CN106605277B - 超导线圈 - Google Patents

超导线圈 Download PDF

Info

Publication number
CN106605277B
CN106605277B CN201580046161.7A CN201580046161A CN106605277B CN 106605277 B CN106605277 B CN 106605277B CN 201580046161 A CN201580046161 A CN 201580046161A CN 106605277 B CN106605277 B CN 106605277B
Authority
CN
China
Prior art keywords
superconducting wire
superconducting
electrode
face
coil
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201580046161.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106605277A (zh
Inventor
藤田真司
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujikura Ltd
Original Assignee
Fujikura Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujikura Ltd filed Critical Fujikura Ltd
Publication of CN106605277A publication Critical patent/CN106605277A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106605277B publication Critical patent/CN106605277B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F6/00—Superconducting magnets; Superconducting coils
    • H01F6/06—Coils, e.g. winding, insulating, terminating or casing arrangements therefor
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F6/00—Superconducting magnets; Superconducting coils
    • H01F6/06—Coils, e.g. winding, insulating, terminating or casing arrangements therefor
    • H01F6/065—Feed-through bushings, terminals and joints
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B12/00—Superconductive or hyperconductive conductors, cables, or transmission lines
    • H01B12/02—Superconductive or hyperconductive conductors, cables, or transmission lines characterised by their form
    • H01B12/06—Films or wires on bases or cores
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R4/00—Electrically-conductive connections between two or more conductive members in direct contact, i.e. touching one another; Means for effecting or maintaining such contact; Electrically-conductive connections having two or more spaced connecting locations for conductors and using contact members penetrating insulation
    • H01R4/58—Electrically-conductive connections between two or more conductive members in direct contact, i.e. touching one another; Means for effecting or maintaining such contact; Electrically-conductive connections having two or more spaced connecting locations for conductors and using contact members penetrating insulation characterised by the form or material of the contacting members
    • H01R4/68—Connections to or between superconductive connectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R4/00—Electrically-conductive connections between two or more conductive members in direct contact, i.e. touching one another; Means for effecting or maintaining such contact; Electrically-conductive connections having two or more spaced connecting locations for conductors and using contact members penetrating insulation
    • H01R4/02—Soldered or welded connections
    • H01R4/021—Soldered or welded connections between two or more cables or wires

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)

Abstract

本发明提供一种超导线圈，具备：线圈体，由超导线材卷绕而成；电极部件，具有与上述线圈体的外周面对置的第一面、位于与上述第一面相反位置的第二面、在上述第一面与上述线圈体的上述超导线材焊料接合的基部、以及从上述第二面向上述线圈体的外侧延伸出的延出部；以及电极用超导线材，从上述电极部件的上述第二面朝向上述延出部延伸且遍及上述基部以及上述延出部地焊料接合，上述线圈体的上述超导线材的宽度W1、上述电极部件的上述基部的宽度W2以及上述电极用超导线材的宽度W3的关系满足式W1＞W2≥W3。

Description

超导线圈
技术领域
本发明涉及超导线圈。
本申请基于在2014年11月21日提出的日本特愿2014-236194号主张优先权，并在此引用其内容。
背景技术
近年来，作为超导线材，正在进行Bi2212(Bi2Sr2CaCu2O8+δ)、Bi2223(Bi2Sr2Ca2Cu3O10+δ)等铋系超导线材、RE123(REBa2Cu3O7-δ，RE：稀土类元素，例如钇)等钇系超导线材这样的氧化物超导线材(以下，简称为超导线材)的开发。由于超导线材能够在相对高温的区域使用，所以也在进行针对超导线圈等的应用开发。作为超导线材，已知有形成为带状的线材，作为使用了这样的超导线材的超导线圈，开发出扁平线圈、双扁平线圈、或层叠有多个上述线圈的超导线圈。
超导线圈设置有用于对卷绕的超导线材供给电流的电极。由于电极由普通导电部件形成，所以需要用于抑制来自电极的发热的构造。例如，专利文献1所记载的超导线圈通过拉出所卷绕的超导线材的端部并以沿着形成为L字形的电极的方式进行焊接，来抑制电极中的发热。
专利文献1：日本特开2012-164859号公报
通常，对于超导线圈而言，在卷绕了超导线材后，用树脂浸渍。因此，为了从超导线圈拉出超导线材，需要在超导线圈的端部附近从浸渍树脂中剥出超导线材。通过该作业，存在对超导线材的氧化物超导体施加负荷，从而超导特性恶化的可能性。
另外，存在利用线圈冷却用的金属制凸缘等从超导线圈的上表面以及下表面夹住超导线圈等，而在超导线圈的周围配置导电性的部件的情况。存在若电极接近导电性的部件则从电极向凸缘放电的可能性，超导线圈的耐电压降低。因此，在沿着超导线圈的外周设置电极的构造的情况下，需要以将电极收纳在超导线圈的高度尺寸内的方式进行电极的焊接，需要很多的劳力。
发明内容
本发明是鉴于这样的以往的实际情况而完成的，其目的在于提供一种能够抑制电极中的发热，并且不易产生超导特性的恶化，并且能够以容易的作业工序提高耐电压的超导线圈。
为了解决上述课题，本发明的一方式的超导线圈具备：线圈体，由超导线材卷绕而成；电极部件，具有与上述线圈体的外周面对置的第一面、位于与上述第一面相反位置的第二面、在上述第一面与上述线圈体的上述超导线材焊料接合的基部、以及从上述第二面向上述线圈体的外侧延伸出的延出部；以及电极用超导线材，从上述电极部件的上述第二面朝向上述延出部延伸，并且遍及上述基部以及上述延出部地焊料接合，上述线圈体的上述超导线材的宽度W1、上述电极部件的上述基部的宽度W2以及上述电极用超导线材的宽度W3的关系满足式W1＞W2≥W3。
根据上述方式的结构，电极用超导线材焊料接合于电极部件，所以流经电极部件的电流被电极用超导线材分流，从而能够抑制电极部件的发热。
另外，根据上述方式的结构，电极部件与位于线圈体的外周面的超导线材焊料接合。因此，仅通过使位于线圈体的外周面的超导线材的一面露出，就能够接合电极部件，所以即使在线圈体被树脂浸渍的情况下，也不易对超导线材施加负荷。因此，在电极部件的连接工序中，不易引起超导特性的恶化。
此外，根据上述方式的结构，电极部件以及电极用超导线材的宽度尺寸比线圈体的超导线材的宽度尺寸窄。由此，电极部件在线圈体的宽度方向上(相对于宽度尺寸而言)，不会从线圈体的上端以及下端突出。因此，即使在线圈体被导电性的凸缘夹住的情况下等，也能够确保凸缘与电极部件以及电极用超导线材的距离，提高超导线圈的耐电压。
也可以：上述电极部件具有沿与上述第二面延伸的方向交叉的方向延伸的第三面、以及位于上述第二面与上述第三面之间的边界部，上述电极用超导线材以覆盖上述第二面、上述第三面以及上述边界部的方式遍及上述基部以及上述延出部地焊料接合。
也可以：上述线圈体的临界电流值Ic1与上述电极用超导线材的临界电流值Ic2的关系满足式Ic2≥Ic1。
在相对于线圈体的临界电流值而电极用超导线材的临界电流值较低的情况下，若想要使电极用超导线材的临界电流值以上的电流流经线圈体，则存在电流流经电极部件而发热的可能性。根据上述方式的结构，电极用超导线材的临界电流值高于线圈体的临界电流值，所以能够对超导线圈施加电流到线圈体的临界电流值。因此，能够使超导线圈的能力充分发挥。
另外，如上所述，在上述方式的超导线圈中，电极用超导线材的宽度比线圈体的超导线材的宽度窄。能够以上述的超导线材的临界电流值为基准，规定电极用超导线材的宽度，来选定电极用超导线材。
也可以：设置有从上述电极部件的上述第二面朝向上述延出部延伸且遍及上述基部以及上述延出部且比上述电极用超导线材的宽度大的槽，在上述槽内上述电极用超导线材与上述基部以及上述延出部焊料接合。
根据上述方式的结构，能够在将电极用超导线材以沿着电极部件的槽的方式配置的状态下，进行焊料接合，所以焊料接合的作业性提高。此外，电极用超导线材不会相对于电极部件倾斜配置，能够抑制电极用超导线材从线圈体的宽度方向上的上端以及下端突出。因此，能够可靠地确保超导线圈的耐电压。
另外，对于电极部件而言，线圈体的超导线材焊料接合于第一面，电极用超导线材焊料接合于第二面，所以电流沿厚度方向流动。因此，通过削薄电极部件，能够减小线材间的距离，从而降低连接电阻。另一方面，电极部件为了得到不会因自重、较弱的外力而容易变形的充分的刚性，而需要规定的厚度。通过在电极部件设置槽，能够增大与电极部件的厚度方向的轴相关的断面惯性矩，能够提高电极部件的刚性。通过设置槽，电极部件具备充分的刚性，并且能够缩小线材间的距离，降低连接电阻。
也可以：上述超导线材具有第一基材、设置在上述第一基材上的第一氧化物超导层以及设置在上述第一氧化物超导层上的第一稳定化层，上述电极用超导线材具有第二基材、设置在上述第二基材上的第二氧化物超导层以及设置在上述第二氧化物超导层上的第二稳定化层，上述第一稳定化层以对置的方式焊料接合于上述电极部件的上述第一面，上述第二稳定化层以对置的方式焊料接合于上述电极部件的上述第二面。
根据上述方式的结构，超导线材具有层叠构造，所以能够仅通过在宽度方向上切断超导线材来容易地制作细宽度的超导线材。因此，能够容易地形成相对于线圈体的超导线材而细宽度的电极用超导线材。
也可以：上述电极用超导线材的外周被铜覆盖。
根据上述方式的结构，电极用超导线材被铜覆盖，所以不仅能够使电极用超导线材的电流特性稳定，也能够对内部进行密封，抑制水分浸入并防止由水分引起的超导特性的恶化。另外，铜相对于焊料的紧密度良好，而且相对于焊料的接合性较高。通过用铜覆盖电极用超导线材的外周，在电极用超导线材与电极部件接合中，焊料蔓延到电极用超导线材的侧部，能够提高电极用超导线材与电极部件的接合强度，能够抑制电极用超导线材从电极部件剥离。
也可以：上述线圈体的上述超导线材通过第一焊料部件与上述电极部件接合，上述电极部件通过第二焊料部件与上述电极用超导线材接合，上述第一焊料部件的熔点与上述第二焊料部件的熔点不同。
根据上述方式的结构，能够在通过熔点较高的一方的焊料部件对电极部件和线材进行焊接之后，通过熔点较低的另一方的焊料部件对电极部件和线材进行焊接。在通过熔点较低的焊料部件进行接合时，以比熔点较高的焊料部件低的温度使焊料熔融，从而熔点较高的焊料部件不熔融。因此，能够分别将线材焊料接合于电极部件的第一面和第二面。
根据上述方式，在电极部件焊料接合有电极用超导线材，所以能够利用电极用超导线材对流经电极部件的电流进行分流，来抑制电极部件的发热。另外，仅通过使位于线圈体的外周面的超导线材的稳定化层露出，就能够接合电极部件，不易对超导线材施加负荷。因此，在电极部件的连接工序中，不易引起超导特性的恶化。此外，电极部件以及电极用超导线材的宽度尺寸比线圈体的超导线材的宽度尺寸窄，从而能够在线圈体的周围确保导电性的部件与电极部件的距离，提供超导线圈的耐电压。
附图说明
图1是表示实施方式的超导线圈的一例构造的简要立体图。
图2是表示图1所示的超导线圈所具备的超导线材以及电极用超导线材的一例构造的简要立体图。
图3是示意性地表示图1所示的超导线圈的电极接合部的构造的顶视图。
图4是图1所示的超导线圈的主视图。
图5A是用于对图1所示的超导线圈所能够采用的变形例的电极部件进行说明的图，是具备变形例的电极部件的电极接合部的立体图。
图5B是沿着图5A的B-B线的剖视图。
图6是表示铋系的超导线材的一例构造的剖视图。
具体实施方式
以下，基于附图对本发明的实施方式的超导线圈进行说明。此外，对于在以下的说明中所使用的附图而言，为了容易理解特征，存在为了方便而放大地表示特征部分的情况，各构成要素的尺寸比率等未必与实际相同。
图1是表示本发明的一个实施方式的超导线圈10的简要立体图。超导线圈10具有线圈体6和两个电极接合部7，其中线圈体6以同轴地将第一线圈6A设置在第二线圈6B上的方式层叠第一线圈6A和第二线圈6B而成。线圈体6被浸渍树脂5覆盖。
第一线圈6A是将超导线材1同心圆状地绕顺时针卷绕多圈而成的扁平型的线圈。第二线圈6B是将超导线材1同心圆状地绕逆时针卷绕多圈而成的扁平型的线圈。
位于各线圈6A、6B的内侧的第一线圈6A的卷绕始端与第二线圈6B的卷绕始端以相互邻接的方式配置，通过高导电性的连接板(图示略)电连接以及机械连接，而形成线圈体6。另外，在位于各线圈6A、6B的最外周的卷绕终端接合有电极部件2，而形成电极接合部7。在电极接合部7，电极部件2与电极用超导线材3接合。
线圈体6被浸渍树脂5固定，是针对由磁场引起的应力稳固的构造。作为浸渍树脂5，能够使用环氧树脂、酚醛树脂、尿素树脂、三聚氰胺树脂等热固化性树脂。由此，能够提高超导线圈10的机械强度(线圈刚性)。
图2是表示超导线圈10所具备的超导线材1的构造的一个例子的简要立体图。
在本实施方式中，作为超导线材1，例示钇系氧化物超导线材。超导线材1具有在带状的基材11上层叠中间层15、氧化物超导层17以及保护层18，并且至少在保护层18上层叠稳定化层19的构造。另外，超导线材1在被绝缘性的覆盖层20覆盖的状态下，卷绕成线圈6A、6B。如图1所示，各线圈6A、6B的超导线材1在线圈6A以及6B的卷绕终端侧除去稳定化层19上的浸渍树脂5和覆盖层20，在露出的稳定化层19上接合电极部件2。
基材11应用以哈氏(美国海恩斯公司制产品名称)为代表的镍合金或不锈钢、向镍合金导入织构而成的取向Ni-W合金。基材11的厚度根据目的来适当调整即可，能够为10～500μm的范围。
中间层15形成于基材11的上表面。作为一个例子，中间层15能够为从基材11侧开始依次为扩散防止层、基底层(bed layer)、取向层以及盖层(cap layer)的层叠构造，但也可以省略扩散防止层和基底层的一方或双方来构成。
氧化物超导层17是作为氧化物超导体而公知的材料即可，具体而言，能够例示被称为RE-123系的REBa2Cu3Oy(RE是稀土类元素)。
保护层18是由形成于氧化物超导层17的上表面的Ag或者Ag合金形成的层。保护层18起到保护氧化物超导层17的作用以及对在事故时产生的过电流进行分流的作用。
稳定化层19至少形成于保护层18的上表面。本实施方式的稳定化层19通过利用金属带以剖面视大致呈C字型的方式覆盖由基材11、中间层15、氧化物超导层17、保护层18构成的层叠体而形成。稳定化层19经由焊料层13接合于由基材11、中间层15、氧化物超导层17以及保护层18构成的层叠体的外周(横剖面四方)。在未被稳定化层19覆盖的部分(即，金属带的侧端部彼此之间)形成有埋入熔融的焊料层13而形成的埋入部13a。对于构成稳定化层19的金属带的厚度并没有特别限定，而能够适当地调整，能够为10～300μm。
稳定化层19由具有高导电性的材料构成，例如，优选使用由铜、黄铜、Cu-Ni合金等铜合金、不锈钢等相对廉价的材质构成的材料。稳定化层19与保护层18一起作为对氧化物超导层17的电流进行转流的旁路发挥作用。
此外，稳定化层19也可以通过仅在保护层18的上表面焊接金属带而形成。另外，稳定化层19也可以通过电镀法、溅射法等公知的方法来形成。
如以上说明那样构成的超导线材1以形成有包围整周的覆盖层20的状态卷绕成线圈6A、6B。覆盖层20例如能够以包围超导线材1的整周的方式将聚酰亚胺带等绝缘带重叠缠绕成螺旋状来形成。
绝缘带的缠绕方式除了重叠缠绕成螺旋状的方法以外，还有通过纵包来包围的方法等。
本实施方式的超导线材1以基材11为内侧，以稳定化层19为外侧而卷绕成线圈状。由此，在超导线材1的卷绕终端部，超导线材1的稳定化层19被配置于外侧。此外，如果在卷绕终端部，稳定化层19被配置于外侧，则也可以在线圈6A、6B的内部连接表面和背面相反配置的超导线材1来使用。即，也可以对与在卷绕始端部以基材11为外侧卷绕成线圈状且在中途将基材11配置于内侧的超导线材连接的线材进行卷绕来制作线圈6A、6B。
在如以上那样构成的超导线材1的卷绕终端部中，在超导线材1的稳定化层19上接合电极部件2，来形成电极接合部7。图3是示意性地表示本实施方式的超导线圈10中的电极接合部7的构造的顶视图。此外，由于第一线圈6A和第二线圈6B的电极接合部7的构造除了构成各线圈体的超导线材1的卷绕方向相反以及电极接合部7中的电极部件2的接合方向为周向反向以外，是相同的结构，所以在以下的说明中，以第一线圈6A的电极接合部7的构造为例进行说明。
图3是示意性地表示图1所示的超导线圈10的电极接合部7的构造的顶视图。在图3中，用双点划线表示浸渍树脂5。
如图3所示，第一线圈6A在超导线材1的卷绕终端部，除去浸渍树脂5以及覆盖超导线材1的外周的覆盖层20。本实施方式的超导线材1的稳定化层(第一稳定化层)19被设置为覆盖由基材(第一基材)11、中间层(第一中间层)15、氧化物超导层(第一氧化物超导层)17以及保护层(第一保护层)18构成的层叠体的外周。浸渍树脂5以及覆盖层20的除去以使位于超导线材1的整周的稳定化层19中的位于线圈6A的外周侧的面露出的方式进行即可。另外，由于线圈6A以基材11为内侧来卷绕，所以稳定化层19中的氧化物超导层17侧的(接近氧化物超导层17的)面露出。在露出的稳定化层19(第一稳定化层)，经由第一焊料部件21焊料接合有电极部件2。
电极部件2具有以沿着第一线圈6A的超导线材1的卷绕终端部的方式配置的基部2a以及从基部2a的一端向线圈体6的外侧延伸出的延出部2b，且形成为L字形。另外，电极部件2相对于遍及基部2a以及延出部2b的全长，具有作为表面的第一面2c、以及作为背面的第二面2d(基部2a上的面)和第三面2f(延出部2b上的面)。另外，电极部件2具有基部2a与延出部2b的边界部2e。在电极部件2中，第三面2f沿与第二面2d延伸的方向交叉的方向延伸，并且边界部2e(边界部的内角侧的面，弯曲部)位于第二面2d与第三面2f之间。第一面2c的一部分与线圈体6的外周面对置。
电极部件2的基部2a在第一面2c与除去浸渍树脂5以及覆盖层20而露出的超导线材1的稳定化层(第一稳定化层)19焊料接合。电极部件2通过第一焊料部件21与超导线材1接合。
另外，电极部件2以在第二面2d以及第三面2f通过电极用超导线材3覆盖第二面2d、第三面2f以及边界部2e(边界部的内角侧的面，弯曲部)的方式，遍及基部2a以及延出部2b地与电极用超导线材3焊料接合。电极部件2通过第二焊料部件22与电极用超导线材3接合。
电极部件2能够使用作为电极材料而以往公知的材料，可举出具有较高的导电性的金属，例如，铜、银、金、白金或者包含至少1种上述金属的合金，其中优选廉价且导电率优异的铜。另外，电极部件2也可以是在表面电镀有焊料、Sn、Ag、Au中的任意一种的部件。电极部件2为了得到不会因自重、较弱的外力而容易地变形的充分的刚性，优选具有规定的厚度。例如电极部件2的厚度是1mm～5mm左右。另外，如在后段详细说明的那样，优选电极部件2的基部2a的宽度W2比超导线材1的宽度W1窄。即，优选W1＞W2(参照图1等)。
电极用超导线材3遍及电极部件2的基部2a以及延出部2b而以焊料接合的方式来设置，从而对流经电极部件2的电流进行分流。由此，电极用超导线材3起到使流经电极部件2的电流减少而抑制电极部件2的发热的功能。
电极用超导线材3具有与线圈6A的超导线材1相同的层构造。即，如图2所示，电极用超导线材3是在带状的基材11上层叠中间层15、氧化物超导层17和保护层18，并且至少在保护层18上设置有稳定化层19的构造。但是，在电极用超导线材3的外周不设置覆盖层20。
电极用超导线材3的稳定化层(第二稳定化层)19优选被设置成覆盖由基材(第二基材)11、中间层(第二中间层)15、氧化物超导层(第二氧化物超导层)17以及保护层(第二保护层)18构成的层叠体的外周(参照图2)。另外，作为稳定化层19，优选使用导电性较高且相对廉价的铜。即，优选电极用超导线材3是用铜覆盖了外周的构造。铜与焊料的紧密度良好，而且与焊料的接合性较高。通过用铜覆盖电极用超导线材3的外周，在电极用超导线材3与电极部件2的接合中，焊料蔓延到电极用超导线材3的侧部，提高电极用超导线材3与电极部件2的接合强度，能够抑制电极用超导线材3从电极部件2剥离。此外，电极用超导线材3形成为用铜覆盖外周的构造，从而能够使电流特性稳定。另外，能够通过铜对内部进行密封，抑制水分浸入，而防止由水分引起的超导特性的恶化。
电极用超导线材3将位于氧化物超导层17侧的稳定化层(第二稳定化层)19通过第二焊料部件22接合于电极部件2的基部2a的第二面2d以及延出部2b的第三面2f。如在后段详细说明的那样，优选电极用超导线材3的宽度W3与电极部件2的宽度W2相同或比电极部件2的宽度W2窄。即，优选W2≥W3(参照图1等)。
电极用超导线材3遍及电极部件2的基部2a以及延出部2b地焊料接合，从而沿着基部2a与延出部2b的边界部2e弯曲。弯曲部中的电极用超导线材3的弯曲半径R例如优选弯曲半径R为5mm以上，更为优选6～16mm的范围，通过使电极部件2的弯曲半径R为上述范围，能够抑制由弯折引起的超导特性的降低。另外，电极接合部7的尺寸不会增大而能够小型化。
由于电极用超导线材3的弯曲半径R取决于边界部2e的内角侧的曲率半径，所以优选以电极用超导线材3的弯曲半径R为上述范围的方式来决定边界部2e的内角侧的曲率半径。
优选电极用超导线材3的临界电流值Ic2与线圈体6的临界电流值Ic1相同，或高于临界电流值Ic1。即，优选Ic2≥Ic1。在相对于线圈体6的临界电流值Ic1而电极用超导线材3的临界电流值Ic2较低的情况下，若想要使电极用超导线材3的临界电流值以上的电流流经超导线圈10，则存在电流流经电极部件2而发热的可能性。通过使电极用超导线材3的临界电流值Ic2高于线圈体6的临界电流值Ic1，能够向超导线圈10施加电流到线圈体6的临界电流值Ic1。因此，能够使超导线圈10的能力充分发挥。
此外，线圈体6的临界电流值Ic1未必与所卷绕的超导线材1的临界电流值一致。线圈体6通过卷绕超导线材1而形成，所以若流过电流，则施加较大的磁场。由于该磁场的影响，存在线圈体6的临界电流值Ic1低于超导线材1的临界电流值的情况。
对于超导线圈10而言，电极用超导线材3的宽度W3比线圈体6的超导线材1的宽度W1窄。一般而言，若各层的膜厚恒定，则超导线材的临界电流值随着宽度变窄而降低。对于电极用超导线材3而言，优选以临界电流值Ic3为线圈体6的临界电流值Ic2以上的方式来设定宽度W3。另外，优选根据电极用超导线材3的宽度W3，以W2≥W3的方式来设定电极部件2的宽度W2。
第一焊料部件21将线圈体6的超导线材1与电极部件2接合。另外，第二焊料部件22将电极部件2与电极用超导线材3接合。优选第一焊料部件21和第二焊料部件22的熔点不同。
例如，在第一焊料部件21的熔点高于第二焊料部件22的熔点的情况下，首先，通过第一焊料部件21将线圈体6的超导线材1与电极部件2接合。接下来，以第二焊料部件22的熔点以上且第一焊料部件21的熔点以下的温度使第二焊料部件22熔融，通过第二焊料部件22将电极部件2与电极用超导线材3接合。通过以这样的顺序对电极用超导线材3进行接合，能够不使第一焊料部件21熔融地、分别将超导线材1以及电极用超导线材3焊料接合于电极部件2的第一面2c、第二面2d以及第三面2f。
此外，并不对第一焊料部件21以及第二焊料部件22的焊料的种类进行特别限定，例如，可举出Sn、Sn-Pb系合金焊料、Sn-Ag系合金、Sn-Bi系合金、Sn-Cu系合金、Sn-In系合金等无铅焊料、共晶焊料、低温焊料等，能够单独使用这些焊料或者对这些焊料组合2种以上来使用。
接下来，基于图4，对线圈体6的超导线材1的宽度W1、电极部件2的基部2a的宽度W2以及电极用超导线材3的宽度W3的关系进行更加详细的说明。图4是超导线圈10的主视图。在图4中，与图3同样地用双点划线表示浸渍树脂5。如图4所示，在超导线圈10的上表面和下表面分别配置有冷却用的凸缘25。凸缘25为了提高冷却效率而由金属材料构成。
如图4所示，在超导线圈10中，线圈体6的超导线材1的宽度W1与电极部件2的基部2a的宽度W2的关系满足W1＞W2。即，电极部件2的基部2a的宽度尺寸(W2)比线圈体6的超导线材1的宽度尺寸(W1)窄。通过满足该关系，电极部件2的基部2a不会在线圈体6的宽度方向上(相对于宽度尺寸而言)从线圈体6的上端以及下端突出。
另外，在超导线圈10中，电极部件的基部2a的宽度W2与电极用超导线材3的宽度W3的关系满足W2≥W3。即，电极用超导线材3的宽度尺寸(W3)在电极部件2的基部2a的宽度尺寸(W2)以下。通过满足该关系，电极用超导线材3成为收纳于电极部件2的基部的宽度方向的状态。
通过具有以上的结构，即使在超导线圈10被导电性的凸缘25从超导线圈10的上表面以及下表面夹住的情况下，也能够确保凸缘25与电极部件2以及电极用超导线材3的距离。若电极部件2以及电极用超导线材3接近凸缘25，则存在从电极部件2向凸缘25放电的可能性。通过确保凸缘25与电极部件2以及电极用超导线材3的距离，能够提高超导线圈10的耐电压。
另外，这里，关注了电极部件2的基部2a的宽度W2，但优选电极部件2整体的宽度恒定，基部2a的宽度W2与延出部2b的宽度相同。
由此，电极部件2的延出部2b不会接近凸缘25，从而能够提高耐电压。
此外，本实施方式的超导线材1以及电极用超导线材3具有基材11、设置在基材11上的氧化物超导层17、以及设置在氧化物超导层17上的稳定化层19。在采用这样的层叠构造的超导线材的情况下，能够仅通过在宽度方向切断超导线材来容易地进行细宽度化。因此，能够容易地制造相对于线圈体6的超导线材1细宽度的电极用超导线材3。
(变形例)
图5A以及图5B是用于对上述的超导线圈10所能够采用的变形例的电极部件102进行说明的图。图5A是具备电极部件102的电极接合部107的立体图，图5B是沿着图5A的B-B线的剖视图。对于与上述的实施方式相同形态的结构要素，标注相同的附图标记，并省略其说明。另外，在图5B中，省略将电极部件102与超导线材1接合的第一焊料部件21以及将电极部件102与电极用超导线材3接合的第二焊料部件22的图示。
电极部件102具有与上述的电极部件2大致相同的构造，但在设置有槽108的点上，与电极部件2的构造不同。
电极部件102具有以沿着线圈体6的超导线材1的卷绕终端部的方式配置的基部102a、和从基部102a的一端向线圈体6的外侧延伸出的延出部102b，且形成为L字形。另外，电极部件102相对于遍及基部102a以及延出部102b的全长，具有作为表面的第一面102c、以及作为背面的第二面102d(基部102a上的面)及第三面102f(延出部102b上的面)。第一面102c的一部分与线圈体6的外周面对置，并与从线圈体6的外周面露出的超导线材1焊料接合。
另外，电极部件102具有基部102a与延出部102b的边界部102e。在电极部件102中，第三面102f沿与第二面102d延伸的方向交叉的方向延伸，边界部102e(边界部的内角侧的面，弯曲部)位于第二面102d与第三面102f之间。
在基部102a中的第二面102d、延出部102b中的第三面102f、以及边界部102e(边界部的内角侧的面，弯曲部)设置有比电极用超导线材3的宽度大的槽108。在槽108内，电极用超导线材3以覆盖第二面102d、第三面102f以及边界部102e(边界部的内角侧的面，弯曲部)的方式，遍及基部102a以及延出部102b地焊料接合。对于槽108的深度并没有特别限定。
通过设置槽108，作业者能够在将电极用超导线材3以沿着电极部件102的槽108的方式配置的状态下，进行焊料接合，所以焊料接合的作业性提高。此外，由于将电极用超导线材3收纳于槽108内，所以电极用超导线材3不会相对于电极部件102倾斜配置。因此，能够抑制电极用超导线材3从线圈体6的上端以及下端突出，即使在将凸缘配置于线圈体6的上表面以及下表面的情况下，也能够可靠地确保超导线圈10的耐电压。
对于电极部件102而言，线圈体6的超导线材1焊料接合于第一面102c，电极用超导线材3焊料接合于第二面102d以及第三面102f。在电极部件102的内部，电流沿电极部件102的厚度方向在超导线材1与电极用超导线材3之间流动。因此，相对于电极部件102的厚度方向的超导线材1与电极用超导线材3的距离成为电阻成分。通过削薄电极部件102，使超导线材1与电极用超导线材3的距离接近，能够降低电极接合部7的电阻。另一方面，电极部件102为了得到不会因自重、较弱的外力而容易地变形的充分的刚性，需要规定的厚度。通过在电极部件102设置槽108，能够增大与电极部件102的厚度方向的轴相关的断面惯性矩，能够提高电极部件102的刚性。通过设置槽108，电极部件102具备充分的刚性，并且能够缩小超导线材1与电极用超导线材3的距离来降低连接电阻。
以上，对本发明的实施方式进行了说明，但实施方式中的结构以及它们的组合等是一个例子，能够在不脱离本发明的宗旨的范围内，进行结构的附加、省略、置换以及其它的变更。另外，本发明并没有被实施方式所限定。
例如，在实施方式中，说明了超导线材是将由被称为RE-123系(或者钇系)的超导体构成的氧化物超导层层叠在基材上而成的结构。超导线材的种类并不局限于该结构，也可以采用如图6所示那样的铋系的超导线材200。超导线材200是以成为用Ag的护套材料202覆盖由铋系的超导体构成的氧化物超导层201的状态的方式通过辊轧管法等制造成的构造。
另外，上述实施方式的线圈体具有层叠两个线圈而成的构造，但也可以是仅由一个线圈构成的构造，另外也可以是层叠3个以上的线圈而成的构造。
另外，在上述实施方式中，例示了电极部件在线圈体的超导线材的前端侧(接近前端的位置)配置有延出部的构造。然而，也可以为将延出部配置于与超导线材的前端相反侧的结构。进一步，例示了电极部件通过基部和延出部形成为L字形的构造，但也可以具有将延出部配置于基部的长度方向中央的T字形的构造。
实施例
以下，例示实施例来对本发明进一步进行详细说明，但本发明并不限定于这些实施例。
(样品的制作)
首先，制作卷绕成线圈的超导线材。
在宽度5mm、厚度75μm的带状的哈氏(美国海恩斯公司制产品名称)制的基材上形成中间层。作为中间层，使Al2O3(扩散防止层)、Y2O3(基底层)、MgO(取向层(IBAD层))以及CeO2(盖层)按照该顺序(依次)成膜。接下来，在中间层上，使GdBa2Cu3O7-δ(氧化物超导层)成膜。
接着，在氧化物超导层上使由Ag构成的保护层成膜。接下来，在保护层的上表面，利用Sn焊料来接合75μm厚、5mm宽的铜带来形成稳定化层。经由以上的工序，制作出宽度5mm的超导线材。对该超导线材的临界电流值进行了测定，为250A。
接下来，在上述超导线材的外周缠绕聚酰亚胺带来作为覆盖层，并进行绝缘加工。接下来，将该超导线材以稳定化层为外侧的方式在直径50mm的绕线管内卷绕100匝，来制作线圈(扁平线圈)。接下来，对2个通过上述工序制作成的线圈进行层叠，并用环氧树脂(浸渍树脂)浸渍来形成线圈体。
接下来，在卷绕于各个线圈的超导线材的卷绕终端部，除去浸渍树脂和覆盖层，使稳定化层露出。准备用于在各线圈形成电极接合部的一对电极部件，在露出的稳定化层，通过第一焊料部件接合各个电极部件的基部。作为第一焊料部件，使用熔点为184℃的焊料。另外，电极部件使用基部、延出部都宽度为4mm、厚度为3mm的部件。
接下来，通过第二焊料部件将电极用超导线材焊料接合于各个电极部件。电极用超导线材具有与上述超导线材相同的层构造。但是，电极用超导线材的稳定化层形成为不仅覆盖保护层的上表面，而覆盖外周整体(参照图2)。另外，电极用超导线材的宽度为3mm。对电极用超导线材的临界电流值进行了测定，为150A。
电极用超导线材以电极用超导线材的氧化物超导层侧与电极部件对置的方式焊料接合。在电极部件的基部与延出部的边界，电极用超导线材弯曲，弯曲部的电极用超导线材的弯曲半径为15mm。另外，作为第二焊料部件，使用熔点为130℃的焊料。
经由以上的工序，制作出如图1所示那样的实施例的超导线圈。
接下来，将电流导线与上述超导线圈的各个电极部件(在电极部件7的延出部2b中，与接合有电极用超导线材3的面即第三面2f相反的面)连接，在液态氮中(液态氮温度)对超导线圈的临界电流值和电极接合部的电阻进行了测定。其结果是，超导线圈的临界电流值是89.0A。另外，两个电极接合部的电阻合计是2.1μΩ(对两个电极接合部的电阻分别进行了测定，两个电极接合部的电阻合计是2.1μΩ)。在达到超导线圈的临界电流值(89.0A)的时刻，在电极接合部未出现非线性的电阻成分。由于超导线圈的临界电流值比电极用超导线材的临界电流值(150A)低，所以认为线圈体的临界电流值表现为超导线圈的临界电流值。即，认为线圈体的临界电流值是89.0A。
还制作了用于与上述实施例的超导线圈进行比较的比较例的超导线圈。
制作了与上述超导线圈相同的结构且不具有电极用超导线材的比较例的超导线圈。将电流导线与比较例的超导线圈的电极部件连接，在液态氮中(液态氮温度)对超导线圈的临界电流值和电极接合部的电阻进行了测定。其结果是，超导线圈的临界电流值是88.7A，两个电极接合部的电阻合计是12.5μΩ(对两个电极接合部的电阻分别进行了测定，两个电极接合部的电阻合计是12.5μΩ)。根据以上的结果，确认通过使用实施例的超导线圈，能够抑制电极接合部的电阻。
附图标记说明：1、200…超导线材；2、102…电极部件；2a、102a…基部；2b、102b…延出部；2c、102c…第一面；2d、102d…第二面；2e、102e…边界部；2f、102f…第三面；3…电极用超导线材；5…浸渍树脂；6…线圈体；6A、6B…线圈；7、107…电极接合部；10…超导线圈；11…基材；15…中间层；17、201…氧化物超导层；18…保护层；19…稳定化层；20…覆盖层；21…第一焊料部件；22…第二焊料部件；25…凸缘；202…护套材料；R…弯曲半径；W1…超导线材的宽度；W2…电极部件的基部的宽度；W3…电极用超导线材的宽度。

Claims (7)

1.一种超导线圈，具备：
线圈体，由超导线材卷绕而成；
电极部件，具有与所述线圈体的外周面对置的第一面、位于与所述第一面相反位置的第二面、在所述第一面与所述线圈体的所述超导线材焊料接合的基部、以及从所述第二面向所述线圈体的外侧延伸出的延出部；以及
电极用超导线材，从所述电极部件的所述第二面朝向所述延出部延伸，并且遍及所述基部以及所述延出部地焊料接合，
所述线圈体的所述超导线材的宽度W1、所述电极部件的所述基部的宽度W2以及所述电极用超导线材的宽度W3的关系满足式W1＞W2≥W3。
2.根据权利要求1所述的超导线圈，其中，
所述电极部件具有沿与所述第二面延伸的方向交叉的方向延伸的第三面、以及位于所述第二面与所述第三面之间的边界部，
所述电极用超导线材以覆盖所述第二面、所述第三面以及所述边界部的方式遍及所述基部以及所述延出部地焊料接合。
3.根据权利要求1或2所述的超导线圈，其中，
所述线圈体的临界电流值Ic1与所述电极用超导线材的临界电流值Ic2的关系满足式Ic2≥Ic1。
4.根据权利要求1或2所述的超导线圈，其中，
设置有从所述电极部件的所述第二面朝向所述延出部延伸且遍及所述基部以及所述延出部且比所述电极用超导线材的宽度大的槽，在所述槽内，所述电极用超导线材与所述基部以及所述延出部焊料接合。
5.根据权利要求1或2所述的超导线圈，其中，
所述超导线材具有第一基材、设置在所述第一基材上的第一氧化物超导层、以及设置在所述第一氧化物超导层上的第一稳定化层，
所述电极用超导线材具有第二基材、设置在所述第二基材上的第二氧化物超导层、以及设置在所述第二氧化物超导层上的第二稳定化层，
所述第一稳定化层以对置的方式焊料接合于所述电极部件的所述第一面，
所述第二稳定化层以对置的方式焊料接合于所述电极部件的所述第二面。
6.根据权利要求1或2所述的超导线圈，其中，
所述电极用超导线材的外周被铜覆盖。
7.根据权利要求1或2所述的超导线圈，其中，
所述线圈体的所述超导线材通过第一焊料部件与所述电极部件接合，
所述电极部件通过第二焊料部件与所述电极用超导线材接合，
所述第一焊料部件的熔点与所述第二焊料部件的熔点不同。
CN201580046161.7A 2014-11-21 2015-11-20 超导线圈 Expired - Fee Related CN106605277B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014236194 2014-11-21
JP2014-236194 2014-11-21
PCT/JP2015/082710 WO2016080524A1 (ja) 2014-11-21 2015-11-20 超電導コイル

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106605277A CN106605277A (zh) 2017-04-26
CN106605277B true CN106605277B (zh) 2018-09-11

Family

ID=56014056

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201580046161.7A Expired - Fee Related CN106605277B (zh) 2014-11-21 2015-11-20 超导线圈

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10249421B2 (zh)
EP (1) EP3196898B1 (zh)
JP (1) JP6364502B2 (zh)
CN (1) CN106605277B (zh)
WO (1) WO2016080524A1 (zh)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019009224A (ja) * 2017-06-22 2019-01-17 住友重機械工業株式会社 超電導コイル
JP6904875B2 (ja) * 2017-10-13 2021-07-21 株式会社フジクラ 酸化物超電導線材の接続構造および酸化物超電導線材の接続方法
KR101850042B1 (ko) * 2017-11-24 2018-04-18 제주대학교 산학협력단 고온초전도 회전기용 초전도 코일의 성능평가 장치
WO2019229947A1 (ja) * 2018-05-31 2019-12-05 三菱電機株式会社 超電導マグネット
KR102518606B1 (ko) * 2018-06-15 2023-04-05 스미토모 덴키 고교 가부시키가이샤 초전도 선재, 적층 초전도 선재, 초전도 코일 및 초전도 케이블
CN110491668B (zh) * 2019-08-20 2021-01-29 清华大学 一种利用脱层超导带材绕制超导线圈的方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102834878A (zh) * 2010-04-16 2012-12-19 株式会社藤仓 超导线材的电极部接合结构、超导线材及超导线圈

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101305891B (zh) * 2007-05-17 2011-04-20 厦门灿坤实业股份有限公司 一种煎烤器
JP4881225B2 (ja) 2007-06-05 2012-02-22 住友重機械工業株式会社 超電導コイル及び超電導マグネット装置
JP4445982B2 (ja) * 2007-06-29 2010-04-07 ホシデン株式会社 コネクタ
JP2009049036A (ja) * 2007-08-13 2009-03-05 Sumitomo Electric Ind Ltd 超電導線用の端子および該端子が取り付けられた超電導コイル
JP2010098267A (ja) * 2008-10-20 2010-04-30 Sumitomo Electric Ind Ltd 超電導コイル装置
JP5677116B2 (ja) * 2011-02-08 2015-02-25 株式会社フジクラ 高温超電導コイル
JP5786495B2 (ja) * 2011-06-30 2015-09-30 富士通株式会社 画像認識装置、画像認識方法及び画像認識用コンピュータプログラム
JP5938284B2 (ja) * 2012-07-06 2016-06-22 株式会社フジクラ 超電導線材および超電導コイル
JP2014143840A (ja) * 2013-01-24 2014-08-07 Swcc Showa Cable Systems Co Ltd テープ状超電導線材の端末構造体及びテープ状超電導線材の端末構造体の製造方法
JP6136316B2 (ja) * 2013-02-04 2017-05-31 住友電気工業株式会社 超電導コイルおよび超電導コイル装置

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102834878A (zh) * 2010-04-16 2012-12-19 株式会社藤仓 超导线材的电极部接合结构、超导线材及超导线圈

Also Published As

Publication number Publication date
JP6364502B2 (ja) 2018-07-25
WO2016080524A1 (ja) 2016-05-26
CN106605277A (zh) 2017-04-26
EP3196898A4 (en) 2018-04-11
US10249421B2 (en) 2019-04-02
US20170309384A1 (en) 2017-10-26
EP3196898A1 (en) 2017-07-26
EP3196898B1 (en) 2019-04-03
JPWO2016080524A1 (ja) 2017-06-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106605277B (zh) 超导线圈
US4079187A (en) Superconductor
JP4845040B2 (ja) 薄膜超電導線の接続方法及びその接続構造体
WO2015129272A1 (ja) 超電導ケーブルの端末構造体及びその製造方法
JP5416509B2 (ja) 超電導ケーブルの中間接続構造
CN109564801A (zh) 氧化物超导线材
JP3521612B2 (ja) 超電導導体の接続構造
US8260388B2 (en) Current terminal structure of superconducting wire and superconducting cable having the current terminal structure
JP2014143840A (ja) テープ状超電導線材の端末構造体及びテープ状超電導線材の端末構造体の製造方法
JP6101491B2 (ja) 酸化物超電導線材及びその製造方法
JP6101490B2 (ja) 酸化物超電導線材の接続構造体及び超電導機器
JP6818578B2 (ja) 超電導ケーブルの接続部
JP2015065116A (ja) 酸化物超電導線材、酸化物超電導線材の接続構造体、酸化物超電導線材と電極端子の接続構造体、及びこれを備えた超電導機器、並びにこれらの製造方法
JP5693798B2 (ja) 酸化物超電導線材
JP5701247B2 (ja) 酸化物超電導線材の接続構造体及び接続方法
WO2017104297A1 (ja) 酸化物超電導線材の製造方法及び超電導コイルの製造方法
JP2015228357A (ja) 酸化物超電導線材、超電導機器及び酸化物超電導線材の製造方法
JP2014130730A (ja) 酸化物超電導線材の接続構造体及び接続方法並びに接続構造体を用いた酸化物超電導線材
JP6002602B2 (ja) 酸化物超電導線材の接続構造体及びその製造方法
JP6913570B2 (ja) 超電導テープ線、この超電導テープ線を用いた超電導電流リード、永久電流スイッチおよび超電導コイル
WO2020067335A1 (ja) 酸化物超電導コイルおよびその製造方法
GB1569983A (en) Super conductor
JP2014107149A (ja) 酸化物超電導線材並びに当該酸化物超電導線材の接続構造体
JP2014130793A (ja) 酸化物超電導線材の接続構造体とその製造方法
JP2018125147A (ja) 超電導ケーブルの接続部及びその組立方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20180911

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee