(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一次スプールと、電流の臨界値を超えたときに低抵抗状態から高抵抗状態への転移を呈するクエンチ可能な超電導体（２）を含む二次スプールであって前記一次スプールと磁束の共通部分を成すコアを介して電磁的に結合され、かつ閉ループ回路を形成する金属部材（６）を含んでいる二次スプールと、前記二次スプールを冷却するクライオスタット（５）とを有する電流調整用の電気デバイスであって、
前記二次スプールは、一巻または複数巻の二次側コイルを有しており、当該二次側コイルは、抵抗が電流および磁界による影響に対してクエンチ不能な導体（３）からなる少なくとも１つの要素と、抵抗が電流および磁界による影響に対してクエンチ可能な超電導体（２）とを含んでなる、少なくとも１巻分のターンを有し、当該１巻分のターンは、前記クエンチ不能な導体（３）と前記クエンチ可能な超電導体（２）とが直列に電気接続された１環の閉ループ回路を形成している
ことを特徴とする電気デバイス。
【請求項２】
前記クエンチ不能な導体（３）が、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ａｌ、Ｉｎのうちのいずれか１種類の高導電性の金属、又は、Ｎｂ3 Ｓｎ、ＮｂＴｉのうちのいずれか１種類の超電導体からなる
ことを特徴とする請求項１記載の電気デバイス。
【請求項３】
前記クエンチ可能な超電導体（２）が、ＲｅＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-xの組成物、又はその微粉混合体を含み、ここに、前記Ｒｅは、Ｙ、Ｈｏ、Ｌａ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｙｂからなる群のうちから選択された１つ又は複数の元素である
ことを特徴とする請求項１記載の電気デバイス。
【請求項４】
前記クエンチ可能な超電導体（２）が、単一層として、又は、多層構造物の一組の層として、形成されたものである
ことを特徴とする請求項１記載の電気デバイス。
【請求項５】
前記ＲｅＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-xの組成物又はその微粉混合体は、当該組成物又はその微粉混合体で金属基板テープを被覆してなる被覆テープの形態で提供されるものであり、前記金属基板テープは、８０μΩｃｍより大きい抵抗率を持つ、ステンレス鋼、又はＮｉベースの合金、又はＮｉＣｒベースの合金、又はハステロイを含むテープである
ことを特徴とする請求項３記載の電気デバイス。
【請求項６】
前記電気接続が、Ｉｎ、Ｃｕ、Ｐｂのいずれか１種類の標準導体又は超電導体の層、もしくはＢｉＳＣＣＯ、Ｅｕ（Ｂｉ）ＣＣＯの超電導体の層、或いはそれらの組み合わせであって前記クエンチ可能な電導体に用いられる組成物でも前記クエンチ不能な超電導体に用いられる組成物でもない組成物の層を用いて、行われたものである
ことを特徴とする請求項１から４の１つに記載の電気デバイス。
【請求項７】
前記二次スプールが、前記クエンチ不能な導体（３）と前記クエンチ可能な超電導体（２）とからなる前記１巻分のターンを、複数巻含む
ことを特徴とする請求項１から６の１つに記載の電気デバイス。
【請求項８】
前記１巻分のターンを形成する前記クエンチ不能な導体（３）と前記クエンチ可能な超電導体（２）とが、前記磁束の主軸線に対して垂直な方向に前記電流を導く
ことを特徴とする請求項１から７の１つに記載の電気デバイス。
【請求項９】
前記クエンチ不能な導体（３）と前記クエンチ可能な超電導体（２）とのうちの少なくとも１つが、隣り合う前記１巻分のターン同士の間で前記磁束の主軸線に沿って電流を導くことのできる少なくとも一部を含む
ことを特徴とする請求項７記載の電気デバイス。
【請求項１０】
前記複数巻のターンのうちの互いに異なったターン同士は、前記クエンチ不能な導体（３）の互いに異なる部分又は前記クエンチ可能な超電導体（２）の互いに異なる部分の形状寸法の比率が相違している
ことを特徴とする請求項９記載の電気デバイス。
【請求項１１】
前記クエンチ不能な導体（３）の異なる部分又は前記クエンチ可能な超電導体（２）の異なる部分の前記形状寸法の比率が、数値順に従うか、滑らかな分布関数を成す
ことを特徴とする請求項１０記載の電気デバイス。
【請求項１２】
前記分布関数の幅によって、当該電気デバイスの時間性能を決定してなる
ことを特徴とする請求項１１記載の電気デバイス。
【請求項１３】
前記クエンチ可能な超電導体（２）が、複数の前記被覆テープからなる
ことを特徴とする請求項５記載の電気デバイス。
【請求項１４】
前記複数の被覆テープには、クエンチを発生させる異なった電流閾値を持つ、少なくとも２つの被覆テープが含まれる
ことを特徴とする請求項１３記載の電気デバイス。
【請求項１５】
前記クライオスタット（５）が、少なくとも１つの金属壁を含むものであり、当該金属壁自体が、前記共通の磁束の少なくとも一部を含む閉ループ回路を形成している
ことを特徴とする請求項１記載の電気デバイス。
【請求項１６】
前記クライオスタット（５）が、少なくとも１つの金属壁を含むものであり、
前記少なくとも１つの金属部材と、前記クライオスタット（５）の前記少なくとも１つの金属壁とが、当該電気デバイスの同一要素である
ことを特徴とする請求項１から１２の１つに記載の電気デバイス。
【請求項１７】
前記二次スプールの前記要素のクエンチ不能な導体（３）の割合ｆが、前記要素の体積における体積比で５０％≦ｆ≦９５％の範囲にあり、ここに、前記要素の体積とは、前記クエンチ不能な導体（３）の体積と前記クエンチ可能な超電導体（２）の体積との合計の値である
ことを特徴とする請求項１から１６の１つに記載の電気デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電流を調整する電気デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
電流調整用の電気デバイスは、特許文献１から公知である。この電流調整デバイスは、電流制限器又は限流器とも呼ばれる。特許文献１では、電流調整は、一次スプールと、電流の臨界値を超えるときに低抵抗状態（普通、超電導状態と呼ばれる）から高抵抗状態への転移を起すクエンチ可能な超電導体を含む二次スプールとからなる電気デバイスにより実現される。二次スプールは、磁束の共通部分を経て、一次スプールと結合される。二次スプールは、更に閉ループ回路を形成する金属部材も含んでいる。二次スプールは、二次スプールを冷却するクライオスタット内に配置される。強磁性コアを通じて、これら２つのスプールの電磁結合が実現される。
【０００３】
限流デバイスは、特許文献２からも公知である。限流デバイスは、金属又は合金を含む一次スプールと、電流が臨界値を超えた際に低抵抗状態から高抵抗状態へ転移するクエンチ可能な超電導体を含む二次スプールとからなる。これら両スプールは、強磁性コア中に形成される磁束の共通部分を経て、結合される。この二次スプールは、クエンチ可能な超電導体の層、即ち高温超電導体で被覆された多数の薄く、かつ平坦な円板基板からなる。該円板は、中心穴を持ち、それにより、これらの円板をクライオスタット内に設置し、また、磁気コアの周りに、これらの円板を位置づけることができる。この二次スプールは、クエンチ可能な高温超電導体で被覆された円筒形基板をも含み得る。
【０００４】
上記のデバイスは両方とも、一次スプールに直列に接続した外部回路に流れる電流を調整することを目的としている。これらデバイスは、「一次側」の過電流を制限する電流制限器の働きをする。しかし、従来技術のデバイスは、幾つかの用途では反応時間が遅すぎる。またこのデバイスは、電力を効率的に制御するにも遅すぎる。
【０００５】
電流調整デバイスの性能を更に向上させることと、素早い回路保護を提供するためだけでなく、そのような保護に対して所望の高速ダイナミックスを提供するためにも、更に短い反応時間が求められる場合に、更に効率的な電力制御を実現することが望ましい。
【０００６】
【特許文献１】米国特許第５，３７９，０２０号
【特許文献２】米国特許第５，６９４，２７９号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の課題は、短い反応時間を持つ電流調整デバイスを提供することである。本発明の更に他の課題は、反応時間を予め決定し、かつ予め導入可能なように、制御可能な反応時間を持つデバイスを提供することである。本発明の更に他の課題は、経済的に製造できる電気デバイスを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
これらの課題は、請求項１記載のデバイスにより解決される。更に他の有利な実施形態を、従属請求項に示す。
【０００９】
本発明により、電気デバイスは、一次スプールと、クエンチ可能な超電導体を含む二次スプールとから成っている。クエンチ可能な超電導体は、電流の臨界値を超えるときに低抵抗状態から高抵抗状態への転移を起す。二次スプールは、磁束の共通部分を通じて、一次スプールと結合される。二次スプールは更に、閉ループ回路を形成する金属部材も含んでいる。この電気デバイスは更に、二次スプールを冷却するクライオスタットをも含む。
【００１０】
二次スプールは、かなりの割合のクエンチ不能な導体からなる少なくとも１つの要素又は部分と、一部分のクエンチ可能な超電導体とを含む。クエンチ不能な導体は、その抵抗が、電流および磁界により左程左右されない。このクエンチ不能な導体は、金属的な性質を示す。ここで上記のかなりの割合とは、体積比で５０％を超えることを意味する。二次スプールの要素のクエンチ不能な導体の割合ｆは、体積比で５０％≦ｆ≦９５％、好ましくは６０％≦ｆ≦９５％、更に好ましくは７５％≦ｆ≦９５％、なお更に好ましくは８０％≦ｆ≦９０％の範囲にある。この要素の体積は、上記割合のクエンチ不能な導体と、上記割合のクエンチ可能な超電導体との合計である。
【００１１】
二次スプールは、クエンチ不能な導体とクエンチ可能な超電導体からなる少なくとも１つのターン（１巻分）を含み、かつこの導体と超電導体が、直列に電気接続されて閉ループ回路を形成する。
【００１２】
本発明による二次スプールの構造又は配置により、クエンチ可能な超電導体が更に均一にクエンチし、かつ、デバイス全体の反応時間が短縮される。
【００１３】
この電気デバイスは更に、鉄心をも含み得る。
【００１４】
この電気デバイス中のクエンチ不能な導体は、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ａｌ、Ｉｎのような高導電性の金属又は超電導体からなる。一実施形態では、この電気デバイスが、低温動作、即ち２〜１０Ｋの温度での動作を対象とするものであるときに、クエンチ可能な超電導体は、所謂低温超電導体、例えばＮｂ3Ｓｎ又はＮｂＴｉである。
【００１５】
更に他の実施形態では、クエンチ可能な超電導体は、ＲｅＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-xベースの組成物、又はその微粉混合体を含む。ここで、Ｒｅは、１つ又は複数の希土類元素、好ましくはＹ、Ｈｏ、Ｎｄ、Ｌａ、Ｐｒ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｙｂからなる群からの１つ又は複数の元素である。
【００１６】
この電気デバイス中のクエンチ可能な超電導体は、単一層として形成するか、多層構造物を形成する複数の層からなり得る。
【００１７】
ＲｅＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-xベースの層又は多層構造物は、好ましくは金属基板テープからなる被覆テープの形態で提供される。この基板テープの片面、或いは２つの向かい合う面は、単一のＲｅＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-xベースの層或いは幾つかの単一のＲｅＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-xベースの層を含む多層構造物によって被覆される。この基板テープは、８０μΩｃｍよりも大きい抵抗率を持つステンレス鋼又はハステロイ或いはＮｉベースの合金又はＮｉＣｒベースの合金のテープからなり得る。この基板テープはまた、この金属基板テープの表面と超電導層との間に配置された１つ又は複数の追加バッファ層も含み得る。このバッファ層は、この金属基板テープと超電導層との間の不所望の化学反応を防止する。
【００１８】
Ｉｎ、Ｃｕ又はＰｂ等の標準導体の層、或いはクエンチ可能な超電導体か、クエンチ不能な導体のいずれかに用いられる組成物と異なる組成を持つＢｉＳＣＣＯ（即ちＢｉ2Ｓｒ2ＣａＣｕ2Ｏx又は（ＢｉＰｂ）2Ｓｒ2Ｃａ2Ｃｕ3Ｏx）、Ｅｕ（Ｂｉ）ＣＣＯ、又はそれらの混合体等の超電導体を使用すれば、クエンチ可能な超電導体を、クエンチ不能な導体に電気的に接続できる。
【００１９】
一実施形態では、電気デバイスの二次スプールは、各ターンが本発明の実施形態の１つによるクエンチ不能な導体とクエンチ可能な超電導体とからなる多数のターンを含む。
【００２０】
更なる実施形態では、ターンを形成するクエンチ不能な導体とクエンチ可能な超電導体は、その磁束の主軸線に垂直な方向に電流を導く。この磁束は、周りに一次スプールと二次スプールを設けた鉄心で形成できる。
【００２１】
一実施形態では、クエンチ不能な導体とクエンチ可能な超電導体の少なくとも１つは、少なくとも一部で磁束の主軸線に沿って電流を導く。このため、異なるターン間で電流を分配し直し、従って、デバイス全体の望まれる反応時間を達成できる。
【００２２】
一実施形態では、クエンチ不能な導体とクエンチ可能な超電導体の異なるターンで、クエンチ不能な導体の異なる部分および／又はクエンチ可能な超電導体の異なる部分の形状寸法の比率が相違する。この実施形態は、予め定めたクエンチ反応を得る機会を与える。
【００２３】
一実施形態では、クエンチ不能な導体の異なる部分および／又はクエンチ可能な超電導体の異なる部分の形状寸法の比率は、数値順に従うか、滑らかな分布関数を成す。これにより、デバイス全体のクエンチの間、電流の跳躍を避けられる。
【００２４】
後者の実施形態では、分布関数の幅でこのデバイスの反応時間等の時間性能が定まる。
【００２５】
二次スプールが幾つかのターンを含む場合には、クエンチ可能な超電導体は、複数のＲｅＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-x被覆テープからなり得る。
【００２６】
二次スプールが複数のＲｅＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-x被覆テープを含む場合、二次スプールはクエンチを発生させる、異なる電流閾値を持つ少なくとも２つのテープを含み得る。この少なくとも２つのテープは、Ｊc（臨界電流密度）又はＴc（臨界温度）等の異なる超電導の性質を示す。これにより、このデバイスの応答関数を制御し、従って所望の反応時間を与えようとする際に、一層の自由度が生ずる。
【００２７】
一実施形態では、このクライオスタットは、共通の磁束の少なくとも一部を含む閉ループ回路を形成する少なくとも１つの金属壁を含む。
【００２８】
上記金属部材と、クライオスタットの金属壁は、電気デバイスの同一要素であり得る。
【００２９】
反応時間は、二次スプールの金属部材を、クライオスタット装置の「外部」要素に代えるか、或いは部分的に代えることで制御できる。
【００３０】
本発明による電気デバイス中に設けたクエンチ可能な超電導体の量が、公知の解決策と比べて事実上５０〜９０％だけ少ないから、この電気デバイスは、更に経済的に製造できる。超電導テープ、特に幾つかの真空蒸着工程を経て製造される被覆超電導テープは、その製造に比較的費用がかかる。本発明の電流調整デバイスの二次スプールは、かなりの割合のクエンチ不能な導体を含むから、クエンチ可能な超電導体の割合が減少する。更に本発明により、このクライオスタットの各部を従来の金属元素となし得るので、このクライオスタットの製造費用も削減できる。
【００３１】
次に、本発明による電流調整用の電気デバイスの例を、添付図面を参照して説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
図１は、本発明による電気デバイスの第１の実施形態を示す。該電気デバイスは、Ｃｕ又はＡｌ等の標準金属導体を含む一次スプール１と、多数のターンを含む二次スプールとからなる。各ターン（２、３、４）は、クエンチ不能な導体３（Ｃｕの電線又はテープ）と、クエンチ可能な超電導体２（ＹＢＣＯ被覆テープ）から成っている。ＹＢＣＯテープ超電導体は、撓み金属又は合金のテープ基板の片面又は２つの向かい合う面に被着した、２軸方向にテクスチュア加工したＹＢＣＯ薄膜又は被覆である。該テクスチュア加工した１つ又は複数のバッファ層を、基板テープとＹＢＣＯ超電導体との間に設ける。クエンチ不能な導体３とクエンチ可能な超電導体２を、それらで閉ループ回路を形成すべく、電気的に直列に接続する。この接続は接続エリア４内で行なう。接続エリア４は、超電導体テープ２の両端と、銅線３の両端の近くに存在する。超電導体テープ２は、この実施形態では銅線３の端と端との間の距離より長く、この超電導体テープの両端は、銅線の両端に重なっている。それ故接続エリア４は、これらの重なり領域により生ずる。クエンチ不能な導体３とクエンチ可能な超電導体２との接続は、薄い中間層を形成し、半田付け材料として使用される標準Ｉｎ導体の層を用いることで得られる。この実施形態では、この金属基板の片面を、ＹＢＣＯ超電導体により被覆する。超電導体テープ３と銅線２とは、超電導体テープ３の被覆されてない金属基板と銅線２との間で接続する。
【００３３】
Ｃｕ、Ｐｂの層、或いはＢｉＳＣＣＯ又はＥｕ（Ｂｉ）ＣＣＯ等の高温超電導体に基づく圧接又は半田付けを用いて、充分な品質の電気接続が実現できることを実験により確認した。複数のターン（２〜４）は、磁束の主軸線（図１に鎖線で示す）に垂直な方向に電流を導く。ターン（２〜４）は、クライオスタット５に収容している。このデバイスは、閉ループを形成するＣｕ部材６を備える。このデバイスの二次スプールは、金属スペーサ７も含む。該スペーサ７は、この二次スプールの隣り合ったターン間でクエンチ不能な導体３に電気接続され、鉄心８中に形成された磁束の主軸線（図１の鎖線）に沿って電流を導き、もって要素２〜４と要素６に基づき、一次スプールと二次スプールとの効率的な結合を形成する。実際には、一次スプール１は、図１に示す方法ではなくて、鉄心８の他のどんな位置にでも設け得る。同様に、一次スプール１は、二次スプール内又は二次スプール外で、鉄心８の右側アームに設けてもよい。
【００３４】
本発明の電気デバイスの更に他の要素は、一次スプール１の保持具として役立つ絶縁円筒コア９と、一次スプール１に電流を伝える電流リード１０である。
【００３５】
動作時、電流リード１０を、図示しない交流電源回路に直列に接続する。クライオスタット５は、液体窒素又は他の凝縮気体で満たされる。一次コイルに流れる電流が閾値に達していない間は、この電気デバイスの電圧降下は非常に小さく、電力損も僅少である。６ｋｗのテスト用プロトタイプは、０．０３％という少ない電力損を示した。
【００３６】
一次スプールに流れる電流がこの閾値を超えると、二次スプールのクエンチ可能な超電導体２が高抵抗状態となり、この電気デバイスは、デバイスが結合された外部電気回路のインピーダンスを増大させ始め、外部電気回路を流れる電流を調整する。このデバイスは一部誘導負荷、また一部抵抗負荷として働き、その結果一次回路を流れる電流の位相と振幅を調整する。かかる電流調整により達成できる既知の作業の１つは電流の制限である。
【００３７】
電気デバイスが、クエンチ可能な超電導体としてＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-x被覆テープに基づく８つのターンを含む際、その電流は、二次スプールでは１６００Ａ（ｒｍｓ）そして３８０Ｖの一次回路では１４Ａ（ｒｍｓ）に制限される。各被覆テープは、幅１ｃｍで厚さ１０ｍｍであった。ＹＢＣＯ層の厚さは約２μｍであった。単一テープの臨界電流は約２８０Ａ（７７Ｋと自己磁界にて）であった。ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-xでの電流密度は１．４ＭＡ／ｃｍ2であった。ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-xの界接面を、金属基板に電気接続した厚さ０．５μｍの銀又は金の保護層で被覆した。更に二次スプールに流れる開始電流は、全出力負荷の下に、クエンチ可能な超電導体を、過大な過電流から保護する効果的な分路として機能する金属部材６により定まる。このデバイスの反応時間は、４５μ秒に相当する。このデバイスは、特別に短い回復時間（電気デバイスが初期状態に戻るのに必要な時間）を示した。即ちこの回復時間は、全出力負荷で５０ｍｓ未満であった。これは、既知のデバイスでの０．５〜２０秒という代表的な値を大幅に下回る。
【００３８】
図１に示す電気デバイスの更に他の変形例は、鉄心８と二次スプール（２〜４、６）に対する一次スプール１の異なる位置による。一次スプール１は、二次スプール（２〜４、６）に対し一次スプール１を同軸状に位置づけることも含め、任意の位置に設け得る。同軸状に位置づけるなら、一次スプール１は、クライオスタット５の外面の外、又はクライオスタット５と鉄心８との間に位置づけ得る。更に他の別法は、鉄心８を異なる形状、即ち、図１に示すように長方形ではなくて、例えばトロイド状に形成することである。
【００３９】
単一ターンの構造の２つの変形例を図２と図３に示す。図２は長方形のターン、図３は円形のターンを示している。各ターンは、クエンチ不能な導体３の一部と、クエンチ可能な超電導体２の一部を持ち、それら２つの部分が、機械的にも電気的にも結合されて閉ループを形成している。双方の図において、図１のものと同一の符号を用いている。
【００４０】
本発明による電気デバイスの第２の実施形態を、図４ａと図４ｂに示す。クエンチ不能なＣｕ導体３は、この場合外壁にスリットがあるトロイドの形状を持つ。このスリットの端縁１４に、半閉リング１２を形成すべくＹＢＣＯ被覆テープを接続している。金属部材１６は、同一端縁１４に半田付けしたＣｕブリッジとして形成している。鉄心８の全体像だけでなく、一次スプールも、図４ａと図４ｂには示していない。
【００４１】
動作時、このデバイスは、図１の第１の実施形態と比較して非常に類似した性能を発揮することが判明したが、実際には、その反応時間が更に短くなり、即ち反応時間が３５μ秒より短いという違いがあった。
【００４２】
図５は、二次スプール内の幾つかのターンの配置の変形例を示す。この変形例では、磁束の方向に平行な方向でターンの相互接続は行っていない。全ターンはほぼ等しく、エリア２４内で電気接続されたクエンチ可能な超電導体２２とクエンチ不能な導体２３から成っている。クエンチ不能な導体２３はＵ字形をなし、該Ｕ字形の両端間に超電導体テープ２２が配置されて、閉ループを形成している。この実施形態では、Ｕ字形のクエンチ不能な導体２３は、壁厚が、超電導体テープ２２の幅にほぼ等しく、かつ超電導体テープ２２は、Ｕ字形のクエンチ不能な導体２３の各アームの上面間に渡されている。この配置を持つ電気デバイスは、約５０μ秒というかなり短い反応時間を示した。
【００４３】
図６は、二次スプール内の幾つかのターンの配置の更に他の変形例を示す。前例と同様に、全てのターンはほぼ等しい。各ターンは、エリア３４内でクエンチ不能な導体３３に電気的に接続されたクエンチ可能な超電導体３２の一部を含む。クエンチ不能な導体３３は、磁束の方向に異なるターンを相互接続する共通部分３５を持っている。クエンチ不能な導体３３の幾つかの部分は、クエンチ不能な導体３３中に設けた一組のスリット３６のために、相互接続していない。クエンチ不能な導体３３は、長方形のブロックとして考えられ、該ブロックの一面に溝を設け、２つの突出するアームを形成している。クエンチ不能な導体３３は、Ｕ字形の断面を持っている。各々ほぼ同一の寸法を持つ一連のスリットを、これら２つのアームの各外面に位置づけて、上記ブロックの基部により機械的にも電気的にも結合された、ほぼ同一の幅と高さを持つ一連のターンを形成している。それ故これら２組のスリットが、互いにほぼ揃えられる。
【００４４】
従ってこの場合、クエンチ不能な導体３３は、磁束の主軸線に沿って電流を導く。この結果、異なるターン間で電流が分配し直され、かつ電気デバイスの時間安定性が向上する一方で、クエンチ可能な被覆テープ３２の局所変数の偏差によっても、電気デバイス全体の性能への影響が更に少なくなる。
【００４５】
同様な効果が、クエンチ可能な超電導体３２を通じての部分的な相互接続を用いて達成される。その反応時間は、図５で考察したのと同様に短い。
【００４６】
本発明による二次スプールの幾つかのターンの「不均一」構成を、図７に示す。この場合、異なるターン（４２〜４４）に、ターン部分４５の異なる幾何学的幅ｗ1と、異なる長さｈを与えている。これらの部分は、他のターンに対し電気的な相互接続を行わない。クエンチ不能な導体の「共通」部分４６には、かかる相互接続を行う。この例では、幾何学的幅ｗ1と長さｈは、スリット４７の位置と深さにより定まる。図６と同様に、クエンチ不能な導体４３は、長方形のブロックとして考えられ、そのブロックの一面に溝を設けて、２つの突出するアームを形成している。クエンチ不能な導体４３はＵ字形の断面を持っている。これら２つのアームの各外面に一連のスリットを位置づけ、一連のターンを形成する。この実施形態では、上記スリットは異なる寸法を持つ。図７で、このスリットの深さは、図７の向きで示すように、ブロックの前部から後部に向かって短くなっている。各アームに位置づけられた２組のスリットを互いにほぼ揃え、一連のスリット対を形成している。各スリット対は、ほぼ同一の寸法を持ち、ターンの一部を各々が形成している一連の突出部を実現する。それ故、これら突出部分の高さと幅は様々であって、不均一なものと考えられる。
【００４７】
電流調整中、インピーダンス増加の時間依存関係だけでなく、反応時間も、所与のターン数に対し上記の形状パラメータの割当てに強く左右されることを、実験で確認した。クエンチ可能な超電導体４２の帯片の定数パラメータにて、８つのターンに基づく二次コイルに対し、ｗ1を１ｍｍステップで、１０〜１７ｍｍの範囲で変化させた。デバイス全体の反応時間が、４０ｍｓから１１０ｍｓと長くなるのを観測した。従って、電流調整の間の電気デバイスの反応は、所望の反応時間をもたらすようなクエンチ可能な超電導体とクエンチ不能な導体の配置構成を用いて二次コイルを形成することで、制御できる。
【００４８】
このような変化の分布関数が滑らかであることから、電流調整の間、インピーダンスの時間的変動が滑らかになる。これは、クエンチ不能な導体中の溝の形状パラメータが、異なるターン間での電流分配、従ってそれらのターンが、電流過負荷にてクエンチする順序を決定することを考慮に入れて、理解してもよい。従って、形状パラメータの分布関数の幅（更にこの幅が、これらの形状パラメータの変動振幅を定める）が、デバイス全体の電気的応答の時間幅、即ち全反応時間を決定している。更に、この分布関数が「滑らかである」ことにより、デバイス全体の動作中の電流跳躍を回避できる。
【００４９】
異なるターンに用いられるクエンチ可能な超電導体の部片の電気パラメータを変えることで、同様な結果を得られる。実際には、両方の可能性、即ちクエンチ不能な導体のパラメータ変更と、クエンチ可能な超電導体のパラメータ変更は、各ターン内部のクエンチ不能な導体の形状パラメータの比率を適正に選定することで、クエンチ可能な超電導体に流れる臨界電流の固有の不均一性を補償すべく、制御可能な方法で、全反応時間を長くするばかりか、全反応時間を短縮できるという追加利点と共に利用し得る。
【００５０】
図１と図５〜図７に示す例に、多数の短いクエンチ可能な超電導体を用いると、取付けや取替えの処置にかかる時間および資材の消費が少なくなるから、この電気デバイスの製造および保守の費用効率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明による電気デバイスの第１の実施形態を示す。
【図２】本発明による電気接続されたクエンチ不能な導体とクエンチ可能な超電導体に基づいて、二次スプールの単一ターンを示す。
【図３】本発明による電気接続されたクエンチ不能な導体とクエンチ可能な超電導体に基づく、二次スプールの単一ターンの円形変形例を示す。
【図４ａ】本発明による電気デバイスの第２の実施形態を示す。
【図４ｂ】本発明による電気デバイスの第２の実施形態の別の略図を示す。
【図５】この二次スプール内の多数のターンの構成変形例を示す。
【図６】本発明による二次スプール内の多数のターンの更なる構成変形例を示す。
【図７】本発明による二次スプールの多数のターンの「不均一」構成を示す。
【符号の説明】
【００５２】
１  一次スプール、２  クエンチ可能な超電導体、３  クエンチ不能な導体、５  クライオスタット、６  金属部材、８  鉄心
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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