JPH10270234A

JPH10270234A - 超電導コイル装置

Info

Publication number: JPH10270234A
Application number: JP7196097A
Authority: JP
Inventors: Hideto Yoshimura; 秀人吉村; Masao Morita; 正夫守田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1997-03-25
Filing date: 1997-03-25
Publication date: 1998-10-09

Abstract

(57)【要約】【課題】超電導電磁石装置等に使用した超電導コイル
がクエンチしたとき、確実に動作させることができる保
護装置を備えた超電導コイル装置を得る。【解決手段】超電導コイルがクエンチしたときに、超
電導コイルに発生する誘起電圧を抑制する回路短絡手段
を、外部から制御できるサイリスタ素子を逆並列に接続
した構成とし、クエンチ検出手段が検出したクエンチ信
号に基づいて回路を短絡する回路短絡手段にサイリスタ
素子を逆並列に接続したサイリスタ対を用い、外部から
能動的に制御できるように構成した。このように構成し
たことにより、超電導コイルがクエンチしたときに、ク
エンチ信号に基づいて的確に回路短絡手段を動作させ、
絶縁破壊が生じにくく、焼損しにくい超電導コイル装置
が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、超電導電磁石装
置等を構成する超電導コイルの保護装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】超電導電磁石装置などに使用される超電
導コイルは、電源により常時励磁される方式と、励磁後
は超電導閉回路を形成して超電導永久電流を流す方式が
あり、いずれも超電導コイル導体が超電導状態に維持さ
れていることが条件である。超電導コイルの温度が臨界
温度を越えると超電導状態が維持されなくなり、導体に
抵抗が発生してコイルが急激に温度上昇して焼損する危
険性が生じるとともに、高電圧が発生して絶縁が脅かさ
れる。このような状態をクエンチ（超電導破壊）と称
し、クエンチが発生したときに超電導コイルを保護する
保護装置が設けられている。

【０００３】図１０は、例えば、特公昭６３−５３６８
２号公報に開示された技術から容易に想定される超電導
電磁石装置などを構成する超電導コイル装置の回路図で
ある。図において、１は超電導コイル、２は超電導コイ
ル１に励磁電流を供給する電源、３は電源２から超電導
コイル１に励磁電流を供給する電流供給リード、４は超
電導コイル１がクエンチしたときにこれを検出するクエ
ンチ検出手段、５はクエンチ検出手段４の検出したクエ
ンチ信号に基づいて超電導コイル１を電源２から切りは
なす遮断器、６はダイオードを逆並列に接続して超電導
コイル１に並列に接続されたダイオード対である。超電
導コイル１とともに極低温に維持される位置に配置され
ている。

【０００４】ダイオード対６は、極低温に配置される
と、印加された電圧が一定の値以下になると電流がほと
んど流れず、電圧が一定の値を超えると導通状態になる
現象を示すものであり、導通状態になる電圧をブレーク
オーバ電圧Ｖｂと称し、その電圧はダイオードの種類に
より異なるが１５Ｖ前後である。図１１にダイオード対
６の極低温状態における電圧−電流特性の一例を示す。
この現象は、極低温状態のみにおいて生じるものであ
り、液体窒素温度（７７Ｋ）や室温（３００Ｋ）におい
ては生じない現象であり、この理由は現在のところ十分
な解明はされていない。

【０００５】次ぎに図１０の動作について説明する。超
電導コイル１は液体ヘリウムにより極低温状態に冷却維
持されており、電流供給リード３、遮断器５を介して電
源２に接続されており、遮断器５を閉路することにより
励磁される。励磁するときは超電導コイル１の自己イン
ダクタンスＬと増加する電流変化率（ｄＩ／ｄｔ）の積
に比例する誘起電圧Ｖが超電導コイル１の端子間に誘起
する。励磁時にこの誘起電圧Ｖがダイオード対６に加わ
り、ダイオード対６はこの誘起電圧Ｖで導通状態になっ
てはいけないので、ブレークオーバ電圧Ｖｂが励磁時の
誘起電圧Ｖよりも高くなるように必要数が直列に接続さ
れた構成となっている。超電導コイル１は励磁電流が定
格状態に達すると定常運転に移行する。

【０００６】超電導コイル１が定常状態で運転されてい
るときには、超電導コイル１の端子間に誘起される誘起
電圧Ｖは０であり、逆並列に接続されたダイオード対６
に電流は流れない。

【０００７】超電導コイルがクエンチすると、超電導コ
イル１に抵抗が発生し、超電導コイル１の端子間に高い
電圧が発生する。クエンチ検出手段４は、超電導コイル
１の端子間に接続され、超電導コイル間の電圧が上昇す
る初期段階（数ｍＶ）で検出し、遮断器５を開状態にす
る。遮断器５が開状態になると超電導コイル１に流れて
いる電流ｉは減少しようとする。電流が減少しようとす
ると電磁誘導の法則により、超電導コイル１の両端には
Ｌ×ｄＩ／ｄｔで求められる電圧Ｖが発生する。超電導
コイル１には、ダイオード対６が接続されおり、このダ
イオード対６のブレークオーバ電圧Ｖｂを越えると導通
状態となり、電流を流して超電導コイル１の端子間に発
生する電圧Ｖを低く抑制し、超電導コイル１に過大な電
圧が加わるらないように構成されている。ダイオード対
６を使用するのは、超電導コイル１の極性に関係なく超
電導コイルを保護するためである。また、超電導コイル
１の運転電流が１個のダイオードで対応できない場合は
複数のダイオードを並列に接続して逆並列に接続して構
成される。

【０００８】クエンチ検出手段４は、電気学会大学講座
超電導工学ｐ１６６（オーム社発行）に示された図
１２に示した回路が実用されている。超電導コイル１か
ら超電導コイル１を２分した中点から引き出した端子４
ｂを設け、超電導コイル１の両端の端子４ａ、４ｃに一
対の抵抗を直列に接続したバランス抵抗４ｄ、４ｅを接
続し、バランス抵抗４ｄ、４ｅの中間接続点４ｋと超電
導コイル１の中点の端子４ｂとの間に電圧検出手段４ｆ
を接続したブリッジ回路を構成し、２分された超電導コ
イル１の双方のいずれかに電圧が発生したときに電圧検
出手段４ｆによりこれを検出してクエンチを検出するも
のである。クエンチはクエンチ信号線４ｇにより外部に
取り出されて遮断器５の開制御および表示等が行われ
る。

【０００９】図１３は特公昭６３−５３６８２号公報に
示された従来の永久電流モードで使用される場合の超電
導コイルの回路図である。８は永久電流スイッチであり
例えば図１４に示すような構成である。その他は図１０
と同一の構成である。永久電流スイッチ８は、図１４に
示すように、ＣｕＴｉ超電導導体８ａと、これを加熱す
るヒータ８ｂと、ＣｕＴｉ超電導導体８ａ、ヒータ８ｂ
を固定する充填材とで構成され、ヒータ８ｂをオンオフ
することによりＣｕＴｉ超電導線８ａを高抵抗にした
り、超電導状態にしたりすることができるものであり、
極低温領域に配置されて常時は超電導状態であり、ヒー
ターで加熱することにより、クエンチして抵抗体とな
り、超電導コイルの励磁電流が熱に変わって放出するよ
うになっている。

【００１０】超電導コイル１では、永久電流スイッチ８
を温度が高い開状態で電源２より定格電流値ｉｏまで励
磁される。定格電流ｉｏに達すると、永久電流スイッチ
８を極低温状態に冷却し超電導状態にして閉状態とし、
超電導コイル１と永久電流スイッチ８とで超電導閉回路
を形成し、この状態から電源２の供給電流ｉを小さく
し、超電導コイル１に流れる電流値ｉｏが永久電流とな
って超電導閉回路に永久に流れる状態になる。励磁過程
では、超電導コイルにはｉｏ、永久電流スイッチ８には
ｉｒが流れ、電源２からはｉｏ＋ｉｒの電流が供給され
る。

【００１１】この方式の超電導コイルでは、超電導コイ
ル１と超電導状態の永久電流スイッチ８とで超電導閉回
路を形成しているので、超電導コイル１にクエンチが生
じても永久電流スイッチ８で短絡されているので、超電
導コイル１に過大な電圧が発生することはない。しかし
ながら、超電導コイル１と永久電流スイッチ８の双方が
クエンチすると永久電流スイッチ８は焼損する恐れがあ
る。図１３の回路では、超電導コイル１および永久電流
スイッチ８の双方に並列にダイオード対６が接続された
状態であり、永久電流スイッチ８にクエンチが生じ、そ
の両端に電圧が発生しても、この電圧は永久電流スイッ
チ８の両端に課電され、ダイオード対６のブレークオー
バ電圧Ｖｂを超える電圧になると、ダイオード対６は導
通状態になり、電流はダイオード対６に転流し、超電導
コイル１、永久電流スイッチ８が焼損から保護される。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】上記の従来の超電導コ
イル装置の超電導コイル、永久電流スイッチ、ダイオー
ド対のすべてを極低温下に配置した構成では、ダイオー
ド対の導通制御が外部から制御できず、液体ヘリウムの
温度（４．２Ｋ）近傍におかれたときのみに示す固有の
電圧電流特性であり、しかもダイオードの液体ヘリウム
温度における電圧電流特性、即ちそのブレークオーバ電
圧Ｖｂはダイオードの型式、ロットによってばらつきが
大きく、また、同一のダイオードであっても１回目と２
回目、あるいはそれ以後においてもその性能に差異があ
る。このために実際にダイオードを用いて超電導コイル
の保護装置を構成する際には次の手順が必要であった。（１）すべてのダイオードを液体ヘリウム中に浸漬し
て、それぞれ個別に数回の試験を行い、ダイオードの電
圧電流特性を実験的に調べる。（２）電圧電流特性を調べたダイオードの中から特性
の合ったものを必要数選び出しこれを直列、並列に組み
合わせて仕様にあうダイオード群を決める。（３）ダイオード群を再度液体ヘリウムに浸漬し、そ
の特性を確認して仕様にあうもののみを採用する。

【００１３】したがって、ダイオード単体の値段が安価
であっても、その液体ヘリウム中に浸漬して特性を調査
するのに多くの試験費を必要とし、特性の合致するもの
の組み合わせを選び出すために歩留まりが悪くなり、超
電導コイルの励磁極性をいずれの方向にも保護できるよ
うに逆並列にして使用する必要もあるため、上記の超電
導コイルの保護装置は、コストが極めて高くなる問題点
があった。

【００１４】この発明は、上記問題点を解消するために
なされてものであり、クエンチ時に電流を流す保護装置
として、コストが安価であり、極低温外にも配置できる
構成であり、クエンチ時に、任意の電圧で電流が流し得
る超電導コイルを提供するものである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】この発明の請求項１に係
る超電導コイル装置は、極低温冷媒により冷却された超
電導コイルと、超電導コイルがクエンチしたときにクエ
ンチを検出するクエンチ検出手段と、クエンチ信号に基
づいて、超電導コイルを電源から切り離す遮断器と、電
源から切り離された超電導コイルを短絡する回路短絡手
段が設けられた超電導コイル装置であって、回路短絡手
段は制御端子を有する一対または複数個のサイリスタを
逆並列に接続して構成し、クエンチ検出手段が検出した
クエンチ信号に基づいて回路短絡手段を導通状態にする
ように制御するものである。

【００１６】この発明の請求項２に係る超電導コイル装
置は、請求項１の超電導コイル装置の超電導コイルを短
絡する回路短絡手段を一対または複数個のＧＴＯサイリ
スタを逆並列に接続して構成したものである。

【００１７】この発明の請求項３に係る超電導コイル装
置は、請求項１の超電導コイル装置超電導コイルを短絡
する回路短絡手段を一対または複数個の光トリガーサイ
リスタを逆並列に接続して構成したものである。

【００１８】この発明の請求項４に係る超電導コイル装
置は、請求項１の超電導コイル装置の超電導コイルを短
絡する回路短絡手段を１個または複数個のトライアック
で構成したものである。

【００１９】この発明の請求項５に係る超電導コイル装
置は、請求項１乃至請求項４の超電導コイル装置の超電
導コイルを短絡する回路短絡手段を超電導コイルととも
に極低温部分に収容したものである。

【００２０】この発明の請求項６に係る超電導コイル装
置は、請求項１乃至請求項４の超電導コイル装置の超電
導コイルを短絡する回路短絡手段を室温部分に配置した
ものである。

【００２１】この発明の請求項７に係る超電導コイル装
置は、請求項１乃至請求項４の超電導コイル装置の超電
導コイルを短絡する回路短絡手段を超電導コイルの励磁
極性の方向と一致する方向のみに導通させる構成とした
ものである。

【００２２】この発明の請求項８に係る超電導コイル装
置は、複数に分割されて分割点から引き出しリードが引
き出されて極低温冷媒により冷却された超電導コイル
と、超電導コイルに励磁電流を供給する電源と、超電導
コイルがクエンチしたときにクエンチを検出するクエン
チ検出手段と、クエンチ信号に基づいて、超電導コイル
を電源から切り離す遮断器と、電源から切り離された超
電導コイルの分割毎に短絡する回路短絡手段が設けられ
た超電導コイル装置であって、分割毎に設けられた回路
短絡手段は制御端子を有する一対または複数個のサイリ
スタを逆並列に接続して構成し、クエンチ検出手段が検
出したクエンチ信号に基づいて分割毎に設けられたそれ
ぞれの回路短絡手段を導通状態にするように制御するも
のである。

【００２３】この発明の請求項９に係る超電導コイル装
置は、複数に分割されて分割点から引き出しリードが引
き出されて極低温冷媒により冷却された超電導コイル
と、超電導コイルに励磁電流を供給する電源と、超電導
コイルがクエンチしたときに超電導コイルのクエンチを
分割毎に検出するクエンチ検出手段と、クエンチ検出手
段が検出したクエンチ信号に基づいて超電導コイルを電
源から切り離す遮断器と、遮断器により電源から切り離
された超電導コイルを分割毎に短絡する回路短絡手段を
設けた超電導コイル装置であって、クエンチ検出手段は
超電導コイルの分割毎にクエンチを検出するものであ
り、超電導コイルの分割毎にそれぞれ接続された回路短
絡手段をクエンチ検出手段の分割毎に検出したクエンチ
信号に基づいて、分割位置に対応する回路短絡手段を導
通状態にするように制御するものである。

【００２４】この発明の請求項１０に係る超電導コイル
装置は、請求項８または請求項９の超電導コイル装置の
各分割毎に接続する回路短絡手段を、それぞれ一対また
は複数個のサイリスタ素子を逆並列に接続して構成した
ものである。

【００２５】この発明の請求項１１に係る超電導コイル
装置は、請求項８または請求項９の超電導コイル装置の
各分割毎に接続する回路短絡手段を、それぞれ一対また
は複数個のＧＴＯサイリスタ素子を逆並列に接続して構
成したものである。

【００２６】この発明の請求項１２に係る超電導コイル
装置は、請求項８または請求項９の超電導コイル装置の
各分割毎に接続する回路短絡手段を、それぞれ一対また
は複数個の光トリガーサイリスタ素子を逆並列に接続し
て構成したものである。

【００２７】この発明の請求項１３に係る超電導コイル
装置は、請求項８または請求項９の超電導コイル装置の
各分割毎に接続する回路短絡手段を、それぞれ一個また
は複数個のトライアックで構成したものである。

【００２８】この発明の請求項１４に係る超電導コイル
装置は、請求項８乃至請求項１３の超電導コイル装置の
複数に分割された超電導コイルの各分割毎に接続された
各回路短絡手段を極低温部分に配置したものである。

【００２９】この発明の請求項１５に係る超電導コイル
装置は、請求項８乃至請求項１３の超電導コイル装置の
複数に分割された超電導コイルの各分割毎に接続された
各回路短絡手段を室温部分に配置したものである。

【００３０】この発明の請求項１６に係る超電導コイル
装置は、請求項８乃至請求項１２、請求項１４および請
求項１５の構成の回路短絡手段は超電導コイルの励磁極
性と一致する方向のみに導通させる構成としたものであ
る。

【００３１】この発明の請求項１７に係る超電導コイル
装置は、極低温冷媒により冷却された超電導コイルと、
励磁された超電導コイルに永久電流を流す閉回路を形成
する永久電流スイッチと、永久電流スイッチがクエンチ
したときにクエンチを検出するクエンチ検出手段と、ク
エンチ信号に基づいて、超電導コイルを短絡する回路短
絡手段とを備えた超電導コイル装置であって、回路短絡
手段を制御端子を有する１個または複数個のサイリスタ
で構成したものである。

【００３２】この発明の請求項１８に係る超電導コイル
装置は、請求項１７の超電導コイル装置の超電導コイル
を短絡する回路短絡手段は１個または複数個のＧＴＯサ
イリスタで構成したものである。

【００３３】この発明の請求項１９に係る超電導コイル
装置は、請求項１７の超電導コイル装置の超電導コイル
を短絡する回路短絡手段を１対または複数個の光トリガ
ーサイリスタで構成したものである。

【００３４】この発明の請求項２０に係る超電導コイル
装置は、請求項１７の超電導コイル装置の超電導コイル
を短絡する回路短絡手段を１個または複数個のトライア
ックで構成したものである。

【００３５】この発明の請求項２１に係る超電導コイル
装置は、請求項１７乃至請求項２０の超電導コイル装置
の超電導コイルを短絡する回路短絡手段を極低温部分に
配置したものである。

【００３６】この発明の請求項２２に係る超電導コイル
装置は、請求項１７乃至請求項２０の超電導コイル装置
の超電導コイルを短絡する回路短絡手段は室温部分に配
置したものである。

【００３７】この発明の請求項２３に係る超電導コイル
装置は、請求項１７乃至請求項１９、請求項２１および
請求項２２の超電導コイル装置の超電導コイルを短絡す
る回路短絡手段は超電導コイルの励磁極性と一致する方
向のみに導通させる構成としたものである。

【００３８】

【発明の実施の形態】以下この発明の実施の形態につい
て説明する。実施の形態１．図１にこの発明の実施の形態１．の構成
を示す。図において、超電導コイル１、超電導コイル１
に電流を供給する電源２、電流リード３、超電導コイル
１がクエンチしたときにこれを検出するクエンチ検出手
段４および遮断器５は従来の構成と同一である。１６は
一対または複数のサイリスタ素子を逆並列に接続した回
路短絡手段のサイリスタ対であり、１７はサイリスタ対
１６の制御端子に制御信号を印加するゲート制御回路で
ある。

【００３９】超電導コイル１の励磁は、従来装置と同様
に行われ、励磁するときは超電導コイル１の自己インダ
クタンスＬと、増加する電流変化率の積の誘起電圧Ｖが
超電導コイル端子間に誘起する。励磁時にこの誘起電圧
Ｖがサイリスタ対１６に加わり、サイリスタ対１６はこ
の誘起電圧で導通状態になってはならないし、定常状態
に移行すると誘起電圧は０であり、サイリスタに電流は
流れない。超電導コイル１にクエンチが生じるとクエン
チ検出手段４がこれを検出し、ゲート制御回路１７と遮
断器５に検出信号を出力する。ゲート制御回路１７はサ
イリスタ対１６の制御端子に制御信号を与え、サイリス
タ対１６を導通状態にする。一方遮断器５はクエンチ検
出手段４からの信号を受けて開状態に移行する。このと
き、サイリスタ対１６と遮断器５の動作タイミングは、
まずサイリスタ対１６が導通状態となり、ついで遮断器
５が開状態となるように制御すべきであるが、通常無接
点素子であるサイリスタの動作は、有接点素子である遮
断器の動作に比べて早いので特別なタイミングを合わせ
る手段は不要である。

【００４０】図２は回路短絡手段の一対のサイリスタを
逆並列に接続したサイリスタ対の電圧電流特性図であ
る。図２の（ａ）は制御端子を点弧しない場合の電圧電
流特性であり、制御端子を点弧しない場合のサイリスタ
対の電圧電流特性は液体ヘリウム中のダイオード対と同
様の特性を示す。サイリスタ対の電圧電流特性は温度に
関係なく同じような特性を示すのに対し、ダイオード対
は液体ヘリウムの温度（４．２Ｋ）近傍のみで非導通に
なる。図２（ｂ）はサイリスタ対の制御端子を点弧する
場合の電圧電流特性であり、制御端子に点弧指令を与え
るとサイリスタは直ちに導通状態になる。

【００４１】図１においてサイリスタを逆並列に接続し
て使用するのは、超電導コイル１の励磁特性に係わらず
保護するためであり、図ではサイリスタを１方向あたり
１素子として示したが、実際には複数のサイリスタ素子
を保護対象電圧に応じて、直列個数を決め、逆並列に接
続して構成される。超電導コイル１をより早く励磁する
ためには、より高いブレークオーバ電圧が必要であり、
この必要とするブレークオーバ電圧が確保できる直列個
数が決められる。また超電導コイル１の運転電流が１個
のサイリスタの電流容量を超える場合には、複数のサイ
リスタを並列に接続して構成される。

【００４２】以上は制御端子に制御信号の電圧を与えて
制御する通常のサイリスタの場合について説明したが、
制御端子に光信号を与えて制御する光トリガーサイリス
タやＧＴＯサイリスタであってもよい。光トリガーサイ
リスタの場合、主回路とゲート制御回路との間が電気的
に絶縁されるグラスファイバーの光ケーブルが用いられ
るので高電圧用に適している。またＧＴＯサイリスタの
場合は、サイリスタの制御性に優れている。

【００４３】超電導コイル１の保護装置の回路短絡手段
をこのように構成したことにより、保護装置としてダイ
オード対を使用するときのように素子の状態で特性試験
を行って使用するものを選択し、組み合わせた後の特性
確認を行うという煩雑な試験を行う必要がなく、また歩
留まりもよくなり、制御は外部より制御信号を与えて能
動的に行うので安定した運転ができる。

【００４４】実施の形態２．実施の形態１．では、回路
短絡手段のサイリスタ対は極低温に冷却される位置に配
置する構成としたが、サイリスタは室温状態においても
正確に動作するものであり、ダイオード対のように極低
温状態に配置する必要はなくなる。図３にその構成を示
す。図において、超電導コイル１、超電導コイル１に電
流を供給する電源２、超電導コイル１がクエンチしたと
きにこれを検出するクエンチ検出手段４および遮断器５
は従来の構成と同一である。ゲート制御回路１７は実施
の形態１．と同一である。２３は電流供給リード、２６
は極低温状態でない部分に配置された回路短絡手段のサ
イリスタ対である。

【００４５】このように構成すると、極低温容器に収納
し、極低温冷媒の液体ヘリウムで冷却された超電導コイ
ル１が保護装置の回路短絡手段のサイリスタ対２６の配
置に苦慮することなく構成でき、超電導コイル１の極低
温部分をシンプルに構成することができるとともに、回
路短絡手段は室温部分に配置され、保護装置の保守、点
検、交換が容易になる効果が得られる。回路短絡手段を
室温部分に配置できることは、超電導コイル装置の設計
上の自由度が大きくなり、コストダウン、高機能化にも
大きく寄与する。

【００４６】実施の形態３．実施の形態１．、実施の形
態２．では、回路短絡手段として一方向に電流を流すサ
イリスタを用いたが、この実施の形態３．では、回路短
絡手段として、わずかな電圧で双方向にターンオンでき
るトライアックを使用したものである。図４にその構成
を示す。図において、超電導コイル１、超電導コイル１
に電流を供給する電源２、電流供給リード３、超電導コ
イル１がクエンチしたときにこれを検出するクエンチ検
出手段４および遮断器５は従来の構成と同一である。３
６はわずかな電圧で双方向にターンオンできるトライア
ックである。

【００４７】この構成にするとダイオード対を使用する
ときのように素子の状態で特性試験を行って使用するも
のを選択し、組み合わせた後の特性確認を行うという煩
雑な試験を行う必要がなくなる。制御は外部より制御信
号を与えて能動的に行うので安定した運転ができるもの
であり、素子の数が少なくコンパクトな回路短絡手段が
構成できる。

【００４８】トライアックの電圧電流特性は温度にほと
んど影響されないので、これを必ずしも極低温部分に配
置する必要性はなく、状況に応じて室温部分に配置して
も差し支えない。

【００４９】実施の形態４．上記の実施の形態１．〜
３．では、超電導コイルがクエンチしたときに保護する
保護装置を超電導コイルの両端間に接続する構成を示し
たが、超電導コイルの巻回数が多くなる場合には、超電
導コイルの両端を短絡するだけでは、クエンチの際に発
生する誘起電圧を設計耐電圧値以下に抑えることが困難
な場合もある。実施の形態４．は、巻回数が多い超電導
コイルのクエンチ時の誘起電圧を低い値に抑えることを
目的としたものである。図５にその構成を示す。図にお
いて、超電導コイルに電流を供給する電源２、電流供給
リード３、クエンチ検出手段４、遮断器５は実施の形態
１と同一の構成である。４１は複数に分割された超電導
コイル、４６は回路短絡手段のサイリスタを逆並列に接
続したサイリスタ対であり耐電圧値に応じて複数を直列
に接続して逆並列に接続するものもある。４７はサイリ
スタ対を制御するゲート制御回路である。

【００５０】超電導コイル４１は、クエンチしたときに
誘起する電圧により絶縁が脅かされることのない値に抑
えられるような巻数以下になるように複数に分割して引
き出しリードを取り出した構成であり、複数に分割され
た超電導コイル４１の分割毎にそれぞれサイリスタ対４
６を接続し、それぞれのサイリスタ対４６の制御端子
に、クエンチ検出手段４の検出したクエンチ信号に基づ
いて、ゲート制御回路４７からサイリスタ対４６を導通
にするとともに遮断器５を開状態にする制御を行うもの
である。

【００５１】図１０の構成は、サイリスタ対４６を極低
温容器内に配置する構成としたが、必ずしも極低温に保
持する必要はなく、室温部分に配置しても差し支えな
い。またサイリスタの種類は制御端子に制御信号を与え
る通常のサイリスタに変えて制御端子に光信号を与える
光サイリスタやＧＴＯサイリスタであってもよく、さら
にサイリスタに変えて１個で双方向にターンオンできる
トライアックを使用しても同様に構成することができ
る。

【００５２】このように構成すると、巻数が多い超電導
コイルにおいても、励磁するときおよびクエンチしたと
きの誘起電圧を低く抑えることができるものであり、サ
イリスタ対４６は動作電圧の低い直列素子数の少ない小
型のもが使用できる。さらにサイリスタを室温部分に配
置したものは、超電導コイルの配置がサイリスタ対の配
置に関係なく設計できるので、装置の設計上の自由度が
大きくなり、コストダウン、高機能化にも大きく寄与す
る。

【００５３】実施の形態５．実施の形態４．では、超電
導コイル４１がクエンチした際、各分割コイル毎のサイ
リスタ対４６を同時に点弧し導通状態にする。しかしこ
の場合各分割コイルがお互いに電磁的に結合し独立して
電流ループを形成するため、クエンチの発生場所、クエ
ンチの伝播状況によっては特定の分割コイルに過大な誘
導電流が流れる可能性がある。過大な誘導電流が流れた
分割コイルは焼損の恐れがあり、超電導コイルの設計に
際しては十分なシミュレーションを行い過大電流が流れ
ないように分割の仕方や各分割コイルの電磁的結合の仕
方を調節する必要がある。

【００５４】実施の形態５．は、上記の実施の形態４．
問題点を解消するものであり、図６にその構成を示す。
図において、電源２、電流供給リード３、遮断器５、超
電導コイル４１は実施の形態４．の図５の構成と同一で
ある。５４はクエンチ検出手段であり、超電導コイル４
１の各分割毎にクエンチが検出できるようになってい
る。５６はサイリスタ対であり、超電導コイルの各分割
毎にそれぞれ接続されている。５７はクエンチ検出手段
５４の超電導コイル４１の分割毎に検出したクエンチ信
号に基づいて、対応する分割毎の回路短絡手段のサイリ
スタ対５６を導通にする制御を行うものである。

【００５５】このように構成すると、超電導コイル４１
の各分割毎のクエンチの状況に応じて分割毎に対応する
サイリスタ対５６を制御して導通状態にするので、実施
の形態４．の超電導コイルのように、面倒な設計業務を
簡略化することができる。

【００５６】図５の構成は、サイリスタ対５６を極低温
容器内に配置した構成で説明したが、サイリスタ対５６
が室温部分に配置しても何ら差し支えない。また、サイ
リスタの種類についても、制御端子に電気的な信号を与
えて制御する通常のサイリスタに変えて、制御端子に光
信号を与えて制御する光トリガーサイリスタやＧＴＯサ
イリスタであってもよく、また１個で双方向にターンオ
ンできるトライアックを使用しても差し支えない。

【００５７】このように構成したことにより、巻回数の
多い超電導コイルであってもクエンチしたときの分割コ
イル毎の電磁的相互作用を少なく抑えられ、超電導コイ
ルの誘起電圧も小さく抑えらる。また、サイリスタ対を
室温部分に配置すると、サイリスタ対の配置に関係な
く、超電導コイル装置の設計上の自由度が大きくなり、
コストダウン、高機能化にも大きく寄与する。

【００５８】実施の形態６．実施の形態１．〜５．で
は、電源により常時励磁される超電導コイル装置であっ
たが、この実施に形態６．は、励磁後は超電導閉回路を
形成して超電導永久電流を流して運転する超電導コイル
装置にクエンチしたときの回路短絡手段を実施の形態
１．〜５．と同様に構成したものである。

【００５９】図７に実施の形態６．の構成を示す。図に
おいて、超電導コイル１、超電導コイル１に電流を供給
する電源２、電流供給リード３および遮断器５は従来の
図１３の構成と同一である。、６４は永久電流スイッチ
のクエンチ状態を検出するクエンチ検出手段、６６は一
対または複数のサイリスタ素子を逆並列に接続したサイ
リスタ対である。６７はクエンチ検出手段６４の検出し
たクエンチ信号に基づいてサイリスタ対６６を制御する
ゲート制御回路である。６８は超電導コイルを励磁した
後に超電導状態にして超電導コイル１の両端を超電導短
絡状態にして超電導閉回路を形成する永久電流スイッチ
である。

【００６０】この構成では超電導コイル１が永久電流で
励磁されている状態で、永久電流スイッチ６８がクエン
チしたときに、クエンチ検出手段６４がこれを検出して
ゲート制御回路６７によってサイリスタを導通状態にな
るように制御することにより超電導コイル１の焼損、お
よび絶縁破壊を防止するものである。

【００６１】上記ではサイリスタ対は極低温部分に配置
した場合について説明したが、サイリスタの動作は温度
に関係なく動作するので、サイリスタは室温部分に配置
しても差し支えない。また、サイリスタの種類は、制御
端子に電気的な信号を与えて制御する通常のサイリスタ
に変えて、制御端子に光信号を与えて制御する光トリガ
ーサイリスタやＧＴＯサイリスタであってもよく、また
１個で双方向にターンオンできるトライアックを使用し
ても差し支えない。

【００６２】このように構成したことにより、永久電流
スイッチにより超電導コイルの励磁後に超電導短絡回路
を形成し、永久電流モードで運転される超電導コイル装
置であっても、保護装置としてダイオード対を使用する
ときのように素子の状態で特性試験を行って使用するも
のを選択し、組み合わせた後の特性確認を行うという煩
雑な試験を行う必要がなく、また歩留まりもよくなり、
制御は外部より制御信号を与えて能動的に行うので安定
した運転ができる。

【００６３】実施の形態７．実施の形態６．は、サイリ
スタ対６６を極低温に冷却する位置に配置した構成とし
たが、サイリスタは室温状態においても正確に動作する
ものであり、この実施の形態７．は、図７に示したサイ
リスタ対６６を室温状態の部分に配置したものである。
構成としては図７のサイリスタ対６６を電流リード３の
室温部分に接続した状態であり、図面は省略する。サイ
リスタ対を光トリガーサイリスタやＧＴＯサイリスタと
する場合においても室温部分に配置して差し支えない。

【００６４】このようにサイリスタ対を室温部分に配置
したことにより、極低温容器に収納し、極低温冷媒の液
体ヘリウムで冷却された超電導コイル１が回路短絡手段
のサイリスタ対の配置に苦慮することなく構成でき、超
電導コイル１の極低温部分をシンプルに構成することが
できるとともに、保護装置は室温部分に配置され、保護
装置の保守、交換が容易になる効果が得られる。保護装
置の室温部分に配置できることは、超電導コイル装置の
設計上の自由度が大きくなり、コストダウン、高機能化
にも大きく寄与する。

【００６５】実施の形態８．上記の実施の形態１．〜
７．では、クエンチ時に電流を流す回路短絡手段はサイ
リスタを逆並列に接続して超電導コイル１の励磁極性に
係わりなく超電導コイル１を保護できる構成とした（ト
ライアックの場合は除く）が、超電導コイルの極性が予
め決まっている場合は双方向に導通状態にする必要はな
く、必要とする１方向のみでよい。図８、図９にその構
成を示す。図８の構成は実施の形態１．の回路短絡手段
を超電導コイルの励磁方向にあわせてクエンチ時に電流
を流す方向のみに流れるようにしたものである。７６は
一方向のみに導通にすることができるサイリスタ、７７
はゲート制御回路であり、その動作は、実施の形態１．
の図１と同様に励磁し、クエンチ時もクエンチ検出手段
によりクエンチを検出し、ゲート制御回路７７で制御す
るものである。

【００６６】図９の構成は、実施の形態６．の励磁後に
永久電流スイッチにより超電導コイルに永久電流が流れ
る閉回路を形成する構成の、超電導コイルのクエンチ時
に電流が流れる方向のみに流れるように回路短絡手段を
構成したものである。８６は一方向のみに導通にするこ
とができるサイリスタ、８７はゲート制御回路であり、
実施の形態６．の図７の構成と同様に励磁し、クエンチ
時もクエンチ検出手段によりクエンチを検出し、ゲート
制御回路８７で制御するものである。

【００６７】この回路短絡手段をクエンチ時に必要とす
る一方向のみに導通にする構成においても、サイリスタ
は他の実施の形態と同様に、光トリガーサイリスタやＧ
ＴＯサイリスタであっても同様の効果は得られる。

【００６８】この構成では、サイリスタを必要とする１
方向のみに導通可能にしたことによりサイリスタ部分の
構成がシンプルになり超電導コイル装置として小形に構
成できる。

【００６９】

【発明の効果】この発明の請求項１に係る超電導コイル
装置は、極低温冷媒により冷却された超電導コイルと、
超電導コイルがクエンチしたときにクエンチを検出する
クエンチ検出手段と、クエンチ信号に基づいて、超電導
コイルを電源から切り離す遮断器と、電源から切り離さ
れた超電導コイルを短絡する回路短絡手段が設けられた
超電導コイル装置の、回路短絡手段は制御端子を有する
一対または複数個のサイリスタを逆並列に接続して構成
し、クエンチ検出手段が検出したクエンチ信号に基づい
て回路短絡手段を導通状態にするように構成したので、
保護装置としてダイオード対を使用するときのように素
子の状態で特性試験を行って使用するものを選択し、組
み合わせた後の特性確認を行うという煩雑な試験を行う
必要がなく、また歩留まりもよくなり、制御は外部より
制御信号を与えて能動的に行うので安定した運転ができ
る効果を奏する。

【００７０】この発明の請求項２に係る超電導コイル装
置は、請求項１の超電導コイル装置の超電導コイルを短
絡する回路短絡手段を一対または複数個のＧＴＯサイリ
スタを逆並列に接続して構成したので、請求項１の効果
に加えて、制御性に優れた超電導コイル装置が得られ
る。

【００７１】この発明の請求項３に係る超電導コイル装
置は、請求項１の超電導コイル装置超電導コイルを短絡
する回路短絡手段を一対または複数個の光トリガーサイ
リスタを逆並列に接続して構成したので、制御端子には
光ファイバーケーブルによって信号を与えるので電気絶
縁性に優れ、請求項１の効果に加えて、高電圧用の絶縁
設計が容易になるという効果も得られる。

【００７２】この発明の請求項４に係る超電導コイル装
置は、請求項１の超電導コイル装置の超電導コイルを短
絡する回路短絡手段を１個または複数個のトライアック
で構成したので、請求項１の効果に加えて、回路短絡手
段が小さくなり、超電導コイル装置として小型化、低コ
スト化が容易となる効果を奏する。

【００７３】この発明の請求項５に係る超電導コイル装
置は、請求項１乃至請求項４の超電導コイル装置の超電
導コイルを短絡する回路短絡手段を超電導コイルととも
に極低温部分に収容したので、超電導コイルと回路短絡
手段が短い距離で結合できるのでクエンチ時の保護性能
がよくなる効果を奏する。

【００７４】この発明の請求項６に係る超電導コイル装
置は、請求項１乃至請求項４の超電導コイル装置の超電
導コイルを短絡する回路短絡手段を室温部分に配置した
ので、超電導コイル装置の設計上の自由度が大きくな
り、コストダウン、高機能化が達成しやすくなる。

【００７５】この発明の請求項７に係る超電導コイル装
置は、請求項１乃至請求項４の超電導コイル装置の超電
導コイルを短絡する回路短絡手段を超電導コイルの励磁
極性の方向と一致する方向のみに導通させる構成とした
ので、サイリスタ部分の構成がシンプルになり超電導コ
イル装置として小形に構成できる。

【００７６】この発明の請求項８に係る超電導コイル装
置は、複数に分割されて分割点から引き出しリードが引
き出されて極低温冷媒により冷却された超電導コイル
と、超電導コイルに励磁電流を供給する電源と、超電導
コイルがクエンチしたときにクエンチを検出するクエン
チ検出手段と、クエンチ信号に基づいて、超電導コイル
を電源から切り離す遮断器と、電源から切り離された超
電導コイルの分割毎に短絡する回路短絡手段が設けられ
た超電導コイル装置であって、分割毎に設けられた回路
短絡手段は制御端子を有する一対または複数個のサイリ
スタを逆並列に接続して構成し、クエンチ検出手段が検
出したクエンチ信号に基づいて分割毎に設けられたそれ
ぞれの回路短絡手段を導通状態にするように制御する用
に構成したので、巻数が多い超電導コイルにおいても、
励磁するときおよびクエンチしたときの誘起電圧を低く
抑える効果が得られる。

【００７７】この発明の請求項９に係る超電導コイル装
置は、複数に分割されて分割点から引き出しリードが引
き出されて極低温冷媒により冷却された超電導コイル
と、超電導コイルに励磁電流を供給する電源と、超電導
コイルがクエンチしたときに超電導コイルのクエンチを
分割毎に検出するクエンチ検出手段と、クエンチ検出手
段が検出したクエンチ信号に基づいて超電導コイルを電
源から切り離す遮断器と、遮断器により電源から切り離
された超電導コイルを分割毎に短絡する回路短絡手段を
設けた超電導コイル装置であって、クエンチ検出手段は
超電導コイルの分割毎にクエンチを検出するものであ
り、超電導コイルの分割毎にそれぞれ接続された回路短
絡手段をクエンチ検出手段の分割毎に検出したクエンチ
信号に基づいて、分割位置に対応する回路短絡手段を導
通状態にするように制御するものであり、巻回数の多い
超電導コイルであってもクエンチしたときの分割コイル
毎の電磁的相互作用を小さく抑えられ、超電導コイルの
誘起電圧も小さく抑えられる効果が得られる。

【００７８】この発明の請求項１０に係る超電導コイル
装置は、請求項８または請求項９の超電導コイル装置の
各分割毎に接続する回路短絡手段を、それぞれ一対また
は複数個のサイリスタ素子を逆並列に接続して構成した
ので、サイリスタは外部より制御でき、請求項９と同様
に、巻回数の多い超電導コイルであってもクエンチした
ときの分割コイル毎の電磁的相互作用を少なく抑えら
れ、超電導コイルの誘起電圧も小さく抑えられる効果を
奏する。

【００７９】この発明の請求項１１に係る超電導コイル
装置は、請求項８または請求項９の超電導コイル装置の
各分割毎に接続する回路短絡手段を、それぞれ一対また
は複数個のＧＴＯサイリスタ素子を逆並列に接続して構
成したものであり、請求項８、請求項９と同様の効果に
加えて、ＧＴＯサイリスタを使用したことにより制御性
に優れた超電導コイル装置が得られる。

【００８０】この発明の請求項１２に係る超電導コイル
装置は、請求項８または請求項９の超電導コイル装置の
各分割毎に接続する回路短絡手段を、それぞれ一対また
は複数個の光トリガーサイリスタ素子を逆並列に接続し
て構成したものであり、請求項８、請求項９の効果に加
えて、高電圧用の絶縁設計が容易になるという効果が得
られる。

【００８１】この発明の請求項１３に係る超電導コイル
装置は、請求項８または請求項９の超電導コイル装置の
各分割毎に接続する回路短絡手段を、それぞれ一個また
は複数個のトライアックで構成したものであり、請求項
８、請求項９の効果に加えて、コンパクトな回路短絡手
段となり、超電導コイル装置をコンパクトに構成できる
効果が得られる。

【００８２】この発明の請求項１４に係る超電導コイル
装置は、請求項８乃至請求項１３の超電導コイル装置の
複数に分割された超電導コイルの各分割毎に接続された
各回路短絡手段を極低温部分に配置したので、超電導コ
イルと回路短絡手段が短い距離で結合できるのでクエン
チ時の保護性能がよくなる効果が得られる。

【００８３】この発明の請求項１５に係る超電導コイル
装置は、請求項８乃至請求項１３の超電導コイル装置の
複数に分割された超電導コイルの各分割毎に接続された
各回路短絡手段を室温部分に配置したので、超電導コイ
ル装置の設計上の自由度が大きくなり、コストダウン、
高機能化が達成し易くなる。

【００８４】この発明の請求項１６に係る超電導コイル
装置は、請求項８乃至請求項１２、請求項１４および請
求項１５の構成の回路短絡手段は超電導コイルの励磁極
性と一致する方向のみに導通させる構成としたので、サ
イリスタ部分の構成がシンプルになり超電導コイル装置
として小形に構成できる。

【００８５】この発明の請求項１７に係る超電導コイル
装置は、極低温冷媒により冷却された超電導コイルと、
励磁された超電導コイルに永久電流を流す閉回路を形成
する永久電流スイッチと、永久電流スイッチがクエンチ
したときにクエンチを検出するクエンチ検出手段と、ク
エンチ信号に基づいて、超電導コイルを短絡する回路短
絡手段とを備えた超電導コイル装置であって、回路短絡
手段を制御端子を有する１個または複数個のサイリスタ
で構成したものであり、保護装置としてダイオード対を
使用するときのように素子の状態で特性試験を行って使
用するものを選択し、組み合わせた後の特性確認を行う
という煩雑な試験を行う必要がなく、また歩留まりもよ
くなり、制御は外部より制御信号を与えて能動的に行う
ので安定して運転できる効果が得られる。

【００８６】この発明の請求項１８に係る超電導コイル
装置は、請求項１７の超電導コイル装置の超電導コイル
を短絡する回路短絡手段は１個または複数個のＧＴＯサ
イリスタで構成したものであり、請求項１７の効果に加
えて、ＧＴＯサイリスタを使用したことにより制御性に
優れた超電導コイル装置が得られる。

【００８７】この発明の請求項１９に係る超電導コイル
装置は、請求項１７の超電導コイル装置の超電導コイル
を短絡する回路短絡手段を１個または複数個の光トリガ
ーサイリスタで構成したものであり、制御端子には光フ
ァイバーケーブルによって信号を与えるので電気絶縁性
に優れ、請求項１７の効果に加えて、高電圧用の絶縁設
計が容易になるという効果も得られる。

【００８８】この発明の請求項２０に係る超電導コイル
装置は、請求項１７の超電導コイル装置の超電導コイル
を短絡する回路短絡手段を１個または複数個のトライア
ックで構成したものであり、請求項１７と同様の効果に
加えて、回路短絡手段が小さくなり、超電導コイル装置
として小型化、低コスト化が容易となる効果も得られ
る。

【００８９】この発明の請求項２１に係る超電導コイル
装置は、請求項１７乃至請求項２０の超電導コイル装置
の超電導コイルを短絡する回路短絡手段を極低温部分に
配置したので、超電導コイルと回路短絡手段が短い距離
で結合できるのでクエンチ時の保護性能がよくなる。

【００９０】この発明の請求項２２に係る超電導コイル
装置は、請求項１７乃至請求項２０の超電導コイル装置
の超電導コイルを短絡する回路短絡手段は室温部分に配
置したので、超電導コイル装置の設計上の自由度が大き
くなり、コストダウン、高機能化が達成し易くなる。

【００９１】この発明の請求項２３に係る超電導コイル
装置は、請求項１７乃至請求項１９、請求項２１および
請求項２２の超電導コイル装置の超電導コイルを短絡す
る回路短絡手段は超電導コイルの励磁極性の一致する方
向のみに導通させる構成としたものであり、サイリスタ
部分の構成がシンプルになり超電導コイル装置として小
形に構成できる効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の超電導コイル装置の実施の形態
１．の構成を示す回路図である。

【図２】逆並列されたサイリスタ対を極低温に冷却し
たときの電圧電流特性を示す特性図である。

【図３】この発明の超電導コイル装置の実施の形態
２．の構成を示す回路図である。

【図４】この発明の超電導コイル装置の実施の形態
３．の構成を示す回路図である。

【図５】この発明の超電導コイル装置の超電導コイル
を複数に分割して分割毎に保護する実施の形態４．の構
成を示す回路図である。

【図６】この発明の超電導コイル装置の超電導コイル
を複数に分割して分割毎に保護する実施の形態５．の構
成を示す回路図である。

【図７】この発明の超電導コイル装置の永久電流モー
ドで運転される場合の実施の形態６．の構成を示す回路
図である。

【図８】超電導コイルの保護装置の回路短絡手段の導
通させる方向を必要な一方向のみとした回路図である。

【図９】超電導コイルの保護装置の回路短絡手段の導
通させる方向を必要な一方向のみとした永久電流モード
で運転される構成の回路図である。

【図１０】従来の超電導コイル装置の構成を示す回路
図である。

【図１１】超電導コイル装置の保護装置として使用さ
れるダイオードの逆並列に接続されたダイオード対の極
低温下の電圧電流特性を示す特性図である。

【図１２】従来の超電導コイル装置に使用されている
クエンチ検出手段の一例を示す回路図である。

【図１３】従来の永久電流モードで運転さされる超電
導コイル装置の回路図である。

【図１４】永久電流スイッチの一例を示す回路図であ
る。

【符号の説明】

１超電導コイル、２電源、３電流供給リード、４
クエンチ検出手段、５遮断器、１６サイリスタ
対、１７ゲート制御回路、２３電流供給リード、２
６サイリスタ対、３６トライアック、４１超電導
コイル、４６サイリスタ対、４７ゲート制御回路、
５４クエンチ検出手段、５６サイリスタ対、５７
ゲート制御回路、６４クエンチ検出手段、６６サイ
リスタ対、６７ゲート制御回路、６８永久電流スイ
ッチ、７６サイリスタ、７７ゲート制御回路、８６
サイリスタ、８７ゲート制御回路。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】超電導線が巻回されて極低温に冷却され
た超電導コイルと、該超電導コイルに励磁電流を供給す
る電源と、電源から超電導コイルに通電する電流供給リ
ードと、超電導コイルがクエンチしたときにクエンチを
検出するクエンチ検出手段と、クエンチ検出手段が検出
したクエンチ信号に基づいて超電導コイルを電源から切
り離す遮断器と、遮断器により電源から切り離された超
電導コイルを短絡する回路短絡手段とを備えた超電導コ
イル装置であって、上記回路短絡手段は、制御端子を有
する一対または複数個のサイリスタ素子を逆並列に接続
した構成であることを特徴とする超電導コイル装置。
【請求項２】回路短絡手段は一対または複数個のＧＴ
Ｏサイリスタ素子を逆並列に接続して構成されてること
を特徴とする請求項１記載の超電導コイル装置。
【請求項３】回路短絡手段は一対または複数個の光ト
リガーサイリスタ素子を逆並列に接続して構成されてい
ることを特徴とする請求項１記載の超電導コイル装置。
【請求項４】回路短絡手段は１個または複数個のトラ
イアックで構成したことを特徴とする請求項１記載の超
電導コイル装置。
【請求項５】回路短絡手段は極低温部分に配置されて
いることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか
に記載の超電導コイル装置。
【請求項６】回路短絡手段は室温部分に配置されてい
ることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに
記載の超電導コイル装置。
【請求項７】回路短絡手段は超電導コイルの励磁極性
と一致する方向のみに１個または複数個のサイリスタ素
子を接続したことを特徴とする請求項１乃至請求項３、
請求項５および請求項６のいずれかに記載の超電導コイ
ル装置。
【請求項８】超電導線が巻回され、複数に分割されて
各分割点より接続リードが引き出されて極低温に冷却さ
れた超電導コイルと、該超電導コイルに励磁電流を供給
する電源と、電源から超電導コイルに電流を通電する電
流供給リードと、超電導コイルがクエンチしたときにク
エンチを検出するクエンチ検出手段と、クエンチ検出手
段が検出したクエンチ信号に基づいて超電導コイルを電
源から切り離す遮断器と、遮断器により電源から切り離
された超電導コイルを分割毎に短絡する回路短絡手段が
設けられた超電導コイル装置であって、上記回路短絡手
段は、複数に分割された超電導コイルの分割毎にそれぞ
れ接続され、クエンチ検出手段が検出したクエンチ信号
に基づいて、超電導コイルの各分割毎に接続された回路
短絡手段を導通状態にするように制御することを特徴と
する超電導コイル装置。
【請求項９】超電導線が巻回され、複数に分割されて
各分割点より接続リードを引き出されて極低温に冷却さ
れた超電導コイルと、該超電導コイルに励磁電流を供給
する電源と、電源から超電導コイルに電流を通電する電
流供給リードと、超電導コイルがクエンチしたときにク
エンチを検出するクエンチ検出手段と、クエンチ検出手
段が検出したクエンチ信号に基づいて超電導コイルを電
源から切り離す遮断器と、遮断器により電源から切り離
された超電導コイルを分割毎に短絡する回路短絡手段が
設けられた超電導コイル装置であって、上記クエンチ検
出手段は超電導コイルの分割毎にクエンチを検出するも
のであり、上記回路短絡手段は、超電導コイルの分割毎
にそれぞれ接続されており、クエンチ検出手段の検出し
た分割毎にクエンチ信号に基づいて、クエンチ信号に対
応する分割毎に接続された回路短絡手段を導通状態にす
るように制御することを特徴とする超電導コイル装置。
【請求項１０】複数に分割された超電導コイルの各分
割毎に接続された回路短絡手段は、それぞれ一対または
複数個の制御端子を有するサイリスタ素子を逆並列に接
続して構成されていることを特徴とする請求項８または
請求項９のいずれかに記載の超電導コイル装置。
【請求項１１】複数に分割された超電導コイルの各分
割毎に接続された回路短絡手段は、それぞれ一対または
複数個のＧＴＯサイリスタ素子を逆並列に接続して構成
されていることを特徴とする請求項８または請求項９の
いずれかに記載の超電導コイル装置。
【請求項１２】複数に分割された超電導コイルの各分
割毎に接続された回路短絡手段は、それぞれ一対または
複数個の光トリガーサイリスタ素子を逆並列に接続して
構成されていることを特徴とする請求項８または請求項
９のいずれかに記載の超電導コイル装置。
【請求項１３】複数に分割された超電導コイルの各分
割毎に接続された回路短絡手段は、それぞれ１個または
複数個のトライアックで構成されていることを特徴とす
る請求項８または請求項９にいずれかに記載の超電導コ
イル装置。
【請求項１４】複数に分割された超電導コイルの各分
割毎に接続する回路短絡手段は、それぞれ超電導コイル
とともに極低温部分に配置したことを特徴とする請求項
８乃至請求項１３のいずれかに記載の超電導コイル装
置。
【請求項１５】回路短絡手段は室温部分に配置したこ
とを特徴とする請求項８乃至請求項１３のいずれかに記
載の超電導コイル装置。
【請求項１６】回路短絡手段は超電導コイルの励磁極
性と一致する方向にサイリスタ素子を配置したことを特
徴とする請求項８乃至請求項１２、請求項１４および請
求項１５のいずれかに記載の超電導コイル装置。
【請求項１７】超電導線が巻回されて極低温容器に収
納されて極低温冷媒により冷却された超電導コイルと、
該超電導コイルに励磁電流を供給する電源と、電源から
超電導コイルに電流を通電する電流供給リードと、励磁
された超電導コイルに永久電流を流す閉回路を形成する
永久電流スイッチと、該永久電流スイッチがクエンチし
たときにこれを検出するクエンチ検出手段と、該クエン
チ検出手段のクエンチ信号に基づいて超電導コイルを短
絡する回路短絡手段とを備えた超電導コイル装置であっ
て、上記回路短絡手段は制御端子を有する一対または複
数個のサイリスタ素子を逆並列に接続して構成されてい
ることを特徴とする超電導コイル装置。
【請求項１８】回路短絡手段は一対または複数個のＧ
ＴＯサイリスタ素子を逆並列に接続して構成されている
ことを特徴とする請求項１７記載の超電導コイル装置。
【請求項１９】回路短絡手段は一対または複数個の光
トリガーサイリスタ素子を逆並列に接続して構成されて
いることを特徴とする請求項１７記載の超電導コイル装
置。
【請求項２０】回路短絡手段は１個または複数個のト
ライアックで構成されていることを特徴とする請求項１
７記載の超電導コイル装置。
【請求項２１】回路短絡手段は極低温部分に配置され
ていることを特徴とする請求項１７乃至請求項２０のい
ずれかに記載の超電導コイル装置。
【請求項２２】回路短絡手段は室温部分に配置されて
いることを特徴とする請求項１７乃至請求項２０のいず
れかに記載の超電導コイル装置。
【請求項２３】回路短絡手段は超電導コイルの励磁極
性と一致する方向のみにサイリスタ素子を配置したこと
を特徴とする請求項１７乃至請求項１９、請求項２１お
よび請求項２２のいずれかに記載の超電導コイル装置。