JP5695772B1 - Superconducting wire connecting body manufacturing method, superconducting wire connecting body, and superconducting wire connecting apparatus - Google Patents
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Abstract
【課題】低融点金属のバリの発生を抑制することが可能な超電導線材接続体の製造方法、超電導線材接続体及び超電導線材の接続装置を提供する。【解決手段】複数のテープ状の超電導線材10,10が、低融点金属16を介して接続された超電導線材接続体の製造方法であって、接続される超電導線材10,10を、これらの超電導線材10,10の間に低融点金属16が介在した状態で、基台に設けた溝に配置する配置工程と、溝に配置された超電導線材10,10及び低融点金属16を加圧及び加熱することにより低融点金属16を溶融させる溶融工程と、余分な溶融した低融点金属16を吸い取る吸い取り工程とを有する。吸い取り手段は、例えば金属メッシュテープ17である。【選択図】図5A superconducting wire connecting body manufacturing method, a superconducting wire connecting body, and a superconducting wire connecting apparatus capable of suppressing the occurrence of burrs of low melting point metals are provided. A method of manufacturing a superconducting wire connecting body in which a plurality of tape-shaped superconducting wires 10 and 10 are connected via a low-melting point metal 16, wherein the superconducting wires 10 and 10 to be connected are connected to these superconducting wires. In a state where the low melting point metal 16 is interposed between the wires 10 and 10, the placement step of placing in the groove provided in the base, and the superconducting wires 10 and 10 and the low melting point metal 16 placed in the groove are pressurized and heated. Thus, there are a melting step for melting the low melting point metal 16 and a sucking step for sucking off the excessive molten low melting point metal 16. The sucking means is, for example, a metal mesh tape 17. [Selection] Figure 5
Description
本発明は、複数のテープ状の超電導線材が、低融点金属を介して接続された超電導線材接続体の製造方法、超電導線材接続体及び超電導線材の接続装置に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a superconducting wire connecting body in which a plurality of tape-shaped superconducting wires are connected via a low melting point metal, a superconducting wire connecting body, and a superconducting wire connecting apparatus.
超電導線材は、超電導コイルや超電導ケーブル等における導体として利用されている。比較的短い超電導線材を用いる場合、2本またはそれ以上の本数の超電導線材を直列接続することにより、コイルやケーブルの導体に必要な長さの線材が得られる。特許文献1,2には、2本の超電導線材の端末部分の間に半田を配置し、これらの端末部分を互いに重ね合わせ加圧した状態で、半田を加熱して2本の超電導線材を接続する技術が記載されている。
Superconducting wires are used as conductors in superconducting coils and superconducting cables. When a relatively short superconducting wire is used, a wire having a length necessary for a coil or cable conductor can be obtained by connecting two or more superconducting wires in series. In
超電導線材を半田やろう材等の低融点金属で接続する際、超電導線材の加圧が不足すると、超電導線材の変位、分離、位置ずれ等により接続不良が発生するおそれがある。しかし、重ね合わせた超電導線材を加圧すると、超電導線材の間の低融点金属が溶融したときに、余分な低融点金属が超電導線材の幅方向の側方に漏れ、低融点金属が凝固したときにバリが発生する問題が生じる。 When the superconducting wire is connected with a low melting point metal such as solder or brazing material, if the superconducting wire is not sufficiently pressurized, connection failure may occur due to displacement, separation, displacement, etc. of the superconducting wire. However, when the superconducting wires are superposed, when the low melting point metal between the superconducting wires is melted, excess low melting point metal leaks to the side in the width direction of the superconducting wire and the low melting point metal solidifies. This causes a problem of burrs.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、低融点金属によるバリの発生を抑制することが可能な超電導線材接続体の製造方法、超電導線材接続体及び超電導線材の接続装置を提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a superconducting wire connecting body manufacturing method, a superconducting wire connecting body, and a superconducting wire connecting apparatus capable of suppressing the occurrence of burrs due to low melting point metals. This is the issue.
本発明は、前記課題を解決するため、複数のテープ状の超電導線材が、低融点金属を介して接続された超電導線材接続体の製造方法であって、接続される超電導線材を、これらの超電導線材の間に低融点金属が介在した状態で、基台に設けた溝に配置する配置工程と、前記溝に配置された前記超電導線材及び前記低融点金属を加圧及び加熱することにより前記低融点金属を溶融させる溶融工程と、余分な溶融した前記低融点金属を吸い取る吸い取り工程と、を有し、前記配置工程において、前記溶融工程にて、前記低融点金属を溶融させる前に、前記超電導線材および前記低融点金属とともに、金属メッシュテープを前記溝の内部に配置するかまたは前記超電導線材に重ね合わせて配置することを特徴とする超電導線材接続体の製造方法を提供する。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a method for manufacturing a superconducting wire connecting body in which a plurality of tape-shaped superconducting wires are connected via a low melting point metal, and the superconducting wires to be connected are connected to these superconducting wires. With the low melting point metal interposed between the wires, the placement step of placing in the groove provided on the base, and pressurizing and heating the superconducting wire and the low melting point metal placed in the groove a melting step of melting a refractory metal, wherein the extra melted possess a step blotter soak up low melting point metal, a, in the disposing step, by said melting step prior to melt the low melting point metal, said superconducting with wire and the low melting point metal, Hisage a method of manufacturing a superconducting wire connector characterized that you arranged by overlapping metal mesh tape or the superconducting wire is disposed inside the groove To.
前記吸い取り工程の後、前記低融点金属が溶融している状態で、余分な溶融した前記低融点金属を吸い取った前記金属メッシュテープを取り外すことが好ましい。
前記金属メッシュテープは、フラックスを含む銅メッシュテープであってもよい。
本発明は、複数のテープ状の超電導線材が、低融点金属を介して接続された超電導線材接続体の製造方法であって、接続される超電導線材を、これらの超電導線材の間に低融点金属が介在した状態で、基台に設けた溝に配置する配置工程と、前記溝に配置された前記超電導線材及び前記低融点金属を加圧及び加熱することにより前記低融点金属を溶融させる溶融工程と、余分な溶融した前記低融点金属を吸い取る吸い取り工程と、を有し、前記基台は、前記溝の底面または側面の少なくとも1箇所に排気口を有し、前記排気口は、ポンプに接続され、前記吸い取り工程において、前記ポンプの吸引により、余分な溶融した前記低融点金属を前記排気口から吸い取ることを特徴とする超電導線材接続体の製造方法を提供する。
前記超電導線材が、スズまたはスズ合金により接合された安定化層を有する場合、前記低融点金属は、前記安定化層を接合する前記スズまたは前記スズ合金の融点より低いことが好ましい。
After the sucking step, it is preferable to remove the metal mesh tape from which excess molten low melting point metal has been sucked in a state where the low melting point metal is melted .
The metal mesh tape may be a copper mesh tape containing a flux.
The present invention relates to a method of manufacturing a superconducting wire connecting body in which a plurality of tape-shaped superconducting wires are connected via a low melting point metal, and the superconducting wire connected is a low melting point metal between these superconducting wires. In a state where the metal is interposed in a groove provided in the base, and a melting step in which the superconducting wire and the low melting point metal placed in the groove are pressurized and heated to melt the low melting point metal. And a sucking step of sucking off the excessive molten low melting point metal, and the base has an exhaust port at least at one of the bottom surface or the side surface of the groove, and the exhaust port is connected to a pump. In the sucking step, a superconducting wire connecting body manufacturing method is provided in which excess molten low melting point metal is sucked from the exhaust port by suction of the pump.
When the superconducting wire has a stabilization layer joined by tin or a tin alloy, the low melting point metal is preferably lower than the melting point of the tin or the tin alloy joining the stabilization layer.
また、本発明は、本発明の超電導線材接続体の製造方法によって製造された超電導線材接続体であって、少なくとも2本の超電導線材が、その間に低融点金属が介在した状態で重なり合い、かつ互いに接続された超電導線材接続体であって、前記超電導線材接続体の側面に前記低融点金属のバリが存在しないことを特徴とする超電導線材接続体を提供する。 Further, the present invention is a superconducting wire connector manufactured by the method of manufacturing a superconducting wire connector of the present invention, wherein at least two superconducting wires overlap with each other with a low melting point metal interposed therebetween, and Provided is a connected superconducting wire, wherein the low-melting-point metal burrs are not present on the side surface of the superconducting wire connecting.
また、本発明は、前記課題を解決するため、複数のテープ状の超電導線材を、低融点金属を介して接続する超電導線材の接続装置であって、接続される超電導線材を配置する溝を有する基台と、前記溝に配置された前記超電導線材を加圧及び加熱する手段と、低融点金属の溶融時に余分な溶融した低融点金属を吸い取る吸い取り手段と、を有し、前記吸い取り手段は、前記基台において前記溝の底面または側面の少なくとも1箇所に設けられた排気口を備え、前記排気口はポンプに接続されたことを特徴とする超電導線材の接続装置を提供する。 In order to solve the above-mentioned problem, the present invention is a superconducting wire connecting device for connecting a plurality of tape-shaped superconducting wires via a low melting point metal, and has a groove for arranging the superconducting wires to be connected. a base, means for arranged the superconducting wire of the pressure and heat to said groove, a blotter means sucks a low-melting-point metal that extra melted during melting of the low melting point metal, have a, the wicking means, A superconducting wire connecting device is provided , comprising an exhaust port provided in at least one position on a bottom surface or a side surface of the groove in the base, wherein the exhaust port is connected to a pump .
前記吸い取り手段は、さらに金属メッシュテープを備えてもよい。
前記金属メッシュテープは、フラックスを含む銅メッシュテープであってもよい。
The wicking means may further comprise a metal mesh tape.
The metal mesh tape may be a copper mesh tape containing a flux .
本発明によれば、余分な低融点金属を吸い取ることにより、バリの発生を抑制することができる。 According to the present invention, the generation of burrs can be suppressed by sucking off the extra low melting point metal.
以下、好適な実施形態に基づき、図面を参照して本発明を説明する。
図1に、超電導線材を配置する溝21を有する基台20の一例を示す。図2には、超電導線材を加圧及び加熱により圧着する手段として、圧着治具25の一例を示す。本明細書において「加圧及び加熱」とは、超電導線材が加熱された状態で加圧される時期があればよく、加圧と加熱の開始時期や終了時期が同時である場合に限定するものではない。
Hereinafter, based on a preferred embodiment, the present invention will be described with reference to the drawings.
In FIG. 1, an example of the
基台20は、溝21の側面を形成する一対の側壁22,22と、溝21の下面を形成する底壁23を有する。底壁23は平面視で略長方形であり、この長方形の長辺は、溝21の長手方向と平行である。溝21の長手方向の両端は、閉鎖されることなく、基台20の両端に達している。溝21の深さは、接続しようとする一対の超電導線材及び低融点金属の厚さの総和と略同じかそれ以上であることが望ましい。溝21の幅W1は、超電導線材の幅と同程度である。超電導線材を溝21に挿入し、及び溝21から取り外す作業を容易にするため、溝21の幅W1は、超電導線材の幅より若干大きくしてもよい。溝21の底面と底壁23の下面が平行であると、基台20を水平面上に配置したときに、溝21に配置された超電導線材を水平に維持しやすくなるので、好ましい。
The
基台20は、溝21の長手方向の両端部近傍に、溝21に配置された超電導線材を保持するクランプ機構(図示略)を備えてもよい。クランプ機構は、溝21の長手方向における超電導線材の位置ずれを抑制できることが好ましく、さらに溝21の幅方向における超電導線材の位置ずれを抑制できることが好ましい。基台20を構成する材料は、熱伝導率が低く、断熱性の高いことが好ましい。これにより、超電導線材の加熱時に基台20の温度上昇が抑制され、低融点金属の溶融を妨げることがなく、作業効率を向上することができる。基台20の材料としては、セラミックスが挙げられる。側壁22,22と底壁23を別体で作製したものを組み合わせてもよいが、側壁22,22と底壁23を一体で形成してもよい。
The
圧着治具25は、板部27と、板部27から突出した凸部26を有する。板部27は平面視で略長方形であり、この長方形の長辺は、凸部26の長手方向と平行である。凸部26の先端面の形状は略長方形であり、板部27の長辺方向に連続した一つの突起である。板部27の寸法は、基台20の平面寸法と同程度でもよく、一回り小さくでもよい。板部27の上面は、平坦に形成されている。圧着治具25の板部27は面積が広く、厚さが薄いことが好ましい。これにより、体積に比して表面積を大きくすることができ、加熱後の放熱性を向上することができる。
The
溝21に配置した超電導線材(図示せず)を圧着治具25で加圧するときには、圧着治具25の凸部26が、基台20の溝21の中に挿入される。凸部26を溝21に挿入し、及び溝21から取り外す作業を容易にするため、溝21の幅W1は、凸部26の幅W2より若干大きくしてもよい。圧着治具25は、内部に加熱手段(図示せず)を有するか、あるいは外部の加熱手段(図示せず)から得た熱を凸部26の先端面に伝導させることが可能な構造であることが好ましい。
When a superconducting wire (not shown) disposed in the
圧着治具25の内部に加熱手段を設けることなく、外部の加熱手段を用いる場合、加熱後に外部の加熱手段を圧着治具25から引き離すことで、さらなる熱の流入を抑制し、超電導線材及び低融点金属の冷却を効率よく行うことができる。外部の加熱手段は、例えばブロック状の加熱体の下面を板部27の上面に押し当てたときに、加熱体から圧着治具25に熱が流入する構成とすることもできる。加熱方法は、低融点金属を融点以上に加熱できれば特に限定されないが、電熱ヒーターを用いる方法が挙げられる。
When an external heating means is used without providing a heating means inside the crimping
圧着治具25を構成する材料は、超電導線材を加圧することが可能な強度と、加熱手段からの熱を超電導線材に伝導させる機能を有することが望ましい。この点から、ステンレス、アルミニウム、銅、アルミニウム合金、銅合金など、熱伝導率及び熱伝達率の高い金属材料が好適である。
The material constituting the crimping
圧着治具25の上下動には、シリンダーやモーター等の駆動手段(図示せず)を用いてもよいし、ボールねじやスライダー等の案内手段(図示せず)を用いてもよい。圧着治具25に対して外部の加熱体を上下させる場合も同様である。温度を管理するため、圧着治具25や加熱体の温度測定手段や、測定した温度の表示手段等(図示せず)を接続装置に設けることもできる。
For the vertical movement of the crimping
図3に超電導線材10の一例を示す。図3には、後述する低融点金属16も図示されているが、この低融点金属16は超電導線材10の一部ではない。超電導線材10は、テープ基板11、中間層12、超電導層13、保護層14、安定化層15等を有し、イットリウム(Y)系の超電導体が用いられた多層複合構造となっている。テープ基板11は、例えばニッケル合金等の金属からなるテープ状の基材である。
FIG. 3 shows an example of the
テープ基板11と超電導層13との間に設けられる中間層12は、下地層、配向性中間層、キャップ層等の複数層から構成されてもよい。下地層は例えばY2O3からなり、耐熱性が高く、界面反応性を低減するため設けられる。テープ基板と下地層との間には、Al2O3等の拡散防止層を介在させてもよい。配向性中間層はGd2Zr2O7、MgO、ZrO2−Y2O3(YSZ)、SrTiO3等の金属酸化物からなり、2軸配向する物質から選択される。キャップ層は、CeO2、Y2O3、Al2O3、Gd2O3、Zr2O3、Ho2O3、Nd2O3等、結晶粒が面内方向に選択成長するものが好ましい。
The
超電導層13は、RE123(REBa2Cu3O7−δ)等の酸化物超電導体からなる。RE123のREは、Y、La、Nd、Sm、Er、Gd等の希土類元素を表す。RE123として、Y123(YBa2Cu3O7−δ)、Gd123(GdBa2Cu3O7−δ)などが挙げられる。
The
保護層14は、Agや貴金属等からなる。安定化層15は、銅、黄銅(Cu−Zn合金)のような銅合金等、良導電性の金属材料からなることが好ましい。安定化層15は、保護層14の上にCu等の金属テープをSnはんだ等のはんだで接合したものであってもよい。
The
超電導線材10の別の例として、Bi2212(Bi2Sr2CaCu2O8+δ)、Bi2223(Bi2Sr2Ca2Cu3O10+δ)等のビスマス系超電導体を用いたビスマス系超電導線材が挙げられる。ビスマス系超電導線材は、Agなどのテープ状の安定化材からなるシースの内部に酸化物超電導層を内包した構造が主体である。
As another example of the
本実施形態による超電導線材の接続方法は、複数のテープ状の超電導線材が、低融点金属を介して接続された超電導線材接続体の製造方法として利用できる。複数の超電導線材10,10を接続する際には、図4に示すように、それぞれの超電導線材10,10の端末部を重ね合わせ、その間に低融点金属16を配置する。低融点金属16は、はんだやろう材等である。低融点金属16の融点は、超電導線材10を低融点金属16の融点以上に加熱しても超電導体の劣化を避けることができる程度に低いことが好ましい。また、超電導線材10の一部にはんだやろう材等の溶融可能な接合材料が含まれる場合は、低融点金属16の融点が、超電導線材10の接合材料の融点より低いことが好ましい。例えば、超電導線材が、スズまたはスズ合金により接合された安定化層を有する場合は、低融点金属の融点は、安定化層を接合する前記スズまたはスズ合金の融点より低いことが好ましい。
The superconducting wire connecting method according to the present embodiment can be used as a method of manufacturing a superconducting wire connecting body in which a plurality of tape-like superconducting wires are connected via low-melting point metals. When connecting a plurality of
低融点金属16の溶融前の形態は、超電導線材10,10の間に低融点金属16が配置された状態を維持しやすいように、線状、テープ状、シート状、ペースト状等が好ましい。はんだは、従来公知のものを使用可能であり、例えば、Inを主成分とするInはんだ、Sn、Sn−Ag系合金、Sn−Bi系合金、Sn−Cu系合金、Sn−Zn系合金などのSnを主成分とする合金よりなるSnはんだ、Pb−Sn系合金はんだ、共晶はんだ、低温はんだなどが挙げられる。また、1種のはんだのみを使用してもよく、2種以上のはんだを組み合わせて使用することもできる。環境問題に対応する観点からは、Pb等の規制対象物質を使用せず、これらの含有量が規制値未満であることが好ましい。
The form before melting of the low
本実施形態の接続方法は、第1の工程として、接続される超電導線材10,10及び低融点金属16を、基台20の溝21に配置する配置工程を有する。超電導線材10,10及び低融点金属16を溝21に配置する順序や方法として、次の(1)〜(5)を例示するが、接続される超電導線材10,10の間に低融点金属16が介在した状態となればよく、配置工程が下記に限定されるものではない。
The connection method of the present embodiment includes a placement step of placing the
(1)溝21に一方(下側)の超電導線材10を配置し、次いで、超電導線材10の上に低融点金属16を配置し、次いで、その上に他方(上側)の超電導線材10を配置する。
(2)溝21の外で一方の超電導線材10の上に低融点金属16を配置し、次いで、これらを溝21に配置し、次いで、その上に他方の超電導線材10を配置する。
(3)溝21の外で一方の超電導線材10の上に低融点金属16を配置し、次いで、その上に他方の超電導線材10を配置し、次いで、これらをまとめて溝21に配置する。
(4)溝21に両方の超電導線材10,10を重ね合わせて配置し、次いで、上側の超電導線材10の端末部を持ち上げた状態で、超電導線材10,10の間に低融点金属16を配置する。
(5)溝21に一方の超電導線材10を配置し、これとは別に、溝21の外で他方の超電導線材10に低融点金属16を配置し(はんだペーストのように加熱しなくても付着性のある接合材料を付着させ)、次いで、低融点金属16を付着させた他方の超電導線材10を一方の超電導線材10の上に配置する。
(1) One (lower)
(2) The low
(3) The low
(4) Arrange both
(5) One
図4では、超電導線材10の安定化層15が低融点金属16に接触するように、超電導線材10を配置している。安定化層15がCuからなる場合、安定化層15が低融点金属16に接触するように配置すると、溶融した低融点金属16が安定化層15の表面を濡らしやすく、超電導線材10の強固に接合しやすいので、好ましい。
In FIG. 4, the
本実施形態の接続方法は、第2の工程として、溝21に配置された超電導線材10,10及び低融点金属16を加圧及び加熱することにより低融点金属16を溶融させる溶融工程を有する。溶融工程においては、超電導線材10,10及び低融点金属16を基台20の溝21と圧着治具25の凸部26との間に挟み込むことにより、超電導線材10,10と低融点金属16とが分離しないように加圧する。超電導線材10に加える圧力は、超電導線材10の損傷、特に超電導体の結晶構造の変化がない程度に制御される。加熱方法は、上述したように、圧着治具25の内部または外部に設けた加熱手段(図示せず)から超電導線材10に熱を伝導させる方法が挙げられる。
The connection method of the present embodiment includes a melting step of melting the low
本実施形態の接続方法は、第3の工程として、余分な溶融した低融点金属16を吸い取る吸い取り工程を有する。余分な溶融した低融点金属を吸い取る吸い取り手段として、図5では、金属メッシュテープ17を用いた場合を例示する。金属メッシュテープ17は、金属の細線を編んでテープ状にしたメッシュ材である。金属メッシュテープ17は、溶融した低融点金属に接触すると、毛細管現象により低融点金属を吸引することができる。金属メッシュテープ17を構成する金属は、銅(Cu)やその合金が挙げられる。
The connection method of the present embodiment includes a sucking step of sucking off the excessive molten low
金属メッシュテープ17を吸い取り手段とする場合、配置工程において、基台20の溝21を配置するとき、超電導線材10,10及び低融点金属16とともに金属メッシュテープ17を溝21の内部または超電導線材10の上に配置することが好ましい。また、超電導線材10の上に金属メッシュテープ17を重ね合わせて配置した場合は、溶融工程において、超電導線材10と圧着治具25の凸部26との間に金属メッシュテープ17を挟み込むことが好ましい。この場合は、超電導線材10及び低融点金属16とともに金属メッシュテープ17も、圧着治具25により加圧及び加熱される。
When the
低融点金属16が溶融する前から金属メッシュテープ17を超電導線材10の近傍に配置した場合、超電導線材10の側方からはみ出した余分な低融点金属16を直ちに金属メッシュテープ17で吸い取らせることができる。つまり、溶融工程を行う最中で、低融点金属16が溶融した直後から、吸い取り工程を自動的に開始することができる。余分な低融点金属を吸い取ることにより、バリの発生を抑制することができる。
When the
金属メッシュテープ17は、低融点金属の吸引を促進するため、フラックスを含むことが好ましい。金属メッシュテープの金属が銅である銅メッシュテープを用いると、低融点金属の吸引性とともに、熱伝導性も優れる。このため、超電導線材10と圧着治具25との間に金属メッシュテープ17を挟み込んだときでも、圧着治具25の熱を超電導線材10に良好に伝導させることができる。
The
溶融工程及び吸い取り工程が終了した後は、余分な低融点金属を吸い取った金属メッシュテープ17を除去することが好ましい。この除去の際には圧着治具25を上昇させ、加圧を停止した状態で、金属メッシュテープ17を超電導線材10の上から取り除く。金属メッシュテープ17の取り外しは、ピンセット等の治具を用いて手動でもよく、自動でもよい。また、最終的には、超電導線材10,10の間の低融点金属16が冷却されて凝固することにより、超電導線材10,10が接続される。吸い取り工程後の手順として、次の(A)〜(C)を例示するが、金属メッシュテープ17を用いた本実施形態の接続方法が下記に限定されるものではない。
After the melting step and the sucking step are completed, it is preferable to remove the
(A)低融点金属16が溶融している状態で圧着治具25を上昇させ、余分な低融点金属を吸い取った金属メッシュテープ17を取り外す。超電導線材10,10の間の溶融した低融点金属16が凝固しないうちに、再び圧着治具25を下降させて超電導線材10,10に対する加圧及び加熱を継続する。その後、圧着治具25の加熱を終了し、圧着した状態を継続したまま低融点金属16の融点以下まで冷却する。低融点金属16が凝固した後に圧着治具25を上昇させ、接続が済んだ超電導線材10,10を取り出す。
(A) The crimping
(B)低融点金属16が溶融している状態で圧着治具25を上昇させ、余分な低融点金属を吸い取った金属メッシュテープ17を取り外す。超電導線材10,10の間の溶融した低融点金属16の一部または全部が凝固した後で再び圧着治具25を下降させ、超電導線材10,10を加圧しながら再加熱する。超電導線材10,10の間の低融点金属16が溶融した後で圧着治具25の加熱を終了し、圧着した状態を継続したまま低融点金属16の融点以下まで冷却する。低融点金属16が凝固した後に圧着治具25を上昇させ、接続が済んだ超電導線材10,10を取り出す。
(B) The crimping
(C)余分な低融点金属を吸い取った金属メッシュテープ17とともに超電導線材10を加圧したまま、圧着治具25の加熱を終了し、低融点金属16が凝固した後に圧着治具25を上昇させた後、余分な低融点金属を吸い取った金属メッシュテープ17を取り外し、さらに接続が済んだ超電導線材10,10を取り出す。
(C) The heating of the crimping
上記(A)または(B)の手順は、余分な低融点金属を吸い取った金属メッシュテープ17を取り外す際、低融点金属が溶融した状態であり、金属メッシュテープ17が超電導線材10に付着しにくいので好ましい。再び圧着治具25を下降させる前に、超電導線材10と圧着治具25の凸部26との間に緩衝材を配置することもできる。緩衝材は、メッシュやスポンジのように、加圧に対して圧縮される耐熱性の部材である。緩衝材を用いることにより、圧着治具25による加圧が均等に超電導線材10に加わり、平衡度(バランス)をとることができる。緩衝材は、低融点金属を吸い取ることが可能な金属メッシュテープであってもよい。低融点金属を吸い取っていない新しい金属メッシュテープを再び超電導線材10の上に配置することにより、以後の工程で溶融した低融点金属のはみ出しがあったとしても、はみ出した低融点金属を金属メッシュテープで吸い取ることができる。
The above procedure (A) or (B) is a state in which the low melting point metal is melted when the
上記(B)のように、余分な低融点金属を吸い取った金属メッシュテープ17を取り除いている間に低融点金属16が凝固した場合、一旦は超電導線材10,10が接続された状態となる。しかし、幅方向の位置ズレが生じることもあるので、最初の接続を仮接続工程とし、再び超電導線材10,10の加圧及び加熱により超電導線材10,10の間の低融点金属16を再び溶融させ、幅方向の位置ズレを修正した後で、冷却により超電導線材10,10を接続すること(本接続工程)も可能である。
As in (B) above, when the low
本実施形態の接続方法の効果を確認するため、金属メッシュテープ17を用いないで超電導線材10,10を接続する比較例1と、金属メッシュテープ17を用いて超電導線材10,10を接続する実施例1を、次のように実施した。
In order to confirm the effect of the connection method of the present embodiment, Comparative Example 1 in which the
本実施形態の比較例1では、図1における溝21の幅W1が5.2mmである基台20と、図2における凸部26の幅W2が5.0mmである圧着治具25を使用した。圧着治具25は、ヒーターによる温度制御が可能である。超電導線材10の幅は5.02mm、長さは30cmである。接続する2本の超電導線材10,10のうち1本の超電導線材10の接続箇所に、図3に示すように低融点金属16として、長さ20cmにわたってはんだを塗布した。基台20の溝21の中で図4に示すように2本の超電導線材10,10を組み合わせ、200℃に加熱して圧着した。圧着した状態でエアブローを用いてはんだを融点以下まで冷却し、はんだが凝固した後、接続が済んだ超電導線材10,10を溝21から取り出した。
In Comparative Example 1 of the present embodiment, the base 20 in which the width W1 of the
図6に、比較例1において、接続が済んだ超電導線材10,10の幅を測定したグラフを示す。この幅は、超電導線材10,10の接続箇所の長さ方向に対して2cm間隔で測定した。幅の平均値は約5.3mmであり、もとの超電導線材10の幅である5.02mmと比較すると、2本の超電導線材10,10を接続したことによる幅ずれと、はんだによるバリの影響で幅が増加している。図7に、接続が済んだ超電導線材10の幅方向(図7では上下方向)の両側に多数のバリ18が生じた様子を例示する。
In FIG. 6, the graph which measured the width | variety of the
本実施形態の実施例1では、基台20、圧着治具25及び超電導線材10は、比較例1と同様であるが、図5に示すように、圧着前に金属メッシュテープ17を超電導線材10の上に重ね合わせ、密着させた。金属メッシュテープ17の長さは29cmであり、長さ25cmの溝21の両端から外にそれぞれ2cm程度突出させた。また、温度200℃にして圧着した後、はんだが凝固する前にはんだを吸収した金属メッシュテープ17を取り除き、さらに緩衝材としてはんだを吸収していない新しい金属メッシュテープ17を超電導線材10の上に乗せ、再び圧着した。圧着した状態ではんだを融点以下まで冷却し、はんだが凝固した後、接続が済んだ超電導線材10,10を溝21から取り出した。
In Example 1 of the present embodiment, the
図8に、実施例1において、接続が済んだ超電導線材10,10の幅を測定したグラフを示す。この幅は、超電導線材10,10の接続箇所の長さ方向に対して2cm間隔で測定した。幅の平均値は約5.09mmであり、比較例1と比較すると、はんだによるバリの影響が除去されたことが分かる。実施例1で接続が済んだ超電導線材10,10を観察しても、側面にバリは発見されなかった。このため、接続前と比較した幅の増加は、幅ずれが原因と考えられる。
In FIG. 8, the graph which measured the width | variety of the
本発明の超電導線材接続体は、少なくとも2本の超電導線材が、その間に低融点金属が介在した状態で重なり合い、かつ互いに接続された超電導線材接続体であって、超電導線材接続体の側面に低融点金属のバリが存在しないことを特徴とする。本発明によれば、接続部の全長にわたり、バリが存在しない超電導線材接続体を得ることができる。 The superconducting wire connecting body of the present invention is a superconducting wire connecting body in which at least two superconducting wires overlap with each other with a low-melting point metal interposed therebetween and are connected to each other, and are connected to the side of the superconducting wire connecting body. It is characterized by the absence of refractory metal burrs. According to the present invention, it is possible to obtain a superconducting wire connecting body having no burr over the entire length of the connecting portion.
以上、本発明を好適な実施形態に基づいて説明してきたが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。 As mentioned above, although this invention has been demonstrated based on suitable embodiment, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment, A various change is possible in the range which does not deviate from the summary of this invention.
金属メッシュテープを吸い取り手段として用いる場合、上述の実施形態では、配置工程の段階から金属メッシュテープを超電導線材の上に重ね合わせるものとしたが、本発明は特にこれに限定されるものではない。例えば、低融点金属が溶融した後に金属メッシュテープを超電導線材に接触させてもよい。溝の側面または底面に開口部を設けて、この開口部から吸い取り手段を出没自在に設けることも可能である。 In the case where the metal mesh tape is used as the sucking means, in the above-described embodiment, the metal mesh tape is superposed on the superconducting wire from the stage of the arranging step, but the present invention is not particularly limited to this. For example, the metal mesh tape may be brought into contact with the superconducting wire after the low melting point metal is melted. It is also possible to provide an opening on the side surface or bottom surface of the groove, and to provide the sucking means so as to be able to appear and retract from the opening.
金属メッシュテープ17以外の吸い取り手段の例として、図9には、基台20の溝21の底面または側面の少なくとも1箇所に排気口24を設けた場合を示す。図示例では、溝21の側面にその長手方向に沿って複数の排気口24が設けられている。排気口24は、ポンプ(図示せず)に接続され、吸い取り工程において、ポンプの吸引により、余分な溶融した低融点金属を排気口24から吸い取り除去することができる。このようにして、余分な低融点金属を吸い取ることにより、バリの発生を抑制することができる。
As an example of the suction means other than the
本発明により得られた超電導線材接続体は、超電導コイルや超電導ケーブル等における導体として好適である。超電導コイルの用途は、特に限定されないが、磁気共鳴画像診断装置(MRI)、核磁気共鳴分光装置(NMR)、超電導磁気エネルギー貯蔵装置(SMES)等が挙げられる。 The superconducting wire connection body obtained by the present invention is suitable as a conductor in a superconducting coil, a superconducting cable, or the like. The use of the superconducting coil is not particularly limited, and examples thereof include a magnetic resonance imaging diagnostic apparatus (MRI), a nuclear magnetic resonance spectroscopic apparatus (NMR), and a superconducting magnetic energy storage apparatus (SMES).
10…超電導線材、11…テープ基板、12…中間層、13…超電導層、14…保護層、15…安定化層、16…低融点金属、17…金属メッシュテープ、18…バリ、20…基台、21…溝、22…側壁、23…底壁、24…排気口、25…圧着治具、26…凸部、27…板部。
DESCRIPTION OF
Claims (9)
接続される超電導線材を、これらの超電導線材の間に低融点金属が介在した状態で、基台に設けた溝に配置する配置工程と、
前記溝に配置された前記超電導線材及び前記低融点金属を加圧及び加熱することにより前記低融点金属を溶融させる溶融工程と、
余分な溶融した前記低融点金属を吸い取る吸い取り工程と、
を有し、
前記配置工程において、前記溶融工程にて、前記低融点金属を溶融させる前に、前記超電導線材および前記低融点金属とともに、金属メッシュテープを前記溝の内部に配置するかまたは前記超電導線材に重ね合わせて配置することを特徴とする超電導線材接続体の製造方法。 A plurality of tape-shaped superconducting wires are manufacturing methods of a superconducting wire connecting body connected via a low melting point metal,
An arrangement step of arranging the superconducting wire to be connected in a groove provided in the base with a low melting point metal interposed between these superconducting wires,
A melting step of melting the low melting point metal by pressurizing and heating the superconducting wire and the low melting point metal disposed in the groove;
A blotting process for sucking off the excessive molten low melting point metal;
I have a,
In the placing step, before melting the low melting point metal in the melting step, a metal mesh tape is placed inside the groove or superposed on the superconducting wire together with the superconducting wire and the low melting point metal. method of manufacturing a superconducting wire connector characterized that you arranged Te.
接続される超電導線材を、これらの超電導線材の間に低融点金属が介在した状態で、基台に設けた溝に配置する配置工程と、
前記溝に配置された前記超電導線材及び前記低融点金属を加圧及び加熱することにより前記低融点金属を溶融させる溶融工程と、
余分な溶融した前記低融点金属を吸い取る吸い取り工程と、
を有し、
前記基台は、前記溝の底面または側面の少なくとも1箇所に排気口を有し、前記排気口は、ポンプに接続され、
前記吸い取り工程において、前記ポンプの吸引により、余分な溶融した前記低融点金属を前記排気口から吸い取ることを特徴とする超電導線材接続体の製造方法。 A plurality of tape-shaped superconducting wires are manufacturing methods of a superconducting wire connecting body connected via a low melting point metal,
An arrangement step of arranging the superconducting wire to be connected in a groove provided in the base with a low melting point metal interposed between these superconducting wires,
A melting step of melting the low melting point metal by pressurizing and heating the superconducting wire and the low melting point metal disposed in the groove;
A blotting process for sucking off the excessive molten low melting point metal;
Have
The base has an exhaust port in at least one of the bottom surface or the side surface of the groove, and the exhaust port is connected to a pump.
In the blotting step, by suction of the pump, the production method of extra molten said low melting point metal you characterized by blotting from the exhaust port superconducting wire connector.
前記低融点金属は、前記安定化層を接合する前記スズまたは前記スズ合金の融点より低いことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の超電導線材接続体の製造方法。 The superconducting wire has a stabilization layer joined by tin or tin alloy,
5. The method of manufacturing a superconducting wire connecting body according to claim 1, wherein the low melting point metal is lower than a melting point of the tin or the tin alloy to which the stabilization layer is joined.
少なくとも2本の超電導線材が、その間に低融点金属が介在した状態で重なり合い、かつ互いに接続された超電導線材接続体であって、前記超電導線材接続体の側面に前記低融点金属のバリが存在しないことを特徴とする超電導線材接続体。 A superconducting wire connecting body manufactured by the method for manufacturing a superconducting wire connecting body according to any one of claims 1 to 5,
At least two superconducting wires overlap with each other with a low melting point metal interposed therebetween, and are connected to each other, and there is no burr of the low melting point metal on the side surface of the superconducting wire connecting member A superconducting wire connecting body characterized by that.
接続される超電導線材を配置する溝を有する基台と、
前記溝に配置された前記超電導線材を加圧及び加熱する手段と、
低融点金属の溶融時に余分な溶融した低融点金属を吸い取る吸い取り手段と、
を有し、
前記吸い取り手段は、前記基台において前記溝の底面または側面の少なくとも1箇所に設けられた排気口を備え、前記排気口はポンプに接続されたことを特徴とする超電導線材の接続装置。 A superconducting wire connecting device for connecting a plurality of tape-shaped superconducting wires via a low melting point metal,
A base having a groove for arranging a superconducting wire to be connected;
Means for pressurizing and heating the superconducting wire disposed in the groove;
A sucking means for sucking off an excessive molten low melting point metal when the low melting point metal is melted;
I have a,
The superconducting wire connecting device according to claim 1, wherein the suction means includes an exhaust port provided in at least one of a bottom surface or a side surface of the groove in the base, and the exhaust port is connected to a pump .
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