JP3167040B2 - 超伝導装置 - Google Patents
超伝導装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、核融合機器などの大電
流パルスコイルや交流電力機器のように大電流が高速に
変化する超伝導装置に関する。
流パルスコイルや交流電力機器のように大電流が高速に
変化する超伝導装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】超伝導線を撚り線した超伝導導体を用い
た超伝導装置の電流供給部において、接続抵抗による発
熱によって超伝導線がクエンチするのを防ぐため、接続
長を長くしたり超伝導線を撚り戻して接続面積を増やし
たりして接続抵抗を小さくしている。例えば図８に示す
ように超伝導導体（１）を電流供給端子（２）上におい
て超伝導素線（１ａ）に撚り戻して超伝導導体（１）と
電流供給端子（２）をハンダ付けした電流供給部がしば
しば用いられる。しかし、このような電流供給端子に商
用周波数の交流電流を流した場合、表皮効果によって電
流は導体の表面を流れるため、図９に示すように表面積
の大きな電流供給端子（２）に多くの電流（３）が流
れ、この電流（３）は電流供給端子（２）の端で超伝導
導体（１）に移行する。このため電流供給端子（２）の
端において電流密度が著しく高くなり、大電流を流そう
とすると大きなジュール発熱によって超伝導導体（１）
がクエンチしてしまうという問題があった。
た超伝導装置の電流供給部において、接続抵抗による発
熱によって超伝導線がクエンチするのを防ぐため、接続
長を長くしたり超伝導線を撚り戻して接続面積を増やし
たりして接続抵抗を小さくしている。例えば図８に示す
ように超伝導導体（１）を電流供給端子（２）上におい
て超伝導素線（１ａ）に撚り戻して超伝導導体（１）と
電流供給端子（２）をハンダ付けした電流供給部がしば
しば用いられる。しかし、このような電流供給端子に商
用周波数の交流電流を流した場合、表皮効果によって電
流は導体の表面を流れるため、図９に示すように表面積
の大きな電流供給端子（２）に多くの電流（３）が流
れ、この電流（３）は電流供給端子（２）の端で超伝導
導体（１）に移行する。このため電流供給端子（２）の
端において電流密度が著しく高くなり、大電流を流そう
とすると大きなジュール発熱によって超伝導導体（１）
がクエンチしてしまうという問題があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】このように、交流のよ
うに通電電流の変化の速い場合、表皮効果によって電流
供給端子の端で電流密度が著しく高くなり、通電電流が
大きくなるとジュール発熱のため超伝導導体がクエンチ
するという問題があった。本発明は、電流変化が速くか
つ電流値の大きな通電によっても電流供給部でのクエン
チの発生を抑制した超伝導装置を提供することを目的と
する。
うに通電電流の変化の速い場合、表皮効果によって電流
供給端子の端で電流密度が著しく高くなり、通電電流が
大きくなるとジュール発熱のため超伝導導体がクエンチ
するという問題があった。本発明は、電流変化が速くか
つ電流値の大きな通電によっても電流供給部でのクエン
チの発生を抑制した超伝導装置を提供することを目的と
する。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明においては、複数の超伝導線を撚り合わせて構
成された超伝導導体と、断面円形状をなし、前記超伝導
導体と接続する電流供給端子とを備え、前記電流供給端
子の周面に前記超伝導導体を撚り戻した超伝導素線を幾
何学的に対称となるように接続したことを特徴としてい
る。 なお、前記超伝導導体と前記電流供給端子とは、テ
ーパー部を介して接続することが可能である。 さらに、
本発明においては、複数の超伝導線を撚り合わせて構成
された超伝導導体と、前記超伝導導体と接続する電流供
給端子とを備え、前記電流供給端子は断面円形状をなす
複数の単位端子を有するとともに、これら単位端子と前
記超伝導導体とを幾何学的に対称となるように接続した
ことを特徴としている。
に本発明においては、複数の超伝導線を撚り合わせて構
成された超伝導導体と、断面円形状をなし、前記超伝導
導体と接続する電流供給端子とを備え、前記電流供給端
子の周面に前記超伝導導体を撚り戻した超伝導素線を幾
何学的に対称となるように接続したことを特徴としてい
る。 なお、前記超伝導導体と前記電流供給端子とは、テ
ーパー部を介して接続することが可能である。 さらに、
本発明においては、複数の超伝導線を撚り合わせて構成
された超伝導導体と、前記超伝導導体と接続する電流供
給端子とを備え、前記電流供給端子は断面円形状をなす
複数の単位端子を有するとともに、これら単位端子と前
記超伝導導体とを幾何学的に対称となるように接続した
ことを特徴としている。
【０００５】
【作用】このような構成とすることによって、電流供給
端子と超伝導導体の電流の移行を複数個所で行うことが
できるため、電流が移行している場所での電流密度を、
１個所で電流の移行が行われている場合に比べて小さく
することができる。すなわち、接続抵抗（インダクタン
ス）の均一化を図ることができる。この結果、電流供給
端子でのジュール熱が小さくなるため、クエンチの発生
を抑制することができる。
端子と超伝導導体の電流の移行を複数個所で行うことが
できるため、電流が移行している場所での電流密度を、
１個所で電流の移行が行われている場合に比べて小さく
することができる。すなわち、接続抵抗（インダクタン
ス）の均一化を図ることができる。この結果、電流供給
端子でのジュール熱が小さくなるため、クエンチの発生
を抑制することができる。
【０００６】
【実施例】以下、本発明の一実施例について図１を参照
して説明する。
して説明する。
【０００７】図１は補強線（１ｃ）の周りに６本の超伝
導素線（１ａ）を撚り線した超伝導導体（１）を電流供
給部において、超伝導素線（１ａ）に撚り戻し円柱形の
電流供給端子（２）の周面に均等に超伝導素線（１ａ）
をハンダ付けした例を示す。超伝導素線（１ａ）相互間
および超伝導素線（１ａ）の撚り合わせ端（１ｄ）と電
流供給端子（２）の端（２ａ）とのあいだにハンダのな
いすきま（５）を設けてある。
導素線（１ａ）を撚り線した超伝導導体（１）を電流供
給部において、超伝導素線（１ａ）に撚り戻し円柱形の
電流供給端子（２）の周面に均等に超伝導素線（１ａ）
をハンダ付けした例を示す。超伝導素線（１ａ）相互間
および超伝導素線（１ａ）の撚り合わせ端（１ｄ）と電
流供給端子（２）の端（２ａ）とのあいだにハンダのな
いすきま（５）を設けてある。
【０００８】このようにすると、すべての超伝導素線
（１ａ）は幾何学的に対象になるので全ての超伝導素線
（１ａ）のインダクタンスを同じにできる。このため、
交流電流を通電しても全ての超伝導素線（１ａ）に流れ
る電流が同じになる。また、電流供給端子（２）から超
伝導導体（１）にほとんどの電流が移行する電流供給端
子端で、超伝導素線（１ａ）が６個所に分散しているの
で、電流供給端子端での電流密度が超伝導導体（１）が
１個所で接続している場合の６分の１になる。ところ
で、体積あたりのジュール発熱量は導体の比抵抗と電流
密度の２乗の積であるから、ジュール発熱は36分の１に
なる。したがって、交流大電流を通電してもクエンチが
発生し難くなる。よって、このような電流供給部を持つ
超伝導装置においては、交流大電流あるいは立ち上がり
の速いパルス大電流が通電可能である。
（１ａ）は幾何学的に対象になるので全ての超伝導素線
（１ａ）のインダクタンスを同じにできる。このため、
交流電流を通電しても全ての超伝導素線（１ａ）に流れ
る電流が同じになる。また、電流供給端子（２）から超
伝導導体（１）にほとんどの電流が移行する電流供給端
子端で、超伝導素線（１ａ）が６個所に分散しているの
で、電流供給端子端での電流密度が超伝導導体（１）が
１個所で接続している場合の６分の１になる。ところ
で、体積あたりのジュール発熱量は導体の比抵抗と電流
密度の２乗の積であるから、ジュール発熱は36分の１に
なる。したがって、交流大電流を通電してもクエンチが
発生し難くなる。よって、このような電流供給部を持つ
超伝導装置においては、交流大電流あるいは立ち上がり
の速いパルス大電流が通電可能である。
【０００９】これを平面図に示すと図２のようになる。
このように電流供給端子（２）と超伝導導体（１）の電
流（３）の移行を複数個所で行うようにできるため、電
流（３）が移行している場所での電流密度を、１個所で
電流の移行が行われている場合に比べ小さくすることが
できる。この結果、電流供給端子でのジュール発熱が小
さくなるため、クエンチの発生を抑制することができ
る。
このように電流供給端子（２）と超伝導導体（１）の電
流（３）の移行を複数個所で行うようにできるため、電
流（３）が移行している場所での電流密度を、１個所で
電流の移行が行われている場合に比べ小さくすることが
できる。この結果、電流供給端子でのジュール発熱が小
さくなるため、クエンチの発生を抑制することができ
る。
【００１０】図３に補強線（１ｃ）の周りに６本の超伝
導素線（１ａ）あるいは超伝導撚線を撚り線する行程を
３回繰り返して得られた超伝導導体（１）を２回撚線の
状態まで撚り戻し電流供給端子（２）にハンダ付けした
電流供給部に50Hz交流電流を通電したときの結果を示
す。電流供給端子端まで２回撚線を分散して接続した場
合には、電流供給端子端で２回撚線が１個所に接続した
場合の1.4 倍の電流値でクエンチが発生している。この
ように本発明がクエンチの抑制に大きく寄与しているこ
とが分かる。
導素線（１ａ）あるいは超伝導撚線を撚り線する行程を
３回繰り返して得られた超伝導導体（１）を２回撚線の
状態まで撚り戻し電流供給端子（２）にハンダ付けした
電流供給部に50Hz交流電流を通電したときの結果を示
す。電流供給端子端まで２回撚線を分散して接続した場
合には、電流供給端子端で２回撚線が１個所に接続した
場合の1.4 倍の電流値でクエンチが発生している。この
ように本発明がクエンチの抑制に大きく寄与しているこ
とが分かる。
【００１１】図４は補強線の周りに６本の超伝導素線
（１ａ）を撚り線した１回撚超伝導導体（１ｂ）をさら
に補強線の周りに６本撚り線した超伝導導体（１）の電
流供給部に本発明を適用した例で、電流供給部において
超伝導導体を超伝導素線（１ａ）に撚り戻して全て超伝
導素線（１ａ）を円柱形の電流供給端子（２）の周に均
等にハンダ付けしたものを示す。
（１ａ）を撚り線した１回撚超伝導導体（１ｂ）をさら
に補強線の周りに６本撚り線した超伝導導体（１）の電
流供給部に本発明を適用した例で、電流供給部において
超伝導導体を超伝導素線（１ａ）に撚り戻して全て超伝
導素線（１ａ）を円柱形の電流供給端子（２）の周に均
等にハンダ付けしたものを示す。
【００１２】図５は図４と同一な超伝導導体（１）の電
流供給部に本発明を適用したもう一つの例で、６本の円
柱（単位端子）より構成された電流供給端子（２）のそ
れぞれの円柱の周囲にひとつの１回撚超伝導導体（１
ｂ）より撚り戻された超伝導素線（１ａ）６本を均等に
ハンダ付けしたものを示す。
流供給部に本発明を適用したもう一つの例で、６本の円
柱（単位端子）より構成された電流供給端子（２）のそ
れぞれの円柱の周囲にひとつの１回撚超伝導導体（１
ｂ）より撚り戻された超伝導素線（１ａ）６本を均等に
ハンダ付けしたものを示す。
【００１３】本発明は図６に示すように撚り戻された超
伝導素線（１ａ）あるいは超伝導撚線とそれと同数に分
けられた電流供給端子を円柱形の絶縁物（４）の周に均
等に配して１対１にハンダ付けすることでも実現でき
る。この場合、電流供給端子（２）と超伝導導体（１）
の接続部に撚りを施しても良い。
伝導素線（１ａ）あるいは超伝導撚線とそれと同数に分
けられた電流供給端子を円柱形の絶縁物（４）の周に均
等に配して１対１にハンダ付けすることでも実現でき
る。この場合、電流供給端子（２）と超伝導導体（１）
の接続部に撚りを施しても良い。
【００１４】また、図７に示すように電流供給端子
（２）にテーパー部（２ｂ）を設けて撚り戻された超伝
導素線（１ａ）あるいは超伝導撚線の固定を良くしても
よい。ただし、この場合テーパー部（２ｂ）では電流密
度が大きくなるので、電流密度が過度に大きなテーパー
先端部を切断しておく必要がある。また、本発明の実施
例では補強線の周りに超伝導素線（１ａ）あるいは超伝
導撚線を撚り線した超伝導導体について図示したが、本
発明はこのような超伝導導体に限定されるものではな
く、あらゆる撚り構造の超伝導導体に適用することがで
きる。
（２）にテーパー部（２ｂ）を設けて撚り戻された超伝
導素線（１ａ）あるいは超伝導撚線の固定を良くしても
よい。ただし、この場合テーパー部（２ｂ）では電流密
度が大きくなるので、電流密度が過度に大きなテーパー
先端部を切断しておく必要がある。また、本発明の実施
例では補強線の周りに超伝導素線（１ａ）あるいは超伝
導撚線を撚り線した超伝導導体について図示したが、本
発明はこのような超伝導導体に限定されるものではな
く、あらゆる撚り構造の超伝導導体に適用することがで
きる。
【００１５】
【発明の効果】本発明によれば、大電流かつ電流変化の
速い超伝導装置を製作することができるので、交流電力
機器の超伝導化が可能となり、電力機器の損失を減少さ
せることができる。また、核融合用電磁石のように立ち
上がりの速い高磁場を発生する超伝導コイルにおいて、
励磁電圧を同じにしたまま通電電流を大きくすることに
よってさらに高磁場を得ることができる。このことは、
超伝導コイルの冷媒であるＨｅが気体状態の放電電圧が
非常に小さいため有用である。
速い超伝導装置を製作することができるので、交流電力
機器の超伝導化が可能となり、電力機器の損失を減少さ
せることができる。また、核融合用電磁石のように立ち
上がりの速い高磁場を発生する超伝導コイルにおいて、
励磁電圧を同じにしたまま通電電流を大きくすることに
よってさらに高磁場を得ることができる。このことは、
超伝導コイルの冷媒であるＨｅが気体状態の放電電圧が
非常に小さいため有用である。
【図１】本発明の実施例における電流供給部の構成を示
す図
す図
【図２】本発明の電流供給部における電流の流れを説明
する図
する図
【図３】本発明を適用した電流供給部の通電試験の結果
を示す図
を示す図
【図４】本発明の第２の実施例における電流供給部の構
成を示す図
成を示す図
【図５】本発明の第３の実施例を示す図
【図６】本発明の第４の実施例を示す図
【図７】本発明の第５の実施例を示す図
【図８】従来装置の電流供給部の構成を示す図
【図９】従来装置の電流供給部における電流の流れを説
明する図
明する図
１…超伝導導体 １ａ…超伝導素線 １ｂ…超伝導撚線 １ｃ…補強線 １ｄ…撚り合わせ端 ２…電流供給端子 ２ａ…電流供給端子の端 ２ｂ…電流供給端子のテーパー部 ３…電流 ４…絶縁物 ５…すきま
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 39/00 H01R 4/68 H01F 5/08
Claims (3)
- 【請求項１】 複数の超伝導線を撚り合わせて構成され
た超伝導導体と、断面円形状をなし、前記超伝導導体 と接続する電流供給
端子とを備え、 前記電流供給端子の周面に前記超伝導導体を撚り戻した
超伝導素線を幾何学的に対称となるように接続した こと
を特徴とする超伝導装置。 - 【請求項２】 前記超伝導導体と前記電流供給端子と
は、テーパー部を介して接続されていることを特徴とす
る請求項１記載の超伝導装置。 - 【請求項３】 複数の超伝導線を撚り合わせて構成され
た超伝導導体と、 前記超伝導導体と接続する電流供給端子とを備え、 前記電流供給端子は断面円形状をなす複数の単位端子を
有するとともに、これら単位端子と前記超伝導導体とを
幾何学的に対称となるように接続したことを特徴とする
超伝導装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30902791A JP3167040B2 (ja) | 1991-11-25 | 1991-11-25 | 超伝導装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30902791A JP3167040B2 (ja) | 1991-11-25 | 1991-11-25 | 超伝導装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05145125A JPH05145125A (ja) | 1993-06-11 |
| JP3167040B2 true JP3167040B2 (ja) | 2001-05-14 |
Family
ID=17988001
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30902791A Expired - Fee Related JP3167040B2 (ja) | 1991-11-25 | 1991-11-25 | 超伝導装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3167040B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4738755B2 (ja) * | 2004-04-16 | 2011-08-03 | 三菱電機株式会社 | 超電導導体の接続装置 |
-
1991
- 1991-11-25 JP JP30902791A patent/JP3167040B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05145125A (ja) | 1993-06-11 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080309 Year of fee payment: 7 |
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| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090309 Year of fee payment: 8 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |