JPH04168705A - 酸化物超電導線を用いた電流リードおよびその使用方法 - Google Patents
酸化物超電導線を用いた電流リードおよびその使用方法Info
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- JPH04168705A JPH04168705A JP2296330A JP29633090A JPH04168705A JP H04168705 A JPH04168705 A JP H04168705A JP 2296330 A JP2296330 A JP 2296330A JP 29633090 A JP29633090 A JP 29633090A JP H04168705 A JPH04168705 A JP H04168705A
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment
Landscapes
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野コ
この発明は、酸化物超電導線を用いた電流リードおよび
その使用方法に関するものである。
その使用方法に関するものである。
[従来の技術]
4.2にという温度を与える液体ヘリウムを冷却媒体と
する超電導マグネットにおいては、その電流リードとし
て、通常、銅パイプなどの銅を主体とするリードが用い
られている。このような電流リードは、常温域と液体ヘ
リウム温度域との間で電流を流す役割を果たすものであ
る。
する超電導マグネットにおいては、その電流リードとし
て、通常、銅パイプなどの銅を主体とするリードが用い
られている。このような電流リードは、常温域と液体ヘ
リウム温度域との間で電流を流す役割を果たすものであ
る。
しかしながら、このような電流リードにおいては、銅の
比抵抗による発熱と常温域からの熱侵入とを避けること
ができず、通電時において、多くの液体ヘリウムが消費
されるという欠点があった。
比抵抗による発熱と常温域からの熱侵入とを避けること
ができず、通電時において、多くの液体ヘリウムが消費
されるという欠点があった。
このような問題を解決するため、電流リードに、金属被
覆された酸化物超電導体を備える酸化物超電導線を使用
し、液体ヘリウムの消費量を抑制する提案が、たとえば
、本件出願人による特願平1−188597号(平成1
年7月19日出願)においてなされている。
覆された酸化物超電導体を備える酸化物超電導線を使用
し、液体ヘリウムの消費量を抑制する提案が、たとえば
、本件出願人による特願平1−188597号(平成1
年7月19日出願)においてなされている。
[発明が解決しようとする課題]
上述した先願に係る発明は、それ自体、液体ヘリウムの
消費量の低減に有効な技術であるが、本件発明者は、さ
らに実験を重ね、液体ヘリウムの消費量のより少ない電
流リードおよびその使用方法を提供すべく改良を加えた
。
消費量の低減に有効な技術であるが、本件発明者は、さ
らに実験を重ね、液体ヘリウムの消費量のより少ない電
流リードおよびその使用方法を提供すべく改良を加えた
。
そこで、この発明の目的は、液体ヘリウム等の冷却媒体
の消費量をより少なくできる、酸化物超電導線を用いた
電流リードおよびその使用方法を提供しようとすること
である。
の消費量をより少なくできる、酸化物超電導線を用いた
電流リードおよびその使用方法を提供しようとすること
である。
[課題を解決するための手段]
この発明に係る電流リードは、前述したように、金属被
覆された酸化物超電導体を備える酸化物超電導線を用い
ており、上述した技術的課題を解決するため、断面積が
、その長さ方向に関して異ならされていることを特徴と
している。
覆された酸化物超電導体を備える酸化物超電導線を用い
ており、上述した技術的課題を解決するため、断面積が
、その長さ方向に関して異ならされていることを特徴と
している。
上述の断面積は、好ましい実施例では、電流リードの長
さ方向に関してその一方端において最も大きく、その他
方端において最も小さくなるように変化している。
さ方向に関してその一方端において最も大きく、その他
方端において最も小さくなるように変化している。
また、電流リードは、複数の平行に並ぶ酸化物超電導線
によって構成されてもよい。この場合には、前記断面積
は、酸化物超電導線の数を異ならせることにより、異な
らされることができる。
によって構成されてもよい。この場合には、前記断面積
は、酸化物超電導線の数を異ならせることにより、異な
らされることができる。
この発明によれば、また、金属被覆された酸化物超電導
体を備える酸化物超電導線を用いた電流リードであって
、断面積が、その長さ方向に関して異ならされた電流リ
ードの使用方法が提供される。この発明に係る使用方法
では、当該電流リードが配置される環境の温度分布に従
い、比較的高温部に断面積の比較的大きい部分を位置さ
せ、かつ比較的低温部に断面積の比較的小さい部分を位
置させることが特徴となっている。
体を備える酸化物超電導線を用いた電流リードであって
、断面積が、その長さ方向に関して異ならされた電流リ
ードの使用方法が提供される。この発明に係る使用方法
では、当該電流リードが配置される環境の温度分布に従
い、比較的高温部に断面積の比較的大きい部分を位置さ
せ、かつ比較的低温部に断面積の比較的小さい部分を位
置させることが特徴となっている。
[作用]
酸化物超電導線の臨界電流密度は、周囲の温度が低下す
るにつれて増力「する。したがって、酸化物超電導線は
、比較的高温部においては、臨界電流密度を低下させる
が、この臨界電流密度の低下分は、断面積を比較的大き
くすることによって補償され、結果として、所定以上の
臨界電流を与えることができる。他方、比較的低温部に
おいては、酸化物超電導線の臨界電流密度が高いため、
断面積を比較的小さくしても、所定以上の臨界電流を得
ることができる。
るにつれて増力「する。したがって、酸化物超電導線は
、比較的高温部においては、臨界電流密度を低下させる
が、この臨界電流密度の低下分は、断面積を比較的大き
くすることによって補償され、結果として、所定以上の
臨界電流を与えることができる。他方、比較的低温部に
おいては、酸化物超電導線の臨界電流密度が高いため、
断面積を比較的小さくしても、所定以上の臨界電流を得
ることができる。
[発明の効果コ
このように、この発明によれば、電流リードが配置され
る環境の温度分布に従い、所定以上の臨界電流を許容す
るように効率的にその断面積の大きさが選ばれた電流リ
ードおよびその使用方法を提供することができる。すな
わち、比較的高い臨界電流密度が得られる領域では、電
流リードの断面積が比較的小さくされている。
る環境の温度分布に従い、所定以上の臨界電流を許容す
るように効率的にその断面積の大きさが選ばれた電流リ
ードおよびその使用方法を提供することができる。すな
わち、比較的高い臨界電流密度が得られる領域では、電
流リードの断面積が比較的小さくされている。
上述のように、比較的高い臨界電流密度が得られるのは
、当該電流リードが実際に使用される状況においては、
液体ヘリウムのような冷却媒体と接するか冷却媒体近傍
の領域である。このような領域において、電流リードの
断面積を比較的小さくしておくと、電流リード、特に酸
化物超電導線の金属被覆を介しての熱伝導が抑制され、
冷却媒体に不所望な熱が侵入することを抑制することが
できる。それゆえに、液体ヘリウムのような冷却媒体の
消費量を少なくすることができる。
、当該電流リードが実際に使用される状況においては、
液体ヘリウムのような冷却媒体と接するか冷却媒体近傍
の領域である。このような領域において、電流リードの
断面積を比較的小さくしておくと、電流リード、特に酸
化物超電導線の金属被覆を介しての熱伝導が抑制され、
冷却媒体に不所望な熱が侵入することを抑制することが
できる。それゆえに、液体ヘリウムのような冷却媒体の
消費量を少なくすることができる。
この発明において、電流リードの断面積が、その長さ方
向に関してその一方端において最も大きく、その他方端
において最も小さくなるように変化していると、電流リ
ードの一刃端□を冷却媒体に浸漬して使用することに適
している。すなわち、この場合、電流リードの断面積が
より小さい側の端部が冷却媒体に浸漬される。このとき
、電流リードに対して、その−刃端から他方端に向かっ
て、電流リードの長さ方向に関して低温から高温へと温
度条件が異ならされた温度分布が与えられる。
向に関してその一方端において最も大きく、その他方端
において最も小さくなるように変化していると、電流リ
ードの一刃端□を冷却媒体に浸漬して使用することに適
している。すなわち、この場合、電流リードの断面積が
より小さい側の端部が冷却媒体に浸漬される。このとき
、電流リードに対して、その−刃端から他方端に向かっ
て、電流リードの長さ方向に関して低温から高温へと温
度条件が異ならされた温度分布が与えられる。
したがって、電流リードは、低温側から高温側に向かう
に従って、その断面積が増加し、そのため、電流リード
の長さ方向にわたってほぼ一定の臨界電流を許容し得る
のに適した断面寸法を電流リードに与えることができる
。なお、電流リードの使用状況に応じて、電流リードの
断面積を、その長さ方向に関して任意に異ならせること
ができる。
に従って、その断面積が増加し、そのため、電流リード
の長さ方向にわたってほぼ一定の臨界電流を許容し得る
のに適した断面寸法を電流リードに与えることができる
。なお、電流リードの使用状況に応じて、電流リードの
断面積を、その長さ方向に関して任意に異ならせること
ができる。
たとえば、電流リードは、その長さ方向における中間に
断面積の最も大きな部分または断面積の最も小さな部分
を備えていてもよい。
断面積の最も大きな部分または断面積の最も小さな部分
を備えていてもよい。
電流リードに対して、複数の平行に並ぶ酸化物超電導線
が用いられたときには、その断面積を酸化物超電導線の
数によって異ならせることができるので、断面積を長さ
方向に関して異ならせることが容易である。しかしなが
ら、このような利点を望まないならば、それ自身の断面
積が長さ方向に関して異ならされた1本の酸化物超電導
線によって電流リードを構成してもよい。
が用いられたときには、その断面積を酸化物超電導線の
数によって異ならせることができるので、断面積を長さ
方向に関して異ならせることが容易である。しかしなが
ら、このような利点を望まないならば、それ自身の断面
積が長さ方向に関して異ならされた1本の酸化物超電導
線によって電流リードを構成してもよい。
[実施例コ
第1図は、この発明の一実施例による電流り−ド1の端
面図であり、第2図は、同じく正面図である。
面図であり、第2図は、同じく正面図である。
電流リード1は0、複数、たとえば5本の平行に並ぶ酸
化物超電導線2a、 2b、 2c、 2d、
2eから構成される。酸化物超電導線2a〜2eの各
々は、酸化物超電導体3を備え、各酸化物超電導体3は
、金属被覆となる金属シース4によって被覆されている
。
化物超電導線2a、 2b、 2c、 2d、
2eから構成される。酸化物超電導線2a〜2eの各
々は、酸化物超電導体3を備え、各酸化物超電導体3は
、金属被覆となる金属シース4によって被覆されている
。
酸化物超電導線2a〜2eは、それぞれ、テープ状の形
態とされ、互いに並列するように配置され、たとえば、
隣り合う金属シース4間を拡散接合することにより一体
化される。
態とされ、互いに並列するように配置され、たとえば、
隣り合う金属シース4間を拡散接合することにより一体
化される。
電流リード1は、断面積が、その長さ方向に関して異な
らされている。この実施例では、酸化物超電導線2a〜
2eが、この順番で、徐々に短くされている。したがっ
て、この実施例による電流リード1は、断面積が、その
長さ方向に関してその一方端において最も大きく、その
他方端において最も小さくなるように変化している。す
なわち、第2図の状態において、電流リード1は、下方
へ向かうに従って、その断面積が徐々に減少している。
らされている。この実施例では、酸化物超電導線2a〜
2eが、この順番で、徐々に短くされている。したがっ
て、この実施例による電流リード1は、断面積が、その
長さ方向に関してその一方端において最も大きく、その
他方端において最も小さくなるように変化している。す
なわち、第2図の状態において、電流リード1は、下方
へ向かうに従って、その断面積が徐々に減少している。
第3図には、冷却媒体としての液体ヘリウムの消費量を
測定するための装置5が示されている。
測定するための装置5が示されている。
この装置5は、液体ヘリウムの消費量を測定するための
ものにすぎないが、そこに組込まれる電流リードに対し
て与えられる環境は、たとえば超電導マグネット等のよ
うに、電流リードが実用される装置において与えられる
環境と実質的に同様である。
ものにすぎないが、そこに組込まれる電流リードに対し
て与えられる環境は、たとえば超電導マグネット等のよ
うに、電流リードが実用される装置において与えられる
環境と実質的に同様である。
第3図に示した測定装置5は、たとえば高さ1゜2m程
度の極低温容器6を備える。この極低温容器6の下方部
には、液体ヘリウム7が入れられており、その液体ヘリ
ウム7内には、液体ヘリウム7が与える温度にて超電導
現象を示す金属系超電導線8が浸漬されている。この金
属系超電導線8の両端には、それぞれ、試料となる電流
リード9が接続されている。電流リード9の各下端は、
液体ヘリウム7内に位置する。電流リード9の各上端に
は、たとえば銅パイプからなる銅リード10が接続され
る。極低温容器6の上面は、蓋11によって閉じられ、
銅リード10は、蓋11を貫通して、極低温容器6の外
部に突き出ている。また、極低温容器6の上方部には、
熱を遮蔽するための、たとえば4枚の熱遮蔽板12が互
いに平行に配置されている。
度の極低温容器6を備える。この極低温容器6の下方部
には、液体ヘリウム7が入れられており、その液体ヘリ
ウム7内には、液体ヘリウム7が与える温度にて超電導
現象を示す金属系超電導線8が浸漬されている。この金
属系超電導線8の両端には、それぞれ、試料となる電流
リード9が接続されている。電流リード9の各下端は、
液体ヘリウム7内に位置する。電流リード9の各上端に
は、たとえば銅パイプからなる銅リード10が接続され
る。極低温容器6の上面は、蓋11によって閉じられ、
銅リード10は、蓋11を貫通して、極低温容器6の外
部に突き出ている。また、極低温容器6の上方部には、
熱を遮蔽するための、たとえば4枚の熱遮蔽板12が互
いに平行に配置されている。
以下に、この発明に従って行なったより具体的な実験例
について説明する。
について説明する。
まず、電流リードを構成する酸化物超電導線を以下のよ
うに作製した。
うに作製した。
すなわち、酸化物超電導体の原料粉末として、B i2
03 、P bo、 S r CO3、CaCO3およ
びCuOを用い、Ba:Pb:Sr:Ca:Cu=1.
8+0.4:2:2゜2:3の組成比となるように、こ
れら原料粉末を混合した。得られた混合粉末を、次いで
、大気中において750℃〜850℃の温度で2回焼結
した後、ITo r rの大気の減圧雰囲気下において
760℃で焼結を行なった。
03 、P bo、 S r CO3、CaCO3およ
びCuOを用い、Ba:Pb:Sr:Ca:Cu=1.
8+0.4:2:2゜2:3の組成比となるように、こ
れら原料粉末を混合した。得られた混合粉末を、次いで
、大気中において750℃〜850℃の温度で2回焼結
した後、ITo r rの大気の減圧雰囲気下において
760℃で焼結を行なった。
この焼結後の粉末を外径12mmの銀パイプに充填し、
直径2mmになるまで伸線し、次いで、0.4mmの厚
さになるまで圧延した後、845°Cで50時間焼結し
、さらに、0.3mmの厚さにまで圧延した。このよう
にして、第4図に示す酸化物超電導線13a〜13jと
なるべきテープ状の酸化物超電導線を得た。
直径2mmになるまで伸線し、次いで、0.4mmの厚
さになるまで圧延した後、845°Cで50時間焼結し
、さらに、0.3mmの厚さにまで圧延した。このよう
にして、第4図に示す酸化物超電導線13a〜13jと
なるべきテープ状の酸化物超電導線を得た。
第4図に示した酸化物超電導線13a〜13jを得るた
め、上述のようにして得られたテープ状の酸化物超電導
線を切断した。第4図(a)は、この発明の実施例によ
る電流リード14を示しており、第4図(b)は、比較
例による電流リード15を示している。実施例による電
流リード14では、それを構成する5本の酸化物超電導
線13a〜13eが、それぞれ、第4図(a)に示すよ
うな寸法を有しており、電流リード14の断面積が、そ
の長さ方向に関してその一方端において最も大きく、そ
の他方端において最も小さくなるように変化している。
め、上述のようにして得られたテープ状の酸化物超電導
線を切断した。第4図(a)は、この発明の実施例によ
る電流リード14を示しており、第4図(b)は、比較
例による電流リード15を示している。実施例による電
流リード14では、それを構成する5本の酸化物超電導
線13a〜13eが、それぞれ、第4図(a)に示すよ
うな寸法を有しており、電流リード14の断面積が、そ
の長さ方向に関してその一方端において最も大きく、そ
の他方端において最も小さくなるように変化している。
他方、比較例による電流り一ド15では、第4図(b)
に示すように、5本の酸化物超電導線13f〜13jが
、互いに同じ寸法を有している。
に示すように、5本の酸化物超電導線13f〜13jが
、互いに同じ寸法を有している。
これらの電流リード14および15は、それぞれ、84
0℃で50時間の熱処理に付され、これによって、酸化
物超電導線13a〜13eならびに酸化物超電導線13
f〜13jの各々の銀シースが拡散接合され、一体化さ
れた。また、電流リード14および15は、各々2本ず
つ用意した。
0℃で50時間の熱処理に付され、これによって、酸化
物超電導線13a〜13eならびに酸化物超電導線13
f〜13jの各々の銀シースが拡散接合され、一体化さ
れた。また、電流リード14および15は、各々2本ず
つ用意した。
次いで、第3図に示す測定装置5における電流リード9
として、上述した電流リード14および15をそれぞれ
用い、液体ヘリウム7の消費量を測定した。
として、上述した電流リード14および15をそれぞれ
用い、液体ヘリウム7の消費量を測定した。
液体ヘリウム7の消費量は、第3図において、金属系超
電導線8および2本の電流リード9に200OAの電流
を流した状態としながら、電流リード9の下端から長さ
において30%の位置まで電流リード9が液体ヘリウム
7に浸漬された状態から、同じく下端から20%の位置
まで液体ヘリウム7が減少するまでの時間を測定し、[
W/ kA通電]の単位となるようにこれらを換算する
ことにより決定した。それらのデータは、以下のとおり
である。
電導線8および2本の電流リード9に200OAの電流
を流した状態としながら、電流リード9の下端から長さ
において30%の位置まで電流リード9が液体ヘリウム
7に浸漬された状態から、同じく下端から20%の位置
まで液体ヘリウム7が減少するまでの時間を測定し、[
W/ kA通電]の単位となるようにこれらを換算する
ことにより決定した。それらのデータは、以下のとおり
である。
12 一
実施例 0.30
比較例 0.70
なお、上述のデータは、1本の電流リード9につき計算
したもので、さらに、極低温容器6や計測線による液体
ヘリウム7の消費を除外している。
したもので、さらに、極低温容器6や計測線による液体
ヘリウム7の消費を除外している。
このように、実施例による電流リード14によれば、比
較例の電流リード15に比べて、液体ヘリウム7の消費
量が少ないことがわかる。
較例の電流リード15に比べて、液体ヘリウム7の消費
量が少ないことがわかる。
第1図は、この発明の一実施例による電流り−ド1を示
す端面図である。 第2図は、第1図に示した電流リード1の正面図である
。 第3図は、液体ヘリウムの消費量を測定するための測定
装置5を示す図解的断面図である。 第4図は、実験で用いられた電流リード14および15
を示す正面図であり、第4図(a)はこの発明の実施例
による電流リード14を示し、第4図(b)は比較例に
よる電流リード15を示す。 図において、1,9.14は電流リード、2a〜2e、
13a〜13eは酸化物超電導線、3は酸化物超電導体
、4は金属シース、7は液体ヘリウムである。 第3図 第4 (6L) 130゜ 図 (b)
す端面図である。 第2図は、第1図に示した電流リード1の正面図である
。 第3図は、液体ヘリウムの消費量を測定するための測定
装置5を示す図解的断面図である。 第4図は、実験で用いられた電流リード14および15
を示す正面図であり、第4図(a)はこの発明の実施例
による電流リード14を示し、第4図(b)は比較例に
よる電流リード15を示す。 図において、1,9.14は電流リード、2a〜2e、
13a〜13eは酸化物超電導線、3は酸化物超電導体
、4は金属シース、7は液体ヘリウムである。 第3図 第4 (6L) 130゜ 図 (b)
Claims (4)
- (1)金属被覆された酸化物超電導体を備える酸化物超
電導線を用いた電流リードであって、断面積が、その長
さ方向に関して異ならされたことを特徴とする、電流リ
ード。 - (2)前記断面積が、その長さ方向に関してその一方端
において最も大きく、その他方端において最も小さくな
るように変化している、請求項1に記載の電流リード。 - (3)複数の平行に並ぶ前記酸化物超電導線が用いられ
、前記断面積は、前記酸化物超電導線の数を異ならせる
ことにより、異ならされている、請求項1または2に記
載の電流リード。 - (4)金属被覆された酸化物超電導体を備える酸化物超
電導線を用いた電流リードであって、断面積が、その長
さ方向に関して異ならされた電流リードの使用方法にお
いて、 当該電流リードが配置される環境の温度分布に従い、比
較的高温部に断面積の比較的大きい部分を位置させ、か
つ比較的低温部に断面積の比較的小さい部分を位置させ
ることを特徴とする、電流リードの使用方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2296330A JP2585464B2 (ja) | 1990-10-31 | 1990-10-31 | 酸化物超電導線を用いた電流リードおよびその使用方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2296330A JP2585464B2 (ja) | 1990-10-31 | 1990-10-31 | 酸化物超電導線を用いた電流リードおよびその使用方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04168705A true JPH04168705A (ja) | 1992-06-16 |
JP2585464B2 JP2585464B2 (ja) | 1997-02-26 |
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ID=17832144
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2296330A Expired - Lifetime JP2585464B2 (ja) | 1990-10-31 | 1990-10-31 | 酸化物超電導線を用いた電流リードおよびその使用方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2585464B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012028041A (ja) * | 2010-07-20 | 2012-02-09 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | 超電導電流リード |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63200307A (ja) * | 1987-02-13 | 1988-08-18 | Nec Kansai Ltd | バツクバ−の製造方法 |
JPH01161810A (ja) * | 1987-12-18 | 1989-06-26 | Toshiba Corp | 超伝導装置用パワーリード |
JPH0277106A (ja) * | 1988-07-05 | 1990-03-16 | General Electric Co <Ge> | セラミック超導電体極低温電流導線 |
-
1990
- 1990-10-31 JP JP2296330A patent/JP2585464B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPH0277106A (ja) * | 1988-07-05 | 1990-03-16 | General Electric Co <Ge> | セラミック超導電体極低温電流導線 |
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JP2012028041A (ja) * | 2010-07-20 | 2012-02-09 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | 超電導電流リード |
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Publication number | Publication date |
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JP2585464B2 (ja) | 1997-02-26 |
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