JPS6046084A - 熱式永久電流スイツチ - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は超電導磁気浮上車などに使用される超電導磁石
用熱式永久電流スイッチ（以下永久電流スイッチと略す
。）に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

永久電流スイッチェは第１図の回路に示す様に超電導コ
イル２の閉ループ回路に取付けられ、その回路を開閉す
ることにより永久電流を発生させたり消滅させたりする
ものである。この永久電流スイッチ１は第２図に示す様
に永久電流スイッチ用超電導線４とスイッチオフ用のヒ
ーター線５とを断熱層、例えばＦＲＰ製枠６にまとめて
巻込んだ構成となっており、超電導コイル２との接続の
ため口出し線７が２本でている。

永久電流スイッチ１の作用は、そのヒーター線５に通電
して超電導線４を熱することにより、超電導線４を常電
導状態にし電気抵抗を発生させ、スイッチを開いたのと
同じ効果を果たし、また逆に、ヒーター線４への通電を
止めることにより、周囲の液体ヘリウムで冷却されて、
超電導線４は電気抵抗ゼロとなる超電導状態に保持され
スイッチを閉じたのと同じ効果を果たす。上記の作用を
するために、永久電流スイッチの線材として極低温に冷
却した時に電気抵抗がＯとなるＮｂ−Ｔｉ等の特殊合金
を多心線として伸線した超電導線を使用し、さらにスイ
ッチの開時抵抗値を高めるためにマトリックスには極低
温においても比抵抗が大幅に低下しないＣｕ−Ｎｉ合金
等を使用している。

ところで、永久電流スイッチ１は超電導コイル＆の閉ル
ープ回路の中に組まれており、永久電流コイル１として
使用するためには、超電導状態を安定して保持できなけ
ればならない。しかし、この超電導状態を保持するには
非常に細心の注意を特徴とする特に超電導磁気浮上車に
使う超電導磁石においては、強い磁界と車両走行により
超電導線が加振されたり、また磁界と超電導線を流れる
強い電流との作用で超電導線が変形する結果、超電導状
態を保持できなくなる危険がある。超電導状態が破壊し
常電導状態になると、発生した抵抗と今まで保持されて
いた大電流とが合わさり、うまくこの電流を外部に導き
出して消費する様にしないかぎり、局部的な発熱で永久
電流スイッチを含む閉回路は一瞬の内に破損してしまう
危険がある。

従来、その超電導線の振動や変形を止めるため、永久電
流スイッチ本体をエポキシ樹脂等で含浸固定したり、口
出し部分もエポキシ樹脂や低温パテ等により口出し線を
固定していた。しかし、取付の際の口出し線の成形や、
熱サイクルによる割れの発生などにより線材と周囲の樹
脂層との間に微小なはぐり部が生じやすく、またその後
の振動等により拡大されて口出し線が動きやすい状態と
なる可能性があった。また、軽量、小型化を要求される
磁気浮上車に用いる超電導磁石では口出し線全体を剛性
のある固定にするのが困難であった。

従って、口出し線が動くとはくり部で口出し線と周囲の
樹脂層である固定部との間ですべりを生じ摩擦熱が局部
的に発生し、口出し線がＣＵ−Ｎｉマトリックス超電導
線の場合、Ｃｕ−Ｎｉの熱発散特性が悪いため、その部
分での超電導状態が破壊されて閉ループ全体の常電導転
位を引起こす危険があった。

〔発明の目的〕　１ 本発明は上で述べた永久電流スイッチの口出し線が振動
や変形を起こしても、口出し部における常電導転位を防
ぐことができる永久電流スイッチを提供することにある
。

〔発明の概要〕

本発明は永久電流スイッチより導出され口出し線と、超
電導コイルとの間に銅マトリツクス超電導線の区間を設
けると共に、前記永久電流スイッチの外側部で口出し線
を断続的に固定し、振動等による摩擦熱発生を冷媒によ
る冷却効果を効率的に行い超電導状態の破壊（常電導転
位）を防止する口出し線構造としたものである。

［発明の実施例〕 以下本発明の一実施例を図面にもとづいて説明する。

本発明は超電導磁石を構成する超電導コイル、この超電
導コイルと閉回路を構成する永久電流スイッチはＣｕ−
Ｎｉ等のマトリックスとする超電導線を巻回したのち、
永久電流スイッチの口出し部より出た所（近傍）で、銅
マトリツクス超電導線と所要長さ重ね合せて接続し、ス
イッチ本体外部に絶縁固定したのち、この切換えた銅マ
トリツクス超電導線を超電導コイル口出し線との接合部
に成形配線する構成である。

すなわち、第３図に示す様に永久電流スイッチ１゛の口
出し線７と銅マトリツクス超電導線７ａとを通電電流に
適応した長さを、例えば通常約５０ｇ重ね合せてハンダ
接合し、永久電流スイッチ１本体外部にＦＲＰ等の絶縁
材からなるサポート８で本体と一体的に固定する。上記
サポート８は口出し線７及び銅マトリツクス超電導線７
３などをはめ込む溝または貫通穴を有し、ねじ止めまた
は接着剤にて永久電流スイッチ１の外側部に上記導線の
機械的強度に合せた所定のピッチで単数または複数個の
サポー）　８．８ａ、８ｂが取付けられる。

そしてサポート８ｂより外側に延出した銅マトリツクス
超電導線７ａの部分は超電導コイル日出線と接続され回
路を構成する。

上記サポート８の取付ピッチは導線の剛性、すなわち電
流容量によっても異なるもので、例えば通電電流６００
〜９００Ａの場合、２０〜３０ｇピッチでサポートする
ことが好ましい。

これにより、振動等により口出し線７等が動いても、口
出し接合部がスイッチ本体と一体に固定されているため
Ｃｕ−Ｎｉ等をマトリックスとする口出し線７は動かず
、口出し部６ａでの超電導破壊の発生を充分に防止でき
る。

すなわち、銅マ）　ＩＪラックス電導線７ａ及びＣｌ−
Ｎｉ合金を巻回した口出し線７が接続され、かつ所定の
ピッチでサポート８で取付けられる部分を除く空隙部の
存在による熱放散効果と、銅マトリツクス超電導線７ａ
に切換っていることによる小抵抗域の形成によって、例
えば日出線７ａの動きによりサポート８部で摩擦熱が発
生しても、上記効果によって局部的な発熱は速やかに拡
散して周囲の液体ヘリウムにより冷却されるので、超電
導状態の破壊現象を誘発する可能性を大幅に低減するこ
とができる。

〔発明の他の実施例〕

第４図に示す如（、Ｃｕ−Ｎｉなどからなるマトリック
ス超電導線を巻回し、例えばＦＲＰ製枠６より口出し部
６ａを形成し、そこより口出し線７を出し、その直近に
おいてＣｕ　マトリックス超電導線７ａを複合的に設け
て前記口出し線７を挾み込むように保持し、これをサポ
ート５ｌｓａ部で上記実施例と同様にねじまたは接着剤
で固定する。

更にＣｕマトリックス超電導線７ａの先方には必要に応
じサポー）８ｂを取付けるものである。

なお、サボー）　８．８ａ、　８ｂ　等は同じ形状のも
９または必要に応じ変形させて使用することもできるし
、冷却効果を有する溝状の複数の支持突起部（貫通穴部
含む）を設けた一体式に構成してもよいことは勿論であ
る。

また、口出し部の接続部のサポート８を巻枠６と一体構
成して連続的に固定し、そのサポートに冷却用チャンネ
ルを設けておけば口出し部での固定がより確実なものと
なる他、放熱性が良くなるため超電導状態の破壊の発生
をより防止できる。

また、口出し線の銅マトリツクス超電導線を複数本にす
れば剛性が増し口出し部での振動や変形ならびに接合部
の不安定性に対してより高い安定度が得られ、かつ接続
抵抗を低減できる。例えば第４図に示す如く、口出し線
７ａを２本の銅マトリツクス超電導線にし、永久電流ス
イッチ用超電導線７をはさみ込む形で重ね合せてノ・ン
ダ接合し、スイッチ本体と一体に、絶縁固定することに
より、上記の効果は容易に得られる。

また、永久電流スイ・′ツチ用超電導線を複数本化する
方法においても同様の効果が得られる。

さらに、銅マトリツクス超電導線の口出し線ならびに永
久電流スイッチ用超電導線を同時に複数本化してもよい
。

第５図において、複数の独立した永久電流スイッチ１を
並列に接続して使用する場合、超電導コイル口出し線９
との接続は各永久電流スイッチ１の口出し部を出たとこ
ろで永久電流スイッチ用超電導線から切換えたＣｕマト
リックス超電導線７ａで行う。すなわち、これ等は３個
の永久電流スイッチを並列接続する場合の構成を示すも
のであって、（３個に限定するものではない）、超電導
コイルの口出し線９と、被設された永久電流スイッチの
口出し線７とを銅マトリツクス超電導線７ａにより接続
する。

この場合、超電導コイル口出し部へ直接的に永久電流ス
イッチ１を巻回構成するＣｕ−Ｎｉなどのマトリックス
超電導線を口出して接続するより、接続部の電気的接続
抵抗が小さくて済む。

すなわち、超電導コイル口出し部と永久電流スイッチ口
出し部間に電気抵抗の少ない銅マトリツクス超電導線７
ａを介在せしめることにより重ねて接続しても電気抵抗
が大きく変化せず安定する。

したがって、並列に永久電流スイッチを接続しても抵抗
が略同−となり分流電流もまた略等しくすることができ
る。

上記第５図の実施例では図形上省略しているが接続部及
び超電導線の口出し部は振動等に十分耐えられるように
本発明の実施例で述べたサポート８＋８ａ＋８ｂ　等を
用い所定のピッチで固定することは同様に行なわれる。

〔発明の総合的な効果〕

以上によれば超電導コイルの口出し部と永久電流スイッ
チの口出し部との間に銅マトリツクス超電導線を介在さ
せて、その接続部の抵抗を減少せしめると共に、その接
続部及び銅マトリツクス超電導線を所定のピッチでサポ
ートすることにより放熱の効果により、サポート部分が
振動を受けて摩擦熱による局部的発熱も、上記熱拡散を
促す機構によって確実に冷却される結果、超電導状態の
破壊現象を確実に防止することができる。

また、銅マトリツクス超電導線の複数及びサポートピッ
チの選択によって、それ自体の剛性強度を高められるの
で機械的構成が安定する。

加えて、銅マトリツクス超電導線はＣｕ−Ｎｉ等のマト
リックスの超電導線より柔らかいので成形が容易で、成
形時に超電導線を損傷する危険性も少ない。

永久電流スイッチを並列に多設しても銅マトリツクス超
電導線によれば多重接続でも、その接続部の電気抵抗並
びに各分流電流も等しくするなどの多くの効果を奏する
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の超電導磁石と永久電流スイッチの回路
図、第２図は第１図の永久電流スイッチの部分断面斜視
図、第３図は第２図の超電導線口出し部詳細断面図、第
４図は本発明の他の実施例の第３図相当図、第５図は本
発明の他の実施例の複数段の永久電流スイッチと超電導
コイルの日出部との接続詳細図である。 １・・・永久電流スイッチ　２・・・超電導コイル４・
・・超電導線　７・・・口出し線 ７ａ・・・銅マトリツクス超電導線 ８１８ａ１８ｂ・・・サポート　９・・・口出し線（７
３１７）　代理人　弁理士　則　近　恵　佑　（＃丘か
１名）第１図 第２図 第３図 第４図 第５図 ３ＱＱ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）超電導磁石を構成する超電導コイルと、上記超電
   導コイルと回路を構成する熱式永久電流状態を作るもの
   において、上記超電導コイルの口出し線と上記熱式永久
   電流スイッチの口出し線との間に銅マ）　ＩＪラックス
   電導線を設け、それぞれに接続しその接続部及びその近
   くを熱式永久電流スイッチの口出し部近傍に固定するよ
   うにしたことを特徴とする熱式永久電流スイッチ。
2. （２）超電導コイルに対し熱式永久電流スイッチ