , And a potential difference between the current-limiting superconductor 11 and each of the heating conductive materials 14, 14,. Further, as shown in FIG. 2, when the planar heating conductive material 14 is used, a potential difference is generated inside the heating conductive material 14, and the current-limiting superconductor 11 and the heating conductive material 14 are used.
And the potential difference between the two hardly occurs. Therefore, while maintaining the response time of the overcurrent suppression by the current-limiting superconductor 11 at, for example, milliseconds or less, the insulating layer 13 between the current-limiting superconductor 11 and the heating conductive material 14 during the current-limiting operation. It is possible to suppress dielectric breakdown.

【0025】上述したように、限流動作中に電源系統1
2の電流が加熱用導電性材料14に分流するように超電
導限流素子を構成することによって、通常の通電時およ
び限流動作時のいずれにおいても、限流用超電導体11
と加熱用導電性材料14との間の絶縁破壊を抑制するこ
とができることから、超電導限流素子を安定に繰り返し
使用することが可能となる。
As described above, during the current limiting operation, the power system 1
2 is diverted to the conductive material 14 for heating, the superconducting current-limiting element 11 is configured in both the normal energizing state and the current-limiting operation.
Since it is possible to suppress dielectric breakdown between the superconducting current limiting element and the heating conductive material 14, it is possible to use the superconducting current limiting element stably and repeatedly.

【0026】次に、本発明の超電導限流素子の他の実施
形態について、図3および図4を参照して説明する。図
3および図4に示す超電導限流素子は、限流用超電導体
11に対して電気的に絶縁された位置に並列配置され
た、温度上昇により抵抗が増大する導電性材料(以下、
抵抗用導電性材料と記す)19を有している。この抵抗
用導電性材料19は、加熱用導電性材料14への系統電
流の分流を制御するものである。抵抗用導電性材料19
としては、限流用超電導体11と同様な酸化物超電導体
等を用いることができる。
Next, another embodiment of the superconducting current limiting element according to the present invention will be described with reference to FIGS. The superconducting current limiting element shown in FIGS. 3 and 4 is a conductive material (hereinafter, referred to as a conductive material) whose resistance is increased by a temperature increase and arranged in parallel at a position electrically insulated from the current limiting superconductor 11.
(Referred to as a conductive material for resistance) 19. The conductive material for resistance 19 controls the branching of the system current to the conductive material for heating 14. Conductive material for resistance 19
For example, an oxide superconductor similar to the current-limiting superconductor 11 can be used.

【0027】絶縁層13は、これら限流用超電導体11
および抵抗用導電性材料19上に形成されており、この
絶縁層13を介して限流用超電導体11および抵抗用導
電性材料19上にまたがって複数本の加熱用導電性材料
14、14…(図3)、あるいは平面状の加熱用導電性
材料14(図4)が設けられている。
The insulating layer 13 is formed of the current-limiting superconductor 11.
And a plurality of heating conductive materials 14, 14,... (Over the current-limiting superconductor 11 and the resistance conductive material 19 via the insulating layer 13). 3) or a planar heating conductive material 14 (FIG. 4) is provided.

【0028】この実施形態の限流用超電導体11には、
側面に突起状の端子接続部11aが設けられており、ま
た抵抗用導電性材料19にも同様な突起状の端子接続部
19aが設けられている。図3に示す複数本の加熱用導
電性材料14、14…は、それぞれ一端が限流用超電導
体11に端子Hを介して接続されていると共に、他端が
抵抗用導電性材料19に端子H′を介して接続されてい
る。言い換えると、限流用超電導体11と抵抗用導電性
材料19とは、加熱用導電性材料14により接続されて
いる。図4に示す平面状の加熱用導電性材料14につい
ても、同様な接続構造とされている。
The current-limiting superconductor 11 of this embodiment includes:
A protruding terminal connection portion 11a is provided on the side surface, and a similar protruding terminal connection portion 19a is provided on the conductive material 19 for resistance. Each of the plurality of heating conductive materials 14 shown in FIG. 3 has one end connected to the current-limiting superconductor 11 via a terminal H, and the other end connected to the conductive material 19 for resistance. '. In other words, the current-limiting superconductor 11 and the resistance conductive material 19 are connected by the heating conductive material 14. A similar connection structure is also applied to the planar heating conductive material 14 shown in FIG.

【0029】また、加熱用電源15は、限流用超電導体
11および抵抗用導電性材料19にそれぞれ端子Ht 、
Ht ′を介して接続されている。ただし、端子Ht 、H
t ′は、それぞれ端子H、H′のうちの 1つあるいは複
数を用いた共通端子であってもよい。
The heating power source 15 is connected to the current limiting superconductor 11 and the conductive material 19 for resistance, respectively, by terminals Ht and Ht.
Ht '. However, terminals Ht and H
t ′ may be a common terminal using one or more of the terminals H and H ′.

【0030】なお、これら以外は図1および図2に示し
た超電導限流素子と同一構成とされており、同一部分に
は同一符号が付してある。
Except for these, the structure is the same as that of the superconducting current limiting element shown in FIGS. 1 and 2, and the same parts are denoted by the same reference numerals.

【0031】上述した超電導限流素子の動作について述
べる。まず、通常の通電時においては、図1および図2
に示した超電導限流素子と同様に、電源系統12の電力
は超電導状態とされた限流用超電導体11を通って供給
され、限流用超電導体11には電圧は発生せず、また加
熱用電源15もオフとなっているため、限流用超電導体
11と加熱用導電性材料14との間の絶縁層13に絶縁
破壊が生じることはない。
The operation of the above-described superconducting current limiting element will be described. First, at the time of normal energization, FIGS.
Similarly to the superconducting current limiting element shown in FIG. 1, the power of the power supply system 12 is supplied through the current limiting superconductor 11 in the superconducting state, no voltage is generated in the current limiting superconductor 11, and the heating power supply Since the reference numeral 15 is also off, the dielectric breakdown does not occur in the insulating layer 13 between the current-limiting superconductor 11 and the heating conductive material 14.

【0032】一方、電源系統12に短絡電流等の過電流
が流れ、この過電流を過電流センサ16が検出して加熱
用電源15がオンになると、限流用超電導体11と抵抗
用導電性材料19との間に電圧が発生し、加熱用導電性
材料14に電流が流れる。このため、加熱用導電性材料
14はジュール熱により発熱し、この熱の影響により広
い領域にわたって限流用超電導体11は瞬時に常伝導状
態となり、過電流が抑制される。これと同時に、抵抗用
導電性材料19も温度が上昇し、抵抗が変化して高抵抗
状態となる。
On the other hand, an overcurrent such as a short-circuit current flows through the power supply system 12, and when the overcurrent sensor 16 detects the overcurrent and the heating power supply 15 is turned on, the current-limiting superconductor 11 and the conductive material for resistance are turned on. 19, and a current flows through the conductive material for heating 14. Therefore, the heating conductive material 14 generates heat due to Joule heat, and due to this heat, the current-limiting superconductor 11 instantaneously enters a normal conduction state over a wide area, and an overcurrent is suppressed. At the same time, the temperature of the conductive material for resistance 19 also rises, the resistance changes, and a high resistance state is set.

【0033】さらに、限流用超電導体11と抵抗用導電
性材料19の温度上昇と同時に、限流用超電導体11に
発生した電圧のために、加熱用導電性材料14に系統電
流が分流すると共に、抵抗用導電性材料19にも加熱用
導電性材料14を通して系統電流が分流し、これらによ
って限流用超電導体11と加熱用導電性材料14との間
の電位差を小さくすることができる。
Further, at the same time as the temperature of the current limiting superconductor 11 and the resistance conductive material 19 rise, the system current is shunted to the heating conductive material 14 due to the voltage generated in the current limiting superconductor 11. The system current is also shunted to the conductive material for resistance 19 through the conductive material for heating 14, whereby the potential difference between the current-limiting superconductor 11 and the conductive material for heating 14 can be reduced.

【0034】すなわち、図3に示したように、複数本の
加熱用導電性材料14、14…を用いた場合には、加熱
用導電性材料14を通して抵抗用導電性材料19に系統
電流が分流し、各加熱用導電性材料14、14…間に電
位差が発生し、限流用超電導体11と各加熱用導電性材
料14、14…との間の電位差はほとんど生じないよう
になる。また、図4に示したように、平面状の加熱用導
電性材料14を用いる場合には、その内部で電位差が発
生することによって、限流用超電導体11と加熱用導電
性材料14との間の電位差はほとんど生じないようにな
る。
That is, as shown in FIG. 3, when a plurality of conductive materials for heating 14 are used, the system current is distributed to the conductive material for resistance 19 through the conductive material for heating 14. , And a potential difference is generated between the heating conductive materials 14, 14..., So that a potential difference between the current-limiting superconductor 11 and each heating conductive material 14, 14. In addition, as shown in FIG. 4, when a planar heating conductive material 14 is used, a potential difference is generated inside the heating conductive material 14, which causes a gap between the current-limiting superconductor 11 and the heating conductive material 14. Almost no potential difference occurs.

【0035】ここで、抵抗用導電性材料19は、限流開
始時には加熱用導電性材料14に限流用超電導体11が
常伝導状態になるのに十分な電流を流すことができるよ
うに低抵抗であり、限流動作時には加熱用導電性材料1
4に電源系統12から過電流を確実に分流させる役割を
有している。これによって、複数の加熱用導電性材料1
4、14…間、または平面状の加熱用導電性材料14内
部に電位差を発生し、従って限流用超電導体11と加熱
用導電性材料14との間の電位差をほとんど生じないよ
うにすることができる。しかも、限流動作中には高抵抗
となり、電源系統12からみて十分な抵抗を有するよう
になるため、過電流の抑制に対しても効果を発揮する。
The resistance conductive material 19 has a low resistance so that a sufficient current can flow through the heating conductive material 14 at the start of the current limiting so that the current limiting superconductor 11 enters a normal conduction state. In the current limiting operation, the heating conductive material 1
4 has a role of reliably shunting overcurrent from the power supply system 12. As a result, a plurality of heating conductive materials 1
A potential difference is generated between 4, 14... Or inside the planar heating conductive material 14, so that a potential difference between the current-limiting superconductor 11 and the heating conductive material 14 hardly occurs. it can. In addition, the resistance becomes high during the current limiting operation, and the resistance becomes sufficient as viewed from the power supply system 12, so that the effect of suppressing the overcurrent is exerted.

【0036】上述したように、この実施形態の超電導限
流素子においては、限流用超電導体11による過電流抑
制の応答時間を例えばミリ秒以下に維持した上で、限流
動作時に限流用超電導体11と加熱用導電性材料14と
の間の絶縁層13が絶縁破壊することを、より確実に抑
制することが可能となる。従って、超電導限流素子を安
定に繰り返し使用することが可能となる。
As described above, in the superconducting current limiting element of this embodiment, the response time of the overcurrent suppression by the current limiting superconductor 11 is maintained at, for example, milliseconds or less, and then the current limiting superconductor is operated during the current limiting operation. It is possible to more reliably suppress dielectric breakdown of the insulating layer 13 between the heating layer 11 and the conductive material 14 for heating. Therefore, it becomes possible to use the superconducting current limiting element stably and repeatedly.

【0037】上述した各実施形態においては、電源系統
12とは独立した加熱用電源15を用いた場合について
説明したが、例えば図5に示すように、電源系統12と
磁気回路を組むことで電力を得るようにした加熱用電源
(以下、磁気回路型加熱用電源と記す)20を用いるこ
ともできる。
In each of the above-described embodiments, the case where the heating power supply 15 independent of the power supply system 12 is used has been described. For example, as shown in FIG. (Hereinafter, referred to as a magnetic circuit type heating power supply) 20 for obtaining the above.

【0038】なお、図5においてAは限流用超電導体1
1や加熱用導電性材料14等を有する限流素子本体を省
略して記載したものであり、図1や図2もしくは図3や
図4と同一構成を有するものである。磁気回路型加熱用
電源20に接続された電流供給線17、すなわち加熱用
導電性材料の電源線は、前述した各実施形態と同様に加
熱用導電性材料、あるいは限流用超電導体11および抵
抗用導電性材料19の端子Ht 、Ht ′に接続されてい
る。
In FIG. 5, A denotes a current-limiting superconductor 1.
1, the current-limiting element body having the heating conductive material 14 and the like is omitted, and has the same configuration as that of FIGS. 1 and 2 or FIGS. The current supply line 17 connected to the magnetic circuit type heating power supply 20, that is, the power supply line of the heating conductive material, is the same as the above-described embodiments, and is made of the heating conductive material or the current-limiting superconductor 11 and the resistor. The terminals Ht and Ht 'of the conductive material 19 are connected.

【0039】上記磁気回路型加熱用電源20の具体的な
構成例について、図6を参照して説明する。磁気回路型
加熱用電源20は、リング状の磁気シールド用超電導体
21を介して電源系統12が巻回された磁気コア22を
有しており、この磁気コア22には電源系統12と磁気
回路を形成するように加熱用導電性材料の電源線17が
巻回されている。
A specific configuration example of the magnetic circuit type heating power supply 20 will be described with reference to FIG. The magnetic circuit type heating power supply 20 has a magnetic core 22 around which a power supply system 12 is wound via a ring-shaped magnetic shield superconductor 21. The magnetic core 22 includes the power supply system 12 and the magnetic circuit. The power supply line 17 made of a conductive material for heating is wound so as to form the following.

【0040】ここで、通常の通電時には磁気コア22に
磁場が生じないように、磁気シールド用超電導体21に
電流が流れる。その結果、電源系統12からみて上記磁
気回路によるインダクタンスはほとんどなく、また加熱
用導電性材料にも電流は流れない。限流開始電流値はリ
ング状の磁気シールド用超電導体21の臨界電流値によ
って設定され、このリング状磁気シールド用超電導体2
1が磁場をシールドできないほどの電流が電源系統12
に流れると、すなわち電源系統12に限流すべき過電流
が流れると、磁気コア22が磁化して加熱用導電性材料
の電源線17に電流が流れ、その結果として加熱用導電
性材料に電流が供給される。これによって、前述した各
実施例と同様に限流動作が開始される。
Here, a current flows through the magnetic shielding superconductor 21 so that a magnetic field is not generated in the magnetic core 22 during normal energization. As a result, when viewed from the power supply system 12, there is almost no inductance due to the magnetic circuit, and no current flows through the heating conductive material. The current-limiting start current value is set by the critical current value of the ring-shaped magnetic shielding superconductor 21.
The power system 12 has such a current that the magnetic field 1 cannot shield the magnetic field.
When the overcurrent to be supplied to the power supply system 12 flows, that is, when the magnetic core 22 is magnetized, a current flows through the power supply line 17 of the heating conductive material, and as a result, the current flows through the heating conductive material. Supplied. Thus, the current limiting operation is started in the same manner as in the above-described embodiments.

【0041】なお、上述したような構造の磁気回路型加
熱用電源20においては、必要以上の電流が加熱用導電
性材料に流れないようにすると共に、限流用超電導体も
しくは限流用超電導体および抵抗用導電性材料を常伝導
状態にするのに必要十分な電流が得られるように、磁気
コア22の磁気飽和の値を設定することが好ましい。ま
た、別の磁気回路型加熱用電源の構成例を図7に示す。
磁気コア23は、飽和磁束の小さいコア部分23aと飽
和磁束の大きいコア部分23bとにより構成されてお
り、電源系統12はコア部分23が磁気飽和しない間は
無誘導になるように巻回されている。従って、電源系統
12のコイルの発生する磁束がコア部分23aの飽和磁
束を超えない間は、電源線17には電流は流れない。一
方、過電流が流れ、電源系統12により発生する磁束が
コア部分23aの飽和磁束を超えると無誘導条件が壊
れ、電源線17に電流が流れ、加熱様導電性材料に電流
が供給され、限流が開始される。
In the magnetic circuit type heating power supply 20 having the above-described structure, an unnecessary current is prevented from flowing through the heating conductive material, and the current limiting superconductor or the current limiting superconductor and the resistance are controlled. It is preferable to set the value of the magnetic saturation of the magnetic core 22 so as to obtain a current sufficient and sufficient to bring the conductive material into a normal conduction state. FIG. 7 shows a configuration example of another magnetic circuit type heating power supply.
The magnetic core 23 includes a core portion 23a having a small saturation magnetic flux and a core portion 23b having a large saturation magnetic flux. The power supply system 12 is wound so as to be non-inductive while the core portion 23 is not magnetically saturated. I have. Therefore, no current flows through the power supply line 17 while the magnetic flux generated by the coil of the power supply system 12 does not exceed the saturation magnetic flux of the core portion 23a. On the other hand, when an overcurrent flows and the magnetic flux generated by the power supply system 12 exceeds the saturation magnetic flux of the core portion 23a, the non-inductive condition is broken, the current flows through the power supply line 17, and the current is supplied to the heating-like conductive material. Flow begins.

【0042】このように、磁気回路型加熱用電源20は
前述した各実施形態の加熱用電源15と過電流センサ1
6の機能を合せ持つものであり、構成部品の低減に大き
く寄与すると共に、過電流が流れた際に電源系統線にイ
ンダクタンスを発生し過電流抑制の一部分を担うという
ような効果が得られる。
As described above, the magnetic circuit type heating power supply 20 is composed of the heating power supply 15 and the overcurrent sensor 1 of each of the above-described embodiments.
6, which greatly contributes to the reduction of the number of components, and has the effect of generating an inductance in the power supply system line when an overcurrent flows, thereby playing a part in suppressing the overcurrent.

【0043】[0043]

【実施例】次に、本発明の具体的な実施例について説明
する。
Next, specific examples of the present invention will be described.

【0044】実施例1 この実施例1は、図3に示した超電導限流素子の具体例
である。加熱用導電性材料14は 5本とし、また温度に
より抵抗が変る抵抗用導電性材料19として限流用超電
導体11と同一の超電導材料を使用した。
Embodiment 1 Embodiment 1 is a specific example of the superconducting current limiting element shown in FIG. Five heating conductive materials 14 were used, and the same superconducting material as the current limiting superconductor 11 was used as the resistance conductive material 19 whose resistance varies with temperature.

【0045】まず、 100× 100mmのSrTiO3 基板上
に、スパッタ法により厚さ 1μm のY−Ba−Cu−O
系の酸化物超電導体薄膜を成膜し、これをフォトリソグ
ラフィでパターニングすることによって、幅20mm×長さ
70mmの限流用超電導体11と、これと平行に 5mm離して
幅10mmの抵抗用導電性材料19とを形成した。なお、各
端子接続部11a、19aは、それぞれ 5mm間隔で 5個
形成した。各端子接続部11a、19aの形状は 5× 5
mmとした。
First, a 1 μm-thick Y—Ba—Cu—O layer was formed on a 100 × 100 mm SrTiO 3 substrate by sputtering.
By depositing a thin oxide superconductor thin film and patterning it by photolithography,
A current-limiting superconductor 11 having a width of 70 mm and a conductive material 19 for resistance having a width of 10 mm were formed in parallel with the current-limiting superconductor 11 by 5 mm. Note that five terminal connection portions 11a and 19a were formed at intervals of 5 mm. The shape of each terminal connection part 11a, 19a is 5 × 5
mm.

【0046】限流用超電導体11および抵抗用導電性材
料19と各加熱用導電性材料14との端子H、H′は、
銀を 200nm蒸着した後、 1気圧の酸素雰囲気中にて673K
で10分間熱処理を行って作製した。端子H、H′のうち
中央の端子はそれぞれ端子Ht 、Ht ′との共通端子と
した。次いで、限流用超電導体11および抵抗用導電性
材料19上に、端子接続部11a、19a以外の場所に
絶縁層13としてMgOを 500nm成膜した。
The terminals H and H 'of the current-limiting superconductor 11, the conductive material 19 for resistance and the conductive material 14 for heating are
After depositing 200nm of silver, 673K in 1 atmosphere of oxygen atmosphere
For 10 minutes. The center terminal of the terminals H and H 'is a common terminal with the terminals Ht and Ht', respectively. Next, on the current-limiting superconductor 11 and the conductive material 19 for resistance, a 500-nm-thick MgO film was formed as an insulating layer 13 at locations other than the terminal connection portions 11a and 19a.

【0047】この絶縁層13上に、幅 5mm、厚さ 100nm
の銀を端子H、H′間に 5本蒸着して加熱用導電性材料
14とした。 1本の加熱用導電性材料14の抵抗は約
0.1Ωであった。また、電源系統12の端子Tは端子
H、H′と同様に、銀の蒸着および熱処理により作製
し、銀ぺーストによって電源系統12を接続した。 77K
における限流用超電導体11および抵抗用導電性材料1
9としての酸化物超電導体薄膜の臨界電流密度は 3×10
6 A/cm2 であった。
On this insulating layer 13, a width of 5 mm and a thickness of 100 nm
Of silver was deposited between the terminals H and H 'to form a conductive material 14 for heating. The resistance of one heating conductive material 14 is about
It was 0.1Ω. The terminals T of the power supply system 12 were prepared by vapor deposition and heat treatment of silver in the same manner as the terminals H and H ', and the power supply system 12 was connected by silver paste. 77K
Current Limiting Superconductor 11 and Resistive Conductive Material 1
The critical current density of the oxide superconductor thin film as 9 is 3 × 10
It was 6 A / cm 2 .

【0048】上記した超電導体限流素子を液体窒素で冷
却して、以下のようにして限流試験を行った。限流開始
電流は300Aに設定し、加熱用電源15として外部電源を
使用し、その出力電圧を 20Vに設定した。試験は電源系
統12として最大端子間電圧1kV、内部抵抗 1Ωの電源
を用い、電流が300Aを超えた時点で加熱用電源15のス
イッチを入れて限流特性を評価することにより行った。
図8に、このときの限流特性を示す。横軸はミリ秒単位
で計った時間であり、縦軸はアンペアで計った電流値で
ある。加熱用電源15は図中矢印のところでスイッチを
入れた。
The above-mentioned superconductor current limiting element was cooled with liquid nitrogen, and a current limiting test was performed as follows. The current limiting start current was set to 300 A, an external power supply was used as the heating power supply 15, and the output voltage was set to 20V. The test was performed by using a power supply having a maximum inter-terminal voltage of 1 kV and an internal resistance of 1Ω as the power supply system 12, and turning on the heating power supply 15 when the current exceeded 300A to evaluate the current limiting characteristics.
FIG. 8 shows the current limiting characteristics at this time. The horizontal axis is the time measured in milliseconds, and the vertical axis is the current value measured in amps. The heating power supply 15 was turned on at the arrow in the figure.

【0049】この場合、加熱用導電性材料14に通電し
ないときの限流用超電導体11の臨界電流値は600Aであ
り、設定した限流開始電流300Aでは限流は開始されてい
ない。また、加熱用電源15のスイッチが入ってから限
流が開始されるまでは、約1ミリ秒ほどであり、その後
数ミリ秒以内にほぼ 3Ωの抵抗が発生し、限流が行われ
た。この限流試験によって絶縁破壊はおこらず、超電導
限流素子自身にもダメージはなく、同様の試験を10回行
った後でも特性は変らず、また素子自身のダメージも認
められなかった。
In this case, the critical current value of the current-limiting superconductor 11 when current is not supplied to the heating conductive material 14 is 600 A, and the current limiting is not started at the set current limiting starting current of 300 A. In addition, it took about 1 millisecond from when the heating power supply 15 was turned on until the current limiting was started, and thereafter, within several milliseconds, a resistance of approximately 3Ω was generated, and the current limiting was performed. No dielectric breakdown occurred in the current limiting test, and the superconducting current limiting element itself was not damaged. Even after performing the same test 10 times, the characteristics did not change, and no damage to the element itself was observed.

【0050】一方、本発明との比較例として、図10に
示した超電導限流素子を同様な酸化物超電導体材料およ
び加熱用導電性材料を用いて作製した。図10に示した
超電導限流素子は、限流用超電導体と加熱用導電性材料
とが電気的に接続されていない点で本発明とは異なるも
のである。このような超電導限流素子を用いて、上記実
施例1と同様な限流試験を行ったところ、限流開始と共
に絶縁層3の数箇所に絶縁破壊が起こり、局所的に焼損
が発生して繰り返し使用することはできなかった。
On the other hand, as a comparative example with the present invention, the superconducting current limiting element shown in FIG. 10 was manufactured using the same oxide superconductor material and heating conductive material. The superconducting current limiting element shown in FIG. 10 differs from the present invention in that the current limiting superconductor and the conductive material for heating are not electrically connected. Using such a superconducting current-limiting element, a current-limiting test similar to that of Example 1 was performed. As a result, dielectric breakdown occurred in several places in the insulating layer 3 at the start of current-limiting, and local burning occurred. It could not be used repeatedly.

【0051】実施例2 この実施例2は、図5および図6に示した超電導限流素
子の具体例である。加熱用電源として、以下に示す磁気
回路型加熱用電源20を用いる以外は、実施例1と同様
にして超電導限流素子を作製した。
Embodiment 2 This embodiment 2 is a specific example of the superconducting current limiting element shown in FIGS. A superconducting current limiting element was produced in the same manner as in Example 1 except that a magnetic circuit type heating power supply 20 shown below was used as a heating power supply.

【0052】磁気回路型加熱用電源20には、飽和磁場
0.5T、比透磁率 800、半径30mmの円形鉄芯を用い、磁路
の大きさは縦横共に 200mmとした。磁気シールド用超電
導体21としては、内径33mm、外形40mmの円筒状Bi系
酸化物超電導体を用いた。この円筒状Bi系酸化物超電
導体の大きさは、この超電導体が 77Kのとき、電源系統
12に300Aの電流が流れると磁気シールド能力がなくな
るように設定した。コイルの巻き数については、電源系
統12は磁気シールド用超電導体21上に 100回巻き、
加熱用導電性材料の電源線17側は10回巻きとした。
The magnetic circuit type heating power supply 20 has a saturation magnetic field.
A circular iron core with 0.5 T, relative permeability of 800 and radius of 30 mm was used, and the size of the magnetic path was 200 mm in both length and width. As the superconductor 21 for magnetic shielding, a cylindrical Bi-based oxide superconductor having an inner diameter of 33 mm and an outer diameter of 40 mm was used. The size of the cylindrical Bi-based oxide superconductor was set so that when the superconductor was 77K, a current of 300 A flowed through the power supply system 12 and the magnetic shielding ability was lost. Regarding the number of turns of the coil, the power supply system 12 is wound 100 times on the superconductor 21 for magnetic shield,
The power supply line 17 side of the conductive material for heating was wound 10 times.

【0053】限流特性の評価試験は、磁気回路部分を液
体窒素で冷却し、実施例1と同じ条件で過電流を流して
行った。その特性を図9に示す。図9より分かるよう
に、電流値が300Aを超すと限流が開始され、加熱用導電
性材料14が発熱していることが分かる。また、数ミリ
秒以内で十分な限流が行われていることが分かる。この
試験によっても絶縁破壊は起こらず、繰り返し動作を行
うことができた。
The current limiting characteristic evaluation test was performed by cooling the magnetic circuit portion with liquid nitrogen and applying an overcurrent under the same conditions as in Example 1. FIG. 9 shows the characteristics. As can be seen from FIG. 9, when the current value exceeds 300 A, current limiting is started, and the heating conductive material 14 generates heat. Also, it can be seen that a sufficient current limiting is performed within a few milliseconds. Even in this test, dielectric breakdown did not occur, and a repetitive operation could be performed.

【0054】[0054]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の超電導限
流素子によれば、例えばミリ秒以下の応答時間を維持し
た上で、限流用超電導体と加熱用導電性材料との間に過
大な電位差が生じて絶縁破壊が起こるとを防ぐことがで
き、繰り返し限流動作させることが可能となる。従っ
て、限流特性に優れると共に、繰り返し使用することが
可能な実用性の高い超電導限流素子を提供することがで
きる。
As described above, according to the superconducting current limiting element of the present invention, while maintaining a response time of, for example, milliseconds or less, an excessively large current flows between the current limiting superconductor and the heating conductive material. It is possible to prevent the occurrence of a large potential difference and dielectric breakdown, and it is possible to repeatedly perform the current limiting operation. Therefore, it is possible to provide a superconducting current limiting element which has excellent current limiting characteristics and is highly practical and can be used repeatedly.

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

【図1】 本発明の一実施形態による超電導限流素子の
概略構成を模式的に示す図である。
FIG. 1 is a diagram schematically showing a schematic configuration of a superconducting current limiting element according to an embodiment of the present invention.

【図2】 図1に示す超電導限流素子の変形例を模式的
に示す図である。
FIG. 2 is a view schematically showing a modification of the superconducting current limiting element shown in FIG.

【図3】 本発明の他の実施形態による超電導限流素子
の概略構成を模式的に示す図である。
FIG. 3 is a diagram schematically showing a schematic configuration of a superconducting current limiting element according to another embodiment of the present invention.

【図4】 図3に示す超電導限流素子の変形例を模式的
に示す図である。
FIG. 4 is a diagram schematically showing a modification of the superconducting current limiting element shown in FIG.

【図5】 加熱用電源として磁気回路型加熱用電源を用
いた実施形態の概略構成を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a schematic configuration of an embodiment using a magnetic circuit type heating power supply as a heating power supply.

【図6】 図5に示す磁気回路型加熱用電源の一構成例
を示す図である。
6 is a diagram showing a configuration example of a magnetic circuit type heating power supply shown in FIG. 5;

【図7】 図5に示す磁気回路型加熱用電源の他の構成
例を示す図である。
7 is a diagram showing another configuration example of the magnetic circuit type heating power supply shown in FIG.

【図8】 実施例1による超電導限流素子の限流特性を
示す図である。
FIG. 8 is a diagram illustrating current limiting characteristics of the superconducting current limiting element according to the first embodiment.

【図9】 実施例2による超電導限流素子の限流特性を
示す図である。
FIG. 9 is a diagram illustrating current-limiting characteristics of a superconducting current-limiting element according to a second embodiment.

【図10】 従来の超電導限流素子の概略構成を示す図
である。
FIG. 10 is a diagram showing a schematic configuration of a conventional superconducting current limiting element.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11……限流用超電導体 12……電源系統 13……絶縁層 14……加熱用導電性材料 15……加熱用電源 16……過電流センサ 11 ... current-limiting superconductor 12 ... power supply system 13 ... insulating layer 14 ... heating conductive material 15 ... heating power supply 16 ... overcurrent sensor

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平8−223790(JP,A) 特開 平1−190219(JP,A) 特開 平1−248931(JP,A) 特開 平5−176450(JP,A) 特開 昭62−244410(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 39/00 - 39/02 H01L 39/22 - 39/24 H02H 9/02 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-8-223790 (JP, A) JP-A-1-190219 (JP, A) JP-A 1-248931 (JP, A) JP-A 5- 176450 (JP, A) JP-A-62-244410 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H01L 39/00-39/02 H01L 39/22-39/24 H02H 9/02

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 限流を行う電源系統に直列に接続された
限流用超電導体と、絶縁層を介して前記限流用超電導体
に近接配置された加熱用導電性材料と、前記電源系統に
過電流が生じた際に前記加熱用導電性材料に電流を供給
して前記限流用超電導体を常伝導転移させる加熱用電源
とを具備し、限流動作中に前記電源系統の電流が前記加
熱用導電性材料に分流するように、前記加熱用導電性材
料と限流用超電導体とが接続されていることを特徴とす
る超電導限流素子。
1. A current-limiting superconductor connected in series to a current-limiting power supply system, a heating conductive material disposed close to the current-limiting superconductor via an insulating layer, and A heating power supply for supplying a current to the heating conductive material when a current is generated to cause the current-limiting superconductor to transition to a normal conduction state. A superconducting current-limiting element, wherein the heating conductive material and the current-limiting superconductor are connected so as to diverge into a conductive material.
【請求項2】 請求項1記載の超電導限流素子におい
て、 さらに、前記限流用超電導体に対して電気的に絶縁され
た位置に並列配置されていると共に、温度上昇により抵
抗が増大する抵抗用導電性材料を具備し、前記加熱用導
電性材料は一端が前記限流用超電導体に接続され、他端
が前記抵抗用導電性材料に接続されていることを特徴と
する超電導限流素子。
2. The superconducting current limiting element according to claim 1.
And further electrically insulated from the current-limiting superconductor.
In parallel with each other, and
A conductive material for resistance having increased resistance;
One end of the conductive material is connected to the current-limiting superconductor,
Are connected to the conductive material for resistance.
Superconducting current limiting element.
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