[發明專利]超導磁鐵裝置

無效

• 申請號: 201310217504.4
• 申請日: 2013-06-03
• 公開（公告）號: CN103456454A
• 公開（公告）日: 2013-12-18
• 發明（設計）人: 中川龍司;安藤龍彌;青木學
• 申請（專利權）人: 株式會社日立制作所
• 主分類號: H01F6/00
• 分類號: H01F6/00;H02H5/04
• 代理公司: 北京銀龍知識產權代理有限公司 11243
• 代理人: 張敬強;嚴星鐵

技術領域

本發明涉及具備超導線圈的超導磁鐵裝置，尤其涉及失超（quench）時的超導線圈的保護。

背景技術

超導磁鐵裝置例如具備超導線圈、向超導線圈供給電流的勵磁電源、以及形成用于流動持續電流的閉合電路的持續電流開關。在流動持續電流的超導線圈的一部分轉變為常導（正常導體）而產生電阻的情況下，積蓄磁能由于焦耳發熱而變換為熱量，并且轉變為常導后的超導線圈的一部分的溫度上升。并且，超導線圈的轉變為常導后的一部分的周圍也由于熱傳導而溫度上升，從超導狀態轉變為常導，最終，有蜂擁地遍及超導線圈整體轉變為常導的情況，即、有產生失超的情況。在超導線圈流動持續電流且超導線圈保持較大的積蓄磁能的情況下，若由于失超，該較大的積蓄磁能變換為熱能，則超導線圈有溫度過度上升、燒毀的情況。

對于超導線圈而言，例如考慮是由二硼化鎂（MgB₂）、鐵系超導體、氧化物超導體等具有超過18K的臨界溫度的高溫超導體構成的高溫超導線圈的情況。與鈮鈦（NbTi）、鈮錫（Nb₃Sn）等具有18K以下的臨界溫度的低溫超導體相比，高溫超導體在具有10倍以上的比熱的區域有臨界溫度，從而在失超時，通過熱傳導向常導區域傳播的速度變慢。因此，高溫超導線圈的失超中，與低溫超導線圈相比，由于局部地消耗積蓄磁能，所以引起更加激烈的溫度上升。

因此，為了保護超導線圈，提出了如下技術，即，具備在失超時流動電流而消耗積蓄磁能的保護電阻，來抑制超導線圈的積蓄磁能的消耗（例如，參照專利文獻1等）。保護電阻的能量消耗量與其中流動的電流值的平方成正比例，從而施加于保護電阻的電流值越大，超導線圈的失超時的溫度上升的抑制效果越高。對于在保護電阻流動較大的電流而言，提出了將超導線圈相對于其兩端分別并列地連接持續電流開關和保護電阻，在失超時，對由持續電流開關和超導線圈構成的閉合電路的一部分、且不是由保護電阻和超導線圈構成的閉合電路的位置進行熔斷（例如，參照專利文獻2等）。這樣，能夠使在持續電流開關流動的電流迂回地向保護電阻流動。另外，當使超導磁鐵裝置進行持續電流運轉時，為了抑制向低溫恒溫器內部的熱侵入，使電流引線從低溫恒溫器內的超導電路分離，從而無法在低溫恒溫器外部設置保護電阻。因此，該情況下，保護電阻設置在低溫恒溫器內部，但需要在低溫恒溫器內部設置所用的大的設置空間。為了不占大的空間地設置保護電阻，提出了將起到保護電阻的作用的常導線材卷繞于超導線圈的外周的方案（例如，參照專利文獻3等）。

現有技術文獻

專利文獻1：日本特開平5-190325號公報

專利文獻2：日本特開平3-278504號公報

專利文獻3：日本特開昭61-20303號公報

為了以保護電阻來消耗積蓄磁能，在保護電阻中流動大電流，從而需要具有充足大小的熱容量，以便即使在保護電阻流動大電流也不會燒毀。為此，需要取得大的保護電阻的設置空間。根據專利文獻3等，能夠以超導線圈來兼作用于支承保護電阻的支承部，而省去用于支承保護電阻的支承部的設置空間，從而，相應地，能夠取得大的保護電阻的設置空間。不過，需要保護電阻的設置空間，該設置空間依然需要確保較大。但是，考慮如下情況，即，若使該保護電阻具有不會燒毀地消耗積蓄磁能的功能，并縮小保護電阻的設置空間，則是有用的。

發明內容

因此，本發明所要解決的課題在于提供如下超導磁鐵裝置，即，即使縮小保護電阻的設置空間，也能夠不燒毀保護電阻地消耗積蓄磁能。

為了解決上述課題，本發明的超導磁鐵裝置具有：

卷框，其兼作保護電阻，并卷繞超導線圈；

持續電流開關，其用于向所述超導線圈流動持續電流；

第一閉合電路，該電路中所述超導線圈和所述持續電流開關串聯連接；以及

第二閉合電路，該電路中所述超導線圈和所述卷框串聯連接。

本發明的效果如下。

根據本發明，由于保護電阻兼作超導線圈的卷框，所以若設置超導線圈的卷框所需的空間，則不需要設置與該空間不同的保護電阻所需的空間。實際上，能夠縮小與卷框獨立設置的保護電阻的設置空間。也就是說，能夠提供如下超導磁鐵裝置，即，即使縮小保護電阻的設置空間，也能夠不燒毀保護電阻地消耗積蓄磁能。此外，除上述內容以外的課題、結構以及效果通過以下的實施方式的說明將更加明確。

附圖說明

圖1是本發明的第一實施方式的超導磁鐵裝置的電路圖。

圖2A是保險絲和其周圍的部件的縱向剖視圖。