JP6220554B2 - 超電導コイルのクエンチ検出装置及びクエンチ検出方法 - Google Patents
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本発明の超電導コイルのクエンチ検出装置では、超電導線材を複数枚重ね合せた状態で巻回して超電導コイルが形成されるとともに、超電導線材の両側縁の対向する位置に素線電流を計測して検知信号を発する電流検知素子が、遮蔽電流を相殺するために一対ずつ設けられている。そして、それらの電流検知素子による複数の検知信号によりブリッジ回路が構成されている。
加えて、電流検知素子が超電導線材の両側縁の対向する位置に一対ずつ設けられていることから、電流検知素子が受ける遮蔽電流を相殺することができ、電流検知素子による検知精度を向上させることができる。
図2に示すように、テープ状の超電導線材11は、基板12上に中間層13を介して超電導層14が形成され、その超電導層14上に第1安定化層15が形成されるとともに、それらの外周部に第2安定化層16が被覆され、第2安定化層16を覆うように絶縁被覆層17が形成されて構成されている。最外層に絶縁被覆層17が設けられていることにより、超電導線材11を渦巻き状に巻回したとき超電導線材11間の電気的絶縁を図ることができる。
さて、本実施形態の超電導コイル10を常法に従い冷却して超電導状態とし、その超電導状態で超電導コイル10の電極26a,26b間に所定電流を通電することにより、電気抵抗のない状態で通電を継続することができ、所定の磁場を発生することができる。
すなわち、図7に示すように、4枚の超電導線材11a〜11dのうち、1枚の超電導線材(テープ1)11aにヒータを取付けて加熱し(ヒータの電力は0.6W)、常電導状態を強制的に引き起こして、そのときの各超電導線材(テープ1〜4)11a〜11dを流れる電流を測定し、時間と電流との関係として示した。
(1)本実施形態の超電導コイル10のクエンチ検出装置では、超電導線材11を4枚重ね合せた状態で巻回して超電導コイル10が形成され、超電導線材11の一側縁に電流検知素子18a〜18dが設けられている。そして、それらの電流検知素子18a〜18dによって検知される複数の検知信号によりブリッジ回路20が構成されている。
(2)前記各超電導線材11a〜11dの電流検知素子18a〜18dは、超電導コイル10の中心から半径方向に延びる線上に配置されている。このため、超電導コイル10に通電したとき、テープ状の超電導線材11が受ける磁場の方向に各電流検知素子18a〜18dが並んで設けられ、位置ずれによる補正を要することなく、クエンチ検出を容易かつ精度良く行うことができる。
(3)前記超電導コイル10は、超電導線材11を4枚重ね合せた状態で巻回されて形成され、各超電導線材11a〜11dの一側縁に電流検知素子18a〜18dが設けられている。従って、第1〜第4電流検知素子18a〜18dにより得られる4つの検知信号に基づいてブリッジ回路20を容易に構成することができ、超電導コイル10のクエンチ検出を効率良く行うことができる。
(4)前記電流検知素子18はホール素子であり、検知信号はホール電圧である。そのため、ホール素子によって各超電導線材11a〜11dのホール電圧を的確に検知することができ、ブリッジ回路20により超電導コイル10のクエンチ検出を精度良く行うことができる。
(5)前記複数の超電導線材11a〜11dは、内周側と外周側とが順に入れ替えて巻回されている。このため、複数の超電導線材11a〜11dについて内周側位置と外周側位置とを均等になるように配置することができ、各超電導線材11a〜11dの電流検知素子18a〜18dによる検知信号について、超電導線材11a〜11dの内外位置による変動を抑制することができる。
(6)前述のクエンチ検出装置を用いたクエンチ検出方法では、各超電導線材11a〜11dに設けられた電流検知素子18a〜18dにより素線電流を計測して検知信号を発し、それら複数の検知信号によりブリッジ回路20が構成される。従って、ブリッジ回路20の平衡が維持されるか否かを検出することにより、超電導コイル10のクエンチ検出を容易かつ感度良く行うことができる。
・ 図10に示すように、前記電流検知素子18a,18b,18c,18dを、各超電導線材11a〜11dの両側縁の対向する位置に一対ずつ設けてもよい。この場合には、電流検知素子18が受ける遮蔽電流を、各一対の電流検知素子18a,18b,18c,18dによって相殺することができ、電流検知素子18による検知精度を向上させることができる。
・ 前記検知信号として、電流検知素子18で検知された電流信号等を用いてもよい。
Claims (6)
- 基板上に希土類系酸化物超電導体による超電導層を形成したテープ状の超電導線材を巻回して構成された超電導コイルのクエンチ検出装置であって、
前記超電導線材を複数枚重ね合せた状態で巻回して超電導コイルを形成するとともに、各超電導線材の両側縁の対向する位置に素線電流を計測して検知信号を発する電流検知素子を、遮蔽電流を相殺するために一対ずつ設け、それらの電流検知素子による複数の検知信号によりブリッジ回路を構成し、該ブリッジ回路において平衡が維持されないときにクエンチが生じたと判断可能に構成したことを特徴とする超電導コイルのクエンチ検出装置。 - 前記各超電導線材の電流検知素子は、超電導コイルの中心から半径方向に延びる線上に配置されていることを特徴とする請求項1に記載の超電導コイルのクエンチ検出装置。
- 前記超電導コイルは、超電導線材を4枚重ね合せた状態で巻回されて形成され、各超電導線材の両側縁の対向する位置に電流検知素子が遮蔽電流を相殺するために一対ずつ設けられていることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の超電導コイルのクエンチ検出装置。
- 前記電流検知素子はホール素子であり、検知信号はホール電圧であることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の超電導コイルのクエンチ検出装置。
- 前記複数の超電導線材は、内周側と外周側とが順に入れ替えて巻回されていることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の超電導コイルのクエンチ検出装置。
- 請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の超電導コイルのクエンチ検出装置を用いたクエンチ検出方法であって、
前記各超電導線材に設けられた電流検知素子により素線電流を計測して検知信号を発し、それら複数の検知信号によりブリッジ回路を構成し、ブリッジ回路の平衡が維持されるか否か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方法。
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