JPH05183198A - 抵抗性電流制限器 - Google Patents

抵抗性電流制限器

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JPH05183198A
JPH05183198A JP4157008A JP15700892A JPH05183198A JP H05183198 A JPH05183198 A JP H05183198A JP 4157008 A JP4157008 A JP 4157008A JP 15700892 A JP15700892 A JP 15700892A JP H05183198 A JPH05183198 A JP H05183198A
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JP
Japan
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conductor
current
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current limiter
length
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JP4157008A
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English (en)
Inventor
Eberhard Preisler
エーベルハルト・プライスラー
Joachim Bock
ヨアヒム・ボック
Angelika Abeln
アンゲリカ・アベルン
Helmut Dersch
ヘルムート・デルシユ
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Hoechst AG
Original Assignee
Hoechst AG
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N60/00Superconducting devices
    • H10N60/30Devices switchable between superconducting and normal states

Abstract

(57)【要約】 【目的】 大電流及び小電流の制限に適していて、しか
も寸法的に小さな、定格電流を支える高温超伝導体より
なる少なくとも1つの導体を含む抵抗性電流制限器を提
供する。 【構成】 導体の電気的な有効長さをその1次元長さよ
りも少なくとも約3倍大きくする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、高温超伝導体よりな
る、定格電流を支える少なくとも1つの導体を含む抵抗
性電流制限器に関する。
【0002】
【従来の技術】この種の電流制限器は既に多年の昔から
知られている。それらは、大電流の定格電流を支えるこ
とのできる、超伝導材料からなる少なくとも1つの導体
を有している。この種の電流制限器はその超伝導状態か
ら通常の伝導状態への移行の間における強い抵抗値変化
のためにこの分野におけるスイッチングの目的に用いる
ことができる〔カールスルーエの核研究センターのKF
K 2672 (1978) の情報誌「47 kV の電圧において 40
MW のスイッチング容量を有する大型超伝導電流制限器
の特性についての理論的並びに実験的研究」参照〕。そ
の電気抵抗の消失のためにこの電流制限器の超伝導材料
は全く抵抗損を生じない。このような状態は臨界温度 T
C 以下、臨界電流以下及び臨界磁界以下においてのみ現
れるので、電流制限器の超伝導材料はこれらのパラメー
タの1つをその臨界値を超えて高めることによって超伝
導状態から抵抗性状態に移行させることができる。この
ような電流制限器は電流を或る残留電流に制限すること
ができ、これは次に残留電流スイッチによって遮断する
ことができる。臨界温度 TC 以上における超伝導材料の
比較的低い電気抵抗のために或る最適の電流制限のため
には非常に長い導体が必要であって、これをできるだけ
小さな体積の中に誘導のない状態で収容しなければなら
ない。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、大電
流及び小電流の制限に適していて、しかも寸法的に小さ
な抵抗性電流制限器を提供することである。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記の課題は本発明によ
れば、その導体の電気的有効長さがその1次元長さより
も少なくとも3倍以上大きいことによって解決される。
【0005】本発明に従う抵抗性電流制限器は、選択的
に、更に次のように修飾することができ、すなわちa)
導体の全長、その断面積及びその各導体区間の垂直間隔
が次のように選ばれていること、すなわち臨界電流密度
を超えたときにその超伝導材料の中でその臨界温度 TC
以上において設定されるオーム抵抗により、流れている
電流の低減がもたらされるような値となるように選ばれ
ていること、b)その導体が特定の寸法を有する超伝導
板から作られていること、c)その導体が方形の超伝導
性の板から作られていて、これがその導体の形成のため
に特定の間隔で、上記板の長手軸方向に延びる両側面の
中に互いに交互に切り込まれているいくつかのスリット
を備えていること、d)その導体が、或る担体の表面に
蛇行状に設けられている溝を超伝導材料で満たしたもの
によって構成されていること、e)その導体が、圧延及
び引き抜きによって所望の導体断面積に合致させて蛇行
状に配置された、超伝導材料で充填されたスリーブによ
って形成されていること、f)その導体の形成に用いた
高温超伝導材料がビスマス、カルシウム、ストロンチウ
ム、銅及び場合により鉛を含む多元酸化物であること、
g)その導体が、多元酸化物の形の高温超伝導材料より
なり、これがイットリウム及び/又は稀土類金属並びに
バリウム及び銅を含んでいること、h)その導体が、YB
a2Cu3O6.9 又は Bi2Sr2CaCu2O8 或いは Bi2Sr2Ca2Cu3O
10よりなること、及びi)その導体が NbTi 、Nb3Sn 又
は Chevrel−相よりなることである。
【0006】この抵抗性電流制限器の電流を支える導体
は高温超伝導材料から作られる。好ましくは超伝導材料
として多元酸化物が用いられる。これに特に適している
ものはイットリウム−バリウム−銅酸化物又はビスマス
銅であり、その際後者は鉛の添加を有することができ
る。また、イットリウムの代わりに他の稀土類金属或い
は追加的な稀土類金属を含むような超伝導特性を有する
セラミック材料も使用することができる。同様に、この
導体の製造のために NbTi 、Nb3Sn 又は Chevrel- 相も
あげられる。
【0007】この導体の特別な構成により、その電気的
な有効長さを本質的に増大させることができるが、一
方、その1次元長さは或る与えられた値を超えることは
ない。この導体の電気的な有効長さと、その断面積と、
及び互いに隣り合った各2つの導体区間の垂直距離と
は、臨界電流密度を超えたときにその臨界温度 TC より
も上においてその超伝導材料の中で設定されるオーム抵
抗がその流れている電流の或る一定の値への低減をもた
らす値となるような大きさである。
【0008】この導体は本発明によればある矩形の超伝
導性の板から作ることができる。この板の長手軸に対し
て平行に延びる方向の両側から、この板の長手軸に対し
て垂直に延びる一定数のスリットを切り込む。これらの
スリットはその両長手側面に交互に切り込まれる。それ
によってこの板から蛇行状の導体が形成される。そのよ
うに形成された導体の両端にはそれぞれ1個の電気接続
端子が設けられる。
【0009】また、或る担体の表面に蛇行状の溝を形成
することも可能である。この溝の寸法はその導体につい
ての上述の記載に従い確定されている。この担体は金属
材料又は非金属材料でできていることができる。金属担
体の場合にはその溝はまず最初絶縁材料で被覆し、次い
で超伝導材料を充填する。
【0010】本発明に従う電流制限器のもう1つの実施
例においては金属、なかでも銀又は銅よりなるスリーブ
に金属又はセラミックの超伝導材料を充填する。次にこ
のスリーブを圧延し、引き抜いて、それによりその断面
積がその形成されるべき導体のそれに相当するようにす
る。次いでこのスリーブを蛇行状に折り曲げ、それによ
り、必要な寸法を有する導体の電流制限器が生ずる。
【0011】本発明に従う抵抗性電流制限器は或る臨界
電流密度を超えたときにその超伝導特性を失い、そして
オーム抵抗体となる。しかしながらその電気的な有効長
さを特定的に選ばれた寸法としたために、このものはそ
れを通してもはや臨界電流を超える電流が流れなくなっ
たならば直ちに超伝導状態に戻る。
【0012】
【実施例】本発明を添付の図面の参照のもとに更に詳細
に説明する。図1に示した抵抗性電流制限器1は超伝導
特性の導体2を有する。この導体2はここに示した例に
おいては或る矩形の形になっているような超伝導性の板
から作られている。この板3は YBa2Cu3O6.9 でできて
いる。このものは7キロバールの圧力でプレスされる。
次にこの板3を 950℃において約 24 時間燒結する。こ
れに続いてその板材料の冷却を 900℃から 400℃まで 4
8 時間の間に行う。この板3は 85 × 50 × 5 mm3
寸法を有している。このものは 4.69 g/cm3 の比重を有
している。これは理論比重の 74 %に相当する。この板
3の臨界温度は89 oK (R = 0 オーム)である。この板
3の両長手側面内にスリット4が切り込まれている。こ
れらスリット4は交互にかつ板3の長手軸に対して垂直
に設けられている。これらのスリットはそのスリットの
端から板3の直接隣接する長手側面までの距離dが2つ
の隣り合ったスリット4の間隔fとほぼ同じ大きさにな
るように板3の中に切り込まれている。この場合にこれ
は約2 mm である。これによって蛇行状の導体2が形成
される。この導体2はその両端にそれぞれ1個の電気接
続端子(5、6)が設けられている。
【0013】もしその超伝導材料の導電率のためにそれ
自身では自己支持性がないような板3を使用する必要が
あるときは、このものはその安定性を高めるために永続
的に或る担体(ここでは図示しない)と結合される。こ
のものは絶縁材料又は金属材料からできていることがで
きる。金属材料を使用する場合には板3と担体(図示し
ない)との間に絶縁材料(図示しない)が設けられる。
板3をそのような担体と結合させた後で各スリット4を
前述のようにして形成する。ここに示した例では板3の
中に長さ 4.2 cm 及び幅1 mm のスリット4が切り込ま
れている。隣り合った2つのスリット4の間隔は2 mm
である。そのようにして形成された導体2は全長 169 c
m を有し、そして所望の電流制限を所望の態様で満足す
る。
【0014】板3が同じ長さの 12 本のスリットしか備
えていない場合には、この同じ板3から 67.7 cm の長
さの導体が生ずる。そのような導体のオーム抵抗は室温
において 0.70 オームである。77 oK 及び臨界電流密度
87 A/cm2 においてその超伝導は約 25 Aの電流強度に
おいて阻止される。
【0015】図2には本発明に従う電流制限器のもう1
つの実施形態が示されている。これはここでは担体7に
よって構成されており、その表面に蛇行状の溝8が形成
されている。この溝は導体2を構成するために超伝導材
料9で満たされている。その溝8はそれによって構成さ
れる導体2が図1に示して対応する記述において説明し
た導体2と同じ特性を有するように図1の導体2と同じ
寸法を有する。担体7が導電性材料から作られている場
合にはその溝8をまず最初絶縁材料(ここでは図示され
ていない)で被覆する。担体7が絶縁材料でできている
場合には、その溝8は、後に超電導特性を示すような出
発材料で直接満たすことができる。対応する後処理によ
ってこの材料9は超電導特性を得るようになる。
【0016】図3に示すように、この電流制限器1の導
体2は、超電導材料 11 で満たされた或るスリーブ 10
から構成されていることもできる。このスリーブは導体
2が図1に示した導体2と同じ断面積を有するように圧
延され、かつ引き抜き加工されている。このスリーブ 1
0 は、導体2が所望の蛇行状を示すように追加的に折り
曲げられる。その導体2はその1方の端部に電気接続端
子5を備えている。必要の場合には導体2として用いた
スリーブ 10 はその電流制限器1の機械的安定性を改善
するために或る担体 12 の上に載っていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】超電導性の板から作られた本発明の抵抗性電流
制限器の1例の説明図
【図2】本発明の抵抗性電流制限器のもう1つの例の説
明図
【図3】本発明の抵抗性電流制限器の第3の例の説明図
【符号の説明】
1 抵抗性電流制限器 2 導体 3 超電導材料板 4 スリツト 5 電気接続端子 6 電気接続端子 7 担体 8 溝 9 超電導材料 10 スリーブ 11 超電導材料 12 担体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アンゲリカ・アベルン ドイツ連邦共和国、ウアインハイム、ブレ スラウエル・ストラーセ、19 (72)発明者 ヘルムート・デルシユ ドイツ連邦共和国、ウユーレンロス、チレ シユタイヒ、45

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 定格電流を支える、高温超伝導体よりな
    る少なくとも1つの導体(2)を含む抵抗性電流制限器
    において、上記導体(2)の電気的な有効長さがその1
    次元長さよりも少なくとも約3倍大きいことを特徴とす
    る、上記抵抗性電流制限器。
  2. 【請求項2】 上記導体(2)の全長と、その断面積
    と、及びその各導体区間の垂直方向間隔とが次のよう
    に、すなわち臨界電流密度を超えた時にその臨界温度
    (Tc) 以上においてその超伝導物質の中で設定されるオ
    ーム抵抗の値がその流れている電流の低減をもたらす値
    となるように選ばれる、請求項1の抵抗性電流制限器。
JP4157008A 1991-06-18 1992-06-16 抵抗性電流制限器 Pending JPH05183198A (ja)

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DE4119984:7 1991-06-18
DE4119984A DE4119984A1 (de) 1991-06-18 1991-06-18 Resistiver strombegrenzer

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JPH05183198A true JPH05183198A (ja) 1993-07-23

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US (1) US5235309A (ja)
EP (1) EP0523374B1 (ja)
JP (1) JPH05183198A (ja)
AT (1) ATE150227T1 (ja)
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ES (1) ES2100253T3 (ja)
GR (1) GR3023116T3 (ja)

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