JPH0434802B2 - - Google Patents
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- JPH0434802B2 JPH0434802B2 JP57205872A JP20587282A JPH0434802B2 JP H0434802 B2 JPH0434802 B2 JP H0434802B2 JP 57205872 A JP57205872 A JP 57205872A JP 20587282 A JP20587282 A JP 20587282A JP H0434802 B2 JPH0434802 B2 JP H0434802B2
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- Japan
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- superconducting coil
- voltage
- superconducting
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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
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- 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〕
この発明は、無損失で強磁界が得られる超電導
コイルに関する。
コイルに関する。
超電導コイルは一般にマイナス269℃、一気圧
の液体ヘリウムで冷却され電気抵抗が零となり超
電導状態となる。この超電導コイルは一般の常電
導コイル（以下同じ）に比較し、小計で強磁界が
得られる電力損失がないという利点がある。
の液体ヘリウムで冷却され電気抵抗が零となり超
電導状態となる。この超電導コイルは一般の常電
導コイル（以下同じ）に比較し、小計で強磁界が
得られる電力損失がないという利点がある。
しかし、超電導状態にある超電導コイルは、電
流の急激な変化による発熱や超電導導体の移動に
よる摩擦熱等によつて常電導に転移し、場合によ
つてはクエンチに至るという問題がある。このク
エンチの発生により超電導コイルには膨大な電力
損失が生じ、超電導コイルを構成している超電導
導体が加熱され、超電導コイルの焼損、絶縁破壊
等の故障の原因となる。
流の急激な変化による発熱や超電導導体の移動に
よる摩擦熱等によつて常電導に転移し、場合によ
つてはクエンチに至るという問題がある。このク
エンチの発生により超電導コイルには膨大な電力
損失が生じ、超電導コイルを構成している超電導
導体が加熱され、超電導コイルの焼損、絶縁破壊
等の故障の原因となる。
これは防止するために、クエンチを逸早く検出
して直ちに電源をしや断し、超電導コイルに蓄積
されているエネルギーを外部に接続された放電抵
抗によつて消費させることで超電導コイルを保護
する方法が一般に行なわれている。
して直ちに電源をしや断し、超電導コイルに蓄積
されているエネルギーを外部に接続された放電抵
抗によつて消費させることで超電導コイルを保護
する方法が一般に行なわれている。
超電導コイルのクエンチ検出は、超電導コイル
の端子電圧を測定して行われる。すなわち超電導
コイルが常電導に転移すると電気抵抗が生じ、こ
の電気抵抗と超電導コイルの電流によつて電圧が
発生し、この電圧を測定してクエンチ検出を行つ
ている。しかし、超電導コイルは大きなインダク
タンスを有しているため、電気抵抗によつて発生
する電圧以外に超電導コイルの励磁、減磁時の電
流変化とインダクタンスによる電圧も発生する。
の端子電圧を測定して行われる。すなわち超電導
コイルが常電導に転移すると電気抵抗が生じ、こ
の電気抵抗と超電導コイルの電流によつて電圧が
発生し、この電圧を測定してクエンチ検出を行つ
ている。しかし、超電導コイルは大きなインダク
タンスを有しているため、電気抵抗によつて発生
する電圧以外に超電導コイルの励磁、減磁時の電
流変化とインダクタンスによる電圧も発生する。
従来のケエンチ検出は、超電導コイルの中点と
両端子にブリツジ回路を接続し、これによつて超
電導コイルのインダクタンスによる発生電圧を除
去し、超電導コイルの電気抵抗による電圧を検出
している。
両端子にブリツジ回路を接続し、これによつて超
電導コイルのインダクタンスによる発生電圧を除
去し、超電導コイルの電気抵抗による電圧を検出
している。
第１図に従来の超電導コイルの回路図を示す。
超電導コイル１にはブリツジ回路３が接続され、
これによりコイル１のインタクタンスによる発生
電圧を除去し、コイル１の抵抗変化によつて発生
する電圧のみを出力する。このブリツジ回路３に
よつて得られた電圧がある設定値を越えると異常
電圧検出装置４から故障信号が出力される。この
出力によりしや断器５を作動させ、直ちに電流を
しや断する。このしや断５がしや断した場合、放
電抵抗６により超電導コイル１に蓄積されたエネ
ルギーを消費して保護するように構成されてい
る。なお２は超電導コイル１を励磁する直流電源
装置である。
超電導コイル１にはブリツジ回路３が接続され、
これによりコイル１のインタクタンスによる発生
電圧を除去し、コイル１の抵抗変化によつて発生
する電圧のみを出力する。このブリツジ回路３に
よつて得られた電圧がある設定値を越えると異常
電圧検出装置４から故障信号が出力される。この
出力によりしや断器５を作動させ、直ちに電流を
しや断する。このしや断５がしや断した場合、放
電抵抗６により超電導コイル１に蓄積されたエネ
ルギーを消費して保護するように構成されてい
る。なお２は超電導コイル１を励磁する直流電源
装置である。
ブリツジ回路３は超電導コイル１の両端Ａ点、
Ｃ点と中性点Ｂ点に接続して平衡されているた
め、超電導コイル１の一端Ａ点から中性点Ｂ点ま
での電圧と、中性点Ｂから他端Ｃ点までの電圧の
差電圧を得ることができる。インダクタンスによ
る電圧は超電導コイル１において一様に発生しＡ
点からＢ点までの電圧と、Ｂ点からＣ点までの電
圧が等しくなり出力されない。これに対しクエン
チの場合、クエンチした部分のみに電圧が発生
し、ブリツジ回路３の平衡が崩れ異常電圧として
得られる。
Ｃ点と中性点Ｂ点に接続して平衡されているた
め、超電導コイル１の一端Ａ点から中性点Ｂ点ま
での電圧と、中性点Ｂから他端Ｃ点までの電圧の
差電圧を得ることができる。インダクタンスによ
る電圧は超電導コイル１において一様に発生しＡ
点からＢ点までの電圧と、Ｂ点からＣ点までの電
圧が等しくなり出力されない。これに対しクエン
チの場合、クエンチした部分のみに電圧が発生
し、ブリツジ回路３の平衡が崩れ異常電圧として
得られる。
第２図は従来の超電導コイルの断面図であり、
７は超電導コイル、８はその超電導導体、９は超
電導コイル７の両端子Ａ点、Ｃ点と中性点Ｂ点に
接続された電圧測定線である。
７は超電導コイル、８はその超電導導体、９は超
電導コイル７の両端子Ａ点、Ｃ点と中性点Ｂ点に
接続された電圧測定線である。
この電圧測定線９は超電導コイルの構造上、斜
線部Ｄ、Ｅの面積に起因するインダクタンスを有
する。この斜線部Ｄ、Ｅの面積が等しくない場合
や外乱による一様でない磁束が鎖交すると電圧測
定線にノイズ電圧が発生する。特にパルス的に運
転するパルスマグネツトの場合、外部の給電線や
電源装置等から発生する磁束変化もパルスマグネ
ツトの電流と等しく急激に変化するため大きなノ
イズ電圧が発生する。超電導コイルの異常電圧は
数mV程度の微弱な電圧であるため、この様なノ
イズ電圧が発生すると超電導コイルのクエンチ検
出が困難となる。
線部Ｄ、Ｅの面積に起因するインダクタンスを有
する。この斜線部Ｄ、Ｅの面積が等しくない場合
や外乱による一様でない磁束が鎖交すると電圧測
定線にノイズ電圧が発生する。特にパルス的に運
転するパルスマグネツトの場合、外部の給電線や
電源装置等から発生する磁束変化もパルスマグネ
ツトの電流と等しく急激に変化するため大きなノ
イズ電圧が発生する。超電導コイルの異常電圧は
数mV程度の微弱な電圧であるため、この様なノ
イズ電圧が発生すると超電導コイルのクエンチ検
出が困難となる。
本発明は上記した従来技術の欠点を改善し、超
電導コイルの電圧検出線に発生するノイズ電圧を
低減し、クエンチを正確に検出し得る超電導コイ
ルを提供することを目的とする。
電導コイルの電圧検出線に発生するノイズ電圧を
低減し、クエンチを正確に検出し得る超電導コイ
ルを提供することを目的とする。
上記目的のため本発明は複数の超電導線が巻き
付けられた支持材を検出線とし、この検出線と超
電導コイルの間の電圧の差を検出する装置を備え
た構成とするものである。
付けられた支持材を検出線とし、この検出線と超
電導コイルの間の電圧の差を検出する装置を備え
た構成とするものである。
以下本発明をパスルマグネツトに適用した場合
の一実施例を第３図及び第４図により説明する。
の一実施例を第３図及び第４図により説明する。
第３図はパルスマグネツト用超電導導体の外形
斜視図であり、１０は超電導線、１１は超電導線
１０に働く電磁力を支持する支持材である。この
ように、本実施例における超電導導体８は、長尺
の導体からなる支持材１１のまわりに複数の超電
導線１０を巻き付けた構造とする。支持材１１は
一般にはステンレスが用いられ、その表面に絶縁
被覆が施され超電導線１０と絶縁され検出線とし
て利用される。
斜視図であり、１０は超電導線、１１は超電導線
１０に働く電磁力を支持する支持材である。この
ように、本実施例における超電導導体８は、長尺
の導体からなる支持材１１のまわりに複数の超電
導線１０を巻き付けた構造とする。支持材１１は
一般にはステンレスが用いられ、その表面に絶縁
被覆が施され超電導線１０と絶縁され検出線とし
て利用される。
第４図は回路図であり、第１図と同一のものに
は同一の符号を付してある。
は同一の符号を付してある。
１２は超電導コイルであり、第３図に示す超電
導線１０からなる部分である。また１３は検出巻
線であり、第３図の支持材１１からなる部分であ
る。
導線１０からなる部分である。また１３は検出巻
線であり、第３図の支持材１１からなる部分であ
る。
検出巻線１３の一端は超電導コイル１２の一端
Ｅ点で接続し、検出巻線１３及び超電導コイル１
２の他端Ｆ点、Ｇ点は異常電圧検出装置４に接続
されている。
Ｅ点で接続し、検出巻線１３及び超電導コイル１
２の他端Ｆ点、Ｇ点は異常電圧検出装置４に接続
されている。
以上の構成において、検出巻線１３は超電導コ
イル１２と共に巻回されているため、超電導コイ
ル１２と同一部分に同一回数巻かれていることに
なる。そのため超電導コイル１２の磁束と検出巻
線１３の磁束は等しく、コイルの形状が等しいこ
とからインダスタンスも等しい。超電導コイル１
２は励磁及び減磁の際に電流変化とインダクタン
スによる電圧をＥ点、Ｇ点に発生する。しかし検
出巻線１３もこれと同じ電圧をＥ点、Ｆ点に発生
する。そのため検出巻線１３及び超電導コイル１
２の双方の一端をＥ点で接続すると、検出巻線１
３の電圧と超電導コイル１２の同一な電圧は消去
され、Ｆ点、Ｇ点には電圧が発生しない。
イル１２と共に巻回されているため、超電導コイ
ル１２と同一部分に同一回数巻かれていることに
なる。そのため超電導コイル１２の磁束と検出巻
線１３の磁束は等しく、コイルの形状が等しいこ
とからインダスタンスも等しい。超電導コイル１
２は励磁及び減磁の際に電流変化とインダクタン
スによる電圧をＥ点、Ｇ点に発生する。しかし検
出巻線１３もこれと同じ電圧をＥ点、Ｆ点に発生
する。そのため検出巻線１３及び超電導コイル１
２の双方の一端をＥ点で接続すると、検出巻線１
３の電圧と超電導コイル１２の同一な電圧は消去
され、Ｆ点、Ｇ点には電圧が発生しない。
一方、超電導コイル１２がクエンチした場合、
超電導コイル１２の電流と抵抗による電圧がＥ
点、Ｇ点に発生する。しかし検出巻線１３には電
流は流れていないためこの電圧は発生しない。し
たがつて超電導コイル１２と検出巻線１３の電圧
に差ができ、Ｆ点、Ｇ点には超電導コイル１２の
電流と抵抗による電圧が発生する。このＦ点とＧ
点に測定線を接続して異常電圧検出装置４に接続
することにより超電導コイルクエンチを検出す
る。
超電導コイル１２の電流と抵抗による電圧がＥ
点、Ｇ点に発生する。しかし検出巻線１３には電
流は流れていないためこの電圧は発生しない。し
たがつて超電導コイル１２と検出巻線１３の電圧
に差ができ、Ｆ点、Ｇ点には超電導コイル１２の
電流と抵抗による電圧が発生する。このＦ点とＧ
点に測定線を接続して異常電圧検出装置４に接続
することにより超電導コイルクエンチを検出す
る。
またＦ点、Ｇ点への測定線の接続は、超電導コ
イルの一端で行なわれ、更に超電導コイル内部に
おいても超電導導体と検出巻線との距離が近くな
り、磁束が鎖交する面積を小さくでき、外乱から
の磁束変化によるノイズ電圧を低減することがで
きる。
イルの一端で行なわれ、更に超電導コイル内部に
おいても超電導導体と検出巻線との距離が近くな
り、磁束が鎖交する面積を小さくでき、外乱から
の磁束変化によるノイズ電圧を低減することがで
きる。
このように本実施例では導体の中央の位置に配
した支持材を検出線として用いるので、導体と検
出線の外乱量がほぼ等しくなり、誤動作が少なく
なる。
した支持材を検出線として用いるので、導体と検
出線の外乱量がほぼ等しくなり、誤動作が少なく
なる。
次に他の実施例を説明する。
第５図に示す実施例では、検出巻線１３の両端
を超電導コイル１２の両端Ｈ点、Ｉ点で接続し、
中央の切断部分Ｋ点、Ｌ点と超電導コイル１２の
中性点Ｊ点を共にブリツジ回路３へ接続する構成
としている。これにより電圧測定線が作る面積を
小さくすることができ、ノイズ電圧を低減でき
る。
を超電導コイル１２の両端Ｈ点、Ｉ点で接続し、
中央の切断部分Ｋ点、Ｌ点と超電導コイル１２の
中性点Ｊ点を共にブリツジ回路３へ接続する構成
としている。これにより電圧測定線が作る面積を
小さくすることができ、ノイズ電圧を低減でき
る。
第６図と第７図に更に他の実施例を示す。この
実施例においては、第３図に示す支持材１１を２
対にして１４，１５としている。第７図の回路図
において、１６，１７は該支持材１４，１５より
構成された検出巻線であり、検出巻線１６は超電
導コイル１２の一端Ｍ点で、検出巻線１７は超電
導コイル１２の中央Ｎ点で接続されている。そし
てブリツジ回路３は超電導コイル１２の一端Ｏ
点、Ｐ点、Ｑ点に接続されている。この構成によ
り接続線による面積が小さくできノイズ電圧を低
減できる。
実施例においては、第３図に示す支持材１１を２
対にして１４，１５としている。第７図の回路図
において、１６，１７は該支持材１４，１５より
構成された検出巻線であり、検出巻線１６は超電
導コイル１２の一端Ｍ点で、検出巻線１７は超電
導コイル１２の中央Ｎ点で接続されている。そし
てブリツジ回路３は超電導コイル１２の一端Ｏ
点、Ｐ点、Ｑ点に接続されている。この構成によ
り接続線による面積が小さくできノイズ電圧を低
減できる。
以上説明したように本発明では超電導線が検出
線を取囲んだ構成としているため、磁束を囲む面
積を小くでき、発生するノイズ電圧の低減が可能
となり、超電導コイルの異常を正確検出すること
ができる。
線を取囲んだ構成としているため、磁束を囲む面
積を小くでき、発生するノイズ電圧の低減が可能
となり、超電導コイルの異常を正確検出すること
ができる。
第１図は従来の超電導コイルの回路図、第２図
は従来の超電導コイルの断面図、第３図は本発明
の一実施例の超電導コイルに使用する超電導導体
の外形斜視図、第４図は本発明の一実施例を示す
超電導コイルの回路図、第５図は他の実施例を示
す回路図、第６図は更に他の実施例を示す超電導
導体の外形斜視図、第７図は第６図の超電導導体
を用いた超電導コイルである。 １，７，１２……超電導コイル、２……直流電
源装置、３……ブリツジ、４……異常電圧検出装
置、５……しや断器、６……放電抵抗、８……超
電導導体、９……電圧測定線、１０……超電導
線、１１，１４，１５……支持材、１３，１６，
１７……検出巻線。
は従来の超電導コイルの断面図、第３図は本発明
の一実施例の超電導コイルに使用する超電導導体
の外形斜視図、第４図は本発明の一実施例を示す
超電導コイルの回路図、第５図は他の実施例を示
す回路図、第６図は更に他の実施例を示す超電導
導体の外形斜視図、第７図は第６図の超電導導体
を用いた超電導コイルである。 １，７，１２……超電導コイル、２……直流電
源装置、３……ブリツジ、４……異常電圧検出装
置、５……しや断器、６……放電抵抗、８……超
電導導体、９……電圧測定線、１０……超電導
線、１１，１４，１５……支持材、１３，１６，
１７……検出巻線。
Claims (1)
- １ 支持材のまわりに複数の超電導線を巻き付け
てなる超電導導体を巻回してなる超電導コイル
と、前記支持材によつて形成され検出巻線と前記
超電導コイルとの間の電圧の差を検出する装置と
を備えた超電導コイル。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57205872A JPS5994805A (ja) | 1982-11-24 | 1982-11-24 | 超電導コイル |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57205872A JPS5994805A (ja) | 1982-11-24 | 1982-11-24 | 超電導コイル |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5994805A JPS5994805A (ja) | 1984-05-31 |
| JPH0434802B2 true JPH0434802B2 (ja) | 1992-06-09 |
Family
ID=16514119
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57205872A Granted JPS5994805A (ja) | 1982-11-24 | 1982-11-24 | 超電導コイル |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5994805A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7898778B2 (en) * | 2005-04-19 | 2011-03-01 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Superconducting coil quench detection method and device, and superconducting power storage unit |
| JP5656734B2 (ja) * | 2011-05-10 | 2015-01-21 | 株式会社日立製作所 | 並列巻線を有する超電導磁石および超電導磁石システム |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5349989A (en) * | 1976-10-18 | 1978-05-06 | Mitsubishi Electric Corp | Superconductive coil |
| JPS5495196A (en) * | 1978-01-13 | 1979-07-27 | Toshiba Corp | Protective circuit of superconductive coil |
-
1982
- 1982-11-24 JP JP57205872A patent/JPS5994805A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5994805A (ja) | 1984-05-31 |
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