JPS6376287A - 超電導線の接続方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、超電導マグネット等に用いる超電導線の接続
方法に係り、特に、長期間にわたって永久電流状態を保
持することを可能とした超電導線の接続方法に関する。

〔従来の技術〕

超電導線は、その導体の長さに対する製造上の制約、あ
るいは、超電導マグネットを長時間にわたって運転する
ために、マグネット運転回路を含めた全回路において超
電導運転を永久電流スイッチ等を介して行う必要上、超
電導線相互間を接続しなければならない場合がある。こ
のような超電導線相互の接続は、超電導導体自身の超電
導状態と全く同様に抵抗が零となるように、その接続を
施工する必要がある。例えば、液体ヘリウムを補充する
ことなく、６ケ月間以上にわたって超電導マグネット等
の運転を可能とするためには、超電導線の接続部におけ
る抵抗損失が限りなく零に近いことが要求され、接続部
の性質が、極低温において超電導線と同様となるように
接続部の施工を行う必要がある。

このような超電導線の接続を行うための従来技術として
、例えば、特開昭５９−１７７８７８号公報に記載され
た技術がある。

以下、この従来技術を図面により説明する。

第２図は超電導線の外観を示す図、第３図は従来技術に
よる超電導線の接続方法を説明する図である。第２図お
よび第３図において、１０，１３゜１４は超電導線、１
１は安定化材、１２，１５゜１６はフィラメント、１７
はインジウム、１８は補助部材、１９はスリーブである
。

超電導線１０は、銅等の安定化材１１内に多数の超電導
材で形成される芯線、いわゆるフィラメント１２が多数
理め込まれて構成されている。この様な構成の超電導線
１００２本を相互接続する方法を説明すると次のとおり
である。まず第３図（ａ）　Ｋ示す前述と同様な２本の
超電導線１３．１４の各一端部の安定化材を薬品等によ
り除去し、それぞれのフィラメント１５．１６を第３図
（ｂ）の如く露出させる。次に、第３図（ｃｌの如くこ
れらのフィラメント１５．１６を絡み付けるように合わ
せ、第３図（ｄ）　Ｋ示すように合わせ部の外周を少な
くともインジウム１７で覆い、さらにアルミニウム等の
補助部材を添設する。その後、第３図（ｅ）の如く超電
導線１３，１４の接続部にスリーブ１９を被せ、このス
リーブ１９を圧縮変形させることにより接続部を機械的
に一体として、第３図げ）の如く接続を完成させた後熱
処理を行う。

この接続方法は、インジウムやアルミニウム層を介して
接続部が一体化された状態となり、超低温における接続
部の安定化、電流畜産の向上を計ることができる。

また、超電導線の接続方法の他の従来技術として、特開
昭５９−６０９０８号公報に記載された技術がある。こ
の従来技術は、ＮＳ　　からなりｔ　　　　ｎ る超電導線の接続に関するものであり、接続部を重ね合
わせてかしめて接続した後、この接続部に熱処理を行っ
て、超電導金属化合物を生成して接続を完成するもので
あり、前述と同様に接続部が一体化された状態となり、
接続部の安定化を計ることができる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、前述した従来技術は、超電導線の接続部がイン
ジウムやアルミニウム等のｍ３の金属を介して、または
ＮＳ　　の金属間化合物によりｂ’　　　　ｎ 一体化されるものであって、接続部の構造が多数のフイ
ラメンによる通常部の超電導線の構造と異なるものとな
る。このため、従来技術により接続された超電導線は、
高磁界での性能に関して満足でとるものではないという
問題点を有する。

本発明の目的は、蘭学な方法で接続可能であり、かつ、
接続部の超電導電流を分割して流すことができ、接続抵
抗がきわめて低く、高磁界内でも安定な接続部を作るこ
とのできる超電導線の接続方法を揚供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明によれば、前記目的は、接続すべき少なくとも２
本の超電導線の接続端において、各接続端の安定化材を
薬品等により除去し、フィラメントを露出させ、各超電
導線の多数のフィラメントを複数群に分割して、分割さ
れたフィラメント群毎に束ねて複数の小フィラメント群
となし、各超電導線の小フィラメント群の１群づつを均
一にからめ合せ、その後、このからめ合わせられた複数
の超電導線の小フィラメント群圧対して、例えば通電圧
接あるいはプラズマ溶接部なスポット的に施こし、フィ
ラメント長手方向ンこ一宗ピッチでフィラメント相互間
を溶着し、または、フィラメント長手方向く連続的にフ
ィラメント相互間を溶着し、さらに、このようにしてフ
ィラメント相互間が溶着された全てのフィラメントｆｆ
Ｐを束ね、加圧してウェルド部の硬化を図り、長手中空
ピース内へ挿入し、加圧固着することによって達成され
る。

〔作　用〕

超電導線を構成するフィラメント数は、一般に数本から
数百本、あるいは数百本になる場合がある。本発明によ
るこれらの超電導線の接続方法は、１ｓ−ｒべｔ超電導
線のフィラメントをフィラメント数に応じて数群から数
十群に分割し小フイラメント群を作り、接続すべき複数
の超電導線の小フィラメント群の一群づつを均一にから
め合せた後溶着している。このような小フィラメント群
毎の溶接等によるフィラメント相互間の接続は、接続す
べき超電導線のフィラメント相互間がより近接した状態
で確実に溶着により接続可能であり、溶接等のフィラメ
ント相互間の溶着が小フィラメント群間の小単位で行わ
れるため、溶着時の温度の均一化、圧力分布の均−化等
の管理が容易であり、接続性能を向上させることができ
る。また、本発明の方法は、これらの小フィラメント群
間の接続部全体を一体として加圧することＫより、フィ
ラメント相互間の溶着部の熱軟化部を加圧硬化させて接
続部の超電導特性を向上させることができる。

本発明の方法により接続された超電導線の接続部は、接
続方法による前述の作用により、接続部の抵抗値をｉｔ
ぼ零とすることができ、接続部に流れる超電導電流が分
割して流れるため、磁界変動、磁場の侵入に対する耐力
が増加し、より安定な超電導線間の接続を可能とする。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面により詳細に説明する。

第１図（ａ）〜（ｄ）は、本発明による超電導線の接続
方法を説明する図であり、第１図において、１は第１の
超電導線、２は第２の超電導線、３は第１の超電導線の
フィラメント、４は第２の超電導線のフィラメント、５
は懐着部、６は中空ピース、７は加圧固着部である。

（１）第１の超電導線１の端部において、硝酸等の腐蝕
性薬品を用い、鉋あるいは銅−ニッケル等による安定化
材を除去し、フィラメント３のみを露出させ、酸による
洗滌、中和、水洗および乾燥を行う。第２の超電導線２
およびそのフィラメント４に対しても同様な処理を行う
〔第１図（ａ）〕。

（２）第１および第２の超電導線１，２の夫々の多数本
のフィラメント３，４を所定本数ごとの複数群に分割し
、小フィラメント群を複数個作る。

例えば、８０本のフィラメントを持つ超電導線の場合１
０分割し、８本毎の小フィラメント群を作る。次に、第
１および第２の超電導線１，２の小フィラメント群同志
を均一にからみ合わせる。この場合、小フィラメント群
を巻き付けるピッチは、小フィラメント群が束になった
状態の径に対し、１〜５倍に選定するつこの倍率は、フ
ィラメントの太さ、すなわちフィラメント径によって決
定し、フィラメント径が細い場合は１に近く、太い場合
は５に近い値を選定する。また、この倍率の決定は、＠
１の超電導線１の小フィラメント群のねじりピッチおよ
び第２の超電導線２の小フィラメント群のねじりピッチ
を勘案し、それぞれの小フィラメント群の個々のフィラ
メント３，４の接触機会がなるべく均等になるようにす
る。その後、第１および第２の超電導線の小フィラメン
ト群同志の巻き付はピッチの６０〜８０％毎に、スポッ
ト的に瞬時通電加熱等圧より溶接を行い１両者間を溶着
部５により接続する。溶液性としては、プラズマ溶接、
通電圧接、あるいは部分真空方式による電子ビーム溶接
等を用いることができる。特（。

ＮｂＴｉフィラメントの溶接は、熔かし過ぎないよ５Ｋ
、溶接待の電流値等の加熱源を制御して行う必要がある
。溶着部５は、小フィラメント群間の接続において数次
所から十数ケ所となるが、この数については、予めスポ
ット熔接部１ケ所で何本のフィラメントが溶着されてい
るかを調査後決定すると、よりよい超電導線の接続を行
うことができる。また、前述のフィラメント間の溶着を
フィラメント長手方向に連続溶接することによって行う
こともできるが、この場合の溶接は、真空中または不活
性ガス中で施工することが望ましい。

なお、前述したスポット熔接法によるフィラメント間の
溶着の場合、実験によれば、第１の超電導線の小フィラ
メント群内の素線数×０．３〜０．５の溶着ケ所数とす
るのが適切であった。このような小フィラメント群毎の
接続を、全小フィラメントに対して同様に実施する〔第
１図（ｂ）〕。

（３）　　／Ｊ−フィラメント毎に前述のようにして接
続を行ったフィラメント束の全てをひとまとめにし、第
１図（ｃ）の矢印で示すように中心て向げて加圧し接続
部を構成し、この接続部を安定化材となるスリーブ状の
長手中空ピース６内に挿入する〔第１図（Ｃ）〕。

（４）長手中空ピース６の外周部を加圧固着部７の如く
かしめて、長手中空ピース６と接続部を固着一体化し接
続を完了する〔第１図（ｄ）〕。

前述した本発明の一実施例は、超電導線を構成するフィ
ラメントを複数の小フィラメント群に分けて、このフィ
ラメント群毎に超電導線間の接続を行うものであるが、
超電導線を構成するフィラメント数が少ない場合には、
フィラメント１本毎に接続するのが最も効果的であり、
また、フィラメント数が多い場合にも、できるだけ多く
の小フィラメント群に分割して接続するとより効果的で
ある。また、本発明は、２本以上の超電導線を接続する
場合にも同様に適用することができる。

前述の実施例により得られた超電導線の接続部は、大電
流、高磁界の条件下でもクエンチしない安定で確実な接
続を行い得るものである。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明忙よれば、超電導線のフィ
ラメント分割により、個々の小フィラメント群における
接続性能を確実化することができ、接続抵抗値として１
０〜１０　Ω以下を達成でき、超電導電流が分割して流
れる超電導線の接続部を構成することができるので、そ
の最大電流値を超電導線自体のいわゆるクリチカル電流
値近くまで引き上げることができ、強磁場での耐クエン
チ性能を向上させた超電導線の接続部を構成することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）、　（ｂ）、　（ｃｌ、　（ｄ）は本発明
による超電導線の接続方法を説明する図、第２図は超電
導線の外観を示す図、第３図は従来技術による超電導線
の接続方法を説明する図である。 １・・・・・・第１の超電導線、２・・・・・・第２の
超電導線、３・・・・・・第１の超電導線のフィラメン
ト、４・・・・°・第２の超電導線のフィラメント、５
・・・・・・溶着部、６・・・・・・中空ピース、７・
・・・・・加圧固着部、１０，１３゜１４・・・・・・
超電導線、１１・・・・・・安定化材、１２，１５゜１
６・・・・・・フィラメント、１７・・・・・・インジ
ウム、１８・・・・・・補助部材、１９・・・・・・ス
リーブ。 第１図 ５：嬬ａｍ ６：中ヤピース ？　：　７１３ＥＥ因Ｊｊ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、安定化材中に多数のフィラメントを埋め込んで成る
   超電導線の少なくとも２本を接続する接続方法において
   、露出された各超電導線のフィラメントを複数群に分割
   し複数の小フィラメント群とし、第１の超電導線の小フ
   ィラメント群と第２の超電導線の小フィラメント群の各
   １群が相互に均等に接触するように絡み合わせ、等ピッ
   チまたは連続して熔接することにより、フィラメント間
   を溶着して、全ての小フィラメント群間で接続部分を構
   成し、これらをひとまとめに揃えて接続部を構成するこ
   とを特徴とする超電導線の接続方法。 ２、前記接続部を安定化材となる長手中空ピース内に挿
   入し、接続部が一体となる様に加圧固着することを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の超電導線の接続方法
   。