JPS59113605A - 超電導磁石装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、永久電流スイッチを設は磁石コイルの永久電
流動作を可能とした超電導磁石装置に関するものである
。

〔発明の技術的背景〕

超電導磁気浮上鉄道等においては、いわゆる永久電流状
態で超電導磁石が使用されることが少なくない。この永
久電流動作は、超電導磁石コイルに並列に永久電流スイ
ッチを接続することによって実現される。

永久電流スイッチとしては超電導線の臨界動作を利用し
た熱式または磁界式スイッチ、あるいは、金属導体接点
の接・離による機械的スイッチなどが考えられている。

これらのスイッチはそれぞれ動作によって抵抗値が、次
表のように変化するという特徴がある。

つまシ、オン状態と、オフ状態でその抵抗値のあられれ
方に差がある。

これは超電導磁石を励・消磁する場合にスイッチ内での
熱発生（すなわち、冷却用の液体ヘリウムの消費）の問
題、あるいは、永久電流状態としたときの電流減衰の問
題につながる。これらの基本的な相違とは別に製作の容
易性等の点でも相違があり、現在ではこれらの相違に基
づき、主として、超電導線を利用した熱式永久電流スイ
ッチが採用されている。

熱式永久電流スイッチは超電導線の臨界温度を利用する
もので、超電導線と共に巻き込まれたヒータをオン／オ
フ制御することにより、超電導線を常電導状態としたり
、超電導状態にしたシして、スイッチイング動作させる
ものである。

第１図に熱式永久電流スイッチを使った超電導磁石の励
・消磁回路を示し、第２図にその励・消磁時のスイッチ
の動作等のタイミング関係を示す。

第１図の構成において、永久電流状態を作り出すには、
第２図に示す時刻ｔ１で永久電流スイッチ１をオフの状
態（常電導状態）とし、励磁電源３によシミ流を流す。

そして超電導コイル２の電流が所定値になった時点すな
わち図示時刻ｔ、で電源電流の上昇を止める。この状態
となつ〆後時刻ｔ、で永久電流スイッチ１をオンとし、
超電導コイル２０両端を短絡した状態とすると、この短
絡によって形成されたループ（永久電流スイッチ１と超
電導コイル２とを直列接続したルーツ）にループ電流が
流れ、この状態で電源電流を減らす。こうして電源電流
を減じても超電導コイル電流は減することなく所定電流
に保たれる。電源電流が０となっても上記コイル電流は
流れつづけいわゆる永久電流状態となる。消磁の場合は
第２図に示すように励磁時と逆のスイッチ操作（時刻ｔ
４〜ｔａ　　）を行なうことによって消磁される。ここ
で上記永久電流状態となった時に、永久電流スイッチ１
に流れる電流は所定電流となる。なお、第１図では永久
電流スイッチ１は等何回路で示しており、この永久電流
スイッチ１と超電導コイル２とがいわゆるクライオスタ
ット４内に収容される。

〔背景技術の問題点〕

従来、超電導コイルを用いた永久電流状態は上記のよう
な構成および方法によって得てきた。

ところが、この永久電流状態と共に使用される熱式超電
導スイッチ１は、励・□消磁中に、電源電流がスイッチ
に分流されて生ずる熱発生をおさえるという目的をもっ
て、高抵抗化がすすめられている。この高抵抗化を実現
するためには、永久電流スイッチ１の構成要素である超
電導線（例えばＮｂＴ　ｌ／Ｃｕ−Ｎ１からなる）を細
くして、単位長さあたりの抵抗値を高める方法がとられ
ている。また単純に超電導線’ｋ　４＋１めるだけでは
なく、超電導材料Ｎｂ−Ｔｌと安定化銅Ｃｕ−Ｎｉる。

このため、永久電流スイッチ１に使用される線は不安定
性（超電導状態が不安定）の増したものとなってきた。

ところが、超電導磁気浮上列車のように、人を乗せるな
どというようなきわめて安全性の大切なシステムの場合
には、上述の不安定性の増加により非常に大きな不安が
残ることが考えられる。このように従来の超電導式スイ
ッチを用いた永久電流スイッチ１における熱発生の防止
のためのオフ時の高抵抗化は超電導状態の不安定化を招
くという問題を生じ、一方では絶対安定な永久電流スイ
ッチおよび超電導磁石の必要性があった。

〔発明の目的〕

本発明は、永久電流スイッチのオフ時の高抵抗化および
オン時すなわち永久電流動作時の高安定化を同時にしか
も容易に実現し得る超電導磁石装置を提供することを目
的としている。

〔発明の概要〕

本発明は先に述べた超電導式スイッチと機械的スイッチ
を並列に用′ハて連動させ、それぞれの特徴を活かして
永久電流スイッチを構成することを特徴としている。

〔発明の実施例〕

第３図に本発明の一実施例の構成を示し、第４図にその
動作のタイミング関係を示す。

第３図に示すように超電導式スイッチ５１と機械的スイ
ッチ５２とを並列に接続し、且つその開閉動作を同期連
動させるようにして永久電流スイッチ５を構成する。し
たがって、この場合は超電導式スイッチ５１、機械的ス
イッチ５および超電導コイル２の３者の並列回路が励磁
電源３に接続されることになり、超電導式スイッチ５ノ
と機械的スイッチ５２とからなる永久電流スイッチ５と
超電導コイル２とがクライオスタット４に収容されるこ
とになる。

次にこのような構成における作用について説明する。

先に述べたように、第１図で永久電流スイッチ１に最大
電流が流れている時は、永久電流状態の時であシ、その
電流値は超電導コイル２の電流値と同じ値となる。この
特例らの不安定要素が発生し、永久電流スイッチ１がク
エンチをおこしオフ状態になってしまうと、上記コイル
２とスイッチ１を流れていた永久電流は外部保護抵抗（
第１図、第３図には共に図示していない）により急減に
減衰つまりエネルギー消費されてしまうことに瀝る。こ
れは例えば上述した磁気浮上列車が走っているときに発
生したら、走行の不安定性という事態となり、乗シ物の
使命である絶対安全性を損なうこととなる。これに対し
て第３図に示した本実施例によれば、励・消磁の動作は
基本的には第１図に示し゛た従来技術と同様であるが第
４図に示すように超電導式スイッチ５１の動作に該スイ
ッチ５１に並列に設けた機械的スイッチ５２を常に追随
動作させもしも、超電導式スイッチ５１がクエンチを発
生したらこの超電導式スイッチ５１を流れていた電流を
機械的スイッチ５２が肩代りし電流の急激な減衰をおさ
える。当然、超電導式スイッチ５１は、不安定要因が取
除かれれば再び復帰し、永久電流状態をとり続けること
ができる。

このように、永久電流スイッチ５を超電導式スイッチ５
１と機械的スイッチ５２を並列に接続して構成し、永久
電流動作中の不具合発生時には超電導式スイッチ５１を
流れていた永久電流を機械的スイッチ５２に肩代シさせ
ることにより高抵抗化を損なうことなく、絶対的な安定
性を保つことが可能となる。

なお、本発明は上述し且つ図面に示した実施例にのみ限
定されることなく、その要旨を変更しない範囲で種々変
形して実施することができることはいうまでもない。

例えば上述の実施例では永久電流スイッチ５を構成する
超電導式スイッチ５１と機械的スイッチ５２とを同時に
動作させるようにしたが、機械的スイッチ５２を若干遅
らせてオンとし若干早めにオフとすれば、機械的スイッ
チ５２にかかる負担を軽減でき一層好ましい。

〔発明の効果〕

本発明によれば永久電流スイッチのオフ時の高抵抗化お
よびオン時すなわち永久電流動作時の高安定化を同時に
しかも容易に実現し得る超電導磁石装置を提供すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来装置の一例の概略を示す模式的回路図、第
２図は同側の動作を説明するためのタイミングチャート
、第３図は本発明の一実施例の概略構成を示す模式的回
路図、第４図は同実施例の動作を説明するだめのタイミ
ングチャートである。 ２・・・超電導コイル、３・・・励磁電源、４・・・ク
ライオスタット、５・・・永久電流スイッチ、５ノ・・
・超電導式スイッチ、５２・・・機械的スイッチ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 励磁電源に接続される超電導磁石コイルに対して並列に
   該超電導コイルを永久電流動作にさせるための永久電流
   スイッチを設けた超電導磁石装置において、互に連動す
   る超電導式スイッチと機械的スイッチとを並列接続して
   上記永久電流スイッチを構成し、上記超電導スイッチと
   機械的スイッチとをほぼ同期してスイッチングさせるこ
   とを特徴とする超電導磁石装置。