JP2019012815A - 可撓性超伝導リード線アセンブリ - Google Patents

可撓性超伝導リード線アセンブリ Download PDF

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Abstract

【課題】可撓性を有する超伝導リード線アセンブリを提供する。【解決手段】本明細書に記載の超伝導リード線アセンブリ（１０）は、正の超伝導ワイヤ（Ａの１２）と、負の超伝導ワイヤ（Ｂの１２）であって、正の超伝導ワイヤは、極低温装置（２００）に流入電流を流すように構成され、負の超伝導ワイヤは、極低温装置から流出電流を流すように構成される、負の超伝導ワイヤと、電気絶縁セパレータ（１４）であって、正の超伝導ワイヤおよび負の超伝導ワイヤの内部で反対方向に同時に流れる電流に起因する電磁気力を相殺するために、正の超伝導ワイヤと負の超伝導ワイヤとは、互いに近接して、電気絶縁セパレータの両側に配置される、電気絶縁セパレータと、を含み、超伝導リード線アセンブリの長さは可撓性である。一実施形態では、正の超伝導ワイヤおよび負の超伝導ワイヤは、高温超伝導（ＨＴＳ）材料を含むことができる。【選択図】図１

Description

本発明は、可撓性超伝導リード線アセンブリに関する。
超伝導材料が超伝導特性を示すことを可能にするために、非常に低い温度が使用される。第１および第２の超伝導ワイヤを使用して、しばしば室温（約３００°Ｋ）の電源により極低温で動作する極低温装置に電力を供給することができる。超伝導ワイヤの温度を低温の極低温装置の動作範囲（通常約４°Ｋ）に低下させ、次いでその温度を維持するために、冷却されたガスまたは極低温液体がしばしば使用される。これは、大電流により超伝導ワイヤがその抵抗特性のために端部端子で熱を発生するためである。超伝導ワイヤは、これらの大電流によって発生する熱を適切な機械的設計の特徴によって低減することができるが、材料からの不安定性および熱の漏れが依然として発生する可能性がある。
超伝導ワイヤは、それより下の温度で超伝導材料が超伝導になる、関連する臨界温度Ｔｃを有する超伝導材料を含むことができる。超伝導ワイヤは、極低温装置を有する様々な環境で使用することができる。極低温装置は、例えば、超伝導磁石、モータ、発電機、故障電流リミッタ、エネルギー貯蔵装置、粒子加速器、中規模磁石、および実験室用磁石を含むことができる。磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）システムは超伝導磁石で動作する。通常、ＭＲＩシステムは、基本磁場（ＢＯ）を生成するための超伝導磁石を有する。
国際公開第２０１６／１２４２７６号
本明細書に記載されている極低温システムは、極低温装置を収容する容器と、容器内に配置された正の超伝導ワイヤと、容器内に配置された負の超伝導ワイヤと、を有する超伝導リード線アセンブリと、を含み、正の超伝導ワイヤは、極低温装置への流入電流を流す流入超伝導ワイヤであり、負の超伝導ワイヤは、極低温装置からの流出電流を流す流出超伝導ワイヤであり、超伝導リード線アセンブリは、電気絶縁セパレータを含み、正の超伝導ワイヤと負の超伝導ワイヤとは、互いに近接して、電気絶縁セパレータの両側に配置され、正の超伝導ワイヤおよび負の超伝導ワイヤの内部で反対方向に同時に流れる電流に起因する電磁気力を相殺し、超伝導リード線アセンブリの長さは可撓性である。一実施形態では、正の超伝導ワイヤおよび負の超伝導ワイヤは、高温超伝導（ＨＴＳ）材料を含むことができる。
また本明細書に記載されている極低温システムは、極低温装置を収容する容器と、容器内に配置された正の超伝導ワイヤと、容器内に配置された負の超伝導ワイヤと、を有する超伝導リード線アセンブリと、を含み、正の超伝導ワイヤは、極低温装置への流入電流を流す流入超伝導ワイヤであり、負の超伝導ワイヤは、極低温装置からの流出電流を流す流出超伝導ワイヤであり、超伝導リード線アセンブリは、電気絶縁セパレータを含み、正の超伝導ワイヤと負の超伝導ワイヤとは、互いに近接して、電気絶縁セパレータの両側に配置され、正の超伝導ワイヤおよび負の超伝導ワイヤの内部で反対方向に同時に流れる電流に起因する電磁気力を相殺し、超伝導リード線アセンブリの長さは可撓性であり、流入電流および流出電流を同時に流している間に超伝導リード線アセンブリは静止位置の状態を維持し、超伝導リード線アセンブリの長さは可撓性であり、超伝導リード線アセンブリは、容器内で屈曲構成になっている。一実施形態では、正の超伝導ワイヤおよび負の超伝導ワイヤは、高温超伝導（ＨＴＳ）材料を含むことができる。
また本明細書に記載されている超伝導リード線アセンブリは、正の超伝導ワイヤと、負の超伝導ワイヤであって、正の超伝導ワイヤは、極低温装置に流入電流を流すように構成され、負の超伝導ワイヤは、極低温装置から流出電流を流すように構成される、負の超伝導ワイヤと、電気絶縁セパレータであって、正の超伝導ワイヤおよび負の超伝導ワイヤの内部で反対方向に同時に流れる電流に起因する電磁気力を相殺するために、正の超伝導ワイヤと負の超伝導ワイヤとは、互いに近接して、電気絶縁セパレータの両側に配置される、電気絶縁セパレータと、を含み、超伝導リード線アセンブリの長さは可撓性である。一実施形態では、正の超伝導ワイヤおよび負の超伝導ワイヤは、高温超伝導（ＨＴＳ）材料を含むことができる。
また本明細書に記載されている方法は、極低温装置を有する極低温システムの容器内に超伝導リード線アセンブリを取り付けるステップであって、超伝導リード線アセンブリは、極低温装置に流入電流を流すように構成された正の超伝導ワイヤと、極低温装置から流出電流を流すように構成された負の超伝導ワイヤと、電気絶縁セパレータと、を含み、正の超伝導ワイヤおよび負の超伝導ワイヤの内部で反対方向に同時に流れる電流に起因する電磁気力を相殺するために、正の超伝導ワイヤと負の超伝導ワイヤとは、電気絶縁セパレータの周りに互いに近接して配置され、超伝導リード線アセンブリの長さは可撓性であり、取り付けるステップは、電源から極低温装置に電流を供給するために超伝導リード線アセンブリを極低温装置に接続し、超伝導リード線アセンブリを屈曲構成に屈曲させるステップを含む、取り付けるステップと、超伝導リード線アセンブリを用いて極低温装置に電力を供給するために電源から電力を供給するステップであって、正の超伝導ワイヤを通る流入電流と、負の超伝導ワイヤを通る流出電流と、を同時に流すステップを含む、電力を供給するステップと、を含む。一実施形態では、正の超伝導ワイヤおよび負の超伝導ワイヤは、高温超伝導（ＨＴＳ）材料を含むことができる。
本発明のこれらの、ならびに他の特徴、態様および利点は、添付の図面を参照しつつ以下の詳細な説明を読めば、よりよく理解されよう。添付の図面では、図面の全体にわたって、類似する符号は類似する部分を表す。
一実施形態による正および負の超伝導ワイヤを有するリード線アセンブリの斜視図である。 一実施形態による正および負の超伝導ワイヤを有するリード線アセンブリの正面断面図である。 一実施形態による超伝導ワイヤを示す正面断面図である。 一実施形態による超伝導ワイヤの層を示す断面図である。 一実施形態によるリード線アセンブリの上面斜視図である。 一実施形態によるリード線アセンブリの側面斜視図である。 一実施形態によるリード線アセンブリの斜視図である。 導電性リード線アセンブリを有する極低温システムを示す概略設計図である。 一実施形態による磁気共鳴撮像システムによって提供される極低温システムを示す側切断図である。 一実施形態による磁気共鳴撮像システムによって提供される極低温システムを示す、図９の線Ｘ−Ｘに沿った正面断面図である。 一実施形態による磁気共鳴撮像システムによって提供される極低温システムを示す、図９の線Ｘ−Ｘに沿った正面断面図である。
極低温装置は、通常、室温の電源から低温の極低温装置に電流を供給するワイヤを使用する。ワイヤを用いて電流が供給される極低温装置は、例えば、超伝導磁石、モータ、発電機、故障電流リミッタ、エネルギー蓄積装置、粒子加速器、中規模磁石、研究室用磁石、または変圧器のうちの１つまたは複数を含むことができる。
本明細書の実施形態は、超伝導ワイヤを含む伝導ワイヤが、伝導ワイヤを流れる電流に起因するローレンツ力として知られる電磁気力により生じる反復運動を受け易いことを認識する。ローレンツ力は、電流が伝導ワイヤを流れるときに、伝導ワイヤを反復的に動かすことができる。本明細書の実施形態は、反復動作が、発生した磁場を特徴とする動作環境を含む様々な動作環境において不安定性または不一致を生じ得ることを認識する。
いくつかの実施形態では、超伝導ワイヤを流れる電流に起因する電磁気力によって生じる超伝導ワイヤの反復運動に対抗するために、剛性支持構造を超伝導リード線アセンブリに含めることができる。本明細書の実施形態は、超伝導ワイヤに剛性支持構造を含めるアプローチに関連する問題を認識する。例えば、剛性支持構造の使用は、極低温システムに関連する重要な設計コストおよび製造コストを追加する場合がある。剛性構成要素の相互嵌合、および複数の固定位置構成要素によって特徴付けられるシステムによる剛性構成要素の経路指定には、より厳しい公差が必要な場合がある。
いくつかの市販の超伝導ワイヤは、超伝導材料と非超伝導材料との組み合わせを有し、例えば、超伝導材料で形成された超伝導層を囲む導電性保護層を含むことができる。非超伝導材料は、機械的支持を提供することができ、システム信頼性を高めることができる（例えば、超伝導ワイヤは、クエンチの場合に電流を流し続けることができる）。本明細書の実施形態は、超伝導ワイヤの非超伝導材料が、利点を提供しつつも、熱伝導性であって、極低温装置に向かって望ましくない熱を伝導することができることを認識する。
図１は、超伝導リード線アセンブリ１０を示す概略図である。一実施形態では、超伝導リード線アセンブリ１０は、例えば「Ａ」には細長い正の超伝導ワイヤ１２、例えば「Ｂ」には第２の細長い超伝導ワイヤ１２、電気絶縁セパレータ１４、接合材料１６、カバーアセンブリ１８、および保護チューブ２０を含むことができる。超伝導リード線アセンブリ１０は、極低温装置に電流を供給するように適合することができる。一実施形態では、例えばある長さの高温超伝導（ＨＴＳ）ワイヤによって、本明細書に記載の超伝導ワイヤ１２を提供することができる。一実施形態では、本明細書に記載の超伝導ワイヤ１２は、一般にＨＴＳテープと呼ばれる、ある長さの平坦な高温超伝導ワイヤによって提供することができる。
一実施形態では、超伝導リード線アセンブリ１０は、極低温システム１００内に含まれてもよく、極低温装置２００の中に、および極低温装置２００から電流を運ぶために使用することができる。極低温装置２００は、例えば、超伝導磁石、モータ、発電機、故障電流リミッタ、エネルギー蓄積装置、粒子加速器、中規模磁石、研究室用磁石、または変圧器のうちの１つまたは複数を含むことができる。極低温装置２００は、流入電流端子および流出電流端子を有する図１に示すような１つまたは複数の電流端子アセンブリ１１０を含むことができる。例えば経路１２Ａに沿って極低温装置２００に向かって電流を運ぶ正の超伝導ワイヤ１２は、電流端子アセンブリ１１０の流入電流端子に接続することができ、極低温装置から例えば経路１２Ｂに沿って電流を運ぶことができる負の超伝導ワイヤ１２は、電流端子アセンブリ１１０の流出電流端子に接続することができる。
図１に示すように、超伝導リード線アセンブリ１０は、電流端子アセンブリ１１０に接続された第１の端部と、電流端子アセンブリ１１１に接続された第２の端部と、を含むことができる。電流端子アセンブリ１１１は、極低温装置２００から離間して配置された極低温システム１００の構成要素２０２に含まれてもよい。「Ａ」の正の超伝導ワイヤ１２は、電流端子アセンブリ１１１の流出電流端子に接続することができる。「Ｂ」の負の超伝導ワイヤ１２は、電流端子アセンブリ１１１の流入電流端子に接続することができる。
極低温システム１００内では、極低温装置２００は構成要素２０２よりも低温にすることができる。超伝導リード線アセンブリ１０は、相対的に温かい領域、例えば図示された極低温システム１００の構成要素２０２から極低温システム１００の低温領域、例えば極低温装置２００まで延びることができる。したがって、超伝導リード線アセンブリ１０の第１の端部は、超伝導リード線アセンブリ１０の低温側とみなすことができ、超伝導リード線アセンブリ１０の第２の端部は、超伝導リード線アセンブリ１０の高温側とみなすことができる。
一実施形態では、超伝導リード線アセンブリ１０は、その長さ全体にわたって可撓性を有するように構成することができる。超伝導リード線アセンブリ１０は、超伝導リード線アセンブリ１０が図１に示すような屈曲構成である場合に、湾曲する中心線２２を有することができる。超伝導リード線アセンブリ１０が真っ直ぐな構成である場合には、中心線２２は直線状であって、超伝導リード線アセンブリ１０の直線状の長手方向軸線と同一の広がりを有することができる。一実施形態では、超伝導リード線アセンブリ１０は、その長さ全体にわたって可撓性であり、超伝導リード線アセンブリ１０を屈曲させることができ、超伝導リード線アセンブリ１０が屈曲構成である場合には中心線２２が湾曲することができる。
超伝導リード線アセンブリ１０の正面断面図、例えば中心線２２と平行に見た図が図２に示されている。超伝導ワイヤ１２の拡大した断面正面図を図３に示す。図２および図３を参照すると、超伝導ワイヤ１２の超伝導層１２０２は、超伝導材料で形成することができる。一実施形態では、超伝導層１２０２は、希土類材料、例えば、ＧｄＢＣＯまたはイットリウムバリウム銅酸化物（ＹＢＣＯ）などの希土類材料で形成することができる。一実施形態では、超伝導層１２０２は、酸化銅材料、例えば、Ｂｉ２Ｓｒ２Ｃａ２Ｃｕ３Ｏ１０（ＢＳＣＣＯ）、またはＲｅＢａ２Ｃｕ３Ｏ７（ＲｅＢＣＯ）で形成することができる。超伝導材料は、それより低い温度で超伝導材料が超伝導になる臨界温度（ＴＣ）を有することができる。材料が超伝導になると、抵抗率はゼロになる。一実施形態では、超伝導ワイヤ１２の超伝導層１２０２は、高温超伝導（ＨＴＳ）材料で形成することができる。一実施形態では、ＨＴＳ材料は、約９０°Ｋ以上の臨界温度（ＴＣ）を有することができる。一実施形態では、ＨＴＳ材料は、約９０°Ｋ〜約１２０°Ｋ以上の温度範囲の臨界温度（ＴＣ）を有することができる。
図２および図３に示すように、超伝導層１２０２を保護層１２０８で囲むことができる。一実施形態では、保護層１２０８は、銀または銅めっきによって提供することができる。一実施形態では、銀または銅めっきによって提供される保護層１２０８は、例えば、超伝導層１２０２を有する構造の上に銀または銅を堆積させることによって形成することができる。堆積は、例えば、化学気相成長法（ＣＶＤ）によって形成することができる。１つの特定の実施形態における超伝導ワイヤ１２の構造を示す図３を参照すると、超伝導ワイヤ１２は、より少ない層を有してもよいし、あるいは代替的なまたは追加の層、例えば一実施形態ではバッファ層があってもよい基板１２０４上に形成された層を含んでもよい。
図４は、１つの特定の実施形態における超伝導ワイヤ１２の拡大した概略断面正面図を示す。
図４を参照すると、一実施形態における基板１２０４は、非磁性ステンレス鋼で形成することができる。一実施形態では、基板１２０４は、約５０〜２００マイクロメートルの厚さを有することができる。一実施形態では、超伝導層１２０２は、超伝導材料で形成することができ、約１．０マイクロメートル〜約１．５マイクロメートルの厚さを有することができる。超伝導ワイヤ１２の追加の層に関して、超伝導ワイヤ１２は、一実施形態では、銀（Ａｇ）コーティングによって提供される保護層１２０８を含むことができる。代替的な実施形態における保護層は、銅（Ｃｕ）または他の導電性金属で形成することができる。保護層１２０８は、一実施形態では基板１２０４および超伝導層１２０２上に形成することができる。保護層１２０８は、一実施形態では約０．５〜約２．０マイクロメートルの厚さを有することができる。一実施形態では、保護層１２０８は、銀または銅を、超伝導層１２０２および基板１２０４を有する構造上に堆積させることによって形成することができる。堆積は、例えば、ＣＶＤを用いて行うことができる。一実施形態では、基板１２０４と超伝導層１２０２との間にバッファ層を設けることができる。このようなバッファ層は、存在する場合には、超伝導層１２０２を形成する材料の結晶構造に適合するように選択することができ、ＣＶＤを用いて堆積することによって基板１２０４上に形成することができる。
図５、図６、および図７には、超伝導リード線アセンブリ１０の追加の図が示されており、図１〜図４の図面に関連して参照される。図１、図２、および図６から最もよく分かるように、一実施形態における超伝導リード線アセンブリ１０は、正の超伝導ワイヤ１２および負の超伝導ワイヤ１２を含むことができる。「Ａ」の正の超伝導ワイヤ１２は、第１の経路１２Ａに沿って電流を運ぶために設けることができ、「Ｂ」の負の超伝導ワイヤ１２は、図１に示される第２の反対の経路１２Ｂに沿って同時に電流を運ぶために設けることができる。
正および負の超伝導ワイヤ１２は、図２に最もよく示されているように、電気絶縁セパレータ１４によって分離することができる。一実施形態では、電気絶縁セパレータ１４を誘電体材料で形成することができる。一実施形態では、位置「Ａ」の正の超伝導ワイヤ１２を電気絶縁セパレータ１４の第１の側に配置することができ、第２の超伝導ワイヤ１２を電気絶縁セパレータ１４の反対側の位置「Ｂ」に配置することができる。正の超伝導ワイヤ１２、電気絶縁セパレータ１４、および負の超伝導ワイヤ１２は、例えば接着剤によって提供され得る接合材料１６を用いて共に接合することができる。「Ａ」および「Ｂ」の正および負の超伝導ワイヤは、電気絶縁セパレータ１４の周りに対称に配置することができ、電気絶縁セパレータ１４を中央に配置することができる。中央に配置された電気絶縁セパレータ１４の周りの「Ａ」および「Ｂ」において超伝導ワイヤ１２を対称に構成することは、図２に示す特徴を含むことができ、「Ａ」の正の超伝導ワイヤ１２と「Ｂ」の負の超伝導ワイヤ１２のそれぞれの超伝導層１２０２は互いに対向しており、「Ａ」の正の超伝導ワイヤ１２と「Ｂ」の負の超伝導ワイヤ１２のそれぞれの基板１２０４よりも電気絶縁セパレータ１４に近い。さらに、「Ａ」の超伝導ワイヤ１２および「Ｂ」の負の超伝導ワイヤ１２は、それぞれ共通の寸法を有することができ、この共通の寸法は、超伝導リード線アセンブリ１０の全長にわたって維持することができる。「Ａ」の正の超伝導ワイヤ１２と「Ｂ」の負の超伝導ワイヤと電気絶縁セパレータ１４の各々は、細長い構成を有することができる。超伝導ワイヤ１２が電気絶縁セパレータ１４の周りに対称に配置されるように、超伝導ワイヤ１２の相対位置を固定するために接合材料１６を使用することができる。中央に配置された電気絶縁セパレータ１４の周りの「Ａ」および「Ｂ」における超伝導ワイヤ１２の対称的な構成は、ローレンツ力の相殺を促進する。一実施形態におけるカバーアセンブリ１８は、可撓性のある誘電材料などの可撓性絶縁材料で形成することができ、図１、図６および図７に示すように、ある長さの超伝導リード線アセンブリ１０に沿って螺旋状に巻回するように形成することができる。一実施形態では、保護チューブ２０は、剛性の保護材料で形成することができ、図１に示すように、ある長さの超伝導リード線アセンブリ１０に沿って螺旋状に巻回するように形成することができる。
一実施形態では、「Ａ」の正の超伝導ワイヤ１２は、「Ｂ」の負の超伝導ワイヤ１２に近接して配置することができ、例えば一実施形態では、約１．０ミリメートル以下の分離距離に維持することができ、電気絶縁セパレータ１４によって分離することができる。一実施形態では、超伝導リード線アセンブリ１０は、超伝導ワイヤ１２が約５００マイクロメートル以下の分離距離を有するように設けられてもよい。一実施形態では、超伝導リード線アセンブリ１０は、超伝導ワイヤ１２が約４００マイクロメートル以下の分離距離を有するように設けられてもよい。一実施形態では、超伝導リード線アセンブリ１０は、超伝導ワイヤ１２が約３００マイクロメートル以下の分離距離を有するように設けられてもよい。分離が厚すぎると、超伝導リード線アセンブリ１０の可撓性が失われる可能性があり、２本の超伝導ワイヤ１２のローレンツ力が相殺されなくなる。分離が十分に薄い場合、例えば、一実施形態では１．０ミリメートル以下、一実施形態では５００マイクロメートル以下、一実施形態では４００マイクロメートル以下、一実施形態では３００マイクロメートル以下である場合には、超伝導リード線アセンブリ１０は可撓性であり、「Ａ」および「Ｂ」の両方の超伝導ワイヤ１２におけるローレンツ力（電磁力）は共通の値であって逆方向であり、これは超伝導リード線アセンブリ１０への累積的な電磁力が相殺することを意味する。
図１、図３〜図７に関連して図２の断面図を参照すると、超伝導リード線アセンブリ１０は、電気絶縁セパレータ１４の周りに対称に配置された「Ａ」および「Ｂ」における超伝導ワイヤ１２によって特徴付けられる、図２の断面図によって示される対称的なプロファイルが超伝導リード線アセンブリ１０の長さ全体にわたって持続するように構成することができる。図２の例によって示されるような対称的な断面プロファイルが超伝導リード線アセンブリ１０の長さにわたって持続するように超伝導リード線アセンブリ１０を設けることにより、電磁力の相殺が超伝導リード線アセンブリ１０の長さ全体にわたって達成することができ、超伝導リード線アセンブリ１０がその長さ全体にわたって可撓性のままであることを保証することができる。一実施形態では、超伝導リード線アセンブリ１０は、約０．０１メートル以上の長さを有することができる。一実施形態では、超伝導リード線アセンブリ１０は、約０．０５メートル以上の長さを有することができる。一実施形態では、超伝導リード線アセンブリ１０は、約０．１メートル以上の長さを有することができる。一実施形態では、超伝導リード線アセンブリ１０は、約０．２メートル以上の長さを有することができる。一実施形態では、超伝導リード線アセンブリ１０は、約０．５メートル以上の長さを有することができる。一実施形態では、超伝導リード線アセンブリ１０は、約１．０メートル以上の長さを有することができる。一実施形態では、超伝導リード線アセンブリ１０は、約２．０メートル以上の長さを有することができる。
図８は、超伝導リード線アセンブリ１０を含む極低温システム１００のさらなる特徴を示す。極低温システム１００は、室温の電源１０２を含むことができる。電源１０２は、真空容器によって提供することができる容器２１０と共に配置された極低温装置２００に電力を供給することができる。極低温装置２００は、例えば、超伝導磁石、モータ、発電機、故障電流リミッタ、エネルギー蓄積装置、粒子加速器、中規模磁石、研究室用磁石、または変圧器のうちの１つまたは複数を含むことができる。極低温システム１００は、極低温装置２００を冷却するために極低温流体を循環させることができる。
電力は、電力導体２１２と組み合わせて本明細書に記載の超伝導ワイヤ１２によって提供される流入導電性経路および流出導電性経路によって極低温装置２００に供給することができる。流入導電性経路は、「Ａ」の超伝導ワイヤ１２と組み合わせて「ＡＡ」の電力導体２１２によって提供することができる。流出導電性経路は、「ＢＢ」の電力導体２１２と組み合わせて「Ｂ」の超伝導ワイヤ１２によって提供することができる。
電力導体２１２は、金属、例えば銅の電力導体であってもよく、電源１０２から容器２１０の内部まで延びることができる。容器２１０は、熱障壁２１６を含むことができる。一実施形態では、熱障壁２１６は、約３０°Ｋ〜約８０°Ｋの温度範囲の温度を有することができ、極低温装置２００は、約４°Ｋ〜約１０°Ｋの温度範囲の温度を有することができる。超伝導リード線アセンブリ１０は、熱障壁２１６の電流端子アセンブリ１１１から延びることができる。超伝導リード線アセンブリ１０は、相対的に温かい領域、例えば熱障壁２１６から極低温システム１００の低温領域、例えば極低温装置２００まで延びることができ、したがって、超伝導リード線アセンブリ１０の第１の端部は、超伝導リード線アセンブリ１０の低温側とみなすことができ、超伝導リード線アセンブリ１０の第２の端部は、超伝導リード線アセンブリ１０の高温側とみなすことができる。
超伝導リード線アセンブリ１０は、極低温装置２００に（経路１２Ａを介して）電流を供給するための「Ａ」における正の超伝導ワイヤ１２と、極低温装置２００から（経路１２Ｂを介して）電流を運ぶための「Ｂ」における負の超伝導ワイヤ１２と、を含むことができる。超伝導リード線アセンブリ１０は、極低温装置２００の電流端子アセンブリ１１０に接続することができる。
一態様では、図１〜図７を参照して説明したように、超伝導リード線アセンブリ１０は、その長さ全体にわたって可撓性を有するように構成することができる。超伝導リード線アセンブリ１０は、一実施形態では、電磁力に起因する超伝導ワイヤの反復運動に対抗する剛性支持構造がないことによって、その長さ全体にわたって可撓性を有するように構成することができる。電磁力に起因する１つまたは複数の超伝導ワイヤの反復運動に対抗する剛性支持構造の使用を避けるために、「Ａ」の正の超伝導ワイヤ１２と「Ｂ」の負の超伝導ワイヤ１２とを互いに近接して設けることができ、超伝導ワイヤ１２に対して中心に配置することができる電気絶縁セパレータ１４の周りに対称に配置することができる。上述のように超伝導ワイヤ１２を配置すると、１つまたは複数の超伝導ワイヤ１２の反復運動をもたらす電磁力が相殺され、本明細書に記載するように構成された反復移動に対抗する剛性支持構造への依存を回避することができる。動作中に、超伝導リード線アセンブリ１０は、図８に示すように屈曲した状態にあることができるが、屈曲して静止した状態を維持することができ、例えば電流の流れに起因する電磁力による反復運動の影響を受けない。動作中に、超伝導リード線アセンブリ１０は、電磁力の相殺をもたらす、「Ａ」の超伝導ワイヤ１２と「Ｂ」の超伝導ワイヤ１２との間の間隔調整によって、反復運動の影響を受けない。
一実施形態では、容器２１０は真空容器を画定することができ、この場合、超伝導リード線アセンブリ１０の超伝導ワイヤ１２は、容器２１０内の循環する蒸気によって冷却されない。超伝導リード線アセンブリ１０をその長さにわたって可撓性を有するように構成することによって、例えば極低温システム１００の固定位置のシステム構成要素の再設計なしに、または再設計を少なくして、超伝導リード線アセンブリ１０を低コストで延伸することが容易になる。超伝導リード線アセンブリ１０をより長く設けることにより、いくつかの実施形態に示すように、熱伝導材料を含むことができる超伝導リード線アセンブリ１０から極低温装置２００への熱の導入を低減することができる。
さらなる態様および利点は、極低温システム１００が磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）システムによって提供される、図９〜図１１を参照して説明される以下の例を参照して説明される。
ＭＲＩシステムによって提供される極低温システム１００を、図９〜図１１の断面側面図に示す。極低温システム１００は、超伝導磁石によって提供される極低温装置２００を含むことができる。図９〜図１１の実施形態に示される超伝導磁石によって提供される極低温装置２００は、極低温容器３０２を含み、極低温容器３０２によって画定され、区切られ得る。図９〜図１１の実施形態の極低温容器３０２は、円筒状アニュラスの形態であってもよく、中心軸３１８の周りに配置することができる。極低温容器３０２内に配置され、超伝導磁石をさらに画定することは、複数の超伝導コイル３０６とすることができる。図９〜図１１の実施形態における容器２１０は、真空容器によって提供することができる。容器２１０内には、図９〜図１１の実施形態では熱遮蔽板によって提供することができる熱障壁２１６を設けることができる。
超伝導磁石を画定する極低温容器３０２は、極低温容器３０２を通って冷却流体を循環させるために冷凍機３１４と流体連通することができる。図９〜図１１に示すような超伝導コイル３０６は、極低温容器３０２に収容される極低温流体、例えば液体ヘリウムによって冷却することができる。極低温容器３０２は、熱障壁２１６が約３０°Ｋ〜約８０°Ｋの温度範囲の温度を示し、極低温容器３０２によって画定される極低温装置２００が約４°Ｋ〜約１０°Ｋの温度範囲の温度を示すように冷却することができる。他の実施形態では、超伝導コイル３０６を冷却するために使用される極低温容器３０２を取り除くことができ、または他の種類の直接伝導冷却手段を冷却装置として使用して、超伝導コイル３０６を動作極低温に冷却することができる。
電力は、電力導体２１２と組み合わせて本明細書に記載の超伝導ワイヤ１２によって提供される流入導電性経路および流出導電性経路によって極低温装置２００に供給することができる。流入導電性経路は、「Ａ」の超伝導ワイヤ１２と組み合わせて「ＡＡ」の電力導体２１２によって提供することができる。流出導電性経路は、「Ｂ」の超伝導ワイヤ１２と組み合わせて「ＢＢ」の電力導体２１２によって提供することができる。
電力導体２１２は、金属電力導体によって提供することができ、電源１０２（図８）から容器２１０の内部まで延びることができる。一実施形態では、容器２１０は、真空容器によって提供することができる。超伝導リード線アセンブリ１０は、相対的に温かい領域、例えば熱障壁２１６から極低温システム１００の低温領域、例えば極低温装置２００まで延びることができる。したがって、超伝導リード線アセンブリ１０の第１の端部は、超伝導リード線アセンブリ１０の低温側とみなすことができ、超伝導リード線アセンブリ１０の第２の端部は、超伝導リード線アセンブリ１０の高温側とみなすことができる。
超伝導ワイヤ１２は、熱障壁２１６から極低温装置２００まで延びることができる。超伝導ワイヤ１２は、本明細書に記載するように、超伝導リード線アセンブリ１０に含まれてもよい。超伝導ワイヤ１２は、極低温装置２００に電流を供給するための「Ａ」の正の超伝導ワイヤ１２と、極低温装置２００から（経路１２Ｂを介して）電流を運ぶための「Ｂ」の負の超伝導ワイヤ１２と、を含むことができる。
一実施形態では、高温超伝導（ＨＴＳ）材料を含むように超伝導ワイヤ１２を設けることにより、熱障壁２１６と極低温装置２００との間に配置された場合に超伝導ワイヤ１２が超伝導状態を維持することを保証することができる。上述したように、一実施形態におけるＨＴＳ材料は、約９０°Ｋ以上の臨界温度（ＴＣ）を有することができ、領域熱障壁２１６および極低温装置２００は、約８０°Ｋ〜約４°Ｋの温度範囲の温度を有することができる（極低温容器３０２は、熱障壁２１６が約３０°Ｋ〜約８０°Ｋの温度範囲の温度を示し、極低温容器３０２によって画定される極低温装置２００が約４°Ｋ〜約１０°Ｋの温度範囲の温度を示すように冷却することができる。）本明細書の実施形態は、正確に臨界温度（ＴＣ）で動作する場合に、超伝導材料が電流を最適に流すことができず、背景磁場によって影響を受け易いことを認識する。本明細書の実施形態は、超伝導リード線アセンブリ１０を動作状態マージンを含むように提供することによって、超伝導リード線アセンブリ１０の動作を改善することができることを認識する。一実施形態では、超伝導リード線アセンブリ１０は、超伝導ワイヤ１２の超伝導材料が、予想される環境動作温度を超える臨界温度（ＴＣ）を有するように提供することができる。予想される動作温度を超える臨界温度（ＴＣ）を有する超伝導材料、例えばＨＴＳ材料を含むように超伝導ワイヤ１２を提供することにより、超伝導ワイヤ１２の電流搬送能力を向上させることができる。予想される動作温度を超える臨界温度（ＴＣ）を有する超伝導材料、例えばＨＴＳ材料を含むように超伝導ワイヤ１２を提供することにより、超伝導ワイヤ１２への磁場の影響を低減することができる。一実施形態では、超伝導リード線アセンブリ１０は、超伝導ワイヤ１２が、最も温かい環境動作温度よりも少なくとも５°Ｋ高い超伝導材料臨界温度（ＴＣ）を含むように提供することができる。一実施形態では、超伝導リード線アセンブリ１０は、超伝導ワイヤ１２が、最も温かい環境動作温度よりも少なくとも１０°Ｋ高い超伝導材料臨界温度（ＴＣ）を含むように提供することができる。一実施形態では、超伝導リード線アセンブリ１０は、超伝導ワイヤ１２が、最も温かい環境動作温度よりも少なくとも２０°Ｋ高い超伝導材料臨界温度（ＴＣ）を含むように提供することができる。
超伝導リード線アセンブリ１０の第１の端部は、極低温装置２００に含まれる第１の電流端子アセンブリ１１０に接続することができる。第１の電流端子アセンブリ１１０は、極低温装置２００を画定する極低温容器３０２に含めることができる。例えば経路１２Ａに沿って極低温装置２００に向かって電流を運ぶ正の超伝導ワイヤ１２は、第１の電流端子アセンブリ１１０の流入電流端子に接続することができ、極低温装置２００から例えば経路１２Ｂに沿って電流を運ぶことができる負の超伝導ワイヤ１２は、第１の電流端子アセンブリ１１０の流出電流端子に接続することができる。
超伝導リード線アセンブリ１０の第２の端部は、極低温装置２００よりも極低温システム１００のより暖かい領域で、容器２１０内の構成要素の一部として含まれる第２の電流端子アセンブリ１１１に接続することができる。第２の電流端子アセンブリ１１１は、熱遮蔽板によって提供することができる熱障壁２１６上に含まれてもよい。例えば経路１２Ａに沿って電流端子アセンブリ１１１から極低温装置２００へ電流を運ぶ「Ａ」における正の超伝導ワイヤ１２は、電流端子アセンブリ１１１の流出電流端子に接続することができ、例えば経路１２Ｂに沿って極低温装置２００から電流端子アセンブリ１１１へ電流を運ぶ「Ｂ」における負の超伝導ワイヤ１２は、電流端子アセンブリ１１１の流入電流端子に接続することができる。
超伝導磁石のランプアッププロセス中に、外部電源１０２（図８）は、極低温容器３０２内の超伝導コイル３０６の間に電流を流すために、電力導体２１２および超伝導ワイヤ１２および配線２によって提供される流入導電性経路および流出導電性経路を通して超伝導コイル３０６に電力を供給することができる。超伝導コイル３０６が所定の電流および磁場になるように通電されると、主超伝導スイッチが閉じて、超伝導コイル３０６による閉超伝導ループが確立され得る。したがって、超伝導コイル３０６によって磁場領域に磁場を発生させることができる。
図９〜図１１は、極低温容器３０２内に配置された超伝導コイル３０６を有する超伝導磁石を励磁するために使用される超伝導リード線アセンブリ１０の特徴を示す。
電流端子アセンブリ１１１は、図９〜図１１の実施形態における熱遮蔽板によって提供される熱障壁２１６上に含まれてもよい。電流端子アセンブリ１１０は、図９〜図１１の実施形態の超伝導磁石によって提供される極低温装置２００に含まれてもよい。図１〜図７に示す超伝導リード線アセンブリ１０は、電流端子アセンブリ１１０と電流端子アセンブリ１１１との間に接続され、真空を画定することができる容器２１０内に延在することができる。
図９〜図１１に示すように、熱障壁２１６の間の最小間隔距離ＬＭＩＮは、図９〜図１１に示すように与えられてもよく、中心軸３１８を通って延在する直径に沿った距離である。図１０に示す配置では、超伝導リード線アセンブリ１０の長さは、長さＬＭＩＮ、すなわち熱遮蔽板および極低温装置２００によって提供することができる熱障壁２１６の間の最小間隔距離と同様である。しかし、図１０の実施形態では、超伝導リード線アセンブリ１０は、図示するように有利に屈曲させることができ、例えばその長さ全体にわたって可撓性であるために厳密な公差を必要とせずに接続を容易にすることができる。動作中に、超伝導リード線アセンブリ１０は、図８〜図１１に示すように屈曲した状態にあることができるが、屈曲して静止した状態を維持することができ、例えば電流の流れに起因する電磁力による反復運動の影響を受けない。動作中に、超伝導リード線アセンブリ１０は、電磁力の相殺をもたらす、「Ａ」の超伝導ワイヤ１２と「Ｂ」の超伝導ワイヤ１２との間の間隔調整によって、反復運動の影響を受けない。
ここで図１１に示す構成を参照すると、超伝導リード線アセンブリ１０のための代替的な構成が示されている。
図１１に示す構成では、流入電流端子および流出電流端子を有する電流端子アセンブリ１１０は、熱障壁２１６において電流端子アセンブリ１１１に対向しない点で極低温装置２００に含まれ、むしろ電流端子アセンブリ１１１からオフセットされた点で極低温装置２００に含まれる。図１１の実施形態では、熱障壁２１６の電流端子アセンブリ１１１を１２時の位置に配置することができ、極低温装置２００の電流端子アセンブリ１１０を７時の位置に配置することができる。したがって、図１１に示す実施形態では、超伝導リード線アセンブリ１０は、熱障壁２１６と極低温装置２００との間の最小間隔距離である、図９〜図１１に示す最小間隔距離をはるかに超えた長さＬを特徴とすることができる。すなわち、図１１の実施形態では、Ｌ＞＞ＬＭＩＮである。図１１の実施形態は、様々な利点を特徴とする。例えば、図２〜図４に示すような超伝導層１２０２の材料の選択によって超伝導リード線アセンブリ１０を超伝導になるように提供することができるが、超伝導リード線アセンブリ１０は、例えば保護層１２０８を含むことによって、極低温装置２００内への熱の伝導によって極低温装置２００の動作に有害となり得るある程度の熱伝導率を示すことが予想され得る。一実施形態では、Ｌ１１はＬＭＩＮの１．５倍以上であってもよい。一実施形態では、Ｌ１１はＬＭＩＮの２倍以上であってもよい。一実施形態では、Ｌ１１はＬＭＩＮの３倍以上であってもよい。一実施形態では、Ｌ１１はＬＭＩＮの５倍以上であってもよい。一実施形態では、Ｌ１１はＬＭＩＮの１０倍以上であってもよい。
熱伝導率の影響を低減するために、超伝導リード線アセンブリ１０によって熱が極低温装置２００に入力される場合には、図１１に示す超伝導リード線アセンブリ１０の実質的な長さが有利であり、例えば極低温装置２００への熱の伝導を制限することができる。極低温装置２００への熱入力の量は、超伝導リード線アセンブリ１０の長さが、図１１の実施形態に示すように、図１０の実施形態に対して増加するにつれて減少することができる。本明細書に記載の超伝導リード線アセンブリ１０は、その長さ全体にわたって可撓性とすることができる。したがって、容器２１０内への超伝導リード線アセンブリ１０の取り付けのための取り付けオプションが利用可能である。すなわち、超伝導リード線アセンブリ１０は、超伝導リード線アセンブリ１０は、可撓性のある形態で設けられていない（例えば、電磁力による反復運動に対抗する剛性支持構造を含む）代替的な実施形態で使用され得る、対向する表面間の複雑な取り付け装置または公差要件を必要とせずに、熱障壁２１６と極低温装置との間の領域で図８〜図１１に示す容器２１０内に取り付けることができる 。
図８〜図１１に示す実施形態では、超伝導リード線アセンブリ１０は、極低温装置２００内への流入電流を運ぶ正の超伝導ワイヤ１２と、極低温装置２００からの流出電流を運ぶ負の超伝導ワイヤ１２と、を含む。代替的な実施形態では、単一の超伝導ワイヤ１２を有する第１の超伝導リード線アセンブリは、極低温装置２００に流入電流を運ぶように動作可能とすることができ、また、単一の超伝導ワイヤ１２を有する第２の離間した超伝導リード線アセンブリは、極低温装置２００から流出電流を運ぶように配置することができる。流入電流および流出電流のための別々のリード線アセンブリを有する記載した代替的な実施形態は、いくつかの点で有利であり得るが、そのような代替的な実施形態は、欠点を特徴とする場合がある。本明細書の実施形態は、流入電流および流出電流構成用の別々のリード線アセンブリにおいて、ローレンツ力が、超伝導ワイヤ１２の反復運動および電流を運ぶ超伝導ワイヤ１２の不安定性を引き起こす場合があることを認識する。ローレンツ力の不安定性に対抗するために、剛性支持構造が、超伝導ワイヤ１２などの超伝導ワイヤを含む導電性リード線アセンブリに含まれて、その屈曲を防止することができる。
本明細書の実施形態は、超伝導ワイヤ１２などのある長さの超伝導ワイヤの望ましくない反復屈曲に対抗するための剛性支持構造の使用が、欠点、すなわち、より高い部品コスト、例えば、剛性支持構造のコストおよびさらなる設計コストを特徴とする場合があることを認識し、例えば剛性支持構造を有することによって特徴付けられる剛性リードアセンブリが使用される場合には、極低温システム１００は、例えば極低温容器３０２内の対向する表面または協調した表面が、極低温システム１００の固定点の間に剛性の超伝導リード線アセンブリを接続することを可能にするために必要とされ得る設計公差の増加を特徴とする場合がある。超伝導リード線アセンブリ１０は、ローレンツ力に対抗するための剛性支持構造に頼るのではなく、流入電流を運ぶための「Ａ」の正の超伝導ワイヤ１２と、ローレンツ力が相殺されるように流出電流を同時に運ぶための「Ｂ」の負の超伝導ワイヤ１２と、を設けることによってローレンツ力に対抗する。図８〜図１１に示す可撓性の超伝導リード線アセンブリ１０は、超伝導ワイヤのローレンツ力に対抗するための屈曲に対向する剛性支持構造の必要性を回避する。超伝導リード線アセンブリ１０は、正の超伝導ワイヤ１２および負の超伝導ワイヤ１２の導電性に起因するローレンツ力が相殺されるように構成することができる。超伝導リード線アセンブリ１０は、システムを簡素化し、極低温システム１００の設計および超伝導リード線アセンブリ１０の容器２１０内への取り付けに関連するコストを低減することができる。
記載される方法は、極低温装置２００を有する極低温システム１００の容器２１０内に超伝導リード線アセンブリ１０を取り付けるステップであって、超伝導リード線アセンブリ１０は、極低温装置２００に流入電流を流すように構成された正の超伝導ワイヤ１２と、極低温装置２００から流出電流を流すように構成された負の超伝導ワイヤ１２と、電気絶縁セパレータ１４と、を含み、正の超伝導ワイヤ１２および負の超伝導ワイヤ１２の内部で反対方向に同時に流れる電流に起因する電磁気力を相殺するために、正の超伝導ワイヤ１２と負の超伝導ワイヤ１２とは、電気絶縁セパレータ１４の周りに互いに近接して配置され、超伝導リード線アセンブリ１０の長さは可撓性であり、取り付けるステップは、電源１０２（図８）から極低温装置２００に電流を供給するために超伝導リード線アセンブリを極低温装置２００に接続し、超伝導リード線アセンブリ１０を屈曲構成に屈曲させるステップを含む、取り付けるステップを含む。例えば、図１１を参照すると、超伝導リード線アセンブリ１０は、図１１に示すような屈曲構成で屈曲されてもよく、中心軸３１８の周りにほぼ円形の形状を形成することができ、さらに、極低温システム１００の固定位置特徴３２６を回避するように配線することができる。
記載される方法は、超伝導リード線アセンブリ１０を用いて極低温装置２００に電力を供給するために電源１０２（図８）から電力を供給するステップであって、「Ａ」の正の超伝導ワイヤ１２を通る流入電流と、「Ｂ」の負の超伝導ワイヤ１２を通る流出電流と、を同時に流すステップを含む、電力を供給するステップを含む。
本明細書に記載の方法は、電力を供給するステップに続いて、超伝導リード線アセンブリ１０が第２の屈曲構成になるように、超伝導リード線アセンブリ１０を再屈曲させて、超伝導リード線アセンブリ１０を用いて極低温装置２００に電力を供給するために電源１０２（図８）から電力を再供給するステップを含み、電力を再供給するステップは、「Ａ」の正の超伝導ワイヤ１２を通る流入電流と、「Ｂ」の負の超伝導ワイヤ１２を通る流出電流と、を同時に流すステップを含み、電力を再供給するステップは、「Ａ」の正の超伝導ワイヤ１２および「Ｂ」の負の超伝導ワイヤ１２の内部で反対方向に同時に流れる電流に起因する電磁気力が互いに相殺する動作によって、超伝導リード線アセンブリ１０が第２の屈曲構成で静止した状態を維持することを特徴とする。例えば、超伝導リード線アセンブリ１０の最初の配線の後に、超伝導リード線アセンブリ１０を第２の屈曲構成に再配線して再屈曲させることが望ましい場合がある。例えば、設計要求または特定された問題（例えば、磁場発生を改善するため）は、領域３３０（図１１）と一致する経路を回避することを有利にすることができ、その場合には、超伝導リード線アセンブリ１０は、超伝導リード線アセンブリ１０が再配線され、領域３３０（図１１）を避けるために代替的な経路セグメント３３２を含む代替的な経路に沿って延在する第２の屈曲構成に単純に再屈曲されてもよい。
本明細書は、本発明を開示するため、およびどのような当業者も、任意のデバイスまたはシステムの作製および使用ならびに任意の組み込まれた方法の実行を含む本発明の実践を可能にするために、実施例を使用している。本発明の特許可能な範囲は、特許請求の範囲によって定義され、当業者が想到する他の実施例を含むことができる。そのような他の実施例は、それらが特許請求の範囲の文言から相違しない構造要素を有する場合、または特許請求の範囲の文言から実質的には相違しない同等の構造要素を含む場合、特許請求の範囲の技術的範囲に包含される。
上記の説明は例示するものであって、限定することを意図したものではないことを理解されたい。例えば、上記の実施形態（および／またはその態様）は、互いに組み合わせて使用されてもよい。さらに、様々な実施形態の範囲から逸脱することなく、特定の状況または材料を様々な実施形態の教示に適合させるために、多くの変形を行うことができる。本明細書で説明した材料の寸法および種類は、様々な実施形態のパラメータを定義することを意図するが、それらは、限定するものではなく、単なる例である。多くの他の実施形態は、上記の説明を検討すると当業者には明らかであろう。したがって、様々な実施形態の範囲が、添付の特許請求の範囲、およびそのような特許請求の範囲による等価物の全範囲を参照して判断される。添付の特許請求の範囲において、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」および「その中で（ｉｎ ｗｈｉｃｈ）」という用語は、それぞれの用語「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」および「そこで（ｗｈｅｒｅｉｎ）」の平易な英語の等価物として用いられる。さらに、以下の特許請求の範囲において、「第１の」、「第２の」、および「第３の」などの用語は、単にラベルとして用いており、それらの対象物に対して数の要件を課すことを意図するものではない。本明細書において「に基づいて」という用語の形式は、要素が部分的に基づいている関係および要素が完全に基づいている関係を包含する。「定義された」という用語の形式は、要素が部分的に定義される関係、および要素が完全に定義される関係を包含する。さらに、以下の特許請求の範囲の限定は、そのような特許請求の範囲の限定が「のための手段（ｍｅａｎｓ ｆｏｒ）」の後にさらなる構造のない機能についての記載が続くフレーズを明白に用いない限り、そしてそうするまでは、ミーンズプラスファンクション形式で書かれたものではなく、米国特許法第１１２条第６項に基づいて解釈されることを意図するものではない。任意の特定の実施形態に基づいて、上述したすべてのこのような対象物または利点が必ずしも達成できるわけではないことを理解されたい。したがって、例えば、当業者には明らかなように、本明細書に記載されたシステムおよび技術は、本明細書で教示または示唆されるように他の目的または利点を必ずしも達成することなく、本明細書で教示される１つの利点もしくは１群の利点を達成または最適化する態様で具現化または実施してもよい。
本発明について限られた数の実施形態にのみ関連して詳述しているが、本発明がこのような開示された実施形態に限定されないことを直ちに理解されたい。むしろ、これまでに記載されていない任意の数の変形、変更、置換または等価な構成を組み込むために、本発明を修正することができ、それらは本発明の趣旨と範囲に相応している。さらに、本開示の様々な実施形態について記載しているが、本開示の態様は記載した実施形態のうちのいくつかのみを含んでもよいことを理解されたい。したがって、本発明は、上記の説明によって限定されるとみなされるのではなく、添付した特許請求の範囲によって限定されるだけである。
［実施態様１］
極低温システム（１００）であって、
極低温装置（２００）を収容する容器（２１０）と、
前記容器（２１０）内に配置された正の超伝導ワイヤ（１２）と、前記容器（２１０）内に配置された負の超伝導ワイヤ（１２）と、を有する超伝導リード線アセンブリ（１０）と、を含み、前記正の超伝導ワイヤ（１２）は、前記極低温装置（２００）への流入電流を流す流入超伝導ワイヤ（１２）であり、前記負の超伝導ワイヤ（１２）は、前記極低温装置（２００）からの流出電流を流す流出超伝導ワイヤ（１２）であり、前記超伝導リード線アセンブリ（１０）は、電気絶縁セパレータ（１４）を含み、前記正の超伝導ワイヤ（１２）と前記負の超伝導ワイヤ（１２）とは、互いに近接して、前記電気絶縁セパレータ（１４）の両側に配置され、前記正の超伝導ワイヤ（１２）および前記負の超伝導ワイヤ（１２）の内部で反対方向に同時に流れる電流に起因する電磁気力を相殺し、前記超伝導リード線アセンブリ（１０）の長さは可撓性である、極低温システム（１００）。
［実施態様２］
前記正の超伝導ワイヤ（１２）および前記負の超伝導ワイヤ（１２）は、高温超伝導（ＨＴＳ）材料を含む、実施態様１に記載のシステム（１００）。
［実施態様３］
前記容器（２１０）は真空容器（２１０）である、実施態様１に記載のシステム（１００）。
［実施態様４］
前記正の超伝導ワイヤ（１２）および前記負の超伝導ワイヤ（１２）は、前記電気絶縁セパレータ（１４）の周りに対称に配置されている、実施態様１に記載のシステム（１００）。
［実施態様５］
前記正の超伝導ワイヤ（１２）、前記負の超伝導ワイヤ（１２）および前記電気絶縁セパレータ（１４）は、それぞれ細長い構成である、実施態様１に記載のシステム（１００）。
［実施態様６］
前記超伝導リード線アセンブリ（１０）は、その長さ全体にわたって可撓性である、実施態様１に記載のシステム（１００）。
［実施態様７］
前記正の超伝導ワイヤ（１２）および前記負の超伝導ワイヤ（１２）は、それぞれの超伝導層（１２０２）および基板（１２０４）を含み、前記超伝導リード線アセンブリ（１０）は、前記正の超伝導ワイヤ（１２）および前記負の超伝導ワイヤ（１２）の前記それぞれの超伝導層（１２０２）が、前記正の超伝導ワイヤ（１２）および前記負の超伝導ワイヤ（１２）のそれぞれの基板（１２０４）よりも前記電気絶縁セパレータ（１４）の近くに配置されるように構成される、実施態様１に記載のシステム（１００）。
［実施態様８］
前記超伝導リード線アセンブリ（１０）は、前記容器（２１０）内で屈曲構成になっている、実施態様１に記載のシステム（１００）。
［実施態様９］
前記超伝導リード線アセンブリ（１０）は、前記極低温装置（２００）の電流端子アセンブリ（１１０，１１１）に接続された第１の端部と、前記容器（２１０）内に配置された前記極低温システム（１００）の構成要素（２０２）の電流端子アセンブリ（１１０，１１１）に接続された第２の端部と、を有し、前記極低温装置（２００）は前記構成要素（２０２）よりも低温である、実施態様１に記載のシステム（１００）。
［実施態様１０］
前記極低温装置（２００）は、超伝導磁石、モータ、発電機、故障電流リミッタ、エネルギー蓄積装置、粒子加速器、中規模磁石、実験室用磁石、および変圧器からなる群から選択される１つまたは複数を含む、実施態様１に記載のシステム（１００）。
［実施態様１１］
前記超伝導リード線アセンブリ（１０）は、熱障壁（２１６）から前記極低温装置（２００）まで延びる、実施態様１に記載のシステム（１００）。
［実施態様１２］
前記超伝導リード線アセンブリ（１０）は、超伝導ワイヤ（１２）を通って流れる電流に起因する電磁気力により生じる超伝導ワイヤ（１２）の反復運動に対抗するための剛性支持構造を欠いている、実施態様１に記載のシステム（１００）。
［実施態様１３］
前記正の超伝導ワイヤ（１２）は超伝導材料を含み、前記超伝導材料は、酸化銅超伝導材料および希土類超伝導材料からなる群から選択される、実施態様１に記載のシステム（１００）。
［実施態様１４］
前記正の超伝導ワイヤ（１２）は、超伝導材料からなる超伝導層（１２０２）と、前記超伝導層（１２０２）の周囲に形成された非超伝導材料と、を含む、実施態様１に記載のシステム（１００）。
［実施態様１５］
超伝導リード線アセンブリ（１０）であって、
正の超伝導ワイヤ（１２）と、
負の超伝導ワイヤ（１２）であって、前記正の超伝導ワイヤ（１２）は、極低温装置（２００）に流入電流を流すように構成され、前記負の超伝導ワイヤ（１２）は、前記極低温装置（２００）から流出電流を流すように構成される、負の超伝導ワイヤ（１２）と、
電気絶縁セパレータ（１４）であって、前記正の超伝導ワイヤ（１２）および前記負の超伝導ワイヤ（１２）の内部で反対方向に同時に流れる電流に起因する電磁気力を相殺するために、前記正の超伝導ワイヤ（１２）と前記負の超伝導ワイヤ（１２）とは、互いに近接して、前記電気絶縁セパレータ（１４）の両側に配置される、電気絶縁セパレータ（１４）と、を含み、前記超伝導リード線アセンブリ（１０）の長さは可撓性である、超伝導リード線アセンブリ（１０）。
［実施態様１６］
前記正の超伝導ワイヤ（１２）および前記負の超伝導ワイヤ（１２）は、高温超伝導（ＨＴＳ）材料を含む、実施態様１５に記載の超伝導リード線アセンブリ（１０）。
［実施態様１７］
前記超伝導リード線アセンブリ（１０）は、超伝導ワイヤ（１２）を通って流れる電流に起因する電磁気力により生じる超伝導ワイヤ（１２）の反復運動に対抗するための剛性支持構造を欠いている、実施態様１５に記載の超伝導リード線アセンブリ（１０）。
［実施態様１８］
前記正の超伝導ワイヤ（１２）は、超伝導材料からなる超伝導層（１２０２）と、前記超伝導層（１２０２）の周囲に形成された非超伝導材料と、を含む、実施態様１５に記載の超伝導リード線アセンブリ（１０）。
［実施態様１９］
前記正の超伝導ワイヤ（１２）は超伝導材料を含み、前記超伝導材料は、酸化銅超伝導材料および希土類超伝導材料からなる群から選択される、実施態様１５に記載の超伝導リード線アセンブリ（１０）。
［実施態様２０］
前記正の超伝導ワイヤ（１２）および前記負の超伝導ワイヤ（１２）は、前記電気絶縁セパレータ（１４）の周りに対称に配置されている、実施態様１５に記載の超伝導リード線アセンブリ（１０）。
［実施態様２１］
前記正の超伝導ワイヤ（１２）および前記負の超伝導ワイヤ（１２）は、それぞれの超伝導層（１２０２）および基板（１２０４）を含み、前記超伝導リード線アセンブリ（１０）は、前記正の超伝導ワイヤ（１２）および前記負の超伝導ワイヤ（１２）の前記それぞれの超伝導層（１２０２）が、前記正の超伝導ワイヤ（１２）および前記負の超伝導ワイヤ（１２）のそれぞれの基板（１２０４）よりも前記電気絶縁セパレータ（１４）の近くに配置されるように構成される、実施態様１５に記載のシステム（１００）。
［実施態様２２］
方法であって、
極低温装置（２００）を有する極低温システム（１００）の容器（２１０）内に超伝導リード線アセンブリ（１０）を取り付けるステップであって、前記超伝導リード線アセンブリ（１０）は、極低温装置（２００）に流入電流を流すように構成された正の超伝導ワイヤ（１２）と、前記極低温装置（２００）から流出電流を流すように構成された負の超伝導ワイヤ（１２）と、電気絶縁セパレータ（１４）と、を含み、前記正の超伝導ワイヤ（１２）および前記負の超伝導ワイヤ（１２）の内部で反対方向に同時に流れる電流に起因する電磁気力を相殺するために、前記正の超伝導ワイヤ（１２）と前記負の超伝導ワイヤ（１２）とは、前記電気絶縁セパレータ（１４）の周りに互いに近接して配置され、前記超伝導リード線アセンブリ（１０）の長さは可撓性であり、前記取り付けるステップは、電源（１０２）から前記極低温装置（２００）に電流を供給するために前記超伝導リード線アセンブリ（１０）を前記極低温装置（２００）に接続し、前記超伝導リード線アセンブリ（１０）を屈曲構成に屈曲させるステップを含む、取り付けるステップと、
前記超伝導リード線アセンブリ（１０）を用いて前記極低温装置（２００）に電力を供給するために電源（１０２）から電力を供給するステップであって、前記正の超伝導ワイヤ（１２）を通る流入電流と、前記負の超伝導ワイヤ（１２）を通る流出電流と、を同時に流すステップを含む、電力を供給するステップと、
を含む方法。
［実施態様２３］
前記正の超伝導ワイヤ（１２）および前記負の超伝導ワイヤ（１２）は、高温超伝導（ＨＴＳ）材料を含む、実施態様２２に記載の方法。
［実施態様２４］
前記電力を供給するステップは、前記正の超伝導ワイヤ（１２）および前記負の超伝導ワイヤ（１２）の内部で反対方向に同時に流れる電流に起因する電磁気力が互いに相殺する動作によって、前記超伝導リード線アセンブリ（１０）が前記屈曲構成で静止した状態を維持することを特徴とする、実施態様２２に記載の方法。
［実施態様２５］
前記方法は、前記電力を供給するステップに続いて、前記超伝導リード線アセンブリ（１０）が第２の屈曲構成になるように、前記超伝導リード線アセンブリ（１０）を再屈曲させて、前記超伝導リード線アセンブリ（１０）を用いて前記極低温装置（２００）に電力を供給するために電源（１０２）から電力を再供給するステップを含み、前記電力を再供給するステップは、前記正の超伝導ワイヤ（１２）を通る流入電流と、前記負の超伝導ワイヤ（１２）を通る流出電流と、を同時に流すステップを含み、前記電力を再供給するステップは、前記正の超伝導ワイヤ（１２）および前記負の超伝導ワイヤ（１２）の内部で反対方向に同時に流れる電流に起因する電磁気力が互いに相殺する動作によって、前記超伝導リード線アセンブリ（１０）が前記第２の屈曲構成で静止した状態を維持することを特徴とする、実施態様２２に記載の方法。
１０ 超伝導リード線アセンブリ
１２ 超伝導ワイヤ
１２Ａ 経路
１２Ｂ 経路
１４ 電気絶縁セパレータ
１６ 接合材料
１８ カバーアセンブリ
２０ 保護チューブ
２２ 超伝導リード線アセンブリの中心線
１００ 極低温システム
１０２ 電源
１１０ 電流端子アセンブリ
１１１ 電流端子アセンブリ
２００ 極低温装置
２１０ 容器
２１２ 電力導体
２１６ 熱障壁
２０２ 極低温システム１００の構成要素
３０２ 極低温容器
３０６ 超伝導コイル
３３０ 領域
３３２ 代替的な経路セグメント
１２０２ 超伝導ワイヤの超伝導層
１２０４ 基板
１２０８ 保護層

Claims (15)

  1. 極低温システム（１００）であって、
    極低温装置（２００）を収容する容器（２１０）と、
    前記容器（２１０）内に配置された正の超伝導ワイヤ（１２）と、前記容器（２１０）内に配置された負の超伝導ワイヤ（１２）と、を有する超伝導リード線アセンブリ（１０）と、を含み、前記正の超伝導ワイヤ（１２）は、前記極低温装置（２００）への流入電流を流す流入超伝導ワイヤ（１２）であり、前記負の超伝導ワイヤ（１２）は、前記極低温装置（２００）からの流出電流を流す流出超伝導ワイヤ（１２）であり、前記超伝導リード線アセンブリ（１０）は、電気絶縁セパレータ（１４）を含み、前記正の超伝導ワイヤ（１２）と前記負の超伝導ワイヤ（１２）とは、互いに近接して、前記電気絶縁セパレータ（１４）の両側に配置され、前記正の超伝導ワイヤ（１２）および前記負の超伝導ワイヤ（１２）の内部で反対方向に同時に流れる電流に起因する電磁気力を相殺し、前記超伝導リード線アセンブリ（１０）の長さは可撓性である、極低温システム（１００）。
  2. 前記正の超伝導ワイヤ（１２）および前記負の超伝導ワイヤ（１２）は、高温超伝導（ＨＴＳ）材料を含む、請求項１に記載のシステム（１００）。
  3. 前記容器（２１０）は真空容器（２１０）である、請求項１に記載のシステム（１００）。
  4. 前記正の超伝導ワイヤ（１２）および前記負の超伝導ワイヤ（１２）は、前記電気絶縁セパレータ（１４）の周りに対称に配置されている、請求項１に記載のシステム（１００）。
  5. 前記超伝導リード線アセンブリ（１０）は、その長さ全体にわたって可撓性である、請求項１に記載のシステム（１００）。
  6. 前記正の超伝導ワイヤ（１２）および前記負の超伝導ワイヤ（１２）は、それぞれの超伝導層（１２０２）および基板（１２０４）を含み、前記超伝導リード線アセンブリ（１０）は、前記正の超伝導ワイヤ（１２）および前記負の超伝導ワイヤ（１２）の前記それぞれの超伝導層（１２０２）が、前記正の超伝導ワイヤ（１２）および前記負の超伝導ワイヤ（１２）のそれぞれの基板（１２０４）よりも前記電気絶縁セパレータ（１４）の近くに配置されるように構成される、請求項１に記載のシステム（１００）。
  7. 前記超伝導リード線アセンブリ（１０）は、前記容器（２１０）内で屈曲構成になっている、請求項１に記載のシステム（１００）。
  8. 前記超伝導リード線アセンブリ（１０）は、前記極低温装置（２００）の電流端子アセンブリ（１１０，１１１）に接続された第１の端部と、前記容器（２１０）内に配置された前記極低温システム（１００）の構成要素（２０２）の電流端子アセンブリ（１１０，１１１）に接続された第２の端部と、を有し、前記極低温装置（２００）は前記構成要素（２０２）よりも低温である、請求項１に記載のシステム（１００）。
  9. 前記極低温装置（２００）は、超伝導磁石、モータ、発電機、故障電流リミッタ、エネルギー蓄積装置、粒子加速器、中規模磁石、実験室用磁石、および変圧器からなる群から選択される１つまたは複数を含む、請求項１に記載のシステム（１００）。
  10. 前記超伝導リード線アセンブリ（１０）は、熱障壁（２１６）から前記極低温装置（２００）まで延びる、請求項１に記載のシステム（１００）。
  11. 前記超伝導リード線アセンブリ（１０）は、超伝導ワイヤ（１２）を通って流れる電流に起因する電磁気力により生じる超伝導ワイヤ（１２）の反復運動に対抗するための剛性支持構造を欠いている、請求項１に記載のシステム（１００）。
  12. 超伝導リード線アセンブリ（１０）であって、
    正の超伝導ワイヤ（１２）と、
    負の超伝導ワイヤ（１２）であって、前記正の超伝導ワイヤ（１２）は、極低温装置（２００）に流入電流を流すように構成され、前記負の超伝導ワイヤ（１２）は、前記極低温装置（２００）から流出電流を流すように構成される、負の超伝導ワイヤ（１２）と、
    電気絶縁セパレータ（１４）であって、前記正の超伝導ワイヤ（１２）および前記負の超伝導ワイヤ（１２）の内部で反対方向に同時に流れる電流に起因する電磁気力を相殺するために、前記正の超伝導ワイヤ（１２）と前記負の超伝導ワイヤ（１２）とは、互いに近接して、前記電気絶縁セパレータ（１４）の両側に配置される、電気絶縁セパレータ（１４）と、を含み、前記超伝導リード線アセンブリ（１０）の長さは可撓性である、超伝導リード線アセンブリ（１０）。
  13. 方法であって、
    極低温装置（２００）を有する極低温システム（１００）の容器（２１０）内に超伝導リード線アセンブリ（１０）を取り付けるステップであって、前記超伝導リード線アセンブリ（１０）は、極低温装置（２００）に流入電流を流すように構成された正の超伝導ワイヤ（１２）と、前記極低温装置（２００）から流出電流を流すように構成された負の超伝導ワイヤ（１２）と、電気絶縁セパレータ（１４）と、を含み、前記正の超伝導ワイヤ（１２）および前記負の超伝導ワイヤ（１２）の内部で反対方向に同時に流れる電流に起因する電磁気力を相殺するために、前記正の超伝導ワイヤ（１２）と前記負の超伝導ワイヤ（１２）とは、前記電気絶縁セパレータ（１４）の周りに互いに近接して配置され、前記超伝導リード線アセンブリ（１０）の長さは可撓性であり、前記取り付けるステップは、電源（１０２）から前記極低温装置（２００）に電流を供給するために前記超伝導リード線アセンブリ（１０）を前記極低温装置（２００）に接続し、前記超伝導リード線アセンブリ（１０）を屈曲構成に屈曲させるステップを含む、取り付けるステップと、
    前記超伝導リード線アセンブリ（１０）を用いて前記極低温装置（２００）に電力を供給するために電源（１０２）から電力を供給するステップであって、前記正の超伝導ワイヤ（１２）を通る流入電流と、前記負の超伝導ワイヤ（１２）を通る流出電流と、を同時に流すステップを含む、電力を供給するステップと、
    を含む方法。
  14. 前記電力を供給するステップは、前記正の超伝導ワイヤ（１２）および前記負の超伝導ワイヤ（１２）の内部で反対方向に同時に流れる電流に起因する電磁気力が互いに相殺する動作によって、前記超伝導リード線アセンブリ（１０）が前記屈曲構成で静止した状態を維持することを特徴とする、請求項１８に記載の方法。
  15. 前記方法は、前記電力を供給するステップに続いて、前記超伝導リード線アセンブリ（１０）が第２の屈曲構成になるように、前記超伝導リード線アセンブリ（１０）を再屈曲させて、前記超伝導リード線アセンブリ（１０）を用いて前記極低温装置（２００）に電力を供給するために電源（１０２）から電力を再供給するステップを含み、前記電力を再供給するステップは、前記正の超伝導ワイヤ（１２）を通る流入電流と、前記負の超伝導ワイヤ（１２）を通る流出電流と、を同時に流すステップを含み、前記電力を再供給するステップは、前記正の超伝導ワイヤ（１２）および前記負の超伝導ワイヤ（１２）の内部で反対方向に同時に流れる電流に起因する電磁気力が互いに相殺する動作によって、前記超伝導リード線アセンブリ（１０）が前記第２の屈曲構成で静止した状態を維持することを特徴とする、請求項１８に記載の方法。
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