JPH0950911A - 交流超電導装置用電流リード - Google Patents

交流超電導装置用電流リード

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JPH0950911A
JPH0950911A JP7200131A JP20013195A JPH0950911A JP H0950911 A JPH0950911 A JP H0950911A JP 7200131 A JP7200131 A JP 7200131A JP 20013195 A JP20013195 A JP 20013195A JP H0950911 A JPH0950911 A JP H0950911A
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JP
Japan
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current
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magnetic field
side lead
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JP7200131A
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English (en)
Inventor
Masakatsu Takeo
正勝 竹尾
Kazuo Funaki
和夫 船木
Naritaka Iwakuma
成卓 岩熊
Kiyoshi Takita
清 滝田
Yukio Yasukawa
保川  幸雄
Ikuo Ito
郁夫 伊藤
Toshio Kamiide
俊夫 上出
Hisaaki Higami
久彰 樋上
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Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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  • Shielding Devices Or Components To Electric Or Magnetic Fields (AREA)
  • Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】低温側リードを構成する複数の酸化物超電導導
体の間の通電電流の差異の発生に伴う通電容量の低下を
抑制し安全に使用できるものとし、さらに交流磁界によ
る熱侵入の増大を防止するものとする。 【構成】真空断熱容器14に収納され液体ヘリウム11
に浸漬された超電導コイル1に交流電源18から交流電
流を通電するもので、高温側リード6と、複数の酸化物
超電導導体を内蔵した低温側リード7とからなり、高温
側リード6の下端にリード冷却冷媒供給管19から液体
窒素を供給して冷却する電流リードにおいて、低温側リ
ード7の外周に筒状の良導電性金属からなる交流磁界シ
ールド20を設けて、複数の酸化物超電導導体へ加わる
交流磁界を均一化し、かつ微小とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、超電導限流器、超電
導変圧器等の、真空断熱容器に収納され液体ヘリウムに
浸漬された超電導コイルに外部の電源から交流の励磁電
流を通電する交流超電導装置用電流リードに関する。
【0002】
【従来の技術】超電導コイルを超電導状態に保持するた
めには高価な液体ヘリウムを使用する必要があるので、
この液体ヘリウムの蒸発量を抑えて、消費量を少なくす
ることが必要である。超電導装置の極低温部への熱負荷
の大半は電流リードが占める場合が多いので、電流リー
ドの低熱侵入化が超電導装置の効率的な運転を実現する
ための重要課題となっている。
【0003】従来、電流リードは、良導電性金属の銅あ
るいは銅合金を導体に使用してジュール熱を低減するよ
うに構成されているが、これらの材料は同時に熱の良導
体でもあるため、室温部から極低温部へと伝導による熱
が侵入する。したがって、低温のヘリウムガスを流して
冷却、除熱し、極低温部への侵入熱を低減する方式が採
られている。一方、近年発見された酸化物超電導体は、
液体窒素温度付近でも超電導特性を保持し、かつ熱伝導
率も低いので、電流リードに適用すれば大幅な侵入熱の
低減が期待され、適用化が進められている。
【0004】図3は、酸化物超電導体を用いた従来の電
流リードを組み込んだ交流用超電導装置の基本構成を示
す縦断面図で、電流リードを模式化して示したものであ
る。図において、超電導コイル1は、真空断熱容器14
の最内部に真空層16を設けて設置された液体ヘリウム
容器9に、液体ヘリウム11に浸漬して保持されてい
る。外周部からの熱侵入量を低減するために、液体ヘリ
ウム容器9の外周には、液体窒素12で冷却された円筒
状の熱シールド13が配置され、また液体ヘリウム容器
9の上部には、フランジ15から輻射によって侵入する
熱を低減するための輻射シールド板10が配されてい
る。熱シールド13には、銅等の熱伝導性の良い材料が
用いられ、また輻射シールド板10には放射率を考慮し
て鏡面処理したステンレス板等が使用される。
【0005】組み込まれた電流リードは、常温端子5を
備えた高温側リード6に内蔵される良導電性金属の銅か
らなる導体と、低温端子8を備えた低温側リード7に内
蔵される酸化物超電導体からなる導体を、図示しない中
間接続導体を介して導電接続して構成され、真空断熱容
器14の上部のフランジ15に支持されている。常温端
子5は、電源接続導体17により交流電源18へ接続さ
れ、低温端子8は、電気絶縁体3を備えたコイル接続導
体2へ接続され、超電導コイル1に連結されている。本
電流リードでは、フランジ15の上面に入口をもつリー
ド冷却冷媒供給管19によって、高温側リード6の下端
部へ液体窒素を供給し、その内部を通流させて内蔵され
る導体を冷却し、上端部のリード冷却冷媒出口4より排
出する冷却方式がとられている。本冷却方式では、高温
側リード6の導体の下端部が液体窒素温度に冷却される
ので、上端が中間接続体を介して高温側リード6の導体
の下端部に連結され、下端が液体ヘリウム11中の超電
導コイル1に連結される低温側リード7の酸化物超電導
体からなる導体は、液体窒素温度以下に冷却され、超電
導状態に保持されることとなる。したがって、低温側リ
ード7でのジュール発熱は皆無となり、また酸化物超電
導体は熱伝導率が低いので、液体ヘリウム11への熱侵
入量は微小となる。
【0006】図4は、図3のX−X面における真空断熱
容器14の内部の横断面図である。図に見られるよう
に、低温側リード7は、複数本の酸化物超電導体71
と、その外周に配置され、上下両端で支持する支持円筒
72とから構成されている。2本の低温側リード7は、
液体窒素12で冷却された熱シールド13によって断熱
される構成である。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上述のように構成した
電流リードを用いれば熱侵入量を微小とすることがで
き、とくに直流電流を通電する超電導装置においては効
果的である。しかしながら、交流電流を通電する交流超
電導装置に用いる場合には、下記のように、生じる交流
磁界により低温側リード7の複数本の酸化物超電導体7
1間の通電電流に偏りができ、安全な運転が阻害される
危険性がある。
【0008】すなわち、交流電流を通電すると、超電導
コイル1は交流磁界を発生するが、既に図3に示したよ
うに、超電導コイル1の外側に配置された円筒状の熱シ
ールド13は、良熱伝導性の材料、したがって一般的に
良導電性の材料から形成されているので、超電導コイル
1の発生する交流磁界により、円筒状の熱シールド13
に交流電流が誘起され環状に流れることとなる。このよ
うに誘起された交流電流により熱シールド13の内部に
生じる交流磁界は、超電導コイル1の発生する交流磁界
を打ち消すように生じるが、超電導コイル1と熱シール
ド13の空間的な位置が異なるので、皆無とはならず、
空間的に分布した交流磁界が残ることとなる。超電導コ
イル1よりかなり離れた低温側リード7に相当する高さ
の部分では、熱シールド13の発生する交流磁界が高く
なり、熱シールド13に近い部分で高く、熱シールド1
3より離れた中央部分で低い交流磁界分布をもつことと
なる。このため、既に図4に示したごとく、低温側リー
ド7の複数本の酸化物超電導体71のうち、熱シールド
13に近い外周側に配置された酸化物超電導体71の受
ける交流磁界は相対的に大きく、中央部に近く配置され
た酸化物超電導体71の受ける交流磁界は相対的に小さ
くなる。したがって、中央部に近く配置された酸化物超
電導体71を流れる交流電流が、外周側に配置された酸
化物超電導体71を流れる交流電流より大きくなる。こ
のため、複数本の酸化物超電導体71のそれぞれで通電
電流が異なることとなり、特定の導体の電流が許容電流
を越えて、超電導状態から常電導状態へと遷移し、焼損
を起こして安全な運転が維持できなくなる恐れがある。
【0009】さらに、熱シールド13による交流磁界に
より低温側リード7、とくに支持円筒72に生じる誘導
電流により発熱が生じて低温端子8へと熱伝導により熱
が侵入し、電流リードの侵入熱が増大するという難点が
ある。本発明は、これらの現状を考慮してなされたもの
で、その目的は、超電導コイルに交流電流を通電する交
流超電導装置用電流リードにおいて、低温側リードの導
体を構成する複数の酸化物超電導導体の間の通電電流の
差異の発生を防止して通電電流容量の低下を抑制し、さ
らには交流磁界にともなう熱侵入の増大を抑えて、安全
に使用できる交流超電導装置用電流リードを提供するこ
とにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明では、上記の目的
を達成するために、真空断熱容器に収納され液体ヘリウ
ムに浸漬された超電導コイルに外部の電源から交流の励
磁電流を通電する交流超電導装置用電流リードにおい
て、高温側リードに内蔵する良導電性金属導体と低温側
リードに内蔵する並列接続された複数の酸化物超電導導
体を中間接続導体を介して直列に接続し、高温側リード
と低温側リードのうち少なくとも高温側リードの内部に
冷媒を通流し、酸化物超電導導体を超電導状態に保持し
て通電することとし、かつ低温側リードの外周に筒状の
良導電性金属からなる交流磁界シールドを設置すること
とする。
【0011】さらに、上記の交流磁界シールドを、高温
側リードの低温端あるいは中間接続導体に熱的に接合す
ることとする。
【0012】
【作用】上記のように、酸化物超電導導体を内蔵する低
温側リードの外周に筒状の良導電性金属からなる交流磁
界シールドを設置することとすれば、交流磁界シールド
に環状の誘導電流が流れ、その内部の交流磁界は交流磁
界シールドの中心軸に対称な微小磁界となる。したがっ
て、交流磁界シールド内部、すなわち支持円筒内部に収
納される複数の酸化物超電導導体が受ける交流磁界はほ
ぼ均一でかつ微小となり、通電電流は複数の酸化物超電
導導体にほぼ均一に流れるので、従来のように偏流によ
り通電容量が低下し、焼損を生じる恐れはない。
【0013】また、上記の交流磁界シールドによって、
低温側リードの受ける交流磁界が微小になるので、低温
側リードで発生する損失となる。これにともない、交流
磁界シールドで誘導電流に伴う発熱が生じるが、上記の
ように、交流磁界シールドを高温側リードの低温端ある
いは中間接続導体に熱的に接合することとすれば、発熱
は、冷媒により除熱されることとなり、直接低温端子に
流入することがないので、侵入熱が効果的に低減され
る。
【0014】
【実施例】図1は、本発明の実施例による電流リードを
組み込んだ交流用超電導装置の基本構成を示す縦断面
図、図2は図1のY−Y面における真空断熱容器内部の
横断面図である。これらの図において、図3および図4
に示した従来例と同一の機能を有する構成部品について
は、同一の符号を付して重複する説明は省略する。本実
施例の従来例との差異は、低温側リード7の外周部分
に、高温側リード6の下端部に熱的に接合された、銅よ
りなる円筒状の交流磁界シールド20が設けられている
点にある。
【0015】したがって、本電流リードでは、超電導コ
イル1の発生する交流磁界により、円筒状の熱シールド
13に交流電流が誘起され、低温側リード7に外周部分
で高く、中央部分で低い分布をもつ交流磁界が生じるこ
ととなっても、交流磁界シールド20に環状の誘導電流
が流れ、その内部の交流磁界は交流磁界シールド20の
中心軸に軸対称な微小磁界となる。したがって、低温側
リードの支持円筒72の内部に収納される複数の酸化物
超電導導体が受ける交流磁界はほぼ均一でかつ微小とな
り、通電電流は複数の酸化物超電導導体にほぼ均一に流
れることとなるので、従来のように偏流により通電容量
が低下し、焼損を生じる恐れはない。また、交流磁界シ
ールド20は高温側リード6の下端部に熱的に接合さ
れ、低温端子8とは連結されていないので、誘起電流に
より交流磁界シールド20で生じた発熱は、冷媒により
除熱され、また、支持円筒72の部分の交流磁界は、上
述のように交流磁界シールド20によって微小に抑えら
れているので発熱も微小となり、侵入熱が効果的に低減
されることとなる。
【0016】なお、交流磁界シールド20の形状は、前
記のような円筒状に限定されるものではなく、例えば横
断面が四角形の筒状であってもよい。
【0017】
【発明の効果】上述のように、本発明によれば、真空断
熱容器に収納され液体ヘリウムに浸漬された超電導コイ
ルに外部の電源から交流の励磁電流を通電する交流超電
導装置用電流リードにおいて、高温側リードに内蔵する
良導電性金属導体と低温側リードに内蔵する並列接続さ
れた複数の酸化物超電導導体を中間接続導体を介して直
列に接続し、高温側リードと低温側リードのうち少なく
とも高温側リードの内部に冷媒を通流し、酸化物超電導
導体を超電導状態に保持して通電することとし、かつ低
温側リードの外周に筒状の良導電性金属からなる交流磁
界シールドを設置することとしたので、複数の酸化物超
電導導体間の通電電流の差異の発生が防止され、通電電
流容量の低下が抑制されることとなったので、安全に使
用できる交流超電導装置用電流リードが得られることと
なった。
【0018】さらに、上記の交流磁界シールドを、高温
側リードの低温端あるいは中間接続導体に熱的に接合す
ることとしたので、交流磁界により生じる発熱が効果的
に冷却されることとなり、安全に使用でき、かつ熱侵入
の少ない交流超電導装置用電流リードが得られることと
なる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例による電流リードを組み込んだ
交流用超電導装置の基本構成を示す縦断面図
【図2】図1のY−Y面における真空断熱容器内部の横
断面図
【図3】酸化物超電導体を用いた従来の電流リードを組
み込んだ交流用超電導装置の基本構成を示す縦断面図
【図4】図3のX−X面における真空断熱容器内部の横
断面図
【符号の説明】
1 超電導コイル 4 リード冷却冷媒出口 5 常温端子 6 高温側リード 7 低温側リード 8 低温端子 9 液体ヘリウム容器 10 輻射シールド板 13 熱シールド 14 真空断熱容器 18 交流電源 19 リード冷却冷媒供給管 20 交流磁界シールド 71 酸化物超電導導体 72 支持円筒
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 000005234 富士電機株式会社 神奈川県川崎市川崎区田辺新田1番1号 (72)発明者 竹尾 正勝 福岡県福岡市中央区平丘町94番地 (72)発明者 船木 和夫 福岡県福岡市東区みどりが丘1丁目1番7 号 (72)発明者 岩熊 成卓 福岡県大野城市下大利団地26棟402号 (72)発明者 滝田 清 神奈川県川崎市川崎区田辺新田1番1号 富士電機株式会社内 (72)発明者 保川 幸雄 神奈川県川崎市川崎区田辺新田1番1号 富士電機株式会社内 (72)発明者 伊藤 郁夫 神奈川県川崎市川崎区田辺新田1番1号 富士電機株式会社内 (72)発明者 上出 俊夫 神奈川県川崎市川崎区田辺新田1番1号 富士電機株式会社内 (72)発明者 樋上 久彰 神奈川県川崎市川崎区田辺新田1番1号 富士電機株式会社内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】真空断熱容器に収納され液体ヘリウムに浸
    漬された超電導コイルに外部の電源から交流の励磁電流
    を通電する交流超電導装置用電流リードにおいて、高温
    側リードに内蔵する良導電性金属導体と低温側リードに
    内蔵する並列接続された複数の酸化物超電導導体を中間
    接続導体を介して直列に接続してなり、高温側リードと
    低温側リードのうち少なくとも高温側リードの内部に冷
    媒を通流し、酸化物超電導導体を超電導状態に保持して
    通電するもので、かつ低温側リードの外周に筒状の良導
    電性金属からなる交流磁界シールドが設置されているこ
    とを特徴とする交流超電導装置用電流リード。
  2. 【請求項2】前記交流磁界シールドが、高温側リードの
    低温端あるいは中間接続導体に熱的に接合されているこ
    とを特徴とする請求項1に記載の交流超電導装置用電流
    リード。
JP7200131A 1995-08-07 1995-08-07 交流超電導装置用電流リード Pending JPH0950911A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008518581A (ja) * 2004-10-26 2008-05-29 ノヴ テクノロジーズ インコーポレイテッド 漏電制限システム
JP2016178112A (ja) * 2015-03-18 2016-10-06 昭和電線ケーブルシステム株式会社 電流リード固定用フランジユニット及び電流リード付きフランジユニット
WO2023134265A1 (zh) * 2022-01-11 2023-07-20 宁波健信超导科技股份有限公司 一种气冷电流引线及超导磁体系统

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