JP3497651B2 - 永久電流スイッチ - Google Patents
永久電流スイッチInfo
- Publication number
- JP3497651B2 JP3497651B2 JP04353796A JP4353796A JP3497651B2 JP 3497651 B2 JP3497651 B2 JP 3497651B2 JP 04353796 A JP04353796 A JP 04353796A JP 4353796 A JP4353796 A JP 4353796A JP 3497651 B2 JP3497651 B2 JP 3497651B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- switch
- switch element
- permanent current
- heat insulating
- current switch
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000002826 coolant Substances 0.000 claims description 35
- 229920005992 thermoplastic resin Polymers 0.000 claims description 30
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 claims description 21
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 16
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 15
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 12
- 230000002085 persistent effect Effects 0.000 claims description 11
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims description 9
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 239000005977 Ethylene Substances 0.000 claims description 7
- CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-N Methacrylic acid Chemical compound CC(=C)C(O)=O CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 claims description 7
- 239000002783 friction material Substances 0.000 claims description 7
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims description 5
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims description 5
- 239000002887 superconductor Substances 0.000 claims 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 28
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 16
- 101150003196 PCS1 gene Proteins 0.000 description 14
- 101100493726 Phalaenopsis sp. BIBSY212 gene Proteins 0.000 description 14
- 101100030895 Saccharomyces cerevisiae (strain ATCC 204508 / S288c) RPT4 gene Proteins 0.000 description 14
- 101100028900 Caenorhabditis elegans pcs-1 gene Proteins 0.000 description 11
- 238000005339 levitation Methods 0.000 description 7
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 6
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 5
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 239000012779 reinforcing material Substances 0.000 description 4
- 206010040844 Skin exfoliation Diseases 0.000 description 3
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 3
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 3
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 230000005347 demagnetization Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 2
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 2
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 2
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 2
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000570 Cupronickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002482 Cu–Ni Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- YOCUPQPZWBBYIX-UHFFFAOYSA-N copper nickel Chemical compound [Ni].[Cu] YOCUPQPZWBBYIX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002595 magnetic resonance imaging Methods 0.000 description 1
- 238000013421 nuclear magnetic resonance imaging Methods 0.000 description 1
- 239000000088 plastic resin Substances 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、主として磁気浮上
式鉄道等の超電導磁石に使用される永久電流スイッチに
関するものである。
式鉄道等の超電導磁石に使用される永久電流スイッチに
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】例えば、浮上式鉄道あるいは核磁気共鳴
イメージング（ＭＲＩ）等に用いられる超電導磁石は、
長時間にわたり一定の電流を流し続ける永久電流モード
で使用される。永久電流モードとは、超電導磁石の電気
回路を閉ループにして電流を閉じ込めるようにした状態
のことである。
イメージング（ＭＲＩ）等に用いられる超電導磁石は、
長時間にわたり一定の電流を流し続ける永久電流モード
で使用される。永久電流モードとは、超電導磁石の電気
回路を閉ループにして電流を閉じ込めるようにした状態
のことである。
【０００３】永久電流スイッチは、（以下、Persistent
Current Switch を略して、適宜ＰＣＳと呼ぶ。）上記
のように超電導磁石を永久電流モードにする、あるいは
解除する開閉操作可能な機能を有する重要部品である。
永久電流モードにすると、超電導磁石の閉ループ電気回
路の電流は減衰せず半永久的に流れ続けるので、超電導
磁石は一定の磁界を保持することができる状態になる。
Current Switch を略して、適宜ＰＣＳと呼ぶ。）上記
のように超電導磁石を永久電流モードにする、あるいは
解除する開閉操作可能な機能を有する重要部品である。
永久電流モードにすると、超電導磁石の閉ループ電気回
路の電流は減衰せず半永久的に流れ続けるので、超電導
磁石は一定の磁界を保持することができる状態になる。
【０００４】このようなＰＣＳとしては、超電導線を内
蔵ヒータの発熱により強制的に常電導化し、永久電流モ
ードの電流を減衰させる形でスイッチの開閉操作を行う
熱式のものが広く採用されている。
蔵ヒータの発熱により強制的に常電導化し、永久電流モ
ードの電流を減衰させる形でスイッチの開閉操作を行う
熱式のものが広く採用されている。
【０００５】この熱式のＰＣＳの基本構造は、巻枠に超
電導線及びヒータ線を共に巻回し、エポキシなどの樹脂
を含浸して一体としたスイッチ要素を複数個積み重ねて
構成したものである。この超電導線としては、スイッチ
開時の電気抵抗を出来るだけ大きくするために、例え
ば、銅−ニッケル合金（Ｃｕ−Ｎｉ合金）などの比抵抗
値が大きい金属を母材とする極細多芯線を一般に用いて
いる。
電導線及びヒータ線を共に巻回し、エポキシなどの樹脂
を含浸して一体としたスイッチ要素を複数個積み重ねて
構成したものである。この超電導線としては、スイッチ
開時の電気抵抗を出来るだけ大きくするために、例え
ば、銅−ニッケル合金（Ｃｕ−Ｎｉ合金）などの比抵抗
値が大きい金属を母材とする極細多芯線を一般に用いて
いる。
【０００６】しかし、このような比抵抗値が大きい金属
を母材に用いた超電導線は、銅やアルミニウムのような
比抵抗値が小さい金属を母材に用いた超電導線よりも、
通電時にクエンチ（超電導状態が常電導状態に転移する
こと）しやすいという不安定性がある。
を母材に用いた超電導線は、銅やアルミニウムのような
比抵抗値が小さい金属を母材に用いた超電導線よりも、
通電時にクエンチ（超電導状態が常電導状態に転移する
こと）しやすいという不安定性がある。
【０００７】また、超電導線に大電流を通電する場合、
単純に超電導線の断面積を大きくするだけでもクエンチ
電流は高くすることができる半面、電磁気的な外乱に対
する不安定性は、逆に増加する傾向がある。
単純に超電導線の断面積を大きくするだけでもクエンチ
電流は高くすることができる半面、電磁気的な外乱に対
する不安定性は、逆に増加する傾向がある。
【０００８】そこで、浮上式鉄道の超電導磁石などのよ
うに、大電流を通電しつつ高い安定性を確保する必要が
ある熱式ＰＣＳでは、断面積を極力小さくした超電導線
を用い、複数個のスイッチ要素を電気回路として並列型
スイッチとなるように接続するものが多い。
うに、大電流を通電しつつ高い安定性を確保する必要が
ある熱式ＰＣＳでは、断面積を極力小さくした超電導線
を用い、複数個のスイッチ要素を電気回路として並列型
スイッチとなるように接続するものが多い。
【０００９】図１４は、従来の熱式ＰＣＳの構成の一例
を示す斜視図である。この図に示すように、ＰＣＳ１
は、複数個の円盤形状のスイッチ要素３を積み重ねて固
定軸４及び固定ナット５で締結固定し、スイッチ要素３
が電気的に並列回路スイッチとなるように接続した構成
となっている。ＰＣＳ１の巻枠（フレーム部材）には、
超電導線２と共にヒータ線が巻回されているが、このヒ
ータ線の図示は省略してある。そして、通常、このＰＣ
Ｓ１は、専用の容器２６に組込まれ、液体ヘリウム等の
冷却材２５に晒される構成となっている。
を示す斜視図である。この図に示すように、ＰＣＳ１
は、複数個の円盤形状のスイッチ要素３を積み重ねて固
定軸４及び固定ナット５で締結固定し、スイッチ要素３
が電気的に並列回路スイッチとなるように接続した構成
となっている。ＰＣＳ１の巻枠（フレーム部材）には、
超電導線２と共にヒータ線が巻回されているが、このヒ
ータ線の図示は省略してある。そして、通常、このＰＣ
Ｓ１は、専用の容器２６に組込まれ、液体ヘリウム等の
冷却材２５に晒される構成となっている。
【００１０】こうした熱式のＰＣＳ１は、スイッチ要素
３の並列個数をＮとし、通電電流をＩo とするとき、何
らかの擾乱により、スイッチ要素３のうちＭ個がクエン
チしても、残りの（Ｎ−Ｍ）個のスイッチ要素３で電流
Ｉo を分担し、維持することができる余裕度をもたせる
場合が多く、通常Ｍの値を１ないし２としたスイッチ要
素多並列型となっている。
３の並列個数をＮとし、通電電流をＩo とするとき、何
らかの擾乱により、スイッチ要素３のうちＭ個がクエン
チしても、残りの（Ｎ−Ｍ）個のスイッチ要素３で電流
Ｉo を分担し、維持することができる余裕度をもたせる
場合が多く、通常Ｍの値を１ないし２としたスイッチ要
素多並列型となっている。
【００１１】ところで、浮上式鉄道等に使用される上記
のような熱式ＰＣＳ１は、走行時の振動に対する耐振性
を確保しつつ、基本特性として、低いヒータ加熱でスイ
ッチ開時（ＯＦＦ時）の高抵抗化を図れることが要求さ
れる。この要求は、コイルの永久電流モード開閉時にお
ける液体ヘリウムなどの冷却剤の消費量に関係するもの
である。
のような熱式ＰＣＳ１は、走行時の振動に対する耐振性
を確保しつつ、基本特性として、低いヒータ加熱でスイ
ッチ開時（ＯＦＦ時）の高抵抗化を図れることが要求さ
れる。この要求は、コイルの永久電流モード開閉時にお
ける液体ヘリウムなどの冷却剤の消費量に関係するもの
である。
【００１２】コイルを永久電流モードにする過程を、図
１５に示す簡単な回路図に基き説明する。まず、ヒータ
電源２０よりＰＣＳ１内部のヒータ１９に通電し、ＰＣ
Ｓ１の温度を上昇させ、開［ＯＦＦ（超電導状態）］に
した状態で電源１８の電流Ｉを上げていく（図１５
（ａ））。そして、設定電流Ｉo に達したところで、Ｐ
ＣＳ１のヒータ１９の通電加熱を止め、ＰＣＳ１を閉
［ＯＮ（超電導状態）］にする（図１５（ｂ））。ここ
で、電源１８の電流を徐々に低下させて行くと、超電導
コイル１７に流れ込む電流Ｉo は、設定値のままで、電
源１８へ流れる電流Ｉとの差Ｉo −ＩだけがＰＣＳ１の
方へ流れる（図１５（ｃ））。さらに、電源１８の電流
をゼロまで下げた後でも超電導コイル１７とＰＣＳ１の
閉ループの中で永久電流Ｉo が循環し続け、永久電流モ
ードとなる（図１５（ｄ））。
１５に示す簡単な回路図に基き説明する。まず、ヒータ
電源２０よりＰＣＳ１内部のヒータ１９に通電し、ＰＣ
Ｓ１の温度を上昇させ、開［ＯＦＦ（超電導状態）］に
した状態で電源１８の電流Ｉを上げていく（図１５
（ａ））。そして、設定電流Ｉo に達したところで、Ｐ
ＣＳ１のヒータ１９の通電加熱を止め、ＰＣＳ１を閉
［ＯＮ（超電導状態）］にする（図１５（ｂ））。ここ
で、電源１８の電流を徐々に低下させて行くと、超電導
コイル１７に流れ込む電流Ｉo は、設定値のままで、電
源１８へ流れる電流Ｉとの差Ｉo −ＩだけがＰＣＳ１の
方へ流れる（図１５（ｃ））。さらに、電源１８の電流
をゼロまで下げた後でも超電導コイル１７とＰＣＳ１の
閉ループの中で永久電流Ｉo が循環し続け、永久電流モ
ードとなる（図１５（ｄ））。
【００１３】上記のように永久電流モードを作ることを
「励磁」、解除することを「消磁」と呼ぶ。このような
コイル１７の励磁あるいは消磁の際には、電流の掃引速
度ｄＩ／ｄｔとコイルのインダクタンスＬの積で決まる
コイルの両端電圧Ｖo （Ｖo＝Ｌ・ｄＩ／ｄｔ）が生じ
る。この電圧Ｖo は、ＰＣＳ１の本体にもかかるためＰ
ＣＳ１の抵抗ＲPCS が高いほど分流電流ＩPCS （ＩPCS
＝Ｖo ／ＲPCS ）は小さくなる。そして、ＰＣＳ１での
発熱量ＱPCS は、ＱPCS ＝Ｖo 2 ／ＲPCS であることか
ら、冷却材の消費量を低減させるためには、ＰＣＳ１の
開時（ＯＦＦ時）抵抗をできるだけ高くする必要がある
ことがわかる。すなわち、コイル１７の永久電流モード
開閉時のＰＣＳ１の冷却材の消費量は、上記説明のＰＣ
Ｓ１本体の発熱量ＱPCS とＰＣＳ１を開（オフ）にする
ためのヒータ１９の加熱量ＱH との和に対応する。した
がって、低いヒータ加熱でＰＣＳ抵抗が高い特性を得ら
れるようにする必要がある訳である。
「励磁」、解除することを「消磁」と呼ぶ。このような
コイル１７の励磁あるいは消磁の際には、電流の掃引速
度ｄＩ／ｄｔとコイルのインダクタンスＬの積で決まる
コイルの両端電圧Ｖo （Ｖo＝Ｌ・ｄＩ／ｄｔ）が生じ
る。この電圧Ｖo は、ＰＣＳ１の本体にもかかるためＰ
ＣＳ１の抵抗ＲPCS が高いほど分流電流ＩPCS （ＩPCS
＝Ｖo ／ＲPCS ）は小さくなる。そして、ＰＣＳ１での
発熱量ＱPCS は、ＱPCS ＝Ｖo 2 ／ＲPCS であることか
ら、冷却材の消費量を低減させるためには、ＰＣＳ１の
開時（ＯＦＦ時）抵抗をできるだけ高くする必要がある
ことがわかる。すなわち、コイル１７の永久電流モード
開閉時のＰＣＳ１の冷却材の消費量は、上記説明のＰＣ
Ｓ１本体の発熱量ＱPCS とＰＣＳ１を開（オフ）にする
ためのヒータ１９の加熱量ＱH との和に対応する。した
がって、低いヒータ加熱でＰＣＳ抵抗が高い特性を得ら
れるようにする必要がある訳である。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】ＰＣＳ１のスイッチ要
素３は、超電導線巻込み部２ａと熱伝導性の悪い（スイ
ッチ要素３の断熱性を向上させる）ＦＲＰ等のフレーム
部材から構成されており、そのフレームの厚さを増すこ
とで、これまで低いヒータ加熱で高いＰＣＳ抵抗を得ら
れるように開発を進めてきた。しかし、この方法により
ＰＣＳ１の抵抗を高くするには、スイッチ要素３のフレ
ームが大きくなり、必然的にＰＣＳ１の外形寸法が大き
くなってしまうが、浮上式鉄道等に用いられるＰＣＳ１
は、小型軽量化指向で、その収納スペースの関係上、厳
しい寸法制約が有り、この方法は採用できない。一方、
単純にフレームの厚みを増やすと、ＰＣＳ１の冷却性が
悪くなり、特性が本質的に不安定になってしまうという
問題もある。
素３は、超電導線巻込み部２ａと熱伝導性の悪い（スイ
ッチ要素３の断熱性を向上させる）ＦＲＰ等のフレーム
部材から構成されており、そのフレームの厚さを増すこ
とで、これまで低いヒータ加熱で高いＰＣＳ抵抗を得ら
れるように開発を進めてきた。しかし、この方法により
ＰＣＳ１の抵抗を高くするには、スイッチ要素３のフレ
ームが大きくなり、必然的にＰＣＳ１の外形寸法が大き
くなってしまうが、浮上式鉄道等に用いられるＰＣＳ１
は、小型軽量化指向で、その収納スペースの関係上、厳
しい寸法制約が有り、この方法は採用できない。一方、
単純にフレームの厚みを増やすと、ＰＣＳ１の冷却性が
悪くなり、特性が本質的に不安定になってしまうという
問題もある。
【００１５】また、浮上式鉄道は原理的に走行速度に応
じた周波数の振動を受けるが、複数個のスイッチ要素を
単純に組合せた構成のＰＣＳの場合、その共振点では、
スイッチ要素３の振動量が大きくなる。したがって、こ
れに伴い摩擦熱が発生するため、スイッチ要素３の温度
が上昇し、スイッチ要素３の特性が不安定になり易くな
る。そこで、各スイッチ要素３の共振点を運用範囲以上
に設計しようとすると、今度は、外形寸法が所定の制約
条件を満足せず、現実的なものにならないという問題が
生じる。
じた周波数の振動を受けるが、複数個のスイッチ要素を
単純に組合せた構成のＰＣＳの場合、その共振点では、
スイッチ要素３の振動量が大きくなる。したがって、こ
れに伴い摩擦熱が発生するため、スイッチ要素３の温度
が上昇し、スイッチ要素３の特性が不安定になり易くな
る。そこで、各スイッチ要素３の共振点を運用範囲以上
に設計しようとすると、今度は、外形寸法が所定の制約
条件を満足せず、現実的なものにならないという問題が
生じる。
【００１６】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
であり、外形寸法を大きくすることなく低いヒータ加熱
で高いＰＣＳ抵抗を得ることができ、さらに、振動に対
する安定性についても充分確保することができる永久電
流スイッチを提供することを目的とする。
であり、外形寸法を大きくすることなく低いヒータ加熱
で高いＰＣＳ抵抗を得ることができ、さらに、振動に対
する安定性についても充分確保することができる永久電
流スイッチを提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の手段として、請求項１記載の発明は、断熱性フレーム
部材の内側で超電導線がヒータ線と共に巻回されて成る
円盤形スイッチ要素を、複数個積み重ねて固定軸を挿通
させると共に、これらを並列接続して冷却材中に浸漬
し、各スイッチ要素のヒータ線に対する通電制御により
超電導線の超電導状態及び常電導状態間の転移を制御す
る熱式永久電流スイッチにおいて、前記各スイッチ要素
同士を、良熱伝導性スペーサ部材を介して熱可塑性樹脂
で接着することにより一体化すると共に、両端側に配置
された各スイッチ要素の、前記冷却材に対向している側
の円盤面を、断熱性板材で覆い、さらに、前記超電導線
と熱的に接している良熱伝導棒の先端部を、各スイッチ
要素の側方から前記冷却材中に突出させたこと、を特徴
とするものである。
の手段として、請求項１記載の発明は、断熱性フレーム
部材の内側で超電導線がヒータ線と共に巻回されて成る
円盤形スイッチ要素を、複数個積み重ねて固定軸を挿通
させると共に、これらを並列接続して冷却材中に浸漬
し、各スイッチ要素のヒータ線に対する通電制御により
超電導線の超電導状態及び常電導状態間の転移を制御す
る熱式永久電流スイッチにおいて、前記各スイッチ要素
同士を、良熱伝導性スペーサ部材を介して熱可塑性樹脂
で接着することにより一体化すると共に、両端側に配置
された各スイッチ要素の、前記冷却材に対向している側
の円盤面を、断熱性板材で覆い、さらに、前記超電導線
と熱的に接している良熱伝導棒の先端部を、各スイッチ
要素の側方から前記冷却材中に突出させたこと、を特徴
とするものである。
【００１８】請求項２記載の発明は、断熱性フレーム部
材の内側で超電導線がヒータ線と共に巻回されて成る円
盤形スイッチ要素を、複数個積み重ねて固定軸を挿通さ
せると共に、これらを並列接続して冷却材中に浸漬し、
各スイッチ要素のヒータ線に対する通電制御により超電
導線の超電導状態及び常電導状態間の転移を制御する熱
式永久電流スイッチにおいて、前記複数個のスイッチ要
素を、互に隣接する一対のスイッチ要素で構成される複
数のスイッチ要素対に分けると共に、各スイッチ要素対
を、そのスイッチ要素同士を熱可塑性樹脂で接着するこ
とにより一体化し、さらに、各スイッチ要素対同士の間
隙に冷却材が充分に満たされるように、各スイッチ要素
対同士を離間させたこと、を特徴とするものである。
材の内側で超電導線がヒータ線と共に巻回されて成る円
盤形スイッチ要素を、複数個積み重ねて固定軸を挿通さ
せると共に、これらを並列接続して冷却材中に浸漬し、
各スイッチ要素のヒータ線に対する通電制御により超電
導線の超電導状態及び常電導状態間の転移を制御する熱
式永久電流スイッチにおいて、前記複数個のスイッチ要
素を、互に隣接する一対のスイッチ要素で構成される複
数のスイッチ要素対に分けると共に、各スイッチ要素対
を、そのスイッチ要素同士を熱可塑性樹脂で接着するこ
とにより一体化し、さらに、各スイッチ要素対同士の間
隙に冷却材が充分に満たされるように、各スイッチ要素
対同士を離間させたこと、を特徴とするものである。
【００１９】請求項３記載の発明は、請求項２記載の発
明において、前記各スイッチ要素対を、良熱伝導性フラ
ンジ部材を介して、前記固定軸に挿着したこと、を特徴
とするものである。
明において、前記各スイッチ要素対を、良熱伝導性フラ
ンジ部材を介して、前記固定軸に挿着したこと、を特徴
とするものである。
【００２０】請求項４記載の発明は、請求項２又は３記
載の発明において、前記各スイッチ要素対の一体化を、
そのスイッチ要素同士を断熱性スペーサ部材を介して熱
可塑性樹脂で接着することにより行うこと、を特徴とす
るものである。
載の発明において、前記各スイッチ要素対の一体化を、
そのスイッチ要素同士を断熱性スペーサ部材を介して熱
可塑性樹脂で接着することにより行うこと、を特徴とす
るものである。
【００２１】請求項５記載の発明は、請求項３記載の発
明において、前記各スイッチ要素対を、良熱伝導性樹脂
により前記良熱伝導性フランジ部材に接着したこと、を
特徴とするものである。
明において、前記各スイッチ要素対を、良熱伝導性樹脂
により前記良熱伝導性フランジ部材に接着したこと、を
特徴とするものである。
【００２２】請求項６記載の発明は、請求項３記載の発
明において前記良熱伝導性フランジ部材を低摩擦材によ
り表面処理し、この良熱伝導性フランジ部材に前記各ス
イッチ要素対を着脱可能に取付けたこと、を特徴とする
ものである。
明において前記良熱伝導性フランジ部材を低摩擦材によ
り表面処理し、この良熱伝導性フランジ部材に前記各ス
イッチ要素対を着脱可能に取付けたこと、を特徴とする
ものである。
【００２３】請求項７記載の発明は、請求項２記載の発
明において、前記各スイッチ要素の超電導線及びヒータ
線の巻回部を接着面側に寄せて配置することにより、前
記断熱性フレーム部材の冷却材接触面側肉厚を、接着面
側肉厚よりも厚くしたこと、を特徴とするものである。
明において、前記各スイッチ要素の超電導線及びヒータ
線の巻回部を接着面側に寄せて配置することにより、前
記断熱性フレーム部材の冷却材接触面側肉厚を、接着面
側肉厚よりも厚くしたこと、を特徴とするものである。
【００２４】請求項８記載の発明は、請求項２記載の発
明において、前記各スイッチ要素対の一体化を、前記熱
可塑性樹脂で接着することに代えて、前記一対のスイッ
チ要素の断熱性フレーム部材に一体の部材を用いること
により行うこと、を特徴とするものである。
明において、前記各スイッチ要素対の一体化を、前記熱
可塑性樹脂で接着することに代えて、前記一対のスイッ
チ要素の断熱性フレーム部材に一体の部材を用いること
により行うこと、を特徴とするものである。
【００２５】請求項９記載の発明は、請求項２記載の発
明において、前記各スイッチ要素対同士を離間させるこ
とに代えて、各スイッチ要素対同士を、良熱伝導性スペ
ーサ部材を介して熱可塑性樹脂で接着したこと、を特徴
とするものである。
明において、前記各スイッチ要素対同士を離間させるこ
とに代えて、各スイッチ要素対同士を、良熱伝導性スペ
ーサ部材を介して熱可塑性樹脂で接着したこと、を特徴
とするものである。
【００２６】請求項１０記載の発明は、請求項９記載の
発明において、前記良熱伝導性スペーサ部材に渦電流防
止用スリットを形成したこと、又は、前記良熱伝導性ス
ペーサ部材を網目状部材により形成したこと、を特徴と
するものである。
発明において、前記良熱伝導性スペーサ部材に渦電流防
止用スリットを形成したこと、又は、前記良熱伝導性ス
ペーサ部材を網目状部材により形成したこと、を特徴と
するものである。
【００２７】請求項１１記載の発明は、断熱性フレーム
部材の内側で超電導線がヒータ線と共に巻回されて成る
円筒形スイッチ要素を、複数個並立して断熱性カバー部
材に収納すると共に、この断熱性カバー部材の内側の一
部及び外側に冷却材を満たし、各スイッチ要素を並列接
続して、ヒータ線に対する通電制御により超電導線の超
電導体状態及び常電導状態間の転移を制御する熱式永久
電流スイッチにおいて、前記各スイッチ要素の断熱性フ
レーム部材と前記断熱性カバー部材とを、熱可塑性樹脂
で接着することにより固着したこと、を特徴とするもの
である。
部材の内側で超電導線がヒータ線と共に巻回されて成る
円筒形スイッチ要素を、複数個並立して断熱性カバー部
材に収納すると共に、この断熱性カバー部材の内側の一
部及び外側に冷却材を満たし、各スイッチ要素を並列接
続して、ヒータ線に対する通電制御により超電導線の超
電導体状態及び常電導状態間の転移を制御する熱式永久
電流スイッチにおいて、前記各スイッチ要素の断熱性フ
レーム部材と前記断熱性カバー部材とを、熱可塑性樹脂
で接着することにより固着したこと、を特徴とするもの
である。
【００２８】請求項１２記載の発明は、断熱性フレーム
部材の内側で超電導線がヒータ線と共に巻回されて成る
円筒形スイッチ要素を、複数個並立してその両端部を押
え板部材に取付けると共に、これらを並列接続して冷却
材中に浸漬し、各スイッチ要素のヒータ線に対する通電
制御により超電導線の超電導状態及び常電導状態間の転
移を制御する熱式永久電流スイッチにおいて、前記複数
個のスイッチ要素を、所定個数のスイッチ要素により構
成される１又は２以上のグループに分け、各グループの
スイッチ要素を、少くともその一部が前記冷却材に接す
る状態となるように、断熱性スペーサ部材でグループ毎
に抱持し、さらに、前記各スイッチ要素及び前記押え板
部材の各接合面を熱可塑性樹脂で接着することにより固
着したこと、を特徴とするものである。
部材の内側で超電導線がヒータ線と共に巻回されて成る
円筒形スイッチ要素を、複数個並立してその両端部を押
え板部材に取付けると共に、これらを並列接続して冷却
材中に浸漬し、各スイッチ要素のヒータ線に対する通電
制御により超電導線の超電導状態及び常電導状態間の転
移を制御する熱式永久電流スイッチにおいて、前記複数
個のスイッチ要素を、所定個数のスイッチ要素により構
成される１又は２以上のグループに分け、各グループの
スイッチ要素を、少くともその一部が前記冷却材に接す
る状態となるように、断熱性スペーサ部材でグループ毎
に抱持し、さらに、前記各スイッチ要素及び前記押え板
部材の各接合面を熱可塑性樹脂で接着することにより固
着したこと、を特徴とするものである。
【００２９】請求項１３記載の発明は、請求項１乃至１
２のいずれかに記載の発明において、前記熱可塑性樹脂
は、エチレンとメタクリル酸との共重合体を主成分とし
て成ること、を特徴とするものである。
２のいずれかに記載の発明において、前記熱可塑性樹脂
は、エチレンとメタクリル酸との共重合体を主成分とし
て成ること、を特徴とするものである。
【００３０】
【発明の実施の形態】図１（ａ）は本発明の第１の実施
形態の構成を示す斜視図、図１（ｂ）は図１（ａ）をＸ
−Ｘ′方向から見た断面図である。本実施形態は、円盤
形状の複数個のスイッチ要素３同士のＦＲＰフレーム６
を、熱伝導性の良好なアルミ製スペーサ１４を介して接
着し、両端部のスイッチ要素３には、ＦＲＰ板２２を接
着することで、全てのスイッチ要素３の冷却材に晒され
る領域を内周面及び外周面に限定し、さらに、超電導線
巻込み部２ａと熱的に接しているアルミ製の良熱伝導棒
２３の先端部を冷却材２５中に突出させたものである。
形態の構成を示す斜視図、図１（ｂ）は図１（ａ）をＸ
−Ｘ′方向から見た断面図である。本実施形態は、円盤
形状の複数個のスイッチ要素３同士のＦＲＰフレーム６
を、熱伝導性の良好なアルミ製スペーサ１４を介して接
着し、両端部のスイッチ要素３には、ＦＲＰ板２２を接
着することで、全てのスイッチ要素３の冷却材に晒され
る領域を内周面及び外周面に限定し、さらに、超電導線
巻込み部２ａと熱的に接しているアルミ製の良熱伝導棒
２３の先端部を冷却材２５中に突出させたものである。
【００３１】上記のスペーサ１４とＦＲＰフレーム６及
びＦＲＰ板２２との接着には、エチレンとメタクリル酸
との共重合体から成る熱可塑性樹脂７が用いられる。そ
して、ＦＲＰフレーム６と巻込み部２ａとの間、並びに
ＦＲＰ板２２と固定ナット５及び固定フランジ１０との
間の接着にも上記の熱可塑性樹脂７が用いられる。ま
た、固定軸４及び固定ナット５との間の締結力が熱収縮
により低下するのを防ぎ、振動に対する安定性を確保す
るため、固定軸４と固定フランジ４との間に皿バネ１１
を設けている。
びＦＲＰ板２２との接着には、エチレンとメタクリル酸
との共重合体から成る熱可塑性樹脂７が用いられる。そ
して、ＦＲＰフレーム６と巻込み部２ａとの間、並びに
ＦＲＰ板２２と固定ナット５及び固定フランジ１０との
間の接着にも上記の熱可塑性樹脂７が用いられる。ま
た、固定軸４及び固定ナット５との間の締結力が熱収縮
により低下するのを防ぎ、振動に対する安定性を確保す
るため、固定軸４と固定フランジ４との間に皿バネ１１
を設けている。
【００３２】上記のように、両端のスイッチ要素３の冷
却材２５に接する面をＦＲＰ板２２で覆い、各スイッチ
要素３同士を熱可塑性樹脂７で強固に接着して一体化す
ることにより、断熱性を向上させることができる。した
がって、低い加熱量で高いＰＣＳ抵抗を得ることができ
る。
却材２５に接する面をＦＲＰ板２２で覆い、各スイッチ
要素３同士を熱可塑性樹脂７で強固に接着して一体化す
ることにより、断熱性を向上させることができる。した
がって、低い加熱量で高いＰＣＳ抵抗を得ることができ
る。
【００３３】しかし、断熱性を向上させることは、反
面、冷却時の冷却特性を低下させることにもなり、ま
た、ＯＦＦ動作時間（ヒータを切ってから超電導状態に
なるまでの時間）を長くすることにもなる。例えば、浮
上式鉄道の場合、ＯＦＦ時間は励消磁の時間を考える
と、１０秒以内に動作する必要があるが、ＰＣＳ１を構
成するスイッチ要素間を単に接着し断熱強化しただけで
はＯＦＦ時間が３０秒以上かかってしまう結果となって
いた。そこで、冷却特性の低下を少くするため、スイッ
チ要素３同士の間にアルミ製スペーサ１４を介挿すると
共に、巻込部２ａから延びるアルミ製熱伝導棒２３の先
端部が冷却材２５中に突出するようにしている。また、
各スイッチ要素３同士が強固に接着され、一体化されて
いるので、ＰＣＳ１の外形寸法を大きくすることなく断
熱性を大幅に向上させることが可能になっている。
面、冷却時の冷却特性を低下させることにもなり、ま
た、ＯＦＦ動作時間（ヒータを切ってから超電導状態に
なるまでの時間）を長くすることにもなる。例えば、浮
上式鉄道の場合、ＯＦＦ時間は励消磁の時間を考える
と、１０秒以内に動作する必要があるが、ＰＣＳ１を構
成するスイッチ要素間を単に接着し断熱強化しただけで
はＯＦＦ時間が３０秒以上かかってしまう結果となって
いた。そこで、冷却特性の低下を少くするため、スイッ
チ要素３同士の間にアルミ製スペーサ１４を介挿すると
共に、巻込部２ａから延びるアルミ製熱伝導棒２３の先
端部が冷却材２５中に突出するようにしている。また、
各スイッチ要素３同士が強固に接着され、一体化されて
いるので、ＰＣＳ１の外形寸法を大きくすることなく断
熱性を大幅に向上させることが可能になっている。
【００３４】図３は、ＰＣＳ１のヒータ加熱量とＰＣＳ
抵抗比との関係を従来構成のＰＣＳと比較した特性図で
ある。ＰＣＳ抵抗比とは、ヒータ加熱量に応じたＰＣＳ
抵抗ＲPCS （Ｑ）とＰＣＳ超電導線巻込総抵抗値Ｒo と
の比のことを言う。なお、ＰＣＳ超電導線巻込総抵抗値
Ｒo は、本実施形態及び従来構成共に同等で、通常２０
〜１００Ω程度である。図３より、本実施形態の構成の
ＰＣＳは、低いヒータ加熱量で高いＰＣＳ抵抗（ＲPCS
（Ｑ））を発生しており、従来の構成に比べてはるかに
応答が良いことが分かる。また、本実施形態のＰＣＳ抵
抗が一定となるのは、低いヒータ加熱量Ｑで、ＰＣＳ全
体が加熱されて超電導状態の存在する部分がなくなり、
ＲPCS （Ｑ）＝Ｒo （飽和状態）になるためである。図
３から分かる様に従来構成では本実施形態ほど低いヒー
タ加熱量で、飽和状態に達していない。
抵抗比との関係を従来構成のＰＣＳと比較した特性図で
ある。ＰＣＳ抵抗比とは、ヒータ加熱量に応じたＰＣＳ
抵抗ＲPCS （Ｑ）とＰＣＳ超電導線巻込総抵抗値Ｒo と
の比のことを言う。なお、ＰＣＳ超電導線巻込総抵抗値
Ｒo は、本実施形態及び従来構成共に同等で、通常２０
〜１００Ω程度である。図３より、本実施形態の構成の
ＰＣＳは、低いヒータ加熱量で高いＰＣＳ抵抗（ＲPCS
（Ｑ））を発生しており、従来の構成に比べてはるかに
応答が良いことが分かる。また、本実施形態のＰＣＳ抵
抗が一定となるのは、低いヒータ加熱量Ｑで、ＰＣＳ全
体が加熱されて超電導状態の存在する部分がなくなり、
ＲPCS （Ｑ）＝Ｒo （飽和状態）になるためである。図
３から分かる様に従来構成では本実施形態ほど低いヒー
タ加熱量で、飽和状態に達していない。
【００３５】図１に示したように、各スイッチ要素３間
には、アルミ材などの熱伝導性の良好なスペーサ１４を
設置したり、各スイッチ要素３にアルミ製熱伝導棒２３
を数個所に設置したりすることで、ＰＣＳ１の超電導状
態（ＯＮ状態）における各スイッチ要素３の安定性を確
保するのに必要な冷却能力を得ることができる。また、
スイッチ要素３を一体化することにより、スイッチ要素
３の剛性が高くなり、変形量が抑制され、共振点も高周
波側にシフトできる。
には、アルミ材などの熱伝導性の良好なスペーサ１４を
設置したり、各スイッチ要素３にアルミ製熱伝導棒２３
を数個所に設置したりすることで、ＰＣＳ１の超電導状
態（ＯＮ状態）における各スイッチ要素３の安定性を確
保するのに必要な冷却能力を得ることができる。また、
スイッチ要素３を一体化することにより、スイッチ要素
３の剛性が高くなり、変形量が抑制され、共振点も高周
波側にシフトできる。
【００３６】そして、スイッチ要素３の一体化におい
て、エチレンとメタクリル酸との共重合体からなる熱可
塑性樹脂７を使用することにより、スイッチ要素３間の
熱収縮などによる極端な応力集中を緩和することができ
るので、ＰＣＳ性能の安定化に極めて有効である。つま
り、高分子の接着剤は、分子間力による結合が主体なの
で、極低温に冷却しても固化せず、部材間の熱収縮差に
よる界面の応力集中（歪エネルギの蓄積）を回避するこ
とができる。この場合、スイッチ要素３の超電導線巻込
み部２ａとＦＲＰ製フレーム（巻枠）６との境界面にも
エチレンとメタクリル酸との共重合体からなる熱可塑性
樹脂７が配置されているので、熱収縮差による境界面の
クラックあるいは剥離の発生を防止する効果が得られ
る。
て、エチレンとメタクリル酸との共重合体からなる熱可
塑性樹脂７を使用することにより、スイッチ要素３間の
熱収縮などによる極端な応力集中を緩和することができ
るので、ＰＣＳ性能の安定化に極めて有効である。つま
り、高分子の接着剤は、分子間力による結合が主体なの
で、極低温に冷却しても固化せず、部材間の熱収縮差に
よる界面の応力集中（歪エネルギの蓄積）を回避するこ
とができる。この場合、スイッチ要素３の超電導線巻込
み部２ａとＦＲＰ製フレーム（巻枠）６との境界面にも
エチレンとメタクリル酸との共重合体からなる熱可塑性
樹脂７が配置されているので、熱収縮差による境界面の
クラックあるいは剥離の発生を防止する効果が得られ
る。
【００３７】図２は本発明の第２の実施形態の構成を示
す断面図である。本実施形態における複数個のスイッチ
要素３は、互に隣接する一対のスイッチ要素対に分けら
れており、各スイッチ要素対のスイッチ要素３の接合面
は熱可塑性樹脂７により接着されている。そして、各ス
イッチ要素対同士の離間距離は、それらの間隙に冷却材
２５を充分に満たすことができる程度の距離となってい
る。また、これらのスイッチ要素３は、熱伝導性の良好
なアルミ製のフランジ９を介して固定軸４に取付けられ
ている。このフランジ９とスイッチ要素３とは、熱伝導
性の良好な補強材入りのエポキシ樹脂１２により接着さ
れている。
す断面図である。本実施形態における複数個のスイッチ
要素３は、互に隣接する一対のスイッチ要素対に分けら
れており、各スイッチ要素対のスイッチ要素３の接合面
は熱可塑性樹脂７により接着されている。そして、各ス
イッチ要素対同士の離間距離は、それらの間隙に冷却材
２５を充分に満たすことができる程度の距離となってい
る。また、これらのスイッチ要素３は、熱伝導性の良好
なアルミ製のフランジ９を介して固定軸４に取付けられ
ている。このフランジ９とスイッチ要素３とは、熱伝導
性の良好な補強材入りのエポキシ樹脂１２により接着さ
れている。
【００３８】上記のように、本実施形態では、２つのス
イッチ要素３が一対となってスイッチ要素対を形成し、
各スイッチ要素対が一体化されているので、断熱性を高
めることができると共に、スイッチ要素対の剛性を高く
して変形量を抑制することができ、共振点も高周波側に
シフトすることができる。また、スイッチ要素３の一体
化において、エチレンとメタクリル酸との共重合体から
なる熱可塑性樹脂７を使用しているので、スイッチ要素
間の熱収縮などによる応力集中を緩和し、歪エネルギー
の蓄積を低下させることができる。そして、各スイッチ
要素対間の距離は、充分に距離をとって、その間に冷却
材２５が満たされるようにし、また、アルミ製フランジ
９を用いているので、冷却性の低下を防ぐことができ
る。さらに、スイッチ要素対とアルミ製フランジ９は、
熱伝導性の良好な補強材入りのエポキシ樹脂１２により
接着されているので、冷却に伴う熱収縮による剥離の恐
れはなく、摩擦が発生しないようになっている。
イッチ要素３が一対となってスイッチ要素対を形成し、
各スイッチ要素対が一体化されているので、断熱性を高
めることができると共に、スイッチ要素対の剛性を高く
して変形量を抑制することができ、共振点も高周波側に
シフトすることができる。また、スイッチ要素３の一体
化において、エチレンとメタクリル酸との共重合体から
なる熱可塑性樹脂７を使用しているので、スイッチ要素
間の熱収縮などによる応力集中を緩和し、歪エネルギー
の蓄積を低下させることができる。そして、各スイッチ
要素対間の距離は、充分に距離をとって、その間に冷却
材２５が満たされるようにし、また、アルミ製フランジ
９を用いているので、冷却性の低下を防ぐことができ
る。さらに、スイッチ要素対とアルミ製フランジ９は、
熱伝導性の良好な補強材入りのエポキシ樹脂１２により
接着されているので、冷却に伴う熱収縮による剥離の恐
れはなく、摩擦が発生しないようになっている。
【００３９】なお、図２の構成では、一対のスイッチ要
素対３，３間の接合面にあるのは熱可塑性樹脂７のみで
あるが、図４に示すようなＦＲＰ等の断熱性部材により
形成されたスペーサ８を介して熱可塑性樹脂７による接
着を行なってもよい。このＦＲＰ製スペーサ８は、図１
におけるアルミ製スペーサ１４と同様の形状である。
素対３，３間の接合面にあるのは熱可塑性樹脂７のみで
あるが、図４に示すようなＦＲＰ等の断熱性部材により
形成されたスペーサ８を介して熱可塑性樹脂７による接
着を行なってもよい。このＦＲＰ製スペーサ８は、図１
におけるアルミ製スペーサ１４と同様の形状である。
【００４０】また、図２の構成では、アルミ製フランジ
９をエポキシ樹脂１２により接着した構成としている
が、アルミ等の熱伝導性の良い部材については、この接
着を行なわず、インジウム等の低摩擦材で表面処理した
ものを配置するだけの構成としてもよい。図５は、アル
ミ製フランジ９に低摩擦材２１を施した例を示してい
る。
９をエポキシ樹脂１２により接着した構成としている
が、アルミ等の熱伝導性の良い部材については、この接
着を行なわず、インジウム等の低摩擦材で表面処理した
ものを配置するだけの構成としてもよい。図５は、アル
ミ製フランジ９に低摩擦材２１を施した例を示してい
る。
【００４１】このように、低摩擦材で表面処理した構成
によれば、一体化された各スイッチ要素３に、万一、す
べり摩擦が発生しても、その発熱量は非常に小さいので
熱伝導性の良い部材で充分冷却可能となる。そして、こ
の構成の場合、もし、いずれかのスイッチ要素３に不具
合があった場合でも、その交換を容易に行うことができ
る。
によれば、一体化された各スイッチ要素３に、万一、す
べり摩擦が発生しても、その発熱量は非常に小さいので
熱伝導性の良い部材で充分冷却可能となる。そして、こ
の構成の場合、もし、いずれかのスイッチ要素３に不具
合があった場合でも、その交換を容易に行うことができ
る。
【００４２】さらに、上記の低摩擦材で表面処理した部
材を用いる場合でも、この表面処理した部材を特定の個
所にのみ使用する構成としてもよい。例えば、図２にお
いて、両端側の固定ナット５及び固定フランジ１０に取
付けられているアルミ製フランジ９のみ、低摩擦材で表
面処理したものを使用し、中間側の他のフランジ９につ
いては、エポキシ樹脂１２で接着するようにしてもよ
い。
材を用いる場合でも、この表面処理した部材を特定の個
所にのみ使用する構成としてもよい。例えば、図２にお
いて、両端側の固定ナット５及び固定フランジ１０に取
付けられているアルミ製フランジ９のみ、低摩擦材で表
面処理したものを使用し、中間側の他のフランジ９につ
いては、エポキシ樹脂１２で接着するようにしてもよ
い。
【００４３】図６は、本発明の第３の実施形態の構成を
示す断面図である。この実施形態では、断熱性を更に向
上させるため、超電導線の巻込部２ａを接着面側（熱可
塑性樹脂７側）に寄せた配置とし、冷却材２５に接触す
る側のフレーム（巻枠）６の厚さを大きくした構成とし
ている。これによれば、低いヒータ加熱量で更にＰＣＳ
抵抗が高い特性が得られる。
示す断面図である。この実施形態では、断熱性を更に向
上させるため、超電導線の巻込部２ａを接着面側（熱可
塑性樹脂７側）に寄せた配置とし、冷却材２５に接触す
る側のフレーム（巻枠）６の厚さを大きくした構成とし
ている。これによれば、低いヒータ加熱量で更にＰＣＳ
抵抗が高い特性が得られる。
【００４４】図７は、本発明の第４の実施形態の構成を
示す断面図である。この図７の構成は、図２におけるス
イッチ要素対の各フレーム６，６を一体のフレーム６ａ
により形成したものである。この構成によれば、各スイ
ッチ要素同士の接着作業を省略することができ、かつ、
図２の場合と同様に、低いヒータ加熱量で高いＰＣＳ抵
抗を得ることができる。
示す断面図である。この図７の構成は、図２におけるス
イッチ要素対の各フレーム６，６を一体のフレーム６ａ
により形成したものである。この構成によれば、各スイ
ッチ要素同士の接着作業を省略することができ、かつ、
図２の場合と同様に、低いヒータ加熱量で高いＰＣＳ抵
抗を得ることができる。
【００４５】図８は本発明の第５の実施形態の構成を示
す断面図である。図２の構成では、２つのスイッチ要素
３，３で形成される各スイッチ要素対同士の間に、冷却
材２５が充分に満たされるようにしていたが、図８の構
成では各スイッチ要素対同士を接近させ、その間に熱伝
導性の良好なアルミ製スペーサ１４を介挿させるように
している。すなわち、図８の構成では、複数個のスイッ
チ要素３が、断熱性のＦＲＰスペーサ８及び熱伝導性の
スペーサ１４を交互に介して熱可塑性樹脂７で接着され
一体化されている。このような一体化及びＦＲＰスペー
サ８の使用により、断熱性が強化され、振動に対する安
定性も向上したものとなっているが、それだけでは冷却
性が大きく損なわれることになる。アルミ製スペーサ１
４は、このような冷却性能の低下を極力抑制しようとす
るものであり、周囲の冷却材２５からの冷却熱をスイッ
チ要素３の中心側に伝達する役割を果すことになる。
す断面図である。図２の構成では、２つのスイッチ要素
３，３で形成される各スイッチ要素対同士の間に、冷却
材２５が充分に満たされるようにしていたが、図８の構
成では各スイッチ要素対同士を接近させ、その間に熱伝
導性の良好なアルミ製スペーサ１４を介挿させるように
している。すなわち、図８の構成では、複数個のスイッ
チ要素３が、断熱性のＦＲＰスペーサ８及び熱伝導性の
スペーサ１４を交互に介して熱可塑性樹脂７で接着され
一体化されている。このような一体化及びＦＲＰスペー
サ８の使用により、断熱性が強化され、振動に対する安
定性も向上したものとなっているが、それだけでは冷却
性が大きく損なわれることになる。アルミ製スペーサ１
４は、このような冷却性能の低下を極力抑制しようとす
るものであり、周囲の冷却材２５からの冷却熱をスイッ
チ要素３の中心側に伝達する役割を果すことになる。
【００４６】ところで、アルミ製スペーサ１４は、導電
性材料であるため、円盤形状であると、浮上式鉄道に使
用される場合には、走行中の変動磁界によって渦電流ル
ープが発生しやすくなる。そこで、このような渦電流ル
ープの発生を防止するため、アルミ製スペーサ１４とし
ては、図９のようなスリット入りアルミスペーサ１４
ａ、図１０のような４つの台形片から成る台形スペーサ
１４ｂ、あるいは図１１のような網目状のアルミ線１５
から成る網目状スペーサ１４ｃを用いることが好まし
い。なお、図１１の場合は、アルミ線１５同士が接触し
ていてもよい。これは、線間の接触抵抗が非常に大きく
なるため、網目状の回路に渦電流が流れることは殆どな
く、ＰＣＳの安定性に影響を及ぼすことがないからであ
る。
性材料であるため、円盤形状であると、浮上式鉄道に使
用される場合には、走行中の変動磁界によって渦電流ル
ープが発生しやすくなる。そこで、このような渦電流ル
ープの発生を防止するため、アルミ製スペーサ１４とし
ては、図９のようなスリット入りアルミスペーサ１４
ａ、図１０のような４つの台形片から成る台形スペーサ
１４ｂ、あるいは図１１のような網目状のアルミ線１５
から成る網目状スペーサ１４ｃを用いることが好まし
い。なお、図１１の場合は、アルミ線１５同士が接触し
ていてもよい。これは、線間の接触抵抗が非常に大きく
なるため、網目状の回路に渦電流が流れることは殆どな
く、ＰＣＳの安定性に影響を及ぼすことがないからであ
る。
【００４７】図１２（ａ）は、本発明の第６の実施形態
の構成を示す正面図、図１２（ｂ）は図１２（ａ）をＡ
−Ａ′方向から見た縦面図、図１２（ｃ）は図１２
（ａ）をＢ−Ｂ′方向から見た横断面図である。
の構成を示す正面図、図１２（ｂ）は図１２（ａ）をＡ
−Ａ′方向から見た縦面図、図１２（ｃ）は図１２
（ａ）をＢ−Ｂ′方向から見た横断面図である。
【００４８】この実施形態の各スイッチ要素３ａは円筒
形状のものであり、ＦＲＰ製押え板１６及びＦＲＰ製装
着カバー２２ａにより形成されるカバー部材の内側に収
納されている。押え板１６及びカバー２２ａの周囲は冷
却材２５が満たされているが、上下の各押え板１６には
冷却材流通口２４が設けられているので、４個のスイッ
チ要素３ａの中心付近にも冷却材２５が満たされた状態
となっている。そして、各フレーム６ａの側面の約４分
の１の面が中心付近の冷却材２５と接しており、充分な
冷却性能が確保されている。
形状のものであり、ＦＲＰ製押え板１６及びＦＲＰ製装
着カバー２２ａにより形成されるカバー部材の内側に収
納されている。押え板１６及びカバー２２ａの周囲は冷
却材２５が満たされているが、上下の各押え板１６には
冷却材流通口２４が設けられているので、４個のスイッ
チ要素３ａの中心付近にも冷却材２５が満たされた状態
となっている。そして、各フレーム６ａの側面の約４分
の１の面が中心付近の冷却材２５と接しており、充分な
冷却性能が確保されている。
【００４９】また、各フレーム６ａと押え板１６及びカ
バー２２ａとは熱可塑性樹脂７により接着され、一体化
が図られている。したがって、この場合も、既述した各
実施形態と同様に、低いヒータ加熱で高いＰＣＳ抵抗を
得ることができ、かつ、振動に対する充分な安定性を確
保することができる。
バー２２ａとは熱可塑性樹脂７により接着され、一体化
が図られている。したがって、この場合も、既述した各
実施形態と同様に、低いヒータ加熱で高いＰＣＳ抵抗を
得ることができ、かつ、振動に対する充分な安定性を確
保することができる。
【００５０】図１３（ａ）は、本発明の第７の実施形態
の構成を示す正面図、図１３（ｂ）は図１３（ａ）をＡ
−Ａ′方向から見た縦断面図、図１３（ｃ）は図１３
（ａ）をＢ−Ｂ′方向から見た縦断面図である。
の構成を示す正面図、図１３（ｂ）は図１３（ａ）をＡ
−Ａ′方向から見た縦断面図、図１３（ｃ）は図１３
（ａ）をＢ−Ｂ′方向から見た縦断面図である。
【００５１】この実施形態の各スイッチ要素３ａは、図
１２のものと同様のものであるが、図１３の場合には、
複数のスイッチ要素３ａが２つのグループに分けられて
いる。そして、これらのグループは４個のスイッチ要素
３ａにより形成されている。本実施形態で用いられるＦ
ＲＰスペーサ８ａは、図１３（ｃ）に示すように、横断
面が略十文字形状となっており、各スイッチ要素３ａの
外周面の約４分の１程度が冷却材２５に接するようにな
っている。また、図１３（ｂ）に示すように、各スイッ
チ要素３ａのフレーム６ａと押え板１６との接合面が熱
可塑性樹脂７により接着されている。なお、この場合の
接着剤としては、フィラーなどの補強材入りエポキシ樹
脂１２を用いることとしてもよい。
１２のものと同様のものであるが、図１３の場合には、
複数のスイッチ要素３ａが２つのグループに分けられて
いる。そして、これらのグループは４個のスイッチ要素
３ａにより形成されている。本実施形態で用いられるＦ
ＲＰスペーサ８ａは、図１３（ｃ）に示すように、横断
面が略十文字形状となっており、各スイッチ要素３ａの
外周面の約４分の１程度が冷却材２５に接するようにな
っている。また、図１３（ｂ）に示すように、各スイッ
チ要素３ａのフレーム６ａと押え板１６との接合面が熱
可塑性樹脂７により接着されている。なお、この場合の
接着剤としては、フィラーなどの補強材入りエポキシ樹
脂１２を用いることとしてもよい。
【００５２】以上説明した各実施形態によれば、種々の
効果を得ることができる。すなわち、浮上式鉄道等に用
いられるスイッチ要素多並列接続型の熱式ＰＣＳ１にお
いて、スイッチ要素３の冷却材に晒される領域を限定
（例えば、隣接するスイッチ要素３を接着等により一体
化している）することにより、外形寸法を大きくするこ
となく、特性を改善し、低いヒータ加熱量で、ＰＣＳ抵
抗を高くすることができ、コイルの永久電流モード開閉
時のＰＣＳ１の発熱量及びヒータの加熱量を低減するこ
とができる。したがって、永久電流モード開閉時の冷却
材２５の消費量を低減することができる。
効果を得ることができる。すなわち、浮上式鉄道等に用
いられるスイッチ要素多並列接続型の熱式ＰＣＳ１にお
いて、スイッチ要素３の冷却材に晒される領域を限定
（例えば、隣接するスイッチ要素３を接着等により一体
化している）することにより、外形寸法を大きくするこ
となく、特性を改善し、低いヒータ加熱量で、ＰＣＳ抵
抗を高くすることができ、コイルの永久電流モード開閉
時のＰＣＳ１の発熱量及びヒータの加熱量を低減するこ
とができる。したがって、永久電流モード開閉時の冷却
材２５の消費量を低減することができる。
【００５３】また、隣接するスイッチ要素３の一体化に
より、スイッチ要素３の剛性が高くなり、振動に対する
安定性を向上させることができる。スイッチ要素３同士
の間には、熱伝導性の良い材料を介在させることによ
り、ＰＣＳ１のＯＮ時（永久電流モード）におけるスイ
ッチ要素３の必要な冷却を確保しつつ、振動に対する安
定性を向上させることができる。ＰＣＳ１自体は、皿バ
ネ１１を介して固定ナット５及び固定軸４で固定するこ
とにより、極低温でも、高い締結力を得ることができ振
動に対する安定性を向上することができる。超電導線巻
込み部２ａとフレーム６との境界面の接着をエチレンと
メタクリル酸との共重合体を主成分とする熱可塑性樹脂
７で行うことで、熱収縮差による境界面のはく離に伴う
歪エネルギーの解放を小さくできるので、各スイッチ要
素の安定性を向上させることができる。
より、スイッチ要素３の剛性が高くなり、振動に対する
安定性を向上させることができる。スイッチ要素３同士
の間には、熱伝導性の良い材料を介在させることによ
り、ＰＣＳ１のＯＮ時（永久電流モード）におけるスイ
ッチ要素３の必要な冷却を確保しつつ、振動に対する安
定性を向上させることができる。ＰＣＳ１自体は、皿バ
ネ１１を介して固定ナット５及び固定軸４で固定するこ
とにより、極低温でも、高い締結力を得ることができ振
動に対する安定性を向上することができる。超電導線巻
込み部２ａとフレーム６との境界面の接着をエチレンと
メタクリル酸との共重合体を主成分とする熱可塑性樹脂
７で行うことで、熱収縮差による境界面のはく離に伴う
歪エネルギーの解放を小さくできるので、各スイッチ要
素の安定性を向上させることができる。
【００５４】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、外形寸
法を大きくすることなく、低いヒータ加熱で高いＰＣＳ
抵抗を得ることができ、さらに、振動に対する安定性に
ついても充分確保することができる永久電流スイッチを
実現することができる。
法を大きくすることなく、低いヒータ加熱で高いＰＣＳ
抵抗を得ることができ、さらに、振動に対する安定性に
ついても充分確保することができる永久電流スイッチを
実現することができる。
【図１】本発明の第１の実施形態の構成を示す斜視図及
び断面図。
び断面図。
【図２】本発明の第２の実施形態の構成を示す断面図。
【図３】第１の実施形態に係る特性図。
【図４】第２の実施形態の変形例に用いられるＦＲＰス
ペーサの形状を示す斜視図。
ペーサの形状を示す斜視図。
【図５】第２の実施形態の変形例に用いられる、表面処
理したアルミ製フランジの形状を示す断面図。
理したアルミ製フランジの形状を示す断面図。
【図６】本発明の第３の実施形態の構成を示す断面図。
【図７】本発明の第４の実施形態の構成を示す断面図。
【図８】本発明の第５の実施形態の構成を示す断面図。
【図９】第５の実施形態に用いられるアルミ製スペーサ
の形状を示す説明図。
の形状を示す説明図。
【図１０】第５の実施形態に用いられるアルミ製スペー
サの形状を示す説明図。
サの形状を示す説明図。
【図１１】第５の実施形態に用いられるアルミ製スペー
サの形状を示す説明図。
サの形状を示す説明図。
【図１２】本発明の第６の実施形態の構成を示す正面
図、縦断面図及び横断面図。
図、縦断面図及び横断面図。
【図１３】本発明の第７の実施形態の構成を示す正面
図、縦断面図及び横断面図。
図、縦断面図及び横断面図。
【図１４】従来例の構成を示す斜視図。
【図１５】永久電流モードを作る過程についての説明
図。
図。
１ ＰＣＳ（永久電流スイッチ）
２ 超電導線
２ａ 超電導線巻込部
３ 円盤形スイッチ要素
３ａ 円筒形スイッチ要素
４ 固定軸
６，６ａ ＦＲＰフレーム（断熱性フレーム部材）
７ 熱可塑性樹脂
８，８ａ ＦＲＰスペーサ（断熱性スペーサ部材）
９ アルミ製フランジ（良熱伝導性フランジ部材）
１２ 補強材入りエポキシ樹脂（良熱伝導性樹脂）
１４，１４ａ，１４ｂ，１４ｃ アルミ製スペーサ（良
熱伝導性スペーサ部材） １６ 押え板 １９ ヒータ線 ２１ 低摩擦材 ２２ ＦＲＰ板（断熱性板材） ２２ａ ＦＲＰカバー（断熱性カバー部材） ２３ アルミ製熱伝導棒 ２５ 冷却材
熱伝導性スペーサ部材） １６ 押え板 １９ ヒータ線 ２１ 低摩擦材 ２２ ＦＲＰ板（断熱性板材） ２２ａ ＦＲＰカバー（断熱性カバー部材） ２３ アルミ製熱伝導棒 ２５ 冷却材
フロントページの続き
(72)発明者 山 下 知 久
東京都府中市東芝町１番地 株式会社東
芝 府中工場内
(56)参考文献 特開 平５−226708（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−188119（ＪＰ，Ａ)
特開 昭56−87385（ＪＰ，Ａ)
特開 昭60−94784（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−235422（ＪＰ，Ａ)
特開 昭63−239876（ＪＰ，Ａ)
実開 昭53−82736（ＪＰ，Ｕ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01L 39/20 ZAA
Claims (13)
- 【請求項１】断熱性フレーム部材の内側で超電導線がヒ
ータ線と共に巻回されて成る円盤形スイッチ要素を、複
数個積み重ねて固定軸を挿通させると共に、これらを並
列接続して冷却材中に浸漬し、各スイッチ要素のヒータ
線に対する通電制御により超電導線の超電導状態及び常
電導状態間の転移を制御する熱式永久電流スイッチにお
いて、 前記各スイッチ要素同士を、良熱伝導性スペーサ部材を
介して熱可塑性樹脂で接着することにより一体化すると
共に、 両端側に配置された各スイッチ要素の、前記冷却材に対
向している側の円盤面を、断熱性板材で覆い、 さらに、前記超電導線と熱的に接している良熱伝導棒の
先端部を、各スイッチ要素の側方から前記冷却材中に突
出させたこと、 を特徴とする永久電流スイッチ。 - 【請求項２】断熱性フレーム部材の内側で超電導線がヒ
ータ線と共に巻回されて成る円盤形スイッチ要素を、複
数個積み重ねて固定軸を挿通させると共に、これらを並
列接続して冷却材中に浸漬し、各スイッチ要素のヒータ
線に対する通電制御により超電導線の超電導状態及び常
電導状態間の転移を制御する熱式永久電流スイッチにお
いて、 前記複数個のスイッチ要素を、互に隣接する一対のスイ
ッチ要素で構成される複数のスイッチ要素対に分けると
共に、各スイッチ要素対を、そのスイッチ要素同士を熱
可塑性樹脂で接着することにより一体化し、 さらに、各スイッチ要素対同士の間隙に冷却材が充分に
満たされるように、各スイッチ要素対同士を離間させた
こと、 を特徴とする永久電流スイッチ。 - 【請求項３】請求項２記載の永久電流スイッチにおい
て、 前記各スイッチ要素対を、良熱伝導性フランジ部材を介
して、前記固定軸に挿着したこと、 を特徴とする永久電流スイッチ。 - 【請求項４】請求項２又は３記載の永久電流スイッチに
おいて、 前記各スイッチ要素対の一体化を、そのスイッチ要素同
士を断熱性スペーサ部材を介して熱可塑性樹脂で接着す
ることにより行うこと、 を特徴とする永久電流スイッチ。 - 【請求項５】請求項３記載の永久電流スイッチにおい
て、 前記各スイッチ要素対を、良熱伝導性樹脂により前記良
熱伝導性フランジ部材に接着したこと、 を特徴とする永久電流スイッチ。 - 【請求項６】請求項３記載の永久電流スイッチにおい
て、 前記良熱伝導性フランジ部材を低摩擦材により表面処理
し、この良熱伝導性フランジ部材に前記各スイッチ要素
対を着脱可能に取付けたこと、 を特徴とする永久電流スイッチ。 - 【請求項７】請求項２記載の永久電流スイッチにおい
て、 前記各スイッチ要素の超電導線及びヒータ線の巻回部を
接着面側に寄せて配置することにより、前記断熱性フレ
ーム部材の冷却材接触面側肉厚を、接着面側肉厚よりも
厚くしたこと、 を特徴とする永久電流スイッチ。 - 【請求項８】請求項２記載の永久電流スイッチにおい
て、 前記各スイッチ要素対の一体化を、前記熱可塑性樹脂で
接着することに代えて、前記一対のスイッチ要素の断熱
性フレーム部材に一体の部材を用いることにより行うこ
と、 を特徴とする永久電流スイッチ。 - 【請求項９】請求項２記載の永久電流スイッチにおい
て、 前記各スイッチ要素対同士を離間させることに代えて、
各スイッチ要素対同士を、良熱伝導性スペーサ部材を介
して熱可塑性樹脂で接着したこと、 を特徴とする永久電流スイッチ。 - 【請求項１０】請求項９記載の永久電流スイッチにおい
て、 前記良熱伝導性スペーサ部材に渦電流防止用スリットを
形成したこと、又は、前記良熱伝導性スペーサ部材を網
目状部材により形成したこと、 を特徴とする永久電流スイッチ。 - 【請求項１１】断熱性フレーム部材の内側で超電導線が
ヒータ線と共に巻回されて成る円筒形スイッチ要素を、
複数個並立して断熱性カバー部材に収納すると共に、こ
の断熱性カバー部材の内側の一部及び外側に冷却材を満
たし、各スイッチ要素を並列接続して、ヒータ線に対す
る通電制御により超電導線の超電導体状態及び常電導状
態間の転移を制御する熱式永久電流スイッチにおいて、 前記各スイッチ要素の断熱性フレーム部材と前記断熱性
カバー部材とを、熱可塑性樹脂で接着することにより固
着したこと、 を特徴とする永久電流スイッチ。 - 【請求項１２】断熱性フレーム部材の内側で超電導線が
ヒータ線と共に巻回されて成る円筒形スイッチ要素を、
複数個並立してその両端部を押え板部材に取付けると共
に、これらを並列接続して冷却材中に浸漬し、各スイッ
チ要素のヒータ線に対する通電制御により超電導線の超
電導状態及び常電導状態間の転移を制御する熱式永久電
流スイッチにおいて、 前記複数個のスイッチ要素を、所定個数のスイッチ要素
により構成される１又は２以上のグループに分け、各グ
ループのスイッチ要素を、少くともその一部が前記冷却
材に接する状態となるように、断熱性スペーサ部材でグ
ループ毎に抱持し、 さらに、前記各スイッチ要素及び前記押え板部材の各接
合面を熱可塑性樹脂で接着することにより固着したこ
と、 を特徴とする永久電流スイッチ。 - 【請求項１３】請求項１乃至１２のいずれかに記載の永
久電流スイッチにおいて、 前記熱可塑性樹脂は、エチレンとメタクリル酸との共重
合体を主成分として成ること、 を特徴とする永久電流スイッチ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04353796A JP3497651B2 (ja) | 1996-02-29 | 1996-02-29 | 永久電流スイッチ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04353796A JP3497651B2 (ja) | 1996-02-29 | 1996-02-29 | 永久電流スイッチ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09237922A JPH09237922A (ja) | 1997-09-09 |
| JP3497651B2 true JP3497651B2 (ja) | 2004-02-16 |
Family
ID=12666500
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04353796A Expired - Fee Related JP3497651B2 (ja) | 1996-02-29 | 1996-02-29 | 永久電流スイッチ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3497651B2 (ja) |
-
1996
- 1996-02-29 JP JP04353796A patent/JP3497651B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09237922A (ja) | 1997-09-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPH0851743A (ja) | インバータ一体型電動機 | |
| JP3891545B2 (ja) | リニアモータ | |
| JP2006074975A (ja) | リニアモータおよびリニア移動ステージ装置 | |
| JPH04233114A (ja) | 伝導冷却式超伝導磁石用の超伝導スイッチ | |
| JPH09154272A (ja) | リニアモータの冷却構造 | |
| JP3497651B2 (ja) | 永久電流スイッチ | |
| JP2001327152A (ja) | リニアモータ | |
| JP6788664B2 (ja) | リニアモータ、ボイスコイルモータ、ステージ装置 | |
| JPS6350844B2 (ja) | ||
| JPS61113218A (ja) | 超電導マグネツト | |
| JP3238045B2 (ja) | リニアモータ | |
| JPH10323012A (ja) | リニアモータ | |
| JP7404187B2 (ja) | 超電導コイル及び超電導コイル装置 | |
| US4321690A (en) | Magnetic bubble memory module | |
| JP3122709B2 (ja) | 超電導磁石装置 | |
| JP6519416B2 (ja) | リアクトル | |
| JP2020013960A (ja) | 超電導コイル及び超電導コイル装置 | |
| JPH10116725A (ja) | 超電導磁石装置 | |
| JP3122493B2 (ja) | 超電導コイル装置 | |
| JP3120625B2 (ja) | 酸化物超電導導体 | |
| JP2839792B2 (ja) | 熱式永久電流スイッチ | |
| JP3537883B2 (ja) | 永久電流スイッチ | |
| JPS6112647Y2 (ja) | ||
| JP2003061331A (ja) | リニアモータ | |
| JP6764797B2 (ja) | リニアモータ及びリニアモータの冷却方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071128 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081128 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091128 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101128 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101128 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111128 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121128 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131128 Year of fee payment: 10 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |