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JP3533689B2 - Current switch for superconducting magnet - Google Patents
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JP3533689B2 - Current switch for superconducting magnet - Google Patents

Current switch for superconducting magnet

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JP3533689B2
JP3533689B2 JP33821293A JP33821293A JP3533689B2 JP 3533689 B2 JP3533689 B2 JP 3533689B2 JP 33821293 A JP33821293 A JP 33821293A JP 33821293 A JP33821293 A JP 33821293A JP 3533689 B2 JP3533689 B2 JP 3533689B2
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JP
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helium
superconducting coil
superconducting
current switch
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日出雄 角井
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石川島播磨重工業株式会社
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  • Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明は、超伝導電磁石の磁界発
生用超伝導コイルにおける永久電流を断続させるための
電流スイッチに関するものである。 【0002】 【従来の技術】超伝導電磁石は、超伝導物質で形成した
コイルを絶対零度近くまで冷却すると電気抵抗がゼロに
なるという超伝導現象を利用したものであり、通常の電
磁石に比べて、極めて大きな電流を流して高い磁場を発
生できるという特徴をもっているため、例えば、加速器
の偏向電磁石等に利用されている。そして、超伝導電磁
石では、超伝導の原理を利用して永久電流モードでの運
転がなされており、回路中にはそのためのスイッチ、い
わゆる永久電流スイッチが用いられている。 【0003】図4は永久電流スイッチの原理を示すもの
であり、図中符号1は電磁石側超伝導コイル、2は外部
電源、3は永久電流スイッチである。 【0004】超伝導材料で形成された電磁石側超伝導コ
イル1が、超伝導電磁石におけるクライオスタット4内
に収納されており、電源本体5と内部抵抗6からなる外
部電源2と電流リード7、7を介して接続されている。
なお、クライオスタット4は内部が液体ヘリウムで満た
されて極低温とされた密閉容器である。そして、永久電
流スイッチ3がクライオスタット4の内部において電磁
石側超伝導コイル1と直列に接続されている。この永久
電流スイッチ3は、超伝導材料で形成されたスイッチ側
超伝導コイル8と、このコイル8の抵抗を変化させるた
めのヒータ9とからなるものである。 【0005】超伝導電磁石10を永久電流モードで運転
する際には、まず、電源内部抵抗6の値R1 を小さくす
るとともに、ヒータ9を入れスイッチ側超伝導コイル8
を昇温してスイッチ側超伝導コイル8の抵抗値R2 を大
きくすることにより、(B)の経路で電磁石側超伝導コ
イル1に電流を流し、これを徐々に大きくしていく。 【0006】その後、電磁石側超伝導コイル1に所定の
電流が流れたときに永久電流スイッチ3のヒータ9を切
ると、周囲の液体ヘリウムによりスイッチ側超伝導コイ
ル8の温度が低下し、コイル8が超伝導状態となってそ
の抵抗値R2 はゼロになる。すると、外部電源2には内
部抵抗6が含まれているため、抵抗がゼロであるスイッ
チ側超伝導コイル8に電流が流れ、外部電源2には電流
が流れなくなる。そこで、電流リード7、7を切り離す
と、(A)の経路で永久電流が流れることになる。 【0007】以上、永久電流スイッチの原理を説明した
が、実際の永久電流スイッチ3は、図5に示すように、
前記スイッチ側超伝導コイル8とヒータ9に加えて、抵
抗値R3 の保護抵抗11が設けられている。これは、ヒ
ータ9の作動によりスイッチ側超伝導コイル8が超伝導
状態から常伝導状態に移る際に、スイッチ側超伝導コイ
ル8の抵抗値R2 がゼロから急激に高い値に変わるが、
このとき、保護抵抗11がない場合ではスイッチ側超伝
導コイル8に急激に発熱が生じ、焼切れを起こす恐れが
ある。そこで、保護抵抗11をスイッチ側超伝導コイル
8と並列に接続することにより電流を分配して、焼切れ
を防止するわけである。 【0008】そして、前記のような原理に基づく永久電
流スイッチ3の具体例としては、図6(a)に示すよう
に、スイッチ側超伝導コイル12と抵抗線コイル13の
ヒータを円筒状に形成してエポキシ樹脂14、14およ
び断熱層15で覆い、これと保護抵抗16およびヒータ
電源17を接続して回路を形成した永久電流スイッチ1
8や、図6(b)に示すように、薄い円盤状のスイッチ
側超伝導コイル19の両面に、同じく円盤状の発熱体2
0、20を設けた構成の永久電流スイッチ21がある。 【0009】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
永久電流スイッチ3は、液体ヘリウムが充填されて極低
温状態が保持されたクライオスタット4の内部に取り付
けられ、ヒータ9を切った状態で超伝導状態であるスイ
ッチ側超伝導コイル8をヒータ9を入れて昇温すること
で常伝導状態に切り替えるように構成されたものであ
る。したがって、永久電流スイッチ3が密閉されたクラ
イオスタット4内の液体ヘリウム中に浸漬されているた
めに、永久電流スイッチの保守、点検、整備作業、また
は交換作業の実施が非常に困難であるという問題があっ
た。 【0010】本発明は、前記の課題を解決するためにな
されたものであって、保守、点検、整備作業、または交
換作業を容易に実施し得る超伝導電磁石用電流スイッチ
を提供することを目的とする。 【0011】 【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、本発明の超伝導電磁石用電流スイッチは、超伝導
電磁石のクライオスタット内部の磁界発生用超伝導コイ
ルと前記クライオスタット外部の電源とにより構成され
る回路中に設置され、前記磁界発生用超伝導コイルの永
久電流を断続する超伝導電磁石用電流スイッチにおい
て、前記磁界発生用超伝導コイルと並列に接続されるス
イッチ側超伝導コイルと、該スイッチ側超伝導コイルを
収納する容器と、該容器全体を収納する真空容器とによ
り構成されるとともに、前記容器に対して液体ヘリウ
ム、または常伝導領域の温度の気体ヘリウムのいずれか
を選択的に供給することにより、前記スイッチ側超伝導
コイルを冷却し抵抗をゼロとするとともに、その冷却温
度を切り替えるように構成されたことを特徴とするもの
である。 【0012】 【作用】本発明の超伝導電磁石用電流スイッチにおいて
は、液体ヘリウム、または気体ヘリウムのいずれかが選
択的に供給される容器を設け、その内部にスイッチ側超
伝導コイルを収納したため、容器の内部に液体ヘリウム
を導入したときにはスイッチ側超伝導コイルが7°K以
下にまで冷却され、気体ヘリウムを導入したときには7
°K以上に加熱される。したがって、この超伝導電磁石
用電流スイッチにおいては、容器の内部に液体ヘリウ
ム、気体ヘリウムのいずれかを導入することによりスイ
ッチ側超伝導コイルの伝導状態が超伝導、常伝導のいず
れかに切り替わるようになっている。すなわち、液体ヘ
リウムが充填されたクライオスタットとは独立して、容
器内のみでスイッチ側超伝導コイルの伝導状態の切り替
えを行なうことができるため、容器を収納した真空容器
をクライオスタットの外部に設置した状態で電流スイッ
チとしての機能を果たすことができる。 【0013】 【実施例】以下、本発明の超伝導電磁石用電流スイッチ
の一実施例を図1ないし図3を参照して説明する。図1
は本実施例の永久電流スイッチ22(超伝導電磁石用電
流スイッチ)を示す図、図2は永久電流スイッチ22の
ヘリウム配管系を示す図、図3は永久電流スイッチ22
を超伝導電磁石59に設置した状態を示す図であり、図
3に示すように、この永久電流スイッチ22は電磁石側
超伝導コイル54(磁界発生用超伝導コイル)と外部電
源55(電源)により構成される回路中においてクライ
オスタット53の外部に電磁石側超伝導コイル54と並
列に設置されるものである。また、図中符号23はヘリ
ウム充填容器(容器)、24はスイッチ側超伝導コイ
ル、25は真空容器である。 【0014】図1に示すように、ヘリウム充填容器23
は、例えばCuNi製の管状のヘリウム充填容器本体2
6とその両端部に形成されたフランジ部27、27に固
定された蓋体28、28とからなるものである。そし
て、ヘリウム充填容器本体26の両端部近傍には、本体
26と直交する方向に延びるヘリウム導入管29および
ヘリウム排出管30がそれぞれ接続されており、これら
を通して液体ヘリウムまたは気体ヘリウムが導入、排出
されるようになっている。 【0015】また、スイッチ側超伝導コイル24は、超
伝導材料であるS/Cコイルを用いたものであり、ヘリ
ウム充填容器本体26の内壁に沿うようにヘリウム充填
容器23内に挿入されている。そして、スイッチ側超伝
導コイル24の両端はヘリウム充填容器23の蓋体28
に取り付けられたリード部31にそれぞれ接続されてい
る。 【0016】そして、前記ヘリウム充填容器23全体が
真空容器25内に収納されている。この真空容器25は
ヘリウム充填容器23と同様、管状の真空容器本体32
とその両端部に形成されたフランジ部33、33に固定
された蓋体34、34とからなるものであり、真空容器
本体32の側部にはこれと直交する方向に延びる真空排
気管35が接続されて、真空排気源(図示せず)に通じ
ているとともに、その途中には遮断弁36が設けられて
いる。 【0017】また、真空排気管35と反対側の側部両端
には超伝導電磁石回路との接続部37、37がそれぞれ
設けられ、各接続部37を介してスイッチ側超伝導コイ
ル24と回路側導線38とが接続されている。すなわ
ち、ヘリウム充填容器23端部のリード部31に銅製の
リード線39が接続され、リード線39は端部に雄ねじ
部が形成されたリード棒40を介して回路側導線38と
接続されている。また、リード線39、39、リード棒
40、40、回路側導線38、38はナット41、4
1、…により真空容器25に固定されるとともに、ナッ
ト41、41、…の間に挟持された絶縁板42、42に
より真空容器25と絶縁されている。 【0018】一方、図2に示すように、ヘリウム充填容
器23に液体ヘリウムまたは気体ヘリウムを供給するた
めの液体ヘリウムタンク43およびヘリウムボンベ44
が、永久電流スイッチ22の外部に設けられている。図
2は、これら液体ヘリウムタンク43、ヘリウムボンベ
44と永久電流スイッチ22との間のヘリウム配管系を
示すものである。液体ヘリウムタンク43には液体ヘリ
ウム導入管45が接続され、ヘリウムボンベ44には気
体ヘリウム導入管46が接続され、これら導入管45、
46とヘリウム充填容器23側のヘリウム導入管29と
が三方弁47を介して接続されている。したがって、三
方弁47の切り替えによってヘリウム充填容器23内に
は液体ヘリウム、気体ヘリウムのいずれかが導入される
ようになっている。 【0019】また、液体ヘリウムタンク43には気体ヘ
リウム導入管46の分岐管48が導入され、これにより
液体ヘリウムタンク43内が加圧されて液体ヘリウムが
ヘリウム充填容器23に流入するようになっている。さ
らに、気体ヘリウム導入管46の途中にはヒータ49が
設けられ、このヒータ49で10°K程度に加熱された
気体ヘリウムがヘリウム充填容器23に流入するように
なっている。 【0020】一方、ヘリウム充填容器23のヘリウム排
出管30は三方弁50を介して気体ヘリウム排出管51
と液体ヘリウム排出管52に分岐され、ヘリウム充填容
器23から導出された気体ヘリウムまたは液体ヘリウム
がこれら排出管51、52を通じてそれぞれ排出される
ようになっている。 【0021】図3は、前記構成の永久電流スイッチ22
の設置例を示すものである。この図に示すように、永久
電流スイッチ22は、クライオスタット53の外部に設
置され、クライオスタット53内部の電磁石側超伝導コ
イル54と外部電源55とが回路スイッチ56、56を
介して直列に接続された回路中に、電磁石側超伝導コイ
ル54と並列に接続されて用いられる。なお、外部電源
55は、電源本体57と抵抗値R1 可変の内部抵抗58
とから構成されたものである。 【0022】永久スイッチ22を使用する際には、ま
ず、回路スイッチ56、56を接続し、外部電源55の
内部抵抗58の値R1 を充分小さく設定する。そこで、
永久電流スイッチ22のヘリウム充填容器23に気体ヘ
リウムを導入する。すると、スイッチ側超伝導コイル2
4の温度は気体ヘリウムによって約10°K程度となる
ので、常伝導状態となり、その抵抗値R2 は大きくな
る。したがって、R1 が小さくR2 が大きいため、永久
電流スイッチ22には電流は流れず、電流は(B)の経
路で流れることになる。そして、この電流を徐々に大き
くしていく。 【0023】そして、電流値が所定の値になったとき、
永久電流スイッチ22の三方弁47を切り替えてヘリウ
ム充填容器23に液体ヘリウムを導入する。すると、ス
イッチ側超伝導コイル24は液体ヘリウムによって約7
°K以下に冷却されるので、超伝導状態となり、その抵
抗値R2 はゼロになる。すると、R1 は有限の値、R2
はゼロとなるため、スイッチ側超伝導コイル24に電流
が流れ、外部電源55側には電源が流れなくなる。すな
わち、電流は(A)の経路で流れることになる。 【0024】そこで、回路スイッチ56、56を切断す
ると、(A)の経路で永久電流が流れることになり、こ
の状態では外部電源55が不要となり、超伝導電磁石5
9を永久電流モードで運転することができる。 【0025】本実施例の永久電流スイッチ22において
は、永久電流スイッチ22の三方弁47の切り替えでヘ
リウム充填容器23内に液体ヘリウム、気体ヘリウムの
いずれかを導入することにより、スイッチ側超伝導コイ
ル24の伝導状態を超伝導、常伝導のいずれかに切り替
えることができる。したがって、前記の原理に基づい
て、この永久電流スイッチ22を使用して超伝導電磁石
59を永久電流モードで運転することができる。 【0026】すなわち、液体ヘリウムが充填されたクラ
イオスタット内にスイッチ側超伝導コイルを浸漬させそ
れをヒータで加熱することにより、超伝導、常伝導の切
り替えを行なっていた従来の永久電流スイッチと異な
り、クライオスタット53とは独立して、ヘリウム充填
容器23内のみでスイッチ側超伝導コイル24の伝導状
態の切り替えを行なうことができるため、永久電流スイ
ッチ22をクライオスタット53の外部に設置すること
ができる。したがって、従来の場合に比べて、永久電流
スイッチ22の保守、点検、整備、または交換作業を容
易に行なうことができる。 【0027】また、本実施例では、管状のヘリウム充填
容器23を用い、容器内壁に沿うようにスイッチ側超伝
導コイル24を挿入する構成としたため、スイッチ側超
伝導コイル24に対する冷却効率が極めて高く、冷却に
用いる液体ヘリウムの量を少なく抑えることができる。 【0028】なお、本実施例においては、ヘリウム充填
容器23に液体ヘリウム、または気体ヘリウムを選択的
に供給する手段として、図2に示したような三方弁47
を用いたヘリウム配管系を用いたが、この構成に限るも
のではなく、ヘリウム充填容器23に対して液体ヘリウ
ム、気体ヘリウムをそれぞれ別個に導入する配管系を用
いる等、種々の設計変更を行なうことができる。また、
スイッチ側超伝導コイル24、ヘリウム充填容器23、
真空容器25の材料、形状等についても本実施例に限ら
ず種々のものを用いることができる。 【0029】 【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明の
超伝導電磁石用電流スイッチにおいては、液体ヘリウ
ム、または気体ヘリウムのいずれかが選択的に供給され
る容器を設け、その内部にスイッチ側超伝導コイルを収
納した構成としたため、クライオスタットとは独立して
容器のみでスイッチ側超伝導コイルの伝導状態を超伝
導、常伝導のいずれかに切り替えることができ、超伝導
電磁石を永久電流モードで運転することができる。した
がって、超伝導電磁石用電流スイッチを液体ヘリウムが
充填されたクライオスタットの外部に設置することがで
きるので、保守、点検、整備、または交換作業を容易に
行なうことができる。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a current switch for interrupting a permanent current in a superconducting coil for generating a magnetic field of a superconducting electromagnet. 2. Description of the Related Art A superconducting electromagnet utilizes a superconducting phenomenon in which an electric resistance becomes zero when a coil formed of a superconducting material is cooled to a temperature close to absolute zero. Since it has a feature that an extremely large current can flow to generate a high magnetic field, it is used, for example, as a bending electromagnet of an accelerator. The superconducting electromagnet is operated in a permanent current mode using the principle of superconductivity, and a switch for that purpose, a so-called permanent current switch, is used in the circuit. FIG. 4 shows the principle of a permanent current switch. In the figure, reference numeral 1 denotes an electromagnet-side superconducting coil, 2 denotes an external power supply, and 3 denotes a permanent current switch. An electromagnet-side superconducting coil 1 made of a superconducting material is housed in a cryostat 4 of a superconducting electromagnet, and is connected to an external power supply 2 composed of a power supply body 5 and an internal resistor 6 and current leads 7, 7. Connected through.
The cryostat 4 is a closed container whose inside is filled with liquid helium and is kept at an extremely low temperature. The permanent current switch 3 is connected in series with the electromagnet-side superconducting coil 1 inside the cryostat 4. The permanent current switch 3 includes a switch-side superconducting coil 8 made of a superconducting material, and a heater 9 for changing the resistance of the coil 8. When the superconducting electromagnet 10 is operated in the permanent current mode, first, the value R 1 of the power supply internal resistance 6 is reduced, the heater 9 is turned on, and the switch side superconducting coil 8 is turned on.
The by increasing the resistance value R 2 of the switch-side superconducting coil 8 was heated, gradually increased to the electromagnet side superconducting coil 1 passing a current, which in the path of the (B). Thereafter, when the heater 9 of the permanent current switch 3 is turned off when a predetermined current flows through the electromagnet-side superconducting coil 1, the temperature of the switch-side superconducting coil 8 is reduced by the surrounding liquid helium, and the coil 8 There the resistance value R 2 is a superconducting state is zero. Then, since the external power supply 2 includes the internal resistor 6, a current flows through the switch-side superconducting coil 8 having zero resistance, and no current flows through the external power supply 2. Therefore, when the current leads 7, 7 are disconnected, a permanent current flows through the path (A). Although the principle of the permanent current switch has been described above, the actual permanent current switch 3 is, as shown in FIG.
In addition to the switch-side superconducting coil 8 and the heater 9, the protection resistor 11 of resistance R 3 it is provided. This is because the resistance value R 2 of the switch-side superconducting coil 8 suddenly changes from zero to a high value when the switch-side superconducting coil 8 shifts from the superconducting state to the normal conducting state by the operation of the heater 9.
At this time, if the protection resistor 11 is not provided, the switch-side superconducting coil 8 generates heat rapidly and may burn out. Therefore, the protection resistor 11 is connected in parallel with the switch-side superconducting coil 8 to distribute the current and prevent burnout. As a specific example of the permanent current switch 3 based on the above principle, as shown in FIG. 6A, the heaters of the switch side superconducting coil 12 and the resistance wire coil 13 are formed in a cylindrical shape. The permanent current switch 1 covered with epoxy resins 14 and 14 and a heat insulating layer 15 and connected to a protective resistor 16 and a heater power supply 17 to form a circuit.
8 and as shown in FIG. 6B, the disk-shaped heating elements 2 are also provided on both sides of the thin disk-shaped switch-side superconducting coil 19.
There is a permanent current switch 21 provided with 0 and 20. [0009] However, the conventional permanent current switch 3 is mounted inside a cryostat 4 filled with liquid helium and maintained at a very low temperature, and the heater 9 is turned off. The switch-side superconducting coil 8 in the superconducting state is configured to be switched to the normal conducting state by heating the switch-side superconducting coil 8 by putting the heater 9 therein. Therefore, since the permanent current switch 3 is immersed in the liquid helium in the hermetically sealed cryostat 4, it is very difficult to perform maintenance, inspection, maintenance work, or replacement work of the permanent current switch. there were. The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a current switch for a superconducting electromagnet capable of easily performing maintenance, inspection, maintenance work, or replacement work. And In order to achieve the above object, a current switch for a superconducting electromagnet according to the present invention comprises a superconducting coil for generating a magnetic field inside a cryostat of a superconducting electromagnet and a superconducting coil outside the cryostat. A superconducting electromagnet current switch installed in a circuit constituted by a power supply and intermittently interrupting a permanent current of the magnetic field generating superconducting coil, wherein a switch-side superconducting switch connected in parallel with the magnetic field generating superconducting coil is provided. A coil, a container accommodating the switch-side superconducting coil, and a vacuum container accommodating the entire container, and the container is formed of either liquid helium or gas helium having a temperature in a normal conduction region. To selectively cool the switch-side superconducting coil to reduce the resistance to zero and cut off the cooling temperature. It is characterized in that it is configured to be replaced. In the current switch for a superconducting electromagnet of the present invention, a container to which either liquid helium or gaseous helium is selectively supplied is provided, and a switch-side superconducting coil is accommodated therein. When liquid helium is introduced into the container, the switch-side superconducting coil is cooled to 7 ° K or less, and when gas helium is introduced,
Heated above ° K. Therefore, in this superconducting electromagnet current switch, the conduction state of the switch-side superconducting coil is switched to either superconductivity or normal conduction by introducing either liquid helium or gaseous helium into the container. Has become. That is, independently of the cryostat filled with liquid helium, the conduction state of the switch-side superconducting coil can be switched only within the container, so that the vacuum container containing the container is installed outside the cryostat. Can function as a current switch. An embodiment of a current switch for a superconducting electromagnet according to the present invention will be described below with reference to FIGS. FIG.
FIG. 2 shows a permanent current switch 22 (current switch for a superconducting electromagnet) of the present embodiment, FIG. 2 shows a helium piping system of the permanent current switch 22, and FIG.
FIG. 4 is a diagram showing a state in which the permanent current switch 22 is installed on a superconducting electromagnet 59. As shown in FIG. It is installed in parallel with the electromagnet-side superconducting coil 54 outside the cryostat 53 in the circuit configured. In the figure, reference numeral 23 denotes a helium-filled container (container), 24 denotes a switch-side superconducting coil, and 25 denotes a vacuum container. As shown in FIG.
Is a tubular helium-filled container body 2 made of CuNi, for example.
6 and lids 28, 28 fixed to flanges 27, 27 formed at both ends thereof. A helium introduction pipe 29 and a helium discharge pipe 30 extending in a direction perpendicular to the main body 26 are connected to the vicinity of both ends of the helium-filled container main body 26, through which liquid helium or gaseous helium is introduced and discharged. It has become so. The switch-side superconducting coil 24 uses an S / C coil, which is a superconducting material, and is inserted into the helium-filled container 23 along the inner wall of the helium-filled container main body 26. . The two ends of the switch-side superconducting coil 24 are connected to the lid 28 of the helium-filled container 23.
Are connected respectively to the lead portions 31 attached to the. The entire helium-filled container 23 is housed in a vacuum container 25. This vacuum vessel 25 is, like the helium-filled vessel 23, a tubular vacuum vessel body 32.
And lids 34, 34 fixed to flanges 33, 33 formed at both ends thereof, and a vacuum exhaust pipe 35 extending in a direction orthogonal to this is provided on the side of the vacuum vessel main body 32. It is connected and communicates with a vacuum exhaust source (not shown), and a shutoff valve 36 is provided on the way. At both ends of the side opposite to the vacuum exhaust pipe 35, connection portions 37, 37 for connecting to the superconducting electromagnet circuit are provided, respectively, and through each connection portion 37, the switch side superconducting coil 24 and the circuit side are connected. The conductor 38 is connected. That is, a copper lead wire 39 is connected to the lead portion 31 at the end of the helium-filled container 23, and the lead wire 39 is connected to the circuit-side conductor 38 via a lead rod 40 having a male screw portion formed at the end. . The lead wires 39, 39, the lead rods 40, 40, and the circuit side wires 38, 38 are nuts 41,
.. Are fixed to the vacuum vessel 25, and are insulated from the vacuum vessel 25 by insulating plates 42, 42 sandwiched between nuts 41, 41,. On the other hand, as shown in FIG. 2, a liquid helium tank 43 and a helium cylinder 44 for supplying liquid helium or gaseous helium to the helium filled container 23.
Are provided outside the permanent current switch 22. FIG. 2 shows a helium piping system between the liquid helium tank 43, the helium cylinder 44, and the permanent current switch 22. A liquid helium introduction pipe 45 is connected to the liquid helium tank 43, and a gas helium introduction pipe 46 is connected to the helium cylinder 44.
The helium introduction pipe 29 on the helium filled container 23 side is connected to the helium introduction tube 29 via a three-way valve 47. Therefore, either the liquid helium or the gaseous helium is introduced into the helium filled container 23 by switching the three-way valve 47. Further, a branch pipe 48 of a gas helium introduction pipe 46 is introduced into the liquid helium tank 43, whereby the inside of the liquid helium tank 43 is pressurized so that the liquid helium flows into the helium filled container 23. I have. Further, a heater 49 is provided in the middle of the gas helium introduction pipe 46, and gas helium heated to about 10 ° K by the heater 49 flows into the helium filling container 23. On the other hand, the helium discharge pipe 30 of the helium filled container 23 is connected to the gas helium discharge pipe 51 through the three-way valve 50.
And a liquid helium discharge pipe 52, and gas helium or liquid helium derived from the helium filled container 23 is discharged through these discharge pipes 51 and 52, respectively. FIG. 3 shows the permanent current switch 22 having the above configuration.
FIG. As shown in this figure, the permanent current switch 22 is installed outside the cryostat 53, and the electromagnet-side superconducting coil 54 inside the cryostat 53 and the external power supply 55 are connected in series via circuit switches 56, 56. The circuit is used in parallel with the electromagnet-side superconducting coil 54 in the circuit. The external power source 55, the internal resistance of the power supply body 57 resistance R 1 variable 58
It is composed of When using the permanent switch 22, first, the circuit switches 56, 56 are connected, and the value R1 of the internal resistor 58 of the external power supply 55 is set sufficiently small. Therefore,
Gaseous helium is introduced into the helium filled container 23 of the permanent current switch 22. Then, the switch side superconducting coil 2
Since the temperature of No. 4 is about 10 ° K due to gaseous helium, it becomes a normal conduction state and its resistance value R 2 increases. Therefore, R 2 smaller R 1 is large, no current flows to the permanent current switch 22, current will flow in a path (B). Then, this current is gradually increased. When the current value reaches a predetermined value,
The three-way valve 47 of the permanent current switch 22 is switched to introduce liquid helium into the helium filled container 23. Then, the switch-side superconducting coil 24 becomes approximately 7
Since it is cooled to not more than ° K, it becomes a superconducting state and its resistance value R 2 becomes zero. Then, R 1 is a finite value, R 2
Is zero, a current flows through the switch-side superconducting coil 24, and no power supply flows to the external power supply 55 side. That is, the current flows through the path (A). Therefore, when the circuit switches 56, 56 are cut off, a permanent current flows through the path (A). In this state, the external power supply 55 becomes unnecessary and the superconducting electromagnet 5
9 can be operated in permanent current mode. In the permanent current switch 22 of the present embodiment, the switch-side superconducting coil is introduced by introducing either liquid helium or gaseous helium into the helium filled container 23 by switching the three-way valve 47 of the permanent current switch 22. 24 can be switched between superconducting and normal conducting. Therefore, based on the above principle, the superconducting electromagnet 59 can be operated in the permanent current mode using the permanent current switch 22. That is, unlike a conventional permanent current switch which switches between superconducting and normal conducting by immersing a switch-side superconducting coil in a cryostat filled with liquid helium and heating it with a heater, Since the conduction state of the switch-side superconducting coil 24 can be switched only in the helium-filled container 23 independently of the cryostat 53, the permanent current switch 22 can be installed outside the cryostat 53. Therefore, maintenance, inspection, maintenance, or replacement of the permanent current switch 22 can be performed more easily than in the conventional case. In this embodiment, since the switch-side superconducting coil 24 is inserted along the inner wall of the container using the tubular helium-filled container 23, the cooling efficiency for the switch-side superconducting coil 24 is extremely high. In addition, the amount of liquid helium used for cooling can be reduced. In this embodiment, as a means for selectively supplying liquid helium or gaseous helium to the helium filled container 23, a three-way valve 47 as shown in FIG.
Although a helium piping system using helium was used, the present invention is not limited to this configuration, and various design changes may be made, such as using a piping system for separately introducing liquid helium and gaseous helium to the helium filled container 23. Can be. Also,
Switch side superconducting coil 24, helium filled container 23,
The material and shape of the vacuum vessel 25 are not limited to those in the present embodiment, and various kinds can be used. As described above in detail, in the current switch for a superconducting electromagnet of the present invention, a container to which either liquid helium or gaseous helium is selectively supplied is provided. Because the switch-side superconducting coil is housed inside, the conduction state of the switch-side superconducting coil can be switched to either superconducting or normal conducting with only the container independently of the cryostat. Can operate in permanent current mode. Therefore, the current switch for the superconducting electromagnet can be installed outside the cryostat filled with liquid helium, so that maintenance, inspection, maintenance, or replacement can be easily performed.

【図面の簡単な説明】 【図1】本発明の一実施例である永久電流スイッチを示
す平面図である。 【図2】同永久電流スイッチのヘリウム配管系を示す図
である。 【図3】同永久電流スイッチの一設置例を示す図であ
る。 【図4】一般的な永久電流スイッチの原理を示す図であ
る。 【図5】従来の永久電流スイッチの基本構成を示す図で
ある。 【図6】従来の永久電流スイッチの具体例を示す図であ
る。 【符号の説明】 22 永久電流スイッチ(超伝導電磁石用電流スイッ
チ) 23 ヘリウム充填容器(容器) 24 スイッチ側超伝導コイル 25 真空容器 53 クライオスタット 54 電磁石側超伝導コイル(磁界発生用超伝導コイ
ル) 55 外部電源(電源) 59 超伝導電磁石
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a plan view showing a permanent current switch according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram showing a helium piping system of the permanent current switch. FIG. 3 is a diagram showing one installation example of the permanent current switch. FIG. 4 is a diagram showing the principle of a general permanent current switch. FIG. 5 is a diagram showing a basic configuration of a conventional permanent current switch. FIG. 6 is a diagram showing a specific example of a conventional permanent current switch. [Description of Signs] 22 Permanent current switch (current switch for superconducting electromagnet) 23 Helium filled container (container) 24 Switch side superconducting coil 25 Vacuum container 53 Cryostat 54 Electromagnet side superconducting coil (superconducting coil for generating magnetic field) 55 External power supply (power supply) 59 Superconducting electromagnet

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 39/20 ZAA H01F 6/00 ZAA ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 39/20 ZAA H01F 6/00 ZAA

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 クライオスタット内に収納された磁界発
生用超伝導コイルの永久電流を断続する超伝導電磁石用
電流スイッチにおいて、前記クライオスタットの外部に設けられた容器と、 該容器内に収納され、前記磁界発生用超伝導コイルと並
列接続されたスイッチ側超伝導コイルとから成り、 前記容器に対して液体ヘリウム、または気体ヘリウムの
いずれかを選択的に供給することにより、前記スイッチ
側超伝導コイルの伝導状態を超伝導あるいは常伝導のい
ずれかに切り替えることを特徴とする超伝導電磁石用電
流スイッチ。
(57) Claims: 1. A current switch for a superconducting electromagnet for interrupting a permanent current of a magnetic field generating superconducting coil housed in a cryostat , wherein a container provided outside the cryostat is provided. , Housed in the container, and in parallel with the magnetic field generating superconducting coil.
A switch-side superconducting coil connected in a row, and selectively supplying either liquid helium or gaseous helium to the container, thereby superconducting or constantly changing the conduction state of the switch-side superconducting coil. Conduction
A current switch for a superconducting electromagnet, characterized by switching to any direction.
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