超電導マグネット用の励磁電源
【課題】異常の検出から機械式スイッチの作動により出力が短絡するまでのデッドタイムをなくすとともに、従来よりも確実に出力を短絡させることができる回路構成を備えた超電導マグネット用の励磁電源を提供すること。
【解決手段】超電導コイル３を具備してなる超電導マグネット２を励磁する励磁電源１０２である。励磁電源１０２は、励磁電源の瞬停異常を検出した際に異常信号を出力する瞬停検出回路３０と、超電導コイル３に並列配置され瞬停検出回路３０からの異常信号が入力されることで超電導コイル３への出力の両端を短絡させるクランパ６と、超電導コイル３およびクランパ６に並列配置され瞬停検出回路３０からの異常信号が入力されることで超電導コイル３への出力の両端を短絡させる半導体スイッチ素子２０と、を備えている。
【解決手段】超電導コイル３を具備してなる超電導マグネット２を励磁する励磁電源１０２である。励磁電源１０２は、励磁電源の瞬停異常を検出した際に異常信号を出力する瞬停検出回路３０と、超電導コイル３に並列配置され瞬停検出回路３０からの異常信号が入力されることで超電導コイル３への出力の両端を短絡させるクランパ６と、超電導コイル３およびクランパ６に並列配置され瞬停検出回路３０からの異常信号が入力されることで超電導コイル３への出力の両端を短絡させる半導体スイッチ素子２０と、を備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超電導マグネット用の励磁電源に関する。
【背景技術】
【０００２】
超電導マグネット用励磁電源の保護回路は、超電導コイルへの出力を遮断するものと、超電導コイルへの出力を短絡するものとに大別される。励磁電源または超電導マグネットの何らかの異常が検出された場合、相互の接続を断つ（遮断する）ことは無難な保護方法である。しかしながら、大きな電流が流れているときに相互の関係（接続）を断つ（遮断する）のは危険である。ここで、特許文献１に記載された技術では、遮断器に対して並列にコンデンサを配置するなどの工夫をしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−１７７６４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
それでもなお、通電中の接点を遮断するような保護方法は、大電流の制御には不向きである。大電流の制御における保護方法では、一般に、励磁電源から超電導コイルへの出力の両端を短絡させて当該励磁電源と超電導コイルとを実質的に切り離す方法が採用されている。
【０００５】
ここで、超電導コイルへの出力の両端を短絡させる方法には以下のような改善すべき点がある。クエンチなどの誤検知（超電導コイルが実際にはクエンチしていないのにクエンチしているとの信号が出力されること）、一次側電源の停電などが発生した場合、励磁電源の出力の両端がいかに早く短絡するかが重要である。短絡のタイミングが遅いと、電流の急変で超電導コイルがクエンチしてしまうことがある。すなわち、クエンチなどの誤検知、一次側電源の停電などが発生した場合、超電導コイルへの出力の両端（励磁電源の出力両端）をできるだけ早く短絡させることが望ましい。
【０００６】
出力を短絡させる手段としては、従来、機械式スイッチが用いられている。一般的な機械式スイッチは、異常信号が入力されてから少し時間が経過した後に作動する。作動速度の速い機械式スイッチもあるが、この作動速度の速い機械式スイッチはチャタリングの問題があり不安定さを有する。また、超電導マグネットまたは励磁電源に異常が検出された場合、超電導コイルへの出力を確実に短絡させたいが、従来は、機械式スイッチで短絡させるという一重の対策であった。
【０００７】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、異常の検出から機械式スイッチの作動により出力が短絡するまでのデッドタイムをなくすとともに、従来よりも確実に出力を短絡させることができる回路構成を備えた超電導マグネット用の励磁電源を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために本発明は、超電導コイルを具備してなる超電導マグネットを励磁する励磁電源であって、前記超電導マグネットまたは前記励磁電源の異常を検出した際に異常信号を出力する異常検出回路と、前記超電導コイルに並列配置され、前記異常検出回路からの異常信号が入力されることで当該超電導コイルへの出力の両端を短絡させる機械式スイッチと、前記超電導コイルおよび前記機械式スイッチに並列配置され、前記異常検出回路からの異常信号が入力されることで当該超電導コイルへの出力の両端を短絡させる電気式スイッチと、を備えている超電導マグネット用の励磁電源を提供する。
【０００９】
電気式スイッチは瞬時に動作するので、超電導コイルへの出力の両端を短絡させる手段として機械式スイッチとともに当該電気式スイッチを用いることで、異常の検出から機械式スイッチの作動により出力が短絡するまでのデッドタイムをなくすことができる。また、機械式スイッチとともに電気式スイッチを用いることで、二重の保護対策となることによるシステムのロバスト性が向上する。すなわち、従来よりも確実に出力を短絡させることができる。
【００１０】
また本発明において、前記異常検出回路は、前記超電導コイルへの出力を制御する制御回路に設けられ、前記機械式スイッチに異常信号を出力する第１異常検出回路と、前記第１異常検出回路とは別に設けられ、前記電気式スイッチに異常信号を出力する第２異常検出回路と、を備えているのもよい。この構成によると、２系統の異常検出回路となりロバスト性がより向上する。
【００１１】
さらに本発明において、前記第２異常検出回路は、前記電気式スイッチに前記制御回路を介して異常信号を出力するように回路構成されているのもよい。
【００１２】
この構成によると、機械式スイッチへの信号系統と電気式スイッチへの信号系統とを一部共通化することが可能となり簡潔な回路構成となる。
【００１３】
また本発明において、前記第２異常検出回路は、さらに、前記電気式スイッチに異常信号を直接出力するように回路構成されているのもよい。
【００１４】
この構成によると、電気式スイッチへの信号系統が二重になるためシステムのロバスト性がさらに向上する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、超電導コイルへの出力の両端を短絡させる電気式スイッチを機械式スイッチに並列配置することにより、異常の検出から機械式スイッチの作動により出力が短絡するまでのデッドタイムをなくすとともに、従来よりも確実に出力を短絡させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１実施形態に係る励磁電源を示す構成図である。
【図２】図１に示すクランパの詳細構成図である。
【図３】図１に示す半導体スイッチの詳細構成図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る励磁電源を示す構成図である。
【図５】図４に示す瞬停検知回路の詳細構成図である。
【図６】本発明の第３実施形態に係る励磁電源を示す構成図である。
【図７】図６に示す瞬停検知回路の詳細構成図である。
【図８】図６に示す半導体スイッチの詳細構成図である。
【図９】本発明の第４実施形態に係る励磁電源を示す構成図である。
【図１０】図５に示した瞬停検知回路の変形例を示す図である。
【図１１】図３に示した半導体スイッチの変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しつつ説明する。まず、図１〜３を参照しつつ、本発明の第１実施形態に係る励磁電源１について説明する。
【００１８】
（第１実施形態）
（励磁電源の構成）
図１に示すように、励磁電源１は、超電導コイル３、保護ダイオード４，５を具備してなる超電導マグネット２を励磁するための電源である。超電導コイル３は、超電導線材が巻回されてなるものである。保護ダイオード４，５は、超電導コイル３に並列配置される。
【００１９】
励磁電源１は、直流電源１１、トランジスタ１０、制御回路１３、クランパ６（機械式スイッチ）、および半導体スイッチ素子２０（電気式スイッチ）を備えている。
【００２０】
（直流電源）
直流電源１１は、１次側電源（交流電源）に接続された変圧器（不図示）や、変圧器の交流電力を整流し平滑した直流電流を超電導コイル３に供給するトランジスタ回路（不図示）などにより構成される。なお、直流電源１１では、市販のスイッチングレギュレータなどを用いてもよい。
【００２１】
（トランジスタ）
トランジスタ１０は、一般的なバイポーラトランジスタを用いている。なお、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）、ＩＧＢＴ、ＭＯＳＦＥＴなどのパワー素子を用いてもよい。
【００２２】
（制御回路）
制御回路１３は、超電導コイル３への出力（直流電源１１の出力）を制御する回路である。制御回路１３は、直流電源１１の出力電圧をコントロールし、出力電圧をマイナスまで制御できる。なお、定電圧型の制御回路１３ではなく、定電流型の制御回路であってもよい。定電流型の制御回路は、超電導コイル３に流れる電流（出力電流）が一定の電流値になるように電流検出器（不図示）で検出した電流を制御する回路である。
【００２３】
また、励磁電源の制御方式には様々な方式があり、図１に示したトランジスタドロッパー方式の他に、ブリッジ型、ブリッジ型でＰＷＭ制御するもの、などがある。
【００２４】
（機械式スイッチ）
機械式スイッチであるクランパ６が超電導コイル３に並列接続されている。クランパ６は、電気信号経路１４を介して入力された異常信号により超電導コイル３への出力の両端を短絡させるスイッチである。なお、前記した制御回路１３には、超電導マグネット２（超電導コイル３）または励磁電源１の異常を検出した際に電気信号経路１４に異常信号を出力する異常検出回路が組み込まれている。この異常検出回路は、公知の回路構成であって且つ容易に実現できる回路構成であるためその詳細の説明を省略することとする。
【００２５】
図２に示したように、クランパ６は、接点６ａ、コイル６ｂ、およびトランジスタ６ｃを具備してなるリレーでありＢ接点で構成されている。Ｂ接点とは、電気信号Ｌｏｗで接点６ａが閉じ、電気信号Ｈｉｇｈで接点６ａが開くように構成された電気信号Ｌｏｗで動作する接点である。通常時、電気信号経路１４から電気信号Ｈｉｇｈが入力され、トランジスタ６ｃがＯＮしていることでコイル６ｂが励磁されて電磁力により接点６ａが開いた状態となっている。一方、電気信号経路１４から異常信号（電気信号Ｌｏｗ）が入力されると、トランジスタ６ｃがＯＦＦしてコイル６ｂが非励磁状態となりばね力により接点６ａが閉じる。これにより、超電導コイル３への出力の両端が短絡する。
【００２６】
なお、クランパ６は、本実施形態のようにＢ接点で構成されてもよいし、Ａ接点で構成されてもよい。Ａ接点とは、電気信号Ｌｏｗで接点６ａが開き、電気信号Ｈｉｇｈで接点６ａが閉じるように構成された電気信号Ｈｉｇｈで動作する接点である。クランパ６をＡ接点で構成するか、Ｂ接点で構成するか、の選択については、いずれが安全サイドと考えるか、回路構成上の事情、などで変わってくる。本実施形態は、配線の断線などがあるとコイル６ｂが非励磁状態となって接点６ａが閉じることを安全と考えた例である。
【００２７】
（電気式スイッチ）
電気式スイッチである半導体スイッチ素子２０が超電導コイル３およびクランパ６に並列接続されている。半導体スイッチ素子２０は、電気信号経路１４から分岐する電気信号経路２７を介して入力された異常信号により超電導コイル３への出力の両端を短絡させるスイッチである。
【００２８】
図３に示したように、半導体スイッチ素子２０は、フォトカプラ２４、ＮチャネルパワーＭＯＳＦＥＴ２１，２２、およびコンデンサ２５を具備してなるリレーである。なお、ＭＯＳＦＥＴは、Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒの略である。半導体のうちＮＰＮ構造のものをＮチャネルと呼ぶ。コンデンサ２５は電界コンデンサである。
【００２９】
ＮチャネルパワーＭＯＳＦＥＴ２１に関しては、そのドレインＤをソースＳに対してプラス側に使用している（通常の使い方）。これに対して、ＮチャネルパワーＭＯＳＦＥＴ２２に関しては、通常とは逆に、すなわちドレインＤをソースＳに対してマイナス側に使用している。この使用方法は、ＮチャネルパワーＭＯＳＦＥＴが、ドレインＤとソースＳとを逆にしても電流を流せることを利用したものである。ＮチャネルパワーＭＯＳＦＥＴは、ゲートＧがソースＳに対して＋１０ＶあればドレインＤとソースＳとの間の抵抗がほぼゼロに、ゲートＧがソースＳに対して０ＶとなればドレインＤとソースＳとの間の抵抗がほぼ無限大になるという性質がある。
【００３０】
フォトカプラ２４に電気信号経路２７から異常信号が入力されると、その内部のトランジスタがＯＮして抵抗２３に電圧（例えば１０Ｖ）が発生し、ＮチャネルパワーＭＯＳＦＥＴ２１，２２がＯＮして両ＦＥＴのドレインＤとソースＳとの間の抵抗がほぼゼロになる。これにより、超電導コイル３への出力の両端が短絡する。
【００３１】
なお、半導体スイッチ素子２０において、ＮチャネルパワーＭＯＳＦＥＴ２２を設けず、ＮチャネルパワーＭＯＳＦＥＴ２１のみ設けた場合、構造的に内蔵するボディダイオード（寄生ダイオード）によりマイナス方向（図３において下から上への方向）は常時通となる。本実施形態では、双方向に同様に機能するように２つのＮチャネルパワーＭＯＳＦＥＴ２１，２２を直列配置している。コンデンサ２５は十分大きな容量のものを使用し、停電後にしばらくの時間、電圧が残るようにしている。なお、超電導コイル３を流れる電流が大きい場合には、ＮチャネルパワーＭＯＳＦＥＴ２１，２２を複数並列に配置して電流容量を確保する。半導体スイッチ素子２０は、機械式スイッチと併用し、また、動作時間を限定することで、その放熱などを考慮する必要がなく、且つ小型の基板で形成可能である。
【００３２】
また、フォトカプラ２４、ＮチャネルパワーＭＯＳＦＥＴ２１，２２などを用いた半導体スイッチ素子２０ではなく、ＰチャネルパワーＭＯＳＦＥＴとして制御の極性を変えてもよく、さらには、他の素子を用いた電気式スイッチとしてもよい。
【００３３】
（異常検出時の各スイッチの動き）
超電導マグネット２の異常検出とは、超電導コイル３にクエンチが発生してそれを検出した場合である。なお、クエンチの検出は検出感度を上げると誤検知をするが、クエンチ検出時は誤検知であるかどうか区別できないのでいずれも同じ処置となる。励磁電源１の異常検出とは、直流電源１１、制御回路１３などの異常を検出した場合、一次側電源の停電（特に瞬停、瞬低）を検出した場合、のいずれも含む。なお、一次側電源とは、励磁電源１を構成する直流電源１１に電力を供給する（給電する）電源のことをいう。
【００３４】
ここでは、クエンチを検知した場合を例にとり、異常検出時の各スイッチの動きを説明する。超電導マグネット２の異常（実際にはクエンチを誤検知）が検出されると、制御回路１３により超電導コイル３への出力電流がゼロにされるとともに、クランパ６および半導体スイッチ素子２０へ異常信号が出力される。クランパ６に異常信号（電気信号Ｌｏｗ）が入力されると、トランジスタ６ｃがＯＦＦしてコイル６ｂが非励磁状態となりばね力により接点６ａが閉じる。これにより、超電導コイル３への出力の両端が短絡する。一方、半導体スイッチ素子２０に異常信号が入力されると、抵抗２３に電圧が発生し、ＮチャネルパワーＭＯＳＦＥＴ２１，２２がＯＮして両ＦＥＴのドレインＤとソースＳとの間の抵抗がほぼゼロになる。これにより、超電導コイル３への出力の両端が短絡する。
【００３５】
ここで、クランパ６の接点６ａはばね力により閉じるので、クランパ６に異常信号が入力されてから接点６ａが閉じるまでに少しの時間を要する。これに対して半導体スイッチ素子２０は瞬時に動作する。超電導コイル３への出力の両端を短絡させる手段として機械式のクランパ６とともに半導体スイッチ素子２０を用いることで、異常の検出からクランパ６の作動により出力が短絡する（接点６ａが閉じる）までのデッドタイムをなくすことができる。また、機械式のクランパ６とともに半導体スイッチ素子２０を用いることで、二重の保護対策となることによるシステムのロバスト性が向上する。すなわち、機械式のクランパ６のみを使用していた従来よりも確実に出力を短絡させることができる。
【００３６】
なお、超電導コイル３への出力を短絡させた後は、実際にクエンチが発生している場合は、クエンチ状態が納まるまでそのまま待つ。一方、クエンチを誤検知したことが明らかであれば、制御回路１３により直流電源１１の出力電流を制御して、直流電源１１の出力電流と超電導コイル３を流れる電流とを一致させてから、クランパ６の接点６ａを開く（クランパ６を開く）とともにＮチャネルパワーＭＯＳＦＥＴ２１，２２のドレインＤとソースＳとの間の抵抗をほぼ無限大に戻す（半導体スイッチ素子２０を開く）。
【００３７】
（第２実施形態）
図４，５を参照しつつ、本発明の第２実施形態に係る励磁電源１０２について説明する。第１実施形態との相違は、本第２実施形態では、外付けの瞬停検出回路３０を励磁電源に付加していることである。制御回路１３に組み込まれクランパ６に異常信号を出力する異常検出回路が本発明における第１異常検出回路に相当し、瞬停検出回路３０が本発明における第２異常検出回路に相当する。図４に示したように、半導体スイッチ素子２０に制御回路１３を介して瞬停検出回路３０が異常信号を出力するように励磁電源１０２は回路構成されている。瞬停検出回路３０から制御回路１３へは電気信号経路３５を経由して異常信号が出力される。
【００３８】
（瞬停検出回路）
図５に示したように、瞬停検出回路３０は、トランス３１（変圧器）、フォトカプラ３３、およびタイマＩＣ３４を具備してなる電気回路である。ＡＣ２００Ｖをトランス３１で降圧してフォトカプラ３３に入れると、半波整流された波形パルス信号がフォトカプラ３３により作られる。この波形パルス信号がタイマＩＣ３４のリセット端子に入力される。タイマＩＣ３４の時間設定を例えば２０ｍｓｅｃとしたとする。停電が起こりタイマＩＣ３４に波形パルス信号が入らなくなって２０ｍｓｅｃが経過すると、瞬停検出回路３０から異常信号が電気信号経路３５へ出力される。
【００３９】
なお、交流入力型のフォトカプラを使用すれば全波整流された波形パルス信号となり、より正確な異常（停電）検出を行うことができる。また、トランス３１を抵抗器、コンデンサに置き換えた回路としてもよい。
【００４０】
本実施形態の励磁電源１０２によると、２つの異常検出回路を励磁電源に設けることで、２系統の異常検出回路となりロバスト性がより向上する。また、制御回路１３を介して瞬停検出回路３０が半導体スイッチ素子２０に異常信号を出力するように回路構成されているので、クランパ６への信号系統と半導体スイッチ素子２０への信号系統とを一部共通化でき簡潔な回路構成とすることができる。
【００４１】
なお、外付けの第２異常検出回路としては、停電を検知する本実施形態のような瞬停検出回路３０ではなく、超電導コイル３の電圧が大きくなるとメータスイッチがＯＮするような過電圧検出回路であってもよいし、超電導コイル３のクエンチを検出するクエンチ検出回路であってもよい。
【００４２】
（第３実施形態）
図６〜８を参照しつつ、本発明の第３実施形態に係る励磁電源１０３について説明する。第２実施形態との相違は、本第３実施形態では、瞬停検出回路３０Ａから制御回路１３へ異常信号を出力するとともに、瞬停検出回路３０Ａから半導体スイッチ素子２０Ａへ異常信号を直接出力していることである。瞬停検出回路３０Ａから制御回路１３へは電気信号経路３５ａを経由して異常信号が出力され、瞬停検出回路３０Ａから半導体スイッチ素子２０Ａへは電気信号経路３５ｂを経由して異常信号が出力される。
【００４３】
（瞬停検出回路）
図７に示したように、瞬停検出回路３０Ａは、２系統の異常信号を出力することができる回路であって、トランス３１（変圧器）、フォトカプラ３３，３７，３８、およびタイマＩＣ３４を具備してなる電気回路である。信号を異常時Ｈｉｇｈとするか正常時Ｈｉｇｈとするかについては、タイマＩＣ３４の出力の論理で決まり、いずれでも選定できるタイマＩＣが多い。なお、瞬停検出回路３０Ａからさらにクランパ６へ異常信号を直接出力してもよい。
【００４４】
（電気式スイッチ）
半導体スイッチ素子２０Ａは、電気信号経路３５ａ、１４、２７からの異常信号、または電気信号経路３５ｂからの異常信号により動作するスイッチであり、図８にその回路例を示している。フォトカプラ２４またはフォトカプラ２８がＯＦＦしていると、ＮチャネルパワーＭＯＳＦＥＴ２１，２２のゲートＧがソースＳに対して例えば＋１０Ｖになり、ＮチャネルパワーＭＯＳＦＥＴ２１，２２がＯＮして導通状態（短絡状態）になる。両方のフォトカプラ２４，２８がＯＮであれば抵抗器２９の両端に電圧が発生し、ＮチャネルパワーＭＯＳＦＥＴ２１，２２のゲートＧがソースＳに対して例えば＋１Ｖ（ほぼゼロ）になり、ＮチャネルパワーＭＯＳＦＥＴ２１，２２がＯＦＦして非導通状態（遮断状態）になる。なお、図８に示した回路構成は、半導体スイッチ素子２０Ａに入力される信号が、正常時にＨｉｇｈ、異常時にＬｏｗとした場合の例である。当然ながら、正常時にＬｏｗ、異常時にＨｉｇｈという回路構成としてもよい。
【００４５】
本実施形態の励磁電源１０３によると、制御回路１３を経由させないで半導体スイッチ素子２０Ａに異常信号を出力する、すなわち半導体スイッチ素子２０Ａに異常信号を直接出力する、ための回路を加えたことで作動がより速くなる。また、半導体スイッチ素子２０Ａへの信号系統が二重になるため、いずれかの信号系統が故障しても作動するというロバスト性が得られる。
【００４６】
（第４実施形態）
図９は、本発明の第４実施形態に係る励磁電源１０４を示す構成図である。図９に示したように、瞬停検出回路３０Ａからのみ半導体スイッチ素子２０に異常信号を入力してもよい。なお、この場合も、瞬停検出回路３０Ａからの異常信号を制御回路１３に入力することが好ましい。一次側電源の停電（特に瞬停、瞬低）信号を瞬停検出回路３０Ａからクランパ６に速く入力できるからである。
【００４７】
（瞬停検知回路の変形例）
図５に示した瞬停検出回路３０は、停電状態が解除されると異常信号も自動的に解除される回路であるが、停電状態が解除されても異常信号を保持して異常信号が勝手に解除されない回路とすることが有効な場合もある。図１０に示した瞬停検出回路３０Ｂは、停電状態が解除されても異常信号を保持して異常信号が勝手に解除されない構成の回路である。
【００４８】
瞬停検出回路３０Ｂによると、接点３７ｃから出力される異常信号は、停電状態が解除されて異常信号がなくなっても（正常信号に戻っても）、コイル３７ａと接点３７ｂとで自己保持され、外部の接点４１で解除されるまで保持される。接点３７ｃについては、Ａ接点とするかＢ接点とするかが制御の論理により決定される。
【００４９】
（半導体スイッチの変形例）
図１１は、図３に示した半導体スイッチ素子２０の変形例を示す図である。クエンチを誤検知して出力を短絡させた後や、停電（特に瞬停、瞬低）により出力を短絡させた後に、クランパ６および半導体スイッチ素子２０を開く制御に関して、クランパ６および半導体スイッチ素子２０のうちのどちらの回路から開くかについては、クランパ６から開く場合と、半導体スイッチ素子２０から開く場合とで、それぞれに効果がある。
【００５０】
図１１に示した半導体スイッチ素子２０Ｂは、当該半導体スイッチ素子２０Ｂが開くタイミングをコントロールできるようにしたものである。ＮチャネルパワーＭＯＳＦＥＴ２１，２２の導通を制御するための制御入力信号が入力されるフォトカプラ２８を付加することで半導体スイッチ素子２０Ｂが開くタイミングをコントロールできるようにしている。なお、クランパ６を開いた後に半導体スイッチ素子２０Ｂを開く制御とすれば、クランパ６のチャタリングを回避できる効果がある。
【００５１】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々に変更して実施することが可能なものである。
【符号の説明】
【００５２】
１、１０２、１０３、１０４：励磁電源
２：超電導マグネット
３：超電導コイル
６：クランパ（機械式スイッチ）
１０：トランジスタ
１１：直流電源
１３：制御回路
２０：半導体スイッチ素子（電気式スイッチ）
３０：瞬停検出回路（異常検出回路）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超電導マグネット用の励磁電源に関する。
【背景技術】
【０００２】
超電導マグネット用励磁電源の保護回路は、超電導コイルへの出力を遮断するものと、超電導コイルへの出力を短絡するものとに大別される。励磁電源または超電導マグネットの何らかの異常が検出された場合、相互の接続を断つ（遮断する）ことは無難な保護方法である。しかしながら、大きな電流が流れているときに相互の関係（接続）を断つ（遮断する）のは危険である。ここで、特許文献１に記載された技術では、遮断器に対して並列にコンデンサを配置するなどの工夫をしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−１７７６４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
それでもなお、通電中の接点を遮断するような保護方法は、大電流の制御には不向きである。大電流の制御における保護方法では、一般に、励磁電源から超電導コイルへの出力の両端を短絡させて当該励磁電源と超電導コイルとを実質的に切り離す方法が採用されている。
【０００５】
ここで、超電導コイルへの出力の両端を短絡させる方法には以下のような改善すべき点がある。クエンチなどの誤検知（超電導コイルが実際にはクエンチしていないのにクエンチしているとの信号が出力されること）、一次側電源の停電などが発生した場合、励磁電源の出力の両端がいかに早く短絡するかが重要である。短絡のタイミングが遅いと、電流の急変で超電導コイルがクエンチしてしまうことがある。すなわち、クエンチなどの誤検知、一次側電源の停電などが発生した場合、超電導コイルへの出力の両端（励磁電源の出力両端）をできるだけ早く短絡させることが望ましい。
【０００６】
出力を短絡させる手段としては、従来、機械式スイッチが用いられている。一般的な機械式スイッチは、異常信号が入力されてから少し時間が経過した後に作動する。作動速度の速い機械式スイッチもあるが、この作動速度の速い機械式スイッチはチャタリングの問題があり不安定さを有する。また、超電導マグネットまたは励磁電源に異常が検出された場合、超電導コイルへの出力を確実に短絡させたいが、従来は、機械式スイッチで短絡させるという一重の対策であった。
【０００７】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、異常の検出から機械式スイッチの作動により出力が短絡するまでのデッドタイムをなくすとともに、従来よりも確実に出力を短絡させることができる回路構成を備えた超電導マグネット用の励磁電源を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために本発明は、超電導コイルを具備してなる超電導マグネットを励磁する励磁電源であって、前記超電導マグネットまたは前記励磁電源の異常を検出した際に異常信号を出力する異常検出回路と、前記超電導コイルに並列配置され、前記異常検出回路からの異常信号が入力されることで当該超電導コイルへの出力の両端を短絡させる機械式スイッチと、前記超電導コイルおよび前記機械式スイッチに並列配置され、前記異常検出回路からの異常信号が入力されることで当該超電導コイルへの出力の両端を短絡させる電気式スイッチと、を備えている超電導マグネット用の励磁電源を提供する。
【０００９】
電気式スイッチは瞬時に動作するので、超電導コイルへの出力の両端を短絡させる手段として機械式スイッチとともに当該電気式スイッチを用いることで、異常の検出から機械式スイッチの作動により出力が短絡するまでのデッドタイムをなくすことができる。また、機械式スイッチとともに電気式スイッチを用いることで、二重の保護対策となることによるシステムのロバスト性が向上する。すなわち、従来よりも確実に出力を短絡させることができる。
【００１０】
また本発明において、前記異常検出回路は、前記超電導コイルへの出力を制御する制御回路に設けられ、前記機械式スイッチに異常信号を出力する第１異常検出回路と、前記第１異常検出回路とは別に設けられ、前記電気式スイッチに異常信号を出力する第２異常検出回路と、を備えているのもよい。この構成によると、２系統の異常検出回路となりロバスト性がより向上する。
【００１１】
さらに本発明において、前記第２異常検出回路は、前記電気式スイッチに前記制御回路を介して異常信号を出力するように回路構成されているのもよい。
【００１２】
この構成によると、機械式スイッチへの信号系統と電気式スイッチへの信号系統とを一部共通化することが可能となり簡潔な回路構成となる。
【００１３】
また本発明において、前記第２異常検出回路は、さらに、前記電気式スイッチに異常信号を直接出力するように回路構成されているのもよい。
【００１４】
この構成によると、電気式スイッチへの信号系統が二重になるためシステムのロバスト性がさらに向上する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、超電導コイルへの出力の両端を短絡させる電気式スイッチを機械式スイッチに並列配置することにより、異常の検出から機械式スイッチの作動により出力が短絡するまでのデッドタイムをなくすとともに、従来よりも確実に出力を短絡させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１実施形態に係る励磁電源を示す構成図である。
【図２】図１に示すクランパの詳細構成図である。
【図３】図１に示す半導体スイッチの詳細構成図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る励磁電源を示す構成図である。
【図５】図４に示す瞬停検知回路の詳細構成図である。
【図６】本発明の第３実施形態に係る励磁電源を示す構成図である。
【図７】図６に示す瞬停検知回路の詳細構成図である。
【図８】図６に示す半導体スイッチの詳細構成図である。
【図９】本発明の第４実施形態に係る励磁電源を示す構成図である。
【図１０】図５に示した瞬停検知回路の変形例を示す図である。
【図１１】図３に示した半導体スイッチの変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しつつ説明する。まず、図１〜３を参照しつつ、本発明の第１実施形態に係る励磁電源１について説明する。
【００１８】
（第１実施形態）
（励磁電源の構成）
図１に示すように、励磁電源１は、超電導コイル３、保護ダイオード４，５を具備してなる超電導マグネット２を励磁するための電源である。超電導コイル３は、超電導線材が巻回されてなるものである。保護ダイオード４，５は、超電導コイル３に並列配置される。
【００１９】
励磁電源１は、直流電源１１、トランジスタ１０、制御回路１３、クランパ６（機械式スイッチ）、および半導体スイッチ素子２０（電気式スイッチ）を備えている。
【００２０】
（直流電源）
直流電源１１は、１次側電源（交流電源）に接続された変圧器（不図示）や、変圧器の交流電力を整流し平滑した直流電流を超電導コイル３に供給するトランジスタ回路（不図示）などにより構成される。なお、直流電源１１では、市販のスイッチングレギュレータなどを用いてもよい。
【００２１】
（トランジスタ）
トランジスタ１０は、一般的なバイポーラトランジスタを用いている。なお、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）、ＩＧＢＴ、ＭＯＳＦＥＴなどのパワー素子を用いてもよい。
【００２２】
（制御回路）
制御回路１３は、超電導コイル３への出力（直流電源１１の出力）を制御する回路である。制御回路１３は、直流電源１１の出力電圧をコントロールし、出力電圧をマイナスまで制御できる。なお、定電圧型の制御回路１３ではなく、定電流型の制御回路であってもよい。定電流型の制御回路は、超電導コイル３に流れる電流（出力電流）が一定の電流値になるように電流検出器（不図示）で検出した電流を制御する回路である。
【００２３】
また、励磁電源の制御方式には様々な方式があり、図１に示したトランジスタドロッパー方式の他に、ブリッジ型、ブリッジ型でＰＷＭ制御するもの、などがある。
【００２４】
（機械式スイッチ）
機械式スイッチであるクランパ６が超電導コイル３に並列接続されている。クランパ６は、電気信号経路１４を介して入力された異常信号により超電導コイル３への出力の両端を短絡させるスイッチである。なお、前記した制御回路１３には、超電導マグネット２（超電導コイル３）または励磁電源１の異常を検出した際に電気信号経路１４に異常信号を出力する異常検出回路が組み込まれている。この異常検出回路は、公知の回路構成であって且つ容易に実現できる回路構成であるためその詳細の説明を省略することとする。
【００２５】
図２に示したように、クランパ６は、接点６ａ、コイル６ｂ、およびトランジスタ６ｃを具備してなるリレーでありＢ接点で構成されている。Ｂ接点とは、電気信号Ｌｏｗで接点６ａが閉じ、電気信号Ｈｉｇｈで接点６ａが開くように構成された電気信号Ｌｏｗで動作する接点である。通常時、電気信号経路１４から電気信号Ｈｉｇｈが入力され、トランジスタ６ｃがＯＮしていることでコイル６ｂが励磁されて電磁力により接点６ａが開いた状態となっている。一方、電気信号経路１４から異常信号（電気信号Ｌｏｗ）が入力されると、トランジスタ６ｃがＯＦＦしてコイル６ｂが非励磁状態となりばね力により接点６ａが閉じる。これにより、超電導コイル３への出力の両端が短絡する。
【００２６】
なお、クランパ６は、本実施形態のようにＢ接点で構成されてもよいし、Ａ接点で構成されてもよい。Ａ接点とは、電気信号Ｌｏｗで接点６ａが開き、電気信号Ｈｉｇｈで接点６ａが閉じるように構成された電気信号Ｈｉｇｈで動作する接点である。クランパ６をＡ接点で構成するか、Ｂ接点で構成するか、の選択については、いずれが安全サイドと考えるか、回路構成上の事情、などで変わってくる。本実施形態は、配線の断線などがあるとコイル６ｂが非励磁状態となって接点６ａが閉じることを安全と考えた例である。
【００２７】
（電気式スイッチ）
電気式スイッチである半導体スイッチ素子２０が超電導コイル３およびクランパ６に並列接続されている。半導体スイッチ素子２０は、電気信号経路１４から分岐する電気信号経路２７を介して入力された異常信号により超電導コイル３への出力の両端を短絡させるスイッチである。
【００２８】
図３に示したように、半導体スイッチ素子２０は、フォトカプラ２４、ＮチャネルパワーＭＯＳＦＥＴ２１，２２、およびコンデンサ２５を具備してなるリレーである。なお、ＭＯＳＦＥＴは、Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒの略である。半導体のうちＮＰＮ構造のものをＮチャネルと呼ぶ。コンデンサ２５は電界コンデンサである。
【００２９】
ＮチャネルパワーＭＯＳＦＥＴ２１に関しては、そのドレインＤをソースＳに対してプラス側に使用している（通常の使い方）。これに対して、ＮチャネルパワーＭＯＳＦＥＴ２２に関しては、通常とは逆に、すなわちドレインＤをソースＳに対してマイナス側に使用している。この使用方法は、ＮチャネルパワーＭＯＳＦＥＴが、ドレインＤとソースＳとを逆にしても電流を流せることを利用したものである。ＮチャネルパワーＭＯＳＦＥＴは、ゲートＧがソースＳに対して＋１０ＶあればドレインＤとソースＳとの間の抵抗がほぼゼロに、ゲートＧがソースＳに対して０ＶとなればドレインＤとソースＳとの間の抵抗がほぼ無限大になるという性質がある。
【００３０】
フォトカプラ２４に電気信号経路２７から異常信号が入力されると、その内部のトランジスタがＯＮして抵抗２３に電圧（例えば１０Ｖ）が発生し、ＮチャネルパワーＭＯＳＦＥＴ２１，２２がＯＮして両ＦＥＴのドレインＤとソースＳとの間の抵抗がほぼゼロになる。これにより、超電導コイル３への出力の両端が短絡する。
【００３１】
なお、半導体スイッチ素子２０において、ＮチャネルパワーＭＯＳＦＥＴ２２を設けず、ＮチャネルパワーＭＯＳＦＥＴ２１のみ設けた場合、構造的に内蔵するボディダイオード（寄生ダイオード）によりマイナス方向（図３において下から上への方向）は常時通となる。本実施形態では、双方向に同様に機能するように２つのＮチャネルパワーＭＯＳＦＥＴ２１，２２を直列配置している。コンデンサ２５は十分大きな容量のものを使用し、停電後にしばらくの時間、電圧が残るようにしている。なお、超電導コイル３を流れる電流が大きい場合には、ＮチャネルパワーＭＯＳＦＥＴ２１，２２を複数並列に配置して電流容量を確保する。半導体スイッチ素子２０は、機械式スイッチと併用し、また、動作時間を限定することで、その放熱などを考慮する必要がなく、且つ小型の基板で形成可能である。
【００３２】
また、フォトカプラ２４、ＮチャネルパワーＭＯＳＦＥＴ２１，２２などを用いた半導体スイッチ素子２０ではなく、ＰチャネルパワーＭＯＳＦＥＴとして制御の極性を変えてもよく、さらには、他の素子を用いた電気式スイッチとしてもよい。
【００３３】
（異常検出時の各スイッチの動き）
超電導マグネット２の異常検出とは、超電導コイル３にクエンチが発生してそれを検出した場合である。なお、クエンチの検出は検出感度を上げると誤検知をするが、クエンチ検出時は誤検知であるかどうか区別できないのでいずれも同じ処置となる。励磁電源１の異常検出とは、直流電源１１、制御回路１３などの異常を検出した場合、一次側電源の停電（特に瞬停、瞬低）を検出した場合、のいずれも含む。なお、一次側電源とは、励磁電源１を構成する直流電源１１に電力を供給する（給電する）電源のことをいう。
【００３４】
ここでは、クエンチを検知した場合を例にとり、異常検出時の各スイッチの動きを説明する。超電導マグネット２の異常（実際にはクエンチを誤検知）が検出されると、制御回路１３により超電導コイル３への出力電流がゼロにされるとともに、クランパ６および半導体スイッチ素子２０へ異常信号が出力される。クランパ６に異常信号（電気信号Ｌｏｗ）が入力されると、トランジスタ６ｃがＯＦＦしてコイル６ｂが非励磁状態となりばね力により接点６ａが閉じる。これにより、超電導コイル３への出力の両端が短絡する。一方、半導体スイッチ素子２０に異常信号が入力されると、抵抗２３に電圧が発生し、ＮチャネルパワーＭＯＳＦＥＴ２１，２２がＯＮして両ＦＥＴのドレインＤとソースＳとの間の抵抗がほぼゼロになる。これにより、超電導コイル３への出力の両端が短絡する。
【００３５】
ここで、クランパ６の接点６ａはばね力により閉じるので、クランパ６に異常信号が入力されてから接点６ａが閉じるまでに少しの時間を要する。これに対して半導体スイッチ素子２０は瞬時に動作する。超電導コイル３への出力の両端を短絡させる手段として機械式のクランパ６とともに半導体スイッチ素子２０を用いることで、異常の検出からクランパ６の作動により出力が短絡する（接点６ａが閉じる）までのデッドタイムをなくすことができる。また、機械式のクランパ６とともに半導体スイッチ素子２０を用いることで、二重の保護対策となることによるシステムのロバスト性が向上する。すなわち、機械式のクランパ６のみを使用していた従来よりも確実に出力を短絡させることができる。
【００３６】
なお、超電導コイル３への出力を短絡させた後は、実際にクエンチが発生している場合は、クエンチ状態が納まるまでそのまま待つ。一方、クエンチを誤検知したことが明らかであれば、制御回路１３により直流電源１１の出力電流を制御して、直流電源１１の出力電流と超電導コイル３を流れる電流とを一致させてから、クランパ６の接点６ａを開く（クランパ６を開く）とともにＮチャネルパワーＭＯＳＦＥＴ２１，２２のドレインＤとソースＳとの間の抵抗をほぼ無限大に戻す（半導体スイッチ素子２０を開く）。
【００３７】
（第２実施形態）
図４，５を参照しつつ、本発明の第２実施形態に係る励磁電源１０２について説明する。第１実施形態との相違は、本第２実施形態では、外付けの瞬停検出回路３０を励磁電源に付加していることである。制御回路１３に組み込まれクランパ６に異常信号を出力する異常検出回路が本発明における第１異常検出回路に相当し、瞬停検出回路３０が本発明における第２異常検出回路に相当する。図４に示したように、半導体スイッチ素子２０に制御回路１３を介して瞬停検出回路３０が異常信号を出力するように励磁電源１０２は回路構成されている。瞬停検出回路３０から制御回路１３へは電気信号経路３５を経由して異常信号が出力される。
【００３８】
（瞬停検出回路）
図５に示したように、瞬停検出回路３０は、トランス３１（変圧器）、フォトカプラ３３、およびタイマＩＣ３４を具備してなる電気回路である。ＡＣ２００Ｖをトランス３１で降圧してフォトカプラ３３に入れると、半波整流された波形パルス信号がフォトカプラ３３により作られる。この波形パルス信号がタイマＩＣ３４のリセット端子に入力される。タイマＩＣ３４の時間設定を例えば２０ｍｓｅｃとしたとする。停電が起こりタイマＩＣ３４に波形パルス信号が入らなくなって２０ｍｓｅｃが経過すると、瞬停検出回路３０から異常信号が電気信号経路３５へ出力される。
【００３９】
なお、交流入力型のフォトカプラを使用すれば全波整流された波形パルス信号となり、より正確な異常（停電）検出を行うことができる。また、トランス３１を抵抗器、コンデンサに置き換えた回路としてもよい。
【００４０】
本実施形態の励磁電源１０２によると、２つの異常検出回路を励磁電源に設けることで、２系統の異常検出回路となりロバスト性がより向上する。また、制御回路１３を介して瞬停検出回路３０が半導体スイッチ素子２０に異常信号を出力するように回路構成されているので、クランパ６への信号系統と半導体スイッチ素子２０への信号系統とを一部共通化でき簡潔な回路構成とすることができる。
【００４１】
なお、外付けの第２異常検出回路としては、停電を検知する本実施形態のような瞬停検出回路３０ではなく、超電導コイル３の電圧が大きくなるとメータスイッチがＯＮするような過電圧検出回路であってもよいし、超電導コイル３のクエンチを検出するクエンチ検出回路であってもよい。
【００４２】
（第３実施形態）
図６〜８を参照しつつ、本発明の第３実施形態に係る励磁電源１０３について説明する。第２実施形態との相違は、本第３実施形態では、瞬停検出回路３０Ａから制御回路１３へ異常信号を出力するとともに、瞬停検出回路３０Ａから半導体スイッチ素子２０Ａへ異常信号を直接出力していることである。瞬停検出回路３０Ａから制御回路１３へは電気信号経路３５ａを経由して異常信号が出力され、瞬停検出回路３０Ａから半導体スイッチ素子２０Ａへは電気信号経路３５ｂを経由して異常信号が出力される。
【００４３】
（瞬停検出回路）
図７に示したように、瞬停検出回路３０Ａは、２系統の異常信号を出力することができる回路であって、トランス３１（変圧器）、フォトカプラ３３，３７，３８、およびタイマＩＣ３４を具備してなる電気回路である。信号を異常時Ｈｉｇｈとするか正常時Ｈｉｇｈとするかについては、タイマＩＣ３４の出力の論理で決まり、いずれでも選定できるタイマＩＣが多い。なお、瞬停検出回路３０Ａからさらにクランパ６へ異常信号を直接出力してもよい。
【００４４】
（電気式スイッチ）
半導体スイッチ素子２０Ａは、電気信号経路３５ａ、１４、２７からの異常信号、または電気信号経路３５ｂからの異常信号により動作するスイッチであり、図８にその回路例を示している。フォトカプラ２４またはフォトカプラ２８がＯＦＦしていると、ＮチャネルパワーＭＯＳＦＥＴ２１，２２のゲートＧがソースＳに対して例えば＋１０Ｖになり、ＮチャネルパワーＭＯＳＦＥＴ２１，２２がＯＮして導通状態（短絡状態）になる。両方のフォトカプラ２４，２８がＯＮであれば抵抗器２９の両端に電圧が発生し、ＮチャネルパワーＭＯＳＦＥＴ２１，２２のゲートＧがソースＳに対して例えば＋１Ｖ（ほぼゼロ）になり、ＮチャネルパワーＭＯＳＦＥＴ２１，２２がＯＦＦして非導通状態（遮断状態）になる。なお、図８に示した回路構成は、半導体スイッチ素子２０Ａに入力される信号が、正常時にＨｉｇｈ、異常時にＬｏｗとした場合の例である。当然ながら、正常時にＬｏｗ、異常時にＨｉｇｈという回路構成としてもよい。
【００４５】
本実施形態の励磁電源１０３によると、制御回路１３を経由させないで半導体スイッチ素子２０Ａに異常信号を出力する、すなわち半導体スイッチ素子２０Ａに異常信号を直接出力する、ための回路を加えたことで作動がより速くなる。また、半導体スイッチ素子２０Ａへの信号系統が二重になるため、いずれかの信号系統が故障しても作動するというロバスト性が得られる。
【００４６】
（第４実施形態）
図９は、本発明の第４実施形態に係る励磁電源１０４を示す構成図である。図９に示したように、瞬停検出回路３０Ａからのみ半導体スイッチ素子２０に異常信号を入力してもよい。なお、この場合も、瞬停検出回路３０Ａからの異常信号を制御回路１３に入力することが好ましい。一次側電源の停電（特に瞬停、瞬低）信号を瞬停検出回路３０Ａからクランパ６に速く入力できるからである。
【００４７】
（瞬停検知回路の変形例）
図５に示した瞬停検出回路３０は、停電状態が解除されると異常信号も自動的に解除される回路であるが、停電状態が解除されても異常信号を保持して異常信号が勝手に解除されない回路とすることが有効な場合もある。図１０に示した瞬停検出回路３０Ｂは、停電状態が解除されても異常信号を保持して異常信号が勝手に解除されない構成の回路である。
【００４８】
瞬停検出回路３０Ｂによると、接点３７ｃから出力される異常信号は、停電状態が解除されて異常信号がなくなっても（正常信号に戻っても）、コイル３７ａと接点３７ｂとで自己保持され、外部の接点４１で解除されるまで保持される。接点３７ｃについては、Ａ接点とするかＢ接点とするかが制御の論理により決定される。
【００４９】
（半導体スイッチの変形例）
図１１は、図３に示した半導体スイッチ素子２０の変形例を示す図である。クエンチを誤検知して出力を短絡させた後や、停電（特に瞬停、瞬低）により出力を短絡させた後に、クランパ６および半導体スイッチ素子２０を開く制御に関して、クランパ６および半導体スイッチ素子２０のうちのどちらの回路から開くかについては、クランパ６から開く場合と、半導体スイッチ素子２０から開く場合とで、それぞれに効果がある。
【００５０】
図１１に示した半導体スイッチ素子２０Ｂは、当該半導体スイッチ素子２０Ｂが開くタイミングをコントロールできるようにしたものである。ＮチャネルパワーＭＯＳＦＥＴ２１，２２の導通を制御するための制御入力信号が入力されるフォトカプラ２８を付加することで半導体スイッチ素子２０Ｂが開くタイミングをコントロールできるようにしている。なお、クランパ６を開いた後に半導体スイッチ素子２０Ｂを開く制御とすれば、クランパ６のチャタリングを回避できる効果がある。
【００５１】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々に変更して実施することが可能なものである。
【符号の説明】
【００５２】
１、１０２、１０３、１０４：励磁電源
２：超電導マグネット
３：超電導コイル
６：クランパ（機械式スイッチ）
１０：トランジスタ
１１：直流電源
１３：制御回路
２０：半導体スイッチ素子（電気式スイッチ）
３０：瞬停検出回路（異常検出回路）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超電導コイルを具備してなる超電導マグネットを励磁する励磁電源であって、
前記超電導マグネットまたは前記励磁電源の異常を検出した際に異常信号を出力する異常検出回路と、
前記超電導コイルに並列配置され、前記異常検出回路からの異常信号が入力されることで当該超電導コイルへの出力の両端を短絡させる機械式スイッチと、
前記超電導コイルおよび前記機械式スイッチに並列配置され、前記異常検出回路からの異常信号が入力されることで当該超電導コイルへの出力の両端を短絡させる電気式スイッチと、
を備えることを特徴とする、超電導マグネット用の励磁電源。
【請求項２】
請求項１に記載の超電導マグネット用の励磁電源において、
前記異常検出回路は、
前記超電導コイルへの出力を制御する制御回路に設けられ、前記機械式スイッチに異常信号を出力する第１異常検出回路と、
前記第１異常検出回路とは別に設けられ、前記電気式スイッチに異常信号を出力する第２異常検出回路と、
を備えることを特徴とする、超電導マグネット用の励磁電源。
【請求項３】
請求項２に記載の超電導マグネット用の励磁電源において、
前記第２異常検出回路は、前記電気式スイッチに前記制御回路を介して異常信号を出力することを特徴とする、超電導マグネット用の励磁電源。
【請求項４】
請求項３に記載の超電導マグネット用の励磁電源において、
前記第２異常検出回路は、さらに、前記電気式スイッチに異常信号を直接出力することを特徴とする、超電導マグネット用の励磁電源。
【請求項１】
超電導コイルを具備してなる超電導マグネットを励磁する励磁電源であって、
前記超電導マグネットまたは前記励磁電源の異常を検出した際に異常信号を出力する異常検出回路と、
前記超電導コイルに並列配置され、前記異常検出回路からの異常信号が入力されることで当該超電導コイルへの出力の両端を短絡させる機械式スイッチと、
前記超電導コイルおよび前記機械式スイッチに並列配置され、前記異常検出回路からの異常信号が入力されることで当該超電導コイルへの出力の両端を短絡させる電気式スイッチと、
を備えることを特徴とする、超電導マグネット用の励磁電源。
【請求項２】
請求項１に記載の超電導マグネット用の励磁電源において、
前記異常検出回路は、
前記超電導コイルへの出力を制御する制御回路に設けられ、前記機械式スイッチに異常信号を出力する第１異常検出回路と、
前記第１異常検出回路とは別に設けられ、前記電気式スイッチに異常信号を出力する第２異常検出回路と、
を備えることを特徴とする、超電導マグネット用の励磁電源。
【請求項３】
請求項２に記載の超電導マグネット用の励磁電源において、
前記第２異常検出回路は、前記電気式スイッチに前記制御回路を介して異常信号を出力することを特徴とする、超電導マグネット用の励磁電源。
【請求項４】
請求項３に記載の超電導マグネット用の励磁電源において、
前記第２異常検出回路は、さらに、前記電気式スイッチに異常信号を直接出力することを特徴とする、超電導マグネット用の励磁電源。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−２３５５７４（Ｐ２０１２−２３５５７４Ａ）
【公開日】平成２４年１１月２９日（２０１２．１１．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１０１２４１（Ｐ２０１１−１０１２４１）
【出願日】平成２３年４月２８日（２０１１．４．２８）
【出願人】（５０２１４７４６５）ジャパンスーパーコンダクタテクノロジー株式会社 (56)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月２９日（２０１２．１１．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月２８日（２０１１．４．２８）
【出願人】（５０２１４７４６５）ジャパンスーパーコンダクタテクノロジー株式会社 (56)
【Ｆターム（参考）】
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