JPH07312237A - 超電導線材の接続部および接続方法 - Google Patents
超電導線材の接続部および接続方法Info
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- JPH07312237A JPH07312237A JP12474994A JP12474994A JPH07312237A JP H07312237 A JPH07312237 A JP H07312237A JP 12474994 A JP12474994 A JP 12474994A JP 12474994 A JP12474994 A JP 12474994A JP H07312237 A JPH07312237 A JP H07312237A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 直流または変動磁場中では抵抗値が大きくな
る超電導線の接続抵抗を最小にする接続方法を提供す
る。 【構成】 両方の超電導線の接続部端末の母材金属を除
去して超電導体フィラメントを露出させ、両方のフィラ
メント同士を絡ませたのち、超電導材の管またはＮｂ−
Ｔｉ系合金と高導電金属との多層材の管を被せて固定す
る超電導線材の接続方法。 【効果】 超電導材により接続部を磁気シールドし磁気
抵抗効果を弱め接続抵抗を小さくする。
る超電導線の接続抵抗を最小にする接続方法を提供す
る。 【構成】 両方の超電導線の接続部端末の母材金属を除
去して超電導体フィラメントを露出させ、両方のフィラ
メント同士を絡ませたのち、超電導材の管またはＮｂ−
Ｔｉ系合金と高導電金属との多層材の管を被せて固定す
る超電導線材の接続方法。 【効果】 超電導材により接続部を磁気シールドし磁気
抵抗効果を弱め接続抵抗を小さくする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は超電導マグネット等に用
いられる超電導線同士の接続方法に関するものである。
いられる超電導線同士の接続方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】超電導マグネットが大型化するに従いこ
れに用いられる超電導線も長いものが必要とされる。し
かし超電導線の長さは原材料の重量が押出機の能力から
決まってしまい、またダイスによる線引の途中で溶接に
よりつなぎ合わせることも困難なため一般の電線のよう
な長いものはできない。したがって超電導線同士をつな
ぎ合わせる技術が重要になってくるが、接続部において
完全な超電導状態を維持することは困難である。このた
め接続部が超電導マグネットの永久電流の減衰の原因と
なっている。
れに用いられる超電導線も長いものが必要とされる。し
かし超電導線の長さは原材料の重量が押出機の能力から
決まってしまい、またダイスによる線引の途中で溶接に
よりつなぎ合わせることも困難なため一般の電線のよう
な長いものはできない。したがって超電導線同士をつな
ぎ合わせる技術が重要になってくるが、接続部において
完全な超電導状態を維持することは困難である。このた
め接続部が超電導マグネットの永久電流の減衰の原因と
なっている。
【０００３】従来の超電導線の接続方法は図２ないし図
５にその工程を示すものが一般的である。すなわち図２
は超電導線１の断面の概念図であるが、たとえば数百本
といったＮｂ−Ｔｉ合金の超電導フィラメント２が銅の
高導電金属母材３の中に分布している。このため図３の
側面図に示したように接続部両端の超電導フィラメント
２を母材金属を酸で溶かして露出させる。そして図４に
示すように接続部両端のフィラメントを絡み合わせたの
ち、図５に示すように銅スリーブ４を被せてかしめて固
定する。
５にその工程を示すものが一般的である。すなわち図２
は超電導線１の断面の概念図であるが、たとえば数百本
といったＮｂ−Ｔｉ合金の超電導フィラメント２が銅の
高導電金属母材３の中に分布している。このため図３の
側面図に示したように接続部両端の超電導フィラメント
２を母材金属を酸で溶かして露出させる。そして図４に
示すように接続部両端のフィラメントを絡み合わせたの
ち、図５に示すように銅スリーブ４を被せてかしめて固
定する。
【０００４】このような基本的な方法に対し、各種の改
良技術が提案されている。たとえば特開昭５８−１９４
２６６号公報、特開昭６０−１５７１６７号公報、特開
昭６１−１５３９８７号公報等にあるように、銅スリー
ブを使用する方法に代え、接続部にハンダやビスマスを
成分とする合金等の低融点の合金を流し込む方法が示さ
れている。これにより接続を確実にするとともに安定化
材としても作用させるというものである。
良技術が提案されている。たとえば特開昭５８−１９４
２６６号公報、特開昭６０−１５７１６７号公報、特開
昭６１−１５３９８７号公報等にあるように、銅スリー
ブを使用する方法に代え、接続部にハンダやビスマスを
成分とする合金等の低融点の合金を流し込む方法が示さ
れている。これにより接続を確実にするとともに安定化
材としても作用させるというものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながらこれらの
方法はいずれも接続部でない部分すなわち通常部の超電
導線の特性を保有できず、かりに接続がうまくいって超
電導状態を保つことができても接続部の臨界電流密度Ｊ
C は一般に２桁以上低い。ほとんどの場合、超電導接続
は不可能で若干の抵抗が発生し、この抵抗値は直流磁場
やとくに変動磁場中では磁場が強くなるにしたがって増
加する。このため通電した場合に発熱が生じ超電導状態
破壊（クエンチ）の原因となるおそれがある。本発明は
このような超電導線の接続部における問題点を解決し
て、磁場の影響で超電導状態が破壊されるのを防止し、
信頼性の高い接続をおこなうことを目的とする。
方法はいずれも接続部でない部分すなわち通常部の超電
導線の特性を保有できず、かりに接続がうまくいって超
電導状態を保つことができても接続部の臨界電流密度Ｊ
C は一般に２桁以上低い。ほとんどの場合、超電導接続
は不可能で若干の抵抗が発生し、この抵抗値は直流磁場
やとくに変動磁場中では磁場が強くなるにしたがって増
加する。このため通電した場合に発熱が生じ超電導状態
破壊（クエンチ）の原因となるおそれがある。本発明は
このような超電導線の接続部における問題点を解決し
て、磁場の影響で超電導状態が破壊されるのを防止し、
信頼性の高い接続をおこなうことを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は前記課題を解決
するものであって、超電導線同士の接続部が、超電導材
の管で覆うことにより磁気シールドがなされていること
を特徴とする超電導線材の接続部である。
するものであって、超電導線同士の接続部が、超電導材
の管で覆うことにより磁気シールドがなされていること
を特徴とする超電導線材の接続部である。
【０００７】また超電導線同士の接続において、両方の
超電導線の接続部端末の母材金属を除去して超電導体フ
ィラメントを露出させ、両方のフィラメント同士を絡ま
せたのち、超電導材の管を被せて固定すること、または
上記方法と同様に両方のフィラメント同士を絡ませたの
ち、高導電金属の管を被せ、さらに超電導材の管を被せ
て固定すること、またさらに上記方法と同様に両方のフ
ィラメント同士を絡ませたのち、Ｎｂ−Ｔｉ系合金と高
導電金属との多層材の管を被せて固定することを特徴と
する超電導線材の接続方法である。
超電導線の接続部端末の母材金属を除去して超電導体フ
ィラメントを露出させ、両方のフィラメント同士を絡ま
せたのち、超電導材の管を被せて固定すること、または
上記方法と同様に両方のフィラメント同士を絡ませたの
ち、高導電金属の管を被せ、さらに超電導材の管を被せ
て固定すること、またさらに上記方法と同様に両方のフ
ィラメント同士を絡ませたのち、Ｎｂ−Ｔｉ系合金と高
導電金属との多層材の管を被せて固定することを特徴と
する超電導線材の接続方法である。
【０００８】また上記各方法において、絡ませた超電導
フィラメントとこれに被せた管との間隙に金属、樹脂ま
たはセラミックスを充填して固定すること、絡ませた超
電導フィラメントに被せた管をかしめて固定することも
特徴とする。
フィラメントとこれに被せた管との間隙に金属、樹脂ま
たはセラミックスを充填して固定すること、絡ませた超
電導フィラメントに被せた管をかしめて固定することも
特徴とする。
【０００９】
【作用】本発明の超電導線の接続方法においては接続部
に超電導材の管を被せて磁気的にシールドすることが最
大の特徴である。このようにすることによって超電導体
の反磁性効果により接続部内部の磁場を大幅に減少さ
せ、接続部の抵抗をゼロ磁場中の最小限に近い値に保つ
ことができる。図１は本発明の方法を示す接続部の側面
図であるが、接続すべき両方の超電導線１の端末の母材
金属を除去して超電導体フィラメント２を露出させ、両
方のフィラメントを絡ませる方法については先に図２な
いし図５で示した方法と同様である。図１（ａ）におい
ては接続部に超電導材の管５、たとえばＮｂ−Ｔｉ合金
の管を被せてそれ自体をかしめるか後に述べる接続部に
充填材を注入することによって固定したものである。超
電導材料としては加工性が良好で管を製造しやすく、特
にかしめる場合に好都合であることからＮｂ−Ｔｉ合金
が適している。
に超電導材の管を被せて磁気的にシールドすることが最
大の特徴である。このようにすることによって超電導体
の反磁性効果により接続部内部の磁場を大幅に減少さ
せ、接続部の抵抗をゼロ磁場中の最小限に近い値に保つ
ことができる。図１は本発明の方法を示す接続部の側面
図であるが、接続すべき両方の超電導線１の端末の母材
金属を除去して超電導体フィラメント２を露出させ、両
方のフィラメントを絡ませる方法については先に図２な
いし図５で示した方法と同様である。図１（ａ）におい
ては接続部に超電導材の管５、たとえばＮｂ−Ｔｉ合金
の管を被せてそれ自体をかしめるか後に述べる接続部に
充填材を注入することによって固定したものである。超
電導材料としては加工性が良好で管を製造しやすく、特
にかしめる場合に好都合であることからＮｂ−Ｔｉ合金
が適している。
【００１０】図１（ｂ）は図５に示した従来の方法と同
様に、銅管４を被せた後さらにその上から超電導材の管
５を被せたもので、銅管による安定化効果、良好な熱伝
導の効果もあわせて得ることができる。この場合は銅管
が一般的であるが銅を主成分とする合金や銀、アルミニ
ウムなどの高導電金属の管が使用できる。
様に、銅管４を被せた後さらにその上から超電導材の管
５を被せたもので、銅管による安定化効果、良好な熱伝
導の効果もあわせて得ることができる。この場合は銅管
が一般的であるが銅を主成分とする合金や銀、アルミニ
ウムなどの高導電金属の管が使用できる。
【００１１】またさらに他の方法として図１（ａ）に示
した単純な超電導材の管に代えてＮｂ−Ｔｉ合金と銅な
どの高導電金属との多層材の管を被せたものがある。こ
れによりフラックスジャンプによる超電導材の局部的な
発熱があっても冷却効率がよく、安定に磁気シールド効
果を得ることができ、特に変動磁場中での効果が優れて
いる。すなわちこのような多層材の場合数万ガウスの直
流磁場中はもちろん数千ガウスの変動磁場中において
も、これに直流磁場が重畳した場合も含めて良好なシー
ルド効果を得ることができる。上記Ｎｂ−Ｔｉ系合金の
多層板としてＮｂ−Ｔｉの他、Ｎｂ−Ｔｉ−ＺｒやＮｂ
−Ｔｉ−Ｔａなども使用でき、より良好な特性を要求さ
れる用途に適用できる。またＮｂ−ＴｉとＣｕの層の間
にＮｂやＴａの層を介在させたものは製造時の熱処理に
おいて脆いＴｉ−Ｃｕの相が生成するのを防止すること
ができるが、このような材料も本発明の範囲内のもので
ある。また高導電金属層としてはＣｕの他にＡｇ、Ａ
ｌ、これらの合金やＣｕ合金などが使用できる。
した単純な超電導材の管に代えてＮｂ−Ｔｉ合金と銅な
どの高導電金属との多層材の管を被せたものがある。こ
れによりフラックスジャンプによる超電導材の局部的な
発熱があっても冷却効率がよく、安定に磁気シールド効
果を得ることができ、特に変動磁場中での効果が優れて
いる。すなわちこのような多層材の場合数万ガウスの直
流磁場中はもちろん数千ガウスの変動磁場中において
も、これに直流磁場が重畳した場合も含めて良好なシー
ルド効果を得ることができる。上記Ｎｂ−Ｔｉ系合金の
多層板としてＮｂ−Ｔｉの他、Ｎｂ−Ｔｉ−ＺｒやＮｂ
−Ｔｉ−Ｔａなども使用でき、より良好な特性を要求さ
れる用途に適用できる。またＮｂ−ＴｉとＣｕの層の間
にＮｂやＴａの層を介在させたものは製造時の熱処理に
おいて脆いＴｉ−Ｃｕの相が生成するのを防止すること
ができるが、このような材料も本発明の範囲内のもので
ある。また高導電金属層としてはＣｕの他にＡｇ、Ａ
ｌ、これらの合金やＣｕ合金などが使用できる。
【００１２】また接続部分は内部の線材が動かないよう
に固定する必要がある。線材の取り扱いによって接続部
が容易に抜けてしまわないようにすることは当然である
が、それだけでなく内部の線材や超電導材の管が磁石の
励磁過程などで動いた場合周辺材料とのわずかな摩擦熱
で接続部や磁気シールドの超電導特性が破れるおそれが
あるからである。このための固定方法として接続部に高
導電金属の管を被せてかしめた後、これに密着して超電
導材の管を被せる方法、超電導材の管自体をかしめる方
法がとれる。Ｎｂ−Ｔｉ合金やＮｂ−Ｔｉ合金と銅との
多層板は加工性が良く、かしめるには好適である。
に固定する必要がある。線材の取り扱いによって接続部
が容易に抜けてしまわないようにすることは当然である
が、それだけでなく内部の線材や超電導材の管が磁石の
励磁過程などで動いた場合周辺材料とのわずかな摩擦熱
で接続部や磁気シールドの超電導特性が破れるおそれが
あるからである。このための固定方法として接続部に高
導電金属の管を被せてかしめた後、これに密着して超電
導材の管を被せる方法、超電導材の管自体をかしめる方
法がとれる。Ｎｂ−Ｔｉ合金やＮｂ−Ｔｉ合金と銅との
多層板は加工性が良く、かしめるには好適である。
【００１３】また線材を絡ませた接続部との隙間を埋め
ることによって固定するために、この間を金属、樹脂、
セラミックを充填することもできる。これらは粉末を充
填する方法や金属の場合はビスマス、鉛、錫などを含む
低融点の合金、たとえば半田を流し込んで固定すること
ができる。同様に樹脂の場合には流し込んだ後に重合固
化するエポキシ樹脂なども使用できる。この方法は前記
のかしめる方法と併用できることは当然である。
ることによって固定するために、この間を金属、樹脂、
セラミックを充填することもできる。これらは粉末を充
填する方法や金属の場合はビスマス、鉛、錫などを含む
低融点の合金、たとえば半田を流し込んで固定すること
ができる。同様に樹脂の場合には流し込んだ後に重合固
化するエポキシ樹脂なども使用できる。この方法は前記
のかしめる方法と併用できることは当然である。
【００１４】
【実施例】銅の母材の中に５５０本のＮｂ−Ｔｉ合金線
が入っている０．９ｍｍの超電導線材の両端において銅
マトリックスを酸により除去した後、絡めて接続した。
接線部は厚さ０．８ｍｍの銅管のみでかしめたもの、厚
さ０．８ｍｍのＮｂ−Ｔｉ合金の管を被せてかしめたも
の、Ｎｂ−Ｔｉ合金が４層と銅が５層よりなる厚さ１．
０ｍｍの超電導多層材の管を用いてかしめたものの３種
類を作成した。
が入っている０．９ｍｍの超電導線材の両端において銅
マトリックスを酸により除去した後、絡めて接続した。
接線部は厚さ０．８ｍｍの銅管のみでかしめたもの、厚
さ０．８ｍｍのＮｂ−Ｔｉ合金の管を被せてかしめたも
の、Ｎｂ−Ｔｉ合金が４層と銅が５層よりなる厚さ１．
０ｍｍの超電導多層材の管を用いてかしめたものの３種
類を作成した。
【００１５】これを図６に示す試験装置により誘導電流
の減衰状況を計測し，接続部の性能の評価を行なった。
すなわち接続した超電導線材は接続部１１を超電導マグ
ネット１２中に入れ外部に１ターンのループ１０を設け
た。このループを常電導マグネット１３の中に入れてこ
れに通電することによりループ１０の部分に誘導電流を
誘起させた。そして超電導マグネット１２による磁場を
変えて常電導マグネット１３の通電を切った後の永久電
流の減衰を磁気センサ１４により調べた。図７は１００
Ａの電流を誘起させた後、１Ｔの磁場中での誘導電流の
変化を示すが、本発明の超電導線材の接続方法は銅スリ
ーブのみで磁気シールドを行なわない従来の方法に比べ
て電流の減衰が少なく良好な特性が得られた。
の減衰状況を計測し，接続部の性能の評価を行なった。
すなわち接続した超電導線材は接続部１１を超電導マグ
ネット１２中に入れ外部に１ターンのループ１０を設け
た。このループを常電導マグネット１３の中に入れてこ
れに通電することによりループ１０の部分に誘導電流を
誘起させた。そして超電導マグネット１２による磁場を
変えて常電導マグネット１３の通電を切った後の永久電
流の減衰を磁気センサ１４により調べた。図７は１００
Ａの電流を誘起させた後、１Ｔの磁場中での誘導電流の
変化を示すが、本発明の超電導線材の接続方法は銅スリ
ーブのみで磁気シールドを行なわない従来の方法に比べ
て電流の減衰が少なく良好な特性が得られた。
【００１６】
【発明の効果】超電導線の接続は、最近市場拡大の著し
いＭＲＩや磁気浮上列車、超電導電力貯蔵等超電導マグ
ネットを使用する場合はそのほとんどで必然的に発生す
るものであり、強い直流または変動磁場中に置かれるも
のである。その一方で超電導の固有特性である電気抵抗
ゼロが接続部では成立ち難く、かつ磁場が強くなるほど
接続抵抗が大きくなるので、これを超電導円筒で覆って
磁気シールドする本発明は超電導の固有特性を実用上最
大限に発揮する上で非常に有効かつ簡便な技術であり、
工業的にも有利な方法である。
いＭＲＩや磁気浮上列車、超電導電力貯蔵等超電導マグ
ネットを使用する場合はそのほとんどで必然的に発生す
るものであり、強い直流または変動磁場中に置かれるも
のである。その一方で超電導の固有特性である電気抵抗
ゼロが接続部では成立ち難く、かつ磁場が強くなるほど
接続抵抗が大きくなるので、これを超電導円筒で覆って
磁気シールドする本発明は超電導の固有特性を実用上最
大限に発揮する上で非常に有効かつ簡便な技術であり、
工業的にも有利な方法である。
【図１】本発明の方法を説明する超電導線接続部の側面
図で、（ａ）、（ｂ）はそれぞれ異なる実施態様を示
す。
図で、（ａ）、（ｂ）はそれぞれ異なる実施態様を示
す。
【図２】超電導線の断面の模式図
【図３】超電導線の接続方法を説明する図
【図４】超電導線の接続方法を説明する図
【図５】超電導線の接続方法を説明する図
【図６】超電導線の接続部の評価試験方法を説明する図
【図７】永久電流の減衰状況を示すグラフ
１ 超電導線 ２ 超電導体フィラメント ３ 母材金属 ４ 銅管 ５ 超電導材の管 １０ ループ １１ 接続部 １２ 超電導マグネット １３ 常電導マグネット １４ 磁気センサ
Claims (6)
- 【請求項１】 超電導線同士の接続部が、超電導材の管
で覆うことにより磁気シールドがなされていることを特
徴とする超電導線材の接続部。 - 【請求項２】 超電導線同士の接続において、両方の超
電導線の接続部端末の母材金属を除去して超電導体フィ
ラメントを露出させ、両方のフィラメント同士を絡ませ
たのち、超電導材の管を被せて固定することを特徴とす
る超電導線材の接続方法。 - 【請求項３】 超電導線同士の接続において、両方の超
電導線の接続部端末の母材金属を除去して超電導体フィ
ラメントを露出させ、両方のフィラメント同士を絡ませ
たのち高導電金属の管を被せ、さらに超電導材の管を被
せて固定することを特徴とする超電導線材の接続方法。 - 【請求項４】 超電導線同士の接続において、両方の超
電導線の接続部端末の母材金属を除去して超電導体フィ
ラメントを露出させ、両方のフィラメント同士を絡ませ
たのち、Ｎｂ−Ｔｉ系合金と高導電金属との多層材の管
を被せて固定することを特徴とする超電導線材の接続方
法。 - 【請求項５】絡ませた超電導フィラメントとこれに被せ
た管との間隙に金属、樹脂またはセラミックスを充填し
て固定することを特徴とする請求項２ないし４のいずれ
かに記載の超電導線材の接続方法。 - 【請求項６】絡ませた超電導フィラメントに被せた管を
かしめて固定することを特徴とする請求項２ないし５の
いずれかに記載の超電導線材の接続方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12474994A JPH07312237A (ja) | 1994-05-16 | 1994-05-16 | 超電導線材の接続部および接続方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12474994A JPH07312237A (ja) | 1994-05-16 | 1994-05-16 | 超電導線材の接続部および接続方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07312237A true JPH07312237A (ja) | 1995-11-28 |
Family
ID=14893167
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12474994A Pending JPH07312237A (ja) | 1994-05-16 | 1994-05-16 | 超電導線材の接続部および接続方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07312237A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1489691A1 (en) * | 2003-06-19 | 2004-12-22 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Superconducting cable joint structure |
| JP2009158234A (ja) * | 2007-12-26 | 2009-07-16 | Hitachi Ltd | 超電導線材を接続した超電導接続部およびその作製方法 |
| CN102449848A (zh) * | 2009-05-26 | 2012-05-09 | 西门子公司 | 用于两个超导体的末端件的超导连接装置及其制造方法 |
-
1994
- 1994-05-16 JP JP12474994A patent/JPH07312237A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1489691A1 (en) * | 2003-06-19 | 2004-12-22 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Superconducting cable joint structure |
| EP1560293A3 (en) * | 2003-06-19 | 2005-08-10 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Superconducting cable joint structure |
| US7094973B2 (en) | 2003-06-19 | 2006-08-22 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Superconducting cable joint structure |
| US7279639B2 (en) | 2003-06-19 | 2007-10-09 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Superconducting cable joint structure |
| CN100343927C (zh) * | 2003-06-19 | 2007-10-17 | 住友电气工业株式会社 | 超导电缆接合结构 |
| JP2009158234A (ja) * | 2007-12-26 | 2009-07-16 | Hitachi Ltd | 超電導線材を接続した超電導接続部およびその作製方法 |
| CN102449848A (zh) * | 2009-05-26 | 2012-05-09 | 西门子公司 | 用于两个超导体的末端件的超导连接装置及其制造方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20020806 |