JPH08330640A - 磁気式永久電流スイッチ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ＯＦＦ抵抗が高く、また、界磁コイルからの
熱侵入量を低減させつつ界磁コイルの応答性が向上した
永久電流スイッチを提供する。 【構成】 永久電流ループを構成する無誘導コイル１８
と、この無誘導コイル１８に常電導転移用の磁場を印加
するための界磁コイル２０とが超電導シールド２２の中
に収容されている。超電導シールド２２により超電導マ
グネットからの磁場が無誘導コイル１８に印加されるこ
とを防止でき、無誘導コイル１８の安定性が増す。この
結果、無誘導コイル１８の線材の線径を細くすることが
でき、永久電流スイッチ１２のＯＦＦ抵抗を上げること
ができる。また、第２種超電導体である超電導シールド
２２により界磁コイル２０から無誘導コイル１８に印加
された常電導転移用磁場が保持されるので、界磁コイル
２０の電流はパルス的に流せばよく、界磁コイル２０の
電流を大きくしても系への熱侵入を低減できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、永久電流モードで運転
される超電導マグネットに使用される永久電流スイッチ
に関する。

【０００２】

【従来の技術】超電導マグネットを永久電流モードで運
転するための永久電流スイッチについては、従来より種
々の提案がなされており、例えば、熱式、磁気式、機械
式の３つのタイプが知られている。しかし、これらの永
久電流スイッチには、スイッチ動作が緩慢であったり、
熱損失が発生するなどの問題があった。

【０００３】上述の問題を解決するために、特開平４−
３３５５８２号公報には、変圧器式の永久電流スイッチ
が提案されている。

【０００４】図１２には、上記公報に提案された変圧器
式永久電流スイッチの例が示される。図１２において、
１次巻線１０６が交流電源１０８に接続されて変圧器１
０２の１次回路を構成する。また、Ｃｕ−Ｎｉ合金等の
高抵抗金属の母材中にＮｂ−Ｔｉ等の超電導フィラメン
トが埋め込まれたゲート線１００を２次巻線とし、この
２次巻線に変圧器１０２の負荷１０４を接続して２次回
路を構成する。変圧器１０２の１次巻線１０６が交流電
源１０８によって励磁されると、２次回路には、変圧器
作用によって誘導電流が流れる。この誘導電流がゲート
線１００の臨界電流値を超えるよう回路条件を設定して
おけば、ゲート線１００を超電導状態から常電動状態に
転位させることができる。すなわち、以上の動作によ
り、永久電流スイッチのＯＮ、ＯＦＦを行わせることが
できる。

【０００５】図１２に示される変圧器式永久電流スイッ
チは、例えば熱式タイプに比べて、大幅にスイッチ動作
の高速化、稼働中の熱損失の低減などを図ることができ
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の変
圧器式永久電流スイッチでは、永久電流スイッチがＯＦ
Ｆの時の抵抗すなわちＯＦＦ抵抗を上げることが困難で
あるという問題があった。

【０００７】これは、ＯＦＦ抵抗を上げるためには、２
次巻線の線径を小さくする必要があるが、２次巻線には
超電導マグネットからの磁場が印加されており、線径を
小さくして電流密度が増加すると、永久電流スイッチの
ＯＮの時に２次巻線がクエンチしやすくなるので、２次
巻線の線径を小さくすることができないからである。

【０００８】また、界磁コイルとしての１次巻線１０６
の応答性を上げようとすると、１次巻線１０６のインダ
クタンスを低減する必要があり、そのために、その巻回
数を低減する必要がある。しかし、巻回数を減らすと、
１次巻線１０６から所定の磁場を得るために電流を増や
す必要があり、これによって１次巻線１０６用のリード
部などからの発熱が増大し、系への熱侵入量が増大する
ので、１次巻線１０６の応答性を十分に上げることがで
きないという問題もあった。

【０００９】本発明は上記従来の課題に鑑みなされたも
のであり、その目的は、ＯＦＦ抵抗が高く、また、界磁
コイルからの熱侵入量を低減させつつ界磁コイルの応答
性が向上した永久電流スイッチを提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、永久電流モードで運転される超電導マグ
ネットに使用される磁気式永久電流スイッチであって、
互いに巻回方向が反対である上下２段のコイルからな
り、永久電流ループを形成する無誘導コイルと、前記無
誘導コイルの近傍に設けられ、前記無誘導コイルに常電
導転移用の磁場を印加可能な界磁コイルと、第２種超電
導材料により構成され、前記無誘導コイル及び前記界磁
コイルを収容する超電導シールドと、前記超電導シール
ドの前記界磁コイルの軸方向の両端面に設けられ、永久
電流スイッチをＯＮ、ＯＦＦする際に前記超電導シール
ドの所定領域を加熱するヒータと、を備え、永久電流ス
イッチのＯＦＦは、前記ヒータにより前記超電導シール
ドの所定領域を加熱しながら前記界磁コイルから前記無
誘導コイルに磁場を所定時間パルス状に印加して行い、
永久電流スイッチのＯＮは、前記ヒータにより前記超電
導シールドの所定領域を加熱して前記所定領域を常電導
転移させ、前記無誘導コイルの常電導状態を保つために
前記所定領域を流れて前記無誘導コイルに印加される磁
場を維持する渦電流を電気抵抗により減衰させて行うこ
とを特徴とする。

【００１１】また、本発明に係る磁気式永久電流スイッ
チは、前記ヒータの形状をリング状としたことを特徴と
する。

【００１２】また、本発明に係る磁気式永久電流スイッ
チは、前記ヒータに代えて、前記超電導シールドにその
臨界電流を越える電流を流すための電極を付設したこと
を特徴とする。

【００１３】また、本発明に係る磁気式永久電流スイッ
チは、前記無誘導コイルを形成する上下２段のコイルの
間に、ヒータ付きの中間シールド体を付設したことを特
徴とする。

【００１４】また、本発明に係る磁気式永久電流スイッ
チは、前記ヒータが、永久電流スイッチをＯＮする際に
のみ前記超電導シールドの所定領域を加熱することを特
徴とする。

【００１５】

【作用】上記構成によれば、超電導シールドにより無誘
導コイルに超電導マグネットからの磁場が印加されるの
を防止することができ、安定性が増大するので、無誘導
コイルの線径を細くすることができ、ＯＦＦ抵抗を大き
くすることができる。

【００１６】また、永久電流スイッチのＯＦＦは、界磁
コイルをパルス的に駆動して行うので、パワーリード等
の線径を小さくできるため熱侵入量を低減でき、かつ電
源の小型化が可能となる。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の好適な実施例を図面に基づい
て説明する。

【００１８】実施例１．図１には、本発明に係る磁気式
永久電流スイッチを使用した超電導マグネットの全体構
成図が示される。

【００１９】図１において、超電導マグネット１０に
は、本発明に係る磁気式の永久電流スイッチ１２が取り
付けられており、また、超電導マグネット１０に給電す
るためのパワーリード１４が接続されている。超電導マ
グネット１０と永久電流スイッチ１２とはリード１６に
よって接続されている。

【００２０】図２には、永久電流スイッチ１２の構成を
説明するための断面図が示される。

【００２１】図２において、永久電流ループを構成する
無誘導コイル１８の近傍には、無誘導コイル１８の常電
導転移に必要な磁場を発生させ無誘導コイルに印加可能
な界磁コイル２０が設けられている。この界磁コイル２
０は、例えばＡｌ、Ｃｕ等を補強材とした超電導コイル
とすることができる。

【００２２】また、上記無誘導コイル１８は、上下２段
のコイルから形成されており、互いに巻き回し方向を反
対にしているので、電流を流しても上下のコイルに発生
する磁場方向が反対となり、互いに打ち消し合うので、
インダクタンスは０となっている。

【００２３】無誘導コイル１８及び界磁コイル２０は、
超電導シールド２２の内部に収容されている。超電導シ
ールド２２は、例えば、第２種超電導体であるＮｂ−Ｔ
ｉ、Ｎｂ₃ Ｓｎ等と良導体との積層体である超電導体フ
ィルムで構成されている。また、超電導シールド２２の
外側には外套２４が設けられている。

【００２４】また、超電導シールド２２の、界磁コイル
２０の軸方向の両端面すなわち図２に示される超電導シ
ールド２２の上下の面にはヒータ２６が設けられてい
る。このヒータ２６は、超電導シールド２２には熱的に
接触しているが電気的には接続していない。

【００２５】図２に示されるように、無誘導コイル１８
及び界磁コイル２０は、超電導シールド２２の内部に収
容されているので、超電導シールド２２の超電導状態が
維持されている限り、超電導マグネット１０によって発
生された磁場にさらされることがない。このため、無誘
導コイル１８の安定性が増し、その臨界電流を高くする
ことができるので結果的に無誘導コイルを形成する線材
の線径を小さくすることが可能となる。これにより、無
誘導コイル１８の抵抗を上げることができ、永久電流ス
イッチ１２のＯＦＦ抵抗を上げることが可能となる。

【００２６】以上に述べた界磁コイル２０には、図１及
び図２に示される界磁コイル用リード２８によって電流
Ｉｆが供給される。またヒータ２６には、図１に示され
るヒータ用リード３０によって電流Ｉｈが供給される。
また、無誘導コイル１８に接続されたリード１６には、
永久電流スイッチ１２がＯＮ時に永久電流Ｉｐが流れ
る。

【００２７】図３には、永久電流スイッチのＯＮ、ＯＦ
Ｆの動作を説明するためのタイムチャートが示される。

【００２８】永久電流スイッチ１２は通常冷媒によって
臨界温度以下に冷却されている。この状態では、永久電
流スイッチ１２はＯＮとなっており、リード１６に永久
電流Ｉｐが流れている。

【００２９】この状態から永久電流スイッチ１２をＯＦ
Ｆとするためには、図３に示されるように（ＰＣＳ Ｏ
ＦＦ）、まずヒータ２６にヒータ電流Ｉｈを流し、超電
導シールド２２の所定領域すなわちヒータ２６が形成さ
れた領域を加熱する。これにより、上述の所定領域が常
電導転移する。この状態で界磁コイル２０に電流Ｉｆを
流し、無誘導コイル１８に磁場Ｂ０を印加する。この磁
場Ｂ０は、無誘導コイル１８をクエンチさせるために必
要なクエンチ磁場よりも高くなるように電流Ｉｆの大き
さを設定する。また更に、この磁場Ｂ０は、第２種超電
導体である超電導シールド２２が超電導状態の時でもこ
れに侵入していけるだけの大きさに設定しておく。以上
により、無誘導コイル１８は、クエンチし、常電導転移
して永久電流スイッチがＯＦＦとなる。

【００３０】次にこの状態から、ヒータ２６の電流Ｉｈ
を切り、超電導シールド２２の温度を下げて超電導状態
に復帰させる。前述したように、磁場Ｂ０の大きさは、
第２種超電導体である超電導シールド２２に侵入してい
ける大きさに設定されているので、超電導シールドが超
電導状態に復帰しても依然として磁場Ｂ０が超電導シー
ルド２２を貫通した状態が保たれる。

【００３１】次に界磁コイル２０の電流Ｉｆを切ると、
無誘導コイル１８に印加されている磁場Ｂ０の大きさも
若干低下するが、この磁場Ｂ０の大きさの変化を妨げる
向きに超電導シールド２２に渦電流が流れ磁場Ｂ０の大
きさを一定の値に保つようにする。超電導シールド２２
は、この時点で超電導状態になっているので、この渦電
流は永久電流となり、磁場Ｂ０もこの渦電流によって維
持される。従って、界磁コイル２０に電流Ｉｆを流さな
くても、無誘導コイル１８を常電導状態に保つための磁
場Ｂ０が確保されることになる。

【００３２】以上により、永久電流スイッチをＯＦＦに
しておくための電流が不要となり、界磁コイル２０から
の発熱量を大幅に低減することができる。また図３に示
されるように界磁コイル２０への電流Ｉｆはパルス的で
あるので、この電流を大きくしても界磁コイル２０のリ
ード部からの発熱量は無視できる程度の大きさである。
従って、電流を大きくして界磁コイル２０の巻回数を減
らし、その応答性を上げることが可能となる。

【００３３】次に、永久電流スイッチ１２を上述のＯＦ
Ｆ状態からＯＮ状態にするためには、図３に示されるよ
うに（ＰＣＳ ＯＮ）、ヒータ２６に再び電流Ｉｈを所
定時間流すことによって行う。ヒータ２６に電流Ｉｈを
流すと、超電導シールド２２の所定領域が加熱されて常
電導転移をし、電気抵抗が現れる。この電気抵抗により
上述の渦電流が減衰し消滅するので、無誘導コイル１８
を常電導状態に維持していた磁場Ｂ０も消滅する。従っ
て、無誘導コイル１８も再び超電導状態に復帰し、永久
電流スイッチ１２がＯＮとなる。なお、ヒータ２６に流
れていた電流Ｉｈは所定時間経過後停止されるので、超
電導シールド２２も再び冷却されて超電導状態に復帰す
る。

【００３４】図４には、永久電流スイッチ１２のＯＮ、
ＯＦＦの動作をさせるための他の実施例のタイムチャー
トが示される。図４において、図３の実施例と異なる点
は、界磁コイル２０に電流Ｉｆを流し始めるタイミング
がヒータ２６に電流Ｉｈを流し始めるタイミングよりも
早い点である。その他は図３の実施例と同じ動作とな
る。

【００３５】図５には、永久電流スイッチ１２のＯＮ、
ＯＦＦの動作を行わせるための更に他の実施例のタイム
チャートが示される。

【００３６】図５において、図３及び図４の実施例と異
なる点は、永久電流スイッチ１２のＯＦＦ動作をさせる
ときに、ヒータ２６に電流Ｉｈを流さない点である。そ
の代わりに、界磁コイル２０に流す電流Ｉｆを図３及び
図４に示された実施例よりも大きくし、磁場Ｂ０を大き
くすることにより無誘導コイル１８の常電導転移を促進
している。永久電流スイッチ１２をＯＮとする場合は、
図３及び図４の実施例と同じ動作となる。

【００３７】図６には、超電導シールド２２に設けられ
たヒータ２６の例が示される。図６においては、ヒータ
２６がリング状に形成されており、永久電流スイッチ１
２がＯＦＦの時にここに流れている渦電流のパスと平行
になっている。ヒータ２６には、ヒータ用リード３０が
接続されている。本実施例では、ヒータ２６に囲まれた
領域がヒータ２６の加熱により常電導転移をするが、こ
の領域については、無誘導コイル１８の常電導転移のし
やすさ等によって適宜決定することができる。

【００３８】図７には、超電導シールド２２を常電導転
移させるための他の例が示される。図７においては、超
電導シールド２２に電極３２を設け、これにより超電導
シールド２２に直接その臨界電流を超える電流を流すこ
とにより超電導シールド２２の常電導転移を行わせてい
る。

【００３９】図８には、永久電流スイッチ１２の他の実
施例の断面図が示され、図２に示された実施例と同一部
材には同一符号を付してその説明を省略する。

【００４０】図８において、特徴的な点は、上下２段の
コイルによって構成された無誘導コイル１８に、その上
下のコイルの間にヒータ付きの中間シールド体３４を挿
入した点である。この中間シールド体３４は、超電導性
の導体で構成されており、無誘導コイルの上限２段のコ
イルによって発生する磁場の通過を遮るので、上下２段
のコイルの間で互いに磁場を打ち消し合うことができな
い。その結果、上下のコイルでインダクタンスが打ち消
されないで残るので、電流変化に対するインピーダンス
が増大する。これによって、永久電流スイッチ１２のＯ
ＦＦ時インピーダンスを更に上げることができる。

【００４１】図９には、図８に示された永久電流スイッ
チのＯＮ、ＯＦＦの動作を説明するためのタイムチャー
トが示される。

【００４２】図９に示されるように、永久電流スイッチ
１２のＯＮ、ＯＦＦの動作は、図３に示される実施例と
同じタイムチャートとなる。永久電流スイッチをＯＦＦ
とするときには、中間シールド体３４のヒータに電流Ｉ
ｈｍを流さずに、中間シールド体３４を超電導状態に維
持しておく。これにより、上述したように無誘導コイル
１８の自己インダクタンスＬが大きくなるので、永久電
流スイッチ１２のＯＦＦ時インピーダンスを大きくする
ことが可能となる。一方、永久電流スイッチ１２をＯＮ
とする場合には、中間シールド体３４のヒータに電流Ｉ
ｈｍを流し、中間シールド体３４を常電導転移させる。
これにより、無誘導コイル１８を構成する上限２段のコ
イルによって生じる磁場は中間シールド体３４を通過
し、お互いの磁場を打ち消し合ってインダクタンスが０
となる。従って、無誘導コイル１８の自己インダクタン
スＬが０となるので、永久電流スイッチ１２がＯＮの時
には、インピーダンスはなくなる。

【００４３】実施例２．図１０には、本発明に係る永久
電流スイッチ１２を使用したシステムの全体回路図が示
される。図１０において、超電導マグネット１０に永久
電流スイッチ１２が接続されており、超電導マグネット
１０の両端は更にコレクタエミッタ間にダイオードが接
続された４つのトランジスタＳ１，反転Ｓ（以下Ｓ
（−）とする）１，Ｓ２，Ｓ（−）２より構成されたブ
リッジ３６に接続されている。このブリッジ３６は、負
荷３８と並列に接続されており負荷３８には抵抗Ｒ１を
介して電源Ｖが接続されている。

【００４４】また、負荷３８にはコンデンサＣが並列に
接続されているが、このコンデンサＣは、負荷３８に流
れる電流ＩＭの変動を小さくするための電流平滑化用の
コンデンサである。なお、抵抗ＲｃはコンデンサＣの内
部抵抗を表わしている。

【００４５】永久電流スイッチ１２は、制御回路３９に
よりドライバ４０が制御され、上述したように界磁コイ
ル２０及びヒータ２６が駆動されて、そのＯＮ、ＯＦＦ
が切り替えられる。

【００４６】図１１には、ブリッジ３６の制御回路の構
成図が示される。この回路では、永久電流スイッチ１２
のＯＮ、ＯＦＦに応じて、ブリッジ３６を構成する各ト
ランジスタのＯＮ、ＯＦＦを制御するための制御信号Ｃ
Ｓ１及びＣＳ２を発生させる。制御信号ＣＳ１は、ブリ
ッジ３６を構成するトランジスタＳ１及びＳ（−）１の
制御信号であり、制御信号ＣＳ２は、トランジスタＳ２
及びＳ（−）２の制御信号である。

【００４７】永久電流スイッチ１２は、その電気抵抗が
０であるので、超電導マグネット１０を高い電圧で使用
しているときに、急に永久電流スイッチ１２をＯＮとす
ると当初に過大な電流が流れる。従って、通常は回路に
リアクトルを入れてこの過大な電流の発生を防止してい
る。このため、リアクトルから熱が発生して系内への熱
侵入が起こるという問題があり、またリアクトルだけで
システム重量の１／３を占めるという問題があった。

【００４８】そのため、本実施例では、永久電流スイッ
チ１２のＯＮ動作を以下のようにしている。

【００４９】すなわち、永久電流スイッチ１２をＯＮす
る場合に、図１１に示される回路にＰＣＳ ＲＥＡＤＹ
信号をＨとして入力する。ＰＣＳ ＲＥＡＤＹ信号は、
バッファ４２を経由してＯＲ回路４４に入力され、ＡＮ
Ｄ回路４６にはインバータ４８を経由して入力される。
この結果、ＰＣＳ ＲＥＡＤＹ信号がＨの時に、ＯＲ回
路４４からの出力である制御信号ＣＳ１がＨとなり、ま
たＡＮＤ回路４６からの出力である制御信号ＣＳ２はＬ
となる。

【００５０】以上のように、制御信号ＣＳ１がＨなの
で、トランジスタＳ１がＯＮとなる。一方、制御信号Ｃ
Ｓ１がＨの時に、トランジスタＳ（−）１に入力される
制御信号はＬとなるのでトランジスタＳ（−）１はＯＦ
Ｆとなる。またトランジスタＳ２に入力される制御信号
ＣＳ２はＬなので、トランジスタＳ２はＯＦＦとなる。
また、トランジスタＳ（−）２の制御信号はＨとなるの
でトランジスタＳ（−）２はＯＮとなる。以上の結果ト
ランジスタＳ１及びＳ（−）２がＯＮとなるので、図１
０に示されるように、超電導マグネット１０とブリッジ
３６との間にループ状の電流ＩＬが流れることになる。

【００５１】永久電流スイッチ１２は、このように超電
導マグネット１０とブリッジ３６との間にループ状の電
流を流しておいてからＯＮとすればよい。この状態で
は、超電導マグネット１０にかかる電圧は、ブリッジ３
６のダイオードとトランジスタによる小さな電圧降下分
だけなので、永久電流スイッチ１２と超電導マグネット
１０との間で、当初に過大な電流が流れることなく永久
電流ループが形成できる。そして、永久電流スイッチ１
２には永久電流Ｉｐが流れる。なおこの時には、電流Ｉ
Ｌと電流Ｉｐとが同じ値となる。

【００５２】以上により、本実施例においては、リアク
トルが不要となるため、リアクトルでの熱損失の問題及
び車載上の重量増の問題を解消することができる。

【００５３】また、永久電流スイッチ１２をＯＦＦとし
て、負荷３８に電流を流す通常の負荷運転モードにおい
ては、上記ＰＣＳ ＲＥＡＤＹ信号はＬとする。そし
て、負荷３８における消費電力の変動により超電導マグ
ネット１０の充放電を制御するためのＰＷＭ信号を図１
１に示される回路に入力する。ＰＷＭ信号がＨの時には
制御信号ＣＳ１はＨとなり、また、この時にＰＣＳ Ｒ
ＥＡＤＹ信号がＬであることから制御信号ＣＳ２もＨと
なる。またＰＷＭ信号がＬの時には制御信号ＣＳ１及び
ＣＳ２はＬとなる。

【００５４】電源Ｖからの供給電流に加えて超電導マグ
ネット１０からも電流を供給する必要がある場合には、
ＰＷＭ信号をＬとし、制御信号ＣＳ１、ＣＳ２をＬとす
る。これにより、トランジスタＳ１及びＳ２がＯＦＦと
なり、トランジスタＳ（−）１及びＳ（−）２がＯＮと
なる。この結果、超電導マグネット１０からトランジス
タＳ（−）２のコレクタエミッタ間のダイオードを経由
し、更に抵抗Ｒ２を経由して負荷３８に電流が供給され
ることになる。

【００５５】一方、電源Ｖからの電流を抵抗Ｒ２及びブ
リッジ３６を経由して超電導マグネット１０に流す場合
には、ＰＷＭ信号をＨとし、制御信号ＣＳ１、ＣＳ２も
Ｈとして、トランジスタＳ１及びＳ２をＯＮ、トランジ
スタＳ（−）１及びＳ（−）２をＯＦＦとする。これに
より、負荷３８で消費できない余剰の電流が、抵抗Ｒ２
を経由し、更にブリッジ３６のトランジスタＳ１を介し
て超電導マグネット１０に流れることなる。これによ
り、余剰の電力の超電導マグネット１０での蓄積が図れ
る。

【００５６】以上のようにして、負荷３８における消費
電力の変動に応じＰＷＭ信号のパルス幅を適宜調整する
ことにより、超電導マグネットから負荷に電流を供給す
る時間と超電導マグネットに電力を蓄積する時間とを調
整して負荷変動に対応することができる。これは、ＰＷ
Ｍ信号がＬの時に、超電導マグネット１０から負荷３８
への電流供給回路が構成され、ＰＷＭ信号がＨの時に、
電源Ｖから超電導マグネット１０へ余剰電流を流し、電
力を蓄積する回路が構成されるからである。

【００５７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
超電導シールドにより、超電導マグネットからの磁場が
無誘導コイルに印加されることを防止できるので、無誘
導コイルの安定性が増大し、無誘導コイルを構成する線
材の線径を小さくすることができるので、ＯＦＦ時の抵
抗を大きくすることができる。

【００５８】また、永久電流スイッチをＯＦＦとする時
は、界磁コイルにパルス的に電流を流せばよく、電流を
連続して流す必要が無いので系への熱侵入の問題が解消
され、界磁コイルへ流せる電流を大きくすることができ
る。この結果、界磁コイルの巻回数を減らしてそのイン
ダクタンスを低減できるので、界磁コイルの応答性を向
上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る永久電流スイッチを使用した超
電導マグネットの全体構成図である。

【図２】 本発明に係る永久電流スイッチの実施例の断
面図である。

【図３】 図２に示される永久電流スイッチのＯＮ、Ｏ
ＦＦを制御する方法の例を示すタイムチャート図であ
る。

【図４】 図２に示される永久電流スイッチのＯＮ、Ｏ
ＦＦを制御する他の方法の例を示すタイムチャート図で
ある。

【図５】 図２に示される永久電流スイッチのＯＮ、Ｏ
ＦＦ方法の更に他の方法の例を示すタイムチャート図で
ある。

【図６】 本発明に係る永久電流スイッチのヒータの構
成を示す説明図である。

【図７】 本発明に係る永久電流スイッチの超電導シー
ルドの常電導転移方法の例を示す説明図である。

【図８】 本発明に係る永久電流スイッチの他の例の断
面図である。

【図９】 図８に示された永久電流スイッチのＯＮ、Ｏ
ＦＦを制御する方法を示すタイムチャート図である。

【図１０】 本発明に係る永久電流スイッチを使用した
システムの全体図である。

【図１１】 図１０に示されたシステムのブリッジの制
御回路図である。

【図１２】 従来における変圧器式永久電流スイッチの
構成図である。

【符号の説明】

１０ 超電導マグネット、１２ 永久電流スイッチ、１
４ パワーリード、１６ リード、１８ 無誘導コイ
ル、２０ 界磁コイル、２２ 超電導シールド、２４
外套、２６ ヒータ、２８ 界磁コイル用リード、３０
ヒータ用リード、３２ 電極、３４ 中間シールド
体、３６ ブリッジ、３８ 負荷、３９制御回路、４０
ドライバ、４２ バッファ、４４ ＯＲ回路、４６
ＡＮＤ回路、４８ インバータ。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 永久電流モードで運転される超電導マグ
   ネットに使用される磁気式永久電流スイッチであって、 互いに巻回方向が反対である上下２段のコイルからな
   り、永久電流ループを形成する無誘導コイルと、 前記無誘導コイルの近傍に設けられ、前記無誘導コイル
   に常電導転移用の磁場を印加可能な界磁コイルと、 第２種超電導材料により構成され、前記無誘導コイル及
   び前記界磁コイルを収容する超電導シールドと、 前記超電導シールドの前記界磁コイルの軸方向の両端面
   に設けられ、永久電流スイッチをＯＮ、ＯＦＦする際に
   前記超電導シールドの所定領域を加熱するヒータと、 を備え、 永久電流スイッチのＯＦＦは、前記ヒータにより前記超
   電導シールドの所定領域を加熱しながら前記界磁コイル
   から前記無誘導コイルに磁場を所定時間パルス状に印加
   して行い、 永久電流スイッチのＯＮは、前記ヒータにより前記超電
   導シールドの所定領域を加熱して前記所定領域を常電導
   転移させ、前記無誘導コイルの常電導状態を保つために
   前記所定領域を流れて前記無誘導コイルに印加される磁
   場を維持する渦電流を電気抵抗により減衰させて行うこ
   とを特徴とする磁気式永久電流スイッチ。
2. 【請求項２】 請求項１記載の磁気式永久電流スイッチ
   において、 前記ヒータの形状をリング状としたことを特徴とする磁
   気式永久電流スイッチ。
3. 【請求項３】 請求項１記載の磁気式永久電流スイッチ
   において、 前記ヒータに代えて、前記超電導シールドにその臨界電
   流を越える電流を流すための電極を付設したことを特徴
   とする磁気式永久電流スイッチ。
4. 【請求項４】 請求項１記載の磁気式永久電流スイッチ
   において、 前記無誘導コイルを形成する上下２段のコイルの間に、
   ヒータ付きの中間シールド体を付設したことを特徴とす
   る磁気式永久電流スイッチ。
5. 【請求項５】 請求項１記載の磁気式永久電流スイッチ
   において、 前記ヒータは、永久電流スイッチをＯＮする際にのみ前
   記超電導シールドの所定領域を加熱することを特徴とす
   る磁気式永久電流スイッチ。