JPS6239002A - 超電導コイルの回路切替装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は超電導コイルを励磁又は減磁する際の回路切替
装置に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

液体ヘリウム中に置かれた超電導コイルに電流を供給す
るためには、超電導コイルから出ている両端の超電導線
を、銅の板または棒、あるいはそれらを適当に加工した
導体に接続する。この導体は超電導線と接続した極低温
度から、電源に接続するクライオスタットの外の常温領
域まで配置され、一般に電流リードと呼ばれる。Ｗｉ電
流リード上記したように極低温の低温端と、常温の高温
端をもつため、電流を供給しない状態でも、電流リード
内の温度勾配に従って、極低温部に熱が侵入する。この
際、導体は熱伝導率も高いため、非通電時でも熱侵入量
が多く、液体ヘリウムを多量に蒸発させる。

超電導コイルを所定の電流値まで励磁した後、永久電流
モードで運転する場合には、電流リードは電流を供給す
る必要がなくなる。従って電流リードは熱侵入量を多く
するのみであるから、電流供給後に抜き取ることのでき
る脱着式の電流リードが考案されている。この脱着式の
電流リードは低温端で超電導線と分離、接続可能な構造
となっている。また電流リードを抜き取り、永久電流モ
ードで運転中、超電導コイルが何らかの原因により、超
電導状態から常電導状態に転移した時のエネルギは、同
じくクライオスタット・内に納められたコイル保護抵抗
により消費され、コイルを保護する。このコイル保護抵
抗は電流供給時には、常電導状態に転移した時のエネル
ギを電源側の保護抵抗のみで消費させるため開とする。

この脱着式電流リードを用いて超電導コイルを永久電流
モードで運転する手順を、第５図を参照して説明する。

超電導コイル■に電源■から電流を供給するために電流
リード（３）の正側と負側か超電導コイル０）の両端に
接続され、超電導コイル（１）に電流を流し始める。こ
のとき、コイル保護抵抗（至）のスイッチ０は開とされ
、超電導コイル■がなんらかの原因により常電導に転位
した時のエネルギは電源側の保護抵抗０により消費され
、超電導コイル■を保護する。また永久電流スイッチ■
は開とされる。この永久電流スイッチ■の開閉は、超電
導線（８）の近くに取付番づられたヒータ０に電流を供
給するヒータ電源（１０）のヒータ回路に設けられたヒ
ータスイッチ（１１）の開閉により、超電導線（８）を
超電導状態から常電導状態に、また常電導状態から超電
導状態に転移させることで行なわれる。

所定の電流まで」二げた後、゛コイル保護抵抗（イ）は
スイッチ■を閉と］７、超電導コイルのと並列に接続し
、永久電流スイッチ■はヒータスイッチ（１１）を開と
することにより、超電導線（８）を超電導状態とし閉状
態とする。これにより永久電流モードとなり、超電導コ
イル０）と超電導線（８）の閉回路を電流が流れる。次
に電源■は電流を零とし、電流リード（３）を取外す。

この状態で超電１コイルＯ〕が常電導状態に転位した時
のエネルギはコイル保護抵抗に）で消費されることにな
る。永久電流モードから電流を下げる場合も同様の操作
で行なわれる。

従来は、脱着式電流リード（３）の挿入、抜き取り。

コイル保護抵抗０）用のスイッチ０の開閉は別々に行な
われている。例えば永久電流モードにするためには、コ
イル保護抵抗■用のスイッチ■を閉としてから電流リー
ド■を抜き取り、電源側の保護抵抗０を切り離すが、こ
のような手順だとコイル保護抵抗０）と電源側の保護抵
抗０が同時に閉となっている状態が生じる。この間にコ
イル■が超電導状態から常電導状態に転位した時、電流
は両方の保護抵抗に）、０に分流し、コイル保護抵抗に
）は発熱し、液体ヘリウムの蒸発量を増大する結果とな
る。また、この手順を逆にし、コイル保護抵抗のスイッ
チ■を開としてから、電流リード■を抜き取るとすれば
、保護抵抗が無い状態を生じ、この間にコイル■が常電
導に転移すればコイル■を破損することとなる、又、こ
の回路の切替作業としても、正側の電流リード、負荷の
電流リードをそれぞれ別々に挿入、抜き取り、コイル保
護抵抗用スイッチ■の開閉を行なう等、繁雑であるとい
う欠点があった。

〔発明の目的〕

本発明は電流リードの挿入、抜き取りに伴って、コイル
保護抵抗のスイッチを開閉させるようにした超電導コイ
ルの回路切替装置を提供することを目的とする。

〔発明の概要〕

本発明においては、電流リードは正負の導体を外管内に
それぞれ絶縁物を介して装着し、低温端側の絶縁物に絶
縁突起を下方に向けて突出させ、電流リードの挿入によ
る超電導コイル端部と前記正負の導体との接触と同時に
前記絶縁突起により、前記コイル保護抵抗のスイッチが
開となるようなばね機構を備えることにより、前記目的
を達成するようにしたものである。

〔発明の実施例〕

実施例１ 以下、本発明の第１の実施例について、第１図ないし第
４図を参照して説明する。尚、回路図は第５図の通りで
あるから、これも参照されたい。

電流リード■は銅製の正負の２本の導体（１３）を蒸発
ヘリウムガスで冷却されるように、低温部にガス入口穴
（１４）と高温部に回収管（１５）を設けたステンレス
鋼製の外管（１６）で、高温部絶縁物（１７）と低温部
絶縁物（１８）を介して、それぞれ絶縁して−体に形成
する。低温部絶縁物（１８）の下方には外管（１６）の
内径とほぼ同じ長さの幅をもつ絶縁突起（１８ａ）を設
け、　図示しない超電導コイルへ電流を供給するための
接続部である電流リード接触体（１９）は上部を塞いだ
円筒状としである。（２０）は図示しない超電導コイル
、コイル保護抵抗を収容し。

電流リード■を挿入後、大気とシールできるようにＯリ
ング（２１）およびかしめ部材（２２）を設けたクライ
オスタットである。（２３）はクライオスタット（２０
）内に固定された絶縁板である。（２４）は超電導コイ
ル端部であり、この先端に電流リード接触体（１９）に
差し込まれるような、先端を鋭角にした銅製で円柱状の
超電導コイル接触子（２５）を設番づている。（２６）
、　（２７）は銅製の正側および負側の保護抵抗スイッ
チであり、相互に噛み合うような形状となっており、ピ
ン（２８）を介してガイド板（２９）で支えられている
。また、ピン（２８）には、ねじりコイルばね（３０）
を設けていて、電流リードの脱着で保護抵抗スイッチ（
２６）、　（２７）を開閉できるようにしである。（３
１）は図示しないコイル保護抵抗と接続された保護抵抗
リード線で、正負の保護抵抗スイッチ（２６）、　（２
７）に各々ろう付けされている。

次に作用について説明する。

超電導コイル■に電流を供給する場合、電流リード■の
電流リード接触体（１９）が超電導コイル接触子（２５
）を囲むように接触すると同時に、低温部絶縁物（１８
）の突起（１８ａ）が、正、負の保護抵抗スイッチ（２
６）、　（２７）を押し開きながら挿入され、スイッチ
を開とする。電流供給後、永久電流モードとしたら、電
流リード■を引き抜くが、この時。

正、負の保護抵抗スイッチ（２６）、　（２７）はねじ
りコイルばね（３０）の弾性により、各々噛み合うよう
に元の閉状態に戻る。それと同時に電流リード接触体（
１９）と超電導コイル接触子（２５）は離れ、コイル■
から見て電源■側の保護抵抗０は開となる。

実施例２ 第６図は第２の実施例の要部を示す、実施例１と同一部
分には同一符号を付して説明を省略する。

（１８ａ）は電流リード低温部絶縁物に設けられた円柱
状の突起、（２６）は銅製の円筒状の正側保護スイッチ
であって絶縁板（２３）に固定されている。（２７）は
外周が正側保護スイッチ（２６）と接触するように加工
された銅製の負側保護スイッチである。（３２）は図示
しないクライオスタット内に固定された支持絶縁物で、
コイルばね（３０）を介して、負側保護スイッチ（２７
）を支持している。

次に作用について説明する。

電流リードが挿入されると、電流リードの円柱突起（１
８ａ）により、負側保護抵抗スイッチ（２７）は押され
、正側保護抵抗スイッチ（２６）との接触はなくなり、
離れる。この時点でスイッチは開となり。

電流をコイルに供給する。電流供給後、永久電流モード
としたら、電流リード■を引き抜くが、この時負側保護
抵抗スイッチ（２７）はコイルばね（３０）の弾性によ
って持ち上がり、正側保護抵抗スイッチ（２６）と接触
し、スイッチは閉となる。

〔発明の効果〕

以上説明したように１本発明によれば、正側と負側の電
流リード接触体を一体運動させるようにし５、かつこの
電流リードの挿入と同時にクライオスタット内のコイル
保護抵抗が開となり、また抜き取りと同時に閉となるよ
うなばね機構を備えた保護抵抗スイッチを設けることに
より、液体ヘリウムの蒸発量の増加、または超電導コイ
ルの破損という事態の発生を無くし、かつ、一本の電流
リードの挿入、抜き取りという作業で電流リードの接続
、切り離しおよびコイル保護抵抗スイッチの開閉ができ
るようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の超電導コイルの回路切替装置の第１の
実施例を示すコイル保護抵抗スイッチの開状態を示す縦
断面図、第２図は第１図のコイル保護抵抗スイッチの閉
状態を示す縦断面図、第３図は第２図の■−ｍ線に沿う
矢視断面図、第４図は第２図のスイッチ部を示す斜視図
、第５図は従来および本発明に共通な超電導コイル使用
の回路図、第６図は第２の実施例を示す要部縦断面図で
ある。 １・・・超電導コイル、　　　　　　２・・・電源。 ３・・・電流リード、　　　　　　　４・・・コイル保
護抵抗、５・・・コイル保護抵抗スイッチ、８・・・超
電導線、１３・・・正負の導体、１６・・・外管、１７
、１８・・絶縁物、　　　　　　１８ａ・・・絶縁突起
、２６、２７・・・正負のコイル保護抵抗スイッチ。 ３０・・・ばね、　　　　　　　　　　３１・・コイル
端部。 代理人　弁理士　　井　上　−男 第　　１　　図 第２図 第３図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　超電導コイルに電流を供給する通路となる脱着式電流
   リードと、超電導コイルに並列に接続したコイル保護抵
   抗と、このコイル保護抵抗を開閉するスイッチとを有す
   る超電導コイルの回路切替装置において、電流リードは
   正負の導体を外管内にそれぞれ絶縁物を介して装着し、
   低温端側の絶縁物に絶縁突起を下方に向けて突出させ、
   電流リードの挿入による超電導コイル端部と前記正負の
   導体との接触と同時に前記絶縁突起により、前記コイル
   保護抵抗のスイッチが開となるようなばね機構を備えた
   ことを特徴とする超電導コイルの回路切替装置。