JPH05327042A

JPH05327042A - クエンチ検出機能を備えた超電導装置

Info

Publication number: JPH05327042A
Application number: JP4126435A
Authority: JP
Inventors: Yoji Takahama; 洋治高濱; Teruhiro Takizawa; 照広滝沢
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1992-05-19
Filing date: 1992-05-19
Publication date: 1993-12-10

Abstract

(57)【要約】【目的】クエンチ時に超電導コイルに発生する電圧が高
い超電導装置のクエンチを、精度良く、繰返し検出可能
なクエンチ検出機能を備えた超電導装置を提供する。【構成】超電導コイル３と、永久電流スイッチ４と、前
記閉回路に流れる電流が形成する磁場の変化を検出し
て、前記超電導コイルのクエンチを検出する第１の検出
素子１と、前記第１の検出素子がクエンチを検出した場
合、前記超電導コイルに流れる電流を低減させることに
より、前記超電導コイルを保護する保護手段７とを有す
ることを特徴とするクエンチ検出機能を備えた超電導装
置。【効果】クエンチ時に電圧線を焼き切るようなことなく
正確に何度でもクエンチが検出できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、クエンチ検出機能を備
えた超電導装置に係り、例えば磁気浮上列車、ＭＲＩ等
の超電導コイルを永久電流モ−ドで使用するものに好適
な超電導装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】超電導装置は、NbTi等その材料特有の臨
界温度以下の極低温に冷却すると電気抵抗が０になる超
電導材料を巻回したコイルを用いて形成される。しかし
ながら、極低温に冷却されて運転されている状態で、冷
却媒体に何らかの擾乱が加わると超電導コイルの温度
が、部分的に臨界温度を越え、常電導状態へ転移してし
まうことである。特に、極低温領域では、冷却媒体のヘ
リウム以外の物質の比熱がほとんど０であり少しの擾乱
で温度が急上昇するため、超電導状態から常電導状態へ
の転移（以下、クエンチと称す）は避けがたい現象とい
える。

【０００３】従来よりこのクエンチを如何して検出する
かが課題となっていた。一般にクエンチ検出装置とし
て、超電導コイル両端の電圧を直接検出するものや、コ
イルの両端と中心とから電圧線を外部に引出し、抵抗
器、及び可変抵抗器によりブリッジ回路を構成し、検流
計でクエンチを検出する方法や、それを改良して差動ア
ンプ等を用いる特開昭59-152604号のような方法等が知
られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、超電導コイル
に流れる永久電流が大きく、クエンチ時に超電導コイル
に発生する電圧が高い、例えば磁気浮上列車等に、従来
の検出方法を用いた場合、検流計や電圧計測用の電圧線
が、絶縁破壊を起こして、クエンチ検出回路が破壊され
てしまうしまうという問題があった。また、クエンチ検
出回路が破壊されてしまった場合、クエンチが発生して
いるにもかかわらず、クエンチが検出されない可能性が
あり、この場合には、運転を続けて超電導コイルの焼損
に至る等の問題があった。

【０００５】本発明は、クエンチ時に超電導コイルに発
生する電圧が高い超電導装置のクエンチを、精度良く、
繰返し検出可能なクエンチ検出機能を備えた超電導装置
を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明によれば、超電導コイルと、前記超電導コイル
に流れる電流が所定値になったときに閉じることにより
閉回路を構成し、永久電流状態を設定するための永久電
流スイッチと、前記閉回路に流れる電流が形成する磁場
の変化を検出して、前記超電導コイルのクエンチを検出
する第１の検出素子と、前記第１の検出素子がクエンチ
を検出した場合、前記超電導コイルに流れる電流を低減
させることにより、前記超電導コイルを保護する保護手
段とを有することを特徴とするクエンチ検出機能を備え
た超電導装置が提供される。

【０００７】

【作用】本発明の超電導装置において、超電導コイルが
クエンチすると超電導コイルは常電導状態になるため抵
抗が生じ、これにより永久電流状態を形成する回路内に
電流変化が生じる。電流に変化が起こると、電流が形成
する周回磁場にも変化が生じる。第１の検出手段は、こ
の磁場の変化を検出することにより、超電導コイルのク
エンチを検出する。第１の検出素子は、磁場を検出する
ことで、回路に非接触にクエンチを検出するので、超電
導コイルに高い電圧が生じても、破壊されることがな
く、精度良くクエンチを検出できる。そして、保護手段
は、第１の検出素子がクエンチを検出したとき、前記超
電導コイルに流れる電流を低減させることにより、前記
超電導コイルを保護する。第１の検出素子としては、例
えばロゴスキーコイルを用いることができる。

【０００８】

【実施例】以下、発明の実施例を図面を用いて説明す
る。

【０００９】図１に示すように、本実施例のクエンチ検
出機能を備えた超電導装置は、超電導コイル３と、超電
導コイルに並列に接続された永久電流スイッチ４を有し
ている。永久電流スイッチ４と、超電導コイル３を接続
する超電導線２０には、超電導線２０に流れる電流によ
り生じる磁場の変化を検出するロゴスキ−コイル１が取
付けられている。超電導コイル３と、永久電流スイッチ
４とロゴスキーコイル１は、液体ヘリウム容器９の中に
入っており、容器９中の液体ヘリウムにより冷却され
る。ロゴスキーコイル１を図２により明確に説明する
と、ロゴスキーコイル１の中心を通る電流に電流変化が
起こると、その電流によって引き起こされている周回磁
場に変化が起こり、ら旋状のコイル内を通る磁束にも変
化が起こり電圧が発生する。この電圧は、磁束が増えよ
うとするとそれを妨げる向きに発生し、減少しようとす
るとそれを増やす向きに発生する。

【００１０】永久電流スイッチ４は、超電導線２０と、
超電導線２０を加熱するヒ−タから構成される。ヒータ
は、ヒータ線２１と、ヒータ線２１に電流を供給する電
源２３と、外部からの指示に従ってヒータ線２１への電
流の供給をオンオフするスイッチ２２を備えて構成され
る。スイッチ２２を閉にすると、ヒ−タは超電導線２０
を加熱して、超電導線２０は常電導状態となり、抵抗を
もつので永久電流スイッチ４としては開の状態となる。
スイッチ２２を開にすると、超電導線２０は、超電導状
態となりスイッチ４としては閉の状態となる。

【００１１】さらに超電導コイル３や永久電流スイッチ
４にクエンチが起った場合に、超電導コイル３の破損を
保護するための保護抵抗７が、超電導コイル３および永
久電流スイッチ４に並列に、接続されている。保護抵抗
７は、液体ヘリウム容器９の外に取付けられている。保
護抵抗７に流れる電流が発生する磁場の変化を検出する
ためのロゴスキーコイル２が、保護抵抗７と、超電導コ
イル３および永久電流スイッチ４とを並列に接続する電
流線２５に配置されている。超電導コイル３を定格まで
励磁する励磁電源８も、超電導コイル３に並列に設置さ
れている。ロゴスキーコイル１、２には、それぞれ発生
した電圧を検出するための電圧計５，６が接続されてい
る。ロゴスキーコイル１は、図２に示すように、超電導
線２０に非接触に配置されている。ロゴスキーコイル２
も、電流線２５に対して、同様に非接触に配置されてい
る。

【００１２】電圧計５には、電圧計５が電圧を発生した
場合に、スイッチ２２を閉にして永久電流スイッチ４を
開にする指示回路２６が接続されている。また、電圧計
５および電圧計６には、判断回路２７と、判断回路２７
の判断結果を表示する表示部２８が接続されている。判
断回路２７は、電圧計５および電圧計６が電圧を発生す
る瞬間が同時であったとき、永久電流スイッチ４にクエ
ンチ発生と判断する。また、電圧計５のみが先に電圧を
発生したとき、超電導コイル３にクエンチ発生と判断す
る。

【００１３】次に本実施例の超電導装置の動作について
説明する。

【００１４】まず、励磁電源８により超電導コイル３に
電流を流す。そして、超電導コイル３が定格まで励磁さ
れたとき、スイッチ２２をオフして、永久電流スイッチ
４を閉じた状態とし永久電流状態を設定する。

【００１５】永久電流状態で超電導コイル３がクエンチ
した場合、超電導コイル３に抵抗が出るため、回路を流
れる電流に変化が現われ、それにともなう磁場変化に誘
起されてロゴスキーコイル１の電圧計５には電圧が検出
される。その状態になったとき、指示手段２６は、スイ
ッチ２２を閉にして超電導線２０を加熱することによ
り、永久電流スイッチ４を開の状態とし、保護抵抗７に
電流を流して、超電導コイル３の破損を防ぐ。このと
き、ロゴスキーコイル２の電圧計６は、永久電流スイッ
チ４が開になった時に、電圧を発生する。従って、ロゴ
スキーコイル１の電圧計５が電圧を発生した瞬間には、
ロゴスキーコイル２の電圧計６は、電圧を発生していな
いので、判断回路２７は、超電導コイル３にクエンチが
発生したと判断して、表示部２８にその旨を表示させ
る。

【００１６】次に、永久電流スイッチ４が、クエンチし
た場合は、超電導線２０の一瞬にして常電導となり、永
久電流スイッチ４は、開の状態となる。開の状態の永久
電流スイッチ４の抵抗は、保護抵抗７の抵抗値よりもは
るかに大きいために、永久電流スイッチ４を流れていた
電流はクエンチ時には保護抵抗７に流れるようになる。
このとき、永久電流スイッチ４は、クエンチにより一瞬
で開状態となるので、ロゴスキーコイル１の電圧計５
と、ロゴスキーコイル２の電圧計６とは、同時に電圧を
発生する。判断回路２７は、電圧計５と電圧計６とに同
時に電圧が発生したことを検知することにより、永久電
流スイッチ４がクエンチしたと判断し、その旨を表示部
２８に表示させる。

【００１７】本実施例の超電導装置によれば、永久電流
状態で超電導コイルに大電流を流していて、クエンチ時
に発生する電圧が高い場合であっても、クエンチ時の電
流変化を非接触に検出するので、正確に何度でもクエン
チが検出できる。

【００１８】また、本実施例の超電導装置は、超電導コ
イル３あるいは永久電流スイッチ４のいずれかにクエン
チが生じた場合でもクエンチ場所を検出する事ができ
る。

【００１９】本実施例のロゴスキーコイルは、電圧の発
生を検出するだけで良いので、自己積分型または外部積
分型のどちらのコイルを用いても良い。また、ロゴスキ
ーコイル２は、液体ヘリウム外に配置されるので、非接
触に磁場を検出する素子であれば種々の素子を用いるこ
とができる。例えば、ファラデー効果やホール効果を用
いた素子を用いることができる。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の超電導装
置は、電圧が高い場合であっても、クエンチ時に電圧線
を焼き切るようなことなく正確に何度でもクエンチが検
出でき、又、超電導コイル、永久電流スイッチのいずれ
にクエンチが起きても良好にそれを検出できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す回路図。

【図２】ロゴスキーコイルの原理を示す説明図。

【符号の説明】

１，２・・・ロゴスキーコイル、３・・・超電導コイ
ル、４・・・永久電流スイッチ、５，６・・・電圧計、
７・・・保護抵抗、８・・・励磁電源、９・・・液体ヘ
リウム容器、２６・・・指示回路、２７・・・判断回
路、２８・・・表示部。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】超電導コイルと、前記超電導コイルに流れ
る電流が所定値になったときに閉じることにより閉回路
を構成し、永久電流状態を設定するための永久電流スイ
ッチと、前記閉回路に流れる電流が形成する磁場の変化
を検出して、前記超電導コイルのクエンチを検出する第
１の検出素子と、前記第１の検出素子がクエンチを検出
した場合、前記超電導コイルに流れる電流を低減させる
ことにより、前記超電導コイルを保護する保護手段とを
有することを特徴とするクエンチ検出機能を備えた超電
導装置。
【請求項２】請求項１において、前記第１の検出素子
は、ロゴスキーコイルであることを特徴とするクエンチ
検出機能を備えた超電導装置。
【請求項３】請求項１または２において、前記保護手段
は、前記超電導コイルに並列に接続された抵抗素子と、
前記第１の検出素子がクエンチを検出したとき、前記超
電導コイルに流れる電流を前記抵抗素子に流すために、
前記永久電流スイッチを開く指示手段とを有することを
特徴とするクエンチ検出機能を備えた超電導装置。
【請求項４】請求項１において、前記抵抗素子に流れる
電流が形成する磁場の変化を検出する第２の検出素子を
さらに有し、前記第１の検出素子と第２の検出手段が同
時に磁場の変化を検出した場合には、前記永久電流スイ
ッチにクエンチが発生したと判断し、前記第１の検出素
子のみが磁場の変化を検出した場合には、前記超電導コ
イルにクエンチが発生したと判断する判断手段を備える
ことを特徴とするクエンチ検出機能を備えた超電導装
置。
【請求項５】請求項４において、前記第２の検出素子
は、ロゴスキーコイルであることを特徴とするクエンチ
検出機能を備えた超電導装置。
【請求項６】請求項３において、前記抵抗素子の抵抗値
は、開状態の前記永久電流スイッチの抵抗値より小さい
ことを特徴とするクエンチ検出機能を備えた超電導装
置。