JPH04294022A - 超電導スイッチ - Google Patents
超電導スイッチInfo
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- JPH04294022A JPH04294022A JP3081319A JP8131991A JPH04294022A JP H04294022 A JPH04294022 A JP H04294022A JP 3081319 A JP3081319 A JP 3081319A JP 8131991 A JP8131991 A JP 8131991A JP H04294022 A JPH04294022 A JP H04294022A
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- Japan
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- superconductor
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- switch
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- superconducting
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Landscapes
- Arc-Extinguishing Devices That Are Switches (AREA)
- Thermally Actuated Switches (AREA)
- Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は電気装置に用いる超電導
スイッチに関するものである。
スイッチに関するものである。
【0002】
【従来の技術】超電導スイッチは、超電導体の常電導転
移における高抵抗化と超電導復帰における零抵抗化の抵
抗変化現象を利用してスイッチ作用を行うものである。 図3に従来の超電導スイッチを示す。
移における高抵抗化と超電導復帰における零抵抗化の抵
抗変化現象を利用してスイッチ作用を行うものである。 図3に従来の超電導スイッチを示す。
【0003】図3において、6はスイッチON−OFF
を行うための超電導体、5は超電導体6に並列に接続さ
れ超電導体6がスイッチOFF時に電流値を所定の値に
制限するための抵抗器または限流コイル、3は超電導体
6にスイッチOFF動作のトリガーをかけるためのトリ
ガーコイルで加熱用ヒータまたは界磁コイルあるいは電
流を付加するためのコイルである。
を行うための超電導体、5は超電導体6に並列に接続さ
れ超電導体6がスイッチOFF時に電流値を所定の値に
制限するための抵抗器または限流コイル、3は超電導体
6にスイッチOFF動作のトリガーをかけるためのトリ
ガーコイルで加熱用ヒータまたは界磁コイルあるいは電
流を付加するためのコイルである。
【0004】この超電導スイッチのON−OFF操作は
、トリガーコイル3に制御電流を流すことにより超電導
体6を常電導転移させ高抵抗化させてOFF状態を、上
記トリガーコイル3の制御電流を遮断することにより超
電導体6を超電導状態に復帰させ零抵抗化させてON状
態を達成している。このように従来の超電導スイッチの
ON−OFF操作は機能的に一つの超電導体6によって
行われている。
、トリガーコイル3に制御電流を流すことにより超電導
体6を常電導転移させ高抵抗化させてOFF状態を、上
記トリガーコイル3の制御電流を遮断することにより超
電導体6を超電導状態に復帰させ零抵抗化させてON状
態を達成している。このように従来の超電導スイッチの
ON−OFF操作は機能的に一つの超電導体6によって
行われている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】超電導スイッチの応答
速度は、超電導体の常電導転移速度および超電導への復
帰速度に係わってくる。一般にこの現象の応答速度は高
くないので、高速応答を必要とする電気装置には使用出
来ないのが現状である。例えば超電導電力貯蔵装置用の
永久電流スイッチなどでは、電力損失の発生を伴う常電
導でのサイリスタ・スイッチが使用されているような段
階であり、高速応答の超電導スイッチの実現が望まれて
いる。
速度は、超電導体の常電導転移速度および超電導への復
帰速度に係わってくる。一般にこの現象の応答速度は高
くないので、高速応答を必要とする電気装置には使用出
来ないのが現状である。例えば超電導電力貯蔵装置用の
永久電流スイッチなどでは、電力損失の発生を伴う常電
導でのサイリスタ・スイッチが使用されているような段
階であり、高速応答の超電導スイッチの実現が望まれて
いる。
【0006】超電導体の常電導転移速度の向上と超電導
への復帰速度の向上には技術的に相い反する要素を含み
、図3に示した従来の機能的に超電導体が一つの方式に
おいては、高速ON−OFF動作をするスイッチを実現
することは難しい。本発明は高速応答化への一手段を与
えるものである。
への復帰速度の向上には技術的に相い反する要素を含み
、図3に示した従来の機能的に超電導体が一つの方式に
おいては、高速ON−OFF動作をするスイッチを実現
することは難しい。本発明は高速応答化への一手段を与
えるものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明では、OFF用超
電導体とON用超電導体を並列接続して設ける。この場
合、OFF用超電導体とON用超電導体として冷却能率
の異なるものを用いることができる。
電導体とON用超電導体を並列接続して設ける。この場
合、OFF用超電導体とON用超電導体として冷却能率
の異なるものを用いることができる。
【0008】
【作用】このように構成した本発明の超電導スイッチに
おいては、OFF用超電導体を常電導転移速度が高くな
るようになし、ON用超電導体を超電導復帰速度が高く
なるように構成して、スイッチのON−OFF動作を機
能分割することによって総合的に高速ON−OFF動作
をするスイッチを実現することができる。
おいては、OFF用超電導体を常電導転移速度が高くな
るようになし、ON用超電導体を超電導復帰速度が高く
なるように構成して、スイッチのON−OFF動作を機
能分割することによって総合的に高速ON−OFF動作
をするスイッチを実現することができる。
【0009】
【実施例】本発明を第1図に基づいて説明する。図1に
おいて、1はOFF用超電導体、2はON用超電導体、
3はOFF用超電導体1を常電導転移させスイッチをO
FF状態にさせるためのトリガー用の抵抗体、4はON
用超電導体2に磁界をかけON用超電導体2を常電導転
移させるためのコイル、5はスイッチOFF時に電流値
を所定の値に制限するための抵抗器または限流コイルで
ある。
おいて、1はOFF用超電導体、2はON用超電導体、
3はOFF用超電導体1を常電導転移させスイッチをO
FF状態にさせるためのトリガー用の抵抗体、4はON
用超電導体2に磁界をかけON用超電導体2を常電導転
移させるためのコイル、5はスイッチOFF時に電流値
を所定の値に制限するための抵抗器または限流コイルで
ある。
【0010】OFF用超電導体1と抵抗体3は全体の冷
却効果が低くなるように構成され、またON用超電導体
2は上記とは逆に可能な限り冷却効果が高いように構成
されている。
却効果が低くなるように構成され、またON用超電導体
2は上記とは逆に可能な限り冷却効果が高いように構成
されている。
【0011】超電導スイッチがON状態からOFF−O
Nに至る過程をもとに、それが高速化される作用につい
て図1および図2に基づいて説明する。図1において、
超電導スイッチがON状態のときは、OFF用超電導体
1が超電導状態、ON用超電導体2がコイル4によって
その臨界磁界以上の磁界をかけられ常電導状態にある。 この状態において、回路はOFF用超電導体1によって
ON状態に保たれている。
Nに至る過程をもとに、それが高速化される作用につい
て図1および図2に基づいて説明する。図1において、
超電導スイッチがON状態のときは、OFF用超電導体
1が超電導状態、ON用超電導体2がコイル4によって
その臨界磁界以上の磁界をかけられ常電導状態にある。 この状態において、回路はOFF用超電導体1によって
ON状態に保たれている。
【0012】この状態から回路をOFF状態にするには
、抵抗体3に制御電流を流す。抵抗体3に制御電流を流
せば、OFF用超電導体1が熱的に常電導転移し高抵抗
状態となり回路は高抵抗接続状態のOFF状態となる。
、抵抗体3に制御電流を流す。抵抗体3に制御電流を流
せば、OFF用超電導体1が熱的に常電導転移し高抵抗
状態となり回路は高抵抗接続状態のOFF状態となる。
【0013】次に、回路をOFF状態からON状態にす
るには、コイル4の制御電流を遮断しON用超電導体2
にかけられた磁界を消磁する。これによってON用超電
導体2が超電導状態に復帰しON状態が達成される。
るには、コイル4の制御電流を遮断しON用超電導体2
にかけられた磁界を消磁する。これによってON用超電
導体2が超電導状態に復帰しON状態が達成される。
【0014】この状態において、抵抗体3の制御電流を
遮断すれば、常電導状態にあるOFF用超電導体1をそ
のON動作速度に係わりなく超電導状態に復帰させてお
くことができる。このとき、回路はOFF用超電導体1
およびON用超電導体2によってON状態になっている
が、次のOFF動作に備えてコイル4に制御電流を流し
、ON用超電導体2をOFF動作速度に係わりなく常電
導状態に転移させておくことができる。この状態では回
路はOFF用超電導体1によってON状態が保持されて
いる。
遮断すれば、常電導状態にあるOFF用超電導体1をそ
のON動作速度に係わりなく超電導状態に復帰させてお
くことができる。このとき、回路はOFF用超電導体1
およびON用超電導体2によってON状態になっている
が、次のOFF動作に備えてコイル4に制御電流を流し
、ON用超電導体2をOFF動作速度に係わりなく常電
導状態に転移させておくことができる。この状態では回
路はOFF用超電導体1によってON状態が保持されて
いる。
【0015】このスイッチ操作における本発明の高速化
について図2に基づいて説明する。スイッチOFF作用
の基本となる超電導体の常電導転移現象についてみると
、超電導体全体が同時に一瞬に常電導化しているのでは
なく、不確定な局所的な部分を起点として常電導化が発
生し、それによって生じる部分的な抵抗成分と通過電流
とにより生ずる発熱によって超電導体に熱が伝播し、そ
れが超電導体を常電導化させるという経過をたどってい
る。したがって、超電導体が高抵抗になりスイッチOF
F状態を達成するまでの時間はこの常電導化転移の伝播
速度に関連する。
について図2に基づいて説明する。スイッチOFF作用
の基本となる超電導体の常電導転移現象についてみると
、超電導体全体が同時に一瞬に常電導化しているのでは
なく、不確定な局所的な部分を起点として常電導化が発
生し、それによって生じる部分的な抵抗成分と通過電流
とにより生ずる発熱によって超電導体に熱が伝播し、そ
れが超電導体を常電導化させるという経過をたどってい
る。したがって、超電導体が高抵抗になりスイッチOF
F状態を達成するまでの時間はこの常電導化転移の伝播
速度に関連する。
【0016】図2は、本発明の実施例におけるOFF用
超電導体1と、その超電導体と同一形状の超電導体を冷
却性能の高い構造に設計した場合との常電導転移時の抵
抗の増加速度を示したものである。同図において、aは
実施例における冷却性能の低い場合、bは冷却性能の高
い場合を示す。同図より明らかなように冷却性能の低い
実施例の場合は抵抗の増加速度が非常に高くなっている
。すなわち、冷却性能の低い方がスイッチング速度が高
いことを示している。この冷却性能の低い場合の抵抗の
増加速度の増大は、局部的常電導転移による発熱が冷却
効率が低いため熱伝導に費やされるためとみられる。 第2図はスイッチOFF動作速度が約8倍に高くなった
例である。
超電導体1と、その超電導体と同一形状の超電導体を冷
却性能の高い構造に設計した場合との常電導転移時の抵
抗の増加速度を示したものである。同図において、aは
実施例における冷却性能の低い場合、bは冷却性能の高
い場合を示す。同図より明らかなように冷却性能の低い
実施例の場合は抵抗の増加速度が非常に高くなっている
。すなわち、冷却性能の低い方がスイッチング速度が高
いことを示している。この冷却性能の低い場合の抵抗の
増加速度の増大は、局部的常電導転移による発熱が冷却
効率が低いため熱伝導に費やされるためとみられる。 第2図はスイッチOFF動作速度が約8倍に高くなった
例である。
【0017】しかしながら、冷却効果が低くなるように
構成し常電導転移速度を増大させた超電導体は、逆に超
電導状態への復帰時間が遅くなる欠点があり、スイッチ
のON動作に応用すると動作時間が長くなることとなる
。そのため冷却効果が高くなるように構成した超電導状
態への復帰時間の短い超電導体を並列に接続し、これに
スイッチのON動作を行わせるようにしている。
構成し常電導転移速度を増大させた超電導体は、逆に超
電導状態への復帰時間が遅くなる欠点があり、スイッチ
のON動作に応用すると動作時間が長くなることとなる
。そのため冷却効果が高くなるように構成した超電導状
態への復帰時間の短い超電導体を並列に接続し、これに
スイッチのON動作を行わせるようにしている。
【0018】次に、上記の具体的構成例を示す。OFF
用超電導体1およびON用超電導体2は共に、ニオブチ
タン合金系の交流用超電導線材を用い、無誘導巻きのコ
イル構造にし、これらは同心配置としている。冷媒とし
て液体ヘリウムを使用している。
用超電導体1およびON用超電導体2は共に、ニオブチ
タン合金系の交流用超電導線材を用い、無誘導巻きのコ
イル構造にし、これらは同心配置としている。冷媒とし
て液体ヘリウムを使用している。
【0019】OFF用超電導体1は冷却能率を下げるた
めと超電導線材に接触する部分の熱容量を小さくするた
め、縦方向に細い多数の冷却溝を有するエポキシ系シリ
ンダー上に巻き込み、表面にはエポキシ樹脂を塗布し含
浸接着している。抵抗体3はOFF用超電導体1全体に
均一に巻いてあり、OFF用超電導体1と抵抗体3とは
一体形構造となっている。また、これらの表面は絶縁フ
ィルムで覆ってある。
めと超電導線材に接触する部分の熱容量を小さくするた
め、縦方向に細い多数の冷却溝を有するエポキシ系シリ
ンダー上に巻き込み、表面にはエポキシ樹脂を塗布し含
浸接着している。抵抗体3はOFF用超電導体1全体に
均一に巻いてあり、OFF用超電導体1と抵抗体3とは
一体形構造となっている。また、これらの表面は絶縁フ
ィルムで覆ってある。
【0020】ON用超電導体2はOFF用超電導体1と
同じく、縦方向に細い多数の冷却溝を有するエポキシ系
シリンダー上に巻いているが、冷却効果を高めるために
エポキシ樹脂含浸接着および絶縁フィルムでは覆ってい
ない。コイル4はON用超電導体2に直角に配置してい
る。
同じく、縦方向に細い多数の冷却溝を有するエポキシ系
シリンダー上に巻いているが、冷却効果を高めるために
エポキシ樹脂含浸接着および絶縁フィルムでは覆ってい
ない。コイル4はON用超電導体2に直角に配置してい
る。
【0021】また、OFF用超電導体1の臨界電流値は
ON用超電導体2の臨界電流値よりやや低く設計してあ
り、OFF用超電導体1およびON用超電導体2が共に
超電導状態にあるとき、回路の過電流による常電導転移
がOFF用超電導体1より発生するようになっている。 この構成によって、回路OFF動作およびON動作それ
ぞれの応答速度を非常に向上させることができる。
ON用超電導体2の臨界電流値よりやや低く設計してあ
り、OFF用超電導体1およびON用超電導体2が共に
超電導状態にあるとき、回路の過電流による常電導転移
がOFF用超電導体1より発生するようになっている。 この構成によって、回路OFF動作およびON動作それ
ぞれの応答速度を非常に向上させることができる。
【0022】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の方法は超
電導スイッチの高速応答作用の一手段を与えるもので産
業上の利用効果は非常に高い。
電導スイッチの高速応答作用の一手段を与えるもので産
業上の利用効果は非常に高い。
【図1】本発明の超電導スイッチの構成を示す図である
。
。
【図2】本発明の高速スイッチ作用の効果を説明するた
めの、超電導体の常電導転移時の抵抗変化速度を表す図
である。
めの、超電導体の常電導転移時の抵抗変化速度を表す図
である。
【図3】従来の超電導スイッチの構成を示す図である。
1 OFF用超電導体
2 ON用超電導体
3 OFF動作のトリガーをかけるための抵抗体4
ON動作を行わせるためのコイル5 抵抗器または
限流コイル
ON動作を行わせるためのコイル5 抵抗器または
限流コイル
Claims (2)
- 【請求項1】OFF用超電導体とON用超電導体を並列
に接続した超電導スイッチ。 - 【請求項2】上記OFF用超電導体と上記ON用超電導
体として冷却能率の異なるものを用いた請求項1に記載
の超電導スイッチ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3081319A JPH04294022A (ja) | 1991-03-22 | 1991-03-22 | 超電導スイッチ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3081319A JPH04294022A (ja) | 1991-03-22 | 1991-03-22 | 超電導スイッチ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04294022A true JPH04294022A (ja) | 1992-10-19 |
Family
ID=13743080
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3081319A Pending JPH04294022A (ja) | 1991-03-22 | 1991-03-22 | 超電導スイッチ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH04294022A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010283186A (ja) * | 2009-06-05 | 2010-12-16 | Hitachi Ltd | 冷凍機冷却型超電導磁石 |
-
1991
- 1991-03-22 JP JP3081319A patent/JPH04294022A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010283186A (ja) * | 2009-06-05 | 2010-12-16 | Hitachi Ltd | 冷凍機冷却型超電導磁石 |
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