JPH0558246B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ 本発明は例えば超電導磁気浮上車に使用される
超電導磁石において、特にその超電導状態から常
電導状態への転移（以下、クエンチと称する）を
検出する超電導磁石のクエンチ検出装置の改良に
関する。

［発明の技術的背景］ 従来、例えば超電導磁気浮上車に使用される超
電導磁石におけるクエンチの検出は、超電導磁石
の両端電圧さらには中間端子電圧を観測し、クエ
ンチによる異常電圧を見つけることによつて行な
われている。

第１図は、この種のクエンチ検出の一般的な回
路構成を示すものである。第１図において、１は
超電導磁石を励磁するための励磁用電源としての
直流電源、２は超電導コイル、３はこの超電導コ
イル２を収納する液体ヘリウム容器等の極低温容
器（以下、クライオスタツトと称する）である。
また、４は上記超電導コイル２の両端および中間
端子にその一端を接続した電圧測定用のリード線
で、その他端は図示しないクエンチ検出器に接続
されている。

さて、いま上記超電導コイル２のインダクタン
スをＬ、抵抗をＲ、電流をＩとすると、超電導コ
イル２の両端発生電圧Ｅは、理論的に Ｅ＝LdI／dt＋RI で表わされる。ここで、右辺第２項の抵抗性の電
圧は超電導状態ではＲ＝０であるため存在せず、
超電導状態が喪失して超電導コイル２の一部が常
電導状態になつた時、つまりクエンチした時にの
み発生する。従つて、上式第２項の電圧の発生の
有無を検出することによつて、クエンチの発生を
検出することができる。たまこの場合、超電導コ
イル２の両端電圧Ｅのみでなく、その中間端子電
圧を検出することにより一層クエンチの検出を確
実に行なうことができる。

［背景技術の問題点］ しかしながら、上記のような構成のクエンチ検
出回路においては、リード線４を極低温の超電導
コイル２よりクライオスタツト３を経て超電導磁
石の常温部まで引き回さなければならず、リード
線４が常温部（約300K）より極低温部（約4.2K）
まで貫通することとなる。このため、リード線４
を通じての常温側からクライオスタツト３への熱
侵入が存在し、この値も現在の低熱侵入を目指す
超電導磁石においては無視できない値となつてい
る。また、クライオスタツト３は真空気密かつ複
雑な構造を成しているため、リード線４の引き回
しもかなり複雑な経路をとつており、さらに少し
でも熱侵入量を低減すべくリード線４自体細線と
なつている。このため、クライオスタツト３内に
て万一リード線４の断線が生じたような場合、そ
の断線箇所が非常に発見し難く補修作業が非常に
困難なものとなり、超電導磁石の運転上非常に危
険な状態を呈することとなる。

［発明の目的］ 本発明は上記のような問題を解消するために成
されたもので、その目的は極低温部への熱侵入を
防止すると共にリード線の断線等の危険性を無く
し構成の簡単化および信頼性の向上を図ることが
可能な超電導磁石のクエンチ検出装置を提供する
ことにある。

［発明の概要］ 上記目的を達成するために本発明では、励磁用電
源により励磁される超電導コイルを液体ヘリウム
容器等の極低温容器内に収納して成る超電導磁石
のクエンチ検出装置を、上記極低温容器の外部で
ある常温部に配設され上記超電導コイルの誘導磁
界を検出するサーチコイルと、このサーチコイル
および上記超電導コイルの夫々の両端にリード線
を介して電気的に接続され且つこのリード線を介
して導入される上記超電導コイルの両端発生電圧
と上記誘導磁界によるサーチコイルの両端発生電
圧との差電圧が所定値以上であることを検出する
とクエンチ検出信号を出力するクエンチ検出器と
から構成したことを特徴とする。

［発明の実施例］ 以下、本発明の一実施例について第２図〜第４
図を参照して説明する。第２図は、本発明による
超電導磁石のクエンチ検出装置の構成例を示すも
ので、第１図と同一部分には同一符号を付してそ
の説明を省略し、ここでは異なる部分についての
み述べる。つまり第２図は、第１図におけるリー
ド線４を省略し、これに代えて超電導磁石の常温
部であるクライオスタツト３の外部に、前記超電
導コイル２の誘導磁界を検出するサーチコイルを
配設し、かつこのサーチコイル５の両端にリード
線６の一端を接続し、他端をクエンチ検出器７に
接続している。また、超電導コイル２の両端電圧
を測定する図示しないリード線も、上記クエンチ
検出器７に接続している。

このクエンチ検出器７は、超電導コイル２の両
端発生電圧Ｅ１と、超電導コイル２の誘導磁界に
よるサーチコイル５の両端発生電圧Ｅ２とを入力
し、両電圧発生時の比例定数α、クエンチ発生と
判定される臨界値Eqを基に、その差電圧（Ｅ１
−αE２）が臨界値Eqよりも大なる（Ｅ１−αE２
＞Eq）関係が一定時間継続したことにより、ク
エンチを検出してその旨の信号Ｓを出力するもの
である。

第３図は、上記サーチコイル５の超電導磁石へ
の取付位置を示したものである。つまり本サーチ
コイル５は、超電導コイル２の中心でかつ、外部
変動磁場を発生する地上コイル９とは反対側の外
槽８の表面に取付けている。

第４図は、上記サーチコイル５の取付位置にお
ける磁束線の方向を示したもので、磁束線の方向
Ａとサーチコイル５の中心軸とが一致するよにし
ている。一方本図の様な外槽構成では、外槽８は
膜板振動モードとなるため、そこに取付けたサー
チコイル５の振動もほぼ磁束線の方向と一致させ
るようにすることができる。

かかる構成のクエンチ検出装置においては、検
出回路を超電導磁石の極低温部ではなく、常温部
に設けることができ、よつて検出回路としては超
電導コイル２の両端発生電圧をＥ１、超電導コイ
ル２の誘導磁界によるサーチコイル５の両端発生
電圧をＥ２、両電圧Ｅ１，Ｅ２発生時の比例定数
Ｅ１／Ｅ２をαとすると両者は比例関係にあるか
ら、これら両端発生電圧Ｅ１，Ｅ２をクエンチ検
出器７で監視することにより、Ｅ１−αE２＞Eq
なる関係の状態がある一定時間（例えば
100msec）継続すれば、超電導磁石に抵抗性電圧
すなわちクエンチ発生したと判断される臨界値
Eqが測定または演算により求められる。従つて、
この臨界値Eqおよびその時間（例えば0.1sec）を
監視することにより、超電導磁石のクエンチを検
出することができることになる。

また、サーチコイル５は磁場変動に対して電圧
を発生するため、近くに変動磁場の発生源がある
場合、本来であれば異常電圧を発生して誤検出に
つながるおそれがあるが、本例ではその発生源で
ある地上コイル９とは反対側の外槽８表面に取付
けていることにより、この影響を最小とすること
ができることになる。

さらに、超電導磁石が特に浮上式鉄道に用いら
れる場合、車両振動によつてサーチコイル５は超
電導コイル２の発生する強大な磁場中で振動し、
サーチコイル５の出力電圧は大きく変動して本来
から同様に誤検出の原因となるが、本例では、サ
ーチコイル５をその中心軸と取付部の振動方向お
よび磁束線の方向を一致させるように取付けてい
ることにより、サーチコイル５が磁束線をよぎる
作用を最小とし、その結果振動に伴なう出力電圧
の変動を小さく抑えることができる。

上述したように本発明による超電導磁石のクエ
ンチ検出装置は、超電導コイル２の誘導磁界を検
出するサーチコイル５を、当該コイル２を収納し
たクライオスタツト３の外部である超電導磁石の
常温部に配設していることから、超電導コイル２
とサーチコイル５の両端発生電圧Ｅ１，Ｅ２の状
態を監視するのみで回路を構成することができる
ため、従来のように超電導磁石の極低温部から昇
温部までリード線を貫通させる必要がなく、これ
によりリード線を通しての極低温部への熱侵入を
防止することができる。また、極低温のクライオ
スタツト３内を上記リード線が複雑な経路で引き
回す必要が全くなくなるため、リード線の断線と
いう危険性が解消される。

さらに、サーチコイル５は超電導コイル２の外
部発生磁場の変動による影響および超電導コイル
２の発生する磁場中での振動の影響を最も受けに
くい個所に取り付けているため、変動磁場による
影響すなわち、クエンチ検出回路に現われるノイ
ズの量を大幅に低減することができ、正確なクエ
ンチ検出を行なうことが可能となる。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、極低温部
への熱侵入を防止すると共にリード線の断線等の
危険性を無くし構成の簡単化および信頼性の向上
を図ることが可能な超電導磁石のクエンチ検出装
置が提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の超電導磁石のクエンチ検出回路
を示す図、第２図は本発明の一実施例を示す構成
図、第３図は第２図におけるサーチコイルの取付
位置を説明するための図、第４図は第２図におけ
る超電導コイルの発生する磁場とサーチコイルと
の位置関係を説明するための図である。 ２……超電導コイル、３……クライオスタツ
ト、５……サーチコイル、６……リード線、７…
…クエンチ検出器、８……外槽、９……地上コイ
ル。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 励磁用電源により励磁される超電導コイルを
   液体ヘリウム容器等の極低温容器内に収納して成
   る超電導磁石において、前記極低温容器の外部で
   ある常温部に配設され、前記超電導コイルの誘導
   磁界を検出するサーチコイルと、このサーチコイ
   ルおよび前記超電導コイルの夫々の両端にリード
   線を介して電気的に接続され且つこのリード線を
   介して導入される前記超電導コイルの両端発生電
   圧と前記誘導磁界によるサーチコイルの両端発生
   電圧との差電圧が所定値以上であることを検出す
   るとクエンチ検出信号を出力するクエンチ検出器
   とから構成したことを特徴とする超電導磁石のク
   エンチ検出装置。 ２ 超電導コイルが発生する磁場の強力な部所で
   かつ外部変動磁場を発生する地上コイルから離隔
   した面でしかもその中心軸と取出部の振動方向お
   よび磁束線の方向が一致するような位置にサーチ
   コイルを取出けるようにしたことを特徴とする特
   許請求範囲第１項記載の超電導磁石のクエンチ検
   出装置。