CN113346259A - 超导线材的连接部以及超导线材的连接方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种超导线材的连接部以及超导线材的连接方法，多个该超导线材通过含有MgB2的烧结体一体化，能得到高通电特性。超导线材的连接部通过含有MgB2的烧结体(5)使多个超导线材(1)一体化，超导线材具有超导线芯(11)，烧结体与超导线芯的外周面接触。超导线材的连接方法包括去除金属护套(14)而使超导线芯露出的工序、向容器(3)中插入超导线材的工序、向容器中填充MgB2的原料的工序、对原料进行热处理而生成含有MgB2的烧结体的工序，去除超导线材的较长方向中的位于中间部的金属护套，使位于中间部的超导线芯的外周面在容器的内部露出，生成与超导线芯的外周面接触的烧结体。

Description

超导线材的连接部以及超导线材的连接方法
技术领域
本发明涉及使用二硼化镁(MgB2)的超导线材的连接部以及超导线材的连接方法。
背景技术
在MRI(Magnetic Resonance Imaging：磁共振成像)装置、NMR(Nuclear MagneticResonance：核磁共振)装置中配置缠绕超导线材的超导线圈。在这些装置中，由于要求高磁场稳定度，因此在由超导导体形成的闭环回路中进行永久电流模式的运转。需要互相超导连接超导线圈、永久电流开关、连接这些的配线等。
一直以来，在超导线圈中广泛地使用由铌钛(NbTi)、三铌锡(Nb3Sn)等的金属系超导体形成的超导线材。这些超导线材由于临界温度低，因此在运转时向液体中进行利用离子进行的冷却。关于临界温度低的超导线材能确立使用铅铋(PbBi)合金等的超导焊料进行超导连接的技术。
二硼化镁(MgB2)与NbTi、Nb3Sn等比较是临界温度高的超导体。MgB2不需要对液体进行由离子进行的冷却，可使用冷却机冷却。另外，与现有的氧化物类超导体比较，磁场稳定度高，也适用于永久电流模式的运转。因此，能期待MgB2的工业性的实用化。
相对于MgB2的临界温度为约39K，现有的超导焊料的临界温度小于10K。因此，若使用超导焊料，则作为整体的运转温度能被限制在超导焊料的临界温度以下。这样的情况下，关于具有由MgB2形成的超导线芯的MgB2超导线材，为了形成合适的超导连接，进行多种开发。
在专利文献1中记载了使MgB2超导线材通过超导被覆层互相接触且在填充了超导焊料的连接金属管内进行超导连接的技术。MgB2超导线材在插入连接用的金属管的状态下被超导连接。使用了这种超导焊料的超导连接也利用于NbTi等一般的超导线材。
在专利文献2中记载了向连接用的容器中插入多个超导线材、向其容器中填充镁与硼的混合粉末并将混合粉末加压以及热处理而进行超导连接的技术。在专利文献2中，通过将向容器中填充的镁与硼的混合粉末热处理，能在超导线材彼此之间生成MgB2的烧结体。
在专利文献3中记载了以与插入连接用容器中的超导线材邻接的方式配置Mg的方法。超导线材在插入连接用的容器中时，前端进行研磨。线芯在露出超导线材的端面的状态下插入容器中。
现有技术文献
专利文献1：日本特开2006-174546号公报
专利文献2：日本特开2012-094413号公报
专利文献3：日本特开2017-208156号公报
在专利文献1所记载的技术中，使用临界温度约为9K的低的超导焊料。因此，关于超导线材也需要在为超导焊料的临界温度以下进行冷却。例如，在将MgB2超导线材使用于超导磁铁的情况下，必须使包括卷线部的整体的运转温度为超导焊料的临界温度以下。在这样的技术中，不能够充分地利用临界温度高的MgB2的优点。
在专利文献2所记载的技术中，超导线材彼此通过含有MgB2的烧结体在金属容器内进行超导连接。可是，在金属容器内，是超导线材的大部分未被固定的状态。在专利文献1中，超导线材在容器内的全体用超导焊料固定。相对于此，在专利文献2中，超导焊材仅在容器的开口附近、与含有MgB2的烧结体接触的位置上被固定。
如专利文献2所述，若在超导线材的周围存在未被固定的区域，则在通过输送电流的通电对超导线材作用电磁力时，对其两侧的固定部施加机械性的负载。超导线芯与含有MgB2的烧结体接合的位置是机械性脆弱的位置。因此，若对这样的位置施加机械性的负载，则会存在临界电流密度等的通电性恶化的可能性。
在专利文献3所记载的技术中，为了解决这些课题，在生成MgB2的烧结体的热处理之前，过度地填充Mg，在热处理之后流入焊料，得到偏差小且高的通电特性。可是，在阻碍MgB2生成的铜、铜合金等的稳定化材料使用于超导线材的情况下，由于稳定化材料与Mg反应而阻碍MgB2的生成，会在通电特性中产生偏差。
如专利文献2、3中记载，在向连接用的容器中插入超导线材时，若以成为锐角的方式倾斜地切削超导线材的末端，则由于超导线芯与含有MgB2的烧结体的接触面积变大，因此能够提高连接部的通电特性。可是，若这样地切削，则在为锐角的前端侧与为钝角的相反侧中，在超导线材的长度上产生差别。若在超导线材的长度产生差别，则在热处理之后进行冷却时，因热变形而产生弯曲。若超导线材产生弯曲，则由于超导线芯从含有MgB2的烧结体中剥离，会存在通电特性恶化的问题。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种多个超导线材通过含有MgB2的烧结体一体化而得到高的通电特性的超导线材的连接部以及超导线材的连接方法。
为了解决上述课题，本发明的超导线材的连接部是多个超导线材通过含有MgB2的烧结体一体化的超导线材的连接部，上述超导线材具有超导线芯，上述烧结体与上述超导线芯的外周面接触。
另外，本发明的超导线材的连接方法是通过含有MgB2的烧结体将多个超导线材一体化的超导线材的连接方法，包括去除覆盖上述超导线材的超导线芯的外周的金属护套而使上述超导线芯露出的工序、使上述超导线芯露出了的上述超导线材插入容器中的工序、向上述容器中填充MgB2的原料的工序、对向上述容器中填充的上述原料进行热处理而生成含有MgB2的烧结体的工序，去除上述超导线材的较长方向中的位于中间部的上述金属护套，使位于上述中间部的上述超导线芯的外周面在上述容器的内部露出，生成与上述超导线芯的外周面接触的上述烧结体。
本发明的效果如下。
根据本发明，能够提供一种多个超导线材通过含有MgB2的烧结体一体化而得到高通电特性的超导线材的连接部以及超导线材的连接方法。
附图说明
图1A是示意地表示MgB2超导线材的构造例的剖视图。
图1B是示意地表示MgB2超导线材的构造例的剖视图。
图2是超导线材的连接用的容器的立体图。
图3是连接超导线材彼此的连接结构的立体图。
图4是连接超导线材彼此的连接结构的纵剖视图。
图5是连接超导线材彼此的连接结构的俯视剖视图。
图6是连接超导线材彼此的连接结构的横剖视图。
图7是连接变形例的超导线材彼此的连接结构的横剖视图。
图8是表示超导线芯捻合的捻合线的超导线材的图。
图9是将变形例的超导线材的结构放大表示的纵剖视图。
图10是示意地表示超导磁铁的一例的剖视图。
图中：1—超导线材，1a—MgB2超导线材，1b—MgB2超导线材，2—金属容器(容器)，3—插入口，4—开口，5—含有MgB2的烧结体，6—加压夹具，8—耐热粘接剂，11—超导线芯，12—母材，13—稳定化材料，14—金属护套，50—超导磁铁，51—冷却容器，52—超导线圈，53—永久电流开关，54—支撑板，55—超导连接部。
具体实施方式
以下，关于涉及本发明的一实施方式的超导线材的连接部以及超导线材的连接方法参照附图说明。并且，在以下的各图中，关于共通的结构标注相同的符号并省略重复的说明。
涉及本实施方式的超导线材的连接部具有多个超导线材通过含有MgB2的烧结体一体化的结构。该超导线材的连接部由多个超导线材、含有MgB2的烧结体构成。超导线材彼此通过含有MgB2的烧结体的块相互超导连接。
涉及本实施方式的超导线材的连接部通过使用超导连接用的容器而与其容易一体地形成。在超导连接超导线材彼此时，对各超导线材实施切削、研磨等，露出被金属护套覆盖的超导线芯。并且，在连接用的容器中插入露出超导线芯的各超导线材，在其容器内填充MgB2的原料。
在连接用的容器中插入超导线材、填充、加压MgB2的原料之后对原料进行热处理，生成与各超导线材一体化的含有MgB2的烧结体。通过这样的方法，超导线材彼此通过含有MgB2的烧结体一体化，能够得到在超导状态下可通电的超导线材的连接部。
一直以来，在超导连接超导线材时，如专利文献2、3所记载，对超导线材的末端实施切削、研磨等，使在末端露出的超导线芯的端面在超导连接用的容器内露出。含有MgB2的烧结体在形成超导线材的连接部的状态下，是与超导线芯的端面接触的状态。
相对于此，涉及本实施方式的超导线材的连接部是使含有MgB2的烧结体不与超导线芯的端面接触而是与超导线芯的外周面接触的状态。超导线芯的外周面通过局部性地去除相比于超导线芯靠外侧的金属护套而在超导线材的外侧露出。这样露出了外周面的超导线芯、含有MgB2的烧结体在超导连接用的容器内被一体化。
作为被超导连接的超导线材，例如能够使用具有由MgB2形成的超导线芯的MgB2超导线材。若使用MgB2超导线材，则相比较于使用现有的超导焊料的情况能够使包括连接部的整体的运转速度高而为接近MgB2的临界温度的温度。
另外，作为被超导连接的超导线材也能够使用由NbTi、Nb3Sn等形成超导线芯的超导线材。即使是使用MgB2超导线材以外的情况下，由于超导线材彼此通过临界温度高的MgB2连接，因此，相比较于使用现有的超导焊料的情况，能够得到稳定性高的超导连接。
图1A以及图1B是示意地表示MgB2超导线材的构造例的剖视图。
如图1A以及图1B所示，MgB2超导线材1a、1b具备含有MgB2的超导线芯11、覆盖超导线芯11的外周的母材12、用于确保超导的电力稳定性、热性能稳定性的稳定化材料13、覆盖超导线芯11、母材12的金属护套14。
MgB2超导线材1a、1b作为具有多个超导线芯11的多线芯结构而设置。一般来说，超导线材从电流容量、线材长度、电磁特性的稳定性、交流损失等的观点出发作为具有多个超导线芯的多线芯结构而设置。并且，在图1A以及图1B中，圆状地配置8根超导线芯11。可是，超导线芯11的根数、配置并不特别限制。
如图1A所示，MgB2超导线材1a使稳定化材料13相比于超导线芯11靠中心侧。在稳定化材料13的外侧在线材的圆周方向上隔开间隔规则性地配置多个超导线芯11。超导线芯11的外周被母材12覆盖。在相比于超导线芯11靠外侧配置管状的金属护套14。
另一方面，如图1B所示，MgB2超导线材1b使稳定化材料13相比于超导线芯11靠外侧。在线材的中心侧配置母材12，在相比于超导线芯11靠内侧未配置稳定化材料13。在线材的中心也配置除母材12、稳定化材料13以外的中心材料。多个超导线芯11在线材的圆周方向上隔开间隔规则性地配置。超导线芯11的外周被母材12覆盖。在相比于超导线芯11靠外侧配置相当于金属护套14的管状的稳定化材料13。
含有MgB2的超导线芯11一般来说通过粉末套管(Powder In Tube：PIT)法形成。PIT法是向金属管中填充原料粉末并对金属管实施伸线加工的方法。因此，母材12主要通过将超导线芯11内包的未图示的金属管而形成。
内置超导线芯11的金属管由阻隔材料形成。阻隔材料是在生成MgB2的热处理时用于防止MgB2的原料与作为稳定化材料13而使用的铜等的反应的材料。因此，在任一的MgB2超导线材1a、1b中，作为阻隔材料的母材12都会介于超导线芯11与稳定化材料13之间。
作为被超导连接的超导线材，可以使用图1A所示的MgB2超导线材1a、及图1B所示的MgB2超导线材1b中的任一个。但是，在利用本实施方式的超导线材的连接部产生的有效性高的方面中，更优选使用使稳定化材料13相比于超导线芯11靠中心侧的MgB2超导线材1a。
关于在相比于超导线芯11靠内侧上未配置稳定化材料13的MgB2超导线材1b，即使是使含有MgB2的烧结体与超导线芯11的端面接触的情况、及与超导线芯11的外周面接触的情况中的任一情况，均能够去除如果由于切削、研磨等去除线材的外周侧的金属护套11便存在与MgB2的原料反应的可能性的稳定化材料13。但是，若作为稳定化材料13的铜作为外层而配置，则在伸线加工的加工性的方面中会变得不利。
另一方面，关于在相比于超导线芯11靠内侧配置稳定化材料13的MgB2超导线材1a，在使含有MgB2的烧结体与超导线芯11的端面接触的情况下，由于在线材的端面稳定化材料13与超导线芯11一起露出，因此必须去除该稳定化材料13。可是，配置于比超导线芯11靠内侧的稳定化材料13在留下超导线芯11的状态下通过切削、研磨等去除并不容易。
相对于此，如涉及本实施方式的超导线材的连接部，若是如使含有MgB2的烧结体不与超导线芯的端面接触、而是与超导线芯的外周面接触的状态的结构，则如图1A所示的MgB2超导线材1a，即使是在相比于超导线芯11靠内侧配置稳定化材料13的情况，也能够不去除稳定化材料13地避免稳定化材料13与MgB2的原料的反应。
以下，关于超导线材的连接部的具体结构，参照附图进行说明。在以下的说明中，作为进行超导连接的超导线材，举例说明使用两根MgB2超导线材1a(参照图1A)的情况。
图2是超导线材连接用的容器的立体图。图3是连接了超导线材彼此的连接结构的立体图。图4是连接超导线材彼此的连接结构的纵剖视图。图5是连接超导线材彼此的连接结构的俯视剖视图。图6是连接超导线材彼此的连接结构的横剖视图。图4是图3的I-I线剖视图，图5是图3的II-II线剖视图，图6是图4的III-III线剖视图。
如图2～图6所示，本实施方式的超导线材的连接部能够使用超导连接用的金属容器2而形成。图示的金属容器2设置为一面开口的箱状。金属容器2具有可插入超导线材1的多个插入口3、可插入加压夹具6的开口4。
金属容器2由在热处理中等难以与镁、硼酸反应的材料形成。作为金属容器2的材料能举出Fe、Ni、Nb、Ta、这些的合金等。这些材料在生成含有MgB2的烧结体的热处理时，由于难以与镁、硼酸反应，因此能够均匀性高地生成含有MgB2的烧结体。
如图2所示，插入口3以贯通金属容器2的侧壁的方式设置。插入口3设置于金属容器2的较长方向中的两侧壁。作为插入口3，与两根超导线材1对应的个数并列状地配置于一个侧壁上。金属容器2优选以插入口3与超导线材1的间隙变小的方式设计。
如图4～图6所示，在超导连接超导线材1时以超导线芯11的外周面在金属容器2的内部露出的方式去除金属护套14、比超导线芯11靠外侧的母材12。金属护套14等去除位于线材的较长方向中的中间部的部位。
并且，在超导连接超导线材1时，超导线芯11既可以是生成MgB2的状态，也可以是镁与硼酸未反应的状态。在是镁与硼酸未反应的状态的情况下，在用于超导连接的热处理时，通过对线材也实施热处理，可以生成超导线芯11的MgB2。
如图4～图5所示，各超导线材1以在使超导线芯11露出之后通过金属容器2的较长方向中的两侧壁的插入口3而贯通金属容器2的方式插入。关于使超导线芯11露出的中间部2，配置于金属容器2的内部。另一方面，稳定化材料13由于在热处理中与MgB2的原料反应，因此需要以与MgB2的原料不接触的方式配置。因此，超导线材1的端面配置于金属容器2的外部。
在图4～图6中，金属护套14等在线材的较长方向中的中间部，去除遍及线材全周的部位。在线材的较长方向中的中间部，以稳定化材料13不会露出的方式只去除金属护套14、相比于超导线芯11靠外侧的母材12、超导线芯11的外侧。
作为去除金属护套14等的方法，例如，能够使用机械切削、机械研磨、蚀刻等的化学研磨、放电加工等的电力切削、电解研磨等的电力研磨等的适宜的方法。去除金属护套14等的部位的长度从增大临界电流的观点等为配置于金属容器2的内部的足够长的区间。
如图3所示，在金属容器2中插入各超导线材1之后，填充作为MgB2的原料的镁与硼酸，在开口4中插入加压夹具6。通过用冲压机等推压加压夹具6，将向金属容器2中填充的原料加压并压实。并且，加压夹具6能够用与金属容器2相同的材料形成。
在向金属容器2中填充、加压原料之后，对原料实施热处理，生成含有MgB2的烧结体。在金属容器2中作为MgB2的原料既可以填充将镁粉末与硼酸粉末混合的混合粉末，也可填充MgB2的粉末，还可以在填充硼酸粉末进行加压之后填充镁。
镁以比硼酸低的低温进行挥发、融化，向固体的硼酸的一侧扩散进行反应。因此，即使是在填充硼酸粉末并加压之后填充镁的方法，也能够生成含有MgB2的烧结体。在之后填充镁的情况下，作为镁既可以使用粉末，也可以使用金属块。但是，使用粉末的情况下，优选在向金属容器2中填充之后充分地加压。
填充了原料的金属容器2的热处理例如能够用电炉等进行。热处理的环境优选为氩气、氮气等的惰性气体环境。热处理为了防止镁的挥发，优选在封闭填充了原料的金属容器2的状态下进行。在金属容器2的封闭中例如能够将陶瓷粘合剤等的耐热粘接剂8使用于加压夹具6的周围等。
热处理的温度为500～900℃，优选为650～850℃。若热处理温度为650℃以上，则镁被加热至熔点以上，因此能够使液体的镁流动、扩散。因此，能够促进生成MgB2的反应、烧结。另外，若热处理温度为850℃以下，则能抑制镁的挥发。
如图4～图6所示，若热处理MgB2的原料，则能得到超导线材1彼此通过含有MgB2的烧结体5一体化的超导线材的连接部。含有MgB2的烧结体5为不是与超导线芯11的端面、而是与超导线芯11的外周面接触的状态。
含有MgB2的烧结体5优选MgB2的填充率为70体积％以上。MgB2的填充率越高就越能提高超导线材的连接部的通电特性。这样的MgB2的填充率通过使用机械研磨法调制MgB2的原料的方法、用加压夹具6适当地加压的方法等而得到。并且，在本说明书中，MgB2的填充率是指在含有MgB2的烧结体中空隙以外的区域所占的比例。
在以上本实施方式的超导线材的连接部以及超导线材的连接方法中，由于为使含有MgB2的烧结体不与超导线芯的端面、而与超导线芯的外周面接触的状态，因此能去除线材的较长方向中的位于中间部的金属护套等。因此，与使含有MgB2的烧结体与超导线芯的端面接触的情况不同，不论线材的横截面上的稳定化材料的配置如何，都能够容易地防止MgB2的原料与稳定化材料13的反应。因此，若利用以上实施方式的超导线材的连接部，则在用于生成含有MgB2的烧结体的热处理之后，能够得到降低不均的高通电特性。
例如，如图2～图6所示，若使用如超导线材1贯通的结构的金属容器2，则超导线材1的端面配置于金属容器2的外部，因此能够可靠地防止MgB2的原料与稳定化材料13的反应。或者，代替这样结构的金属容器2，也能够使用超导线材1不贯通地插入的结构的容器。在使用这样的容器的情况下，超导线材1的端面不会露出容器的内部，用耐热材料覆盖超导线材1的端部，使未用耐热材料覆盖的线材的较长方向中的中间部向容器内部露出。
另外，由于利用以上实施方式的超导线材的连接部以及超导线材的连接方法，能够抑制超导线材因热变形而从含有MgB2的烧结体中剥离。
如以往，如果是使含有MgB2的烧结体与超导线芯的端面接触的情况，通过以成为锐角的方式倾斜地切削超导线材的末端，能够扩大超导线芯与含有MgB2的烧结体的接触面积。因接触面积的扩大，可提高超导线材的连接部的通电特性。可是，若倾斜地切削，则在作为锐角的前端侧、作为钝角的相反侧，在超导线材的长度上产生差。
用于生成含有MgB2的烧结体的热处理的温度是500～900℃的高温。其另一方面，含有超导线材的连接部的运转温度是-234℃的低温。因此，若在超导线材的长度上存在差值，则在热处理之后进行冷却时，因热变形而产生弯曲。若超导线材产生弯曲，则超导线芯从含有MgB2的烧结体剥离，会存在连接部的通电特性恶化的可能性。
相对于此，在以上的本实施方式的超导线材的连接部以及超导线材的连接方法中，由于使含有MgB2的烧结体与超导线芯的外周面接触，因此不需要切削超导线材的末端。因此，能够避免热变形为原因的剥离。另外，由于使含有MgB2的烧结体与超导线芯的外周面接触，因此可容易地扩大超导线芯与含有MgB2的烧结体的接触面积，能够得到高的通电特性。
另外，由于MgB2的线膨胀系数比较低，因此，通常，金属护套的线膨胀系数比含有MgB2的烧结体的线膨胀系数大。这样的情况下，即使是未倾斜地切削超导线材的末端的情况，在超导线材在热处理之后进行冷却时，在金属护套与含有MgB2的烧结体之间会产生大的热变形的差。由于金属护套较大地热收缩，因此在超导线芯与含有MgB2的烧结体接合的界面会产生偏差，会存在连接部的通电特性恶化的可能性。
相对于此，在以上本实施方式的超导线材的连接部以及超导线材的连接方法中，由于使含有MgB2的烧结体与超导线芯的外周面接触，因此，因金属护套与MgB2的线膨胀系数差而导致的影响会变小。在热处理之后产生的热收缩在线材的较长方向中成为支配性。可是，由于去除线材的较长方向中位于中间部的金属护套等，能够抑制超导线芯沿线材的较长方向产生热变形。因此，能够抑制超导线芯从含有MgB2的烧结体中剥离而能得到高的通电特性。
其次，关于改变上述实施方式的超导线材的连接部以及超导线材的连接方法的一部分的结构的变形例，参照附图进行说明。
图7是连接变形例的超导线材彼此的连接结构的横剖视图。
如图7所示，作为被超导连接的超导线材，代替去除遍及线材全周的金属护套14的线材等，也能够使用仅去除线材的圆周方向中的一部分的金属护套14等。
在图7中，金属护套14、比超导线芯11靠外侧的母材12在线材的圆周方向中的上部侧、线材的圆周方向中的下部侧的两个位置上被去除。含有MgB2的烧结体5并不是超导线芯11的全周，成为与超导线芯11的外周面的一部分接触的状态。金属护套14等能去除线材的较长方向中的位于中间部的部位。
在去除线材的圆周方向中的一部分的金属护套14等的情况下，就去除金属护套14等的部位而言，线材较长方向上的长度、线材圆周方向上的圆周长度、线材圆周方向上的位置、去除的部位的位置数等并不特别限定。
若如此地去除线材圆周方向上的一部分的金属护套14，则与去除线材全周上的金属护套14的情况不同，能够为通过未被去除的金属护套14连结相对于去除金属护套14的部位的线材较长方向上的两侧的状态。由于两侧的金属护套14相对于变形被约束，因此在超导线材1在热处理之后进行冷却时，能够抑制沿线材的较长方向产生于金属护套14的热变形。
在去除线材圆周方向上的一部分的金属护套14等的情况下，金属护套14等优选去除相对于超导线材1的中心轴点对称位置的部位。若去除相对于超导线材1的中心轴点对称所处的金属护套14，则含有MgB2的烧结体5成为在相对于超导线材1的中心轴的两侧与超导线芯11的外周面接触的状态。去除金属护套14的部位如图7所示，既可以是2个位置，也可以是4个位置以上。
若如此去除相对于超导线材1的中心轴点对称所处的金属护套14，则与非对称地去除金属护套14的情况不同，由于热收缩相对于超导线材1的中心轴难以偏离，因此超导线材1难以产生因热变形而导致的弯曲。因此，与非对称地去除金属护套14等的情况比较能够抑制超导线芯11从含有MgB2的烧结体5剥离。
并且，超导线材1既可以为多个超导线芯11平行的平行线，也可以为多个超导线芯11捻合而成捻合线缆。若使超导线材1为捻合线，则能够使超导线芯11所经过的磁场均匀化。
金属护套14从确保输送电流的电流路的截面积的观点出发，优选以含有MgB2的烧结体5分别与多个超导线芯11接触的方式去除。
例如，在超导线材1为平行线的情况下，关于金属护套14等能够去除沿线材的较长方向在圆周方向中的不同部位、去除沿线材的较长方向旋转那样的部位。
图8是表示超导线芯捻合的捻合线的超导线材的图。在图8中将金属护套14透视地图示作为捻合线的超导线芯11。
如图8所示，在超导线材1为捻合线的情况下，关于金属护套14等能够去除线材的较长方向中的长度为预定长度的部位。
具体的说，去除金属护套14等的部位的线材发较长方向中的长度L[m]在使超导线芯11的捻合螺距为P[m]、使去除线材的圆周方向中的金属护套14等的部位的个数为n[个]时，优选满足以下的公式(I)。
L≥P/n···(I)
并且，所谓捻合螺距是指作为捻合线的超导线芯绕线材的中心轴旋转而在返回圆周方向的原点位置之前所需要的线材的较长方向的长度。
例如，如图7所示，在n＝2时，为L≥P/2。即，在超导线芯11为捻合的捻合线的情况下，金属护套14等优选去除超导线材的较长方向中的长度为超导线材的捻合螺距50％以上的长度的部位。并且，这样的情况下，去除金属护套14等的部位能够根据所要求的电流密度而使线材的圆周方向上的圆周长度、线材的圆周方向上的位置等为适当的条件。
若去除这种长度的金属护套14等，则含有MgB2的烧结体5能够分别与成为捻合线的多个超导纤芯11接触。由于确保了输送电流的电流路的截面积，因此能够使超导线材的连接部的通电特性良好。
图9是将变形例的超导线材的结构扩大表示的纵剖视图。
如图9所示，作为被超导连接的超导线材，也能够使用金属护套14等被去除线材较长方向中的长度随着从线材的中心侧向外周侧而变短的部位的线材。
在图9中，金属护套14、比超导线芯11靠外侧的母材12能去除线材较长方向中的位于中间部的部位。通过去除位于金属护套14等的中间部的部位，会露出超导线芯11的外周面、金属护套14、母材12的端面(横截面)。金属护套14、母材12会以随着从超导线材1的中心侧向外周侧而线材较长方向中的长度变长的方式呈现圆锥状的端面。
金属护套14、母材12能够以超导线材1的中心轴与通过去除线材较长方向中位于中间部的部位而露出的端面所成的角(θ)小于90度的方式去除。超导线材1的中心轴与端面所成的角(θ)优选为60度以下，更优选为45度以下。
并且，金属护套14等既可以去除线材全周的部位，也可以只去除线材圆周方向中的一部分的部位。另外，在图9中，金属护套14、母材12能以呈圆锥状的端面的方式去除，也可以以随着从超导线材1的中心侧向外周侧而线材较长方向中的长度变长的方式以台阶状曲面状去除。含有MgB2的烧结体为与通过去除线材较长方向中位于中间部的部位而露出的金属护套14、母材12的端面、及超导线芯11的外周面的一部分或全部接触的状态。
若如此去除线材较长方向上的长度随着从线材的中心侧向外周侧而变短的部位，则被去除的部位的两侧的端面相对于与超导线材1的中心轴正交的平面为凹状。由于在这样的凹部中填入MgB2的原料，因此在两侧的端面彼此之间能够生成含有MgB2的烧结体。另外，被去除的部位的两侧的金属护套14的外周侧由于线材较长方向中的长度变长，因此能够锚状地夹入含有MgB2的烧结体。因此，在热处理之后进行冷却时，即使金属护套14产生热收缩，也能够抑制超导线芯11从含有MgB2的烧结体中剥离，得到高的通电特性。
图10是示意地表示超导磁铁的一例的剖视图。
如图10所示，超导磁铁50具备冷却容器51、超导线圈51、永久电流开关53、支撑板54、超导连接部55。
冷却容器51收纳超导线圈52、永久电流开关53以及支撑板54。超导线圈52与永久电流开关53被支撑板54支撑。超导线圈52以及永久电流开关53通过未图示的冷冻机经由支撑板54传导冷却。
超导线圈52通过电流导线与未图示的电源电连接。在图10中，连接超导线材彼此的超导连接部55设置于超导线圈52与永久电流开关53之间。在永久电流开关53为断开的状态下，从电源向超导线圈52供给励磁电流，激励超导线圈52。
若永久电流开关53向超导状态转移，则切换为永久电流开关53为接通的状态，在由超导线圈52、永久电流开关53构成的闭环回路中流经未衰减的永久电流。在永久电流模式中，通过超导磁铁50能得到高的磁场稳定性的静磁场。
连接超导线材彼此的超导连接部55需要以在超导线圈52的运转温度下为临界温度以下的方式而进行超导连接。因此，作为这样的超导连接部55，能够适用上述的超导线材的连接部、超导线材的连接方法。
以上，关于本发明的实施方式进行了说明，但本发明并不限于上述实施方式，在不脱离本发明的宗旨的范围内可有多种变更。例如，本发明未必具备上述实施方式所具备的全部结构。能够将某一实施方式结构的一部分置换为其他结构、在其他方式中追加某一实施方式的结构的一部分、省略某一实施方式的结构的一部分。
例如，在上述实施方式的超导线材的连接部以及超导线材的连接方法中，金属容器3、加压夹具6为从相对于线材的较长方向正交的方向加压MgB2的原料的结构。可是，超导连接用的容器、加压夹具也能够为向相对于线长的较长方向平行的方向加压MgB2的原料的结构。或者，也能够为用橡胶压机等加压超导线材的全周的结构。
另外，在上述实施方式的超导线材的连接部以及超导线材的连接方法中，使用超导线材1贯通的结构的金属容器2。可是，作为超导连接用的容器，也能够使用超高线材1不贯通地插入的结构的容器。在使用这样的金属容器的情况下，需要以超导线材1的端面不会向金属容器内部的方式露出的方式用耐热材料覆盖超导线材1的端部。作为耐热材料能够使用陶瓷粘合剤、作为盖的金属部件等的适当的材料。
另外，在上述实施方式的超导线材的连接部以及超导线材的连接方法中，两根超导线材以相互并列的配置进行超导连接。可是，进行超导连接的超导线材的根数、配置并未特别限制。相互超导连接的超导线材的根数既可以是两根，也可以是三根以上。另外，超导线材既可以相对于容器并列地插入且并列状地进行超导连接，也可以从相对于容器对置的方向插入而直线状地进行超导连接。

Claims (9)

1.一种超导线材的连接部，多个该超导线材通过含有MgB2的烧结体一体化，该超导线材的连接部的特征在于，
上述超导线材具有超导线芯，
上述烧结体与上述超导线芯的外周面接触。
2.根据权利要求1所述的超导线材的连接部，其特征在于，
上述超导线材具有超导线芯和覆盖上述超导线芯的外周的金属护套，
上述金属护套以上述超导线芯的上述外周面露出的方式去除上述超导线材的较长方向中的位于中间部的部位。
3.根据权利要求1所述的超导线材的连接部，其特征在于，
上述超导线材具有超导线芯和覆盖上述超导线芯的外周的金属护套，
上述金属护套去除相对于上述超导线材的中心轴点对称所处的部位，
上述烧结体在相对于上述中心轴的两侧与上述超导线芯的外周面接触。
4.根据权利要求1所述的超导线材的连接部，其特征在于，
上述超导线材是具有多个超导线芯和从外周侧覆盖多个上述超导线芯的金属护套的捻合多个上述超导线芯而成的捻合线，
上述金属护套被去除上述超导线材的较长方向上的长度为上述超导线材的捻合螺距的50％以上的长度的部位，
上述烧结体分别与多个上述超导线芯的外周面接触。
5.根据权利要求1所述的超导线材的连接部，其特征在于，
上述超导线材具有超导线芯和覆盖上述超导线芯的外周的金属护套，
上述金属护套被去除上述超导线材的较长方向上的长度随着从上述超导线材的中心侧向外周侧而变短的部位，
上述烧结体与上述部位被去除而露出的上述金属护套的端面以及上述超导线芯的外周面接触。
6.根据权利要求1～5任一项所述的超导线材的连接部，其特征在于，
上述超导线芯由MgB2形成。
7.根据权利要求1～5任一项所述的超导线材的连接部，其特征在于，
上述烧结体形成于插入了上述超导线材的容器的内部。
8.根据权利要求1～5任一项所述的超导线材的连接部，其特征在于，
上述烧结体的MgB2的填充率为70体积％以上。
9.一种超导线材的连接方法，多个该超导线材通过含有MgB2的烧结体一体化，该超导线材的连接方法的特征在于，
包括下述工序：
去除覆盖上述超导线材的超导线芯的外周的金属护套而使上述超导线芯露出的工序；
将使上述超导线芯露出了的上述超导线材插入容器的工序；
向上述容器填充MgB2的原料的工序；以及
对向上述容器填充的上述原料进行热处理而生成含有MgB2的烧结体的工序，
去除上述超导线材的较长方向中的位于中间部的上述金属护套，使位于上述中间部的上述超导线芯的外周面在上述容器的内部露出，生成与上述超导线芯的外周面接触的上述烧结体。
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