JPH09106907A - 超伝導磁石電気回路 - Google Patents

超伝導磁石電気回路

Info

Publication number
JPH09106907A
JPH09106907A JP8200881A JP20088196A JPH09106907A JP H09106907 A JPH09106907 A JP H09106907A JP 8200881 A JP8200881 A JP 8200881A JP 20088196 A JP20088196 A JP 20088196A JP H09106907 A JPH09106907 A JP H09106907A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
superconducting
switch
resistance
coil assembly
pilot
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP8200881A
Other languages
English (en)
Inventor
Lembit Salasoo
レンビット・サラソー
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.)
General Electric Co
Original Assignee
General Electric Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by General Electric Co filed Critical General Electric Co
Publication of JPH09106907A publication Critical patent/JPH09106907A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/001—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for superconducting apparatus, e.g. coils, lines, machines
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment

Landscapes

  • Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)
  • Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 超伝導磁石コイル組立体のクエンチの際の損
傷から超伝導磁石を保護するための超伝導磁石電気回路
を提供する。 【解決手段】 超伝導磁石コイル組立体１１２と、超伝
導磁石コイル組立体中の磁石クエンチを検出するクエン
チ検出手段１１６と、超伝導磁石コイル組立体に直列に
超伝導結合されたパイロットスイッチ超伝導ワイヤ部１
２０および前記パイロットスイッチ超伝導ワイヤ部に近
接して配設されてクエンチ検出手段によって作動される
パイロットスイッチ抵抗ヒータ部１２６有するパイロッ
ト超伝導スイッチ１１８と、超伝導動作モードから抵抗
動作モードに切り換わるパイロットスイッチ超伝導ワイ
ヤ部によってトリガーされるクエンチ保護手段１３６と
を含む。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、超伝導磁石に関し、更
に詳しくは、超伝導磁石をクエンチ（すなわち、超伝導
の自然消失）の際の損傷から保護するための電気回路に
関する。
【０００２】
【従来の技術】超伝導磁石は、主超伝導コイル組立体を
有する超伝導装置であり、例えば、医療診断用の磁気共
鳴イメージング（ＭＲＩ）装置、発電機および電動機用
の超伝導ロータ、列車輸送用の磁気浮上装置などに使用
される。超伝導装置は、永久超伝導動作モードと非永久
超伝導動作モードとの間を切り換えるために通常超伝導
スイッチを使用する。超伝導スイッチは、典型的には、
超伝導装置の超伝導動作を起動し、このような超伝導動
作を意図的に停止させるために使用される。
【０００３】周知の超伝導スイッチは、超伝導装置の極
低温領域（すなわち、極低温保持装置）内に配置され
る。極低温領域内での動作温度は超伝導装置の主超伝導
コイル組立体内に使用されている超伝導材料の臨界温度
以下である。このような超伝導スイッチは典型的には超
伝導コイル部および電気ヒータ部を有する。超伝導コイ
ル部のコイルワイヤは、低インダクタンス用のツゥーイ
ンハンド（two-in-hand）バイファイラー巻きで巻回さ
れ（すなわち、コイルワイヤの同じ層内の隣接したター
ン（巻回部）同士またはコイルワイヤの隣接した層のタ
ーン同士が、コイルワイヤの２つの端部の間でワイヤに
沿って進むにつれて時計方向と反時計方向とに交互に巻
回され）、スイッチの設計ピーク端子電圧を満足するよ
うに十分な電圧隔離性能のための高度の電気的絶縁を有
している。電気ヒータ部は作動すると、超伝導コイル部
の温度を臨界温度よりも高くする。
【０００４】超伝導装置用のクエンチ保護技術には、今
にも起ころうとしているクエンチを防止（または遅延）
させる技術、およびクエンチを受けつつある超伝導装置
に対する害を防止（または制限）する技術がある。この
ような害はクエンチ箇所において磁石に対して局部的に
加えられる有害な高温および高ストレスからのものであ
る。このような害を防止（または制限）する周知の技術
は、超伝導巻線内において過度に局部化された熱エネル
ギの堆積を回避するように努め、（超伝導装置の主超伝
導コイル組立体の電気的中心部からの）クエンチ検出信
号を使用して、超伝導装置の主超伝導コイル組立体の近
くに設けられている広い面積の電気ヒータに直接電力を
供給するか或いはエネルギ放出抵抗に直接供給してい
る。このような周知の技術は動作するのに比較的長い時
間がかかる。また、極低温保持装置の外部でクエンチ検
出信号を増幅することも知られているが、これは信頼性
の問題および極低温保持装置に余分な貫通部を設ける問
題を生じる。
【０００５】
【発明の目的】本発明の目的は、超伝導磁石をクエンチ
の際の損傷から保護するための電気回路を提供すること
にある。
【０００６】
【発明の概要】本発明の超伝導磁石電気回路は、超伝導
磁石コイル組立体、第１の回路部、パイロット超伝導ス
イッチ、および第２の回路部を有する。第１の回路部は
超伝導磁石コイル組立体内の磁石クエンチを検出する。
パイロット超伝導スイッチはパイロットスイッチ超伝導
ワイヤ部およびパイロットスイッチ抵抗ヒータ部を有す
る。パイロットスイッチ超伝導ワイヤ部はコイル組立体
に直列に超伝導結合されている。パイロットスイッチ抵
抗ヒータ部は第１の回路部によって作動されるようにな
っていて、パイロットスイッチ超伝導ワイヤ部を超伝導
動作モードから抵抗動作モードに切り換えるためにパイ
ロットスイッチ超伝導ワイヤ部に近接して配置されてい
る。第２の回路部はコイル組立体をクエンチ保護するも
ので、超伝導動作モードから抵抗動作モードに切り換わ
るパイロットスイッチ超伝導ワイヤ部によってトリガー
される。
【０００７】いくつかの利益および利点が本発明から得
られる。超伝導磁石電気回路は極低温保持装置に追加の
貫通部を必要としない。パイロット超伝導スイッチは抵
抗性になると、第１の回路部による磁石クエンチの検出
を増幅するように作用する。この増幅を第２の回路部に
よって使用することにより、コイル組立体がクエンチに
よる損傷から迅速に保護される。
【０００８】
【発明の詳しい説明】図面を参照して説明すると、図１
乃至３の各々は本発明の異なる好適実施例の超伝導磁石
電気回路１１０，２１０，３１０を示している。これら
の電気回路は好ましくは対応する超伝導磁石（図示せ
ず）の極低温保持装置内に完全に配設される。超伝導磁
石電気回路１１０，１２０，３１０は超伝導磁石コイル
組立体１１２，２１２，３１２を有している。この超伝
導磁石コイル組立体は図１および２では単一コイルとし
て図示され、図３では２つの別々のコイルより成るもの
として示されている。典型的な実施例では、コイル組立
体１１２，２１２，３１２は例えばニオブ・スズで構成
された安定化され絶縁された超伝導ワイヤまたはテープ
からなる通常のコイル巻線を有している。コイル組立体
１１２，２１２，３１２は当業者に理解され得るように
電気的中心部１１４，２１４，３１４を有する。
【０００９】また、電気回路１１０，２１０，３１０は
超伝導磁石コイル組立体１１２，２１２，３１２内での
磁石クエンチを検出するクエンチ検出手段１１６，２１
６，３１６を有するとともに、更にパイロット超伝導ス
イッチ１１８，２１８，３１８を有する。パイロット超
伝導スイッチ１１８，２１８，３１８はパイロットスイ
ッチ超伝導ワイヤ部１２０，２２０，３２０を含み、パ
イロットスイッチ超伝導ワイヤ部は超伝導磁石コイル組
立体１１２，２１２，３１２に直列に超伝導結合されて
いて、超伝導動作モードおよび抵抗動作モードを持つ。
パイロットスイッチ超伝導ワイヤ部１２０，２２０，３
２０は第１の端部１２２，２２２，３２２および第２の
端部１２４，２２４，３２４を有することに注意された
い。また、パイロット超伝導スイッチ１１８，２１８，
３１８は、クエンチ検出手段１１６，２１６，３１６に
よって作動されるパイロットスイッチ抵抗ヒータ部１２
６，２２６，３２６を有する。このパイロットスイッチ
抵抗ヒータ部は、パイロットスイッチ超伝導ワイヤ部１
２０，２２０，３２０を超伝導動作モードから抵抗動作
モードに切り換えるためにパイロットスイッチ超伝導ワ
イヤ部１２０，２２０，３２０に近接して配置されてい
る。
【００１０】クエンチ検出手段１１６，２１６，３１６
は、好ましくは、パイロットスイッチ抵抗ヒータ部１２
６，２２６，３２６を含み、このパイロットスイッチ抵
抗ヒータ部は、パイロットスイッチ超伝導ワイヤ部１２
０，２２０，３２０の第１および第２の端部の内の一方
に電気的に直列に結合されている第１のリード線１２
８，２２８，３２８および超伝導磁石コイル組立体１１
２，２１２，３１２のほぼ電気的中心部１１４，２１
４，３１４に電気的に直列に結合されている第２のリー
ド線１３０，２３０，３３０を有していて、超伝導磁石
コイル組立体１１２，２１２，３１２の超伝導動作中に
コールド抵抗値を持つ。またクエンチ検出手段１１６，
２１６，３１６は、好ましくは平衡抵抗１３２，２３
２，３３２も含み、この平衡抵抗は、パイロットスイッ
チ抵抗ヒータ部１２６，２２６，３２６のコールド抵抗
値にほぼ等しいコールド抵抗値を持ち、またパイロット
スイッチ抵抗ヒータ部１２６，２２６，３２６の第２の
リード線１３０，２３０，３３０に電気的に直列に結合
された第１のリード線部１３４，２３４，３３４を有す
る。パイロットスイッチ抵抗ヒータ部１２６，２２６，
３２６からの低電圧レベル信号を阻止し、これにより電
磁雑音の多い磁石環境における不正なトリガー信号を除
去するために、クエンチ検出手段１１６，２１６，３１
６は更に、超伝導磁石コイル組立体１１２，２１２，３
１２の電気的中心部１１４，２１４，３１４とパイロッ
トスイッチ抵抗ヒータ部１２６，２２６，３２６との間
に電気的に直列に結合され、且つ互いに逆向きに電気的
に並列に結合された一対のダイオード３３５’および３
３５”（図３にのみ示されている）を有するのが好まし
い。他のクエンチ検出手段（図示せず）は、当業者によ
って理解されるように、抵抗ヒータ部の第２のリード線
を電気的中心部と実質的に異なる超伝導磁石コイル組立
体の中間部に接続し、平衡抵抗の第１のリードを超伝導
磁石コイル組立体の上記中間部に接続し、平衡抵抗の抵
抗値をパイロットスイッチ抵抗ヒータ部に等しくない値
に調整し、この値を、コイル組立体との接続部の電気的
中心部からの偏差を補償するように選択し、各々がコイ
ル組立体の電気的に別の部分に設けられるとともに各々
がパイロットスイッチ抵抗ヒータ部および平衡抵抗から
なるそれ自身の回路を有する２つ以上のコイル組立体接
続部の組み合わせを設け、コイル組立体に磁気的に連結
された抵抗性探索コイルを設けて、該抵抗性探索コイル
からの電圧信号を磁石端子電圧と組み合わせてコイル組
立体中のクエンチ区域からの抵抗上昇の存在を表示する
こと等を含む。
【００１１】電気回路１１０，２１０，３１０は、更
に、超伝導磁石コイル組立体１１２，２１２，３１２を
クエンチ保護するためのクエンチ保護手段１３６，２３
６，３３６を有する。このクエンチ保護手段１３６，２
３６，３３６は、超伝導動作モードから抵抗性動作モー
ドに切り換わるパイロットスイッチ超伝導ワイヤ部１２
０，２２０，３２０によってトリガーされる。第１の好
適構成では、パイロットスイッチ超伝導ワイヤ部１２０
が超伝導動作モードから抵抗性動作モードに切り換わる
際に熱パルスを発生し、図１の超伝導磁石電気回路１１
０にのみ示されているように、クエンチ保護手段１３６
は、超伝導磁石コイル組立体１１２に近接して配設され
たパイロットスイッチ超伝導ワイヤ部１２０を含む。動
作について説明すると、超伝導磁石コイル組立体１１２
内の局部的な磁石クエンチは電圧不平衡として検出され
て、パイロットスイッチ抵抗ヒータ部１２６を作動し、
これによりパイロットスイッチ超伝導ワイヤ部１２０が
トリガーされて超伝導動作モードから抵抗動作モードに
切り換わり、これによって熱パルスが発生されて超伝導
磁石コイル組立体１１２全体を迅速かつ均一に加熱し、
当業者によってわかるように、局部的なクエンチによる
該コイル組立体に対する損傷を防止する。
【００１２】第２の好適構成では、図２の超伝導磁石電
気回路２１０にのみ示されているクエンチ保護手段２３
６が、超伝導磁石コイル組立体２１２に近接して配設さ
れ且つパイロットスイッチ超伝導ワイヤ部２２０に電気
的に並列に結合されたクエンチ保護用抵抗ヒータ２３７
を有する。典型適な実施例では、クエンチ保護用抵抗ヒ
ータ２３７は、互いに電気的に直列に結合され且つ超伝
導磁石コイル組立体２１２の端部に近接して配設された
一対の抵抗サブヒータ２３７’および２３７”を有する
とともに、更にサブヒータ２３７’および２３７”の対
に電気的に並列に結合され且つ超伝導磁石コイル組立体
２１２の中央部に近接して配設された第３の抵抗サブヒ
ータ２３７''' を有する。動作について説明すると、超
伝導磁石コイル組立体２１２中の局部的磁石クエンチは
電圧不平衡として検出されてパイロットスイッチ抵抗ヒ
ータ部２２６を作動し、これによりパイロットスイッチ
超伝導ワイヤ部２２０がトリガーされて超伝導動作モー
ドから抵抗動作モードに切り換わり、これによって電流
がクエンチ保護用抵抗ヒータ２３７に供給されて、該ヒ
ータ２３７が迅速かつ均一に超伝導磁石コイル組立体２
１２の全体を加熱し、当業者にわかるように、局部的な
クエンチによる該コイル組立体に対する損傷が防止され
る。
【００１３】第３の好適構成では、図３の超伝導磁石電
気回路３１０にのみ示されているクエンチ保護手段３３
６が、放出抵抗超伝導スイッチ３３９およびエネルギ放
出抵抗３４１を有する。放出抵抗超伝導スイッチ３３９
は、超伝導磁石コイル組立体３１２（これは２つのほぼ
同じコイル３１２’および３１２”を有する）およびパ
イロットスイッチ超伝導ワイヤ部３２０に直列に超伝導
結合された放出抵抗スイッチ超伝導ワイヤ部３４３を有
するとともに、放出抵抗スイッチ超伝導ワイヤ部３４３
に近接して配設され且つパイロットスイッチ超伝導ワイ
ヤ部３２０に電気的に並列に結合された放出抵抗スイッ
チ抵抗ヒータ部３４５を有する。エネルギ放出抵抗３４
１は放出抵抗スイッチ超伝導ワイヤ部３４３に電気的に
並列に結合されている。好ましくは、エネルギ放出抵抗
３４１の電気抵抗値は放出抵抗スイッチ抵抗ヒータ部３
４５の電気抵抗値よりも大きい。動作について説明する
と、超伝導磁石コイル組立体３１２の局部的磁石クエン
チは電圧不平衡として検出されてパイロットスイッチ抵
抗ヒータ部３２６を作動し、これによりパイロットスイ
ッチ超伝導ワイヤ部３２０がトリガーされて超伝導動作
モードから抵抗動作モードに切り換わり、これによって
電流が放出抵抗スイッチ抵抗ヒータ部３４５に供給され
て、該抵抗ヒータ３４５が放出抵抗スイッチ超伝導ワイ
ヤ部３４３を超伝導状態から抵抗状態に変化させ、この
結果電流がエネルギ放出抵抗３４１に迅速に向けられて
超伝導磁石コイル組立体３１２から取り除かれ、もっ
て、当業者にわかるように、局部的クエンチから該コイ
ル組立体に対する損傷が防止される。超伝導磁石電気回
路３１０は、好ましいことに、図３からわかるように、
対称的に設けられた、第２のパイロット超伝導スイッチ
３１８’（これはパイロットスイッチ超伝導ワイヤ部３
２０’および平衡抵抗３３２であるパイロットスイッチ
抵抗ヒータ部を有する）、第２の放出抵抗超伝導スイッ
チ３３９’（これは放出抵抗スイッチ超伝導ワイヤ部３
４３’および放出抵抗スイッチ抵抗ヒータ部３４５’を
有する）、および第２のエネルギ放出抵抗３４１’を有
することに注意されたい。
【００１４】他のクエンチ保護手段（図示せず）は、当
業者にわかるように、１つ以上の電流コイルの励磁を変
更するによって局部的磁界を変えることによりコイル組
立体内に１つ以上の正常区域を形成すること、コイル組
立体のすべてまたは一部にわたって暖かい極低温液体の
噴流を生じさせること、極低温液体をコイル組立体との
接触から急速に離すこと、また接続された電源を制御し
て磁石電流を低減すること等を含む。
【００１５】本発明の超伝導磁石電気回路１１０，２１
０，３１０は、クエンチ検出手段１１６，２１６，３１
６からの低エネルギ作動信号を利用して、超伝導磁石コ
イル組立体１１２，２１２，３１２と直列のパイロット
超伝導スイッチ１１８，２１８，３１８をトリガーし、
これにより作動信号の迅速な増幅を行う。この増幅され
た信号を使用して、（これに限定されるものではない
が、超伝導磁石コイル組立体１１２，２１２，３１２の
全体を均一に加熱するクエンチ保護用抵抗ヒータ２３７
または超伝導磁石コイル組立体１１２，２１２，３１２
から電流を取り除くエネルギ放出抵抗３４１のような）
クエンチ保護手段１３６，２３６，３３６を迅速にトリ
ガーし、超伝導磁石コイル組立体１１２，２１２，３１
２中の有害な局部的熱エネルギの堆積を回避する。多く
のＭＲＩ超伝導磁石では、クエンチ保護は、局部的な磁
石クエンチが自然に発生してから約２秒以内に動作しな
ければならないことに注意されたい。しかしながら、局
部的クエンチによって超伝導磁石コイル組立体１１２，
２１２，３１２に加えられる潜在的に有害な温度および
ストレスは保護システムの動作時間の増大とともに非常
に急速に増大するので、保護システムの動作を１０分の
１秒ずつでも高速化すると超伝導磁石コイル組立体１１
２，２１２，３１２に対する損傷を回避するのに非常に
有益である。本発明の超伝導磁石電気回路１１０，１２
０，３１０は、磁石極低温保持装置内に完全に内臓する
ことができるとともに、低作動エネルギで信頼性の高い
高速動作のクエンチ保護を行う。
【００１６】第１の典型的な実施例では、パイロットス
イッチ超伝導ワイヤ部１２０，２２０，３２０は、１６
フィートの超伝導ワイヤを有し、抵抗状態になるために
パイロットスイッチ抵抗ヒータ部１２６，２２６，３２
６からの熱堆積をほとんど必要としない（例えば、１ジ
ュール以下）。パイロットスイッチ超伝導ワイヤ部１２
０，２２０，３２０は抵抗状態になると、磁石電流（Ｍ
ＲＩの用途ではほぼ１００乃至１０００アンペアの範囲
の電流）により熱を発生し、例えば３７５ワットを消費
する。こうしてパイロット超伝導スイッチ１１８，２１
８，３１８は、低エネルギのヒータ信号を、クエンチ保
護手段１３６，２３６，３３６（例えば、クエンチ保護
用抵抗ヒータ２３７またはエネルギ放出抵抗３４１のよ
うな）によって使用される高電力パイロットスイッチ加
熱速度まで増幅する。パイロット超伝導スイッチ１１
８，２１８，３１８は一実施例では次の通りに作成され
る。銅対超伝導体の比が１．３：１で、銅残留抵抗率比
が７０である０．０３０×０．０５０インチの絶縁ニオ
ビウム・チタニウム超伝導体を、フランジ付きの長さ
０．４５インチで直径４．２インチのグラスファイバ合
成コイル型枠上に８ターン巻回する。内層のグラスファ
イバ布が本技術分野で実施されている周知の方法で超伝
導体層の上に設けられる。１つの１２”×０．４”で２
４オームのポリイミドで絶縁エッチ処理された箔ヒータ
がグラスファイバ層上に設けられ、ヒータの電気リード
線がフランジの側部に沿って取り出される。グラスファ
イバ布の他の層がヒータ上に設けられ、それから８ター
ンの超伝導体が最上部に層状に巻回される。超伝導体の
リード線の始めと終わりがパッケージの外部に取り出さ
れ、いくつかのグラスファイバ布層が最上部の超伝導体
層上に巻回される。それから、この組立体全体が当業者
に周知の方法でエポキシ樹脂を真空含浸し硬化させるこ
とにより仕上げられる。超伝導体はパイロットスイッチ
のインダクタンスを低減するためにバイファイラー巻き
すなわち２本巻きで巻回される。
【００１７】第２の典型的実施例では、放出抵抗超伝導
スイッチ３３９が、コイル型枠と、第１、第２および第
３層の電気絶縁され安定化された超伝導コイルワイヤ
と、第１の電気絶縁された電気ヒータと、第１の電気絶
縁層とを有する。コイル型枠は、大体長手方向に延在す
る軸線を持つほぼ円筒形の軸部と、第１および第２の端
部と、両端部からほぼ等しい距離に位置する中央部とを
有する。第１の層のコイルワイヤは、第１の端部から中
央部まで軸線を中心として軸部の回りを時計方向に巻回
され、そして中央部から第２の端部までは軸部の回りを
反時計方向に巻回されている。第２の層のコイルワイヤ
は第１の端部から中央部まで時計方向に、そして中央部
から第２の端部まで反時計方向に第１の層の回りを円周
方向に巻回されている。第３の層のコイルワイヤは、第
１の端部から中央部まで反時計方向に、そして中央部か
ら第２の端部まで時計方向に第２の層の回りを円周方向
に巻回されている。第１の電気ヒータが第１および第２
の層の間に設けられ、第１の電気絶縁層はコイルワイヤ
の絶縁層とは別個であって、第２および第３の層の間に
設けられている。スイッチのコイル巻線パターンは第１
の電気絶縁層とともに、コイルワイヤの高度の電気絶縁
を必要とすることなく、スイッチに対する所望の電圧隔
離性能を達成する。電気絶縁されたコイルワイヤ用に使
用されるより軽度の電気絶縁は、スイッチの熱伝導およ
びクエンチ伝搬を弱めることはない。エネルギ放出抵抗
３４１は放出抵抗超伝導スイッチ３３９と本質的に同じ
構造を有し、本質的に同じように作られるが、抵抗性ワ
イヤ部を有し、電気ヒータを含まない。
【００１８】放出抵抗超伝導スイッチ３３９を作成する
好適方法は、中央部を有するほぼ円筒形の軸部を用意
し、半径方向に延在するピンを軸部のほぼ中央部に取り
付け、２つの基準点からほぼ等しい距離にある中間部を
有する一本の安定化され電気絶縁された超伝導コイルワ
イヤを用意し、コイルワイヤの第１の部分を第１の回転
可能な供給スプールの回りに巻回し、コイルワイヤの第
２の部分を第２の回転可能な供給スプールの上に巻回
し、コイルワイヤの中間部をピンの回りにループ状に形
成するステップを有する。また、この方法は、軸部を一
方の方向に回転させ、コイルワイヤの第１のセグメント
が第１の供給スプールから繰り出され、ほぼ中央部から
第１の端部において軸部の回りに巻回されるとともに、
コイルワイヤの第１のセクションが第２の供給スプール
から繰り出され、ほぼ中央部から第２の端部において軸
部の回りに巻回されるようにコイルワイヤを案内するス
テップを有する。更に、この方法は、軸部を前記一方の
方向に回転し続け、ワイヤを案内して、コイルワイヤの
第２のセグメントが第１の供給スプールから繰り出され
てほぼ第１の端部から中央部まで巻回コイルワイヤの第
１のセグメントの回りに巻回されるとともに、コイルワ
イヤの第２のセクションが第２の供給スプールから繰り
出されてほぼ第２の端部から中央部まで巻回コイルワイ
ヤの第１のセクションの回りに巻回されるようにするス
テップを有する。次に、この方法は、第１の供給スプー
ルからのコイルワイヤと第２の供給スプールからのコイ
ルワイヤをほぼ中央部で交差させるステップを有し、次
いで軸部を一方の方向に回転させ続け、コイルワイヤを
案内して、コイルワイヤの第３のセグメントが第１の供
給スプールから繰り出されてほぼ中央部から第２の端部
まで巻回コイルワイヤの第２のセクションの回りに巻回
されるとともに、コイルワイヤの第３のセクションが第
２の供給スプールから繰り出されてほぼ中央部から第１
の端部まで巻回コイルワイヤの第２のセグメントの回り
に巻回されるようにするステップを有する。本発明の方
法は、第１および第２のセグメント／セクション巻回ス
テップの間に、第１の電気ヒータを巻回コイルワイヤの
第１のセグメントおよび第２のセクションの上に設置す
るステップを有し、更に第２および第３のセグメント／
セクション巻回ステップの間に、コイルワイヤの電気絶
縁層とは別個の第１の電気絶縁層を巻回コイルワイヤの
第２のセグメントおよび第２のセクション上に設置ステ
ップを有する。追加の電気絶縁を交差部のコイルワイヤ
の回りに設けてもよい。
【００１９】以上、本発明のいくつかの好適実施態様を
例示して説明した。これらは本発明の態様をすべて示し
たものでもなく、また本発明を限定するものでもない。
明らかに上述した教示から多くの変更および変形が可能
である。本発明の範囲は特許請求の範囲に定められてい
るものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】パイロット超伝導スイッチの超伝導ワイヤ部の
熱パルスによりコイル組立体全体を迅速かつ均等に温め
て、コイル組立体の局部的クエンチからの損傷を回避す
る超伝導磁石電気回路の第１の好適実施例の回路図であ
る。
【図２】クエンチ保護用の抵抗ヒータによりコイル組立
体全体を温めて、コイル組立体の局部的クエンチからの
損傷を回避する超伝導磁石電気回路の第２の好適実施例
の回路図である。
【図３】エネルギ放出抵抗によりコイル組立体の電気エ
ネルギを迅速に放散して、コイル組立体の局部的クエン
チからの損傷を回避する超伝導磁石電気回路の第３の好
適実施例の回路図である。
【符号の説明】
１１０，２１０，３１０ 超伝導磁石電気回路 １１２，２１２，３１２ 超伝導磁石コイル組立体 １１６，２１６，３１６ クエンチ検出手段 １１８，２１８，３１８ パイロット超伝導スイッチ １２０，２２０，３２０ パイロットスイッチ超伝導
ワイヤ部 １２６，２２６，３２６ パイロットスイッチ抵抗ヒ
ータ部 １３２，２３２，３３２ 平衡抵抗 １３６，２３６，３３６ クエンチ保護手段 ２３７ クエンチ保護用抵抗ヒータ ３３９ 放出抵抗超伝導スイッチ ３４１ エネルギ放出抵抗 ３４３ 放出抵抗スイッチ超伝導ワイヤ部 ３４５ 放出抵抗スイッチ抵抗ヒータ部

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 超伝導磁石コイル組立体と、 前記超伝導磁石コイル組立体中の磁石クエンチを検出す
    るクエンチ検出手段と、 （１）前記超伝導磁石コイル組立体に直列に超伝導結合
    された、超伝導動作モードおよび抵抗動作モードを持つ
    パイロットスイッチ超伝導ワイヤ部、および（２）前記
    クエンチ検出手段によって作動されるパイロットスイッ
    チ抵抗ヒータ部であって、前記パイロットスイッチ超伝
    導ワイヤ部を前記超伝導動作モードから前記抵抗動作モ
    ードに切り換えるために前記パイロットスイッチ超伝導
    ワイヤ部に近接して配設されているパイロットスイッチ
    抵抗ヒータ部を有するパイロット超伝導スイッチと、 前記超伝導磁石コイル組立体をクエンチから保護するク
    エンチ保護手段であって、前記超伝導動作モードから前
    記抵抗動作モードに切り換わる前記パイロットスイッチ
    超伝導ワイヤ部によってトリガーされるクエンチ保護手
    段とを有する超伝導磁石電気回路。
  2. 【請求項２】 前記パイロットスイッチ超伝導ワイヤ部
    は前記超伝導動作モードから前記抵抗動作モードへ切り
    換わる際に熱パルスを発生し、前記クエンチ保護手段
    は、前記超伝導磁石コイル組立体に近接して配設された
    前記パイロットスイッチ超伝導ワイヤ部を含んでいる請
    求項１記載の超伝導磁石電気回路。
  3. 【請求項３】 前記クエンチ保護手段は、前記超伝導磁
    石コイル組立体に近接して配設され且つ前記パイロット
    スイッチ超伝導ワイヤ部に電気的に並列に結合されたク
    エンチ保護用抵抗ヒータを含んでいる請求項１記載の超
    伝導磁石電気回路。
  4. 【請求項４】 前記クエンチ保護手段は、 （１）前記超伝導磁石コイル組立体および前記パイロッ
    トスイッチ超伝導ワイヤ部に直列に超伝導結合された放
    出抵抗スイッチ超伝導ワイヤ部、および（２）前記放出
    抵抗スイッチ超伝導ワイヤ部に近接して配設され且つ前
    記パイロットスイッチ超伝導ワイヤ部に電気的に並列に
    結合された放出抵抗スイッチ抵抗ヒータ部を有する放出
    抵抗超伝導スイッチと、 前記放出抵抗スイッチ超伝導ワイヤ部に電気的に並列に
    結合されたエネルギ放出抵抗とを有している請求項１記
    載の超伝導磁石電気回路。
  5. 【請求項５】 前記エネルギ放出抵抗は前記放出抵抗ス
    イッチ抵抗ヒータ部よりも大きい電気抵抗値を持ってい
    る請求項４記載の超伝導磁石電気回路。
  6. 【請求項６】 前記超伝導磁石コイル組立体が電気的中
    心部を有し、前記パイロットスイッチ超伝導ワイヤ部が
    第１および第２の端部を有しており、前記クエンチ検出
    手段は、（ａ）前記パイロットスイッチ超伝導ワイヤ部
    の前記第１および第２の端部の一方に電気的に直列に結
    合された第１のリード線、および前記超伝導磁石コイル
    組立体のほぼ前記電気的中心部に電気的に直列に結合さ
    れた第２のリード線を有すると共に、前記超伝導磁石コ
    イル組立体の超伝導動作中にコールド抵抗値を持つ前記
    パイロットスイッチ抵抗ヒータ部、並びに（ｂ）前記パ
    イロットスイッチ抵抗ヒータ部のコールド抵抗値にほぼ
    等しいコールド抵抗を持ち、前記パイロットスイッチ抵
    抗ヒータ部の前記第２のリード線に電気的に直列に結合
    された第１のリード線部を有する平衡抵抗を含んでいる
    請求項１記載の超伝導磁石電気回路。
  7. 【請求項７】 前記クエンチ保護手段は、互いに電気的
    に並列に結合されていると共に、前記超伝導磁石コイル
    組立体のほぼ前記電気的中心部と前記パイロットスイッ
    チ抵抗ヒータ部との間に電気的に直列に結合されている
    一対の互いに反対向きのダイオードを含んでいる請求項
    ６記載の超伝導磁石電気回路。
JP8200881A 1995-08-11 1996-07-31 超伝導磁石電気回路 Withdrawn JPH09106907A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US08/514332 1995-08-11
US08/514,332 US5627709A (en) 1995-08-11 1995-08-11 Electrical circuit for protecting a superconducting magnet during a quench

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH09106907A true JPH09106907A (ja) 1997-04-22

Family

ID=24046729

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP8200881A Withdrawn JPH09106907A (ja) 1995-08-11 1996-07-31 超伝導磁石電気回路

Country Status (4)

Country Link
US (1) US5627709A (ja)
EP (1) EP0758811B1 (ja)
JP (1) JPH09106907A (ja)
DE (1) DE69633760T2 (ja)

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6735848B1 (en) * 1999-09-24 2004-05-18 Fsu Research Foundation, Inc. Method of manufacturing a superconducting magnet
US6777938B2 (en) * 2001-11-15 2004-08-17 Bruker Biospin Gmbh NMR magnet coil system with separate superconducting short-circuited regions for drift compensation as well as method for operation thereof
US7116535B2 (en) * 2004-04-16 2006-10-03 General Electric Company Methods and apparatus for protecting an MR imaging system
US6977571B1 (en) 2004-11-08 2005-12-20 General Electric Company Secondary coil circuit for use with a multi-section protected superconductive magnet coil circuit
GB2422958B (en) * 2005-02-04 2008-07-09 Siemens Magnet Technology Ltd Quench protection circuit for a superconducting magnet
US7274125B2 (en) * 2005-04-20 2007-09-25 General Electric Company Current collector ring for a generator having balance resistors
US7649720B2 (en) * 2005-05-06 2010-01-19 Florida State University Research Foundation, Inc. Quench protection of HTS superconducting magnets
DE102005040374B4 (de) * 2005-08-25 2008-10-02 Bruker Biospin Ag Supraleitende Magnetanordnung mit kontaktierbaren Widerstandselementen
GB2471325B (en) * 2009-06-26 2011-05-18 Siemens Magnet Technology Ltd Quench energy dissipation for superconducting magnets
US8780510B2 (en) 2009-09-23 2014-07-15 General Electric Company Passive quench protection circuit for superconducting magnets
US8310083B2 (en) 2010-07-21 2012-11-13 General Electric Company Apparatus and system for power conversion
JP5917195B2 (ja) * 2012-02-29 2016-05-11 川崎重工業株式会社 超電導回転機の界磁回転子
JP6262417B2 (ja) * 2012-07-31 2018-01-17 川崎重工業株式会社 磁場発生装置及びこれを備える超電導回転機
US9240681B2 (en) 2012-12-27 2016-01-19 General Electric Company Superconducting coil system and methods of assembling the same
JP7171574B2 (ja) 2016-12-21 2022-11-15 トカマク エナジー リミテッド クエンチ保護システムを含むトロイダル磁場コイル又はポロイダル磁場コイルアセンブリ
US10978943B2 (en) 2019-04-03 2021-04-13 General Electric Company System and method for auto-ramping and energy dump for a superconducting wind turbine generator
US11521771B2 (en) 2019-04-03 2022-12-06 General Electric Company System for quench protection of superconducting machines, such as a superconducting wind turbine generator
WO2021183835A1 (en) * 2020-03-12 2021-09-16 Powell Christopher Hugh Superconducting centrifugal launcher
DE102025000649A1 (de) 2024-02-23 2025-09-11 Ulrich Neumann Anordnung von aneinander grenzenden Abschnitten verschiedenartiger Leitungs-Medien für die Entstehung und Weiterleitung von photonenartigen Cooper-Paaren

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3925707A (en) * 1973-10-17 1975-12-09 Westinghouse Electric Corp High voltage current limiting circuit breaker utilizing a super conductive resistance element
JPS5577111A (en) * 1978-12-06 1980-06-10 Toshiba Corp Superconductive magnet device
DE3303449A1 (de) * 1983-02-02 1984-08-02 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Schutzeinrichtung fuer eine supraleitende magnetspulenanordnung
US4586017A (en) * 1983-09-12 1986-04-29 General Electric Company Persistent current switch for high energy superconductive solenoids
US4528532A (en) * 1983-11-18 1985-07-09 General Electric Company Switch for fine adjustment of persistent current loops in superconductive circuits
JPS61168274A (ja) * 1985-01-21 1986-07-29 Toshiba Corp 永久電流スイツチ
US4956740A (en) * 1987-08-04 1990-09-11 Massachusetts Institute Of Technology Protection technique for superconducting magnets
US4764837A (en) * 1987-11-16 1988-08-16 General Electric Company Superconductive circuit for controlling quench events
JPH01278003A (ja) * 1988-04-29 1989-11-08 Showa Electric Wire & Cable Co Ltd 超電導マグネットの破壊防止方法
JPH0713888B2 (ja) * 1989-03-27 1995-02-15 工業技術院長 超電導線
US5410288A (en) * 1993-01-04 1995-04-25 General Electric Company Persistent superconducting switch for a superconducting magnet for imaging human limbs

Also Published As

Publication number Publication date
EP0758811B1 (en) 2004-11-03
EP0758811A2 (en) 1997-02-19
EP0758811A3 (en) 1998-03-18
US5627709A (en) 1997-05-06
DE69633760T2 (de) 2005-10-27
DE69633760D1 (de) 2004-12-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH09106907A (ja) 超伝導磁石電気回路
US4926289A (en) Actively shielded, superconducting magnet of an NMR tomography apparatus
US5650903A (en) Superconducting-magnet electrical circuit having voltage and quench protection
CN102651265B (zh) 包括粘接到支撑结构的线圈的超导电磁体
US5739997A (en) Superconducting-magnet electrical circuit offering quench protection
KR20090091111A (ko) 자석 보호를 위한 유도성 켄치
JPH10149914A (ja) 超伝導磁石電気回路
JP6666274B2 (ja) 高温超電導永久電流スイッチ及び高温超電導磁石装置
GB2370360A (en) Shielded superconductive NMR apparatus with quench protection
US4812796A (en) Quench propagation device for a superconducting magnet
JP4933034B2 (ja) 超伝導コイルの保護装置、ｎｍｒ装置及びｍｒｉ装置
CN111724966B (zh) 超导体电流引线
JP2006313924A (ja) 高温超電導コイル、これを用いた高温超電導マグネットおよび高温超電導マグネットシステム
US4803456A (en) Superconductive switch
US6317303B1 (en) High-speed superconducting persistent switch
US4956608A (en) Apparatus for propagating a quench in a superconducting magnet
US5649353A (en) Method for making an electrical coil
JP7040730B2 (ja) 永久電流スイッチ
JP6676518B2 (ja) 超伝導磁石コイルシステム
EP3867931B1 (en) Fast quench protection for low copper to superconducting wire coils
JP6877165B2 (ja) 永久電流スイッチ、磁場発生装置及び磁場発生装置の制御方法
US5512870A (en) Superconducting switch
JP3154248B2 (ja) 交流超電導コイルの保護方法および装置
JPH0511644B2 (ja)
JP2010073856A (ja) 超電導マグネット

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20031007