JPH11121818A - 永久電流スイッチ - Google Patents
永久電流スイッチInfo
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- JPH11121818A JPH11121818A JP9280635A JP28063597A JPH11121818A JP H11121818 A JPH11121818 A JP H11121818A JP 9280635 A JP9280635 A JP 9280635A JP 28063597 A JP28063597 A JP 28063597A JP H11121818 A JPH11121818 A JP H11121818A
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- wires
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- 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
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- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
- Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 単体の電流容量が大きく、固体間の性能のば
らつきが少ない永久電流スイッチを提供する。 【解決手段】 複数の超電導素線１とヒーター線２とを
撚り合わせて超電導撚線３を形成し、この超電導撚線３
を同一巻回方向に巻いてコイル４を形成した。複数の超
電導素線１を用いたので単体の電流容量が大きい。ま
た、撚り合わせをしたこと、同一巻回方向に巻いたこと
で、強固かつ均一になり、固体間の性能のばらつきが少
ない。
らつきが少ない永久電流スイッチを提供する。 【解決手段】 複数の超電導素線１とヒーター線２とを
撚り合わせて超電導撚線３を形成し、この超電導撚線３
を同一巻回方向に巻いてコイル４を形成した。複数の超
電導素線１を用いたので単体の電流容量が大きい。ま
た、撚り合わせをしたこと、同一巻回方向に巻いたこと
で、強固かつ均一になり、固体間の性能のばらつきが少
ない。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、超電導線を加熱し
て常電導転移させる永久電流スイッチに係り、特に、単
体の電流容量が大きく、固体間の性能のばらつきが少な
い永久電流スイッチに関するものである。
て常電導転移させる永久電流スイッチに係り、特に、単
体の電流容量が大きく、固体間の性能のばらつきが少な
い永久電流スイッチに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】超電導マグネットを永久電流モードで使
用する際に、永久電流スイッチが使用される。永久電流
スイッチは、超電導マグネットの両極間を超電導線で短
絡することにより永久電流モードを得るものであり、こ
の超電導線を加熱して常電導転移させるためにヒーター
を備えている。ヒーターには、電流を流すことによって
発熱するヒーター線が使用される。ヒーター線に電流を
流すと、その発熱によって超電導線が加熱され、超電導
が破れることにより、両極間に抵抗が発生する。ヒータ
ー線の電流を停止すると、超電導が復帰し、両極間に抵
抗がなくなる。
用する際に、永久電流スイッチが使用される。永久電流
スイッチは、超電導マグネットの両極間を超電導線で短
絡することにより永久電流モードを得るものであり、こ
の超電導線を加熱して常電導転移させるためにヒーター
を備えている。ヒーターには、電流を流すことによって
発熱するヒーター線が使用される。ヒーター線に電流を
流すと、その発熱によって超電導線が加熱され、超電導
が破れることにより、両極間に抵抗が発生する。ヒータ
ー線の電流を停止すると、超電導が復帰し、両極間に抵
抗がなくなる。
【０００３】従来の永久電流スイッチは、図８に示され
るように、超電導素線（単線）８１とヒーター線８２と
を平行にして巻枠（ＦＲＰ製）８３に無誘導巻きで巻き
付けた後、エポキシ樹脂等で含浸して固定したものであ
る。図９に従来の永久電流スイッチの等価回路を示す。
超電導素線８１及びヒーター線８２は、交互に巻回方向
が逆方向となるため、全体では互いに逆相の２つのコイ
ルを直列接続した回路を形成する。
るように、超電導素線（単線）８１とヒーター線８２と
を平行にして巻枠（ＦＲＰ製）８３に無誘導巻きで巻き
付けた後、エポキシ樹脂等で含浸して固定したものであ
る。図９に従来の永久電流スイッチの等価回路を示す。
超電導素線８１及びヒーター線８２は、交互に巻回方向
が逆方向となるため、全体では互いに逆相の２つのコイ
ルを直列接続した回路を形成する。
【０００４】従来の永久電流スイッチは、１本の超電導
素線８１を使用して構成されているために電流容量が大
きくとれない。そこで、従来は、電流容量を増やすため
に、複数の永久電流スイッチを並列に使用している。
素線８１を使用して構成されているために電流容量が大
きくとれない。そこで、従来は、電流容量を増やすため
に、複数の永久電流スイッチを並列に使用している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来の永久電流スイッ
チは、超電導線が持つ短尺性能（臨界電流）を大幅に下
回る電流で超電導が破れてしまい、本来の性能を十分に
発揮できないことがある。この原因は、永久電流スイッ
チ用の超電導素線８１は、常電導転移後の電気抵抗を大
きくするために、銅やアルミ等の安定化材が一切、複合
化されておらず、わずかな線材の動き等によりクエンチ
してしまうことにある。そして、巻線構造自体が線材の
動きやすい構造となっている。
チは、超電導線が持つ短尺性能（臨界電流）を大幅に下
回る電流で超電導が破れてしまい、本来の性能を十分に
発揮できないことがある。この原因は、永久電流スイッ
チ用の超電導素線８１は、常電導転移後の電気抵抗を大
きくするために、銅やアルミ等の安定化材が一切、複合
化されておらず、わずかな線材の動き等によりクエンチ
してしまうことにある。そして、巻線構造自体が線材の
動きやすい構造となっている。
【０００６】原因を詳しく検討すると、無誘導巻きとし
たこと、及び、超電導素線８１とヒーター線８２とが一
体化していないことの２点が考えられる。無誘導巻き構
造には、線材がヘアピン状に折れ曲がったターン部８４
が存在し、このターン部８４でクエンチしやすくなる。
また、無誘導巻きの巻線作業では、同時に４本の線材
（超電導素線８１が２本、ヒーター線８２が２本）を巻
くので、各線材の張力が不均一になり、線材が動きやす
くなる。線材の動きを規制するためにエポキシ樹脂等に
よる固定が行われるが、不十分であり、このために永久
電流スイッチの固体間での性能のばらつきが生じる。
たこと、及び、超電導素線８１とヒーター線８２とが一
体化していないことの２点が考えられる。無誘導巻き構
造には、線材がヘアピン状に折れ曲がったターン部８４
が存在し、このターン部８４でクエンチしやすくなる。
また、無誘導巻きの巻線作業では、同時に４本の線材
（超電導素線８１が２本、ヒーター線８２が２本）を巻
くので、各線材の張力が不均一になり、線材が動きやす
くなる。線材の動きを規制するためにエポキシ樹脂等に
よる固定が行われるが、不十分であり、このために永久
電流スイッチの固体間での性能のばらつきが生じる。
【０００７】また、単体の永久電流スイッチでは電流容
量が大きくとれないので、複数の永久電流スイッチを並
列に使用するが、前述のように性能のばらつきがあるた
め、最も性能の低い永久電流スイッチにより、並列永久
電流スイッチ全体の性能が決まってしまう。
量が大きくとれないので、複数の永久電流スイッチを並
列に使用するが、前述のように性能のばらつきがあるた
め、最も性能の低い永久電流スイッチにより、並列永久
電流スイッチ全体の性能が決まってしまう。
【０００８】電流容量を増やすために、複数の超電導素
線を撚り合わせて使用した永久電流スイッチも考えられ
ているが、前述のように無誘導巻き構造には、ヘアピン
状のターン部が存在し、張力が不均一であるため、期待
した電流容量の半分程度しか通電できない。
線を撚り合わせて使用した永久電流スイッチも考えられ
ているが、前述のように無誘導巻き構造には、ヘアピン
状のターン部が存在し、張力が不均一であるため、期待
した電流容量の半分程度しか通電できない。
【０００９】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、単体の電流容量が大きく、固体間の性能のばらつき
が少ない永久電流スイッチを提供することにある。
し、単体の電流容量が大きく、固体間の性能のばらつき
が少ない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、複数の超電導素線とヒーター線とを撚り合
わせて超電導撚線を形成し、この超電導撚線を同一巻回
方向に巻いてコイルを形成したものである。
に本発明は、複数の超電導素線とヒーター線とを撚り合
わせて超電導撚線を形成し、この超電導撚線を同一巻回
方向に巻いてコイルを形成したものである。
【００１１】上記コイルの巻端から取り出される半数の
超電導素線を正極への接続用に割り当て、残りの半数の
超電導素線を負極への接続用に割り当ててもよい。
超電導素線を正極への接続用に割り当て、残りの半数の
超電導素線を負極への接続用に割り当ててもよい。
【００１２】上記コイルの片側の巻端で全数の超電導素
線を短絡してもよい。
線を短絡してもよい。
【００１３】上記超電導撚線は、ヒーター線の周囲に複
数の超電導素線を配置して撚り合わせてもよい。
数の超電導素線を配置して撚り合わせてもよい。
【００１４】上記超電導撚線は、ヒーター線の周囲に上
記超電導素線と間隔確保用線材とを交互に配置して撚り
合わせてもよい。
記超電導素線と間隔確保用線材とを交互に配置して撚り
合わせてもよい。
【００１５】上記超電導撚線は、超電導素線とヒーター
線とを同心状に交互に配置して撚り合わせてもよい。
線とを同心状に交互に配置して撚り合わせてもよい。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を添付
図面に基づいて詳述する。
図面に基づいて詳述する。
【００１７】図１に示されるように、本発明の永久電流
スイッチは、偶数本の超電導素線１とヒーター線２とを
撚り合わせて超電導撚線３を形成し、この超電導撚線３
を同一巻回方向に巻いてコイル（図２参照）を形成した
ものである。図１の形態では、超電導撚線３は、１本の
ヒーター線２の周囲に、ヒーター線２と同径の６本の超
電導素線１を密に配置し、撚り合わせたものである。ヒ
ーター線２及び各超電導素線１には、図示しないがそれ
ぞれ絶縁被覆が施されている。超電導素線１は、例え
ば、Ｃｕ−３０％ＮｉマトリックスのＮｂ−Ｔｉ超電導
線であり、安定化銅は含まない。
スイッチは、偶数本の超電導素線１とヒーター線２とを
撚り合わせて超電導撚線３を形成し、この超電導撚線３
を同一巻回方向に巻いてコイル（図２参照）を形成した
ものである。図１の形態では、超電導撚線３は、１本の
ヒーター線２の周囲に、ヒーター線２と同径の６本の超
電導素線１を密に配置し、撚り合わせたものである。ヒ
ーター線２及び各超電導素線１には、図示しないがそれ
ぞれ絶縁被覆が施されている。超電導素線１は、例え
ば、Ｃｕ−３０％ＮｉマトリックスのＮｂ−Ｔｉ超電導
線であり、安定化銅は含まない。
【００１８】図２に示されるように、コイル４は超電導
撚線３を同一巻回方向に巻いて形成されるが、その両巻
端はコイル４の長手方向の同一端に配置される。これら
の巻端より各超電導素線１が取り出される。コイル４の
片側の巻端４ａにおいて、正極に接続される３本の超電
導素線１と負極に接続される３本の超電導素線１とが分
離して取り出される。このとき、図１に示されるよう
に、各超電導素線１を超電導撚線３の周方向に交互に正
極への接続用と負極への接続用とに割り当てるとよい。
撚線３を同一巻回方向に巻いて形成されるが、その両巻
端はコイル４の長手方向の同一端に配置される。これら
の巻端より各超電導素線１が取り出される。コイル４の
片側の巻端４ａにおいて、正極に接続される３本の超電
導素線１と負極に接続される３本の超電導素線１とが分
離して取り出される。このとき、図１に示されるよう
に、各超電導素線１を超電導撚線３の周方向に交互に正
極への接続用と負極への接続用とに割り当てるとよい。
【００１９】図２の形態においては、片側の巻端４ａで
超電導素線１を分離したコイル４の反対の巻端４ｂで
は、６本の超電導素線１が一括にかしめられることによ
って短絡されている。
超電導素線１を分離したコイル４の反対の巻端４ｂで
は、６本の超電導素線１が一括にかしめられることによ
って短絡されている。
【００２０】図３に、この永久電流スイッチの等価回路
を示す。各超電導素線１は、いずれも同一巻回方向に巻
かれた個別コイル５をそれぞれ構成する。これらの個別
コイル５の片側の巻端４ｂにおいて、全数の個別コイル
５が短絡され、その反対の巻端４ａでは、３本の個別コ
イル５が正極に接続され、３本の個別コイル５が負極に
接続される。
を示す。各超電導素線１は、いずれも同一巻回方向に巻
かれた個別コイル５をそれぞれ構成する。これらの個別
コイル５の片側の巻端４ｂにおいて、全数の個別コイル
５が短絡され、その反対の巻端４ａでは、３本の個別コ
イル５が正極に接続され、３本の個別コイル５が負極に
接続される。
【００２１】以上の構成によれば、１本のヒーター線２
を中心としてその周囲に６本の超電導素線１が密に配置
され、撚り合わされているので、超電導撚線３は各線材
（ヒーター線２及び超電導素線１）が固く一体化されて
いる。このため、線材の動きが規制され、そのことによ
ってクエンチの要因が取り除かれる。また、巻線作業に
おいても、各線材が一体化されているので、容易にかつ
均等に巻くことができ、従来に比べて格段に作業性が向
上し、巻線固定の信頼性が向上すると共に、固体間のば
らつきが少なくなる。さらに、コイル４が超電導撚線３
を同一巻回方向に巻いて形成されるので、ヘアピン状の
ターン部が存在せず、クエンチの要因が取り除かれるの
で永久電流スイッチのクエンチ電流が大きくなる。そし
て、このようにして構成された永久電流スイッチは、複
数の超電導素線１を撚り合わせて使用しているので、従
来の同寸法の永久電流スイッチに比べて電流容量が大き
くなる。従って、小型化が容易になる。また、単体での
電流容量が大きくなり、固体間の性能のばらつきが少な
くなるので、複数の永久電流スイッチを並列に使用する
場合の性能が向上する。
を中心としてその周囲に６本の超電導素線１が密に配置
され、撚り合わされているので、超電導撚線３は各線材
（ヒーター線２及び超電導素線１）が固く一体化されて
いる。このため、線材の動きが規制され、そのことによ
ってクエンチの要因が取り除かれる。また、巻線作業に
おいても、各線材が一体化されているので、容易にかつ
均等に巻くことができ、従来に比べて格段に作業性が向
上し、巻線固定の信頼性が向上すると共に、固体間のば
らつきが少なくなる。さらに、コイル４が超電導撚線３
を同一巻回方向に巻いて形成されるので、ヘアピン状の
ターン部が存在せず、クエンチの要因が取り除かれるの
で永久電流スイッチのクエンチ電流が大きくなる。そし
て、このようにして構成された永久電流スイッチは、複
数の超電導素線１を撚り合わせて使用しているので、従
来の同寸法の永久電流スイッチに比べて電流容量が大き
くなる。従って、小型化が容易になる。また、単体での
電流容量が大きくなり、固体間の性能のばらつきが少な
くなるので、複数の永久電流スイッチを並列に使用する
場合の性能が向上する。
【００２２】また、コイル４の片側の巻端４ｂにおい
て、全数の超電導素線１が短絡され、その反対の巻端４
ａでは、半数の超電導素線１が正極に接続され、残りの
半数の超電導素線１が負極に接続されているので、同一
巻回方向に巻かれた個別コイル５の半数と残りの半数と
に逆向きの電流が流れることになり、コイル４はインダ
クタンスがゼロ、即ち、無誘導となる。
て、全数の超電導素線１が短絡され、その反対の巻端４
ａでは、半数の超電導素線１が正極に接続され、残りの
半数の超電導素線１が負極に接続されているので、同一
巻回方向に巻かれた個別コイル５の半数と残りの半数と
に逆向きの電流が流れることになり、コイル４はインダ
クタンスがゼロ、即ち、無誘導となる。
【００２３】次に、超電導撚線３の他の形態を説明す
る。
る。
【００２４】図４に示される超電導撚線３は、ヒーター
線２の周囲にヒーター線２より小径の６本の超電導素線
１とさらに小径の６本の間隔確保用線材６とを交互に配
置して撚り合わせたものである。間隔確保用線材６は、
絶縁被覆した非超電導線、例えば、エナメル被覆ＳＵＳ
線である。各超電導素線１は、図１の形態と同様に正極
への接続用と負極への接続用とに割り当てられる。
線２の周囲にヒーター線２より小径の６本の超電導素線
１とさらに小径の６本の間隔確保用線材６とを交互に配
置して撚り合わせたものである。間隔確保用線材６は、
絶縁被覆した非超電導線、例えば、エナメル被覆ＳＵＳ
線である。各超電導素線１は、図１の形態と同様に正極
への接続用と負極への接続用とに割り当てられる。
【００２５】この形態では、前述の形態による効果に加
えて、間隔確保用線材６によって超電導素線１の間隔が
確保されているので、過電圧が印加されたときの絶縁破
壊が防止されるという効果がある。
えて、間隔確保用線材６によって超電導素線１の間隔が
確保されているので、過電圧が印加されたときの絶縁破
壊が防止されるという効果がある。
【００２６】図５に示される超電導撚線３は、構造支持
用の中心線７を設け、その周囲に６本の超電導素線１
と、それより小径の６本のヒーター線２とを交互に配置
して撚り合わせたものである。ヒーター線２は、超電導
素線１の間隔確保に利用されると共に、超電導素線１と
同様に極性を交互に反転して割り当てることにより、無
誘導とすることができる。
用の中心線７を設け、その周囲に６本の超電導素線１
と、それより小径の６本のヒーター線２とを交互に配置
して撚り合わせたものである。ヒーター線２は、超電導
素線１の間隔確保に利用されると共に、超電導素線１と
同様に極性を交互に反転して割り当てることにより、無
誘導とすることができる。
【００２７】次に、コイル４の他の形態を説明する。
【００２８】図６に示されるように、コイル４に形成さ
れた超電導撚線３より各超電導素線１が取り出される
が、コイル４の両巻端４ａ，４ｂにおいて、それぞれ正
極に接続される３本の超電導素線１と負極に接続される
３本の超電導素線１とが分離して取り出される。
れた超電導撚線３より各超電導素線１が取り出される
が、コイル４の両巻端４ａ，４ｂにおいて、それぞれ正
極に接続される３本の超電導素線１と負極に接続される
３本の超電導素線１とが分離して取り出される。
【００２９】図７に、この永久電流スイッチの等価回路
を示す。各超電導素線１は、いずれも同一巻回方向に巻
かれた個別コイル５を構成する。これらの個別コイル５
は、交互に、片側の巻端４ａが正極に接続され反対の巻
端４ｂが負極に接続されるか、片側の巻端４ａが負極に
接続され反対の巻端４ｂが正極に接続されているので、
同一巻回方向に巻かれた個別コイル５の半数と残りの半
数とに逆向きの電流が流れることになり、コイル４はイ
ンダクタンスがゼロ、即ち、無誘導となる。
を示す。各超電導素線１は、いずれも同一巻回方向に巻
かれた個別コイル５を構成する。これらの個別コイル５
は、交互に、片側の巻端４ａが正極に接続され反対の巻
端４ｂが負極に接続されるか、片側の巻端４ａが負極に
接続され反対の巻端４ｂが正極に接続されているので、
同一巻回方向に巻かれた個別コイル５の半数と残りの半
数とに逆向きの電流が流れることになり、コイル４はイ
ンダクタンスがゼロ、即ち、無誘導となる。
【００３０】この形態には、全数の超電導素線１を一括
にかしめて短絡する必要がないという利点がある。
にかしめて短絡する必要がないという利点がある。
【００３１】以下に、本発明の永久電流スイッチを実際
に作成した例を説明する。
に作成した例を説明する。
【００３２】まず、図１の構造を持つ超電導撚線３を作
成した。エナメル絶縁被覆を施した直径０．５ｍｍのマ
ンガニン線ヒーター線２の周囲に、エナメル絶縁被覆を
施した直径０．５ｍｍの安定化銅を含まないＣｕ−３０
％ＮｉマトリックスのＮｂ−Ｔｉ超電導素線１を６本配
置した。この超電導素線１の臨界温度Ｔｃは９．３Ｋで
あり、超電導が破れて常電導転移した後の線材抵抗は１
０Ｋにおいて１．１Ω／ｍであった。
成した。エナメル絶縁被覆を施した直径０．５ｍｍのマ
ンガニン線ヒーター線２の周囲に、エナメル絶縁被覆を
施した直径０．５ｍｍの安定化銅を含まないＣｕ−３０
％ＮｉマトリックスのＮｂ−Ｔｉ超電導素線１を６本配
置した。この超電導素線１の臨界温度Ｔｃは９．３Ｋで
あり、超電導が破れて常電導転移した後の線材抵抗は１
０Ｋにおいて１．１Ω／ｍであった。
【００３３】この超電導撚線３を直径５０ｍｍのＦＲＰ
製の巻枠に軸方向長さ１００ｍにわたって４層、２６０
ターン巻線し、コイル４を形成した。巻線終了端である
片側の巻端４ｂでは、６本の超電導素線１のエナメル絶
縁被覆をはがしたのち、Ｃｕ−Ｎｉマトリックスを硝酸
エッチングにより除去した。その後、Ｎｂ−Ｔｉフィラ
メントの束同士を銅パイプにより、かしめて電気的に接
続した。中心のヒーター線２は銅パイプの中心を通して
取り出し、ヒーター用電流端子とした。
製の巻枠に軸方向長さ１００ｍにわたって４層、２６０
ターン巻線し、コイル４を形成した。巻線終了端である
片側の巻端４ｂでは、６本の超電導素線１のエナメル絶
縁被覆をはがしたのち、Ｃｕ−Ｎｉマトリックスを硝酸
エッチングにより除去した。その後、Ｎｂ−Ｔｉフィラ
メントの束同士を銅パイプにより、かしめて電気的に接
続した。中心のヒーター線２は銅パイプの中心を通して
取り出し、ヒーター用電流端子とした。
【００３４】コイル４の巻線開始端である反対の巻端４
ａでは、６本の超電導素線１を超電導撚線３の周方向に
１本ずつ交互に取り出して３本ずつの組とし、片方の３
本の組を正極、もう片方の３本の組を負極とし、それぞ
れ同軸の銅パイプに半田付けした。ヒーター線２は銅パ
イプの中心を通して取り出し、ヒーター用電流端子とし
た。
ａでは、６本の超電導素線１を超電導撚線３の周方向に
１本ずつ交互に取り出して３本ずつの組とし、片方の３
本の組を正極、もう片方の３本の組を負極とし、それぞ
れ同軸の銅パイプに半田付けした。ヒーター線２は銅パ
イプの中心を通して取り出し、ヒーター用電流端子とし
た。
【００３５】上記巻線処理と巻端処理の後、コイル４の
超電導撚線３をエポキシ樹脂等で含浸して固定した。こ
のようにして作成した図１，２の構成を持つ永久電流ス
イッチをＳＷ−１と呼ぶことにする。なお、永久電流ス
イッチの固体間の性能のばらつきを調査するために、同
じものを３個作成した。
超電導撚線３をエポキシ樹脂等で含浸して固定した。こ
のようにして作成した図１，２の構成を持つ永久電流ス
イッチをＳＷ−１と呼ぶことにする。なお、永久電流ス
イッチの固体間の性能のばらつきを調査するために、同
じものを３個作成した。
【００３６】上記の永久電流スイッチとは別に、図８の
構造を持つ永久電流スイッチ（ＳＷ−２と呼ぶ）を作成
した。エナメル絶縁被覆を施した直径１．０ｍｍのマン
ガニン線ヒーター線８２と、エナメル絶縁被覆を施した
直径１．０ｍｍのＣｕ−３０％ＮｉとＮｂ−Ｔｉとから
なる超電導素線８１とをそれぞれ１本用意した。この超
電導素線１は、超電導が破れて常電導転移した後の線材
抵抗は１０Ｋにおいて０．２８Ω／ｍであった。超電導
素線８１とヒーター線８２とを直径５０ｍｍのＦＲＰ製
の巻枠に軸方向長さ１００ｍにわたって巻線した。巻線
の要領は、まず、超電導素線８１とヒーター線８２とを
ヘアピン状に曲げて直径３０ｍｍのピンに固定し、ター
ン部８４を形成した。ターン部８４から取り出される超
電導素線８１の２本とヒーター線８２の２本とを同時に
１３０ターン巻線し、無誘導巻きとした。２本の超電導
素線８１の巻線終了端を取り出して各々正極、負極とし
た。巻線処理と巻端処理の後、各線材をエポキシ樹脂等
で含浸して固定した。このＳＷ−２についても固体間の
性能のばらつきを調査するために、同じものを３個作成
した。
構造を持つ永久電流スイッチ（ＳＷ−２と呼ぶ）を作成
した。エナメル絶縁被覆を施した直径１．０ｍｍのマン
ガニン線ヒーター線８２と、エナメル絶縁被覆を施した
直径１．０ｍｍのＣｕ−３０％ＮｉとＮｂ−Ｔｉとから
なる超電導素線８１とをそれぞれ１本用意した。この超
電導素線１は、超電導が破れて常電導転移した後の線材
抵抗は１０Ｋにおいて０．２８Ω／ｍであった。超電導
素線８１とヒーター線８２とを直径５０ｍｍのＦＲＰ製
の巻枠に軸方向長さ１００ｍにわたって巻線した。巻線
の要領は、まず、超電導素線８１とヒーター線８２とを
ヘアピン状に曲げて直径３０ｍｍのピンに固定し、ター
ン部８４を形成した。ターン部８４から取り出される超
電導素線８１の２本とヒーター線８２の２本とを同時に
１３０ターン巻線し、無誘導巻きとした。２本の超電導
素線８１の巻線終了端を取り出して各々正極、負極とし
た。巻線処理と巻端処理の後、各線材をエポキシ樹脂等
で含浸して固定した。このＳＷ−２についても固体間の
性能のばらつきを調査するために、同じものを３個作成
した。
【００３７】超電導素線１，８１は安定化銅を含まない
ために非常に安定性が低い。そこで、短尺線材の測定に
おいては、超電導素線１，８１と平行に直径１ｍｍの銅
線を全長に亘って半田付けして直流臨界電流を測定し
た。
ために非常に安定性が低い。そこで、短尺線材の測定に
おいては、超電導素線１，８１と平行に直径１ｍｍの銅
線を全長に亘って半田付けして直流臨界電流を測定し
た。
【００３８】ＳＷ−１の超電導撚線３は、超電導素線１
を３本並列接続で使用されるので、１本の超電導素線
１，８１における短尺超電導素線の臨界電流値の３倍の
臨界電流値を示した。
を３本並列接続で使用されるので、１本の超電導素線
１，８１における短尺超電導素線の臨界電流値の３倍の
臨界電流値を示した。
【００３９】ＳＷ−１において、３個それぞれの最大通
電可能電流（クエンチ電流）は、８０２Ａ，７９８Ａ，
７９５Ａであった。このことは、短尺素線臨界電流の３
倍の値１１７０Ａに対して約６８％まで通電できたこと
になる。
電可能電流（クエンチ電流）は、８０２Ａ，７９８Ａ，
７９５Ａであった。このことは、短尺素線臨界電流の３
倍の値１１７０Ａに対して約６８％まで通電できたこと
になる。
【００４０】一方、ＳＷ−２においては、３個それぞれ
の最大通電可能電流（クエンチ電流）は、２０５Ａ，１
７５Ａ，１９０Ａであった。このことは、短尺素線臨界
電流の値９５０Ａに対して最大２１％まで通電できたこ
とになる。
の最大通電可能電流（クエンチ電流）は、２０５Ａ，１
７５Ａ，１９０Ａであった。このことは、短尺素線臨界
電流の値９５０Ａに対して最大２１％まで通電できたこ
とになる。
【００４１】よって、ＳＷ−１はＳＷ−２に比較して同
サイズで約６００Ａ電流容量を増加させることができる
と共に、固体間のばらつきもほとんどなく、安定した性
能を示すことが分かった。
サイズで約６００Ａ電流容量を増加させることができる
と共に、固体間のばらつきもほとんどなく、安定した性
能を示すことが分かった。
【００４２】
【発明の効果】本発明は次の如き優れた効果を発揮す
る。
る。
【００４３】（１）各線材が強固に一体化されているの
で、従来に比較して小型化、大容量化が可能である。
で、従来に比較して小型化、大容量化が可能である。
【００４４】（２）固体間の性能のばらつきが少ないの
で信頼性が向上する。
で信頼性が向上する。
【図１】本発明の一実施形態を示す超電導撚線の断面構
造図である。
造図である。
【図２】本発明の一実施形態を示すコイルの断面図であ
る。
る。
【図３】図２の形態の永久電流スイッチの等価回路図で
ある。
ある。
【図４】本発明の他の実施形態を示す超電導撚線の断面
構造図である。
構造図である。
【図５】本発明の他の実施形態を示す超電導撚線の断面
構造図である。
構造図である。
【図６】本発明の他の実施形態を示すコイルの断面図で
ある。
ある。
【図７】図６の形態の永久電流スイッチの等価回路図で
ある。
ある。
【図８】従来の永久電流スイッチの断面図及びその断面
の部分拡大図である。
の部分拡大図である。
【図９】従来の永久電流スイッチの等価回路図である。
１ 超電導素線 ２ ヒーター線 ３ 超電導撚線 ４ コイル ４ａ，４ｂ 巻端 ６ 間隔確保用線材
Claims (6)
- 【請求項１】 複数の超電導素線とヒーター線とを撚り
合わせて超電導撚線を形成し、この超電導撚線を同一巻
回方向に巻いてコイルを形成したことを特徴とする永久
電流スイッチ。 - 【請求項２】 上記コイルの巻端から取り出される半数
の超電導素線を正極への接続用に割り当て、残りの半数
の超電導素線を負極への接続用に割り当てたことを特徴
とする請求項１記載の永久電流スイッチ。 - 【請求項３】 上記コイルの片側の巻端で全数の超電導
素線を短絡したことを特徴とする請求項１又は２記載の
永久電流スイッチ。 - 【請求項４】 上記超電導撚線は、ヒーター線の周囲に
複数の超電導素線を配置して撚り合わせたことを特徴と
する請求項１〜３いずれか記載の永久電流スイッチ。 - 【請求項５】 上記超電導撚線は、ヒーター線の周囲に
上記超電導素線と間隔確保用線材とを交互に配置して撚
り合わせたことを特徴とする請求項１〜３いずれか記載
の永久電流スイッチ。 - 【請求項６】 上記超電導撚線は、超電導素線とヒータ
ー線とを同心状に交互に配置して撚り合わせたことを特
徴とする請求項１〜３いずれか記載の永久電流スイッ
チ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9280635A JPH11121818A (ja) | 1997-10-14 | 1997-10-14 | 永久電流スイッチ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9280635A JPH11121818A (ja) | 1997-10-14 | 1997-10-14 | 永久電流スイッチ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11121818A true JPH11121818A (ja) | 1999-04-30 |
Family
ID=17627813
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9280635A Pending JPH11121818A (ja) | 1997-10-14 | 1997-10-14 | 永久電流スイッチ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11121818A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009164167A (ja) * | 2007-12-28 | 2009-07-23 | Toshiba Corp | 超電導装置、この超電導装置を備えたエネルギ蓄積装置およびこの超電導装置を備えた磁場発生装置 |
-
1997
- 1997-10-14 JP JP9280635A patent/JPH11121818A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009164167A (ja) * | 2007-12-28 | 2009-07-23 | Toshiba Corp | 超電導装置、この超電導装置を備えたエネルギ蓄積装置およびこの超電導装置を備えた磁場発生装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050628 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20051025 |