JPH11297524A - 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
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- JPH11297524A JPH11297524A JP10098821A JP9882198A JPH11297524A JP H11297524 A JPH11297524 A JP H11297524A JP 10098821 A JP10098821 A JP 10098821A JP 9882198 A JP9882198 A JP 9882198A JP H11297524 A JPH11297524 A JP H11297524A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】極低温部への熱侵入量を低減することのできる
超電導装置用電流リードを提供する。 【解決手段】超電導装置用電流リードの低温側リードの
低温端子２１に形成された溝３０に高温超電導体２２２
を設置して半田付けし、かつ低温端子２１の１面ないし
複数面に形成された溝または孔６１に、超電導コイルの
コイル端子からの１ないし数本の金属系超電導体６０を
高温超電導体２２２と軸方向でラップするように設置し
て半田付けする。
超電導装置用電流リードを提供する。 【解決手段】超電導装置用電流リードの低温側リードの
低温端子２１に形成された溝３０に高温超電導体２２２
を設置して半田付けし、かつ低温端子２１の１面ないし
複数面に形成された溝または孔６１に、超電導コイルの
コイル端子からの１ないし数本の金属系超電導体６０を
高温超電導体２２２と軸方向でラップするように設置し
て半田付けする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、磁気浮上列車、磁
気共鳴画像診断装置等の超電導装置において、真空断熱
容器に収納され液体ヘリウムに浸漬された超電導コイル
等に外部電源から電流を供給するための超電導装置用電
流リードに関する。
気共鳴画像診断装置等の超電導装置において、真空断熱
容器に収納され液体ヘリウムに浸漬された超電導コイル
等に外部電源から電流を供給するための超電導装置用電
流リードに関する。
【０００２】
【従来の技術】超電導装置の超電導コイルは、液体ヘリ
ウム等の極低温冷媒により冷却されることにより超電導
状態を保持するので、通常、極低温の窒素を用いた輻射
シールドや多層断熱層を備えた真空断熱容器中に、液体
ヘリウムに浸漬した状態で収納される。この超電導コイ
ルを励磁するためには、真空断熱容器に電流リードを組
み込み、外部電源と接続して励磁電流を通電する。この
とき、常温部と極低温部とを連結することになるので、
この電流リードを介して極低温部へ侵入する熱が多い
と、高価な液体ヘリウムを大量に消費することになる。
したがって、電流リードは自身による熱侵入により気化
した低温のヘリウムガスを利用して自己冷却され、常温
側からの伝導による熱侵入、および通電に伴うジュール
発熱が極低温部へ侵入するのを極力抑制するように配慮
して構成されている。常温部からの熱侵入を抑えるため
には、電流リードの導体の断面積を小さくすることが有
効であるが、導体の断面積を小さくすると電流リードの
電気抵抗が大きくなるので、ジュール発熱が大きくな
る。従って冷却効果を勘案し、これらのバランスのとれ
た構成とすることが重要である。
ウム等の極低温冷媒により冷却されることにより超電導
状態を保持するので、通常、極低温の窒素を用いた輻射
シールドや多層断熱層を備えた真空断熱容器中に、液体
ヘリウムに浸漬した状態で収納される。この超電導コイ
ルを励磁するためには、真空断熱容器に電流リードを組
み込み、外部電源と接続して励磁電流を通電する。この
とき、常温部と極低温部とを連結することになるので、
この電流リードを介して極低温部へ侵入する熱が多い
と、高価な液体ヘリウムを大量に消費することになる。
したがって、電流リードは自身による熱侵入により気化
した低温のヘリウムガスを利用して自己冷却され、常温
側からの伝導による熱侵入、および通電に伴うジュール
発熱が極低温部へ侵入するのを極力抑制するように配慮
して構成されている。常温部からの熱侵入を抑えるため
には、電流リードの導体の断面積を小さくすることが有
効であるが、導体の断面積を小さくすると電流リードの
電気抵抗が大きくなるので、ジュール発熱が大きくな
る。従って冷却効果を勘案し、これらのバランスのとれ
た構成とすることが重要である。
【０００３】電流リードの導体には、一般に、銅あるい
は銅合金等の良電導体の金属が使用されてきたが、高温
超電導体が発見されてから、高温超電導体が液体窒素温
度状態でも超電導状態を保持できるため、ジュール発熱
がなく、かつ銅導体に比べ低熱伝導性を有することか
ら、電流リードの低温側リード部の導体としての応用が
期待される。このため、極低温部への熱侵入を低減でき
る超電導装置用電流リードの開発が行われている。
は銅合金等の良電導体の金属が使用されてきたが、高温
超電導体が発見されてから、高温超電導体が液体窒素温
度状態でも超電導状態を保持できるため、ジュール発熱
がなく、かつ銅導体に比べ低熱伝導性を有することか
ら、電流リードの低温側リード部の導体としての応用が
期待される。このため、極低温部への熱侵入を低減でき
る超電導装置用電流リードの開発が行われている。
【０００４】（参考資料：セラミックス高温超電導体を
用いた電流リード、出典：ＥＭＣ（電磁環境工学情報）
1994.7.5（NO.75 ）P32 〜（1994））この参考資料で用
いているシース型高温超電導体は、シース材料を合金化
（例えば金を添加）することにより、純銀の熱伝導性に
比べ熱伝導性を低く抑えることが現在の技術で可能であ
る。また、シース型高温超電導体はバルク型超電導体に
比べ、導体部にクエンチ（超電導状態から常電導状態に
移行する現象）が発生した場合に、電流がシース材（銀
または銀合金）にバイパスして流れるため、安全性が高
いことから、大容量電流リードの低温側リードへの応用
が期待される。現在では、１０ｋＡ級超電導電流リード
の開発例がある。このため、超電導装置の経済的な運転
を実現するために、高温超電導体を用いた電流リードの
開発が活発化している。
用いた電流リード、出典：ＥＭＣ（電磁環境工学情報）
1994.7.5（NO.75 ）P32 〜（1994））この参考資料で用
いているシース型高温超電導体は、シース材料を合金化
（例えば金を添加）することにより、純銀の熱伝導性に
比べ熱伝導性を低く抑えることが現在の技術で可能であ
る。また、シース型高温超電導体はバルク型超電導体に
比べ、導体部にクエンチ（超電導状態から常電導状態に
移行する現象）が発生した場合に、電流がシース材（銀
または銀合金）にバイパスして流れるため、安全性が高
いことから、大容量電流リードの低温側リードへの応用
が期待される。現在では、１０ｋＡ級超電導電流リード
の開発例がある。このため、超電導装置の経済的な運転
を実現するために、高温超電導体を用いた電流リードの
開発が活発化している。
【０００５】図３は、従来技術による超電導装置用電流
リードを用いた超電導装置の一例を示す概念図であり、
電流リードの部分断面図を含めて示している。図３にお
いて、１は超電導コイル、２は電流リード、３は真空容
器、４は液体ヘリウム、１０は液体ヘリウム容器、１１
は引出しリード、２０は中間接続金具、２１は低温端
子、２２は低温側リード、２３は高温側リード、２４は
常温端子、４１はヘリウムガス、２２１は筒状容器、２
２２は高温超電導体、２２３は中空部、２３１は筒状容
器、２３２は導体束、２３３は中空部、２４１は出口
管、２４２は端子金具である。
リードを用いた超電導装置の一例を示す概念図であり、
電流リードの部分断面図を含めて示している。図３にお
いて、１は超電導コイル、２は電流リード、３は真空容
器、４は液体ヘリウム、１０は液体ヘリウム容器、１１
は引出しリード、２０は中間接続金具、２１は低温端
子、２２は低温側リード、２３は高温側リード、２４は
常温端子、４１はヘリウムガス、２２１は筒状容器、２
２２は高温超電導体、２２３は中空部、２３１は筒状容
器、２３２は導体束、２３３は中空部、２４１は出口
管、２４２は端子金具である。
【０００６】電流リード２は、下から低温端子２１、低
温側リード２２、高温側リード２３および常温端子２４
から構成され、低温側リード２２と高温側リード２３は
中間接続金具２０により電気的機械的に接続されてい
る。低温端子２１は、引出しリード１１を介して、真空
で断熱された液体ヘリウム容器１０に収納された液体ヘ
リウム４に浸漬されている超電導コイル１に接続されて
いる。常温端子２４は、一部だけを示す真空容器３の外
部の大気中にあり、端子金具２４２を介して図示されて
いない外部電源に接続されている。電流リード２の導体
を冷却したヘリウムガス４１は、常温端子２４に設置し
た出口管２４１より外部に放出されるか、場合によって
は回収される。低温側リード２２は、筒状容器２２１と
この内部に配置された高温超電導体２２２とならなり、
これらの間に中空部２２３がある。この中空部２２３を
ヘリウムガス４１が流れることにより、高温超電導体２
２２が超電導状態に保持される。ヘリウムガス４１は、
低温端子２１に設置された流通孔から電流リード２の内
部へ流入する。一般に、高温超電導体２２２は、バルク
体、シース型のいずれでも良い。また、形状も多角形、
円筒、円柱などがある。図では、高温超電導体２２２が
平板状（シース型）で構成したものを示している。高温
側リード２３は、筒状容器２３１とこの中を通る導体束
２３２とから構成され、中空部２３３を導体冷却のため
のヘリウムガス４１が流れる。
温側リード２２、高温側リード２３および常温端子２４
から構成され、低温側リード２２と高温側リード２３は
中間接続金具２０により電気的機械的に接続されてい
る。低温端子２１は、引出しリード１１を介して、真空
で断熱された液体ヘリウム容器１０に収納された液体ヘ
リウム４に浸漬されている超電導コイル１に接続されて
いる。常温端子２４は、一部だけを示す真空容器３の外
部の大気中にあり、端子金具２４２を介して図示されて
いない外部電源に接続されている。電流リード２の導体
を冷却したヘリウムガス４１は、常温端子２４に設置し
た出口管２４１より外部に放出されるか、場合によって
は回収される。低温側リード２２は、筒状容器２２１と
この内部に配置された高温超電導体２２２とならなり、
これらの間に中空部２２３がある。この中空部２２３を
ヘリウムガス４１が流れることにより、高温超電導体２
２２が超電導状態に保持される。ヘリウムガス４１は、
低温端子２１に設置された流通孔から電流リード２の内
部へ流入する。一般に、高温超電導体２２２は、バルク
体、シース型のいずれでも良い。また、形状も多角形、
円筒、円柱などがある。図では、高温超電導体２２２が
平板状（シース型）で構成したものを示している。高温
側リード２３は、筒状容器２３１とこの中を通る導体束
２３２とから構成され、中空部２３３を導体冷却のため
のヘリウムガス４１が流れる。
【０００７】図４は、従来技術による超電導装置用電流
リードの低温端子の詳細図である。図４において、３０
は溝、４０はボルト孔であり、その他の構成要素は図３
と同じであり同じ符号を付してある。銅導体等で構成さ
れた低温端子２１に形成された溝３０に高温超電導体２
２２が設置され半田付けにより電気的機械的に接続され
ている。また、低温端子２１には、図示しない超電導コ
イルのコイル端子に接続するためのボルト孔４０が設け
てある。
リードの低温端子の詳細図である。図４において、３０
は溝、４０はボルト孔であり、その他の構成要素は図３
と同じであり同じ符号を付してある。銅導体等で構成さ
れた低温端子２１に形成された溝３０に高温超電導体２
２２が設置され半田付けにより電気的機械的に接続され
ている。また、低温端子２１には、図示しない超電導コ
イルのコイル端子に接続するためのボルト孔４０が設け
てある。
【０００８】図５は、従来技術による超電導装置用電流
リードの低温端子の接続部概念図である。図５におい
て、１は超電導コイル、５０はコイル端子、５１はボル
ト孔であり、その他の構成要素は図４と同じであり同じ
符号を付してある。低温端子２１とコイル端子５０と
は、図示しない複数本のボルトによって固定結合され
る。外部電源からの電流は、常温端子、高温側リード、
中間接続金具、低温側リード、低温端子２１、コイル端
子５０、超電導コイル１の経路で通電される。
リードの低温端子の接続部概念図である。図５におい
て、１は超電導コイル、５０はコイル端子、５１はボル
ト孔であり、その他の構成要素は図４と同じであり同じ
符号を付してある。低温端子２１とコイル端子５０と
は、図示しない複数本のボルトによって固定結合され
る。外部電源からの電流は、常温端子、高温側リード、
中間接続金具、低温側リード、低温端子２１、コイル端
子５０、超電導コイル１の経路で通電される。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】従来の低温端子の構造
では、銅導体からなる低温端子に溝を形成し、この溝に
シース型高温超電導体からなる低温側リード導体を半田
により接続しており、この低温端子と超電導コイルのコ
イル端子とをねじ等により結合している。従って、電流
が流れることにより、ジュール発熱および端子間接触抵
抗による発熱により温度上昇を招くばかりか、大容量型
の電流リードの場合、極低温部への熱侵入量が増大する
という問題があった。
では、銅導体からなる低温端子に溝を形成し、この溝に
シース型高温超電導体からなる低温側リード導体を半田
により接続しており、この低温端子と超電導コイルのコ
イル端子とをねじ等により結合している。従って、電流
が流れることにより、ジュール発熱および端子間接触抵
抗による発熱により温度上昇を招くばかりか、大容量型
の電流リードの場合、極低温部への熱侵入量が増大する
という問題があった。
【００１０】本発明の目的は、低温側リードの低温端子
と超電導コイルのコイル端子の構造に関するもので、極
低温部への熱侵入量を低減することのできる超電導装置
用電流リードを提供することにある。
と超電導コイルのコイル端子の構造に関するもので、極
低温部への熱侵入量を低減することのできる超電導装置
用電流リードを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明においては、真空断熱容器に収納され液体ヘ
リウムにより極低温に冷却された超電導コイルに外部電
源から電流を供給するための、銅または銅合金導体から
なる高温側リードと高温超電導体からなる低温側リード
とが直列に接続された超電導装置用電流リードにおい
て、前記低温側リードの低温端子に形成された溝部に高
温超電導体を設置して半田付けし、かつ前記低温端子の
１面ないし複数面に形成された溝部または孔部に、前記
超電導コイルのコイル端子からの１ないし複数本の金属
系超電導体を前記高温超電導体と軸方向でラップするよ
うに設置して半田付けした構造とする。
に、本発明においては、真空断熱容器に収納され液体ヘ
リウムにより極低温に冷却された超電導コイルに外部電
源から電流を供給するための、銅または銅合金導体から
なる高温側リードと高温超電導体からなる低温側リード
とが直列に接続された超電導装置用電流リードにおい
て、前記低温側リードの低温端子に形成された溝部に高
温超電導体を設置して半田付けし、かつ前記低温端子の
１面ないし複数面に形成された溝部または孔部に、前記
超電導コイルのコイル端子からの１ないし複数本の金属
系超電導体を前記高温超電導体と軸方向でラップするよ
うに設置して半田付けした構造とする。
【００１２】また、低温端子と高温超電導体との接続用
半田と、低温端子と金属系超電導体との接続用半田との
融点温度を異なるものとする。
半田と、低温端子と金属系超電導体との接続用半田との
融点温度を異なるものとする。
【００１３】
【発明の実施の形態】図２は、この発明の実施例を示す
超電導装置用電流リードの低温端子の接続部概念図であ
る。図２において、６０は金属系超電導体、６１は溝で
あり、その他の構成要素は図５と同じであり同じ符号を
付してある。図５と異なる点は、低温端子２１に溝６１
を形成し、この溝６１にコイル端子５０からのＮｂＴｉ
やＮｂ 3 Ｓｎなどからなる金属系超電導体６０を、高温
超電導体２２２と軸方向で重なるように接続したことで
ある。接続は半田によって電気的機械的に接続する。こ
のとき、低温端子２１と高温超電導体２２２との接続に
用いる半田および低温端子２１と金属系超電導体６０と
の接続に用いる半田として、それぞれ融点温度が異なる
半田を用いる。
超電導装置用電流リードの低温端子の接続部概念図であ
る。図２において、６０は金属系超電導体、６１は溝で
あり、その他の構成要素は図５と同じであり同じ符号を
付してある。図５と異なる点は、低温端子２１に溝６１
を形成し、この溝６１にコイル端子５０からのＮｂＴｉ
やＮｂ 3 Ｓｎなどからなる金属系超電導体６０を、高温
超電導体２２２と軸方向で重なるように接続したことで
ある。接続は半田によって電気的機械的に接続する。こ
のとき、低温端子２１と高温超電導体２２２との接続に
用いる半田および低温端子２１と金属系超電導体６０と
の接続に用いる半田として、それぞれ融点温度が異なる
半田を用いる。
【００１４】これらの構成によれば、電流は、常温端
子、高温側リード、中間接続金具、低温側リード、低温
端子２１、金属系超電導体６０、コイル端子５０、超電
導コイル１の経路で通電される。図１は、この発明の実
施例を示す超電導装置用電流リードの低温端子の詳細図
である。図１において、３０は溝であり、その他の構成
要素は図２と同じであり同じ符号を付してある。図４と
の相違点は、低温端子２１の複数の面に溝６１または孔
部を形成し、この部分に金属系超電導体６０を設置し半
田付けして電気的、機械的に結合する。このような構成
にすることにより、電流リードに安定して通電すること
ができる。
子、高温側リード、中間接続金具、低温側リード、低温
端子２１、金属系超電導体６０、コイル端子５０、超電
導コイル１の経路で通電される。図１は、この発明の実
施例を示す超電導装置用電流リードの低温端子の詳細図
である。図１において、３０は溝であり、その他の構成
要素は図２と同じであり同じ符号を付してある。図４と
の相違点は、低温端子２１の複数の面に溝６１または孔
部を形成し、この部分に金属系超電導体６０を設置し半
田付けして電気的、機械的に結合する。このような構成
にすることにより、電流リードに安定して通電すること
ができる。
【００１５】
【発明の効果】本発明によれば、低温端子とコイル端子
間の電気的な抵抗は、各端子の面接触による接触抵抗
と、金属系超電導体の抵抗（各半田付け部の抵抗分を含
む）との並列抵抗となり、電気的な抵抗を低減すること
ができる。また、低温端子において、高温超電導体と金
属系超電導体とを軸方向にラップして半田付けしてある
ので、これらの間の電気的抵抗も低減することができ
る。従って、端子間の接触抵抗による発熱および低温端
子のジュール発熱を低減することができ、極低温部への
熱侵入量を軽減できるため、超電導装置の経済的な運転
が期待できる。
間の電気的な抵抗は、各端子の面接触による接触抵抗
と、金属系超電導体の抵抗（各半田付け部の抵抗分を含
む）との並列抵抗となり、電気的な抵抗を低減すること
ができる。また、低温端子において、高温超電導体と金
属系超電導体とを軸方向にラップして半田付けしてある
ので、これらの間の電気的抵抗も低減することができ
る。従って、端子間の接触抵抗による発熱および低温端
子のジュール発熱を低減することができ、極低温部への
熱侵入量を軽減できるため、超電導装置の経済的な運転
が期待できる。
【００１６】また、低温端子と高温超電導体の半田付
け、および低温端子と金属系超電導体の半田付けを同時
に行うことは難しい。従って、それぞれの接続部に用い
る半田として融点温度の異なるものを用い、半田の融点
を考慮して接続部の温度管理を行うことにより、組立作
業時の作業性を改善することができるとともに、信頼性
の高い接続部を実現することができる。
け、および低温端子と金属系超電導体の半田付けを同時
に行うことは難しい。従って、それぞれの接続部に用い
る半田として融点温度の異なるものを用い、半田の融点
を考慮して接続部の温度管理を行うことにより、組立作
業時の作業性を改善することができるとともに、信頼性
の高い接続部を実現することができる。
【図１】この発明の実施例を示す超電導装置用電流リー
ドの低温端子の詳細図
ドの低温端子の詳細図
【図２】この発明の実施例を示す超電導装置用電流リー
ドの低温端子の接続部概念図
ドの低温端子の接続部概念図
【図３】従来技術による超電導装置用電流リードを用い
た超電導装置の概念図
た超電導装置の概念図
【図４】従来技術による超電導装置用電流リードの低温
端子の詳細図
端子の詳細図
【図５】従来技術による超電導装置用電流リードの低温
端子の接続部概念図
端子の接続部概念図
１…超電導コイル、２１…低温端子、３０，６１…溝、
４０，５１…ボルト用孔、５０…コイル端子、６０…金
属系超電導体、２２２…高温超電導体。
４０，５１…ボルト用孔、５０…コイル端子、６０…金
属系超電導体、２２２…高温超電導体。
Claims (2)
- 【請求項１】真空断熱容器に収納され液体ヘリウムによ
り極低温に冷却された超電導コイルに外部電源から電流
を供給するための、銅または銅合金導体からなる高温側
リードと高温超電導体からなる低温側リードとが直列に
接続された超電導装置用電流リードにおいて、前記低温
側リードの低温端子に形成された溝部に高温超電導体を
設置して半田付けし、かつ前記低温端子の１面ないし複
数面に形成された溝部または孔部に、前記超電導コイル
のコイル端子からの１ないし複数本の金属系超電導体を
前記高温超電導体と軸方向でラップするように設置して
半田付けしたことを特徴とする超電導装置用電流リー
ド。 - 【請求項２】低温端子と高温超電導体との接続用半田
と、低温端子と金属系超電導体との接続用半田との融点
温度が異なることを特徴とする請求項１記載の超電導装
置用電流リード。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10098821A JPH11297524A (ja) | 1998-04-10 | 1998-04-10 | 超電導装置用電流リード |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10098821A JPH11297524A (ja) | 1998-04-10 | 1998-04-10 | 超電導装置用電流リード |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11297524A true JPH11297524A (ja) | 1999-10-29 |
Family
ID=14229981
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10098821A Withdrawn JPH11297524A (ja) | 1998-04-10 | 1998-04-10 | 超電導装置用電流リード |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11297524A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005183941A (ja) * | 2003-11-28 | 2005-07-07 | Dowa Mining Co Ltd | 複合導体、超電導機器システム、および複合導体の製造方法 |
| KR100755896B1 (ko) | 2006-09-22 | 2007-09-06 | 한국전기연구원 | 초전도 전류 리드 접속장치 |
| KR100855034B1 (ko) | 2007-06-14 | 2008-08-29 | 한국전기연구원 | 초전도 전류 리드 접속장치 |
| EP4530655A1 (en) * | 2023-09-28 | 2025-04-02 | Koninklijke Philips N.V. | Connector for a connector system of a magnetic resonance examination apparatus |
-
1998
- 1998-04-10 JP JP10098821A patent/JPH11297524A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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