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JP3442923B2 - Superconducting device - Google Patents

Superconducting device

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Publication number
JP3442923B2
JP3442923B2 JP05796596A JP5796596A JP3442923B2 JP 3442923 B2 JP3442923 B2 JP 3442923B2 JP 05796596 A JP05796596 A JP 05796596A JP 5796596 A JP5796596 A JP 5796596A JP 3442923 B2 JP3442923 B2 JP 3442923B2
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JP
Japan
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layer
coil
superconducting
container
conductive material
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築志 原
武 大熊
雅彦 中出
孝 矢澤
努 来栖
俊自 野村
和行 ▲鶴▼永
順 松崎
賢司 田崎
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Toshiba Corp
Tokyo Electric Power Co Holdings Inc
Original Assignee
Toshiba Corp
Tokyo Electric Power Co Inc
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Publication date
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/60Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment

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  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、超電導装置に係
り、特に低温冷媒液を収容する導電材製の容器内に無誘
導巻構成の超電導コイルを収容してなる超電導装置に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a superconducting device, and more particularly to a superconducting device in which a superconducting coil having a non-inductive winding structure is housed in a container made of a conductive material containing a low temperature refrigerant liquid.

【0002】[0002]

【従来の技術】周知のように、超電導線は、その線材固
有の臨界電流値を越える電流が流れようとすると、ほと
んど瞬時に常電導状態に転移(クエンチ)する。このよ
うに常電導状態に転移すると、今までの抵抗零の状態か
ら高抵抗状態へと切換わる。
2. Description of the Related Art As is well known, when a current exceeding a critical current value peculiar to the wire of a superconducting wire is about to flow, the superconducting wire is almost instantly changed (quenched) to a normal conducting state. When the state is changed to the normal conduction state in this way, the state of zero resistance up to now is switched to the high resistance state.

【0003】このような超電導線特有の現象に着目し、
最近では電力系統で用いられる超電導限流器の開発が盛
んに行われている。超電導限流器には、無誘導巻構成の
超電導コイルを限流素子として直接使用する抵抗動作型
と、無誘導巻構成の超電導コイルをトリガコイルとして
用い、このトリガコイルと並列に設けられたリアクトル
等の限流素子に転流させて限流する転流動作型とがあ
る。いずれのタイプにおいても、定常状態においては電
力系統の電流を無誘導巻構成の超電導コイルに直接流す
方式が採用される。
Focusing on the phenomenon peculiar to such a superconducting wire,
Recently, the development of superconducting fault current limiters used in electric power systems has been actively conducted. The superconducting fault current limiter uses a resistance-action type in which a superconducting coil with a non-induction winding is directly used as a current limiting element, and a superconducting coil with a non-induction winding is used as a trigger coil, and a reactor installed in parallel with this trigger coil. There is a commutation operation type in which a current is commutated to a current limiting element such as a current limiting element. In either type, in a steady state, a system in which the current of the power system is directly passed through the superconducting coil having a non-induction winding structure is adopted.

【0004】無誘導巻構成の超電導コイルとしては、た
とえば2個のコイルを互いに発生磁場を打消すように直
列に接続した直列構成のものと、互いに発生磁場を打消
すように並列に接続した並列構成のものとがあるが、超
電導線に流す電流の密度を下げる意味から専ら並列構成
のものが用いられる。
Examples of the superconducting coil having a non-induction winding structure include, for example, a series structure in which two coils are connected in series so as to cancel the generated magnetic fields, and a parallel structure in which parallel connection is performed so as to cancel the generated magnetic fields. There is a configuration, but in order to reduce the density of the current flowing in the superconducting wire, the parallel configuration is used exclusively.

【0005】図12には電力系統で用いられる抵抗動作
型の超電導限流器の代表的な例が示されている。なお、
実際に電力系統で用いられる場合には三相構成となる
が、この図では単相構成で示してある。
FIG. 12 shows a typical example of a resistance operation type superconducting fault current limiter used in a power system. In addition,
Although it has a three-phase configuration when it is actually used in a power system, it is shown as a single-phase configuration in this figure.

【0006】この超電導限流器の主要部は、断熱容器1
と、この断熱容器1内に収容された無誘導巻構成の超電
導コイル2と、この超電導コイル2と一緒に断熱容器1
内に収容されて超電導コイル2を浸漬冷却する液体ヘリ
ウムで代表される極低温冷媒液3と、この極低温冷媒液
3の蒸発ガスを再凝縮する極低温冷凍機4と、超電導コ
イル2の両端を電力系統に接続するための2本の電流リ
ード5とで構成されている。
The main part of this superconducting fault current limiter is the heat insulating container 1.
And a superconducting coil 2 having a non-induction winding structure housed in the heat insulating container 1, and the heat insulating container 1 together with the superconducting coil 2.
A cryogenic refrigerant liquid 3 typified by liquid helium that is housed inside to cool the superconducting coil 2 by immersion, a cryogenic refrigerator 4 that recondenses the vaporized gas of the cryogenic refrigerant liquid 3, and both ends of the superconducting coil 2. With two current leads 5 for connecting to the electric power system.

【0007】断熱容器1は、超電導コイル2と極低温冷
媒液3とを収容する内槽11と、この内槽11を取囲む
ように配置された外槽12と、この外槽12と内槽11
との間に形成された真空断熱層13とで構成されてい
る。内槽11は、超電導コイル2がクエンチして限流動
作が行われたときのジュール熱で極低温冷媒液3が蒸発
して起こる内圧上昇に十分耐え得るように、通常、ステ
ンレス鋼で形成されている。
The heat insulating container 1 includes an inner tank 11 for containing the superconducting coil 2 and the cryogenic refrigerant liquid 3, an outer tank 12 arranged so as to surround the inner tank 11, the outer tank 12 and the inner tank. 11
And a vacuum heat insulating layer 13 formed between The inner tank 11 is usually formed of stainless steel so that it can sufficiently withstand an increase in internal pressure caused by evaporation of the cryogenic refrigerant liquid 3 due to Joule heat when the superconducting coil 2 is quenched and the current limiting operation is performed. ing.

【0008】なお、図12に示す例では真空断熱層13
に熱シールド板14が配置してあり、この熱シールド板
14は極低温冷凍機4のたとえば中間冷却ステージ(5
0K程度)に熱的に接続されている。
In the example shown in FIG. 12, the vacuum heat insulating layer 13 is used.
The heat shield plate 14 is disposed in the cryogenic refrigerator 4, for example, the intermediate cooling stage (5
It is thermally connected to about 0K).

【0009】超電導コイル2は、たとえば図13に示す
ように、巻枠15,16に臨界温度がたとえば10数
K、臨界電流値が電力系統の定格電流波高値のたとえば
2倍程度の超電導線17を互いに逆向きに巻回してなる
第1層コイル18と第2層コイル19とを直線状の中心
軸を共有するように同心円状に配置し、これら第1層コ
イル18と第2層コイル19とを超電導線20と真空導
入端子21,22とを使って並列に接続して無誘導化し
たものとなっている。
As shown in FIG. 13, for example, the superconducting coil 2 has a superconducting wire 17 having a critical temperature of, for example, several ten K and a critical current value of about twice the rated current peak value of the power system. A first layer coil 18 and a second layer coil 19, which are wound in opposite directions, are arranged concentrically so as to share a straight central axis, and the first layer coil 18 and the second layer coil 19 are arranged. Are connected in parallel using the superconducting wire 20 and the vacuum introduction terminals 21 and 22, and are made non-inductive.

【0010】2本の電流リード5は、図12の例ではそ
れぞれ酸化物超電導リード23と銅リード24とを直列
に接続した構成となっている。そして、酸化物超電導リ
ード23と銅リード24との接続部分がそれぞれ補助冷
凍機25の50K程度の冷却ステージ26に電気絶縁状
態で、かつ熱的に接続されている。また、各銅リード2
4の一端側は、内槽11,熱シールド板14、外槽12
を気密に、かつ電気絶縁状態に貫通して電力系統に接続
されるようになっている。
In the example of FIG. 12, each of the two current leads 5 has a structure in which an oxide superconducting lead 23 and a copper lead 24 are connected in series. The connecting portions of the oxide superconducting lead 23 and the copper lead 24 are electrically connected to the cooling stage 26 of the auxiliary refrigerator 25 at a temperature of about 50 K in an electrically insulated state. Also, each copper lead 2
One end side of 4 is an inner tank 11, a heat shield plate 14, an outer tank 12
Is airtightly and electrically penetrated to be connected to the power system.

【0011】このように構成された超電導限流器では、
超電導コイル2に電力系統の電流がそのまま流れる。超
電導コイル2は無誘導巻構成であるため、インダクタン
スがほぼ零であり、また抵抗値も零であるため負荷とし
て作用することはない。
In the superconducting fault current limiter configured as above,
The current of the power system flows through the superconducting coil 2 as it is. Since the superconducting coil 2 has a non-inductive winding structure, the inductance is almost zero and the resistance value is zero, so that it does not act as a load.

【0012】電力系統に短絡事故などが発生して第1層
コイル18および第2層コイル19を構成している超電
導線17に臨界電流値を越える電流が流れようとする
と、第1層コイル18および第2層コイル19が瞬時に
クエンチし、この結果、第1層コイル18および第2層
コイル19が高抵抗体となって系統電流が増加するのを
抑える。このとき、内槽11内に大きなジュール熱が発
生するので、極低温冷媒液3が蒸発する。この蒸発分は
極低温冷凍機4によって徐々に再凝縮される。なお、限
流された系統電流は図示しない遮断器によって遮断され
る。
If a current exceeding a critical current value is about to flow through the superconducting wire 17 constituting the first layer coil 18 and the second layer coil 19 due to a short circuit accident in the power system, the first layer coil 18 Then, the second layer coil 19 is instantly quenched, and as a result, the first layer coil 18 and the second layer coil 19 serve as high resistance elements to suppress an increase in the system current. At this time, a large amount of Joule heat is generated in the inner tank 11, so that the cryogenic refrigerant liquid 3 evaporates. This evaporated component is gradually recondensed by the cryogenic refrigerator 4. The limited system current is cut off by a circuit breaker (not shown).

【0013】ところで、上記のように構成される超電導
限流器にあって、極低温冷凍機4の容量を抑えるために
は、定常時に内槽11内に侵入する熱負荷を十分に小さ
くすることが望まれる。侵入する熱負荷としては、超電
導コイル2の交流損失や、電流リード5を介して熱伝導
で外部から侵入する熱や、内槽11の壁における渦電流
損失などがある。
By the way, in the superconducting fault current limiter configured as described above, in order to suppress the capacity of the cryogenic refrigerator 4, it is necessary to sufficiently reduce the heat load entering the inner tank 11 in a steady state. Is desired. The heat load that penetrates includes AC loss of the superconducting coil 2, heat that enters from the outside due to heat conduction through the current leads 5, and eddy current loss in the wall of the inner tank 11.

【0014】これらの熱負荷のうち、内槽11の壁で生
じる渦電流損失は次のような理由で発生する。すなわ
ち、限流素子である超電導コイル2を無誘導巻構成にし
ても、通常は僅かではあるが第1層コイル18で発生し
た磁束と第2層コイル19で発生した磁束とに差が生じ
る。一方、内槽11は、前述したように限流時における
内圧上昇時の耐力確保の点から導電材であるステンレス
鋼で形成される。このため、超電導コイル2から出た磁
束がステンレス鋼で形成された内槽11の壁と磁気的に
結合するとき、この壁に上述した差の磁束によって渦電
流損失を発生させる。この渦電流損失は無視できない大
きさである。
Among these heat loads, the eddy current loss generated on the wall of the inner tank 11 is generated for the following reason. That is, even if the superconducting coil 2 which is a current limiting element is configured to have no induction winding, there is usually a slight difference between the magnetic flux generated in the first layer coil 18 and the magnetic flux generated in the second layer coil 19. On the other hand, the inner tank 11 is formed of stainless steel which is a conductive material from the viewpoint of ensuring the yield strength when the internal pressure rises during current limiting as described above. Therefore, when the magnetic flux emitted from the superconducting coil 2 is magnetically coupled to the wall of the inner tank 11 made of stainless steel, an eddy current loss is generated on this wall due to the magnetic flux having the above-mentioned difference. This eddy current loss is not negligible.

【0015】このような渦電流損失を減少させるため
に、内槽11を大きくし、内槽11の壁と超電導コイル
2との間の距離を十分に大きくすることが考えられる
が、このような構成を採用すると、極低温冷凍機4の容
量増加を招くばかりか、全体の大型化を招くことにな
る。
In order to reduce such eddy current loss, it is conceivable that the inner tank 11 is made large and the distance between the wall of the inner tank 11 and the superconducting coil 2 is made sufficiently large. If the structure is adopted, not only the capacity of the cryogenic refrigerator 4 is increased but also the entire size is increased.

【0016】そこで、図13に示すように、超電導コイ
ル2を囲むように、銅やアルミニウムなどのような良導
電材で円筒状に形成された電磁シールド体27を配置
し、この電磁シールド体27に流れる渦電流で上述した
差の磁束を打消す向きの磁束を発生させ、これによって
内槽11の壁で生じる渦電流損失を減少させることが考
えられている。
Therefore, as shown in FIG. 13, a cylindrical electromagnetic shield 27 made of a good conductive material such as copper or aluminum is arranged so as to surround the superconducting coil 2. It is considered that an eddy current flowing in the inner tank 11 generates a magnetic flux in a direction that cancels the above-mentioned difference magnetic flux, thereby reducing the eddy current loss generated in the wall of the inner tank 11.

【0017】しかしながら、このような対策を講じたも
のにあっても次のような問題があった。すなわち、超電
導コイル2を構成している第1層コイル18と第2層コ
イル19とは、電磁シールド体27に対してそれぞれ独
立して磁気的結合状態にある。その結合の強さは、距離
的に近い、つまり外側に位置している第2層コイル19
の方が第1層コイル18より強い。この結合の強さは、
第2層コイル19の見かけ上のインピーダンスを下げる
ように作用する。このため、第1層コイル18の電流値
よりも第2層コイル19の電流値が大きくなり、前述し
た差の磁束をさらに増加させる。この結果、今度は電磁
シールド体27での渦電流損失が増加し、条件によって
は電磁シールド体27を設けていないときに内槽11の
壁で発生する渦電流損失よりも電磁シールド体27での
渦電流損失の方が大きくなる場合もあった。
However, even those that take such measures have the following problems. That is, the first layer coil 18 and the second layer coil 19 that form the superconducting coil 2 are magnetically coupled to the electromagnetic shield body 27 independently of each other. The strength of the coupling is close in distance, that is, the second layer coil 19 located outside.
Is stronger than the first layer coil 18. The strength of this bond is
It acts to lower the apparent impedance of the second layer coil 19. For this reason, the current value of the second layer coil 19 becomes larger than the current value of the first layer coil 18, and the magnetic flux having the above-mentioned difference is further increased. As a result, the eddy current loss in the electromagnetic shield body 27 is increased this time, and depending on the conditions, the eddy current loss in the electromagnetic shield body 27 is larger than the eddy current loss generated in the wall of the inner tank 11 when the electromagnetic shield body 27 is not provided. In some cases, the eddy current loss was larger.

【0018】[0018]

【発明が解決しようとする課題】上述の如く、低温冷媒
液を収容する導電材製の容器内に、各層で発生する交番
磁場を相互間で打消すように無誘導巻接続された複数層
構成の超電導コイルを収容するとともに、容器の壁に生
じる渦電流損失を減少させるために超電導コイルを囲む
ように良導電材製の電磁シールド体を配置してなる従来
の超電導装置にあっては、電磁シールド体の存在によっ
て各層間のインダクタンスバランスが崩れ、これが原因
となって渦電流損失を効果的に減少させることができな
いという問題があった。
As described above, a multi-layer structure in which a container made of a conductive material containing a low temperature refrigerant liquid is non-inductively wound and connected so as to cancel out the alternating magnetic fields generated in the respective layers from each other. In the conventional superconducting device that accommodates the superconducting coil, the electromagnetic shield body made of a good conductive material is arranged so as to surround the superconducting coil in order to reduce the eddy current loss generated in the wall of the container. Due to the presence of the shield, the inductance balance between the layers is disturbed, which causes a problem that the eddy current loss cannot be effectively reduced.

【0019】そこで本発明は、上述した不具合を解消で
き、導電材製の容器を用いたときに問題となる容器壁で
の渦電流損失を効果的に減少させることができ、もって
冷凍機容量の低減化に寄与できる超電導装置を提供する
ことを目的としている。
Therefore, the present invention can solve the above-mentioned inconvenience and effectively reduce the eddy current loss in the container wall, which is a problem when a container made of a conductive material is used. It is an object of the present invention to provide a superconducting device that can contribute to reduction.

【0020】[0020]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1の発明に係る超電導装置では、冷温冷媒液
を収容する導電材製の容器と、同心円状の形態をなす複
数層構造に形成され、各層で発生する交番磁場を相互間
で打消すように接続されて前記容器内に収容された無誘
導巻構成の超電導コイルと、この超電導コイルを囲むよ
うに前記容器内に配置された良導電材製の電磁シールド
体と、前記超電導コイルの内側に配置されて上記超電導
コイルの各層で発生する交番磁場のバランスをとる導電
材製のバランス調整体とを備えている。
In order to achieve the above object, in a superconducting device according to the invention of claim 1, a container made of a conductive material for containing a cold / cold refrigerant liquid and a multi-layered structure having a concentric shape. A superconducting coil of a non-induction winding structure, which is formed in the above and is connected so as to cancel out the alternating magnetic field generated in each layer and accommodated in the container, and is arranged in the container so as to surround the superconducting coil. An electromagnetic shield body made of a good conductive material and a balance adjustment body made of a conductive material which is arranged inside the superconducting coil and balances the alternating magnetic field generated in each layer of the superconducting coil.

【0021】なお、前記バランス調整体は、超電導コイ
ルにおける巻枠の一部を兼ねていてもよい。上記目的を
達成するために、請求項3の発明に係る超電導装置で
は、低温冷媒液を収容する導電材製の容器と、同心円状
の形態をなす複数層構造に形成され、各層で発生する交
番磁場を相互間で打消すように接続されて前記容器内に
収容された無誘導巻構成の超電導コイルと、この超電導
コイルを囲み、かつ該超電導コイルとの相互誘導を小さ
くすべく前記容器の内面に十分に近接して配置された良
導電材製の電磁シールド体とを備えている。
The balance adjusting body may also serve as a part of the winding frame of the superconducting coil. In order to achieve the above object, in the superconducting device according to the invention of claim 3, a container made of a conductive material for containing a low-temperature refrigerant liquid and a multi-layered structure having a concentric circular shape are formed, and alternating layers generated in each layer. A superconducting coil of a non-induction winding structure, which is connected so as to cancel out a magnetic field between each other and is housed in the container, and a superconducting coil that surrounds the superconducting coil and reduces mutual induction with the superconducting coil.
An electromagnetic shield made of a good conductive material is disposed sufficiently close to the inner surface of the container to be crushed .

【0022】上記目的を達成するために、請求項4の発
明に係る超電導装置では、冷温冷媒液を収容する導電材
製の容器と、同軸的に配置された偶数のコイルブロック
で構成されるとともに各コイルブロックが同心円状の形
態をなす偶数層構造に形成され、各コイルブロックでは
各層で発生する交番磁場を相互間で打消すように、かつ
各コイルブロック間では軸を基準にして電流の流れる方
向条件が各コイルブロックを通して全て等しい偶数の電
流通路が形成されるように隣接するブロックの各層を接
続して前記容器内に収容された無誘導巻構成の超電導コ
イルと、この超電導コイルを囲むように前記容器内に配
置された良導電材製の電磁シールド体とを備えている。
In order to achieve the above object, in a superconducting device according to the invention of claim 4, the superconducting device is composed of a container made of a conductive material for containing a cold / cold refrigerant liquid, and an even number of coil blocks arranged coaxially. Each coil block is formed in an even numbered layer structure having a concentric circular shape, and in each coil block, an alternating magnetic field generated in each layer is canceled by each other, and a current flows between the coil blocks with reference to the axis. A superconducting coil having a non-induction winding structure housed in the container by connecting the layers of adjacent blocks so that even-numbered current paths having equal directional conditions are formed through the coil blocks, and surrounding the superconducting coil. And an electromagnetic shield body made of a good conductive material disposed in the container.

【0023】上記目的を達成するために、請求項5の発
明に係る超電導装置では、冷温冷媒液を収容する導電材
製の容器と、同心円状の形態をなす4層構造に形成さ
れ、最も内側に位置している1層目と最も外側に位置し
ている4層目とに周方向に同じ向きの交番電流を流すべ
く両層を直列に接続して第1回路を構成し、2層目と3
層目とに周方向に流れる交番電流の向きを上記第1回路
とは逆向きとすべく両層を直列に接続して第2回路を構
成し、上記第1回路と第2回路とを並列に接続するとと
もに1層目と2層目との間の断面積を3層目と4層目と
の間の断面積にほぼ等しく設定して前記容器内に収容さ
れた無誘導巻構成の超電導コイルと、この超電導コイル
を囲むように前記容器内に配置された良導電材製の電磁
シールド体とを備えている。
To achieve the above object, in a superconducting device according to a fifth aspect of the present invention, a container made of a conductive material for containing a cold / cold refrigerant liquid and a concentric four-layer structure are formed, and the innermost portion is formed. The first circuit is configured by connecting both layers in series in order to pass an alternating current in the same direction in the circumferential direction on the first layer located on the first layer and the outermost fourth layer on the second layer. And 3
A second circuit is formed by connecting both layers in series so that the direction of the alternating current flowing in the layer in the circumferential direction is opposite to that of the first circuit, and the first circuit and the second circuit are connected in parallel. And a superconducting non-induction winding structure housed in the container with the cross-sectional area between the first and second layers set substantially equal to the cross-sectional area between the third and fourth layers. A coil and an electromagnetic shield made of a good conductive material and arranged in the container so as to surround the superconducting coil are provided.

【0024】上記目的を達成するために、請求項6の発
明に係る超電導装置では、低温冷媒液を収容する導電材
製の容器と、直線状の中心軸を共有する4層構造に形成
され、最も内側に位置している1層目と最も外側に位置
している4層目とに周方向に同じ向きの交番電流を流す
べく両層を直列に接続して第1回路を構成し、2層目と
3層目とに周方向に流れる交番電流の向きを上記第1回
路とは逆向きとすべく両層を直列に接続して第2回路を
構成し、上記第1回路と第2回路とを並列に接続すると
ともに1層目と2層目については各層の軸方向中央部が
最も小径となる形状に、3層目と4層目については各層
の軸方向中央部が最も大径となる形状に形成されて前記
容器内に収容された無誘導巻構成の超電導コイルと、こ
の超電導コイルを囲むように前記容器内に配置された良
導電材製の電磁シールド体とを備えている。
In order to achieve the above object, in the superconducting device according to the invention of claim 6, it is formed in a four-layer structure sharing a straight central axis with a container made of a conductive material for containing a low-temperature refrigerant liquid, The first circuit is configured by connecting both layers in series in order to pass an alternating current in the same direction in the circumferential direction on the innermost first layer and the outermost fourth layer. A second circuit is formed by connecting both layers in series so that the direction of the alternating current flowing in the circumferential direction in the third layer is opposite to that in the first circuit, and the second circuit is formed. The circuit is connected in parallel, and the axial center of each layer has the smallest diameter for the first and second layers, and the axial center of each layer has the largest diameter for the third and fourth layers. And a superconducting coil having a non-inductive winding structure formed in a shape to be housed in the container and the superconducting coil. Wherein and a good-material made of an electromagnetic shielding member disposed in the container useless.

【0025】上記目的を達成するために、請求項7の発
明に係る超電導装置では、低温冷媒液を収容する導電材
製の容器と、円環状の巻枠の外周に互いに逆向きにトロ
イダル状に巻回された2層構造に形成され、かつ2層を
並列に接続して前記容器内に収容された無誘導巻構成の
超電導コイルと、この超電導コイルを囲むように前記容
器内に配置された良導電材製の電磁シールド体とを備え
ている。
In order to achieve the above object, in a superconducting device according to the invention of claim 7, a container made of a conductive material for containing a low temperature refrigerant liquid and a toroidal shape in opposite directions are provided on the outer circumference of an annular winding frame. A superconducting coil having a non-induction winding structure, which is formed in a wound two-layer structure and is connected in parallel with the two layers and accommodated in the container, and is arranged in the container so as to surround the superconducting coil. And an electromagnetic shield made of a good conductive material.

【0026】上記目的を達成するために、請求項8の発
明に係る超電導装置では、低温冷媒液を収容する導電材
製の容器と、それぞれが同心円状の形態をなす複数層構
造に形成され、各層で発生する交番磁場を相互間で打消
すように接続されて前記容器内に同軸的に収容された無
誘導巻構成の3個の超電導コイルと、これら3個の超電
導コイルを一体に囲むように前記容器内に配置された良
導電材製の電磁シールド体とを備えている。
In order to achieve the above object, in a superconducting device according to the invention of claim 8, a container made of a conductive material for containing a low-temperature refrigerant liquid and a multi-layer structure each of which has a concentric shape are formed. Three superconducting coils of non-induction winding structure that are connected so as to cancel each other's alternating magnetic fields and are housed coaxially in the container, and surround these three superconducting coils integrally. And an electromagnetic shield body made of a good conductive material disposed in the container.

【0027】上記目的を達成するために、請求項9の発
明に係る超電導装置では、低温冷媒液を収容する導電材
製の容器と、それぞれが同心円状の形態をなす複数層構
造に形成され、各層で発生する交番磁場を相互間で打消
すように接続されて前記容器内に各軸を平行させ、かつ
正三角形の各頂点に各軸を位置させて収容された無誘導
巻構成の3個の超電導コイルと、これら3個の超電導コ
イルを一体に囲むように前記容器内に配置された良導電
材製の電磁シールド体とを備えている。
In order to achieve the above object, in a superconducting device according to the invention of claim 9, a container made of a conductive material for containing a low-temperature refrigerant liquid and a plurality of layers each having a concentric circular shape are formed, Three non-induction winding constructions which are connected so as to cancel out the alternating magnetic fields generated in each layer, have their axes parallel to each other in the container, and have each axis positioned at each vertex of an equilateral triangle. And the electromagnetic shield made of a good conductive material, which is arranged in the container so as to integrally surround these three superconducting coils.

【0028】上記構成であると、超電導コイルを構成し
ている各層に流れる電流のバランスが電磁シールド体に
よって崩されるのを防止できたり、あるいは導電材製の
容器の壁を通る磁束そのものを少なくできる。この結
果、容器内および容器の壁で生じる渦電流損失を低減す
ることが可能となる。
With the above structure, it is possible to prevent the balance of the currents flowing through the layers forming the superconducting coil from being disturbed by the electromagnetic shield, or to reduce the magnetic flux itself passing through the wall of the container made of a conductive material. . As a result, it is possible to reduce the eddy current loss that occurs in the container and the wall of the container.

【0029】[0029]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら発明の
実施形態を説明する。図1には本発明の第1の実施形態
に係る超電導装置、ここには本発明を抵抗動作型の超電
導限流器に適用した例の要部だけが示されている。実際
に電力系統で用いられる場合には三相構成となるが、こ
の図では単相分だけを取出し、しかも断熱容器の内槽に
収容される要素だけを示している。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows only a main part of a superconducting device according to a first embodiment of the present invention, in which the present invention is applied to a resistance operation type superconducting fault current limiter. When it is actually used in a power system, it has a three-phase structure, but in this figure, only the single-phase component is taken out and only the elements accommodated in the inner tank of the heat insulating container are shown.

【0030】図中、31は断熱容器内の内槽を示してい
る。この内槽31は前述したように、限流動作が行われ
たときのジュール熱で起こる内圧上昇に十分耐え得るよ
うにステンレス鋼で形成されている。
In the figure, 31 indicates an inner tank in the heat insulating container. As described above, the inner tank 31 is made of stainless steel so as to sufficiently withstand the rise in internal pressure caused by Joule heat when the current limiting operation is performed.

【0031】内槽31内には限流素子を構成する無誘導
巻の超電導コイル32と、この超電導コイル32を浸漬
冷却する液体ヘリウムで代表される極低温冷媒液33と
が収容されている。
In the inner tank 31, a superconducting coil 32 of non-induction winding, which constitutes a current limiting element, and a cryogenic refrigerant liquid 33 represented by liquid helium, which immerses and cools the superconducting coil 32, are housed.

【0032】超電導コイル32は、エポキシ樹脂をマト
リックスとしたガラス繊維強化プラスチックやアルミナ
繊維,ポリエチレン繊維あるいはこれらの混合繊維で強
化されたプラスチックで内半径rと外半径Rとの比が0.
98以下に形成され、外周面に巻線用の螺旋溝と冷却用の
流路溝とを備えた巻枠34,35に臨界温度がたとえば
10数K、臨界電流値が電力系統の定格電流波高値のた
とえば2倍程度の超電導線36を互いに逆向きに巻回し
てなる第1層コイル37と第2層コイル38とを中心軸
を共有するように同心円状に配置し、これら第1層コイ
ル37と第2層コイル38とを超電導線39,接続端子
40,真空導入端子41a,41bを使って並列に接続
して無誘導化したものとなっている。
The superconducting coil 32 is made of glass fiber reinforced plastic having epoxy resin as a matrix, alumina fiber, polyethylene fiber or a plastic reinforced with a mixed fiber thereof, and the ratio of the inner radius r to the outer radius R is 0.
The critical temperature of the winding frames 34, 35 formed on the outer peripheral surface and having the spiral groove for winding and the flow channel groove for cooling is, for example, several ten K and the critical current value is the rated current wave of the power system. A first layer coil 37 and a second layer coil 38, which are formed by winding superconducting wires 36 of, for example, about twice the high value, in opposite directions are concentrically arranged so as to share a central axis, and these first layer coils are arranged. 37 and the second layer coil 38 are connected in parallel using a superconducting wire 39, a connection terminal 40, and vacuum introduction terminals 41a and 41b, so as to be inductive.

【0033】真空導入端子41a,41bは、内槽31
の底壁を液密に、かつ絶縁状態に貫通して電力系統に接
続するための図示しない2本の電流リードに接続されて
いる。電流リードの構成や冷却構成については図12に
示される従来例と同様である。
The vacuum introduction terminals 41a and 41b are provided in the inner tank 31.
Is connected to two current leads (not shown) for liquid-tightly and insulatingly penetrating the bottom wall thereof to connect to the power system. The structure of the current leads and the cooling structure are the same as those of the conventional example shown in FIG.

【0034】超電導コイル32の外側には、銅、アルミ
ニウム、超電導材等の良導電材で筒状に形成された電磁
シールド体43が超電導コイル32を囲むように同心円
的に配置されている。また、超電導コイル32の内側に
は、同じく銅、アルミニウム、超電導材等の良導電材で
筒状に形成されたバランス調整体44が同心円的に配置
されている。このバランス調整体44は、後述するよう
に、電磁シールド体43の存在によって第1層コイル3
7に流れる電流と第2層コイル38に流れる電流とがア
ンバランスになるのを抑制する機能を発揮する。
On the outside of the superconducting coil 32, an electromagnetic shield body 43 formed of a good conductive material such as copper, aluminum or a superconducting material in a cylindrical shape is concentrically arranged so as to surround the superconducting coil 32. Further, inside the superconducting coil 32, a balance adjusting body 44, which is also cylindrically formed of a good conductive material such as copper, aluminum or a superconducting material, is concentrically arranged. As will be described later, the balance adjuster 44 is provided with the electromagnetic shield 43 so that the first layer coil 3 is
7 has a function of suppressing an imbalance between the current flowing through the coil 7 and the current flowing through the second layer coil 38.

【0035】なお、電磁シールド体43およびバランス
調整体44は、上述した材料の線材を閉ループ構成に巻
回したものであってもよい。このような構成であると、
電磁シールド体43の存在によって第1層コイル37に
流れる電流と第2層コイル38に流れる電流とがアンバ
ランスになるのをバランス調整体43で抑制でき、電磁
シールド体43に本来の渦電流損失抑制機能を発揮させ
ることができる。
The electromagnetic shield body 43 and the balance adjusting body 44 may be formed by winding a wire rod of the above-mentioned material in a closed loop structure. With such a configuration,
The unbalance between the current flowing through the first layer coil 37 and the current flowing through the second layer coil 38 due to the presence of the electromagnetic shield body 43 can be suppressed by the balance adjusting body 43, and the electromagnetic shield body 43 is prevented from losing an original eddy current loss. The suppression function can be exerted.

【0036】すなわち、説明を簡単化するために、今、
バランス調整体44を考慮にいれず、超電導コイル32
と、電磁シールド体43とを電気回路にモデル化して考
える。第1層コイル37に流れる電流I1 、第2層コイ
ル38に流れる電流I2 、電磁シールド体43に流れる
電流I3 は、以下の方程式の解として与えられる。
That is, in order to simplify the explanation,
The superconducting coil 32 without considering the balance adjuster 44
And the electromagnetic shield 43 are modeled as an electric circuit. Current I 1 flowing through the first layer coil 37, current I 2 flowing through the second layer coil 38, the current I 3 flowing through the electromagnetic shield member 43 is given as a solution of the following equation.

【0037】[0037]

【数1】 [Equation 1]

【0038】なお、(1) 〜(3) 式において、Vは超電導
コイル32の両端電圧、L1 は第1層コイル37の自己
インダクタンス、L2 は第2層コイル38の自己インダ
クタンス、L3 は電磁シールド体43の自己インダクタ
ンス、R3 は電磁シールド体43の抵抗、M12は第1層
コイル37と第2層コイル38との間の相互インダクタ
ンス、M13は第1層コイル37と電磁シールド体43と
の間の相互インダクタンス、M21は第2層コイル38と
第1層コイル37との間の相互インダクタンス、M23
第2層コイル38と電磁シールド体43との間の相互イ
ンダクタンス、M31は電磁シールド体43と第1層コイ
ル37との間の相互インダクタンス、M32は電磁シール
ド体43と第2層コイル38との間の相互インダクタン
スである。
In the equations (1) to (3), V is the voltage across the superconducting coil 32, L 1 is the self-inductance of the first layer coil 37, L 2 is the self inductance of the second layer coil 38, and L 3 Is the self-inductance of the electromagnetic shield 43, R 3 is the resistance of the electromagnetic shield 43, M 12 is the mutual inductance between the first layer coil 37 and the second layer coil 38, M 13 is the first layer coil 37 and the electromagnetic. Mutual inductance between shield layer 43, M 21 is mutual inductance between second layer coil 38 and first layer coil 37, and M 23 is mutual inductance between second layer coil 38 and electromagnetic shield body 43. , M 31 is a mutual inductance between the electromagnetic shield body 43 and the first layer coil 37, and M 32 is a mutual inductance between the electromagnetic shield body 43 and the second layer coil 38.

【0039】第2層コイル38は、構造的に第1層コイ
ル37に比べて電磁シールド体43に近いので、電磁シ
ールド体43に対する相互誘導が大きい。すなわち、M
23が大きいので、電磁シールド体43の存在は、第2層
コイル38の誘導電圧を低下させるように作用する。こ
の結果、第2層コイル38に流れる電流I2 が第1層コ
イル37に流れる電流I1 に比べて大きくなり、第1層
コイル37で発生する磁束と第2層コイル38で発生す
る磁束との差が大きくなる。このために電磁シールド体
43での渦電流損失を増加させる。
Since the second layer coil 38 is structurally closer to the electromagnetic shield body 43 than the first layer coil 37, the mutual induction with respect to the electromagnetic shield body 43 is large. That is, M
Since 23 is large, the presence of the electromagnetic shield 43 acts to reduce the induced voltage of the second layer coil 38. As a result, the current I 2 flowing in the second layer coil 38 becomes larger than the current I 1 flowing in the first layer coil 37, and the magnetic flux generated in the first layer coil 37 and the magnetic flux generated in the second layer coil 38 are The difference between Therefore, the eddy current loss in the electromagnetic shield 43 is increased.

【0040】しかし、図1に示すように、超電導コイル
32の内側にバランス調整体44を設けると、第1層コ
イル37は第2層コイル38に比べて構造的にバランス
調整体44に近い状態となる。このため、第1層コイル
37は第2層コイル38に比べてバランス調整体44に
対する相互誘導が大きい。今、第1層コイル37とバラ
ンス調整体44との間の相互インダクタンスをM14
し、バランス調整体44に流れる電流をI4 とすると、
第1層コイル37の両端電圧Vは、(1) 式に、
However, as shown in FIG. 1, when the balance adjusting body 44 is provided inside the superconducting coil 32, the first layer coil 37 is structurally closer to the balance adjusting body 44 than the second layer coil 38. Becomes Therefore, the first layer coil 37 has a greater mutual induction with respect to the balance adjusting body 44 than the second layer coil 38. Now, assuming that the mutual inductance between the first layer coil 37 and the balance adjusting body 44 is M 14, and the current flowing through the balance adjusting body 44 is I 4 ,
The voltage V across the first layer coil 37 is expressed by the following equation (1):

【0041】[0041]

【数2】 を加えた値となる。[Equation 2] It will be the value which added.

【0042】すなわち、バランス調整体44は、第1層
コイル37の誘導電圧を低下させるように作用する。こ
の結果、第1層コイル37の電流が増加する。したがっ
て、バランス調整体44を設けることによって、電磁シ
ールド体43の存在によって起こる第2層コイル38の
電流増加分に見合う分だけ第1層コイル37の電流を増
加させることができ、第1層コイル37に流れる電流と
第2層コイル38に流れる電流とをバランスさせること
ができるので、バランスの崩れによって起こる電磁シー
ルド体43での渦電流損失の増加を抑制することができ
る。すなわち、上記構成によって電磁シールド体43で
の渦電流損失を抑制した状態で、なおかつ内槽31の壁
で生じる渦電流損失を抑制することができる。
That is, the balance adjuster 44 acts to reduce the induced voltage of the first layer coil 37. As a result, the current of the first layer coil 37 increases. Therefore, by providing the balance adjusting body 44, the current of the first layer coil 37 can be increased by an amount commensurate with the increase of the current of the second layer coil 38 caused by the presence of the electromagnetic shield body 43. Since the current flowing through 37 and the current flowing through the second layer coil 38 can be balanced, it is possible to suppress an increase in eddy current loss in the electromagnetic shield 43 caused by the imbalance. That is, with the above configuration, it is possible to suppress the eddy current loss that occurs in the wall of the inner tank 31 while suppressing the eddy current loss in the electromagnetic shield body 43.

【0043】なお、上記例においては、電磁シールド体
43を超電導コイル32の外周だけに設けているが、軸
方向両側にも設けてもよい。また、上記例のように、巻
枠34,35の内半径rと外半径Rとの比を0.98以下に
設定しておくと、限流動作後に超電導線36を再び超電
導転移させて系統電流を再通電させたときに起こり易い
クエンチの発生を防止することができる。
Although the electromagnetic shield 43 is provided only on the outer circumference of the superconducting coil 32 in the above example, it may be provided on both sides in the axial direction. Further, as in the above example, if the ratio of the inner radius r of the winding frames 34, 35 to the outer radius R is set to 0.98 or less, the superconducting wire 36 is superconducted again after the current limiting operation to change the system current. It is possible to prevent the occurrence of quenching that tends to occur when the power is re-energized.

【0044】すなわち、電力系統に短絡事故が発生する
と、超電導コイル32がクエンチし、高抵抗化して限流
動作が行われるが、このときのジュール熱で極低温冷媒
液33である液体ヘリウムが蒸発して巻枠の周辺に高圧
ガス領域が発生する。このときの圧力は 5〜10kg/ cm2
にも達する。このため、巻枠34,35の肉厚が薄い場
合には巻枠が弾性変形する。
That is, when a short-circuit accident occurs in the electric power system, the superconducting coil 32 is quenched and the resistance is increased to perform the current limiting operation. At this time, Joule heat evaporates the liquid helium as the cryogenic refrigerant liquid 33. As a result, a high pressure gas region is generated around the reel. The pressure at this time is 5-10 kg / cm 2
Also reaches. Therefore, when the wall thickness of the reels 34, 35 is thin, the reels are elastically deformed.

【0045】このような弾性変形が起こると、超電導線
36が機械的に安定した位置からずれ易く、限流動作後
に超電導線36を再び超電導転移させて系統電流を再通
電すると、電磁力で超電導線36が次の安定位置へと動
き易い。巻線が僅かでも動くと、それに伴って摩擦熱が
発生する。一般に液体ヘリウムのような極低温下では物
質の比熱が極めて小さいので、僅かな摩擦熱でも超電導
線36を常電導転移させる温度まで上昇させてしまう。
このため、限流動作後の再通電が困難になる虞がある。
When such elastic deformation occurs, the superconducting wire 36 is easily displaced from a mechanically stable position, and when the superconducting wire 36 undergoes a superconducting transition again and a system current is re-energized after the current limiting operation, the superconducting wire 36 is superconducted by electromagnetic force. The line 36 is easy to move to the next stable position. If the winding moves even slightly, frictional heat is generated accordingly. Generally, since the specific heat of a substance is extremely small under extremely low temperature such as liquid helium, even a slight frictional heat will raise the superconducting wire 36 to a temperature at which it transitions to the normal conducting state.
Therefore, it may be difficult to re-energize after the current limiting operation.

【0046】巻枠34,35の内半径rと外半径Rとの
比を0.98以下に設定しておくと、巻枠の周辺に上述した
レベルの高圧ガス領域が発生しても、巻枠の弾性変形を
抑制できるので、限流動作後の再通電時に起こるクエン
チ発生を抑制でき、装置としての安定性を向上させるこ
とができる。
If the ratio of the inner radius r and the outer radius R of the reels 34 and 35 is set to 0.98 or less, even if the high-pressure gas region of the above-mentioned level occurs around the reels, Since elastic deformation can be suppressed, quenching that occurs during re-energization after current limiting operation can be suppressed, and the stability of the device can be improved.

【0047】図3にはガラス繊維強化プラスチックを素
材とし、外径250mm 、軸方向長さ400mm 、内径0 〜247m
m で、外面にそれぞれ巻線用の螺旋溝と冷却用の流路溝
を備えた11種類の巻枠に線径2.5mm の超電導線を一定
の張力でソレノイド状に巻回してなる11個の超電導コ
イルについて、液体ヘリウム中に浸漬してクエンチ電流
Iq およびクエンチ時に巻枠に生じた歪み量を測定した
結果が示されている。
In FIG. 3, glass fiber reinforced plastic is used as the material, the outer diameter is 250 mm, the axial length is 400 mm, and the inner diameter is 0 to 247 m.
At 11 m, 11 kinds of bobbin each having spiral groove for winding and flow channel groove for cooling on the outer surface are wound with a superconducting wire with a wire diameter of 2.5 mm into a solenoid with a constant tension. The results of measuring the quench current Iq and the amount of strain generated in the reel during quenching by immersing the superconducting coil in liquid helium are shown.

【0048】この図から判るように、巻枠の内径と外径
との比に依存して歪み量が変化し、またクエンチ電流I
q も変化している。たとえば、内径と外径との比が0.99
の場合には約1800Aでクエンチしたのに対して、内径と
外径との比が 0、つまり中実の巻枠を用いた場合にはク
エンチを起こさずに2500Aまで通電することができる。
このことからも、巻枠の内径と外径との比をできるだけ
小さくすることが有効である。
As can be seen from this figure, the amount of strain changes depending on the ratio of the inner diameter to the outer diameter of the winding frame, and the quench current I
q is also changing. For example, the ratio of inner diameter to outer diameter is 0.99.
In this case, the quench was performed at about 1800 A, whereas when the ratio of the inner diameter to the outer diameter was 0, that is, when a solid bobbin was used, it was possible to energize up to 2500 A without quenching.
From this, it is effective to reduce the ratio of the inner diameter to the outer diameter of the winding frame as much as possible.

【0049】なお、巻枠の機械的強度を大きくする手段
として、図2に示すように、巻枠の内側部分45を銅や
アルミニウムなどの良導電材やステンレス鋼などの金属
材で形成し、外側部分46をガラス繊維強化プラスチッ
クで形成した複合構成の巻枠47としてもよい。この場
合、金属材で形成された内側部分45を図1に示したバ
ランス調整体44に兼用させるようにしてもよい。
As a means for increasing the mechanical strength of the bobbin, as shown in FIG. 2, the inner part 45 of the bobbin is formed of a good conductive material such as copper or aluminum or a metal material such as stainless steel. The outer portion 46 may be a winding frame 47 having a composite structure formed of glass fiber reinforced plastic. In this case, the inner portion 45 formed of a metal material may also be used as the balance adjustment body 44 shown in FIG.

【0050】図4には本発明の第2の実施形態に係る超
電導装置、ここにも本発明を抵抗動作型の超電導限流器
に適用した例の要部だけが示されている。この図では図
1と同一機能部分が同一符号で示してある。したがっ
て、重複する部分の詳しい説明は省略する。
FIG. 4 shows only a main part of a superconducting device according to a second embodiment of the present invention, and also an example in which the present invention is applied to a resistance operation type superconducting fault current limiter. In this figure, the same functional parts as in FIG. 1 are designated by the same reference numerals. Therefore, detailed description of the overlapping portions will be omitted.

【0051】この例では、バランス調整体を設ける代り
に、電磁シールド体43を超電導コイル32からでき得
る限り遠ざけ、内槽31の内面に十分に近接して配置し
ている。
In this example, instead of providing the balance adjusting body, the electromagnetic shield body 43 is arranged as far as possible from the superconducting coil 32 and arranged sufficiently close to the inner surface of the inner tank 31.

【0052】このような構成であると、第1層コイル3
7および第2層コイル38と電磁シールド体43との間
の相互誘導を小さくでき、しかも両者の差を小さくでき
るので、電磁シールド体43の存在によって第1層コイ
ル37に流れる電流と第2層コイル38に流れる電流と
がアンバランスになるのを防止できる。このため、バラ
ンスの崩れによって起こる電磁シールド体43での渦電
流損失の増加を抑制することができる。
With such a configuration, the first layer coil 3
7 and the second layer coil 38, the mutual induction between the electromagnetic shield body 43 and the difference between the two can be reduced. Therefore, the presence of the electromagnetic shield body 43 causes the current flowing through the first layer coil 37 and the second layer coil 37. It is possible to prevent the current flowing through the coil 38 from being unbalanced. For this reason, it is possible to suppress an increase in eddy current loss in the electromagnetic shield 43 caused by the imbalance.

【0053】図5には超電導コイル32と電磁シールド
体43との間の距離と第1層,第2層コイル37,38
に流れる電流との関係を調べた実測例が示されている。
これは、第1層コイル37が直径220 mmで38ターン、第
2層コイル38が直径240mmで38ターンの超電導コイル
32を用い、電磁シールド体43として銅の円筒を用い
た場合の例である。
FIG. 5 shows the distance between the superconducting coil 32 and the electromagnetic shield 43 and the first and second layer coils 37, 38.
An actual measurement example is shown in which the relationship with the current flowing in is investigated.
This is an example in which the first layer coil 37 has a diameter of 220 mm and 38 turns, the second layer coil 38 has a diameter of 240 mm and uses 38 turns of the superconducting coil 32, and a copper cylinder is used as the electromagnetic shield 43. .

【0054】この図5から判るように、電磁シールド体
43の内径が265mm 程度では各層コイルの電流アンバラ
ンスが大きいが、内径が360mm 程度の電磁シールド体4
3を用いると、各層コイルの電流をバランスさせること
ができる。そして、内径が400mm 以上の電磁シールド体
43を用いることによって、各層コイルの電流を自己イ
ンダクタンスと相互インダクタンスとによって決まる値
に落ち着かせることができる。
As can be seen from FIG. 5, when the inner diameter of the electromagnetic shield 43 is about 265 mm, the current imbalance of each layer coil is large, but the electromagnetic shield 4 having an inner diameter of about 360 mm 4 is large.
By using 3, it is possible to balance the currents of the coil layers. By using the electromagnetic shield 43 having an inner diameter of 400 mm or more, the current of each layer coil can be settled to a value determined by the self-inductance and the mutual inductance.

【0055】なお、図4に示す例においては、電磁シー
ルド体43を超電導コイル32の外周だけに設けている
が、軸方向両側にも設けてもよい。図6には本発明の第
3の実施形態に係る超電導装置、ここにも本発明を抵抗
動作型の超電導限流器に適用した例の要部だけが示され
ている。この図では図1と同一機能部分が同一符号で示
してある。したがって、重複する部分の詳しい説明は省
略する。
Although the electromagnetic shield 43 is provided only on the outer circumference of the superconducting coil 32 in the example shown in FIG. 4, it may be provided on both sides in the axial direction. FIG. 6 shows only a superconducting device according to a third embodiment of the present invention, and also only a main part of an example in which the present invention is applied to a resistance operation type superconducting fault current limiter. In this figure, the same functional parts as in FIG. 1 are designated by the same reference numerals. Therefore, detailed description of the overlapping portions will be omitted.

【0056】この例では、直線状の軸を中心にして同心
円状に配置された第1層コイル51および第2層コイル
52からなるコイルブロック53と、同じく直線状の軸
を中心にして同心円状に配置された第1層コイル54お
よび第2層コイル55からなるコイルブロック56とを
同軸的に配置している。
In this example, a coil block 53 composed of a first layer coil 51 and a second layer coil 52 arranged concentrically around a linear axis and a concentric circle around the linear axis are also provided. The coil block 56 composed of the first-layer coil 54 and the second-layer coil 55, which are arranged in the same manner, is arranged coaxially.

【0057】ここで、コイルブロック53における第1
層コイル51とコイルブロック56における第2層コイ
ル55とは同一方向に巻線されており、コイルブロック
53における第2層コイル52とコイルブロック56に
おける第1層コイル54とは上記とは逆方向に巻線され
ている。
Here, the first in the coil block 53
The layer coil 51 and the second layer coil 55 in the coil block 56 are wound in the same direction, and the second layer coil 52 in the coil block 53 and the first layer coil 54 in the coil block 56 are in the opposite directions. Is wound on.

【0058】そして、コイルブロック53における第1
層コイル51とコイルブロック56における第2層コイ
ル55とを直列に接続して第1回路57を構成し、また
コイルブロック53における第2層コイル52とコイル
ブロック56における第1層コイル54とを直列に接続
して第2回路58を構成し、これら第1回路57と第2
回路58とを並列に接続して無誘導構成の超電導コイル
59を構成している。
Then, the first in the coil block 53
The layer coil 51 and the second layer coil 55 in the coil block 56 are connected in series to configure the first circuit 57, and the second layer coil 52 in the coil block 53 and the first layer coil 54 in the coil block 56 are connected. The second circuit 58 is connected in series to form the second circuit 58 and the second circuit 58.
The circuit 58 and the circuit 58 are connected in parallel to form a non-inductive superconducting coil 59.

【0059】この例の場合、超電導コイル59の外側
に、これと同心円的に筒状の電磁シールド体43が配置
されており、超電導コイル59の内側にはなにも配置さ
れていない。
In the case of this example, a cylindrical electromagnetic shield 43 concentrically with the superconducting coil 59 is arranged outside the superconducting coil 59, and nothing is arranged inside the superconducting coil 59.

【0060】このような構成であると、第1回路57と
第2回路58との電磁シールド体43に対する配置条件
を等しくできるので、第1回路57と第2回路58との
電磁シールド体43に対する相互誘導効果を等しくでき
る。したがって、第1回路57に流れる電流と第2回路
58に流れる電流とを等しくできるので、電磁シールド
体43で生じる渦電流損失を抑制した状態で、かつ内槽
31の壁で生じる渦電流損失を抑制することができる。
With such a configuration, the arrangement conditions of the first circuit 57 and the second circuit 58 with respect to the electromagnetic shield body 43 can be made equal, so that the first circuit 57 and the second circuit 58 with respect to the electromagnetic shield body 43. Mutual induction effect can be equalized. Therefore, since the current flowing through the first circuit 57 and the current flowing through the second circuit 58 can be equalized, the eddy current loss generated in the electromagnetic shield 43 is suppressed and the eddy current loss generated in the wall of the inner tank 31 is suppressed. Can be suppressed.

【0061】なお、図6では各コイルブロックを同心円
状の形態をなす2層構造に形成し、かつ2つのコイルブ
ロックを同軸的に配置しているが、各コイルブロックを
同心円状の形態をなす2層以上の偶数層構造に形成し、
2個以上の偶数個のコイルブロックを同軸的に配置し、
各コイルブロックでは各層で発生する交番磁場を相互間
で打消すように、かつ各コイルブロック間では軸を基準
にして電流の流れる方向条件が各コイルブロックを通し
て全て等しい偶数の電流通路が形成されるように隣接す
るブロックの各層を接続して無誘導巻の超電導コイルを
構成するようにしてもよい。
In FIG. 6, each coil block is formed in a two-layer structure having a concentric circular shape, and two coil blocks are coaxially arranged. However, each coil block has a concentric circular shape. Formed in an even layer structure of two or more layers,
Arrange two or more even numbered coil blocks coaxially,
In each coil block, an even number of current paths are formed so that the alternating magnetic fields generated in each layer are canceled by each other, and the direction conditions in which the current flows are the same between the coil blocks through each coil block. Thus, the layers of the adjacent blocks may be connected to form a non-induction winding superconducting coil.

【0062】また、図6に示す例においては、電磁シー
ルド体43を超電導コイル39の外周だけに設けている
が、軸方向両側にも設けてもよい。図7には本発明の第
4の実施形態に係る超電導装置、ここにも本発明を抵抗
動作型の超電導限流器に適用した例の要部だけが示され
ている。この図では図1と同一機能部分が同一符号で示
してある。したがって、重複する部分の詳しい説明は省
略する。
In the example shown in FIG. 6, the electromagnetic shield 43 is provided only on the outer circumference of the superconducting coil 39, but it may be provided on both sides in the axial direction. FIG. 7 shows only a superconducting device according to a fourth embodiment of the present invention, and also only a main part of an example in which the present invention is applied to a resistance operation type superconducting fault current limiter. In this figure, the same functional parts as in FIG. 1 are designated by the same reference numerals. Therefore, detailed description of the overlapping portions will be omitted.

【0063】この例では、第1層コイル〜第4層コイル
61,62,63,64を同心円状の形態に配置してい
る。ここで、第1層コイル61と第4層コイル64とは
同じ方向に巻線してあり、第2層コイル62と第3層コ
イル63とは上記とは逆方向に巻線してある。
In this example, the first to fourth layer coils 61, 62, 63 and 64 are arranged in a concentric shape. Here, the first layer coil 61 and the fourth layer coil 64 are wound in the same direction, and the second layer coil 62 and the third layer coil 63 are wound in the opposite direction.

【0064】そして、第1層コイル61と第4層コイル
64とを直列に接続して第1回路65を構成し、第2層
コイル62と第3層コイル63とを直列に接続して第2
回路66を構成し、これら第1回路65と第2回路66
とを並列に接続して無誘導構成の超電導コイル67を構
成している。
The first layer coil 61 and the fourth layer coil 64 are connected in series to form a first circuit 65, and the second layer coil 62 and the third layer coil 63 are connected in series. Two
The circuit 66 is configured to include the first circuit 65 and the second circuit 66.
And are connected in parallel to form a superconducting coil 67 having a non-inductive structure.

【0065】また、この例では、第1層コイル61と第
2層コイル62との間の断面積と第3層コイル63と第
4層コイル64との間の断面積を等しくしている。この
ような構成であると、第1層コイル61と第2層コイル
62との間から湧き出した磁束を図中太実線68で示す
ように第3層コイル63と第4層コイル64との間に吸
込ませることができる。したがって、内槽31の壁に到
達しようとする磁束の量そのものを大幅に少なくでき
る。このため、電磁シールド体43で生じる渦電流損失
を抑制した状態で、かつ内槽31の壁で生じる渦電流損
失を抑制することができる。
Further, in this example, the cross-sectional area between the first layer coil 61 and the second layer coil 62 and the cross sectional area between the third layer coil 63 and the fourth layer coil 64 are made equal. With such a configuration, the magnetic flux emanating from between the first layer coil 61 and the second layer coil 62 is generated between the third layer coil 63 and the fourth layer coil 64 as indicated by a thick solid line 68 in the figure. Can be sucked into. Therefore, the amount itself of the magnetic flux that tries to reach the wall of the inner tank 31 can be significantly reduced. Therefore, it is possible to suppress the eddy current loss that occurs in the wall of the inner tank 31 while suppressing the eddy current loss that occurs in the electromagnetic shield body 43.

【0066】なお、図7に示す例においては、電磁シー
ルド体43を超電導コイル67の外周だけに設けている
が、軸方向両側にも設けてもよい。図8には本発明の第
5の実施形態に係る超電導装置、ここにも本発明を抵抗
動作型の超電導限流器に適用した例の要部だけが示され
ている。この図では超電導コイル70だけが示されてい
る。そして、図1と同一機能部分が同一符号で示されて
いる。
In the example shown in FIG. 7, the electromagnetic shield 43 is provided only on the outer circumference of the superconducting coil 67, but it may be provided on both sides in the axial direction. FIG. 8 shows only a superconducting device according to a fifth embodiment of the present invention, and also only a main part of an example in which the present invention is applied to a resistance operation type superconducting fault current limiter. Only the superconducting coil 70 is shown in this figure. The same functional parts as those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals.

【0067】この超電導コイル70は、同心円状の形態
に配置された第1層コイル〜第4層コイル71,72,
73,74で構成されている。ここで、第1層コイル7
1と第4層コイル74とは同じ方向に巻線してあり、第
2層コイル72と第3層コイル73とは上記とは逆方向
に巻線してある。
This superconducting coil 70 comprises first to fourth layer coils 71, 72, which are arranged in a concentric shape.
It is composed of 73 and 74. Here, the first layer coil 7
The first layer coil 74 and the fourth layer coil 74 are wound in the same direction, and the second layer coil 72 and the third layer coil 73 are wound in the opposite direction.

【0068】そして、第1層コイル71と第4層コイル
74とを直列に接続して第1回路75を構成し、第2層
コイル72と第3層コイル73とを直列に接続して第2
回路76を構成し、これら第1回路75と第2回路76
とを並列に接続して無誘導構成の超電導コイル70を構
成している。
The first layer coil 71 and the fourth layer coil 74 are connected in series to form a first circuit 75, and the second layer coil 72 and the third layer coil 73 are connected in series. Two
The circuit 76 is configured to include the first circuit 75 and the second circuit 76.
And are connected in parallel to form a non-inductive superconducting coil 70.

【0069】また、この例において特徴的な点は、第1
層コイル71および第2層コイル72の巻枠77,78
は、軸方向の両端部が大径で中央部が小径となる鼓状に
形成されている。また、第3層コイル73および第4層
コイル74の巻枠79,80は、軸方向の両端部が巻枠
77,78の両端部にほぼ対向するように小径で中央部
が大径となる太鼓状に形成されている。
The characteristic point of this example is that the first
Winding frames 77, 78 of the layer coil 71 and the second layer coil 72
Is formed in a drum shape with both ends in the axial direction having a large diameter and a central part having a small diameter. Further, the winding frames 79 and 80 of the third layer coil 73 and the fourth layer coil 74 have a small diameter and a central portion having a large diameter so that both ends in the axial direction substantially oppose both ends of the winding frames 77 and 78. It is shaped like a drum.

【0070】また、この例においても、超電導コイル7
0を囲むように図示しない電磁シールド体が配置されて
いる。このような構成であると、第2回路76で発生し
た磁束は、図中太実線81で示すように、円状に近い経
路を通る。同様に、第1回路75で発生した磁束も円状
に近い経路を通る。したがって、内槽の壁に到達しよう
とする磁束の量そのものを大幅に少なくできる。このた
め、電磁シールド体で生じる渦電流損失を抑制した状態
で、かつ内槽の壁で生じる渦電流損失を抑制することが
できる。
Also in this example, the superconducting coil 7
An electromagnetic shield (not shown) is arranged so as to surround 0. With such a configuration, the magnetic flux generated in the second circuit 76 passes through a path close to a circle, as indicated by a thick solid line 81 in the figure. Similarly, the magnetic flux generated in the first circuit 75 also passes through a path close to a circle. Therefore, the amount of the magnetic flux itself that tries to reach the wall of the inner tank can be significantly reduced. Therefore, it is possible to suppress the eddy current loss that occurs in the wall of the inner tank while suppressing the eddy current loss that occurs in the electromagnetic shield body.

【0071】図9(a) (b) には本発明の第6の実施形態
に係る超電導装置、ここにも本発明を抵抗動作型の超電
導限流器に適用した例の要部だけが示されている。この
図では超電導コイル90だけが示されている。そして、
図1と同一機能部分が同一符号で示されている。
FIGS. 9 (a) and 9 (b) show only a superconducting device according to a sixth embodiment of the present invention, and only a main part of an example in which the present invention is applied to a resistance operation type superconducting fault current limiter. Has been done. Only the superconducting coil 90 is shown in this figure. And
The same functional parts as in FIG. 1 are designated by the same reference numerals.

【0072】超電導コイル90は、円環状の巻枠91の
外周に超電導線36を互いに逆向きにトロイダル状に巻
回した2層構造とし、内層コイル92と外層コイル93
とを並列に接続して無誘導巻にしている。
The superconducting coil 90 has a two-layer structure in which the superconducting wires 36 are wound in a toroidal shape in opposite directions on the outer circumference of an annular winding frame 91, and an inner layer coil 92 and an outer layer coil 93 are provided.
And are connected in parallel to form a non-inductive winding.

【0073】なお、この例においても、超電導コイル9
0を囲むように図示しない電磁シールド体が配置されて
いる。このような構成であると、内層コイル92および
外層コイル93で発生した磁束のほとんどを巻枠91を
中心とする環状通路に通すことができる。したがって、
内槽の壁に到達しようとする磁束の量そのものを大幅に
少なくできる。このため、電磁シールド体で生じる渦電
流損失を抑制した状態で、かつ内槽の壁で生じる渦電流
損失を抑制することができる。
In this example also, the superconducting coil 9
An electromagnetic shield (not shown) is arranged so as to surround 0. With such a configuration, most of the magnetic flux generated in the inner layer coil 92 and the outer layer coil 93 can be passed through the annular passage centered on the winding frame 91. Therefore,
The amount of magnetic flux itself that tries to reach the wall of the inner tank can be greatly reduced. Therefore, it is possible to suppress the eddy current loss that occurs in the wall of the inner tank while suppressing the eddy current loss that occurs in the electromagnetic shield body.

【0074】図10には本発明の第7の実施形態に係る
超電導装置、ここにも本発明を抵抗動作型の超電導限流
器に適用した例の要部だけが示されている。この図には
三相系統に対応させたコイル配置が示されている。ま
た、この図では図1と同一機能部分が同一符号で示され
ている。
FIG. 10 shows only a superconducting device according to a seventh embodiment of the present invention, and only a main part of an example in which the present invention is applied to a resistance operation type superconducting fault current limiter. This drawing shows the coil arrangement corresponding to the three-phase system. Further, in this figure, the same functional portions as those in FIG. 1 are indicated by the same reference numerals.

【0075】U相超電導コイル100、V相超電導コイ
ル101およびW相超電導コイル102は、それぞれ超
電導線36を互いに逆向きに巻回してなる第1層コイル
37と第2層コイル38とを中心軸を共有するように同
心円状に配置し、これら第1層コイル37と第2層コイ
ル38とを並列に接続して無誘導化したものとなってい
る。
The U-phase superconducting coil 100, the V-phase superconducting coil 101, and the W-phase superconducting coil 102 each have a first-layer coil 37 and a second-layer coil 38 formed by winding superconducting wires 36 in opposite directions. Are arranged concentrically so as to be shared, and the first layer coil 37 and the second layer coil 38 are connected in parallel to each other so as to be non-inductive.

【0076】この例においては、U相超電導コイル10
0、V相超電導コイル101およびW相超電導コイル1
02が直線状の中心軸上に同軸配置されている。そし
て、各超電導コイルの両端は、超電導線39,接続端子
40,真空導入端子41a,41bを使って並列に接続
して無誘導化されるとともに内槽31外に導かれてい
る。
In this example, the U-phase superconducting coil 10
0, V-phase superconducting coil 101 and W-phase superconducting coil 1
02 is coaxially arranged on the straight center axis. Both ends of each superconducting coil are connected in parallel using the superconducting wire 39, the connecting terminal 40, and the vacuum introducing terminals 41a and 41b to be non-inducted and guided to the outside of the inner tank 31.

【0077】また、この例では、同軸的配置されたU相
超電導コイル100、V相超電導コイル101およびW
相超電導コイル102の回りおよび軸方向端部を覆うよ
うに良導電材で形成された電磁シールド体103が配置
されている。
Further, in this example, the U-phase superconducting coil 100, the V-phase superconducting coil 101 and the W arranged coaxially.
An electromagnetic shield body 103 made of a good conductive material is arranged so as to cover the phase superconducting coil 102 and the end portion in the axial direction.

【0078】U相超電導コイル100、V相超電導コイ
ル101およびW相超電導コイル102に流れる電流の
位相が120 ゜ずつずれているので、この例のように各相
の超電導コイルを同軸的に配置しておくと、発生磁束を
重ね合わせキャンセルすることができる。したがって、
渦電流損失を起こす磁束の量そのものを大幅に少なくで
きる。このため、電磁シールド体103で生じる渦電流
損失を抑制した状態で、かつ内槽31の壁で生じる渦電
流損失を抑制することができる。
Since the phases of the currents flowing through the U-phase superconducting coil 100, the V-phase superconducting coil 101 and the W-phase superconducting coil 102 are deviated by 120 °, the superconducting coils of each phase are arranged coaxially as in this example. If so, the generated magnetic fluxes can be superimposed and canceled. Therefore,
The amount of magnetic flux that causes eddy current loss can be greatly reduced. Therefore, it is possible to suppress the eddy current loss that occurs in the wall of the inner tank 31 while suppressing the eddy current loss that occurs in the electromagnetic shield body 103.

【0079】図11(a) 、(b) には、本発明の第8の実
施形態に係る超電導装置、ここにも本発明を抵抗動作型
の超電導限流器に適用した例の要部だけが示されてい
る。この図には三相系統に対応させたコイル配置が示さ
れている。また、この図では図1および図9と同一機能
部分が同一符号で示されている。
11 (a) and 11 (b) show only the superconducting device according to the eighth embodiment of the present invention, and only the main part of an example in which the present invention is applied to a resistance operation type superconducting fault current limiter. It is shown. This drawing shows the coil arrangement corresponding to the three-phase system. Further, in this figure, the same functional portions as those in FIGS. 1 and 9 are denoted by the same reference numerals.

【0080】U相超電導コイル100、V相超電導コイ
ル101およびW相超電導コイル102は、それぞれ超
電導線36を互いに逆向きに巻回してなる第1層コイル
37と第2層コイル38とを中心軸を共有するように同
心円状に配置し、これら第1層コイル37と第2層コイ
ル38とを並列に接続して無誘導化したものとなってい
る。
The U-phase superconducting coil 100, the V-phase superconducting coil 101, and the W-phase superconducting coil 102 each have a central axis consisting of a first-layer coil 37 and a second-layer coil 38 formed by winding superconducting wires 36 in opposite directions. Are arranged concentrically so as to be shared, and the first layer coil 37 and the second layer coil 38 are connected in parallel to each other so as to be non-inductive.

【0081】この例においては、U相超電導コイル10
0、V相超電導コイル101およびW相超電導コイル1
02は、各中心軸を互いに平行させ、かつ図11(b) に
示すように各中心軸が正三角形の頂点に位置するように
配置されている。そして、各超電導コイルの両端は、超
電導線39,接続端子40,真空導入端子41a,41
bを使って並列に接続して無誘導化されるとともに内槽
31外に導かれている。
In this example, the U-phase superconducting coil 10 is used.
0, V-phase superconducting coil 101 and W-phase superconducting coil 1
No. 02 is arranged such that the central axes thereof are parallel to each other and the central axes are located at the vertices of an equilateral triangle as shown in FIG. 11 (b). Then, both ends of each superconducting coil have a superconducting wire 39, a connection terminal 40, and vacuum introduction terminals 41a, 41.
They are connected in parallel using b and are de-inducted and guided to the outside of the inner tank 31.

【0082】また、この例では、U相超電導コイル10
0、V相超電導コイル101およびW相超電導コイル1
02が配置されている回りおよび軸方向端部を覆うよう
に良導電材で形成された電磁シールド体104が配置さ
れている。
Further, in this example, the U-phase superconducting coil 10 is used.
0, V-phase superconducting coil 101 and W-phase superconducting coil 1
The electromagnetic shield body 104 formed of a good conductive material is arranged so as to cover the periphery where 02 is arranged and the end portion in the axial direction.

【0083】U相超電導コイル100、V相超電導コイ
ル101およびW相超電導コイル102に流れる電流の
位相が120 ゜ずつずれているので、この例のように各相
の超電導コイルを同一平面上に120 ゜ずつ空間位相をず
らして配置しておくと、発生磁束を重ね合わせキャンセ
ルすることができる。したがって、渦電流損失を起こす
磁束の量そのものを大幅に少なくできる。このため、電
磁シールド体104で生じる渦電流損失を抑制した状態
で、かつ内槽31の壁で生じる渦電流損失を抑制するこ
とができる。
Since the phases of the currents flowing through the U-phase superconducting coil 100, the V-phase superconducting coil 101 and the W-phase superconducting coil 102 are shifted by 120 °, the superconducting coils of each phase are arranged on the same plane as 120 °. If the spatial phases are shifted by each degree, the generated magnetic fluxes can be superposed and cancelled. Therefore, the amount of magnetic flux itself that causes eddy current loss can be significantly reduced. Therefore, it is possible to suppress the eddy current loss that occurs in the wall of the inner tank 31 while suppressing the eddy current loss that occurs in the electromagnetic shield body 104.

【0084】[0084]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
低温冷媒液を収容する導電材製の容器内に、各層で発生
する交番磁場を相互間で打消すように無誘導巻接続され
た複数層構成の超電導コイルを収容するとともに、容器
の壁に生じる渦電流損失を減少させるために超電導コイ
ルを囲むように良導電材製の電磁シールド体を配置した
とき、電磁シールド体の存在によって各層間のインダク
タンスバランスが崩れ、これが原因となって渦電流損失
が増加するのを効果的に減少させることができる。
As described above, according to the present invention,
In a container made of a conductive material containing a low-temperature refrigerant liquid, a multi-layer superconducting coil that is non-inductively wound and connected so as to cancel out the alternating magnetic field generated in each layer is generated, and it is generated on the wall of the container. When an electromagnetic shield made of a good conductive material is placed so as to surround the superconducting coil to reduce the eddy current loss, the presence of the electromagnetic shield disrupts the inductance balance between the layers, which causes eddy current loss. The increase can be effectively reduced.

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

【図1】本発明の第1の実施形態に係る超電導装置にお
ける要部の概略縦断面図
FIG. 1 is a schematic vertical sectional view of a main part of a superconducting device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】巻枠の一形態を示す斜視図FIG. 2 is a perspective view showing one form of a reel.

【図3】巻枠の肉厚とクエンチ電流との関係を実測した
結果を示す図
FIG. 3 is a diagram showing a result of actually measuring a relationship between a wall thickness of a reel and a quench current.

【図4】本発明の第2の実施形態に係る超電導装置にお
ける要部の概略縦断面図
FIG. 4 is a schematic vertical cross-sectional view of a main part of a superconducting device according to a second embodiment of the present invention.

【図5】超電導コイルと電磁シールド体との間の距離と
各層の電流との関係を実測した結果を示す図
FIG. 5 is a diagram showing the results of actual measurement of the relationship between the distance between the superconducting coil and the electromagnetic shield and the current in each layer.

【図6】本発明の第3の実施形態に係る超電導装置にお
ける要部の概略縦断面図
FIG. 6 is a schematic vertical cross-sectional view of a main part of a superconducting device according to a third embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第4の実施形態に係る超電導装置にお
ける要部の概略縦断面図
FIG. 7 is a schematic vertical cross-sectional view of a main part of a superconducting device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図8】本発明の第5の実施形態に係る超電導装置にお
ける要部の概略縦断面図
FIG. 8 is a schematic vertical cross-sectional view of a main part of a superconducting device according to a fifth embodiment of the present invention.

【図9】(a) は本発明の第6の実施形態に係る超電導装
置における要部の概略平面図で、(b) は(a) におけるA
−A線切断矢視図
FIG. 9A is a schematic plan view of a main part of a superconducting device according to a sixth embodiment of the present invention, and FIG.
-A line cutting arrow view

【図10】本発明の第7の実施形態に係る超電導装置に
おける要部の概略縦断面図
FIG. 10 is a schematic vertical sectional view of a main part of a superconducting device according to a seventh embodiment of the present invention.

【図11】(a) は本発明の第7の実施形態に係る超電導
装置における要部の概略縦断面図で、(b) は(a) におけ
るB−B切断矢視図
11A is a schematic vertical cross-sectional view of a main part of a superconducting device according to a seventh embodiment of the present invention, and FIG. 11B is a sectional view taken along line BB in FIG. 11A.

【図12】超電導装置の応用例の1つである超電導限流
器の概略縦断面図
FIG. 12 is a schematic vertical sectional view of a superconducting fault current limiter which is one of application examples of the superconducting device.

【図13】同超電導限流器において定常時における渦電
流損失を低減するための従来の手段を説明するための図
FIG. 13 is a diagram for explaining a conventional means for reducing eddy current loss during steady state in the same superconducting fault current limiter.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

31…内槽 32,59,67,70,90…超電導コイル 33…極低温冷媒液 34,35,47,77,78,79,80,91…巻
枠 36…超電導線 37,51,54,61,71…第1層コイル 38,52,55,62,72…第2層コイル 39…超電導線 40…端子 41a,41b…真空導入端子 43,103…電磁シールド体 44…バランス調整体 57,65,75…第1回路 58,66,76…第2回路 100…U相超電導コイル 101…V相超電導コイル 102…W相超電導コイル
31 ... Inner tank 32, 59, 67, 70, 90 ... Superconducting coil 33 ... Cryogenic refrigerant liquid 34, 35, 47, 77, 78, 79, 80, 91 ... Reel 36 ... Superconducting wires 37, 51, 54, 61, 71 ... First layer coil 38, 52, 55, 62, 72 ... Second layer coil 39 ... Superconducting wire 40 ... Terminal 41a, 41b ... Vacuum introduction terminal 43, 103 ... Electromagnetic shield body 44 ... Balance adjusting body 57, 65, 75 ... First circuit 58, 66, 76 ... Second circuit 100 ... U-phase superconducting coil 101 ... V-phase superconducting coil 102 ... W-phase superconducting coil

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中出 雅彦 東京都千代田区内幸町一丁目1番3号 東京電力株式会社内 (72)発明者 矢澤 孝 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 来栖 努 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 野村 俊自 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 ▲鶴▼永 和行 東京都府中市東芝町1番地 株式会社東 芝府中工場内 (72)発明者 松崎 順 東京都府中市東芝町1番地 株式会社東 芝府中工場内 (72)発明者 田崎 賢司 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株式会社東芝研究開発センター内 (56)参考文献 特開 平9−27417(JP,A) 特開 平9−129938(JP,A) 特開 平1−173534(JP,A) 特開 平1−190217(JP,A) 特開 平6−223641(JP,A) 特開 平7−272960(JP,A) 特開 平3−145922(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02H 9/00 - 9/04 H01F 6/06 H01F 7/22 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Masahiko Nakade 1-3-1, Uchisaiwaicho, Chiyoda-ku, Tokyo Within TEPCO (72) Inventor Takashi Yazawa Komukai-Toshiba, Kawasaki-shi, Kanagawa 1 Toshiba Research & Development Center Co., Ltd. (72) Inventor Tsutomu Kurusu 1 Komukai-cho, Komukai-shi, Kawasaki-shi, Kanagawa Toshiba Research & Development Center Co., Ltd. (72) Innovator Shunji Nomura Toshiba, Komukai Toshiba Town No. 1 in Toshiba Research and Development Center Co., Ltd. (72) Inventor ▲ Tsuru ▼ Kazuyuki Eiichi No. 1 in Toshiba Town Fuchu, Tokyo Fuchu factory No. 1 (72) Inventor Jun Matsuzaki 1 Toshiba Town, Fuchu, Tokyo Address In Toshiba Fuchu factory (72) Inventor Kenji Tasaki 1 Komukai Toshiba-cho, Sachi-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Inside Toshiba R & D Center (56) References JP-A-9-27417 (JP, A) JP-A-9-129938 (JP, A) JP-A-1-173534 (JP, A) JP-A-1-190217 (JP, A) JP-A-6 -223641 (JP, A) JP-A-7-272960 (JP, A) JP-A-3-145922 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) H02H 9/00- 9/04 H01F 6/06 H01F 7/22

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】低温冷媒液を収容する導電材製の容器と、
同心円状の形態をなす複数層構造に形成され、各層で発
生する交番磁場を相互間で打消すように接続されて前記
容器内に収容された無誘導巻構成の超電導コイルと、こ
の超電導コイルを囲むように前記容器内に配置された良
導電材製の電磁シールド体と、前記超電導コイルの内側
に配置されて上記超電導コイルの各層で発生する交番磁
場のバランスをとる導電材製のバランス調整体とを具備
してなることを特徴とする超電導装置。
1. A container made of a conductive material for containing a low-temperature refrigerant liquid,
A superconducting coil having a non-induction winding structure, which is formed in a multi-layered structure having a concentric shape, is connected so as to cancel out the alternating magnetic field generated in each layer, and is housed in the container, and the superconducting coil. An electromagnetic shield body made of a good conductive material arranged in the container so as to surround it, and a balance adjustment body made of a conductive material arranged inside the superconducting coil to balance the alternating magnetic field generated in each layer of the superconducting coil. A superconducting device comprising:
【請求項2】前記バランス調整体は、前記超電導コイル
における巻枠の一部を兼ねていることを特徴とする請求
項1に記載の超電導装置。
2. The superconducting device according to claim 1, wherein the balance adjusting body also serves as a part of a winding frame of the superconducting coil.
【請求項3】低温冷媒液を収容する導電材製の容器と、
同心円状の形態をなす複数層構造に形成され、各層で発
生する交番磁場を相互間で打消すように接続されて前記
容器内に収容された無誘導巻構成の超電導コイルと、こ
の超電導コイルを囲み、かつ該超電導コイルとの相互誘
導を小さくすべく前記容器の内面に十分に近接して配置
された良導電材製の電磁シールド体とを具備してなるこ
とを特徴とする超電導装置。
3. A container made of a conductive material for containing a low-temperature refrigerant liquid,
A superconducting coil having a non-induction winding structure, which is formed in a multi-layered structure having a concentric shape, is connected so as to cancel out the alternating magnetic field generated in each layer, and is housed in the container, and the superconducting coil. Enclose and interact with the superconducting coil
A superconducting device, comprising: an electromagnetic shield made of a good conductive material, which is arranged sufficiently close to the inner surface of the container to reduce the conduction .
【請求項4】低温冷媒液を収容する導電材製の容器と、
同軸的に配置された偶数のコイルブロックで構成される
とともに各コイルブロックが同心円状の形態をなす偶数
層構造に形成され、各コイルブロックでは各層で発生す
る交番磁場を相互間で打消すように、かつ各コイルブロ
ック間では軸を基準にして電流の流れる方向条件が各コ
イルブロックを通して全て等しい偶数の電流通路が形成
されるように隣接するブロックの各層を接続して前記容
器内に収容された無誘導巻構成の超電導コイルと、この
超電導コイルを囲むように前記容器内に配置された良導
電材製の電磁シールド体とを具備してなることを特徴と
する超電導装置。
4. A container made of a conductive material for containing a low temperature refrigerant liquid,
Each coil block is composed of an even number of coil blocks arranged coaxially, and each coil block is formed into an even layer structure having a concentric circular shape. In each coil block, the alternating magnetic fields generated in each layer are canceled by each other. In addition, each coil block is housed in the container by connecting each layer of adjacent blocks so that even-numbered current paths are formed through the respective coil blocks in which the direction conditions of the current flow with respect to the axis are all equal. A superconducting device comprising: a superconducting coil having a non-inductive winding structure; and an electromagnetic shield body made of a good conductive material and arranged in the container so as to surround the superconducting coil.
【請求項5】低温冷媒液を収容する導電材製の容器と、
同心円状の形態をなす4層構造に形成され、最も内側に
位置している1層目と最も外側に位置している4層目と
に周方向に同じ向きの交番電流を流すべく両層を直列に
接続して第1回路を構成し、2層目と3層目とに周方向
に流れる交番電流の向きを上記第1回路とは逆向きとす
べく両層を直列に接続して第2回路を構成し、上記第1
回路と第2回路とを並列に接続するとともに1層目と2
層目との間の断面積を3層目と4層目との間の断面積に
ほぼ等しく設定して前記容器内に収容された無誘導巻構
成の超電導コイルと、この超電導コイルを囲むように前
記容器内に配置された良導電材製の電磁シールド体とを
具備してなることを特徴とする超電導装置。
5. A container made of a conductive material for containing a low temperature refrigerant liquid,
It is formed in a four-layer structure having a concentric shape, and both layers are formed in order to pass an alternating current in the same direction in the circumferential direction on the innermost first layer and the outermost fourth layer. The first circuit is configured by connecting in series, and both layers are connected in series so that the direction of the alternating current flowing in the second layer and the third layer in the circumferential direction is opposite to that in the first circuit. Two circuits are formed, and the first
Circuit and the second circuit are connected in parallel and the first layer and the second circuit
A superconducting coil of non-induction winding structure housed in the container with a cross-sectional area between the third layer and the fourth layer set to be substantially equal to the cross-sectional area between the third layer and the fourth layer, and surrounding the superconducting coil. 2. A superconducting device, comprising: an electromagnetic shield body made of a good conductive material, which is disposed in the container.
【請求項6】低温冷媒液を収容する導電材製の容器と、
直線状の中心軸を共有する4層構造に形成され、最も内
側に位置している1層目と最も外側に位置している4層
目とに周方向に同じ向きの交番電流を流すべく両層を直
列に接続して第1回路を構成し、2層目と3層目とに周
方向に流れる交番電流の向きを上記第1回路とは逆向き
とすべく両層を直列に接続して第2回路を構成し、上記
第1回路と第2回路とを並列に接続するとともに1層目
と2層目については各層の軸方向中央部が最も小径とな
る形状に、3層目と4層目については各層の軸方向中央
部が最も大径となる形状に形成されて前記容器内に収容
された無誘導巻構成の超電導コイルと、この超電導コイ
ルを囲むように前記容器内に配置された良導電材製の電
磁シールド体とを具備してなることを特徴とする超電導
装置。
6. A container made of a conductive material for containing a low-temperature refrigerant liquid,
It is formed in a four-layer structure that shares a straight central axis, and both are arranged so that an alternating current in the same direction in the circumferential direction flows through the innermost first layer and the outermost fourth layer. The layers are connected in series to form a first circuit, and both layers are connected in series so that the alternating current flowing in the second and third layers in the circumferential direction is in the direction opposite to that of the first circuit. To form a second circuit, connect the first circuit and the second circuit in parallel, and in the first layer and the second layer, a shape in which the axial center portion of each layer has the smallest diameter is provided. As for the fourth layer, a superconducting coil having a non-inductive winding structure is formed in a shape in which the axial center portion of each layer has the largest diameter, and is housed in the container, and is arranged in the container so as to surround the superconducting coil. And an electromagnetic shield body made of a good conductive material.
【請求項7】低温冷媒液を収容する導電材製の容器と、
円環状の巻枠の外周に互いに逆向きにトロイダル状に巻
回された2層構造に形成され、かつ2層を並列に接続し
て前記容器内に収容された無誘導巻構成の超電導コイル
と、この超電導コイルを囲むように配置された良導電材
製の電磁シールド体とを具備してなることを特徴とする
超電導装置。
7. A container made of a conductive material for containing a low temperature refrigerant liquid,
A superconducting coil having a non-induction winding structure, which is formed in a two-layer structure in which toroidal windings are wound in opposite directions on the outer periphery of an annular winding frame, and the two layers are connected in parallel and housed in the container. A superconducting device, comprising: an electromagnetic shield made of a good conductive material, which is arranged so as to surround the superconducting coil.
【請求項8】低温冷媒液を収容する導電材製の容器と、
それぞれが同心円状の形態をなす複数層構造に形成さ
れ、各層で発生する交番磁場を相互間で打消すように接
続されて前記容器内に同軸的に収容された無誘導巻構成
の3個の超電導コイルと、これら3個の超電導コイルを
一体に囲むように前記容器内に配置された良導電材製の
電磁シールド体とを具備してなることを特徴とする超電
導装置。
8. A container made of a conductive material for containing a low temperature refrigerant liquid,
Each is formed in a multi-layer structure having a concentric shape, and is connected so as to cancel the alternating magnetic field generated in each layer, and is housed coaxially in the container. A superconducting device comprising: a superconducting coil; and an electromagnetic shield made of a good conductive material, which is arranged in the container so as to integrally surround these three superconducting coils.
【請求項9】低温冷媒液を収容する導電材製の容器と、
それぞれが同心円状の形態をなす複数層構造に形成さ
れ、各層で発生する交番磁場を相互間で打消すように接
続されて前記容器内に各軸を平行させ、かつ正三角形の
各頂点に各軸を位置させて収容された無誘導巻構成の3
個の超電導コイルと、これら3個の超電導コイルを一体
に囲むように前記容器内に配置された良導電材製の電磁
シールド体とを具備してなることを特徴とする超電導装
置。
9. A container made of a conductive material for containing a low temperature refrigerant liquid,
Each is formed in a multi-layered structure having a concentric circular shape, and is connected so as to cancel out the alternating magnetic field generated in each layer to make each axis parallel in the container, and to each vertex of an equilateral triangle. 3 of non-induction winding configuration with the shaft positioned
A superconducting device comprising: one superconducting coil; and an electromagnetic shield made of a good conductive material, which is arranged in the container so as to integrally surround these three superconducting coils.
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