JP2023000395A - Permanent current switch, manufacturing method for permanent current switch and superconducting magnet device - Google Patents

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Abstract

To provide a permanent current switch which can be wound with good work efficiency and has a not deteriorating superconducting characteristic, a manufacturing method for a permanent current switch and a superconducting magnet device.SOLUTION: A permanent current switch (PCS1) according to the present invention, includes: a bobbin 2 having a flange portion 21; a plurality of superconducting wires 3 wound around the bobbin 2; and a superconducting connection portion 4 to which both end portions of at least one of the plurality of superconducting wires 3 are superconducting-connected. A manufacturing method for the PCS1 according to the present invention, includes: a winding step of transmitting each superconducting wire 3 from a plurality of drums 30 and winding each of the plurality of superconducting wires 3 around the bobbin 2 with the flange portion 21; and a superconducting wire connection step of superconducting-connecting both the end portions 31 of at least one of the plurality of superconducting wires 3 at the superconducting connection portion 4. A superconducting magnet device 10 according to the present invention uses the PCS1.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、永久電流スイッチ、永久電流スイッチの製造方法および超電導磁石装置に関する。 The present invention relates to a persistent current switch, a method of manufacturing a persistent current switch, and a superconducting magnet device.

磁気共鳴イメージング（Magnetic Resonance Imaging；ＭＲＩ）装置や核磁気共鳴（Nuclear Magnetic Resonance；ＮＭＲ）装置などの超電導機器には超電導磁石装置が用いられている。これらの超電導機器は、超電導磁石装置を構成する超電導コイルの両端を実質的に電気抵抗ゼロで短絡し、超電導コイルを永久電流運転することで運用される。また、これらの超電導機器は、必要に応じて超電導コイルで抵抗を発生させて、永久電流運転のオン／オフ動作を行っている。当該オン／オフ動作は、超電導コイルに備えられた永久電流スイッチ（Persistent Current Switch；ＰＣＳ）で行われる。 Superconducting magnet devices are used in superconducting equipment such as magnetic resonance imaging (MRI) devices and nuclear magnetic resonance (NMR) devices. These superconducting devices are operated by short-circuiting both ends of a superconducting coil that constitutes a superconducting magnet device with substantially zero electric resistance and operating the superconducting coil with a permanent current. In addition, these superconducting devices generate resistance with superconducting coils as needed to perform ON/OFF operations of persistent current operation. The on/off operation is performed by a persistent current switch (PCS) provided in the superconducting coil.

ＭＲＩ装置やＮＭＲ装置などに用いられる超電導コイルでは、運転中は直流電源から切り離してＰＣＳで超電導コイル両端を短絡し、実質的な電気抵抗ゼロの閉ループ回路を形成する。この閉ループ回路中を長期間にわたって電流が減衰することなく流れ続ける状態が永久電流モードである。一般的に、永久電流モードで超電導コイルを励磁することにより、時間的な変動がない磁場を得ることができ、また、電源と接続することなく磁場を得ることができる。このため、ＭＲＩ装置やＮＭＲ装置などの超電導コイルは永久電流モードで使用することが一般的である。そのため、超電導コイル、ＰＣＳおよびそれらをつなぐ配線については、超電導体を介して接続する技術が必須である。 A superconducting coil used in an MRI apparatus, an NMR apparatus, or the like is disconnected from a DC power supply during operation and short-circuited across both ends of the superconducting coil by a PCS to form a closed loop circuit with substantially zero electrical resistance. Persistent current mode is a state in which current continues to flow in this closed loop circuit for a long period of time without attenuation. In general, by exciting a superconducting coil in a persistent current mode, a magnetic field that does not fluctuate with time can be obtained, and a magnetic field can be obtained without connecting to a power source. For this reason, superconducting coils for MRI and NMR devices are generally used in the persistent current mode. Therefore, a technique for connecting the superconducting coil, the PCS, and the wiring connecting them through a superconductor is essential.

図１４は、一般的な超電導磁石装置１００の構成例を示す概略図である。図１４に示すように、超電導磁石装置１００は、一般的には、クライオスタット１０１の内部に超電導コイル１０２とＰＣＳ１０３とが配置された構成となっている。超電導コイル１０２とＰＣＳ１０３とは、支持板１０４を介して、冷凍機（図示せず）によって冷却される。また、超電導コイル１０２とＰＣＳ１０３とは、超電導接続部１０６で超電導接続されている。 FIG. 14 is a schematic diagram showing a configuration example of a general superconducting magnet device 100. As shown in FIG. As shown in FIG. 14, the superconducting magnet device 100 generally has a configuration in which a superconducting coil 102 and a PCS 103 are arranged inside a cryostat 101 . Superconducting coil 102 and PCS 103 are cooled by a refrigerator (not shown) via support plate 104 . Also, the superconducting coil 102 and the PCS 103 are superconductingly connected by a superconducting joint 106 .

超電導コイル１０２を励磁する際には、室温側に配置される電源（図示せず）から低温側の超電導コイル１０２に電流リード１０５を通じて電流を供給する。ＰＣＳ１０３が超電導状態に転移すると、超電導体の電気抵抗がゼロであるため、超電導コイル１０２、ＰＣＳ１０３および超電導接続部１０６で構成される閉ループ回路において、電流の減衰がない永久電流モードを実現し、超電導磁石装置１００内の超電導コイル１０２において高い安定度を有する磁場を得ることができる。 When superconducting coil 102 is excited, current is supplied through current lead 105 from a power supply (not shown) arranged on the room temperature side to superconducting coil 102 on the low temperature side. When the PCS 103 transitions to the superconducting state, the electric resistance of the superconductor is zero. Therefore, in the closed loop circuit composed of the superconducting coil 102, the PCS 103, and the superconducting joint 106, a permanent current mode without current attenuation is realized. A highly stable magnetic field can be obtained in the superconducting coil 102 in the magnet device 100 .

図１５Ａから図１５Ｃはいずれも一般的な超電導磁石装置１００の電気回路構成の一例を示す回路図である。図１５Ａから図１５Ｃ中の矢印は電流の方向を示している。
図１５Ａに示すように、超電導コイル１０２を励磁する際には、ＰＣＳ１０３がオフ、すなわち、ＰＣＳ１０３が電気抵抗を有した状態で電源１０７を用いて超電導コイル１０２を励磁する。ＰＣＳ１０３がオフの状態では数Ω～数十Ω程度の電気抵抗が持つように設計される。
図１５Ｂに示すように、永久電流運転時には、ＰＣＳ１０３をオン、すわなち、ＰＣＳ１０３を超電導状態にして超電導コイル１０２の両端を電気抵抗ゼロで短絡した状態にする。
図１５Ｃに示すように、超電導コイル１０２の磁場を落とす際には、ＰＣＳ１０３をオフにして、保護抵抗１０８で超電導コイル１０２に蓄えられたエネルギーを消費する。 15A to 15C are circuit diagrams showing an example of an electric circuit configuration of a general superconducting magnet device 100. FIG. Arrows in FIGS. 15A to 15C indicate the direction of current flow.
As shown in FIG. 15A, when superconducting coil 102 is excited, power supply 107 is used to excite superconducting coil 102 while PCS 103 is off, that is, PCS 103 has electrical resistance. It is designed to have an electrical resistance of several Ω to several tens of Ω when the PCS 103 is off.
As shown in FIG. 15B, during persistent current operation, the PCS 103 is turned on, that is, the PCS 103 is put into a superconducting state, and both ends of the superconducting coil 102 are short-circuited with zero electrical resistance.
As shown in FIG. 15C , when dropping the magnetic field of superconducting coil 102 , PCS 103 is turned off and energy stored in superconducting coil 102 is consumed by protective resistor 108 .

ＰＣＳ１０３は、超電導線材（ＰＣＳ線などと呼ばれることがある）とヒータ線とをボビンに巻回して構成されている。直流電源で励磁する際には、ヒータ線に電流を供給してＰＣＳ１０３に用いられている超電導線材が臨界温度を超える温度を保ち、超電導コイル１０２を励磁する。永久電流運転時には、ヒータ線に通電する電流をオフとすることでＰＣＳ１０３に用いられている超電導線材を臨界温度以下まで冷却し、超電導コイル１０２とＰＣＳ１０３とで構成される閉ループ回路に電流を循環させる。このように、ＰＣＳ１０３は超電導線材の臨界温度を超える温度または臨界温度以下の状態を保つことにより、ＰＣＳ１０３のオン／オフ動作を実現する。そのため、超電導線材とヒータ線とがそれぞれ密接するように巻回されている。また、超電導コイル１０２で発生する磁場の安定性を乱さぬよう、ＰＣＳ１０３は無誘導巻きで構成される。ＰＣＳ１０３の構成としては、以下の先行技術がある。 The PCS 103 is configured by winding a superconducting wire (sometimes called a PCS wire) and a heater wire around a bobbin. When energized by a DC power supply, current is supplied to the heater wire to keep the temperature of the superconducting wire used in the PCS 103 above the critical temperature, thereby exciting the superconducting coil 102 . During persistent current operation, the superconducting wire used in the PCS 103 is cooled to below the critical temperature by turning off the current flowing through the heater wire, and the current is circulated in the closed loop circuit composed of the superconducting coil 102 and the PCS 103. . In this way, the PCS 103 realizes the on/off operation by maintaining the temperature above the critical temperature of the superconducting wire or below the critical temperature. Therefore, the superconducting wire and the heater wire are wound so as to be in close contact with each other. Also, the PCS 103 is configured with non-inductive winding so as not to disturb the stability of the magnetic field generated by the superconducting coil 102 . As the configuration of the PCS 103, there are the following prior arts.

例えば、特許文献１には、巻胴の両端に鍔板を固定した巻枠と、前記巻胴上に無誘導巻きされた超電導線（ＰＣＳ線）とから成る永久電流スイッチが記載されている。また、特許文献１には、前記ＰＣＳ線が、一方の鍔板の内側内部に設けられた係止部に所定半径で中央部を係止された折返し部を固定端として無誘導巻きされている旨記載されている。 For example, Patent Literature 1 describes a persistent current switch comprising a winding frame with collar plates fixed to both ends of a winding drum, and a superconducting wire (PCS wire) non-inductively wound on the winding drum. Further, in Patent Document 1, the PCS wire is non-inductively wound around a folded portion whose central portion is locked at a predetermined radius by a locking portion provided inside one of the flange plates as a fixed end. is stated.

また、例えば、特許文献２には、ＰＣＳ線の無誘導巻きの巻き始めの折り返し部の曲げ半径をＰＣＳボビンの巻枠の半径に実質的に等しくする旨記載されている。特許文献２によれば、このようにすると、ＰＣＳ線の曲げ半径が小さいことによるクエンチ発生の可能性を低減できる旨記載されている。 Further, for example, Patent Literature 2 describes that the bending radius of the folded portion at the start of the non-inductive winding of the PCS wire is made substantially equal to the radius of the winding frame of the PCS bobbin. According to Patent Document 2, it is described that by doing so, the possibility of quenching due to the small bending radius of the PCS wire can be reduced.

実開昭６２－３４４０８号公報Japanese Utility Model Laid-Open No. 62-34408 特開平３－２６１１８４号公報JP-A-3-261184

しかしながら、特許文献１に記載の技術において、ＰＣＳ線の折り返し部を構成する際に、ＰＣＳ線の曲げ半径によっては、ＰＣＳ線の超電導特性が劣化してクエンチが発生しやすくなる可能性がある。 However, in the technique described in Patent Document 1, when forming the folded portion of the PCS wire, depending on the bending radius of the PCS wire, the superconducting properties of the PCS wire may deteriorate and quenching may easily occur.

また、特許文献１および特許文献２に記載の技術において、いずれの場合も無誘導巻きを構成する際に、ＰＣＳボビンに溝を設けてＰＣＳ線の折り返し部を固定し、折り返して２本になったＰＣＳ線を同時に巻回する構成を採っている。 In the techniques described in Patent Document 1 and Patent Document 2, in both cases, when configuring non-inductive winding, a groove is provided in the PCS bobbin to fix the folded portion of the PCS wire, and the PCS wire is folded back to form two wires. PCS wire is wound at the same time.

ここで、図１６および図１７は、一般的なＰＣＳ１０３の製造プロセスの一例を説明する概略図である。前記した構成を採る場合は、図１６に示すように、超電導線材３０１の折り返し部３０２を構成するために、一度、超電導線材３０１をＰＣＳ線ドラム３０３に巻き直す。なお、図１６中の矢印は超電導線材３０１の巻取方向を示している。
その後、図１７に示すように、超電導線材３０１の折り返し部３０２をＰＣＳコイルボビン３０４に設けた溝などに固定した後、折り返して２本になった超電導線材３をＰＣＳ線ドラム３０３から同時に送出し、ＰＣＳコイルボビン３０４に巻回することになる。なお、図１７中、ＰＣＳ線ドラム３０３近傍の矢印は超電導線材３０１の送出方向を示しており、ＰＣＳコイルボビン３０４近傍の矢印は超電導線材３０１の巻取方向を示している。 Here, FIGS. 16 and 17 are schematic diagrams illustrating an example of a general manufacturing process of the PCS 103. FIG. When adopting the above-described configuration, superconducting wire 301 is once rewound on PCS wire drum 303 in order to form folded portion 302 of superconducting wire 301, as shown in FIG. 16 indicates the winding direction of the superconducting wire 301. As shown in FIG.
After that, as shown in FIG. 17, after fixing the folded portion 302 of the superconducting wire 301 to a groove or the like provided in the PCS coil bobbin 304, the superconducting wire 3 folded into two pieces is sent out from the PCS wire drum 303 at the same time, It is wound around the PCS coil bobbin 304 . In FIG. 17, the arrow near the PCS wire drum 303 indicates the delivery direction of the superconducting wire 301 , and the arrow near the PCS coil bobbin 304 indicates the winding direction of the superconducting wire 301 .

超電導線材３０１は数Ω～数十Ω程度の抵抗が必要であることから、数百ｍ～数ｋｍ程度の長尺となる。したがって、超電導線材３０１の折り返し部３０２を構成するために、ＰＣＳ線ドラム３０３に超電導線材３０１を巻回する作業が非常に煩雑となる。また、１本の超電導線材３０１を折り返してなる２本の超電導線材３０１を同時にＰＣＳコイルボビン３０４に巻回することになるため、巻き始めの作業性が悪い。 Since the superconducting wire 301 requires a resistance of several ohms to several tens of ohms, it has a long length of several hundred meters to several kilometers. Therefore, the work of winding superconducting wire 301 around PCS wire drum 303 in order to form folded portion 302 of superconducting wire 301 is very complicated. Moreover, since two superconducting wires 301 formed by folding one superconducting wire 301 are simultaneously wound around the PCS coil bobbin 304, workability at the start of winding is poor.

本発明は、巻回する際の作業性がよく、かつ、超電導特性が劣化しない永久電流スイッチ、永久電流スイッチの製造方法および超電導磁石装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a persistent current switch, a method for manufacturing the persistent current switch, and a superconducting magnet device that are easy to work in winding and that do not deteriorate the superconducting characteristics.

前記課題をした本発明に係る永久電流スイッチ（以下、ＰＣＳ）は、鍔部を有するボビンと、前記ボビンに巻回された複数本の超電導線材と、前記複数本の超電導線材の少なくとも一方の端部同士が超電導接続された超電導接続部と、を有する。 A persistent current switch (hereinafter referred to as a PCS) according to the present invention has a bobbin having a flange, a plurality of superconducting wires wound around the bobbin, and at least one end of the plurality of superconducting wires. and a superconducting connection portion in which the portions are superconductingly connected to each other.

本発明によれば、巻回する際の作業性がよく、かつ、超電導特性が劣化しないＰＣＳ、ＰＣＳの製造方法および超電導磁石装置を提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide a PCS, a method for manufacturing the PCS, and a superconducting magnet device that have good workability in winding and do not deteriorate the superconducting properties.

第１実施形態に係るＰＣＳ１の熱処理前の一態様を示す概略図である。It is the schematic which shows one aspect|mode before heat processing of PCS1 which concerns on 1st Embodiment. 第１実施形態に係るＰＣＳ１の熱処理後の一態様を示す概略図である。It is the schematic which shows one aspect|mode after the heat processing of PCS1 which concerns on 1st Embodiment. ボビン２にＰＣＳ１を構成する超電導線材３を巻回してＰＣＳ１を製造している様子を示す概略斜視図である。1 is a schematic perspective view showing a state in which a superconducting wire 3 constituting a PCS 1 is wound around a bobbin 2 to manufacture a PCS 1. FIG. ボビン２に超電導線材３およびヒータ線（図示せず）を巻回した後の状態を示す斜視図である。2 is a perspective view showing a state after a superconducting wire 3 and a heater wire (not shown) are wound around a bobbin 2. FIG. 超電導接続部４に用いる接続容器４０の構造を示す平面図である。4 is a plan view showing the structure of a connection container 40 used for the superconducting connection 4. FIG. 図５Ａのｖｂ－ｖｂ断面図である。5B is a vb-vb cross-sectional view of FIG. 5A; FIG. 図５Ａのｖｃ－ｖｃ断面図である。FIG. 5B is a vc-vc cross-sectional view of FIG. 5A; ＰＣＳ１の無誘導巻きの折り返し部となる超電導接続部４を形成するプロセスの一例を説明する概略断面図である。FIG. 4 is a schematic cross-sectional view for explaining an example of a process of forming a superconducting joint 4 that serves as a non-inductive winding folded portion of the PCS 1; ＰＣＳ１の無誘導巻きの折り返し部となる超電導接続部４を形成するプロセスの一例を説明する概略断面図である。FIG. 4 is a schematic cross-sectional view for explaining an example of a process of forming a superconducting joint 4 that serves as a non-inductive winding folded portion of the PCS 1; ＰＣＳ１の無誘導巻きの折り返し部となる超電導接続部４を形成するプロセスの一例を説明する概略断面図である。FIG. 4 is a schematic cross-sectional view for explaining an example of a process of forming a superconducting joint 4 that serves as a non-inductive winding folded portion of the PCS 1; ＰＣＳ１の無誘導巻きの折り返し部となる超電導接続部４を形成するプロセスの一例を説明する概略断面図である。FIG. 4 is a schematic cross-sectional view for explaining an example of a process of forming a superconducting joint 4 that serves as a non-inductive winding folded portion of the PCS 1; ＰＣＳ１を構成するボビン２の構造を示す概略構成図である。2 is a schematic configuration diagram showing the structure of a bobbin 2 that constitutes the PCS 1; FIG. 図１０Ａのｘｂ－ｘｂ断面図である。10B is a cross-sectional view along xb-xb of FIG. 10A. FIG. 図１０Ｂのｘｃ－ｘｃ断面図である。FIG. 10B is a cross-sectional view taken along the line xc-xc of FIG. 10B; 第２実施形態に係るＰＣＳ１の超電導接続部４を形成するプロセスの一例を説明する概略図である。It is the schematic explaining an example of the process of forming the superconducting connection part 4 of PCS1 which concerns on 2nd Embodiment. 第２実施形態に係るＰＣＳ１の超電導接続部４を形成するプロセスの一例を説明する概略図である。It is the schematic explaining an example of the process of forming the superconducting connection part 4 of PCS1 which concerns on 2nd Embodiment. 第２実施形態に係るＰＣＳ１の超電導接続部４を形成するプロセスの一例を説明する概略図である。It is the schematic explaining an example of the process of forming the superconducting connection part 4 of PCS1 which concerns on 2nd Embodiment. 第３実施形態に係るＰＣＳ１の超電導接続部４に用いられるＭｇＢ２粉体充填容器４１とボビン２の鍔部２１との固定構造を示した概略図である。FIG. 11 is a schematic diagram showing a fixing structure between a MgB 2 powder-filled container 41 used in a superconducting connection 4 of a PCS 1 according to a third embodiment and a flange 21 of a bobbin 2; 図１２Ａのｘｉｉｂ－ｘｉｉｂ断面図である。FIG. 12B is a xiib-xiib cross-sectional view of FIG. 12A; 本発明の第４実施形態に係る超電導磁石装置１０の構成例を示す概略図である。It is a schematic diagram showing an example of composition of superconducting magnet device 10 concerning a 4th embodiment of the present invention. 一般的な超電導磁石装置１００の構成例を示す概略図である。1 is a schematic diagram showing a configuration example of a general superconducting magnet device 100; FIG. 一般的な超電導磁石装置１００の電気回路構成の一例を示す回路図である。1 is a circuit diagram showing an example of an electric circuit configuration of a general superconducting magnet device 100; FIG. 一般的な超電導磁石装置１００の電気回路構成の一例を示す回路図である。1 is a circuit diagram showing an example of an electric circuit configuration of a general superconducting magnet device 100; FIG. 一般的な超電導磁石装置１００の電気回路構成の一例を示す回路図である。1 is a circuit diagram showing an example of an electric circuit configuration of a general superconducting magnet device 100; FIG. 一般的なＰＣＳ１０３の製造プロセスの一例を説明する概略図である。It is a schematic diagram explaining an example of the manufacturing process of general PCS103. 一般的なＰＣＳ１０３の製造プロセスの一例を説明する概略図である。It is a schematic diagram explaining an example of the manufacturing process of general PCS103.

以下、適宜図面を参照して本発明の一実施形態に係るＰＣＳ、ＰＣＳの製造方法および超電導磁石装置について詳細に説明する。なお、参照する図面において各要素は見易さや説明のし易さなどの観点から形状や寸法を誇張して図示している。 A PCS, a method for manufacturing a PCS, and a superconducting magnet device according to an embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings as appropriate. In the drawings to be referred to, each element is illustrated with exaggerated shapes and dimensions from the viewpoint of ease of viewing and ease of explanation.

［永久電流スイッチ（ＰＣＳ）］
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態に係るＰＣＳ１について、図１から図９を参照して説明する。
図１は、第１実施形態に係るＰＣＳ１の熱処理前、つまり、完成前の一態様を示す概略図である。図２は、第１実施形態に係るＰＣＳ１の熱処理後、つまり、完成後の一態様を示す概略図である。図１に示すように、熱処理前のＰＣＳ１は、超電導接続部４を鍔部２１に固定せずに取り扱うことができるが、熱処理後のＰＣＳ１は、図２に示すように、超電導接続部４が鍔部２１に固定されている。熱処理を行う前に超電導接続部４を鍔部２１に固定し、熱処理を行ってＰＣＳ１を完成させる。 [Persistent current switch (PCS)]
(First embodiment)
A PCS 1 according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 9. FIG.
FIG. 1 is a schematic diagram showing one aspect of the PCS 1 according to the first embodiment before heat treatment, that is, before completion. FIG. 2 is a schematic diagram showing one aspect of the PCS 1 according to the first embodiment after heat treatment, that is, after completion. As shown in FIG. 1, the PCS 1 before the heat treatment can be handled without fixing the superconducting joints 4 to the flange 21, but the PCS 1 after the heat treatment has the superconducting joints 4 as shown in FIG. It is fixed to the collar portion 21 . The superconducting connection portion 4 is fixed to the collar portion 21 before the heat treatment, and the heat treatment is performed to complete the PCS 1 .

図１および図２に示すように、ＰＣＳ１は、鍔部２１を有するＰＣＳコイルボビン（以下、ボビン２）と、このボビン２に巻回された複数本の超電導線材３と、これらの複数本の超電導線材３の少なくとも一方、一例としていずれか一方の端部３１同士が超電導接続された超電導接続部４とを有する。 As shown in FIGS. 1 and 2, the PCS 1 includes a PCS coil bobbin (hereinafter referred to as a bobbin 2) having a flange 21, a plurality of superconducting wires 3 wound around the bobbin 2, and a plurality of superconducting wire rods 3 wound around the bobbin 2. At least one of the wires 3, as an example, has a superconducting connection portion 4 in which either end 31 is superconductively connected to each other.

この超電導接続部４は、超電導材料、より好ましくは、１０Ｋで超電導特性を有する高温超電導材料により形成されている。これについては後述する。また、この超電導接続部４は、ＰＣＳ１において無誘導巻きの折り返し部となる。そのため、超電導接続部４は、複数本の超電導線材３を直線的に接続するのではなく、折り返すように接続することが好ましい。
また、超電導接続部４は、図２に示すように、鍔部２１において超電導線材３が巻回されている側の面、つまり、巻枠側２４に固定させることが好ましい。このようにすると、その後の取り扱いが容易となり、超電導磁石装置１０（図１３参照）製造時等における超電導接続部４の破損を防ぐことができる。鍔部２１は、図１などに示すように、超電導線材３が巻回されるボビン２の巻枠２３（図１０Ａ参照）の両端に設けられていることが好ましいが、いずれか一方の端部に設けられていてもよい。 This superconducting connection 4 is made of a superconducting material, more preferably a high temperature superconducting material having superconducting properties at 10K. This will be discussed later. Also, this superconducting connection portion 4 becomes a non-inductive winding folding portion in the PCS 1 . Therefore, it is preferable that the superconducting connection portion 4 connects the plurality of superconducting wires 3 in a folded manner instead of connecting them in a straight line.
Moreover, as shown in FIG. 2, the superconducting connecting portion 4 is preferably fixed to the surface of the collar portion 21 on which the superconducting wire 3 is wound, that is, to the bobbin side 24 . In this way, subsequent handling becomes easier, and damage to the superconducting joints 4 during manufacturing of the superconducting magnet device 10 (see FIG. 13) can be prevented. As shown in FIG. 1 and the like, the flanges 21 are preferably provided at both ends of a winding frame 23 (see FIG. 10A) of the bobbin 2 around which the superconducting wire 3 is wound. may be provided in

超電導線材３としては、ＭｇＢ２超電導フィラメント３２（図６参照）を中心に配置し、その周囲を金属シース３３（図６参照）で被覆したＭｇＢ２線が好適に挙げられるが、これに限定されない。例えば、超電導線材３は、ＭｇＢ２超電導フィラメント３２に替えてイットリウム系やビスマス系などその他の超電導材料を用いて構成されたフィラメントを有するものであってもよい。 As the superconducting wire 3 , an MgB2 wire in which a MgB2 superconducting filament 32 (see FIG . 6) is arranged at the center and covered with a metal sheath 33 (see FIG. 6) can be preferably mentioned, but is not limited to this. . For example, the superconducting wire 3 may have filaments made of other superconducting materials such as yttrium-based or bismuth-based materials instead of the MgB 2 superconducting filaments 32 .

ＰＣＳ１は次のようにして製造することができる。
図３は、ボビン２にＰＣＳ１を構成する超電導線材３を巻回してＰＣＳ１を製造している様子を示す概略斜視図である。図３中、ＰＣＳ線ドラム（以下、ドラム３０）近傍の矢印は超電導線材３の送出方向を示しており、ボビン２近傍の矢印は超電導線材３の巻取方向を示している。 PCS1 can be manufactured as follows.
FIG. 3 is a schematic perspective view showing how the PCS 1 is manufactured by winding the superconducting wire 3 constituting the PCS 1 around the bobbin 2 . In FIG. 3 , the arrow near the PCS wire drum (hereinafter referred to as drum 30 ) indicates the delivery direction of the superconducting wire 3 , and the arrow near the bobbin 2 indicates the winding direction of the superconducting wire 3 .

図３に示すように、第１実施形態におけるＰＣＳ１の巻線作業は、複数（図３に示す例では２つ）のドラム３０から超電導線材３を同時に送出し、複数本の超電導線材３をボビン２に巻回する（巻回工程）。巻回工程では、独立した複数本の超電導線材３をボビン２に巻回するので、作業性が向上する。
ボビン２に超電導線材３を巻回す際に、各層毎にヒータ線（図示せず）が挿入されるようにヒータ線を巻回し、超電導線材３とヒータ線（図示せず）とが各層毎に配置されるようにする。超電導線材３とヒータ線（図示せず）とを交互に配置することで、小さな熱量で超電導線材３を常電導転移させることができる。このとき、ヒータ線（図示せず）はシート状のものなど所望の熱量を投入できる発熱体であれば、その構造は線に限る必要はない。図４は、ボビン２に超電導線材３およびヒータ線（図示せず）を巻回した後の状態を示す斜視図である。図４に示す例では、ボビン２に２本の超電導線材３を巻回したため、超電導線材３の端部３１が、始端と終端の２か所で形成される。 As shown in FIG. 3, in the winding operation of the PCS 1 in the first embodiment, the superconducting wires 3 are sent out simultaneously from a plurality of (two in the example shown in FIG. 3) drums 30, and the plurality of superconducting wires 3 are wound onto bobbins. 2 (winding process). In the winding step, a plurality of independent superconducting wires 3 are wound around the bobbin 2, so workability is improved.
When winding the superconducting wire 3 around the bobbin 2, the heater wire (not shown) is wound so that the heater wire (not shown) is inserted in each layer, and the superconducting wire 3 and the heater wire (not shown) are inserted in each layer. be placed. By alternately arranging the superconducting wires 3 and heater wires (not shown), the superconducting wires 3 can be brought to the normal conducting transition with a small amount of heat. At this time, the structure of the heater wire (not shown) need not be limited to a wire, as long as it is a heating element such as a sheet-like one capable of supplying a desired amount of heat. FIG. 4 is a perspective view showing a state after the superconducting wire 3 and the heater wire (not shown) are wound around the bobbin 2. As shown in FIG. In the example shown in FIG. 4, since two superconducting wires 3 are wound around the bobbin 2, the ends 31 of the superconducting wire 3 are formed at two locations, the starting end and the terminal end.

そして、第１実施形態では、これら２か所のうちの一方の端部３１同士を超電導接続部４で超電導接続する（超電導接続工程）。この工程により、ＰＣＳ１を製造できる。このＰＣＳ１は超電導接続部４で超電導接続を行うことによって、無誘導巻きを具現している。また、このようにして複数本の超電導線材３を超電導接続部４で超電導接続するので、特許文献１に記載の技術のように、１本の超電導線材の中央部を所定の曲げ半径で係止部に係止させて折返し部とし、これを固定端として無誘導巻きする場合と異なり、曲げ半径の影響を受けない。そのため、超電導線材３の超電導特性が劣化しない。 Then, in the first embodiment, one of the two end portions 31 is superconductively connected to each other by the superconducting connecting portion 4 (superconducting connecting step). Through this process, PCS1 can be manufactured. The PCS 1 implements non-inductive winding by making superconducting connections at the superconducting connection portions 4 . In addition, since a plurality of superconducting wires 3 are superconductingly connected by the superconducting connection portion 4 in this manner, the central portion of one superconducting wire is locked at a predetermined bending radius like the technique described in Patent Document 1. It is not affected by the bending radius, unlike the case of non-inductive winding, which is made by locking the part to form a folded part and using this as a fixed end. Therefore, the superconducting properties of the superconducting wire 3 do not deteriorate.

図５Ａは、超電導接続部４に用いる接続容器４０の構造を示す平面図である。図５Ｂは、図５Ａのｖｂ－ｖｂ断面図である。図５Ｃは、図５Ａのｖｃ－ｖｃ断面図である。図５Ａに示すように、接続容器４０は、直方体形状のＭｇＢ２粉体充填容器４１を有している。また、図５Ｂに示すように、ＭｇＢ２粉体充填容器４１は、上面部４２にＭｇＢ２粉末５０（図７参照）を充填するためのＭｇＢ２粉体充填部４３が設けられている。ＭｇＢ２粉体充填部４３は、上面部４２における開口部の形状が円形であり、所定の深さを有して形成されている。ＭｇＢ２粉体充填容器４１は、加圧治具４４によって、このＭｇＢ２粉体充填部４３の開口部が封止される。 5A is a plan view showing the structure of the connection container 40 used for the superconducting connection 4. FIG. FIG. 5B is a vb-vb cross-sectional view of FIG. 5A. FIG. 5C is a vc-vc cross-sectional view of FIG. 5A. As shown in FIG. 5A, the connection container 40 has a rectangular parallelepiped MgB 2 powder-filled container 41 . Further, as shown in FIG. 5B, the MgB 2 powder filling container 41 is provided with a MgB 2 powder filling portion 43 for filling the MgB 2 powder 50 (see FIG. 7) on the upper surface portion 42 . The MgB 2 powder filling portion 43 has a circular opening in the upper surface portion 42 and is formed to have a predetermined depth. In the MgB 2 powder-filled container 41 , the opening of the MgB 2 powder-filled portion 43 is sealed by a pressurizing jig 44 .

さらに、図５Ｂに示すように、ＭｇＢ２粉体充填容器４１は、超電導線材３（図５Ｂにおいて図示せず）をＭｇＢ２粉体充填容器４１内に導入するための線材挿入部４５を有している。そして、この線材挿入部４５は、接続容器４０の一側面側４６からＭｇＢ２粉体充填部４３を介して、対抗する他側面側４７にかけて連通している。 Furthermore, as shown in FIG. 5B, the MgB 2 powder-filled container 41 has a wire insertion part 45 for introducing the superconducting wire 3 (not shown in FIG. 5B) into the MgB 2 powder-filled container 41. ing. The wire inserting portion 45 communicates from one side 46 of the connection container 40 to the opposite side 47 via the MgB 2 powder filling portion 43 .

また、図５Ｃに示すように、ＭｇＢ２粉体充填容器４１は、接続容器４０の例えば下面部４８に、超電導接続部４（接続容器４０）をボビン２の鍔部２１に固定する（一体化する）ための接続容器固定部４９を備えている。接続容器固定部４９は、図示しないネジなどにより鍔部２１に固定される。接続容器４０は、６００℃以上の熱処理に耐え、かつ、熱処理中にＭｇやＢと反応し難い材料で形成することが好ましい。そのような材料としては、例えば、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｎｂ、Ｔａなどの純金属またはそれらの純金属に他の元素を含ませた合金などが好適に挙げられる。 Further, as shown in FIG. 5C , the MgB 2 powder-filled container 41 has the superconducting connection portion 4 (connection container 40 ) fixed to, for example, the lower surface portion 48 of the connection container 40 and the collar portion 21 of the bobbin 2 (integrated). connection container fixing portion 49 for The connection container fixing portion 49 is fixed to the collar portion 21 by a screw or the like (not shown). The connection container 40 is preferably made of a material that can withstand heat treatment at 600° C. or more and that does not easily react with Mg or B during the heat treatment. Suitable examples of such materials include pure metals such as Fe, Ni, Nb, and Ta, and alloys of these pure metals containing other elements.

図６から図９および図１、図２を参照して、ＰＣＳ１の無誘導巻きの折り返し部となる超電導接続部４を形成するプロセスの一例について、順を追って説明する。その際、図５Ｂも参照して説明する。なお、図６から図９は、ＰＣＳ１の無誘導巻きの折り返し部となる超電導接続部４を形成するプロセスの一例を説明する概略断面図である。 An example of the process of forming the superconducting connection portion 4 that will be the non-inductive winding turn-back portion of the PCS 1 will be described step by step with reference to FIGS. 6 to 9 and FIGS. At that time, description will be made with reference to FIG. 5B as well. 6 to 9 are schematic cross-sectional views for explaining an example of the process of forming the superconducting connection portion 4 which will be the folded portion of the non-inductive winding of the PCS 1. As shown in FIG.

先ず、図６に示すように、ＭｇＢ２超電導フィラメント３２を含む超電導線材３の表面の金属シース３３を切削し、ＭｇＢ２超電導フィラメント３２を露出させる。超電導線材３の表面の金属シース３３を切削する際には、機械的な研磨や化学的なエッジング、電気的な切削などの方法を適用できる。このとき、超電導接続部４内における超電導層の生成を阻害する物質がＭｇＢ２粉体充填部４３に露出しないような形状に切削することが好ましい。その一態様としては、例えば、金属シース３３を半周分切削することが挙げられる。また、ＭｇＢ２超電導フィラメント３２を露出させる一態様としては、例えば、超電導線材３を斜めに切断することが挙げられる。 First, as shown in FIG. 6, the metal sheath 33 on the surface of the superconducting wire 3 including the MgB 2 superconducting filaments 32 is cut to expose the MgB 2 superconducting filaments 32 . When cutting the metal sheath 33 on the surface of the superconducting wire 3, a method such as mechanical polishing, chemical edging, or electrical cutting can be applied. At this time, it is preferable to cut the superconducting connection portion 4 into a shape that does not expose a substance that inhibits the formation of a superconducting layer in the superconducting connection portion 4 to the MgB 2 powder filling portion 43 . One mode thereof is, for example, cutting the metal sheath 33 halfway around. Moreover, as one mode for exposing the MgB 2 superconducting filaments 32, for example, cutting the superconducting wire 3 obliquely can be mentioned.

露出させるＭｇＢ２超電導フィラメント３２は、ＭｇとＢが未反応の状態でも、反応済みでＭｇＢ２が生成された状態のどちらでもよい。ＭｇとＢが未反応の場合には、超電導接続部４における超電導接続のための熱処理時に線材部分も熱処理を受けてＭｇＢ２化する。ＭｇＢ２超電導フィラメント３２を露出させた超電導線材３をＭｇＢ２粉体充填容器４１に設けた線材挿入部４５から挿入し、ＭｇＢ２超電導フィラメント３２の露出部分が、ＭｇＢ２粉体充填部４３に位置するように配置する。 The MgB 2 superconducting filament 32 to be exposed may be in a state in which Mg and B have not reacted or in a state in which MgB 2 has been produced after reaction. When Mg and B have not reacted, the wire rod portion is also subjected to heat treatment during the heat treatment for superconducting connection in the superconducting connection portion 4 to convert to MgB 2 . The superconducting wire 3 with the MgB2 superconducting filament 32 exposed is inserted from the wire insertion part 45 provided in the MgB2 powder filling container 41, and the exposed part of the MgB2 superconducting filament 32 is positioned at the MgB2 powder filling part 43. placed so that

次に、図７に示すように、ＭｇＢ２粉末５０をＭｇＢ２粉体充填容器４１のＭｇＢ２粉体充填部４３に充填する。なお、充填する粉末は、ＭｇＢ２粉末でも、ＭｇとＢとの混合粉でもよい。また、Ｍｇは粉末であっても塊であってもよい。これらはいずれも超電導材料であり、１０Ｋで超電導特性を有する高温超電導材料に該当する。 Next, as shown in FIG. 7, the MgB 2 powder 50 is filled into the MgB 2 powder filling portion 43 of the MgB 2 powder filling container 41 . The powder to be filled may be MgB2 powder or mixed powder of Mg and B. Also, Mg may be in the form of powder or lumps. All of these are superconducting materials and correspond to high-temperature superconducting materials having superconducting properties at 10K.

次に、図８に示すように、加圧治具４４でＭｇＢ２粉体充填部４３の開口部を塞ぐ。そして、プレス機（図示せず）などで加圧治具４４を押圧して内部のＭｇＢ２粉末５０に圧力を加えてＭｇＢ２粉末５０を押し固める。プレス機による圧力は、例えば、５００ＭＰａ以上などとすることができるが、これに限定されない。なお、プレス後の加圧治具４４は、ＭｇＢ２粉体充填部４３の開口部から外さずにそのままにしておくことが好ましい。このようにすると、熱処理時にＭｇが揮発して含有量が減じてしまうのを防ぐことができる。また、加圧治具４４は、後記する熱処理後も外さずにそのままにしておくことが好ましい。このようにすると、機械的強度があまり高くないＭｇＢ２焼結体５２（図９参照）が損壊してしまうのを防ぐことができる。 Next, as shown in FIG. 8, the opening of the MgB 2 powder filling portion 43 is closed with a pressing jig 44 . Then, the pressing jig 44 is pressed by a pressing machine (not shown) or the like to apply pressure to the MgB 2 powder 50 inside, thereby compacting the MgB 2 powder 50 . The pressure by the press can be, for example, 500 MPa or more, but is not limited to this. It is preferable to leave the pressing jig 44 after pressing without removing it from the opening of the MgB 2 powder filling portion 43 . By doing so, it is possible to prevent Mg from volatilizing and reducing the content during the heat treatment. Moreover, it is preferable to leave the pressing jig 44 as it is even after the heat treatment described below. By doing so, it is possible to prevent the MgB 2 sintered body 52 (see FIG. 9), which does not have a very high mechanical strength, from being damaged.

そして、図８に示すように、加圧時または加圧後に、超電導線材３と線材挿入部４５との間の間隙を封止材５１で封止する。封止材５１としては、セラミックボンドや耐火パテなどが挙げられるが、６００℃以上の熱処理に耐えられるものであることが好ましい。さらに、封止材５１には、Ｍｇと反応するような成分の含有量が少ないものを選定することがより好ましい。 Then, as shown in FIG. 8, the gap between the superconducting wire 3 and the wire insertion portion 45 is sealed with a sealing material 51 during or after the application of pressure. As the sealing material 51, ceramic bond, fire-resistant putty, etc. can be used, but it is preferable that the sealing material 51 can withstand heat treatment at 600° C. or higher. Furthermore, it is more preferable to select the sealing material 51 that contains a small amount of components that react with Mg.

その後、図９に示すように、超電導接続部４を熱処理することで２本の超電導線材３のＭｇＢ２超電導フィラメント３２の周辺にＭｇＢ２焼結体５２が生成される。このようにして生成されたＭｇＢ２焼結体５２は、２本の超電導線材３のＭｇＢ２超電導フィラメント３２を超電導接続する。
なお、ＭｇＢ２焼結体５２の生成は、例えば、電気炉を用いてアルゴンや窒素などの不活性ガス中、５００～９００℃で加熱することで行うことができるが、誘導加熱などの方法を適用することもできる。ただし、温度が高い場合には、Ｍｇの蒸発量が多くなるため、６５０～８５０℃程度で熱処理することが好ましい。 Thereafter, as shown in FIG. 9, the superconducting joint 4 is heat-treated to form a MgB 2 sintered body 52 around the MgB 2 superconducting filaments 32 of the two superconducting wires 3 . The MgB 2 sintered body 52 thus produced superconductively connects the MgB 2 superconducting filaments 32 of the two superconducting wires 3 .
The MgB 2 sintered body 52 can be produced, for example, by heating at 500 to 900° C. in an inert gas such as argon or nitrogen using an electric furnace. can also be applied. However, when the temperature is high, the amount of evaporation of Mg increases, so heat treatment at about 650 to 850° C. is preferable.

超電導接続部４の熱処理時に、ボビン２の鍔部２１などの構造体に超電導接続部４を固定することが好ましい。このようにすると、超電導接続部４周辺の超電導線材３に応力が加わり、超電導特性が劣化することを防ぐことができる。超電導接続部４の固定の際に、セラミック製の板やワッシャなど用いてボビン２の鍔部２１と接続容器４０とを電気的に絶縁してもよい。上記のようにして製造したＰＣＳ１全体の様子を図示したものが図２である。なお、図２は鍔部２１に超電導接続部４を固定した態様を図示している。 It is preferable to fix the superconducting connection portion 4 to a structure such as the collar portion 21 of the bobbin 2 during the heat treatment of the superconducting connection portion 4 . By doing so, it is possible to prevent stress from being applied to the superconducting wire rod 3 around the superconducting connection portion 4 and deterioration of the superconducting properties. When fixing the superconducting connection part 4 , the collar part 21 of the bobbin 2 and the connection container 40 may be electrically insulated by using a ceramic plate, washer, or the like. FIG. 2 shows the entire PCS 1 manufactured as described above. Note that FIG. 2 illustrates a mode in which the superconducting connection portion 4 is fixed to the flange portion 21 .

以上のように、本実施形態で説明したＰＣＳ１は、複数本の超電導線材３を超電導接続した超電導接続部４で無誘導巻きを実現している。本実施形態ではこのようにして超電導線材３の折り返し部を構成するので、従来のように、一度、ＰＣＳ線ドラムに超電導線材３を巻き直す必要がなくなる。また、独立した複数本の超電導線材３をボビン２に巻回するので、作業性が向上する。さらに、従来のように、無誘導巻きの折り返し部で超電導線材３を曲げる必要がないため、曲げ半径の影響を受けて超電導線材３の超電導特性が劣化するということがない。また、従来のように、無誘導巻きの折り返し部で超電導線材３を曲げる必要がないため、超電導線材３の曲げ応力による超電導特性の劣化を防ぐことができる。 As described above, the PCS 1 described in the present embodiment realizes non-inductive winding at the superconducting joints 4 in which a plurality of superconducting wires 3 are superconductingly connected. In the present embodiment, the folded portion of the superconducting wire 3 is configured in this way, so unlike the conventional case, the superconducting wire 3 does not have to be rewound once on the PCS wire drum. Moreover, since a plurality of independent superconducting wires 3 are wound around the bobbin 2, workability is improved. Furthermore, since it is not necessary to bend the superconducting wire 3 at the folded portion of the non-inductive winding as in the conventional art, the superconducting properties of the superconducting wire 3 are not degraded by the bending radius. Moreover, since it is not necessary to bend the superconducting wire 3 at the folded portion of the non-inductive winding as in the conventional art, deterioration of the superconducting properties due to the bending stress of the superconducting wire 3 can be prevented.

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態に係るＰＣＳ１について、図１０Ａから図１０Ｃおよび図１１Ａから図１１Ｃを参照して説明する。なお、本実施形態は、第１実施形態の変形例であって、第１実施形態と同様の構成要素については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する場合がある。 (Second embodiment)
A PCS 1 according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 10A to 10C and FIGS. 11A to 11C. In addition, this embodiment is a modification of 1st Embodiment, Comprising: The same code|symbol is attached|subjected about the component similar to 1st Embodiment, and the detailed description may be abbreviate|omitted.

図１０Ａは、ＰＣＳ１を構成するボビン２の構造を示す概略構成図である。図１０Ｂは、図１０Ａのｘｂ－ｘｂ断面図である。図１０Ｃは、図１０Ｂのｘｃ－ｘｃ断面図である。
図１０Ａに示すように、第２実施形態におけるボビン２は、巻枠２３と鍔部２１とを備えている。第２実施形態に係るＰＣＳ１は、このボビン２に複数本の超電導線材３（図１０Ａにおいて図示せず）が巻回されて成る。第２実施形態における鍔部２１には、無誘導巻きの折り返し部となる超電導接続部４を形成するための構造が設けられている。この超電導接続部４として、具体的には、図１０Ｂおよび図１０Ｃに示すように、鍔部２１にＭｇＢ２粉体充填部４３と加圧治具４４とが設けられている。このＭｇＢ２粉体充填部４３は、鍔部２１の巻枠側２４からその裏側の反巻枠側２５に向かって徐々に深さが深くなるとともに、平面視略Ｉ字状、略Ｊ字状（Ｊの鏡文字の形状を含む）および略Ｃ字状（Ｃの鏡文字の形状を含む）などに形成された超電導線材導入溝２６が設けられている。第２実施形態では、鍔部２１に設けられた超電導線材導入溝２６と、これに連なって鍔部２１内に設けられたＭｇＢ２粉体充填部４３とにより、無誘導巻きの折り返し部となる超電導接続部４を具現する。
なお、本実施形態では、巻枠側２４から反巻枠側２５まで超電導線材導入溝２６が設けられている場合を示したが、巻枠側２４にＭｇＢ２粉体充填部４３が設けられ、反巻枠側２５まで超電導線材導入溝２６が連続しない構造とすることもできる。 FIG. 10A is a schematic diagram showing the structure of the bobbin 2 that constitutes the PCS 1. FIG. FIG. 10B is a cross-sectional view along xb-xb in FIG. 10A. FIG. 10C is a cross-sectional view along xc-xc in FIG. 10B.
As shown in FIG. 10A, the bobbin 2 in the second embodiment includes a bobbin 23 and a flange 21. As shown in FIG. A PCS 1 according to the second embodiment is formed by winding a plurality of superconducting wires 3 (not shown in FIG. 10A) around this bobbin 2 . The collar portion 21 in the second embodiment is provided with a structure for forming the superconducting connection portion 4 that serves as the folded portion of the non-inductive winding. Specifically, as this superconducting connecting portion 4, a MgB 2 powder filling portion 43 and a pressure jig 44 are provided in the flange portion 21, as shown in FIGS. 10B and 10C. The MgB 2 powder-filled portion 43 gradually increases in depth from the winding frame side 24 of the collar portion 21 toward the opposite winding frame side 25 on the back side thereof, and has a substantially I-shaped and substantially J-shaped shape in plan view. A superconducting wire introduction groove 26 formed in a shape such as a letter (including the mirror letter J) and a substantially C shape (including the mirror letter C) is provided. In the second embodiment, the superconducting wire introduction groove 26 provided in the collar portion 21 and the MgB 2 powder-filling portion 43 provided in the collar portion 21 contiguously with the superconducting wire introduction groove 26 form a non-inductive winding folding portion. A superconducting connection 4 is embodied.
In this embodiment, the superconducting wire introduction groove 26 is provided from the winding frame side 24 to the opposite winding frame side 25, but the MgB 2 powder filling portion 43 is provided on the winding frame side 24, A structure in which the superconducting wire introduction groove 26 does not continue to the side opposite to the winding frame 25 may be employed.

図１１Ａから図１１Ｃは、第２実施形態に係るＰＣＳ１の超電導接続部４を形成するプロセスの一例を説明する概略図である。
図１１Ａは、第２実施形態におけるＰＣＳ１の巻線後の様子を示している。図１１Ｂは、図１１Ａのｘｉｂｃ－ｘｉｂｃ部における断面図であり、超電導線材導入溝２６に超電導線材３を配置した様子を図示している。図１１Ｃは、図１１Ａのｘｉｂｃ－ｘｉｂｃ部における断面図であり、ボビン２を反転させ、ＭｇＢ２粉体充填部４３にＭｇＢ２粉末５０を充填し、加圧治具４４で塞いだ様子を図示している。 11A to 11C are schematic diagrams illustrating an example of the process of forming the superconducting connection portion 4 of the PCS 1 according to the second embodiment.
FIG. 11A shows the PCS 1 after winding in the second embodiment. FIG. 11B is a cross-sectional view taken along the xibc-xibc portion of FIG. 11A, and illustrates how the superconducting wire 3 is arranged in the superconducting wire introduction groove 26. As shown in FIG. 11C is a cross-sectional view of the xibc-xibc portion of FIG. 11A, showing a state in which the bobbin 2 is inverted, the MgB 2 powder filling portion 43 is filled with the MgB 2 powder 50, and the pressure jig 44 is closed. showing.

第２実施形態では、第１実施形態と同様に複数本（例えば、２本）の超電導線材３をボビン２に同時に巻回する。このようにすると、第１実施形態と同様、超電導線材３の巻き始めと巻き終わりにそれぞれ超電導線材３の端部３１が２本できる。その後、それらのうちの一方の端部３１をボビン２の鍔部２１に設けられた超電導線材導入溝２６に沿って挿入し、ＭｇＢ２粉体充填部４３に配置する。その際、超電導線材３は、少なくともＭｇＢ２粉体充填部４３に位置する部分の金属シース３３を一部切削（例えば、半周分切削）し、超電導線材３内のＭｇＢ２超電導フィラメント３２を露出させた状態にする。超電導線材３の表面の金属シース３３の切削は、第１実施形態と同様に行うことができる。このとき、超電導接続部４内における超電導層の生成を阻害する物質がＭｇＢ２粉体充填部４３に露出しないような形状に切削することが好ましい。 In the second embodiment, a plurality of (for example, two) superconducting wires 3 are wound around the bobbin 2 at the same time as in the first embodiment. In this manner, two ends 31 of the superconducting wire 3 are formed at the winding start and the winding end of the superconducting wire 3, respectively, as in the first embodiment. After that, one end portion 31 of them is inserted along the superconducting wire introduction groove 26 provided in the collar portion 21 of the bobbin 2 and arranged in the MgB 2 powder filling portion 43 . At that time, the superconducting wire 3 is partially cut (for example, by cutting a half circumference) of the metal sheath 33 at least in the portion located in the MgB 2 powder filling portion 43 to expose the MgB 2 superconducting filament 32 in the superconducting wire 3. state. Cutting of the metal sheath 33 on the surface of the superconducting wire 3 can be performed in the same manner as in the first embodiment. At this time, it is preferable to cut the superconducting connection portion 4 into a shape that does not expose a substance that inhibits the formation of a superconducting layer in the superconducting connection portion 4 to the MgB 2 powder filling portion 43 .

露出させるＭｇＢ２超電導フィラメント３２も第１実施形態と同様、ＭｇとＢが未反応の状態でも、反応済みでＭｇＢ２が生成された状態のどちらでもよい。ＭｇとＢが未反応の場合には、超電導接続部４における超電導接続のための熱処理時に線材部分も熱処理を受けてＭｇＢ２化する。 As in the first embodiment, the MgB2 superconducting filament 32 to be exposed may be either in a state in which Mg and B have not reacted or in a state in which MgB2 has been generated after reaction. When Mg and B have not reacted, the wire rod portion is also subjected to heat treatment during the heat treatment for superconducting connection in the superconducting connection portion 4 to convert to MgB 2 .

そして、図１１Ｃに示すように、ＭｇＢ２粉末５０をＭｇＢ２粉体充填部４３に充填する。なお、図１１Ｃは、図１１Ａや図１１Ｂに示す状態からボビン２を反転させて、ＭｇＢ２粉体充填部４３を上側に配置している。すなわち、ボビン２の巻枠側２４と反巻枠側２５は図１１Ｃに示すとおりであり、このようにすると、ＭｇＢ２粉体充填部４３にＭｇＢ２粉末５０を充填し易くなるので好適である。充填する粉末は、ＭｇＢ２粉末でもよく、ＭｇとＢとの混合粉でもよい。また、Ｍｇは粉末であっても塊であってもよい。
ＭｇＢ２粉体充填部４３にＭｇＢ２粉末５０を充填した後、加圧治具４４でＭｇＢ２粉体充填部４３の開口部を塞ぐ。そして、プレス機などで加圧治具４４を押圧して内部のＭｇＢ２粉末５０に圧力を加えて押し固める。 Then, as shown in FIG. 11C, the MgB 2 powder 50 is filled into the MgB 2 powder filling portion 43 . In FIG. 11C, the bobbin 2 is inverted from the state shown in FIGS. 11A and 11B, and the MgB 2 powder filling portion 43 is arranged on the upper side. That is, the winding frame side 24 and the opposite winding frame side 25 of the bobbin 2 are as shown in FIG . . The powder to be filled may be MgB2 powder or mixed powder of Mg and B. Also, Mg may be in the form of powder or lumps.
After filling the MgB 2 powder 50 into the MgB 2 powder filling portion 43 , the opening of the MgB 2 powder filling portion 43 is closed with the pressing jig 44 . Then, the pressurizing jig 44 is pressed by a pressing machine or the like to apply pressure to the MgB 2 powder 50 inside to compact it.

その後、少なくとも鍔部２１の超電導接続部４を熱処理することにより、２本の超電導線材３の周辺にＭｇＢ２焼結体５２が生成され、ＭｇＢ２粉体充填部４３内のＭｇＢ２超電導フィラメント３２がＭｇＢ２焼結体５２によって超伝導接続される。ＭｇＢ２焼結体５２の生成は、第１実施形態と同様にして行うことができる。すなわち、ＭｇＢ２焼結体５２の生成は、例えば、電気炉を用いてアルゴンや窒素などの不活性ガス中、５００～９００℃で加熱することで行うことができるが、誘導加熱などの方法を適用することもできる。ただし、温度が高い場合には、Ｍｇの蒸発量が多くなるため、６５０～８５０℃程度で熱処理することが好ましい。 After that, by heat-treating at least the superconducting connection portion 4 of the collar portion 21, the MgB2 sintered body 52 is generated around the two superconducting wires 3 , and the MgB2 superconducting filament 32 in the MgB2 powder filling portion 43 are superconductingly connected by a MgB 2 sintered body 52 . The MgB 2 sintered body 52 can be produced in the same manner as in the first embodiment. That is, the MgB 2 sintered body 52 can be produced, for example, by heating at 500 to 900° C. in an inert gas such as argon or nitrogen using an electric furnace. can also be applied. However, when the temperature is high, the amount of evaporation of Mg increases, so heat treatment at about 650 to 850° C. is preferable.

以上に説明した第２実施形態に係るＰＣＳ１は、ボビン２の鍔部２１の内部に設けられた（一体化された）超電導接続部４で複数本の超電導線材３を超伝導接続してＰＣＳ１の無誘導巻きの折り返し部を具現している。第２実施形態に係るＰＣＳ１は、このような構成としているので、超電導線材３の折り返し部を構成するにあたって、従来のように、一度、ＰＣＳ線ドラムに超電導線材３を巻き直す必要がなくなる。また、独立した複数本の超電導線材３をボビン２に巻回するので、作業性が向上する。さらに、従来のように、無誘導巻きの折り返し部で超電導線材３を曲げる必要がないため、曲げ半径の影響を受けて超電導線材３の超電導特性が劣化するということがない。また、従来のように、無誘導巻きの折り返し部で超電導線材３を曲げる必要がないため、超電導線材３の曲げ応力による超電導特性の劣化を防ぐことができる。加えて、第２実施形態に係るＰＣＳ１は、ボビン２の鍔部２１にＰＣＳ１の無誘導巻きを形成する折り返し部（超電導接続部４）が一体化しているため、コンパクトな形状で無誘導巻きの折り返し部を具現し、ＰＣＳ１を小型化できる。 The PCS 1 according to the second embodiment described above superconductively connects a plurality of superconducting wires 3 at the superconducting connection portion 4 provided (integrated) inside the collar portion 21 of the bobbin 2 to form the PCS 1 . A non-inductive winding folding portion is realized. Since the PCS 1 according to the second embodiment has such a configuration, it is not necessary to once rewound the superconducting wire 3 around the PCS wire drum when forming the folded portion of the superconducting wire 3 as in the conventional case. Moreover, since a plurality of independent superconducting wires 3 are wound around the bobbin 2, workability is improved. Furthermore, since it is not necessary to bend the superconducting wire 3 at the folded portion of the non-inductive winding as in the conventional art, the superconducting properties of the superconducting wire 3 are not degraded by the bending radius. Moreover, since it is not necessary to bend the superconducting wire 3 at the folded portion of the non-inductive winding as in the conventional art, deterioration of the superconducting properties due to the bending stress of the superconducting wire 3 can be prevented. In addition, in the PCS 1 according to the second embodiment, the folded portion (superconducting connection portion 4) forming the non-inductive winding of the PCS 1 is integrated with the collar portion 21 of the bobbin 2. The PCS 1 can be miniaturized by realizing the folded portion.

（第３実施形態）
本発明の第３実施形態に係るＰＣＳ１について、図１２Ａおよび図１２Ｂを参照して説明する。なお、本実施形態は、第１実施形態の変形例であって、第１実施形態と同様の構成要素については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する場合がある。 (Third embodiment)
A PCS 1 according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 12A and 12B. In addition, this embodiment is a modification of 1st Embodiment, Comprising: The same code|symbol is attached|subjected about the component similar to 1st Embodiment, and the detailed description may be abbreviate|omitted.

図１２Ａは、第３実施形態に係るＰＣＳ１の超電導接続部４に用いられるＭｇＢ２粉体充填容器４１とボビン２の鍔部２１との固定構造を示した概略図である。図１２Ｂは、図１２Ａのｘｉｉｂ－ｘｉｉｂ断面図である。 FIG. 12A is a schematic diagram showing a fixing structure between a MgB 2 powder-filled container 41 used in the superconducting joint 4 of the PCS 1 according to the third embodiment and the flange 21 of the bobbin 2. FIG. FIG. 12B is a xiib-xiib cross-sectional view of FIG. 12A.

なお、第３実施形態では、第１実施形態と同様、２つのドラム３０から超電導線材３を同時に供給し、ボビン２に巻回する。ボビン２に超電導線材３を巻回す際に、各層毎にヒータ線を挿入することが好適である点も第１実施形態と同様である。従って、ボビン２に２本の超電導線材３を巻回した後の状態は、第１実施形態で参照した図４と同様の構造となる。 In the third embodiment, the superconducting wire 3 is simultaneously supplied from two drums 30 and wound around the bobbin 2, as in the first embodiment. As in the first embodiment, it is preferable to insert a heater wire for each layer when winding the superconducting wire 3 around the bobbin 2 . Therefore, the state after the two superconducting wires 3 are wound around the bobbin 2 has the same structure as in FIG. 4 referred to in the first embodiment.

その後、第１実施形態と同様、超電導線材３の一方の端部３１の金属シース３３を切削し、超電導線材３内のＭｇＢ２超電導フィラメント３２を露出させ、接続容器４０の線材挿入部４５に挿入する。そして、接続容器４０に設けられたＭｇＢ２粉体充填部４３にＭｇＢ２粉末５０を充填し、ＭｇＢ２粉体充填部４３の開口部を加圧治具４４で塞ぐ。その後、加圧治具４４をプレス機などで押圧し、充填したＭｇＢ２粉末５０を押し固める。なお、このとき、充填する粉末は、ＭｇＢ２粉末に限らず、ＭｇとＢとの混合粉であってもよい。また、Ｍｇは粉末であっても塊であってもよい。 After that, as in the first embodiment, the metal sheath 33 of one end 31 of the superconducting wire 3 is cut to expose the MgB 2 superconducting filament 32 in the superconducting wire 3, which is inserted into the wire insertion portion 45 of the connection container 40. do. Then, the MgB 2 powder filling portion 43 provided in the connection container 40 is filled with the MgB 2 powder 50 , and the opening of the MgB 2 powder filling portion 43 is closed with the pressure jig 44 . After that, the pressing jig 44 is pressed by a pressing machine or the like to compact the filled MgB 2 powder 50 . At this time, the powder to be filled is not limited to the MgB2 powder, and may be a mixed powder of Mg and B. Also, Mg may be in the form of powder or lumps.

ＭｇＢ２粉体充填部４３にＭｇＢ２粉末５０を加圧した後のＰＣＳ１全体の構成は、第１実施形態で参照した図１や図２と同様になる。すなわち、ボビン２に巻回された超電導線材３の一方の端部３１に無誘導巻きの折り返し部となる超電導接続部４が設けられた状態となる。第３実施形態においても熱処理時に、図２に示すように、接続容器４０をボビン２の鍔部２１などの構造体に固定することが好ましい。これは、超電導接続部４周辺の超電導線材３に応力が加わり、超電導特性が劣化することを防ぐためである。このとき、熱処理時に超電導線材３が熱伸びすること、およびその後の冷却時に縮むことを考慮して、ボビン２の鍔部２１に接続容器４０を固定する際に、超電導線材３の長手方向に接続容器４０が移動できる構造とすることが好ましい。 The overall configuration of the PCS 1 after pressing the MgB 2 powder 50 into the MgB 2 powder filling portion 43 is the same as in FIGS. 1 and 2 referred to in the first embodiment. That is, the superconducting connection portion 4 is provided at one end portion 31 of the superconducting wire 3 wound around the bobbin 2 as a turn-back portion of the non-inductive winding. Also in the third embodiment, it is preferable to fix the connecting container 40 to a structure such as the collar portion 21 of the bobbin 2 as shown in FIG. 2 during the heat treatment. This is to prevent stress from being applied to the superconducting wire 3 around the superconducting connection portion 4 and degrading the superconducting properties. At this time, considering that the superconducting wire 3 thermally expands during the heat treatment and shrinks during the subsequent cooling, when fixing the connection container 40 to the collar portion 21 of the bobbin 2, the superconducting wire 3 is connected in the longitudinal direction. It is preferable to have a structure in which the container 40 can move.

図１２Ａおよび図１２Ｂはその具体的な固定方法を示したものである。図１２Ａは、ボビン２の鍔部２１と接続容器４０の固定部を上面から見たものである。図１２Ａおよび図１２Ｂに示すように、接続容器４０は、鍔部２１に設けられた接続容器固定部長穴２７に固定される。この接続容器固定部長穴２７は、超電導線材３の長手方向が長辺となるように加工されていることが好ましい。このようにすると、超電導線材３の長手方向に接続容器固定部長穴２７の長辺が配置されているため、超電導線材３が熱伸びした際にも、接続容器４０は超電導線材３の長手方向に移動できるようになる。そのため、熱伸びによる超電導線材３の超電導特性の劣化を防ぐことができる。また、その冷却時に超電導線材３が縮んでもそれに追従して接続容器４０が移動できるので、超電導線材３の損壊等を防ぐことができる。 12A and 12B show a specific fixing method thereof. FIG. 12A is a top view of the collar portion 21 of the bobbin 2 and the fixing portion of the connection container 40 . As shown in FIGS. 12A and 12B , the connection container 40 is fixed to the connection container fixing long hole 27 provided in the collar portion 21 . The connection container fixing long hole 27 is preferably processed so that the longitudinal direction of the superconducting wire 3 is the long side. With this configuration, the long sides of the connection container fixing elongated holes 27 are arranged in the longitudinal direction of the superconducting wire 3 , so that even when the superconducting wire 3 thermally expands, the connection container 40 remains in the longitudinal direction of the superconducting wire 3 . be able to move. Therefore, deterioration of the superconducting properties of the superconducting wire 3 due to thermal elongation can be prevented. Also, even if the superconducting wire 3 shrinks during cooling, the connection container 40 can move along with it, so that the superconducting wire 3 can be prevented from being damaged.

接続容器固定部長穴２７に接続容器４０を固定する際には、接続容器固定部材２８を用いる。接続容器固定部材２８としては、例えば、ネジやボルトが挙げられる。接続容器固定部材２８の材質としては、高温の熱処理にも耐えられるステンレスやセラミックスなどが挙げられる。接続容器固定部材２８は、鍔部２１の面で接続容器４０が長手方向に移動できる程度の強さで固定することが好ましい。また、接続容器４０を固定する際に、セラミック製の板やワッシャなど用いて、鍔部２１と接続容器４０とを電気的に絶縁してもよい。 When fixing the connecting container 40 to the connecting container fixing long hole 27, the connecting container fixing member 28 is used. Examples of the connection container fixing member 28 include screws and bolts. Examples of materials for the connection container fixing member 28 include stainless steel and ceramics that can withstand high-temperature heat treatment. It is preferable that the connection container fixing member 28 be fixed with a strength that allows the connection container 40 to move in the longitudinal direction on the surface of the flange portion 21 . Further, when fixing the connection container 40 , a ceramic plate, washer, or the like may be used to electrically insulate the flange portion 21 and the connection container 40 .

その後、少なくとも超電導接続部４を熱処理することにより、接続容器４０内において複数本（例えば、２本）の超電導線材３周辺にＭｇＢ２焼結体５２が生成される。このようにして生成されたＭｇＢ２焼結体５２は、２本の超電導線材３のＭｇＢ２超電導フィラメント３２を超電導接続することができる。ＭｇＢ２焼結体５２の生成は、例えば、電気炉を用いてアルゴンや窒素などの不活性ガス中、５００～９００℃で加熱することで行うことができるが、誘導加熱などの方法を適用することもできる。ただし、温度が高い場合には、Ｍｇの蒸発量が多くなるため、６５０～８５０℃程度で熱処理することが好ましい。 After that, by heat-treating at least the superconducting joints 4 , MgB 2 sintered bodies 52 are produced around a plurality of (for example, two) superconducting wires 3 in the connection container 40 . The MgB 2 sintered body 52 thus produced can superconductively connect the MgB 2 superconducting filaments 32 of the two superconducting wires 3 . The MgB 2 sintered body 52 can be produced, for example, by heating at 500 to 900° C. in an inert gas such as argon or nitrogen using an electric furnace. can also However, when the temperature is high, the amount of evaporation of Mg increases, so heat treatment at about 650 to 850° C. is preferable.

本実施形態で説明したＰＣＳ１は、複数本の超電導線材３を超電導接続した超電導接続部４で無誘導巻きを実現している。本実施形態ではこのようにして超電導線材３の折り返し部を構成するので、従来のように、一度、ＰＣＳ線ドラムに超電導線材３を巻き直す必要がなくなる。また、独立した複数本の超電導線材３をボビン２に巻回するので、作業性が向上する。さらに、従来のように、無誘導巻きの折り返し部で超電導線材３を曲げる必要がないため、曲げ半径の影響を受けて超電導線材３の超電導特性が劣化するということがない。また、従来のように、無誘導巻きの折り返し部で超電導線材３を曲げる必要がないため、超電導線材３の曲げ応力による超電導特性の劣化を防ぐことができる。 The PCS 1 described in the present embodiment realizes non-inductive winding at superconducting joints 4 in which a plurality of superconducting wires 3 are superconductingly connected. In the present embodiment, the folded portion of the superconducting wire 3 is configured in this way, so unlike the conventional case, the superconducting wire 3 does not have to be rewound once on the PCS wire drum. Moreover, since a plurality of independent superconducting wires 3 are wound around the bobbin 2, workability is improved. Furthermore, since it is not necessary to bend the superconducting wire 3 at the folded portion of the non-inductive winding as in the conventional art, the superconducting properties of the superconducting wire 3 are not degraded by the bending radius. Moreover, since it is not necessary to bend the superconducting wire 3 at the folded portion of the non-inductive winding as in the conventional art, deterioration of the superconducting properties due to the bending stress of the superconducting wire 3 can be prevented.

（第４実施形態）
［超電導磁石装置］
次に、本発明の第４実施形態に係る超電導磁石装置１０について、図１３を参照して説明する。図１３は、本発明の第４実施形態に係る超電導磁石装置１０の構成例を示す概略図である。
図１３に示すように、超電導磁石装置１０は、クライオスタット１１の内部に超電導コイル１２と、第１実施形態から第３実施形態で説明したいずれかの態様のＰＣＳ１とを有している。また、このＰＣＳ１は、前述したように、ボビン２の鍔部２１に無誘導巻きの折り返し部となる超電導接続部４を有している。 (Fourth embodiment)
[Superconducting magnet device]
Next, a superconducting magnet device 10 according to a fourth embodiment of the invention will be described with reference to FIG. FIG. 13 is a schematic diagram showing a configuration example of a superconducting magnet device 10 according to a fourth embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 13, a superconducting magnet device 10 has a superconducting coil 12 inside a cryostat 11 and a PCS 1 having any of the modes described in the first to third embodiments. Further, the PCS 1 has the superconducting connection portion 4 at the collar portion 21 of the bobbin 2, which serves as a non-inductive winding turn-back portion, as described above.

超電導コイル１２とＰＣＳ１とは、支持板１３を介して冷凍機（図示せず）によって冷却される。また、超電導コイル１２の超電導線材とＰＣＳ１の超電導線材３とは、超電導接続部１４で超電導接続されている。 Superconducting coil 12 and PCS 1 are cooled by a refrigerator (not shown) via support plate 13 . Also, the superconducting wire of the superconducting coil 12 and the superconducting wire 3 of the PCS 1 are superconductingly connected at the superconducting connection portion 14 .

超電導コイル１２を励磁する際には、室温側に配置される電源（図示せず）から低温側の超電導コイル１２に電流リード１５を通じて電流を供給する。ＰＣＳ１が超電導状態に転移すると、超電導体の電気抵抗がゼロであるため、超電導コイル１２、ＰＣＳ１、超電導接続部１４で構成される閉ループ回路において、電流の減衰がない永久電流運転モードを実現することができる。そのため、超電導磁石装置１０内の超電導コイル１２において高い安定度を有する磁場を得ることができる。 When the superconducting coil 12 is excited, a current is supplied from a power supply (not shown) arranged on the room temperature side to the superconducting coil 12 on the low temperature side through the current lead 15 . When the PCS 1 transitions to the superconducting state, the electric resistance of the superconductor is zero, so that a persistent current operation mode in which there is no current attenuation is realized in a closed loop circuit composed of the superconducting coil 12, the PCS 1, and the superconducting joint 14. can be done. Therefore, a highly stable magnetic field can be obtained in the superconducting coil 12 in the superconducting magnet device 10 .

本実施形態に係る超電導磁石装置１０は、前述したＰＣＳ１を有しているので、超電導磁石装置１０を製造するにあたって、ＰＣＳ１の製造時の作業性が向上する。また、超電導磁石装置１０は、ＰＣＳ１の超電導接続部４で超電導線材３を曲げる必要がないため、曲げ半径の影響を受けて超電導線材３の超電導特性が劣化するということがない。さらに、超電導磁石装置１０は、ＰＣＳ１の超電導接続部４で超電導線材３を曲げる必要がないため、超電導線材３の曲げ応力による超電導特性の劣化がない。 Since the superconducting magnet device 10 according to the present embodiment has the PCS 1 described above, the workability of manufacturing the PCS 1 is improved when manufacturing the superconducting magnet device 10 . Moreover, since the superconducting magnet device 10 does not need to bend the superconducting wire 3 at the superconducting joint 4 of the PCS 1, the superconducting properties of the superconducting wire 3 are not degraded by the bending radius. Furthermore, since the superconducting magnet device 10 does not need to bend the superconducting wires 3 at the superconducting joints 4 of the PCS 1 , the bending stress of the superconducting wires 3 does not deteriorate the superconducting properties.

以上、本発明に係る永久電流スイッチ、永久電流スイッチの製造方法および超電導磁石装置について実施形態により詳細に説明したが、本発明の主旨はこれに限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、前記した実施形態は本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。 Although the persistent current switch, the method of manufacturing the persistent current switch, and the superconducting magnet device according to the present invention have been described in detail above with reference to the embodiments, the gist of the present invention is not limited to this, and various modifications are included. be For example, the above-described embodiments have been described in detail in order to explain the present invention in an easy-to-understand manner, and are not necessarily limited to those having all the described configurations. Also, part of the configuration of one embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of one embodiment. Moreover, it is possible to add, delete, or replace part of the configuration of each embodiment with another configuration.

１ ＰＣＳ（永久電流スイッチ）
２ ボビン
３ 超電導線材
４ 超電導接続部
１０ 超電導磁石装置
１１ クライオスタット
１２ 超電導コイル
１３ 支持板
１４ 超電導接続部
１５ 電流リード
２１ 鍔部
２３ 巻枠
２４ 巻枠側
２５ 反巻枠側
２６ 超電導線材導入溝
２７ 接続容器固定部長穴
２８ 接続容器固定部材
３０ ドラム
３１ 端部
３２ ＭｇＢ２超電導フィラメント
３３ 金属シース
４０ 接続容器
４１ ＭｇＢ２粉体充填容器
４２ 上面部
４３ ＭｇＢ２粉体充填部
４４ 加圧治具
４５ 線材挿入部
４６ 一側面側
４７ 他側面側
４８ 下面部
４９ 接続容器固定部
５０ ＭｇＢ２粉末
５１ 封止材
５２ ＭｇＢ２焼結体 1 PCS (persistent current switch)
2 bobbin 3 superconducting wire 4 superconducting joint 10 superconducting magnet device 11 cryostat 12 superconducting coil 13 support plate 14 superconducting joint 15 current lead 21 flange 23 winding frame 24 winding frame side 25 opposite winding frame side 26 superconducting wire introduction groove 27 connection Container fixing long hole 28 Connection container fixing member 30 Drum 31 End 32 MgB2 superconducting filament 33 Metal sheath 40 Connection container 41 MgB2 powder filling container 42 Upper surface part 43 MgB2 powder filling part 44 Pressurizing jig 45 Wire insertion Part 46 One side 47 Other side 48 Lower surface 49 Connection container fixing part 50 MgB 2 powder 51 Sealing material 52 MgB 2 sintered body

Claims (7)

鍔部を有するボビンと、
前記ボビンに巻回された複数本の超電導線材と、
前記複数本の超電導線材の少なくとも一方の端部同士が超電導接続された超電導接続部と、
を有することを特徴とする永久電流スイッチ。 a bobbin having a collar;
a plurality of superconducting wires wound around the bobbin;
a superconducting connection portion in which at least one ends of the plurality of superconducting wires are superconductingly connected to each other;
A persistent current switch comprising: 請求項１において、
前記超電導接続部が、超電導材料により形成されていることを特徴とする永久電流スイッチ。 In claim 1,
A persistent current switch, wherein said superconducting connection is made of a superconducting material. 請求項１において、
前記超電導接続部が、１０Ｋで超電導特性を有する高温超電導材料により形成されていることを特徴とする永久電流スイッチ。 In claim 1,
A persistent current switch, wherein said superconducting connection is made of a high temperature superconducting material having superconducting properties at 10K. 請求項１において、
前記超電導接続部が前記鍔部と一体化されていることを特徴とする永久電流スイッチ。 In claim 1,
A persistent current switch, wherein the superconducting connection portion is integrated with the flange portion. 請求項１において、
前記超電導接続部が、前記鍔部に、前記超電導線材の巻き方向に移動可能に設けられていることを特徴とする永久電流スイッチ。 In claim 1,
The persistent current switch, wherein the superconducting connecting portion is provided on the collar portion so as to be movable in a winding direction of the superconducting wire. 複数のドラムから超電導線材を送出させて、鍔部を有するボビンに複数本の前記超電導線材を巻回させる巻回工程と、
複数本の前記超電導線材の少なくとも一方の端部同士を超電導接続部で超電導接続させる超電導接続工程と、
を有することを特徴とする永久電流スイッチの製造方法。 A winding step of sending out superconducting wires from a plurality of drums and winding the plurality of superconducting wires around a bobbin having a flange;
a superconducting connection step of superconducting connecting at least one end of the plurality of superconducting wires with a superconducting connection portion;
A method for manufacturing a persistent current switch, comprising: 請求項１～５のいずれか１項に記載の永久電流スイッチを用いたことを特徴とする超電導磁石装置。 A superconducting magnet apparatus using the persistent current switch according to any one of claims 1 to 5.
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