JP5741295B2 - Critical current measuring device and critical current measuring method for superconducting wire - Google Patents
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Description
本発明は、超電導線の臨界電流測定装置および臨界電流測定方法に関し、特に、ホール素子部を有する超電導線の臨界電流測定装置および臨界電流測定方法に関する。 The present invention relates to a critical current measuring device and a critical current measuring method for a superconducting wire, and more particularly to a critical current measuring device and a critical current measuring method for a superconducting wire having a Hall element portion.
超電導線材の重要な特性の一つとして臨界電流値(Ic)があり、臨界電流値は超電導線材の重要な保証項目の一つである。 One of the important characteristics of the superconducting wire is a critical current value (Ic), and the critical current value is one of the important guarantee items of the superconducting wire.
特開平10−239260号公報(特許文献1)には、超電導線の所定の区間に電流を流して所定の区間の電圧を測定することにより臨界電流値を求める方法が記載されている。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-239260 (Patent Document 1) describes a method for obtaining a critical current value by passing a current through a predetermined section of a superconducting wire and measuring a voltage in the predetermined section.
T. Kono et al., "Evaluation of magnetic homogeneities of Gd-Ba-Cu-O bulk superconductors by different Hall probe scanning methods"(非特許文献1)には、バルクの超電導体の上をホール素子でスキャンすることによって、超電導体によって磁場がシールドされる様子を観察する方法が記載されている。 T. Kono et al., "Evaluation of magnetic homogeneities of Gd-Ba-Cu-O bulk superconductors by different Hall probe scanning methods" (Non-Patent Document 1) scans a bulk superconductor with a Hall element. Thus, a method for observing how a magnetic field is shielded by a superconductor is described.
特開平10−239260号公報に記載されている超電導体の臨界電流値を測定する方法によれば、所定の区間ごとに超電導線の臨界電流値が測定され、ある区間に基準値を下回る臨界電流値を有する部分が発見された場合、その区間の超電導線は欠陥を有すると判断されていた。そして、欠陥を有すると判断された区間の超電導線は廃棄処分となるが、その場合、欠陥を有さない超電導線の部分も一緒に廃棄されることになるので、超電導線の歩留まりが良くなかった。 According to the method for measuring the critical current value of a superconductor described in Japanese Patent Laid-Open No. 10-239260, the critical current value of a superconducting wire is measured every predetermined section, and the critical current below a reference value in a certain section. If a portion having a value was found, it was determined that the superconducting wire in that section had a defect. And the superconducting wire in the section judged to have a defect will be disposed of, but in that case, the superconducting wire part not having the defect will also be discarded together, so the yield of the superconducting wire is not good. It was.
一方、上記の廃棄する部分の量を減らすために臨界電流値を測定する区間の長さが短くされると、長尺状の超電導線の臨界電流値が全ての区間において測定されるためには長い時間を要することになり作業効率が良くなかった。 On the other hand, if the length of the section in which the critical current value is measured is shortened in order to reduce the amount of the discarded portion, the critical current value of the long superconducting wire is long to be measured in all sections. It took time and work efficiency was not good.
上記の超電導線の臨界電流測定装置では、超電導線の欠陥検出は臨界電流値を測定することによって行われている。そのため、測定時間を短くするためには、長区間の超電導線の臨界電流が測定されることが有効である。一方、超電導線に欠陥が見つかった場合は長区間の超電導線が廃棄されるため歩留まりが悪くなるという問題があった。 In the above superconducting wire critical current measuring apparatus, superconducting wire defect detection is performed by measuring the critical current value. Therefore, in order to shorten the measurement time, it is effective to measure the critical current of the superconducting wire in the long section. On the other hand, when a defect is found in the superconducting wire, the long section superconducting wire is discarded, resulting in a problem of poor yield.
本発明は、上記の問題を鑑みてなされたものであり、その目的は、超電導線の臨界電流値を短時間で測定することができる超電導線の臨界電流測定装置および臨界電流測定方法を提供することである。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a superconducting wire critical current measuring apparatus and a critical current measuring method capable of measuring the critical current value of a superconducting wire in a short time. That is.
本発明に係る超電導線の臨界電流測定装置は、臨界電流測定部と、ホール素子部とを備えている。臨界電流測定部は、超電導線の長手方向に沿って延びる被測定区間の両端に接して電圧を測定することにより被測定区間の臨界電流値を測定するためのものである。ホール素子部は、被測定区間よりも長手方向の一方側および他方側の少なくともいずれかに配置され、かつ超電導線によって変化した磁場を測定するためのものである。上記の超電導線の臨界電流測定装置は、長手方向に移動させるための移動装置をさらに備えている。ホール素子部は、移動装置による超電導線の移動方向において被測定区間よりも下流側に配置された下流側ホール素子部を含んでいる。 The superconducting wire critical current measuring apparatus according to the present invention includes a critical current measuring unit and a Hall element unit. The critical current measuring unit is for measuring the critical current value in the measured section by measuring the voltage in contact with both ends of the measured section extending along the longitudinal direction of the superconducting wire. The hall element portion is arranged on at least one of the one side and the other side in the longitudinal direction of the section to be measured, and is for measuring a magnetic field changed by the superconducting wire. The superconducting wire critical current measuring device further includes a moving device for moving in the longitudinal direction. The hall element section includes a downstream hall element section arranged on the downstream side of the section to be measured in the moving direction of the superconducting wire by the moving device.
本発明に係る超電導線の臨界電流測定装置によれば、超電導線の欠陥検出はホール素子部により行われている。ホール素子部は超電導線に接触することなく、超電導線を相対移動させながら超電導線の欠陥を検出することができるため、短時間で超電導線の欠陥を検出することができる。また臨界電流測定部により超電導線の臨界電流の測定も可能である。それゆえ、トータルで見たときの超電導線の臨界電流値の測定時間を短縮することができる。この移動装置により、ホール素子部および臨界電流測定部に対して超電導線を相対的に移動させることが可能となる。超電導線の臨界電流を測定した後に下流側ホール素子部によって超電導線の欠陥の有無を検出することができる。臨界電流値を測定するために電極を超電導線に押し付けたときに超電導線にダメージを与えることがある。下流側ホール素子部によって、臨界電流の測定によってダメージを受けた超電導線の欠陥の有無を検出することができる。 According to the superconducting wire critical current measuring apparatus according to the present invention, the defect detection of the superconducting wire is performed by the Hall element section. Since the Hall element portion can detect the defect of the superconducting wire while moving the superconducting wire relatively without contacting the superconducting wire, the defect of the superconducting wire can be detected in a short time. The critical current measurement unit can also measure the critical current of superconducting wires. Therefore, the measurement time of the critical current value of the superconducting wire when viewed in total can be shortened. With this moving device, the superconducting wire can be moved relative to the Hall element portion and the critical current measuring portion. After measuring the critical current of the superconducting wire, it is possible to detect the presence or absence of defects in the superconducting wire by the downstream Hall element part. When the electrode is pressed against the superconducting wire in order to measure the critical current value, the superconducting wire may be damaged. The downstream Hall element part can detect the presence or absence of defects in the superconducting wire damaged by the critical current measurement.
上記の超電導線の臨界電流測定装置において好ましくは、ホール素子部は、移動装置による超電導線の移動方向において被測定区間よりも上流側に配置された上流側ホール素子部を含んでいる。 In the above superconducting wire critical current measuring apparatus, preferably, the Hall element portion includes an upstream Hall element portion arranged upstream of the section to be measured in the moving direction of the superconducting wire by the moving device.
これにより、超電導線の臨界電流を測定する前に上流側ホール素子部によって超電導線の欠陥の有無を検出することができる。そのため、超電導線の欠陥の有無の情報を利用することにより、臨界電流測定部により臨界電流値を測定する区間を効率的に決めることができ、欠陥を有しており廃棄する必要のある超電導線の量を少なくすることができるので、超電導線の歩留まりが向上する。 Thereby, before measuring the critical current of a superconducting wire, the presence or absence of a defect of a superconducting wire can be detected by the upstream Hall element part. Therefore, by using information on the presence or absence of defects in the superconducting wire, it is possible to efficiently determine the interval in which the critical current value is measured by the critical current measuring unit, and the superconducting wire that has a defect and needs to be discarded Therefore, the yield of superconducting wires can be improved.
上記の超電導線の臨界電流測定装置において好ましくは、臨界電流測定部は、被測定区間内に位置する複数の短区間の各々の電圧を測定することにより臨界電流値を測定することができる複数の短区間測定部を含んでいる。 Preferably, in the above superconducting wire critical current measuring apparatus, the critical current measuring unit is capable of measuring a plurality of short-term current values by measuring voltages of a plurality of short sections located in the section to be measured. Includes a short section measurement unit.
これにより、短い区間の超電導線の臨界電流値を測定することができるので、より細かい精度で超電導線の臨界電流値を測定することができる。 Thereby, since the critical current value of the superconducting wire in a short section can be measured, the critical current value of the superconducting wire can be measured with finer accuracy.
上記の超電導線の臨界電流測定装置において好ましくは、ホール素子部は、一方側および他方側の少なくともいずれかにおいて超電導線の長手方向に並んだ複数のホール素子を含んでいる。 Preferably, in the above superconducting wire critical current measuring apparatus, the Hall element section includes a plurality of Hall elements arranged in the longitudinal direction of the superconducting wire on at least one of the one side and the other side.
これにより、一方のホール素子にノイズが発生した場合でも、他のホール素子により超電導線の欠陥を正確に検出したことができる。 Thereby, even when noise occurs in one Hall element, the defect of the superconducting wire can be accurately detected by the other Hall element.
上記の超電導線の臨界電流測定装置において好ましくは、ホール素子部は、一方側および他方側の少なくともいずれかにおいて超電導線の幅方向に並んだ複数のホール素子を含んでいる。 Preferably, in the above superconducting wire critical current measuring apparatus, the Hall element section includes a plurality of Hall elements arranged in the width direction of the superconducting wire on at least one of the one side and the other side.
これにより、超電導線の幅方向にわたって超電導線の欠陥を検出することができる。
本発明に係る超電導線の臨界電流測定方法は、臨界電流値を測定する工程と磁場を測定する工程とを備えている。臨界電流値を測定する工程は、超電導線の長手方向に沿って延びる被測定区間の両端に電極を当接させて被測定区間の電圧を測定することにより行われる。磁場を測定する工程は、被測定区間よりも長手方向の一方側および他方側の少なくともいずれかに配置されたホール素子部により超電導線によって変化した磁場を測定することにより行われる。
Thereby, the defect of a superconducting wire is detectable over the width direction of a superconducting wire.
The method for measuring the critical current of a superconducting wire according to the present invention comprises a step of measuring a critical current value and a step of measuring a magnetic field. The step of measuring the critical current value is performed by measuring the voltage in the measured section by bringing the electrodes into contact with both ends of the measured section extending along the longitudinal direction of the superconducting wire. The step of measuring the magnetic field is performed by measuring the magnetic field changed by the superconducting wire by the Hall element portion arranged at least on one side and the other side in the longitudinal direction of the section to be measured.
本発明に係る超電導線の臨界電流測定方法によれば、超電導線の欠陥検出はホール素子部により行われている。ホール素子部は超電導線に接触することなく、超電導線を相対移動させながら超電導線の欠陥を検出することができるため、短時間で超電導線の欠陥を検出することができる。また臨界電流測定部により超電導線の臨界電流の測定も可能である。それゆえ、トータルで見たときの超電導線の臨界電流値の測定時間を短縮することができる。上記の超電導線の臨界電流測定方法は、臨界電流値を測定する工程と磁場を測定する工程との間に、超電導線を長手方向に移動させる工程をさらに備えている。この超電導線を長手方向に移動させる工程により、ホール素子部および臨界電流測定部に対して超電導線を相対的に移動させることが可能となる。ホール素子部は、被測定区間に対して超電導線の移動方向の下流側に位置する下流側ホール素子部を含む。磁場を測定する工程は、下流側ホール素子部で超電導線によって変化した磁場を測定する工程を含む。下流側ホール素子部で磁場を測定する前に、臨界電流値を測定する工程が行われる。これにより、超電導線の臨界電流を測定した後に下流側ホール素子部によって超電導線の欠陥の有無を検出することができる。臨界電流値を測定するために電極を超電導線に押し付けたときに超電導線にダメージを与えることがある。下流側ホール素子部によって、臨界電流の測定によってダメージを受けた超電導線の欠陥の有無を検出することができる。 According to the method for measuring the critical current of a superconducting wire according to the present invention, the defect detection of the superconducting wire is performed by the Hall element portion. Since the Hall element portion can detect the defect of the superconducting wire while moving the superconducting wire relatively without contacting the superconducting wire, the defect of the superconducting wire can be detected in a short time. The critical current measurement unit can also measure the critical current of superconducting wires. Therefore, the measurement time of the critical current value of the superconducting wire when viewed in total can be shortened. The method for measuring the critical current of the superconducting wire further includes a step of moving the superconducting wire in the longitudinal direction between the step of measuring the critical current value and the step of measuring the magnetic field. By the step of moving the superconducting wire in the longitudinal direction, the superconducting wire can be moved relative to the Hall element portion and the critical current measuring portion. The hall element portion includes a downstream hall element portion located on the downstream side in the moving direction of the superconducting wire with respect to the section to be measured. The step of measuring the magnetic field includes the step of measuring the magnetic field changed by the superconducting wire in the downstream Hall element section. A step of measuring a critical current value is performed before measuring the magnetic field in the downstream Hall element section. Thereby, after measuring the critical current of the superconducting wire, the presence or absence of a defect in the superconducting wire can be detected by the downstream side Hall element portion. When the electrode is pressed against the superconducting wire in order to measure the critical current value, the superconducting wire may be damaged. The downstream Hall element part can detect the presence or absence of defects in the superconducting wire damaged by the critical current measurement.
上記の超電導線の臨界電流測定方法において好ましくは、ホール素子部は、被測定区間に対して超電導線の移動方向の上流側に位置する上流側ホール素子部を含む。磁場を測定する工程は、上流側ホール素子部で超電導線によって変化した磁場を測定する工程を含む。上流側ホール素子部で磁場を測定した後に、臨界電流値を測定する工程が行われる。 Preferably, in the above-described method for measuring the critical current of a superconducting wire, the Hall element portion includes an upstream Hall element portion located on the upstream side in the moving direction of the superconducting wire with respect to the section to be measured. The step of measuring the magnetic field includes the step of measuring the magnetic field changed by the superconducting wire in the upstream Hall element section. After measuring the magnetic field at the upstream Hall element part, a step of measuring the critical current value is performed.
これにより、超電導線の臨界電流を測定する前に上流側ホール素子部によって超電導線の欠陥の有無を検出することができる。そのため、超電導線の欠陥の有無の情報を利用することにより、臨界電流測定部により臨界電流値を測定する区間を効率的に決めることができ、欠陥を有しており廃棄する必要のある超電導線の量を少なくすることができるので、超電導線の歩留まりが向上する。 Thereby, before measuring the critical current of a superconducting wire, the presence or absence of a defect of a superconducting wire can be detected by the upstream Hall element part. Therefore, by using information on the presence or absence of defects in the superconducting wire, it is possible to efficiently determine the interval in which the critical current value is measured by the critical current measuring unit, and the superconducting wire that has a defect and needs to be discarded Therefore, the yield of superconducting wires can be improved.
上記の超電導線の臨界電流測定方法において好ましくは、臨界電流値を測定する工程は、超電導線の被測定区間内に位置する複数の短区間の各々の電圧を測定することにより複数の短区間の各々の臨界電流値を測定することができる工程を含んでいる。 Preferably, in the method for measuring a critical current of a superconducting wire, the step of measuring a critical current value includes measuring a plurality of short sections by measuring voltages of a plurality of short sections located within a section to be measured of the superconducting wire. A step of measuring each critical current value.
これにより、短区間の各々の臨界電流値を測定することができるので、より細かい精度で超電導線の臨界電流値を測定することができる。 Thereby, since the critical current value of each short section can be measured, the critical current value of the superconducting wire can be measured with a finer accuracy.
本発明によれば、超電導線の欠陥検出はホール素子部により行われている。ホール素子部は超電導線に接触することなく、超電導線を相対移動させながら超電導線の欠陥を検出することができるため、短時間で超電導線の欠陥を検出することができる。また臨界電流測定部により超電導線の臨界電流の測定も可能である。それゆえ、トータルで見たときの超電導線の臨界電流値の測定時間を短縮することができる。 According to the present invention, the defect detection of the superconducting wire is performed by the Hall element portion. Since the Hall element portion can detect the defect of the superconducting wire while moving the superconducting wire relatively without contacting the superconducting wire, the defect of the superconducting wire can be detected in a short time. The critical current measurement unit can also measure the critical current of superconducting wires. Therefore, the measurement time of the critical current value of the superconducting wire when viewed in total can be shortened.
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
(実施の形態1)
まず、本発明の実施の形態1における超電導線の臨界電流測定装置の構成について、図1〜図5を用いて説明する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(Embodiment 1)
First, the configuration of the superconducting wire critical current measuring apparatus according to
図1に示すように、超電導線20の臨界電流測定装置1は、臨界電流測定部2と、ホール素子部6と、移動装置9、11と、液体窒素容器12とを主に有している。臨界電流測定部2は、超電導線20の長手方向Xに沿って延びる被測定区間3の臨界電流値を測定するための部分である。
As shown in FIG. 1, the critical
臨界電流測定部2は、1対の電圧電極4、4と、1対の電流電極5、5と、電圧計14と、電流源15と、PC(Personal Computer)16とを有している。1対の電圧電極4、4の各々は、超電導線20の被測定区間3の両端に当接可能に設けられている。1対の電流電極5、5の各々は、超電導線20の被測定区間3よりも少し外側に配置されており、かつ超電導線20に当接可能に設けられている。電圧計14は、1対の電圧電極4、4の各々と電気的に接続されており、被測定区間3に電流を流したときの被測定区間3の電圧を測定するためのものである。電流源15は、1対の電流電極5、5の各々と電気的に接続されており、被測定区間3に電流を流すためのものである。PC16は、電圧計14および電流源15よりなる計測装置部17を制御可能に設けられている。たとえば、PC16は、電流源15により被測定区間3に流される電流値を調整できるように設けられている。
The critical current measuring unit 2 includes a pair of
ホール素子部6は、被測定区間3よりも長手方向Xの一方側および他方側の少なくともいずれかに配置されている。図1の構成では、ホール素子部6は、たとえば被測定区間3の上流側7(一方側)および下流側8(他方側)の双方に配置されている。ホール素子部6は、超電導線20によって変化した磁場を測定するためのものである。
The
移動装置9、11は、送りローラ9と、受けローラ11とを有している。送りローラ9には、臨界電流を測定する前の超電導線20が巻きつけられている。送りローラ9は、超電導線20を送り出す部分である。受けローラ11は、臨界電流を測定した後の超電導線20を巻き取る部分である。PC16は、送りローラ9および受けローラ11の動作を制御可能に設けられている。たとえば、PC16は、超電導線20を送る距離や速度を制御したり、送る方向(順方向や逆方向)を制御可能である。
The moving
液体窒素容器12は、内部に液体窒素13を貯めるためのものである。超電導線20が、液体窒素容器12に貯められた液体窒素13内に浸漬可能に液体窒素容器12は配置されている。液体窒素容器12に貯められた液体窒素13によって、測定対象物である超電導線20が臨界温度以下に冷却されて超電導線20が超電導状態になる。
The
上記の臨界電流測定装置1においては、被測定区間3の上流側7と下流側8との双方にホール素子部6が設けられた場合について説明したが、図2に示すように被測定区間3よりも下流側8のみにホール素子部6があってもよく、図3に示すように被測定区間3よりも上流側7のみにホール素子部6があってもよい。
In the above critical
ここで、下流側8とは、超電導線20の長手方向Xにおいて、被測定区間3よりも受けローラ11側のことである。言い換えれば、下流側8とは超電導線20が臨界電流測定部2から流れて出て行く場合の、臨界電流測定部2よりも下流側8のことである。また、上流側7とは、超電導線20の長手方向Xにおいて、被測定区間3よりも送りローラ9側のことである。言い換えれば、上流側7とは超電導線20が臨界電流測定部2に流れてくるときの、臨界電流測定部2よりも上流側7のことである。
Here, the downstream side 8 is the receiving
また、図1に示す上流側7および下流側8のホール素子部6の各々は、図4に示すように超電導線20の長手方向Xに並んで配置された複数(たとえば2個)のホール素子19を有していてもよい。また、図1に示す上流側7および下流側8のホール素子部6の各々は、図5に示すように超電導線20の幅方向Yに並んで配置された複数(たとえば2個)のホール素子19を有していてもよい。なお、ホール素子部6が有するホール素子19と超電導線20との距離は、たとえば0.5〜1.0mmである。
Also, each of the
次に、本実施の形態の超電導線20の臨界電流測定方法について、図1および図6を用いて説明する。
Next, a method for measuring the critical current of
図1および図6に示すように、超電導線20が送りローラ9から送り出されると共に受けローラ11で巻き取られることにより、超電導線20の長手方向Xに沿って移動する。これにより超電導線20はホール素子部6および臨界電流測定部2に対して相対的な移動を開始する(ステップS1:図6)。超電導線20が移動している状態で、臨界電流測定部2の上流側7に配置されたホール素子部6により超電導線20によって変化する磁場が測定される(ステップS2:図6)。この上流側7のホール素子部6の磁場の測定により、超電導線20の欠陥の有無が検出される。
As shown in FIG. 1 and FIG. 6, the
ここで、ホール素子部6により超電導線20によって変化した磁場を測定する方法について説明する。
Here, a method for measuring the magnetic field changed by the
ホール素子19は磁場を検出するセンサーとして広く利用されている。一般に超電導体が臨界温度以下に冷却されて超電導状態になると、理想的な超電導体はマイスナー効果によって完全反磁性状態になる。完全反磁性状態とは、超電導体が持つ性質の一つであり、超電導体内部への外部磁場の侵入を完全に排除して内部磁場がゼロになる状態である。
The
図9は、超電導線20によって変化した磁場が超電導線20の線材の移動距離に対して変化する様子を示している。正常な超電導線20の場合、超電導体のマイスナー効果によって磁場が超電導体の内部からはじかれるので、ホール素子19により検出される磁場の強度はホール素子19の上方に配置された永久磁石の磁場よりも小さくなる。図9において、磁場の強度が低く安定している部分が正常な超電導線20の部分である。一方、超電導体の欠陥を有する部分においては、超電導線20が臨界温度以下に冷却されても完全な反磁性状態にならないために磁場を外部にはじくことができない。そのため、ホール素子19で検出される磁場はホール素子19の上方に配置されている永久磁石の磁場の強度に近くなる。図9において、磁場のピークがみられる位置P付近の磁場の大きさは、ホール素子19の上方に配置されている永久磁石の大きさに近くなっている。それゆえ、位置P付近の超電導線20は欠陥を有していると考えられる。つまり、超電導線20の位置に対する磁場の変化をホール素子部6によって検出することによって、超電導線20の欠陥の有無を検出することができる。
FIG. 9 shows how the magnetic field changed by the
次に、上記の磁場の測定が完了すると、図7に示すように超電導線20の移動が停止する(ステップS3:図6)。超電導線20が停止した状態で、上流側7のホール素子部6で欠陥の有無の検出が行なわれた超電導線20の部分の臨界電流値が臨界電流測定部2により測定される(ステップS4:図6)。この臨界電流値の測定においては、電流源15によって被測定区間3に電流が流されときの電圧が電圧計14によって測定されることにより、臨界電流値が測定される。
Next, when the measurement of the magnetic field is completed, the movement of the
ここで、超電導線20の臨界電流値を測定する方法について説明する。
臨界電流値とは、超電導体に流すことができる最大の電流値のことである。理想的な超電導体では抵抗値が0なので電流を流しても電圧は0である。しかし現実の超電導線20では、電流を流すと僅かながら電圧が検出される。
Here, a method for measuring the critical current value of the
The critical current value is the maximum current value that can be passed through the superconductor. In an ideal superconductor, the resistance value is 0, so the voltage is 0 even when a current is passed. However, in the
臨界電流値は、たとえば図10に示すように、被測定区間3に電流が流されたときの電圧を測定することによって求めることができる。被測定区間3に流す電流値は低い値から徐々に高い値へ変化させることができる。各々の電流値に対する電圧が、図10に示すようにプロットされる。電流値を徐々に大きくしていくと電圧が急激に大きくなるところがある。ある基準となる電圧の閾値(点線で示す基準電圧)を決めて、その閾値の電圧になる電流が臨界電流(Ic)として決定される。
For example, as shown in FIG. 10, the critical current value can be obtained by measuring a voltage when a current is passed through the measured
上記の臨界電流値の測定が終了した後、図1に示すように超電導線20が下流側8へ移動される(ステップS5:図6)。超電導線20が移動している状態で、下流側8のホール素子部6により超電導線20によって変化する磁場が測定される(ステップS6:図6)。この下流側8のホール素子部6の磁場の測定により、超電導線20の欠陥の有無が検出される。
After the measurement of the critical current value is completed, the
上記のように本実施の形態1の超電導線20の臨界電流測定方法は、臨界電流値を測定する工程と、磁場を測定して欠陥を検出する工程とを有している。
As described above, the method for measuring the critical current of the
臨界電流値を測定する工程は、超電導線20の長手方向Xに沿って延びる被測定区間3の両端に電圧電極4、4を当接させて被測定区間3の電圧を測定することによって行われる。
The step of measuring the critical current value is performed by measuring the voltage in the measured
磁場を測定する工程は、被測定区間3よりも長手方向の上流側(一方側)および下流側(他方側)の少なくともいずれかに配置されたホール素子部6により超電導線20によって変化した磁場を測定することによって行われる。
In the step of measuring the magnetic field, the magnetic field changed by the
次に、本実施の形態1の超電導線20の臨界電流測定装置1および臨界電流測定方法の作用効果について説明する。
Next, the effects of the critical
実施の形態1に係る臨界電流測定装置1および臨界電流測定方法によると、超電導線20の欠陥検出はホール素子部6により行われている。ホール素子部6は超電導線20に接触することなく、超電導線20を相対移動させながら超電導線20の欠陥を検出することができるため、短時間で超電導線20の欠陥を検出することができる。また臨界電流測定部2により超電導線20の臨界電流の測定も可能である。それゆえ、トータルで見たときの超電導線20の臨界電流値の測定時間を短縮することができる。
According to the critical
また、下流側8にホール素子部6を有する臨界電流測定装置1および下流側8に設けられたホール素子部6を使った臨界電流測定方法によると、超電導線20の臨界電流を測定した後に下流側8のホール素子部6によって超電導線20の欠陥の有無を検出することができる。臨界電流値を測定するために電圧電極4、4や電流電極5、5を超電導線20に押し付けたときに超電導線20にダメージを与えることがある。下流側8のホール素子部6によって、臨界電流の測定によってダメージを受けた超電導線20の欠陥の有無を検出することができる。
Further, according to the critical
また、上流側7に設けられたホール素子部6を有する臨界電流測定装置1および上流側7に設けられたホール素子部6を使った臨界電流測定方法によると、超電導線20の臨界電流を測定する前に上流側7に設けられたホール素子部6によって超電導線20の欠陥の有無を検出することができる。そのため、超電導線20の欠陥の有無の情報を利用することにより、臨界電流値を測定する区間を効率的に決めることができる。たとえば、超電導線20のある被測定区間3が欠陥を有している場合は、被測定区間3を細かく分割して、どこにどの程度の欠陥があるかを詳細に調べることができる。一方、超電導線20が欠陥を有していない場合は、被測定区間3の臨界電流値を1回だけ測定する。これにより、トータルの臨界電流値の測定時間を短縮することができる。また、超電導線の欠陥の有無の情報を利用して、臨界電流測定部する区間を長区間にするか短区間にするかを決めることができるので、欠陥を有しており廃棄する必要のある超電導線の量を少なくすることができるので、超電導線の歩留まりが向上する。
Further, according to the critical
また、図4に示すようにホール素子部6が、超電導線20の長手方向Xに並んだ複数のホール素子19を有している場合、たとえば突発的に発生するノイズによって一方のホール素子19が超電導線20によって変化した磁場を正確に測定できない場合においても、他のホール素子19により超電導線20の欠陥を正確に検出することができる。
In addition, as shown in FIG. 4, when the
また、図5に示すようにホール素子部6が、超電導線20の幅方向Yに並んだ複数のホール素子19を有している場合、超電導線20の幅方向Yにおける磁場の分布を測定することができるので、超電導線20の幅方向Yのどの部分に欠陥が存在するかを検出でき、より精度良く超電導線20の欠陥を検出することができる。
In addition, as shown in FIG. 5, when the
また、図5に示すようにホール素子部6が幅方向Yに並んだ複数のホール素子19を有することにより、超電導線20の電流密度Jの情報を得ることもできる。つまり、数式(1)に示すマクスウェル方程式によれば、磁束密度Bを距離xで微分した値は電流密度Jに比例することが分かる。ここで、Bは磁束密度、xは幅方向の距離、Jは電流密度、μ0は真空の透磁率である。言い換えれば、幅方向Yにある距離x移動したときの磁束密度Bの変化量が電流密度Jに比例する。これにより、超電導線20の幅方向に配置されたホール素子19によって、幅方向Yの磁束密度Bの分布を求めることで超電導線20の電流密度Jの情報を得ることができる。
In addition, as shown in FIG. 5, the
(実施の形態2)
次に、本発明の実施の形態2における超電導線の臨界電流測定装置の構成について、図7を用いて説明する。
(Embodiment 2)
Next, the configuration of the superconducting wire critical current measuring apparatus according to Embodiment 2 of the present invention will be described with reference to FIG.
図7に示すように、本実施の形態2の構成は、実施の形態1の構成と比較して臨界電流測定部2が短区間測定部18を有している点において異なっている。この短区間測定部18は、被測定区間3内に位置する複数の短区間の各々の電圧を測定可能に設けられ、複数の短区間の各々の臨界電流値を測定可能に設けられている。短区間測定部18は、1対の電圧電極41、42と電圧計141とを主に有している。この1対の電圧電極41、42によって挟まれた区間(短区間1)の電圧が電圧計141によって可能に設けられており、短区間1の臨界電流値が測定可能である。また、電圧電極42、43によって挟まれた短区間(短区間2)の電圧が電圧計142によって測定可能に設けられおり、短区間2の臨界電流値が測定可能である。短区間1および短区間2に電流が流れるように、電流源15および電極5、5が設けられている。
As shown in FIG. 7, the configuration of the second embodiment is different from the configuration of the first embodiment in that the critical current measurement unit 2 has a short
これ以外の実施の形態2の構成は、上述した実施の形態1の構成と同様であるため、同一の要素については同一の符号を付し、その説明を繰り返さない。 Since the configuration of the second embodiment other than this is the same as the configuration of the first embodiment described above, the same elements are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will not be repeated.
次に、本実施の形態2の超電導線20の臨界電流測定方法について、図7および図8を用いて説明する。
Next, a method for measuring the critical current of
図7および図8に示すように、超電導線20が送りローラ9と受けローラ11により移動されながら、ホール素子部6によって超電導線20により変化した磁場が測定される(ステップS10:図8)。ホール素子部6により測定された磁場の値により、超電導線20が欠陥を有するか否かが判断される(ステップS11:図8)。
As shown in FIGS. 7 and 8, the magnetic field changed by the
上記磁場測定の結果、超電導線20が欠陥を有していない(欠陥無)と判断された場合は、超電導線20の所定の長い区間の臨界電流値が測定される(S14)。一方、超電導線20の一部に欠陥があると判断された場合は、被測定区間3内に位置する複数の短区間の臨界電流を測定する。たとえば、被測定区間3の一部である短区間1の臨界電流値を測定する(S12)。次に、被測定区間3の一部であって短区間1とは別の短区間2の臨界電流値を測定する(S13)。たとえば、短区間1の臨界電流値は正常であり、短区間2の臨界電流値に異常がある場合は、短区間2の部分だけが廃棄され、短区間1は廃棄されない。
As a result of the magnetic field measurement, when it is determined that the
超電導線20の臨界電流値が測定された後、超電導線20が長手方向Xに移動される(S15)。そして、次の被測定区間3の臨界電流値が測定される。
After the critical current value of the
次に、実施の形態2に係る超電導線20の臨界電流測定装置1および臨界電流測定方法の作用効果について説明する。
Next, functions and effects of the critical
本実施の形態2の超電導線20の臨界電流測定装置1および臨界電流測定方法によると、より短い区間の超電導線20の臨界電流値を測定することができる。また、上流側7にホール素子部6を有する場合には、被測定区間3の臨界電流値を測定する前に、上流側7のホール素子部6によって予め被測定区間3が欠陥を有するかどうかを知ることができる。上流側7のホール素子部6によって、被測定区間3の一部が欠陥を有していると判断された場合は、短区間測定部18を使用して、より詳細にその短区間ごとの臨界電流値が測定される。これにより、被測定区間3内に位置する複数の短区間の内の、どの短区間が欠陥を有しており、どの短区間が欠陥を有していないのかを区別することができる。これにより、欠陥を有していて廃棄する必要がある超電導線20の量を減らすことができる。
According to the critical
また従来の方法のように、超電導線20の臨界電流値を測定して超電導線20の欠陥の有無を判断する方法では、超電導線20が欠陥を有していた場合に、長区間の超電導線20の臨界電流値を測定した後に、たとえば2つの短区間の超電導線20の臨界電流値を測定する必要があった。一方、実施の形態2に係る超電導線20の臨界電流測定装置1および臨界電流測定方法によれば、予めホール素子部6によって超電導線20の欠陥の有無を判断しているために、長区間の超電導線20の測定をする必要がなく、たとえば2つの短区間の超電導線20の測定をするだけでよい。つまり、本実施の形態2の超電導線20の臨界電流測定装置1および臨界電流測定方法は、従来の装置や方法と比較して臨界電流値の測定を1回少なくすることができるため、超電導線20のトータルの臨界電流の測定時間を短縮することができる。
In the method of measuring the critical current value of the
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
本発明は、超電導線の臨界電流測定装置および臨界電流測定方法に好適に利用することができる。 The present invention can be suitably used for a superconducting wire critical current measuring device and a critical current measuring method.
1 超電導線の臨界電流測定装置、2 臨界電流測定部、3 被測定区間、4 電圧端子、5 電流端子、6 ホール素子部、7 上流側、8 下流側、9 送りローラ、11 受けローラ、12 液体窒素容器、13 液体窒素、14 電圧計、15 電流源、16 PC、17 計測装置部、18 短区間測定部、19 ホール素子、20 超電導線、141,142 電圧計。
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記被測定区間よりも前記長手方向の一方側および他方側の少なくともいずれかに配置され、かつ前記超電導線によって変化した磁場を測定するためのホール素子部と、
前記超電導線を前記長手方向に移動させるための移動装置とを備え、
前記ホール素子部は、前記移動装置による前記超電導線の移動方向において前記被測定区間よりも下流側に配置された下流側ホール素子部を含む、超電導線の臨界電流測定装置。 A critical current measuring unit for measuring a critical current value of the measured section by measuring a voltage in contact with both ends of the measured section extending along the longitudinal direction of the superconducting wire;
A Hall element unit for measuring a magnetic field that is disposed on at least one of the one side and the other side in the longitudinal direction from the section to be measured and that is changed by the superconducting wire ;
A moving device for moving the superconducting wire in the longitudinal direction,
The Hall element unit is a critical current measuring device for a superconducting wire, including a downstream Hall element unit arranged downstream of the section to be measured in the moving direction of the superconducting wire by the moving device.
前記被測定区間よりも前記長手方向の一方側および他方側の少なくともいずれかに配置されたホール素子部により前記超電導線によって変化した磁場を測定する工程と、
前記臨界電流値を測定する工程と前記磁場を測定する工程との間に、前記超電導線を前記長手方向に移動させる工程と備え、
前記ホール素子部は、前記被測定区間に対して前記超電導線の移動方向の下流側に位置する下流側ホール素子部を含み、
前記磁場を測定する工程は、前記下流側ホール素子部で前記超電導線によって変化した磁場を測定する工程を含み、
前記下流側ホール素子部で磁場を測定する前に、前記臨界電流値を測定する工程が行われる、超電導線の臨界電流測定方法。 A step of measuring a critical current value by measuring the voltage of the section to be measured by bringing electrodes into contact with both ends of the section to be measured extending along the longitudinal direction of the superconducting wire; and
A step of measuring a magnetic field changed by the superconducting wire by a Hall element portion arranged on at least one of the one side and the other side in the longitudinal direction from the section to be measured ;
A step of moving the superconducting wire in the longitudinal direction between the step of measuring the critical current value and the step of measuring the magnetic field;
The Hall element portion includes a downstream Hall element portion positioned on the downstream side in the moving direction of the superconducting wire with respect to the measured section.
The step of measuring the magnetic field includes the step of measuring the magnetic field changed by the superconducting wire in the downstream Hall element portion,
A method for measuring a critical current of a superconducting wire , wherein a step of measuring the critical current value is performed before measuring a magnetic field in the downstream Hall element section .
前記磁場を測定する工程は、前記上流側ホール素子部で前記超電導線によって変化した磁場を測定する工程を含み、
前記上流側ホール素子部で磁場を測定した後に、前記臨界電流値を測定する工程が行われる、請求項6に記載の超電導線の臨界電流測定方法。 The Hall element portion includes an upstream Hall element portion located on the upstream side in the moving direction of the superconducting wire with respect to the section to be measured,
The step of measuring the magnetic field includes the step of measuring the magnetic field changed by the superconducting wire at the upstream Hall element portion,
The method for measuring a critical current of a superconducting wire according to claim 6 , wherein the step of measuring the critical current value is performed after measuring the magnetic field at the upstream Hall element portion.
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