JP2583363B2 - Superconducting switch - Google Patents
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Landscapes
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、超電導材を流れる電流
を制御するバイファイラー形式の超電導電流路を有し、
超電導線の超電導状態と常伝導状態との間の転移をスィ
ッチ機構の開閉動作として利用する超電導スィッチに関
するものである。このようなスィッチは、好ましくは、
磁気浮上列車や磁気共鳴映像装置などの超電導コイルへ
接続して使用される。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention has a bifilar type superconducting flow path for controlling a current flowing through a superconducting material,
The present invention relates to a superconducting switch using a transition between a superconducting state and a normal state of a superconducting wire as an opening and closing operation of a switch mechanism. Such a switch is preferably
Used by connecting to a superconducting coil such as a magnetic levitation train or a magnetic resonance imaging device.
【0002】[0002]
【従来の技術】磁気浮上列車や磁気共鳴映像装置などの
超電導コイルには、長時間にわたり一定の電流を流し続
けるため上記のような超電導スィッチが、従来より接続
されて使用されている。超電導スィッチの主なものとし
ては、二つのタイプに分類される。一つのタイプは、接
点の接触と接触の切離しとをスィッチの開閉動作として
機械的な運動を利用するものである。他のタイプは、温
度の変化による超電導線の伝導状態の変化を利用する温
度依存タイプのスィッチである。すなわち、温度依存タ
イプの超電導スィッチは、超電導線の常伝導状態(抵抗
状態)と超電導状態(無抵抗状態)との間の転移をスィ
ッチの開閉動作として機能するものである。現状では、
小型軽量で操作性が容易なこと、スィッチの閉状態での
電導抵抗が比較的小さいことにより、温度依存タイプの
超電導スィッチが、多数派を占めている。軽量コンパク
トでしかも電流密度の高い超電導スィッチを製造するた
め、超電導線は、超電導線自身の電磁誘導が、最小とな
るように巻付けられる。このような構成では、超電導線
自身が発生する磁界を小さくし、超電導線内を通過して
流れることのできる臨界電流を大きくしている。より具
体的には、図1および図2に示すように、従来技術の温
度依存タイプの超電導スィッチは、バイファイラー形式
で円筒状の巻軸2に巻回される。このような超電導スィ
ッチは、特公昭56−26993号に開示されている。
この場合、端部1cをそれぞれ有し、それら端部1cが
互いに一体とされている二つの超電導電流路1a,1b
が一つの超電導線1を構成している。これら超電導電流
路1a,1bは、巻軸2の周囲を、等間隔で、二つの超
電導電流路1a,1bが巻付け全体にわたって互いに接
触するよう巻回されている。超電導電流路1a,1b
は、外部装置のプラス端子、マイナス端子にそれぞれ接
続され、これにより、電流が超電導電流路1aから1b
へと流れる。超電導スィッチのオフ動作は、超電導電流
路1a,1bを加熱するヒーター線3を作動させること
によって行なわれ、オン動作は液体ヘリウムあるいは他
の冷媒によって超電導電流路1a,1bを冷却すること
によて行なわれる。どの冷媒を使用するかは、超電導電
流路1a,1bに使用される超電導材料の臨界温度によ
って異なるであろう。図1には、液体ヘリウムを含浸す
るための含浸剤4および内部構造を保護するためのケー
シング5が、破線にて示されている。(図2では、ヒー
ター線3、含浸剤4、ケーシング5の図示が省略されて
いる。)一般に、超電導スィッチがオンの時の電流密度
を大きくするため超電導線1のための超電導材料として
は、Nb−Ti合金が使用される。この場合、Nb−T
i合金は、多数の数ミクロンの直径を有する極細超電導
芯線として形成され、超電導芯線は、超電導線1の長さ
方向に沿って配置される。一方、スィッチがオフの時、
高い抵抗を確保するため、比較的、電気抵抗のある材
料、例えば、Cu−Ni合金が、超電導線1の基材とし
て使用される。しかしながら、このような比較的抵抗の
高い材料は、例えば、銅やアルミニウムのような電導性
材料に比較して、超電導線の超電導特性の安定化には寄
与しない。従って、上記の超電導線には、通電時に状態
が超電導状態から常伝導状態(抵抗状態)へと変化する
可能性が高いという望ましくない不安定性がある。すな
わち、超電導線1の基材として比較的抵抗の高い材料を
使用した場合、余分な電流が内部の超電導芯線から基材
へと逃げることが不可能である。従って、少しでも予期
せぬ熱的攪乱があると、超電導芯線のある一部が常伝導
状態へと転移し、さらにこの状態転移によってさらなる
熱的攪乱が生じる。そして、この熱は、この作用が超電
導線1全体にわたって広がることを引き起こし、超電導
スィッチを予期せぬ時にオフ状態に切り替えてしまう。
もし、このような超電導線が多数の超電導芯線を有して
おり、臨界電流が通常作動電流よりはるかに大きけれ
ば、上記の望ましくない現象の発生を軽減することがで
きる。しかしながら、超電導芯線の数を増せば、これに
関連して、超電導スィッチの価格、質量およびサイズの
増大が必至となる。従って、軽量、コンパクトな超電導
スィッチを廉価で製造すると共に、超電導スィッチが予
期せぬ時に、無抵抗状態から抵抗状態へ転移することを
防ぐためには、熱的攪乱を防止する必要がある。このよ
うな熱的攪乱は、主に、電磁誘導による超電導線の数ミ
クロン程度の微小な運動によって発生される小さな量の
発熱によって起こると考えられている。従来は、この種
のワイヤームーブメントは、エポキシ樹脂等の樹脂に超
電導線をセットすることによって抑制しようとされてい
た。2. Description of the Related Art In a superconducting coil of a magnetic levitation train or a magnetic resonance imaging apparatus, the above-described superconducting switch is conventionally connected and used in order to keep a constant current flowing for a long time. The main types of superconducting switches are classified into two types. One type uses mechanical movement as the opening and closing operation of a switch using contact and disconnection of a contact. Another type is a temperature-dependent switch that utilizes a change in the conduction state of a superconducting wire due to a change in temperature. That is, the temperature-dependent type superconducting switch functions as a switch opening / closing operation by making a transition between a normal state (resistance state) and a superconducting state (no resistance state) of the superconducting wire. In the present circumstances,
Due to their small size, light weight, easy operability, and relatively low conduction resistance when the switch is closed, temperature-dependent superconducting switches dominate. To manufacture a superconducting switch that is lightweight, compact and has a high current density, the superconducting wire is wound so that the electromagnetic induction of the superconducting wire itself is minimized. In such a configuration, the magnetic field generated by the superconducting wire itself is reduced, and the critical current that can flow through the superconducting wire is increased. More specifically, as shown in FIGS. 1 and 2, a prior art temperature-dependent type superconducting switch is wound around a cylindrical winding shaft 2 in a bifilar manner. Such a superconducting switch is disclosed in Japanese Patent Publication No. 56-26993.
In this case, two superconducting flow paths 1a and 1b each having an end 1c, and the ends 1c are integrated with each other.
Constitute one superconducting wire 1. The superconducting flow paths 1a and 1b are wound around the winding shaft 2 at equal intervals so that the two superconducting flow paths 1a and 1b are in contact with each other over the entire winding. Superconducting flow paths 1a, 1b
Are connected to the positive terminal and the negative terminal of the external device, respectively, so that the current is
Flows to The superconducting switch is turned off by activating a heater wire 3 for heating the superconducting flow paths 1a and 1b, and turned on by cooling the superconducting flow paths 1a and 1b with liquid helium or another refrigerant. Done. Which refrigerant to use will depend on the critical temperature of the superconducting material used in the superconducting channels 1a, 1b. FIG. 1 shows, by broken lines, an impregnating agent 4 for impregnating liquid helium and a casing 5 for protecting the internal structure. (In FIG. 2, the illustration of the heater wire 3, the impregnating agent 4, and the casing 5 is omitted.) Generally, as the superconducting material for the superconducting wire 1 in order to increase the current density when the superconducting switch is on, Nb-Ti alloy is used. In this case, Nb-T
The i-alloy is formed as a number of ultrafine superconducting wires having a diameter of several microns, and the superconducting wires are arranged along the length of the superconducting wire 1. On the other hand, when the switch is off ,
In order to secure a high resistance, a material having a relatively high electric resistance, for example, a Cu—Ni alloy is used as a base material of the superconducting wire 1. However, such a material having a relatively high resistance does not contribute to stabilization of the superconducting characteristics of the superconducting wire as compared with a conductive material such as copper or aluminum. Therefore, the above-described superconducting wire has an undesirable instability that the state is likely to change from the superconducting state to the normal conducting state (resistance state) when energized. That is, when a material having a relatively high resistance is used as the base material of the superconducting wire 1, it is impossible for extra current to escape from the internal superconducting core wire to the base material. Thus, any unexpected thermal disturbance will cause some of the superconducting core wire to transition to a normal conducting state, and this state transition will cause additional thermal disturbance. This heat causes the effect to spread over the entire superconducting wire 1, and switches the superconducting switch to the OFF state at an unexpected time.
If such a superconducting wire has a large number of superconducting core wires and the critical current is much larger than the normal operating current, the occurrence of the above undesirable phenomenon can be reduced. However, an increase in the number of superconducting core wires would inevitably increase the price, mass and size of the superconducting switch. Therefore, it is necessary to manufacture a lightweight and compact superconducting switch at a low cost, and to prevent thermal disturbance in order to prevent a transition from a non-resistance state to a resistance state when the superconducting switch is not expected. It is believed that such thermal disturbance is mainly caused by a small amount of heat generated by a minute movement of a superconducting wire of several microns due to electromagnetic induction. Conventionally, this type of wire movement has been attempted to be suppressed by setting a superconducting wire in a resin such as an epoxy resin.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】現在、これら超電導ス
ィッチは、特に、磁気浮上列車や磁気共鳴映像装置の超
電導コイルに接続された時など、しばしば、強磁界の下
で使用される。例えば、超電導スィッチは、図2に矢印
Aで示されるような磁力を、その軸線方向に沿って受け
る。この場合、電流が超電導スィッチ内を流れると、電
流の往路となる超電導電流路1aは、フレミングの左手
の法則に従い、巻軸2に対して半径方向内側に押し付け
られる。同時に、電流の復路となる超電導電流路1b
は、超電導電流路1aとは反対に、巻軸2から離れてい
くように半径方向外側に押圧される。換言すれば、超電
導電流路1a,1bを単純にバイファイラー形式で巻回
した従来の超電導スィッチでは、上記の反対方向の電磁
力にともなって、ワイヤームーブメントが起きやすい。
上記したように、超電導線が樹脂剤に含浸され、反対方
向の電磁力が小さい場合、超電導線は、電磁力に打ち勝
つ樹脂剤の接着力によって不動に保持され、ワイヤーム
ーブメントが抑制される。しかしながら、樹脂剤の接着
力には限度があり、電磁力が大きければ、ワイヤームー
ブメントを防止することはできない。特に、超電導線を
室温で樹脂剤に含浸させた後、スィッチを−269℃
(4.2K、液体ヘリウムの沸点)まで、冷却すると、
超電導線と樹脂剤の熱収縮率が異なるため、超電導電流
路1a,1bは、互いに離れようとする。ひとたびワイ
ヤームーブメントが始まると、超電導線の基材における
渦電流による発熱、および隣接する超電導電流路間の摩
擦による発熱、さらに、超電導線と樹脂剤とが剥離する
時の応力開放に伴う発熱、および、超電導線と樹脂剤と
の間の摩擦に伴う発熱が生じる。この結果、超電導線が
樹脂剤に含浸されていても、上記のメカニズムの一つま
たはいくつかの理由により、電流が不安定となる。この
場合、超電導スィッチは、臨界電流の半分以下の通電
で、常伝導状態(抵抗状態)に転移してしまうことがあ
る。本発明は、上記事情を考慮してなされたものであっ
て、その目的とするところは、ワイヤームーブメントを
抑制することの可能な超電導スィッチを提供することで
ある。At present, these superconducting switches are often used under a strong magnetic field, especially when connected to a superconducting coil of a magnetic levitation train or a magnetic resonance imaging apparatus. For example, the superconducting switch receives a magnetic force as indicated by an arrow A in FIG. 2 along its axial direction. In this case, when a current flows in the superconducting switch, the superconducting flow path 1a, which is a forward path of the current, is pressed radially inward with respect to the winding shaft 2 according to Fleming's left-hand rule. At the same time, the superconducting flow path 1b serving as the return path of the current
Is pressed radially outward so as to move away from the winding shaft 2, opposite to the superconducting flow path 1 a. In other words, in the conventional superconducting switch in which the superconducting flow paths 1a and 1b are simply wound in a bifilar form, the wire movement easily occurs due to the electromagnetic force in the opposite direction.
As described above, when the superconducting wire is impregnated with the resin material and the electromagnetic force in the opposite direction is small, the superconducting wire is immovably held by the adhesive force of the resin material that overcomes the electromagnetic force, and the wire movement is suppressed. However, there is a limit in the adhesive force of the resin agent, and if the electromagnetic force is large, the wire movement cannot be prevented. In particular, after the superconducting wire is impregnated with the resin agent at room temperature, the switch is set at -269 ° C.
(4.2K, boiling point of liquid helium)
Since the superconducting wire and the resin material have different thermal contraction rates, the superconducting flow paths 1a and 1b tend to separate from each other. Once the wire movement begins, heat generated by eddy currents in the base of the superconducting wire, and heat generated by friction between adjacent superconducting flow paths, and heat generated by the release of stress when the superconducting wire and the resin material peel off, and In addition, heat is generated due to friction between the superconducting wire and the resin material. As a result, even if the superconducting wire is impregnated with the resin material, the current becomes unstable due to one or several of the above-mentioned mechanisms. In this case, the superconducting switch may transition to a normal conduction state (resistance state) when the conduction is less than half the critical current. The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a superconducting switch capable of suppressing a wire movement.
【0004】[0004]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、この発明の請求項1記載の超電導スィッチは、巻軸
に巻回された少なくとも一対の超電導電流路を有し、前
記一対の超電導電流路は、開いたループ状の超電導線を
構成し、かつ各超電導電流路を電流が反対方向に流れて
往復する超電導スィッチにおいて、前記一対の超電導電
流路を前記巻軸全体で互いに撚り合わせたことを特徴と
するものである。In order to solve the above problems SUMMARY OF THE INVENTION The superconducting switch according to claim 1, wherein the present invention has at least a pair of superconducting current paths wound on the winding shaft, the pair of superconducting current The path constitutes an open loop-shaped superconducting wire, and in a superconducting switch in which current flows in each superconducting flow path in the opposite direction and reciprocates, the pair of superconducting flow paths are twisted together over the entire winding shaft. It is characterized by the following.
【0005】また、請求項2の超電導スィッチは、請求
項1記載の超電導スィッチにおいて、前記超電導線は、
回転対称な断面形状を有し、前記各超電導電流路は、前
記回転対称な断面形状を、超電導線を構成している超電
導電流路の数で割った面積と、ほぼ同じ断面積を有する
ことを特徴とするものである。Further, the superconducting switch according to claim 2 is the superconducting switch according to claim 1, wherein the superconducting wire is
Each superconducting flow path has a rotationally symmetric cross-sectional shape, and each of the superconducting flow paths has substantially the same cross-sectional area as an area obtained by dividing the rotationally symmetric cross-sectional shape by the number of superconducting flow paths forming a superconducting wire. It is a feature.
【0006】また、請求項3の超電導スィッチは、請求
項2記載の超電導スィッチにおいて、前記超電導線は、
円形の断面形状を有し、前記各超電導電流路は、前記円
形の断面形状を、超電導線を構成している超電導電流路
の数で割った面積と、ほぼ同じ断面積を有することを特
徴とするものである。A superconducting switch according to a third aspect is the superconducting switch according to the second aspect, wherein the superconducting wire is
It has a circular cross-sectional shape, and each of the superconducting flow paths has an area obtained by dividing the circular cross-sectional shape by the number of superconducting flow paths constituting a superconducting wire, and has substantially the same cross-sectional area. Is what you do.
【0007】また、請求項4の超電導スィッチは、請求
項3記載の超電導スィッチにおいて、各超電導電流路の
断面は、半円形であり、各超電導電流路の半円形の平面
部分を、互いに対向させたことを特徴とするものであ
る。According to a fourth aspect of the present invention, in the superconducting switch according to the third aspect, the cross section of each superconducting flow path is semicircular, and the semicircular plane portions of each superconducting flow path are opposed to each other. It is characterized by having.
【0008】また、請求項5の超電導スィッチは、請求
項2記載の超電導スィッチにおいて、前記超電導線は、
矩形の断面形状を有し、前記各超電導電流路は、前記矩
形の断面形状を、超電導線を構成している超電導電流路
の数で割った面積と、ほぼ同じ断面積を有することを特
徴とするものである。A superconducting switch according to a fifth aspect is the superconducting switch according to the second aspect, wherein the superconducting wire is
It has a rectangular cross-sectional shape, and each of the superconducting flow paths has substantially the same cross-sectional area as an area obtained by dividing the rectangular cross-sectional shape by the number of superconducting flow paths forming a superconducting wire. Is what you do.
【0009】また、請求項6の超電導スィッチは、請求
項5記載の超電導スィッチにおいて、前記超電導線は、
正方形の断面形状を有し、前記各超電導電流路は、前記
正方形の断面形状を、超電導線を構成している超電導電
流路の数で割った面積と、ほぼ同じ断面積を有すること
を特徴とするものである。A superconducting switch according to claim 6 is the superconducting switch according to claim 5, wherein the superconducting wire is
It has a square cross-sectional shape, and each of the superconducting flow paths has an area obtained by dividing the square cross-sectional shape by the number of superconducting flow paths constituting the superconducting wire, and has substantially the same cross-sectional area. Is what you do.
【0010】また、請求項7の超電導スィッチは、請求
項2ないし6のいずれか一つに記載の超電導スィッチに
おいて、前記超電導線は、側方からの圧縮によって成形
されていることを特徴とするものである。A superconducting switch according to a seventh aspect is the superconducting switch according to any one of the second to sixth aspects, wherein the superconducting wire is formed by compression from the side. Things.
【0011】また、請求項8の超電導スィッチは、請求
項1ないし7のいずれか一つに記載の超電導スィッチに
おいて、前記超電導線は、各超電導電流路の運動を抑制
するためのテープ、紐体、糸体、網、布帛のいずれかで
ある機械的抑制手段によって抑制されていることを特徴
とするものである。The superconducting switch according to claim 8 is the superconducting switch according to any one of claims 1 to 7, wherein the superconducting wire is a tape or string for suppressing the movement of each superconducting flow path. , A thread, a net, or a fabric.
【0012】また、請求項9の超電導スィッチは、請求
項1ないし8のいずれか一つに記載の超電導スィッチに
おいて、前記巻軸は、超電導線よりも熱収縮率の小さい
材料によって形成されていることを特徴とするものであ
る。According to a ninth aspect of the present invention, in the superconducting switch according to any one of the first to eighth aspects, the winding shaft is formed of a material having a smaller heat shrinkage than a superconducting wire. It is characterized by the following.
【0013】また、請求項10の超電導スィッチは、請
求項9記載の超電導スィッチにおいて、前記巻軸は、ク
ォーツガラス繊維強化プラスチックによって形成されて
いることを特徴とするものである。A tenth aspect of the present invention is the superconducting switch according to the ninth aspect, wherein the winding shaft is formed of quartz glass fiber reinforced plastic.
【0014】[0014]
【作用】本発明の請求項1記載の超電導スィッチによれ
ば、超電導スィッチが、外部の磁気源による磁場におか
れた場合でも、一対の超電導電流路が互いに撚り合わさ
れており、上記一対の超電導電流路をなす各々の超電導
電流路に流れる電流の方向が反対方向であるため、各々
の超電導電流路に発生する反対方向の電磁力が、互いに
打ち消し合う。すなわち、各撚りにおいて、一方の超電
導電流路は、他方の超電導電流路の運動を抑制する。従
って、電磁力によるワイヤームーブメントが抑制でき
る。According to the superconducting switch of claim 1 wherein the the present invention, a superconducting switch is, even when placed in a magnetic field by an external magnetic source, a pair of the superconducting current path is twisted together, the pair of superconducting Each superconducting current path
Because the direction of current flowing through the current path in the opposite direction, respectively
The opposite electromagnetic forces generated in the superconducting flow paths cancel each other out. That is, in each twist, one of the super conductive <br/> electrically conducting path suppresses the movement of the other superconducting current path. Therefore, wire movement due to electromagnetic force can be suppressed.
【0015】 また、請求項2ないし7記載の超電導スィ
ッチによれば、超電導線内の超電導芯線の占積率を高め
ることができる。換言すれば、これらの構成は、コンパ
クトな超電導スィッチの製造に寄与することになる。 Further , according to the superconducting switch of the second to seventh aspects, the space factor of the superconducting core wire in the superconducting wire can be increased. In other words, these configurations contribute to the manufacture of a compact superconducting switch.
【0016】 請求項8記載の超電導スィッチによれば、
テープ、紐体、糸体、網、布帛のいずれかである機械的
抑制手段が、超電導線のワイヤームーブメントをさらに
抑制する。 According to the superconducting switch according to claim 8,
The mechanical restraining means, which is any of a tape, a cord, a thread, a net, and a fabric, further suppresses the wire movement of the superconducting wire.
【0017】 請求項9および10記載の超電導スィッチ
によれば、スィッチ構造が、超電導状態となるよう冷却
される時、巻軸は超電導線ほど収縮せず、巻軸に巻回さ
れた超電導線内の引張り力が高まる。この結果、巻軸上
での超電導線の安定性が向上する。換言すれば、望まし
くない超電導線と巻軸との間の滑りを防止することがで
きる。 According to the superconducting switch of claim 9 and 10, wherein switch structure, when it is cooled so that the superconducting state, the winding shaft does not shrink enough superconducting wire, wound in a superconducting wire in the winding shaft Increases the tensile force of As a result, the stability of the superconducting wire on the winding shaft is improved. In other words, it is possible to prevent an undesired slip between the superconducting wire and the winding shaft.
【0018】[0018]
【実施例】以下、本発明の様々な実施例を図面を参照し
つつ詳細に説明する。以下の説明において、スィッチの
オン動作は、液体ヘリウムによってスィッチを冷却する
ことによって行なわれるが、本発明は液体ヘリウムの使
用に限定される趣旨のものではなく、例えば、液体窒素
を使用することも可能である。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Various embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. In the following description, the switch-on operation is performed by cooling the switch with liquid helium, but the present invention is not limited to the use of liquid helium, and for example, liquid nitrogen may be used. It is possible.
【0019】 「第1実施例」 図3ないし図5は、本発明の第1実施例に係る超電導ス
ィッチを示している。図面において、参照符号2は、絶
縁材料からなる円柱状の巻軸を指している。図3に示さ
れるように、超電導線1が、円柱状巻軸2の周囲に巻回
されている。円柱状巻軸2と、超電導線1との間には、
ヒーター線3が、図3に示されるよう、従来と同様に介
在している。このヒーター線3は、電気的加熱線であっ
て、円柱状巻軸の周囲を縦横に配置されている。 The "first embodiment" 3-5 shows a superconducting switch according to a first embodiment of the present invention. In the drawings, reference numeral 2 indicates a cylindrical winding shaft made of an insulating material. As shown in FIG. 3, superconducting wire 1 is wound around cylindrical winding shaft 2. Between the cylindrical winding shaft 2 and the superconducting wire 1,
As shown in FIG. 3, the heater wire 3 is interposed as in the conventional case. The heater wire 3 is an electric heating wire, and is arranged vertically and horizontally around a cylindrical winding shaft.
【0020】 この超電導スィッチは、極低温状態で使用
されるため、ヒーター線3は、極低温状態でも脆性を示
さない抵抗材料によって製造されている。さらに、ヒー
ター線3の抵抗は、温度の変化と無関係に一定であるこ
とが好ましい。これら要求を鑑みて、ヒーター線3は、
例えば、マンガニン(銅マンガン合金)、コンスタンタ
ン(銅ニッケル合金)によって製造されている。 Since this superconducting switch is used in a cryogenic state, the heater wire 3 is made of a resistance material which does not show brittleness even in a cryogenic state. Further, it is preferable that the resistance of the heater wire 3 be constant regardless of a change in temperature. In view of these requirements, the heater wire 3
For example, it is manufactured by manganin (copper-manganese alloy) and constantan (copper-nickel alloy).
【0021】 超電導線1は、一対の超電導電流路1a,
1bによって構成されている。これら超電導電流路1
a,1bは、5mmの一定ピッチで互いに撚り合わせら
れている。図6に示されるように、超電導線1は、断面
円形で、Cu−NiまたはCuの基材11、その中に埋
め込まれた多数の極細Nb−Ti超電導芯線10、およ
び基材11を囲む絶縁体6からなる。 The superconducting wire 1 has a pair of superconducting flow paths 1a,
1b. These superconducting flow paths 1
a and 1b are twisted with each other at a constant pitch of 5 mm. As shown in FIG. 6, the superconducting wire 1 has a circular cross section and is made of a Cu—Ni or Cu base material 11, a large number of ultrafine Nb—Ti superconducting core wires 10 embedded therein, and an insulating material surrounding the base material 11. Consists of body 6.
【0022】 この実施例では、超電導芯線10の直径
は、7±0.2ミクロン、一つの超電導電流路1a,1
bに使用された超電導芯線10の数は、1106本であ
る。また、超電導線1の直径は、0.3mmである。好
ましくは、前記Cu−Ni基材のNiのパーセンテージ
は、重量で5ないし35%である。この実施例では、C
u−Ni基材11のNiのパーセンテージは、重量で3
0%である。一方、前記Nb−Ti芯線のTiのパーセ
ンテージは、重量で40ないし50%であることが好ま
しい。この実施例では、Nb−Ti芯線のTi構成比率
は、重量で50%である。Nb−Ti芯線の臨界温度
は、9Kであり、臨界磁界は、4.2Kにおいて、12
Tである。超電導芯線10の材料としては、Nb3Sn
を使用することも可能である。 In this embodiment, the diameter of the superconducting core wire 10 is 7 ± 0.2 μm, and one superconducting flow path 1a, 1
The number of superconducting core wires 10 used for b is 1106. The diameter of superconducting wire 1 is 0.3 mm. Preferably, the percentage of Ni in the Cu-Ni substrate is 5 to 35% by weight. In this embodiment, C
The percentage of Ni in the u-Ni substrate 11 is 3 by weight.
0%. Meanwhile, the percentage of Ti in the Nb-Ti core wire is preferably 40 to 50% by weight. In this embodiment, the Ti composition ratio of the Nb-Ti core wire is 50% by weight. The critical temperature of the Nb-Ti core wire is 9K, and the critical magnetic field is 12K at 4.2K.
T. The material of the superconducting core wire 10 is Nb3Sn
It is also possible to use
【0023】 図3ないし図5に示されるように、超電導
電流路1a,1bの一方の端部1cは、他方の端部1c
と一体的にされており、超電導電流路1a,1bは、開
いたループ状の超電導線1を構成している。超電導電流
路1a,1bは、外部装置のプラス端子、マイナス端子
にそれぞれ接続され、これにより、電流が超電導電流路
1aから1bへと流れる。 As shown in FIGS. 3 to 5, one end 1c of the superconducting flow paths 1a and 1b is connected to the other end 1c.
The superconducting flow paths 1a and 1b constitute an open loop-shaped superconducting wire 1. The superconducting channels 1a and 1b are connected to the plus terminal and the minus terminal of the external device, respectively, whereby current flows from the superconducting channels 1a to 1b.
【0024】 上記絶縁体6は、図3ないし図5によって
理解されるように、電流が隣接する撚り合わせられた超
電導電流路1a,1bを反対方向に流れるため、完全な
絶縁物である必要がある。 As is understood from FIGS. 3 to 5, the insulator 6 must be a perfect insulator because current flows in the adjacent twisted superconducting flow paths 1a and 1b in opposite directions. is there.
【0025】 撚り合わせられた超電導線1は、巻軸2に
0.7mm以下のピッチで約40回巻回される。この場
合、超電導電流路1a,1bの端部1cは、巻軸2に接
触している。図面には、超電導スィッチの構成を明瞭に
示すため、隣接する超電導線1の一巻ずつの間には、間
隙が示されているが、コンパクトな超電導スィッチを製
造するには、超電導線1をそのような間隙が生じること
なく巻回すことが望ましい。超電導スィッチの巻回しの
ピッチは、後述される超電導スィッチの電気的特性には
影響を与えないことが予想される。 The stranded superconducting wire 1 is wound around the winding shaft 2 approximately 40 times at a pitch of 0.7 mm or less. In this case, the ends 1 c of the superconducting flow paths 1 a and 1 b are in contact with the winding shaft 2. In the drawings, in order to clearly show the configuration of the superconducting switch, a gap is shown between each turn of the adjacent superconducting wire 1. However, in order to manufacture a compact superconducting switch, the superconducting wire 1 is It is desirable to wind without such a gap. It is expected that the winding pitch of the superconducting switch does not affect the electrical characteristics of the superconducting switch described later.
【0026】 さらに、図3で破線にて示されているよう
に、また、図5に示されるように、超電導線1を冷却す
るための液体ヘリウムを含浸するための含浸剤4が、超
電導線1を囲んで設けられている。含浸剤4は、超電導
電流路1a,1bの端部1cの反対側の端部が外部装置
へ接続されるよう、その部分を除き、円柱状の巻軸2と
超電導線1を全体的に被覆している。 Furthermore, as indicated by a broken line in FIG. 3, and as shown in FIG. 5, the impregnating agent 4 for impregnating the liquid helium for cooling the superconducting wire 1, superconducting wire 1 are provided. The impregnating agent 4 entirely covers the cylindrical winding shaft 2 and the superconducting wire 1 except for the superconducting flow paths 1a and 1b, so that the end opposite to the end 1c is connected to an external device. doing.
【0027】 含浸剤4もまた、電気的に絶縁性でなけれ
ばならない。さらに、含浸剤4は、超電導線1のワイヤ
ームーブメントを抑制するものでなければならない。従
って、含浸剤4は、エポキシ樹脂や油脂から選択され
る。この実施例では、エポキシ樹脂が含浸剤4として使
用される。 The impregnating agent 4 must also be electrically insulating. Further, the impregnating agent 4 must suppress the wire movement of the superconducting wire 1. Therefore, the impregnating agent 4 is selected from an epoxy resin and a fat or oil. In this embodiment, an epoxy resin is used as the impregnating agent 4.
【0028】 従って、超電導線1の最外層をなす前記絶
縁体6は、含浸剤4との接着性が良くなければならな
い。従って、絶縁体6は、ポリビニルホルマール、ポリ
アミドイミド、ケブラー(ポリパラフニレンテレフタリ
ックアシドモノアミド)繊維、ナイロン繊維などから選
択される。この実施例では、超電導線1を被覆する絶縁
体としては、ポリビニルホルマールが使用されている。 [0028] Thus, the insulator 6 constituting the outermost layer of the superconductive wire 1, should be good adhesion between the impregnant 4. Accordingly, the insulator 6 is selected from polyvinyl formal, polyamide imide, Kevlar (polyparaphenylene terephthalic acid monoamide) fiber, nylon fiber and the like. In this embodiment, polyvinyl formal is used as an insulator covering the superconducting wire 1.
【0029】 さらに、超電導スィッチには、図3の破線
および図5に示されるように、ケーシング5が、含浸剤
4と内部構造を保護するため、含浸剤4を取り囲むよう
に設けられている。ケーシング5に要求される事項、特
徴は、下記の通りである。 Further , as shown in the broken line in FIG. 3 and in FIG. 5, the casing 5 is provided on the superconducting switch so as to surround the impregnating agent 4 in order to protect the impregnating agent 4 and the internal structure. Items and features required for the casing 5 are as follows.
【0030】 ケーシングの熱伝導率は、スィッチオフ時
の超電導スィッチの保温のためには、低いことが望まし
い。逆に、超電導線1を急速に冷却するには、ケーシン
グの熱伝導率は、高いことが望ましい。これら相反する
要求を同時に満たすことは不可能であるので、妥協した
解決が必要となる。上記に鑑み、綿布基材フェノール樹
脂、ガラス布基材エポキシ樹脂等が、ケーシング5に使
用される。 The thermal conductivity of the casing, for thermal insulation of the superconducting switches during switch off, desirably low. Conversely, in order to rapidly cool the superconducting wire 1, it is desirable that the heat conductivity of the casing be high. Since it is impossible to satisfy these conflicting requirements at the same time, a compromise solution is needed. In view of the above, a phenolic resin based on a cotton cloth, an epoxy resin based on a glass cloth, or the like is used for the casing 5.
【0031】 撚り合わされた超電導線1の巻回のための
前記円柱状巻軸2に戻って、要求される事項、特徴は、
下記の通りである。 The twisted and returned to the cylindrical winding shaft 2 for winding the superconducting wire 1, the required items, features,
It is as follows.
【0032】 巻軸の熱伝導率は、スィッチオフ時の超電
導スィッチの保温のためには、低いことが望ましい。逆
に、超電導線1を急速に冷却するには、巻軸の熱伝導率
は、高いことが望ましい。これら相反する要求を同時に
満たすことは不可能であるので、ケーシング5と同様
に、妥協した解決が必要となる。上記に鑑み、綿布基材
フェノール樹脂、ガラス布基材エポキシ樹脂等が、円柱
状の巻軸に使用される。 The thermal conductivity of the winding shaft, for the thermal insulation of the superconducting switches during switch off, desirably low. Conversely, in order to rapidly cool the superconducting wire 1, it is desirable that the heat conductivity of the winding shaft be high. Since these conflicting requirements cannot be met at the same time, a compromise solution is required, as is the case 5. In view of the above, a phenolic resin based on a cotton cloth, an epoxy resin based on a glass cloth, or the like is used for the cylindrical winding shaft.
【0033】 さらに、円柱状巻軸2の材料の熱収縮率
は、超電導線1のそれよりも小さいことが好ましい。な
ぜならば、この場合、スィッチ構造が液体ヘリウムによ
って冷却される時、円柱状巻軸2は、超電導線1ほど収
縮せず、従って、円柱状巻軸2に巻回された超電導線1
内の引張り力が高まる。この結果、円柱状巻軸2上での
超電導線の安定性が向上する。換言すれば、望ましくな
い超電導線1と円柱状巻軸2との間の滑りを防止するこ
とができ、ワイヤームーブメントの抑制に寄与する。そ
れゆえ、クォーツガラス繊維強化エポキシ樹脂等が、円
柱状巻軸2の材料として好適である。超電導線1の、室
温から4.2K(液体ヘリウムの沸点)の間の熱収縮率
は、およそ4×10-4あり、クォーツガラス繊維強化エ
ポキシ樹脂のそれは、およそ2×10-4ある。なお、こ
の効果は、実施例のように、超電導電流路1a,1bが
互いに撚り合わされている場合に限らず期待できるもの
である。例えば、図1および図2に、示されている従来
の構造に、この巻軸の材質を適用した場合でも、ワイヤ
ームーブメント抑制の効果が期待できる。 Furthermore, the thermal shrinkage of the cylindrical winding shaft 2 material is preferably smaller than that of the superconductive wire 1. Because, in this case, when the switch structure is cooled by liquid helium, the cylindrical winding shaft 2 does not shrink as much as the superconducting wire 1, and therefore, the superconducting wire 1 wound around the cylindrical winding shaft 2.
The tensile force inside increases. As a result, the stability of the superconducting wire on the cylindrical winding shaft 2 is improved. In other words, undesired slippage between the superconducting wire 1 and the cylindrical winding shaft 2 can be prevented, which contributes to suppression of the wire movement. Therefore, a quartz glass fiber reinforced epoxy resin or the like is suitable as the material of the columnar winding shaft 2. The heat shrinkage of the superconducting wire 1 between room temperature and 4.2 K (boiling point of liquid helium) is about 4 × 10 −4, and that of the quartz glass fiber reinforced epoxy resin is about 2 × 10 −4 . This effect can be expected not only when the superconducting flow paths 1a and 1b are twisted with each other as in the embodiment. For example, even when this winding material is applied to the conventional structure shown in FIGS. 1 and 2, the effect of suppressing the wire movement can be expected.
【0034】 この実施例の構造において、超電導スィッ
チの開状態(オフ状態)の抵抗値は、約25Ωである。 In the structure of this embodiment, the resistance value of the superconducting switch in the open state (off state) is about 25Ω.
【0035】 超電導スィッチの通電性能を調べるための
実験を行なった。この実験において、三つの試料を図3
ないし図6を参照して説明した上記の実施例に基づいて
製作し、比較用に、三つの試料を図1および図2を参照
して説明した従来技術に基づいて製作した。実施例と従
来技術の試料の差異は、超電導電流路1a,1bが撚り
合わされているか否かのみであり、他の特徴、例えば、
寸法や構成は同一である。六つの試料には、それぞれ、
四回、電流が流され、試料が、常伝導状態(抵抗状態)
に転移した電流値が計測された。図7は、その実験結果
を示す。図面において、縦軸は、試料が常伝導状態(抵
抗状態)に転移した電流値を、横軸は計測を行なった回
数を示している。そして、白丸は実施例を、黒丸は従来
技術をそれぞれ指している。実施例に基づく試料におい
て、通電性能が大幅に向上していることが明らかに分か
る。 [0035] An experiment was conducted to examine the current performance of the superconducting switch. In this experiment, three samples were
6 were manufactured based on the above-described embodiment described with reference to FIG. 6, and for comparison, three samples were manufactured based on the prior art described with reference to FIGS. The difference between the sample of the embodiment and the sample of the prior art is only whether or not the superconducting flow paths 1a and 1b are twisted, and other characteristics, for example,
The dimensions and configuration are the same. In each of the six samples,
A current is applied four times, and the sample is in a normal conduction state (resistance state).
The current value transferred to was measured. FIG. 7 shows the results of the experiment. In the drawing, the vertical axis indicates the current value at which the sample has transitioned to the normal conduction state (resistance state), and the horizontal axis indicates the number of times of measurement. The open circles indicate the examples, and the black circles indicate the prior art. It can be clearly seen that the current-carrying performance is significantly improved in the sample based on the example.
【0036】 要するに、上記の実施例によれば、超電導
スィッチが、外部の磁気源による磁場におかれた場合で
も、超電導電流路1a,1bが互いに撚り合わされてい
るため、超電導電流路1a,1bに発生する反対方向の
電磁力が、互いに打ち消し合う。従って、電磁力による
ワイヤームーブメントが抑制できる。 In short, according to the above embodiment, even when the superconducting switch is exposed to a magnetic field from an external magnetic source, the superconducting flow paths 1a and 1b are twisted with each other, so that the superconducting flow paths 1a and 1b The electromagnetic forces generated in the opposite directions cancel each other out. Therefore, wire movement due to electromagnetic force can be suppressed.
【0037】 この結果、超電導スィッチの通電性能が安
定する。すなわち、超電導線の臨界電流に近い大電流を
長期間にわたって流すことが可能となる。さらに、通電
性能の向上と、超電導スィッチの製造の容易さが、軽量
コンパクトな超電導スィッチを廉価で製造することに寄
与する。また、この実施例においては、ワイヤームーブ
メントが抑制されるため、超電導スィッチが、予期せぬ
時に常伝導状態(抵抗状態)に転移することも、極めて
少なくなり信頼性の高い超電導スィッチが得られる。 [0037] As a result, the current performance of the superconducting switch is stable. That is, a large current close to the critical current of the superconducting wire can flow for a long time. Further, the improvement of the current-carrying performance and the ease of manufacturing the superconducting switch contribute to the manufacture of a lightweight and compact superconducting switch at low cost. Further, in this embodiment, since the wire movement is suppressed, the transition of the superconducting switch to a normal conduction state (resistance state) at an unexpected time is extremely reduced, and a highly reliable superconducting switch can be obtained.
【0038】 「第2実施例」 先の実施例では、超電導線1は、一対の超電導電流路1
a,1bによって構成されていたが、本発明は、それに
限定されるものではない。上記の効果は、超電導線が、
複数対の互いに撚り合わせられた超電導電流路によって
構成されていれば、得られることは、明らかである。こ
の場合、絶縁体6(超電導電流路1a,1bの最外層)
は、各超電導電流路1a,1bにそれぞれ別個に設けら
れる。あるいは、電流の流れる方向が同一の超電導電流
路1a,1bを結束し、このような絶縁体6を逆方向の
超電導電流路1a,1bの間にのみ設けることも可能で
ある。図8は、本発明の第2実施例に係る超電導線1を
示している。この実施例では、四つの超電導電流路1
a,1b(すなわち、二つの超電導電流路1a、二つの
超電導電流路1b)が、互いに一定ピッチで、撚り合わ
されている。この場合、絶縁体6は別個に設けられてい
る。 [ Second Embodiment ] In the above embodiment, the superconducting wire 1 has a pair of superconducting flow paths 1.
a and 1b, but the present invention is not limited thereto. The above effect is due to the superconducting wire
Obviously, it will be obtained if it is constituted by a plurality of pairs of superconducting channels which are twisted together. In this case, the insulator 6 (outermost layer of the superconducting flow paths 1a and 1b)
Are provided separately in each of the superconducting flow paths 1a and 1b. Alternatively, it is also possible to bind the superconducting flow paths 1a and 1b having the same current flowing direction and to provide such an insulator 6 only between the superconducting flow paths 1a and 1b in the opposite directions. FIG. 8 shows a superconducting wire 1 according to a second embodiment of the present invention. In this embodiment, four superconducting channels 1
a, 1b (that is, two superconducting channels 1a and two superconducting channels 1b) are twisted at a constant pitch. In this case, the insulator 6 is provided separately.
【0039】 「第3実施例」 図9は、本発明の第3実施例を示している。この実施例
では、各超電導電流路1a,1bは、半円形断面を有し
ている。超電導電流路1a,1bは、超電導電流路1
a,1bの軸線方向の平面が互いに接触するように、互
いに撚り合わされている。図面において、参照符号7
は、超電導線1の電導部(超電導芯線と基材を含む)を
示し、参照符号6は、各電導部7を互いに絶縁する絶縁
体を示している。 The "third embodiment" Fig. 9 shows a third embodiment of the present invention. In this embodiment, each superconducting flow path 1a, 1b has a semicircular cross section. The superconducting flow paths 1a and 1b are
The wires a and 1b are twisted with each other so that the axial planes contact each other. In the drawings, reference numeral 7
Denotes a conductive portion (including a superconducting core wire and a base material) of the superconducting wire 1, and reference numeral 6 denotes an insulator that insulates the respective conducting portions 7 from each other.
【0040】 このような構成により、全体の超電導線1
は、円形の断面を有するように形成されている。従っ
て、超電導線1が図3ないし図5に示されるように超電
導スィッチをなすよう巻軸2に巻回される時、超電導線
1の超電導芯線10の占積率を高めることができる。換
言すれば、この構成は、コンパクトな超電導スィッチの
製造に寄与することになる。さらに、超電導電流路1
a,1bの互いの滑りを防止することができ、ワイヤー
ムーブメントをさらに抑制する。しかも、本実施例の超
電導線1は、側面に凹部も凸部も有していない。すなわ
ち、超電導電流路1a,1bの巻軸2における安定性が
向上する。このような撚り合わされた開いたループ状の
超電導線1は、好ましくは、超電導電流路1a,1bを
撚り合わせた後、側方からの圧縮成形によって形成され
る。この場合、超電導部7の占積率を高めることができ
る。 [0040] With such a configuration, the entire superconducting wire 1
Are formed to have a circular cross section. Therefore, when the superconducting wire 1 is wound around the winding shaft 2 so as to form a superconducting switch as shown in FIGS. 3 to 5, the space factor of the superconducting core wire 10 of the superconducting wire 1 can be increased. In other words, this configuration contributes to the manufacture of a compact superconducting switch. Further, the superconducting flow path 1
a and 1b can be prevented from slipping with each other, further suppressing the wire movement. Moreover, the superconducting wire 1 of this embodiment has neither a concave portion nor a convex portion on the side surface. That is, the stability of the superconducting flow paths 1a and 1b in the winding shaft 2 is improved. Such a twisted open loop-shaped superconducting wire 1 is preferably formed by compression molding from the side after twisting the superconducting flow paths 1a and 1b. In this case, the space factor of superconducting portion 7 can be increased.
【0041】 「第4実施例」 図10は、本発明の第4実施例に係る超電導スィッチに
用いられる超電導線の斜視図である。この第4実施例
は、図8に示される第2実施例の改良されたものであ
る。この場合、電導部7(超電導電流路1a,1b)
は、円の四分の一の扇形をしている。図面において、超
電導電流路1aは、断面の対角線上に配置されており、
超電導電流路1bは他の対角線上に配置されている。こ
の撚り合わされた開いたループ状の超電導線1もまた、
好ましくは、超電導電流路1a,1bを撚り合わせた
後、側方からの圧縮成形によって形成される。 The "fourth embodiment" FIG. 10 is a perspective view of a fourth embodiment superconducting wire used in the superconducting switch according to an example of the present invention. This fourth embodiment is an improvement of the second embodiment shown in FIG. In this case, the conductive portion 7 (superconducting flow paths 1a, 1b)
Has the shape of a quarter fan of a circle. In the drawing, the superconducting flow paths 1a are arranged on diagonal lines of the cross section,
Superconducting flow path 1b is arranged on another diagonal line. This twisted open loop superconducting wire 1 is also
Preferably, after the superconducting flow paths 1a and 1b are twisted, they are formed by compression molding from the side.
【0042】 この実施例では、図9に示される第3実施
例と同様の効果が得られる。さらに、この構成の結果、
四つの電導部7が一対の超電導線1を構成するため、一
対の超電導スィッチが一つの円柱状巻軸2の周囲に形成
されることになる。 In this embodiment, the same effects as in the third embodiment shown in FIG. 9 can be obtained. Furthermore, as a result of this configuration,
Since the four conductive portions 7 constitute a pair of superconducting wires 1, a pair of superconducting switches are formed around one cylindrical winding shaft 2.
【0043】 「第5実施例」 図11は、本発明の第5実施例に係る超電導スィッチの
側面図であり、ヒーター線3、含浸剤4、ケーシング5
の図示を省略している。図12は、図11の12−12
線に沿った超電導線1の断面を示し、図13は、図11
の13−13線に沿った他の断面を示している。この場
合、断面矩形の一対の超電導電流路1a,1bが互いに
撚り合わされた後、撚り合わされた開いたループ状の超
電導線1は、結果として超電導線1の断面が正方形とな
るよう、側方から圧縮成形される。 The "Fifth Embodiment" FIG. 11 is a side view of a superconductive switch according to a fifth embodiment of the present invention, the heater wire 3, the impregnating agent 4, the casing 5
Are not shown. FIG. 12 is a sectional view taken from 12-12 in FIG.
13 shows a cross section of the superconducting wire 1 along the line, and FIG.
13 shows another cross section taken along line 13-13 of FIG. In this case, after a pair of superconducting flow paths 1a and 1b having a rectangular cross section are twisted with each other, the twisted open loop-shaped superconducting wire 1 is formed from the side so that the cross section of the superconducting wire 1 becomes square as a result. It is compression molded.
【0044】 例えば、図11の12−12線に沿った部
分のように、ある部分では、各超電導電流路1a,1b
は、図12に示されるように、同一の矩形断面を有して
いる。また、図11の13−13線に沿った部分のよう
に、ある部分では、各超電導電流路1a,1bは、図1
3に示されるように、撚り合わせた後、側方から圧縮成
形する結果、互いに補足し合うよう変形されている。 [0044] For example, as the section along the line 12-12 of Figure 11, with some parts, the superconducting current paths 1a, 1b
Have the same rectangular cross section, as shown in FIG. Also, in a certain portion, such as a portion along line 13-13 in FIG. 11, each superconducting flow channel 1a, 1b
As shown in FIG. 3, as a result of being twisted and then compression molded from the side, they are deformed to complement each other.
【0045】 このような構成では、図9に示される第3
実施例と同様の効果が得られる。また、超電導線1は、
正方形断面であるから、超電導線1の平坦な側面の一つ
が円柱状の巻軸2に接触する。従って、円柱状巻軸2に
おける超電導線1の安定性が向上し、ワイヤームーブメ
ントが抑制される。さらに、各ピッチにおける電導部7
の密度が、超電導線が円形断面を有する前記の実施例よ
りも、向上する。 In such a configuration, the third configuration shown in FIG.
The same effect as that of the embodiment can be obtained. The superconducting wire 1 is
Because of the square cross section, one of the flat side surfaces of the superconducting wire 1 contacts the cylindrical winding shaft 2. Therefore, the stability of the superconducting wire 1 in the cylindrical winding shaft 2 is improved, and the wire movement is suppressed. Furthermore, the conductive portion 7 at each pitch
Is improved over the previous embodiment in which the superconducting wire has a circular cross section.
【0046】 「第6実施例」 再度、図11は、本発明の第6実施例に係る超電導スィ
ッチの側面図である。図14は、図11の14−14線
に沿った超電導線1の断面を示し、図15は、図11の
15−15線に沿った他の断面を示している。第6実施
例もまた、図8に示される第2実施例の改良である。こ
の場合、断面正方形の二対の電導部7(超電導電流路1
a,1b)が互いに撚り合わされた後、撚り合わされた
開いたループ状の超電導線1は、結果として超電導線1
の断面が正方形となるよう、側方から圧縮成形される。 The "Sixth Embodiment" again, Figure 11 is a side view of a superconductive switch according to a sixth embodiment of the present invention. FIG. 14 shows a cross section of the superconducting wire 1 along the line 14-14 in FIG. 11, and FIG. 15 shows another cross section along the line 15-15 in FIG. The sixth embodiment is also an improvement of the second embodiment shown in FIG. In this case, two pairs of conductive portions 7 having a square cross section (superconducting flow path 1)
a, 1b) are twisted with each other, the twisted open loop-shaped superconducting wire 1 results in the superconducting wire 1
Is compression-molded from the side so that the cross section becomes square.
【0047】 例えば、図11の14−14線に沿った部
分のように、ある部分では、各超電導電流路1a,1b
は、図14に示されるように、同一の正方形断面を有し
ている。また、図11の15−15線に沿った部分のよ
うに、ある部分では、各超電導電流路1a,1bは、図
15に示されるように、撚り合わせた後、側方から圧縮
成形する結果、互いに補足し合うよう変形されている。
図面において、超電導電流路1aは、断面の対角線上に
配置されており、超電導電流路1bは他の対角線上に配
置されている。 [0047] For example, as the section along the line 14-14 of Figure 11, with some parts, the superconducting current paths 1a, 1b
Have the same square cross section, as shown in FIG. In addition, as shown in FIG. 11, in a certain portion, such as a portion along the line 15-15 in FIG. 11, the superconducting flow paths 1a and 1b are twisted and then compression molded from the side as shown in FIG. , So that they complement each other.
In the drawing, the superconducting flow path 1a is arranged on a diagonal line of the cross section, and the superconducting flow path 1b is arranged on another diagonal line.
【0048】 このような構成においては、図12および
図13に示される第5実施例と同様の効果が得られる。
さらに、この構成の結果、四つの電導部7が一対の超電
導線1を構成するため、一対の超電導スィッチが一つの
巻軸2において構成される。 In such a configuration, the same effects as in the fifth embodiment shown in FIGS. 12 and 13 can be obtained.
Further, as a result of this configuration, since the four conductive portions 7 form a pair of superconducting wires 1, a pair of superconducting switches is formed on one winding shaft 2.
【0049】 「第7実施例」 図16は、本発明の第7実施例に係る超電導スィッチの
側面図である。この第7実施例は、図3ないし図5を参
照して説明された第1実施例の改良に関するものであ
る。図面において、ヒーター線3、含浸剤4、ケーシン
グ5の図示が、図3と同様省略されている。本実施例で
は、撚り合わせられた超電導線1は、図16に示される
よう、撚り合わされた超電導線1を拘束する手段である
被覆粘着テープ8によって被覆されている。この粘着テ
ープ8は、図示しないが多孔質のものである。したがっ
て、内部の芯線10の運動がさらに拘束される。被覆テ
ープ8は、他の機械的抑制手段、例えば、布帛、網、
紐、糸、繊維等によって代替することができる。以下、
第7実施例の代替例を説明する。 [0049] "Seventh Embodiment" Fig. 16 is a side view of a superconductive switch according to a seventh embodiment of the present invention. The seventh embodiment relates to an improvement of the first embodiment described with reference to FIGS. In the drawing, the illustration of the heater wire 3, the impregnating agent 4, and the casing 5 is omitted as in FIG. In this embodiment, the twisted superconducting wire 1 is covered with a covering adhesive tape 8 as a means for restraining the twisted superconducting wire 1 as shown in FIG. Although not shown, the adhesive tape 8 is porous. Therefore, the movement of the inner core wire 10 is further restricted. The covering tape 8 is provided with other mechanical restraining means, for example, a cloth, a net,
Strings, threads, fibers and the like can be substituted. Less than,
An alternative example of the seventh embodiment will be described.
【0050】 「第8実施例」 図17は、本発明の第8実施例に係る超電導スィッチに
用いられる超電導線の側面図である。この実施例では、
各巻付けにおいて、超電導線1は、網(布帛)24によ
って拘束されている。 [0050] "Eighth Embodiment" FIG. 17 is a side view of an eighth embodiment superconducting wire used in the superconducting switch according to an example of the present invention. In this example,
In each winding, superconducting wire 1 is restrained by net (fabric) 24.
【0051】 「第9実施例」 図18は、本発明の第9実施例に係る超電導スィッチに
用いられる超電導線の側面図である。この実施例では、
撚り合わされた超電導線1を抑制するため、糸体22
が、撚り合わされた超電導線1の周囲に巻付けられてい
る。 [0051] "Ninth Embodiment" FIG. 18 is a side view of a ninth embodiment superconducting wire used in the superconducting switch according to an example of the present invention. In this example,
In order to suppress the twisted superconducting wire 1, the thread 22
Is wound around the twisted superconducting wire 1.
【0052】 「第10実施例」 図19は、本発明の第10実施例に係る超電導スィッチ
に用いられる超電導線の側面図である。この実施例で
は、撚り合わされた超電導線1を抑制するため、細い粘
着テープ23が、撚り合わされた超電導線1の周囲に巻
付けられている。 [0052] "Tenth Embodiment" FIG. 19 is a side view of a superconductive wire used in a superconductive switch according to a tenth embodiment of the present invention. In this embodiment, a thin adhesive tape 23 is wound around the twisted superconducting wire 1 in order to suppress the twisted superconducting wire 1.
【0053】 「第11実施例」 図20は、本発明の第11実施例に係る超電導スィッチ
の斜視図であり、ケーシング5の図示を省略している。
この実施例では、含浸剤4は、全体にわたって撚り合わ
せられた超電導線1を拘束し抑制する拘束ネット25に
よって被覆されている。 [ Eleventh Embodiment ] FIG. 20 is a perspective view of a superconducting switch according to an eleventh embodiment of the present invention, in which the casing 5 is not shown.
In this embodiment, the impregnating agent 4 is covered by a restraining net 25 that restrains and suppresses the superconducting wire 1 twisted over the whole.
【0054】 以上、本発明の実施例を開示したが、本発
明は上記実施例に限定されるものではなく、請求の範囲
に逸脱しないように様々な変形例、追加例、代替例が可
能であることは言うまでもない。 Although the embodiments of the present invention have been disclosed above, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications, additions, and alternatives can be made without departing from the scope of the claims. Needless to say, there is.
【0055】[0055]
【発明の効果】上記の説明により明らかなように、この
発明の請求項1記載の超電導スィッチによれば、超電導
スィッチが、外部の磁気源による磁場におかれた場合で
も、一対の超電導電流路が互いに撚り合わされており、
上記一対の超電導電流路をなす各々の超電導電流路に流
れる電流の方向が反対方向であるため、各々の超電導電
流路に発生する反対方向の電磁力が、互いに打ち消し合
う。すなわち、各撚りにおいて、一方の超電導電流路
は、他方の超電導電流路の運動を抑制する。従って、電
磁力によるワイヤームーブメントが抑制できる。As is apparent from the above description, according to the superconducting switch of the first aspect of the present invention, even when the superconducting switch is exposed to a magnetic field from an external magnetic source, a pair of superconducting flow paths are provided. Are twisted with each other ,
The current flows through each of the superconducting channels forming the pair of superconducting channels.
Since the directions of the applied currents are opposite to each other, the opposite electromagnetic forces generated in the respective superconducting flow paths cancel each other. That is, in each twist, one superconducting channel suppresses movement of the other superconducting channel. Therefore, wire movement due to electromagnetic force can be suppressed.
【0056】 この結果、超電導スィッチの通電性能が安
定する。すなわち、超電導線の臨界電流に近い大電流を
長期間にわたって流すことが可能となる。さらに、通電
性能の向上と、超電導スィッチの製造の容易さが、軽量
コンパクトな超電導スィッチを廉価で製造することに寄
与する。また、この実施例においては、ワイヤームーブ
メントが抑制されるため、超電導スィッチが、予期せぬ
時に常伝導状態(抵抗状態)に転移することも、極めて
少なくなり信頼性の高い超電導スィッチが得られる。 [0056] As a result, the current performance of the superconducting switch is stable. That is, a large current close to the critical current of the superconducting wire can flow for a long time. Further, the improvement of the current-carrying performance and the ease of manufacturing the superconducting switch contribute to the manufacture of a lightweight and compact superconducting switch at low cost. Further, in this embodiment, since the wire movement is suppressed, the transition of the superconducting switch to a normal conduction state (resistance state) at an unexpected time is extremely reduced, and a highly reliable superconducting switch can be obtained.
【0057】 また、請求項2ないし7記載の超電導スィ
ッチによれば、超電導線内の超電導芯線の占積率を高め
ることができる。換言すれば、これらの構成は、コンパ
クトな超電導スィッチの製造に寄与することになる。 Further , according to the superconducting switch of the second to seventh aspects, the space factor of the superconducting core wire in the superconducting wire can be increased. In other words, these configurations contribute to the manufacture of a compact superconducting switch.
【0058】 請求項8記載の超電導スィッチによれば、
テープ、紐体、糸体、網、布帛のいずれかである機械的
抑制手段が、さらに超電導線のワイヤームーブメントを
抑制する。 [0058] According to the superconductive switch according to claim 8,
The mechanical restraining means, which is any of a tape, a cord, a thread, a net, and a fabric, further restrains the wire movement of the superconducting wire.
【0059】 請求項9および10記載の超電導スィッチ
によれば、スィッチ構造が、超電導状態となるよう冷却
される時、巻軸は超電導線ほど収縮せず、巻軸に巻回さ
れた超電導線内の引張り力が高まる。この結果、巻軸上
での超電導線の安定性が向上する。換言すれば、望まし
くない超電導線と巻軸との間の滑りを防止することがで
きる。 [0059] According to the superconductive switch according to claim 9 and 10, wherein switch structure, when it is cooled so that the superconducting state, the winding shaft does not shrink enough superconducting wire, wound in a superconducting wire in the winding shaft Increases the tensile force of As a result, the stability of the superconducting wire on the winding shaft is improved. In other words, it is possible to prevent an undesired slip between the superconducting wire and the winding shaft.
【図1】従来技術の超電導スィッチの斜視図である。FIG. 1 is a perspective view of a conventional superconducting switch.
【図2】図1の超電導スィッチの側面図であって、ヒー
ター線、含浸剤、ケーシングの図示を省略している。FIG. 2 is a side view of the superconducting switch of FIG. 1, omitting illustration of a heater wire, an impregnating agent, and a casing.
【図3】本発明の第1実施例に係る超電導スィッチの斜
視図である。FIG. 3 is a perspective view of the superconducting switch according to the first embodiment of the present invention.
【図4】図3の超電導スィッチの側面図であって、ヒー
ター線、含浸剤、ケーシングの図示を省略している。FIG. 4 is a side view of the superconducting switch of FIG. 3, omitting illustration of a heater wire, an impregnating agent, and a casing.
【図5】図3の超電導スィッチの詳細側面図であって、
その上部は断面図である。FIG. 5 is a detailed side view of the superconducting switch of FIG. 3;
The upper part is a sectional view.
【図6】図3の超電導スィッチに用いられる超電導線の
断面図である。FIG. 6 is a sectional view of a superconducting wire used for the superconducting switch of FIG. 3;
【図7】従来技術の超電導スィッチ(図1)と、本発明
の超電導スィッチ(図3)の超電導状態から抵抗状態へ
転移する電流レベルを比較するグラフである。FIG. 7 is a graph comparing the current levels of the superconducting switch of the prior art (FIG. 1) and the superconducting switch of the present invention (FIG. 3) that transition from the superconducting state to the resistive state.
【図8】本発明の第2実施例に係る超電導スィッチに用
いられる一対の超電導線の斜視図である。FIG. 8 is a perspective view of a pair of superconducting wires used in a superconducting switch according to a second embodiment of the present invention.
【図9】本発明の第3実施例に係る超電導スィッチに用
いられる超電導線の断面を示している斜視図である。FIG. 9 is a perspective view showing a cross section of a superconducting wire used in a superconducting switch according to a third embodiment of the present invention.
【図10】本発明の第4実施例に係る超電導スィッチに
用いられる超電導線の断面を示している斜視図である。FIG. 10 is a perspective view showing a cross section of a superconducting wire used for a superconducting switch according to a fourth embodiment of the present invention.
【図11】本発明の第5実施例および第6実施例に係る
超電導スィッチの側面図であって、ヒーター線、含浸
剤、ケーシングの図示を省略している。FIG. 11 is a side view of a superconducting switch according to a fifth embodiment and a sixth embodiment of the present invention, in which illustration of a heater wire, an impregnating agent, and a casing is omitted.
【図12】本発明の第5実施例に係る超電導スィッチに
用いられる超電導線の、図11の12−12線に沿って
視た断面図である。FIG. 12 is a sectional view of a superconducting wire used in a superconducting switch according to a fifth embodiment of the present invention, taken along line 12-12 of FIG.
【図13】図12の超電導線の、図11の13−13線
に沿って視た断面図である。13 is a cross-sectional view of the superconducting wire of FIG. 12 as viewed along line 13-13 of FIG.
【図14】本発明の第6実施例に係る超電導スィッチに
用いられる超電導線の、図11の14−14線に沿って
視た断面図である。FIG. 14 is a cross-sectional view of a superconducting wire used in a superconducting switch according to a sixth embodiment of the present invention, taken along line 14-14 in FIG.
【図15】図14の超電導線の、図11の15−15線
に沿って視た断面図である。FIG. 15 is a cross-sectional view of the superconducting wire of FIG. 14 taken along line 15-15 of FIG. 11;
【図16】本発明の第7実施例に係る超電導スィッチの
側面図であって、ヒーター線、含浸剤、ケーシングの図
示を省略している。FIG. 16 is a side view of a superconducting switch according to a seventh embodiment of the present invention, in which a heater wire, an impregnating agent, and a casing are not shown.
【図17】本発明の第8実施例に係る超電導スィッチに
用いられる超電導線の側面図である。FIG. 17 is a side view of a superconducting wire used in a superconducting switch according to an eighth embodiment of the present invention.
【図18】本発明の第9実施例に係る超電導スィッチに
用いられる超電導線の側面図である。FIG. 18 is a side view of a superconducting wire used for a superconducting switch according to a ninth embodiment of the present invention.
【図19】本発明の第10実施例に係る超電導スィッチ
に用いられる超電導線の側面図である。FIG. 19 is a side view of a superconducting wire used in a superconducting switch according to a tenth embodiment of the present invention.
【図20】本発明の第11実施例に係る超電導スィッチ
の側面図であって、ヒーター線、含浸剤、ケーシングの
図示を省略している。FIG. 20 is a side view of a superconducting switch according to an eleventh embodiment of the present invention, in which a heater wire, an impregnating agent, and a casing are not shown.
1 超電導線 1a 超電導電流路 1b 超電導電流路 2 巻軸 8 被覆粘着テープ(機械的抑制手段) 22 糸体(機械的抑制手段) 23 粘着テープ(機械的抑制手段) 24 網(布帛、機械的抑制手段) 25 拘束ネット(網、布帛、機械的抑制手段)。 REFERENCE SIGNS LIST 1 superconducting wire 1 a superconducting flow path 1 b superconducting flow path 2 winding shaft 8 coated adhesive tape (mechanical suppressing means) 22 thread (mechanical suppressing means) 23 adhesive tape (mechanical suppressing means) 24 mesh (fabric, mechanical suppression) Means) 25 Restricted net (mesh, cloth, mechanical restraining means).
Claims (10)
導電流路を有し、前記一対の超電導電流路は、開いたル
ープ状の超電導線を構成し、かつ各超電導電流路を電流
が反対方向に流れて往復する超電導スィッチにおいて、
前記一対の超電導電流路を前記巻軸全体で互いに撚り合
わせたことを特徴とする超電導スィッチ。1. A superconducting channel having at least a pair of superconducting channels wound around a winding shaft, the pair of superconducting channels constituting an open loop-shaped superconducting wire, and a current flowing through each superconducting channel is opposite to each other. In the superconducting switch that flows in the direction and reciprocates,
A superconducting switch, wherein the pair of superconducting flow paths are twisted with each other over the entire winding shaft.
て、前記超電導線は、回転対称な断面形状を有し、前記
各超電導電流路は、前記回転対称な断面形状を、超電導
線を構成している超電導電流路の数で割った面積と、ほ
ぼ同じ断面積を有することを特徴とする超電導スィッ
チ。2. The superconducting switch according to claim 1, wherein the superconducting wire has a rotationally symmetric cross-sectional shape, and each of the superconducting flow paths constitutes the superconducting wire with the rotationally symmetric cross-sectional shape. A superconducting switch having substantially the same cross-sectional area as an area divided by the number of superconducting channels.
て、前記超電導線は、円形の断面形状を有し、前記各超
電導電流路は、前記円形の断面形状を、超電導線を構成
している超電導電流路の数で割った面積と、ほぼ同じ断
面積を有することを特徴とする超電導スィッチ。3. The superconducting switch according to claim 2, wherein the superconducting wire has a circular cross-sectional shape, and each of the superconducting flow passages has the circular cross-sectional shape, the superconducting current constituting the superconducting wire. A superconducting switch having substantially the same cross-sectional area as the area divided by the number of roads.
て、各超電導電流路の断面は、半円形であり、各超電導
電流路の半円形の平面部分を、互いに対向させたことを
特徴とする超電導スィッチ。4. The superconducting switch according to claim 3, wherein the cross section of each superconducting flow path is semicircular, and the semicircular plane portions of each superconducting flow path are opposed to each other. .
て、前記超電導線は、矩形の断面形状を有し、前記各超
電導電流路は、前記矩形の断面形状を、超電導線を構成
している超電導電流路の数で割った面積と、ほぼ同じ断
面積を有することを特徴とする超電導スィッチ。5. The superconducting switch according to claim 2, wherein the superconducting wire has a rectangular cross-sectional shape, and each of the superconducting flow paths has the rectangular cross-sectional shape, the superconducting current forming the superconducting wire. A superconducting switch having substantially the same cross-sectional area as the area divided by the number of roads.
て、前記超電導線は、正方形の断面形状を有し、前記各
超電導電流路は、前記正方形の断面形状を、超電導線を
構成している超電導電流路の数で割った面積と、ほぼ同
じ断面積を有することを特徴とする超電導スィッチ。6. The superconducting switch according to claim 5, wherein the superconducting wire has a square cross-sectional shape, and each of the superconducting flow passages has the square cross-sectional shape, the superconducting current constituting the superconducting wire. A superconducting switch having substantially the same cross-sectional area as the area divided by the number of roads.
の超電導スィッチにおいて、前記超電導線は、側方から
の圧縮によって成形されていることを特徴とする超電導
スィッチ。7. The superconducting switch according to claim 2, wherein said superconducting wire is formed by compression from the side.
の超電導スィッチにおいて、前記超電導線は、各超電導
電流路の運動を抑制するためのテープ、紐体、糸体、
網、布帛のいずれかである機械的抑制手段によって抑制
されていることを特徴とする超電導スィッチ。8. The superconducting switch according to claim 1, wherein the superconducting wire is provided with a tape, a string, a thread, and a cord for suppressing movement of each superconducting flow path.
A superconducting switch characterized in that the superconducting switch is suppressed by a mechanical suppressing means that is either a net or a fabric.
の超電導スィッチにおいて、前記巻軸は、超電導線より
も熱収縮率の小さい材料によって形成されていることを
特徴とする超電導スィッチ。9. The superconducting switch according to claim 1, wherein said winding shaft is formed of a material having a smaller heat shrinkage than a superconducting wire.
て、前記巻軸は、クォーツガラス繊維強化プラスチック
によって形成されていることを特徴とする超電導スィッ
チ。10. The superconducting switch according to claim 9, wherein said winding shaft is formed of quartz glass fiber reinforced plastic.
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| JP2583363B2 true JP2583363B2 (en) | 1997-02-19 |
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ID=26386617
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3125446A Expired - Lifetime JP2583363B2 (en) | 1990-04-27 | 1991-04-26 | Superconducting switch |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2583363B2 (en) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61226979A (en) * | 1985-03-30 | 1986-10-08 | Toshiba Corp | Permanent-current switch |
| JPS6390875A (en) * | 1986-10-03 | 1988-04-21 | Showa Electric Wire & Cable Co Ltd | Manufacturing method of persistent current switch |
-
1991
- 1991-04-26 JP JP3125446A patent/JP2583363B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0555644A (en) | 1993-03-05 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
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