JPH10136563A - 酸化物超電導体を用いた限流素子およびその製造方法 - Google Patents
酸化物超電導体を用いた限流素子およびその製造方法Info
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- JPH10136563A JPH10136563A JP8299889A JP29988996A JPH10136563A JP H10136563 A JPH10136563 A JP H10136563A JP 8299889 A JP8299889 A JP 8299889A JP 29988996 A JP29988996 A JP 29988996A JP H10136563 A JPH10136563 A JP H10136563A
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- 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
Abstract
(57)【要約】
【課題】 溶断せずに高速で動作する超電導−常伝導転
移型酸化物バルク超電導限流素子を提供する。 【解決手段】 超電導相である１２３相中に非超電導相
が微細分散したバルク体に銀、高熱伝導率を有する物質
がコーティングされておりシャント抵抗が電気的に並列
に接続されている限流器。 【効果】 クエンチによる溶断が回避できまた高速にク
エンチが伝搬し良好な限流特性を示す。
移型酸化物バルク超電導限流素子を提供する。 【解決手段】 超電導相である１２３相中に非超電導相
が微細分散したバルク体に銀、高熱伝導率を有する物質
がコーティングされておりシャント抵抗が電気的に並列
に接続されている限流器。 【効果】 クエンチによる溶断が回避できまた高速にク
エンチが伝搬し良好な限流特性を示す。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は酸化物超電導体を用
いた超電導・常伝導転移型限流器に関するものである。
いた超電導・常伝導転移型限流器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】電力回路で短絡事故が発生すると、極め
て大きな短絡電流が流れる。短絡電流は遮断機によって
遮断されるが、短絡電流によって強い電磁力と多量のジ
ュール熱が発生し、電力機器や電路が大きな機械的・熱
的損傷を受ける。このような事故発生時の短絡電流を抑
えて、遮断機の責務を軽減する事故時限流器（限流器）
の開発が望まれている。また、このような限流器は各種
送配電系統の安定化に帰する効果は極めて大きく限流器
の早期実現が期待されている。
て大きな短絡電流が流れる。短絡電流は遮断機によって
遮断されるが、短絡電流によって強い電磁力と多量のジ
ュール熱が発生し、電力機器や電路が大きな機械的・熱
的損傷を受ける。このような事故発生時の短絡電流を抑
えて、遮断機の責務を軽減する事故時限流器（限流器）
の開発が望まれている。また、このような限流器は各種
送配電系統の安定化に帰する効果は極めて大きく限流器
の早期実現が期待されている。
【０００３】限流器には多くの方式のものが提案されて
いるが、現状では実用性の高いものは少ない。比較的広
く用いられているものに限流リアクトル、永久ヒュー
ズ、限流電線、アーク式限流器があるが、負荷電流通電
時の電気抵抗が高く発熱が多いあるいは、応答が遅いた
め限流性能が低いという問題点がある。
いるが、現状では実用性の高いものは少ない。比較的広
く用いられているものに限流リアクトル、永久ヒュー
ズ、限流電線、アーク式限流器があるが、負荷電流通電
時の電気抵抗が高く発熱が多いあるいは、応答が遅いた
め限流性能が低いという問題点がある。
【０００４】限流器に要求される事項として、正常負荷
通電時には電気抵抗が低く発熱が少ないこと、短絡事故
時には応答が早くかつ電気抵抗が高くなることなどが挙
げられる。この点で超電導体を用いた限流器は理想的な
ものと考えられる。超電導限流器には超電導・常伝導転
移型、リアクトル型、整流型、コイル型等が提案されて
いる。この中で超電導・常伝導転移型限流器は超電導体
の超電導・常伝導転移を最も直接的に利用したものであ
る。負荷電流通電時には、超電導体には臨界電流以下の
電流しか流れていないので、超電導体の抵抗は極めて小
さい。しかし、短絡事故が発生した場合には、超電導体
には臨界電流以上の電流が流れ、超電導体が超電導状態
から常伝導状態に転移して電気抵抗が発生する。この抵
抗により短絡電流が限流される。この超電導・常伝導転
移型限流器は他の方式の超電導限流器に比べて、構造が
簡単で小型であるという特徴を持つ。
通電時には電気抵抗が低く発熱が少ないこと、短絡事故
時には応答が早くかつ電気抵抗が高くなることなどが挙
げられる。この点で超電導体を用いた限流器は理想的な
ものと考えられる。超電導限流器には超電導・常伝導転
移型、リアクトル型、整流型、コイル型等が提案されて
いる。この中で超電導・常伝導転移型限流器は超電導体
の超電導・常伝導転移を最も直接的に利用したものであ
る。負荷電流通電時には、超電導体には臨界電流以下の
電流しか流れていないので、超電導体の抵抗は極めて小
さい。しかし、短絡事故が発生した場合には、超電導体
には臨界電流以上の電流が流れ、超電導体が超電導状態
から常伝導状態に転移して電気抵抗が発生する。この抵
抗により短絡電流が限流される。この超電導・常伝導転
移型限流器は他の方式の超電導限流器に比べて、構造が
簡単で小型であるという特徴を持つ。
【０００５】上記超電導限流器には、金属系超電導体と
酸化物系超電導体を用いたものがある。金属系超電導体
は、常伝導状態での電気抵抗が低く、装置全体が大型化
してしまうことや液体ヘリウム温度近傍で使用する必要
があるため運転コストが大きくなり、さらには断熱の点
からも装置が大型化してしまうという問題があった。そ
のため、常伝導状態での電気抵抗が高く、かつ、コスト
の安い液体窒素で超電導状態を維持できる酸化物超電導
体を用いた限流器の開発が期待されている。
酸化物系超電導体を用いたものがある。金属系超電導体
は、常伝導状態での電気抵抗が低く、装置全体が大型化
してしまうことや液体ヘリウム温度近傍で使用する必要
があるため運転コストが大きくなり、さらには断熱の点
からも装置が大型化してしまうという問題があった。そ
のため、常伝導状態での電気抵抗が高く、かつ、コスト
の安い液体窒素で超電導状態を維持できる酸化物超電導
体を用いた限流器の開発が期待されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】酸化物超電導材料を用
いた超電導限流器には基板に薄膜の限流素子を形成した
例（特開平2-281766）やハ゛ルクの焼結体を用いた例（平成
７年電気学会電力・エネルキ゛ー部門大会予稿集p697）などが
報告されている。薄膜を用いたものは臨界電流密度は高
いものの断面積が小さいため実際の低圧系統で用いられ
るレヘ゛ルの電流値までには達していない。一方焼結体は断
面積は大きいが臨界電流密度が小さいため、同様のレヘ゛ル
にある。
いた超電導限流器には基板に薄膜の限流素子を形成した
例（特開平2-281766）やハ゛ルクの焼結体を用いた例（平成
７年電気学会電力・エネルキ゛ー部門大会予稿集p697）などが
報告されている。薄膜を用いたものは臨界電流密度は高
いものの断面積が小さいため実際の低圧系統で用いられ
るレヘ゛ルの電流値までには達していない。一方焼結体は断
面積は大きいが臨界電流密度が小さいため、同様のレヘ゛ル
にある。
【０００７】また酸化物超電導体は比較的高温で使用さ
れるため、４．２Ｋ近傍で用いられる金属系超電導線材
にくらべ使用温度域での比熱が大きくなる。また熱伝導
率は小さくなるため常伝導転移した部分が伝搬しにく
く、局所的に高温になり溶断しやすい傾向にある。また
この溶断しやすい性質は酸化物超電導体が金属系線材に
比較して、細線化および均一化しにくいことにも起因す
る。このように本発明はバルク超電導体を用いた溶断に
対しての信頼性が高く、かつ高速でクエンチが均一に伝
搬する限流器を提供するものである。
れるため、４．２Ｋ近傍で用いられる金属系超電導線材
にくらべ使用温度域での比熱が大きくなる。また熱伝導
率は小さくなるため常伝導転移した部分が伝搬しにく
く、局所的に高温になり溶断しやすい傾向にある。また
この溶断しやすい性質は酸化物超電導体が金属系線材に
比較して、細線化および均一化しにくいことにも起因す
る。このように本発明はバルク超電導体を用いた溶断に
対しての信頼性が高く、かつ高速でクエンチが均一に伝
搬する限流器を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】前述のように、酸化物超
電導体を用いた限流器を実現するには、高い臨界電流密
度を有するバルク材が必要となる。このような材料には
ＱＭＧと呼ばれる溶融法で作製された単結晶状バルク材
料がある〔Physica C 235-240(1994)209-212〕。そこで
まず、酸化物超電導体を転移型限流器に用いるにはREBa
2Cu3O7-x中にRE2BaCuO5が微細分散した高臨界電流密度
を有する超電導ハ゛ルク体を用いることが重要である。
電導体を用いた限流器を実現するには、高い臨界電流密
度を有するバルク材が必要となる。このような材料には
ＱＭＧと呼ばれる溶融法で作製された単結晶状バルク材
料がある〔Physica C 235-240(1994)209-212〕。そこで
まず、酸化物超電導体を転移型限流器に用いるにはREBa
2Cu3O7-x中にRE2BaCuO5が微細分散した高臨界電流密度
を有する超電導ハ゛ルク体を用いることが重要である。
【０００９】次に、常伝導転移時に溶断を防ぐ方法とし
て超電導体を銀でコーティングし常伝導転移した部分の
超電導体と電気的に並列の回路を設けることで溶断を回
避することが重要である。このときのコーティングの厚
さおよび面積は超伝導体の断面積との相対比較で、溶断
を十分抑制できる範囲でかつ抵抗値を上げるために最小
限に留めることが望ましい。膜厚は、超電導体のＪｃ特
性および断面積によって変化するが、５ミクロン以上１００
ミクロン以下が望ましい。
て超電導体を銀でコーティングし常伝導転移した部分の
超電導体と電気的に並列の回路を設けることで溶断を回
避することが重要である。このときのコーティングの厚
さおよび面積は超伝導体の断面積との相対比較で、溶断
を十分抑制できる範囲でかつ抵抗値を上げるために最小
限に留めることが望ましい。膜厚は、超電導体のＪｃ特
性および断面積によって変化するが、５ミクロン以上１００
ミクロン以下が望ましい。
【００１０】また、超電導体の表面に高い熱電導率を有
する物質でコーティングすることによって、熱の拡散を
大きくすることで温度上昇を抑制し溶断を回避すること
ができる。これらのコーティングは超電導材の防湿等の
保護膜の機能も果たす。高い熱電導率を有する物質とし
てはダイヤモンド、サファイヤ、窒化アルミ、などのセ
ラミックスや銅、銀、アルミ等の金属が上げられる。電
気抵抗を大きくする観点からはセラミックスコーティン
グが望ましい。
する物質でコーティングすることによって、熱の拡散を
大きくすることで温度上昇を抑制し溶断を回避すること
ができる。これらのコーティングは超電導材の防湿等の
保護膜の機能も果たす。高い熱電導率を有する物質とし
てはダイヤモンド、サファイヤ、窒化アルミ、などのセ
ラミックスや銅、銀、アルミ等の金属が上げられる。電
気抵抗を大きくする観点からはセラミックスコーティン
グが望ましい。
【００１１】さらに、シャント抵抗をある間隔で超電導体と
並列に電気的に接続されていることで銀とは別に常伝導
転移した超電導部のバイパス回路を形成し溶断を回避す
ることも重要である。また上記溶断を回避する方法を組
み合わせ、かつこのような限流素子を電気的に直列およ
び並列に接続しても有用であることはいうに及ばない。
並列に電気的に接続されていることで銀とは別に常伝導
転移した超電導部のバイパス回路を形成し溶断を回避す
ることも重要である。また上記溶断を回避する方法を組
み合わせ、かつこのような限流素子を電気的に直列およ
び並列に接続しても有用であることはいうに及ばない。
【００１２】
【作用】前述のように十分高Ｊｃを有するバルク材料を
用いることは、所定の定格電流を超電導状態で抵抗無し
に（交流の場合交流損失があるため、有限の抵抗値を有
する）流すために必要である。また、限流素子を構成す
る超電導体の電流路断面を小さくすることができ、常伝
導転移時の超電導体の単位長さ当たり抵抗値を大きくす
ることができるため、長さを短くすることができ、素子
の小型化が容易になる。
用いることは、所定の定格電流を超電導状態で抵抗無し
に（交流の場合交流損失があるため、有限の抵抗値を有
する）流すために必要である。また、限流素子を構成す
る超電導体の電流路断面を小さくすることができ、常伝
導転移時の超電導体の単位長さ当たり抵抗値を大きくす
ることができるため、長さを短くすることができ、素子
の小型化が容易になる。
【００１３】一方、高Jcを有する材料を用い線径を小さ
くした場合、超伝導体のわずかな不均一が素子のクエン
チ特性に大きく影響することになる。限流素子の超伝導
体が均一温度に冷却されていたとすると、大きな事故電
流が流れた場合、有効断面積の小さい部分からクエンチ
の芽が発生しそれが伝搬して素子全体が常伝導転移し、
限流動作をすることになる。不均一が大きいとクエンチ
の伝搬は遅くなり、さらには局部的に加熱され、ひいて
は溶断を招くことが多くなる。
くした場合、超伝導体のわずかな不均一が素子のクエン
チ特性に大きく影響することになる。限流素子の超伝導
体が均一温度に冷却されていたとすると、大きな事故電
流が流れた場合、有効断面積の小さい部分からクエンチ
の芽が発生しそれが伝搬して素子全体が常伝導転移し、
限流動作をすることになる。不均一が大きいとクエンチ
の伝搬は遅くなり、さらには局部的に加熱され、ひいて
は溶断を招くことが多くなる。
【００１４】このような溶断を回避するには、接触抵抗
の小さな電極をつくり、かつ電流のバイパス回路を常伝
導転移した超伝導体と並列に形成することが有効であ
る。このようなバイパスによって、異常電流の多くはク
エンチした部分を迂回してバイパスを通るために、溶断
を回避することか可能となる。Ａｇがコーティングされ
た部分は適当な熱処理によって接触抵抗が１０-8ｍΩオ
ーダーの良好な電極となる、また銀のコーティング自体
バイパス回路となり溶断を抑制する働きを有する。
の小さな電極をつくり、かつ電流のバイパス回路を常伝
導転移した超伝導体と並列に形成することが有効であ
る。このようなバイパスによって、異常電流の多くはク
エンチした部分を迂回してバイパスを通るために、溶断
を回避することか可能となる。Ａｇがコーティングされ
た部分は適当な熱処理によって接触抵抗が１０-8ｍΩオ
ーダーの良好な電極となる、また銀のコーティング自体
バイパス回路となり溶断を抑制する働きを有する。
【００１５】しかしながら、通電容量が大きい場合、銀
のコーティングはバイパス回路として比較的断面積が小
さくなってしまうため溶断を防ぐには不十分になること
がある。この場合、銀のコーティングは主に電極として
用い、超伝導体と並列にバルクの抵抗体を接続すること
が望ましい。さらにこのとき抵抗体は超伝導体と両端間
で接合するのではなく、ある間隔ごとに電極を設けて電
気的に接続することが望ましい。これは、図１、図２の
ようにある箇所でクエンチが起きた場合、図２では図１
より小さな抵抗で結ばれたバイパス回路を構成すること
ができるため、より効果的にクエンチ部を迂回させるこ
とができる。また、電流が迂回するときには電極部ので
接触抵抗により発熱が生じ、クエンチをより早く伝搬さ
せる働きもする。さらにこのように超伝導体と接触して
いないバイパス回路を構成することで、超伝導体からの
発熱を低くし、事故電流が十分小さくなった時（事故の
回復時）の超伝導状態への回復時間を短縮することが可
能にできる。
のコーティングはバイパス回路として比較的断面積が小
さくなってしまうため溶断を防ぐには不十分になること
がある。この場合、銀のコーティングは主に電極として
用い、超伝導体と並列にバルクの抵抗体を接続すること
が望ましい。さらにこのとき抵抗体は超伝導体と両端間
で接合するのではなく、ある間隔ごとに電極を設けて電
気的に接続することが望ましい。これは、図１、図２の
ようにある箇所でクエンチが起きた場合、図２では図１
より小さな抵抗で結ばれたバイパス回路を構成すること
ができるため、より効果的にクエンチ部を迂回させるこ
とができる。また、電流が迂回するときには電極部ので
接触抵抗により発熱が生じ、クエンチをより早く伝搬さ
せる働きもする。さらにこのように超伝導体と接触して
いないバイパス回路を構成することで、超伝導体からの
発熱を低くし、事故電流が十分小さくなった時（事故の
回復時）の超伝導状態への回復時間を短縮することが可
能にできる。
【００１６】さらにバイパス回路がコイル状になってい
る場合は、このコイルが発生する磁界によって超伝導体
の臨界電流値は低下するため、クエンチが周辺の超電導
体におよび限流動作速度を高める働きをする。また複数
の超伝導体同士が電気的に並列に接続され互いにバイバ
ス回路を形成している場合、一つの超伝導体のクエンチ
により電流分布が変化しクエンチが高速で伝搬すること
もある。この現象はクエンチした部分に電圧が集中する
のを防ぎその結果溶断を抑制する働きがある。
る場合は、このコイルが発生する磁界によって超伝導体
の臨界電流値は低下するため、クエンチが周辺の超電導
体におよび限流動作速度を高める働きをする。また複数
の超伝導体同士が電気的に並列に接続され互いにバイバ
ス回路を形成している場合、一つの超伝導体のクエンチ
により電流分布が変化しクエンチが高速で伝搬すること
もある。この現象はクエンチした部分に電圧が集中する
のを防ぎその結果溶断を抑制する働きがある。
【００１７】また溶断を回避する方法としては、熱電導
率の大きな物質をコーティング又は接触させることが有
効である。このような物質はクエンチ部の熱を超伝導体
に沿って伝えることによって、溶断を防ぐとともにクエ
ンチ速度を高める働きもある。
率の大きな物質をコーティング又は接触させることが有
効である。このような物質はクエンチ部の熱を超伝導体
に沿って伝えることによって、溶断を防ぐとともにクエ
ンチ速度を高める働きもある。
【００１８】さらに図３のように抵抗値を高く保ちかつ
溶断を効果的に防止する方法としては超電導体と接触す
る抵抗率の低い銀の膜厚を極力薄くし(0.1ミクロン以下、望
ましくは0.02ミクロン以下)、銀の膜の上に銀よりも高い比
抵抗を有する金属（金、ニッケル、錫、鉛、等）あるい
は合金を銀の膜厚以上の厚さにコーティングすることが
有効である。このような状況では、銀は主に酸化物超電
導体との接触抵抗を低減するためにのみ用い、銀の上の
コーティングを主にバイパス回路として用いる。
溶断を効果的に防止する方法としては超電導体と接触す
る抵抗率の低い銀の膜厚を極力薄くし(0.1ミクロン以下、望
ましくは0.02ミクロン以下)、銀の膜の上に銀よりも高い比
抵抗を有する金属（金、ニッケル、錫、鉛、等）あるい
は合金を銀の膜厚以上の厚さにコーティングすることが
有効である。このような状況では、銀は主に酸化物超電
導体との接触抵抗を低減するためにのみ用い、銀の上の
コーティングを主にバイパス回路として用いる。
【００１９】
実施例１ YBa2Cu3O7-x中にY2BaCuO5が微細分散した直径４６mm、
高さ１５mmの単結晶状の超電導バルク材料を図２の様に
厚さ１ｍｍにスライスし、さらに切れ込み加工を行い電
流路断面積が2mm2の超伝導体を作製した。そののち銀ペ
ーストを表面に塗布し酸素気流中で一旦900℃まで昇温
し10分保持した後、600℃まで２時間で降温さらに室温
まで２０時間かけて徐冷した。 両端の電極部に半田に
より銅のリード線を接続した後、液体窒素中で冷却し
た。500Aの臨界電流（Ic）を直流通電により確認した。
またパルス電源を用いて図３の様な回路を作り限流器を
通さない場合、最大1500Aの瞬時値の電流が流れるよう
に回路を設定した。このような回路に限流器を接続して
パルス通電したところ電流の最大値は900Aに限流されて
いることが分かった。またこの時限流素子の溶断は無か
った。
高さ１５mmの単結晶状の超電導バルク材料を図２の様に
厚さ１ｍｍにスライスし、さらに切れ込み加工を行い電
流路断面積が2mm2の超伝導体を作製した。そののち銀ペ
ーストを表面に塗布し酸素気流中で一旦900℃まで昇温
し10分保持した後、600℃まで２時間で降温さらに室温
まで２０時間かけて徐冷した。 両端の電極部に半田に
より銅のリード線を接続した後、液体窒素中で冷却し
た。500Aの臨界電流（Ic）を直流通電により確認した。
またパルス電源を用いて図３の様な回路を作り限流器を
通さない場合、最大1500Aの瞬時値の電流が流れるよう
に回路を設定した。このような回路に限流器を接続して
パルス通電したところ電流の最大値は900Aに限流されて
いることが分かった。またこの時限流素子の溶断は無か
った。
【００２０】比較のために、銀ペーストを電極部のみに
塗布して、同様の実験を行ったところ、電極から約10mm
離れたところで限流素子が溶断した。
塗布して、同様の実験を行ったところ、電極から約10mm
離れたところで限流素子が溶断した。
【００２１】実施例２ 図４の様な実施例１と同様の形状を有するDy系の超電導
バルク材料を作製した。そののち片面をスパッタ装置を
用い窒化アルミを約３０μｍコーティングした。さらに
片面を銀ペーストを塗布し酸素気流中で一旦870℃まで
昇温し10分保持した後、600℃まで２時間で降温さらに
室温まで５０時間かけて徐冷した。両端の電極部に半田
により銅のリード線を接続した後、さらに25mmごとに抵
抗体を図１（ｂ）の様な等価回路になるように接続し
た。これを液体窒素中で冷却し、500Aの臨界電流（Ic）
を直流通電により確認した。またパルス電源を用いて図
５の様な回路を作り限流器を通さない場合、最大1500A
の瞬時値の電流が流れるように回路を設定した。このよ
うな回路に限流器を接続してパルス通電したところ電流
の最大値は1100Aに限流されていることが分かった。ま
たこの時限流素子の溶断は無かった。
バルク材料を作製した。そののち片面をスパッタ装置を
用い窒化アルミを約３０μｍコーティングした。さらに
片面を銀ペーストを塗布し酸素気流中で一旦870℃まで
昇温し10分保持した後、600℃まで２時間で降温さらに
室温まで５０時間かけて徐冷した。両端の電極部に半田
により銅のリード線を接続した後、さらに25mmごとに抵
抗体を図１（ｂ）の様な等価回路になるように接続し
た。これを液体窒素中で冷却し、500Aの臨界電流（Ic）
を直流通電により確認した。またパルス電源を用いて図
５の様な回路を作り限流器を通さない場合、最大1500A
の瞬時値の電流が流れるように回路を設定した。このよ
うな回路に限流器を接続してパルス通電したところ電流
の最大値は1100Aに限流されていることが分かった。ま
たこの時限流素子の溶断は無かった。
【００２２】実施例３ Y2O3、BaO2 CuOを最終組織のYBa2Cu3O7-x相とY2BaCuO5
相の割合が７：３になるように混合しさらにPtを0.4重
量％添加した粉末を、金型および静水圧成形により円筒
状に加工し、さらにミシン目の入った渦巻き状に加工し
た。これを種結晶を用いｃ軸が渦巻き方向垂直になるよ
うにYBa2Cu3O7-x中にY2BaCuO5が微細分散した直径65m
m、高さ20mmの渦巻き状の単結晶状の超電導バルク材料
を作った。これを厚さ１ｍｍにスライスし、さらに継ぎ
目に切れ込み加工を行い断面積が2mm2の超伝導体を図４
のように作製した。そののち銀ペーストを表面に塗布し
た。
相の割合が７：３になるように混合しさらにPtを0.4重
量％添加した粉末を、金型および静水圧成形により円筒
状に加工し、さらにミシン目の入った渦巻き状に加工し
た。これを種結晶を用いｃ軸が渦巻き方向垂直になるよ
うにYBa2Cu3O7-x中にY2BaCuO5が微細分散した直径65m
m、高さ20mmの渦巻き状の単結晶状の超電導バルク材料
を作った。これを厚さ１ｍｍにスライスし、さらに継ぎ
目に切れ込み加工を行い断面積が2mm2の超伝導体を図４
のように作製した。そののち銀ペーストを表面に塗布し
た。
【００２３】このようにして作製した２つの超電導体を
渦巻きの方向が一致するように重ね、厚さ０．４ｍｍの
窒化アルミの絶縁体をスペーサーとしてはさみ、中心部
の電極で二つの超電導体を接続した。また、両端の電極
部に半田により２本の銅のリード線を接続した。さらに
この超電導体に20mmごとに抵抗体を接続した。これを液
体窒素中で冷却し、500Aの臨界電流（Ic）を直流通電に
より確認した。またパルス電源を用いて図３の様な回路
を作り限流器を通さない場合、最大1500Aの瞬時値の電
流が流れるように回路を設定した。このような回路に限
流器を接続してパルス通電したところ電流の最大値は90
0Aに限流されていることが分かった。またこの時限流素
子の溶断は無かった。
渦巻きの方向が一致するように重ね、厚さ０．４ｍｍの
窒化アルミの絶縁体をスペーサーとしてはさみ、中心部
の電極で二つの超電導体を接続した。また、両端の電極
部に半田により２本の銅のリード線を接続した。さらに
この超電導体に20mmごとに抵抗体を接続した。これを液
体窒素中で冷却し、500Aの臨界電流（Ic）を直流通電に
より確認した。またパルス電源を用いて図３の様な回路
を作り限流器を通さない場合、最大1500Aの瞬時値の電
流が流れるように回路を設定した。このような回路に限
流器を接続してパルス通電したところ電流の最大値は90
0Aに限流されていることが分かった。またこの時限流素
子の溶断は無かった。
【００２４】実施例４ 図４の様な実施例１と同様の形状を有するHo-Y系の超電
導バルク材料を作製した。そののち銀ペーストを表面に
塗布し酸素気流中で一旦900℃まで昇温し10分保持した
後、600℃まで２時間で降温さらに室温まで２０時間か
けて徐冷した。このようにして作製した３つの超電導体
を両端の電極部に半田により直列に接続し、さらに２本
の銅のリード線を接続した。そしてこの超電導体に15mm
ごとに抵抗体でできた直径6mmのコイルを接続し、隣接
する超電導体に磁場が印加されるようにした。これを液
体窒素中で冷却し、500Aの臨界電流（Ic）を直流通電に
より確認した。またパルス電源を用いて図５の様な回路
を作り限流器を通さない場合、最大1500Aの瞬時値の電
流が流れるように回路を設定した。このような回路に限
流器を接続してパルス通電したところ電流の最大値は85
0Aに限流されていることが分かった。またこの時限流素
子の溶断は無かった。
導バルク材料を作製した。そののち銀ペーストを表面に
塗布し酸素気流中で一旦900℃まで昇温し10分保持した
後、600℃まで２時間で降温さらに室温まで２０時間か
けて徐冷した。このようにして作製した３つの超電導体
を両端の電極部に半田により直列に接続し、さらに２本
の銅のリード線を接続した。そしてこの超電導体に15mm
ごとに抵抗体でできた直径6mmのコイルを接続し、隣接
する超電導体に磁場が印加されるようにした。これを液
体窒素中で冷却し、500Aの臨界電流（Ic）を直流通電に
より確認した。またパルス電源を用いて図５の様な回路
を作り限流器を通さない場合、最大1500Aの瞬時値の電
流が流れるように回路を設定した。このような回路に限
流器を接続してパルス通電したところ電流の最大値は85
0Aに限流されていることが分かった。またこの時限流素
子の溶断は無かった。
【００２５】実施例５ 図４の様な実施例１と同様の形状を有するＹ系の超電導
バルク材料を作製した。そののち片面をスパッタ装置を
用い窒化アルミを約３０μｍコーティングした。さらに
片面に銀を0.1μｍコーティングし、銀の上にニッケル
を２μｍコーティングした。その後、酸素気流中で一旦
870℃まで昇温し10分保持した後、600℃まで２時間で降
温さらに室温まで５０時間かけて徐冷した。両端の電極
部に半田により銅のリード線を接続した。これを液体窒
素中で冷却し、500Aの臨界電流（Ic）を直流通電により
確認した。またパルス電源を用いて図５の様な回路を作
り限流器を通さない場合、最大1700Aの瞬時値の電流が
流れるように回路を設定した。このような回路に限流器
を接続してパルス通電したところ電流の最大値は1100A
に限流されていることが分かった。またこの時限流素子
の溶断は無かった。
バルク材料を作製した。そののち片面をスパッタ装置を
用い窒化アルミを約３０μｍコーティングした。さらに
片面に銀を0.1μｍコーティングし、銀の上にニッケル
を２μｍコーティングした。その後、酸素気流中で一旦
870℃まで昇温し10分保持した後、600℃まで２時間で降
温さらに室温まで５０時間かけて徐冷した。両端の電極
部に半田により銅のリード線を接続した。これを液体窒
素中で冷却し、500Aの臨界電流（Ic）を直流通電により
確認した。またパルス電源を用いて図５の様な回路を作
り限流器を通さない場合、最大1700Aの瞬時値の電流が
流れるように回路を設定した。このような回路に限流器
を接続してパルス通電したところ電流の最大値は1100A
に限流されていることが分かった。またこの時限流素子
の溶断は無かった。
【００２６】
【発明の効果】以上述べたように、本願発明は限流器の
溶断を回避し、かつ迅速な限流動作を行う意に設定でき
ることを特徴とする限流器システムを提供するものであ
り、そのその工業的効果は甚大である。
溶断を回避し、かつ迅速な限流動作を行う意に設定でき
ることを特徴とする限流器システムを提供するものであ
り、そのその工業的効果は甚大である。
【図１】一つのバイパス回路を有する限流素子
【図２】複数のバイパス回路を有する限流素子
【図３】銀のコーティングの上に比抵抗の大きい金属を
コーティングした限流器
コーティングした限流器
【図４】ミアンダ構造を有する超電導導体
【図５】通電実験に用いた電気回路
【図６】(a) 渦巻き状超電導導体、(b) 渦巻き状超電導
導体の断面の様子
導体の断面の様子
フロントページの続き (72)発明者 種本 啓 神奈川県川崎市中原区井田1618番地 新日 本製鐵株式会社先端技術研究所内 (72)発明者 手嶋 英一 神奈川県川崎市中原区井田1618番地 新日 本製鐵株式会社先端技術研究所内
Claims (9)
- 【請求項１】 RE系(REはY、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Dy、Ho、Er、
Tm、Yb,Luおよびこれらの組み合わせ)酸化物超電導体を
用いた限流素子において、REBa2Cu3O7-x中にRE2BaCuO5
が微細分散した超電導ハ゛ルク体を用いたことを特徴とする
超電導-常伝導転移型限流素子。 - 【請求項２】 請求項１記載の限流素子において、少な
くとも超電導体の一部が銀でコーティングされているこ
とを特徴とする限流素子。 - 【請求項３】 請求項１記載の限流素子において、少な
くとも超電導体の一部が高熱伝導率を有する物質でコー
ティングされていることを特徴とする限流素子。 - 【請求項４】 請求項２または３において、電極部分以
外の少なくとも超電導体の一部が銀でコーティングされ
ていることを特徴とする限流素子。 - 【請求項５】 請求項２、３または４において、２個以
上のシャント抵抗がある間隔で超電導体と並列に電気的に接
続されていることを特徴とする限流素子。 - 【請求項６】 請求項５記載の限流素子に関してシャント抵
抗がコイル状に巻かれており、これにより発生する磁場
が周辺の超電導体に印加されることを特徴とする限流素
子。 - 【請求項７】 請求項３において銀の上に銀よりも高い
比抵抗を有する金属又は合金が銀の膜厚以上にコーティ
ングされていることを特徴とする限流素子。 - 【請求項８】 請求項２、３、４、５、６または７の限
流素子が電気的に直列または並列に接続されていること
を特徴とする限流素子。 - 【請求項９】 酸化物超伝導材料に銀のコーティングに
より電極を形成した後、複数のバイパス回路の抵抗体を
電気的に接続することを特徴とする限流器の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29988996A JP3977884B2 (ja) | 1996-10-25 | 1996-10-25 | 酸化物超電導体を用いた限流素子、限流器およびその製造方法 |
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|---|---|---|---|
| JP29988996A JP3977884B2 (ja) | 1996-10-25 | 1996-10-25 | 酸化物超電導体を用いた限流素子、限流器およびその製造方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10136563A true JPH10136563A (ja) | 1998-05-22 |
| JP3977884B2 JP3977884B2 (ja) | 2007-09-19 |
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|---|---|---|---|
| JP29988996A Expired - Fee Related JP3977884B2 (ja) | 1996-10-25 | 1996-10-25 | 酸化物超電導体を用いた限流素子、限流器およびその製造方法 |
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Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002540565A (ja) * | 1999-03-22 | 2002-11-26 | アメリカン スーパーコンダクター コーポレイション | 電流を制限する複合材 |
| KR100382286B1 (ko) * | 2000-10-17 | 2003-05-01 | 한국전력공사 | 반도체 스위칭 소자를 갖는 박막형 초전도 한류기 |
| US7138581B2 (en) * | 2001-01-16 | 2006-11-21 | Nippon Steel Corporation | Low resistance conductor, processes of production thereof, and electrical members using same |
| JP2006319101A (ja) * | 2005-05-12 | 2006-11-24 | Kyushu Institute Of Technology | 酸化物超電導体を用いた超電導機器 |
| JP2007236108A (ja) * | 2006-03-01 | 2007-09-13 | Toshiba Corp | 超電導限流装置および電力システム |
| JPWO2006001226A1 (ja) * | 2004-06-24 | 2008-04-17 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | 超電導限流素子及びその作製方法 |
| JP2009110906A (ja) * | 2007-11-01 | 2009-05-21 | Fujikura Ltd | 高抵抗材複合酸化物超電導テープ |
| KR100903349B1 (ko) * | 2007-05-14 | 2009-06-23 | 한국전력공사 | 초전도 한류기용 저온 저항스위치 접합체 |
| KR100912273B1 (ko) * | 2007-05-14 | 2009-08-17 | 한국전력공사 | 초전도 한류기용 저온 저항스위치 결합체 제조방법 |
| JP2012150914A (ja) * | 2011-01-17 | 2012-08-09 | Fujikura Ltd | 高抵抗材複合酸化物超電導線材 |
-
1996
- 1996-10-25 JP JP29988996A patent/JP3977884B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| KR100382286B1 (ko) * | 2000-10-17 | 2003-05-01 | 한국전력공사 | 반도체 스위칭 소자를 갖는 박막형 초전도 한류기 |
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| JP4644779B2 (ja) * | 2004-06-24 | 2011-03-02 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | 超電導限流素子 |
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| JP2012150914A (ja) * | 2011-01-17 | 2012-08-09 | Fujikura Ltd | 高抵抗材複合酸化物超電導線材 |
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