JPH04357803A - 超電導装置用電流リード - Google Patents
超電導装置用電流リードInfo
- Publication number
- JPH04357803A JPH04357803A JP13157091A JP13157091A JPH04357803A JP H04357803 A JPH04357803 A JP H04357803A JP 13157091 A JP13157091 A JP 13157091A JP 13157091 A JP13157091 A JP 13157091A JP H04357803 A JPH04357803 A JP H04357803A
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- JP
- Japan
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- magnetic field
- current lead
- superconducting
- superconducting coil
- axis
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】［発明の目的］
【０００２】
【産業上の利用分野】本発明は液体ヘリウム容器内に収
容した液体ヘリウム中に浸漬された超電導コイルへ、常
温環境下におかれた励磁用電源から電流を供給するため
の電流リードの改良に関する。
容した液体ヘリウム中に浸漬された超電導コイルへ、常
温環境下におかれた励磁用電源から電流を供給するため
の電流リードの改良に関する。
【０００３】
【従来の技術】液体ヘリウム容器内に収容した液体ヘリ
ウム中に浸漬冷却された超電導コイルへ常温環境下にお
かれた励磁用電源から電流を供給するための手段として
電流リードが使用されている。超電導装置においては、
外部からの熱伝導、ふく射、および電流リードからの侵
入熱によって非常に高価な液体ヘリウムが蒸発する。こ
のうち、通常の超電導装置においては、電流リードから
の侵入熱が全体の大半を占める。
ウム中に浸漬冷却された超電導コイルへ常温環境下にお
かれた励磁用電源から電流を供給するための手段として
電流リードが使用されている。超電導装置においては、
外部からの熱伝導、ふく射、および電流リードからの侵
入熱によって非常に高価な液体ヘリウムが蒸発する。こ
のうち、通常の超電導装置においては、電流リードから
の侵入熱が全体の大半を占める。
【０００４】そこで液体窒素温度以上で超電導状態を示
す高温超電導体を用いて電流リードを構成し、侵入熱を
低減することが考えられている（特開昭６３−２９２６
１０号公報参照）。例えばセラミックス高温超電導体の
高温端を液体窒素容器に収容した液体窒素で８０Ｋ付近
に冷却し超電導状態とする。高温超電導体の高温端から
常温までは銅等から成るリードを用いる。高温超電導体
は熱伝導率が小さいため液体ヘリウム容器への侵入熱は
小さく、電気抵抗が零であるため通電によるジュール発
熱はない。従って高温超電導体を使った電流リードは、
液体ヘリウムの蒸発量低減に大きな効果がある。
す高温超電導体を用いて電流リードを構成し、侵入熱を
低減することが考えられている（特開昭６３−２９２６
１０号公報参照）。例えばセラミックス高温超電導体の
高温端を液体窒素容器に収容した液体窒素で８０Ｋ付近
に冷却し超電導状態とする。高温超電導体の高温端から
常温までは銅等から成るリードを用いる。高温超電導体
は熱伝導率が小さいため液体ヘリウム容器への侵入熱は
小さく、電気抵抗が零であるため通電によるジュール発
熱はない。従って高温超電導体を使った電流リードは、
液体ヘリウムの蒸発量低減に大きな効果がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】セラミックス系の高温
超電導体は大きな磁場依存性があり、超電導コイルが作
る磁場の方向によっては臨界電流が大きく低下する。ま
た、超電導コイルが作る磁場は空間的にその方向と強さ
が変化しているため、長い高温超電導体においては全体
に同一方向の磁場が印加されていない。このため、長い
高温超電導体の内部において、磁場の方向が臨界電流の
低下する方向に向く部分が存在するようになる。
超電導体は大きな磁場依存性があり、超電導コイルが作
る磁場の方向によっては臨界電流が大きく低下する。ま
た、超電導コイルが作る磁場は空間的にその方向と強さ
が変化しているため、長い高温超電導体においては全体
に同一方向の磁場が印加されていない。このため、長い
高温超電導体の内部において、磁場の方向が臨界電流の
低下する方向に向く部分が存在するようになる。
【０００６】本発明の目的は超電導コイルが作る磁場に
より臨界電流が低下することを極力抑えた超電導装置用
電流リードを提供することにある。
より臨界電流が低下することを極力抑えた超電導装置用
電流リードを提供することにある。
【０００７】［発明の構成］
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明によれば、高温超電導の結晶軸の一つであるｃ
軸を超電導コイルが作る磁場の向きと直角に配置する。
に本発明によれば、高温超電導の結晶軸の一つであるｃ
軸を超電導コイルが作る磁場の向きと直角に配置する。
【０００９】尚、高温超電導体の長さが長い場合は、高
温超電導を短かく分割し、銅製リードを介して直列に並
べ、それぞれの高温超電導体の結晶軸の一つであるｃ軸
を超電導コイルが作る磁場の向きと直角に配置し、かつ
結晶軸の他の一つであるａ軸と超電導コイルが作る磁場
の向きが４５°以内になるように配置するのがよい。
温超電導を短かく分割し、銅製リードを介して直列に並
べ、それぞれの高温超電導体の結晶軸の一つであるｃ軸
を超電導コイルが作る磁場の向きと直角に配置し、かつ
結晶軸の他の一つであるａ軸と超電導コイルが作る磁場
の向きが４５°以内になるように配置するのがよい。
【００１０】
【作用】高温超電導体は結晶構造を有しておりａ軸、ｂ
軸、ｃ軸という結晶軸がある。このｃ軸に平行に磁場を
印加した場合に臨界電流が大きく低下する。本構成によ
る超電導装置用電流リードでは、ｃ軸が磁場の向きと直
角のため大きく臨界電流が低下することはない。
軸、ｃ軸という結晶軸がある。このｃ軸に平行に磁場を
印加した場合に臨界電流が大きく低下する。本構成によ
る超電導装置用電流リードでは、ｃ軸が磁場の向きと直
角のため大きく臨界電流が低下することはない。
【００１１】そして、上記尚書きした手段によれば高温
超電導体は、結晶軸であるａ軸、ｂ軸、ｃ軸の各方向に
それぞれ磁場を印加した場合、臨界電流に大きな異方性
が存在する。臨界電流の磁場方向に対する低下の度合は
、ａ軸方向に磁場を印加した場合が最も小さく、ｃ軸方
向の場合が最も大きい。
超電導体は、結晶軸であるａ軸、ｂ軸、ｃ軸の各方向に
それぞれ磁場を印加した場合、臨界電流に大きな異方性
が存在する。臨界電流の磁場方向に対する低下の度合は
、ａ軸方向に磁場を印加した場合が最も小さく、ｃ軸方
向の場合が最も大きい。
【００１２】一般的に超電導コイルが作る磁場はその方
向が空間的に均一でないため、長い高温超電体では全体
に同一方向の磁場が印加できない。本構成による超電導
装置用電流リードでは高温超電導体を短かく分割するこ
とにより、それぞれの高温超電導体にはほぼ均一方向の
磁場が印加されるようになるとともに、ｃ軸が磁場の方
向と直角で、かつａ軸が磁場の方向とほぼ平行であるた
め、大きく臨界電流が低下することはない。
向が空間的に均一でないため、長い高温超電体では全体
に同一方向の磁場が印加できない。本構成による超電導
装置用電流リードでは高温超電導体を短かく分割するこ
とにより、それぞれの高温超電導体にはほぼ均一方向の
磁場が印加されるようになるとともに、ｃ軸が磁場の方
向と直角で、かつａ軸が磁場の方向とほぼ平行であるた
め、大きく臨界電流が低下することはない。
【００１３】
（実施例１）以下本発明の第１の実施例について、図１
および図２を参照して説明する。（１）は超電導線を巻
回してなる超電導コイルであり、この超電導コイル（１
）はステンレス鋼等からなる液体ヘリウム容器（２）内
に収容した液体ヘリウム（３）中に浸漬されている。ま
たこの液体ヘリウム容器（２）は、ステンレス鋼等から
なる断熱真空容器（４）内に収容されている。 （５）は液体窒素温度以上で超電導状態を示すセラミッ
クス系の高温超電導体で、短かく数個に分割され、それ
ぞれ鋼等からなる短リード（１３）によって直列に接続
されている。数個の高温超電導体（５）と短リード（１
３）で構成された電流リードの低温端は超電導コイル端
子（６）に接続され、高温端は液体窒素（７）を収容し
た液体窒素容器（８）を貫通し、銅等からなるリード（
９）に接続される。リード（９）の高温端には常温端子
（１０）を設けている。この常温端子（１０）は図示し
ない常温環境下におかれた励磁用電源に接続される。 （１１）は数個の高温超電導体（５）と短リード（１３
）で構成された電流リードの外周に設けられたステンレ
ス鋼等からなるガス流路管で、液体ヘリウム容器（２）
内で蒸発したヘリウムガス（１２）の流路となる。図２
は超電導コイル（１）と数個の高温超電導体（５）と短
リード（１３）から構成される電流リードを示した斜視
説明図である。短かく分割した高温超電導体（５）を、
それぞれ位置する場所での超電導コイル（１）が作る磁
場の向きに対して、結晶軸の一つであるｃ軸を直角にそ
してもう一つの結晶軸であるａ軸を磁場方向と４５°以
内になるように配置する。
および図２を参照して説明する。（１）は超電導線を巻
回してなる超電導コイルであり、この超電導コイル（１
）はステンレス鋼等からなる液体ヘリウム容器（２）内
に収容した液体ヘリウム（３）中に浸漬されている。ま
たこの液体ヘリウム容器（２）は、ステンレス鋼等から
なる断熱真空容器（４）内に収容されている。 （５）は液体窒素温度以上で超電導状態を示すセラミッ
クス系の高温超電導体で、短かく数個に分割され、それ
ぞれ鋼等からなる短リード（１３）によって直列に接続
されている。数個の高温超電導体（５）と短リード（１
３）で構成された電流リードの低温端は超電導コイル端
子（６）に接続され、高温端は液体窒素（７）を収容し
た液体窒素容器（８）を貫通し、銅等からなるリード（
９）に接続される。リード（９）の高温端には常温端子
（１０）を設けている。この常温端子（１０）は図示し
ない常温環境下におかれた励磁用電源に接続される。 （１１）は数個の高温超電導体（５）と短リード（１３
）で構成された電流リードの外周に設けられたステンレ
ス鋼等からなるガス流路管で、液体ヘリウム容器（２）
内で蒸発したヘリウムガス（１２）の流路となる。図２
は超電導コイル（１）と数個の高温超電導体（５）と短
リード（１３）から構成される電流リードを示した斜視
説明図である。短かく分割した高温超電導体（５）を、
それぞれ位置する場所での超電導コイル（１）が作る磁
場の向きに対して、結晶軸の一つであるｃ軸を直角にそ
してもう一つの結晶軸であるａ軸を磁場方向と４５°以
内になるように配置する。
【００１４】（実施例１の作用）高温超電導体（５）の
臨界電流は印加される磁場の方向により大きく変化する
。例えば結晶引き上げ法により製作したＢｉ系の高温超
電導体ではａ軸方向に対して磁場を印加した場合の方が
、ｃ軸方向に印加した場合より１０倍以上の臨界電流を
示す。本実施例１では高温超電導体（５）を短かく分割
することにより、それぞれの高温超電体（５）には超電
導コイル（１）が作る磁場がほぼ均一方向に印加される
ようになるために、ｃ軸が磁場の方向と直角で、かつａ
軸が磁場の方向とほぼ平行（４５°以内）になるように
配置できるため臨界電流の低下の度合いが小さい。
臨界電流は印加される磁場の方向により大きく変化する
。例えば結晶引き上げ法により製作したＢｉ系の高温超
電導体ではａ軸方向に対して磁場を印加した場合の方が
、ｃ軸方向に印加した場合より１０倍以上の臨界電流を
示す。本実施例１では高温超電導体（５）を短かく分割
することにより、それぞれの高温超電体（５）には超電
導コイル（１）が作る磁場がほぼ均一方向に印加される
ようになるために、ｃ軸が磁場の方向と直角で、かつａ
軸が磁場の方向とほぼ平行（４５°以内）になるように
配置できるため臨界電流の低下の度合いが小さい。
【００１５】（実施例１の効果）以上説明したように上
記実施例１によれば、高温超電導体を短かく分割するこ
とにより、それぞれの高温超電導体には、超電導コイル
の作る磁場がほぼ均一方向に印加されるようになるため
、ｃ軸が磁場の方向と直角で、かつａ軸が磁場の方向と
平行になるように配置できるため、臨界電流の低下を極
力抑えた超電導装置用電流リードが得られる。
記実施例１によれば、高温超電導体を短かく分割するこ
とにより、それぞれの高温超電導体には、超電導コイル
の作る磁場がほぼ均一方向に印加されるようになるため
、ｃ軸が磁場の方向と直角で、かつａ軸が磁場の方向と
平行になるように配置できるため、臨界電流の低下を極
力抑えた超電導装置用電流リードが得られる。
【００１６】（実施例２）次に第２の実施例について図
３および図４を参照して説明する。高温超電導体（５）
が短い場合には、実施例１のような分割をせず、１個の
高温超電導体（５）のみとする。他は実施例１と同様で
ある。
３および図４を参照して説明する。高温超電導体（５）
が短い場合には、実施例１のような分割をせず、１個の
高温超電導体（５）のみとする。他は実施例１と同様で
ある。
【００１７】（実施例２の効果）従って実施例１に準じ
て、臨界電流の低下を極力抑えた電流リードが得られる
。
て、臨界電流の低下を極力抑えた電流リードが得られる
。
【００１８】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば高温
超電導体の結晶軸の一つであるｃ軸を超電導コイルの作
る磁場の向と直角に配置したため、臨界電流の低下を極
力抑えた超電導装置用電流リードが得られる。
超電導体の結晶軸の一つであるｃ軸を超電導コイルの作
る磁場の向と直角に配置したため、臨界電流の低下を極
力抑えた超電導装置用電流リードが得られる。
【図１】本発明の第１の実施例を示す縦断面図。
【図２】図１の作用を説明するための要部斜視説明図。
【図３】本発明の第２の実施例を示す縦断面図。
【図４】図３の作用を説明するための要部斜視説明図。
１…超電導コイル
２…液体ヘリウム容器
３…液体ヘリウム
４…断熱真空容器
５…高温超電導体
６…超電導コイル端子
７…液体窒素
８…液体窒素容器
９…リード
１０…常温端子
１１…ガス流路管
１２…ヘリウムガス
１３…短リード
Claims (1)
- 【請求項１】 液体ヘリウム容器内に収納した液体ヘ
リウム中に浸漬された超電導コイルヘ、常温環境下にお
かれた励磁用電源から電流を供給するための電流リード
において、この電流リードを液体窒素温度以上で超電導
状態を示す高温超電導体から構成し、この高温超電導体
の結晶軸の一つであるｃ軸を超電導コイルが作る磁場の
向きと直角に設置したことを特徴とする超電導装置用電
流リード。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13157091A JPH04357803A (ja) | 1991-06-04 | 1991-06-04 | 超電導装置用電流リード |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13157091A JPH04357803A (ja) | 1991-06-04 | 1991-06-04 | 超電導装置用電流リード |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04357803A true JPH04357803A (ja) | 1992-12-10 |
Family
ID=15061153
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13157091A Pending JPH04357803A (ja) | 1991-06-04 | 1991-06-04 | 超電導装置用電流リード |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04357803A (ja) |
-
1991
- 1991-06-04 JP JP13157091A patent/JPH04357803A/ja active Pending
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