JPH03272107A - 超電導磁石 - Google Patents

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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は超電導コイルを永久電流で運転する永久電流ス
イッチと保護抵抗とを超電導コイルにそれぞれ並列接続
してなる超電導磁石に関する。

（従来の技術） 従来、例えば核融合装置、加速器、一般産業機器等に用
いられる超電導磁石として、第２図に示すように超電導
コイル１と並列に、コイルを永久電流で運転するための
永久電流スイッチ２及び超電導コイル１のクエンチ時に
コイル電流をしゃ断するための保護抵抗３をそれぞれ接
続した構成のものがある。

このような構成の超電導磁石において、超電導コイル１
にクエンチが発生すると、超電導コイル１と永久電流ス
イッチ２の永久電流回路に流れていた電流はコイルのイ
ンダクタンスＬと保護抵抗３の抵抗値ＲＰで決まる時定
数Ｌ／Ｒ，で減衰し、コイルのエネルギは保護抵抗３に
より消費される。

この場合、コイルの焼損等の事故を未然に防止するため
には時定数Ｌ／ＲＰをできる限り小さくして速やかに電
流を減衰させる必要がある。

一方、超電導コイル１を永久電流スイッチ２による永久
電流回路で運転している時、人為的に永久電流回路に流
れている電流を緊急にしゃ断しなければならない事態が
発生することがある。このような場合には、永久電流ス
イッチ２をオフ（常電導状態）にすれば、通常永久電流
スイッチ２の常電導抵抗Ｒｐｃｓは、ＲＰＯ２＞＞ＲＰ
なので、回路内の電流はほとんどＬ／ＲＰに等しい時定
数で減衰する。

（発明が解決しようとする課題） このように超電導コイル１のクエンチ発生時に備えてコ
イルのインダクタンスＬと保護抵抗３の抵抗値ＲＰで決
まる時定数Ｌ／ＲＰは小さ（選定されるが、超電導コイ
ル］にクエンチが発生していないにもかかわらず、人為
的に永久電流回路に流れている電流を緊急にしゃ断する
と、急激な磁場変動のため超電導コイル１を構成する超
電導線に交流損失が発生し、超電導コイル１のクエンチ
を誘発する虞がある。したがって、超電導コイル１にク
エンチが発生するとコイルを冷却している液体ヘリウム
の急激な蒸発、コイル自身の温度上昇等好ましくない事
態となる。

本発明は超電導コイルの永久電流回路を緊急にしゃ断し
てもコイルにクエンチを誘発させることなく電流を減衰
させることができ、また万一コイルにクエンチが発生し
た場合には速やかに電流を減衰させてコイルの焼損を防
止することができる超電導磁石を提供することを目的と
する。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は上記の目的を達成するため、超電導コイルを永
久電流で運転する永久電流スイッチと保護抵抗とを超電
導コイルにそれぞれ並列接続してなる超電導磁石におい
て、前記保護抵抗と並列に該保護抵抗の抵抗値より値の
小さい抵抗及び前記超電導コイルのクエンチ発生時にオ
フ制御されるスイッチング素子の直列回路を接続する構
成としたものである。

（作用） このような構成の超電導磁石にあっては、永久電流回路
の緊急しゃ断時はスイッチング素子がオンしているので
、超電導コイルに流れる電流は保護抵抗の抵抗値より小
さな値の抵抗と超電導コイルのインダクタンスにより決
まる時定数で減衰する。このため、超電導コイルにクエ
ンチの誘発を防止できる。また、万一超電導コイルにク
エンチが発生した場合にはスイッチング素子がオフ制御
され、保護抵抗によりエネルギの消費が行われるので、
超電導コイルの焼損等の事故を未然に防止することがで
きる。

（実施例） 以下本発明の一実施例を図面を参照して説明する。

第１図は本発明による超電導磁石の回路構成例を示すも
のであり、第２図と同一部分には同一記号を付して示す
。第１図において、１は図示しない液体ヘリウム等の冷
媒により極低温状態に冷却される超電導コイルで、この
超電導コイル１には超電導線による永久電流スイッチ２
が並列に接続され、超電導コイル１を永久電流で運転す
る永久電流回路を構成している。また、永久電流スイッ
チ２には超電導コイル１のクエンチ発生時にコイルのエ
ネルギを消費する保護抵抗３と、この保護抵抗３の抵抗
値よりも値の十分小さな抵抗４及びゲートターンオフサ
イリスタ５の直列回路とがそれぞれ並列に接続され、超
電導コイル１に対する保護回路を構成している。一方、
６は超電導コイル１の電圧を監視し、この電圧が所定値
を越えると超電導コイル１にクエンチが発生したことを
検出するクエンチ検出回路、７はこのクエンチ検出回路
６で超電導コイル１のクエンチが検出されると、ゲート
ターンオフサイリスタ５をオフ制御するトリガ回路であ
る。

次にこのように構成された超電導磁石の作用について述
べる。

いま、超電導コイル１が正常な状態にあれば、永久電流
スイッチ２はオン状態（超電導線が超電導状態）にある
ので、超電導コイル１は永久電流回路を通して流れる永
久電流で運転される。このような状態にあるとき、超電
導コイル１にクエンチが発生すると、従来と同様に永久
電流回路に流れていた電流はコイルのインダクタンスＬ
と保護抵抗３の抵抗値ＲＰで決まる時定数Ｌ　／　Ｒｐ
で減衰し、コイルのエネルギは保護抵抗３により消費さ
れる。

一方、超電導コイル１を永久電流回路で運転している時
、人為的に永久電流回路に流れている電流を緊急にしゃ
断する場合には、永久電流スイッチ２をオフ（常電導状
態）にする。このとき保護回路のゲートターンオフサイ
リスタ５はオン状態になっている。したがって、永久電
流回路に流れている電流は、ゲートターンオフサイリス
タ５に直列の抵抗４の抵抗値Ｒ１′と超電導コイル１の
インダクタンスＬで決まるＬ／ＲＰ　”に等しい時定数
で減衰する。このため、超電導コイル１の電流変化によ
る急激な磁場変動の影響がないので、コイルにクエンチ
は誘発されない。この場合、抵抗４の抵抗値ＲＰ−はコ
イルにクエンチが誘発しないような値が選定される。

また、万一超電導コイル１にクエンチが発生した場合に
は、クエンチ検出回路６のクエンチ検出信号によりトリ
ガ回路７が動作し、ゲートターンオフサイリスタ５がオ
フ制御される。これにより、超電導コイル１のエネルギ
はコイルのインダクタンスＬと保護抵抗３の抵抗値ＲＰ
で決まる時定数Ｌ／ＲＰで減衰し、保護抵抗３により消
費される。

したがって、超電導コイルの焼損等の事故を未然に防止
することができる。

［発明の効果コ 以上述べたように本発明によれば、超電導コイルの永久
電流回路を緊急にしゃ断してもコイルにクエンチを誘発
させることなく電流を減衰させることができ、また万一
コイルにクエンチが発生した場合には速やかに電流を減
衰させてコイルの焼損を防止することができる超電導磁
石を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による超電導磁石の一実施例を示す回路
図、第２図は従来の超電導磁石の構成例を示す回路図で
ある。 １・・・超電導コイル、２・・・永久電流スイッチ、３
・・・保護抵抗、４・・・抵抗、５・・・ゲートターン
オフサイリスク、６・・・クエンチ検出回路、７・・・
トリガ回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 超電導コイルを永久電流で運転する永久電流スイッチと
   保護抵抗とを超電導コイルにそれぞれ並列接続してなる
   超電導磁石において、前記保護抵抗と並列に該保護抵抗
   の抵抗値より値の小さい抵抗及び前記超電導コイルのク
   エンチ発生時にオフ制御されるスイッチング素子の直列
   回路を接続したことを特徴とする超電導磁石。