JPS6155275B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6155275B2 JPS6155275B2 JP51101243A JP10124376A JPS6155275B2 JP S6155275 B2 JPS6155275 B2 JP S6155275B2 JP 51101243 A JP51101243 A JP 51101243A JP 10124376 A JP10124376 A JP 10124376A JP S6155275 B2 JPS6155275 B2 JP S6155275B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heater
- superconducting
- persistent current
- wire
- state
- 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.)
- Expired
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Landscapes
- Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は超電導マグネツトを永久電流モードで
用いる時の永久電流スイツチに関するもので、そ
の目的とするところは永久電流スイツチの機能を
損なう事なくまた従来の永久電流スイツチに見ら
れるヒーター電流と超電導遷移の非可逆性を排除
し、永久電流スイツチを安定に動作させんとする
ものである。
用いる時の永久電流スイツチに関するもので、そ
の目的とするところは永久電流スイツチの機能を
損なう事なくまた従来の永久電流スイツチに見ら
れるヒーター電流と超電導遷移の非可逆性を排除
し、永久電流スイツチを安定に動作させんとする
ものである。
一般に超電導マグネツトは直流電源によつて励
磁するものであるが超電導マグネツトの用途によ
つては電源を切り離して永久電流モードで用いる
方が有効な場合がある。例として磁気浮上高速列
車用超電導マグネツト、核磁気共鳴用超電導マグ
ネツト等があるが、前者は永久電流モードで用い
ることにより電源を列車に積み込む必要をなく
し、後者は電源を切り離すことにより電源からの
リツプルなどの雑音の混入を避ける事ができる。
特に核磁気共鳴用超電導マグネツトのように高い
均一度を要求されるものには永久電流モードによ
る超電導マグネツトの運転が有効である。その他
にも電力費が少なくすむ事等で永久電流モードに
よる超電導マグネツトの運転は種々利用される。
磁するものであるが超電導マグネツトの用途によ
つては電源を切り離して永久電流モードで用いる
方が有効な場合がある。例として磁気浮上高速列
車用超電導マグネツト、核磁気共鳴用超電導マグ
ネツト等があるが、前者は永久電流モードで用い
ることにより電源を列車に積み込む必要をなく
し、後者は電源を切り離すことにより電源からの
リツプルなどの雑音の混入を避ける事ができる。
特に核磁気共鳴用超電導マグネツトのように高い
均一度を要求されるものには永久電流モードによ
る超電導マグネツトの運転が有効である。その他
にも電力費が少なくすむ事等で永久電流モードに
よる超電導マグネツトの運転は種々利用される。
永久電流モードにするためには永久電流スイツ
チが必要とされ、初めは該永久電流スイツチを
OFF状態にしておいて直流電源より励磁し、所
望の状態にした後該永久電流スイツチをON状態
にして永久電流回路を作るものである。
チが必要とされ、初めは該永久電流スイツチを
OFF状態にしておいて直流電源より励磁し、所
望の状態にした後該永久電流スイツチをON状態
にして永久電流回路を作るものである。
従来の永久電流スイツチを有する超電導永久電
流回路を第１図に示す。１は超電導マグネツトで
直流電源２によつて励磁される。また超電導マグ
ネツト１と並列に超電導線３があり普通CuNi合
金等電気抵抗の高い母材に埋め込まれた複合超電
導線が用いられる。またこの回路において接続点
７及び８より超電導マグネツト１側はすべて超電
導線で構成されている。超電導線３にはヒーター
４が巻き付けられ、ヒーターの材料としてはマン
ガニン線、ニクロム線等高抵抗の金属が用いられ
ている。ヒーター４は電源６に接続されスイツチ
５で開閉がなされている。超電導線３とヒーター
４によつて永久電流スイツチ１０が構成され、該
永久電流スイツチ１０と超電導マグネツト１は液
体ヘリウム等の極低温冷媒に浸漬されている。
（点線の内側） 次に永久電流モードにする過程を示す。
流回路を第１図に示す。１は超電導マグネツトで
直流電源２によつて励磁される。また超電導マグ
ネツト１と並列に超電導線３があり普通CuNi合
金等電気抵抗の高い母材に埋め込まれた複合超電
導線が用いられる。またこの回路において接続点
７及び８より超電導マグネツト１側はすべて超電
導線で構成されている。超電導線３にはヒーター
４が巻き付けられ、ヒーターの材料としてはマン
ガニン線、ニクロム線等高抵抗の金属が用いられ
ている。ヒーター４は電源６に接続されスイツチ
５で開閉がなされている。超電導線３とヒーター
４によつて永久電流スイツチ１０が構成され、該
永久電流スイツチ１０と超電導マグネツト１は液
体ヘリウム等の極低温冷媒に浸漬されている。
（点線の内側） 次に永久電流モードにする過程を示す。
まずスイツチ５を閉じて電源６よりヒーター４
に電流を流す。超電導線３にはヒーター４が巻か
れており、ヒーター４による熱発生が温度上昇を
もたらし、その温度が超電導線３の臨界温度以上
であると超電導線３は常電導状態に遷移し、超電
導線３の母材が高抵抗であるため超電導線３は超
電導マグネツト１よりはるかに高い電気抵抗をも
つことになる。この状態が永久電流スイツチ１０
のOFF状態である。永久電流スイツチ１０の
OFF状態において直流電源２より電流を流すと
ほとんどの電流は超電導マグネツト１に流れ込み
超電導線３には電流は流れない。直流電源２によ
つて超電導マグネツト１を所望の状態にした後、
スイツチ５を開いてヒーター４の電流を零にしヒ
ーター４の熱発生を少なくすると超電導線３は常
電導状態から超電導状態に復帰する。これが永久
電流スイツチのON状態である。永久電流スイツ
チをON状態にして直流電源２を切ると電流は１
−８−３−７のループで永久電流を流し続け、永
久電流モードとなる。
に電流を流す。超電導線３にはヒーター４が巻か
れており、ヒーター４による熱発生が温度上昇を
もたらし、その温度が超電導線３の臨界温度以上
であると超電導線３は常電導状態に遷移し、超電
導線３の母材が高抵抗であるため超電導線３は超
電導マグネツト１よりはるかに高い電気抵抗をも
つことになる。この状態が永久電流スイツチ１０
のOFF状態である。永久電流スイツチ１０の
OFF状態において直流電源２より電流を流すと
ほとんどの電流は超電導マグネツト１に流れ込み
超電導線３には電流は流れない。直流電源２によ
つて超電導マグネツト１を所望の状態にした後、
スイツチ５を開いてヒーター４の電流を零にしヒ
ーター４の熱発生を少なくすると超電導線３は常
電導状態から超電導状態に復帰する。これが永久
電流スイツチのON状態である。永久電流スイツ
チをON状態にして直流電源２を切ると電流は１
−８−３−７のループで永久電流を流し続け、永
久電流モードとなる。
ところで前述したようにヒーター４の材料とし
て従来はマンガニン、ニクロム線等が使われてい
た。しかし、これらの材料は電気抵抗は高いが熱
伝導率が小さいためヒーター４の電流を小さくし
て超電導線３を常電導状態から超電導状態に復帰
させようとする際、ヒーター４によつて発生した
熱の逃げが悪くヒーター電流と超電導状態の復帰
が可逆的でなくなる。
て従来はマンガニン、ニクロム線等が使われてい
た。しかし、これらの材料は電気抵抗は高いが熱
伝導率が小さいためヒーター４の電流を小さくし
て超電導線３を常電導状態から超電導状態に復帰
させようとする際、ヒーター４によつて発生した
熱の逃げが悪くヒーター電流と超電導状態の復帰
が可逆的でなくなる。
この事を実験で示してみると、永久電流スイツ
チ用超電導線としてCuNi合金に80芯のNbTi合金
を埋め込んだものを用い、ヒーターには4.5Ωの
マンガニン線を用いた。その時の永久電流スイツ
チの構成を第２図に示す。ａはヒーター４と超電
導線３をテフロン製巻枠９に積層させて巻いたも
の、ｂは超電導線３にヒーター４をら旋状に巻付
けたものをテフロン製巻き枠９に巻いたものであ
る。これを液体ヘリウムの中に漬けて超電導線３
に１Ａの電流を流し、ヒーター４の電流を変化さ
せて超電導線３の超電導→常電導、及び常電導→
超電導の遷移の様子を超電導線３の両端電圧を測
定する事によつて調べたのが第３図である。図で
ａ，ｂはそれぞれ第２図のａ，ｂの場合に対応す
る。また矢印はヒーター電流の増減によるループ
の方向を示している。ｂの場合超電導状態からヒ
ーター電流を増加させてゆくと、Ａ点より抵抗が
表われＣ点で完全に常電導状態となる。逆にヒー
ター電流を減少させてゆくとＤ点より超電導状態
が表われ始めＥ点で完全に超電導状態となり大き
な一種のヒステリシスを描く。これはヒーター４
に使われているマンガニンの熱伝導が小さいため
ヒーターによつて発生した熱の逃げが悪い為と考
えられる。また超電導状態から常電導状態に遷移
する途中の点Ｇ点からヒーターの電流を減じても
同様に大きなヒステリシスを描きＥ点に戻る。ま
たａの場合はＢ点より急に常電導状態へ遷移し、
ヒーター電流を減じていつて零にしても超電導状
態に復帰しない。これは第２図から見てもわかる
ようにｂの場合と比較して熱がこもるような構造
になつているからと考えられる。
チ用超電導線としてCuNi合金に80芯のNbTi合金
を埋め込んだものを用い、ヒーターには4.5Ωの
マンガニン線を用いた。その時の永久電流スイツ
チの構成を第２図に示す。ａはヒーター４と超電
導線３をテフロン製巻枠９に積層させて巻いたも
の、ｂは超電導線３にヒーター４をら旋状に巻付
けたものをテフロン製巻き枠９に巻いたものであ
る。これを液体ヘリウムの中に漬けて超電導線３
に１Ａの電流を流し、ヒーター４の電流を変化さ
せて超電導線３の超電導→常電導、及び常電導→
超電導の遷移の様子を超電導線３の両端電圧を測
定する事によつて調べたのが第３図である。図で
ａ，ｂはそれぞれ第２図のａ，ｂの場合に対応す
る。また矢印はヒーター電流の増減によるループ
の方向を示している。ｂの場合超電導状態からヒ
ーター電流を増加させてゆくと、Ａ点より抵抗が
表われＣ点で完全に常電導状態となる。逆にヒー
ター電流を減少させてゆくとＤ点より超電導状態
が表われ始めＥ点で完全に超電導状態となり大き
な一種のヒステリシスを描く。これはヒーター４
に使われているマンガニンの熱伝導が小さいため
ヒーターによつて発生した熱の逃げが悪い為と考
えられる。また超電導状態から常電導状態に遷移
する途中の点Ｇ点からヒーターの電流を減じても
同様に大きなヒステリシスを描きＥ点に戻る。ま
たａの場合はＢ点より急に常電導状態へ遷移し、
ヒーター電流を減じていつて零にしても超電導状
態に復帰しない。これは第２図から見てもわかる
ようにｂの場合と比較して熱がこもるような構造
になつているからと考えられる。
このように従来の永久電流スイツチは、再現性
がなく、信頼性も薄く不安定性を招くおそれもあ
る。特に第２図のａの構造のものは第３図のデー
タより明らかなように永久電流スイツチとしては
ほとんど使用に耐えないものである。このような
現象が起るのは、永久電流スイツチのヒーターに
マンガニン線、ニクロム線のような電気抵抗率の
高いものを用いているからと考えられる。即ち、
電気抵抗率の高い金属、合金は一般に熱伝導率が
小さいために、上記のようなヒステリシス現象が
表われると考えられるのである。
がなく、信頼性も薄く不安定性を招くおそれもあ
る。特に第２図のａの構造のものは第３図のデー
タより明らかなように永久電流スイツチとしては
ほとんど使用に耐えないものである。このような
現象が起るのは、永久電流スイツチのヒーターに
マンガニン線、ニクロム線のような電気抵抗率の
高いものを用いているからと考えられる。即ち、
電気抵抗率の高い金属、合金は一般に熱伝導率が
小さいために、上記のようなヒステリシス現象が
表われると考えられるのである。
このような検討結果に基づき本発明者等は永久
電流スイツチのヒーターの材料として熱伝導率の
高い金属である銅、アルミニウム、銀又はこれら
の金属を主体とする合金を用いたところ、従来の
永久電流スイツチの上記したような欠点をなくす
ことに成功したものである。
電流スイツチのヒーターの材料として熱伝導率の
高い金属である銅、アルミニウム、銀又はこれら
の金属を主体とする合金を用いたところ、従来の
永久電流スイツチの上記したような欠点をなくす
ことに成功したものである。
即ち、本発明は、超電導線にヒーターを巻き付
けた永久電流スイツチにおいて、前記ヒーターと
して銅、アルミニウム、銀又はこれらの金属を主
体とした合金を用いたことを特徴とするものであ
る。
けた永久電流スイツチにおいて、前記ヒーターと
して銅、アルミニウム、銀又はこれらの金属を主
体とした合金を用いたことを特徴とするものであ
る。
これらの金属又は合金は液体ヘリウム温度
（4.2K）中で熱伝導率はマンガニン等と比較して
３ケタ程大きく、ヒーターによつて生じた熱はヒ
ーター電流を減ずるとただちに除去され、従来の
永久電流スイツチがもつようなヒステリスはなく
なる。
（4.2K）中で熱伝導率はマンガニン等と比較して
３ケタ程大きく、ヒーターによつて生じた熱はヒ
ーター電流を減ずるとただちに除去され、従来の
永久電流スイツチがもつようなヒステリスはなく
なる。
本発明による永久電流スイツチを用いた例を示
す。構造は第２図に示したのと同じでａ，ｂ両方
を用いた。ヒーター４としてホルマール被覆の
0.10mmφ銅線6mを用いた抵抗値は液体ヘリウム
中で0.12Ωであつた。第３図の場合と同様にして
特性を調べた結果を第４図に示す。ｂの場合Ａ点
より超電導状態から常電導状態への遷移が始まり
Ｃ点で完全に常電導状態になり逆にヒーター電流
を減じてゆくとわずかにヒステリシスを描くが
ほゞ増加ラインに沿つて超電導状態に復帰してい
る。ａの場合も同じようにＢ点より常電導状態に
遷移しヒーター電流を下げてもほゞ同じラインを
たどる。
す。構造は第２図に示したのと同じでａ，ｂ両方
を用いた。ヒーター４としてホルマール被覆の
0.10mmφ銅線6mを用いた抵抗値は液体ヘリウム
中で0.12Ωであつた。第３図の場合と同様にして
特性を調べた結果を第４図に示す。ｂの場合Ａ点
より超電導状態から常電導状態への遷移が始まり
Ｃ点で完全に常電導状態になり逆にヒーター電流
を減じてゆくとわずかにヒステリシスを描くが
ほゞ増加ラインに沿つて超電導状態に復帰してい
る。ａの場合も同じようにＢ点より常電導状態に
遷移しヒーター電流を下げてもほゞ同じラインを
たどる。
この他、ヒーターとしてアルミニウム線、銀
線、銅合金線、アルミニウム合金線、銀合金線を
用いた場合についても実験をしたが、同様に良好
な結果が得られている。
線、銅合金線、アルミニウム合金線、銀合金線を
用いた場合についても実験をしたが、同様に良好
な結果が得られている。
以上の説明から明らかなように、本発明によれ
ば、従来の永久電流スイツチにみられるヒステリ
シス特性を排除し永久電流スイツチの動作を安定
にすることができるという実用上きわめて重要な
効果が得られる。
ば、従来の永久電流スイツチにみられるヒステリ
シス特性を排除し永久電流スイツチの動作を安定
にすることができるという実用上きわめて重要な
効果が得られる。
第１図は永久電流スイツチを有する超電導永久
電流回路の概略図、第２図ａ，ｂはそれぞれ別の
永久電流スイツチの構造を示す断面図及び斜視
図、第３図は従来の永久電流スイツチの特性図、
第４図は本発明の永久電流スイツチの特性図であ
る。 ３……超電導線、４……ヒーター、１０……永
久電流スイツチ。
電流回路の概略図、第２図ａ，ｂはそれぞれ別の
永久電流スイツチの構造を示す断面図及び斜視
図、第３図は従来の永久電流スイツチの特性図、
第４図は本発明の永久電流スイツチの特性図であ
る。 ３……超電導線、４……ヒーター、１０……永
久電流スイツチ。
Claims (1)
- １ 超電導線にヒーターを巻きつけた永久電流ス
イツチにおいて、前記ヒーターは銅、アルミニウ
ム、銀又はこれらの金属を主体とした合金からな
ることを特徴とする永久電流スイツチ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10124376A JPS5326694A (en) | 1976-08-25 | 1976-08-25 | Permanent current switch |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10124376A JPS5326694A (en) | 1976-08-25 | 1976-08-25 | Permanent current switch |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5326694A JPS5326694A (en) | 1978-03-11 |
| JPS6155275B2 true JPS6155275B2 (ja) | 1986-11-27 |
Family
ID=14295453
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10124376A Granted JPS5326694A (en) | 1976-08-25 | 1976-08-25 | Permanent current switch |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5326694A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6157369U (ja) * | 1984-09-19 | 1986-04-17 |
-
1976
- 1976-08-25 JP JP10124376A patent/JPS5326694A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6157369U (ja) * | 1984-09-19 | 1986-04-17 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5326694A (en) | 1978-03-11 |
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