JPH02168814A

JPH02168814A - 電流検出素子

Info

Publication number: JPH02168814A
Application number: JP63321318A
Authority: JP
Inventors: Junichi Kita; 純一喜多
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 1988-12-19
Filing date: 1988-12-19
Publication date: 1990-06-28

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〈産業上の利用分野〉本発明は、流れる電流が設定電流に達したことを検出す
るための素子に関し、例えば超電導マグネット等に過電
流が流れてクエンチすることを防止するため、この超電
導マグネット等に対して直列に接続する等の使用に供さ
れる素子に関する。

〈従来の技術〉セラミックス系高温超電導体が開発されて以来、その具
体的な使用法の一つとして、臨界電流を越える電流が流
れることによって超電導から常電導に移行することを利
用した、液体窒素温度で動作する電流検出素子が着目さ
れている。この電流検出素子は、例えば超電導マグネッ
ト等の過電流から保護すべき回路に直列に接続する等し
て、設定電流、つまり素子の臨界電流を越える電流が流
れたときに、この素子の超電導〜常電導のスイッチング
により、常電導状態となった素子そのもの、もしくは所
定の抵抗を有するバイパス電流路等によってその電流を
抑制する等の使用に供されるものであり、限界電流素子
あるいは限流素子等と称される場合もある。

このような超電導体を利用した電流検出素子では、ヒユ
ーズ等に比べ、過電流の原因を取り除くことによって自
動的に、かつ、直ちに元の状態に復帰し、そのまま使用
できる等の利点がある。

〈発明が解決しようとする課題〉ところで、超電導体を用いた電流検出素子では、その原
理上、素子の臨界電流が設定電流となる。

セラミックス系高温超電導体をはじめとする、超電導体
の臨界電流は、成形された超電導体の性能良否や、形状
・寸法精度に支配され、ある一定の５’Ａ界電流に設計
しても、その設計通りのものを再現性良く製造すること
は極めて困難である。

また、−旦製造された素子に関しては、臨界電流（設定
電流）を必要に応じて変更することば実質的に不可能で
ある。

本発明の目的は、素子の臨界電流を必要に応じて適宜に
調整ないしは変更することのできる電流検出素子（限流
素子）を提供することにある。

〈課題を解決するための手段〉上記の目的を達成するための構成を、実施例に対応する
第１図を参照しつつ説明すると、本発明は、超電導体に
よって形成された２端子電流路１と、この電流路１の近
傍に設けられ、その超電導体（１）に磁場を印加するた
めの電流ｉａか流れるコイル２を備えたことによって特
徴づけられる。

なお、コイル２は、超電導スイッチ３を備えたループ状
の超電導体で形成することがより一層好ましい。

〈作用〉コイル２に電流ｉａを流すことによって超電導電流路１
に磁場を印加すると、その超電導体（１）の臨界電流は
その磁場の大きさに応じて低下する。

従って、コイル２の電流ｉａを調整することによって超
電導電流路１の臨界電流、つまり素子の設定電流を調整
あるいは変更することができる。

超電導スイッチ３を備えたループ状の超電導体によって
コイル２を形成すれば、電流ｉａを永久電流の形で流す
ことができ、素子の使用状態で外部から電流ｉａを供給
する必要がなくなる。

〈実施例〉第１図は本発明実施例の構成を示す正面図である。

基板（図示せず）上に、両端に端子Ｇ、、Ｇ２を備えた
超電導電流路１が形成されているとともに、その超電導
電流路１を取り囲むようにループ状の超電導コイル２か
形成されている。この超電導電流路１と超電導コイル２
は、いずれもＹＢＣ○等の高温超電導体膜によって形成
されており、これらの積層部分にはＭｇＯ等の絶縁膜５
が介挿して形成されている。

超電導コイル２には、そのループの２箇所から端子Ｃ４
と０２か引き出され形成されており、この間のループの
上面に、Ｔａ膜等からなるヒータ４が絶縁層（図示せず
）を介して積層形成され、その両端には端子Ｈ，，Ｈ２
が設けられている。このヒータ４ば、その直下のループ
の超電導体とともに超電導スイッチ３を構成する。

以」二の本発明実施例は、液体窒素による冷却下で７７
°に程度の所定の動作温度で使用されるが、実際の使用
に先立って、以下の手順により素子の臨界電流１６．が
調整される。ここで、超電導電流路１ば、その動作温度
において磁場を印加しない状態て、設定ずへき臨界電流
ＩＧＳよりもある程度高い臨界電流ｉ、を持つように形
成されているものとする。

第２図はこの実施例の臨界電流ｉｃｓを設定するために
用いられる外部回路の構成例を示す図である。この回路
は、出力電流が可変の２つの電流供給回路１１および１
２、電圧が発生したことを検知する電圧検知回路１３．
２つのスイッチングトランジスタ１４および１５、およ
びヒータ電源１６とからなっている。

電流供給回路１１は超電導電流路１の端子ＧＧ２に接続
され、この電流路１に電流を供給する回路である。また
、電圧検知回路１３は、この端子Ｇ＋、Ｃｚ間の電圧を
モニタし、ここに電圧が発生すると同時にスイッチング
）・ランジスタ１５を遮断し、その微小時間後にスイッ
チングトランジスタ１４を遮断する出力を発生ずる。

電流供給回路１２は超電導コイル２の端子ＣＩ。

Ｃ２に接続され、このコイル２に電流を供給し、また、
ヒータ電源１６はヒータ４の端子Ｈ，，Ｈ２に接続され
る。そして、この電流供給回路１２およびヒータ電源１
６と素子の間に、それぞれ上述のスイッチングＩ・ラン
ジスタ１４および１５が挿入される。

さて、このような外部回路を素子に接続し、かつ、素子
を動作温度に冷却した状態で、電流供給回路１１から、
設定すべき所望の臨界電流ｉ６３を超電導電流路１に流
しておく。また、スイッチングトランジスタ１４および
１５をいずれも導通状態にし、ヒータ４を駆動状態にし
てその直下の超電導体を臨界温度以上（９５°に程度以
上）に加熱し、超電導スイッチ３を遮断状態にしておく
。

この状態で、電流供給回路１２から端子０１〜０２間に
流れる電流を徐々に増大させていく。これにより、超電
導電流路１には磁場が印加され、その大きさが徐々に増
大していくことになる。

超電導電流路１の臨界電流ｉｃは、この磁場の印加によ
って徐々に低下してい（ことになるが、その値が現在流
れている電流ｉｃｓにまで低下すると超電導が破れ、Ｃ
Ｉ”　Ｇ　ｚ間に電圧が生じる。この電圧の発生と同時
に電圧検知回路１３がスイッチングトランジスタ１５を
ＯＦＦにするから、ヒータ４への通電が遮断され、超電
導スイッチ３は導通状態となって超電導コイル２に永久
電流ｉ。

が流れるとともに、そのわずか後にスイッチングトラン
ジスタ１４がＯＦＦになり、コイル２への給電が停止す
る。

この状態において、超電導コイル２に流れる永久電流ｉ
３は、超電導電流路１の臨界電流をｉｃｓと一致させる
磁場を作る電流であり、従って、以後、超電導コイル２
の超電導を破らない限り、この素子は臨界電流ｉＧｓを
持つ素子となる。

このような調整の後、外部回路を取り外し、過電流から
保護すべき回路とその電源回路との間に、端子Ｇ、、Ｇ
２を介して超電導電流路１を直列に接続すれば、ｉＧｓ
以上の電流が流れたときにこの超電導電流路１の超電導
が破れ、抵抗が生じてその電流を抑制することができる
。

また、以上のように設定された臨界電流ｉｃｓは、前述
の外部回路を素子に接続し、超電導スイッチ３を遮断し
て同様な手順を経ることによって、随時に更新すること
ができる。

なお、超電導電流路１と並列に、適当な抵抗を持つ、常
電導の電流バイパスを接続しておき、電流路１の超電導
が破れたときには電流がその電流バイパスを通るように
構成することもできる。

また、超電導コイル２に代えて、常電導体のコイルを用
いることもできる。ただし、この場合、素子の使用状態
においてコイルには定電流源等から電流ｉａを供給しつ
づける必要がある。

〈発明の効果〉以上説明したように、本発明によれば、超電導電流路を
備えた電流検出素子において、その超電導電流路に磁場
を印加するため電流ｉａが流れるコイルを設げたので、
超電導電流路の製造時においてその臨界電流がばらつい
ても、コイルに流れる電流ｉａを調節することによって
素子の臨界電流を容易に所望値に調整することができ、
更にその臨界電流を必要に応じて随時に変更することも
できるようになった。

また、上述のコイルを、超電導スイッチを持つループ状
の超電導体によって形成すれば、永久電流によって磁場
を印加することが可能となり、素子の使用に際してコイ
ル電流を供給する必要がなくなり、消費電力をＯとする
ことができるとともに、印加する磁場の大きさが安定す
ることから、素子の動作を正確なものとすることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例の構成を示す正面図、第２図はそ
の臨界電流ｉｒ、ｓの設定のために素子に接続される外
部回路の構成例を示す図である。１・・・超電導電流路２・・・超電導コイル３・・・超電導スイッチ４・・・ヒータ

Claims

【特許請求の範囲】

（１）超電導体によって形成された２端子電流路と、こ
の電流路の近傍に設けられ、その超電導体に磁場を印加
するための電流が流れるコイルとを備えてなる電流検出
素子。
（２）上記コイルが、超電導スイッチを備えたループ状
の超電導体によって形成され、上記磁場はこのコイルに
流れる永久電流によって生じるよう構成されていること
を特徴とする、請求項１に記載の電流検出素子。