JPH05121232A - 電流超電導マグネツトおよびその製造方法 - Google Patents
電流超電導マグネツトおよびその製造方法Info
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- JPH05121232A JPH05121232A JP28132191A JP28132191A JPH05121232A JP H05121232 A JPH05121232 A JP H05121232A JP 28132191 A JP28132191 A JP 28132191A JP 28132191 A JP28132191 A JP 28132191A JP H05121232 A JPH05121232 A JP H05121232A
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 高磁界特性にすぐれた化合物系の超電導線
で、超電導マグネット本体が構成された磁界減衰の極め
て少なく、磁気共鳴画像診断装置や、分析用核磁気共鳴
スペクトロスコピーなどの性能向上に大きく寄与する高
磁界発生が可能な超電導マグネットおよびその製造方法
の提供を目的とする。 【構成】 Nb3 Sn超電導線製の超電導マグネット本体１
と、前記超電導マグネット本体１に接続されたNbTi超電
導線製永久電流スイッチ２とを具備し、前記超電導マグ
ネット本体１および電流スイッチ２を接続する超電導線
接続部３は、互いにマトリックスを成す非超電導部分が
除去・露出されたNb3 Sn超電導素線およびNbTi超電導素
線同士で直接接合され、かつ熱処理によりNb3 Snが生成
されていることを特徴とする。ここで、接続部にNb3 Sn
を生成させる熱処理温度としては、 500〜750℃に選択
設定される。
で、超電導マグネット本体が構成された磁界減衰の極め
て少なく、磁気共鳴画像診断装置や、分析用核磁気共鳴
スペクトロスコピーなどの性能向上に大きく寄与する高
磁界発生が可能な超電導マグネットおよびその製造方法
の提供を目的とする。 【構成】 Nb3 Sn超電導線製の超電導マグネット本体１
と、前記超電導マグネット本体１に接続されたNbTi超電
導線製永久電流スイッチ２とを具備し、前記超電導マグ
ネット本体１および電流スイッチ２を接続する超電導線
接続部３は、互いにマトリックスを成す非超電導部分が
除去・露出されたNb3 Sn超電導素線およびNbTi超電導素
線同士で直接接合され、かつ熱処理によりNb3 Snが生成
されていることを特徴とする。ここで、接続部にNb3 Sn
を生成させる熱処理温度としては、 500〜750℃に選択
設定される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、磁気共鳴画像診断装
置用超電導マグネットや、分析用核磁気共鳴スペクトロ
スコピー用超電導マグネットなどに使用される超電導マ
グネットおよびその製造方法に関する。
置用超電導マグネットや、分析用核磁気共鳴スペクトロ
スコピー用超電導マグネットなどに使用される超電導マ
グネットおよびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】超電導技術の特長の一つとして永久電流
が挙げられる。すなわち、臨界温度における超電導線の
電気抵抗が零であることを利用し、超電導線製マグネッ
トコイル（マグネット本体）と、このマグネット本体に
並列に接続した、たとえば熱式の永久電流スイッチとの
間に、減衰の極めて少ないコイル電流を流す超電導マグ
ネットが挙げられる。
が挙げられる。すなわち、臨界温度における超電導線の
電気抵抗が零であることを利用し、超電導線製マグネッ
トコイル（マグネット本体）と、このマグネット本体に
並列に接続した、たとえば熱式の永久電流スイッチとの
間に、減衰の極めて少ないコイル電流を流す超電導マグ
ネットが挙げられる。
【０００３】そして、この種合金系のNbTi超電導では、
超電導素線（超電導フィラメント）を成すNbTiが延性な
いし展性を有する材料であることから、このNbTiフィラ
メントを剥きだしにして、NbTiフィラメント同士を圧接
などして電気的に接続している。すなわち、マグネット
本体を形成（構成）する超電導線の一端部でマトリック
スを除去して露出させたNbTiフィラメントを、永久電流
スイッチを形成（構成）する超電導線の一端部で同じく
マトリックスを除去して露出させたNbTiフィラメントに
圧接やスポット溶接、超音波接合などの手法で接合し、
接続抵抗が10-1 0 から10-14 Ωという極めて低い導体接
続を得て、核磁気共鳴現象を利用する磁気共鳴画像診断
装置（MRI ）などに応用できる超電導マグネットを製造
する技術が確立されている。
超電導素線（超電導フィラメント）を成すNbTiが延性な
いし展性を有する材料であることから、このNbTiフィラ
メントを剥きだしにして、NbTiフィラメント同士を圧接
などして電気的に接続している。すなわち、マグネット
本体を形成（構成）する超電導線の一端部でマトリック
スを除去して露出させたNbTiフィラメントを、永久電流
スイッチを形成（構成）する超電導線の一端部で同じく
マトリックスを除去して露出させたNbTiフィラメントに
圧接やスポット溶接、超音波接合などの手法で接合し、
接続抵抗が10-1 0 から10-14 Ωという極めて低い導体接
続を得て、核磁気共鳴現象を利用する磁気共鳴画像診断
装置（MRI ）などに応用できる超電導マグネットを製造
する技術が確立されている。
【０００４】また、たとえばNb3 Sn，Nb3 Alなどの化合
物系超電導材料の場合は、Nb3 Sn，Nb3 Alなど脆いた
め、上述のような接合技術で超電導導体同士の接続を容
易に行い得ないので、電流減衰がNbTi合金系マグネット
並みの超電導マグネットを製作し得ないという問題があ
った。このような問題の解消策として、Nb3 Sn超電導線
の端部を、ニオブスズのバルクに収めて熱処理した後、
このニオブスズバルクにNbTi超電導線のフィラメントを
リボン状にしてスポット溶接する特殊な手段も試みられ
たが、2T（2 テスラ）程度の比較的低い磁界下でも、満
足な接続抵抗値に収まる接続部の形成が困難な状況にあ
る。
物系超電導材料の場合は、Nb3 Sn，Nb3 Alなど脆いた
め、上述のような接合技術で超電導導体同士の接続を容
易に行い得ないので、電流減衰がNbTi合金系マグネット
並みの超電導マグネットを製作し得ないという問題があ
った。このような問題の解消策として、Nb3 Sn超電導線
の端部を、ニオブスズのバルクに収めて熱処理した後、
このニオブスズバルクにNbTi超電導線のフィラメントを
リボン状にしてスポット溶接する特殊な手段も試みられ
たが、2T（2 テスラ）程度の比較的低い磁界下でも、満
足な接続抵抗値に収まる接続部の形成が困難な状況にあ
る。
【０００５】一方、超電導マグネットを利用する磁気共
鳴画像診断装置や、分析用核磁気共鳴スペクトロスコピ
ーなどにおいては、磁界が高いほどS/N やスペクトルの
分離がよくなり装置の性能が上がる。したがって、これ
らの機器では、高磁界化に対する要求が強く、高磁界特
性にすぐれた超電導マグネットへの期待が大きい。
鳴画像診断装置や、分析用核磁気共鳴スペクトロスコピ
ーなどにおいては、磁界が高いほどS/N やスペクトルの
分離がよくなり装置の性能が上がる。したがって、これ
らの機器では、高磁界化に対する要求が強く、高磁界特
性にすぐれた超電導マグネットへの期待が大きい。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、NbTiな
ど合金系の超電導線で、10T を超える磁界を発生する超
電導マグネットを構成することは容易ではなく、超流動
ヘリウム冷却を用いた場合でも３元合金で13.4Tの磁界
を発生した例が最高であり、これ以上高い磁界の発生は
できない。この点、高磁界特性にすぐれた化合物系の超
電導線が注目される。しかし、前記したように化合物系
超電導線を、低抵抗で電気的に接続する有効な手段がな
いため、化合物系超電導線を用いて超電導マグネットな
いし超電導コイルを構成しても、電流減衰を0.01ppm/h
程度まで小さくし得なかった。この磁界減衰を補うやむ
を得ない手段として、零次の常電導補正コイルで、たと
えば核磁気共鳴の基準周波数のドリフトを補正すること
も行われているが、補正可能な時間にも限度がある。い
ずれにせよ、磁気共鳴画像診断装置や、分析用核磁気共
鳴スペクトロスコピーなどにおいては、性能向上の点な
どから14T を超える高い磁界を発生し、しかも長時間基
準周波数の変更なしに分析や、画像診断など行い得る超
電導マグネットの開発・製品化が要望されている。
ど合金系の超電導線で、10T を超える磁界を発生する超
電導マグネットを構成することは容易ではなく、超流動
ヘリウム冷却を用いた場合でも３元合金で13.4Tの磁界
を発生した例が最高であり、これ以上高い磁界の発生は
できない。この点、高磁界特性にすぐれた化合物系の超
電導線が注目される。しかし、前記したように化合物系
超電導線を、低抵抗で電気的に接続する有効な手段がな
いため、化合物系超電導線を用いて超電導マグネットな
いし超電導コイルを構成しても、電流減衰を0.01ppm/h
程度まで小さくし得なかった。この磁界減衰を補うやむ
を得ない手段として、零次の常電導補正コイルで、たと
えば核磁気共鳴の基準周波数のドリフトを補正すること
も行われているが、補正可能な時間にも限度がある。い
ずれにせよ、磁気共鳴画像診断装置や、分析用核磁気共
鳴スペクトロスコピーなどにおいては、性能向上の点な
どから14T を超える高い磁界を発生し、しかも長時間基
準周波数の変更なしに分析や、画像診断など行い得る超
電導マグネットの開発・製品化が要望されている。
【０００７】本発明は上記事情に対処してなされたもの
で、化合物系超電導線で形成された超電導マグネット本
体との接続部における磁界減衰が極めて少くない超電導
マグネットおよびその製造方法の提供を目的とする。
で、化合物系超電導線で形成された超電導マグネット本
体との接続部における磁界減衰が極めて少くない超電導
マグネットおよびその製造方法の提供を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明に係る超電導マグ
ネットは、Nb3 Sn超電導線製の超電導マグネット本体
と、前記超電導マグネット本体に接続されたNbTi超電導
線製電流スイッチとを具備し、前記超電導マグネット本
体および電流スイッチを接続する超電導線接続部は、互
いにマトリックスを成す非超電導部分が除去・露出され
たNb3 Sn超電導素線およびNbTi超電導素線同士で直接接
合され、かつ熱処理によりNb3 Snが生成されていること
を特徴とし、またその製造方法は、Nb3 Sn超電導線製の
超電導マグネット本体およびNbTi超電導線製電流スイッ
チをNbTi超電導線を介して接続する手段を含む超電導マ
グネットの製造方法において、前記超電導マグネット本
体および電流スイッチを接続する超電導線接続部は、互
いにマトリックスを成す非超電導部分を除去・露出させ
たNb3 Sn超電導素線およびNbTi超電導素線同士で直接接
合した後、その直接接合部を 500〜 750℃で熱処理し、
前記直接接合部にNb3 Snを生成させることを特徴とす
る。
ネットは、Nb3 Sn超電導線製の超電導マグネット本体
と、前記超電導マグネット本体に接続されたNbTi超電導
線製電流スイッチとを具備し、前記超電導マグネット本
体および電流スイッチを接続する超電導線接続部は、互
いにマトリックスを成す非超電導部分が除去・露出され
たNb3 Sn超電導素線およびNbTi超電導素線同士で直接接
合され、かつ熱処理によりNb3 Snが生成されていること
を特徴とし、またその製造方法は、Nb3 Sn超電導線製の
超電導マグネット本体およびNbTi超電導線製電流スイッ
チをNbTi超電導線を介して接続する手段を含む超電導マ
グネットの製造方法において、前記超電導マグネット本
体および電流スイッチを接続する超電導線接続部は、互
いにマトリックスを成す非超電導部分を除去・露出させ
たNb3 Sn超電導素線およびNbTi超電導素線同士で直接接
合した後、その直接接合部を 500〜 750℃で熱処理し、
前記直接接合部にNb3 Snを生成させることを特徴とす
る。
【０００９】
【作用】接続部を成すNbTi超電導線のNbTiフィラメント
（素線）と、Nb3 Sn超電導線のNbチューブフィラメント
（素線）は、圧接などにより界面の接続抵抗が10-13 Ω
程度以下になるよう接合された後、Nb3 Sn生成のため 5
00〜 750℃の温度で熱処理が施される。この際、同じ温
度を経験する直接接続部のNbTiフィラメントは、比較的
低温の熱処理で得られた超電導特性が大幅に低下する。
またNb3 Sn超電導線の未反応Nbも超電導特性がNb3 Snよ
り大幅に低下する。しかし、直接接続部の置かれる位置
での磁界は、Nb3 Sn超電導線製の超電導マグネット本体
の中心磁界の1/2 から1/3 程度であるので、未反応Nbお
よびNbTiフィラメントは、通電電流に対して十分超電導
性を保つことができる。そしてNbTiフィラメントについ
ては、経験磁界の設定によっては接続部が超電導性を保
てないことも有り得るが、この場合は、十分電流容量の
大きい（すなわち太さの太い）接続用のNbTi線を使用し
て、このNbTi線のみをNb3 Sn生成の熱処理温度に加熱さ
せ、Nb3 Sn生成熱処理の後にNbTi超電導線製電流スイッ
チまたはNbTi超電導線製マグネットのNbTi線の端部を接
続することにより、超電導性を有する接続部を呈するに
至る。このようにして、超電導マグネットでは、前記Nb
TiフィラメントとNb3 Sn−Nbチューブフィラメントとの
接続部における抵抗を10-13 Ω程度以下にすることが可
能となるので、磁界減衰の極めて少ない超電導マグネッ
トとして機能することになる。
（素線）と、Nb3 Sn超電導線のNbチューブフィラメント
（素線）は、圧接などにより界面の接続抵抗が10-13 Ω
程度以下になるよう接合された後、Nb3 Sn生成のため 5
00〜 750℃の温度で熱処理が施される。この際、同じ温
度を経験する直接接続部のNbTiフィラメントは、比較的
低温の熱処理で得られた超電導特性が大幅に低下する。
またNb3 Sn超電導線の未反応Nbも超電導特性がNb3 Snよ
り大幅に低下する。しかし、直接接続部の置かれる位置
での磁界は、Nb3 Sn超電導線製の超電導マグネット本体
の中心磁界の1/2 から1/3 程度であるので、未反応Nbお
よびNbTiフィラメントは、通電電流に対して十分超電導
性を保つことができる。そしてNbTiフィラメントについ
ては、経験磁界の設定によっては接続部が超電導性を保
てないことも有り得るが、この場合は、十分電流容量の
大きい（すなわち太さの太い）接続用のNbTi線を使用し
て、このNbTi線のみをNb3 Sn生成の熱処理温度に加熱さ
せ、Nb3 Sn生成熱処理の後にNbTi超電導線製電流スイッ
チまたはNbTi超電導線製マグネットのNbTi線の端部を接
続することにより、超電導性を有する接続部を呈するに
至る。このようにして、超電導マグネットでは、前記Nb
TiフィラメントとNb3 Sn−Nbチューブフィラメントとの
接続部における抵抗を10-13 Ω程度以下にすることが可
能となるので、磁界減衰の極めて少ない超電導マグネッ
トとして機能することになる。
【００１０】
【実施例】この発明を実施した超電導マグネットの構成
例を模式的に示す図１を参照して本発明の実施例を説明
する。図１において、１はNb3 Sn超電導線製の超電導マ
グネット本体、２は前記超電導マグネット本体１に接続
されたNbTi超電導線製電流スイッチである。
例を模式的に示す図１を参照して本発明の実施例を説明
する。図１において、１はNb3 Sn超電導線製の超電導マ
グネット本体、２は前記超電導マグネット本体１に接続
されたNbTi超電導線製電流スイッチである。
【００１１】しかして、前記本発明に係る超電導マグネ
ット例における、Nb3 Sn超電導線製超電導マグネット本
体１とNbTi超電導線製電流スイッチ２とは、次のように
して接続部３を構成している。すなわち、前記超電導マ
グネット本体１および電流スイッチ２をそれぞれ構成す
る超電導線端部を、たとえば80mmに亘りそれぞれマトリ
ックスを成すCuなどの非超電導部分をたとえば酸処理に
より除去して、Nb3 Sn超電導フィラメント（Nbチューブ
型）およびNbTi超電導フィラメントを露出（剥きだし）
させる。この超電導フィラメントの露出（剥きだし）
は、次の直接接続手段の選択によるが、加圧長さや余長
を短くすれば 5mm程度でも十分であるため、 5〜 100mm
程度でよい。次に、これらの露出部をたとえばCu製チュ
ーブ内に対接させて挿入させた後、Cu製チューブを外部
から加圧して塑性変形させながら、たとえば 250℃程度
に加熱して、前記フィラメント同士を拡散接合させるこ
とによって接続部３が構成される。なお、前記拡散接合
に当たり、接続部３の経験磁界を図２に実施態様を斜視
的に示すごとく、磁気シールドコイル４によって0.3T程
度に押さえることによって、接続部３の超電導性を保つ
ことが可能である。
ット例における、Nb3 Sn超電導線製超電導マグネット本
体１とNbTi超電導線製電流スイッチ２とは、次のように
して接続部３を構成している。すなわち、前記超電導マ
グネット本体１および電流スイッチ２をそれぞれ構成す
る超電導線端部を、たとえば80mmに亘りそれぞれマトリ
ックスを成すCuなどの非超電導部分をたとえば酸処理に
より除去して、Nb3 Sn超電導フィラメント（Nbチューブ
型）およびNbTi超電導フィラメントを露出（剥きだし）
させる。この超電導フィラメントの露出（剥きだし）
は、次の直接接続手段の選択によるが、加圧長さや余長
を短くすれば 5mm程度でも十分であるため、 5〜 100mm
程度でよい。次に、これらの露出部をたとえばCu製チュ
ーブ内に対接させて挿入させた後、Cu製チューブを外部
から加圧して塑性変形させながら、たとえば 250℃程度
に加熱して、前記フィラメント同士を拡散接合させるこ
とによって接続部３が構成される。なお、前記拡散接合
に当たり、接続部３の経験磁界を図２に実施態様を斜視
的に示すごとく、磁気シールドコイル４によって0.3T程
度に押さえることによって、接続部３の超電導性を保つ
ことが可能である。
【００１２】上記により接続部３を形成した後、接続部
３を含め超電導マグネット本体１と電流スイッチ２を、
熱処理炉に収容して真空中たとえば 500℃、100 時間熱
処理を施して、Nb3 Sn超電導フィラメントのNbチューブ
やNbTi超電導フィラメントのNb成分の一部を、Nb3 Sn超
電導フィラメントのSn成分などの拡散によりNb3 Sn化さ
せた。ここで、熱処理温度は、 500〜 750℃に選択設定
されるが、その理由は500℃未満の場合、前記のNb3 Sn
化に多くの時間を要し量産性が損なわれ、また750℃を
超えると満足な低抵抗接続を形成し得ない傾向が認めら
れるからである。なお、上記熱処理に当たり、電流スイ
ッチ２を構成するNbTi超電導線が、フォルマール絶縁さ
れている場合は、電流スイッチ２の部分は熱処理炉内の
低温部に配置し、電流スイッチ２の部分が 100℃以上に
昇温しないように、外部から冷却水を循環させる。ここ
で、電流スイッチ２を構成するNbTi超電導線が、たとえ
ばクオーツガラスなどの耐熱絶縁材料で被覆され、かつ
電流容量が十分高い場合には、上記のように冷却水を使
用しなくてもよく、また電流スイッチ２について、樹脂
の含浸処理を行う場合は、Nb3 Snの生成熱処理後に行え
ばよい。
３を含め超電導マグネット本体１と電流スイッチ２を、
熱処理炉に収容して真空中たとえば 500℃、100 時間熱
処理を施して、Nb3 Sn超電導フィラメントのNbチューブ
やNbTi超電導フィラメントのNb成分の一部を、Nb3 Sn超
電導フィラメントのSn成分などの拡散によりNb3 Sn化さ
せた。ここで、熱処理温度は、 500〜 750℃に選択設定
されるが、その理由は500℃未満の場合、前記のNb3 Sn
化に多くの時間を要し量産性が損なわれ、また750℃を
超えると満足な低抵抗接続を形成し得ない傾向が認めら
れるからである。なお、上記熱処理に当たり、電流スイ
ッチ２を構成するNbTi超電導線が、フォルマール絶縁さ
れている場合は、電流スイッチ２の部分は熱処理炉内の
低温部に配置し、電流スイッチ２の部分が 100℃以上に
昇温しないように、外部から冷却水を循環させる。ここ
で、電流スイッチ２を構成するNbTi超電導線が、たとえ
ばクオーツガラスなどの耐熱絶縁材料で被覆され、かつ
電流容量が十分高い場合には、上記のように冷却水を使
用しなくてもよく、また電流スイッチ２について、樹脂
の含浸処理を行う場合は、Nb3 Snの生成熱処理後に行え
ばよい。
【００１３】図３は前記接続部３の断面構造を模式的
に、また図４はその拡大図であり、５は超電導マグネッ
ト本体１を構成するNb3 Sn超電導線の露出されたチュー
ブ法導体のNb3 Sn系Nbチューブフィラメント、６は永久
電流スイッチ２を構成するNbTi超電導線の露出されたNb
Tiフィラメントである。ここで、接続部３に生成するNb
3 Sn層７は、Nbチューブの内径側に生成し、外径側には
未反応のNb層８が残っている。そしてNbチューブの外径
表面は、いたるところでNbTiと拡散接合により接合さ
れ、この部分の抵抗値は全体で10-13 Ω程度以下に収ま
る極めて小さい値である。一方、未反応のNbチューブ
も、 650℃で熱処理されたNbTiフィラメントも超電導特
性にはすぐれないが、接続部３の磁界が0.3T程度と小さ
いので、通電によっても所要の超電導特性を維持するこ
とができる。接続部３の経験磁界が高くなる場合には、
上記の磁気シールドコイル４による方法の他、Nbチュー
ブ材料として、Ti添加Nbを使用して、Nbチューブの磁界
特性を図ることも可能である。
に、また図４はその拡大図であり、５は超電導マグネッ
ト本体１を構成するNb3 Sn超電導線の露出されたチュー
ブ法導体のNb3 Sn系Nbチューブフィラメント、６は永久
電流スイッチ２を構成するNbTi超電導線の露出されたNb
Tiフィラメントである。ここで、接続部３に生成するNb
3 Sn層７は、Nbチューブの内径側に生成し、外径側には
未反応のNb層８が残っている。そしてNbチューブの外径
表面は、いたるところでNbTiと拡散接合により接合さ
れ、この部分の抵抗値は全体で10-13 Ω程度以下に収ま
る極めて小さい値である。一方、未反応のNbチューブ
も、 650℃で熱処理されたNbTiフィラメントも超電導特
性にはすぐれないが、接続部３の磁界が0.3T程度と小さ
いので、通電によっても所要の超電導特性を維持するこ
とができる。接続部３の経験磁界が高くなる場合には、
上記の磁気シールドコイル４による方法の他、Nbチュー
ブ材料として、Ti添加Nbを使用して、Nbチューブの磁界
特性を図ることも可能である。
【００１４】また上記では、チューブ法Nb3 Sn超電導線
の使用例を示したが、一般に使われるブロンズ法Nb3Sn
超電導線でも全く同様に使用し得る。なお、ブロンズ法
では、マトリックス除去の際にNb3 Sn生成に必要なスズ
も除去されてしまうが、接続部３付近の磁界が弱い場合
には、フィラメントのNbまたはTiを添加したNbで十分大
きな超電導性の電流を流せることを確認した。
の使用例を示したが、一般に使われるブロンズ法Nb3Sn
超電導線でも全く同様に使用し得る。なお、ブロンズ法
では、マトリックス除去の際にNb3 Sn生成に必要なスズ
も除去されてしまうが、接続部３付近の磁界が弱い場合
には、フィラメントのNbまたはTiを添加したNbで十分大
きな超電導性の電流を流せることを確認した。
【００１５】さらに、上記接続部３の構成におけるNb3
Sn生成のための熱処理によるNbTi超電導線の通電容量の
低下を考慮して、電流容量の大きなNbTi超電導電流スイ
ッチ用超電導線を選べば、電流スイッチ２を成すNbTi超
電導線および接続部３とも、超電導性を壊すことなく安
定して通電することができる。一方、接続部３の経験磁
界が高い場合に超電導性を保つ他の手段としては、接続
用にNbTi電流スイッチの構成に用いた超電導線よりも、
電流容量の大きなNbTi超電導線を使用する方法がある。
図５はこの手段を模式的に示したもので、接続用NbTi超
電導線９の一端は、Nb3 Sn生成熱処理の前に超電導マグ
ネット本体１を成すNb3 Sn超電導線10と接続され（接続
部３）、Nb3 Sn生成熱処理を経験する。熱処理の後、接
続用NbTi線９の他端は電流スイッチ２を成すNbTi超電導
線11と接続される（接続部３″）。この手段によると熱
処理されるのは接続用NbTi超電導線９だけで，残りの電
流スイッチ２を成すNbTi超電導線11は熱処理温度にさら
されないで済み、線材本来の高い超電導特性を保つこと
ができる。
Sn生成のための熱処理によるNbTi超電導線の通電容量の
低下を考慮して、電流容量の大きなNbTi超電導電流スイ
ッチ用超電導線を選べば、電流スイッチ２を成すNbTi超
電導線および接続部３とも、超電導性を壊すことなく安
定して通電することができる。一方、接続部３の経験磁
界が高い場合に超電導性を保つ他の手段としては、接続
用にNbTi電流スイッチの構成に用いた超電導線よりも、
電流容量の大きなNbTi超電導線を使用する方法がある。
図５はこの手段を模式的に示したもので、接続用NbTi超
電導線９の一端は、Nb3 Sn生成熱処理の前に超電導マグ
ネット本体１を成すNb3 Sn超電導線10と接続され（接続
部３）、Nb3 Sn生成熱処理を経験する。熱処理の後、接
続用NbTi線９の他端は電流スイッチ２を成すNbTi超電導
線11と接続される（接続部３″）。この手段によると熱
処理されるのは接続用NbTi超電導線９だけで，残りの電
流スイッチ２を成すNbTi超電導線11は熱処理温度にさら
されないで済み、線材本来の高い超電導特性を保つこと
ができる。
【００１６】図６は本発明に係る超電導マグネットの他
の構成例を示す回路図で、超電導マグネットは、高磁界
側のNb3 Sn超電導線製マグネット本体１、前記マグネッ
ト本体１に接続部３′を構成して直列に接続された低磁
界側のNbTi超電導線製マグネット本体１′、前記マグネ
ット本体１，１′の他端側に接続部３，３″を介して接
続してループを形成するNbTi超電導線製電流スイッチ２
が構成されている。この構成においては、NbTi超電導線
同士の接続部３″は従来より実施されてきたスポット溶
接や、超音波接合、拡散接合、冷間圧接などの手法で10
-11 Ω程度以下の接続抵抗を達成される。NbTi超電導線
とNb3 Sn超電導線との接続部３，３′の接続構成は、前
記の実施例で示した手段で達成し得る。
の構成例を示す回路図で、超電導マグネットは、高磁界
側のNb3 Sn超電導線製マグネット本体１、前記マグネッ
ト本体１に接続部３′を構成して直列に接続された低磁
界側のNbTi超電導線製マグネット本体１′、前記マグネ
ット本体１，１′の他端側に接続部３，３″を介して接
続してループを形成するNbTi超電導線製電流スイッチ２
が構成されている。この構成においては、NbTi超電導線
同士の接続部３″は従来より実施されてきたスポット溶
接や、超音波接合、拡散接合、冷間圧接などの手法で10
-11 Ω程度以下の接続抵抗を達成される。NbTi超電導線
とNb3 Sn超電導線との接続部３，３′の接続構成は、前
記の実施例で示した手段で達成し得る。
【００１７】なお、超電導線を流れる運転電流の違いな
どにより、低磁界側のNbTi超電導線製マグネット本体
１′と高磁界側のNb3 Sn超電導線製マグネット本体１を
直列運転できないこともあるが、この場合には、NbTi超
電導線製マグネット本体１′とNb3 Sn超電導線製マグネ
ット本体１のそれぞれに電流スイッチ２を接続し、それ
ぞれ独立した永久電流超電導マグネットとして運転する
こともできる。なお、図６において、12は電源，13は抵
抗体である。
どにより、低磁界側のNbTi超電導線製マグネット本体
１′と高磁界側のNb3 Sn超電導線製マグネット本体１を
直列運転できないこともあるが、この場合には、NbTi超
電導線製マグネット本体１′とNb3 Sn超電導線製マグネ
ット本体１のそれぞれに電流スイッチ２を接続し、それ
ぞれ独立した永久電流超電導マグネットとして運転する
こともできる。なお、図６において、12は電源，13は抵
抗体である。
【００１８】また、上記においては、NbチューブNb3 Sn
超電導線製の超電導マグネット本体１として、Nbチュー
ブNb3 Sn超電導線製の場合を例示したが、内部スズのNb
3 Sn超電導線製や、同様の方法で製造されるNb3 Al超電
導線製、さらに同様の方法で製造される他の酸化物系の
超電導線製の場合であっても十分適用できる。
超電導線製の超電導マグネット本体１として、Nbチュー
ブNb3 Sn超電導線製の場合を例示したが、内部スズのNb
3 Sn超電導線製や、同様の方法で製造されるNb3 Al超電
導線製、さらに同様の方法で製造される他の酸化物系の
超電導線製の場合であっても十分適用できる。
【００１９】
【発明の効果】上記説明したように、本発明に係る超電
導マグネットによれば、超電導マグネット本体が高磁界
特性にすぐれた化合物系の超電導線で構成され、またNb
Ti超電導線製電流スイッチとは、たとえば電流減衰0.01
ppm/h 程度と低抵抗な電気的接続が達成されている。つ
まり、磁気共鳴画像診断装置や、分析用核磁気共鳴スペ
クトロスコピーなどにおいて要望されている14 T( テラ
ス）を超える高い磁界を発生し得るばかりでなく、接続
による電流減衰も0.01ppm/h 程度と低くて（磁界減衰が
極めて少くない）、長時間基準周波数の変更なしに所要
の分析や、画像診断など行い得る超電導マグネットとし
て機能する。
導マグネットによれば、超電導マグネット本体が高磁界
特性にすぐれた化合物系の超電導線で構成され、またNb
Ti超電導線製電流スイッチとは、たとえば電流減衰0.01
ppm/h 程度と低抵抗な電気的接続が達成されている。つ
まり、磁気共鳴画像診断装置や、分析用核磁気共鳴スペ
クトロスコピーなどにおいて要望されている14 T( テラ
ス）を超える高い磁界を発生し得るばかりでなく、接続
による電流減衰も0.01ppm/h 程度と低くて（磁界減衰が
極めて少くない）、長時間基準周波数の変更なしに所要
の分析や、画像診断など行い得る超電導マグネットとし
て機能する。
【図１】本発明に係る超電導マグネットの構成例を示す
模式図。
模式図。
【図２】本発明に係る超電導マグネットの構成において
接続部に経験磁界を付与する実施態様を示す斜視図。
接続部に経験磁界を付与する実施態様を示す斜視図。
【図３】本発明に係る超電導マグネットの構成における
NbTi超電導線とNb3 Sn超電導線の接続部の断面構造を示
す模式図。
NbTi超電導線とNb3 Sn超電導線の接続部の断面構造を示
す模式図。
【図４】図３の一部拡大図。
【図５】本発明に係る超電導マグネットの他の接続構成
例を示す模式図。
例を示す模式図。
【図６】本発明に係る超電導マグネットの他の構成例を
示す回路図。
示す回路図。
１，１′…超電導マグネット本体 ２…電流スイッチ
３，３′…NbTi超電導線−Nb3 Sn超電導線の接続部
３″…NbTi超電導線−NbTi超電導線の接続部 ４
…磁器シールドコイル ５…チューブ法Nb3 Sn超電導
線のフィラメント ６…NbTi超電導線のフィラメント
７…チューブ法Nb3 Sn超電導線のNb3 Sn生成層
８…チューブ法Nb3 Sn超電導線の未反応Nb層 ９…接
続用NbTi超電導線 10…超電導マグネット本体を成す
Nb3 Sn超電導線 11…永久電流スイッチを成すNbTi超
電導線 12…電源 13…抵抗体
３，３′…NbTi超電導線−Nb3 Sn超電導線の接続部
３″…NbTi超電導線−NbTi超電導線の接続部 ４
…磁器シールドコイル ５…チューブ法Nb3 Sn超電導
線のフィラメント ６…NbTi超電導線のフィラメント
７…チューブ法Nb3 Sn超電導線のNb3 Sn生成層
８…チューブ法Nb3 Sn超電導線の未反応Nb層 ９…接
続用NbTi超電導線 10…超電導マグネット本体を成す
Nb3 Sn超電導線 11…永久電流スイッチを成すNbTi超
電導線 12…電源 13…抵抗体
Claims (2)
- 【請求項１】 Nb3 Sn超電導線製の超電導マグネット本
体と、前記超電導マグネット本体に接続されたNbTi超電
導線製電流スイッチとを具備し、 前記超電導マグネット本体および電流スイッチを接続す
る超電導線接続部は、互いにマトリックスを成す非超電
導部分が除去・露出されたNb3 Sn超電導素線およびNbTi
超電導素線同士で直接接合され、かつ熱処理によりNb3
Snが生成されていることを特徴とする超電導マグネッ
ト。 - 【請求項２】 Nb3 Sn超電導線製の超電導マグネット本
体およびNbTi超電導線製電流スイッチをNbTi超電導線を
介して接続する手段を含む超電導マグネットの製造方法
において、 前記超電導マグネット本体および電流スイッチを接続す
る超電導線接続部は、互いにマトリックスを成す非超電
導部分を除去・露出させたNb3 Sn超電導素線およびNbTi
超電導素線同士で直接接合した後、その直接接合部を 5
00〜 750℃で熱処理し、前記直接接合部にNb3 Snを生成
させることを特徴とする超電導マグネットの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28132191A JPH05121232A (ja) | 1991-10-28 | 1991-10-28 | 電流超電導マグネツトおよびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28132191A JPH05121232A (ja) | 1991-10-28 | 1991-10-28 | 電流超電導マグネツトおよびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05121232A true JPH05121232A (ja) | 1993-05-18 |
Family
ID=17637478
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28132191A Withdrawn JPH05121232A (ja) | 1991-10-28 | 1991-10-28 | 電流超電導マグネツトおよびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05121232A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0806801A3 (en) * | 1995-12-21 | 1998-08-12 | General Electric Company | Superconducting joint between Nb3Sn tape and NbTi wire for use in superconducting magnets |
-
1991
- 1991-10-28 JP JP28132191A patent/JPH05121232A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0806801A3 (en) * | 1995-12-21 | 1998-08-12 | General Electric Company | Superconducting joint between Nb3Sn tape and NbTi wire for use in superconducting magnets |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19990107 |