(57)【要約】【課題】サージ侵入による超電導コイルの電圧・電流変動を抑制することができる超電導磁石装置を提供する。【解決手段】超電導回路が、超電導コイル１と、超電導回路の定格通電電流を通電することができ、超電導コイル１と並列に設けられたクエンチ保護抵抗２とを備え、許容通電電流容量が超電導回路の定格通電電流以下であり、超電導回路の定常運転時には微小電流しか流れないサージバイパス抵抗２を、超電導コイル１の巻線に並列に接続して、サージ侵入時には超電導コイル１のバイパス回路となる並列回路を設けた。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
超電導回路が、超電導コイルと、上記超電導回路の定格通電電流を通電することができ、上記超電導コイルと並列に設けられたクエンチ保護抵抗とを備えた超電導磁石装置において、許容通電電流容量が上記超電導回路の定格通電電流以下であり、上記超電導回路の定常運転時には微小電流しか流れないサージバイパス抵抗及び非線形素子の少なくともいずれか一方を、上記超電導コイルの巻線に並列に接続して、サージ侵入時には上記超電導コイルのバイパス回路となる並列回路を設けたことを特徴とする超電導磁石装置。
【請求項２】
上記サージバイパス抵抗及び非線形素子とは別に、許容通電電流容量が上記超電導回路の定格通電電流以下であり、上記超電導回路の定常運転時には微小電流しか流れない副サージバイパス抵抗及び副非線形素子の少なくともいずれか一方が、上記超電導コイルの巻始めまたは巻終りとアースとの間に設けられていることを特徴とする請求項１記載の超電導磁石装置。
【請求項３】
上記並列回路は、複数の上記サージバイパス抵抗、あるいは上記サージバイパス抵抗と上記非線形素子、あるいは複数の上記非線形素子が直列に接続されてなることを特徴とする請求項１記載の超電導磁石装置。
【請求項４】
上記並列回路は、複数の上記非線形素子が並列に接続され、上記並列に接続された非線形素子のそれぞれに、上記サージバイパス抵抗が直列に接続されてなることを特徴とする請求項１記載の超電導磁石装置。
【請求項５】
上記超電導回路が、上記超電導コイルと並列に配置され、上記超電導コイルとともに閉回路を形成する永久電流スイッチを備え、該永久電流スイッチに並列に、上記サージバイパス抵抗及び非線形素子とは別に、許容通電電流容量が上記超電導回路の定格通電電流以下であり、上記超電導回路の定常運転時には微小電流しか流れない副サージバイパス抵抗及び副非線形素子の少なくともいずれか一方が接続されていることを特徴とする請求項１記載の超電導磁石装置。
【請求項６】
上記クエンチ保護抵抗は、複数の上記非線形素子が並列に接続され、上記並列に接続された非線形素子のそれぞれに、上記サージバイパス抵抗が直列に接続されてなることを特徴とする請求項１記載の超電導磁石装置。
【請求項７】
１次側超電導コイルと、２次側超電導コイルとを備えた超電導変圧器において、許容通電電流容量が上記１次側超電導コイル及び２次側超電導コイルの定格通電電流以下であり、上記１次側超電導コイル及び２次側超電導コイルの定常運転時には微小電流しか流れないサージバイパス抵抗及び非線形素子の少なくともいずれか一方を、上記１次側超電導コイル及び２次側超電導コイルそれぞれの巻線に並列に接続して、サージ侵入時には上記１次側超電導コイル及び２次側超電導コイルそれぞれのバイパス回路となる並列回路を設けたことを特徴とする超電導変圧器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超電導磁石装置に関し、特に、サージ侵入による電圧・電流変動の抑制に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
超電導磁石では、サージが侵入した際に、コイル巻線内部で共振現象を起こし、大電圧、大電流が生じる可能性がある。
【０００３】
このような大電圧の発生は、絶縁破壊につながる。また、大電流の発生は、後述のクエンチ（超電導破壊現象）の原因となり得る（例えば、非特許文献１参照）。
【０００４】
超電導コイルを構成する超電導線は、超電導状態で抵抗ゼロの超電導フィラメント複数本を１０−９〜１０−１０Ωｍ程度の抵抗率を持った銅、アルミニウム、銀等からなる母材金属に埋め込んで構成された複合材であり、サージ等の周波数が１ＭＨｚ程度の高周波電流は、表皮効果によって超電導線の表面、即ち母材中を流れる。
【０００５】
サージを吸収するためには、バイパス抵抗、バリスタあるいはアレスタに代表されるサージアブソーバ、あるいはツェナーダイオード等の素子を挿入する方法が考えられる。しかし、これまでは超電導磁石においては、クエンチ現象があるために、コイル巻線に対して上記のような素子を備えることはなかった。
【０００６】
超電導コイルの抵抗は、通常運転時には、ゼロであり、励磁電源電圧もゼロである。しかし、サージが侵入して超電導コイルのインダクタンスとコイル間の浮遊容量による共振現象が生じたり、超電導コイルの一部で、電磁力に起因する巻線の動きによって摩擦熱等が生じると数Ｋ（ケルビン）の温度上昇が起こり、超電導状態が破壊（クエンチ）される。超電導から常伝導に転移することによって常伝導抵抗が発生すると、抵抗ゼロの状態で大電流を流していた超電導線において急激な発熱が起こる。この発熱が周囲に伝導するに従い、常伝導領域が拡大して電圧降下が生じる。
【０００７】
一般に、電流密度が高い超電導コイルほど大量の発熱が起こり、常伝導に転移する温度のマージンも小さいため、常伝導抵抗が拡大しやすい。常伝導抵抗部には数ｋＶの電圧が発生する。
【０００８】
超電導コイルのクエンチは、前述のように、摩擦熱等のようなわずかな温度上昇がきっかけで発生するので、常伝導領域が何時、超電導コイルのどこで生じるかは不定である。また、コイルの誘導電圧が常伝導部の電圧降下を打ち消す方向に発生する。
【０００９】
超電導コイルと並列にクエンチ保護抵抗が設けられている。超電導コイルがクエンチすると、励磁電源は切り離される。超電導コイルに流れていた電流は、クエンチ保護抵抗に還流する。ここで用いられるクエンチ保護抵抗の抵抗は、０．１〜数Ω程度である。
【００１０】
抵抗ＲとインダクタンスＬでなる回路の減衰時定数τは、τ＝Ｌ／Ｒにより記述される。超電導コイルのインダクタンスＬは一定であり、Ｒは常伝導抵抗とクエンチ保護抵抗の和である。
【００１１】
従って、クエンチ保護抵抗が大きい方が速やかに電流を減少でき、常伝導抵抗部の発熱による最高温度を低く押さえることができるが、クエンチ時の電圧が高くなる。励磁電圧（Ｖ＝Ｌｄｉ／ｄｔ）は、励磁時間と超電導コイル１のインダクタンスＬで決まるが、逆に、クエンチ保護抵抗が小さすぎると、ほとんどの電流がクエンチ保護抵抗に流れてしまうために効率的に励磁することができなくなる。
【００１２】
そこで、クエンチ保護回路を、超電導コイルの定格電流以上の電流を通電することができる、１ないし複数の抵抗あるいは非線形素子で構成し、この抵抗あるいは非線形素子を超電導コイルと並列に設け、速やかに電流を減衰させていた（例えば、非特許文献２参照）。
【００１３】
【非特許文献１】
岩熊成卓、外５名「超電導変圧器の雷サージに対する応答特性の理論的評価Ｉ，ＩＩ，ＩＩＩ」，低温工学、１９９２年，第２７巻，第６号，ｐ．４７３−５０１
【非特許文献２】
Ｍａｒｔｉｎ  Ｎ．Ｗｉｌｓｏｎ「ＳｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇＭａｇｎｅｔｓ」，Ｃｌａｒｅｎｄｏｎ  Ｐｒｅｓｓ  Ｏｘｆｏｒｄ，ｐ２２６−２３１
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような、１ないし複数の抵抗あるいは非線形素子からなるクエンチ保護回路では、素子がクエンチ時の電流転流時に損傷しないように、電流容量が大きい素子、言い換えれば寸法が大きな素子を使用していた。
【００１５】
従って、クエンチ保護回路は、一つの超電導コイルに対して、並列に、１個ないし数個程度が取り付けられているだけであったために、サージ侵入による超電導コイルの共振現象（電圧・電流変動）の抑制に対して有効ではなかった。
【００１６】
本発明は、上記のような状況に鑑みなされたものであり、サージ侵入による超電導コイルの電圧・電流変動を抑制することができる超電導磁石装置を提供するものである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る超電導磁石装置は、超電導回路が、超電導コイルと、上記超電導回路の定格通電電流を通電することができ、上記超電導コイルと並列に設けられたクエンチ保護抵抗とを備えた超電導磁石装置において、許容通電電流容量が上記超電導回路の定格通電電流以下であり、上記超電導回路の定常運転時には微小電流しか流れないサージバイパス抵抗及び非線形素子の少なくともいずれか一方を、上記超電導コイルの巻線に並列に接続して、サージ侵入時には上記超電導コイルのバイパス回路となる並列回路を設けたものである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下に、この発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
実施の形態１．
図１は、本発明に係る超電導磁石装置の実施の形態１を示す回路図である。同図に示したように、超電導磁石装置は、超電導コイル１、許容通電電流容量が超電導回路の定格通電電流以下であり、サージ電圧・電流抑制用のサージバイパス抵抗２、超電導回路の定格通電電流を通電することができ、超電導コイル１と並列に接続されたクエンチ保護抵抗３、断路器７、超電導コイル１に通電するための励磁電源８を備え、サージバイパス抵抗２は超電導コイル１の巻線に、並列に接続されている。超電導コイル１の入口及び出口においては、サージバイパス抵抗２の一端が超電導コイル１の巻線に接続され、他端が超電導コイル１のリード線に接続されている。また、超電導コイル１はアース５によって接地されている。同図においては、超電導磁石装置に侵入してくるサージ９を模式的に示している。
【００１９】
超電導コイル１を構成する超電導線は、超電導状態で抵抗ゼロの超電導フィラメント複数本を１０−９〜１０−１０Ωｍ程度の抵抗率を持った銅、アルミニウム、銀等からなる母材金属に埋め込んで構成された複合材であり、サージ等の周波数が１ＭＨｚ程度の高周波電流は、表皮効果によって超電導線の表面、即ち母材中を流れる。
【００２０】
図２は、サージバイパス抵抗２が接続されている超電導コイルの等価回路を示す回路図である。超電導コイル１のコイル巻線のインダクタンスＬ１４は、例えば、約１．６μＨ／ｍである。この値は、１ＭＨｚのサージに対して、ωＬ＝１０Ω／ｍのインピーダンスに相当する。実際にはコイル化されているので単純には表記できないが、線路インダクタンスは長さに比例する。また、巻線間には巻線間の浮遊容量１５として、１０−１０〜１０−１１Ｆ／ｍが存在する。
【００２１】
一方、超電導コイル１の定常運転時は、例えば、周波数６０Ｈｚの交流通電（ω＝２π６０）を仮定した場合でも、超電導コイル１の巻線部分のインピーダンスωＬは０．３ｍΩ／ｍである。
【００２２】
本実施の形態におけるサージバイパス抵抗２を超電導コイル１の巻線の長さ１０ｍ分の区間に１個取り付けた場合、サージバイパス抵抗２を１００Ωとすれば、定常運転時の交流通電に対してはサージバイパス抵抗２と超電導コイル１との抵抗比は１００Ω：３ｍΩであり、殆ど超電導回路の挙動に影響しない。一方、周波数１ＭＨｚ程度のサージに対しては、高周波のサージ電流が超電導コイル１を流れるので、サージバイパス抵抗２と超電導コイル１との抵抗比は１００Ω：１００Ωとなり、サージバイパス抵抗２はインピーダンス的にバイパス回路になり、サージのエネルギーがサージバイパス抵抗２において消散される。
【００２３】
超電導コイル１がクエンチした場合の超電導線の単位長さ当りの抵抗は、０．０１Ω／ｍ程度である。従って、サージバイパス抵抗２と長さ１０ｍの超電導コイル１の巻線との抵抗比は１００Ω：０．０１×１０Ωになり、クエンチ時においては、サージバイパス抵抗２には微小電流しか流れない。この微小電流は、定常稼動時の熱負荷増加につながらない程度のものである。
【００２４】
以上のように、本実施の形態においては、サージバイパス抵抗２が超電導コイル１の巻線に、並列に接続され、サージが侵入した場合、サージのエネルギーがサージバイパス抵抗２において消散されるので、サージが侵入した際の超電導コイル１の線路インダクタンスと浮遊容量による共振を抑制し、最大電圧や最大電流を抑制することができる。
【００２５】
また、サージバイパス抵抗２は、許容通電電流が超電導回路の定格電流以下であるので、小型であり、超電導コイル１の巻線の任意の位置に接続することができる。
【００２６】
実施の形態２．
上記実施の形態１では、通常運転時には微小電流しか流れず、サージ侵入時にはインピーダンス的に超電導コイル１のバイパス回路となり得るサージバイパス抵抗２を設けたが、サージバイパス抵抗２に代えて非線形素子を設けてもよい。
【００２７】
図３は、実施の形態２を示す回路図であり、図に示したように、超電導コイル１の巻線に、並列に接続された複数の非線形素子４を設けている。超電導コイル１の入口及び出口においては、非線形素子４の一端が超電導コイル１の巻線に接続され、他端が超電導コイル１のリード線に接続される。
【００２８】
非線形素子４としては、許容通電電流が超電導回路の通電電流以下であり、定常運転時には微小電流しか流れず、サージ侵入時にはインピーダンス的に超電導コイル１のバイパス回路となり得る素子であればよく、例えば、バリスタ、アレスタ、サイリスタ、ダイオード等がある。
【００２９】
図４は、液体ヘリウム温度におけるダイオードの電流・電圧特性を示す図であり、図５は、液体ヘリウム温度におけるバリスタの電流・電圧特性を示す図である。
【００３０】
図４に示したように、液体ヘリウム温度（〜４．２Ｋ）でダイオードは順方向に電圧をかけた場合、１０〜３０Ｖ程度までは、前述のような微小電流しか流れないが、一度導通すると順方向電圧１Ｖ程度で電流が流れる。すなわち、超電導コイル１が定常運転時には、ダイオードからなる非線形素子４には微小電流しか流れず、サージ侵入時には、ダイオードからなる非線形素子４は超電導コイル１の巻線のバイパス回路として機能する。
【００３１】
また、図５に示したように、液体ヘリウム温度（〜４．２Ｋ）でバリスタは数１０Ｖ〜数１００Ｖを印加すると導通する。すなわち、超電導コイル１が定常運転時には、バリスタからなる非線形素子４には微小電流しか流れず、サージ侵入時には、バリスタからなる非線形素子４は超電導コイル１の巻線のバイパス回路として機能する。
【００３２】
本実施の形態によれば、実施の形態１のように、サージバイパス抵抗２を使用した場合よりも、定常運転時における非線形素子４において発生する損失を低減することができる。
【００３３】
また、定常運転時及びクエンチ時に発生する電圧を、非線形素子４のオン電圧以下に設定しておけばよいので、設計が容易になる。
【００３４】
実施の形態３．
図６及び図７は、実施の形態３を示す回路図であり、図に示したように、超電導コイル１の巻線の巻始めまたは巻終り、あるいは両方とアース５間に、超電導コイル１の巻線に接続したサージバイパス抵抗２とは別に、副サージバイパス抵抗２を設けている。
【００３５】
サージバイパス抵抗２を設ける場所は、図６に示したように、クライオスタット１０（真空断熱容器）の極低温領域２３の外部でもよく、図７に示したように、クライオスタット１０の極低温領域２３の内部でもよい。
【００３６】
サージバイパス抵抗２ａに代えて上記実施の形態２の非線形素子４を用いてもよい。
【００３７】
また、上記実施の形態２において、本実施の形態のように、超電導コイル１の巻線の巻始めまたは巻終り、あるいは両方とアース５間に、サージバイパス抵抗２または非線形素子４、あるいは両方を設けてもよい。
【００３８】
超電導コイル１の巻線の巻始めまたは巻終り、あるいは両方とアース５間に、サージバイパス抵抗２または非線形素子４を設けることによって、サージ９が超電導コイル１の巻線内部に侵入しにくくなる。
【００３９】
実施の形態４．
図８は、実施の形態４を示す回路図であり、永久電流スイッチ６を設けており、超電導コイル１の巻線に接続した永久電流スイッチ６とは別に、永久電流スイッチ６と並列にサージバイパス抵抗２を設けている。
【００４０】
永久電流スイッチ６はＰＣＳ（Ｐｅｒｓｉｓｔｅｎｔ  Ｃｕｒｒｅｎｔ  Ｓｗｉｔｃｈ）と呼ばれ、超電導コイル１を定格電流まで励磁した後、永久電流モードで運転するための短絡スイッチの役目を果たすものである。超電導コイル１を永久電流モードで運転することによって、励磁電源８を切り離すことができ、超電導コイル１が発生する磁界の安定度も、励磁電源８を定電流制御する場合よりも格段に、かつ、容易に向上する。
【００４１】
永久電流スイッチ６のうちで最も一般的なものは、熱式永久電流スイッチである。永久電流スイッチヒータ１９によって永久電流スイッチ超電導線１８を臨界温度以上に加熱して抵抗を発生させる（図９）。ＯＦＦ時の抵抗は永久電流スイッチ超電導線１８の母材の抵抗で決まる。永久電流スイッチ６に適用される永久電流スイッチ超電導線１８の母材は高電気抵抗の銅ニッケル合金等である。永久電流スイッチ超電導線１８の母材の抵抗が高いことが、超電導コイル１（母材は銅、アルミニウム等）よりもクエンチを生じやすい原因になっている。
【００４２】
本実施の形態においては、永久電流スイッチ６と並列にサージバイパス抵抗２を設けているので、サージ９で誘起された大電流により永久電流スイッチ６がクエンチするのを防ぐことができる。
【００４３】
図９及び図１０は、永久電流スイッチ６の動作原理を説明するための回路図であり、図９は励磁時、図１０は永久電流モード運転時である。図にしたがって永久電流スイッチ６の動作を説明する。
▲１▼超電導コイル１を、励磁電源８に着脱式パワーリード２０を介して接続し、永久電流スイッチ６のヒータ１９をヒータ電源２１に接続する。
▲２▼次に、永久電流スイッチ６のヒータ１９にヒータ電源２１によって通電すると、超電導線１８は、暖められて常伝導状態に遷移し、抵抗が発生する。この状態が永久電流スイッチ６のオフ状態である。
▲３▼永久電流スイッチ６のオフ状態で励磁電源８をオンし、超電導コイル１に電流を通電する。
▲４▼超電導コイル１に流れる電流Ｉが定格電流に達すると、励磁電源８は定電流制御されて超電導コイル１には一定電流が流れる。
▲５▼次に、ヒータ電源２１をオフすると、ヒータ１９は液体ヘリウムによって冷却されて超電導状態に復帰し、永久電流スイッチ６がオン状態になり、超電導コイル１の端子間が短絡される。
▲６▼その後、励磁電源８の電流を減少させると、超電導コイル１の永久電流スイッチ６の方へ徐々に移り、励磁電源８の電流がゼロになった時点で、図１０に示したように、超電導コイル１と永久電流スイッチ６で構成される閉回路に電流Ｉが流れ続ける。
【００４４】
永久電流スイッチ６のインダクタンスは小さい方が望ましい。永久電流スイッチ６のインダクタンスが大きいと、永久電流モードに移行した際に、永久電流スイッチ６側に磁気エネルギが奪われるためにコイル磁場が減少する。実際には、永久電流スイッチ６も超電導線の巻線で構成されているので、１０μＨ程度のインダクタンスを有する。
【００４５】
永久電流スイッチ６が１０μＨ程度のインダクタンスを有することは、永久電流スイッチ６は１ＭＨｚのサージに対して、ωＬ＝１００Ω程度のインピーダンスを有することを意味する。このような永久電流スイッチ６に対して、並列にサージバイパス抵抗２ｂを接続することによって、永久電流スイッチ６に対するサージ電流の侵入を防止することができる。
【００４６】
なお、本実施の形態において、サージバイパス抵抗２に代えて、上記実施の形態２の非線形素子４を設けてもよく、また、非線形素子４にサージバイパス抵抗２を直列接続してもよい。
【００４７】
実施の形態５．
上記実施の形態２のように、非線形素子として電流容量の小さなダイオードを使用したときには、ダイオードが、クエンチ時に分流する電流によって破壊される懸念がある。
【００４８】
図１１は、実施の形態５を示す回路図である。本実施の形態では、ダイオード１２とサージバイパス抵抗２とを直列に接続し、この直列回路を超電導コイル１の巻線に並列に接続し、クエンチ時に分流する電流を低減して、クエンチ時の分流電流によってダイオード１２が破壊されないようにしている。
【００４９】
なお、本実施の形態において、サージバイパス抵抗２に代えて、バリスタ等の他の非線形素子を用いてもよい。
【００５０】
実施の形態６．
図１２は、実施の形態６を示す回路図である。同図に示したように、本実施の形態は、電流容量の小さなダイオード１２を並列に接続するとともに、各ダイオード１２にはサージバイパス抵抗２を直列接続して均流化し、ダイオード１２の電流容量の総和を超電導コイル１の通電電流以上にし、このダイオード１２の並列回路を超電導コイル１の巻線に並列に接続することによって、クエンチ時の分流電流によってダイオード１２が破壊されないようにしている。
【００５１】
図４に示したように、極低温（４．２Ｋ付近）におけるダイオードは順方向の電圧を印加した場合でも、オン電圧以上になるまで順方向電流は流れない。一旦オン電圧以上になると、順方向電流が流れ、１Ｖ程度が発生する。ダイオードのオン電圧は、素子毎の個体差が著しく、十数Ｖ〜３０Ｖ程度のばらつきがある。
【００５２】
ダイオード１２を並列接続した場合、１つだけ低いオン電圧のダイオード１２があった場合、その１個だけが先にオン状態になり、一旦オン状態になるとダイオード１２両端は電圧１Ｖ程度に制限されるために、他のダイオード１２はオンせず、電流が一つの素子に集中することになり、最初にオンしたダイオード１２が焼損する可能性がある。
【００５３】
本実施の形態においては、ダイオード１２と直列に挿入されたサージバイパス抵抗２が、あるダイオード１２がオンして電流が増大したときに、ダイオード１２とサージバイパス抵抗２との直列接続の両端間の電圧を大きくし、他のダイオード１２も確実にオンさせて、複数のダイオード１２にバランスよく電流を流せるように均流化する。
【００５４】
なお、本実施の形態における、サージバイパス抵抗２を直列接続したダイオード１２を並列に接続したダイオード１２の並列回路は、クエンチ保護回路３に適用して、クエンチ保護回路３の電流容量を増大させることができ、また、複数のダイオードを液体ヘリウム中で並列接続するすべての場合に適用することができる。
【００５５】
実施の形態７．
図１３は、実施の形態７を示す回路図であり、変圧器１１に本発明に係る超電導磁石装置を適用したものである。本実施の形態においては、上記実施の形態１の超電導磁石装置を適用した例を示しているが、上記実施の形態２乃至６の超電導磁石装置も同様に適用可能である。
【００５６】
図１３に示したように、変圧器１１は１次側超電導コイル１１ａと、２次側超電導コイル１１ｂを備え、１次側超電導コイル１１ａ及び２次側超電導コイル１１ｂにはそれぞれ、サージバイパス抵抗２が並列に接続されている。また、クエンチ保護時にのみ投入されるスイッチ１３が設けられている。
【００５７】
サージバイパス抵抗２は、抵抗が大きいために、通常周波数（５０〜６０Ｈｚ）で使用した場合には損失を増大させることはない。
【００５８】
サージ９が侵入した場合、サージ９のエネルギーがサージバイパス抵抗２において消散されるので、超電導コイル１の線路インダクタンスと浮遊容量による共振を抑制し、最大電圧や最大電流を抑制することができる。
【００５９】
【発明の効果】
本発明に係る超電導磁石装置によれば、超電導回路が、超電導コイルと、上記超電導回路の定格通電電流を通電することができ、上記超電導コイルと並列に設けられたクエンチ保護抵抗とを備えた超電導磁石装置において、許容通電電流容量が上記超電導回路の定格通電電流以下であり、上記超電導回路の定常運転時には微小電流しか流れないサージバイパス抵抗及び非線形素子の少なくともいずれか一方を、上記超電導コイルの巻線に並列に接続して、サージ侵入時には上記超電導コイルのバイパス回路となる並列回路を設けたものであるので、サージが侵入した際の、超電導コイルの線路インダクタンスと浮遊容量による共振を抑制し、最大電圧や最大電流を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る超電導磁石装置の、実施の形態１を示す回路図である。
【図２】実施の形態１において、サージバイパス抵抗が接続されている超電導コイルの等価回路を示す回路図である。
【図３】本発明に係る超電導磁石装置の、実施の形態２を示す回路図である。
【図４】液体ヘリウム中における、ダイオードのＶ−Ｉ特性を示す図である。
【図５】液体ヘリウム中における、バリスタのＶ−Ｉ特性を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態３を示す回路図である。
【図７】本発明の実施の形態３を示す回路図である。
【図８】本発明の実施の形態４を示す回路図である。
【図９】実施の形態４における永久電流スイッチの動作を説明する回路図である。
【図１０】実施の形態４における永久電流スイッチの動作を説明する回路図である。
【図１１】本発明の実施の形態５を示す回路図である。
【図１２】本発明に係る超電導磁石装置の、実施の形態６を示す回路図である。
【図１３】本発明の実施の形態７を示す回路図である。
【符号の説明】
１  超電導コイル、２  サージバイパス抵抗、３  クエンチ保護抵抗、
４  非線形素子、５  アース、６  永久電流スイッチ、７  断路器、
８  励磁電源、９  サージ、１０  クライオスタット、１１  超電導変圧器、
１１ａ  １次側超電導コイル、１１ｂ  ２次側超電導コイル、１３  スイッチ、
１４  コイル巻線のインダクタンス、１５  巻線間の浮遊容量、
１８  永久電流スイッチ超電導線、１９  永久電流スイッチヒータ、
２０  着脱式パワーリード、２１  ヒータ電源、２２  常伝導抵抗、
２３  極低温領域。
【図１】
2004186524.tif 000003
【図２】
2004186524.tif 000004
【図３】
2004186524.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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