JPH07264774A - 限流素子 - Google Patents

限流素子

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JPH07264774A
JPH07264774A JP6050552A JP5055294A JPH07264774A JP H07264774 A JPH07264774 A JP H07264774A JP 6050552 A JP6050552 A JP 6050552A JP 5055294 A JP5055294 A JP 5055294A JP H07264774 A JPH07264774 A JP H07264774A
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JP
Japan
Prior art keywords
current limiting
superconductor
limiting element
current
transition
Prior art date
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Pending
Application number
JP6050552A
Other languages
English (en)
Inventor
Kozo Fujino
剛三 藤野
Shigeru Okuda
繁 奥田
Noriyuki Yoshida
典之 葭田
Norikata Hayashi
憲器 林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Publication date
Application filed by Sumitomo Electric Industries Ltd filed Critical Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority to JP6050552A priority Critical patent/JPH07264774A/ja
Publication of JPH07264774A publication Critical patent/JPH07264774A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/60Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment

Landscapes

  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 臨界電流密度が高く、かつ常電導転移時の抵
抗値が高い、酸化物超電導体を用いた限流素子を提供す
る。 【構成】 超電導状態から常電導状態への転移時の抵抗
発生により短絡電流を抑制する超電導体を用いた限流素
子であって、超電導体は、Y1-X TbX Ba2 Cu3
7 (ただし、X=0.05〜0.5)、Y1-X PrX
2 Cu3 7 (ただし、X=0.01〜0.1)、Y
1 Ba2 Cu3-X FeX 7 (ただし、X=0.01〜
0.1)、またはY1 Ba2 Cu3-X CrX 7 (ただ
し、X=0.01〜0.2)のいずれかの組成を有する
酸化物超電導体であることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、限流素子に関するも
のであり、特に、超電導状態から常電導状態への転移時
の抵抗発生により短絡電流を抑制する超電導体を用いた
限流素子に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、短絡電流を抑制する機器として、
限流リアクトル等が用いられているが、限流性能が不十
分であり、負荷運転時の電圧降下が大きいという欠点が
ある。このような欠点を克服する機器として、負荷運転
時は無抵抗であり、大電流を急峻に抑制することが可能
な、超電導体を用いた限流素子が注目を集めている。
【0003】このような超電導体を用いた限流素子は、
臨界電流以上の短絡電流が流れた場合、超電導が破れ抵
抗が発生することで限流を行なう。使用する超電導体
は、臨界電流密度が大きいほど、超電導体の断面積を小
さくすることができ、常電導転移時の抵抗を高めること
ができる。このような特性を持った限流素子として、薄
膜状の酸化物超電導体を用いた素子の検討がなされてい
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】一般に、薄膜状の酸化
物超電導体は、固相法、液相法などの他の手法で形成さ
れた超電導体よりも結晶性が良く、高い臨界電流密度が
得られることが知られている。しかし、良好な結晶性を
持つ薄膜状の超電導体は、常電導状態での抵抗率が低
く、十分な限流効果が得られないという問題点があっ
た。
【0005】本発明の目的は、上述の問題点を解決し、
臨界電流密度が高く、かつ常電導転移時の抵抗値が高
い、酸化物超電導体を用いた限流素子を提供することに
ある。
【0006】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明による限
流素子は、超電導状態から常電導状態への転移時の抵抗
発生により短絡電流を抑制する超電導体を用いた限流素
子であって、超電導体は、Y1-X TbX Ba2 Cu3
7 (ただし、X=0.05〜0.5)の組成を有する酸
化物超電導体であることを特徴としている。
【0007】請求項2の発明による限流素子は、超電導
状態から常電導状態への転移時の抵抗発生により短絡電
流を抑制する超電導体を用いた限流素子であって、超電
導体は、Y1-X PrX Ba2 Cu3 7 (ただし、X=
0.01〜0.1)の組成を有する酸化物超電導体であ
ることを特徴としている。
【0008】請求項3の発明による限流素子は、超電導
状態から常電導状態への転移時の抵抗発生により短絡電
流を抑制する超電導体を用いた限流素子であって、超電
導体は、Y1 Ba2 Cu3-X FeX 7 (ただし、X=
0.01〜0.1)の組成を有する酸化物超電導体であ
ることを特徴としている。
【0009】請求項4の発明による限流素子は、超電導
状態から常電導状態への転移時の抵抗発生により短絡電
流を抑制する超電導体を用いた限流素子であって、超電
導体は、Y1 Ba2 Cu3-X CrX 7 (ただし、X=
0.01〜0.2)の組成を有する酸化物超電導体であ
ることを特徴としている。
【0010】
【作用】請求項1の発明によれば、Y1-X TbX Ba2
Cu3 7 (ただし、X=0.05〜0.5)の組成で
表わされる酸化物超電導体が用いられる。Y1 Ba2
3 7 酸化物超電導体に上記含有量内においてTbを
添加すると、常電導状態での抵抗率増加を引き起こす。
一方、Tbの添加によっても、その結晶構造は影響され
ず、超電導特性の大きな変化は招かれない。この性質を
利用し、超電導状態から常電導状態への転移時の抵抗発
生により、大電流を急峻に抑制する限流素子として適用
することが可能となる。なお、上記含有量以上のTbを
添加すると、相転移を引き起こして超電導性は消失す
る。
【0011】請求項2の発明によれば、Y1-X PrX
2 Cu3 7 (ただし、X=0.01〜0.1)の組
成で表わされる酸化物超電導体が用いられる。Y1 Ba
2 Cu3 7 酸化物超電導体に上記含有量内においてP
rを添加すると、常電導状態での抵抗率増加を引き起こ
す。一方、このPr添加により、超電導特性は若干の劣
化を示すが、急激に超電導性を低下させるものではな
い。この性質を利用し、超電導状態から常電導状態への
転移時の抵抗発生により、大電流を急峻に抑制する限流
素子として適用することが可能となる。なお、上記含有
量以上のPrを添加すると、相転移を引き起こして超電
導性は消失する。
【0012】請求項3の発明によれば、Y1 Ba2 Cu
3-X FeX 7 (ただし、X=0.01〜0.1)の組
成で表わされる酸化物超電導体が用いられる。Y1 Ba
2 Cu3 7 酸化物超電導体に上記含有量内においてF
eを添加すると、常電導状態での抵抗率増加を引き起こ
す。一方、このFe添加により、超電導特性は若干の劣
化を示すが、急激に超電導性を低下させるものではな
い。この性質を利用し、超電導状態から常電導状態への
転移時の抵抗発生により、大電流を急峻に抑制する限流
素子として適用することが可能となる。なお、上記含有
量以上のFeを添加すると、X=1程度までは、相転移
を発生せず超電導性を示すが、重大な臨界電流密度の低
下を招く。1<X<3の範囲内では、相転移を起こして
超電導性は消失する。
【0013】請求項4の発明によれば、Y1 Ba2 Cu
3-X CrX 7 (ただし、X=0.01〜0.2)の組
成で表わされる酸化物超電導体が用いられる。Y1 Ba
2 Cu3 7 酸化物超電導体に上記含有量内においてC
rを添加すると、常電導状態での抵抗率増加を引き起こ
す。一方、このCr添加により、超電導特性は若干の劣
化を示すが、急激に超電導性を低下させるものではな
い。この性質を利用し、超電導状態から常電導状態への
転移時の抵抗発生により、大電流を急峻に抑制する限流
素子として適用することが可能となる。なお、上記含有
量以上のCrを添加すると、X=1.5程度までは、相
転移を発生せず超電導性を示すが、重大な臨界電流密度
の低下を招く。1.5<X<3の範囲内では、相転移を
起こして超電導性は消失する。
【0014】
【実施例】
(実施例1)以下に示すように、Y1-X TbX Ba2
3 7 (ただし、X=0.05〜0.5)の組成を有
する酸化物超電導体を使用した限流素子を作製した。
【0015】まず、MgO単結晶基板(110)面上
に、Xの値が表1に示すような上記酸化物超電導膜を、
レーザアブーション法により1.5μm形成した。次い
で、フォトリソグラフィを用いて超電導膜上にレジスト
パターンを形成した後、エッチングした。
【0016】図1は、このようにして作製された限流素
子を示す斜視図である。図1を参照して、この限流素子
1は、MgO単結晶基板2と、基板2上に形成されたパ
ターニングされた酸化物超電導膜3とから構成されてい
る。
【0017】このように構成される限流素子1につい
て、以下のような限流実験を行なった。
【0018】図2は、この実験で用いた測定回路を示す
図である。図2を参照して、作製した限流素子1に、5
Ωの負荷抵抗4を直列に接続し、それを短絡させるため
のスイッチ5を並列に接続した。この回路に、交流電源
6より300Vの交流電圧を印加し、負荷短絡前と短絡
後の電流値を電流計7により測定した。これらの結果
を、表1にまとめる。
【0019】なお、比較のため、Tbを添加していない
1 Ba2 Cu3 7 の組成を有する酸化物超電導体を
使用した限流素子を作製し、同様の測定を行なった。こ
の結果を、X=0の場合として、表1に合わせて示す。
【0020】
【表1】
【0021】表1より明らかなように、X=0.5の本
発明例の限流素子は、X=0の比較例の限流素子に対し
て、短絡後の電流が1/10になっており、本発明が有
効であることがわかる。すなわち、Tbの添加により、
顕著な短絡電流の抑制が確認された。
【0022】(実施例2)以下に示すように、Y1-X
X Ba2 Cu3 7 (ただし、X=0.01〜0.
1)の組成を有する酸化物超電導体を使用した限流素子
を作製した。
【0023】MgO単結晶基板(110)面上に、Xの
値が表2に示すような上記酸化物超電導膜を形成し、パ
ターニングを施した。なお、作製方法は実施例1と同様
であるので、その説明は省略する。
【0024】このようにして得られた限流素子につい
て、図2に示す測定回路を用いて、実施例1と同様に限
流実験を行なった。なお、実験方法については実施例1
と全く同様であるので、その説明は省略する。
【0025】限流実験の結果を表2に示す。
【0026】
【表2】
【0027】表2より明らかなように、Prの添加によ
り、実施例1と同様に顕著な短絡電流の抑制が確認され
た。
【0028】(実施例3)以下に示すように、Y1 Ba
2 Cu3-X FeX 7 (ただし、X=0.01〜0.
1)の組成を有する酸化物超電導体を使用した限流素子
を作製した。
【0029】MgO単結晶基板(110)面上に、Xの
値が表3に示すような上記酸化物超電導膜を形成し、パ
ターニングを施した。なお、作製方法は実施例1と同様
であるので、その説明は省略する。
【0030】このようにして得られた限流素子につい
て、図2に示す測定回路を用いて、実施例1と同様に限
流実験を行なった。ただし、Fe添加により若干の臨界
電流密度の低下が認められたため、負荷抵抗を5Ωから
8Ωに変更した。他の実験方法については実施例1と全
く同様であるので、その説明は省略する。
【0031】限流実験の結果を表3に示す。
【0032】
【表3】
【0033】表3より明らかなように、Feの添加によ
り、実施例1と同様に顕著な短絡電流の抑制が確認され
た。
【0034】(実施例4)以下に示すように、Y1 Ba
2 Cu3-X CrX 7 (ただし、X=0.01〜0.
2)の組成を有する酸化物超電導体を使用した限流素子
を作製した。
【0035】MgO単結晶基板(110)面上に、Xの
値が表4に示すような上記酸化物超電導膜を形成し、パ
ターニングを施した。なお、作製方法は実施例1と同様
であるので、その説明は省略する。
【0036】このようにして得られた限流素子につい
て、図2に示す測定回路を用いて、実施例1と同様に限
流実験を行なった。ただし、Cr添加により若干の臨界
電流密度の低下が認められたため、負荷抵抗を5Ωから
8Ωに変更した。他の実験方法については実施例1と全
く同様であるので、その説明は省略する。
【0037】限流実験の結果を表4に示す。
【0038】
【表4】
【0039】表4より明らかなように、Crの添加によ
り、実施例1と同様に顕著な短絡電流の抑制が確認され
た。
【0040】上記実施例1〜4の結果より、限流素子に
おいては、Tb、Pr、FeまたはCrのいずれの元素
を添加した場合にも、良好な限流特性が得られたが、臨
界電流を変化させないという点で、TbまたはPrの添
加が特に有効であることが確認された。
【0041】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、常電導転移時の抵抗値が高い、優れた限流特性を有
する限流素子が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明による限流素子の一例を示す斜視図で
ある。
【図2】実施例の限流素子の限流実験で用いた測定回路
を示す図である。
【符号の説明】
1 限流素子 3 酸化物超電導膜 なお、各図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 林 憲器 大阪市此花区島屋一丁目1番3号 住友電 気工業株式会社大阪製作所内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 超電導状態から常電導状態への転移時の
    抵抗発生により短絡電流を抑制する超電導体を用いた限
    流素子であって、 前記超電導体は、Y1-X TbX Ba2 Cu3 7 (ただ
    し、X=0.05〜0.5)の組成を有する酸化物超電
    導体であることを特徴とする、限流素子。
  2. 【請求項2】 超電導状態から常電導状態への転移時の
    抵抗発生により短絡電流を抑制する超電導体を用いた限
    流素子であって、 前記超電導体は、Y1-X PrX Ba2 Cu3 7 (ただ
    し、X=0.01〜0.1)の組成を有する酸化物超電
    導体であることを特徴とする、限流素子。
  3. 【請求項3】 超電導状態から常電導状態への転移時の
    抵抗発生により短絡電流を抑制する超電導体を用いた限
    流素子であって、 前記超電導体は、Y1 Ba2 Cu3-X FeX 7 (ただ
    し、X=0.01〜0.1)の組成を有する酸化物超電
    導体であることを特徴とする、限流素子。
  4. 【請求項4】 超電導状態から常電導状態への転移時の
    抵抗発生により短絡電流を抑制する超電導体を用いた限
    流素子であって、 前記超電導体は、Y1 Ba2 Cu3-X CrX 7 (ただ
    し、X=0.01〜0.2)の組成を有する酸化物超電
    導体であることを特徴とする、限流素子。
JP6050552A 1994-03-22 1994-03-22 限流素子 Pending JPH07264774A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017145401A1 (ja) * 2016-02-26 2017-08-31 株式会社 東芝 酸化物超電導体及びその製造方法
JP2020074284A (ja) * 2016-08-31 2020-05-14 株式会社東芝 超電導線材、超電導コイル及び超電導機器

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Effective date: 20020611