JP2001102105A - 超電導線材の超電導接続方法および超電導接続構造 - Google Patents
超電導線材の超電導接続方法および超電導接続構造Info
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 ０．５Ｔ程度の磁場中でも実用超電導電流を
流せ、酸化物系超電導マグネットの永久電流モードで運
転が可能な超電導線材の超電導接続方法、接続構造超電
導マグネット。 【解決手段】 一次融液としてＡｇとの合金の融点が５
００℃以下のＰｂ以外の金属若しくは合金、又はＰｂ含
有量が２０質量％未満で且つＡｇとの合金の融点が５０
０℃以下のＰｂ合金を加熱した融液を用い、一次融液に
被接続線材の端部を浸漬して端部のＡｇ又はＡｇ合金か
ら成るシース材を溶融して酸化物超電導フィラメント群
から分離し、次いで、二次融液としてＰｂ含有量が２０
質量％以上で且つ一次融液を構成する金属若しくは合金
又はＰｂ合金と合金の形成時の融点が５００℃以下であ
り、その融液を凝固時に超電導特性を示すＰｂ合金又は
Ｐｂを加熱した融液を用い、一次融液に浸漬した被接続
線材の端部を二次融液に浸漬した後、二次融液を固化・
凝固させ被接続線材を超電導接続する。
流せ、酸化物系超電導マグネットの永久電流モードで運
転が可能な超電導線材の超電導接続方法、接続構造超電
導マグネット。 【解決手段】 一次融液としてＡｇとの合金の融点が５
００℃以下のＰｂ以外の金属若しくは合金、又はＰｂ含
有量が２０質量％未満で且つＡｇとの合金の融点が５０
０℃以下のＰｂ合金を加熱した融液を用い、一次融液に
被接続線材の端部を浸漬して端部のＡｇ又はＡｇ合金か
ら成るシース材を溶融して酸化物超電導フィラメント群
から分離し、次いで、二次融液としてＰｂ含有量が２０
質量％以上で且つ一次融液を構成する金属若しくは合金
又はＰｂ合金と合金の形成時の融点が５００℃以下であ
り、その融液を凝固時に超電導特性を示すＰｂ合金又は
Ｐｂを加熱した融液を用い、一次融液に浸漬した被接続
線材の端部を二次融液に浸漬した後、二次融液を固化・
凝固させ被接続線材を超電導接続する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、酸化物系超電導線
材と金属系超電導線材、または酸化物系超電導線材同士
を超電導接続する方法、および超電導接続構造、並びに
その超電導接続構造を構成要素として含む超電導マグネ
ット等に関するものであり、特に高分解能核磁気共鳴
（ＮＭＲ）分析装置に用いられる超電導マグネットの素
材として、酸化物系超電導線材を適用する際に有用な超
電導接続方法および超電導接続構造並びにその超電導接
続構造を有する超電導マグネット等に関するものであ
る。
材と金属系超電導線材、または酸化物系超電導線材同士
を超電導接続する方法、および超電導接続構造、並びに
その超電導接続構造を構成要素として含む超電導マグネ
ット等に関するものであり、特に高分解能核磁気共鳴
（ＮＭＲ）分析装置に用いられる超電導マグネットの素
材として、酸化物系超電導線材を適用する際に有用な超
電導接続方法および超電導接続構造並びにその超電導接
続構造を有する超電導マグネット等に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】近年、電気抵抗がゼロで大電流を流すこ
とができる超電導線材を用いることで、大電流送電や強
磁場発生装置等の利用が広がりつつある。特に高分解能
ＮＭＲ分析装置に用いられる超電導マグネットは、大電
流通電による強磁場発生と抵抗ゼロを利用して電源を用
いない永久電流モードの運転を行うものであり、超電導
現象を利用することで初めて実現可能な応用の典型であ
る。
とができる超電導線材を用いることで、大電流送電や強
磁場発生装置等の利用が広がりつつある。特に高分解能
ＮＭＲ分析装置に用いられる超電導マグネットは、大電
流通電による強磁場発生と抵抗ゼロを利用して電源を用
いない永久電流モードの運転を行うものであり、超電導
現象を利用することで初めて実現可能な応用の典型であ
る。
【０００３】従来、超電導マグネットの素材となる超電
導線材としては、ＮｂＴｉ、Ｎｂ3Ｓｎ、Ｎｂ3Ａｌ等の
金属系超電導線材が用いられており、これらの金属系超
電導線材は、磁気共鳴イメージング医療診断装置、高分
解能ＮＭＲ装置等のように、極度に時間的に安定な磁場
が要求される各種機器に応用されてきた。これらの場
合、前述の特徴を有効に活用するには、装置に用いられ
る超電導線材同士を超電導状態を維持しつつ接続するこ
とによって、ループ状に永久的に電流が流れ続ける、い
わゆる永久電流モードで動作するように回路が構成され
ている。
導線材としては、ＮｂＴｉ、Ｎｂ3Ｓｎ、Ｎｂ3Ａｌ等の
金属系超電導線材が用いられており、これらの金属系超
電導線材は、磁気共鳴イメージング医療診断装置、高分
解能ＮＭＲ装置等のように、極度に時間的に安定な磁場
が要求される各種機器に応用されてきた。これらの場
合、前述の特徴を有効に活用するには、装置に用いられ
る超電導線材同士を超電導状態を維持しつつ接続するこ
とによって、ループ状に永久的に電流が流れ続ける、い
わゆる永久電流モードで動作するように回路が構成され
ている。
【０００４】一方、酸化物系超電導体は、液体ヘリウム
温度（４．２Ｋ）では金属系超電導体に比べて非常に高
い上部臨界磁場を形成するので、これを線材化して超電
導マグネットに適用することで、金属系超電導線材では
発生させることが困難な２３Ｔ以上の強磁場を発生する
超電導マグネットの実現が期待されている。このように
強い磁場を発生させることにより、例えば高分子タンパ
ク質の複雑な分子構造を決定するために非常に重要な役
割を担っている高分解能ＮＭＲ分析装置では、分析情報
量が増加し、より詳細な分子構造の決定が可能となり、
測定に要する時間も短縮される。
温度（４．２Ｋ）では金属系超電導体に比べて非常に高
い上部臨界磁場を形成するので、これを線材化して超電
導マグネットに適用することで、金属系超電導線材では
発生させることが困難な２３Ｔ以上の強磁場を発生する
超電導マグネットの実現が期待されている。このように
強い磁場を発生させることにより、例えば高分子タンパ
ク質の複雑な分子構造を決定するために非常に重要な役
割を担っている高分解能ＮＭＲ分析装置では、分析情報
量が増加し、より詳細な分子構造の決定が可能となり、
測定に要する時間も短縮される。
【０００５】こうしたことから酸化物系超電導線材を用
いてマグネットを構成することも試みられている。この
酸化物系超電導マグネットを永久電流モードで動作させ
るためには、酸化物系超電導線材同士または酸化物系超
電導線材と金属系超電導線材を超電導状態を維持しなが
ら接続することが必要である。また、熱または磁場によ
り一時的に超電導状態をＯＮ／ＯＦＦする永久電流スイ
ッチが必要となる。
いてマグネットを構成することも試みられている。この
酸化物系超電導マグネットを永久電流モードで動作させ
るためには、酸化物系超電導線材同士または酸化物系超
電導線材と金属系超電導線材を超電導状態を維持しなが
ら接続することが必要である。また、熱または磁場によ
り一時的に超電導状態をＯＮ／ＯＦＦする永久電流スイ
ッチが必要となる。
【０００６】金属系超電導線材においては、超電導接続
法および永久電流スイッチが技術的に確立されており、
既に実用化されている。例えば、ＮｂＴｉ多芯線材で
は、線材端部を酸の中に浸漬し、線材を構成する安定化
Ｃｕをエッチングによって除去し、ＮｂＴｉフィラメン
トを露出させてからフィラメント同士を超電導接続する
方法が知られている（例えば、特開昭６２−２７２５０
２号、特開昭６３−６２１１０号等）。
法および永久電流スイッチが技術的に確立されており、
既に実用化されている。例えば、ＮｂＴｉ多芯線材で
は、線材端部を酸の中に浸漬し、線材を構成する安定化
Ｃｕをエッチングによって除去し、ＮｂＴｉフィラメン
トを露出させてからフィラメント同士を超電導接続する
方法が知られている（例えば、特開昭６２−２７２５０
２号、特開昭６３−６２１１０号等）。
【０００７】しかしながら、酸化物系超電導線材の場合
は、こうした方法は適用できない。即ち、酸化物系超電
導線材ではＡｇまたはＡｇ合金からなるシース材（金属
系超電導線材の安定化Ｃｕに相当するもの、以下「Ａｇ
シース材」で代表することがある）が用いられている
が、こうしたＡｇシースを酸によりエッチングすると、
その内部に埋設された酸化物系超電導フィラメントまで
エッチングされてダメージを受けてしまうことになる。
は、こうした方法は適用できない。即ち、酸化物系超電
導線材ではＡｇまたはＡｇ合金からなるシース材（金属
系超電導線材の安定化Ｃｕに相当するもの、以下「Ａｇ
シース材」で代表することがある）が用いられている
が、こうしたＡｇシースを酸によりエッチングすると、
その内部に埋設された酸化物系超電導フィラメントまで
エッチングされてダメージを受けてしまうことになる。
【０００８】こうした問題を回避するという観点から、
例えば特開平９−１３４７４７号には、酸化物系超電導
線材フィラメント群の外周側フィラメントの全部または
一部が短くなるように山型に成形し、エッチングするこ
となくフィラメントを露出させる方法が提案されてい
る。しかしながらこうした技術では、フィラメントが露
出した部分しか超電導接続に寄与せず、充分な超電導電
流を流すことができないという問題があった。
例えば特開平９−１３４７４７号には、酸化物系超電導
線材フィラメント群の外周側フィラメントの全部または
一部が短くなるように山型に成形し、エッチングするこ
となくフィラメントを露出させる方法が提案されてい
る。しかしながらこうした技術では、フィラメントが露
出した部分しか超電導接続に寄与せず、充分な超電導電
流を流すことができないという問題があった。
【０００９】発明者らも超電導接続についてかねてより
は研究を進めており、その研究の一環として、酸を用い
ずフィラメントを露出させ、しかもフィラメント同士が
接触する面積を充分に確保できる技術として、特開平９
−２８３２５３号の技術を提案している。この技術で
は、超電導特性を示し且つＡｇとの合金の融点が５００
℃以下となる金属または合金を加熱して融液とし、その
融液に被接続線材の端部を浸漬して該端部のＡｇまたは
Ａｇ合金から成るシース材を溶融して酸化物系超電導フ
ィラメント群から分離し、その後その融液を固化・凝固
させることによって、超電導線材のフィラメント間を超
電導状態を維持した状態で接続する中間材を形成して超
電導接続するものである。こうした方法によって、酸化
物系超電導線材と金属系超電導線材、または酸化物系超
電導体同士の超電導接続が可能となり、ゼロ磁場中では
実用レベルの超電導電流を流すことができたのである。
は研究を進めており、その研究の一環として、酸を用い
ずフィラメントを露出させ、しかもフィラメント同士が
接触する面積を充分に確保できる技術として、特開平９
−２８３２５３号の技術を提案している。この技術で
は、超電導特性を示し且つＡｇとの合金の融点が５００
℃以下となる金属または合金を加熱して融液とし、その
融液に被接続線材の端部を浸漬して該端部のＡｇまたは
Ａｇ合金から成るシース材を溶融して酸化物系超電導フ
ィラメント群から分離し、その後その融液を固化・凝固
させることによって、超電導線材のフィラメント間を超
電導状態を維持した状態で接続する中間材を形成して超
電導接続するものである。こうした方法によって、酸化
物系超電導線材と金属系超電導線材、または酸化物系超
電導体同士の超電導接続が可能となり、ゼロ磁場中では
実用レベルの超電導電流を流すことができたのである。
【００１０】しかしながらこの方法では、中間材の融液
に酸化物系超電導フィラメント群から分離したＡｇが溶
け込むため、その後その融液を固化・凝固させることに
よって得られる中間材はＡｇを含んだ合金となり、超電
導状態が壊れる磁場である上部臨界磁場が低下するとい
う問題があった。
に酸化物系超電導フィラメント群から分離したＡｇが溶
け込むため、その後その融液を固化・凝固させることに
よって得られる中間材はＡｇを含んだ合金となり、超電
導状態が壊れる磁場である上部臨界磁場が低下するとい
う問題があった。
【００１１】一般に、超電導接続部分は、マグネット構
造の制約から磁場が１Ｔ弱である位置に置かれることが
多い。従って、中間材の上部臨界磁場は、１Ｔ以上でな
ければならない。しかしながら、Ａｇを含有した中間材
の上部臨界磁場は０．０１Ｔ程度までに低下するため
に、通常の位置ではほとんど超電導電流を流すことがで
きないという問題があった。
造の制約から磁場が１Ｔ弱である位置に置かれることが
多い。従って、中間材の上部臨界磁場は、１Ｔ以上でな
ければならない。しかしながら、Ａｇを含有した中間材
の上部臨界磁場は０．０１Ｔ程度までに低下するため
に、通常の位置ではほとんど超電導電流を流すことがで
きないという問題があった。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】本発明はこうした状況
の下になされたものであって、その目的は、０．５Ｔ程
度の磁場中でも実用レベルの超電導電流を流すことがで
きると共に、酸化物系超電導マグネットの永久電流モー
ドでの運転を可能にすることのできる様な超電導線材の
超電導接続方法、および超電導接続構造並びにその超電
導接続構造を有する超電導マグネット等を提供すること
にある。
の下になされたものであって、その目的は、０．５Ｔ程
度の磁場中でも実用レベルの超電導電流を流すことがで
きると共に、酸化物系超電導マグネットの永久電流モー
ドでの運転を可能にすることのできる様な超電導線材の
超電導接続方法、および超電導接続構造並びにその超電
導接続構造を有する超電導マグネット等を提供すること
にある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成し得た本
発明の超電導接続方法とは、酸化物系超電導線材と金属
系超電導線材、または酸化物系超電導線材同士を超電導
接続するに当たり、一次融液としてＡｇとの合金の融点
が５００℃以下であるＰｂ以外の金属若しくは合金、ま
たはＰｂ含有量が２０質量％未満で且つＡｇとの合金の
融点が５００℃以下となるＰｂ合金を加熱した融液を用
い、該一次融液に被接続線材の端部を浸漬して該端部の
ＡｇまたはＡｇ合金から成るシース材を溶融して酸化物
超電導フィラメント群から分離し、次いで、二次融液と
してＰｂ含有量が２０質量％以上で且つ前記一次融液を
構成する金属若しくは合金またはＰｂ合金と合金を形成
したときの融点が５００℃以下であり、その融液を凝固
した場合に超電導特性を示すＰｂ合金またはＰｂを加熱
した融液を用い、前記一次融液に浸漬した被接続線材の
端部を前記二次融液に浸漬した後、該二次融液を固化・
凝固させることによって被接続線材を超電導接続する点
に要旨を有するものである。
発明の超電導接続方法とは、酸化物系超電導線材と金属
系超電導線材、または酸化物系超電導線材同士を超電導
接続するに当たり、一次融液としてＡｇとの合金の融点
が５００℃以下であるＰｂ以外の金属若しくは合金、ま
たはＰｂ含有量が２０質量％未満で且つＡｇとの合金の
融点が５００℃以下となるＰｂ合金を加熱した融液を用
い、該一次融液に被接続線材の端部を浸漬して該端部の
ＡｇまたはＡｇ合金から成るシース材を溶融して酸化物
超電導フィラメント群から分離し、次いで、二次融液と
してＰｂ含有量が２０質量％以上で且つ前記一次融液を
構成する金属若しくは合金またはＰｂ合金と合金を形成
したときの融点が５００℃以下であり、その融液を凝固
した場合に超電導特性を示すＰｂ合金またはＰｂを加熱
した融液を用い、前記一次融液に浸漬した被接続線材の
端部を前記二次融液に浸漬した後、該二次融液を固化・
凝固させることによって被接続線材を超電導接続する点
に要旨を有するものである。
【００１４】上記超電導接続方法においては、各浸漬工
程を２回以上実施することが好ましい。また前記一次融
液を構成するＰｂ以外の金属または合金としては、Ｈ
ｇ、Ｉｎ、Ｓｎ、ＢｉおよびＧａよりなる群から選択さ
れる１種または２種以上の元素を含む金属または合金が
挙げられ、前記二次融液を構成するＰｂ合金としては、
Ｈｇ、Ｉｎ、Ｓｎ、ＢｉおよびＧａよりなる群から選択
される１種または２種以上の元素を含むものが挙げられ
る。
程を２回以上実施することが好ましい。また前記一次融
液を構成するＰｂ以外の金属または合金としては、Ｈ
ｇ、Ｉｎ、Ｓｎ、ＢｉおよびＧａよりなる群から選択さ
れる１種または２種以上の元素を含む金属または合金が
挙げられ、前記二次融液を構成するＰｂ合金としては、
Ｈｇ、Ｉｎ、Ｓｎ、ＢｉおよびＧａよりなる群から選択
される１種または２種以上の元素を含むものが挙げられ
る。
【００１５】一方、上記目的を達成することのできた本
発明の超電導接続構造とは、超電導接続された部分が、
Ａｇの含有量が０．１質量％以下のＰｂ合金からなるも
のである点に要旨を有するものである。また、この様な
超電導接続構造とそれに接続される超電導コイルを構成
要素として含むことによって、上記の様な磁場条件中に
おいて永久電流モードで運転可能な超電導マグネットが
実現できる。
発明の超電導接続構造とは、超電導接続された部分が、
Ａｇの含有量が０．１質量％以下のＰｂ合金からなるも
のである点に要旨を有するものである。また、この様な
超電導接続構造とそれに接続される超電導コイルを構成
要素として含むことによって、上記の様な磁場条件中に
おいて永久電流モードで運転可能な超電導マグネットが
実現できる。
【００１６】
【発明の実施の形態】本発明者らは、上記目的を達成す
る為に様々な角度から検討した。その結果、上記構成を
採用すれば上記目的が見事に達成されることを見出し、
本発明を完成した。以下、本発明方法における各工程を
説明しつつ、本発明の作用について説明する。
る為に様々な角度から検討した。その結果、上記構成を
採用すれば上記目的が見事に達成されることを見出し、
本発明を完成した。以下、本発明方法における各工程を
説明しつつ、本発明の作用について説明する。
【００１７】本発明方法では、まず一次融液としてＡｇ
との合金の融点が５００℃以下であるＰｂ以外の金属若
しくは合金、またはＰｂ含有量が２０質量％未満で且つ
Ａｇとの合金の融点が５００℃以下となるＰｂ合金を加
熱した融液を用い、該一次融液に被接続線材の端部を浸
漬して該端部のＡｇまたはＡｇ合金から成るシース材を
溶融して酸化物超電導フィラメント群から分離するもの
である。この浸漬工程によって、酸化物超電導フィラメ
ントにダメージを与えずに、被接続線材端部のＡｇまた
はＡｇ合金から成るシース材を溶融することができるの
である。
との合金の融点が５００℃以下であるＰｂ以外の金属若
しくは合金、またはＰｂ含有量が２０質量％未満で且つ
Ａｇとの合金の融点が５００℃以下となるＰｂ合金を加
熱した融液を用い、該一次融液に被接続線材の端部を浸
漬して該端部のＡｇまたはＡｇ合金から成るシース材を
溶融して酸化物超電導フィラメント群から分離するもの
である。この浸漬工程によって、酸化物超電導フィラメ
ントにダメージを与えずに、被接続線材端部のＡｇまた
はＡｇ合金から成るシース材を溶融することができるの
である。
【００１８】上記一次融液にＰｂが含有されていると、
被接続線材の端部を浸漬したときにシース材中に含まれ
るＡｇと反応して融液中にＰｂ−Ａｇ−Ｏが生成し、こ
のＰｂ−Ａｇ−Ｏは非超電導体であるので、この物質の
生成を抑制しない限り、良好な超電導接続の形成は望め
ない。従って、一次融液としてはＰｂを含有していない
ものを基本的に用いるが、本発明者らが検討したところ
によれば、一次融液中のＰｂ含有量が２０質量％未満で
あれば、上記酸化物の生成を抑制することができること
も見出した。こうしたことから、本発明で用いる一次融
液としては、Ａｇとの合金の融点が５００℃以下である
Ｐｂ以外の金属若しくは合金、またはＰｂ含有量が２０
質量％未満で且つＡｇとの合金の融点が５００℃以下と
なるＰｂ合金のいずれでも良い。
被接続線材の端部を浸漬したときにシース材中に含まれ
るＡｇと反応して融液中にＰｂ−Ａｇ−Ｏが生成し、こ
のＰｂ−Ａｇ−Ｏは非超電導体であるので、この物質の
生成を抑制しない限り、良好な超電導接続の形成は望め
ない。従って、一次融液としてはＰｂを含有していない
ものを基本的に用いるが、本発明者らが検討したところ
によれば、一次融液中のＰｂ含有量が２０質量％未満で
あれば、上記酸化物の生成を抑制することができること
も見出した。こうしたことから、本発明で用いる一次融
液としては、Ａｇとの合金の融点が５００℃以下である
Ｐｂ以外の金属若しくは合金、またはＰｂ含有量が２０
質量％未満で且つＡｇとの合金の融点が５００℃以下と
なるＰｂ合金のいずれでも良い。
【００１９】尚、前記一次融液を構成するＰｂ以外の金
属または合金としては、Ｈｇ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｂｉおよび
Ｇａよりなる群から選択される１種または２種以上の元
素を含む金属または合金が挙げられる。
属または合金としては、Ｈｇ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｂｉおよび
Ｇａよりなる群から選択される１種または２種以上の元
素を含む金属または合金が挙げられる。
【００２０】Ｐｂ−Ａｇ−Ｏの生成を抑制できても、そ
の際の融液にはシース材を構成していたＡｇが溶け込ん
でおり、このまま該融液を固化・凝固させてもその上部
臨界磁場は０．２Ｔ程度の低い値に留まる。しかし、Ｐ
ｂ濃度が２０質量％以上で且つ一次融液を構成する金属
若しくは合金またはＰｂ合金と合金を形成したときの融
点が５００℃以下であり、その融液が凝固した場合に超
電導特性を示す別のＰｂ合金またはＰｂを加熱して二次
融液とし、その二次融液に酸化物系超電導線材の端部
（前記一次融液に浸漬した端部）を浸漬すれば、二次融
液中のＰｂが酸化物超電導フィラメントの表面に選択的
に捕獲され、且つＰｂが二次融液中の他の元素と合金化
することにより、フィラメント近傍にＡｇが接近するこ
とが抑制されるのである。
の際の融液にはシース材を構成していたＡｇが溶け込ん
でおり、このまま該融液を固化・凝固させてもその上部
臨界磁場は０．２Ｔ程度の低い値に留まる。しかし、Ｐ
ｂ濃度が２０質量％以上で且つ一次融液を構成する金属
若しくは合金またはＰｂ合金と合金を形成したときの融
点が５００℃以下であり、その融液が凝固した場合に超
電導特性を示す別のＰｂ合金またはＰｂを加熱して二次
融液とし、その二次融液に酸化物系超電導線材の端部
（前記一次融液に浸漬した端部）を浸漬すれば、二次融
液中のＰｂが酸化物超電導フィラメントの表面に選択的
に捕獲され、且つＰｂが二次融液中の他の元素と合金化
することにより、フィラメント近傍にＡｇが接近するこ
とが抑制されるのである。
【００２１】そのため、超電導電流が流れる部分（後記
中間材）のＡｇ含有量をほとんどゼロ（実質的にＡｇを
含まない）にすることができる。但し、中間材中のＡｇ
含有量をほとんどゼロにできても、中間材が純粋なＰｂ
では上部臨界磁場が低く、０．５Ｔ程度の磁場中では使
用できない。この点本発明では、後記実施例２に示す様
に、二次融液の組成としてＰｂ含有量が１００質量％の
ものを用いても、一次融液中に含まれる微量の構成元素
とＰｂ合金を形成することによって、こうした不都合も
回避される。こうしたことから、本発明で用いる二次融
液の組成としてＰｂ含有量が２０質量％以上のＰｂ合金
またはＰｂとした。そして、こうした組成の二次融液を
用いることによって、中間材としてＡｇの含有量が０．
１質量％以下のＰｂ合金が生成され、この合金は高い上
部臨界磁場を有するため、０．５Ｔ程度の磁場中でも実
用レベルの大きさの超電導電流を流すことが可能な超電
導接続構造が実現できたである。
中間材）のＡｇ含有量をほとんどゼロ（実質的にＡｇを
含まない）にすることができる。但し、中間材中のＡｇ
含有量をほとんどゼロにできても、中間材が純粋なＰｂ
では上部臨界磁場が低く、０．５Ｔ程度の磁場中では使
用できない。この点本発明では、後記実施例２に示す様
に、二次融液の組成としてＰｂ含有量が１００質量％の
ものを用いても、一次融液中に含まれる微量の構成元素
とＰｂ合金を形成することによって、こうした不都合も
回避される。こうしたことから、本発明で用いる二次融
液の組成としてＰｂ含有量が２０質量％以上のＰｂ合金
またはＰｂとした。そして、こうした組成の二次融液を
用いることによって、中間材としてＡｇの含有量が０．
１質量％以下のＰｂ合金が生成され、この合金は高い上
部臨界磁場を有するため、０．５Ｔ程度の磁場中でも実
用レベルの大きさの超電導電流を流すことが可能な超電
導接続構造が実現できたである。
【００２２】尚、前記二次融液を構成するＰｂ合金とし
ては、Ｈｇ、Ｉｎ、Ｓｎ、ＢｉおよびＧａよりなる群か
ら選択される１種または２種以上の元素を含むものが挙
げられる。
ては、Ｈｇ、Ｉｎ、Ｓｎ、ＢｉおよびＧａよりなる群か
ら選択される１種または２種以上の元素を含むものが挙
げられる。
【００２３】本発明方法では、上記浸漬工程を各１回づ
つ行なうことによって、本発明の効果が発揮されるもの
であるが、好ましくは各工程を２回以上実施するのが良
く、これによって中間材中へのＡｇの微量混入が抑制さ
れ、超電導接続性能をより一層高いものとすることがで
きる。
つ行なうことによって、本発明の効果が発揮されるもの
であるが、好ましくは各工程を２回以上実施するのが良
く、これによって中間材中へのＡｇの微量混入が抑制さ
れ、超電導接続性能をより一層高いものとすることがで
きる。
【００２４】以下、本発明を実施例によって更に詳細に
説明するが、下記実施例は本発明を限定する性質のもの
ではなく、前・後期の趣旨に徴して設計変形することは
いずれも本発明の技術的範囲に含まれるものである。
説明するが、下記実施例は本発明を限定する性質のもの
ではなく、前・後期の趣旨に徴して設計変形することは
いずれも本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【００２５】
【実施例】比較例（従来例に相当） 図１は、従来方法による超電導接続工程を示す概略説明
図である。まず、Ｂｉ−２２１２型と呼ばれる酸化物超
電導体（Ｂｉ2Ｓｒ2ＣａＣｕ2Ｏx）の多芯丸線材を作製
し、純酸素１ａｔｍ中で熱処理を行った。このときの図
１（ａ），（ｂ）に示す様に、この酸化物系超電導多芯
線材と安定化Ｃｕを除去したＮｂＴｉ多芯線材の各端部
を、約３５０℃に加熱した鉛系ハンダ融液（１０質量％
Ｐｂ−９０質量％Ｇａ）に浸漬し、それを２回繰り返し
た。その後、この鉛系ハンダ融液を冷却して固化・凝固
させて中間材（超電導接続された部分）とし、超電導接
続構造を形成した［図１（ｃ）］。このとき、その中間
材の表面を絶縁テープ（保護材）で被覆した。
図である。まず、Ｂｉ−２２１２型と呼ばれる酸化物超
電導体（Ｂｉ2Ｓｒ2ＣａＣｕ2Ｏx）の多芯丸線材を作製
し、純酸素１ａｔｍ中で熱処理を行った。このときの図
１（ａ），（ｂ）に示す様に、この酸化物系超電導多芯
線材と安定化Ｃｕを除去したＮｂＴｉ多芯線材の各端部
を、約３５０℃に加熱した鉛系ハンダ融液（１０質量％
Ｐｂ−９０質量％Ｇａ）に浸漬し、それを２回繰り返し
た。その後、この鉛系ハンダ融液を冷却して固化・凝固
させて中間材（超電導接続された部分）とし、超電導接
続構造を形成した［図１（ｃ）］。このとき、その中間
材の表面を絶縁テープ（保護材）で被覆した。
【００２６】得られた接続部分（中間材）の液体ヘリウ
ム温度（４．２Ｋ）における電流−電圧特性を測定し、
０．１μＶ／ｃｍ基準における臨界電流（Ｉｃ）の磁場
依存性を調べたところ、図２の破線で示す結果が得られ
た。
ム温度（４．２Ｋ）における電流−電圧特性を測定し、
０．１μＶ／ｃｍ基準における臨界電流（Ｉｃ）の磁場
依存性を調べたところ、図２の破線で示す結果が得られ
た。
【００２７】この結果から明らかな様に、磁場０Ｔでは
１８０Ａという実用レベルのＩｃが得られているが、Ｎ
ＭＲ用マグネット等で接続部分が通常置かれる０．５Ｔ
では超電導電流は流れないことが分かる。
１８０Ａという実用レベルのＩｃが得られているが、Ｎ
ＭＲ用マグネット等で接続部分が通常置かれる０．５Ｔ
では超電導電流は流れないことが分かる。
【００２８】形成した接続部分を再び３５０℃に加熱
し、酸化物系超電導線材とＮｂＴｉ線材を超電導状態を
維持した状態で接続する中間材である鉛系ハンダの組成
を分析したところ、２．５質量％の残留Ａｇが検出され
た［図１（ｃ）］。この残留Ａｇが、鉛系ハンダの上部
臨界磁場を低下させると共に、超電導電流のパスを阻害
していると考えられる。
し、酸化物系超電導線材とＮｂＴｉ線材を超電導状態を
維持した状態で接続する中間材である鉛系ハンダの組成
を分析したところ、２．５質量％の残留Ａｇが検出され
た［図１（ｃ）］。この残留Ａｇが、鉛系ハンダの上部
臨界磁場を低下させると共に、超電導電流のパスを阻害
していると考えられる。
【００２９】上記酸化物系超電導線材に耐熱性の被覆絶
縁を施した後、ソレノイド巻きにして外径１００ｍｍ、
内径７０ｍｍ、高さ８０ｍｍのコイルを作製し、上記手
順に従って永久電流スイッチ付きＮｂＴｉ多芯線材と超
電導接続を形成して、図３に示す様な液体ヘリウム温度
（４．２Ｋ）における永久電流モード動作用の回路を作
製した。尚、図３中、１はコイル用電源、２ａ，２ｂは
超電導接続部分、３ａ，３ｂは酸化物系超電導線材、４
ａ，４ｂはＮｉＴｉ多芯線材、５は酸化物系超電導ソレ
ノイドコイル、６は永久電流スイッチ、７は永久電流ス
イッチ用電源の夫々を示す。そして超電導接続部分は、
磁場が０．５Ｔである位置に設置して、超電導マグネッ
トを構成した。
縁を施した後、ソレノイド巻きにして外径１００ｍｍ、
内径７０ｍｍ、高さ８０ｍｍのコイルを作製し、上記手
順に従って永久電流スイッチ付きＮｂＴｉ多芯線材と超
電導接続を形成して、図３に示す様な液体ヘリウム温度
（４．２Ｋ）における永久電流モード動作用の回路を作
製した。尚、図３中、１はコイル用電源、２ａ，２ｂは
超電導接続部分、３ａ，３ｂは酸化物系超電導線材、４
ａ，４ｂはＮｉＴｉ多芯線材、５は酸化物系超電導ソレ
ノイドコイル、６は永久電流スイッチ、７は永久電流ス
イッチ用電源の夫々を示す。そして超電導接続部分は、
磁場が０．５Ｔである位置に設置して、超電導マグネッ
トを構成した。
【００３０】上記超電導マグネットにおいて、永久電流
モードの運転に移行してからの中心磁場強度の時間依存
性を図４の破線に示す。この結果から明らかな様に、
０．５Ｔ中では接続部分は常電導状態となり電気抵抗を
有するため、コイルに捕獲される磁場強度は急激に減衰
し、瞬時に０Ｔとなっていることが分かる。
モードの運転に移行してからの中心磁場強度の時間依存
性を図４の破線に示す。この結果から明らかな様に、
０．５Ｔ中では接続部分は常電導状態となり電気抵抗を
有するため、コイルに捕獲される磁場強度は急激に減衰
し、瞬時に０Ｔとなっていることが分かる。
【００３１】また、鉛系ハンダ融液として、Ｘ質量％Ｐ
ｂ−（１００−Ｘ）質量％Ｇａ（Ｘ≧２０）を用いた場
合には、その融液に酸化物系超電導線材を浸漬したとき
にＡｇが溶け始めると同時に非超電導体であるＰｂ−Ａ
ｇ−Ｏが生成した。これらの場合に得られた試料の接続
部分を絶縁テープで保護した後、液体ヘリウム温度
（４．２Ｋ）における電流−電圧特性を測定したが、磁
場０Ｔの条件でも超電導電流を流すことができなかっ
た。
ｂ−（１００−Ｘ）質量％Ｇａ（Ｘ≧２０）を用いた場
合には、その融液に酸化物系超電導線材を浸漬したとき
にＡｇが溶け始めると同時に非超電導体であるＰｂ−Ａ
ｇ−Ｏが生成した。これらの場合に得られた試料の接続
部分を絶縁テープで保護した後、液体ヘリウム温度
（４．２Ｋ）における電流−電圧特性を測定したが、磁
場０Ｔの条件でも超電導電流を流すことができなかっ
た。
【００３２】実施例１ 図５は、本発明方法による超電導接続工程を示す概略説
明図である。図５に示す様に、比較例で作製した酸化物
系超電導多芯線材と安定化Ｃｕを除去したＮｂＴｉ多芯
線材の各端部を約３５０℃に加熱した１０質量％Ｐｂ−
９０質量％Ｇａの一次融液に浸漬し［図５（ａ），
（ｂ）］、その後やはり約３５０℃に加熱した９０質量
％Ｐｂ−１０質量％Ｈｇ（Ａｇを含まない）の二次融液
に浸漬して［図５（ｃ）］、この二次融液を固化・凝固
させて超電導接続構造を形成した後に、接続部分を絶縁
テープ（保護材）で被覆した［図５（ｄ）］。
明図である。図５に示す様に、比較例で作製した酸化物
系超電導多芯線材と安定化Ｃｕを除去したＮｂＴｉ多芯
線材の各端部を約３５０℃に加熱した１０質量％Ｐｂ−
９０質量％Ｇａの一次融液に浸漬し［図５（ａ），
（ｂ）］、その後やはり約３５０℃に加熱した９０質量
％Ｐｂ−１０質量％Ｈｇ（Ａｇを含まない）の二次融液
に浸漬して［図５（ｃ）］、この二次融液を固化・凝固
させて超電導接続構造を形成した後に、接続部分を絶縁
テープ（保護材）で被覆した［図５（ｄ）］。
【００３３】得られた接続部分（中間材）の４．２Ｋに
おける電流−電圧特性を測定し、０．１μＶ／ｃｍ基準
における臨界電流Ｉｃの磁場依存性を調べたところ、前
記図２の実線で示す結果が得られた。
おける電流−電圧特性を測定し、０．１μＶ／ｃｍ基準
における臨界電流Ｉｃの磁場依存性を調べたところ、前
記図２の実線で示す結果が得られた。
【００３４】この結果から明らかな様に、前述した比較
例の破線に比べて本発明の実線がより上方に位置し、大
きく特性が向上していることがわかる。例えば、磁場
０．５Ｔで比較すると、破線の比較例では臨界電流が流
れなかったのに対し、実線の実施例１では臨界電流（Ｉ
ｃ）が実用レベルの１８０Ａに達しており、また上部臨
界磁場は、０．８Ｔ以上に向上している。
例の破線に比べて本発明の実線がより上方に位置し、大
きく特性が向上していることがわかる。例えば、磁場
０．５Ｔで比較すると、破線の比較例では臨界電流が流
れなかったのに対し、実線の実施例１では臨界電流（Ｉ
ｃ）が実用レベルの１８０Ａに達しており、また上部臨
界磁場は、０．８Ｔ以上に向上している。
【００３５】形成した接続部分を再び３５０℃に加熱
し、接続部分の中間材を構成していた鉛系ハンダの組成
を分析したところ、Ａｇの含有量は０．１質量％以下で
あった。このように、中間材中のＡｇの残留量を低く抑
えることにより、鉛系ハンダの上部臨界磁場を低下させ
ずに、超電導電流のパスを阻害しない中間材が形成でき
たのである。
し、接続部分の中間材を構成していた鉛系ハンダの組成
を分析したところ、Ａｇの含有量は０．１質量％以下で
あった。このように、中間材中のＡｇの残留量を低く抑
えることにより、鉛系ハンダの上部臨界磁場を低下させ
ずに、超電導電流のパスを阻害しない中間材が形成でき
たのである。
【００３６】本発明によって完全な超電導接続が達成さ
れていることを実証するために、上記本発明方法によっ
て形成される超電導接続構造法を含んで前記図３に示し
た様な回路を作製した。このとき、永久電流スイッチ６
のＮｂＴｉ多芯線材４ａ，４ｂと、酸化物系超電導スレ
ノイドコイル５を形成する酸化物超電導線材３ａ，３ｂ
との超電導接続部分２ａ，２ｂに本発明を適用して、超
電導マグネットを構成した。
れていることを実証するために、上記本発明方法によっ
て形成される超電導接続構造法を含んで前記図３に示し
た様な回路を作製した。このとき、永久電流スイッチ６
のＮｂＴｉ多芯線材４ａ，４ｂと、酸化物系超電導スレ
ノイドコイル５を形成する酸化物超電導線材３ａ，３ｂ
との超電導接続部分２ａ，２ｂに本発明を適用して、超
電導マグネットを構成した。
【００３７】上記超電導マグネットにおいて、４．２Ｋ
における永久電流モードの運転に移行してからの中心磁
場強度の時間依存性を図４の実線に示す。図４の破線で
示した比較例では、酸化物系超電導コイルに捕獲された
磁場の強度は急激に減少したのであるが、実線の実施例
では１Ｔ以上の磁場を６０００分（１００時間）以上に
亘って捕獲することができおり、優れた特性の永久電流
モード動作が実現できた。
における永久電流モードの運転に移行してからの中心磁
場強度の時間依存性を図４の実線に示す。図４の破線で
示した比較例では、酸化物系超電導コイルに捕獲された
磁場の強度は急激に減少したのであるが、実線の実施例
では１Ｔ以上の磁場を６０００分（１００時間）以上に
亘って捕獲することができおり、優れた特性の永久電流
モード動作が実現できた。
【００３８】尚、中間材中のＡｇ含有量を低減する目的
で、三次融液、四次融液と順次組成の異なる融液に浸漬
しても、最終的な融液のＰｂ含有量が２０質量％以上で
且つその前の融液を構成する純金属または合金との融点
が５００℃以下であり、その融液を凝固した場合に超電
導特性を示す場合は、本発明に包含されるものである。
で、三次融液、四次融液と順次組成の異なる融液に浸漬
しても、最終的な融液のＰｂ含有量が２０質量％以上で
且つその前の融液を構成する純金属または合金との融点
が５００℃以下であり、その融液を凝固した場合に超電
導特性を示す場合は、本発明に包含されるものである。
【００３９】実施例２ 上記実施例１で用いた二次融液であるＰｂ−Ｈｇ合金の
Ｐｂ含有量をパラメータとして、異なる二次融液を用意
した。その二次融液を用いて、実施例１と同様にして酸
化物系超電導多芯線材とＮｂＴｉ多芯線材の超電導接続
構造を形成し、得られた接続部分の温度が４．２Ｋでの
磁場０．５Ｔにおける電流−電圧特性を測定して、０．
１μＶ／ｃｍ基準における臨界電流（Ｉｃ）の二次融液
のＰｂ含有量依存性を調べた。その結果を図６に示す
が、二次融液中のＰｂ含有量が２０質量％以上になる
と、接続部分の臨界電流が急峻に立ち上がり、最高で１
８５Ａの臨界電流値が得られていることが分かる。
Ｐｂ含有量をパラメータとして、異なる二次融液を用意
した。その二次融液を用いて、実施例１と同様にして酸
化物系超電導多芯線材とＮｂＴｉ多芯線材の超電導接続
構造を形成し、得られた接続部分の温度が４．２Ｋでの
磁場０．５Ｔにおける電流−電圧特性を測定して、０．
１μＶ／ｃｍ基準における臨界電流（Ｉｃ）の二次融液
のＰｂ含有量依存性を調べた。その結果を図６に示す
が、二次融液中のＰｂ含有量が２０質量％以上になる
と、接続部分の臨界電流が急峻に立ち上がり、最高で１
８５Ａの臨界電流値が得られていることが分かる。
【００４０】一次融液に酸化物系超電導多芯線材とＮｂ
Ｔｉ多芯線材を浸漬して固化・凝固した純金属または合
金の量は、二次融液の量に比較して極端に少ないため、
中間材の組成は基本的には二次融液の組成と同一にな
る。しかし、中間材には一次融液の構成元素が微量に含
まれることもあり得る。
Ｔｉ多芯線材を浸漬して固化・凝固した純金属または合
金の量は、二次融液の量に比較して極端に少ないため、
中間材の組成は基本的には二次融液の組成と同一にな
る。しかし、中間材には一次融液の構成元素が微量に含
まれることもあり得る。
【００４１】前記図６において、二次融液のＰｂ含有量
が１００質量％の場合にも高い臨界電流（Ｉｃ）が得ら
れているのは、一次融液に浸漬した両線材を二次融液に
浸漬した際、一次融液の構成元素であるＧａが二次融液
中に微量（１質量％以下）溶け込み、Ｐｂを合金化する
ために、それを凝固して得られる中間材の上部臨界磁場
が向上するものと考えられる。
が１００質量％の場合にも高い臨界電流（Ｉｃ）が得ら
れているのは、一次融液に浸漬した両線材を二次融液に
浸漬した際、一次融液の構成元素であるＧａが二次融液
中に微量（１質量％以下）溶け込み、Ｐｂを合金化する
ために、それを凝固して得られる中間材の上部臨界磁場
が向上するものと考えられる。
【００４２】この実施例では、金属系超電導線材として
ＮｂＴｉ線材を用いたが、金属系超電導線材としてその
他のＮｂ3Ｓｎ線材やＮｂ3Ａｌ線材等を用いた場合で
も、同様な作用により良好な超電導接続が形成される。
ＮｂＴｉ線材を用いたが、金属系超電導線材としてその
他のＮｂ3Ｓｎ線材やＮｂ3Ａｌ線材等を用いた場合で
も、同様な作用により良好な超電導接続が形成される。
【００４３】実施例３ 上記実施例１で用いた一次融液に、酸化物系超電導多芯
線材と安定化Ｃｕを除去したＮｂＴｉ多芯線材の各端部
を浸漬した後、同一組成の新しい一次融液にもう一度浸
漬した。その後、実施例１と同様にして二次融液に両線
材の端部を浸漬した後、同一組成の新しい二次融液にも
う一度浸漬して凝固させた。即ち、実施例１と比べて、
一次融液および二次融液共に浸漬回数を１回ずつ増加し
た。その結果、中間材中のＡｇの残留濃度は０．０１質
量％以下と実施例１よりも１桁低減することができ、温
度が４．２Ｋにおｋる磁場０．５Ｔ中の臨界電流も２１
０Ａに達して実施例１の１８０Ａを上回っていた。
線材と安定化Ｃｕを除去したＮｂＴｉ多芯線材の各端部
を浸漬した後、同一組成の新しい一次融液にもう一度浸
漬した。その後、実施例１と同様にして二次融液に両線
材の端部を浸漬した後、同一組成の新しい二次融液にも
う一度浸漬して凝固させた。即ち、実施例１と比べて、
一次融液および二次融液共に浸漬回数を１回ずつ増加し
た。その結果、中間材中のＡｇの残留濃度は０．０１質
量％以下と実施例１よりも１桁低減することができ、温
度が４．２Ｋにおｋる磁場０．５Ｔ中の臨界電流も２１
０Ａに達して実施例１の１８０Ａを上回っていた。
【００４４】上記実施例では、ＡｇおよびＡｇ合金シー
ス材を溶融させる一次融液の合金として１０質量％Ｐｂ
−９０質量％Ｇａ、二次融液として９０質量％Ｐｂ−１
０質量％Ｈｇを用いる場合について示した。しかしなが
ら、本発明で用いる一次融液の組成としては、上記の１
０質量％Ｐｂ−９０質量％Ｇａに限らず、Ａｇとの合金
の融点が５００℃以下でＰｂ含有量が２０質量％未満の
ものであれば、Ｐｂ−Ａｇ−Ｏの生成を抑制することが
でき、酸化物系超電導フィラメントにダメージを与える
ことなく、Ａｇシース材を除去することができる。この
ようなＡｇ合金シースを溶融させる一次融液の金属また
は合金としては、前述の如くＨｇ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｂｉ、
ＧａおよびＰｂよりなる群から選択される１種または２
種以上の元素を含む金属または合金が挙げられる。
ス材を溶融させる一次融液の合金として１０質量％Ｐｂ
−９０質量％Ｇａ、二次融液として９０質量％Ｐｂ−１
０質量％Ｈｇを用いる場合について示した。しかしなが
ら、本発明で用いる一次融液の組成としては、上記の１
０質量％Ｐｂ−９０質量％Ｇａに限らず、Ａｇとの合金
の融点が５００℃以下でＰｂ含有量が２０質量％未満の
ものであれば、Ｐｂ−Ａｇ−Ｏの生成を抑制することが
でき、酸化物系超電導フィラメントにダメージを与える
ことなく、Ａｇシース材を除去することができる。この
ようなＡｇ合金シースを溶融させる一次融液の金属また
は合金としては、前述の如くＨｇ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｂｉ、
ＧａおよびＰｂよりなる群から選択される１種または２
種以上の元素を含む金属または合金が挙げられる。
【００４５】また、二次融液の金属または合金として
は、Ｐｂ−Ｈｇに限らず一次融液の純金属または合金と
合金を形成したときの融点が５００℃以下であり、その
融液を固化・凝固させたときに生成するＰｂ合金中間材
が超電導特性を示すような二次融液（但し、Ｐｂ含有量
が２０質量％以上）であれば、酸化物系超電導フィラメ
ントの結晶性を損なわずに超電導接続を行うことができ
る。このようなＰｂ合金を形成するＰｂ以外の金属とし
ては、超電導接続の部分の性能の良否はあるものの、前
述の如くＨｇ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｂｉ、Ｇａよりなる群から
選択される１種または２種以上の元素を含む金属または
合金が挙げられる。
は、Ｐｂ−Ｈｇに限らず一次融液の純金属または合金と
合金を形成したときの融点が５００℃以下であり、その
融液を固化・凝固させたときに生成するＰｂ合金中間材
が超電導特性を示すような二次融液（但し、Ｐｂ含有量
が２０質量％以上）であれば、酸化物系超電導フィラメ
ントの結晶性を損なわずに超電導接続を行うことができ
る。このようなＰｂ合金を形成するＰｂ以外の金属とし
ては、超電導接続の部分の性能の良否はあるものの、前
述の如くＨｇ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｂｉ、Ｇａよりなる群から
選択される１種または２種以上の元素を含む金属または
合金が挙げられる。
【００４６】実施例４ 本発明は、Ａｇ（またはＡｇ合金）をシース材とする酸
化物系超電導線材ならば、Ｂｉ−２２１２型以外の酸化
物系超電導線材、例えばＢｉ−２２２３型と呼ばれる酸
化物超電導体［（Ｐｂ，Ｂｉ）2Ｓｒ2Ｃａ2Ｃｕ3Ｏy］
の多芯線材にも適用が可能である。
化物系超電導線材ならば、Ｂｉ−２２１２型以外の酸化
物系超電導線材、例えばＢｉ−２２２３型と呼ばれる酸
化物超電導体［（Ｐｂ，Ｂｉ）2Ｓｒ2Ｃａ2Ｃｕ3Ｏy］
の多芯線材にも適用が可能である。
【００４７】厚さ０．３ｍｍ、幅３．０ｍｍのＡｇシー
スＢｉ−２２２３テープ多芯線材を作製し、この酸化物
系超電導多芯線材と安定化Ｃｕを除去したＮｂＴｉ多芯
線材の各端部を実施例１と同様にして、一次融液（１０
質量％Ｐｂ−９０質量％Ｇａ）、二次融液（９０質量％
Ｐｂ−１０質量％Ｈｇ）に浸漬して固化・凝固させ、超
電導接続構造を形成した。
スＢｉ−２２２３テープ多芯線材を作製し、この酸化物
系超電導多芯線材と安定化Ｃｕを除去したＮｂＴｉ多芯
線材の各端部を実施例１と同様にして、一次融液（１０
質量％Ｐｂ−９０質量％Ｇａ）、二次融液（９０質量％
Ｐｂ−１０質量％Ｈｇ）に浸漬して固化・凝固させ、超
電導接続構造を形成した。
【００４８】この超電導接続構造の接続部分を絶縁テー
プで保護した後に、接続部分の４．２Ｋにおける電流−
電圧特性を測定し、０．１μＶ／ｃｍ基準における臨界
電流（Ｉｃ）の磁場依存性を調べたところ、図７の実線
で示す結果が得られた。図７の実線の結果を見ると、図
２の比較例の破線に比べてより上方に位置し、大きく特
性が向上していることがわかる。また磁場０．５Ｔで比
較すると、比較例では臨界電流が流れなかったのに対
し、この実施例では臨界電流（Ｉｃ）が実用レベルの１
７０Ａに達していることが分かる。
プで保護した後に、接続部分の４．２Ｋにおける電流−
電圧特性を測定し、０．１μＶ／ｃｍ基準における臨界
電流（Ｉｃ）の磁場依存性を調べたところ、図７の実線
で示す結果が得られた。図７の実線の結果を見ると、図
２の比較例の破線に比べてより上方に位置し、大きく特
性が向上していることがわかる。また磁場０．５Ｔで比
較すると、比較例では臨界電流が流れなかったのに対
し、この実施例では臨界電流（Ｉｃ）が実用レベルの１
７０Ａに達していることが分かる。
【００４９】実施例５ 本発明は、ＡｇまたはＡｇ合金をシース材とする酸化物
系超電導線材同士でも超電導接続を行うことが可能であ
る。前記比較例で作製した酸化物系超電導多芯線材を２
本用意し、実施例１と同様にして、両線材の各端部を一
次融液（１０質量％Ｐｂ−９０質量％Ｇａ）、二次融液
（９０質量％Ｐｂ−１０質量％Ｈｇ）に浸漬して固化・
凝固させ、超電導接続構造を形成した。
系超電導線材同士でも超電導接続を行うことが可能であ
る。前記比較例で作製した酸化物系超電導多芯線材を２
本用意し、実施例１と同様にして、両線材の各端部を一
次融液（１０質量％Ｐｂ−９０質量％Ｇａ）、二次融液
（９０質量％Ｐｂ−１０質量％Ｈｇ）に浸漬して固化・
凝固させ、超電導接続構造を形成した。
【００５０】この超電導接続構造の接続部分を絶縁テー
プで保護した後に、接続部分の４．２Ｋにおける電流−
電圧特性を測定し、０．１μＶ／ｃｍ基準における臨界
電流Ｉｃの磁場依存性を調べたところ、図7の一点鎖線
で示す結果が得られた。図７の結果を見ると、図２の比
較例の破線に比べてより上方に位置し、大きく特性が向
上していることがわかる。磁場０．５Ｔで比較すると、
前記比較例では臨界電流が流れなかったのに対し、この
実施例では臨界電流Ｉｃが実用レベルの１８０Ａに達し
ていることが分かる。
プで保護した後に、接続部分の４．２Ｋにおける電流−
電圧特性を測定し、０．１μＶ／ｃｍ基準における臨界
電流Ｉｃの磁場依存性を調べたところ、図7の一点鎖線
で示す結果が得られた。図７の結果を見ると、図２の比
較例の破線に比べてより上方に位置し、大きく特性が向
上していることがわかる。磁場０．５Ｔで比較すると、
前記比較例では臨界電流が流れなかったのに対し、この
実施例では臨界電流Ｉｃが実用レベルの１８０Ａに達し
ていることが分かる。
【００５１】
【発明の効果】本発明は以上の様に構成されており、酸
化物系超電導線材と金属系超電導線材または酸化物系超
電導線材同士を超電導状態を維持した状態で接続する際
に、非超電導体であるＰｂ−Ａｇ−Ｏの生成を抑制し、
且つ中間材中のＡｇ含有量を抑制することが可能とな
り、０．５Ｔ程度の磁場中でも実用レベルの超電導電流
を流すことが可能となる。また本発明を適用することに
よって、ＮＭＲ分析用の超電導マグネットに代表される
ような強磁場で永久電流モード動作が要求される高性能
超電導マグネットにおいて、従来の金属系超電導マグネ
ットよりも更に優れた酸化物超電導マグネットの製作が
期待でき、その他の永久電流モードを必要とする超電導
マグネット応用においても極めて有利となる。
化物系超電導線材と金属系超電導線材または酸化物系超
電導線材同士を超電導状態を維持した状態で接続する際
に、非超電導体であるＰｂ−Ａｇ−Ｏの生成を抑制し、
且つ中間材中のＡｇ含有量を抑制することが可能とな
り、０．５Ｔ程度の磁場中でも実用レベルの超電導電流
を流すことが可能となる。また本発明を適用することに
よって、ＮＭＲ分析用の超電導マグネットに代表される
ような強磁場で永久電流モード動作が要求される高性能
超電導マグネットにおいて、従来の金属系超電導マグネ
ットよりも更に優れた酸化物超電導マグネットの製作が
期待でき、その他の永久電流モードを必要とする超電導
マグネット応用においても極めて有利となる。
【図１】従来方法による超電導接続工程を示す概略説明
図である。
図である。
【図２】比較例または実施例１で作製した超電導接続部
分の臨界電流の磁場依存性を示すグラフである。
分の臨界電流の磁場依存性を示すグラフである。
【図３】比較例および実施例１で用いた永久電流モード
動作評価用回路の説明図である。
動作評価用回路の説明図である。
【図４】比較例および実施例１の酸化物系超電導コイル
の永久電流モード動作評価結果を示すグラフである。
の永久電流モード動作評価結果を示すグラフである。
【図５】本発明方法による超電導接続工程を示す概略説
明図である。
明図である。
【図６】実施例２で作製した超電導接続部分の臨界電流
と二次融液中のＰｂ含有量との関係を示すグラフであ
る。
と二次融液中のＰｂ含有量との関係を示すグラフであ
る。
【図７】実施例４および実施例５で作製した超電導接続
部分の臨界電流の磁場依存性を示すグラフである。
部分の臨界電流の磁場依存性を示すグラフである。
１ コイル用電源 ２ａ，２ｂ 超電導接続部分 ３ａ，３ｂ 酸化物系超電導線材 ４ａ，４ｂ ＮｉＴｉ多芯線材 ５ 酸化物系超電導ソレノイドコイル ６ 永久電流スイッチ ７ 永久電流スイッチ用電源
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｆ 7/22 ＺＡＡＪ (72)発明者 朝永 満男 神戸市西区高塚台１丁目５番５号 株式会 社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内 Ｆターム(参考） 5E085 BB02 CC01 DD01 EE22 EE33 HH01 JJ25 JJ38
Claims (6)
- 【請求項１】 酸化物系超電導線材と金属系超電導線
材、または酸化物系超電導線材同士を超電導接続するに
当たり、一次融液としてＡｇとの合金の融点が５００℃
以下であるＰｂ以外の金属若しくは合金、またはＰｂ含
有量が２０質量％未満で且つＡｇとの合金の融点が５０
０℃以下となるＰｂ合金を加熱した融液を用い、該一次
融液に被接続線材の端部を浸漬して該端部のＡｇまたは
Ａｇ合金から成るシース材を溶融して酸化物超電導フィ
ラメント群から分離し、次いで、二次融液としてＰｂ含
有量が２０質量％以上で且つ前記一次融液を構成する金
属若しくは合金またはＰｂ合金と合金を形成したときの
融点が５００℃以下であり、その融液を凝固した場合に
超電導特性を示すＰｂ合金またはＰｂを加熱した融液を
用い、前記一次融液に浸漬した被接続線材の端部を前記
二次融液に浸漬した後、該二次融液を固化・凝固させる
ことによって被接続線材を超電導接続することを特徴と
する超電導接続方法。 - 【請求項２】 請求項１に記載の各浸漬工程を２回以上
実施する請求項１に記載の超電導接続方法。 - 【請求項３】 前記一次融液を構成するＰｂ以外の金属
または合金が、Ｈｇ、Ｉｎ、Ｓｎ、ＢｉおよびＧａより
なる群から選択される１種または２種以上の元素を含む
金属または合金である請求項１または２に記載の超電導
接続方法。 - 【請求項４】 前記二次融液を構成するＰｂ合金が、Ｈ
ｇ、Ｉｎ、Ｓｎ、ＢｉおよびＧａよりなる群から選択さ
れる１種または２種以上の元素を含むものである請求項
１〜３のいずれかに記載の超電導接続方法。 - 【請求項５】 超電導接続された部分が、Ａｇの含有量
が０．１質量％以下のＰｂ合金からなるものであること
を特徴とする超電導接続構造。 - 【請求項６】 請求項５の超電導接続構造とそれに接続
される超電導コイルを構成要素として含む超電導マグネ
ット。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27999899A JP3447990B2 (ja) | 1999-09-30 | 1999-09-30 | 超電導線材の超電導接続方法および超電導接続構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP27999899A JP3447990B2 (ja) | 1999-09-30 | 1999-09-30 | 超電導線材の超電導接続方法および超電導接続構造 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001102105A true JP2001102105A (ja) | 2001-04-13 |
| JP3447990B2 JP3447990B2 (ja) | 2003-09-16 |
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ID=17618892
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27999899A Expired - Lifetime JP3447990B2 (ja) | 1999-09-30 | 1999-09-30 | 超電導線材の超電導接続方法および超電導接続構造 |
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|---|---|
| JP (1) | JP3447990B2 (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1276171A2 (en) * | 2001-07-10 | 2003-01-15 | Hitachi, Ltd. | Superconductor connection structure |
| JP2007081244A (ja) * | 2005-09-15 | 2007-03-29 | Institute Of Physical & Chemical Research | Ｎｂ３Ａｌ超伝導コイルの接続方法 |
| JP2008159404A (ja) * | 2006-12-25 | 2008-07-10 | Hitachi Ltd | 超電導線材の接続構造 |
| JP2019091591A (ja) * | 2017-11-14 | 2019-06-13 | 株式会社東芝 | 超電導線の接続部及びその接続方法、超電導磁石装置 |
| KR20200028630A (ko) * | 2018-09-07 | 2020-03-17 | (주)금룡테크 | 초전도 선재 접합 방법 |
| CN111009798A (zh) * | 2019-12-20 | 2020-04-14 | 中国科学院电工研究所 | 一种多芯铁基超导接头及其制备方法 |
| JP2022045693A (ja) * | 2020-09-09 | 2022-03-22 | 株式会社東芝 | 超電導電磁石 |
| JP7532157B2 (ja) | 2020-09-10 | 2024-08-13 | 株式会社東芝 | 超電導線材の接続方法及び超電導磁石装置 |
-
1999
- 1999-09-30 JP JP27999899A patent/JP3447990B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1276171A2 (en) * | 2001-07-10 | 2003-01-15 | Hitachi, Ltd. | Superconductor connection structure |
| EP1276171A3 (en) * | 2001-07-10 | 2004-04-07 | Hitachi, Ltd. | Superconductor connection structure |
| US6921865B2 (en) | 2001-07-10 | 2005-07-26 | Hitachi, Ltd. | Superconductor connection structure |
| US7152302B2 (en) | 2001-07-10 | 2006-12-26 | Hitachi, Ltd. | Superconductor connection structure |
| JP2007081244A (ja) * | 2005-09-15 | 2007-03-29 | Institute Of Physical & Chemical Research | Ｎｂ３Ａｌ超伝導コイルの接続方法 |
| JP2008159404A (ja) * | 2006-12-25 | 2008-07-10 | Hitachi Ltd | 超電導線材の接続構造 |
| JP2019091591A (ja) * | 2017-11-14 | 2019-06-13 | 株式会社東芝 | 超電導線の接続部及びその接続方法、超電導磁石装置 |
| KR20200028630A (ko) * | 2018-09-07 | 2020-03-17 | (주)금룡테크 | 초전도 선재 접합 방법 |
| KR102154674B1 (ko) | 2018-09-07 | 2020-09-10 | (주)금룡테크 | 초전도 선재 접합 방법 |
| CN111009798A (zh) * | 2019-12-20 | 2020-04-14 | 中国科学院电工研究所 | 一种多芯铁基超导接头及其制备方法 |
| CN111009798B (zh) * | 2019-12-20 | 2022-07-01 | 中国科学院电工研究所 | 一种多芯铁基超导接头及其制备方法 |
| JP2022045693A (ja) * | 2020-09-09 | 2022-03-22 | 株式会社東芝 | 超電導電磁石 |
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