JP4391403B2 - 二ホウ化マグネシウム超電導線の接続構造及びその接続方法 - Google Patents
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Description
(試作2−1)
金属シース2がFe、SUS、NiであるMgB2線1を超電導接続した。MgB2線のMgB2超電導部3を露出させるために、酸性溶液へ浸漬して溶解又は金属シース2の片側の機械研磨を実施した。この超電導接続サンプルを作製し、臨界電流測定を実施した。測定は比較例1と同様に一般的な直流四端子法を用いて、試料全体を液体ヘリウム中に浸漬して行った。この超電導接続サンプルの場合、通電せず、接続部が超電導化されていなかった。MgB2線1及びNbTi線4の通電特性は超電導化することから、超電導接続部が超電導化していないことが分かった。
(試作2−2)
次に金属シース2がCu、AlであるMgB2線1を超電導接続した。MgB2線1のMgB2超電導部3を露出させるために、溶融金属中への浸漬を実施した。この製法では酸化させずにMgB2超電導部を露出させることが可能である。この製法で超電導接続サンプルを作製し、臨界電流測定を実施した。測定は前述と同様に試料全体を液体ヘリウム中に浸漬して行った。試作2−2の超電導接続サンプルの場合、6Aまでの通電で抵抗発生が認められなかった。MgB2線1及びNbTi線4の通電特性はそれ以上を有することから、超電導接続部へ通電する電流が非常に低いことがわかった。
I.超電導体を超電導体で接続すること(常電導層を介さない)
II.超電導部を酸化させずに露出させること(酸化層形成防止)
III.MgB2超電導部を露出させないこと
特にI、IIはNbTi線やNb3Sn線の超電導接続にも重要であるが、IIIに関しては、パウダーインチューブ法で作製するMgB2線だけに必要となる項目である。つまりMgB2線の超電導接続には、超電導接続部のみを最適な構造にするだけではなく、MgB2線の構造を含めた最適な構造が必要となることがわかる。以上の結果を元に、本発明について以下に示す。
I.超電導接続部が、MgB2超電導部3、Nb管10、超電導はんだ7、もう一方の超電導線の超電導部5から形成されていることから、すべて超電導体で構成した超電導接続部となっている。
II.製造プロセスにも記載しているが、金属シース2を除去する際にその下層のNb管10が酸化しないプロセスとなっている。またNb管10とMgB2線1間も線引き加工中に限りなく酸化層は除去されている。つまり、MgB2−Nb管間、Nb管-超電導はんだ間、超電導はんだ-もう一方の超電導線の超電導部間、これらすべての境界の酸化層は限りなくゼロに近い状態となっている。
III.MgB2超電導部3を超電導体であるNb管10で覆ったまま、超電導接続する構造とした。これにより上記Iを満たす構造でかつ、MgB2線9の超電導特性を劣化させることなく、超電導接続が可能となる。従来の超電導接続では、超電導接続部にできるだけ高い通電特性、安定性を有したいため、超電導部を直接露出させていた。しかしながら比較例2で示したように、パウダーインチューブ法で作製するMgB2線9では直接MgB2超電導部3を露出させることで、MgB2線の超電導特性が著しく低下する。そこでMgB2線9の線材構造自体をNb管10+金属シース2とすることで、超電導接続時に金属シース2のみを除去し、MgB2超電導部3を露出させることなく、超電導接続することが可能となる。
Claims (19)
- 超電導被覆層によって覆われている二ホウ化マグネシウム超電導線と他の超電導線とが前記超電導被覆層を介して互いに接して接続部が形成され、該接続部が接続金属管内に充填されたはんだに埋め込まれ、前記超電導被覆層がNb、Nbを主にしたNb合金、Nb−Ti合金及びNb−Ta合金のいずれかであることを特徴とする二ホウ化マグネシウム超電導線の接続構造。
- 請求項1において、前記他の超電導線が、MgB2、NbTi、Nb3Sn及びNb3Alのいずれかの超電導線からなることを特徴とする二ホウ化マグネシウム超電導線の接続構造。
- 請求項1又は2において、前記超電導被覆層は、前記接続部以外が高導電性金属層で覆われていることを特徴とする二ホウ化マグネシウム超電導線の接続構造。
- 請求項3において、前記高導電性金属層は、Cu、Al、Ag、Au、Pt、これらの金属を主にした合金及びCu−Ni合金のいずれかよりなることを特徴とする二ホウ化マグネシウム超電導線の接続構造。
- 請求項3又は4において、前記高導電性金属層は、前記接続部において、溶融したSn、Mg、In、Ga、Pb、Te、Tl、Zn、Bi又はAlへの浸漬によって除去されていることを特徴とする二ホウ化マグネシウム超電導線の接続構造。
- 請求項1〜5のいずれかにおいて、前記はんだが、重量で、Pb30〜70%及びBi30〜70%を有する超電導はんだであることを特徴とする二ホウ化マグネシウム超電導線の接続構造。
- 請求項1〜6のいずれかにおいて、前記二ホウ化マグネシウム超電導線が複数本配置されていることを特徴とする二ホウ化マグネシウム超電導線の接続構造。
- 請求項1〜7のいずれかにおいて、前記二ホウ化マグネシウム超電導線の中央部に高強度金属線が配置されていることを特徴とする二ホウ化マグネシウム超電導線の接続構造。
- 請求項8において、前記高強度金属線が、Ta、Nb、Nb−Ta合金及びNb−Ti合金のいずれかであることを特徴とする二ホウ化マグネシウム超電導線の接続構造。
- 超電導被覆層と該層上に設けられた高導電性金属層とによって覆われている二ホウ化マグネシウム超電導線と他の超電導線とを接続金属管内に挿入し該接続金属管内にはんだを充填させて接続する二ホウ化マグネシウム超電導線の接続方法であって、前記接続される部分の前記高導電性金属層を溶融金属によって溶解除去して前記超電導被覆層を露出させ、該露出部と前記他の超電導線とを接触させて接続部を形成し、該接続部を前記充填された前記はんだに埋め込んで前記接続させることを特徴とする二ホウ化マグネシウム超電導線の接続方法。
- 請求項10において、前記溶融金属が、Sn、Mg、In、Ga、Pb、Te、Tl、Zn、Bi、Al及びこれらの金属を主にした合金の少なくとも1種であることを特徴とする二ホウ化マグネシウム超電導線の接続方法。
- 請求項10又は11において、前記はんだが、重量で、Pb30〜70%及びBi30〜70%を有する超電導はんだであることを特徴とする二ホウ化マグネシウム超電導線の接続方法。
- 請求項10〜12のいずれかにおいて、前記他の超電導線が、MgB2、NbTi及びNb3Snのいずれかであることを特徴とする二ホウ化マグネシウム超電導線の接続方法。
- 請求項10〜13のいずれかにおいて、前記超電導被覆層は、Nb、Nbを主にしたNb合金、Nb−Ti合金及びNb−Ta合金のいずれかであることを特徴とする二ホウ化マグネシウム超電導線の接続方法。
- 請求項10〜14のいずれかにおいて、前記超電導被覆層は、前記接続部以外が高導電性金属層で覆われていることを特徴とする二ホウ化マグネシウム超電導線の接続方法。
- 請求項15において、前記高導電性金属層は、Cu、Al、Ag、Au、Pt、これらの金属を主にした合金及びCu−Ni合金のいずれかよりなることを特徴とする二ホウ化マグネシウム超電導線の接続方法。
- 請求項10〜16のいずれかにおいて、前記二ホウ化マグネシウム超電導線を複数本配置することを特徴とする二ホウ化マグネシウム超電導線の接続方法。
- 請求項10〜17のいずれかにおいて、前記二ホウ化マグネシウム超電導線の中央部に高強度金属線を配置することを特徴とする二ホウ化マグネシウム超電導線の接続方法。
- 請求項18において、前記高強度金属線が、Ta、Nb、Nb−Ta合金及びNb−Ti合金のいずれかであることを特徴とする二ホウ化マグネシウム超電導線の接続方法。
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