JP3125532B2 - 酸化物超電導体を用いた電流リード - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、真空断熱容器に収納
された超電導コイルに外部電源からの直流励磁電流を供
給する電流リード、ことに低温側リードに酸化物超電導
体を用いた電流リードの機械的保護構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】超電導磁石装置の超電導コイルは液体ヘ
リウムなどの極低温冷媒により冷却されて超電導状態を
保持するので、液体窒素を用いた輻射シールドや多層断
熱層を持った真空断熱容器に液体ヘリウムに浸漬した状
態で収納される。また、電流リードは液体ヘリウムが気
化した低温のヘリウムガスにより冷却され、常温側から
の侵入熱及び電流リードで発生するジュール熱が極低温
部に侵入するのを阻止するよう構成される。従来の電流
リードには導体として銅などの電気良導体を用いていた
が、銅は良導電体であると同時に良熱伝導体でもあるた
め極低温部への侵入熱が増し、高価な液体ヘリウムの気
化損失が大きくなる。そこで、電流リードの低温側に高
温超電導体である酸化物超電導体を用い、ジュール熱を
零にすると同時にその低熱伝導性を利用して極低温部へ
の侵入熱を大幅に低減した電流リードが知られている。

【０００３】図９は超電導磁石装置の電流リードの従来
構造を簡略化して示す側面図、図１０は図９の要部の内
部構造を示す拡大断面図である。図において、超電導コ
イル１０は図示しない真空断熱容器内に液体ヘリウムＨ
e に浸漬した状態で収納され、リード線１０Ａにより電
流リード１の低温端子９Ａに導電接続される。電流リー
ド１は上部に常温端子２Ａがある高温側リード２と低温
端子９Ａがある低温側リード５の直列接続体として構成
され、低温のヘリウムガスＧＨe がリード内を通って常
温端子２Ａ側に抜けることにより冷却される。高温側リ
ード２は図１０にその一部を示すように、筒状容器４の
内部に下端部が中間接続金具６に導電結合された導体３
として、銅又は銅合金などの良導電性金属線材の束を収
納し、その隙間に形成された冷却通路を低温のヘリウム
ガスＧＨe が流れることにより発生するジュール熱の排
熱が行われる。

【０００４】また、低温側リード５は、低熱伝導性金属
又は絶縁材からなる筒状容器７の内部に、例えばイット
リウム系、ビスマス系などからなる棒状の酸化物超電導
体８を、その上端部を中間接続金具６に導電結合し、下
端部を低温端子金具９に導電結合した状態で収納し、筒
状容器７との間に低温のヘリウムガスＧＨe による冷却
通路を形成し、酸化物超電導体８の温度を液体窒素温度
（約７７Ｋ）以下に冷却することにより、酸化物超電導
体８は超電導状態となってジュール熱が零となり、かつ
低温端子９Ａ側への侵入熱が少なく液体ヘリウムＨe の
消費量が少ない超電導磁石装置の電流リード１が得られ
る。

【０００５】さらに、低温側リード５の組立作業は、中
間接続金具６の凹所に棒状の酸化物超電導体８の端部を
挿入した状態で半田などによる導電結合を行い、次いで
酸化物超電導体８の他方端に低温端子金具９の凹所をは
め込んで半田などによる導電結合を行い、しかる後筒状
容器７を低温端子金具９側から挿入してその両端を中間
接続金具６及び低温端子金具９の外周面に固定する手順
で行われ、酸化物超電導体８の両端を一対の金具を介し
て筒状容器７に固定することにより、外力に耐える剛性
の高い低温側リード５を持った電流リード１が形成され
る。

【０００６】図１１は複数本の酸化物超電導体が使用さ
れた電流リードの要部断面図であり、図１０と同じ部材
については共通の符号を、同じ機能の部材については１
０の桁に５を追加した符号をそれぞれ付けて重複する説
明を省く。この図において、中間接続金具５６と低温端
子金具５９にはそれぞれ対向する側に突出部６１，９１
が設けられており、これにボルトで取付けられた接続片
６２，９２を介して棒状の酸化物超電導体５８が取付け
られている。このような構成を採用することによって、
酸化物超電導体５８の中間接続金具５６、低温端子金具
５９への取付けは単に接続片６２，９２を突出部６１，
９１にボルトで取付けるだけの簡単な作業になる。

【０００７】図１２は図１１のＤ−Ｄ断面図であり、筒
状容器７の図示は省略してあり、中間接続金具５６、突
出部６１及び接続片６２は矢印の方向から見た矢視図で
もある。この図において、突出部６１は正方形の断面を
していてそれぞれの片に接続片６２が取付けられ、それ
ぞれの接続片６２に酸化物超電導体５８が取付けられて
おり、結局酸化物超電導体５８は４本の棒状の酸化物超
電導体からなっている。１本の酸化物超電導体５８の電
流容量が図１０の酸化物超電導体８と同じであるとすれ
ば、この低温側リード５５は図１０の低温側リード５の
４倍の電流容量を持つことになる。酸化物超電導体５８
と接続片６２とは半田付けで導電結合される。その際、
結合部の抵抗を小さくするために、酸化物超電導体５８
の半田付けされる部分に銀を蒸着するか銀箔を張り付け
るかなどの構成が採用される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上述のように、棒状の
酸化物超電導体８，５８の両端を筒状容器に強固に固定
した従来の低温側リード５，５５においては、酸化物超
電導体８，５８に機械的歪みが加わった状態で組立加工
を終了することが多い。ところが、酸化物超電導体８，
５８は焼成材であるため機械的にもろく、かつ高い寸法
精度を期待できないという性質が有るため、低温側リー
ド５，５５の組立加工時に酸化物超電導体８，５８に加
わる機械的応力や歪みによって微小なクラックが発生す
ることがあり、さらに組立終了後電流リード１を冷却し
た際に構成材料の熱収縮差により発生する熱応力が、微
小クラックに集中して機械的弱点部を形成するため、と
きには酸化物超電導体８，５８が破損するという問題が
発生する。また、酸化物超電導体の破損が電流リードの
組立作業終了後に発見された場合には、低温側リード
５，５８又は電流リード１全体を分解し、新たな酸化物
超電導体に交換する大掛かりな分解修理が必要であり、
多大な経済的損失を招くばかりか、この間電流リードを
使用できないという不都合が発生する。

【０００９】一方、超電導コイル１０の両端子に接続さ
れる一対の電流リードが互いに平行して配置されるよう
な場合、励磁電流のオンオフに伴う電流磁界の変化によ
って大きな電磁機械力が酸化物超電導体８，５８に作用
する。このような場合、両端が固定された酸化物超電導
体８，５８に過大な曲げ応力が加わり、機械的に脆い酸
化物超電導体が破損するという問題が発生する。

【００１０】この発明の目的は、低温側リードの構造改
善により、酸化物超電導体の機械的安定性、熱的安定
性、又は耐電磁機械力性を強化することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、この発明によれば、真空断熱容器に収納されて極低
温に保持された超電導コイルに外部電源からの励磁電流
を通流する電流リードが、良導電性金属からなる高温側
リードと、酸化物超電導体からなる低温側リードとの直
列接続体からなり、低温の冷媒ガスで冷却されるものに
おいて、前記低温側リードが、中間接続金具及び下部接
続金具間に導電結合された棒状の酸化物超電導体と、前
記下部接続金具と低温端子金具との間に導電結合された
可撓性導体との直列接続体からなり、前記中間接続金具
と低温端子金具とを連結する筒状容器内に収納してなる
ものとする。

【００１２】また、可撓性導体が、良導電性金属編組材
の束又は良導電性金属箔材の束、金属系超電導線材の
束、あるいは酸化物超電導線材又は酸化物超電導リボン
材の束のいずれかで構成されてなるものとする。更に、
下部接続金具が筒状容器の内壁面との間に隙間を保持す
るとともに、棒状の酸化物超電導体の周囲に振れ止め材
を配してなるものとする。

【００１３】一方、真空断熱容器に収納されて極低温に
保持された超電導コイルに外部電源からの励磁電流を通
流する電流リードが、良導電性金属からなる高温側リー
ドと、酸化物超電導体からなる低温側リードとの直列接
続体からなり、低温の冷媒ガスで冷却されるものにおい
て、前記低温側リードが、中間接続金具及び低温端子金
具間に導電結合された複数の酸化物超電導体と、この複
数の酸化物超電導体に係合する凹溝を外周側に有する中
間支持体とを備え、前記中間接続金具と低温端子金具と
を連結する筒状容器内に収納されてなるものとする。

【００１４】また、中間支持体が低熱伝導体からなり、
中間接続金具と下部接続金具との中間に位置するよう中
間接続金具に連結支持されてなるものとする。更に、中
間支持体と酸化物超電導体とが、接着剤層により凹溝内
で相互に結合されてなるものとする。更にまた、中間支
持体の複数の凹溝とこれに係合する酸化物超電導体と
が、この部分を外側から緊縛する緊縛線材により相互に
一体化してなるものとする。

【００１５】また、真空断熱容器に収納されて極低温に
保持された超電導コイルに外部電源からの励磁電流を通
流する電流リードが、良導電性金属からなる高温側リー
ドと、複数本の棒状の酸化物超電導体からなる低温側リ
ードと、高温側リードと低温側リードとを導電結合する
中間接続金具と、超電導コイルに接続される低温端子が
設けられ低温側リードに導電結合された低温端子金具と
からなり、それぞれの酸化物超電導体が、中間接続金具
と低温端子金具とにそれぞれ接続片を介して接続されて
なるものにおいて、中間接続金具に取付けられる接続片
と低温端子金具に取付けられる接続片との間に橋渡しさ
れた連結材が設けられてなるものとする。

【００１６】また、連結材が、酸化物超電導体と同軸の
筒状の連結筒、又は酸化物超電導体の周りに配置された
所定の本数の棒状の連結棒であるものとする。

【００１７】

【作用】この発明の構成において、低温側リードを、中
間接続金具及び下部接続金具間に導電結合された棒状の
酸化物超電導体と、下部接続金具と低温端子金具との間
に導電結合された可撓性導体との直列接続体として、中
間接続金具と低温端子金具とを連結する筒状容器内に収
納するよう構成したことにより、棒状の酸化物超電導体
の下端部が結合した下部接続金具の拘束を柔軟な可撓性
導体によって開放する機能が得られる。従って、低温側
リードの組立作業時に棒状の酸化物超電導体に作用する
機械的ストレス、及び部材の熱収縮差により棒状の酸化
物超電導体に加わる熱応力を緩和し、その損傷を防止す
ることが可能となり、機械的、熱的弱点部が排除されて
信頼性の高い電流リードが得られる。

【００１８】また、棒状の酸化物超電導体の低温部側に
直列に良導電性金属製の可撓性導体を設けるよう構成す
れば、良好な可撓性が得られるとともに、常温部側から
の侵入熱を棒状の酸化物超電導体により遮断し、可撓性
導体を設けたことにより増加するジュール熱を最小限に
抑制する機能が得られる。一方、可撓性導体を金属系超
電導線材の束で構成すれば、低温端子を液体ヘリウムで
直接冷却することにより可撓性導体は超電導状態となる
ので、可撓性導体におけるジュール熱を排除し、液体ヘ
リウムの消費量を一層低減する機能が得られる。また、
可撓性導体を酸化物超電導線材又は酸化物超電導リボン
材の束で構成すれば、低温側リードが液体窒素温度で超
電導状態を示して液体ヘリウムの消費量を大幅に低減
し、且つ低温側リードの機械的、熱的安定性を向上する
機能が得られる。

【００１９】さらに、下部接続金具と筒状容器の内壁面
との間に隙間を設けるとともに、棒状の酸化物超電導体
の周囲に振れ止め材を配するよう構成すれば、棒状の酸
化物超電導体の下端部の拘束を一層効果的に開放して棒
状の酸化物超電導体の損傷を防止できるとともに、電流
リードの振動や輸送中横倒しすることにより棒状の酸化
物超電導体に加わる機械的ストレスを振れ止め材が緩和
するので、電流リードの信頼性を一層向上する機能が得
られる。

【００２０】一方、互いに平行する電流リード間の電流
磁界によって酸化物超電導体が電磁機械力を受けると予
想される場合、低温側リードが、中間接続金具及び低温
端子金具間に導電結合された複数の酸化物超電導体と、
この複数の酸化物超電導体に係合する凹溝を外周側に有
する中間支持体と、中間接続金具と低温端子金具とを連
結する筒状容器とを備えるよう構成すれば、酸化物超電
導体を複数分割してその導体断面積を縮小することによ
り、酸化物超電導体の焼成時に生ずる寸法誤差が減るの
で、電流リードの組み立て時に酸化物超電導体の両端を
拘束することによって酸化物超電導体に加わる歪みを低
減してその損傷を防止する機能が得られる。

【００２１】また、中間支持体に低熱伝導体を用い、中
間接続金具と低温端子金具との中間に位置するよう中間
接続金具に連結支持するよう構成すれば、酸化物超電導
体を中間支持体に支承した状態で酸化物超電導体の両端
を金具に半田付けする作業が行えるため、作業中に酸化
物超電導体を損傷するトラブルを防止する機能が得られ
る。

【００２２】さらに、中間支持体と酸化物超電導体を凹
溝内で接着剤層により相互に結合するか、あるいは外側
から緊縛する緊縛線材により中間支持体と酸化物超電導
体を相互に一体化するよう構成すれば、分割した酸化物
超電導体間に同じ方向に流れる電流によって酸化物超電
導体相互間に作用する電磁吸引力は中間支持体の径方向
の圧縮力として吸収され、並行した電流リード間に作用
する電磁反発力は中間支持体及び中間接続金具を介して
筒状容器に伝達吸収されて酸化物超電導体に作用する曲
げ応力を大幅に低減するので、電磁機械力による酸化物
超電導体の損傷を防止する機能が得られる。

【００２３】また、棒状の酸化物超電導体がその両端に
取付けられた接続片を介して中間接続金具と低温端子金
具とにそれぞれ取付けられる構成が採用された電流リー
ドにおいて、中間接続金具に取付ける接続片と低温端子
金具に取付ける接続片との間を橋渡しする連結材を設け
ることによって、電流リードに外力が加わったときに連
結材が力を負担して酸化物超電導体にかかる応力が低減
する機能が得られる。また、連結材は、酸化物超電導体
と同軸の筒状の連結筒、又は酸化物超電導体の周りに配
置された所定の本数の棒状の連結棒のいずれでもよい。

【００２４】

【実施例】以下、この発明を実施例に基づいて説明す
る。図１はこの発明の実施例になる酸化物超電導体を用
いた電流リードの要部を示す断面図であり、従来技術と
同じ構成部分には同一参照符号を付すことにより、重複
した説明を省略する。図において、高温側リード２に中
間接続金具６を介して連結された低温側リード１５は、
上端部が中間接続金具６に、下端部が下部接続金具２０
にそれぞれ導電結合された棒状の酸化物超電導体１８
と、下部接続金具２０及び低温端子金具１９に上下端が
導電接続された可撓性導体２１と、中間接続金具６及び
低温端子金具１９とに上下端が連結されて酸化物超電導
体１８及び可撓性導体２１を収納する筒状容器１７とで
構成される。

【００２５】また、可撓性導体２１は、良導電性金属編
組材又は良導電性金属箔材の束、金属系超電導線材の
束、あるいは酸化物超電導線材又は酸化物超電導リボン
材の束のいずれかで構成される。さらに、下部接続金具
２０と筒状容器１７の内壁面との間には隙間２０Ｇを設
けるとともに、酸化物超電導体１８の周囲には例えば繊
維強化プラスチック材などからなる振れ止め材２２を配
置し、低温端子金具１９、振れ止め材２２、中間接続金
具６をそれぞれ貫通して筒状容器内を高温側リード側に
向けて流れる低温のヘリウムガスＧＨe により冷却さ
れ、酸化物超電導体１８が超電導状態となり、そのジュ
ール熱が排除されるとともに、高温側リードからの侵入
熱を低減するよう構成される。

【００２６】このように構成された電流リードにおいて
は、酸化物超電導体１８の下端部が結合した下部接続金
具２０の機械的拘束が、柔軟な可撓性導体２１、及び下
部接続金具２０の周囲の隙間２０Ｇによって開放される
ので、酸化物超電導体１８の両端が固定されることによ
って生ずる機械的ストレス、及び低温側リード１５の各
部材の熱収縮差によって酸化物超電導体１８に作用する
熱応力が排除され、且つ振れ止め材２２が酸化物超電導
体１８を緩やかに支持して電流リードの振動や横置きし
た際作用する曲げ荷重を緩和するので、低温側リード１
５の組立加工終了後に酸化物超電導体１８に作用すると
予想される機械的ストレスの殆ど全てを排除することが
可能になる。従って、低温側リードの組立加工に際して
酸化物超電導体１８に過度の機械的ストレスが加わらな
いよう、例えば酸化物超電導体１８及び可撓性導体２１
を各金具の凹所に挿入した状態で、各金具を相互に連結
する組立治具を取り付け、この状態で各導電接続部の半
田付け作業を行うなどの対策により、機械的弱点部がな
く信頼性に優れた電流リードを容易に得ることができ
る。

【００２７】また、可撓性導体２１を銅又は銅合金など
の良導電性金属編組材の束、又は良導電性金属箔の束で
構成すれば、良好な可撓性が得られるとともに、常温部
側からの侵入熱を棒状の酸化物超電導体により遮断し、
可撓性導体を設けたことにより増加するジュール熱を最
小限に抑制する機能が得られる。更に、可撓性導体を金
属系超電導線材の束で構成すれば、低温端子を液体ヘリ
ウムで直接冷却するなどの対策により可撓性導体が超電
導状態となるので、可撓性導体におけるジュール熱を排
除し、液体ヘリウムの消費量を一層低減する機能が得ら
れる。更にまた、可撓性導体を酸化物超電導線材又は酸
化物超電導リボン材の束で構成すれば、超電導コイルの
冷却に液体窒素を用いた場合にも可撓性導体を超電導状
態に保持し、電流リードを低損失化する機能が得られる
ので、よりランニングコストの低い電流リードを得るこ
とができる。

【００２８】図２はこの発明の他の実施例になる酸化物
超電導体を用いた電流リードの要部を示す断面図、図３
は図２のＡ−Ａ位置における断面図である。図におい
て、高温側リード２に中間接続金具３６を介して連結し
た低温側リード３５は、上端部が中間接続金具３６に、
下端部が低温端子金具３９にそれぞれ導電結合された複
数分割された細い棒状の酸化物超電導体３８と、この酸
化物超電導体３８に沿ってＵ字状に形成された凹溝３３
を外周側に有する中間支持体３２と、中間接続金具３６
及び低温端子金具３９に両端が連結された筒状容器３７
とを備え、繊維強化プラスチック材などで構成される中
間支持体３２はその棒状の連結部３２Ａが中間接続金具
３６に例えばねじ結合され、中間接続金具３６と低温端
子金具３９との中間に位置するよう強固に支持されると
ともに、酸化物超電導体３８と中間支持体３２とを凹溝
３３内においてエポキシ樹脂などの接着剤層３４により
相互に固着するよう構成した点が前述の実施例と異なっ
ている。

【００２９】また、低温側リードの組み立て作業は、先
ず中間支持体３２の連結部３２Ａを中間接続金具３６に
形成されたねじ穴にねじ込んで所定位置に固定し、酸化
物超電導体３８を凹溝３３に挿入、支持した状態でその
両端部を中間接続金具３６及び低温端子金具３９とに半
田付けする作業を行い、さらに酸化物超電導体３８と中
間支持体３２を凹溝３３内で接着処理した後、筒状容器
３７を被せてその両端を金具３６，３９に連結する手順
で行われる。

【００３０】このように構成された電流リードにおいて
は、凹溝３３を低温のヘリウムガスＧＨe の通路に利用
して酸化物超電導体３８が冷却されて超電導状態を維持
し、かつ低熱伝導性の酸化物超電導体３８及び中間支持
体３２によって高温側リード２側からの侵入熱が遮断さ
れるので、前述の実施例と同様に液体ヘリウムの気化損
失が少ない電流リードが得られる。また、酸化物超電導
体３８が複数分割されて製造時における寸法誤差が減
り、両端を拘束することによって酸化物超電導体３８に
生ずる歪みを低減でき、かつ酸化物超電導体３８を中間
支持体３２で支承した状態で酸化物超電導体３８の両端
を金具３６，３９に半田付けする作業を行えるため、作
業中に酸化物超電導体３８を損傷するトラブルを防止で
きるとともに、中間支持体３２と酸化物超電導体３８と
を複数の凹溝３３内で接着処理することによって酸化物
超電導体３８の耐電磁機械力性を強化できるので、組み
立て加工時に酸化物超電導体３８を損傷することなく、
かつ並行する他の電流リードとの間に作用する電磁機械
力によって酸化物超電導体３８が損傷することの無い、
機械的安定性に優れた電流リードを得ることができる。

【００３１】図４はこの発明の異なる他の実施例になる
酸化物超電導体を用いた電流リードの要部を示す断面
図、図５は図４のＢ−Ｂ位置における断面図であり、低
温側リード４５は中間支持体４２のＵ字状の凹溝４３の
深さが、酸化物超電導体３８の径と同等程度に浅く形成
され、この凹溝４３に酸化物超電導体３８を挿入した状
態でその外側を緊縛線材４４で緊縛し、中間支持体４２
と酸化物超電導体３８を一体化するよう構成した点が前
述の各実施例と異なっており、前述の実施例におけると
同様に、組み立て加工時に酸化物超電導体を損傷するこ
となく、かつ並行する他の電流リードとの間に作用する
電磁機械力によって酸化物超電導体が損傷することの無
い、機械的安定性に優れた電流リードを得ることができ
る。

【００３２】なお、接着剤層３４と緊縛線材４４とを併
用するよう構成されてよく、より機械的安定性に優れた
電流リードを得ることができる。図６はこの発明の別の
実施例を示す要部断面図であり、図１１の酸化物超電導
体５８の１本を取り出して図示したものであり、図１１
と同じ部材については共通の符号を付けて詳しい説明を
省く。図６において、接続片６２Ｃ及び９２Ｃは中間接
続金具５６や低温端子金具５９への取付け部６２１，９
２１を除いた支持部６２２，９２２は酸化物超電導体５
８の軸に対して軸対称の構造をしており、酸化物超電導
体５８はこれら接続片６２Ｃ，９２Ｃに設けられた穴に
挿入されて半田付けされ、接続片６２Ｃ，９２Ｃの外周
にはリング部６２３，９２３が設けられていてこのリン
グ部６２３，９２３で連結棒５１を支持、固定した構造
である。

【００３３】接続片６２Ｃと９２Ｃとは類似の構造なの
で主に接続片６２Ｃについて更に詳しく説明する。接続
片６２Ｃは中間接続金具５６にボルト締めで取付けられ
る取付け部６２１、酸化物超電導体５８が挿入される穴
が設けられている支持部６２２及び支持部６２２の外周
に突出して設けられたリング部６２３からなり、リング
部６２３に連結棒５１が取付けられている。

【００３４】図７は図６のＣ−Ｃ断面図であり、図１１
と同様に４本の酸化物超電導体を図示してある。この図
において、接続片６２Ｃの支持部６２２及びリング部６
２３は酸化物超電導体５８に同軸対称になっていて連結
棒５１はリング部６２３の周方向に沿って４本が等配に
配置されている。リング部６２３には連結棒５１が挿入
される穴を設けこの穴に連結棒５１を挿入して接着して
固定する。

【００３５】４本の連結棒５１は接続片６２Ｃと９２Ｃ
とによって１本の酸化物超電導体５８と機械的に一体化
されておりしかも連結棒５１は酸化物超電導体５８の外
径側にあるので曲げ力などの外力がかかったときに連結
棒５１がこの外力をより多く負担して酸化物超電導体５
８にかかる曲げ応力が低減することから、電流リードの
機械的強度が向上する。なお、酸化物超電導体５８の接
続片６２Ｃ，９２Ｃとの接続構造は、図１１，図１２と
は異なり酸化物超電導体５８を接続片６２Ｃ，９２Ｃに
設けられた穴に挿入する構成を採用してあるが、軸対称
構造にこだわらず図１１、図１２と同様の構成を採用す
ることもできる。

【００３６】図８は図７とは異なる実施例を示す部７と
同じ位置の断面図である。この図の図７との違いは連結
棒５１の代わりに連結筒５２を使用したものである。こ
れに合わせて接続片６３のリング部６３３には同心状の
溝を設け、この溝に連結筒５２を挿入し接着することに
よって固定する。この構成はいわば図７の場合で連結棒
５１の本数を多くした場合の極限と解釈することができ
る。

【００３７】連結棒５１や連結筒５２などの連結材は単
に機械的強度が要求されるだけではなく侵入熱を低減す
るために低熱伝導性も要求される。このような連結材に
適したものとしては、繊維強化複合材、ステンレス鋼な
どがある。連結材として必要な強度を確保するには連結
棒５１の場合、連結棒５１の太さとその本数を適切な値
にする。また連結筒５２の場合にはその厚み寸法と直径
を適切な値にする。なお、連結筒５２の場合、酸化物超
電導体５８は連結筒５２によって遮蔽された形になって
冷却効果が悪くなるので、連結筒５２に貫通孔を設ける
などして連結筒５２の内部にも冷媒であるヘリウムガス
が流れるようにする。

【００３８】連結棒５１、連結筒５２などの連結材とし
てステンレス鋼を使用した場合、ステンレス鋼は導電材
なので万一酸化物超電導体５８がクエンチを起こして常
電導状態になったときに連結材に電流が転流して酸化物
超電導体５８の損傷を防ぐ効果を期待することができ
る。

【００３９】

【発明の効果】この発明は前述のように、低温側リード
の構成を棒状の酸化物超電導体の低温側に直列に可撓性
導体を連結した構造とし、かつ棒状の酸化物超電導体に
振れ止め材を配するよう構成した。その結果、棒状の酸
化物超電導体に作用する機械的ストレス及び熱応力を可
撓性導体が吸収して緩和するので、棒状の酸化物超電導
体を接続金具を介して筒状容器に固定した従来の電流リ
ードで問題となった棒状の酸化物超電導体の損傷を回避
することが可能となり、機械的、熱的に安定で信頼性の
高い低温側リードを備えた電流リードを提供することが
できる。また、可撓性導体を設けたことにより増加する
ジュール熱は、可撓性導体に金属系超電導材の束あるい
は酸化物超電導材の束などを用いることにより阻止でき
るので、高価な液体ヘリウムの消費量が少なくランニン
グコストの低い酸化物超電導体を用いた電流リードを提
供できるとともに、信頼性の向上によって分解修理の必
要も無くなるので、従来分解修理に要した費用及び時間
が不要になるという利点も得られる。

【００４０】一方、酸化物超電導体を複数分割し、中間
接続金具に支持された中間支持体の凹溝内に接着する
か、あるいは緊縛線材で緊縛して一体化するよう構成し
た。その結果、互いに並行する電流リード間の電流磁界
によって酸化物超電導体に作用する電磁機械力を中間支
持体が吸収し、酸化物超電導体に加わる曲げ応力を軽減
するとともに、低温側リードの組み立て作業時に酸化物
超電導体に加わる機械的ストレスをも軽減できるので、
中間支持体に低熱伝導体を用いることにより、熱的、機
械的に安定で耐電磁機械力性にも優れた低温側リードを
備えた電流リードを提供することができる。

【００４１】また、棒状の酸化物超電導体の両端に接続
片を取付けこれを介して中間接続金具と低温端子金具と
にそれぞれ取付ける構成を採用した電流リードにおい
て、中間接続金具に取付ける接続片と下部接続金具に取
付ける接続片との間を橋渡しする連結材を設けることに
よって、電流リードに外力が加わったときに連結材が力
を負担して酸化物超電導体に生ずる応力が低減すること
から電流リードの機械的耐力が向上するという効果が得
られる。また、連結材は、酸化物超電導体と同軸の筒状
の連結筒、又は酸化物超電導体の周りに配置した所定の
本数の棒状の連結棒のいずれでも同様の効果を得ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例になる酸化物超電導体を用い
た電流リードの要部を示す断面図

【図２】この発明の他の実施例になる酸化物超電導体を
用いた電流リードの要部を示す断面図

【図３】図２のＡ−Ａ位置における断面図

【図４】この発明の異なる他の実施例になる酸化物超電
導体を用いた電流リードの要部を示す断面図

【図５】図４のＢ−Ｂ位置における断面図

【図６】この発明の異なる他の実施例になる酸化物超電
導体を用いた電流リードの要部を示す断面図

【図７】図６のＣ−Ｃ断面図

【図８】図７とは異なる実施例を示す図６のＣ−Ｃ断面
図

【図９】超電導磁石装置の電流リードの従来構造を簡略
化して示す側面図

【図１０】図９の要部の内部構造を示す拡大断面図

【図１１】複数本の酸化物超電導体が使用された従来の
電流リードの要部断面図

【図１２】図１１のＤ−Ｄ断面図

【符号の説明】

１ 電流リード ２ 高温側リード ２Ａ 常温端子 ３ 良導電性金属線材の束 ４ 筒状容器 ５，１５，３５，４５，５５ 低温側リード ６，３６，５６ 中間接続金具 ７，１７，３７ 筒状容器 ８，１８，３８，５８ 酸化物超電導体 、 ９，１９，３９，５９ 低温端子金具 ９Ａ 低温端子 １０ 超電導コイル ２０ 下部接続金具 ２０Ｇ 隙間 ２１ 可撓性導体 ２２ 振れ止め材 ３２，４２ 中間支持体 ３２Ａ 連結部 ３３，４３ 凹溝 ３４ 接着剤層 ４４ 緊縛線材 ５１ 連結棒（連結材） ５２ 連結筒（連結材） ６１，９１ 突出部 ６２，９２，６２Ｃ，９２Ｃ 接続片 Ｈe 液体ヘリウム ＧＨe ヘリウムガス

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01F 6/00 ZAA H01F 6/04 ZAA H01F 6/06 ZAA

Claims (12)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】真空断熱容器に収納されて極低温に保持さ
   れた超電導コイルに外部電源からの励磁電流を通流する
   電流リードが、良導電性金属からなる高温側リードと、
   酸化物超電導体からなる低温側リードとの直列接続体か
   らなり、低温の冷媒ガスで冷却されるものにおいて、前
   記低温側リードが、中間接続金具及び下部接続金具間に
   導電結合された棒状の酸化物超電導体と、前記下部接続
   金具と低温端子金具との間に導電結合された可撓性導体
   との直列接続体からなり、前記中間接続金具と低温端子
   金具とを連結する筒状容器内に収納されてなることを特
   徴とする酸化物超電導体を用いた電流リード。
2. 【請求項２】可撓性導体が、良導電性金属編組材の束又
   は良導電性金属箔材の束からなることを特徴とする請求
   項１記載の酸化物超電導体を用いた電流リード。
3. 【請求項３】可撓性導体が、金属系超電導線材の束から
   なることを特徴とする請求項１記載の酸化物超電導体を
   用いた電流リード。
4. 【請求項４】可撓性導体が、酸化物超電導線材又は酸化
   物超電導リボン材の束からなることを特徴とする請求項
   １記載の酸化物超電導体を用いた電流リード。
5. 【請求項５】下部接続金具が筒状容器の内壁面との間に
   隙間を保持するとともに、棒状の酸化物超電導体の周囲
   に振れ止め材を配してなることを特徴とする請求項１記
   載の酸化物超電導体を用いた電流リード。
6. 【請求項６】真空断熱容器に収納されて極低温に保持さ
   れた超電導コイルに外部電源からの励磁電流を通流する
   電流リードが、良導電性金属からなる高温側リードと、
   酸化物超電導体からなる低温側リードとの直列接続体か
   らなり、低温の冷媒ガスで冷却されるものにおいて、前
   記低温側リードが、中間接続金具及び低温端子金具間に
   導電結合された複数の酸化物超電導体と、この複数の酸
   化物超電導体に係合する凹溝を外周側に有する中間支持
   体とを備え、前記中間接続金具と低温端子金具とを連結
   する筒状容器内に収納されてなることを特徴とする酸化
   物超電導体を用いた電流リード。
7. 【請求項７】中間支持体が低熱伝導体からなり、中間接
   続金具と下部接続金具との中間に位置するよう中間接続
   金具に連結支持されてなることを特徴とする請求項６記
   載の超電導装置の電流リード。
8. 【請求項８】中間支持体と酸化物超電導体とが、接着剤
   層により凹溝内で相互に結合されてなることを特徴とす
   る請求項６記載の酸化物超電導体を用いた電流リード。
9. 【請求項９】中間支持体の複数の凹溝と、これに係合す
   る酸化物超電導体とが、この部分を外側から緊縛する緊
   縛線材により相互に一体化してなることを特徴とする酸
   化物超電導体を用いた電流リード。
10. 【請求項１０】真空断熱容器に収納されて極低温に保持
    された超電導コイルに外部電源からの励磁電流を通流す
    る電流リードが、良導電性金属からなる高温側リード
    と、複数本の棒状の酸化物超電導体からなる低温側リー
    ドと、高温側リードと低温側リードとを導電結合した中
    間接続金具と、超電導コイルに接続された低温端子が設
    けられ低温側リードに導電結合された低温端子金具とか
    らなり、それぞれの酸化物超電導体が、中間接続金具と
    低温端子金具とにそれぞれ接続片を介して接続されてな
    るものにおいて、中間接続金具に取付けられる接続片と
    低温端子金具に取付けられる接続片との間に橋渡しされ
    た連結材が設けられてなることを特徴とする酸化物超電
    導体を用いた電流リード。
11. 【請求項１１】連結材が、酸化物超電導体と同軸の筒状
    をした連結筒であることを特徴とする請求項１０記載の
    酸化物超電導体を用いた電流リード。
12. 【請求項１２】連結材が、酸化物超電導体の周りに配置
    された所定の本数の棒状をした連結棒であることを特徴
    とする請求項１０記載の酸化物超電導体を用いた電流リ
    ード。