JPH05109530A - 超電導電流リード - Google Patents
超電導電流リードInfo
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- JPH05109530A JPH05109530A JP3264548A JP26454891A JPH05109530A JP H05109530 A JPH05109530 A JP H05109530A JP 3264548 A JP3264548 A JP 3264548A JP 26454891 A JP26454891 A JP 26454891A JP H05109530 A JPH05109530 A JP H05109530A
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Landscapes
- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】極低温側への侵入熱を大幅に低減することので
きる超電導電流リードを提供すること 【構成】超電導電流リード４は、形状、超電導特性、構
成法の異なる複数種の導体である低温部４ａ、中温部４
ｂ及び高温部４ｃから構成され、夫々接続部材６ａ、６
ｂで接続されている。
きる超電導電流リードを提供すること 【構成】超電導電流リード４は、形状、超電導特性、構
成法の異なる複数種の導体である低温部４ａ、中温部４
ｂ及び高温部４ｃから構成され、夫々接続部材６ａ、６
ｂで接続されている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、極低温下におかれる超
電導機器と室温下におかれる電源等の電力供給部を結ぶ
電流リードの改良に関するものである。
電導機器と室温下におかれる電源等の電力供給部を結ぶ
電流リードの改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】超電導機器に使用される電流リードは、
導体の通電による発熱と高温部からの熱伝導により侵入
する熱量の和を最小にし、ヘリウム等の寒剤の蒸発量を
最低にするような導体断面積で使用される。
導体の通電による発熱と高温部からの熱伝導により侵入
する熱量の和を最小にし、ヘリウム等の寒剤の蒸発量を
最低にするような導体断面積で使用される。
【０００３】通常、電流リードは導体材料として銅線を
使うことが多いが、Ａｇで被覆された酸化物系超電導線
材を用いた電流リードについても検討されている。
使うことが多いが、Ａｇで被覆された酸化物系超電導線
材を用いた電流リードについても検討されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】この種の超電導電流リ
ードは、液体ヘリウム温度（４．２Ｋ）から１５０Ｋ程
度の温度勾配、並びに超電導マグネット洩れ磁界による
磁場勾配のある環境で使われる。従って、低温部から高
温部に至るまでの幅の広い使用環境に見合う超電導導体
を開発する必要があるが、結果的に最適な電流密度を達
成することが不利となり、超電導電流リードの断面積を
大きくするか、導体のジュール発熱を大きくするかのい
ずれかとなり、熱侵入量の低減に限界を生ずる。また、
電流リードを交流通電導体として使用する場合、超電導
導体の交流損失を低減する必要がある。このとき、マグ
ネット近傍の低温部に使われる導体は、低交流損失対策
を行うほど、より高温で使用するときの通電特性が低下
するので、広い温度領域で使用するのが困難となる。
ードは、液体ヘリウム温度（４．２Ｋ）から１５０Ｋ程
度の温度勾配、並びに超電導マグネット洩れ磁界による
磁場勾配のある環境で使われる。従って、低温部から高
温部に至るまでの幅の広い使用環境に見合う超電導導体
を開発する必要があるが、結果的に最適な電流密度を達
成することが不利となり、超電導電流リードの断面積を
大きくするか、導体のジュール発熱を大きくするかのい
ずれかとなり、熱侵入量の低減に限界を生ずる。また、
電流リードを交流通電導体として使用する場合、超電導
導体の交流損失を低減する必要がある。このとき、マグ
ネット近傍の低温部に使われる導体は、低交流損失対策
を行うほど、より高温で使用するときの通電特性が低下
するので、広い温度領域で使用するのが困難となる。
【０００５】本発明の目的は、かかる点に鑑み、侵入熱
を大幅に低減させることのできる超電導リードを提供す
ることにある。
を大幅に低減させることのできる超電導リードを提供す
ることにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段及び作用】本発明の要旨
は、形状、超電導特性、構成法の異なる複数種の導体を
長さ方向に接続したことにあり、それによって導体の使
用環境（温度、磁場）に応じた超電導導体の超電導特性
の利用が可能となり、電流リードとしての単位電流当
り、又は単位断面積当りの熱の和を低減させたものであ
る。
は、形状、超電導特性、構成法の異なる複数種の導体を
長さ方向に接続したことにあり、それによって導体の使
用環境（温度、磁場）に応じた超電導導体の超電導特性
の利用が可能となり、電流リードとしての単位電流当
り、又は単位断面積当りの熱の和を低減させたものであ
る。
【０００７】この場合、超電導導体を構成する酸化物系
超電導体としては、例えばＹ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ、Ｂｉ−
Ｓｒ−Ｃｕ−Ｏ、Ｂｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ、Ｔｌ−
Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ、Ｔｌ−Ｂａ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ、Ｔｌ−
Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ、Ｌａ−Ｎａ−Ｃｕ−Ｏ、Ｌａ−
Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ、Ｌａ−Ｓｒ−Ｃｕ−Ｏ等の多くのもの
が使用できる。
超電導体としては、例えばＹ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ、Ｂｉ−
Ｓｒ−Ｃｕ−Ｏ、Ｂｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ、Ｔｌ−
Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ、Ｔｌ−Ｂａ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ、Ｔｌ−
Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ、Ｌａ−Ｎａ−Ｃｕ−Ｏ、Ｌａ−
Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ、Ｌａ−Ｓｒ−Ｃｕ−Ｏ等の多くのもの
が使用できる。
【０００８】また、その超電導導体の形状としては、金
属被覆付きの線材、その線材の複数本を集合化した集合
導体、基板上に超電導の層が存在する導体、その導体を
複数集合化した導体等がある。
属被覆付きの線材、その線材の複数本を集合化した集合
導体、基板上に超電導の層が存在する導体、その導体を
複数集合化した導体等がある。
【０００９】これらの導体の超電導特性とは、臨界電流
密度（Ｊｃ）、臨界温度、Ｊｃより大きい通電時での抵
抗値、及びこれらの値の磁場変化、温度変化のことをい
う。それらの超電導特性の制御は、酸化物系超電導体の
元素配合組成や熱処理条件を変えたり、集合導体の場合
は集合数を変えること等で対応することができる。
密度（Ｊｃ）、臨界温度、Ｊｃより大きい通電時での抵
抗値、及びこれらの値の磁場変化、温度変化のことをい
う。それらの超電導特性の制御は、酸化物系超電導体の
元素配合組成や熱処理条件を変えたり、集合導体の場合
は集合数を変えること等で対応することができる。
【００１０】前記導体の熱伝導率は、被覆材や基板等の
材質を純度の高い金属にしたり、合金材にしたり、電気
絶縁材にしたりすることで制御できる。また、導体の表
面にエポキシ樹脂等を塗布したり、表面を凹凸状に加工
したりして１５０Ｋ以下の極低温下の熱流束を制御する
ことができる。
材質を純度の高い金属にしたり、合金材にしたり、電気
絶縁材にしたりすることで制御できる。また、導体の表
面にエポキシ樹脂等を塗布したり、表面を凹凸状に加工
したりして１５０Ｋ以下の極低温下の熱流束を制御する
ことができる。
【００１１】
【実施例】図１は、本発明に係る電流リードの一実施例
の概要を示したものである。
の概要を示したものである。
【００１２】ここでは容器１内において液体ヘリウム２
で冷却された超電導マグネット３と電源５が超電導リー
ド４で接続されている。この超電導電流リード４は、３
種の導体、即ち超電導マグネット３に近い順に低温部４
ａ、中温部４ｂ、高温部４ｃから構成され、夫々接続部
材６ａ、６ｂで接続されている。しかして低温部の導体
４ａは、図２に示すように、補強材として熱伝導率の低
い絶縁基板７にＡｇの薄い層８を介して４．２Ｋ磁場中
で臨界電流密度の高いＢｉ系の酸化物超電導体の層９を
設けたものからなり、４．２Ｋでの臨界電流は５００Ａ
である。
で冷却された超電導マグネット３と電源５が超電導リー
ド４で接続されている。この超電導電流リード４は、３
種の導体、即ち超電導マグネット３に近い順に低温部４
ａ、中温部４ｂ、高温部４ｃから構成され、夫々接続部
材６ａ、６ｂで接続されている。しかして低温部の導体
４ａは、図２に示すように、補強材として熱伝導率の低
い絶縁基板７にＡｇの薄い層８を介して４．２Ｋ磁場中
で臨界電流密度の高いＢｉ系の酸化物超電導体の層９を
設けたものからなり、４．２Ｋでの臨界電流は５００Ａ
である。
【００１３】構成材の一方に絶縁体を用いているため、
渦電流損失、結合損失の小さな交流用超電導導体でもあ
る。
渦電流損失、結合損失の小さな交流用超電導導体でもあ
る。
【００１４】また、中温部の導体４ｂは、３図に示すよ
うに、酸化物系超電導体からなるコア１１を被覆材１２
で被覆したテープ状線材１０を積層集合化したもので、
コア１１としては７７Ｋでの臨界電流密度（Ｊｃ）が高
いＹ系の酸化物超電導体が用いられ、被覆材１２として
は熱侵入を押さえるため、Ａｕに少量のＰｄを添加した
合金材が用いられ、線材１０の積層集合数は２０枚であ
る。
うに、酸化物系超電導体からなるコア１１を被覆材１２
で被覆したテープ状線材１０を積層集合化したもので、
コア１１としては７７Ｋでの臨界電流密度（Ｊｃ）が高
いＹ系の酸化物超電導体が用いられ、被覆材１２として
は熱侵入を押さえるため、Ａｕに少量のＰｄを添加した
合金材が用いられ、線材１０の積層集合数は２０枚であ
る。
【００１５】導体の表面は、凹凸加工が施され、熱流速
を大きくしてあり、この導体４ｂは７７ｋでの臨界電流
が２００Ａである。
を大きくしてあり、この導体４ｂは７７ｋでの臨界電流
が２００Ａである。
【００１６】また、高温部の導体４ｃは、中温部４ｂと
同様にテープ状態線材を積層集合化したものであるが、
各線材のコア１１としてはＪｃ以上での超電導体の抵抗
が小さく、臨界温度の高いＴｌ系の酸化物超電導体が用
いられ、被覆材１２として抵抗の小さいＡｇが用いられ
る。テープ状線材１０の積層集合数は５０枚であり、こ
の導体４ｃの１００Ｋにおける２００Ａ時の抵抗は約１
ｎΩ・ｍである。
同様にテープ状態線材を積層集合化したものであるが、
各線材のコア１１としてはＪｃ以上での超電導体の抵抗
が小さく、臨界温度の高いＴｌ系の酸化物超電導体が用
いられ、被覆材１２として抵抗の小さいＡｇが用いられ
る。テープ状線材１０の積層集合数は５０枚であり、こ
の導体４ｃの１００Ｋにおける２００Ａ時の抵抗は約１
ｎΩ・ｍである。
【００１７】このような構成の電流リード４にあって
は、超電導マグネット３近傍では熱伝導率の小さな材料
を用いているので、伝導による侵入熱が低減され、液体
ヘリウム２の蒸発量を低減することができ、特に非通電
時の熱侵入低減において大きな効果があり、超電導電流
リードとしての用途が拡大する。
は、超電導マグネット３近傍では熱伝導率の小さな材料
を用いているので、伝導による侵入熱が低減され、液体
ヘリウム２の蒸発量を低減することができ、特に非通電
時の熱侵入低減において大きな効果があり、超電導電流
リードとしての用途が拡大する。
【００１８】超電導導体の磁化損失は、超電導体の体積
に比例するので、極低温下では超電導体の断面積の小さ
い導体を用いることにより電流リードとしての損失低減
も可能である。
に比例するので、極低温下では超電導体の断面積の小さ
い導体を用いることにより電流リードとしての損失低減
も可能である。
【００１９】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の電流リードによれば、形状、超電導特性、構成法の異
なる複数種の導体を長さ方向に接続したものであるか
ら、超電導導体を通しての侵入熱を低減させることがで
きるだけでなく、通電による導体発熱を低減させること
ができ、液体ヘリウム等の寒剤の消費または冷凍機の負
荷を減少させることができる効果がある。
の電流リードによれば、形状、超電導特性、構成法の異
なる複数種の導体を長さ方向に接続したものであるか
ら、超電導導体を通しての侵入熱を低減させることがで
きるだけでなく、通電による導体発熱を低減させること
ができ、液体ヘリウム等の寒剤の消費または冷凍機の負
荷を減少させることができる効果がある。
【図１】本発明に係る電流リードの一実施例の概要を示
す説明図。
す説明図。
【図２】低温部を構成する導体の斜視図。
【図３】中温部及び高温部を構成する導体の斜視図。
２ 液体ヘリウム ３ 超電導マグネット ４ 電流リード ４ａ 低温部の導体 ４ｂ 中温部の導体 ４ｃ 高温部の導体 ５ 電源 ７ 絶縁基板 ９ 酸化物超電導体の層 １０ テープ状線材 １１ 酸化物超電導体のコア １２ 被覆材
Claims (4)
- 【請求項１】構成法、形状の異なる複数種の酸化物系超
電導導体を長さ方向に接続してなることを特徴とする超
電導電流リード。 - 【請求項２】超電導特性の異なる複数種の酸化物系超電
導導体を長さ方向に接続してなることを特徴とする超電
導電流リード。 - 【請求項３】複合基材の熱伝導率及び電気抵抗率が異な
る複数種の酸化物系超電導導体を長さ方向に接続してな
ることを特徴とする超電導電流リード。 - 【請求項４】集合数の異なる複数種の酸化物系超電導導
体を長さ方向に接続してなることを特徴とする超電導電
流リード。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3264548A JP2913940B2 (ja) | 1991-10-14 | 1991-10-14 | 超電導電流リード |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3264548A JP2913940B2 (ja) | 1991-10-14 | 1991-10-14 | 超電導電流リード |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05109530A true JPH05109530A (ja) | 1993-04-30 |
| JP2913940B2 JP2913940B2 (ja) | 1999-06-28 |
Family
ID=17404805
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3264548A Expired - Fee Related JP2913940B2 (ja) | 1991-10-14 | 1991-10-14 | 超電導電流リード |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2913940B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6153825A (en) * | 1996-12-27 | 2000-11-28 | Japan Atomic Energy Research Institute | Superconducting current lead |
| JP2012028041A (ja) * | 2010-07-20 | 2012-02-09 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | 超電導電流リード |
| JP2014183138A (ja) * | 2013-03-19 | 2014-09-29 | Toshiba Corp | 超電導装置 |
-
1991
- 1991-10-14 JP JP3264548A patent/JP2913940B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6153825A (en) * | 1996-12-27 | 2000-11-28 | Japan Atomic Energy Research Institute | Superconducting current lead |
| JP2012028041A (ja) * | 2010-07-20 | 2012-02-09 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | 超電導電流リード |
| JP2014183138A (ja) * | 2013-03-19 | 2014-09-29 | Toshiba Corp | 超電導装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2913940B2 (ja) | 1999-06-28 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
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