JPS5996786A - 超電導スイツチ - 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】 コノ発明は超電導像を温呟制御することによって生じる
超電導状態と常電辱状慇との相互転移いわゆるＳ／ｈ転
移を利用し★超電導スイッチ、とくにその接続部の構成
に関するものである。

この僅の従来の超電導スイッチとして芽１図ないし第４
図に示すようなものがあった。第１図・第２図はそれ全
一部断面で示す正面図・側面図で、１１）はＦＲＰ等の
熱絶縁材料からなるドラム状の巻枠、（２）は第３図に
その断面を拡大して示すように、キュプロニッケル等の
電気抵抗の大きい材料からなる母材（３）の内部にＮｂ
　７　Ｔｉ等の超電導素ｆｆｌ＋４＋を埋設して構成さ
れた超電導線で、第４図に展開して示すように、巻回間
に適当な絶縁材Ｃ図示せず】を介在させて巻枠ＩＩＩに
巻回固定された巻回腸定部（２ａ］とこの゛巻回固定部
（２ａ）に連なり１隣接機器の端部（５）との接続に使
用される接続部（２ｂ）とからなっている。

（６）は超電導線（２）と電気的に絶縁され超電導線（
２）に近接して巻枠ｆｉｌ　ＶＣ春回固定されたヒータ
線で、外部電源（図示せず）からのｍ電の切入により超
電導線（２）の嘱転移の制御を行う。巻回同定部（２ａ
）及びヒータ線（６）はエポキシ等の合成樹脂により含
浸固定される。（７）は巻回固定部（２ａ）及びヒータ
線（６）の外周を覆うように配設されＦＲＰ等の熱絶縁
材料からなるカバーで、接続部（２ｂ）及びヒータ線（
６）の端部を引き出すための貫通部（７ａ）を有してい
る。そして、巻枠１１１、超電導線（２）及びヒータ線
（６）により超電導スイッチ（８）を構成する。

次に、上記のように構成された従来の超電導スイッチの
動作を第５図について説明する。第５図は従来の超電導
スイッチを一般的な超電導回路に適用した場合の一例を
示す。図において、ｉ９１を隣接機器として超電導スイ
ッチ（８）と並列に接続され＠Ｌ電導電流による９だ界
全発生させる超電導コイルで、銅からなる母材とこの母
材内部に埋没されたＮｂ−Ｔｉ等の超電導素線とからな
るいいわゆる銅安定化超電導線を巻回して構成され、超
電導コイル（９）の両端部（５）は、第４図に示すよう
に、接続部（２ｂ）とハンダ付等の手段で電気的に接続
される。（１０）は超電導スイッチ（８）及び超電導コ
イル（９）に並列に挿入された保護抵抗、（ｌｌ）は遮
断器０匈を介して接続された励磁電源である。超電導ス
イッチ（８）及び接続部（２ｂ）並びに超電導コイル（
９）及び端部（５）はクライオスタット室０３１内に収
納配設され、臨界温度以下の雰囲気中で運転される。こ
のような超電導師］路において、先ず超電導スイッチ（
８）を開状１ｍにする。

即ち、ヒータ線（６）に外部電源から通′亀し超電導娠
１２）の温度？擺界温度以上に上げて′常電導の状等ニ
スると、キュプロニッケルからなる母材（３）とＮｂ　
−Ｔｉからなる。超電導素線（４）とは共にｄ′亀導コ
イル（９）と比較して非常に高い抵抗値金示すので、超
電導スイッチ（８）はス質的に開の状態を呈する。ここ
で、遮断、器（１２１を投入して７ブカ磁１左（ｌすを
印加すると、超電導コイル（９）には所ポの電流が流れ
る。次に、゛超電導スイッチ（＆）ヲ閉状惑とする。

即ち、ヒータ線（６）への通電を断ち超電導１２）の温
度ｋ　＋４界温度以下に下げ再びＭｌ寛専の状態にして
超電導スイッチ（８）の抵抗ｆｌｉａ　”ｅ零とすると
、励磁電源（Ｉｌ）からの電流は１■電専スイツチ（８
）側へ移行する。動磁゛屯源（１１）からの電流力；零
にまで下降した後遮断器（１２１を開路することにより
、超電導コイル（９）と超電導スイッチ（８）とでいわ
ゆる永久電流回路を構成し、粕区専コイル（９）を水入
電流運転させることができる。

さて、永久電流１ｐＪ路はその構成機器がすべて臨界温
度以下の雰囲気で運転されるので、理想的には−ｊ路の
抵抗損失は零であり、一旦水久寛流回路状態が構成され
ればその電流は永久に減衰しないはずである。しかし、
現実には接続＠Ｂｃ２ｂ）と端部（５）との接続は、各
、μｄ電辱素線同士の接続が溝造上非常に困難であるこ
とから、第４図に示すように、各超電導線の母何を介し
て行われるので、この部分子り接続抵抗が存在し永久′
電流回―の竜１危は徐々に減衰していく。

今、水入電流囲路の自己インダクタンス全り。

上記接続抵抗ｉＲとすると、時刻ｔにおける永久電流１
ｍｌ路の電流工は以下の式で表わされる。

−二ｔ 工　＝　工０θ ここで、工０は時刻１．＝０における電流値を示す。

従って、自己イ／ダクタンスＬ？一定とすれば、接続抵
抗Ｒが大きいほど′電流は速く＃衰してしまうことＫな
る。これは永久′電流運転という超電導回路の利点を損
うもので、超電萼伝気浮上列車などの長時間連′転が必
要な場合、またＮＭＲ−ＯＴ　（Ｎｕｃｌｅａｒ　　Ｍ
ａｇｎｅｔｉ、ｃ　　Ｒｅ５ｏｎａｎｃｅ　　Ｃｏｍｐ
ｕｔｏｒＴｏｍｏｇｒａｐｈｙ−核磁気共鳴応用断層撮
影システム）など磁界安定度が厳しく要求される場合等
には重大な問題となる。超電導スイッチの場合、　＃１
ｊ述のように、開状態における抵抗値をある一定１１し
以上確保する必要があり、母材（３）としてはキュプロ
ニッケルなど電気抵抗が十分大きい金属材料（１０°Ｋ
における固有抵抗にキュプロニッケルが約１．４Ｘ１０
　　Ωｍ１編が約１．０Ｘ１０　　Ωｍ］を使用してい
るので、上記接続抵抗Ｒ全許容イｍ以下に抑えるため、
接続部（２ｂ）と端部（５）との接続には非常に長い寸
法を必要とする〇 しかるに、上記のような従来の超電導スイッチにおいて
は、超電導スイッチ（８）と超′畦尋コイル（９）との
接続のすべてが接続部（２ｂ）で行われる結果接続部（
２ｂ）の長さが非常に長くなるので、上記接続のための
スペースが鳩太しクライオスタット内への収納・固定が
困難になるとともに、接続部（２ｂ）はエポキシ等の合
成樹脂で含浸固定される巻回固定部（２ａｌと比較して
機械的強度が低くしかも母材ｆ３１の電気抵抗が大きい
ことから超電導の安定性が劣っているので、線オの動き
等の外乱に対して超電導が破壊しゃすくこれを防止する
ため接続部（２１））の固定方法が複雑になるという欠
点があった。

この発明はこのような従来の超電導スイッチの欠点を解
消するためになされたもので、母材の電気抵抗が超電導
スイッチを植成する超電導線より小さく一端側が巻回固
定部において上記超電導線に添着され電気的に接続され
た新たな・市電導線の他端側を清液機器との接続部とす
ることにより、上記接続部の寸法を短かくコンパクトに
してクライオスタット内への収納・固定が容易にでき、
上記接続部の固定方法が簡単になる超電導スイッチを捉
供することを目的とするものである。

以下、この発明の英彪例全図面について説明する。

オ６図ないしオニ０図はこの発明の一実施例における超
電導スイッチを示し、巻枠（ｌ）、ヒータ保（６）、カ
バー（７）、貫通穴（７ａ）、隣接様器の端部（５）は
従来の場合と同様であるから説明を省略する。オ６図・
オフ図はそれを一部４１面で示す正面図・側面図で、（
１４）はオ８図にその断面を拡大して示すように、キュ
プロニッケル等の電気抵抗の大きい材料からなる２・ｌ
の母材（１５）の内部にＮｂ−Ｔｉ等のオｌの超電導索
線（Ｉｇｌ　（ｙ７埋設して構成されたオｌの超電導線
で、オニ０図に展開して示すように、巻回：１３１に適
当な絶縁材（図示せず）を介在させて巻枠ｉｌｌに巻回
固定された巻回固定部（１４ａ　）とこの巻回固定部（
１４ａｌに連なる延長部（１４ｂ）とからなっている。

１１ηはオ９図にそのＩ折面を拡大して示すように、電
気抵抗がオｌの母材（１５１より小さい衆からなる第２
の母材（国の内部にＮ’ｂ　−Ｔｉ等の第２の超電導素
線ＬＦＩＩを埋没して構成された牙２の超電導線で、オ
ニ０図に示すように、その一端側である結合部（１７１
）　）は延長部し口ｂ）とそれぞれノ・ンダ付等の手段
で添着され、オｌの超゛亀尋線（１４１との接松抵抗が
所定値以下になるように電気的に接続されている。

巻回固定部（Ｈａ）及び結合部（１７ａ　）はヒータ碌
（６）とともにエポキシ牙の合成樹脂により含浸固定さ
れる。そして、巻枠ｊｌｌ、両超゛亀導線（１４１Ｇη
及びヒータＩｌ＃Ｉ（６）により超電導スイッチ＆０）
を構成する。

このように構成されたこの発明の一実施例における超電
導スイッチは、従来の場合と同様、隣接後４すとともに
クライオスタット内に収納配設され、娼界温度以下の募
囲気中で運転される。

この場合、接続部（１７１））には銅等からなる電気抵
抗が非常に小さい第２の母材（田を倭する第２の超電導
線（１７）が使用されるので、接続部（１７１））の寸
法を非常に短かくコンパクトにすることができクライオ
スタット内への収納・固定が容易になるとともに、両超
を導線（１４１ｆｌηの結合部分はその部分がエポキシ
等の合成樹脂で巻回含浸固定されるので、機械的に強固
になり安定な超電導状慇が侮保され接続部［１７ｂ、ｌ
の同定は簡単な方法で済筐せることができる。

第１１図はこの発明の他の実施例・疋おける目電得スイ
ッチの両超電導線（１４）同の一部を展開して示した説
明図で、両超電導線Ｑ４１ｆｌηの結合部分はそのすべ
てがエポキシ等の合成樹脂で巻回含浸固定されるので、
−・層女定した超電導状席が確保される利点がある。

なお、上記各実施例では、巻回固定部（１４ａ）及び結
合部（１７ａ）＃まヒータ線１６）ととも／Ｌエポキシ
等の合成樹脂により含浸固定されているが、他の手段、
例えば締付バンド青を利用した￥Ａ薇的締付手段等を採
用しても同等の効果が得られる。

この発明（ｄ以上説明したように、第１の母材とオｌの
、■亀辱素魂とで構成された巻枠に巻回固定されたオｌ
の超電導線と、電気抵抗が上記オｌの母材より小さい珂
・２の母材と第２の超電４Ｘ線とで構成され一端側が上
記巻回固定部において上記オｌの超電導線に添着され電
気的に接続された第２の超電導線とを備えたことにより
、隣接θ器との接続部の寸法が短かくコンパクトでタラ
イオスタット内への収納・固定が容易になり、かつ両超
電導線の結合が多板的に強固な上記巻回固定部で行われ
上記接続部の固定が１図隼な方法で済ませることができ
るという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の超電、辱スイッチを一部折面で示す正面
図、第２図はその側面図、第３図は第１図における超電
導スイッチに使用される超電導線の断面拡大図、第４図
は第１図における超１導スイッチの超電４線の一部を展
開して示す説明図、第５図は従来の超電導スイッチを通
用した超電導回路図、第６図はこの発明の一大施例にお
ける超′に導スイッチ金一部所面で示す正面図、オフ図
はその９１１１　［ｆｆ１図、第８図・第９図は第６図
における。ｍ電導スイッチＶこ使用されるそれぞれオｌ
の超電４線及び第２の超電導線の断面拡大図、第１０図
は第６図における超電導スイッチの両超電導線の一部を
展開して示す説明図、オｌｉ図はこの発明の他の実施例
における超電導スイッチの両超電導線の一部ｆｆ：ｇ開
して示す♂明図である。図において、（ｌ）は巻枠、（
６）はヒータ線、（１４］はオｌのｍ　％　４線、（１
４ａ）は巻回固定部、（１５）は第１の母材、（１６）
は７１の超電導素線、１！ηは第２の超、祇導線ｓ’　
（１７ａ）は第２の超電導線の一端側としての結合部、
賭は第２の母材、（１９）は第２の超電導素線、□□□
は超電導スイッチである。 なふ１図中同一性号は同−又は相当部分を示す。 代理人　葛　野　信　− 第１図　　　　　　　多ｐ、’　２　（７１イ（Ｔ、　
６．ｚｌ　　　　　　　　　第７図７ｂ 第：°・１・１　　　　　　第芝〕、；手続補正書（ム
俗） ２、発明の名称 超電導スイッチ ３、補正をする者 代表者片山仁へ部 ４代理人 伽 ５、補正の対象 明細書の発明の詳細な説明の欄 ６、補正の内容 （１）明細書の第５頁第１６行ないし第１７行に「抵抗
値を・・・・・・からの電流」とあるのを「抵抗値を零
とし、励磁重質（ｌυの電流を下降させると、超電導コ
イル（９）からの」に訂正する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）オｌの母材とこの第１の母材内部に埋設され九オ
   ｌの超電導素裸とで構成され巻枠に巻回固定されたオｌ
   の超電導線、このオｌの超電導線と電気的に絶縁され上
   記第１の超電導線に近接して配設されたヒーク凍、電気
   抵抗が上記オｌの母材より小さい第２の母材とこの第２
   の母材内部に埋設された第２の超′也等素線とで構成さ
   れ一舶側が上記巻Ｖ用固定部において上記オｌの超電４
   線に添着され電気的に接続された第２の超電導渫全備え
   たことを特徴とする超電導スイッチ。 ｆ２１；ｊｌ−１の超電導線は巻回固定部から延長され
   この延長部か第２の超電導線に添着され電気的に接続さ
   れたこと全特徴とする特許請求の範囲オ１項記載の＠Ａ
   電辱スイッチ。 （３）オｌの超鵞害素＋ＩＡはＮｌ）　−Ｔｉ緑である
   ことを特徴とする特許請求の範囲オ１項又は牙２項記載
   の、唱′ａ導スイッチ。 （４１第２の超電４紫線ばＮｂ　−Ｔ１線であることを
   特徴とする特許請求の範囲第３項記載の超電導スイッチ
   。 （５）　　オｌの母材はキュブロニンヶルであることを
   特徴とする特許請求の範囲第４項記載の超電導スイッチ
   。 （６）　　第２の母材は！１ｌｉｉｌであることを特徴
   とする特許請求の範囲第５項記載の超電導スイッチ。 （７）　　巻回固定部はエポキシ等の＆成檎脂により含
   浸固定されたことを特徴とする特許請求の範曲之・１項
   ないしオ６項のいずれかに記載の超電導スイッチ。