JPH03253007A - 超電導磁界発生装置，超電導コイル及びその製造法 - Google Patents

超電導磁界発生装置，超電導コイル及びその製造法

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JPH03253007A
JPH03253007A JP2049294A JP4929490A JPH03253007A JP H03253007 A JPH03253007 A JP H03253007A JP 2049294 A JP2049294 A JP 2049294A JP 4929490 A JP4929490 A JP 4929490A JP H03253007 A JPH03253007 A JP H03253007A
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中村　満夫
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舟本　孝雄
Masahiko Sakamoto
坂本　征彦
Teruhiro Takizawa
滝沢　照広
Takeshi Yamagiwa
威 山際
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電流減衰率の小さい超電導磁界発生装置に係り
、特に改良された超電導線の接続部を有するコイルを備
えた超電導磁界発生装置及びそれに用いるのに適したコ
イル、超電導線並びにそのコイルの製造方法と超電導線
の接続方法に関する。
本発明の超電導磁界発生装置は、核磁気共鳴画像診断装
置、核融合装置などの種々の分野に利用できる。
〔従来の技術〕
接続用超電導線は多数の超電導素線を銅（Ｃｕ）やアル
ミニウム（ＡＭ）のような安定化材料中に埋設し所望の
外径まで伸線加工を施したものを集積した超電導ファイ
ンマルチ線が使用されている。
従来から知られている接続にはんだ相法、ろう相法、圧
接法、溶接法等が試みられているが、いずれも接続部の
電気抵抗が大きく、かつ通電時の発熱量が多くなるので
、実用上問題があった。
超電導ファインマルチ線の接続にはこれを改善するため
特開昭５９−１６２０７号に記載のように露出された超
電導素線が相互に重ねられて接続用チューブ内に収納さ
れると共に、接続用チューブを介して押圧することによ
り電気的導通状態にする方法が採られている。この接続
方法は、接続すべき超電導線の接続部分の安定化材を除
去して露出させた超電導体フィラメントを、相互に重ね
て接続用のパイプ内に収納すると共にパイプを介して圧
着し、収納された超電導体フィラメントを相互に圧着・
接合するものである。
しかしながらこの接続方法では、互いに接続しようとす
る超電導体フィラメントは、その外面の重なり合う部分
しか接触せず、高い臨界電流値を確保するのが難しい。
また押圧が一方向からであり、超電導体フィラメントの
接触も十分に行われない問題があった。
更に超電導体フィラメントの充填率を向上させるため特
開昭６２−２３４８８０号の超電導線の接合方法が提案
されている。この方法は露出された芯線のそれぞれに連
結用超電導線の露出された複芯を挾み合せ、挾み合せ部
を一体に金属リングにより覆い、この金属リングを圧着
して接合することを特徴とする。その例は連結用超電導
線のフィラメントの先端部を超電導線の各安定化材の端
部まで覆うように延材させ、この延材したフィラメント
の先端に金属リングの端部が位置するようにして圧着し
ている。この例のように超電導素線（フィラメント）が
非常に少ない場合は、連結用超電導フィラメントを適用
することは充填率を向上させるために有効である。しか
しながら圧着の押圧が一方向からであり、超電導フィラ
メント同士の密着性はまだ十分とは言えなかった。また
圧着した後の断面積や安定化材の長さ等について検討さ
れておらず、接続抵抗値がばらつく問題があり、永久電
流超電導線になっていない欠点があった。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記従来技術は超電導素線（フィラメント）を安定化材
で押圧する方法並びに接合部の断面積の比や長さについ
て考慮されておらず、そのため、真の超電導素線同士の
接続が達成されず、それに伴う永久的な電気特性にも問
題があった。つまり、超電導素線をからみ合せるのが大
きな狙いであり、超電導素線同士の近接効果や分流損失
等の防止を達成する接続までに至っていない。
本発明の目的は、電流減衰率が著しく小さく長期間安定
した磁界を発生できる超電導磁界発生装置を提供するこ
とであり、さらにその磁界発生装置に使用するのに適し
た超電導コイル及びその製造方法などを提供することで
ある。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的を達成するため１本発明は、安定化材中に複数
の超電導素線が埋設されている超電導線の端部を接続し
て構成された超電導線を巻回して構成されたコイルと、
該コイルの両端に接続された超電導スイッチと、該コイ
ルと超電導スイッチを冷却する手段とを有するものにお
いて、前記接続部分の超電導素線群は該安定化材の中央
部分に密に集合して埋設され、かつ素線間が直接接触し
、素線群の集合体の中央部に安定化材が存在し、それら
の安定化材と該素線とは密に接合されている超電導磁界
発生装置を提供する。
更に本発明は、前記接続部分において超電導素線群と他
の超電導線材群とが該安定化材の中央部分に密に集合し
て埋設され、かつ素線間が直接接触し、素線群の集合体
の中央部に安定化材が存在し、それらの安定化材と該素
線とは密に接合されている超電導磁界発生装置を提供す
る。
更に本発明によれば、前記接続部分は１０−１３Ω以下
の接続抵抗を有し、かつ前記超電導線の臨界電流値の８
０％以上の臨界電流値を有する超電導磁界発生装置が提
供できる。
本発明は、安定化材中に多数の超電導素線が埋設されて
いる超電導線を巻回して構成されたコイル単位のコイル
端において超電導素線同士を接続して所定のコイルター
ンを構成するものにおいて。
前記接続部分の超電導素線群は安定化材中に埋設され、
かつその安定化材の中心部分に密に集合されて素線間が
直接接触し、素線群の集合体の中心部に低抵抗金属材料
が存在し、該安定化材と該金属材料及び該素線は相互に
密に接合されていることを特徴とする超電導コイルを提
供するものである。
このコイルは、前記接続部分の超電導素線群と接続用超
電導線群とが該安定化材中に埋設され。
かつその安定化材の中心部分に密に集合されて素線間が
直接接触し、素線群の集合体の中心部に低抵抗金属材料
が存在し、該安定化材と該金属材料が該素線と相互に密
に接合されている超電導コイルであってもい。そして、
この超電導コイルは、前記接続部分は１０−１３Ω以下
の接続抵抗を有し、かつ前記超電導線の臨界電流値の８
０％以上の臨界電流値を有する。
本発明は、前記接続部分の超電導素線群は安定化材中に
埋設され、かつその安定化材の中央部分に密に集合され
て素線間が直接接触し、素線群の集合体の中央部に低抵
抗金属材料が存在し、該安定化材と該金属材料及び該素
線は相互に密に接合され、前記接続部分は１０−１３Ω
以下の接続抵抗を有し、かつ前記超電導線の臨界電流値
の８０％以上の臨界電流値を有する超電導線を提供する
ものである。
そして更に本発明は、超電導線を巻回して所望のターン
を構成すること、該超電導線の端部の超電導素線群を露
出させること、該素線群の中央部に安定化材の芯材を配
置すること、該超電導素線群及び芯材とともに中空部を
有する安定化材の中空部内に挿入すること、中空安定化
材の外周から加圧することにより該露出された超電導素
線を芯材方向に集合させることにより、中空安定化材並
びに芯材を該超電導素線に密に接合すること、超電導コ
イルの製造法を提供する。
この製造方法は、安定化材中に複数の金属超電導素線が
埋設されている超電導線を巻回してコイルを形成する工
程と、該コイルの超電導線の接続端部に露出された金属
超電導素線を他の接続すべき露出された超電導素線群並
びに接続補助材とを、中央部に安定化材からなる芯材を
存在させて、集合する工程と、集合した超電導素線群及
び超電導線端部を中空安定化材の中空部内に挿入する工
程と、該中空安定化材の外方から圧力を加えて集合部を
塑性加工し、超電導素線を中空安定化材の中央部分に集
積するとともに、前記芯材及び中空安定化材を前記超電
導素線に密に接合し、かつ前記超電導素線同士を直接接
触させる工程と、を含む超電導線のコイルの製造方法で
ある。
また、安定化材中に複数の金属超電導素線が埋設されて
いる超電導線の接続端部に露出された金属超電導素線他
の超電導線の接続端部の露出素線とを安定化芯材の周り
に集合する工程と、集合した超電導素線群及び超電導線
端部を中空安定化材の中空部内に挿入する工程と、挿入
された集合部を塑性加工し、超電導素線を中空安定化材
の中央部分に集積するとともに、前記芯材及び中空安定
化材を前記超電導素線に密に接合し、かつ前記超電導素
線同士を直接接触させる工程と、を含む超電導線の接続
方法を提供する。
本発明に係る超電導線は、安定化材料中に複数の金属超
電導素線が埋設されている各単位超電導線の端部で露出
された金属超電導素線同士が接続されてなる超電導線に
おいて、前記接続部分の超電導素線は接続用円筒中空安
定化材の中央部分に集合され、接続用安定化材は超電導
線及び被接続超電導素線と例えば金属接合されているも
のである。
本発明者は超電導素線間の接続抵抗を著しく低下させる
ために、超電導素線をいかにして集合させるかを検討し
た。このため、超電導線に使用されている安定化材材で
接続用のスリーブを作製し、その中に被接続用の超電導
素線を挿入し、安定化材スリーブを押圧するのである。
ところが、この方法では超電導素線の集合体の充填率は
それほど向上しなかった。
ここで充填率とは、接続部の断面（接続部の超電導素線
の長手方向に直角な面における断面）のうち安定化材の
面積を除いた面積（Ａ）に対する。
超電導素線の集合または超電導素線と接続補助材として
用いた超電導素線の集合の面積（Ｂ）の比であり、面積
（Ｂ）は面積（Ａ）から空間またはボイドを除いたもの
である。この充填率が８０％以上であると、超電導素線
間の接触抵抗が非常に小さくなり、接続抵抗が小さくな
る。とくに充填率が９０％以上であると接続抵抗が極め
て小さくなる。
単に安定化材のスリーブに加工を施して超電導素線を中
央部に集合させようとしても充填率が向上しない場合は
、安定化材は一般に銅やアルミニウムなどの軟金属で出
来ているため、塑性加工の圧力が超電導素線群を集合さ
せるように加わらないためと考えられる。そこで本発明
者は、超電導素線群の中央部に低抵抗金属材料、特に安
定化材からなる芯材を配置し、超電導素線群に塑性加工
の力が十分加わるようにしたところ、超電導素線群の充
填率は著しく高まり、超電導素線間の接触が極めて良く
なり、しかも超電導素線群と安定化材とが密に接合して
いることがわかった。そしてこのようにして得た接合部
を有する超電導線を用いて作成したコイルの特性を測定
したところ、接続部の接続抵抗はおよそ１０−１３Ω以
下であり、はとんどの場合１０−１４Ω以下であって、
この接続部を有する超電導線の臨界電流値は、接続部以
外の臨界電流値の約８０％以上である。特筆すべきこと
は１本発明の接続方法による接続部は、接続抵抗の変動
が著しく小さいことであり、従来方法による場合、接続
抵抗が一定しなかったが、これを完全に解決出来た。
塑性加工方法について種々検討した結果、等方圧押圧法
あるいは複数の抑圧面を持つ金型を用いた成形法で超電
導素線を集合させるのが非常に優れている。ことが判明
した。この成形法によれば。
押圧すればする程超電導素線が安定化材スリーブの中心
に向かって集合するので、その充填率は向上し、また押
圧の加圧力を制御することによって超電導素線の充填率
をコントロールすることもできる。金型を用いて成形す
る際に超音波などによる振動を付加してやれば、更に充
填率を上げるのに効果がある。
また露出した超電導素線同士を接続するだけでは、接続
抵抗を小さくし、安定した接続部を作製することはでき
ない。すなわち超電導素線はその周囲の安定化材によっ
て保護され、永久電流回路を作成していることに着目し
、接続部も安定化材との関係を明らかにする必要があっ
た。その工つに被接続超電導素線の集合部分とその周り
の安定化部分との比を求める必要がある。種々検討した
結果、超電導素線または超電導素線と接続補助材である
他の超電導素線の断面積を１とした場合、安定化・材の
断面積は１０以上、特に３０以上にするのが好ましい。
また、接続部分の長さについて検討した。その結果、こ
れは超電導線の接続の良否に関係するが、等方圧押圧法
によればｉｏａｍ以上、特に１５＋ｍ＋以上の長さの安
定化材で包み込めば良いことが分つた。すなわち、本発
明の典型的な例では、等方圧で塑性加工するか又は複数
加圧面を有する装置で塑性加工し、超電導素線群を押圧
し、その周りの安定化材の断面積を被接続接合補助材を
含んだ超電導素線の断面積１に対して１０以上にし、な
おかつ接合長さを１５ｍ以上になるように接続を行うも
のである。加工は常温、大気中雰囲気で実施出来、この
方法により冷間金属接合が行えるものである。塑性加工
を行なった後、更に加圧またはプレスして超電導素線間
の接触を強くするのが良い。
ここで、単位超電導線はコイル部分を有するものであっ
てもよいし、単に線状のものであってもよい。線状のも
のを接合すれば長尺な電線となる。
塑性加工で超電導素線同士を安定化材の中心へ集合する
ものであるが、充填率が少なくとも８０％以上になって
いることと、塑性加工による接続後における超電導素線
と周囲の安定化材との面積比が１：１０以上にする。ま
た芯材の占める面積は、超電導素線または超電導素線と
接合補助材である他の超電導素線（以下、後者の場合も
単に超電導素線と称する）との面積をｌとすると、超電
導素線、芯材及び安定化材の面積比をそれぞれｌ：０．
３−５：１０以上となるように成形する。
そして超電導素線（この場合は接合補助材である他の超
電導素線を含まない）の断面積が合せて１　ａｍ”以下
、特に０．５ｍ２以下の場合は、超電導素線の充填率を
向上させるために接続補助材を添加しても良い。
接続補助材の材質は被接続超電導線と同じ素線の材質、
すなわちＮ　ｂ　−Ｔ　ｉ系、Ｎｂ３Ｓｎ　　系等。
またはＣｕ、ＡＱ、Ａｇ等の安定化材及びｐｂ。
Ｓｎ、Ｂｉ、Ｉｎ等の結合材から選ばれたものを用いる
と充填率が向上する。形状は線、粉末、あるいはめつき
、溶射、イオン注入及び蒸着から選んで適用する。
また、接続用安定化材はＣｕ、ＡＱ、Ａｕ及びＡｇから
選ばれる。芯材についてはＣｕ，Ａｌ，Ａｕ、Ａｇから
選ばれた単一金属、もしくはそれらの複合金属、または
Ｐｂ、Ｓｎ、Ｂｉ＊　Ｉｎから選ばれた単一金属もしく
はそれらの合金を用いる。
塑性加工法としてはＣＩＰ　（冷間等方圧機）、ロール
及び圧縮機等から選ばれた装置により接続する。その装
置は超電導素線の充填率を８０％以上の所定の形状にす
るための制御機構を装備するものを用いる。
本発明に係る磁界発生装置の応用例としては、核融合装
置や核磁気共鳴画像診断装置（ＭＲＩ）、核磁気共鳴分
析装置（ＮＭＲ）等がある。
ＮＭＲやＭＨＩにおいては、シールドと、該シールドを
取り囲んで設けられた液体ヘリウム槽と、この液体ヘリ
ウム槽内に配設された超電導磁石とを備え、該超電導磁
石のコイルは前記の接続部を有する超電導線よりなるも
のである。
〔作用〕
本発明に係る超電導線の接続部分は、金属超電導素線同
士が塑性加工により接続用安定化材の中心部に集まり、
素線の充填率が向上して密に接続されているため、超電
導素線の近接効果が十分に得られる。露出された素線群
の中心部に低電気抵抗金属からなる芯材を差込み、芯材
の上に素線群または素線群と接続助材である超電導素線
とを配置し、その後円筒中空安定化材の中に挿入して外
周から等方圧かしめを行うことにより、素線群の充填率
は勿論、素線群の周囲の安定化材との比が調和され、近
接効果も十分得られ、なおかつ接続抵抗損失の非常に小
さい接合状態を容易に達成できる。
近接効果を十分に達成させるためには素線同士の密着性
を密にする必要がある。安定化材の中空部に素線を挿入
して、２つ割りの金型等を用いて左右から加圧し、その
圧力と充填率の関係を調査した。そして得られた継手の
４端子法による接続抵抗を測定したところ、素線の充填
率が８０％以上になっていれば臨界電流値の高い値が得
られることが分った。より安定した臨界電流値を得たい
場合は充填率を９０％以上とするのが良い。
また接続抵抗損失の少ない継手を得る場合は、素線の充
填率だけでは解決できない。充填率プラス安定化材との
比が重要となる。その理由は接続前の超電導線は素線と
その周囲の安定化材との比を重要視している。本発明に
おいても接続前の超電導線に近づけるために、接続した
素線と周囲の安定化材との面積比を検討した結果、素線
を１とした場合安定化材を１０以上にすれば、臨界電流
値の低下は見られなかった。良好な範囲は３０〜５０で
あった。また芯材の面積比は、素線群の面積１に対し、
０．３〜５、特に０．５〜１が好ましい。
また継手部の長さについても安定した臨界電流を維持で
きる範囲があり、継手長さと臨界電流値との関係を調査
した結果、素線の充填率と関係するが、充填率が８０％
以上であれば継手長さは１０■で良好である。更に良好
な範囲は２０〜２５ｍ＋である。
また、臨界電流値の小さい超電導線は超電導素線の数が
少ない。素線の数が少ないと素線同士の充填率が向上し
ない。充填率が８０％以上を確保できるには接続素線の
全ての断面積が０．３１１１１２以上、特に０　、５　
ｍｍ２以上であることが望ましい。それ以下のときは、
接合補助材例えば露出した超電導素線を加えて素線群の
充填率を向上させるとよい。
充填率を向上させるための接合補助材や芯材の材料につ
いては前述した通りで、できるだけ高純度の金属が良く
、４にで超電導特性が得られれば更に良いことになる。
超電導とはならないＣｕ。
ＡＱ、Ａｕ、Ａｇ等は少なくとも９９．９％以上の高純
度である必要がある。他のＰｂ、Ｓｎ等の金属について
も９９．９％以上の金属が適用される。
接合するための装置として冷間等方圧機あるいは２以上
の加圧面を有する加圧装置を用いるのが望ましい。それ
は素線群の中心方向への加圧により素線群の集合と素線
と安定化剤との接合が同時にできるからである。その他
には凹部のロールに挟んで所定の形状に形成させる。ま
た凹部の金属を用いて、圧縮機により円筒型に形成させ
るのもよい。
〔実施例〕
以下、本発明の超電導磁界発生装置、コイル、及びその
製造方法について図面を用いて詳細に説明する。
本発明を適用する超電導磁界発生装置の基本的な構造及
びその回路構成をそれぞれ第１図及び第２図に示す。第
１図において、複数の超電導コイル単位１は隣接するコ
イルと接続部２で接続され所定のコイルターンを形成す
る。
コイルはヘリウムタンク３中に封入され、４Ｋに冷却さ
れる。ヘリウムタンク３は断熱真空容器４により取り囲
まれ、断熱真空容器４には真空排気口６が取付けられて
いる。ヘリウムタンク２に液体ヘリウムを供給する注入
管１０、装置の保守点検を行うためのサービスポート１
１、電源に接続するパワーリード９、及び安全のための
破壊板８が設けられている。第１図は円筒型超電導磁界
発生装置の中心軸に沿った断面の１７２を示す。
第２図は超電導コイルの電気回路を示し、超電導コイル
はコイル単位ＣＩＲ，Ｃ２Ｒ，Ｃ３Ｒ。
ＣＩＬ、Ｃ２Ｌ、Ｃ３Ｌと隣接するコイル端部を接続す
る接続部■〜Ｏと超電導スイッチｐｃｓとから構成され
る。
これらの接続部の構造は、第３図及び第４図に断面斜視
図で示されている。第３図において、超電導線２２．２
２″の端部を６０％ＨＮ○、に浸漬し、その部分の安定
化材２０を除去し超電導素線１６を露出した。第３図に
示す例は、露出した超電導素線１６と、別に準備した接
続補助材として超電導素線１４を組合せたものである。
また。
超電導素線１４．１６の中央部には芯材として挿入した
安定化材１８がある。
第４図に示す例は、超電導素線１６のみで、線接続用安
定化材を組合せていない。即ち、超電導素線群の断面積
が０．３ｍｍ”以上、特に０．５ｍｍ２以上有る場合に
は、超電導素線のみで接続を行える。
第５図は本発明の接続方法を示すフロー図である。
（ａ）において、Ｎｂ−Ｔｉ系の金属超電導線などの超
電導線３１．３２の接合端部を前述のように処理して超
電導素線（フィラメント）３３を露出し、その集合の中
心部に純銅の板（例えば０．２■厚さＸ　１　、５ｍｍ
Ｘ　２５ｏ＋ｍ長さ）を挿入し、また別途準備しておい
た、連結線（超電導線）３５で結合された接続補助材と
しての超電導素線３４を前記集合部を取り囲むようにか
ぶせる。これにより（ｃ）に示すアッセンブリが構成さ
れる。このアッセンブリに銅スリーブを被せ、（ｄ）に
示すアッセンブリを組み立てる。次に銅スリーブの外周
から、金型等を用いて加圧し塑性加工を施し、超電導素
線３３．３４を芯材である銅板の方向に集合させ、かつ
（ｅ）に示すように、銅スリーブ、超電導素線、接合補
助用超電導素線及び芯材銅板をそれぞれ密着させる。特
に超電導素線同士を直接密に接触させかつ充填率を８０
％以上にすることにより、接続抵抗を著しく小さくでき
る。
さらに接合状態を良好にするために、例えば得られた接
続部に上下２方向からプレスして（ｆ）に示すように塑
性加工すれば、素線の充填率、安定化材と素線との密着
性を一層向上することが出来る。なお、接合作業が終わ
ったら、必要に応じ連結線を切り落す。
以上のようにして接合した後の中央部の断面を観察する
と、超電導素線と接合用超電導素線が芯材の外周上に交
互に密着して充填率を増している。
塑性加工は等方圧かしめにより行なってもよいし、複数
の加圧面を持つ金型で行なってもよい。
接合処理を常温で行うと接合前の素線の清浄度と含まっ
て素線同士が金属接合され、それに伴って互いに近接効
果を有する。
第６図及び第７図は他の実施例を示す断面図で、第６図
（ａ）は超電導線を同軸に接続する場合の、長手方向の
断面図、（ｂ）は軸に直角の面における断面図である。
この接合部の製造法は前述の製造法と基本的に同じであ
る。
第７図（ａ）は芯材として中空の銅パイプを挿入した場
合の、長手方向の断面図、（ｂ）は軸に直角の面におけ
る断面図である。この場合は、銅パイプにステンレス棒
を挿入しておくか、銅棒をを用いて前述の方法で接合し
た後、銅棒に中心にトリルで穴をあける。このようにし
て液体ヘリウムで接合部を良く冷却できので、臨界電流
値の大きい接続部が得られ。
〈実施例１〉 以下の実施例を第５図を用いて説明する。
Ｎｂ−Ｔｉ系超電導線３１．３２に直径１．Ｏａｎのも
のを選んだ。その１本の断面には２４本の金属超電導素
線３３（直径７５μｍ）が安定化銅中に埋込まれている
。接合すべき端部の金属超電導素線を露出させるために
硝酸中に約３０＋＋ｏ浸漬し、安定化銅を除去し金属超
電導素線を露出したあと水洗した。
一方、超電導素線の接合断面積の合計が０．２ｎｅ２と
小さいため、超電導素線と同じＮｂ−Ｔｉ系の接合補助
材３４を予め準備し、接合素線を包み込むようにした。
接合補助材３４も予め硝酸で安定化銅を除去し、素線を
露出させたもので、直径３５μｍの１０６０本（断面積
約１．０ＩｌＩ１１２）を用いた。第５図（ｃ）に示す
よう厚さ０．２ｍｍ。
幅１．５ｍｍ、長さ２５ｍｍの純銅（無酸素銅）を芯材
として素線の中央部に挿入した。更に予め作っておいた
接合補助用素線３４を素線群３３の周りに被せた。次い
で第５図（ｄ）に示すように、直径９．Ｏａｎ、内径２
　、２　ａａ　、長さ２５ｍｍの安定化銅の中空部に挿
入し、金型に設置し、圧縮機により加圧して成型した。
更に安定化銅スリーブの上下から塑性加工を施し７．２
〜６．８−の仕上り寸法を持つ接続部を得た。得られた
接続部の素線の充填率は約９０％であった。
また接合後の素線と芯材と安定化材の断面積比はほぼ１
：０．８：３６　である。接合後の中央部の断面図を第
５図（ｆ）に示す。
〈実施例２〉 Ｎ　ｂ　−Ｔ　ｉ系の超電導線３１及び３２、素線の数
等は実施例１と同し材料を用い、金属超電導素線の露出
法も同様に処理した。実施例１と同様に、素線群の中心
に無酸素銅棒、直径１　、０　ｌ１ｘ１１．長さ３０ｍ
を入れ、接合補助材は横棒１１を入れるため実施例１の
半分：直径３５μｍの５３０本（断面積約０．５ｍｏ２
）を用いて芯枠の周りに配置した素線を包み込んだ。そ
して円筒中空安定化材・無酸素銅、外径９．０＋ｍ、内
径２．２ｍ＋の中空部に第５図（ｄ）に示すように挿入
した。その後実施例１と同様金型で接合部の中心方向に
加圧、成型し、更に上下２方向に加圧して第５図（ｆ）
の接続部を得た。仕上り寸法は外径７．３〜７．Ｏｍｎ
であった。この実施例では接合すべき超電導線の素線の
断面積が０．５ｍｍ２であり、接合補助材を使わなくと
もよいと考えられたので、素線のみを用いた。得たれた
接続部の素線の充填率は約９０％で十分実用に耐えるも
のであった。
また接合後の素線と芯材と安定化材の断面積の比は約１
：０．５：５５　である。
〈実施例３〉 Ｎｂ−Ｔｉ系超電導線３１及び３２に直径１．７閣のも
のを選んだ、１本の断面には金属超電導素線３．直径３
５μｍ、１０６０本安定化銅４中に埋込まれている。接
合部分の金属超電導素線を露出させるために硝酸で約３
０ｍｍ安定化銅を除去し、水洗した。この素線の合計断
面積は１．０ｍｍ”であるので接合補助材は使用しなか
った。臨界電流値を更に良くするために、実施例２と同
様直径１．０閣、長さ３０ｍｍの無酸素銅棒を入れた。
それを円筒中空安定化材の無酸素銅、外径９．０ｍ、内
径２．２　ｒｍの中空部に挿入した。その後冷間塑性加
工を金型を用いて行なった。仕上り外径寸法は７．０〜
８．５＋＋ｍであった。このようにして接合した素線と
芯材と安定化材の断面積の比は約１＝１：５４であった
。
く比較例１〉 実施例１と同じ超電導線３１及び３２を接合部分の安定
化材を除去して素線を２５ｍｍ露出させた。
この方法は第５図（ｂ）に示すように露出された超電導
素線３３が互いに重ねられて接続用銅スリーブ内に収納
すると共に、接続用銅スリーブを介して一方向から押圧
することにより、収納された超電導素線３３が相互に圧
着されて接合されるものである。得られた接続部の超電
導素線の充填率は約６０％であった。
く比較例２〉 実施例１と同しＮｂ−Ｔｉ系超電導線３１゜３２に直径
１．０ＩＩＩ１１のものを選び、他の条件も実施例１と
同様である。実施例１と異なる点は押圧の方法と芯材が
入っていないものであり、一方向から圧縮機により圧着
した。すなわち接合後の中央部の断面図は一方向加圧の
ため得られた接合部の断面は長方形で、素線の充填率は
約７０％であった。どなる。
以上の実施例及び比較例で接合、接続した接合体につい
て液体Ｈｅ中で無磁界（ＯＴ）及び磁界中（１，ＯＴ　
）のときの臨界電流値を測定した。その結果を第８図に
示す。測定はホルダーをＵ型とし、電圧端子間距離を１
５ｍｍで測定した。第８図かられかるように本発明の実
施例において臨界電流値は夫々異なるが、それは製造法
や超電導素線の違いからくるものである。また同し実施
例の中でもばらつきが若干見られるが、これは接続用安
定化銅の仕上り外径の寸法を種々変えて測定したことに
よる。いずれにしても比較例と比べていずれも臨界電流
は高く、またばらつきの程度も小さい。これらの結果か
ら本発明の超電導線が著しく優れていることが分る。
また、継手の永久電流スイッチを設置した永久電流回路
を作威し、接続部の減衰試験を行った。
結果を第９図に示す。第９図から実施例の中でも電流の
減衰がほとんどみられないのは実施例１゜２及び３であ
る。実施例１〜３は永久電流モードを示していることか
ら、本発明の目標を遠戚している。
永久電流回路の一定時間後のループ電流Ｉ（ｔ）は次の
式で求められる。
Ｉ（ｔ）＝Ｉｏｅ　　２ ここでＩｏは初期ループ電流値（Ａ）、では回路の減衰
時定数、ｔは時間である。では次の式で求められる。
τ　＝　− （ここでＲは回路抵抗、Ｌはインダクタンスである。） 永久電流回路の減衰時定数を実験で測定した。
実験に用いられた回路は、よく知られた回路で、超電導
コイルと、それに電流を供給する電源と、その電源に対
し並列でコイルに直列に接続された永久電流スイッチと
、電源と超電導コイルとをオン・オフする電源スィッチ
からなる。初めに、電源から４Ｋに冷却された超電導コ
イルに電流を流し、超電導状態が形成されたら永久電流
スイッチをオンし、電源スィッチを切る。この段階でＩ
Ｏを測り、減衰時定数を測定する。Ｌ＝０．５μＨ２τ
＝５Ｘ１０７秒の場合は、ＲはＩＱ−１４Ωであった。
又、Ｌ＝１０Ｈ，τ＝１０’番秒の場合は、Ｒは１０−
１８Ωであって、非常に小さい値であった。
それに対し比較例１は減衰が大きく、接続が良くない状
態であることがわかる。比較例２は初期の電流は可成り
良いが、時間の経過とともに電流値はわずかながら低下
していく。これは接続部にわずかに抵抗があることを表
わしている。この継手の減衰試験においても本発明の超
電導線が優れていることが明らかである。　また接合部
の断面部を観察したところ、本発明のものはほぼ円形で
あり、接続用円筒中空安定化材を介して超電導線と超電
導素線が近接されて良好に金属接合されていた。
以上種々の接合例を上げたが、いずれも接続用円筒中空
安定化材を介して、超電導線、超電導素線あるいは芯材
と金属接合しており、接続抵抗の著しく小さい超電導線
が得られる。
その低接続用円筒中空安定化材としてはアルミニウム、
金及び銀等も適用可能であり、また横棒としてはアルミ
ニウム、Ｐｂ−８ｎ系、Ｉｎ。
Ｂｉ系等も適用できる。また装置としてロール機、冷間
等方圧機等の接続用円筒中空安定化材の外周から等方的
又は他方向から中心に向って加圧できるものであれば本
発明は遠戚できる。
〔発明の効果〕
本発明に係る超電導磁界発生装置によれば、超電導線の
接続部の接続抵抗が非常に小さく、臨界電流値も大きい
ので長時間安定した磁界を発生することができる。
本発明は各種電磁石、ＮＭＲ，ＭＲＩあるいは核融合用
マグネットなどに適用することが出来る。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明に係る超電導磁界発生装置の構成を示す
一部断面図、第２図は超電導コイルの構成を示す回路図
、第３図及び第４図は本発明による超電導線の接続部の
構造を示す斜視図、第５図は本発明の超電導線の接続方
法示す工程図、第６図及び第７図は本発明の異なる実施
例を示す要部断面図、第８図は本発明による接続部及び
比較例による接続部の臨界電流特性を示すグラフ、第９
図は本発明による接続部及び比較例による接続部のルー
プ電流の減衰特性を示すグラフである。 ２２．２２’　、３１．３２・・・超電導線、１６，３
３・・・金属超電導素線、２０・・・安定化材、１８・
・・芯材、３４・・・接合補助材、 第１図 ９ハワーリ ド ４４ 第 ３ 図 第 図 第 図 ０ （ａ） （ｂ） 第 ア 図 （ａ） （ｂ） −４６− トｗ悟く

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. １．安定化材中に複数の超電導素線が埋設されている超
    電導線の端部を接続して構成された超電導線を巻回して
    構成されたコイルと、該コイルの両端に接続された超電
    導スイッチと、該コイルと超線導スイッチを冷却する手
    段とを有するものにおいて、前記接続部分の超電導素線
    群は該安定化材の中央部分に密に集合して埋設され、か
    つ素線間が直接接触し、素線群の集合体の中央部に安定
    化材が存在し、それらの安定化材と該素線とは密に接合
    されていることを特徴とする超電導磁界発生装置。
  2. ２．安定化材中に複数の超電導素線が埋設されている超
    電導線の端部を接続して構成された超電導線を巻回して
    構成されたコイルと、該コイルの両端に接続された超電
    導スイッチと、該コイルと超線導スイッチを冷却する手
    段とを有するものにおいて、前記接続部分において超電
    導素線群と他の超電導線材群とが該安定化材の中央部分
    に密に集合して埋設され、かつ素線間が直接接触し、素
    線群の集合体の中央部に安定化材が存在し、それらの安
    定化材と該素線とは密に接合されていることを特徴とす
    る超電導磁界発生装置。
  3. ３．安定化材中に複数の超電導素線が埋設されている超
    電導線の端部を接続して構成された超電導線を巻回して
    構成されたコイルと、該コイルの両端に接続された超電
    導スイッチと、該コイルと超線導スイッチを冷却する手
    段とを有するものにおいて、前記接続部分は１０＾−＾
    １＾３Ω以下の接続抵抗を有し、かつ前記超電導線の臨
    界電流値の８０％以上の臨界電流値を有することを特徴
    とする超電導磁界発生装置。
  4. ４．安定化材中に多数の超電導素線が埋設されている超
    電導線を巻回して構成されたコイル単位のコイル端にお
    いて超電導素線同士を接続して所定のコイルターンを構
    成するものにおいて、前記接続部分の超電導素線群は安
    定化材中に埋設され、かつその安定化材の中央部分に密
    に集合されて素線間が直接接触し、素線群の集合体の中
    央部に低抵抗金属材料が存在し、該安定化材と該金属材
    料及び該素線は相互に密に接合されていることを特徴と
    する超電導コイル。
  5. ５．安定化材中に複数の超電導素線が埋設されている超
    電導線を巻回して構成されたコイル単位のコイル端にお
    いて超電導素線同士を接続して所定のコイルターンを構
    成するものにおいて、前記接続部分の超電導素線群と接
    続用超電導線群とが該安定化材中に埋設され、かつその
    安定化材の中央部分に密に集合されて素線間が直接接触
    し、素線群の集合体の中央部に低抵抗金属材料が存在し
    、該安定化材と該金属材料が該素線と相互に密に接合さ
    れていることを特徴とする超電導コイル。
  6. ６．安定化材中に多数の超電導素線が埋設されている超
    電導線の端部を他の超電導線の端部とを接続して構成さ
    れた超電導線を巻回して形成された超電導コイルにおい
    て、前記接続部分は１０＾−＾１＾３Ω以下の接続抵抗
    を有し、かつ前記超電導線の臨界電流値の８０％以上の
    臨界電流値を有することを特徴とする超電導コイル。
  7. ７．安定化材中に複数の超電導素線が埋設され、その端
    部の超電導素線が他の超電導線端部の素線と接続された
    ものにおいて、前記接続部分の超電導素線群は安定化材
    中に埋設され、かつその安定化材の中央部分に密に集合
    されて素線間が直接接触し、素線群の集合体の中央部に
    低抵抗金属材料が存在し、該安定化材と該金属材料及び
    該素線は相互に密に接合され、前記接続部分は１０＾−
    ＾１＾３Ω以下の接続抵抗を有し、かつ前記超電導線の
    臨界電流値の８０％以上の臨界電流値を有することを特
    徴とする超電導線。
  8. ８．超電導線を巻回して所望のターンを構成すること、 該超電導線の端部の超電導素線群を露出させること、 該素線群の中央部に安定化材の芯材を配置すること、 該超電導素線群及び芯材とともに中空部を有する安定化
    材の中空部内に挿入すること、 中空安定化材の外周から加圧することにより該露出され
    た超電導素線を芯材方向に集合させることにより、中空
    安定化材並びに芯材を該超電導素線に密に接合するとと
    もに該素線同士を密に接触させること、 を特徴とする超電導コイルの製造法。
  9. ９．安定化材中に複数の金属超電導素線が埋設されてい
    る超電導線を巻回してコイルを形成する工程と、 該コイルの超電導線の接続端部に露出された金属超電導
    素線を他の接続すべき露出された超電導素線群並びに接
    続補助材とを、中央部に安定化材からなる芯材を存在さ
    せて、集合する工程と、 集合した超電導素線群及び超電導線端部を中空安定化材
    の中空部内に挿入する工程と、 該中空安定化材の外方から圧力を加えて集合部を塑性加
    工し、超電導素線を中空安定化材の中央部分に集積する
    とともに、前記芯材及び中空安定化材を前記超電導素線
    に密に接合し、かつ前記超電導素線同士を直接接触させ
    る工程と、を含む超電導線のコイルの製造方法。
  10. １０．安定化材中に複数の金属超電導素線が埋設されて
    いる超電導線の接続端部に露出された金属超電導素線他
    の超電導線の接続端部の露出素線とを安定化芯材の周り
    に集合する工程と、 集合した超電導素線群及び超電導線端部を中空安定化材
    の中空部内に挿入する工程と、 挿入された集合部を塑性加工し、超電導素線を中空安定
    化材の中央部分に集積するとともに、前記芯材及び中空
    安定化材を前記超電導素線に密に接合し、かつ前記超電
    導素線同士を直接接触させる工程と、 を含む超電導線の接続方法。
  11. １１．請求項１０において、該接続補助材は該素線と同
    じ材質の超電導素線材または安定化材及び結合材から選
    ばれたものであることを特徴とする超電導線の接続方法
    。
  12. １２．請求項１０において、該接続補助材が線材または
    粉末であることを特徴とする超電導線の接続方法。
  13. １３．請求項１０において、該芯材がＣｕ，Ａｌ，Ａｕ
    ，Ａｇ，それらの合金金属のいずれかであることを特徴
    とする超電導線の接続方法。
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