JPH03254078A

JPH03254078A - 超伝導線の接合構造

Info

Publication number: JPH03254078A
Application number: JP4930190A
Authority: JP
Inventors: Hisanobu Okamura; 久宣岡村; Hiroshi Akiyama; 浩秋山; Rikuo Kamoshita; 鴨志田　陸男; Masahiko Sakamoto; 坂本　征彦; Chie Satou; 佐藤　知絵
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1990-03-02
Filing date: 1990-03-02
Publication date: 1991-11-13

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は接続抵抗が小さく、高い磁場中においても長時
間安定した信頼性の高い接続部が得られる超電導線の接
続構造に関する。

〔従来の技術〕

超電導線を実際の装置で使用する場合、線材の製造工程
上、超電導線−本当たりの長さに限界があること、また
、超電導線が使用される装置の構造上複雑な形状が要求
される等の理由から超電導線材同士の接続は不可欠であ
る。

超電導コイルを永久電流モードで運転する場合、永久電
流ループにおける電流の減衰は接続部の抵抗値と超電導
コイルのインダクタンスの値で決まる。そのため、接続
部の抵抗をできる限り小さくすることが要求される。と
ころで、通常の金属系超電導線は、Ｃｕ、Ｃｕ−Ｎｉ合
金、Ａ氾等の常電導金属の安定化母体中に超電導フィラ
メントが複数本埋め込まれた構造になっている。超電導
線の接続方法として、安定化材同士のはんだ付、超音波
溶接等の方法が用いられてきた。しかし、常電導体であ
る安定化材が介在しているため、接続部は本質的に超電
導とはならず、抵抗値を１０−９Ω程度までしか小さく
することはできない。そこで、超電導フィラメント同士
の直接接合が必要となる。超電導フィラメント同士の直
接接合については、特開昭５９−１６２０７号公報に示
されるように超電導線材の接続部分の安定化材を除去し
、超電導フィラメントをすべて露出した後、接続する線
材のフィラメント同士をはんだ付けしたり、機械的に圧
着する方法がある。フィラメント材のはんだ付では、フ
ィラメントとはんだ材間で化合物が生威し特性が劣化し
てしまう。一方、圧着の手法を用いた場合には１０’″
１２Ω程度まで接続抵抗を小さくすることができる可能
性はあるが、接続時の非常にわずかな条件の違いにより
接続特性が大きく左右される。一方、接続抵抗を減少し
、接続部の安定化を図る接続方法として、特開昭６０−
３５４７８号公報ではフィラメント材の超音波接合方法
が提案されている。しかし、この超音波接合方法はフィ
ラメント材を束ね、かつ、撚って超音波接合を行ってい
るため、作業者による人為的要因が接続部の特性に大き
く影響し、安定した接続部が得られないという欠点があ
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術では、安定化同士の接続では接続部の抵抗
が太きい。一方、接続抵抗をできる限り小さくするため
に、超電導フィラメント同士で接続する場合には常に安
定した接続部の特性を得ることが難しく接合部の特性が
不安定で信頼性の点で問題があった。本発明の目的は、
接続抵抗が極めて小さく、常に信頼性の高い超電導フィ
ラメント同士の接続構造および接合体を提供することに
ある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明は安定化材を剥離し
た超電フィラメント材を前記フィラメント材と同様の特
性をもつ箔を介して超音波接合することにより達成され
る。さらに、超音波接合後に接合部分に銅めつきまたは
銅めっきとニッケルめつきα複合めつきを施すことによ
り、接続部の安定化が図れる。

〔作用〕

安定化材から剥離されたフィラメント材は超音波接合方
法によって超電導体からなる箔を介して金属的に接続さ
れているため、接続抵抗が減少し、かつ、極低温化にお
ける使用状態でも接続部の熱的な安定化が図れる。また
、従来の接合方法のようにフィラメント材同士が撚しら
れて交差することなく接続されているため、接続の際に
生じる人為的要因がなくなり、再現性にも優れた接続部
が得られる。さらに、超音波接合後に接合部に銅めっき
、または、ニッケルめっきと銅めっきの複合めっきを施
すことにより、露出されたフィラメント材が銅、または
、ニッケル等の安定化材で覆われる。従って、接続部分
の熱的、磁気的安定化が得られる。また、必要に応じて
、銅、または、ニッケルめっき後、超電導特性が損われ
ない条件で熱処理を施すことにより、接続部の低抵抗化
と安定化が図られる。さらに、安定化材から露出した各
フィラメント材が箔の表面で、できるかぎり撚られない
で超音波接合されるためには、接続部分のみ安定化材か
ら露出させ、その端部は安定化材に固定された状態で超
音波接合することにより達威される。

〔実施例〕

〈実施例１〉本発明の実施例を図面にもとづいて説明する。

第１図は本発明により超電導線１と２との接合方法を示
す。第１図の超電導線１および２はいずれも銅を安定化
材として、内部に各５０本のフィラメント材が埋め込ま
れている。なお、フィラメント材の材質はＮｂとＴｉと
の合金で径は５０ＪＬｍ、超電導線全体の外径は２ｍｍ
である。まず、第１図に示すように、超電導線１と２と
の接続部を硝酸溶液で除去し、フィラメント３および４
を露出させる。次に、フィラメント材３と４をフィラメ
ント材と同じ組成と特性をもつ超電導体からなる厚さ５
０μｍの箔５の表面でお互いに向き合うように配置する
。この場合、各フィラメント材がお互いに交差しないよ
うに配置することが望ましい。

次に、超音波電極６をフィラメント材の上に接触させ、
超電導体の箔５の表面にフィラメント材を超音波接合す
る。このときの超音波接合条件は圧カフ０〜↓２ＯＮ、
周波数２０ｋＨｚ、時間０．７〜３ｓｅｃ、振幅２０μ
ｍで行った。次に前述の方法で接合されたフィラメント
材を銅製のスリーブに挿入し、外部から荷重１００ｋｇ
ｆで圧着する。

第２図は前述の方法で接続された接続部の断面を示すが
、フィラメント３および４は超電導体の箔５に接続され
、かつ、周囲は銅スリーブ７で固定されている。この方
法によって接続された超電導体の接続抵抗を測定した結
果、試験温度４．２に、磁場０．５Ｔ、通電電流１００
Ａの条件で１０−１３Ω以下の抵抗値が得られた。さら
に、同様に接続体を１０本作成し、クエンチ電流を測定
結果、ＩＴの磁場で１００ＯＡの値を示し、安定した特
性が得られた。

〈実施例２〉第３図は実施例１と同様の超電導線のフィラメント材３
と４を超電導体からなる厚さ５０μｍｉ５の間にフィラ
メント材が平行になるように配置した後、超音波接合す
る。なお、本実施例ではフィラメント材を分割し、三枚
の箔に超音波接合を行った。次に、これを第４図に示す
ような形状の銅スリーブ６内に挿入して外部から圧着す
る。前述の方法によって得られた超電導体の接続部を評
価した結果、実施例１と同様の特性が安定して得られた
。

〈実施例３〉第５図は接続すべき超電導線１と２のフィラメント材の
接続部分だけを安定化材から露出させ、その端部は安定
化材に固定された状態で超音波接合を行った実施例を示
す。フィラメント材を超電導体から箔の表面でお互いに
平行になるように配置する。この実施例における超電導
線の安定化材およびフィラメント材の材質９寸法は実施
例１と同じである。第５図に示したように、箔５の表面
に平行に配置した一方のフィラメント材を超音波接合す
る。次いで他方のフィラメント材を超音波接合する。こ
のときの超音波接合条件は実施例１と同じである。次に
、露出されたフィラメント材と超音波接合部に銅めっき
を施す。このときの銅めっきの方法は化学めっきでその
厚さは約１０μｍである。銅めっき後超電導線の特性が
損われない温度、すなわち、Ｎｂ−Ｔｉの場合は３００
°ＣでＩＯ時間の熱処理を行った。次に、これを第２図
で示したと同様の銅のスリーブ内に挿入し、外部から２
００ｋｇｆの荷重で圧着した。前述の方法で接合された
超電導体の特性を実施例１と同様の方法で評価した結果
、接合部の抵抗は１０−１４Ωであった。このようにし
て接合した超電導線によって超電導マグネットを作製し
た。

〔発明の効果〕

本発明によれば接続抵抗の小さい超電導線材のフィラメ
ント同士の接続が可能で、接続状態、および、それに伴
う接続特性が安定しており信頼性の高い超電導線の接続
を得ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第３図及び第５図は本発明の実施例を示す斜視
図、第２図、第４図はその接合部の断面図を示す。１．２・・・超電導線、３，４・・・超電導フィラメン
ト、５・・・超電導箔、６・・・超音波ホーン。　　　
　　　一つ、第１図第図第図

Claims

【特許請求の範囲】１、常電導金属の安定化材を母体とし、その中に複数の
フィラメント材が埋め込まれた構造を持つ合金系または
化合物系超電導線の接続において、接続部分のフィラメ
ント材を安定化材から露出し、前記フィラメント材と同
様の特性をもつ超電導部材を介して超音波接合され、か
つ、銅のスリーブで固定されていることを特徴とする超
電導線の接続構造。２、請求項１において、前記超電導特性をもつ部材は、
厚さが１０〜１０００μｍの箔であることを特徴とする
超電導線の接続構造。３、接続部分のフィラメント材を安定化材から露出し、
前記フィラメント材と同様の超電導特性をもつ箔の表面
に接続すべき二束以上の超電導線の前記フィラメント材
同士がお互いに交差しないように配置されて、前記箔と
超音波接合され、かつ、銅スリーブで固定されているこ
とを特徴とする超電導線の接続構造。４、請求項１において、接合すべき前記超電導線の前記
フィラメント材は、接合部分でだけを安定化材から露出
し、その端部は安定化材に埋め込まれ、固定された状態
で超音波接合を行う超電導線の接合構造。５、請求項１、２、３または４において、超音波接合後
銅めつきまたはＮｉめつきと銅めつきの複合めつきが施
されている超電導線の接合構造。６、請求項５において、めつき工程後、６００℃以下の
温度で熱処理が行われる超電導線の接続構造。７、超電導装置用の超伝導線が超伝導特性をもつ箔を介
して超音波接合されていることを特徴とする超伝導装置
。