JPH0779020A - 超電導限流器 - Google Patents
超電導限流器Info
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Classifications
-
- 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
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- Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment
Landscapes
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (AREA)
- Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 超電導体の端部の臨界電流密度或いは臨界磁
場を大きくし、クエンチ時の電流値を上げ、漏れ磁束に
基づく電力損失を少なくするとともに過電流が流れた場
合に一気にクエンチすることのできる超電導限流器を提
供する。 【構成】 筒状をなす超電導筒体５の内外周のいずれか
一方に電力系統に直列に接続されるコイル４を巻回状態
で配置してなる超電導体限流器１０において、少なくと
も同超電導筒体５の端部付近の臨界磁場を超電導筒体５
の残余の部分の臨界磁場よりも大きくした。これによ
り、クエンチする電流値を上げることができる
場を大きくし、クエンチ時の電流値を上げ、漏れ磁束に
基づく電力損失を少なくするとともに過電流が流れた場
合に一気にクエンチすることのできる超電導限流器を提
供する。 【構成】 筒状をなす超電導筒体５の内外周のいずれか
一方に電力系統に直列に接続されるコイル４を巻回状態
で配置してなる超電導体限流器１０において、少なくと
も同超電導筒体５の端部付近の臨界磁場を超電導筒体５
の残余の部分の臨界磁場よりも大きくした。これによ
り、クエンチする電流値を上げることができる
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、超電導体が臨界磁場
或いは臨界電流密度を超えることによって超電導状態か
ら常電導状態へとクエンチ（転移）する性質を利用した
超電導限流器に関するものである。
或いは臨界電流密度を超えることによって超電導状態か
ら常電導状態へとクエンチ（転移）する性質を利用した
超電導限流器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より、送電系統においては事故電流
を限流する限流器を配置することが提案されている。限
流器は過電流が流れた場合に抵抗となってその過電流を
抑制し、遮断器及び変圧器にかかる負荷を所定レベル以
下に抑制する働きをする。限流器の方式としては種々の
技術が提案されているが、近年、限流器として例えば特
開平２−１０５４０２号公報に開示されるような超電導
体を用いて限流する限流器が提案されている。
を限流する限流器を配置することが提案されている。限
流器は過電流が流れた場合に抵抗となってその過電流を
抑制し、遮断器及び変圧器にかかる負荷を所定レベル以
下に抑制する働きをする。限流器の方式としては種々の
技術が提案されているが、近年、限流器として例えば特
開平２−１０５４０２号公報に開示されるような超電導
体を用いて限流する限流器が提案されている。
【０００３】この超電導限流器の基本原理は次のごとく
である。まず、送電系統に直列に接続したコイルを超電
導体の外周に巻回し、超電導体内に鉄心を同心円状に配
置して超電導限流器を構成する。一般にコイルは通電さ
れると自己インダクタンスによりインピーダンスが生ず
る。しかし、超電導体が超電導状態にある場合は磁束が
超電導体により遮断されるためコイルによって発生する
磁場はシールド（マイスナー効果）され、理論上コイル
の自己インダクタンスは消失する。即ち、インピーダン
スが極めて小さくなるため定常時の送電損失は少ない。
である。まず、送電系統に直列に接続したコイルを超電
導体の外周に巻回し、超電導体内に鉄心を同心円状に配
置して超電導限流器を構成する。一般にコイルは通電さ
れると自己インダクタンスによりインピーダンスが生ず
る。しかし、超電導体が超電導状態にある場合は磁束が
超電導体により遮断されるためコイルによって発生する
磁場はシールド（マイスナー効果）され、理論上コイル
の自己インダクタンスは消失する。即ち、インピーダン
スが極めて小さくなるため定常時の送電損失は少ない。
【０００４】ところが、一旦、短絡や落雷等によりコイ
ルに過電流が流れると、超電導体の臨界磁場を超えてし
まうため、超電導体は超電導状態から常電導状態へとク
エンチ（転移）してしまう。すると通常の物質と同様に
磁束が超電導体に鎖交するため（磁束スイッチング効
果）改めてコイルに自己インダクタンスが発生して過電
流を限流することができるようにしたものである。
ルに過電流が流れると、超電導体の臨界磁場を超えてし
まうため、超電導体は超電導状態から常電導状態へとク
エンチ（転移）してしまう。すると通常の物質と同様に
磁束が超電導体に鎖交するため（磁束スイッチング効
果）改めてコイルに自己インダクタンスが発生して過電
流を限流することができるようにしたものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、超電導体と
いえども完全に磁場をシールドしてしまうものではない
ため、ある程度の磁場の漏れが生ずる。コイルによる磁
場を超電導体により遮蔽する場合超電導体端部付近に磁
束が集中する傾向となる。そのためこの超電導体端部で
は磁束が集中する分だけクエンチする臨界電流密度（臨
界磁場と考えてもよい）が下がってしまい、端部から先
にクエンチが起きるようになってしまう。しかも、端部
の超電導体が部分的にクエンチすることにより磁束の漏
れが生じ、通常運転時のインピーダンスが大きくなると
いう問題もあった。
いえども完全に磁場をシールドしてしまうものではない
ため、ある程度の磁場の漏れが生ずる。コイルによる磁
場を超電導体により遮蔽する場合超電導体端部付近に磁
束が集中する傾向となる。そのためこの超電導体端部で
は磁束が集中する分だけクエンチする臨界電流密度（臨
界磁場と考えてもよい）が下がってしまい、端部から先
にクエンチが起きるようになってしまう。しかも、端部
の超電導体が部分的にクエンチすることにより磁束の漏
れが生じ、通常運転時のインピーダンスが大きくなると
いう問題もあった。
【０００６】クエンチした端部に対しては磁場はシール
ドされることなく通過するようになる。そして、図６に
示すように磁場は、より最短距離を通ろうとする性質が
あるため改めてクエンチした端部と接する超電導筒体２
０の内側に磁束の集中が起こることとなる。このように
端部がクエンチすると連続的に内部へ磁束の集中が展開
され内部の超電導体に対しても磁束による集中が生ず
る。従って、クエンチする電流値を大きくすることがで
きなかった。しかも、端部の超電導体に磁束が集中し、
部分的にクエンチすることにより超電導体内に磁束の漏
れが生じ、通常運転時のインピーダンスが大きくなり、
電力の損失となる。
ドされることなく通過するようになる。そして、図６に
示すように磁場は、より最短距離を通ろうとする性質が
あるため改めてクエンチした端部と接する超電導筒体２
０の内側に磁束の集中が起こることとなる。このように
端部がクエンチすると連続的に内部へ磁束の集中が展開
され内部の超電導体に対しても磁束による集中が生ず
る。従って、クエンチする電流値を大きくすることがで
きなかった。しかも、端部の超電導体に磁束が集中し、
部分的にクエンチすることにより超電導体内に磁束の漏
れが生じ、通常運転時のインピーダンスが大きくなり、
電力の損失となる。
【０００７】本発明の目的は、超電導体の端部の臨界電
流密度或いは臨界磁場を大きくし、クエンチ時の電流値
を上げ、漏れ磁束に基づく電力損失を少なくするととも
に過電流が流れた場合に一気にクエンチすることのでき
る超電導限流器を提供することである。
流密度或いは臨界磁場を大きくし、クエンチ時の電流値
を上げ、漏れ磁束に基づく電力損失を少なくするととも
に過電流が流れた場合に一気にクエンチすることのでき
る超電導限流器を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明の発明者は、請求項１の発明では、筒状をなす
超電導体の内外周のいずれか一方に電力系統に直列に接
続されるコイルを巻回状態で配置してなる超電導体限流
器において、少なくとも同超電導体の端部付近の臨界磁
場を超電導体の残余の部分の臨界磁場よりも大きくする
ように構成した。請求項２の発明では、筒状をなす超電
導体の内外周のいずれか一方に電力系統に直列に接続さ
れるコイルを巻回状態で配置してなる超電導体限流器に
おいて、少なくとも同超電導体の端部付近の臨界電流密
度を超電導体の残余の部分の臨界電流密度よりも大きく
するように構成した。
に本発明の発明者は、請求項１の発明では、筒状をなす
超電導体の内外周のいずれか一方に電力系統に直列に接
続されるコイルを巻回状態で配置してなる超電導体限流
器において、少なくとも同超電導体の端部付近の臨界磁
場を超電導体の残余の部分の臨界磁場よりも大きくする
ように構成した。請求項２の発明では、筒状をなす超電
導体の内外周のいずれか一方に電力系統に直列に接続さ
れるコイルを巻回状態で配置してなる超電導体限流器に
おいて、少なくとも同超電導体の端部付近の臨界電流密
度を超電導体の残余の部分の臨界電流密度よりも大きく
するように構成した。
【０００９】また、請求項３の発明では、筒状をなす超
電導体の内周に電力系統に直列に接続されるコイルを巻
回状態で配置してなる超電導体限流器において、前記超
電導の筒の内部には高透磁性の磁性体が挿通されてお
り、前記コイルを同磁性体に巻回するように構成した。
請求項４の発明では、超電導体において複数の超電導体
を軸方向に積層するように構成した。
電導体の内周に電力系統に直列に接続されるコイルを巻
回状態で配置してなる超電導体限流器において、前記超
電導の筒の内部には高透磁性の磁性体が挿通されてお
り、前記コイルを同磁性体に巻回するように構成した。
請求項４の発明では、超電導体において複数の超電導体
を軸方向に積層するように構成した。
【００１０】
【作用】上記のような構成によれば、請求項１の発明で
はコイルの内外周のいずれか一方に配置された超電導体
の端部付近の臨界磁場を大きくしたため、コイル端部に
対応する超電導体に集中する磁束を効果的に遮蔽するこ
とができる。請求項２の発明では請求項１において臨界
磁場の代わりに臨界電流密度に着目したものであり、臨
界電流密度を大きくしても超電導体に集中する磁束を効
果的に遮蔽することができる。請求項３の発明では請求
項１及び請求項２の発明の作用に加え、磁性体によりク
エンチ後のインピーダンスを大きくすることができる。
請求項４の発明では異なった臨界電流密度或いは臨界磁
場の超電導体を選択して積層することにより請求項１乃
至請求項３の発明の作用を容易に発現することができ
る。
はコイルの内外周のいずれか一方に配置された超電導体
の端部付近の臨界磁場を大きくしたため、コイル端部に
対応する超電導体に集中する磁束を効果的に遮蔽するこ
とができる。請求項２の発明では請求項１において臨界
磁場の代わりに臨界電流密度に着目したものであり、臨
界電流密度を大きくしても超電導体に集中する磁束を効
果的に遮蔽することができる。請求項３の発明では請求
項１及び請求項２の発明の作用に加え、磁性体によりク
エンチ後のインピーダンスを大きくすることができる。
請求項４の発明では異なった臨界電流密度或いは臨界磁
場の超電導体を選択して積層することにより請求項１乃
至請求項３の発明の作用を容易に発現することができ
る。
【００１１】
【実施例】以下、この発明の一試験例である超電導限流
器１０について、図１〜図４に基づいて詳細に説明す
る。 （試験例１）図１（ａ）に示すようにコア１は図上左右
に配設された中実軟鉄製支持体２と、同支持体２の上下
に配設された一対の円柱部３とより構成されている。円
柱部３は直径は３８ｍｍ、長さ６０ｍｍの中実軟鉄製と
され、図示しないネジにて支持体２に固着されている。
上側の円柱部３には超電導筒体５が装着されている。
器１０について、図１〜図４に基づいて詳細に説明す
る。 （試験例１）図１（ａ）に示すようにコア１は図上左右
に配設された中実軟鉄製支持体２と、同支持体２の上下
に配設された一対の円柱部３とより構成されている。円
柱部３は直径は３８ｍｍ、長さ６０ｍｍの中実軟鉄製と
され、図示しないネジにて支持体２に固着されている。
上側の円柱部３には超電導筒体５が装着されている。
【００１２】超電導筒体５はビスマス系の高温超電導体
を筒状に形成したものであり、内径４０ｍｍφ，外径５
０ｍｍφ，長さ５０ｍｍとされている。本試験例では超
電導筒体５を構成するビスマス系の高温超電導体として
はＢｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ系を使用した。各成分比
としてはＢｉ：Ｓｒ：Ｃａ：Ｃｕ＝２：２：１：２とな
るようにＢｉ2 Ｏ3 ，ＣｕＯ，ＳｒＣＯ3 の各粉末を調
合した。超電導筒体５は特に外方より支持されることな
く、円柱部３に挿通され遊嵌状態となっている。超電導
筒体５はリング状の複数の超電導体ａ〜ｊが軸方向に積
層され隣接する超電導体ａ〜ｊ同士が接着されて構成さ
れている。図１（ｂ）に示すように超電導筒体５の両端
部の超電導体ａ，ｂ，ｉ及びｊは中央付近の超電導体ｃ
〜ｈに対して臨界磁場が大きく設定されている。図１
（ｂ）では例として超電導体ａ，ｂ，ｉ及びｊの臨界磁
場を１００ガウスとし、超電導体ｃ〜ｈを５０ガウスと
した場合を表している。尚、具体的試験結果については
後述する。
を筒状に形成したものであり、内径４０ｍｍφ，外径５
０ｍｍφ，長さ５０ｍｍとされている。本試験例では超
電導筒体５を構成するビスマス系の高温超電導体として
はＢｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ系を使用した。各成分比
としてはＢｉ：Ｓｒ：Ｃａ：Ｃｕ＝２：２：１：２とな
るようにＢｉ2 Ｏ3 ，ＣｕＯ，ＳｒＣＯ3 の各粉末を調
合した。超電導筒体５は特に外方より支持されることな
く、円柱部３に挿通され遊嵌状態となっている。超電導
筒体５はリング状の複数の超電導体ａ〜ｊが軸方向に積
層され隣接する超電導体ａ〜ｊ同士が接着されて構成さ
れている。図１（ｂ）に示すように超電導筒体５の両端
部の超電導体ａ，ｂ，ｉ及びｊは中央付近の超電導体ｃ
〜ｈに対して臨界磁場が大きく設定されている。図１
（ｂ）では例として超電導体ａ，ｂ，ｉ及びｊの臨界磁
場を１００ガウスとし、超電導体ｃ〜ｈを５０ガウスと
した場合を表している。尚、具体的試験結果については
後述する。
【００１３】超電導筒体５の外周には塩化ビニール製の
断熱材６が配設されており、コイル４に発生するジュー
ル熱が超電導筒体５に伝導しにくくなっている。断熱材
６の外周にはコイル４が巻回されている。コイル４両端
は本来は送電系統に接続されるものであるが、本試験例
では交流電源に接続されている。コイル４は直径１．０
ｍｍのエナメル線を１層巻き２００ターンとしたもので
ある。尚、超電導限流器１０は図示しない保冷手段たる
冷却槽に浸漬されている。本試験例ではビスマス系の高
温超電導体を使用するため保冷手段たる冷却液として液
体窒素を用いた。
断熱材６が配設されており、コイル４に発生するジュー
ル熱が超電導筒体５に伝導しにくくなっている。断熱材
６の外周にはコイル４が巻回されている。コイル４両端
は本来は送電系統に接続されるものであるが、本試験例
では交流電源に接続されている。コイル４は直径１．０
ｍｍのエナメル線を１層巻き２００ターンとしたもので
ある。尚、超電導限流器１０は図示しない保冷手段たる
冷却槽に浸漬されている。本試験例ではビスマス系の高
温超電導体を使用するため保冷手段たる冷却液として液
体窒素を用いた。
【００１４】かかる超電導限流器１０の作用についてそ
の原理を加えて詳しく説明する。コイル４に通常電流が
流れた場合には、超電導状態にある超電導筒体５により
コイル４の磁束は遮断されるためコイル４によって発生
する磁場はシールドされる。コイル端部に集中する磁束
はこのコイル端部と対応する超電導筒体５端部に集中
し、クエンチしやすくなっている。もし、超電導筒体５
端部がクエンチした場合、磁束の集中はより内側へ移行
していくため、超電導体筒体５がクエンチする電流値を
小さくする。又超電導状態と常電導状態が共存するため
漏れ磁束が生じ漏れインダクタンスが発生する。ところ
が、本発明の超電導筒体５の両端部の超電導体ａ，ｂ，
ｉ及びｊは臨界磁場を中央付近の超電導体ｃ〜ｈに対し
て大きく設定してあるため、磁束の集中があっても先に
その部分のみがクエンチしてしまうことが極めて抑制さ
れることとなる。
の原理を加えて詳しく説明する。コイル４に通常電流が
流れた場合には、超電導状態にある超電導筒体５により
コイル４の磁束は遮断されるためコイル４によって発生
する磁場はシールドされる。コイル端部に集中する磁束
はこのコイル端部と対応する超電導筒体５端部に集中
し、クエンチしやすくなっている。もし、超電導筒体５
端部がクエンチした場合、磁束の集中はより内側へ移行
していくため、超電導体筒体５がクエンチする電流値を
小さくする。又超電導状態と常電導状態が共存するため
漏れ磁束が生じ漏れインダクタンスが発生する。ところ
が、本発明の超電導筒体５の両端部の超電導体ａ，ｂ，
ｉ及びｊは臨界磁場を中央付近の超電導体ｃ〜ｈに対し
て大きく設定してあるため、磁束の集中があっても先に
その部分のみがクエンチしてしまうことが極めて抑制さ
れることとなる。
【００１５】以上のような構成とすれば、本実施例の超
電導限流器１０は次のような効果を奏する。すなわち、
超電導筒体５の両端部の超電導体ａ，ｂ，ｉ及びｊに磁
束が集中しても臨界磁場が中央付近の超電導体ｃ〜ｈに
対して大きく設定してあるため、両端部の超電導体ａ，
ｂ，ｉ及びｊのみが先にクエンチしてしまうことが極め
て抑制できる。また、両端部の超電導体ａ，ｂ，ｉ及び
ｊが先にクエンチしないため連鎖的に中央付近の超電導
体ｃ〜ｈがクエンチすることも防止される。従って、ク
エンチする電流値が大きくなり過電流に対して超電導筒
体５全体が一気にクエンチすることができ、瞬時に大き
なインピーダンスを発生させることが可能となる。
電導限流器１０は次のような効果を奏する。すなわち、
超電導筒体５の両端部の超電導体ａ，ｂ，ｉ及びｊに磁
束が集中しても臨界磁場が中央付近の超電導体ｃ〜ｈに
対して大きく設定してあるため、両端部の超電導体ａ，
ｂ，ｉ及びｊのみが先にクエンチしてしまうことが極め
て抑制できる。また、両端部の超電導体ａ，ｂ，ｉ及び
ｊが先にクエンチしないため連鎖的に中央付近の超電導
体ｃ〜ｈがクエンチすることも防止される。従って、ク
エンチする電流値が大きくなり過電流に対して超電導筒
体５全体が一気にクエンチすることができ、瞬時に大き
なインピーダンスを発生させることが可能となる。
【００１６】また、両端部の超電導体ａ，ｂ，ｉ及びｊ
の漏れ磁束が防止される結果、通常送電時におけるイン
ピーダンスの発生を抑制し、送電損失を軽減することが
できる。更に、断熱材６によりコイル４に発生するジュ
ール熱が超電導筒体５に伝導しにくくなっている。
の漏れ磁束が防止される結果、通常送電時におけるイン
ピーダンスの発生を抑制し、送電損失を軽減することが
できる。更に、断熱材６によりコイル４に発生するジュ
ール熱が超電導筒体５に伝導しにくくなっている。
【００１７】次に、上記試験例に基づいて行った試験デ
ータについて図３に示す表に基づいて説明する。超電導
筒体５の両端部の超電導体ａ，ｂ，ｉ及びｊについて臨
界磁場がそれぞれ５０，７５，１００，１２５及び１５
０ガウスである５種類についてテストを行い、それらを
順にＮｏ．１〜５とした。超電導筒体５の中央付近の超
電導体ｃ〜ｈの臨界磁場はいずれも５０ガウスとした。
そして、各ケースについて超電導限流器１０が限流を開
始する電流値、すなわち超電導筒体５のクエンチ時にコ
イル４に流れている電流値を比較した。尚、Ｎｏ．１は
両端部及び中央部共に臨界磁場を５０ガウスに設定した
従来の超電導筒体であり、Ｎｏ．１の電流値７．５Ａを
参考値１００として他の試験例を算定した。その結果、
両端部の超電導体ａ，ｂ，ｉ及びｊの臨界磁場を大きく
することにより、クエンチする電流値が上昇することが
確認された。 （試験例２）コア１、超電導筒体５及び断熱材６につい
ては試験例１と材質、形状及び寸法は同一である。図２
（ａ）に示すように試験例２においてはコア１の上側の
円柱部３にコイル４が巻回されており、このコイル４の
外方から包囲するように超電導筒体５が装着されてい
る。コイル４は試験例１と同じ１．０ｍｍのエナメル線
を１層巻き２００ターンとしたものであるが、円柱部３
に巻回しているためコイル径は試験例１に比べ小さい。
試験例１では超電導体の臨界磁場に着目し、各ケース毎
に両端部の超電導体ａ，ｂ，ｉ及びｊの臨界磁場を変え
て試験を行った。試験例２では超電導体の臨界電流に着
目し、超電導体ａ，ｂ，ｉ及びｊの臨界電流密度を変え
て試験を行った。この場合、超電導体として作用の点で
は同様である。
ータについて図３に示す表に基づいて説明する。超電導
筒体５の両端部の超電導体ａ，ｂ，ｉ及びｊについて臨
界磁場がそれぞれ５０，７５，１００，１２５及び１５
０ガウスである５種類についてテストを行い、それらを
順にＮｏ．１〜５とした。超電導筒体５の中央付近の超
電導体ｃ〜ｈの臨界磁場はいずれも５０ガウスとした。
そして、各ケースについて超電導限流器１０が限流を開
始する電流値、すなわち超電導筒体５のクエンチ時にコ
イル４に流れている電流値を比較した。尚、Ｎｏ．１は
両端部及び中央部共に臨界磁場を５０ガウスに設定した
従来の超電導筒体であり、Ｎｏ．１の電流値７．５Ａを
参考値１００として他の試験例を算定した。その結果、
両端部の超電導体ａ，ｂ，ｉ及びｊの臨界磁場を大きく
することにより、クエンチする電流値が上昇することが
確認された。 （試験例２）コア１、超電導筒体５及び断熱材６につい
ては試験例１と材質、形状及び寸法は同一である。図２
（ａ）に示すように試験例２においてはコア１の上側の
円柱部３にコイル４が巻回されており、このコイル４の
外方から包囲するように超電導筒体５が装着されてい
る。コイル４は試験例１と同じ１．０ｍｍのエナメル線
を１層巻き２００ターンとしたものであるが、円柱部３
に巻回しているためコイル径は試験例１に比べ小さい。
試験例１では超電導体の臨界磁場に着目し、各ケース毎
に両端部の超電導体ａ，ｂ，ｉ及びｊの臨界磁場を変え
て試験を行った。試験例２では超電導体の臨界電流に着
目し、超電導体ａ，ｂ，ｉ及びｊの臨界電流密度を変え
て試験を行った。この場合、超電導体として作用の点で
は同様である。
【００１８】図２（ｂ）では例として超電導体ａ，ｂ，
ｉ及びｊの臨界電流密度を１５００Ａ／ｃｍ2 とし、超
電導体ｃ〜ｈを１０００Ａ／ｃｍ2 とした場合を表して
いる。尚、具体的試験結果については後述する。
ｉ及びｊの臨界電流密度を１５００Ａ／ｃｍ2 とし、超
電導体ｃ〜ｈを１０００Ａ／ｃｍ2 とした場合を表して
いる。尚、具体的試験結果については後述する。
【００１９】以上のような構成とすれば、本実施例の超
電導限流器１０は次のような効果を奏する。すなわち、
前記試験例１の効果に加えて、超電導筒体５に直接コイ
ル４が巻回れていないため超電導筒体５に余分な機械的
応力が加わることがなく超電導筒体５の耐久性が増す。
電導限流器１０は次のような効果を奏する。すなわち、
前記試験例１の効果に加えて、超電導筒体５に直接コイ
ル４が巻回れていないため超電導筒体５に余分な機械的
応力が加わることがなく超電導筒体５の耐久性が増す。
【００２０】次に、上記試験例に基づいて行った試験デ
ータについて図４に示す表に基づいて説明する。超電導
筒体５の両端部の超電導体ａ，ｂ，ｉ及びｊについて臨
界電流密度がそれぞれ１０００，１５００，２０００，
２５００及び３０００Ａ／ｃｍ2 である５種類について
テストを行い、それらを順にＮｏ．６〜１０とした。超
電導筒体５の中央付近の超電導体ｃ〜ｈの臨界電流密度
はいずれも１０００Ａ／ｃｍ2 とした。そして、各ケー
スについて試験例１と同様に超電導筒体５のクエンチ時
にコイル４に流れている電流値を比較した。尚、Ｎｏ．
６は両端部及び中央部共に臨界電流密度を１０００Ａ／
ｃｍ2 に設定した従来の超電導筒体であり、このＮｏ．
６の電流値８．０Ａを参考値１００として他の試験例を
算定した。その結果、両端部の超電導体ａ，ｂ，ｉ及び
ｊの臨界電流密度を大きくすることにより、クエンチす
る電流値が上昇することが確認された。
ータについて図４に示す表に基づいて説明する。超電導
筒体５の両端部の超電導体ａ，ｂ，ｉ及びｊについて臨
界電流密度がそれぞれ１０００，１５００，２０００，
２５００及び３０００Ａ／ｃｍ2 である５種類について
テストを行い、それらを順にＮｏ．６〜１０とした。超
電導筒体５の中央付近の超電導体ｃ〜ｈの臨界電流密度
はいずれも１０００Ａ／ｃｍ2 とした。そして、各ケー
スについて試験例１と同様に超電導筒体５のクエンチ時
にコイル４に流れている電流値を比較した。尚、Ｎｏ．
６は両端部及び中央部共に臨界電流密度を１０００Ａ／
ｃｍ2 に設定した従来の超電導筒体であり、このＮｏ．
６の電流値８．０Ａを参考値１００として他の試験例を
算定した。その結果、両端部の超電導体ａ，ｂ，ｉ及び
ｊの臨界電流密度を大きくすることにより、クエンチす
る電流値が上昇することが確認された。
【００２１】以上、本発明の一実施例に関して２つの試
験例を説明したが、本発明は次のような態様に変更して
実施することも可能である。 １）上記試験例１及び２における超電導筒体５は複数の
超電導体ａ〜ｊが軸方向に積層されて構成されていた
が、これを一体物として焼結し、図５（ａ）に示すよう
に中央部分より端部に移行するにつれて徐々に臨界磁場
（臨界電流密度）を大きくなるように設計してもよい。
この場合でも少なくとも両端の臨界磁場（臨界電流密
度）が大きくなるため同様の効果が奏される。また、図
５（ｂ）に示すように中央付近の超電導体ｄ〜ｇから段
階的に両端に向かって臨界磁場（臨界電流密度）が大き
くなるようにしてもよい。また必ずしも中央部の臨界磁
場（臨界電流密度）を最も小さくする必要もない。
験例を説明したが、本発明は次のような態様に変更して
実施することも可能である。 １）上記試験例１及び２における超電導筒体５は複数の
超電導体ａ〜ｊが軸方向に積層されて構成されていた
が、これを一体物として焼結し、図５（ａ）に示すよう
に中央部分より端部に移行するにつれて徐々に臨界磁場
（臨界電流密度）を大きくなるように設計してもよい。
この場合でも少なくとも両端の臨界磁場（臨界電流密
度）が大きくなるため同様の効果が奏される。また、図
５（ｂ）に示すように中央付近の超電導体ｄ〜ｇから段
階的に両端に向かって臨界磁場（臨界電流密度）が大き
くなるようにしてもよい。また必ずしも中央部の臨界磁
場（臨界電流密度）を最も小さくする必要もない。
【００２２】２）冷却液として液体ヘリウムを用いるこ
と。液体ヘリウムはより低温であるためＮｂＴｉ系超電
導体等を使用することできる。また、他の冷却剤を用い
ることも自由である。また、逆に現状のビスマス系の高
温超電導体を上回る高温超電導体に応用した場合、必ず
しも冷却液中に浸漬せずともよい。
と。液体ヘリウムはより低温であるためＮｂＴｉ系超電
導体等を使用することできる。また、他の冷却剤を用い
ることも自由である。また、逆に現状のビスマス系の高
温超電導体を上回る高温超電導体に応用した場合、必ず
しも冷却液中に浸漬せずともよい。
【００２３】３）超電導筒体５の厚みを変更することは
自由である。また上記試験例１及び２では超電導筒体５
は円筒状であったが特に円筒状には限らない。また、コ
イル４自体を超電導体で構成することも可能である。
自由である。また上記試験例１及び２では超電導筒体５
は円筒状であったが特に円筒状には限らない。また、コ
イル４自体を超電導体で構成することも可能である。
【００２４】４）コイル４と超電導筒体５との間に断熱
材６を挿入するようにしたがなくともよい。 ５）コイル４と超電導筒体５との間隔はぴったりと密着
状態とすることも、ある程度の隙間を有するようにして
も良い。理論的には密着するほどコイル４には漏れ磁束
がなくなり定常送電時の電流の損失が減ることとなる。
材６を挿入するようにしたがなくともよい。 ５）コイル４と超電導筒体５との間隔はぴったりと密着
状態とすることも、ある程度の隙間を有するようにして
も良い。理論的には密着するほどコイル４には漏れ磁束
がなくなり定常送電時の電流の損失が減ることとなる。
【００２５】６）コアは中実軟鉄製であったが、薄板を
積層して構成するようにしてもよい。また軟鉄製とはフ
ェライト、アモルファス合金製をも含む概念である。 ７）ビスマス系の高温超電導体としてはＢｉ：Ｓｒ：Ｃ
ａ：Ｃｕ＝２：２：１：２以外の配合で実施してもよ
い。また、ビスマス系以外の例えばイットリウム系等の
超電導体を使用することも可能である。
積層して構成するようにしてもよい。また軟鉄製とはフ
ェライト、アモルファス合金製をも含む概念である。 ７）ビスマス系の高温超電導体としてはＢｉ：Ｓｒ：Ｃ
ａ：Ｃｕ＝２：２：１：２以外の配合で実施してもよ
い。また、ビスマス系以外の例えばイットリウム系等の
超電導体を使用することも可能である。
【００２６】８）コイル４の長さはそのままで超電導筒
体５を長くしたり、端部にフランジ部を形成するように
してもかまわない。超電導筒体５を長くした場合には超
電導筒体５端部だけでなく、より内方の部分においても
臨界磁場（臨界電流密度）が大きく設定されることとな
る。また端部とはある程度幅を持った概念である。その
他コイル４の線径を変更したりすることも自由である
等、本発明はその主旨を逸脱しない範囲で変更して実施
することは自由である。
体５を長くしたり、端部にフランジ部を形成するように
してもかまわない。超電導筒体５を長くした場合には超
電導筒体５端部だけでなく、より内方の部分においても
臨界磁場（臨界電流密度）が大きく設定されることとな
る。また端部とはある程度幅を持った概念である。その
他コイル４の線径を変更したりすることも自由である
等、本発明はその主旨を逸脱しない範囲で変更して実施
することは自由である。
【００２７】
【発明の効果】以上説明したようにこの発明では、少な
くとも超電導体の端部付近の臨界磁場或いは臨界電流密
度を超電導体の残余の部分の臨界磁場或いは臨界電流密
度よりも大きくしたため、クエンチする電流値を上げる
ことができる。
くとも超電導体の端部付近の臨界磁場或いは臨界電流密
度を超電導体の残余の部分の臨界磁場或いは臨界電流密
度よりも大きくしたため、クエンチする電流値を上げる
ことができる。
【図１】本発明の試験例１にかかる超電導限流器の概要
を説明する図であり、（ａ）は側断面図であり、（ｂ）
は超電導筒体における臨界磁場のグラフである。
を説明する図であり、（ａ）は側断面図であり、（ｂ）
は超電導筒体における臨界磁場のグラフである。
【図２】他の試験例２にかかる超電導限流器の概要を説
明する図であり、（ａ）は側断面図であり、（ｂ）は超
電導筒体における臨界電流密度のグラフである。
明する図であり、（ａ）は側断面図であり、（ｂ）は超
電導筒体における臨界電流密度のグラフである。
【図３】試験例１において超電導筒体の端部の臨界磁場
を変えて試験した結果を示す表である。
を変えて試験した結果を示す表である。
【図４】試験例２において超電導筒体の端部の臨界電流
密度を変えて試験した結果を示す表である。
密度を変えて試験した結果を示す表である。
【図５】他の実施例におけるは超電導筒体の臨界電流密
度のグラフである。
度のグラフである。
【図６】従来例の超電導筒体を説明する部分拡大側断面
図である。
図である。
１…磁性体たるコア、４…コイル、５…超電導体たる超
電導筒体、１０…超電導限流器。
電導筒体、１０…超電導限流器。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｆ 36/00 9375−5Ｅ
Claims (4)
- 【請求項１】 筒状をなす超電導体の内外周のいずれか
一方に電力系統に直列に接続されるコイルを巻回状態で
配置してなる超電導体限流器において、少なくとも同超
電導体の端部付近の臨界磁場を超電導体の残余の部分の
臨界磁場よりも大きくしたことを特徴とする超電導限流
器。 - 【請求項２】 筒状をなす超電導体の内外周のいずれか
一方に電力系統に直列に接続されるコイルを巻回状態で
配置してなる超電導体限流器において、少なくとも同超
電導体の端部付近の臨界電流密度を超電導体の残余の部
分の臨界電流密度よりも大きくしたことを特徴とする超
電導限流器。 - 【請求項３】 筒状をなす超電導体の内周に電力系統に
直列に接続されるコイルを巻回状態で配置してなる超電
導体限流器において、前記超電導の筒の内部には高透磁
性の磁性体が挿通されており、前記コイルは同磁性体に
巻回されていることを特徴とする超電導限流器。 - 【請求項４】 前記超電導体は複数の超電導体が軸方向
に積層されていることを特徴とする請求項１乃至請求項
３に記載の超電導限流器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5162865A JPH0779020A (ja) | 1993-06-30 | 1993-06-30 | 超電導限流器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5162865A JPH0779020A (ja) | 1993-06-30 | 1993-06-30 | 超電導限流器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0779020A true JPH0779020A (ja) | 1995-03-20 |
Family
ID=15762736
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5162865A Pending JPH0779020A (ja) | 1993-06-30 | 1993-06-30 | 超電導限流器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0779020A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006101585A (ja) * | 2004-09-28 | 2006-04-13 | Internatl Superconductivity Technology Center | 超電導軸受と磁気浮上装置 |
| JP2011510603A (ja) * | 2008-04-03 | 2011-03-31 | ゼナジー パワー ピーティーワイ リミテッド | 故障電流限流器 |
-
1993
- 1993-06-30 JP JP5162865A patent/JPH0779020A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006101585A (ja) * | 2004-09-28 | 2006-04-13 | Internatl Superconductivity Technology Center | 超電導軸受と磁気浮上装置 |
| JP2011510603A (ja) * | 2008-04-03 | 2011-03-31 | ゼナジー パワー ピーティーワイ リミテッド | 故障電流限流器 |
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