JPH04145603A - 超電導コイルのクエンチ検出方式 - 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】 「産業上の利用分野」 本発明はクエンチの発生を早期に検出できるようにした
超電導コイルに関するものである。

「従来の技術」 超電導コイルのクエンチ検出については一般的に検討さ
れているが、実際に具体的な方法はまだ確立されておら
ず、本発明のクエンチの早期検出の手段は具体的に実施
した全く新しい技術である。

「発明が解決しようとする課題」 超電導コイルは磁界、温度、電流のいずれかでも臨界値
を超過すると常電導状態に転移し、焼損あるいは継続運
転不能の状態になる。

そのため超電導コイルの使用にあたっては、これらの臨
界値を越えないような条件にしなけらばならないが、こ
のうち磁界、温度については、設定条件に対して比較的
安定に維持できる。しかし電流に対しては、超電導コイ
ルの運用上、外部事故その他の要因によって臨界値を超
過するような過電流が流れる場合がある。

したがって、この過電流が臨界電流を越えないようにす
るための保護対策を必要とする一方、万一超電導コイル
がクエンチを起こした場合には、超電導コイル側で早期
にこれを検出して、電流遮断その他の処置を施す必要が
ある。

超電導コイルのクエンチ現象はコイル全体に亘って一瞬
に常電導転移するのではなく、ある局部的な部分から発
生して、その局部的な常電導化による抵抗成分の発生に
よって熱損失が生じ、その熱が超電導コイル線材に伝播
し、クエンチを助長進行させる過程を経る。

クエンチ発生の検出が遅れ、電流遮断などの保護対策が
遅れた場合には、最初のクエンチ発生点が特に大きな損
傷を受け、場合によってはその部分から焼損に至る。

そのため、クエンチ発生の検出を早期にして、かつ早期
の保護対策を講するゼ・要がある。しかしながら超電導
コイルのクエンチ発生点は不明であり、そのクエンチ検
出センサの取り付は位置も明解でないために、任意の位
置に取り付けたセンサの応答では遅い場合がある。

本発明は、このようなセンサの応答の遅れを解決するた
めに新しい手段を提供するものである。

「課題を解決するための手段」 本発明を第１図に基づいて説明する。第１図において、
１は超電導コイル、２は超電導コイル１のクエンチ発生
点の起点とするために超電導コイル１の臨界電流値より
やや低い臨界電流値となるようにした超電導コイル１の
一部分、３はクエンチの発生を検出するためのセンサで
、上述の２の近傍に取り付けである。

以上の構成において、超電導コイル１にその臨界電流を
越えるような過電流が発生した場合には、最初に超電導
コイルの２の部分からクエンチが発生するので、検出セ
ンサの応答遅れが少なく、クエンチの検出が早期にでき
る。

この超電導コイルの２の部分の構成として、超電導コイ
ル１を形成させるときに、線材に局所的に他より強い曲
げストレスを与えておく、異なる線材を接続する、冷却
効果を悪くしておく、磁界を与えておく、などの方法に
よって可能である。

「作用」 本発明の作用を第１図および第２図に基づいて説明する
。

第１図においてａおよびｂは超電導コイル１の端子、ｃ
、ｄ、ｅ、ｆは超電導コイルに流れる電流によって、超
電導コイル線材に発生する電圧を計測するために設けた
端子であり、Ｃ，ｄ間は超電導コイル１のクエンチ発生
の起点となるように構成した部分２に発生する電圧を計
測するための端子、ｅ、ｆは上記２以外の超電導コイル
１の全体に発生する電圧を計測するための端子である。

なお、これらのｃ、ｄ、ｅ、ｆの端子は上記２の部分が
クエンチ発生の起点となるかどうかの作用を確認するた
めに設けたものであり、通常は必要としない。

第２図は第１図に示す端子ａ、ｂより直流電流を徐々に
増加させながらクエンチを発生させたときの端子ｃ、ｄ
及びｅ、ｆそれぞれに発生する電圧より抵抗値変化に換
算して表した曲線である。

第２図において、１および２はそれぞれ第１図の端子ｃ
、ｄおよびｅ、ｆ間に発生する抵抗変化を示す。なお、
ここで電流を徐々に増加させているので超電導コイルの
もつインタフタンスと電流変化に基ずく逆起電力はほと
んど計測されない。

第２図に示す通り、超電導コイルがクエンチを起した時
点において、最初に超電導コイルの２の部分に抵抗成分
が発生し、次に超電導コイルの１の部分の抵抗成分が暫
時増大して行くのが分かる。

この曲線１．２の抵抗発生の立ち上がり部分の時間差は
、第１図の端子ｄとｅの取り付は位置によって変わるが
、ｄおよびｅが同一点であっても、おおむね第２図に示
す曲線となる。すなわち、これは明らかにクエンチ発生
が超電導コイルの２の部分を起点として生じていること
を示し、これによりクエンチ発生の検出を早期に行える
ことを可能としている。

「実施例」 本発明の実施例を第１図に基づいて説明する。

超電導コイル１の臨界電流値をやや低めに設定する部分
２として、超電導コイル１と同じ超電導線材を用いてコ
イル巻線作業時に一旦より小さな曲げ半径としたストレ
スを与えた履歴を持たせた部分として形成している。こ
の構成によって、超電導コイルはストレスを与えない場
合に比べて、やや性能が低くなると考えられる。しかし
、クエンチによる焼損防止のために非常に効果的な方法
となっている。また、クエンチ検出センサとして温度セ
ンサを用いた例である。

「発明の効果」 以上説明したように、超電導コイルは臨界電流値以上の
過電流てクエンチし、高抵抗コイルに急変し、焼損また
は継続運転不能の状態になる危険性がある。そのため、
超電導コイルは早期にクエンチを検出して保護対策を講
する必要がある。しかし、超電導コイルの局部的に発生
した段階のクエンチを早期に検出して、保護対策を講す
ることは困難であった。

直流用超電導コイルで電流変化の少ない場合は、コイル
全体の抵抗成分を検出して行うことができる場合がある
が、特に交流用超電導コイルの場合はその手段を用いる
ことができないので、特にクエンチ発生の検出が遅れる
ことが多い。

本発明の方法は、直流用にも交流用にも応用でき、早期
にクエンチの発生を検出できるようにしたもので超電導
コイルの保護対策上非常に効果がある方法である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の詳細な説明するための説明図、第２図
は第１図の超電導コイルがクエンチを生じた場合の抵抗
成分発生の変化を示した図である。 第１図において、１は超電導コイル、２は超電導コイル
１の臨界電流値よりやや低い臨界電流値をもたせるよう
にした超電導コイル１の一部分、３はクエンチ検出用セ
ンサ、ａ、ｂは超電導コイルの端子、Ｃ，ｄおよびｅ、
ｆはそれぞれ超電導コイルの２の部分および超電導コイ
ル１の部分の電圧を計測するための端子である。 第２図において、１および２はそれぞれ第１図のｃ、ｄ
およびｅ、ｆ間に発生した抵抗成分の変化を示す曲線で
ある。 特許出願人　株式会社　高岳製作所 第１図 →　時間 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　超電導コイルに当該超電導コイルの臨界電流値より低
   い臨界電流を有する部分を形成させ、この臨界電流値の
   低い部分についてクエンチ発生検出を行うことによつて
   、コイル全体がクエンチに至らない前に早期にクエンチ
   検出を可能とした超電導コイルのクエンチ検出方式。