JPS633169Y2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS633169Y2 JPS633169Y2 JP1982084824U JP8482482U JPS633169Y2 JP S633169 Y2 JPS633169 Y2 JP S633169Y2 JP 1982084824 U JP1982084824 U JP 1982084824U JP 8482482 U JP8482482 U JP 8482482U JP S633169 Y2 JPS633169 Y2 JP S633169Y2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- superconducting
- coil
- switch
- magnetic field
- conductor
- 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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- Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (AREA)
- Switches That Are Operated By Magnetic Or Electric Fields (AREA)
Description
【考案の詳細な説明】
〔考案の技術分野〕
本考案は超電導技術を用いる核融合装置あるい
は超電導コイルを用いる誘導性エネルギ蓄積装置
の電源システムに用いる超電導スイツチに関する
ものである。
は超電導コイルを用いる誘導性エネルギ蓄積装置
の電源システムに用いる超電導スイツチに関する
ものである。
従来技術を誘導性エネルギ蓄積装置を例にとつ
て説明する。第１図は電源システムの１例を示し
たものである。
て説明する。第１図は電源システムの１例を示し
たものである。
図において１は超電導コイルであり、Ａ，Ｂは
その端子である。従来、この超電導コイル１は電
磁エネルギを蓄積する場合には、例えば変圧器２
とサイリスタ変換器３とにより構成される直流電
源４により、コイル１を励磁し、定格電流値に達
した後、超電導コイル１と並列に接続されたスイ
ツチ５と超電導導体６との直列回路におけるスイ
ツチ５を閉じ、サイリスタ変換器３のゲートをブ
ロツクすることにより、電流を１→６→５の閉回
路で循環させる。今、超電導コイル１のインダク
タンス値をＬ、電流をＩとすれば、超電導コイル
１内に蓄積される電磁エネルギは1/2LI2となる。
その端子である。従来、この超電導コイル１は電
磁エネルギを蓄積する場合には、例えば変圧器２
とサイリスタ変換器３とにより構成される直流電
源４により、コイル１を励磁し、定格電流値に達
した後、超電導コイル１と並列に接続されたスイ
ツチ５と超電導導体６との直列回路におけるスイ
ツチ５を閉じ、サイリスタ変換器３のゲートをブ
ロツクすることにより、電流を１→６→５の閉回
路で循環させる。今、超電導コイル１のインダク
タンス値をＬ、電流をＩとすれば、超電導コイル
１内に蓄積される電磁エネルギは1/2LI2となる。
一方、上記の電磁エネルギをサイリスタ変換器
３の逆変換運転により電源側に転送する場合は、
超電導コイル１に並列接続された別のスイツチ７
を閉じ、超電導導体６とスイツチ５を流れている
電流を分流させ、ある時間経過後、電源８、スイ
ツチ９、ヒータ１０より成る超電導導体６を加熱
するための装置のスイツチ９を閉じることによ
り、電源８よりスイツチ９を介してヒータ１０に
電流を流し、ヒータ１０は発熱させる。これによ
り、超電導導体６はヒータ１０と接しているため
にこの超電導導体６は加熱される。
３の逆変換運転により電源側に転送する場合は、
超電導コイル１に並列接続された別のスイツチ７
を閉じ、超電導導体６とスイツチ５を流れている
電流を分流させ、ある時間経過後、電源８、スイ
ツチ９、ヒータ１０より成る超電導導体６を加熱
するための装置のスイツチ９を閉じることによ
り、電源８よりスイツチ９を介してヒータ１０に
電流を流し、ヒータ１０は発熱させる。これによ
り、超電導導体６はヒータ１０と接しているため
にこの超電導導体６は加熱される。
一般に超電導導体はある温度以上になると電気
抵抗がほぼ零の状態である超電導状態が失なわれ
抵抗値の比較的高い常電導状態とほぼ同等になる
ため、抵抗値が増大する。
抵抗がほぼ零の状態である超電導状態が失なわれ
抵抗値の比較的高い常電導状態とほぼ同等になる
ため、抵抗値が増大する。
この様な特性を用いるため、上記の如くヒータ
１０で加熱することにより、超電導導体６の抵抗
値が大きくなり、大部分の電流はスイツチ５と超
電導導体６より成る回路からスイツチ７による回
路に移り、さらにスイツチ５を開放することによ
り完全にスイツチ７の回路へと電流経路を移すこ
とが出来る。この場合、スイツチ５に流れる電流
は非常に小さくすることが出来るため容易に開放
可能となる。
１０で加熱することにより、超電導導体６の抵抗
値が大きくなり、大部分の電流はスイツチ５と超
電導導体６より成る回路からスイツチ７による回
路に移り、さらにスイツチ５を開放することによ
り完全にスイツチ７の回路へと電流経路を移すこ
とが出来る。この場合、スイツチ５に流れる電流
は非常に小さくすることが出来るため容易に開放
可能となる。
その後はサイリスタ変換器３をバイパススペア
運転してスイツチ７を開放し、サイリスタ変換器
３を逆変換運転することにより、超電導コイル１
の電磁エネルギを電源側に転送することが可能と
なる。
運転してスイツチ７を開放し、サイリスタ変換器
３を逆変換運転することにより、超電導コイル１
の電磁エネルギを電源側に転送することが可能と
なる。
エネルギの授受を効果的に行うには短時間に上
記の操作を行う必要があるが、ヒータ１０の加熱
により超電導導体６を常電導に転移させるには時
間を要することから、その改善が要求されてい
た。
記の操作を行う必要があるが、ヒータ１０の加熱
により超電導導体６を常電導に転移させるには時
間を要することから、その改善が要求されてい
た。
本考案は上記事情に鑑みて成されたもので超電
導導体の超電導状態を急激な磁場変化により常電
導状態に転移させることにより、その抵抗値の変
化を利用して、電流の通電あるいは阻止を容易に
することができるようにした超電導スイツチを提
供することを目的とする。
導導体の超電導状態を急激な磁場変化により常電
導状態に転移させることにより、その抵抗値の変
化を利用して、電流の通電あるいは阻止を容易に
することができるようにした超電導スイツチを提
供することを目的とする。
即ち、本考案は上記目的を達成するために超電
導スイツチを構成する超電導導体の少なくとも一
部を折返し片端の連続した二重の同軸円筒状にし
て電気的に無誘導な無誘導構造部を形成するとと
もに、この無誘導構造部を同軸状に囲んで前記超
電導導体に磁場変化を与える電流抑制用の磁場コ
イルを設け、磁場変化により超電導状態を急速に
常電導状態化できることを利用して電流経路の切
り換え時にはこの磁場コイルを励磁するようにす
る。
導スイツチを構成する超電導導体の少なくとも一
部を折返し片端の連続した二重の同軸円筒状にし
て電気的に無誘導な無誘導構造部を形成するとと
もに、この無誘導構造部を同軸状に囲んで前記超
電導導体に磁場変化を与える電流抑制用の磁場コ
イルを設け、磁場変化により超電導状態を急速に
常電導状態化できることを利用して電流経路の切
り換え時にはこの磁場コイルを励磁するようにす
る。
以下、本考案の一実施例について図面を参照し
ながら説明する。
ながら説明する。
本考案による超電導スイツチの基本構成図を第
２図に、またその要部断面図を第３図ａに、その
Ｘ−Ｙ断面を第３図ｂに示す。
２図に、またその要部断面図を第３図ａに、その
Ｘ−Ｙ断面を第３図ｂに示す。
ところで、本考案は超電導状態にある超電導導
体を急激に変化する磁場内に置くと常電導状態に
転移すると言う特性を応用し、その抵抗変化を利
用して転流させるようにしたものである。
体を急激に変化する磁場内に置くと常電導状態に
転移すると言う特性を応用し、その抵抗変化を利
用して転流させるようにしたものである。
一般に超電導導体の転移現象の原因として
(1) 過大電流による抵抗損失の増大
(2) 冷却系統の異常などによる液体ヘリウム液面
レベルの低下 (3) 変動電流による渦電流損失の増大 (4) 変動磁場による渦電流損失の増大 等が考えられる。いずれにしても、全て超電導導
体の温度上昇に起因するものである。従来の方式
は外部より例えばヒータにより加熱し上述の転移
をさせていたが、応答が遅いこと、電力損失が大
きいこと、及び安全性等において問題があつた。
本考案においてはこれらの問題点に対処するた
め、(4)の転移現象を逆利用したものである。一般
に導体の電力損失Ｐは磁束密度の変化をＢとする
とＰ∝B2となる。このＰの値がある値になると
転移現象が発生する。すなわち、この磁束密度の
変化Ｂに相当な値を与えることにより、高速で常
電導転移させることが出来、導体を高抵抗にする
ことが可能となつて、前記第１図におけるヒータ
１０に置き換えることができる。
レベルの低下 (3) 変動電流による渦電流損失の増大 (4) 変動磁場による渦電流損失の増大 等が考えられる。いずれにしても、全て超電導導
体の温度上昇に起因するものである。従来の方式
は外部より例えばヒータにより加熱し上述の転移
をさせていたが、応答が遅いこと、電力損失が大
きいこと、及び安全性等において問題があつた。
本考案においてはこれらの問題点に対処するた
め、(4)の転移現象を逆利用したものである。一般
に導体の電力損失Ｐは磁束密度の変化をＢとする
とＰ∝B2となる。このＰの値がある値になると
転移現象が発生する。すなわち、この磁束密度の
変化Ｂに相当な値を与えることにより、高速で常
電導転移させることが出来、導体を高抵抗にする
ことが可能となつて、前記第１図におけるヒータ
１０に置き換えることができる。
第２図の基本構成図は第１図における前記ヒー
タ１０、スイツチ９、電源８より成る常電導転移
用の回路に対応するもので図中６は前述の超電導
導体であり、超電導導体６を常電導転移させ抵抗
値を高くするために、超電導導体６を囲んで巻回
されたコイル２１とこのコイル２１に電流を与え
るためのキヤパシタ２２、そしてキヤパシタ２２
と直列接続されたスイツチ２３より構成してあ
る。
タ１０、スイツチ９、電源８より成る常電導転移
用の回路に対応するもので図中６は前述の超電導
導体であり、超電導導体６を常電導転移させ抵抗
値を高くするために、超電導導体６を囲んで巻回
されたコイル２１とこのコイル２１に電流を与え
るためのキヤパシタ２２、そしてキヤパシタ２２
と直列接続されたスイツチ２３より構成してあ
る。
このような構成において、キヤパシタ２２を充
電しておき、抵抗変化の必要な時点でスイツチ２
３を閉極し、キヤパシタ２２の電荷をスイツチ２
３、磁場コイル２１を通して放電させることによ
り、コイル２１内に急激に変化する磁場を発生さ
せる。これによりコイル２１内を通る超電導導体
６はこの磁場により常電導状態に転移して抵抗値
が増大するから、超電導コイル１の電流経路を第
１図におけるスイツチ５、超電導導体６を通る経
路からスイツチ７を通る経路へと速やかに移すこ
とができるようになる。このように電磁エネルギ
の転送においては従来同様の作用があるため、転
送動作は同様となるが、従来の加熱する方式に比
べ遥かに高速で行える。
電しておき、抵抗変化の必要な時点でスイツチ２
３を閉極し、キヤパシタ２２の電荷をスイツチ２
３、磁場コイル２１を通して放電させることによ
り、コイル２１内に急激に変化する磁場を発生さ
せる。これによりコイル２１内を通る超電導導体
６はこの磁場により常電導状態に転移して抵抗値
が増大するから、超電導コイル１の電流経路を第
１図におけるスイツチ５、超電導導体６を通る経
路からスイツチ７を通る経路へと速やかに移すこ
とができるようになる。このように電磁エネルギ
の転送においては従来同様の作用があるため、転
送動作は同様となるが、従来の加熱する方式に比
べ遥かに高速で行える。
第３図において、磁場コイル２１部分の構造を
示しておく。図において６は前記超電導導体であ
り、超電導導体６は自身に流れる電流により磁場
コイル２１に対して電磁誘導を生じないように二
重の同軸円筒状を成しておく。この同軸円筒状の
超電導導体６の内筒、外筒は一端部でつないで無
誘導構造としており、他端側の内外筒端面より前
記コイル１へと接続して電流経路を形成する。こ
の場合、もちろん第１図構成と同様に超電導導体
６と超電導コイル１との間には前記第１図のスイ
ツチ５が接続される。A0はスイツチ５の端子で
ある。そして、変動磁場を発生させるための円筒
状のソレノイドコイル２１を用い、このコイル２
１内に超電導導体６を同軸的に配置する様に構成
したものである。
示しておく。図において６は前記超電導導体であ
り、超電導導体６は自身に流れる電流により磁場
コイル２１に対して電磁誘導を生じないように二
重の同軸円筒状を成しておく。この同軸円筒状の
超電導導体６の内筒、外筒は一端部でつないで無
誘導構造としており、他端側の内外筒端面より前
記コイル１へと接続して電流経路を形成する。こ
の場合、もちろん第１図構成と同様に超電導導体
６と超電導コイル１との間には前記第１図のスイ
ツチ５が接続される。A0はスイツチ５の端子で
ある。そして、変動磁場を発生させるための円筒
状のソレノイドコイル２１を用い、このコイル２
１内に超電導導体６を同軸的に配置する様に構成
したものである。
このように二重の同軸円筒状として内筒から裁
筒若しくはその逆のルートで電流を流すと、超電
導導体６はその内筒と外筒の電流の向きが逆とな
り、発生磁束を打消すことが出来、外周側に設け
た磁場コイル２１に対して無誘導化することが出
来る。このため、誘導により磁場コイル２１に二
次的な磁場が発生するのを防止でき、むやみに常
電導化に陥る危険を回避できる。
筒若しくはその逆のルートで電流を流すと、超電
導導体６はその内筒と外筒の電流の向きが逆とな
り、発生磁束を打消すことが出来、外周側に設け
た磁場コイル２１に対して無誘導化することが出
来る。このため、誘導により磁場コイル２１に二
次的な磁場が発生するのを防止でき、むやみに常
電導化に陥る危険を回避できる。
そして、超電導導体６が磁場コイル２１内で一
端の連続した二重円筒状に折返されているので、
磁束鎖交面積が広くなるから、磁場コイル２１を
励磁した場合には効率的に磁場を作用させること
が出来、急速に常電導化が出来る。
端の連続した二重円筒状に折返されているので、
磁束鎖交面積が広くなるから、磁場コイル２１を
励磁した場合には効率的に磁場を作用させること
が出来、急速に常電導化が出来る。
また、超電導導体の両端には電圧を発生しな
い。
い。
また、第４図に変形例を示しておく。同図ｂは
正面断面を示し、同図ａはそのＸ−Ｙ断面を示
す。この構成においては超電導線を用い、これを
カゴ形状の円筒とし、同軸構造に配設して磁場の
影響をより受け易い超電導導体の構造とし、この
超電導導体６ａの外周にソレノイド状の磁場コイ
ル２１を配設したものである。
正面断面を示し、同図ａはそのＸ−Ｙ断面を示
す。この構成においては超電導線を用い、これを
カゴ形状の円筒とし、同軸構造に配設して磁場の
影響をより受け易い超電導導体の構造とし、この
超電導導体６ａの外周にソレノイド状の磁場コイ
ル２１を配設したものである。
このようにすると磁場コイル２１の磁場をより
効果的に超電導導体に作用させることができる。
効果的に超電導導体に作用させることができる。
以上詳述したように本考案は、超電導スイツチ
を構成する超電導導体の少くとも一部を折返し片
端の連続した二重の同軸円筒状にして電気的に無
誘導な無誘導構造部を形成するとともに、この無
誘導構造部を同軸状に囲んで前記超電導導体に磁
場変化を与える電流抑制用の磁場コイルを設けた
ので、磁束鎖交数が大きく、瞬時に超電導導体を
常電導状態化でき、従つて、誘導性エネルギ蓄積
装置などにおいて、超電導コイルと前記直列回路
とにより形成される電流経路をエネルギ転送すべ
き経路に切り換える際、磁場を与えるだけで瞬時
に前記直列回路の電流を抑制でき、従つてかかる
切換えを高速で行える。この高速切り換えによつ
て電力損失を小さく抑えることができる。また、
超電導導体の両端子には電圧が発生せず電流が流
れないので、磁場コイルに反作用を及ぼすことが
ない。
を構成する超電導導体の少くとも一部を折返し片
端の連続した二重の同軸円筒状にして電気的に無
誘導な無誘導構造部を形成するとともに、この無
誘導構造部を同軸状に囲んで前記超電導導体に磁
場変化を与える電流抑制用の磁場コイルを設けた
ので、磁束鎖交数が大きく、瞬時に超電導導体を
常電導状態化でき、従つて、誘導性エネルギ蓄積
装置などにおいて、超電導コイルと前記直列回路
とにより形成される電流経路をエネルギ転送すべ
き経路に切り換える際、磁場を与えるだけで瞬時
に前記直列回路の電流を抑制でき、従つてかかる
切換えを高速で行える。この高速切り換えによつ
て電力損失を小さく抑えることができる。また、
超電導導体の両端子には電圧が発生せず電流が流
れないので、磁場コイルに反作用を及ぼすことが
ない。
第１図は従来の超電導スイツチを用いた誘導性
エネルギ蓄積装置の回路図、第２図は本考案の基
本構成を示す回路図、第３図および第４図はそれ
ぞれ本考案の実施例における超電導導体と磁場コ
イルの部分の構造を示す図である。 １……超電導コイル、５，７，２３……スイツ
チ、６，６ａ……超電導導体、２１……磁場コイ
ル、２２……キヤパシタ。
エネルギ蓄積装置の回路図、第２図は本考案の基
本構成を示す回路図、第３図および第４図はそれ
ぞれ本考案の実施例における超電導導体と磁場コ
イルの部分の構造を示す図である。 １……超電導コイル、５，７，２３……スイツ
チ、６，６ａ……超電導導体、２１……磁場コイ
ル、２２……キヤパシタ。
Claims (1)
- 超電導コイルに並列に接続され、この超電導コ
イルの電流循環路を形成するスイツチ及び超電導
導体の直列回路を成し、この直列回路の通電を停
止する際には前記超電導導体を常電導導体化して
電流抑制を図るようにした超電導スイツチにおい
て、前記超電導導体の少くとも一部を折返し片端
の連続した二重の同軸円筒状にして電気的に無誘
導な無誘導構造部を形成するとともに、この無誘
導構造部を同軸状に囲んで前記超電導導体に磁場
変化を与える電流抑制用の磁場コイルを設けたこ
とを特徴とする超電導スイツチ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1982084824U JPS58187162U (ja) | 1982-06-08 | 1982-06-08 | 超電導スイツチ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1982084824U JPS58187162U (ja) | 1982-06-08 | 1982-06-08 | 超電導スイツチ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58187162U JPS58187162U (ja) | 1983-12-12 |
| JPS633169Y2 true JPS633169Y2 (ja) | 1988-01-26 |
Family
ID=30093746
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1982084824U Granted JPS58187162U (ja) | 1982-06-08 | 1982-06-08 | 超電導スイツチ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58187162U (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5258395A (en) * | 1975-11-10 | 1977-05-13 | Hitachi Ltd | Permanent current switch |
-
1982
- 1982-06-08 JP JP1982084824U patent/JPS58187162U/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58187162U (ja) | 1983-12-12 |
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