JPH0359565B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0359565B2 JPH0359565B2 JP56215356A JP21535681A JPH0359565B2 JP H0359565 B2 JPH0359565 B2 JP H0359565B2 JP 56215356 A JP56215356 A JP 56215356A JP 21535681 A JP21535681 A JP 21535681A JP H0359565 B2 JPH0359565 B2 JP H0359565B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- superconducting coil
- magnetic field
- demagnetization
- current
- power supply
- 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.)
- Expired - Lifetime
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Classifications
-
- 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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
発明の技術分野
本発明は、電磁石を構成する超電導コイルの両
端間に励減磁時に分流要素となり得るものが設け
られている超電導電磁石装置に関する。
端間に励減磁時に分流要素となり得るものが設け
られている超電導電磁石装置に関する。
発明の技術的背景
近年、静止機器は勿論のこと回転機器に至るま
で超電導電磁石装置が用いられている。超電導電
磁石装置は、周知のように、内部が極低温に保た
れた低温容器と、この低温容器内に収容された超
電導コイルと、この超電導コイルを励磁する直流
電源装置とを主体にして構成されている。そし
て、永久電流モードに切換えて運転できるように
したものにあつては、低温容器内にあつて前記超
電導コイルの両端を選択的に短絡する永久電流ス
イツチを設けたものとなつている。また、一般的
には、超電導コイルと低温容器外に位置する直流
電源装置とを接続する一対のリード線間に保護抵
抗を接続するようにしている。
で超電導電磁石装置が用いられている。超電導電
磁石装置は、周知のように、内部が極低温に保た
れた低温容器と、この低温容器内に収容された超
電導コイルと、この超電導コイルを励磁する直流
電源装置とを主体にして構成されている。そし
て、永久電流モードに切換えて運転できるように
したものにあつては、低温容器内にあつて前記超
電導コイルの両端を選択的に短絡する永久電流ス
イツチを設けたものとなつている。また、一般的
には、超電導コイルと低温容器外に位置する直流
電源装置とを接続する一対のリード線間に保護抵
抗を接続するようにしている。
第１図は、永久電流モードに切換えできるよう
にした超電導電磁石装置の一例を示すもので、低
温容器１内に収容された超電導コイル２の両端を
リード線３ａ，３ｂを介して出力可変の直流電源
装置４の出力端に接続するとともに低温容器１内
に上記超電導コイル２の両端を選択的に短絡する
熱式の永久電流スイツチ５を設け、さらにリード
線３ａ，３ｂ間に保護抵抗６を設けている。上記
永久電流スイツチ５は、超電導線で構成されたス
イツチ本体１１と、このスイツチ本体１１を外部
から入力を得て選択的に加熱して常電導モード
（オフ）および超電導モード（オン）に切換える
ヒータ１２とから構成されている。なお、図中１
３は常導電モードにおける等価抵抗を示してい
る。
にした超電導電磁石装置の一例を示すもので、低
温容器１内に収容された超電導コイル２の両端を
リード線３ａ，３ｂを介して出力可変の直流電源
装置４の出力端に接続するとともに低温容器１内
に上記超電導コイル２の両端を選択的に短絡する
熱式の永久電流スイツチ５を設け、さらにリード
線３ａ，３ｂ間に保護抵抗６を設けている。上記
永久電流スイツチ５は、超電導線で構成されたス
イツチ本体１１と、このスイツチ本体１１を外部
から入力を得て選択的に加熱して常電導モード
（オフ）および超電導モード（オン）に切換える
ヒータ１２とから構成されている。なお、図中１
３は常導電モードにおける等価抵抗を示してい
る。
しかして、上記のように構成された装置は、次
のようにして、永久電流モードへの切換え（励
磁）および永久電磁モードの解消（減磁）を行な
うようにしている。すなわち、励磁時には、ヒー
タ１２に通電して永久電流スイツチ５のスイツチ
本体１１をオフさせておき、この状態で直流電源
装置４の出力電流を予め定められた電流増加率で
直線的に増加させ、所定値に設定する。次に、ヒ
ータ１２への通電を停止することによつて永久電
流スイツチ５のスイツチ本体１１をオン状態に切
換える。続いて、直流電源装置４の出力電流を低
下させ零とする。このような制御によつて、超電
導コイル２と永久電流スイツチ５のスイツチ本体
１１とからなる閉回路に永久電流が流れる、いわ
ゆる永久電流モードに切換えるようにしている。
また、減磁時には、まず、直流電源装置４の出力
電流を超電導コイル２に流れている永久電流と等
しい値まで増加させ、続いてヒータ１２に通電し
て永久電流スイツチ５のスイツチ本体１１をオフ
に切換える。この状態で直流電源装置４の出力電
流を予め定められた電流減少率で減少させ、最終
的に零にする。そして、次にヒータ１２への通電
を停止して減磁制御を終了するようにしている。
のようにして、永久電流モードへの切換え（励
磁）および永久電磁モードの解消（減磁）を行な
うようにしている。すなわち、励磁時には、ヒー
タ１２に通電して永久電流スイツチ５のスイツチ
本体１１をオフさせておき、この状態で直流電源
装置４の出力電流を予め定められた電流増加率で
直線的に増加させ、所定値に設定する。次に、ヒ
ータ１２への通電を停止することによつて永久電
流スイツチ５のスイツチ本体１１をオン状態に切
換える。続いて、直流電源装置４の出力電流を低
下させ零とする。このような制御によつて、超電
導コイル２と永久電流スイツチ５のスイツチ本体
１１とからなる閉回路に永久電流が流れる、いわ
ゆる永久電流モードに切換えるようにしている。
また、減磁時には、まず、直流電源装置４の出力
電流を超電導コイル２に流れている永久電流と等
しい値まで増加させ、続いてヒータ１２に通電し
て永久電流スイツチ５のスイツチ本体１１をオフ
に切換える。この状態で直流電源装置４の出力電
流を予め定められた電流減少率で減少させ、最終
的に零にする。そして、次にヒータ１２への通電
を停止して減磁制御を終了するようにしている。
背景技術の問題点
上述の制御によつて、確かに永久電流モードへ
の切換えおよび永久電流モードの解消を行なうこ
とができる。しかし、従来装置にあつては、励減
磁時に直流電源装置の出力電流を、励磁時には零
から、減磁時には永久電流値からそれぞれ連続的
に定められた電流増加率（減少率）で変化させる
ように制御しているので、励磁に要する時間およ
び減磁に要する時間が必然的に長くなると云う問
題があつた。すなわち、励磁時に、たとえば第２
図中左半分に実線I0で示すように直流電源装置４
の出力電流を増加させた場合、この出力電流が時
点t1において設定値に達しても超電導コイル２に
実際に流れている電流は、自己のインダクタンス
と保護抵抗６および永久電流スイツチ５の常電導
モードに伴なう抵抗、つまり分流要素との存在に
よつて第２図中破線ILで示すようになり、超電導
コイル２に流れる電流が設定値と一致する時点t2
は時点t1より相当遅れる。このため、励磁に長時
間を要するばかりか、それだけの期間、永久電流
スイツチ５のヒータ１２に通電する必要があるの
で冷媒の損失も多いと云う問題があつた。また、
超電導コイル２、永久電流スイツチ５あるいは保
護抵抗６の何れかを新しいものに交換した場合に
は、自己インダクタンス値や抵抗値が前のものと
全く同じと言うことはほとんどない。前述した時
点t1から時点t2までの期間および時点t4から時点
t5までの期間は自己インダクタンス値や抵抗値に
よつて左右される。したがつて、構成要素の一部
を交換したような場合には、安全をみて永久電流
スイツチ５のヒータ１２への通電時間も長めに設
定する必要がある。このため、ヒータ１２への通
電時間を短縮するには限界があり、冷媒の損失を
抑えることは困難であつた。このことは、励磁時
に限らず、第２図中右半分に示すように減磁時に
おいても全く同じことが云えた。励減磁時におい
て、超電導コイル２に流れる電流の増加率（減少
率）は、そのコイルの特性によつて抑えられる。
したがつて、従来装置は、上記特性によつて決ま
る増加率（減少率）で直流電源装置４の出力電流
を零（設定値）から変化させているので上述した
不具合を免れ得ないことになる。なお、第２図中
Ｈは超電導コイル２で発生した磁界の強さを示し
ている。
の切換えおよび永久電流モードの解消を行なうこ
とができる。しかし、従来装置にあつては、励減
磁時に直流電源装置の出力電流を、励磁時には零
から、減磁時には永久電流値からそれぞれ連続的
に定められた電流増加率（減少率）で変化させる
ように制御しているので、励磁に要する時間およ
び減磁に要する時間が必然的に長くなると云う問
題があつた。すなわち、励磁時に、たとえば第２
図中左半分に実線I0で示すように直流電源装置４
の出力電流を増加させた場合、この出力電流が時
点t1において設定値に達しても超電導コイル２に
実際に流れている電流は、自己のインダクタンス
と保護抵抗６および永久電流スイツチ５の常電導
モードに伴なう抵抗、つまり分流要素との存在に
よつて第２図中破線ILで示すようになり、超電導
コイル２に流れる電流が設定値と一致する時点t2
は時点t1より相当遅れる。このため、励磁に長時
間を要するばかりか、それだけの期間、永久電流
スイツチ５のヒータ１２に通電する必要があるの
で冷媒の損失も多いと云う問題があつた。また、
超電導コイル２、永久電流スイツチ５あるいは保
護抵抗６の何れかを新しいものに交換した場合に
は、自己インダクタンス値や抵抗値が前のものと
全く同じと言うことはほとんどない。前述した時
点t1から時点t2までの期間および時点t4から時点
t5までの期間は自己インダクタンス値や抵抗値に
よつて左右される。したがつて、構成要素の一部
を交換したような場合には、安全をみて永久電流
スイツチ５のヒータ１２への通電時間も長めに設
定する必要がある。このため、ヒータ１２への通
電時間を短縮するには限界があり、冷媒の損失を
抑えることは困難であつた。このことは、励磁時
に限らず、第２図中右半分に示すように減磁時に
おいても全く同じことが云えた。励減磁時におい
て、超電導コイル２に流れる電流の増加率（減少
率）は、そのコイルの特性によつて抑えられる。
したがつて、従来装置は、上記特性によつて決ま
る増加率（減少率）で直流電源装置４の出力電流
を零（設定値）から変化させているので上述した
不具合を免れ得ないことになる。なお、第２図中
Ｈは超電導コイル２で発生した磁界の強さを示し
ている。
発明の目的
本発明は、このような事情に鑑みてなされたも
ので、その目的とするところは、励減磁時に無駄
な時間を要することなく、超電導コイルの特性に
よつて決まる最短時間で励減磁を行うことができ
る。超電導電磁石装置を提供することにある。
ので、その目的とするところは、励減磁時に無駄
な時間を要することなく、超電導コイルの特性に
よつて決まる最短時間で励減磁を行うことができ
る。超電導電磁石装置を提供することにある。
発明と概要
本発明に係る超電導電磁石装置は、超電導コイ
ルで発生した磁界の強さを検出する磁界検出素子
を設けるとともに励減磁時に上記磁界検出素子で
検出された磁界の強さの変化率を上記超電導コイ
ルの特性によつて決まる許容最大変化率に一致さ
せるべく出力電流を変化させて送出する直流電源
装置を設けたことを特徴としている。
ルで発生した磁界の強さを検出する磁界検出素子
を設けるとともに励減磁時に上記磁界検出素子で
検出された磁界の強さの変化率を上記超電導コイ
ルの特性によつて決まる許容最大変化率に一致さ
せるべく出力電流を変化させて送出する直流電源
装置を設けたことを特徴としている。
発明の効果
上述した磁界検出素子で検出された磁界の強さ
をＨとし、そのときに超電導コイルに流れている
電流をILとし、定数をＫとすると、常に、 IL＝KH ……(1) なる関係が成立する。つまり、磁界の強さＨは超
電導コイルに流れる電流に比例する。本発明装置
では磁界検出素子を設けているので、磁界の強さ
Ｈを知ることができる。したがつて、磁界の強さ
Ｈをフイードバツクして直流電源装置の出力電源
を制御すれば、分流要素の存在とは無関係に所望
とする磁界強さ変化パターンを得ることができ
る。本発明はこの関係を利用している。したがつ
て、本発明によれば、励減磁時に無駄時間の存在
しない状態で、超電導コイルの特性によつて決ま
る最短時間で励減磁を行わせることができる。こ
のため、永久電流モードに切換えできるようにし
たものに適用した場合には、励減磁時における冷
媒の損失を最少限度に抑えることが可能となる。
また、構成要素の一部を交換した場合であつて
も、無駄時間の存在しない励減磁を実現できる。
をＨとし、そのときに超電導コイルに流れている
電流をILとし、定数をＫとすると、常に、 IL＝KH ……(1) なる関係が成立する。つまり、磁界の強さＨは超
電導コイルに流れる電流に比例する。本発明装置
では磁界検出素子を設けているので、磁界の強さ
Ｈを知ることができる。したがつて、磁界の強さ
Ｈをフイードバツクして直流電源装置の出力電源
を制御すれば、分流要素の存在とは無関係に所望
とする磁界強さ変化パターンを得ることができ
る。本発明はこの関係を利用している。したがつ
て、本発明によれば、励減磁時に無駄時間の存在
しない状態で、超電導コイルの特性によつて決ま
る最短時間で励減磁を行わせることができる。こ
のため、永久電流モードに切換えできるようにし
たものに適用した場合には、励減磁時における冷
媒の損失を最少限度に抑えることが可能となる。
また、構成要素の一部を交換した場合であつて
も、無駄時間の存在しない励減磁を実現できる。
発明の実施例
第３図は本発明の一実施例に係る超電導電磁石
装置の回路構成を示すもので、第１図と同一部分
は同一符号で示してある。したがつて、重複する
部分の説明は省略する。
装置の回路構成を示すもので、第１図と同一部分
は同一符号で示してある。したがつて、重複する
部分の説明は省略する。
この実施例にあつては、低温容器１内に超電導
コイル２で発生した磁界の強さを検出するホール
素子等の磁界検出素子２１を設け、この磁界検出
素子２１の出力信号を低温容器１外に設けられた
増幅器２２を介して直流電源装置２３の制御信号
Ｚとして導入している。
コイル２で発生した磁界の強さを検出するホール
素子等の磁界検出素子２１を設け、この磁界検出
素子２１の出力信号を低温容器１外に設けられた
増幅器２２を介して直流電源装置２３の制御信号
Ｚとして導入している。
直流電源装置２３は、負の出力電流も送出でき
るもので、励磁開始を表わす信号Ｐが導入される
と、制御信号Ｚの増加率が超電導コイル２の特性
によつて決まる許容最大磁界増加率と等しくなる
ように出力電流I0を増加させる。この制御を制御
信号Ｚの大きさが予め定められた値に達するまで
行うようにしている。また、減磁開始を表わす信
号Ｑが導入されると、制御信号Ｚの減少率が超電
導コイル２の特性によつて決まる許容最大磁界減
少率と等しくなるように出力電流I0を減少させ
る。そして、この制御を制御信号Ｚの大きさが零
になるまで行うようにしている。
るもので、励磁開始を表わす信号Ｐが導入される
と、制御信号Ｚの増加率が超電導コイル２の特性
によつて決まる許容最大磁界増加率と等しくなる
ように出力電流I0を増加させる。この制御を制御
信号Ｚの大きさが予め定められた値に達するまで
行うようにしている。また、減磁開始を表わす信
号Ｑが導入されると、制御信号Ｚの減少率が超電
導コイル２の特性によつて決まる許容最大磁界減
少率と等しくなるように出力電流I0を減少させ
る。そして、この制御を制御信号Ｚの大きさが零
になるまで行うようにしている。
したがつて、この装置によると、たとえば超電
導コイル２の線材特性によつて決まる最大の磁界
増加率（減少率）が得られるように直流電源装置
２３に直線的に変化する目標値を設定したとする
と、励磁時には第４図の左半分に示されるよう
に、直流電源装置２３の出力電流I0、超電導コイ
ル２に流れる電流ILおよび磁界の強さＨが直線的
に変化し、超電導コイル２には、このコイルの特
性によつて決定される増加率の電流ILが零から流
れることになる。同様に減磁時においても第４図
の右半分に示されるように、超電導コイル２に流
れる電流は、このコイルの特性によつて決定され
る減少率で減少することになる。このため、超電
導コイル２の特性によつて決まる許容最短時間
T0で励減磁を行うことができ、従来装置に較べ
て励減磁に要する時間を大幅に短縮させることが
できる。また、磁界の強さを検出してコイル電流
を制御するようにしているので、常にコイル電流
および磁界の強さを目標値に合わせることができ
る。
導コイル２の線材特性によつて決まる最大の磁界
増加率（減少率）が得られるように直流電源装置
２３に直線的に変化する目標値を設定したとする
と、励磁時には第４図の左半分に示されるよう
に、直流電源装置２３の出力電流I0、超電導コイ
ル２に流れる電流ILおよび磁界の強さＨが直線的
に変化し、超電導コイル２には、このコイルの特
性によつて決定される増加率の電流ILが零から流
れることになる。同様に減磁時においても第４図
の右半分に示されるように、超電導コイル２に流
れる電流は、このコイルの特性によつて決定され
る減少率で減少することになる。このため、超電
導コイル２の特性によつて決まる許容最短時間
T0で励減磁を行うことができ、従来装置に較べ
て励減磁に要する時間を大幅に短縮させることが
できる。また、磁界の強さを検出してコイル電流
を制御するようにしているので、常にコイル電流
および磁界の強さを目標値に合わせることができ
る。
なお、上述した実施例においては負の出力電流
を送出できる直流電源装置を用いているが、正の
出力電流だけ出力できるものを用いてもよい。こ
の場合には減磁時な最終段階においてコイル電流
の変化率がゆるやかになるが、それ程影響を与え
ない。また、本発明は、鉄心に巻かれた超電導コ
イルの場合や、超電導コイルを複数直列にした場
合や、永久電流スイツチの存在しない場合（但し
保護抵抗は存在している。）などにも適用できる。
を送出できる直流電源装置を用いているが、正の
出力電流だけ出力できるものを用いてもよい。こ
の場合には減磁時な最終段階においてコイル電流
の変化率がゆるやかになるが、それ程影響を与え
ない。また、本発明は、鉄心に巻かれた超電導コ
イルの場合や、超電導コイルを複数直列にした場
合や、永久電流スイツチの存在しない場合（但し
保護抵抗は存在している。）などにも適用できる。
第１図は従来の超電導電磁石装置の回路構成
図、第２図は同装置の励減磁時における各部波形
を説明するための図、第３図は本発明の一実施例
に係る超電導電磁石装置の回路構成図、第４図は
同実施例装置の励減磁時における各部波形を説明
するための図である。 １……低温容器、２……超電導コイル、２１…
…磁界検出素子、２３……直流電源装置。
図、第２図は同装置の励減磁時における各部波形
を説明するための図、第３図は本発明の一実施例
に係る超電導電磁石装置の回路構成図、第４図は
同実施例装置の励減磁時における各部波形を説明
するための図である。 １……低温容器、２……超電導コイル、２１…
…磁界検出素子、２３……直流電源装置。
Claims (1)
- １ 電磁石を構成する超電導コイルと、この超電
導コイルの両端間に接続され、上記超電導コイル
の励減磁時に電流が流れる分流要素と、前記超電
導コイルで発生した磁界の強さを検出する磁界検
出素子と、前記超電導コイルの両端にその出力端
が接続され、励減磁時に前記磁界検出素子で検出
された磁界の強さの変化率を上記超電導コイルの
特性によつて決まる許容最大変化率に一致させる
べく出力電流を変化させて送出する励減磁用の直
流電源装置とを具備してなることを特徴とする超
電導磁石装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21535681A JPS58111305A (ja) | 1981-12-24 | 1981-12-24 | 超電導電磁石装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21535681A JPS58111305A (ja) | 1981-12-24 | 1981-12-24 | 超電導電磁石装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58111305A JPS58111305A (ja) | 1983-07-02 |
| JPH0359565B2 true JPH0359565B2 (ja) | 1991-09-11 |
Family
ID=16670933
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21535681A Granted JPS58111305A (ja) | 1981-12-24 | 1981-12-24 | 超電導電磁石装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58111305A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102014214796A1 (de) | 2014-07-28 | 2016-01-28 | Bruker Biospin Ag | Verfahren zum Laden einer supraleitfähigen Magnetanordnung mit Strom |
| CN113628828B (zh) * | 2021-08-23 | 2022-07-22 | 上海交通大学 | 高温超导磁通泵及其铁芯绕组电流波形控制方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4957791A (ja) * | 1972-10-03 | 1974-06-05 |
-
1981
- 1981-12-24 JP JP21535681A patent/JPS58111305A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58111305A (ja) | 1983-07-02 |
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