(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状又は膜状の超伝導−常伝導転移型限流素子と、
該限流素子の板面又は膜面に対して、平行磁場を印加する磁場印加機構と、
異常電流検出機構と、
を有し、
前記磁場印加機構は、
正常電流通電時に、前記限流素子の通電方向に対し、平行な磁場（縦磁場）を印加し、
前記異常電流検出機構が異常電流を検出した場合に、前記限流素子の通電方向に対し、垂直方向の磁場（横磁場）を印加することを特徴とする限流器。
【請求項２】
前記磁場印加機構は、前記縦磁場を印加する永久磁石を有することを特徴とする請求項１に記載の限流器。
【請求項３】
前記異常電流検出機構が異常電流を検出した場合に、前記磁場印加機構が、正常電流通電時に印加する縦磁場を打消す方向に、新たに縦磁場を印加する機構を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の限流器。
【請求項４】
板状又は膜状の超伝導−常伝導転移型限流素子と、
超伝導−常伝導転移検出機構と、
前記限流素子に並列に接続した少なくとも１つのバイパス回路と、
誘導電流発生用トランスと、
前記転移検出機構の検出信号により前記トランスの一次コイルに通電する機構と、
を有し、
前記バイパス回路が、前記トランスの二次コイルを形成し、前記限流素子に通電方向に対して垂直方向の磁場（横磁場）を印加する誘導電流を流すことを特徴とする限流器。
【請求項５】
前記限流素子が、単結晶状のＲＥＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-x（ここで、ＲＥは、Ｙ、Ｌａ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ及びＬｕから選ばれる１種類以上の元素を示す）相中にＲＥ2ＢａＣｕＯ5が分散してなる超伝導バルク材料であることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の限流器。
【請求項６】
前記超伝導バルク材料中のＲＥＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-x相のｃ軸が、前記限流素子の板面又は膜面の法線に対して、平行であることを特徴とする請求項５に記載の限流器。
【請求項７】
板状又は膜状の超伝導−常伝導転移型限流素子と、
該限流素子に並列に接続したバイパス回路と、
該バイパス回路にバイパス電流が流れた場合に、該限流素子の通電方向に対し、垂直方向の磁場（横磁場）を印加する磁場印加機構と、
を有し、
前記限流素子が、単結晶状のＲＥＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-x（ここで、ＲＥは、Ｙ、Ｌａ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ及びＬｕから選ばれる１種類以上の元素を示す）相中にＲＥ2ＢａＣｕＯ5が分散してなる超伝導バルク材料であり、ＲＥＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-x相のｃ軸が、前記限流素子の板面又は膜面の法線に対して、平行であることを特徴とする限流器。
【請求項８】
前記横磁場が、前記限流素子の板面又は膜面の法線と平行であることを特徴とする請求項７に記載の限流器。
【請求項９】
前記限流素子が、実質的にミアンダ形状を有してなることを特徴とする請求項１〜８の何れか１項に記載の限流器。
【請求項１０】
前記ミアンダ形状を有する限流素子内の折り返し部間に並列に接続した少なくとも１つのバイパス回路と、
少なくとも該バイパス回路がバイパスする限流素子部位以外の限流素子部位にバイパス電流よる磁場を印加する機構と、
を有することを特徴とする請求項９に記載の限流器。
【請求項１１】
前記ミアンダ形状を有する限流素子内の折り返し部間に並列に接続した少なくとも１つのバイパス回路に誘導電流を流す機構を有することを特徴とする請求項９に記載の限流器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超伝導−常伝導転移型限流器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電力回路で短絡事故が発生すると、極めて大きな短絡電流が流れる。短絡電流は遮断機によって遮断されるが、数十msは短絡電流が流れてしまうため、大きな電磁力と多量のジュール熱が発生し、電力機器や電路が大きな機械的・熱的損傷を受ける。このような事故発生時の短絡電流を抑えて遮断機の責務を軽減する事故時限流器（限流器）の開発が望まれている。また、このような限流器は各種送配電系統の安定化に寄与するところは極めて大きく、系統の複雑化が進む今日、限流器の早期実現が期待されている。
【０００３】
限流器には多くの方式のものが提案されているが、本発明者等も、ミアンダ形状を有する超伝導バルク材料を用いた超伝導−常伝導転移型で抵抗型の限流器を提案している。例えば、Ｙ系のバルク酸化物超伝導材料をミアンダ形状に加工し、これに限流動作時のバイパス回路としてNiCrの板を接続すると同時に、異常電流が流れた瞬間に超伝導材料に磁場を印加するための小型マグネットを取付け限流器を提案し、性能評価を行っている（第61回1999年度秋期低温工学・超伝導学会講演概要集P181および第62回2000年度春期低温工学・超伝導学会講演概要集P233）。また、特開平2000-32654号公報には、REBa2Cu3O7-x(ここでREはY、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Dy、Ho、Er、Tm、Yb,Luから選ばれる１種類以上の元素を示す)相中にRE2BaCuO5が微細分散した酸化物超伝導体を用いた超伝導−常伝導転移型限流素子のｃ軸方向に、異常電流検出時に外部磁場を印加し、クエンチを助長することで、均等にかつ高速の限流動作が得られる限流器も提案している。
このように限流素子である超伝導材料に磁場を印加することで、異常電流検出時に良好な限流特性が得られることが知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
異常電流検出後の酸化物超伝導材料への磁場印加は、より均一な常伝導転移をもたらし、素子の損傷を防止する他、より高速の限流動作を導き、超伝導限流器には極めて有効であるが、さらに有効性を増すために、より強い磁場を高速に印加する必要がある。強い磁場を印加するには、大電流を通電するとともにコイルの巻き数を増やす必要がある。しかしながら、巻き数を増やすとインダクタンスが増大し、磁場が立ち上がるまでの時間が長くなってしまう。そこで、より効率のよい磁場の印加方法やより均一な常伝導転移をもたらすバイパス回路の付与が重要な技術課題となる。
本発明は、このような課題を解決し、電流容量の大きい超伝導体を用いた応答が早い限流器を提供するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
（１）  板状又は膜状の超伝導−常伝導転移型限流素子と、該限流素子の板面又は膜面に対して、平行磁場を印加する磁場印加機構と、異常電流検出機構と、を有し、前記磁場印加機構は、正常電流通電時に、前記限流素子の通電方向に対し、平行な磁場（縦磁場）を印加し、前記異常電流検出機構が異常電流を検出した場合に、前記限流素子の通電方向に対し、垂直方向の磁場（横磁場）を印加することを特徴とする限流器。
（２）  前記磁場印加機構は、前記縦磁場を印加する永久磁石を有することを特徴とする（１）に記載の限流器。
（３）  前記異常電流検出機構が異常電流を検出した場合に、前記磁場印加機構が、正常電流通電時に印加する縦磁場を打消す方向に、新たに縦磁場を印加する機構を備えることを特徴とする（１）又は（２）に記載の限流器。
【０００６】
（４）  板状又は膜状の超伝導−常伝導転移型限流素子と、超伝導−常伝導転移検出機構と、前記限流素子に並列に接続した少なくとも１つのバイパス回路と、誘導電流発生用トランスと、前記転移検出機構の検出信号により前記トランスの一次コイルに通電する機構と、を有し、前記バイパス回路が、前記トランスの二次コイルを形成し、前記限流素子に通電方向に対して垂直方向の磁場（横磁場）を印加する誘導電流を流すことを特徴とする限流器。
（５）  前記限流素子が、単結晶状のＲＥＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-x（ここで、ＲＥは、Ｙ、Ｌａ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ及びＬｕから選ばれる１種類以上の元素を示す）相中にＲＥ2ＢａＣｕＯ5が分散してなる超伝導バルク材料であることを特徴とする（１）〜（４）の何れか１つに記載の限流器。
（６）  前記超伝導バルク材料中のＲＥＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-x相のｃ軸が、前記限流素子の板面又は膜面の法線に対して、平行であることを特徴とする（５）に記載の限流器。
（７）  板状又は膜状の超伝導−常伝導転移型限流素子と、該限流素子に並列に接続したバイパス回路と、該バイパス回路にバイパス電流が流れた場合に、該限流素子の通電方向に対し、垂直方向の磁場（横磁場）を印加する磁場印加機構と、を有し、前記限流素子が、単結晶状のＲＥＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-x（ここで、ＲＥは、Ｙ、Ｌａ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ及びＬｕから選ばれる１種類以上の元素を示す）相中にＲＥ2ＢａＣｕＯ5が分散してなる超伝導バルク材料であり、ＲＥＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-x相のｃ軸が、前記限流素子の板面又は膜面の法線に対して、平行であることを特徴とする限流器。
（８）  前記横磁場が、前記限流素子の板面又は膜面の法線と平行であることを特徴とする（７）に記載の限流器。
（９）  前記限流素子が、実質的にミアンダ形状を有してなることを特徴とする（１）〜（８）の何れか１つに記載の限流器。
（１０）  前記ミアンダ形状を有する限流素子内の折り返し部間に並列に接続した少なくとも１つのバイパス回路と、少なくとも該バイパス回路がバイパスする限流素子部位以外の限流素子部位にバイパス電流よる磁場を印加する機構と、を有することを特徴とする（９）に記載の限流器。
（１１）  前記ミアンダ形状を有する限流素子内の折り返し部間に並列に接続した少なくとも１つのバイパス回路に誘導電流を流す機構を有することを特徴とする（９）に記載の限流器。
【０００７】
【発明の実施の形態】
磁場印加用コイルを板および膜状の超伝導−常伝導限流素子に対し配置する場合、狭い領域に磁場を集中できることから、図１(a)のように、コイルを板および膜面に平行に磁場を印加する方が、図１(b)のように、コイルを板および膜面に垂直に磁場を印加するより、強い磁場が得られやすく、かつインダクタンスを小さくできるため、立ち上がりの速い磁場印加が可能となる。図１(a)に示すような配置の場合、発生磁界と垂直なコイル断面内の磁場空間のアスペクト比（図中の幅(a)／高さ(b)）がより大きい方が良いが、コイルの内部に膜または板状の限流素子を挿入することから４以上であることが望ましい。
【０００８】
通電方向に対し垂直でかつ、板および膜面に平行な磁場を印加することにより、限流素子の臨界電流密度は低下する。したがって、異常電流検出時にこのような磁場を印加することにより、限流素子の常伝導転移を助長し、素早い限流動作が可能となる。ここで、異常電流検出の基準としては、次の三つがある。
（１）ある一定値以上の電流値の検出
（２）ある一定値以上の電流の上昇率の検出
（３）素子内の超伝導−常伝導転移の検出
【０００９】
一方、通電方向に対し平行でかつ、板および膜面に平行な磁場（縦磁場）を印加することにより、限流素子の臨界電流密度は増大する（縦磁場効果）。したがって、通常通電時にこのような磁場を印加することにより、限流素子の交流損失を低減し、高効率の限流器が可能となる。また、縦磁場の印加方法として、磁束トラップ式のバルクマグネットを含む永久磁石等を用いることにより、さらに高効率化することができる。
【００１０】
さらに、通常通電時に縦磁場を印加する機構を有し、かつ異常電流検出時に通電方向に対し垂直で、板および膜面に平行な磁場を印加すると同時に通常通電時の縦磁場を打ち消す縦磁場を印加することにより、さらに優れた限流特性を有する。また、このような限流器は、両機構の特長を兼ね備えると同時に限流器の設計に融通性を持たせることが可能となる。
【００１１】
ミアンダ形状を有する限流素子は、二次元的な構造を有することから、板および膜状の素子に包含される。また、通電方向は一次元的（一軸方向）であるために、ミアンダ形状の限流素子全体に同一方向の磁場を印加することで、素子の大部分に縦磁場効果を発生させることができる。このようなことは渦巻き状等の形状では不可能である。
【００１２】
素子の限流動作を素早く行うには、素子の超伝導転移が伝播する機構を設けれることが有用である。図２のように、各限流素子と並列にかつ、離散的に接続されたバイパス回路にバイパス電流が流れることによって他の限流素子に磁場が印加される機構を設けることにより、ある一本の素子（または、素子の一部分）が常伝導転移し、バイパス回路であるコイルに大きな電流が流れることにより、他の素子または、常伝導転移していない素子の一部分）に常伝導転移を助長する方向で磁場（横磁場）が印加されると、他の素子（または、素子の一部分）の常伝導転移が起こりやすくなる。これにより、次々に常伝導転移が伝播しやすくなり、より高速の限流動作が実現する。
【００１３】
異常電流検出時に板および膜状限流素子と平行な横磁場（クエンチアシスト用磁場）を印加する場合で、かつバイパス回路であるコイルによる発生磁場（クエンチ伝播用磁場）が板および膜状限流素子と平行な横磁場の場合、通電電流の極性を検出し、それぞれの横磁場が強め合う方向となるようにコイルに通電しなければならない。これに対し、異常電流検出時に板および膜状限流素子と平行な横磁場を印加する場合で、かつクエンチ伝播用磁場が板および膜状限流素子と垂直な横磁場の場合、それぞれの横磁場が直交するために、通電電流の極性とは無関係に強め合う方向に働く、そのため極性を検出し、コイル電流の極性を切り替える機構が不要になる。
【００１４】
図２中には右隣の素子に対して磁場が印加される機構を示したが、両隣または、クエンチした素子自身も含め他の複数の素子にクエンチ伝播用磁場が印加される機構でも良い。
ミアンダ形状等を有する限流素子では、ミアンダ状限流素子内で発生した超伝導−常伝導転移にともなうバイパス電流を、各限流素子（折り返し間の素子部）の長手方向と垂直にアスペクト比の大きなコイルを設け、各折り返し間の一部に横磁場を集中的に印加することが容易にできる。これにより、素子内の多数の箇所を一度に常伝導転移させ、そこを起点に各折り返し間内で常伝導転移させることにより、より均一な限流動作が可能となる。
【００１５】
また、図３のように、各限流素子と並列にかつ、離散的に接続されたバイパス回路にトランスを介して外部電源から通電することによって、誘導電流が他の限流素子に通電される機構を設け常伝導転移を均一化することができる。すなわち、ある一本の素子（または素子の一部分）が常伝導転移すると、これにともなう電圧を検知し、外部電源から誘導電流発生用のトランスに通電すことにより、バイパス回路である誘導コイルに大きな電流が流れ、常伝導転移していない素子（または常伝導転移していない素子の一部分）にはインピーダンスが小さいため、優先的に常伝導転移を助長する方向で多くの誘導電流が流れる。この機構により、他の素子（または素子の一部分）の常伝導転移が起こりやすくなり、より高速の限流動作が実現する。
【００１６】
外部電源を用いずに、局部的な超伝導−常伝導転移にともなうバイパス電流により、誘導電流を発生させ均一な電流動作させる方法は、特開2000-37034号に開示されている。しかしながら、この方法では、誘導電流発生用トランスにバイパス回路の電流を供給しており、外部電源から電流を供給していないため、各限流素子に供給される誘導電流は不十分であり、クエンチの均一化にほとんど寄与しない。また、限流動作は、商用周波数において、半サイクル以内、望ましくは1msで動作する必要があるため、外部電源を用い立ち上がりの早い十分な誘導電流を各素子に供給する必要がある。
これらのバイパス電流による磁場アシストおよび誘導電流通電機構は、それぞれ並列および直列で組み合わせてもクエンチの均一化に寄与できる。
【００１７】
単結晶状のREBa2Cu3O7-x(ここでREはY、La、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Luから選ばれる１種類以上の元素を示す)相中にRE2BaCuO5が分散したバルク材料や高度に配向したREBa2Cu3O7-x膜などのREBa2Cu3O7-x相からなる超伝導−常伝導転移型限流素子においては、REBa2Cu3O7-xの二次元的な結晶構造から、a-b軸方向 が通電方向として適している。したがってREBa2Cu3O7-xのｃ軸が板および膜面の法線に対し平行であることをが必要である。
【００１８】
また、ｃ軸が板および膜面の法線に対し平行で、かつ、板および膜面の法線に対し平行に磁場を印加する場合、磁場はｃ軸に対し垂直に印加されることになる。従来は、ｃ軸に平行な磁場に対し、超伝導は最も弱いとされていたが、我々の検討結果では、ｃ軸と垂直方向の磁場印加も同程度の効果があることが確認された。
【００１９】
【実施例】
（実施例１）
YBa2Cu3O7-x中にY2BaCuO5が微細分散したバルク材料(Y系QMG)を用い、電流路断面積が２mm2の有効長さが約300ｍｍで、表面に厚さ約５μｍのAg-Au合金の薄膜を有するミアンダ形状の限流素子を作製した。この時、YBa2Cu3O7-xのｃ軸は 板面の法線に対し平行であった。図４に限流素子の形状を示す。限流素子の折り返し部分に電極を取付け繊維強化プラスチック（FRP）と樹脂により補強した。 つぎに、折り返し部分の電極間に銅線からなる2.5回巻きのコイルを取付けそれ ぞれ右隣の素子にミアンダ材の板面に対し平行でかつ、通電電流に対して垂直な磁場（クエンチ伝播用磁場）が印加されるようにした。図５に補強されかつコイル状のバイパス回路を取り付けられた限流素子の形状を示す。
【００２０】
補強された限流素子に対して板面に対し平行でかつ、通電電流に対して、ほぼ垂直な磁場（クエンチアシスト用磁場）を印加するために、図６のように銅線を300回巻いた試料１を作製した。また、同様に銅線をY系QMGに置き換えた10回巻 きのコイルを有する試料２を作製した。この時折り返し部分は銅を使用し、半田により接続した。さらに、銅線および磁場印加用Y系QMGに樹脂を含浸し固定した。これら二つの試料のコイル内の磁場空間のアスペクト比は２５であった。
【００２１】
限流素子（試料１、試料２）は通電実験用電源に取り付けられるとともに、ある一定値以上の電流（異常電流）を検知すると同時に、その極性を判断して、限流素子が常伝導転移したときに流れるバイパス電流による磁界（クエンチ伝播用磁場）とクエンチアシスト用磁場とが強め合う方向に通電するように限流器を構成した。試料１に対してはコイル銅線に50Aを、試料２に対してはQMGコイルに1500Aを通電し、それぞれの試料にほぼ同じ強度の磁場を印加できるように構成し た。
【００２２】
試料１は77Kに冷却され、以下の通電実験を行った。事故時を想定して、限流素子がない場合の異常電流を模擬した図７に示す電流を通電した（符号19）。位相が30度のところで電流が急増している。次に限流素子を挿入し、同様の通電を行い限流特性を試験した。そのときの各位置での電流および印加磁場の時間変化を図７に示す（符号20）。電流が2100Aに達してから、0.1msec以内に0.8Tが印加され、約2.5msec以内に限流動作がほぼ完了していることを確認した。また、試料２についても同様の結果が得られたが、コイルが超伝導体で構成されているため、磁場印加時の液体窒素の蒸発量は、試料１に比べ小さくすることができた。これらの実験から、限流素子の板面に対し平行な磁場を印加することにより、高速でかつ大きな限流効果を達成できることが分かった。
【００２３】
（実施例２）
DyBa2Cu3O7-x中にDy2BaCuO5が微細分散したバルク材料(Dy系QMG)を用い、電流路断面積が2mm2の有効長さが約300ｍｍで、表面に厚さ約５μｍのAg合金の薄膜を有する実施例１と同様のミアンダ形状限流素子を作製した。この時、DyBa2Cu3O7-xのｃ軸は板面の法線に対し平行であった。限流素子の折り返し部分に電極を取付けFRPと樹脂により補強した。つぎに、折り返し部分の電極間に銅線からなる3.5回巻きのコイルを各右隣の素子にミアンダ材の板面に対し垂直でかつ、通電電流に対して垂直な磁場（クエンチ伝播用磁場）が印加されるように素子の両面から取付けた。図８に補強されかつコイル状のバイパス回路を取り付けられた限流素子の形状を示す。
【００２４】
補強された限流素子に対して板面に対し平行でかつ、通電電流に対して垂直な磁場を印加するために、実施例１と同様に、図６のように銅線を300回巻いた。さらに、試料ホルダーに取付け、限流素子に対して板面に対し平行でかつ、通電電流に対して平行な磁場（縦磁場）を打ち消すための磁場（縦磁場キャンセル用磁場）を印加するために、銅線を１００回巻いた試料３を作製した。
【００２５】
試料３は、Sm-Co系の永久磁石間に配置され、限流素子の通電方向と平行に磁 場（縦磁場）が印加できるように構成した。また、試料３は、通電実験用電源に取り付けられるとともに、ある一定値以上の電流（異常電流）を検知し、限流素子が常伝導転移したときに流れるバイパス電流による磁場（クエンチ伝播用磁場）とクエンチアシスト用磁場とが直交するように限流器を構成されている。
【００２６】
試料３は77Kに冷却され、以下の通電実験を行った。事故時を想定して、限流素子がない場合の異常電流を模擬した図９に示す電流を通電した（符号22）。位相が45度のところで電流が急増している。次に限流素子を挿入し、同様の通電を行い限流特性を試験した。そのときの各位置での電流および印加磁場の時間変化を図９に示す（符号23）。電流が2300Aに達してから、0.1msec以内に1.2Tが印加され、約2.5msec以内に限流動作がほぼ完了していることを確認した。
これらの実験から限流素子の板面に対し平行な磁場を印加することにより、高速でかつ大きな限流効果を達成できることが分かった。
【００２７】
（実施例３）
(Y0.5Er0.5)Ba2Cu3O7-x中に(Y0.5Er0.5)2BaCuO5が微細分散したバルク材料(Y・Er系QMG)を用い、電流路断面積が2mm2の有効長さが約300ｍｍで、表面に厚さ約５μｍのAg-Pt合金の薄膜を有する実施例１と同様のミアンダ形状を有する限流素子を作製した。この時、(Y0.5Er0.5)Ba2Cu3O7-xのｃ軸は板面の法線に対し平行であった。限流素子の折り返し部分に電極を取付けFRPと樹脂により補強した。つぎに、折り返し部分の電極間に銅線からなる3.5回巻きのコイルを各右隣の素子にミアンダ材の板面に対し垂直でかつ、通電電流に対して垂直な磁場（クエンチ伝播用磁場）が印加されるように素子の両面から取付けた。
【００２８】
補強された限流素子の板面に対し平行でかつ、通電電流に対して垂直な磁場を印加するために、実施例１と同様に図６のように銅線を250回巻いた。さらに、 ホルダーに取付け、限流素子の板面に対し平行でかつ、通電電流に対して平行な磁場（縦磁場）を打ち消すための磁場（縦磁場キャンセル用磁場）を印加するために、銅線を用い80回巻いた。このコイル断面の磁場空間のアスペクト比は４であった。これを一旦、FRPと樹脂により再度補強した。さらに図11に示すように 、各電極にトランスを接続し限流素子を構成した。この限流素子は、図10に示すような等価回路を構成するように、２個のトランスの１次側入力端子を外部電源に対し並列に接続した。このトランス回路により、ある一本の素子が常伝導転移し、外部電源から電流が供給され、他の素子に常伝導転移を助長する方向で誘導電流が流れると、他の素子の常伝導転移がさらに起こりやすくなり、次々に常伝導転移が伝播し、より高速の限流動作が実現する。
【００２９】
試料４は、Pr系の永久磁石間に配置され、限流素子の通電方向と平行に磁場（縦磁場）が印加できるように構成した。また、試料４は、通電実験用電源に取り付けられるとともに、ある一定値以上の電流（異常電流）を検知し、限流素子が常伝導転移したときに流れるバイパス電流による磁界（クエンチ伝播用磁場）とクエンチアシスト用磁場とが直交するように限流器を構成した。
【００３０】
試料４は77Kに冷却され、以下の通電実験を行った。事故時を想定して、限流素子がない場合の異常電流を模擬した図12に示す電流を通電した（符号33）。位相が45度のところで電流が急増している。次に限流素子を挿入し、同様の通電を行い限流特性を試験した。そのときの各位置での電流および印加磁場の時間変化を図12に示す（符号34）。電流が2300Aに達してから、0.1msec以内に1.0Tが印加され、約2.0msec以内に限流動作がほぼ完了していることを確認した。
これらの実験から限流素子の板面に対し平行な磁場を印加することにより、高速でかつ大きな限流効果を達成できることが分かった。
【００３１】
【発明の効果】
以上で述べたように、本発明は、限流素子の迅速な限流動作を行うようことを特徴とする限流器を提供するものであり、その工業的効果は甚大である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  (a)  素子の板面に対して平行に磁場を印加する場合の模式図。
(b)  従来の磁場印加方法。素子の板面に対して垂直に磁場を印加する場合の 模式図。
【図２】ある素子または素子の一部分の常伝導転移にともなうバイパス電流により他  の素子または素子の一部分に磁場を印加し、常伝導転移を伝播する機構。
【図３】ある素子または素子の一部分の常伝導転移にともなうバイパス電流により他  の素子または素子の一部分に誘導電流を流し常伝導転移を伝播する機構。
【図４】実施例で用いたミアンダ形状を限流素子の形状（単位はｍｍ）。
【図５】  FRPと樹脂補強され、かつ板面に平行な磁場印加するためのクエンチ伝播用の コイルが巻かれた限流素子。
【図６】クエンチアシスト用の銅線または超伝導バルクからなるコイルが巻かれた限流素子。
【図７】実施例１における限流特性を示した図。
【図８】  FRPと樹脂補強され、かつ板面に垂直な磁場印加するためのクエンチ伝播用の コイルが巻かれた限流素子。
【図９】実施例２における限流特性を示した図。
【図１０】ある素子または素子の一部分の常伝導転移にともなうバイパス電流により他の素子または素子の一部分に磁場を印加し、さらに誘導電流を流すことにより、常伝導転移を伝播する機構。
【図１１】トランスを用いて、素子または素子の一部の常伝導転移にともなうバイパス電流により他の素子または素子の一部分に磁場を印加し、さらに誘導電流を流すことにより、常伝導転移を伝播するために、トランスと限流素子との接続の様子。
【図１２】実施例３における限流特性を示した図。
【符号の説明】
１  板状の超伝導限流素子
２  板面に平行な磁場を印加するためのコイル
３  板状の超伝導限流素子
４  板面に垂直な磁場を印加するためのコイル
５  超伝導限流素子
６  バイパス電流によって、磁場を印加するためのコイル
７  限流素子中の常伝導転移した部分
８  隣接した超伝導限流素子に印加される磁場
９  超伝導限流素子
10  誘導電流を印加するためのトランス
11  限流素子中の常伝導転移した部分
12  バイパス電流により素子に通電される誘導電流
13  クエンチ検出器
14  誘導電流発生用外部電源
15  バイパス電流により板面に平行な磁場を印加するコイル（クエンチ伝播用コイル）
16  FRP
17  電極
18  板面に平行な磁場を印加するためのコイル（クエンチアシスト用コイル）
19  実施例１における限流素子がない場合の電流の変化
20  実施例１における限流素子（試料１）を取り付けた場合の電流の変化
21  バイパス電流により板面に垂直な磁場を印加するコイル（クエンチ伝播用コイル）
22  実施例２における限流素子がない場合の電流の変化
23  実施例２における限流素子（試料３）を取り付けた場合の電流の変化
24  １次コイル
25  外部電源
26  ２次コイルおよびバイパス回路
27  限流素子中の常伝導転移した部分
28  隣接した超伝導限流素子に印加される磁場
29  超伝導限流素子
30  誘導電流を印加するためのトランス
31  実施例３記載のトランス
32  1次側入力端子
33  実施例３における限流素子がない場合の電流の変化
34  実施例３における限流素子（試料４）を取り付けた場合の電流の変化
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【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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