JPH0779045B2 - 酸化物超電導電流リード - Google Patents
酸化物超電導電流リードInfo
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- JPH0779045B2 JPH0779045B2 JP3036542A JP3654291A JPH0779045B2 JP H0779045 B2 JPH0779045 B2 JP H0779045B2 JP 3036542 A JP3036542 A JP 3036542A JP 3654291 A JP3654291 A JP 3654291A JP H0779045 B2 JPH0779045 B2 JP H0779045B2
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- Japan
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- oxide superconducting
- lead
- connection resistance
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- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は超電導コイルを用いた強
磁場発生用磁石等に大電流を供給する際に用いられる酸
化物超電導電流リードに関する。
磁場発生用磁石等に大電流を供給する際に用いられる酸
化物超電導電流リードに関する。
【０００２】
【従来の技術およびその問題点】超電導材料は、臨界温
度Ｔｃ以下でゼロ抵抗、完全反磁性、ジョセフソン効果
等の特性を示す材料である。金属系の超電導材料は臨界
温度が２０Ｋ未満と低いが、液体ヘリウム温度（４．２
Ｋ）で超電導コイルに大電流を流すことにより無損失で
高磁場を発生することが可能となっている。これらは磁
気浮上列車、核磁気共鳴診断装置等に利用されている。
度Ｔｃ以下でゼロ抵抗、完全反磁性、ジョセフソン効果
等の特性を示す材料である。金属系の超電導材料は臨界
温度が２０Ｋ未満と低いが、液体ヘリウム温度（４．２
Ｋ）で超電導コイルに大電流を流すことにより無損失で
高磁場を発生することが可能となっている。これらは磁
気浮上列車、核磁気共鳴診断装置等に利用されている。
【０００３】電流リードは室温部の電源から極低温の超
電導磁石に数百〜数千Ａの電流を供給するものであり、
従来は銅線が用いられていた。しかし、常電導の銅を用
いると、リード線の電気抵抗によるジュール熱、熱
伝導によるリード線を通じての熱流入、が避けられな
い。これらは電力の損失、冷媒であるヘリウムの損失に
つながるので、最小の損失となるようその形状について
は種々の検討が行われている。
電導磁石に数百〜数千Ａの電流を供給するものであり、
従来は銅線が用いられていた。しかし、常電導の銅を用
いると、リード線の電気抵抗によるジュール熱、熱
伝導によるリード線を通じての熱流入、が避けられな
い。これらは電力の損失、冷媒であるヘリウムの損失に
つながるので、最小の損失となるようその形状について
は種々の検討が行われている。
【０００４】１９８７年に発見されたＹ−Ｂａ−Ｃｕ−
Ｏ系超電導体や１９８８年に発見されたＢｉ−Ｓｒ−Ｃ
ａ−Ｃｕ−Ｏ系超電導体等の酸化物超電導体は臨界温度
が液体窒素温度以上であり、７７Ｋという比較的高い温
度で超電導状態が実現されるので、上記用途に適用され
る材料として有望であるが、酸化物超電導体を用いる場
合、銅線との接続が問題となる。酸化物には半田付けは
適用できず、１つの手段として導電ペーストを塗布する
方法が考えられるが、この手法では接続抵抗が１／１０
2Ω・ｃｍ2と大きく、大電流を流すことはできない。
Ｏ系超電導体や１９８８年に発見されたＢｉ−Ｓｒ−Ｃ
ａ−Ｃｕ−Ｏ系超電導体等の酸化物超電導体は臨界温度
が液体窒素温度以上であり、７７Ｋという比較的高い温
度で超電導状態が実現されるので、上記用途に適用され
る材料として有望であるが、酸化物超電導体を用いる場
合、銅線との接続が問題となる。酸化物には半田付けは
適用できず、１つの手段として導電ペーストを塗布する
方法が考えられるが、この手法では接続抵抗が１／１０
2Ω・ｃｍ2と大きく、大電流を流すことはできない。
【０００５】本発明は酸化物超電導体を電流リードとし
て用いる場合、銅等の導線と接続抵抗を低くでき、従っ
て大電流を流し得る酸化物超電導電流リードを提供する
ことを目的とするものである。
て用いる場合、銅等の導線と接続抵抗を低くでき、従っ
て大電流を流し得る酸化物超電導電流リードを提供する
ことを目的とするものである。
【０００６】
【問題点を解決するための手段】本発明の酸化物超電導
電流リードは、棒状とした酸化物超電導体端部に、圧着
された銀箔、銀ペーストもしくは銀溶射層を焼結した銀
コート部を有してなる酸化物超電導電流リードもしくは
この銀コート部に導線を複数本分散接続させてなる酸化
物超電導電流リードにより、前記課題を達成したもので
ある。
電流リードは、棒状とした酸化物超電導体端部に、圧着
された銀箔、銀ペーストもしくは銀溶射層を焼結した銀
コート部を有してなる酸化物超電導電流リードもしくは
この銀コート部に導線を複数本分散接続させてなる酸化
物超電導電流リードにより、前記課題を達成したもので
ある。
【０００７】
【作用】このような本発明に係る酸化物超電導電流リー
ドでは、酸化物超電導体端部に形成された銀コート部に
より、半田付けが可能となり、導線との接続が低い接続
抵抗をもって可能となる。さらに、この銀コート部に複
数本の導線を分散接続することにより、冷却時に固定治
具等に生じる収縮応力が低減され、酸化物超電導電流リ
ードの破損なく、超電導マグネット等を運転することが
できる。しかも大電流を超電導磁石等に流してもリード
線での発熱はなく、また酸化物超電導体は伝熱係数が金
属よりも低いため、熱伝導に伴う熱流入を低下させるこ
とが可能となり、冷媒の消費量の低減が図れる。以下に
本発明の具体例を図を参照して説明する。
ドでは、酸化物超電導体端部に形成された銀コート部に
より、半田付けが可能となり、導線との接続が低い接続
抵抗をもって可能となる。さらに、この銀コート部に複
数本の導線を分散接続することにより、冷却時に固定治
具等に生じる収縮応力が低減され、酸化物超電導電流リ
ードの破損なく、超電導マグネット等を運転することが
できる。しかも大電流を超電導磁石等に流してもリード
線での発熱はなく、また酸化物超電導体は伝熱係数が金
属よりも低いため、熱伝導に伴う熱流入を低下させるこ
とが可能となり、冷媒の消費量の低減が図れる。以下に
本発明の具体例を図を参照して説明する。
【０００８】本発明において使用できる酸化物超電導体
としては、Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ系（臨界温度９０Ｋ）、
Ｂｉ−（Ｐｂ）−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ系（臨界温度１
１０Ｋ）、Ｔｌ−Ｂａ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ系（臨界温度１
２５Ｋ）等が適用可能である。これら酸化物超電導体の
粉末を冷間静水圧処理等で棒状の酸化物超電導体１に成
形する。この棒状酸化物超電導体試料の端部に銀箔を
巻き付けた上で冷間静水圧処理等により１００〜５００
ｋｇ／ｃｍ2で加圧する、あるいは銀ペーストを塗布
して乾燥する、銀を溶射する、工程を加えた上で、こ
れを温度８００〜９５０℃で焼結し、銀コート部２を形
成する。このようにして得られた銀コート部２に接続す
る導線３としては、銅、アルミニウム等の低抵抗の常電
導金属の単芯線、撚り線、網線等及びニオブ−チタン合
金、ニオブ−錫合金、バナジウム−ガリウム合金等の超
電導物質に安定化材を加えた多芯線等が適応可能であ
る。特に、酸化物超電導電流リードの一方あるいは両方
が液体ヘリウム温度で用いられる場合、液体ヘリウム温
度で抵抗がゼロである金属系超電導導線を用いることは
接続抵抗の低減に有用である。
としては、Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ系（臨界温度９０Ｋ）、
Ｂｉ−（Ｐｂ）−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ系（臨界温度１
１０Ｋ）、Ｔｌ−Ｂａ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ系（臨界温度１
２５Ｋ）等が適用可能である。これら酸化物超電導体の
粉末を冷間静水圧処理等で棒状の酸化物超電導体１に成
形する。この棒状酸化物超電導体試料の端部に銀箔を
巻き付けた上で冷間静水圧処理等により１００〜５００
ｋｇ／ｃｍ2で加圧する、あるいは銀ペーストを塗布
して乾燥する、銀を溶射する、工程を加えた上で、こ
れを温度８００〜９５０℃で焼結し、銀コート部２を形
成する。このようにして得られた銀コート部２に接続す
る導線３としては、銅、アルミニウム等の低抵抗の常電
導金属の単芯線、撚り線、網線等及びニオブ−チタン合
金、ニオブ−錫合金、バナジウム−ガリウム合金等の超
電導物質に安定化材を加えた多芯線等が適応可能であ
る。特に、酸化物超電導電流リードの一方あるいは両方
が液体ヘリウム温度で用いられる場合、液体ヘリウム温
度で抵抗がゼロである金属系超電導導線を用いることは
接続抵抗の低減に有用である。
【０００９】
【発明の効果】以上のような本発明によれば、酸化物超
電導リードと常電導リードとの接続抵抗を１／１０8Ω
・ｃｍ2以下に低減できるので、超電導磁石等に電流を
供給する際に熱進入を抑制でき、ヘリウム消費量の低
減、冷凍設備の小型化が可能となる。さらに、導線を銀
コート部に分散して複数本接続することにより、銅ブロ
ック等を接続する場合に比べて冷却時に生じる収縮応力
が低減されることにより、接続線の切断が防止でき、且
つ接触面積が増大されるため、接続抵抗がさらに低減さ
れる。
電導リードと常電導リードとの接続抵抗を１／１０8Ω
・ｃｍ2以下に低減できるので、超電導磁石等に電流を
供給する際に熱進入を抑制でき、ヘリウム消費量の低
減、冷凍設備の小型化が可能となる。さらに、導線を銀
コート部に分散して複数本接続することにより、銅ブロ
ック等を接続する場合に比べて冷却時に生じる収縮応力
が低減されることにより、接続線の切断が防止でき、且
つ接触面積が増大されるため、接続抵抗がさらに低減さ
れる。
【００１０】
【実施例１】Ｂｉ（Ｂｉ−Ｐｂ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−
Ｏ）系酸化物超電導体（Ｂｉ：Ｐｂ：Ｓｒ：Ｃａ：Ｃｕ
＝０．８：０．２：０．８：１．０：１．４）の粉末を
冷間静水圧処理（１ｔｏｎ／ｃｍ2）で直径１２ｍｍ、
長さ２００ｍｍの棒状に成形した。これを８４５℃で２
４時間焼成した後、棒状試料の端部に、厚さ２０μｍ、
幅２０ｍｍになるように、銀箔を巻き冷間静水圧処理
（１０００ｋｇ／ｃｍ2）を施し、銀ペーストを塗布
し、もしくは銀溶射し、次いで冷間静水圧処理（１ｔ
ｏｎ／ｃｍ2）を施した。再び８４５℃で２４時間焼成
し、酸化物超電導電流リードを得た。
Ｏ）系酸化物超電導体（Ｂｉ：Ｐｂ：Ｓｒ：Ｃａ：Ｃｕ
＝０．８：０．２：０．８：１．０：１．４）の粉末を
冷間静水圧処理（１ｔｏｎ／ｃｍ2）で直径１２ｍｍ、
長さ２００ｍｍの棒状に成形した。これを８４５℃で２
４時間焼成した後、棒状試料の端部に、厚さ２０μｍ、
幅２０ｍｍになるように、銀箔を巻き冷間静水圧処理
（１０００ｋｇ／ｃｍ2）を施し、銀ペーストを塗布
し、もしくは銀溶射し、次いで冷間静水圧処理（１ｔ
ｏｎ／ｃｍ2）を施した。再び８４５℃で２４時間焼成
し、酸化物超電導電流リードを得た。
【００１１】図１に示す直流四端子法で本酸化物超電導
電流リードの臨界電流特性と接続抵抗を評価した。な
お、測定系の四端子の内、電流リードと電圧リードの間
にはほとんど電流は流れないので、両リード間の電位差
はほとんど接続抵抗に起因するものと考えられ、その電
位差から接続抵抗を算出した。測定の結果、の場合、
臨界電流は２００Ａであり、その時四端子の電流リード
と電圧リード間の電位差は１．５μＶと非常に小く、接
続抵抗値は５．６×（１／１０）8（Ω・ｃｍ2）であっ
た。の場合には、臨界電流は２００Ａであり、電流リ
ードと電圧リード間の電位差は１．２μＶと非常に小
く、接続抵抗値は４．５×（１／１０8）（Ω・ｃｍ2）
であった。また、の場合には、臨界電流は２００Ａで
あり、電流リードと電圧リード間の電位差は２．０μＶ
と非常に小く、接続抵抗値は７．５×（１／１０8）
（Ω・ｃｍ2）であった。
電流リードの臨界電流特性と接続抵抗を評価した。な
お、測定系の四端子の内、電流リードと電圧リードの間
にはほとんど電流は流れないので、両リード間の電位差
はほとんど接続抵抗に起因するものと考えられ、その電
位差から接続抵抗を算出した。測定の結果、の場合、
臨界電流は２００Ａであり、その時四端子の電流リード
と電圧リード間の電位差は１．５μＶと非常に小く、接
続抵抗値は５．６×（１／１０）8（Ω・ｃｍ2）であっ
た。の場合には、臨界電流は２００Ａであり、電流リ
ードと電圧リード間の電位差は１．２μＶと非常に小
く、接続抵抗値は４．５×（１／１０8）（Ω・ｃｍ2）
であった。また、の場合には、臨界電流は２００Ａで
あり、電流リードと電圧リード間の電位差は２．０μＶ
と非常に小く、接続抵抗値は７．５×（１／１０8）
（Ω・ｃｍ2）であった。
【００１２】
【実施例２】実施例１と同様にして得た棒状試料の端部
に、幅５０ｍｍの銀箔を巻いた以外は実施例１とと同
様にして銀コート部を形成した。この酸化物超電導電流
リード端部の銀コート部に外径３ｍｍ、長さ５０ｍｍの
撚り銅線を複数本（１，２，４，２４，１２０）接続し
て酸化物超電導電流リードを作成した。
に、幅５０ｍｍの銀箔を巻いた以外は実施例１とと同
様にして銀コート部を形成した。この酸化物超電導電流
リード端部の銀コート部に外径３ｍｍ、長さ５０ｍｍの
撚り銅線を複数本（１，２，４，２４，１２０）接続し
て酸化物超電導電流リードを作成した。
【００１３】このリードの接続抵抗を、図２に示す直流
四端子法で評価した。その結果を図３に示す。図３にお
いて、横軸は通電電流、縦軸は銅線と超電導体との間の
電位差である。従って、図３の傾きが接続抵抗となる。
なお、図３中の数字は導線の接続本数を示す。この図３
より、銅線の半田接続本数を増やすに従い、傾きは小さ
くなっており、接続抵抗は低減されることが分かる。１
２０本接続した際のデータは図３中では、横軸と重なる
ため、省略してあるが、接続抵抗値は１μΩである。こ
の接続抵抗値では１０００Ａを通電しても発熱量は１Ｗ
と小さく、既存の冷凍機でも十分処理可能な値である。
四端子法で評価した。その結果を図３に示す。図３にお
いて、横軸は通電電流、縦軸は銅線と超電導体との間の
電位差である。従って、図３の傾きが接続抵抗となる。
なお、図３中の数字は導線の接続本数を示す。この図３
より、銅線の半田接続本数を増やすに従い、傾きは小さ
くなっており、接続抵抗は低減されることが分かる。１
２０本接続した際のデータは図３中では、横軸と重なる
ため、省略してあるが、接続抵抗値は１μΩである。こ
の接続抵抗値では１０００Ａを通電しても発熱量は１Ｗ
と小さく、既存の冷凍機でも十分処理可能な値である。
【００１４】
【実施例３】実施例２における導線として、長さ５０ｍ
ｍのニオブ−チタン合金の超電導線を２４本接続し、実
施例２と同様の手法を用いて液体ヘリウム温度で接続抵
抗を測定した。その結果、接続抵抗値は２００ｎΩであ
り、実用上問題にならない低接続抵抗が得られた。
ｍのニオブ−チタン合金の超電導線を２４本接続し、実
施例２と同様の手法を用いて液体ヘリウム温度で接続抵
抗を測定した。その結果、接続抵抗値は２００ｎΩであ
り、実用上問題にならない低接続抵抗が得られた。
【００１５】
【比較例】実施例２と同様にして得た超電導体１０本の
両端部の銀コート部に、外径３０ｍｍの丸棒状の銅を半
田付けした。両端の銅棒を固定しておき、室温と液体ヘ
リウム温度との間の熱サイクルを１０回繰り返した。そ
の結果、１０本中３本にクラックの発生が認められた。
両端部の銀コート部に、外径３０ｍｍの丸棒状の銅を半
田付けした。両端の銅棒を固定しておき、室温と液体ヘ
リウム温度との間の熱サイクルを１０回繰り返した。そ
の結果、１０本中３本にクラックの発生が認められた。
【００１６】
【実施例４】実施例２と同様にして得た超電導体１０本
の両端部の銀コート部に、外径３ｍｍ、長さ５０ｍｍの
撚り銅線を１２０本半田付けして酸化物超電導電流リー
ドを得た。銅線を比較例を同様の丸棒状の銅に固定し、
さらに銅を固定した上で、比較例と同様にして熱サイク
ル処理を施した。その結果、１０本すべてにクラックの
発生は認められず、銅線を用いることにより、棒状の銅
に固定された場合よりも応力が低減されることが明らか
となった。
の両端部の銀コート部に、外径３ｍｍ、長さ５０ｍｍの
撚り銅線を１２０本半田付けして酸化物超電導電流リー
ドを得た。銅線を比較例を同様の丸棒状の銅に固定し、
さらに銅を固定した上で、比較例と同様にして熱サイク
ル処理を施した。その結果、１０本すべてにクラックの
発生は認められず、銅線を用いることにより、棒状の銅
に固定された場合よりも応力が低減されることが明らか
となった。
【図１】実施例１に用いた直流四端子法の測定系を示す
説明図である。
説明図である。
【図２】実施例２に用いた直流四端子法の測定系を示す
説明図である。
説明図である。
【図３】実施例２における接続抵抗値を示す測定結果図
である。
である。
１ 酸化物超電導体 ２ 銀コート部 ３ 導線
Claims (2)
- 【請求項１】 棒状とした酸化物超電導体端部に、圧着
された銀箔、銀ペーストもしくは銀溶射層を焼結した銀
コート部を有してなる酸化物超電導電流リード。 - 【請求項２】 前記銀コート部に導線が複数本分散接続
されてなる酸化物超電導電流リード。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3036542A JPH0779045B2 (ja) | 1991-02-07 | 1991-02-07 | 酸化物超電導電流リード |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3036542A JPH0779045B2 (ja) | 1991-02-07 | 1991-02-07 | 酸化物超電導電流リード |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04255203A JPH04255203A (ja) | 1992-09-10 |
| JPH0779045B2 true JPH0779045B2 (ja) | 1995-08-23 |
Family
ID=12472664
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3036542A Expired - Lifetime JPH0779045B2 (ja) | 1991-02-07 | 1991-02-07 | 酸化物超電導電流リード |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0779045B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0779046B2 (ja) * | 1991-02-21 | 1995-08-23 | 住友重機械工業株式会社 | 超電導電流リードの電極形成方法 |
| DE602004014033D1 (de) | 2004-03-31 | 2008-07-03 | Council Scient Ind Res | Prozess zur herstellung eines kontakts mit niedrigem kontaktwiderstand auf einem supraleiter mit hoher übergangstemperatur |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6430187A (en) * | 1987-07-24 | 1989-02-01 | Toshiba Corp | Electrode forming method for oxide superconductive material |
| JPH0697625B2 (ja) * | 1987-07-29 | 1994-11-30 | 株式会社日立製作所 | 酸化物超電導体への電極端子接合方法 |
| JP2770247B2 (ja) * | 1990-02-23 | 1998-06-25 | 住友重機械工業株式会社 | 電極付超電導複合体の製造方法 |
-
1991
- 1991-02-07 JP JP3036542A patent/JPH0779045B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04255203A (ja) | 1992-09-10 |
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