JPS6195502A - 超電導磁石 - Google Patents
超電導磁石Info
- Publication number
- JPS6195502A JPS6195502A JP59217057A JP21705784A JPS6195502A JP S6195502 A JPS6195502 A JP S6195502A JP 59217057 A JP59217057 A JP 59217057A JP 21705784 A JP21705784 A JP 21705784A JP S6195502 A JPS6195502 A JP S6195502A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- coil
- resistor
- superconducting
- normal conduction
- superconducting magnet
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
- H02H7/001—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for superconducting apparatus, e.g. coils, lines, machines
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F6/00—Superconducting magnets; Superconducting coils
- H01F6/02—Quenching; Protection arrangements during quenching
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- 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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は磁場発生に用いられる超電導磁石に係り、特に
密巻のソレノイド磁石の焼損を防止する構造に関するも
のである。
密巻のソレノイド磁石の焼損を防止する構造に関するも
のである。
ニオブ−チタン合金やニオブ−錫化合物等の超電導物質
は、常温においては銅やアルミニウム等の電気の良導体
に比べて電気抵抗がかなり高いが。
は、常温においては銅やアルミニウム等の電気の良導体
に比べて電気抵抗がかなり高いが。
絶対零度（−２７３℃）に近い極低温にすると電気抵抗
のない、いわゆる超電導現象を示すことが知られている
。これ等の超電導物質が超電導状態になるための条件と
しては、温度の他に磁場および通電電流（密度）があり
、それぞれその上限を臨界温度、臨界磁場、臨界電流（
密度）と呼んでいる。超電導物質をコイル状に巻回して
超電導状態で電流を流すと損失のない電磁石が得られる
。
のない、いわゆる超電導現象を示すことが知られている
。これ等の超電導物質が超電導状態になるための条件と
しては、温度の他に磁場および通電電流（密度）があり
、それぞれその上限を臨界温度、臨界磁場、臨界電流（
密度）と呼んでいる。超電導物質をコイル状に巻回して
超電導状態で電流を流すと損失のない電磁石が得られる
。
このような超電導電磁石が何らかの原因で超電導状態か
ら常電導状態に移行（転移）すると、発生した抵抗と電
流によりジュール損失を生じ発熱する。密巻コイルのよ
うに電流密度の高いコイルでは、ジュール損失による発
熱が大きく、コイルを焼損してしまう恐れもあるため、
通常これに何らかの保護手段を付加しである。
ら常電導状態に移行（転移）すると、発生した抵抗と電
流によりジュール損失を生じ発熱する。密巻コイルのよ
うに電流密度の高いコイルでは、ジュール損失による発
熱が大きく、コイルを焼損してしまう恐れもあるため、
通常これに何らかの保護手段を付加しである。
第７図に従来行われている超電導磁石の保護の一例を示
す。金属製あるいはＦＲＰ製のボビン３に超電導線を用
いたコイル１が巻回されている。
す。金属製あるいはＦＲＰ製のボビン３に超電導線を用
いたコイル１が巻回されている。
コイルの端子Ｊ、Ｋには励磁電源４が接続される。
この例ではコイルと電源との間に保護抵抗Ｒとスイッチ
ＳＷを設けである。
ＳＷを設けである。
回路の動作を第８図により説明する９通常は励磁電源は
コイルに接続され、電流を供給している。
コイルに接続され、電流を供給している。
電源に対しコイルと抵抗Ｒとは並列に接続されているが
、コイルが超電導状態にあるとコイル抵抗は零であるた
め、抵抗Ｒにはほとんど電流が流れない、この例ではＪ
−に端子間電圧の変化により常電導転移を検出すると、
スイッチＳＷを開いて励磁電源とコイルとを切り離す、
これによりそれまでほとんど電流の流れていなかった抵
抗Ｒに電流が流れ、コイルと抵抗Ｒの作る閉回路の時定
数でコイル電流が減衰する。コイルに蓄わえられていた
インダクタンスのエネルギー（ミ１／２ＬＩ”、 Ｌ
：コイルの自己インダクタンス）は、保護抵抗Ｒとコイ
ルの常電導抵抗ｒとに分担して消費されジュール熱にな
る。しかしこの方式では、コイルの常電導転移が局所的
であった場合、特定部分のみ発熱密度が大きくなり、焼
損に至る危険がある。
、コイルが超電導状態にあるとコイル抵抗は零であるた
め、抵抗Ｒにはほとんど電流が流れない、この例ではＪ
−に端子間電圧の変化により常電導転移を検出すると、
スイッチＳＷを開いて励磁電源とコイルとを切り離す、
これによりそれまでほとんど電流の流れていなかった抵
抗Ｒに電流が流れ、コイルと抵抗Ｒの作る閉回路の時定
数でコイル電流が減衰する。コイルに蓄わえられていた
インダクタンスのエネルギー（ミ１／２ＬＩ”、 Ｌ
：コイルの自己インダクタンス）は、保護抵抗Ｒとコイ
ルの常電導抵抗ｒとに分担して消費されジュール熱にな
る。しかしこの方式では、コイルの常電導転移が局所的
であった場合、特定部分のみ発熱密度が大きくなり、焼
損に至る危険がある。
これに対して、各超電導線の接続部にその接続部の加熱
手段を設け、超電導磁石の一部が超電導転移した際に、
外部の制御回路で上記加熱手段を動作させ、超電導磁石
中の常電導部分をできるだけ全体に拡げ、温度上昇が均
一となるようにする工夫が考えられている（例えば特開
昭５８−１１００１４号公報参照）。
手段を設け、超電導磁石の一部が超電導転移した際に、
外部の制御回路で上記加熱手段を動作させ、超電導磁石
中の常電導部分をできるだけ全体に拡げ、温度上昇が均
一となるようにする工夫が考えられている（例えば特開
昭５８−１１００１４号公報参照）。
しかし、この方法では、加熱用ヒータと、それを動作さ
せる制御回路を新たにｌｌ！ＩＥせねばならず、構造が
複雑となり、かつ、超電導磁石への熱侵入量が増大する
等の欠点がある。
せる制御回路を新たにｌｌ！ＩＥせねばならず、構造が
複雑となり、かつ、超電導磁石への熱侵入量が増大する
等の欠点がある。
本発明の目的は、超電導磁石の加熱装置およびその制御
回路を設けることなく、局所的な常電導転移を速やかに
コイル全体に拡げ１発熱密度を平均化し、焼損の恐れの
ない安全な超電導磁石を提供することである。
回路を設けることなく、局所的な常電導転移を速やかに
コイル全体に拡げ１発熱密度を平均化し、焼損の恐れの
ない安全な超電導磁石を提供することである。
本発明は、コイルに並列に接続した抵抗をコイル巻線と
熱結合させ、コイルの常電導転移を速やかに全体に伝播
させることを特徴とする。
熱結合させ、コイルの常電導転移を速やかに全体に伝播
させることを特徴とする。
本発明の一実施例を第１図により詳細に説明する。金属
製あるいはＦＲＰＩＩのボビン３にはマンガニンあるい
はニクロム等の抵抗性金属を用いた抵抗２が巻回され、
さらにその外側に超電導線を用いたコイル１が巻回され
ている。抵抗２とコイル１とは直に接触しているために
、これ等は熱的に密に結合している。コイル１と抵抗２
とは励磁電源４に並列に接続され１間にスイッチＳＷが
設けられている。
製あるいはＦＲＰＩＩのボビン３にはマンガニンあるい
はニクロム等の抵抗性金属を用いた抵抗２が巻回され、
さらにその外側に超電導線を用いたコイル１が巻回され
ている。抵抗２とコイル１とは直に接触しているために
、これ等は熱的に密に結合している。コイル１と抵抗２
とは励磁電源４に並列に接続され１間にスイッチＳＷが
設けられている。
第１図の回路を第２図に示す、常電導転移を検出してス
イッチＳＷを開くと、抵抗Ｒにコイル電流ｉが流れる。
イッチＳＷを開くと、抵抗Ｒにコイル電流ｉが流れる。
抵抗２（Ｒ）は第１図のコイル１の軸方向に一様に発熱
するから、コイル１は軸方向にほぼ一様に温度上昇し常
電導転移する。従って、局所的な発熱は起らず、コイル
焼損を防止できる。
するから、コイル１は軸方向にほぼ一様に温度上昇し常
電導転移する。従って、局所的な発熱は起らず、コイル
焼損を防止できる。
第３図に本発明の他の実施例を示す０本図の如く、いく
つかのボビンに分けて巻回された超電導コイルは、どれ
か一つに常電導転移が起った場合。
つかのボビンに分けて巻回された超電導コイルは、どれ
か一つに常電導転移が起った場合。
他には熱が伝わり難いために常電導転移の生じた部分に
発熱が集中し、焼損事故を起し易い、このような場合に
は本発明が有効である。第１図の実施例と同様、この実
施例でもボビン３に抵抗２が巻回され、さらにその外側
に超電導コイル１が巻回されている０本実施例では同じ
ボビンに巻回された抵抗とコイルがそれぞれ並列に接続
され、それ等が直列になってｔ′ｇに接続されている。
発熱が集中し、焼損事故を起し易い、このような場合に
は本発明が有効である。第１図の実施例と同様、この実
施例でもボビン３に抵抗２が巻回され、さらにその外側
に超電導コイル１が巻回されている０本実施例では同じ
ボビンに巻回された抵抗とコイルがそれぞれ並列に接続
され、それ等が直列になってｔ′ｇに接続されている。
回路を第４図に示す。常電導転移を検出してスイッチＳ
Ｗを開くと、電流は第４図のコイルと抵抗からなる３つ
の閉回路をそれぞれ循環する。従って抵抗Ｒ１，Ｒ２，
Ｒ３は同時に発熱し、これと熱結合しているコイルを３
つ同時に常電導転移させる。この場合も局所的な発熱が
起らず、コイル焼損を防止できる。
Ｗを開くと、電流は第４図のコイルと抵抗からなる３つ
の閉回路をそれぞれ循環する。従って抵抗Ｒ１，Ｒ２，
Ｒ３は同時に発熱し、これと熱結合しているコイルを３
つ同時に常電導転移させる。この場合も局所的な発熱が
起らず、コイル焼損を防止できる。
第Ｓ図は本発明の更に他の実施例を示す。本実施例では
永久電流スイッチ５を用いて超電導導体のみによる閉回
路を形成し、外部からエネルギー供給の必要がなく永久
電流運転が可能となっている。
永久電流スイッチ５を用いて超電導導体のみによる閉回
路を形成し、外部からエネルギー供給の必要がなく永久
電流運転が可能となっている。
回路図を第６図に示す０本実施例では永久電流スイッチ
Ｓを開（常電導状態）にして励磁を始める。電流が所定
値に達したとき、永久電流スイッチＳを閉（超電導状態
）にして電源側のスイッチＳＷを開く、電流はＪ−Ｊｌ
−Ｋｌ−Ｊ２−に２−Ｊ３−に３−Ｊ４−に４−に−８
２−ＳＬ−Ｊの閉回路を流れ、永久電流状態となる。こ
こで例えばＪ２−に２間に常電導転移が発生すると５２
−に２間には電圧降下による電位差が生じる。するとＲ
５−Ｈ６間に電流ｉ３が流れ抵抗Ｒ３が発熱する。Ｊ３
−に３間のコイルは抵抗Ｒ３と熱結合の状態にあり、温
度上昇し常電導転移する。これを順に繰り返してＲ３→
Ｒ４→Ｒ１の抵抗が次１ 次に発熱し、それらと
熱結合状態にあるコイルが常電導転移する。一方永久電
流スイッチＳも抵抗Ｒ２，Ｒ３と熱結合されているため
、常電導転移して抵抗を生じ、回路の時定数を下げ、コ
イルの常電導転移部分への発熱集中を防ぐ。
Ｓを開（常電導状態）にして励磁を始める。電流が所定
値に達したとき、永久電流スイッチＳを閉（超電導状態
）にして電源側のスイッチＳＷを開く、電流はＪ−Ｊｌ
−Ｋｌ−Ｊ２−に２−Ｊ３−に３−Ｊ４−に４−に−８
２−ＳＬ−Ｊの閉回路を流れ、永久電流状態となる。こ
こで例えばＪ２−に２間に常電導転移が発生すると５２
−に２間には電圧降下による電位差が生じる。するとＲ
５−Ｈ６間に電流ｉ３が流れ抵抗Ｒ３が発熱する。Ｊ３
−に３間のコイルは抵抗Ｒ３と熱結合の状態にあり、温
度上昇し常電導転移する。これを順に繰り返してＲ３→
Ｒ４→Ｒ１の抵抗が次１ 次に発熱し、それらと
熱結合状態にあるコイルが常電導転移する。一方永久電
流スイッチＳも抵抗Ｒ２，Ｒ３と熱結合されているため
、常電導転移して抵抗を生じ、回路の時定数を下げ、コ
イルの常電導転移部分への発熱集中を防ぐ。
なお１本発明の詳細な説明では、具体的な材質の例を挙
げたが、抵抗の材質はマンガニンやニクロム以外の材料
でも差しつかえなく、ボビンはなくても構わない、さら
に実施例では抵抗を超電導コイルの内径側に巻き回した
が、これを外径側でも眉間でも、或いは超電導コイル内
に分散して配置しても効果は変らない、また、コイル形
状も円形に限らず、レーストラック形、鞍型、Ｄ型等何
でも良い、コイル、抵抗、永久電流スイッチの数および
組み合せ、常電導転移の検出方式も実施例で示した範囲
に限らないことは明らかである。
げたが、抵抗の材質はマンガニンやニクロム以外の材料
でも差しつかえなく、ボビンはなくても構わない、さら
に実施例では抵抗を超電導コイルの内径側に巻き回した
が、これを外径側でも眉間でも、或いは超電導コイル内
に分散して配置しても効果は変らない、また、コイル形
状も円形に限らず、レーストラック形、鞍型、Ｄ型等何
でも良い、コイル、抵抗、永久電流スイッチの数および
組み合せ、常電導転移の検出方式も実施例で示した範囲
に限らないことは明らかである。
本発明によれば、超電導コイルの常電導転移を速やかに
拡げ１局所的な発熱集中による超電導コイルの焼損を防
止でき、また、保護抵抗と永久電流スイッチとを熱結合
しても１回路の時定数を下げて（コイル電流の減衰を速
めて）超電導コイルの焼損を防止可能である。
拡げ１局所的な発熱集中による超電導コイルの焼損を防
止でき、また、保護抵抗と永久電流スイッチとを熱結合
しても１回路の時定数を下げて（コイル電流の減衰を速
めて）超電導コイルの焼損を防止可能である。
第１図は本発明による超電導磁石の一実施例を示す構造
図、第２図は第１図例の回路図、第３図は本発明の他の
実施例を示す構造図、第４図は第３図例の回路図、第５
図は本発明の別の実施例を示す構造図、第６図は第５図
例の回路図、第７図は従来の超電導磁石の構造図、第８
図は第７図例の回路図である。 １・・・超電導コイル、２・・・抵抗、３・・・ボビン
、４・・・励磁電源、５・・・永久電流スイッチ。
図、第２図は第１図例の回路図、第３図は本発明の他の
実施例を示す構造図、第４図は第３図例の回路図、第５
図は本発明の別の実施例を示す構造図、第６図は第５図
例の回路図、第７図は従来の超電導磁石の構造図、第８
図は第７図例の回路図である。 １・・・超電導コイル、２・・・抵抗、３・・・ボビン
、４・・・励磁電源、５・・・永久電流スイッチ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、超電導線を巻回した超電導磁石と、この超電導磁石
の巻線部の少なくとも一部に並列に接続され巻線が常電
導転移したときにそのエネルギーを消費する抵抗とを備
えた超電導磁石において、抵抗を超電導磁石の巻線部と
熱的に結合させて配置したことを特徴とする超電導磁石
。 ２、特許請求の範囲第１項において、超電導磁石が少な
くとも一部に循環永久電流を通じさせる永久電流スイッ
チを有し、前記抵抗を前記巻線部及び永久電流スイッチ
と熱的に結合させて配置したことを特徴とする超電導磁
石。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59217057A JPS6195502A (ja) | 1984-10-16 | 1984-10-16 | 超電導磁石 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59217057A JPS6195502A (ja) | 1984-10-16 | 1984-10-16 | 超電導磁石 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6195502A true JPS6195502A (ja) | 1986-05-14 |
| JPH033362B2 JPH033362B2 (ja) | 1991-01-18 |
Family
ID=16698149
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59217057A Granted JPS6195502A (ja) | 1984-10-16 | 1984-10-16 | 超電導磁石 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6195502A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0415712A2 (en) * | 1989-08-31 | 1991-03-06 | Westinghouse Electric Corporation | A superconducting sensor for quench detection in a superconductor |
| JP2007335616A (ja) * | 2006-06-15 | 2007-12-27 | Mitsubishi Electric Corp | 超電導マグネット |
| JP2011138892A (ja) * | 2009-12-28 | 2011-07-14 | Toshiba Corp | 超伝導マグネット装置及びそのクエンチ保護方法 |
-
1984
- 1984-10-16 JP JP59217057A patent/JPS6195502A/ja active Granted
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0415712A2 (en) * | 1989-08-31 | 1991-03-06 | Westinghouse Electric Corporation | A superconducting sensor for quench detection in a superconductor |
| JP2007335616A (ja) * | 2006-06-15 | 2007-12-27 | Mitsubishi Electric Corp | 超電導マグネット |
| JP4699293B2 (ja) * | 2006-06-15 | 2011-06-08 | 三菱電機株式会社 | 超電導マグネット |
| JP2011138892A (ja) * | 2009-12-28 | 2011-07-14 | Toshiba Corp | 超伝導マグネット装置及びそのクエンチ保護方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH033362B2 (ja) | 1991-01-18 |
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