WO1985001829A1 - Apparatus for protecting superconductive device - Google Patents

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WO1985001829A1
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diode
permanent current
current
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PCT/JP1984/000491
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French (fr)
Inventor
Tadatoshi Yamada
Syunji Yamamoto
Original Assignee
Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F6/00—Superconducting magnets; Superconducting coils
    • H01F6/006—Supplying energising or de-energising current; Flux pumps
    • H01F6/008—Electric circuit arrangements for energising superconductive electromagnets
    • 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
    • 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

Definitions

  • the present invention relates to a protection device for a superconducting device, and provides a device for protecting a permanent current switch from superconducting destruction during a superconducting inversion due to a permanent current.
  • MR-CT Nuclear Magnetic
  • Resonance can be used for the protection device of the superconducting device.
  • (1) is a superconducting coil
  • (2) is a permanent current switch
  • (3) is a protection resistor corresponding to a protection device
  • ( 4 ) is a permanent current switch
  • ( 5 ) is a heater
  • (6) is a thermal insulator
  • (7) is an excitation power supply
  • ( 8 ) is a heater power supply.
  • IS is the output current of the excitation power supply
  • Ico i ⁇ is the excitation current of the superconducting coil (1).
  • a permanent current switch ( 2 ) and a protection resistor ( 3 ) are connected in parallel to the superconducting coil (1), and the superconducting coil (1) is driven by an exciting power supply.
  • the permanent current switch is composed of a permanent current switch superconductor ( 4 ) and a heater for heating the superconductor ( 4 ) and a refrigerant (usually a liquid helium).
  • the heat source is heated by the heater power supply (S).
  • the heat insulator ( 6 ) is used to insulate the heat from the heater power supply (S).
  • the permanent current switch superconductor (4) is heated by the heat sink (5) to cause superconducting breakdown and cause normal conduction.
  • the equivalent circuit of the superconducting device in this state is as shown in Fig. 2.
  • 7 "p is the resistance value of the protection resistor (3)
  • L is the superconducting coil (1).
  • I s is the output current of the excitation power supply
  • I c 0 i ⁇ is the excitation of the superconducting coil (1).
  • lop represents the operating current of the superconducting coil (1) ⁇ , and the time constant for determining the transient of the exciting current Ico i is determined by the self-conducting coil (1).
  • down da-click data down the scan 1, protection resistance rp, Ri by normal conducting resistance R N of the permanent current scan I pitch superconductors (4)
  • I c 0 is dl co ⁇ £ d I c o l ⁇
  • the superconducting coil will be operated with a permanent current with the reclaiming current IOP. Also, if this process is reversed, the superconducting coil (1) will be demagnetized.
  • the superconducting wire (4) is thermally insulated from the refrigerant by the aging ( ⁇ ). It is hard to be cooled down by the air, and the low resistance stability which is usually clad on the superconductor ( 4 ) to increase the normal conduction S resistance RN Ka ⁇ is superconductors (4) power et al Doo Ri of each Ka is in this and such etc. or et al.
  • the protective device ( 3 ) which is a protective device, performs the protective action. Then, assuming that the permissible conducting current of the superconductor (4) at the time of superconducting breakage is io, the protection resistance value rp becomes
  • the transient phenomenon of the exciting current of the superconducting coil is not considered.
  • the time constant becomes longer, the time required for exciting the superconducting coil increases, and the difference between the output current of the exciting power supply and the exciting current of the superconducting coil is large. In other words, there were problems such as difficulty in controlling the superconducting coil current.
  • the present invention provides a protection device according to the above-described conventional method.
  • a diode circuit is connected in parallel to the permanent current switch instead of the conventional protection resistor, and the diode circuit is poled.
  • the switch By installing the switch in the low temperature range, the damage caused by the superconducting destruction of the permanent current switch is stopped by ⁇ 6 "and the transient current of the exciting current of the superconducting coil is reduced. Since the constant can be shortened, the time required for exciting the superconducting coil can be reduced.In addition, the output current of the exciting coil and the excitation of the superconducting coil can be reduced. Because the difference between the currents can be reduced, it is easy to control.
  • FIG. 1 is a circuit diagram of a conventional superconducting device.
  • Fig. 2 is an equivalent circuit diagram of the circuit shown in Fig. 1 in normal conduction.
  • Fig. 1 is a diagram of Fig. 1.
  • FIG. 4 shows the output current of the excitation source and the change of the excitation current of the superconducting coil in the superconducting device.
  • FIG. 4 is a circuit diagram of the superconducting device according to the present invention
  • FIG. Fig. 6 shows the current-voltage characteristics of a diode used in the protection device according to the present invention at room temperature, and Fig. 6 shows the characteristics of the diode.
  • Fig. 7 shows the current-voltage characteristics of the diode used in the protection device at cryogenic temperatures, and Fig. 7 shows the anti-parallel diode shown in Fig. 4.
  • FIG. 5 is a diagram showing current-voltage characteristics at a cryogenic temperature of a circuit.
  • FIG. 8 is a circuit configuration diagram showing an
  • Fig. 8 is an equivalent circuit diagram when the permanent current switch (2A) in Fig. 8 is in the normal conduction state.
  • FIG. 4 is a circuit diagram of a superconducting device using the protection device according to the present invention, which shows the protection resistance (3) of the conventional device shown in FIG. ) Is replaced by a diode circuit connected in parallel to the permanent current switch (2).
  • the other parts are the same as in Fig. 1.
  • This diode circuit ( 9 ) has two diodes D forming an anti-parallel pair as shown in the figure, and a superconducting coil (1), Like the permanent current switch (2), it is installed in a cryogenic state.
  • the current and voltage of the diode at room temperature The characteristics are shown in Fig. 5. It is as follows.
  • the turn-on voltage which is the forward voltage that turns on, is usually 1 V or less.
  • the excitation voltage (or demagnetization voltage) of a superconducting coil (1) becomes 1 V or more. In many cases. Therefore, when the diode circuit (9) connected as shown in Fig. 4 is used at room temperature, the super-electrical circuit is turned on by the excitation voltage e. The magnetizing of the conducting coil (1) becomes impossible.
  • the diode is cooled to cryogenic temperature, its current-voltage characteristics change as shown in Fig. S.
  • Vt Vt 2
  • d is sufficiently smaller than the current difference in the conventional protection device using a protection resistor (see equations ( 2 ) and ( 4 )).
  • the permanent current switch (2) Damage to the vehicle is prevented. That is, if the superconducting destruction occurs in the permanent current switch, the voltage IO P ⁇ RN force>'turn-on voltage Vt of the diode circuit (9) The current flowing through the permanent current switch ( 2 ) is turned on in the diode circuit (9) because it is turned on. The path ( 9 ) is bypassed to prevent the permanent current switch ( 2 ) from being damaged, so that the decay time of the superconducting coil current is sufficient. Even if it ’s long
  • the diode circuit ( 9 ) uses a diode D connected in anti-parallel, but the current of the superconducting coil is used. If the direction is always unidirectional, the diode circuit ( 9 ) does not need to use an antiparallel pair of diodes. Of course, in this case, if one diode is forward-read in relation to the superconducting coil current, that is, when the superconducting coil (1) is demagnetized, The cathode side of the diode should be connected to the negative electrode terminal, and the anode side should be connected to the negative electrode terminal.
  • the main coil of the highly uniform magnetic field generating coil of NMR-CT can be composed of the above-mentioned superconducting coil (1).
  • a highly uniform magnetic field of about 600 gauss can be generated using a superconducting coil by using the same circuit configuration as in Fig. 4.
  • the operation and the like of the diode circuit (9) are the same as in the case of Fig. 4, and the magnetic field compensation coil is used at the same time as the main coil.
  • Fig. 8 shows the structure of the Sim Co U used
  • Fig. 9 shows the equivalent circuit in the excited state corresponding to Fig. 2.
  • Sim coils (10A) (10B) (10C) are connected in series to each other, connected to the excitation power supply (?), And connected to the excitation power supply (?). It is.
  • Permanent current switches (2A), (2B), and (2C) are connected to each of the shim coils in each of the rows, and each permanent current switch (2A) (2B) Heaters (8A), (8B), and (3C) are set up and connected to the heater of (2C).
  • the configuration of the permanent current switch (2A), (2B), and (2C) is the same as that of the permanent current switch (FIG. 4).
  • the equivalent circuit is as shown in Fig. 9. That is, the permanent current switch (2A) is in a normal conduction state and has a resistance, and the permanent current switch (2B) (2C) is in a superconducting state. exciting current I s is Ni would Yo solid line, shim Coil le (1QA), Ru flow through the permanent current scan I pitch (2A) (2B) C2C) . In the figure, the permanent current switches (2B) and (2C) are in the superconducting state and do not show any resistance, so the shim coil (10A)
  • This invention is not limited to NMR-CT, but can be applied to superconducting devices in magnetic levitation vehicles.
  • the diode circuit is connected in parallel to the permanent current switch, and the turn of the diode circuit is performed. Since the on-voltage is selected to be higher than the excitation voltage of the superconducting coil, the time constant of the transient phenomenon of the superconducting coil current can be shortened, and the superconducting coil can be used. The time required for excitation can be reduced, and the difference between the output current of the excitation power supply and the excitation current of the superconducting coil can be reduced. Therefore, the control of the superconducting coil current can be ensured easily, and the protection function is based on the turn-on voltage of the diode circuit.
  • Vt is defined as the product of the normal resistance RN of the persistent current switch supermotor and the normal conduction allowable current io. The size of the switch is also small, so that the permanent current switch can be protected from the damage caused by its superconducting destruction.

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Description

明
発 明 の名称
超電導装置の 保護装置
技術分野
こ の 発 明 は 超電導装置の保護装置 に 関 し 、 待 に 永久電流 に よ る 超電導違転中 に お け る 超電導破壊 か ら 永久電 流 ス ィ ツ チ を 保護す る 装置 を 提供す る こ の 発明 は 例 え ば 、 MR - CT (Nuclear Magnetic
Resonance ) を構成 す る 超電導装置 の保護装置 に 利 用 し 得 る 。
背景技術
従来 こ の 種 の 超電導装置 と し て 第 1 図 に 示す も の が あ っ 。 図 に お い て 、 （1) は 超電 導 コ イ ル 、 （2) は 永久電流 ス ィ ッ チ 、 （3) は 保護装置 に 当 る 保護抵. 抗、 （4) は 永久電流 ス ィ ッ チ超電導体 、 （5) は ヒ ー タ (6) は 熱絶縁物 、 （7) は 励磁電源 、 （8) は ヒ ー タ 電源で あ る 。. ま た 、 IS は励磁電源 ） の 出力 電流 、 Ico i^ は 超電導 コ イ ル （1) の 励磁電流 を 示 し て い る 。 超電 導 コ イ ル （1) に 対 し 永久電流 ス ィ ツ チ （2) と 保護抵抗 (3) が並列接続 さ れ て お り 、 超電導 コ イ ル （1) は 励磁 電源 ） に よ り 励磁 さ れ る よ う に な つ て い る 。' ま た 永久.電流 ス ィ ッ チ （ は 、 永久電流 ス ィ ッ チ超電導 体（4) と こ れ を 加熱す る た め の ヒ ー タ （ お よ び こ の 両者を 冷媒 （ 通常、 液体ヘ リ ウ ム が用 い ら れ る ） か ら 断熱す る た め の 熱絶縁物（6) よ り なっ て お り 、 ヒ ー タ ） は ヒ ー タ 電源 （S) に よ り 加熱 さ れ る よ う に な っ て い る 。 超電導 コ イ ル （1) お よ び永久電流 ス イ- ッ チ （2) が全体 と し て冷媒に よ り 冷却 さ れ る よ う に な っ てい る こ と は い-う ま で な い
導 コ ィ ル （1) を 劻磁す る 場合に は ^ ザ ー タ （5) に よ り 永久電流 ズ ィ ツ チ 超電導体（4) を 加温 し 超電導破壊 を 起 こ さ せ て 常電導状態 に お く 。 こ の 状態 に お け る 超電導装置の 等価 回路 は 第 2 図 に 示す も の と な る 。 図 中 7" p は保護抵抗 （3) の 抵抗値 、 は永久電流 ス ィ ツ チ 超電導钵（4) の 常電導状態 に お け る 抵抗値、 そ し て L は超電導 コ イ ル (1) の 自 己 イ ン ダ ク タ ン ス の値 を 示 し て ·い る 。 ま た 、 I s は 励 磁電源 ） の 出 力 電流、 I c 0 i ^ は 超電導 コ イ ル （1) の 励磁電流 を 示 し てい る の よ う な 状態で励磁電 源 ひ） よ り の 出 力 電流 I s を 一定速度で増加 さ せ て ゆ く と 、 励磁電源 ） の 出 力 電流 I s と 超電導 コ イ ル （1) の 励磁電流 I c o i ^ は第 3 図 に示す よ う に 変化す る
OMPI 第 3 図 中 lop は 超電導 コ イ ル （1)· の 運転電流 を 示す こ の と き 、 励磁電流 Ico i の 過渡現象 を 決定す る 時定数 は 、 超電導 コ イ ル （1) の 自 己 イ ン ダ ク タ ン ス 1 、 保護抵抗 rp 、 永久電流 ス ィ ッ チ 超電導体 （4) の 常電導抵抗 RN よ り
T P R
τ = L (1)
r p 丄 R と し て 求 め ら れ、 ま た 、 '超電導 コ イ ル （1) の 励磁が 定常状態 に な っ た と き の 出 力 電流 I S と 劻磁電流
I c 0 の は dl co ι£ d I c o l ^
Is 一 lcoi£ — TP ÷ ZRN (2) d t d t で 与 え ら れ 、 こ の と き 、 右辺第 1 項 は 保護 抵抗 （3) に 分流 し て い る 電流 、 第 2 項 は 永久電流 ス ィ ッ チ 超電導体（4) に 分流 し て い る 電流 を そ れ ぞれ表 わ し て い る 。 出 力 電流 I sが運転電流 I 0 p に 達 し た ら 、 . 電流増加 を 止 め 、 時定数 て よ り も 十分 に 長い 時 間 お い て か ら 、 永久電流 ス ィ ッ チ （2) の 力 U温用 の ヒ ー. タ （5) の 電流 を 遮断す る 。 永久電流 ス ィ ッ チ超電導 体 （4) は冷媒 に よ り 冷却 さ れ て や が て 超電導状態 に 至 る の 状態 で は 、 超電導 コ イ ル （1) に 運転電流
ΟΜ?Γ I o p が流れ て お り 、 超電導 コ イ ル （l) の両端が超電 導状態 の永久電流 ス ィ ツ チ超 S導体（4) に短絡 さ れ て い る 状態 と な っ て い る 。 従っ て で励磁電源
(7) の 出 力 電流 を 減少 さ せれば 、 超電導 コ.ィ ル ひ） は 還耘電流 I O P で永久電流運転 さ れ る こ と に な る 。 ま た 、 こ.の 通程 を 逆に た ど れ ば 、 超電導 コ イ ル （1) は 消磁- さ れ る こ と に な る 。 - と こ ろ で 、 上記の超電導装置 に お い て は 、 超電 導侔 (4) は 熟铯緣饬 (δ) に よ っ て冷媒か ら 熱的 に絶縁 状態 に な っ て い る の で冷却 さ れ に く い 状態に' あ り ま た 、 常電導 S抗値 RNを 大 に す る た め に 通常超電 導体（4) に ク ラ ッ ド さ れ て い る 低抵抗の安定化鋦 が 超電導体（4) 力 ら は と り の ぞ か れ て い る こ と な ど か ら 、 超電導谇 （4) は 超電導的 に 不安定で あ る の で 、 超電導破壊に対 し て保護 さ れ て い な け れ.ば な ら な い。 そ こ で 上 12超電導装置に-お い て は 、 保護装置 で あ る 保護 抗 （3) が そ の保護作用 を す る よ う に な つ て い る 。 そ し て 、 超電導体（4) の超電導破壌時の 許容通電電流 を i o と す る と 、 保護抵抗値 rpは 、
0
r p RN (3)
I o P― i o
で決定 さ れ る が、 通常 、 I O P》 i o な の で 、 r p < R (4) で あ れ ば よ い の 関係 を （1) 式 に 適用 す る と 、 超 電導 コ ィ ル （1) の励磁電流 I .c 0 i ^ の 時定数は
L T P (5) と な り.、 超 導体 （4) の 常電導抵抗 RNで決 ま る 時 定 数 （ L Z R N ) よ り 十分 に 長 く な る 。 ま た （2) 式 よ り 励磁中 に超電導侔 （ に 分流す る 電流 に 比べて 保護 抵抗 （3) に 分流す る 電流 が十分大 と な り 励磁電源 ） の 出 力 電流 I S と 超電導 コ イ ル ） の励磁電流 I C 0 i ^ の 間 の 差 が大 と な る 。 こ の よ う な 状況 は 消磁 中 で も 同 様で あ る 。
以上 の 説 明 か ら 容易 に 理解 さ れ る よ う に 、 従来 方式に よ る 超電導装置の 永久電流 ス ィ ツ チ の 保護 装置 に お い て は 、 超電導 コ イ ル の 励磁電流 の 過渡 現象の 時定数が長 く な り 、 超電導 コ イ ル の 励磁 に 要 す る 時間 が増加す る こ と 、 ま た 、 励磁電源 の 出 力 電流 と 超電導 コ ィ ル の 励磁電流 の 間 の 差が大 と な り 、 超電導 コ イ ル電流 の制御が や り に く く な る こ と な ど の 問題 カ あ っ た 。
発 ¾の開.示
こ の発明 は 、 上記 し た 従来方式に よ る 保護装置
'く ， の 問題点 を 解決す る 新規 な方式に よ る 保護装置 を 提供す る も の で あ る 。 す な わ ち 、 こ の発 明 に よ れ ば、 永久電流 ス ィ ッ チ に従来の保護抵抗に代 え て ダ イ ォ ー ド 回路 を 並列接続 し 、 の ダ イ ォ ー ド 回 路 を 極低温領域 に 設置す る こ と に よ り 、 永久電流 ス. ィ ツ チ の超電導豉壊に よ る 損傷 を §6"止す る と 共 に 、 超電導 コ イ ル の 励磁電流 の 過渡現象の 時定数 を短力 > く で き る の で超電導 コ イ ル の 励磁に 要す る 時間 を 減少せ し め る こ と が で き 、 更に 、 励磁電顙 の 出 力 電流 と 超電導 コ ィ ル の 励磁電流閭 の差 も 小 さ く で き る の で 制御 の 容易 さ も 確保で き る も の で め 。
図 面の簡単 な 説 明
第 1 図 は 、 従来方式 に よ る 超電導装置の 回路 図 第 2 図 は 、 第 1 図 に示 し た 回路の 常電導状態 に お け る 等価 回路図 、 第 έ 図 は 、 第 1 図 に示す超電導 装置に お け る 励磁 源の 出 力 電流お よ び超電導 コ ィ ル の励磁電流 の変化 を 示す図 、 第 4 図 は 、 こ の 発明 に よ る 超電導装置の 回 路図 、 第 5 図 は 、 こ の 発 明 に よ る 保護装置に 用 い る ダ イ ォ ー ド の 常温に お け る 電流電圧特性 を 示す 図 、 第 6 図 は 、 こ の発 明 に よ る 保護装置 に 用 い る ダ イ ォ 一 ド の極低温 に お け る 電流電圧特性 を 示す 図 、 そ し て 、 第 7 図 は 第 4 図 に示 し た 逆並列対の ダ イ ォ ー ド の 極低温 に お け る 電流電圧特性 を 示す 図 で あ る 。 第 8 図 は こ の 発 明 の応用 例 を 示す 回路構成 図 、 第 9 図 は 、 第
8 図 の永久電流 ス ィ ツ チ （2A) が常電導状態 に お け る 等価 回 路 図 で あ る 。
発 明 を 実施す る た め の 最良 の 形態
以 下、 こ の 発.明 を 実施例 に よ り 詳述す る 。 第 4 図 は 、 こ の 発 明 に よ る 保護装 置 を 用 い た 超電 導装 置 の 回 路 図 で あ り 、 こ れ は 、 第 1 図 に 示 し た 従来 装置 の保護抵抗 （3) に 代 え て ダ イ ォ ー ド 回 路 を 永 久電流 ス ィ ッ チ （2) に 並列 接続 し た も の で あ る 。 そ の他 の 部分 は 第 1 図 と 同 じ で あ る 。 こ の ダ イ ォ ー ド 回路 （9) は 図示の よ う. に 2 個 の ダ イ ォ ー ド D が逆 並列対 を な し て お り 、 ま た 超'電導 コ イ ル （1) 、 永久 電流 ス ィ ツ チ （2) と 同様 に 極低温状態 に 設置 さ れ て い る
れ ら ダ イ オ ー ド の を 理解 し やす く す る た め に 、 ま ず ダ イ オ ー ド の特性 に つ き 説 明 す る と 、 ダ イ ォ ー ド の 常温 に お け る 電流電圧特性 は 第 5 図 に す と お り で あ る 。 タ ー ン オ ンす る 順方向電圧 で あ る タ ー ン オ ン 電圧 は 通常 1 V 以下で ·あ る 超電導 コ イ ル（1) の励磁電圧 （ 又は 消磁電圧 ） は 1 V 以上に な る 場合が多 い。 従っ て 、 第 4 図 の よ う に接続 し た ダ イ ォ ー ド 回 路（9) を 常温 で使用 す る と 、 励磁.電圧 e に よ り タ ー ン オ ン し て し ま い超電 導 コ イ ル （1) の 劻磁がで き な く な る 。 と こ ろ カ 、 ダ ィ オ ー ド を 極低温に冷却す る と 、 そ の 電流電圧特 性が第 S 図 に ·示す よ う に変化 す る 。 す な わ ち 、 極 低温 に お け る ダ イ ォ ー ド の タ ー ン オ ン 電圧 V t 2 は- 数 Y に も な る 。 例 え ば、 100A用 の ダ イ ォ一 ド で は タ ー ン オ ン電圧 V t 2 カ 約- 4 V を 示 し た 。 そ し て ダ ィ オ ー ド の順方 向電圧が V 1 2 を 越 え る と 、 ダ イ ォ ― ド 電流が流れ始 め 、 電流増加 に つ れ て 順方向電 圧降下 は 小 さ く な る こ と を 示 し て い る の よ う な ダ イ ォ ー ド を 逆並励対に し た と き の 電流電圧特 性 は 第 7 図 の 如 く な る 。 こ'れ ら の特性か ら 明 ら か な よ う に 、 超電導 コ イ ル（1) の励磁電圧 Ve よ り ダ イ ォ ー ド 回路（9) の タ ー ン オ フ 電圧 Vt ( こ の場合は
Vt = Vt2 ) を 大 き く すれ ば 、 す な わ ち
V t > V e (6)
ί?Ι の 条件 を 満足す る よ う に し て お け ば 、 超電導 コ ィ ル （1) の励磁電流 I sの 方向 に 無 関 係 に ダ イ ォ ー ド 回 路（9) の 電気抵抗 は ほ 無限大で あ る 。 従っ て 、 超 電導 コ ィ ル （1) の励磁電流 I sの 過渡現象の 時定数 て は超電導 コ イ ル （1) の .ィ ン ダ ク タ ン ス L と 永久電流 ス ィ ツ チ （2) の 超電導 体 （4) 常電導抵抗 RNの み で 浃定 さ れ る こ と に な り
τ = L N (7) と な る 。 こ の 値 は 、 従 '来 方 式 の 保 護 装 置 に お け る 時定数 （ 式 （4) ， （5) 参照 ） に 比べ て 十分 に小 さ く な つ て い る 。
ダ イ ォ ー ド 回 路（9) の タ ー ン オ ン 電圧 Vt は 数 V あ る の で超電導 コ ィ ル （1) の 励磁 に は 一般 に 十分 で あ る が 、 励磁電圧 Ve を 更 に 高 く す る こ と が望 ま れ る 場合 に は 、 ダ イ オ ー ド D を 複数個直列接続 し た ダ ィ ォ 一 .ド群 を 逆並列接続 し て ダ イ ォ ー ド 回路 （9) を 構成 し 、 等価 的 に タ ー ン オ ン 電圧 を 高 め て や れ ば よ い 。
ま た 、 超電導 コ イ ル （1) の 励磁が定常状態 に な つ た 時の 励磁電源 ） の 出力電流 I s と 超.電導 コ イ ル （1) の 励磁電流 I c 0 i ^ の差 は 、 （2) 式 で τ·Ρを 無限大 に す れ ば求 め ら れ d Ico
Is lcoi£ = L RN (8)
d と な る の値 は保護抵抗 を 使用 し た従来方式 に よ る 保護装置に お け る 電流差 に 比べ て十分 に 小 さ い の で （ 式（2) ， （4) 参照 ） 、 超電導 コ イ ル
御 は容易 と な る 。
ま た 、 保護機能 に つ い て み る と 、 永久電流 ス ィ ッ チ （2) に 超電導鈹壊が生 じ た 場合で も
Vt < IOP RN (9) の 条件が満足 さ れ る よ う に 、 ダ イ オ ー ド 回路 （9) の タ ー ン ォ ン電圧 Vt を 選ん で や れ ば永久電流 ス ィ ッ チ （2) の 損傷 は 防止 さ れ る 。 す な わ ち 、 永久電の流 ス ィ ツ チ （ に 超電導破壊が生ず る と そ の 電圧 IO P · RN 力 > ' ダ イ オ ー ド 回 路（9) の タ ー ン オ ン 電圧 Vtを 超 え 、 ダ イ ォ '一 ド 回.路（9) カ タ ー ン オ ン さ れ る の で永 久電流 ス ィ ッ チ （2) を 流れ て い る 電流 は ダ イ ォ ー ド 回 路（9) に バ イ パ ス さ れ る こ と に な り 、 永久電流 ス イ ッ チ （2) の 損傷 は 防止 さ れ る 。 こ の と き 、 超電導 コ ィ ル電流 の 減衰時間 が十分長い よ う な場合で も
Vt ≤ io - RN の 条件 を 満す よ う に し て お け ば 、 永久電流 ス イ ツ チ （2) の 損傷 は 生 じ な い。
な お 、 上記実施例で は 、 ダ イ オ ー ド 回路（9) は ダ ィ ォ ー ド D を逆並列 に接続 し た も の を 用 い て い る が、 超電導 コ ィ ル ひ） の 電流方向 が常 に 一方向 に 決 め ら れ て い る 場 合 に は 、 ダ イ オ ー ド 回 路 （9) は 逆並 列対の ダ イ ォ ー ド を 用 い る 必要 が な い こ と は 勿論 で 、 そ の 場合 に は 、 つ の ダ イ ォ ー ド を 超電導 コ ィ ル電流 に対 し て 順方向接読す れ ば 、 つ ま り 超 導 コ イ ル （1) の 勡 磁時 の 湯極端子側 に そ の ダ イ ォ ド の カ ソ ー ド 側 を 、 陰極端子側 に ァ ノ ド側 を 接 続す れ ば よ い。
こ こ で 、 本実施例 を NM R - C T に 用 い た 場合 に つ い て 説 明 す る 。 NMR— CT の高均 一磁界発生 コ ィ ノレ の主 コ ィ ル を 上記超電導 コ ィ ル （1) で.構成す る こ と がで き る 。
主 コ イ ル の場合第 4 図 と 同 一回 路構成 に よ り 約 6 0 0 0 ガ ウ ス の高均一磁界 を 超電導 コ イ ル を 用 い て 発生 さ せ る こ と がで き る 。 こ の 場合 、 ダ イ ォ ー ド 回路 （9) の保 作等 は第 4 図 の 場合 と 同一で あ る ま た 、 主 コ イ ル と 同 時に 磁界補正 コ イ ル と し OMPI て用 い る シ ム コ ィ ル （ Sh i m Co U ) の 搆成 は第 8 図 に示 し 、 更 に第 2 図 に対応す る 励磁状態 に お け る 等価 回 路は 第 9 図 に示す。 シ ム コ イ ソレ （10A)(10B) (10C)は互い に シ リ ー ズ接続 さ れ る と 共に 、 励磁電 源 （?） に 接続 さ れ る と 共に 、 励磁電源 （?） に 接続 さ れ て い る 。 各 シ ム コ イ ル に は 各 々 ^列.に永久電流 ス ィ ッ チ （2A) (2B) (2C) が接続 さ れ 、 各 々 の永久電 流 ス ィ ツ チ （2A) (2B) (2C) の ヒ ー タ に は ヒ ー タ 電源 (8A) (8B) (3C) が ¾ 立 し て 接繞 さ れ て い る 。 上記永 久電流 ス ィ ツ チ （2A) (2B) (2C) の 構成 は 、 第 4 図 の 永久電流 ス ィ ツ チ ） と 同 一で あ る 。
今、 ヒ ー タ 電源 （8A) カゝ ら 永久電流 ス ィ ッ チ （2A) の ヒ ー タ へ電力 を 供給 し て シ ム コ イ ル （1QA) を 励磁 し 補正動作 を し て い る 場 合、 等価 回路 は 第 9 図 の よ う に な る 。 す な わ ち 永久電流 ス ィ ッ チ （2A) は 常 電導状態 と な り 抵 '抗 を .も ち 、 永久電流 ス 'イ ッ チ (2B) (2C) は 超電導状態 と な る た め 、 励磁 流 Is は 実線のよ う に、 シ ム コ イ ル （1QA) 、 永久電流 ス ィ ッ チ (2A)(2B)C2C) を 通っ て流れ る 。 図 中 、 永久電流 ス ィ ッ チ (2B)(2C) は 超電導状態 と な る た め 抵抗 を 示 さ な い こ と か ら 、 こ の よ う に シ ム コ イ ル （10A) カ 補正
OMPI 動作中 に 、 永久電流 ス ィ ッ チ （2A) に 超電導破壊が 生 じ た 場合、 励磁電流 I sは第 9 図 の鎖線で示す 向 き に ダ イ オ ー ド 回路 を 流れ る こ と に よ り 、 永久電 流 ス ィ ツ チ の 損傷 を 防止す る こ と 力 で き る 。
こ の発 明 は 、 NMR - C T に 限 ら ず 、 .他 に 磁気浮上 車 に お け る 超 電導装置 に も 利周 し 得 る 。
以上 、 詳述 し た よ う に 、 こ の発 明 に よ れ ば 、 永 久電流 ス ィ ツ チ に ダ イ ォ ー ド 回 路 を 並列接続 し 、 ダ イ ォ ー ド 回 路 の タ ー ン オ ン 電圧 を 超電導 コ イ ル の 励磁電 圧 よ り も 高 く 選定 し て い る の で 、 超電導 コ イ ル電流 の 過渡現象の 時定数 を 短 か く で き 、 ま た 超電導 コ ィ ル の 励磁に 要す る 時 間 を 減少 せ し め る こ と カ で き る も の で あ り 、 更 に 、 励磁電源 の 出 力 電流 と 超電導 コ ィ ル の 励磁電流 の 間 の 差 を 小 さ く で き る の で、 超電導 コ イ ル 電流 の 制御 の容易性 を 確保 で き る も の で あ り 、 保護機能 に つ い て は 、 ダ.ィ ォ ー ド 回 路の タ ー ン オ ン 電圧 Vt を 永久電流 ス ィ ツ チ超電動体 の 常 抵抗 RNと 常電導許容通電 電流 i oの 積 よ り も 小 さ く 選定 し て い る の で 、 永久 電流 ス ィ ツ チ を そ の超電導破壊に よ る 損傷か ら 保 で き る も の で あ る 。

Claims

4 求 の 範 囲
(1) 超電導 コ イ ル及び永久電流 ス ィ ッ チ が極低温 状態 に設置 さ れ 、 超電導 コ ィ ル に永久電流 ス ィ ッ チ が並列接続 さ れ た超電導装置 に お い て 、 前記超 電導 コ イ ル お よ び永久電流 ス ィ ツ チ に ダ ィ オ ー ド 回路 を 並列接続す る と 共に こ の…ダ イ ォ ー ド 回 珞 を 極低温状態 に 設置 し 、 前記 ダ イ オ ー ド 回路の タ ー ン オ ン電圧 Vt と 前記超電導 コ イ ル の励磁電圧 も し く は 消磁電圧 Ve、 並 ぴ に 前記永久電'流 ス ィ ッ チ の 永久電流 ス ィ ッ チ超電導 の 発生電圧 I 0 p · RN お よ び i 0 · RN の 間 に
Vt > Ve
V t < I O P · RN
-V t ≤ i o - RN
但 し 、 R N ： 永久電流 ス ィ ツ チ の永久電流 ス ィ ッ チ 超電導体の 常電導抵抗、
I OP ： 超電導 コ イ ル の 運転電流 、 i 0 ： 永久電流 ス ィ ツ チ の 永久電流 ス ィ ッ チ 超電導体の超電導破壌時の許容通
¾ ¾ ∑Πϋ ^
の 関係が同 時 に 満足 さ れ る よ う に し た こ と を 特徴 と す る 超電導装置の 保護装置
(2) ダ イ ォ ー ド 回路が超電導 コ ィ ル電流 に 対 し て 順方向接続 さ れ た 1 つ の ダ イ ォ ー ド カ > ら な る 請求 の 範囲 第 1 項記載 の超電導装置 の保護装置
(3) ダ イ 才 ー ド 回 路 が逆並列 接続 さ れ た 1 対の ダ ィ ォ ー ド か ら な る 請求 の 範囲 第 1 項記載 の 超 装置 の 保護装
(4) ダ イ ォ ー ド 回 路 が超電導 コ イ ル 電流 に 対 し て そ れ ぞ れ頌方向 に 直列 に 接続 さ れ た 所望 の 数 の ダ ィ ォ ー ド か ら な る 請求 の 範囲第 1 項記載の 超電導 装置の 保護装置
(5) ダ イ ォ 一 ド 回 路 が所 望 の 数の逆並列接続 さ れ た 1 対の ダ イ オ ー ド カゝ ら な る 逆並列対 を 有 し 、 前 記所望 の 数 の 逆並列対が 直列 に 接続 さ れ て な る 請 求 の範囲第 1 項記載の 超電導装置 の 保護装置
(6) ダ ィ ォ ー ド 回路が所望の 数 の ダ イ ォ ー ド が 同
—方向 に直列接続 さ れ て い る 2 組の ダ イ ォ ー ド群 を 有 し 、 前記 ダ イ オ ー ド群が互 に逆並列接続 さ れ て な る 請求の 範囲第 1 項記載 の超電導装置の 保護
〇MH ίκ, IPO ノ
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