JPS584906A - 超電導磁石の励磁方式 - Google Patents
超電導磁石の励磁方式Info
- Publication number
- JPS584906A JPS584906A JP10119881A JP10119881A JPS584906A JP S584906 A JPS584906 A JP S584906A JP 10119881 A JP10119881 A JP 10119881A JP 10119881 A JP10119881 A JP 10119881A JP S584906 A JPS584906 A JP S584906A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- current
- coil
- time
- superconducting
- switch
- 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.)
- Pending
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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)
- Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は超電導磁石の励磁方式に係す、特に、開極時の
抵抗が小さい熱式永久電流スイッチを備えた超電導磁石
に適用するに最適な超電導磁石の励磁方式に関する。
抵抗が小さい熱式永久電流スイッチを備えた超電導磁石
に適用するに最適な超電導磁石の励磁方式に関する。
周知の如く超電導コイルは、成る種の金属・合金あるい
は化合物をコイル状にし、これを絶対温度（−２７３Ｃ
）近くにすると電気抵抗が０になる性質を有している。
は化合物をコイル状にし、これを絶対温度（−２７３Ｃ
）近くにすると電気抵抗が０になる性質を有している。
このような超電導コイルを所定の電流に励磁した後、コ
イルの両端を短絡すれば、励磁のための励磁電源をコイ
ルから切離しても、電流の減衰が無く、永久磁石として
使用することが可能である。超電導コイルを短絡する手
段として、熱式永久電流スイッチまたは機械式永久電流
スイッチとを使用する方法がある。熱式永久電流スイッ
チは超電導線とヒーターとにより構成され、可動部分が
無いこと、遠隔操作が容易であることから、広く使用さ
れている。
イルの両端を短絡すれば、励磁のための励磁電源をコイ
ルから切離しても、電流の減衰が無く、永久磁石として
使用することが可能である。超電導コイルを短絡する手
段として、熱式永久電流スイッチまたは機械式永久電流
スイッチとを使用する方法がある。熱式永久電流スイッ
チは超電導線とヒーターとにより構成され、可動部分が
無いこと、遠隔操作が容易であることから、広く使用さ
れている。
第１図は超電導磁石の励磁回路の一例を示すものである
。
。
超電導コイル１と並列に熱式永久電流スイッチ２が接続
される。該永久電流スイッチ２＃ｉ超電導線３およびヒ
ーター４より成っている。更に１超電導コイル１と並列
に保護抵抗５が接続されると共に励磁電源６が遮断器９
を介して接続される。
される。該永久電流スイッチ２＃ｉ超電導線３およびヒ
ーター４より成っている。更に１超電導コイル１と並列
に保護抵抗５が接続されると共に励磁電源６が遮断器９
を介して接続される。
またヒーター４にはスイッチ７を介してヒーター電源８
が接続される。
が接続される。
第２図の励磁タイムチャートに基づいて動作を説明する
。時刻ｔ。で超電導コイル１及び永久電流スイッチは、
極低温状態に保持され、超電導状態となっている。時刻
ｔ、でスイッチ７を閉じ、ヒーター４に通電し、超電導
線３を加熱し抵抗を発生させるいこの状態を永久電流ス
イッチの「ＯＦＦ状態」と呼ぶ。時刻ｔ、で遮断器９を
投入し、励磁電源６から電流の通電を開始する。励磁電
源の送給電流１．超電導コイル１の電流’Ｃ＋保護抵抗
５への分流電流ｉＤは夫々、 ｉ−α、 ｔ （４）ｉｏ＝ｉ
４ｃ （６）但しα１：電流の立上
げ速度 Ｌ：超電導コイルのインダクタンス Ｒ：保護抵抗と永久電流スイッチの ＯＦＦ時の抵抗との合成抵抗 ｔ：時間 となる。時刻ｔ、において、励磁電源からの送給電流を
一定に保持すると、 ｉ ＝ｌ定＝Ｉ
（力夏Ｄ ＝ ＋ −ｉｃ
（９）となる。（
５）式より、超電導コイルの電流は励磁電源の送給電流
よりＬ／’Ｒの時間だけ遅れて立上がることがわかる。
。時刻ｔ。で超電導コイル１及び永久電流スイッチは、
極低温状態に保持され、超電導状態となっている。時刻
ｔ、でスイッチ７を閉じ、ヒーター４に通電し、超電導
線３を加熱し抵抗を発生させるいこの状態を永久電流ス
イッチの「ＯＦＦ状態」と呼ぶ。時刻ｔ、で遮断器９を
投入し、励磁電源６から電流の通電を開始する。励磁電
源の送給電流１．超電導コイル１の電流’Ｃ＋保護抵抗
５への分流電流ｉＤは夫々、 ｉ−α、 ｔ （４）ｉｏ＝ｉ
４ｃ （６）但しα１：電流の立上
げ速度 Ｌ：超電導コイルのインダクタンス Ｒ：保護抵抗と永久電流スイッチの ＯＦＦ時の抵抗との合成抵抗 ｔ：時間 となる。時刻ｔ、において、励磁電源からの送給電流を
一定に保持すると、 ｉ ＝ｌ定＝Ｉ
（力夏Ｄ ＝ ＋ −ｉｃ
（９）となる。（
５）式より、超電導コイルの電流は励磁電源の送給電流
よりＬ／’Ｒの時間だけ遅れて立上がることがわかる。
また（６）式より、励磁電源よりの送給電流を一定に保
った後でも、超電導コイルの電流は時定数Ｌ／Ｒで上昇
を続けることが分かる。
った後でも、超電導コイルの電流は時定数Ｌ／Ｒで上昇
を続けることが分かる。
時刻ｔ、でスイッチ７を開きヒーター４への通電を停止
する。永久電流スイッチ内に蓄積された熱が冷媒により
冷却され、超電導線３が超電導状態となったとき（この
状態を永久電流スイッチのｒＯＮ状態」と呼ぶ）、即ち
時刻ｔ、で励磁電源の送給電流を立下ける。超電導コイ
ルの電流ｉｃは一定の値に保持され、励磁電源の送給電
流が減少した分だけ永久電流スイッチの電流ｉｐが増加
する。時刻ｔ６において、ｉｃとｉＰは等しくなり、こ
こで超電導コイルはいわゆる永久電流状態に保持された
ことになる。
する。永久電流スイッチ内に蓄積された熱が冷媒により
冷却され、超電導線３が超電導状態となったとき（この
状態を永久電流スイッチのｒＯＮ状態」と呼ぶ）、即ち
時刻ｔ、で励磁電源の送給電流を立下ける。超電導コイ
ルの電流ｉｃは一定の値に保持され、励磁電源の送給電
流が減少した分だけ永久電流スイッチの電流ｉｐが増加
する。時刻ｔ６において、ｉｃとｉＰは等しくなり、こ
こで超電導コイルはいわゆる永久電流状態に保持された
ことになる。
ここで、永久電流スイッチの開極時における抵抗値と、
保護抵抗の抵抗値との関係を説明しておく。超電導コイ
ルｌの自己インダクタンスをり。
保護抵抗の抵抗値との関係を説明しておく。超電導コイ
ルｌの自己インダクタンスをり。
励磁電流をＩとすると、超電導コイルには、の磁気エネ
ルギーが蓄えられている。何等かの原因で超電導状態が
破れたときは、直ちに遮断器９を開放し、励磁電源から
の電流供給を絶つ。このとき、超電導コイルに蓄えられ
ていた磁気エネルギーは次の３つの抵抗で消費されるこ
とになる。
ルギーが蓄えられている。何等かの原因で超電導状態が
破れたときは、直ちに遮断器９を開放し、励磁電源から
の電流供給を絶つ。このとき、超電導コイルに蓄えられ
ていた磁気エネルギーは次の３つの抵抗で消費されるこ
とになる。
■ 超電導コイルの常電導発生部分（値をＲＣとする。
）
■ 永久電流スイッチ（Ｒｐとする。）■ 保護抵抗（
値をＲｏとする。） 上記３つのうち、■の超電導コイル内で消費される磁気
エネルギーを無視すると、永久電流スイッチおよび保護
抵抗に消費される磁気エネルギーの値は、次の通りとな
る。
値をＲｏとする。） 上記３つのうち、■の超電導コイル内で消費される磁気
エネルギーを無視すると、永久電流スイッチおよび保護
抵抗に消費される磁気エネルギーの値は、次の通りとな
る。
永久電流スイッチに消費される磁気エネルギーｎ
Ｅ Ｐ ＝ Ｅ（２）
Ｒｐ＋ｇ。
保護抵抗に消費される磁気エネルギー ・Ｒｐ
ＢＤ ＝ −Ｅ （３）
Ｒｐ＋Ｒａ
（２） ）１ （３）式から、極低温状態にある永久電
流スイッチのエネルギー消費を小さくシ、永久電流スイ
ッチの過熱を避は極低温冷媒の蒸発損失を少なくするに
は、 Ｒｐ ＞＞ Ｒｎ となるようにすれば良い。通常ＲｎはＲｐの１／’１０
〜１／’１００に選ばれている。
流スイッチのエネルギー消費を小さくシ、永久電流スイ
ッチの過熱を避は極低温冷媒の蒸発損失を少なくするに
は、 Ｒｐ ＞＞ Ｒｎ となるようにすれば良い。通常ＲｎはＲｐの１／’１０
〜１／’１００に選ばれている。
ところで、第１図に示した如き従来方式の励磁では、時
刻ｔ、とｔ、との間が長く、この間永久電流スイッチへ
は常に一定電力を供給しｒＯＦ ＦＪを保っているため
、冷却用冷媒の損失が大きかった。１例として、インダ
クタンスＬ＝１０Ｈ、永久電流スイッチのｒＯＦＦＪに
おける抵抗Ｒｐ＝５Ω。
刻ｔ、とｔ、との間が長く、この間永久電流スイッチへ
は常に一定電力を供給しｒＯＦ ＦＪを保っているため
、冷却用冷媒の損失が大きかった。１例として、インダ
クタンスＬ＝１０Ｈ、永久電流スイッチのｒＯＦＦＪに
おける抵抗Ｒｐ＝５Ω。
保護抵抗Ｒｎ＝０．１Ω、コイル電流１＝５００ＯＡ。
電流立上速度α□−１ＯＡ／Ｓの場合における励磁電源
の送給電流！、超電導コイル電流ｉｃを第３図に示す。
の送給電流！、超電導コイル電流ｉｃを第３図に示す。
０図より明らかなようにｉが５００ＯＡに達した時点で
、コイルの電流は３９８８Ａである。超電導コイルの電
流が５００ＯＡに達するまでには、更に約７００秒の時
間を経過した後である。
、コイルの電流は３９８８Ａである。超電導コイルの電
流が５００ＯＡに達するまでには、更に約７００秒の時
間を経過した後である。
このように従来においては、励磁所要時間が長くかかる
という欠点があった。
という欠点があった。
本発明の目的は、励磁所要時間を短縮することのできる
超電導磁石の励磁方式を提供するにある本発明は、励磁
電源よりの送給電流をコイルの定格電流より大とした後
に電流を立上げるようにしたものである。
超電導磁石の励磁方式を提供するにある本発明は、励磁
電源よりの送給電流をコイルの定格電流より大とした後
に電流を立上げるようにしたものである。
第４図は本発明の原理を示す電流特性図である。
励磁電源からの送給電流を、所定の電流工より大きくな
るまで立上げ、次いで励磁電源からの送給電流を立下げ
、時刻ｔ４において所定の電流値となるようにすれば、
時刻ｔ３とｔ４ との間を極めて短かくすることができ
る。時刻ｔ、からｔ４までの各部に流れる電流は次の通
りである。
るまで立上げ、次いで励磁電源からの送給電流を立下げ
、時刻ｔ４において所定の電流値となるようにすれば、
時刻ｔ３とｔ４ との間を極めて短かくすることができ
る。時刻ｔ、からｔ４までの各部に流れる電流は次の通
りである。
１−α１（ｔ３ ’Ｊ−αｔ（ｔ−ｔ ｓ＋ ｔ ｔ
） ａｏ）ｉＤ＝ｊ−ｊ（２峙 但しα、：電流の立下げ速度 第５図は本発明による実施結果の一例を示すもので、Ｌ
＝１０Ｈ、Ｒｐ ＝５Ω、 Ｒａ ＝ ０．１Ω。
） ａｏ）ｉＤ＝ｊ−ｊ（２峙 但しα、：電流の立下げ速度 第５図は本発明による実施結果の一例を示すもので、Ｌ
＝１０Ｈ、Ｒｐ ＝５Ω、 Ｒａ ＝ ０．１Ω。
Ｉ＝５０ＯＡ、α、＝α、＝１ＯＡ／’Ｓとした場合の
励磁電源の送給電流ｉ、超電導コイル電流ｉ（。
励磁電源の送給電流ｉ、超電導コイル電流ｉ（。
の特性を示したものである。
この場合、励磁電源からの送給電流を約５７００Ａｔで
立上げ、ついで立下げる。時刻が約６４０秒の時点で送
給電流ｉと超電導コイル電流ｉｃとが一致し、一致以後
は一定値を保持する。第３図の従来特性と比較して明ら
かな如く、一定値への収束は約５６０秒短縮されている
ことがわかる。
立上げ、ついで立下げる。時刻が約６４０秒の時点で送
給電流ｉと超電導コイル電流ｉｃとが一致し、一致以後
は一定値を保持する。第３図の従来特性と比較して明ら
かな如く、一定値への収束は約５６０秒短縮されている
ことがわかる。
この短縮により、従来、電流が一定値に落ちつくまで消
費していた永久電流スイッチ加熱用のエネルギーは約半
減され、貴重な極低温冷媒の損失が半減される。
費していた永久電流スイッチ加熱用のエネルギーは約半
減され、貴重な極低温冷媒の損失が半減される。
以上より明らかな如く本発明によれば、超電導磁石の励
磁所要時間の短縮を図ることができる。
磁所要時間の短縮を図ることができる。
第１図は超電導磁石の励磁回路の一例を示す回路図、第
２図は第１図の回路の励磁タイムチャート、第３図は従
来方式による電流特性図、第４図は本発明の原理を示す
電流特性図、第５図は本発明の実施結果の一例を示す電
流特性図である。 １・・・超電導コイル、２・・・永久電流スイッチ、３
・・・超電導線、４・・・ヒーター、５・・・保護抵抗
、６・・・励磁電源、７・・・スイッチ、８・・・ヒー
ター電源、９・・・戸 第 ｌ 聞 第 ２ 図 −＠ ｈｌ 乎 ３ 鉛 時間（Ｓ）−→ Ｔ４閏 → 第５図 ＦｆＦ間（Ｓジ −
２図は第１図の回路の励磁タイムチャート、第３図は従
来方式による電流特性図、第４図は本発明の原理を示す
電流特性図、第５図は本発明の実施結果の一例を示す電
流特性図である。 １・・・超電導コイル、２・・・永久電流スイッチ、３
・・・超電導線、４・・・ヒーター、５・・・保護抵抗
、６・・・励磁電源、７・・・スイッチ、８・・・ヒー
ター電源、９・・・戸 第 ｌ 聞 第 ２ 図 −＠ ｈｌ 乎 ３ 鉛 時間（Ｓ）−→ Ｔ４閏 → 第５図 ＦｆＦ間（Ｓジ −
Claims (1)
- １、超電導コイルと、該超電導コイルに並列接続される
保護抵抗と、前−記超電導コイルに所要時に給電する励
磁電源と、前記超電導コイルに並列接続され所要時にオ
ン状態にされる永久電流スイッチとで構成される超電導
磁石の励磁方式において、前記励磁電源よりの供給電流
を前記超電導コイルの定格電流を超過するように立上げ
、しかるのち前記定格電流値まで減じ、以後当該定格電
流値に維持してなる超電導磁石の励磁方式。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10119881A JPS584906A (ja) | 1981-07-01 | 1981-07-01 | 超電導磁石の励磁方式 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10119881A JPS584906A (ja) | 1981-07-01 | 1981-07-01 | 超電導磁石の励磁方式 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS584906A true JPS584906A (ja) | 1983-01-12 |
Family
ID=14294233
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10119881A Pending JPS584906A (ja) | 1981-07-01 | 1981-07-01 | 超電導磁石の励磁方式 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS584906A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61171105A (ja) * | 1985-01-25 | 1986-08-01 | Mitsubishi Electric Corp | 超電導マグネツトの励磁装置 |
| JPH0864412A (ja) * | 1993-02-03 | 1996-03-08 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 所定の磁場減衰度の達成を迅速に行う超伝導コイルの励減磁方法 |
-
1981
- 1981-07-01 JP JP10119881A patent/JPS584906A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61171105A (ja) * | 1985-01-25 | 1986-08-01 | Mitsubishi Electric Corp | 超電導マグネツトの励磁装置 |
| JPH0864412A (ja) * | 1993-02-03 | 1996-03-08 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 所定の磁場減衰度の達成を迅速に行う超伝導コイルの励減磁方法 |
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