Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP3537883B2 - Permanent current switch - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP3537883B2 - Permanent current switch - Google Patents

Permanent current switch

Info

Publication number
JP3537883B2
JP3537883B2 JP22701494A JP22701494A JP3537883B2 JP 3537883 B2 JP3537883 B2 JP 3537883B2 JP 22701494 A JP22701494 A JP 22701494A JP 22701494 A JP22701494 A JP 22701494A JP 3537883 B2 JP3537883 B2 JP 3537883B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
switch
spacer
permanent current
current switch
fixed shaft
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP22701494A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH0897473A (en
Inventor
薫 根本
英明 堤
知久 山下
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Railway Technical Research Institute
Original Assignee
Toshiba Corp
Railway Technical Research Institute
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp, Railway Technical Research Institute filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP22701494A priority Critical patent/JP3537883B2/en
Publication of JPH0897473A publication Critical patent/JPH0897473A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3537883B2 publication Critical patent/JP3537883B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、例えば核磁気共鳴イメ
ージング装置、浮上式鉄道用の車両の浮上、案内、推進
用超電導磁石に使用される永久電流スイッチに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a permanent current switch for use in, for example, a nuclear magnetic resonance imaging apparatus, a superconducting magnet for levitation, guidance, and propulsion of a levitation type railway vehicle.

【0002】[0002]

【従来の技術】例えば、浮上式鉄道あるいは核磁気共鳴
イメージング(MRI)等に用いられる超電導磁石は、
長時間にわたり一定の電流を流し続ける永久電流モード
で使用される。永久電流モードとは、超電導磁石の電気
回路を閉ループにして電流を閉じ込めるようにした状態
である。
2. Description of the Related Art For example, superconducting magnets used for levitation railways or nuclear magnetic resonance imaging (MRI) are known.
It is used in a permanent current mode in which a constant current flows for a long time. The permanent current mode is a state in which the electric circuit of the superconducting magnet is closed in a closed loop to confine the current.

【0003】永久電流スイッチは前述のように超電導磁
石を永久電流モードにする、あるいは解除する開閉操作
可能な機能を有する重要部品である。永久電流モードに
すると、超電導磁石の閉ループ電気回路の電流は減衰せ
ず半永久的に流れ続けるので、超電導磁石は一定の磁界
を保持することができる状態になる。
As described above, the permanent current switch is an important component having a function of opening and closing the superconducting magnet to set or cancel the permanent current mode. In the permanent current mode, the current in the closed loop electric circuit of the superconducting magnet does not attenuate and continues to flow semi-permanently, so that the superconducting magnet can maintain a constant magnetic field.

【0004】このような永久電流スイッチとしては、超
電導線を内蔵ヒータの発熱により強制的に常電導化し、
永久電流モードの電流を減衰させる形でスイッチの開閉
操作を行う熱式のものが広く採用されている。
As such a permanent current switch, a superconducting wire is forcibly made into normal conduction by the heat generated by a built-in heater,
A thermal type in which a switch is opened and closed by attenuating a current in a permanent current mode is widely used.

【0005】この熱式の永久電流スイッチの基本構造
は、巻枠に超電導線とヒータ線を巻込み、エポキシ樹脂
などを含浸し一体としたスイッチ要素を複数積層させる
ように構成している。その超電導線はスイッチ開時の電
気抵抗をできるだけ大きくするために、例えば、銅(C
u)−ニッケル(Ni)合金などの比抵抗値が大きい金
属を母材とする極細多芯線が一般に用いられている。
[0005] The basic structure of this thermal type permanent current switch is such that a superconducting wire and a heater wire are wound around a winding frame, and a plurality of integrated switch elements are impregnated with epoxy resin or the like and laminated. The superconducting wire is made of, for example, copper (C) in order to maximize the electric resistance when the switch is opened.
An ultrafine multifilamentary wire whose base material is a metal having a large specific resistance such as u) -nickel (Ni) alloy is generally used.

【0006】しかし、そのような永久電流スイッチの比
抵抗値が大きい金属を母材を用いた超電導線は、銅やア
ルミニウムのような比抵抗値が小さい金属を母材を用い
た超電導線よりも、通電時にクエンチ(超電導状態が常
電導状態に転移すること)しやすいという不安定性があ
る。
However, a superconducting wire using a metal having a large specific resistance of such a persistent current switch as a base material is more effective than a superconducting wire using a metal having a small specific resistance such as copper or aluminum as a base material. In addition, there is an instability that quenching (transition from a superconducting state to a normal conducting state) is likely to occur during energization.

【0007】ところで、超電導線に大電流を通電する場
合、単純に超電導線の断面積を大きくするだけでもクエ
ンチ電流は高くすることができる半面、電磁気的な外乱
に対する不安定性は、逆に増加する傾向がある。
When a large current is applied to a superconducting wire, the quench current can be increased by simply increasing the cross-sectional area of the superconducting wire, but the instability against electromagnetic disturbance increases. Tend.

【0008】そこで、浮上式鉄道の超電導磁石などのよ
うに、大電流を通電しつつ高い安定性を確保する必要が
ある熱式永久電流スイッチでは、断面積を極力小さくし
た超電導線を用いて複数個のスイッチ要素を電気回路と
して並列型スイッチとなるように接続するものが多い。
[0008] Therefore, in the case of a thermal permanent current switch, such as a superconducting magnet of a levitation type railway, which needs to secure a high stability while supplying a large current, a superconducting wire having a cross section as small as possible is used. Many switch elements are connected as an electric circuit so as to form a parallel switch.

【0009】図7は、従来の熱式永久電流スイッチの一
例を示すもので、巻枠(図示せず)に超電導線2とヒー
タ線(図示せず)を巻込み、エポキシ樹脂などを含浸し
一体とした円盤状のスイッチ要素3を複数個積層させて
固定用ボルト4、調節ナット5で締結固定し、スイッチ
要素3を電気的に並列回路スイッチとなるように接続し
た構成である。
FIG. 7 shows an example of a conventional thermal permanent current switch. A superconducting wire 2 and a heater wire (not shown) are wound around a winding frame (not shown) and impregnated with an epoxy resin or the like. In this configuration, a plurality of integrated disk-shaped switch elements 3 are stacked, fastened and fixed with fixing bolts 4 and adjustment nuts 5, and the switch elements 3 are electrically connected to form a parallel circuit switch.

【0010】こうした熱式永久電流スイッチ1では、ス
イッチ要素3の並列個数をNとし、通電電流を1とする
とき何等かの擾乱によりスイッチ要素3のうちのM個が
クエンチしても、残りの(N−M)個のスイッチ要素で
電流Iを分担、維持することができる余裕度をもたせて
いる場合が多く、通常Mは1ないしは2としている。こ
のようにスイッチ要素3のM個がクエンチし、これに流
れていた電流Iが残りの(N−M)個のスイッチ要素3
に分流する形で通電電流Iを維持する現象を転流と呼ん
でいる。
In such a thermal type permanent current switch 1, when the number of switch elements 3 in parallel is N and the supplied current is 1, even if M of the switch elements 3 are quenched by any disturbance, In many cases, (NM) switch elements have a margin for sharing and maintaining the current I, and M is usually 1 or 2. In this manner, M of the switch elements 3 are quenched, and the current I flowing therethrough is reduced to the remaining (N−M) of the switch elements 3.
The phenomenon in which the current I is maintained in such a manner that the current is divided into two is called commutation.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】このように熱式永久電
流スイッチ1は、複数個の円盤状のスイッチ要素3を積
層させて固定用ボルト4、調節ナット5で締結固定し、
スイッチ要素3を電気的に並列回路スイッチとなるよう
に接続した構成であるため、外部からの振動伝達や永久
電流スイッチ1そのものの共振時には、スイッチ要素3
の間では繰り返しの相対変位が生じ、接触面の摩擦係数
μ、固定力F、滑り量Lに比例した摩擦熱が発生し、接
続するスイッチ要素3内部への熱侵入量は急激に増加す
る。
As described above, in the thermal permanent current switch 1, a plurality of disc-shaped switch elements 3 are laminated, and fixed and fixed with the fixing bolts 4 and the adjustment nuts 5,
Since the switch element 3 is electrically connected so as to be a parallel circuit switch, the switch element 3 is not connected when external vibration is transmitted or the permanent current switch 1 itself resonates.
, The relative displacement occurs repeatedly, frictional heat is generated in proportion to the friction coefficient μ of the contact surface, the fixing force F, and the amount of slip L, and the amount of heat entering the connected switch element 3 increases rapidly.

【0012】尚、摩擦係数μは、接触面の表面状態で決
まるものであるのに対し、滑り量Lは、固定力Fが増加
するに伴い減少する関係がある。スイッチ要素3への熱
侵入量が増加すると、超電導線の安定性(温度マージ
ン)は急激に小さくなるので、これ以外の擾乱が重畳す
る場合には、スイッチ要素3の転流が多発しやすくな
る。そして、さらに熱侵入量が大きくなると、すべての
スイッチ要素3が転流する事態(スイッチ開、永久電流
減衰)に至り、その結果、超電導磁石の機能が消失する
ことになる可能性がある。
Note that the friction coefficient μ is determined by the surface condition of the contact surface, while the slip amount L is reduced as the fixing force F increases. When the amount of heat entering the switch element 3 increases, the stability (temperature margin) of the superconducting wire rapidly decreases. Therefore, when other disturbances are superimposed, the commutation of the switch element 3 is likely to occur frequently. . If the amount of heat penetration further increases, all the switch elements 3 are commutated (switch open, permanent current decay), and as a result, the function of the superconducting magnet may be lost.

【0013】このことから、転流に対するスイッチ要素
3の温度マージンを向上させるために、機械的な発熱が
生じるスイッチ要素3間の界面の冷却性を改善すると共
に、スイッチ要素3への熱侵入量を低下(機械的な発熱
量を低減)させる必要がある。発熱量は、接触面の摩擦
係数μ、固定力F、滑り量Lに関係するものであること
から、摩擦係数μと滑り量Lはできるだけ小さくする必
要がある。また、滑り量Lは、固定力Fが増加するのに
伴い小さくなることと、スイッチ要素3間の相対振動の
抑制には、所定の摩擦力P(=μF)を確保する方が永
久電流スイッチ1の安定性向上に対し有効なことから、
固定力Fは、できるだけ大きくし、摩擦係数μは少なく
とも0.05以上確保する必要がある。
Accordingly, in order to improve the temperature margin of the switch element 3 with respect to commutation, the cooling performance of the interface between the switch elements 3 where mechanical heat is generated is improved, and the amount of heat entering the switch element 3 is increased. (Mechanical calorific value must be reduced). Since the amount of heat generation is related to the friction coefficient μ of the contact surface, the fixing force F, and the amount of slip L, the friction coefficient μ and the amount of slip L need to be as small as possible. Further, in order to reduce the slippage amount L as the fixing force F increases and to suppress the relative vibration between the switch elements 3, it is better to secure a predetermined frictional force P (= μF) by using a permanent current switch. Because it is effective for improving the stability of 1,
The fixing force F must be as large as possible and the friction coefficient μ must be at least 0.05 or more.

【0014】このように、摩擦係数μ、固定力F、滑り
量Lを選択することで、発熱量は大幅に低減することが
できる。そこで本発明では、このようなスイッチ要素間
の相対振動による機械的な摩擦発熱の影響を抑制し、安
定性の高い熱式の永久電流スイッチを得る目的とする。
As described above, by selecting the friction coefficient μ, the fixing force F, and the slip amount L, the amount of heat generation can be significantly reduced. Therefore, an object of the present invention is to suppress the influence of mechanical frictional heat generated by such relative vibration between switch elements, and to obtain a highly stable thermal permanent current switch.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、請求項1記載の発明は、超電導線の常電導状態と超
電導状態間の転移を開閉作動する円環板状のスイッチ要
素を複数個並列接続して構成した熱式永久電流スイッチ
において、各スイッチ要素相互間にそれぞれ配設し、
伝導性の良好な材料からなり、円筒部と、この円筒部の
外周面に一体に形成されたつばとからなる第1のスペー
サと、該スイッチ要素群の両端部にそれぞれ配設し、前
記第1のスペーサの円筒部をほぼ上下に分割した形状の
第2のスペーサと、前記第1及び第2のスペーサの円筒
部と前記各スイッチ要素の穴に挿通する固定軸と、該固
定軸の端部に螺合する調節ナットと、前記固定軸の頭部
と前記第2のスペーサの間に配設する皿ばねとからなる
スイッチ要素拘束機構とを具備した永久電流スイッチで
ある。前記目的を達成するため、請求項2記載の発明
は、超電導線の常電導状態と超電導状態間の転移を開閉
作動する円環板状のスイッチ要素を複数個並列接続して
構成した熱式永久電流スイッチにおいて、各スイッチ要
素相互間であって円周縁側並びに該スイッチ要素群の両
端部の円周縁側にそれぞれ配設し、熱伝導性の良好な材
料からなる円環状板のスペーサと、前記各スイッチ要素
の円周縁及び前記スペーサを貫通する固定軸と、該固定
軸の端部に螺合する調節ナットと、前記固定軸の頭部と
前記第2のスペーサの間に配設する皿ばねとからなるス
イッチ要素拘束機構とを具備した永久電流スイッチであ
る。
In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 comprises a plurality of ring-shaped plate-like switch elements for opening and closing a transition between a normal state and a superconducting state of a superconducting wire. the thermal persistent current switch configured by parallel connection, respectively disposed between the respective switching element mutually Ri Do from a material having good thermal conductivity, and the cylindrical portion, of the cylindrical portion
A first space consisting of a flange integrally formed on the outer peripheral surface;
And at both ends of the switch element group,
The cylindrical shape of the first spacer is substantially vertically divided.
A second spacer and a cylinder of the first and second spacers
Part and a fixed shaft inserted into the hole of each switch element;
An adjusting nut screwed to the end of the fixed shaft, and a head of the fixed shaft
And a disc spring disposed between the second spacers.
A permanent current switch including a switch element restraining mechanism . In order to achieve the above object, the invention according to claim 2 opens and closes the transition between the normal state and the superconducting state of the superconducting wire.
Connecting multiple ring-shaped switch elements in parallel
In the configured thermal persistent current switch,
Between the elements and on the circumferential edge side and the switch element group.
A material with good thermal conductivity that is arranged on the peripheral edge of the end
Annular plate spacer made of a material, and each of the switch elements
A fixed shaft penetrating the circumference of the
An adjusting nut screwed to an end of the shaft; and a head of the fixed shaft.
A disc spring disposed between the second spacers.
A permanent current switch including a switch element restraining mechanism .

【0016】[0016]

【作用】請求項1、2に対応する発明によれば、永久電
流スイッチのスイッチ要素に接するスペーサに熱伝導性
の良好な部材を適用したことで、スイッチ要素同志の接
触面の冷却性が大幅に改善され、機械的な発熱によるス
イッチ要素の温度上昇が大幅に低減し、転流などのクエ
ンチに対し安定度の高い永久電流スイッチが得られる。
According to the inventions corresponding to the first and second aspects, since a member having good thermal conductivity is applied to the spacer in contact with the switch element of the permanent current switch, the cooling performance of the contact surfaces of the switch elements is greatly increased. The temperature rise of the switch element due to mechanical heat is greatly reduced, and a permanent current switch having high stability against quench such as commutation can be obtained.

【0017】[0017]

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明するが、ここでは、前述した超電導線を内蔵ヒー
タの発熱により強制的に常電導化し、永久電流モードの
電流を減衰させる形でスイッチの開閉操作を行う熱式永
久電流スイッチを対象としている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. In this embodiment, the superconducting wire is forcibly made into normal conduction by the heat generated from a built-in heater to attenuate a current in a permanent current mode. It is intended for thermal permanent current switches that open and close switches.

【0018】<第1実施例> 図1は、本発明の熱式永久電流スイッチの第1実施例の
断面図を示すものである。これは、図7に示すように、
巻枠(図示せず)に超電導線2とヒータ線(図示せず)
を巻込み、エポキシ樹脂などを含浸し一体とした複数の
円盤状のスイッチ要素3と、スイッチ要素3相互間およ
びスイッチ要素3の上下端部にそれぞれ配設する複数の
スペーサ6と、一端側に頭部4aを有し、かつ他端側に
雄ねじ4bを有する固定軸4と、調節ナット、皿ばね
9から構成されている。
<First Embodiment> FIG. 1 is a sectional view of a first embodiment of a thermal permanent current switch according to the present invention. This is shown in FIG.
Superconducting wire 2 and heater wire (not shown) on winding frame (not shown)
And a plurality of disc-shaped switch elements 3 integrally impregnated with epoxy resin or the like; a plurality of spacers 6 disposed between the switch elements 3 and at upper and lower ends of the switch elements 3; It comprises a fixed shaft 4 having a head 4a and a male screw 4b on the other end, an adjusting nut 5 , and a disc spring 9.

【0019】具体的には、各スイッチ要素3相互間に後
述するスペーサ6を配置すると共に、上下端部にスペー
サ6を配置して積層させる。この場合、各スイッチ要素
3の中心部に存在する穴に固定軸4を挿通させる際に、
予め固定軸4の頭部4a側に皿ばね9を挿入した状態で
各スイッチ要素3の中心部に存在する穴に挿通させ、固
定軸4の雄ねじ4bに調節ナット5を螺合させて各スイ
ッチ要素3全体を積層固定したものである。この場合、
各スイッチ要素3を電気的に並列回路スイッチとなるよ
うに接続することはいうまでもない。
More specifically, a spacer 6 to be described later is arranged between the switch elements 3, and the spacers 6 are arranged at the upper and lower ends to be laminated. In this case, when the fixed shaft 4 is inserted through a hole existing in the center of each switch element 3,
With the disc spring 9 inserted in the head 4a side of the fixed shaft 4 beforehand, it is inserted into a hole existing at the center of each switch element 3, and the adjusting nut 5 is screwed into the male screw 4b of the fixed shaft 4 to switch each switch. The entire element 3 is laminated and fixed. in this case,
It goes without saying that each switch element 3 is electrically connected to be a parallel circuit switch.

【0020】そして、スペーサ6のうち、スイッチ要素
3相互間に配設されるスペーサ6としては、図2に示す
ように円筒部の外周面の中央部に一体に形成したつばを
有するとともに、熱電導性の良好な材料例えばアルミニ
ウム、アルミニウム合金などからなり、つばと円筒部の
外周面に低摩擦材7が固着されている。また、スイッチ
要素3の上下端部に、設けられるスペーサ6は、図2の
放熱フィン8の円筒部をほぼ上下に分割したような形状
となっている。
The spacers 6 disposed between the switch elements 3 among the spacers 6 have a flange integrally formed at the center of the outer peripheral surface of the cylindrical portion as shown in FIG. A low-friction material 7 is fixed to the collar and the outer peripheral surface of the cylindrical portion, and is made of a material having good electrical conductivity, such as aluminum or an aluminum alloy. The spacers 6 provided at the upper and lower ends of the switch element 3 have a shape obtained by substantially vertically dividing the cylindrical portion of the radiation fin 8 in FIG.

【0021】以上のように永久電流スイッチ1を構成す
ることで、低温でもスイッチ要素3に所定の固定力Fを
確保される状態になり、スイッチ要素3同志の接触面の
冷却性が大幅に改善されるため、振動などによる機械的
な発熱によるスイッチ要素3の温度上昇が大幅に低減
し、転流などのクエンチに対するマージンは大幅に向上
し、永久電流スイッチは安定したものとなる。
By configuring the permanent current switch 1 as described above, a predetermined fixing force F is secured to the switch element 3 even at a low temperature, and the cooling performance of the contact surfaces of the switch elements 3 is greatly improved. Therefore, the temperature rise of the switch element 3 due to mechanical heat generation due to vibration or the like is greatly reduced, the margin for quench such as commutation is greatly improved, and the permanent current switch becomes stable.

【0022】尚、スペーサ6には、アルミニウム、アル
ミニウム合金の他に、銅、銅合金、窒化アルミニウムな
どの熱伝導性が良好な材料を採用することも可能であ
る。図2のように、スペーサ6に断面形状T字型の放熱
フィンを設置し、冷媒との接触面積を大きくすること
も、スペーサ自体の冷却性を向上させる意味で有効な方
法である。
The spacer 6 may be made of a material having good thermal conductivity, such as copper, a copper alloy, or aluminum nitride, in addition to aluminum and an aluminum alloy. As shown in FIG. 2, installing a radiation fin having a T-shaped cross section in the spacer 6 to increase the contact area with the refrigerant is also an effective method in terms of improving the cooling performance of the spacer itself.

【0023】さらに、スペーサ6の滑り面の摩擦係数μ
を低下させるために、スペーサ6の滑り面にインジウム
−錫合金、鉛−錫合金、インジウム、錫、鉛などの低融
点金属を低摩擦材7として固着させることも、発熱の絶
対値を低減できる効果があるので、実用的である。
Further, the friction coefficient μ of the sliding surface of the spacer 6
In order to reduce the heat generation, a low-melting-point metal such as indium-tin alloy, lead-tin alloy, indium, tin, or lead may be fixed to the sliding surface of the spacer 6 as the low friction material 7, and the absolute value of heat generation can be reduced. It is practical because it is effective.

【0024】また、第1実施例ではスイッチ要素3とス
ペーサ6が、分離可能な構成であることを前提にして説
明しているが、積層するスイッチ要素3の一方にアルミ
ニウムなどのような熱伝導性の良好な材料からなるスペ
ーサ6を接着剤などで一体構成とし、発熱部を特定し、
その放熱性を改善する方法も採用可能である。
Although the first embodiment has been described on the assumption that the switch element 3 and the spacer 6 have a separable structure, one of the switch elements 3 to be laminated has a heat conductive material such as aluminum. The spacer 6 made of a material having good properties is integrally formed with an adhesive or the like, and the heat generating portion is specified.
A method for improving the heat dissipation can also be adopted.

【0025】ところで、永久電流スイッチのスイッチ要
素3に接するスペーサ6を、アルミニウムや銅などの熱
伝導性の良好な材料で構成した場合、環境磁界の大きさ
や向きによっては、スペーサ6の形状に応じた閉ループ
電流回路が形成され、ジュール熱が生じることがある。
このような閉ループ電流回路を構造的に回避し、ジュー
ル熱の発生を抑制する方法として、スペーサ6を分割構
成としても良い。
When the spacer 6 in contact with the switch element 3 of the permanent current switch is made of a material having good heat conductivity, such as aluminum or copper, the shape and shape of the spacer 6 depend on the magnitude and direction of the environmental magnetic field. A closed loop current circuit is formed and Joule heat may be generated.
As a method of structurally avoiding such a closed loop current circuit and suppressing the generation of Joule heat, the spacer 6 may be divided.

【0026】図6は、以上述べた永久電流スイッチ1個
あたりに毎秒1Wのすべり摩擦熱がスペーサ6に発生し
た場合のスイッチ要素3の温度上昇と入熱時間の関係に
ついて実験した結果である。発熱部のスペーサ6が熱伝
導性の悪いアラミド紙の場合(従来構成)とアルミニウ
ムの場合(本発明の構成)を示したものである。
FIG. 6 shows the results of an experiment on the relationship between the temperature rise of the switch element 3 and the heat input time when the above-mentioned sliding friction heat of 1 W / sec is generated in the spacer 6 per one permanent current switch. This shows a case where the spacer 6 of the heat generating portion is made of aramid paper having poor heat conductivity (conventional configuration) and a case of aluminum (configuration of the present invention).

【0027】このことから、永久電流スイッチ1のスイ
ッチ要素3への入熱量は、熱伝導性の悪いアラミド紙の
場合よりも熱伝導性の良いアルミニウム製スペーサの場
合の方が著しく小さく、スイッチ要素3の転流に対する
温度マージンが大幅に改善されることがわかる。
From this, the heat input to the switch element 3 of the permanent current switch 1 is significantly smaller in the case of an aluminum spacer having good heat conductivity than in the case of aramid paper having poor heat conductivity. It can be seen that the temperature margin for commutation No. 3 is greatly improved.

【0028】永久電流スイッチ1のスイッチ要素3に接
するスペーサ6に、アルミニウムや銅などの熱伝導性の
良好な材料を採用すると、スイッチ要素3の冷却性が向
上する半面、永久電流スイッチ1の動作特性(永久電流
モードを減衰させるときに必要なヒータ発熱量が増加す
ること)が、悪くなる可能性が考えられる。ところが、
スイッチ要素3はエポキシ樹脂などで充分含浸されてい
るため、その動作特性が大きな影響を受けることはなく
運用上の問題とはならない。
When a material having good thermal conductivity such as aluminum or copper is used for the spacer 6 in contact with the switch element 3 of the permanent current switch 1, the cooling property of the switch element 3 is improved, but the operation of the permanent current switch 1 is improved. The characteristics (increase in the amount of heat generated by the heater required to attenuate the permanent current mode) may be degraded. However,
Since the switch element 3 is sufficiently impregnated with an epoxy resin or the like, its operation characteristics are not greatly affected, and there is no operational problem.

【0029】しかしながら、スイッチ要素3同志の接触
面に生ずる機械的な発熱(すべり摩擦発熱)は、滑り面
の摩擦係数μに比例して大きくなる。そこで、スペーサ
6のすべり面にインジウム−錫合金、鉛−錫合金、イン
ジウム、錫、鉛などの低融点金属を低摩擦材7として付
着させることで、滑り面の摩擦係数μを0.05<μ<
0.5を満足する大きさまで低くすることができるの
で、発熱の絶対値低減にきわめて有効である。
However, mechanical heat (sliding friction heat) generated on the contact surfaces of the switch elements 3 increases in proportion to the friction coefficient μ of the sliding surface. Therefore, a low-melting-point metal such as indium-tin alloy, lead-tin alloy, indium, tin, or lead is adhered to the slip surface of the spacer 6 as the low friction material 7 so that the friction coefficient μ of the sliding surface is 0.05 <. μ <
Since it can be reduced to a size satisfying 0.5, it is extremely effective in reducing the absolute value of heat generation.

【0030】また、スペーサ6に放熱フィン8を設置
し、冷媒の接触面積を大きくすることも、スペーサ6自
体の冷却性を向上させるのに有効な一手段である。これ
までのことは、スイッチ要素の温度マージンを確保す
るため発熱部の冷却性を改善する方法で、さらに安定性
を向上させるにはスイッチ要素への入熱量を低下(機
械的な発熱量を低減)させる必要がある。発熱量は、接
触面の摩擦係数μ、固定力F、滑り量Lに関係するもの
であるから、摩擦係数μを0.05<μ<0.5を満足
する大きさまで低くすると共に、固定力Fを増加させ滑
り量Lを抑制することで大幅に低減することができる。
Further, providing the heat radiation fins 8 on the spacer 6 to increase the contact area of the refrigerant is also an effective means for improving the cooling performance of the spacer 6 itself. What has been described so far is a method of improving the cooling performance of the heat generating portion in order to secure a temperature margin of the switch element 3. To further improve the stability, the amount of heat input to the switch element 3 is reduced (mechanical heat generation). Needs to be reduced). The heat value is related to the friction coefficient μ of the contact surface, the fixing force F, and the slip amount L. Therefore, the friction coefficient μ is reduced to a value satisfying 0.05 <μ <0.5, and the fixing force is reduced. By increasing F and suppressing the amount of slip L, it is possible to significantly reduce the amount.

【0031】そこで、永久電流スイッチ1において、皿
ばね9、固定軸4、調節ナット5等から構成されるスイ
ッチ要素拘束機構を付与することで、振動による発熱の
影響を抑制するためスイッチ要素3に所定の固定力Fを
印加することができる。
Therefore, the permanent current switch 1 is provided with a switch element restraining mechanism composed of the disc spring 9, the fixed shaft 4, the adjustment nut 5, and the like, so that the switch element 3 is controlled to suppress the influence of heat generation due to vibration. A predetermined fixing force F can be applied.

【0032】また、前述のスイッチ要素拘束機構は、振
動による発熱の影響を抑制する他、永久電流スイッチを
冷却する場合に生ずる構成部材の熱収縮差を吸収し、低
温でもスイッチ要素に所定の固定力Fを確保することが
できる機能である。
The above-described switch element restraining mechanism not only suppresses the influence of heat generation due to vibration, but also absorbs the difference in heat shrinkage of the constituent members generated when the permanent current switch is cooled, so that the switch element can be fixed to the switch element even at a low temperature. This is a function that can secure the force F.

【0033】ところで、永久電流スイッチのスイッチ要
素3に接するスペーサ6に、熱電導性の良好な材料を使
用すると、磁界の大きさ、向きによっては、形状に応じ
た閉ループ電流回路(渦電流)が誘起され、ジュール熱
が生じる。その結果、スイッチ要素内部への熱侵入量が
増加し、永久電流スイッチの安定性が悪くなる可能性が
ある。このような場合には、良熱伝導体(良導体金属)
のスペーサを分割構成として、形状に応じた閉ループ電
流回路の形成を構造的に回避する方法も採用可能であ
る。
When a material having good thermal conductivity is used for the spacer 6 in contact with the switch element 3 of the permanent current switch, a closed-loop current circuit (eddy current) corresponding to the shape depends on the magnitude and direction of the magnetic field. Induced, producing Joule heat. As a result, the amount of heat that enters the inside of the switch element increases, and the stability of the permanent current switch may deteriorate. In such a case, a good heat conductor (good conductor metal)
It is also possible to employ a method of structurally avoiding the formation of a closed loop current circuit according to the shape by dividing the spacers into a divided configuration.

【0034】スイッチ要素3の冷却性が向上する半面、
永久電流スイッチの動作特性(永久電流モードを減衰さ
せるときに必要なヒータ発熱量が増加すること)が、悪
くなる可能性が考えられるが、スイッチ要素3はエポキ
シ樹脂などで充分含浸されているため、その動作特性が
大きな影響を受けることはなく運用上の問題とはならな
い。
On the other hand, the cooling performance of the switch element 3 is improved.
The operating characteristics of the persistent current switch (increase in the amount of heat generated by the heater when attenuating the persistent current mode) may be degraded, but the switch element 3 is sufficiently impregnated with epoxy resin or the like. However, its operation characteristics are not greatly affected and do not cause operational problems.

【0035】以上述べた第1実施例によれば、スイッチ
要素3に接するスペーサに熱伝導性の良好な部材を適用
することでスイッチ要素同志の接触面の冷却性が大幅に
改善され、機械的な発熱によるスイッチ要素3の温度上
昇が大幅に低減し、その結果、転流などのクエンチに対
するマージンは大幅に向上し、安定した永久電流スイッ
チが実現できる。
According to the first embodiment described above, by applying a member having good thermal conductivity to the spacer in contact with the switch element 3, the cooling of the contact surfaces between the switch elements is greatly improved, and The temperature rise of the switch element 3 due to excessive heat generation is greatly reduced, and as a result, the margin for quench such as commutation is greatly improved, and a stable permanent current switch can be realized.

【0036】<第2実施例>図3は、本発明の永久電流
スイッチの第2の実施例を示す断面図であり、第1実施
例とは異なる点は、スペーサ6としては円環状板を用
い、固定軸4、調節ナット5で締結したものである。こ
の場合も、第1実施例と同様な効果が得られる。
<Second Embodiment> FIG. 3 is a sectional view showing a second embodiment of the permanent current switch according to the present invention. The difference from the first embodiment is that an annular plate is used as the spacer 6. It is fastened with a fixed shaft 4 and an adjusting nut 5. In this case, the same effect as in the first embodiment can be obtained.

【0037】<第3実施例> 図4は、本発明の永久電流スイッチの第3実施例を示す
断面図であり、第1実施例と異なる点は、固定4の外
周面全部に雄ねじ4bを形成し、雄ねじ4bに複数のス
ペーサ固定用ナット10が螺合されるようになってお
り、固定4の両端部に調節ナット5が螺合されるよう
になっている点が異なる。
<Third Embodiment> FIG. 4 is a sectional view showing a permanent current switch according to a third embodiment of the present invention. The difference from the first embodiment is that a male screw 4b is provided on the entire outer peripheral surface of the fixed shaft 4. Are formed, and a plurality of spacer fixing nuts 10 are screwed into the male screw 4b, and the adjustment nuts 5 are screwed into both ends of the fixed shaft 4.

【0038】<第4実施例>図5は、本発明の永久電流
スイッチの第4実施例の断面図である。複数個のスイッ
チ要素3が積層され、この両端部に端板12,13を設
けてこの両者の外周縁に複数の固定軸4と調節ナット5
に締結し、またスイッチ要素3の中央部にも固定軸4を
配置し一端部に形成された雄ねじ4bに皿ばね9を介し
て調節ナット5を螺合させ、さらにスイッチ要素3の中
央部と中央部側の固定軸4との間にテーパ加工した固定
スリーブ11を設けたものである。この実施例も、前述
の実施例と同様な効果が得られる。
<Fourth Embodiment> FIG. 5 is a sectional view of a permanent current switch according to a fourth embodiment of the present invention. A plurality of switch elements 3 are stacked, and end plates 12 and 13 are provided at both ends thereof.
The fixed shaft 4 is also arranged at the center of the switch element 3, and the adjusting nut 5 is screwed into the male screw 4 b formed at one end via a disc spring 9. A fixed sleeve 11 that is tapered is provided between the fixed shaft 4 and the fixed shaft 4 at the center. In this embodiment, effects similar to those of the above-described embodiment can be obtained.

【0039】<変形例>これまで、説明した例は、本発
明は主として浮上式鉄道用の永久電流スイッチの構成を
基本にして説明してきたが、核磁気共鳴イメージング
(MRI)等に用いられる超電導磁石など永久電流モー
ドの開閉動作を必要とする永久電流スイッチに広く適応
することができる。
<Modifications> In the examples described so far, the present invention has been described mainly on the basis of the configuration of a permanent current switch for a levitation type railway. However, the superconductivity used for nuclear magnetic resonance imaging (MRI) and the like has been described. The present invention can be widely applied to a permanent current switch that requires a permanent current mode switching operation such as a magnet.

【0040】[0040]

【発明の効果】本発明によれば、スイッチ要素間の相対
振動による機械的な摩擦発熱の影響を抑制し、安定性の
高い様式の永久電流スイッチを提供できる。
According to the present invention, it is possible to provide a permanent current switch of a high stability type, in which the influence of mechanical frictional heat generated by relative vibration between switch elements is suppressed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明による超電導磁石装置に収納される永久
電流スイッチの第1実施例を示す断面図。
FIG. 1 is a sectional view showing a first embodiment of a permanent current switch housed in a superconducting magnet device according to the present invention.

【図2】図1の放熱フィンを設置したスペーサの一例を
示す断面図。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing an example of a spacer on which the radiation fins of FIG. 1 are installed.

【図3】本発明の永久電流スイッチの第2実施例を示す
断面図。
FIG. 3 is a sectional view showing a second embodiment of the permanent current switch according to the present invention.

【図4】本発明の永久電流スイッチの第3実施例を示す
断面図。
FIG. 4 is a sectional view showing a third embodiment of the permanent current switch according to the present invention.

【図5】本発明の永久電流スイッチの第4実施例を示す
断面図。
FIG. 5 is a sectional view showing a fourth embodiment of the permanent current switch according to the present invention.

【図6】本発明による永久電流スイッチ1個あたりに毎
秒1Wのすべり摩擦熱がスペーサに発生した場合のスイ
ッチ要素の温度上昇と入熱時間の関係について、発熱部
のスペーサが熱伝導性の悪いアラミド紙の場合と熱伝導
性の良好なアルミニウムの場合を示した特性図。
FIG. 6 shows a relationship between a temperature rise of a switch element and a heat input time when sliding friction heat of 1 W per second is generated in a spacer per one permanent current switch according to the present invention; FIG. 4 is a characteristic diagram showing a case of aramid paper and a case of aluminum having good thermal conductivity.

【図7】従来の浮上式鉄道用の超電導磁石装置に収納さ
れる永久電流スイッチの一例を示す斜視図。
FIG. 7 is a perspective view showing an example of a permanent current switch housed in a conventional superconducting magnet device for a floating railway.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…永久電流スイッチ、2…超電導線、3…スイッチ要
素、4…固定ボルト、5…調節ナット、6…スペーサ、
7…低摩擦材、8…放熱フィン、9…皿バネ、10…ス
ペーサ固定ナット、11…固定スリーブ。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Permanent current switch, 2 ... Superconducting wire, 3 ... Switch element, 4 ... Fixing bolt, 5 ... Adjustment nut, 6 ... Spacer,
7: low friction material, 8: radiation fin, 9: coned disc spring, 10: spacer fixing nut, 11: fixing sleeve.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山下 知久 東京都府中市東芝町1番地 株式会社東 芝府中工場内 (56)参考文献 特開 昭56−87385(JP,A) 特開 平5−226708(JP,A) 特開 昭58−6106(JP,A) 特開 昭48−43289(JP,A) 実開 昭53−82736(JP,U) 実開 昭59−176171(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 39/20 ZAA H01F 6/00 ZAA ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (72) Inventor Tomohisa Yamashita 1 Toshiba-cho, Fuchu-shi, Tokyo Inside the Toshiba Fuchu factory (56) References JP-A-56-87385 (JP, A) JP-A-5-85 226708 (JP, A) JP-A-58-6106 (JP, A) JP-A-48-43289 (JP, A) JP-A-53-82736 (JP, U) JP-A-59-176171 (JP, U) (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 39/20 ZAA H01F 6/00 ZAA

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 超電導線の常電導状態と超電導状態間の
転移を開閉作動する円環板状のスイッチ要素を複数個並
列接続して構成した熱式永久電流スイッチにおいて、 各スイッチ要素相互間にそれぞれ配設し、熱伝導性の良
好な材料からなり、円筒部と、この円筒部の外周面に一
体に形成されたつばとからなる第1のスペーサと、該ス
イッチ要素群の両端部にそれぞれ配設し、前記第1のス
ペーサの円筒部をほぼ上下に分割した形状の第2のスペ
ーサと、 前記第1及び第2のスペーサの円筒部と前記各スイッチ
要素の穴に挿通する固定軸と、該固定軸の端部に螺合す
る調節ナットと、前記固定軸の頭部と前記第2のスペー
サの間に配設する皿ばねとからなるスイッチ要素拘束機
構と、 を具備した 永久電流スイッチ。
1. A thermal permanent current switch in which a plurality of ring-shaped switch elements for opening and closing a transition between a normal conducting state and a superconducting state of a superconducting wire are connected in parallel. respectively disposed, Ri Do from a material having good thermal conductivity, and the cylindrical portion, the outer peripheral surface of the cylindrical portion one
A first spacer consisting of a collar formed on the body;
The first switch is disposed at each end of the switch element group, and
The second part of the shape in which the cylindrical part of the pacer is divided almost vertically
And the cylindrical portions of the first and second spacers and the switches.
A fixed shaft inserted into the hole of the element, and screwed to the end of the fixed shaft
Adjusting nut, the head of the fixed shaft and the second space.
Switch element restraining machine consisting of a disc spring disposed between
And a permanent current switch comprising:
【請求項2】 超電導線の常電導状態と超電導状態間の
転移を開閉作動する円環板状のスイッチ要素を複数個並
列接続して構成した熱式永久電流スイッチにおいて、 各スイッチ要素相互間であって円周縁側並びに該スイッ
チ要素群の両端部の円周縁側にそれぞれ配設し、熱伝導
性の良好な材料からなる円環状板のスペーサと、 前記各スイッチ要素の円周縁及び前記スペーサを貫通す
る固定軸と、該固定軸の端部に螺合する調節ナットと、
前記固定軸の頭部と前記第2のスペーサの間に配設する
皿ばねとからなるスイッチ要素拘束機構と、 を具備した 永久電流スイッチ。
2. The superconducting wire between a normal conducting state and a superconducting state.
Multiple ring-shaped switch elements that open and close the transfer
In a thermal type permanent current switch configured by connecting in a row, between the switch elements, the circumference side and the switch are connected.
要素 し に 群 に 群 群 群 群
An annular plate spacer made of a material having good performance, and penetrating the peripheral edge of each switch element and the spacer.
A fixed shaft, and an adjustment nut screwed into an end of the fixed shaft;
Disposed between the head of the fixed shaft and the second spacer
And a switch element restraining mechanism comprising a disc spring .
【請求項3】 前記スペーサにおける前記各スイッチ要
素に接触する面に低摩擦材が付着されていることを特徴
とする請求項1〜請求項2のいずれかに記載の永久電流
スイッチ。
3. Each of the switches in the spacer is required.
Low friction material is attached to the surface that comes in contact with the element
The permanent current switch according to claim 1 .
【請求項4】 前記スペーサは、アルミニウム、アルミ
ニウム合金、銅、銅合金、窒化アルミニウムのいずれか
で構成したことを特徴とする請求項1〜請求項3のいず
れかに記載の永久電流スイッチ。
4. The spacer is made of aluminum or aluminum.
Any of aluminum alloy, copper, copper alloy and aluminum nitride
4. The method according to claim 1, wherein
A permanent current switch according to any of the above .
【請求項5】 前記スペーサにおける前記スイッチ要素
との接触面又は低摩擦材における前記スイッチ要素との
接触面の摩擦係数μが、0.05<μ<0.5を満足す
ることを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれかに記
載の永久電流スイッチ。
5. The switch element in the spacer
Contact surface or with the switch element at low friction material
The friction coefficient μ of the contact surface satisfies 0.05 <μ <0.5
The method according to any one of claims 1 to 4, wherein
On-board permanent current switch.
【請求項6】 前記低摩擦材は、インジウム−錫合金、
鉛−錫合金、インジウム、錫、鉛のいずれかで構成した
ことを特徴とする請求項3記載の永久電流スイッチ。
6. The low friction material is an indium-tin alloy,
Made of lead-tin alloy, indium, tin or lead
4. The permanent current switch according to claim 3, wherein:
【請求項7】 前記スペーサは、冷媒にさらされる面に
放熱フィンを設置したことを特徴とする請求項1〜請求
項3のいずれかに記載の永久電流スイッチ。
7. The method according to claim 1, wherein the spacer is provided on a surface exposed to the refrigerant.
The heat radiation fin is installed, The claim 1 characterized by the above-mentioned.
Item 4. The permanent current switch according to any one of Items 3 .
【請求項8】 前記スペーサは、その形状に応じた閉ル
ープ電気回路を形成しないように、分割して構成したこ
とを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれかに記載の
永久電流スイッチ。
8. A spacer according to a shape of the spacer.
To avoid forming loop electric circuits.
The permanent current switch according to any one of claims 1 to 3, characterized in that:
JP22701494A 1994-09-21 1994-09-21 Permanent current switch Expired - Lifetime JP3537883B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP22701494A JP3537883B2 (en) 1994-09-21 1994-09-21 Permanent current switch

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP22701494A JP3537883B2 (en) 1994-09-21 1994-09-21 Permanent current switch

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH0897473A JPH0897473A (en) 1996-04-12
JP3537883B2 true JP3537883B2 (en) 2004-06-14

Family

ID=16854170

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP22701494A Expired - Lifetime JP3537883B2 (en) 1994-09-21 1994-09-21 Permanent current switch

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3537883B2 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
JPH0897473A (en) 1996-04-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0877395B1 (en) Superconducting coil
JPS6094784A (en) Continous current switch for high energy superconductive solenoid
JPH0851743A (en) Inverter integrated motor
KR20040111419A (en) Composite core nonlinear reactor and induction power receiving circuit
JPS63257203A (en) Quench propagation device for superconducting magnets
JP3537883B2 (en) Permanent current switch
CA1186944A (en) Electromagnetic print hammer coil assembly
JPH06223331A (en) Magnetoresistive thin film magnetic head
JP2018190910A (en) Reactor device and method for manufacturing the same
JPH04312345A (en) Voice coil motor
JPH06274830A (en) Thin-film magnetic head
JP2020013960A (en) Superconducting coil and superconducting coil device
JPS62217852A (en) linear motor
JP2531820B2 (en) Superconducting coil device
JP2839792B2 (en) Thermal permanent current switch
JP3497651B2 (en) Permanent current switch
JP3230830B2 (en) Thermal permanent current switch
JP2642612B2 (en) Superconducting coil device for magnetic levitation train
JPH09252147A (en) Current limiting device
JPS6390182A (en) Thermal permanent current switch
JPH07106644A (en) Superconducting permanent current device
JPH0660107U (en) Electromagnet impregnation structure
JPH07245427A (en) Permanent current switch
KR0121685Y1 (en) Voice coil motor
JP2017034194A (en) Current limiter, overcurrent detection mechanism and drive circuit for superconducting coil

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20031226

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20040316

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20040318

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080326

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090326

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100326

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100326

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110326

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120326

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120326

Year of fee payment: 8

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313117

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130326

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130326

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140326

Year of fee payment: 10

EXPY Cancellation because of completion of term