JP4592498B2 - Permanent current superconducting magnet and permanent current switch used for this magnet - Google Patents
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Description
本発明は、超電導機器に用いられる永久電流超電導マグネットおよびこのマグネットに使用される永久電流スイッチに関する。 The present invention relates to a permanent current superconducting magnet used in a superconducting device and a permanent current switch used in the magnet.
従来、この種の永久電流超電導マグネットおよびこのマグネットに使用される永久電流スイッチには、特開2003−69093号公報(特許文献1)および特開2003−142744号公報(特許文献2)に開示されたものがある。 Conventionally, this type of permanent current superconducting magnet and the permanent current switch used for this magnet are disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2003-69093 (Patent Document 1) and Japanese Patent Laid-Open No. 2003-142744 (Patent Document 2). There is something.
従来の超電導機器に用いられる永久電流超電導マグネットは、真空容器内に輻射シールドを介して高温超電導コイルと永久電流スイッチとを収容し、この高温超電導コイルと永久電流スイッチとを短絡させる高温超電導線で接続し、永久電流回路を構成している。 A permanent current superconducting magnet used in a conventional superconducting device is a high temperature superconducting wire that houses a high temperature superconducting coil and a permanent current switch in a vacuum vessel via a radiation shield, and short-circuits the high temperature superconducting coil and the permanent current switch. Connected to form a permanent current circuit.
高温超電導コイルと永久電流スイッチとは真空容器に設けられた冷凍機によりコイル伝熱板とスイッチ伝熱板を介して直接的に冷却させる一方、高温超電導コイルは励磁電源により電流リードを介して励磁されるようになっている。 The high temperature superconducting coil and the permanent current switch are cooled directly via the coil heat transfer plate and the switch heat transfer plate by a refrigerator provided in the vacuum vessel, while the high temperature superconducting coil is excited via the current lead by the excitation power source. It has come to be.
従来の永久電流超電導マグネットは、励磁電源で高温超電導コイルを励磁させると、永久電流が高温超電導コイルと永久電流スイッチとからなる永久電流回路を循環するように流れ、この永久電流により超電導マグネットはマグネット機能を連続的に発揮、維持できるようになっている。
従来の永久電流超電導マグネットでは、永久電流が維持されている状態で冷凍機の故障や機能劣化、停電等により高温超電導コイルの冷却手段に不具合が発生した場合や、何らかの原因で真空容器の外部から侵入する熱が増大した場合、高温超電導コイルのコイル温度が上昇していき、究極的にクエンチに至る場合が生じる。 In the conventional permanent current superconducting magnet, when the permanent current is maintained, the cooling means of the high temperature superconducting coil has failed due to failure of the refrigerator, functional deterioration, power failure, etc., or for some reason from the outside of the vacuum vessel When the invading heat increases, the coil temperature of the high-temperature superconducting coil rises and may eventually be quenched.
高温超電導コイルは多数の高温(酸化物)超電導線をトーラス状あるいはドーナツ状に巻回して構成した非常に高価なものである。高温超電導コイルがクエンチするとコイルの高温超電導線に抵抗部が発生し、この抵抗部で高温超電導コイルのコイルの蓄積エネルギが熱エネルギに変換されるため永久電流は減衰していく。 The high-temperature superconducting coil is a very expensive coil constructed by winding a large number of high-temperature (oxide) superconducting wires in a torus shape or a donut shape. When the high-temperature superconducting coil is quenched, a resistance portion is generated in the high-temperature superconducting wire of the coil, and the accumulated energy of the coil of the high-temperature superconducting coil is converted into thermal energy by this resistance portion, so that the permanent current is attenuated.
高温超電導コイルの抵抗部における発熱は、熱歪みを生じさせて高温超電導線の性能を低下させてしまう虞があり、最悪の場合には高温超電導コイルのクエンチにより、高温超電導線が焼損に至る場合もある。 Heat generated in the resistance part of the high-temperature superconducting coil may cause thermal distortion and reduce the performance of the high-temperature superconducting wire. In the worst case, the quenching of the high-temperature superconducting coil causes the high-temperature superconducting wire to burn out. There is also.
高温超電導コイルは、低温超電導コイルと比較して運転温度が20K〜40Kと高いために比熱が大きく、クエンチ温度が伝播しにくい。高温超電導コイルのクエンチ時にクエンチ温度の伝播しにくさから、発生した抵抗部が拡大せず、局所的に発熱する。このため、結果として高温超電導コイルの蓄積エネルギを小さな領域の熱容量で受け持つことになり、熱歪みによる性能低下や焼損が起こり易いという問題があった。 The high temperature superconducting coil has an operating temperature as high as 20K to 40K as compared with the low temperature superconducting coil, so that the specific heat is large and the quench temperature is difficult to propagate. Since the quench temperature is difficult to propagate at the time of quenching the high-temperature superconducting coil, the generated resistance portion does not expand and generates heat locally. For this reason, as a result, the stored energy of the high-temperature superconducting coil is handled by a heat capacity in a small region, and there is a problem that performance degradation and burnout easily occur due to thermal distortion.
また、従来の永久電流超電導マグネットでは、永久電流スイッチの内部構造が詳しく述べられているが、高温超電導コイルにクエンチが発生する虞があったり、またクエンチが発生した場合の対策についての配慮は一切存在しない。 In addition, in the conventional permanent current superconducting magnet, the internal structure of the permanent current switch is described in detail, but there is a possibility that quenching may occur in the high temperature superconducting coil, and no consideration is given to countermeasures when quenching occurs not exist.
本発明は上述した事情を考慮してなされたもので、高温超電導コイルの温度が上昇しても、高温超電導コイルのクエンチを未然にかつ確実に防止し、高温超電導コイルをクエンチさせずに永久電流を減衰させ、高温超電導コイルの保護を図ることができる永久電流超電導マグネットおよびこのマグネットに使用される永久電流スイッチを提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of the above-described circumstances. Even if the temperature of the high-temperature superconducting coil rises, the high-temperature superconducting coil can be prevented from quenching without fail, and the permanent current can be obtained without quenching the high-temperature superconducting coil. An object of the present invention is to provide a permanent current superconducting magnet capable of attenuating the high temperature superconducting coil and protecting the high temperature superconducting coil, and a permanent current switch used for the magnet.
本発明の他の目的は、永久電流スイッチのクエンチ温度を高温超電導コイルのクエンチ温度より低く調節設定し、高温超電導コイルのクエンチを未然にかつ確実に防止し、高温超電導コイルの破損や焼損を確実に防止した永久電流超電導マグネットおよびこのマグネットに使用される永久電流スイッチを提供するにある。 Another object of the present invention is to adjust the quenching temperature of the permanent current switch to be lower than the quenching temperature of the high-temperature superconducting coil to prevent the quenching of the high-temperature superconducting coil in advance and to ensure that the high-temperature superconducting coil is not damaged or burned out. It is an object of the present invention to provide a permanent current superconducting magnet and a permanent current switch used for the magnet.
本発明に係る永久電流超電導マグネットは、上述した課題を解決するために、請求項1に記載したように、真空容器内に収納される高温超電導コイルと、この高温超電導コイルに熱的に接続された永久電流スイッチと、前記高温超電導コイルおよび永久電流スイッチを外部環境から断熱する断熱手段と、前記高温超電導コイルおよび永久電流スイッチを冷却する冷却手段と、電流リードを介して前記高温超電導コイルを励磁する通電手段とを有し、前記永久電流スイッチは金属板あるいは絶縁物の基板上に帯状の高温超電導薄膜を形成した超電導導体が用いられ、前記永久電流スイッチのクエンチ温度を高温超電導コイルのクエンチ温度より低く前記高温超電導薄膜の導体幅を調節設定したものである。 In order to solve the above-described problem, a permanent current superconducting magnet according to the present invention is thermally connected to a high-temperature superconducting coil housed in a vacuum vessel and the high-temperature superconducting coil. A permanent current switch; heat insulating means for insulating the high temperature superconducting coil and the permanent current switch from an external environment; cooling means for cooling the high temperature superconducting coil and the permanent current switch; and exciting the high temperature superconducting coil via a current lead. to and a current supply means, the permanent current switch superconducting conductor is used for forming a high-temperature superconducting thin film of the strip on a substrate of a metal plate or an insulating material, the permanent current high-temperature superconducting coil quench temperature switch The conductor width of the high-temperature superconducting thin film is adjusted and set lower than the quench temperature.
また、本発明に係る永久電流超電導スイッチは、上述した課題を解決するために、請求項7に記載したように、金属板あるいは絶縁物の基板上に帯状の高温超電導薄膜を形成して超電導導体を構成し、この超電導導体は前記高温超電導薄膜の導体幅をカットして調節し、クエンチ温度をこの導体幅によって調節自在としたことを特徴とする永久電流超電導スイッチ。 Further, in order to solve the above-described problem, the permanent current superconducting switch according to the present invention is a superconducting conductor as described in claim 7 in which a band-like high-temperature superconducting thin film is formed on a metal plate or an insulating substrate. A permanent current superconducting switch characterized in that the superconducting conductor is adjusted by cutting the conductor width of the high-temperature superconducting thin film, and the quench temperature is adjustable by the conductor width .
本発明に係る永久電流超電導マグネットは、永久電流スイッチのクエンチ温度を高温超電導マグネットのクエンチ温度より低く調節設定することで、高温超電導コイルをクエンチさせることなく永久電流を減衰させることができ、高温超電導コイルの保護を図ることができる。 The permanent current superconducting magnet according to the present invention can attenuate the permanent current without quenching the high temperature superconducting coil by adjusting the quench temperature of the permanent current switch to be lower than the quench temperature of the high temperature superconducting magnet. The coil can be protected.
本発明に係る永久電流超電導マグネットおよびこのマグネットに用いられる永久電流スイッチの実施の形態について添付図面を参照して説明する。 Embodiments of a permanent current superconducting magnet according to the present invention and a permanent current switch used in the magnet will be described with reference to the accompanying drawings.
図1はリニアモータ等の超電導機器に用いられる本発明の永久電流超電導マグネットの第1実施形態を示す概略的な全体構成図を示す。 FIG. 1 is a schematic overall configuration diagram showing a first embodiment of a permanent current superconducting magnet of the present invention used in a superconducting device such as a linear motor.
永久電流超電導マグネット10は、ボックス状の真空容器11内にAl,CuあるいはC−FRP(炭素繊維強化プラスチック)の輻射シールド12が外部環境から断熱する断熱手段として収容され、この輻射シールド12内にトーラス状あるいはドーナツ状の高温超電導コイル13と永久電流スイッチ14とが収容され、外部環境から断熱される。高温超電導コイル13は酸化物超電導体で構成され、真空容器11内に1個または複数個、例えば4個収容される。この高温超電導コイル13は、永久電流スイッチ14と高温超電導線15で接続され、永久電流回路16を真空容器11内で構成している。
Persistent current
また、高温超電導コイル13を収容した真空容器11には冷凍機18が高温超電導コイル13の冷却手段として設けられ、この冷凍機18の運転により可撓性伝熱板等からなるコイル伝熱手段19を介して高温超電導コイル13を10K〜77K程度、好ましくは20K〜40Kに冷却される。高温超電導コイル13はスイッチ伝熱手段20を介して永久電流スイッチ14に熱的に接続されており、高温超電導コイル13と永久電流スイッチ14とが略同じ冷却温度に冷却される。
In addition, a
このように、高温超電導コイル13および永久電流スイッチ14は伝熱手段19,20を介して冷凍機18にて冷却される。スイッチ伝熱手段20は、永久電流スイッチ14を加熱してオフにする場合等のように永久電流スイッチ14での発熱が大きい場合以外は、永久電流スイッチ14は高温超電導コイル13と略同じ温度になるように設計される。
Thus, the high
さらに、永久電流回路16には永久電流スイッチ14と並列に、高温超電導コイル13励磁用の電流リード22が設けられ、このコイル励磁用電流リード22に通電手段としての励磁電源23が設けられる。励磁電源23は真空容器11の外部、例えば室温部に設置される。この励磁電源23は電流リード22を介して高温超電導コイル13と電気的に接続され、高温超電導コイル13の励磁用として機能する。励磁電源23は、永久電流スイッチ14をオフにすることで高温超電導コイル13を励磁している。
Further, the permanent
また、永久電流スイッチ14には、図2に示すような、永久電流スイッチ用超電導導体25が用いられる。この超電導導体25は、金属製あるいはサファイア等絶縁物の基板26上に厚さ数μm以下、例えば1μmの高温超電導薄膜27を帯状に形成し、両端部に設けられた電極28,29を介して高温超電導線15に電気的に接続される。永久電流スイッチ用超電導導体25は両端の電極28,29により高温超電導コイル13と高温超電導線15を介して接続される。
Further, a permanent current
高温超電導薄膜27を構成する導体の幅Wは、パターニングを切断により容易に幅調整することが可能であり、この導体幅Wの調整により永久電流スイッチ14がクエンチする温度を自由に設計することができる。永久電流スイッチ14のクエンチ温度は、導体幅Wを小さくすることで低くなり、かつ高温超電導コイル13のクエンチ温度よりも低い温度で確実にクエンチするように設計される。
The width W of the conductor constituting the high-temperature superconducting
この永久電流超電導マグネット10では、永久電流スイッチ14に、金属乃至は絶縁物の基板26上に高温超電導薄膜27を帯状に形成した超電導導体25を用いており、高温超電導薄膜27の導体幅Wを変えることにより、永久電流スイッチ14のクエンチ温度の調節設定を容易にすることができる。
In this permanent current
また、永久電流スイッチ14がクエンチしたとき、高温超電導薄膜27の一部に発熱が集中して焼損しないように高温超電導薄膜27に金属保護層30を図3に示すように設けてもよい。図3は金属保護層30を設けた永久電流スイッチ用超電導導体25Aの断面図を示すものである。金属保護層30にはAu,Agなどの良電導体が用いられる。この永久電流スイッチ用超電導導体25Aは永久電流スイッチ14の変形例を示すものである。
In addition, when the permanent
永久電流スイッチ14に用いられる超電導導体25(25A)として金属ないし絶縁物の基板26上に帯状の高温超電導薄膜27を形成した超電導導体を用いるのでクエンチする温度の設定が容易となり、クエンチ温度を高温超電導コイル13より低く設定した永久電流スイッチ14を提供できる。
Since a superconducting conductor in which a belt-like high-temperature superconducting
この永久電流超電導マグネット10では帯状の高温超電導薄膜27上に金属保護層28を形成した永久電流スイッチ14を用いている。この永久電流スイッチ14がクエンチした時に、高温超電導薄膜27に流れていた電流が、金属保護層30に分流するため、永久電流スイッチ14が焼損しにくくなる。
This permanent
次に、永久電流超電導マグネット10の作用を説明する。
Next, the operation of the permanent
この永久電流超電導マグネット10は、永久電流スイッチ14をオフにすることにより、励磁電源23が電流リード22を介して高温超電導コイル13に接続され、この高温超電導コイル13を励磁させる。このとき、高温超電導コイル13および永久電流スイッチ14は冷凍機18の運転により伝熱手段19を介して、例えば10K〜77K、好ましくは20K〜40K程度に冷却されている。
In the permanent
その後、永久電流スイッチ14をオンにすることで、永久電流回路16は永久電流モード運転に入る。この永久電流モード運転により高温超電導コイル13は励磁状態が継続され、超電導マグネットとしてマグネット機能が維持される。
Thereafter, by turning on the permanent
永久電流モード運転中に、冷凍機18の故障等の何らかの原因で高温超電導コイル13の冷却が不良になったとき、高温超電導コイル13の温度が上昇してクエンチする虞があり、非常に高価な高温超電導コイル13の保護が充分に図れない可能性が生じる。
When the cooling of the high-
永久電流超電導マグネット10に高温超電導コイル13が使用される場合、クエンチ伝播が非常に遅いため、高温超電導コイル13の蓄積エネルギがクエンチ発生場所近傍の局所的部位で消費され、終局的にはコイル焼損が生じてしまう可能性がある。
When the high-
第1実施形態の永久電力超電導マグネット10では、永久電流スイッチ14に使用される永久電流スイッチ用超電導薄膜27の導体幅Wを幅調整してカットすることで、永久電流スイッチ14のクエンチ温度を調節設定できる。永久電流スイッチ14は高温超電導コイル13がクエンチする温度より数度ないし10数度低い温度、例えば10K低い温度で確実にクエンチするようにクエンチ温度が設定される。例えば、高温超電導コイル13のクエンチ温度が40K(60K)である場合、永久電流スイッチ14が30K(50K)でクエンチするように設計される。
In the permanent
この永久電流超電導マグネット10は、高温超電導コイル13がクエンチする温度T1よりも、永久電流スイッチ14がクエンチする温度T2の方が低く(T1>T2)なるように設計されている。ただし、クエンチ温度T1、T2は実際、永久電流超電導マグネット10の運転状況においてクエンチする温度である。高温超電導コイル13や永久電流スイッチ14の冷却状態によっては、クエンチ温度T1、T2は永久電流値が1μV/cmで定義される臨界電流値となる温度とは限らない。
The permanent
本実施形態の永久電流超電導マグネット10においては、高温超電導コイル13よりも低い温度で永久電流スイッチ14がクエンチするので、高温超電導コイル13の蓄積エネルギは、永久電流スイッチ伝熱手段20を介して、高温超電導コイル13全体を加熱するので、高温超電導コイル13をクエンチさせずに永久電流を減衰させられる永久電流マグネット10を提供することができる。
In the permanent
この永久電流超電導マグネット10によれば、永久電流スイッチ14が、高温超電導コイル13よりも低い温度でクエンチするように設計されているため、高温超電導コイル13の温度が上昇した場合においても、高温超電導コイル13がクエンチしない永久電流超電導マグネット10を提供することができる。
According to the permanent
また、永久電流超電導マグネット10は、真空容器11外から熱が侵入したり、冷却手段である冷凍機18に不具合が発生するなどの原因により、高温超電導コイル13の温度が上昇したとしても、永久電流スイッチ14が先にクエンチするため、高温超電導コイル13をクエンチさせずに、永久電流を減衰させることができる。
Further, the permanent
図4は、本発明に係る永久電流超電導マグネットの第2実施形態を示す概略的な全体構成図である。 FIG. 4 is a schematic overall configuration diagram showing a second embodiment of the permanent current superconducting magnet according to the present invention.
この実施形態を説明するに当り、図1に示された永久電流超電導マグネット10と同じ構成には同一符号を付して説明を省略する。図4に示された永久電流超電導マグネット10Aは、図1に示された永久電流超電導マグネット10に真空容器11外部の室温部で保護抵抗33を設け、この保護抵抗33を電流リード22に接続し、高温超電導コイル13のコイル保護回路31を構成したものである。この永久電流超電導マグネット10Aにおいても、第1実施形態で示した超電導マグネット10と同等の作用・効果を奏する。
In the description of this embodiment, the same components as those of the permanent
室温部に設置された保護抵抗33を永久電流スイッチ14と並列に接続すると、永久電流モード運転中に永久電流スイッチ14がクエンチした場合に、永久電流スイッチ14に流れていた電流が保護抵抗33に分流し、高温超電導コイル13の蓄積エネルギの大部分を保護抵抗33で消費させることができる。このため、永久電流スイッチ14に対する熱負荷を低減させることができる。保護抵抗33の設置場所は、室温部であれば、真空容器11の外でも内でもよい。
When the
また、永久電流スイッチ14が焼損して断線した場合でも、永久電流回路16がオープンにならないという利点もある。ただし、保護抵抗33を永久電流スイッチ14と並列に接続すると、励磁時や消磁時において励磁電源23から流れる電流が、励磁電圧すなわち励磁速度に応じて保護抵抗33のコイル保護回路側に分流し、保護抵抗33が発熱する。保護抵抗33を室温側に設置する理由は、保護抵抗33の発熱の悪影響が高温超電導コイル13に及ばないようにするためである。
In addition, even if the permanent
この永久電流超電導マグネット10Aでは、永久電流スイッチ14に並列に保護抵抗33を接続している。永久に電流スイッチ14がクエンチした際には、保護抵抗33に電流が分流するため、永久電流スイッチ14での発熱を低減させることができる。
In the permanent
図5は、本発明に係る永久電流超電導マグネットの第3実施形態を示す概略的な全体構成図である。 FIG. 5 is a schematic overall configuration diagram showing a third embodiment of the permanent current superconducting magnet according to the present invention.
この実施形態に示された永久電流超電導マグネット10Bは、保護回路35を永久電流回路15に接続(並設)したものであり、他の構成および作用は第1実施形態に示された永久電流超電導マグネット10と異ならないので、同じ構成には同一符号を付して説明を省略する。
The permanent
図5に示された永久電流超電導マグネット10Bは、保護抵抗33と保護リード34を備えたコイル保護回路35を備え、この保護回路35の保護リード34を高温超電導コイル13の高温超電導線15に接続したものである。
The permanent
永久電流超電導マグネット10Bでは、永久電流モード運転を達成した後、輻射シールド12や、高温超電導コイル13への熱負荷を低減させるため、電流リード22を取り外すことがある。この場合、保護抵抗33が接続できなくなるので、永久電力回路16に接続可能なコイル保護回路35を設け、図5に示すように、高温超電導コイル13と保護抵抗33を接続するための保護リード34を設置する。保護リード34は、永久電流スイッチ14がクエンチしても、永久電流を保護抵抗33に転流させることができるが、コイルの蓄積エネルギを熱として消費する間以外は、あまり電流が流れないので、通常の電流リード22より浸入熱を小さくなるように設計することが可能である。
In the permanent
第3実施形態に示された永久電流超電導マグネット10Bにおいても、第1実施形態で示された超電導マグネット10と同等の作用効果を奏する他、永久電流モード運転達成後に、電流リード22を取り外し、輻射シールド12や高温超電導コイル13への熱負荷を低減させることができる。
In the permanent
この永久電流超電導マグネット10Bでは、高温超電導コイル13を励磁するための電流リード22とは別に、高温超電導コイル13と保護抵抗33を接続するための保護リード34を付設したコイル保護回路35を設けている。浸入熱を低減するために、励磁用電流リード22を取り外したとしても、保護リード34を介して保護抵抗33を常時接続しておくことができ、第2実施形態と同様の作用効果を奏する。
In this permanent
図6は、本発明に係る永久電流超電導マグネットの第4実施形態を概略的に示す全体構成図である。 FIG. 6 is an overall configuration diagram schematically showing a fourth embodiment of the permanent current superconducting magnet according to the present invention.
この永久電流超電導マグネット10Cは、保護抵抗33とON−OFFスイッチ36を直列接続したコイル保護回路37を永久電流回路15に接続(並設)して備えたものであり、他の構成および作用は、第1実施形態に示された永久電流超電導マグネット10と異ならないので同じ構成には同一符号を付して説明を省略する。
This permanent
図6に示された永久電流超電導マグネット10Cは、永久電流回路15に並設されるコイル保護回路37に保護抵抗33とON−OFFスイッチ36とを直列接続して備え、保護抵抗33とON−OFFスイッチ36とを備えた保護リード34を高温超電導コイル13の高温超電導線15に接続したものである。
The permanent
この永久電流超電導マグネット10Cでは、永久電流回路15からコイル保護回路37側に永久電流を分流させることができる。高温超電導コイル13が発熱してしまうことを避けるために、コイル保護回路37をスイッチ手段としてON−OFFするON−OFFスイッチ36を設け、励磁時や消磁時に保護回路37を永久電流回路16から切り離しておく。
In the permanent
第4実施形態に示された永久電流超電導マグネット10Cは、保護リード34からの潜入熱を低減させることができる他、第1実施形態に示された超電導マグネット10と同等の作用効果を奏する。
The permanent
この永久電流超電導マグネット10Cでは、保護抵抗33を接続する保護回路35等に、保護回路35を入り切りするスイッチ手段としてON−OFFスイッチ36を付設しており、高温超電導コイル13の励磁時や消磁時にこのON−OFFスイッチ36を切ることで、励消磁時に保護抵抗33へ分流させないようにすることができる。
In the permanent
図7は本発明に係る永久電流超電導マグネットの第5実施形態を示す概略的な全体構成図である。 FIG. 7 is a schematic overall configuration diagram showing a fifth embodiment of a permanent current superconducting magnet according to the present invention.
この実施形態に示された永久電流超電導マグネット10Dは、保護回路を構成する保護抵抗33およびON−OFFスイッチ36を真空容器11内に設置した例を示すものである。他の構成および作用は第4実施形態に示された超電導マグネット10Cと異ならないので、同じ構成には同じ符号を付して説明を省略する。
The permanent
この永久電流超電導マグネット10Dにおいて、保護回路37にON−OFFスイッチ36を設置した場合、励磁時や消磁時の保護抵抗33および保護リード34の発熱がなくなるので、図7に示すような、保護抵抗33を輻射シールド12と同じ温度となる部位や、高温超電導コイル13と同じ温度になる部位、すなわち低温部に設置することも可能となる。保護抵抗33を低温部に設置することで、保護リード34からの浸入熱を低減することができる他、第3実施形態で示したものと同等の作用効果を奏することができる。
In the permanent current superconducting magnet 10D, when the ON-
図8は、本発明に係る永久電流超電導マグネットの第6実施形態を概略的に示す全体構成図である。 FIG. 8 is an overall configuration diagram schematically showing a sixth embodiment of the permanent current superconducting magnet according to the present invention.
この実施形態に示された永久電流超電導マグネット10Eは、高温超電導コイル13の冷却手段40を、冷凍サイクルで構成してもよい。この冷却手段40はHe,Ne等の冷媒を循環させる冷媒流路41を設け、この冷媒流路41を真空容器11および輻射シールド12を貫いて真空容器11内に案内して高温超電導コイル13に付設し、高温超電導コイル13を冷却可能に構成したものである。
In the permanent
図8に示された永久電流超電導マグネット10Eは、高温超電導コイル13の冷却手段40を、冷凍機による伝導冷却ではなく、冷凍サイクルで構成し、高温超電導コイル13に冷凍手段40の冷媒流路41を付設し、この冷媒流路41内に冷媒を循環させて冷却するものである。他の構成および作用は、第3実施形態に示された超電導マグネット10Bと異ならないので、同じ構成には、同一符号を付して説明を省略する。高温超電導コイル13の冷却手段40を除いた永久電流超電導マグネットを、図1,図4,図6および図7に示すように構成してもよい。
In the permanent
第6実施形態に示された永久電流超電導マグネット10Eは、高温超電導コイル13の温度が上昇したとしても、高温超電導コイル13をクエンチさせないで永久電流を減衰させることができるので、冷媒流路41に冷媒を流す冷却手段40や、電流リード23を切り離しての運用が容易になる他、先の実施形態で示した作用効果と同様な作用効果を奏する。
The permanent
この永久電流超電導マグネット10Eでは、第1ないし第5実施形態に示された永久電流超電導マグネット10〜10Dを永久電流モード運転達成後に、冷却手段40および電流リード22を切り離して運転することで、移動などを容易にすることができる。
In the permanent
図9は、本発明に係る永久電流超電導マグネットの第7実施形態を概略的に示す全体構成図である。 FIG. 9 is an overall configuration diagram schematically showing a seventh embodiment of the permanent current superconducting magnet according to the present invention.
この実施形態に示された永久電流超電導マグネット10Fは、高温超電導コイル13の冷却手段40に冷媒流路着脱部44を設けて冷媒流路41を冷凍サイクルの本体側から切り離し自在にセット可能とするとともに、永久電流回路16からの電流リード引出部にも電流リード着脱部45を設けて励磁電源23と切離し自在に設けたものである。他の構成および作用は、第1実施形態ないし第5実施形態に示されたものと異ならないので、同じ構成にも同一符号を付して説明を省略する。
The permanent
図9に示された永久電流超電導マグネット10Fは、高温超電導コイル13の冷却手段40に冷媒流路着脱部44を設け、冷媒流路41を冷凍サイクルの本体側から切り離し、電流リード22を電流リード着脱部45で励磁電源23から切り離し得るようにしたものである。
The permanent
この永久電流超電導マグネット10Fにおいても、第6実施形態に示された超電導マグネット10Eと同様の作用効果を奏する。
This permanent
なお、本発明の実施形態の説明では、真空容器内に収容された高温超電導コイルを冷却手段により伝熱手段あるいは冷媒流路を介して冷却する例を示したが、真空容器内に遮蔽手段を介して密閉容器を収容し、この密閉容器にHe,Ne等の冷媒を収容し、この冷媒を冷却手段で冷却し、密閉容器内に収容された高温超電導コイルおよび永久電流スイッチを冷却してもよい。この場合、永久電流スイッチには特許文献1および2に記載のスイッチ構造を採用してもよい。
In the description of the embodiment of the present invention, the example in which the high-temperature superconducting coil accommodated in the vacuum vessel is cooled by the cooling means via the heat transfer means or the refrigerant flow path is shown. However, the shielding means is provided in the vacuum vessel. A closed container, a refrigerant such as He or Ne is accommodated in the closed container, the refrigerant is cooled by cooling means, and the high-temperature superconducting coil and the permanent current switch accommodated in the sealed container are cooled. Good. In this case, the permanent current switch may employ the switch structure described in
10 永久電流超電導マグネット
11 真空容器
12 輻射シールド
13 高温超電導コイル
14 永久電流スイッチ
15 高温超電導線
16 永久電流回路
18 冷凍機(冷却手段)
19 コイル伝熱手段
20 スイッチ伝熱手段
22 電流リード(通電手段)
23 励磁電源(通電手段)
25 永久電流スイッチ用超電導導体
26 基板
27 高温超電導薄膜
28,29 電極
30 金属保護層
31,35,37 コイル保護回路
33 保護抵抗
34 保護リード
36 ON−OFFスイッチ(スイッチ手段)
DESCRIPTION OF
19 Coil heat transfer means 20 Switch heat transfer means 22 Current lead (energization means)
23 Excitation power supply (energization means)
25 Superconducting conductor for permanent
Claims (8)
この高温超電導コイルに熱的に接続された永久電流スイッチと、
前記高温超電導コイルおよび永久電流スイッチを外部環境から断熱する断熱手段と、
前記高温超電導コイルおよび永久電流スイッチを冷却する冷却手段と、
電流リードを介して前記高温超電導コイルを励磁する通電手段とを有し、
前記永久電流スイッチは金属板あるいは絶縁物の基板上に帯状の高温超電導薄膜を形成した超電導導体が用いられ、前記永久電流スイッチのクエンチ温度を高温超電導コイルのクエンチ温度より低く前記高温超電導薄膜の導体幅を調節設定したことを特徴とする永久電流超電導マグネット。 A high-temperature superconducting coil housed in a vacuum vessel;
A permanent current switch thermally connected to the high temperature superconducting coil;
Heat insulating means for insulating the high temperature superconducting coil and the permanent current switch from an external environment;
Cooling means for cooling the high temperature superconducting coil and the permanent current switch;
Energizing means for exciting the high-temperature superconducting coil via a current lead;
Said persistent current switch is superconducting conductor is used for forming a high-temperature superconducting thin film of the strip on a substrate of a metal plate or an insulator, a low Ku the HTS than quenching temperature of the high temperature superconducting coil quench temperature of the permanent current switch A permanent-current superconducting magnet characterized by adjusting and setting the conductor width of the thin film .
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