JPH05343224A - 超電導磁石回路 - Google Patents
超電導磁石回路Info
- Publication number
- JPH05343224A JPH05343224A JP3524093A JP3524093A JPH05343224A JP H05343224 A JPH05343224 A JP H05343224A JP 3524093 A JP3524093 A JP 3524093A JP 3524093 A JP3524093 A JP 3524093A JP H05343224 A JPH05343224 A JP H05343224A
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- JP
- Japan
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- permanent current
- current switch
- superconducting magnet
- switch
- permanent
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- Pending
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- Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 超電導磁石回路中の永久電流スイッチにクエ
ンチが生じた場合、速やかに自己復帰を行い、超電導磁
石の永久電流モードを維持することができる永久電流ス
イッチの構成を目的とする。 【構成】 永久電流スイッチに回避回路として半導体ス
イッチ、接触器或いは第二の永久電流スイッチを並列に
接続し、永久電流スイッチのクエンチ発生時の回避ルー
プを形成する。クエンチ発生時、この回避ループに電流
を一時的に流し、この間に永久電流スイッチの自己復帰
を図る。
ンチが生じた場合、速やかに自己復帰を行い、超電導磁
石の永久電流モードを維持することができる永久電流ス
イッチの構成を目的とする。 【構成】 永久電流スイッチに回避回路として半導体ス
イッチ、接触器或いは第二の永久電流スイッチを並列に
接続し、永久電流スイッチのクエンチ発生時の回避ルー
プを形成する。クエンチ発生時、この回避ループに電流
を一時的に流し、この間に永久電流スイッチの自己復帰
を図る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は極低温の超電導磁石の励
磁回路に関する。
磁回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の極低温状態で動作する超電導磁石
の励磁用超電導回路について図４を参照して説明する。
の励磁用超電導回路について図４を参照して説明する。
【０００３】一般に超電導磁石装置１は、超電導磁石２
及び永久電流スイッチ３を極低温に冷却するため、内槽
４に液体ヘリウムに浸漬して収容し、この内槽４を更に
液体窒素で冷却している輻射シールド板で被覆して、こ
れらを真空断熱容器である外槽５に収容する構成として
いる。
及び永久電流スイッチ３を極低温に冷却するため、内槽
４に液体ヘリウムに浸漬して収容し、この内槽４を更に
液体窒素で冷却している輻射シールド板で被覆して、こ
れらを真空断熱容器である外槽５に収容する構成として
いる。
【０００４】永久電流スイッチ３は、超電導磁石２を永
久電流モードに励磁、又は消磁するために使用されるス
イッチであり、１個又は複数のスイッチにより構成され
ていて、一般に熱式永久電流スイッチが用いられてい
る。
久電流モードに励磁、又は消磁するために使用されるス
イッチであり、１個又は複数のスイッチにより構成され
ていて、一般に熱式永久電流スイッチが用いられてい
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】この永久電流スイッチ
３が、何らかの要因もしくは外乱によりクエンチした場
合、常電導状態となり超電導磁石の永久電流モードを維
持することが不能となる。
３が、何らかの要因もしくは外乱によりクエンチした場
合、常電導状態となり超電導磁石の永久電流モードを維
持することが不能となる。
【０００６】そこで、永久電流スイッチがクエンチに到
った場合、速やかにクエンチした永久電流スイッチを自
己復帰させ、超電導磁石の永久電流モードを維持できる
ような永久電流スイッチが望まれている。
った場合、速やかにクエンチした永久電流スイッチを自
己復帰させ、超電導磁石の永久電流モードを維持できる
ような永久電流スイッチが望まれている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この問題点を解消するた
め、永久電流スイッチ３と並列に、微小抵抗６を連結し
た第二の永久電流スイッチ７からなるバイパス回路、或
いは永久電流スイッチ３と並列に半導体スイッチか、接
触器を第二のスイッチとして備えたバイパス回路を設け
て回避ループを形成し、永久電流スイッチがクエンチし
た時、この回避ループに永久電流が流れるようにする。
め、永久電流スイッチ３と並列に、微小抵抗６を連結し
た第二の永久電流スイッチ７からなるバイパス回路、或
いは永久電流スイッチ３と並列に半導体スイッチか、接
触器を第二のスイッチとして備えたバイパス回路を設け
て回避ループを形成し、永久電流スイッチがクエンチし
た時、この回避ループに永久電流が流れるようにする。
【０００８】
【作用】このような構成により、永久電流モードに維持
された超電導磁石の永久電流は、通常時（永久電流スイ
ッチＯＮのとき）は永久電流スイッチを流れているが、
永久電流スイッチにクエンチが発生したときは、永久電
流スイッチの電気抵抗が、並列のバイパス回路の電気抵
抗より大きくなり、永久電流はバイパス回路を流れる。
された超電導磁石の永久電流は、通常時（永久電流スイ
ッチＯＮのとき）は永久電流スイッチを流れているが、
永久電流スイッチにクエンチが発生したときは、永久電
流スイッチの電気抵抗が、並列のバイパス回路の電気抵
抗より大きくなり、永久電流はバイパス回路を流れる。
【０００９】永久電流がバイパス回路による回避ループ
に流れている間に、永久電流スイッチは液体ヘリウムで
冷却され、その電気抵抗は零となり、永久電流が再び永
久電流スイッチを流れ、超電導状態に自己復帰する。
に流れている間に、永久電流スイッチは液体ヘリウムで
冷却され、その電気抵抗は零となり、永久電流が再び永
久電流スイッチを流れ、超電導状態に自己復帰する。
【００１０】
【実施例】本発明を図１に示す実施例に基づき説明す
る。
る。
【００１１】超電導磁石装置１は、超電導磁石２、及び
１個または複数個のスイッチから形成されている第一の
永久電流スイッチ３を液体ヘリウムに浸漬して内槽４に
収容し、これを液体窒素で冷却した輻射シールド板で被
覆して、真空断熱容器の外槽５収容した構成となってい
る。
１個または複数個のスイッチから形成されている第一の
永久電流スイッチ３を液体ヘリウムに浸漬して内槽４に
収容し、これを液体窒素で冷却した輻射シールド板で被
覆して、真空断熱容器の外槽５収容した構成となってい
る。
【００１２】このような超電導磁石装置１において、超
電導磁石２を永久電流モードで運転するために接続した
永久電流スイッチ３に対して、この保護回路として微小
抵抗（抵抗値ｒ）６を直列に接続した第二の永久電流ス
イッチ７からなるバイパス回路８を、永久電流スイッチ
３に並列に接続して電流の回避ループを形成する。
電導磁石２を永久電流モードで運転するために接続した
永久電流スイッチ３に対して、この保護回路として微小
抵抗（抵抗値ｒ）６を直列に接続した第二の永久電流ス
イッチ７からなるバイパス回路８を、永久電流スイッチ
３に並列に接続して電流の回避ループを形成する。
【００１３】尚、このような永久電流スイッチの適用に
ついては次のようである。
ついては次のようである。
【００１４】通常、永久電流スイッチを並列使用する場
合には、並列永久電流スイッチの分担電流がバランスす
るように、夫々の永久電流スイッチにはインピーダンス
バランスをとるためのバランス抵抗を入れる。このよう
な場合にはバランス抵抗を流れる電流による電圧降下が
発生し、電流の減衰時定数の低下もしくは発熱などの不
具合がある。しかし本発明の場合の永久電流スイッチで
は、永久電流スイッチＯＮの通常状態では、バランス抵
抗などのない永久電流スイッチに電流が流れるため、電
圧降下、発熱がほとんど生じない。永久電流スイッチの
クエンチという異常事態で始めて電圧降下、発熱発生で
あり、従来のスイッチに比較して有効なシステムといえ
る。
合には、並列永久電流スイッチの分担電流がバランスす
るように、夫々の永久電流スイッチにはインピーダンス
バランスをとるためのバランス抵抗を入れる。このよう
な場合にはバランス抵抗を流れる電流による電圧降下が
発生し、電流の減衰時定数の低下もしくは発熱などの不
具合がある。しかし本発明の場合の永久電流スイッチで
は、永久電流スイッチＯＮの通常状態では、バランス抵
抗などのない永久電流スイッチに電流が流れるため、電
圧降下、発熱がほとんど生じない。永久電流スイッチの
クエンチという異常事態で始めて電圧降下、発熱発生で
あり、従来のスイッチに比較して有効なシステムといえ
る。
【００１５】このような構成により、超電導磁石２の励
磁は次のように行う。
磁は次のように行う。
【００１６】永久電流スイッチ３、７を開放（ＯＦＦ）
しておき、励磁電流を電源９より超電導磁石２に流す。
次いで、永久電流スイッチ３を閉（ＯＮ）じて、超電導
磁石２と第一の永久電流スイッチ３による閉回路に永久
電流を流し、永久電流モードを得る。
しておき、励磁電流を電源９より超電導磁石２に流す。
次いで、永久電流スイッチ３を閉（ＯＮ）じて、超電導
磁石２と第一の永久電流スイッチ３による閉回路に永久
電流を流し、永久電流モードを得る。
【００１７】永久電流モードになった後バイパス回路８
の第二の永久電流スイッチ（ｐｃｓ-2，抵抗値
ＲPcs-2 ）７を閉じる。このとき第一の永久電流スイッ
チ３の抵抗値ＲPcs-1 は零であり、抵抗値ｒの微小抵抗
６があるバイパス回路８の電気抵抗のほうが高いので、
第一の永久電流スイッチ３を流れる永久電流モードは維
持されたままである。
の第二の永久電流スイッチ（ｐｃｓ-2，抵抗値
ＲPcs-2 ）７を閉じる。このとき第一の永久電流スイッ
チ３の抵抗値ＲPcs-1 は零であり、抵抗値ｒの微小抵抗
６があるバイパス回路８の電気抵抗のほうが高いので、
第一の永久電流スイッチ３を流れる永久電流モードは維
持されたままである。
【００１８】この永久電流モード状態に維持された超電
導磁石回路で、第一の永久電流スイッチ( ｐｃｓ-1) ３
がクエンチすると、その電気抵抗値ＲPcs-1 がバイパス
回路８の電気抵抗値（ｒ＋ＲPcs-2 ）より高くなるの
で、永久電流はバイパス回路８に流れる。このバイパス
回路に永久電流が流れている間に、クエンチした永久電
流スイッチ３が内槽内の液体ヘリウムで冷却され、再び
超電導状態に自己復帰し、永久電流スイッチ３の電気抵
抗は零となりバイパス回路に流れていた永久電流は元の
永久電流スイッチ３の回路を流れる。
導磁石回路で、第一の永久電流スイッチ( ｐｃｓ-1) ３
がクエンチすると、その電気抵抗値ＲPcs-1 がバイパス
回路８の電気抵抗値（ｒ＋ＲPcs-2 ）より高くなるの
で、永久電流はバイパス回路８に流れる。このバイパス
回路に永久電流が流れている間に、クエンチした永久電
流スイッチ３が内槽内の液体ヘリウムで冷却され、再び
超電導状態に自己復帰し、永久電流スイッチ３の電気抵
抗は零となりバイパス回路に流れていた永久電流は元の
永久電流スイッチ３の回路を流れる。
【００１９】超電導磁石２の消磁は、消磁電流を永久電
流スイッチ３に流し、バイパス回路の永久電流スイッチ
７をＯＦＦし、次いで永久電流スイッチ３をＯＦＦし、
超電導磁石２に消磁電流が流れ、この消磁電流を掃引す
ると超電導磁石２が消磁される。
流スイッチ３に流し、バイパス回路の永久電流スイッチ
７をＯＦＦし、次いで永久電流スイッチ３をＯＦＦし、
超電導磁石２に消磁電流が流れ、この消磁電流を掃引す
ると超電導磁石２が消磁される。
【００２０】本発明の他の実施例を図２に示す例に基づ
いて説明する。
いて説明する。
【００２１】前記におけるバイパス回路をサイリスタな
どの半導体スイッチ１０のみで形成する。
どの半導体スイッチ１０のみで形成する。
【００２２】この半導体スイッチ１０のON,OFFは外槽５
の外部に設けたスイッチ１１で行う。
の外部に設けたスイッチ１１で行う。
【００２３】上記の構成において、永久電流スイッチ３
が超電導状態に維持されている状態で超電導磁石２の励
磁は次のようである。
が超電導状態に維持されている状態で超電導磁石２の励
磁は次のようである。
【００２４】先ず、永久電流スイッチ３をOFF にし、励
磁電流を超電導磁石２に流す。
磁電流を超電導磁石２に流す。
【００２５】次に、永久電流スイッチ３をONにすると超
電導磁石２と永久電流スイッチ３の閉ループ内で永久電
流が流れて永久電流モードが実現する。
電導磁石２と永久電流スイッチ３の閉ループ内で永久電
流が流れて永久電流モードが実現する。
【００２６】永久電流モードが実現した後、半導体スイ
ッチ１０をONにする。この半導体スイッチ１０をONにし
ても、永久電流スイッチの電気抵抗は零であるので、依
然として超電導磁石２と永久電流スイッチ３との間に構
成された永久電流モードは維持される。
ッチ１０をONにする。この半導体スイッチ１０をONにし
ても、永久電流スイッチの電気抵抗は零であるので、依
然として超電導磁石２と永久電流スイッチ３との間に構
成された永久電流モードは維持される。
【００２７】前記永久電流モード状態に維持された回路
に何等かの要因、もしくは外乱により永久電流スイッチ
３がクエンチすると、この永久電流スイッチ３の電気抵
抗が半導体スイッチ１０の電気抵抗を上回るので、超電
導磁石２と永久電流スイチ３との閉ループ内に流れてい
る永久電流は保護回路として並列接続された半導体スイ
ッチ１０の回避ループに流れる。上記のように半導体ス
イッチ１０に永久電流が流れている間に、クエンチした
前記永久電流スイッチ３は、内槽４内の液体ヘリウムで
冷却され、再び超電導状態に自己復帰する。これにより
永久電流スイッチ３の電気抵抗は零となり半導体スイッ
チ１０の電気抵抗より再び小さくなるので、半電体スイ
ッチ１０に流れていた永久電流は再び永久電流スイッチ
３に流れる。
に何等かの要因、もしくは外乱により永久電流スイッチ
３がクエンチすると、この永久電流スイッチ３の電気抵
抗が半導体スイッチ１０の電気抵抗を上回るので、超電
導磁石２と永久電流スイチ３との閉ループ内に流れてい
る永久電流は保護回路として並列接続された半導体スイ
ッチ１０の回避ループに流れる。上記のように半導体ス
イッチ１０に永久電流が流れている間に、クエンチした
前記永久電流スイッチ３は、内槽４内の液体ヘリウムで
冷却され、再び超電導状態に自己復帰する。これにより
永久電流スイッチ３の電気抵抗は零となり半導体スイッ
チ１０の電気抵抗より再び小さくなるので、半電体スイ
ッチ１０に流れていた永久電流は再び永久電流スイッチ
３に流れる。
【００２８】又、超電導磁石２の消磁は、消磁電流を永
久電流スイッチ３に流し、この永久電流スイッチ３をOF
F するとともに半導体スイッチ１０もOFF にすると、超
電導磁石２に消磁電流が流れ、この消磁電流を掃引する
と超電導磁石２の消磁が完了する。
久電流スイッチ３に流し、この永久電流スイッチ３をOF
F するとともに半導体スイッチ１０もOFF にすると、超
電導磁石２に消磁電流が流れ、この消磁電流を掃引する
と超電導磁石２の消磁が完了する。
【００２９】このように、永久電流スイッチ３がクエン
チしても半導体スイッチ１０に励消磁電流を流すことに
より、超電導磁石２を常に永久電流モードの状態に維持
することができる耐クエンチ性、安定性、信頼性の高い
永久電流スイッチを提供することがてきる。
チしても半導体スイッチ１０に励消磁電流を流すことに
より、超電導磁石２を常に永久電流モードの状態に維持
することができる耐クエンチ性、安定性、信頼性の高い
永久電流スイッチを提供することがてきる。
【００３０】本発明の更に他の実施例として図３に示す
ものは、前記の半導体スイッチの替わりに接触器１２を
使用し、永久電流スイッチ３のクエンチ発生時の回避ル
ープを形成する。
ものは、前記の半導体スイッチの替わりに接触器１２を
使用し、永久電流スイッチ３のクエンチ発生時の回避ル
ープを形成する。
【００３１】接触器１２のON、OFFは、外部に設けた空圧
弁１３の開閉により行い、またこの空圧弁１３の開閉は
圧縮ガスの入、切による。
弁１３の開閉により行い、またこの空圧弁１３の開閉は
圧縮ガスの入、切による。
【００３２】上記の構成においても、励消磁時において
永久電流スイッチ３がクエンチしても接触器７に永久電
流が流れるので、前記の実施例と同様の効果を得ること
ができる。
永久電流スイッチ３がクエンチしても接触器７に永久電
流が流れるので、前記の実施例と同様の効果を得ること
ができる。
【００３３】
【発明の効果】本発明により、極低温における超電導磁
石の回路において永久電流スイッチがクエンチしても、
直ちに自己復帰するので、超電導磁石を常に安定して永
久電流モードに維持することができ、超電導磁石の信頼
性が向上する。
石の回路において永久電流スイッチがクエンチしても、
直ちに自己復帰するので、超電導磁石を常に安定して永
久電流モードに維持することができ、超電導磁石の信頼
性が向上する。
【図１】本発明による超電導磁石回路構成図である。
【図２】本発明の他の実施例の回路構成図である。
【図３】本発明の更に他の実施例の回路構成図である。
【図４】従来の超電導磁石回路構成図である。
２…超電導磁石 ３…（第一の）永久電流スイッチ ４…内槽 ６…微小抵抗 ７…（第二の）永久電流スイッチ １０…半導体スイッチ １２…接触器
Claims (3)
- 【請求項１】極低温状態にて、超電導磁石を超電導モー
ドに切替える第一の永久電流スイッチ( ｐｃｓ-1) を有
する超電導磁石回路において、 前記永久電流スイッチに並列に、第二の永久電流スイッ
チ( ｐｃｓ-2) を備えたバイパス回路を設け、前記バイ
パス回路の抵抗値が、第一の永久電流スイッチの抵抗値
より大であることを特徴とする超電導磁石回路。 - 【請求項２】前記バイパス回路を第二の永久電流スイッ
チ（抵抗値ＲPcs-2 ）に微小抵抗（抵抗値ｒ）を付加し
て形成し、このバイパス回路の抵抗値（ｒ＋ＲPcs-2 ）
と前記第一の永久電流スイッチの抵抗値（ＲPcs-1 ）と
の大小関係が、通常時（永久電流スイッチＯＮのとき）
は ＲPcs-1 ＜（ｒ＋ＲPcs-2 ） であり、第一の永久電流スイッチ( ｐｃｓ-1) のクエン
チ時は ＲPcs-1 ＞（ｒ＋ＲPcs-2 ） であることを特徴とする請求項１記載の超電導磁石回
路。 - 【請求項３】極低温状態にて、超電導磁石を超電導モー
ドに切替える永久電流スイッチを有する超電導磁石回路
において、 前記永久電流スイッチに並列に、スイッチを備えたバイ
パス回路を設けたことを特徴とする超電導磁石回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3524093A JPH05343224A (ja) | 1992-02-25 | 1993-02-24 | 超電導磁石回路 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4-37372 | 1992-02-25 | ||
| JP3737292 | 1992-02-25 | ||
| JP3524093A JPH05343224A (ja) | 1992-02-25 | 1993-02-24 | 超電導磁石回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05343224A true JPH05343224A (ja) | 1993-12-24 |
Family
ID=26374187
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3524093A Pending JPH05343224A (ja) | 1992-02-25 | 1993-02-24 | 超電導磁石回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05343224A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2438446A (en) * | 2006-05-22 | 2007-11-28 | Siemens Magnet Technology Ltd | Redundant arrangements of superconducting switches |
| EP2191549A4 (en) * | 2007-10-11 | 2014-01-22 | Agilent Technologies Inc | OPERATION OF A SUPERCONDUCTING SWITCH |
| JP2017224654A (ja) * | 2016-06-13 | 2017-12-21 | 株式会社東芝 | 高温超電導磁石装置 |
-
1993
- 1993-02-24 JP JP3524093A patent/JPH05343224A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2438446A (en) * | 2006-05-22 | 2007-11-28 | Siemens Magnet Technology Ltd | Redundant arrangements of superconducting switches |
| EP2191549A4 (en) * | 2007-10-11 | 2014-01-22 | Agilent Technologies Inc | OPERATION OF A SUPERCONDUCTING SWITCH |
| JP2017224654A (ja) * | 2016-06-13 | 2017-12-21 | 株式会社東芝 | 高温超電導磁石装置 |
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