JPH05249213A - 超伝導材料用の非破壊評価装置および方法 - Google Patents
超伝導材料用の非破壊評価装置および方法Info
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- JPH05249213A JPH05249213A JP4143935A JP14393592A JPH05249213A JP H05249213 A JPH05249213 A JP H05249213A JP 4143935 A JP4143935 A JP 4143935A JP 14393592 A JP14393592 A JP 14393592A JP H05249213 A JPH05249213 A JP H05249213A
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】超伝導材料の超伝導性を非破壊的に評価するた
めの新規な装置および方法を提供する。 【構成】超伝導材料を二本巻き用巻枠２上に巻付け、そ
して極低温環境中において試験することにより、該材料
の超伝導状態が消失する時点を測定する。かかる試験操
作中に該材料に印加される電磁界、電流および温度を変
化させ、かつ試験結果を既知のデータと比較することに
より、該材料が超伝導性を有するかどうかを判定する。
このようにして、多量の試料を非破壊的に試験する。
めの新規な装置および方法を提供する。 【構成】超伝導材料を二本巻き用巻枠２上に巻付け、そ
して極低温環境中において試験することにより、該材料
の超伝導状態が消失する時点を測定する。かかる試験操
作中に該材料に印加される電磁界、電流および温度を変
化させ、かつ試験結果を既知のデータと比較することに
より、該材料が超伝導性を有するかどうかを判定する。
このようにして、多量の試料を非破壊的に試験する。
Description
【０００１】
【発明の分野】本発明は、超伝導材料の性質を非破壊的
に評価するための装置および方法に関するものである。
かかる装置および方法を使用すれば、超伝導材料を破壊
もしくは廃棄することなしにそれの試験を行うことが可
能となる。
に評価するための装置および方法に関するものである。
かかる装置および方法を使用すれば、超伝導材料を破壊
もしくは廃棄することなしにそれの試験を行うことが可
能となる。
【０００２】
【関連技術の説明】従来の超伝導材料評価装置において
は、破壊型または非破壊型の装置が使用されていたこと
は公知である。詳しく述べれば、破壊型の装置は短尺試
料試験および長尺試料試験のいずれに対しても開発され
てきた。短尺試料試験においては、通例４インチないし
４フィートの長さを有する超伝導材料（以後は超伝導テ
ープと呼ぶ）の断片が製品から切出され、液体ヘリウム
中に浸漬され、そして通常の試験手順に従ってバックグ
ラウンド電磁界の存在下で試験される。なお、ここでは
超伝導テープについて説明が行われるが、超伝導線も同
様に使用し得ることを理解すべきである。かかる短尺試
料中を流れる電流を変化させることにより、いかなる電
流値において短尺試料のクエンチすなわち超伝導状態の
消失が生じるか測定される。この電流値が、電流（単位
アンペア）を磁界強度Ｂ（単位テスラ）に対してプロッ
トして成る（図１のグラフのごとき）グラフ中に示され
たデータと比較される。磁界強度が既知でありかつ温度
が既知であれば、かかるグラフを参照することにより、
短尺試料の超伝導状態が消失する電流値と、同じ磁界強
度および温度の下で良好なテープの超伝導状態が消失す
る電流値とが合致するかどうかを判定することができ
る。短尺試料の試験結果が特定の電流、磁界強度および
温度に関して図１中に示されたような基準線に合致する
場合には、テープ全体が良好であると推定される。他
方、短尺試料の試験結果が上記のごとき基準線に合致し
ない場合には、テープ全体が不良であると推定される。
このような短尺試料試験はテープ全体の良否を判定する
ための一般的な方法であるが、この方法は破壊的なもの
である。なぜなら、切出された短尺試料は試験後に廃棄
しなければならないからである。また、短尺試料はテー
プ全体のほんの一部分を試験するものにすぎないのであ
って、それが不良であると判明しても残りのテープが不
良でないこともあり得る。それ故、実質的に長いテープ
試料またはテープ全体について非破壊試験を行い得るよ
うな試験装置が得られれば望ましいわけである。
は、破壊型または非破壊型の装置が使用されていたこと
は公知である。詳しく述べれば、破壊型の装置は短尺試
料試験および長尺試料試験のいずれに対しても開発され
てきた。短尺試料試験においては、通例４インチないし
４フィートの長さを有する超伝導材料（以後は超伝導テ
ープと呼ぶ）の断片が製品から切出され、液体ヘリウム
中に浸漬され、そして通常の試験手順に従ってバックグ
ラウンド電磁界の存在下で試験される。なお、ここでは
超伝導テープについて説明が行われるが、超伝導線も同
様に使用し得ることを理解すべきである。かかる短尺試
料中を流れる電流を変化させることにより、いかなる電
流値において短尺試料のクエンチすなわち超伝導状態の
消失が生じるか測定される。この電流値が、電流（単位
アンペア）を磁界強度Ｂ（単位テスラ）に対してプロッ
トして成る（図１のグラフのごとき）グラフ中に示され
たデータと比較される。磁界強度が既知でありかつ温度
が既知であれば、かかるグラフを参照することにより、
短尺試料の超伝導状態が消失する電流値と、同じ磁界強
度および温度の下で良好なテープの超伝導状態が消失す
る電流値とが合致するかどうかを判定することができ
る。短尺試料の試験結果が特定の電流、磁界強度および
温度に関して図１中に示されたような基準線に合致する
場合には、テープ全体が良好であると推定される。他
方、短尺試料の試験結果が上記のごとき基準線に合致し
ない場合には、テープ全体が不良であると推定される。
このような短尺試料試験はテープ全体の良否を判定する
ための一般的な方法であるが、この方法は破壊的なもの
である。なぜなら、切出された短尺試料は試験後に廃棄
しなければならないからである。また、短尺試料はテー
プ全体のほんの一部分を試験するものにすぎないのであ
って、それが不良であると判明しても残りのテープが不
良でないこともあり得る。それ故、実質的に長いテープ
試料またはテープ全体について非破壊試験を行い得るよ
うな試験装置が得られれば望ましいわけである。
【０００３】また、実質的に長いテープ試料（通例は１
０００〜７０００フィートのテープ試料）を試験するた
め、破壊的な長尺試料評価装置も開発されている。この
場合には、通例１インチの幅を有する超伝導材料の長尺
試料がそれぞれに約３mmの幅を有する７本のストリップ
に切断される。次いで、材料の各々の縁端に沿って位置
する外側の２本のストリップが常法に従ってエポキシ樹
脂で含浸される。外側の２本のストリップが選択される
理由は、通常の統計的分析によれば、材料の縁端部にお
いて欠陥が最も発生し易いことが判明しているからであ
る。また、かかる長尺試料を含浸する目的は、長尺試料
に電流を流した場合に生じる電磁力にそれが耐え得るよ
うにすることにある。換言すれば、含浸は長尺試料中を
流れる電流によるそれの機械的損傷を防止するために必
要な支持を与えるために役立つのである。こうして得ら
れた含浸コイルが、短尺試料を試験する場合に使用され
るものと同じ試験手順に従って試験される。ただし、こ
の場合にはバックグラウンド電磁界は不要である。かか
る長尺試料の試験結果が図１に示されるような基準線に
合致すれば、テープ全体が良好であると推定される。他
方、長尺試料が不良であれば、テープ全体も不良である
と推定される。このような長尺試料試験はテープ全体の
品質に関してより正確な試験結果を与えるが、長尺試料
は含浸を受けて破壊されるので廃棄しなければならな
い。それ故、長尺試料を破壊することなしに使用し得る
ような試験装置が得られれば一層望ましいわけである。
０００〜７０００フィートのテープ試料）を試験するた
め、破壊的な長尺試料評価装置も開発されている。この
場合には、通例１インチの幅を有する超伝導材料の長尺
試料がそれぞれに約３mmの幅を有する７本のストリップ
に切断される。次いで、材料の各々の縁端に沿って位置
する外側の２本のストリップが常法に従ってエポキシ樹
脂で含浸される。外側の２本のストリップが選択される
理由は、通常の統計的分析によれば、材料の縁端部にお
いて欠陥が最も発生し易いことが判明しているからであ
る。また、かかる長尺試料を含浸する目的は、長尺試料
に電流を流した場合に生じる電磁力にそれが耐え得るよ
うにすることにある。換言すれば、含浸は長尺試料中を
流れる電流によるそれの機械的損傷を防止するために必
要な支持を与えるために役立つのである。こうして得ら
れた含浸コイルが、短尺試料を試験する場合に使用され
るものと同じ試験手順に従って試験される。ただし、こ
の場合にはバックグラウンド電磁界は不要である。かか
る長尺試料の試験結果が図１に示されるような基準線に
合致すれば、テープ全体が良好であると推定される。他
方、長尺試料が不良であれば、テープ全体も不良である
と推定される。このような長尺試料試験はテープ全体の
品質に関してより正確な試験結果を与えるが、長尺試料
は含浸を受けて破壊されるので廃棄しなければならな
い。それ故、長尺試料を破壊することなしに使用し得る
ような試験装置が得られれば一層望ましいわけである。
【０００４】超伝導材料の品質を評価するための非破壊
試験方法も開発されているが、それらはいずれも極低温
以外の環境中において使用するものである。テープを目
視によって検査するという自明の試験方法以外に、公知
の渦電流試験方法および超音波試験方法も実施されてき
た。これらの試験方法はテープ中に明らかに認められる
欠陥を検出することができるが、テープの実際の超伝導
特性を試験するためには役立たない。なぜなら、かかる
超伝導特性は極低温において測定しなければならないか
らである。それ故、超伝導材料の品質に関して一層正確
な測定を可能にする環境中において長尺試料を試験し得
るような試験装置が得られればなお一層望ましいわけで
ある。
試験方法も開発されているが、それらはいずれも極低温
以外の環境中において使用するものである。テープを目
視によって検査するという自明の試験方法以外に、公知
の渦電流試験方法および超音波試験方法も実施されてき
た。これらの試験方法はテープ中に明らかに認められる
欠陥を検出することができるが、テープの実際の超伝導
特性を試験するためには役立たない。なぜなら、かかる
超伝導特性は極低温において測定しなければならないか
らである。それ故、超伝導材料の品質に関して一層正確
な測定を可能にする環境中において長尺試料を試験し得
るような試験装置が得られればなお一層望ましいわけで
ある。
【０００５】上記の説明から明らかなごとく、超伝導材
料の超伝導性を判定するために役立ち、少なくとも比較
的長尺の試料を評価することができ、かつ最も正確な情
報を与える環境中において非破壊的に評価を行うことが
できるような超伝導材料評価装置が当業界において要望
されているのである。本発明の目的は、以下の説明から
明らかとなるようなやり方で上記のごとき要望を満たす
ことにある。
料の超伝導性を判定するために役立ち、少なくとも比較
的長尺の試料を評価することができ、かつ最も正確な情
報を与える環境中において非破壊的に評価を行うことが
できるような超伝導材料評価装置が当業界において要望
されているのである。本発明の目的は、以下の説明から
明らかとなるようなやり方で上記のごとき要望を満たす
ことにある。
【０００６】
【発明の概要】本発明に従って一般的に述べれば、超伝
導材料の超伝導性を評価するための新規な装置を提供す
ることによって上記のごとき要望が満たされる。かかる
装置は、(a) 周囲に巻付けられた二本巻き巻線によって
実質的に包囲された巻枠、(b)巻枠をほぼ極低温にまで
冷却するための冷却手段、(c) 巻枠および冷却手段を保
持するための保持手段、並びに(d) 上記の巻線を試験し
て該巻線が所定の超伝導値を有するかどうかを判定する
ための評価手段を有する。
導材料の超伝導性を評価するための新規な装置を提供す
ることによって上記のごとき要望が満たされる。かかる
装置は、(a) 周囲に巻付けられた二本巻き巻線によって
実質的に包囲された巻枠、(b)巻枠をほぼ極低温にまで
冷却するための冷却手段、(c) 巻枠および冷却手段を保
持するための保持手段、並びに(d) 上記の巻線を試験し
て該巻線が所定の超伝導値を有するかどうかを判定する
ための評価手段を有する。
【０００７】好適な実施の一態様に従えば、巻枠はＳ字
形の溝を有している。その結果、巻線を切断することな
しに巻線を巻枠上に巻付けることができ、また巻線の機
械的性質に悪影響を及ぼすことなく巻線を別の巻枠上に
容易に巻取ることができる。第二に、二本巻きされた巻
線が使用されることにより、互いに隣接したテープ中を
反対方向に流れる電流の作用は互いに打消し合う。その
結果、二本巻きされた巻線中には正味のインダクタンス
が存在せず、従って超伝導コイル中に通例認められる有
害な電磁力は排除されることになる。第三に、冷却手段
は液体ヘリウムである。最後に、評価手段によって既知
の電磁界を巻線に印加しながら電流または温度を変化さ
せ、そして得られた試験結果を良好な超伝導テープに関
する既知のグラフ上にプロットされたデータと比較する
ことにより、巻線全体が良好であるかどうかを判定する
ことができる。
形の溝を有している。その結果、巻線を切断することな
しに巻線を巻枠上に巻付けることができ、また巻線の機
械的性質に悪影響を及ぼすことなく巻線を別の巻枠上に
容易に巻取ることができる。第二に、二本巻きされた巻
線が使用されることにより、互いに隣接したテープ中を
反対方向に流れる電流の作用は互いに打消し合う。その
結果、二本巻きされた巻線中には正味のインダクタンス
が存在せず、従って超伝導コイル中に通例認められる有
害な電磁力は排除されることになる。第三に、冷却手段
は液体ヘリウムである。最後に、評価手段によって既知
の電磁界を巻線に印加しながら電流または温度を変化さ
せ、そして得られた試験結果を良好な超伝導テープに関
する既知のグラフ上にプロットされたデータと比較する
ことにより、巻線全体が良好であるかどうかを判定する
ことができる。
【０００８】別の好適な実施の態様に従えば、巻線の超
伝導性に関する正確な測定を可能にするような環境中に
おいて巻線のほぼ全体を非破壊的に評価することができ
る。本発明に基づく好適な超伝導材料評価装置は、組立
てが容易であり、安定性に優れ、耐久性に優れ、試料を
破壊することがなく、測定される試料のサイズが大き
く、経済性に優れ、試験条件が改善され、かつ強度の増
大によって安全性が向上するという利点を有している。
実際、多くの好適な実施の態様においては、試料の非破
壊性、試料サイズの増大、および試験条件の改善のごと
き因子は従来公知の超伝導材料評価装置に比べてかなり
高いレベルにまで向上しているのである。
伝導性に関する正確な測定を可能にするような環境中に
おいて巻線のほぼ全体を非破壊的に評価することができ
る。本発明に基づく好適な超伝導材料評価装置は、組立
てが容易であり、安定性に優れ、耐久性に優れ、試料を
破壊することがなく、測定される試料のサイズが大き
く、経済性に優れ、試験条件が改善され、かつ強度の増
大によって安全性が向上するという利点を有している。
実際、多くの好適な実施の態様においては、試料の非破
壊性、試料サイズの増大、および試験条件の改善のごと
き因子は従来公知の超伝導材料評価装置に比べてかなり
高いレベルにまで向上しているのである。
【０００９】本発明の上記およびその他の特徴は、添付
の図面を参照しながら以下の詳細な説明を考察すること
によって最も良く理解されよう。なお、図面全体を通
じ、同じ構成要素は同じ参照番号によって表わされてい
る。
の図面を参照しながら以下の詳細な説明を考察すること
によって最も良く理解されよう。なお、図面全体を通
じ、同じ構成要素は同じ参照番号によって表わされてい
る。
【００１０】
【詳しい説明】先ず図２ａおよび２ｂを見ると、二本巻
き用の巻枠２が示されている。かかる巻枠２は、フラン
ジ４および１４、巻心６、通常の止め具８、１２および
１６、並びにＳ字形の切込みを有する板１０を含んでい
る。フランジ４および１４、巻心６並びに板１０は、任
意適宜のガラス繊維充填エポキシ樹脂材料または銅から
成ることが好ましい。フランジ４は止め具８によって巻
心６の一端に固定されている。他方、Ｓ字形の切込みを
有する板１０は止め具１２によって巻心６の他端に固定
されており、またフランジ１４は止め具１６によって巻
心６および板１０に固定されている。
き用の巻枠２が示されている。かかる巻枠２は、フラン
ジ４および１４、巻心６、通常の止め具８、１２および
１６、並びにＳ字形の切込みを有する板１０を含んでい
る。フランジ４および１４、巻心６並びに板１０は、任
意適宜のガラス繊維充填エポキシ樹脂材料または銅から
成ることが好ましい。フランジ４は止め具８によって巻
心６の一端に固定されている。他方、Ｓ字形の切込みを
有する板１０は止め具１２によって巻心６の他端に固定
されており、またフランジ１４は止め具１６によって巻
心６および板１０に固定されている。
【００１１】Ｓ字形の切込みを有する板１０について述
べれば、板１０は溝１８を有している。溝１８は、通常
の機械加工技術により、約４mmの深さを有するようにし
て板１０に設けられていることが好ましい。かかる溝１
８は、連続した超伝導テープ２４（図３）をフランジ１
４によって捕捉することを可能にすると共に、テープ２
４の損傷を回避しながらそれの二本巻きを可能にする最
小の半径を付与するために役立つ。
べれば、板１０は溝１８を有している。溝１８は、通常
の機械加工技術により、約４mmの深さを有するようにし
て板１０に設けられていることが好ましい。かかる溝１
８は、連続した超伝導テープ２４（図３）をフランジ１
４によって捕捉することを可能にすると共に、テープ２
４の損傷を回避しながらそれの二本巻きを可能にする最
小の半径を付与するために役立つ。
【００１２】次の図３〜５には、供給用巻枠から繰出さ
れた超伝導テープ２４または絶縁体から繰出された超伝
導テープ３０を巻枠２上に二本巻きするための操作が示
されている。詳しく述べれば、図３の場合、供給用巻枠
２０および２２にはニオブ−スズ（Ｎｂ−Ｓｎ）テープ
２４が巻かれているのが通例である。先ず最初に、供給
用巻枠２０および２２からのテープ２４の末端同士が通
常のピグテール溶接またはインライン溶接によって溶接
され、そして二本巻きテープ２８として滑車２６に掛け
られる。ピグテール溶接の場合には、二本巻きテープ２
８は巻枠２の巻心６（図２ａ）に固定される。また、イ
ンライン溶接の場合には、二本巻きテープ２８は通常の
取付け技術によって巻枠２の溝１８（図２ｂ）内に捕捉
される。巻枠２は通常の回転機構（図示せず）によって
時計回りの方向（矢印Ａの方向）に回転させられる。巻
枠２の回転は供給用巻枠２２を同じ方向Ａに回転させ
る。その結果、供給用巻枠２０および２２からテープ２
４が繰出されて二本巻きテープ２８を形成し、そして巻
枠２上に巻線３７として巻付けられる。十分な量（好ま
しくは１０００〜３００００フィート）のテープが巻枠
２上に巻付けられたならば、巻線操作が停止される。次
の図４には、供給用巻枠からのテープ２４と通常の絶縁
体からのテープ３０とから成る二本巻きテープ３２を図
３の場合と同じ方法に従って巻枠２上に巻線３７として
巻付ける操作が示されている。次の図５には、二本巻き
テープ３４を巻枠２上に巻線３７として巻付ける操作が
示されている。この場合の二本巻きテープ３４は絶縁体
から繰出された２層のテープ３０から成っている。な
お、図３〜５に示された巻線操作においては、ピグテー
ル溶接部またはインライン溶接部を設ける必要があるこ
とを理解すべきである。
れた超伝導テープ２４または絶縁体から繰出された超伝
導テープ３０を巻枠２上に二本巻きするための操作が示
されている。詳しく述べれば、図３の場合、供給用巻枠
２０および２２にはニオブ−スズ（Ｎｂ−Ｓｎ）テープ
２４が巻かれているのが通例である。先ず最初に、供給
用巻枠２０および２２からのテープ２４の末端同士が通
常のピグテール溶接またはインライン溶接によって溶接
され、そして二本巻きテープ２８として滑車２６に掛け
られる。ピグテール溶接の場合には、二本巻きテープ２
８は巻枠２の巻心６（図２ａ）に固定される。また、イ
ンライン溶接の場合には、二本巻きテープ２８は通常の
取付け技術によって巻枠２の溝１８（図２ｂ）内に捕捉
される。巻枠２は通常の回転機構（図示せず）によって
時計回りの方向（矢印Ａの方向）に回転させられる。巻
枠２の回転は供給用巻枠２２を同じ方向Ａに回転させ
る。その結果、供給用巻枠２０および２２からテープ２
４が繰出されて二本巻きテープ２８を形成し、そして巻
枠２上に巻線３７として巻付けられる。十分な量（好ま
しくは１０００〜３００００フィート）のテープが巻枠
２上に巻付けられたならば、巻線操作が停止される。次
の図４には、供給用巻枠からのテープ２４と通常の絶縁
体からのテープ３０とから成る二本巻きテープ３２を図
３の場合と同じ方法に従って巻枠２上に巻線３７として
巻付ける操作が示されている。次の図５には、二本巻き
テープ３４を巻枠２上に巻線３７として巻付ける操作が
示されている。この場合の二本巻きテープ３４は絶縁体
から繰出された２層のテープ３０から成っている。な
お、図３〜５に示された巻線操作においては、ピグテー
ル溶接部またはインライン溶接部を設ける必要があるこ
とを理解すべきである。
【００１３】次の図６〜７には、供給用巻枠からのテー
プ２４または絶縁体からのテープ３０を巻枠２上に巻付
けるための別の態様が示されている。なお、ここではテ
ープ２４に関する説明のみが行われる。この場合には、
ピグテール溶接またはインライン溶接を行う必要がな
い。すなわち、テープ２４を巻枠２上に巻付けるのに先
立ち、供給用巻枠２０上に巻かれたテープ２４の約1/2
が図６に示されるごとく反時計回りの方向（矢印Ｂの方
向）に沿って供給用巻枠２２上に巻取られる。次に、供
給用巻枠２０および２２の間に存在するテープ２４が引
出され、滑車２６に掛けられ、そして巻枠２の溝１８
（図２ｂ）内に配置される（図７）。巻枠２を時計回り
の方向（矢印Ａの方向）に回転させれば、供給用巻枠２
０は矢印Ｂの方向に回転し、また供給用巻枠２２は矢印
Ａの方向に回転する（図７）。十分な量のテープ２４が
巻枠２上に巻付けられたならば、巻線操作が停止され
る。図６および７に示されるごとくにして二本巻きテー
プを巻枠２上に巻付ける操作は、巻線中にピグテール溶
接部またはインライン溶接部を設ける必要がないという
点で好適なものであることを理解すべきである。巻線中
に存在する溶接部は巻線の超伝導性に悪影響を及ぼす場
合があることは公知であるから、溶接部を排除し得るこ
とは有利なわけである。
プ２４または絶縁体からのテープ３０を巻枠２上に巻付
けるための別の態様が示されている。なお、ここではテ
ープ２４に関する説明のみが行われる。この場合には、
ピグテール溶接またはインライン溶接を行う必要がな
い。すなわち、テープ２４を巻枠２上に巻付けるのに先
立ち、供給用巻枠２０上に巻かれたテープ２４の約1/2
が図６に示されるごとく反時計回りの方向（矢印Ｂの方
向）に沿って供給用巻枠２２上に巻取られる。次に、供
給用巻枠２０および２２の間に存在するテープ２４が引
出され、滑車２６に掛けられ、そして巻枠２の溝１８
（図２ｂ）内に配置される（図７）。巻枠２を時計回り
の方向（矢印Ａの方向）に回転させれば、供給用巻枠２
０は矢印Ｂの方向に回転し、また供給用巻枠２２は矢印
Ａの方向に回転する（図７）。十分な量のテープ２４が
巻枠２上に巻付けられたならば、巻線操作が停止され
る。図６および７に示されるごとくにして二本巻きテー
プを巻枠２上に巻付ける操作は、巻線中にピグテール溶
接部またはインライン溶接部を設ける必要がないという
点で好適なものであることを理解すべきである。巻線中
に存在する溶接部は巻線の超伝導性に悪影響を及ぼす場
合があることは公知であるから、溶接部を排除し得るこ
とは有利なわけである。
【００１４】次の図８〜９には、二本巻きされた超伝導
巻線３７の超伝導性を試験するための２種の試験装置が
示されている。図８について説明すれば、巻線３７を有
する巻枠２が容器４６内に配置される。容器４６はま
た、通常の電磁界発生用超伝導コイル４０、液体ヘリウ
ム４４および蓋４８をも含んでいる。巻枠２およびコイ
ル４０は、それぞれ導線３８および４２により、通常の
制御機構（図示せず）に対して電気的に接続されてい
る。この試験装置においては、コイル４０を作動するこ
とにより、通例は０〜７テスラ（Ｔ）の磁界強度Ｂを有
する所定の電磁界がコイル４０上に発生される。かかる
磁界強度が知られた後、巻線３７中に流れる電流を通例
は４００〜５００アンペアの範囲内において一定に保ち
ながら、巻線３７の超伝導状態が消失するまで巻枠２の
温度が変化させられる。巻線３７の超伝導状態が消失し
た直後において、巻線３７の超伝導状態が消失した時の
温度を所定の磁界強度および電流に対して図１中に示さ
れた値と比較することにより、巻線３７が良好であるか
どうかが判定される。なお、巻線３７の超伝導性に関し
て同様な定量分析を行うためには、温度を一定に保ちな
がら巻線３７の超伝導状態が消失するまで電流を変化さ
せてもよいことを理解すべきである。
巻線３７の超伝導性を試験するための２種の試験装置が
示されている。図８について説明すれば、巻線３７を有
する巻枠２が容器４６内に配置される。容器４６はま
た、通常の電磁界発生用超伝導コイル４０、液体ヘリウ
ム４４および蓋４８をも含んでいる。巻枠２およびコイ
ル４０は、それぞれ導線３８および４２により、通常の
制御機構（図示せず）に対して電気的に接続されてい
る。この試験装置においては、コイル４０を作動するこ
とにより、通例は０〜７テスラ（Ｔ）の磁界強度Ｂを有
する所定の電磁界がコイル４０上に発生される。かかる
磁界強度が知られた後、巻線３７中に流れる電流を通例
は４００〜５００アンペアの範囲内において一定に保ち
ながら、巻線３７の超伝導状態が消失するまで巻枠２の
温度が変化させられる。巻線３７の超伝導状態が消失し
た直後において、巻線３７の超伝導状態が消失した時の
温度を所定の磁界強度および電流に対して図１中に示さ
れた値と比較することにより、巻線３７が良好であるか
どうかが判定される。なお、巻線３７の超伝導性に関し
て同様な定量分析を行うためには、温度を一定に保ちな
がら巻線３７の超伝導状態が消失するまで電流を変化さ
せてもよいことを理解すべきである。
【００１５】図９には、超伝導テープの超伝導性を評価
するための別の試験装置が示されている。この場合に
は、二本巻きされた超伝導巻線３７を有する巻枠２のみ
が液体ヘリウム４４と共に容器４６内に配置される。図
８に関連して記載された試験操作と同じく、巻線３７の
超伝導状態が消失するまで電流または温度が変化させら
れ、そして得られた試験結果が図１のデータと比較され
る。なお、図９に示された試験装置においては、容器４
６内にいかなる電磁界も存在しないので磁界強度はゼロ
に等しいことを理解すべきである。
するための別の試験装置が示されている。この場合に
は、二本巻きされた超伝導巻線３７を有する巻枠２のみ
が液体ヘリウム４４と共に容器４６内に配置される。図
８に関連して記載された試験操作と同じく、巻線３７の
超伝導状態が消失するまで電流または温度が変化させら
れ、そして得られた試験結果が図１のデータと比較され
る。なお、図９に示された試験装置においては、容器４
６内にいかなる電磁界も存在しないので磁界強度はゼロ
に等しいことを理解すべきである。
【００１６】図８および９に示された試験装置は、従来
の試験装置に対する改良を実現したものである。なぜな
ら、巻線３７は極低温において最も効率的に動作するも
のであるから、巻線３７が良好かどうかを判定するため
にはそれを極低温において試験すべきことは明らかだか
らである。好適な試験方法は、図９に示された試験装置
を使用するものである。その理由は、コイル４０によっ
て発生された電磁界を巻線３７に印加した場合、巻線３
７の全体にわたって磁界強度が一様ではないことにあ
る。すなわち、巻線３７の超伝導状態が消失した場合、
超伝導状態の消失が起こる電流および温度はかなり正確
に測定することができる。しかしながら、コイル４０上
の磁界強度がたとえば４Ｔであると仮定した場合、超伝
導状態の消失が起こった時点で巻線３７中のどの部分が
４Ｔの磁界強度を受けたのかを判定することは困難なの
である。それ故、図８に示された試験装置に付随する可
能性のある問題を回避するためには、図９の試験装置を
使用することが好ましいわけである。この場合にはＢが
常にゼロに等しく、従って１つのパラメータが排除され
るからである。とは言え、たとえば容器４６内の温度を
安定化することが困難である場合、あるいは巻線３７ま
たは巻線３７中の接合部がコイル４０によって発生され
る電磁界に対して特異的な特性を示す場合には、図８に
示された試験装置も使用し得ることを理解すべきであ
る。
の試験装置に対する改良を実現したものである。なぜな
ら、巻線３７は極低温において最も効率的に動作するも
のであるから、巻線３７が良好かどうかを判定するため
にはそれを極低温において試験すべきことは明らかだか
らである。好適な試験方法は、図９に示された試験装置
を使用するものである。その理由は、コイル４０によっ
て発生された電磁界を巻線３７に印加した場合、巻線３
７の全体にわたって磁界強度が一様ではないことにあ
る。すなわち、巻線３７の超伝導状態が消失した場合、
超伝導状態の消失が起こる電流および温度はかなり正確
に測定することができる。しかしながら、コイル４０上
の磁界強度がたとえば４Ｔであると仮定した場合、超伝
導状態の消失が起こった時点で巻線３７中のどの部分が
４Ｔの磁界強度を受けたのかを判定することは困難なの
である。それ故、図８に示された試験装置に付随する可
能性のある問題を回避するためには、図９の試験装置を
使用することが好ましいわけである。この場合にはＢが
常にゼロに等しく、従って１つのパラメータが排除され
るからである。とは言え、たとえば容器４６内の温度を
安定化することが困難である場合、あるいは巻線３７ま
たは巻線３７中の接合部がコイル４０によって発生され
る電磁界に対して特異的な特性を示す場合には、図８に
示された試験装置も使用し得ることを理解すべきであ
る。
【００１７】次の図１０には、超伝導テープの超伝導性
を試験するための更に別の試験装置が示されている。こ
の試験装置は、容器４６内において電磁界が使用されな
いという点で図９に示された試験装置と類似している。
しかしながら、この試験装置においては容器４６内に複
数の巻線３７ａ、３７ｂおよび３７ｃが配置されてい
る。容器４６はまた、液体ヘリウム４４をも含んでい
る。巻枠２ａ、２ｂおよび２ｃは通常のホルダ４８によ
って容器４６内に保持されている。ホルダ４８は、液体
ヘリウム４４またはそれの蒸気を巻線３７ａ、３７ｂお
よび３７ｃに接触させると共に、巻枠２ａ、２ｂおよび
２ｃを支持するのに十分な強度を有するように構成され
ていなければならない。ホルダ４８はまた、巻線３７ｂ
および３７ｃの超伝導性に悪影響を及ぼすことなしに巻
線３７ａの超伝導性を試験することを可能にするもので
なければならない。巻線３７ａ、３７ｂおよび３７ｃを
試験するための試験操作は図９に関連して記載されたも
のと同じであるが、先ず最初に巻線３７ａ、次いで巻線
３７ｂ、そして最後に巻線３７ｃを試験することが好ま
しい。巻線３７ａ、３７ｂおよび３７ｃの超伝導性が判
定された後、巻枠２ａ、２ｂおよび２ｃが取出される。
を試験するための更に別の試験装置が示されている。こ
の試験装置は、容器４６内において電磁界が使用されな
いという点で図９に示された試験装置と類似している。
しかしながら、この試験装置においては容器４６内に複
数の巻線３７ａ、３７ｂおよび３７ｃが配置されてい
る。容器４６はまた、液体ヘリウム４４をも含んでい
る。巻枠２ａ、２ｂおよび２ｃは通常のホルダ４８によ
って容器４６内に保持されている。ホルダ４８は、液体
ヘリウム４４またはそれの蒸気を巻線３７ａ、３７ｂお
よび３７ｃに接触させると共に、巻枠２ａ、２ｂおよび
２ｃを支持するのに十分な強度を有するように構成され
ていなければならない。ホルダ４８はまた、巻線３７ｂ
および３７ｃの超伝導性に悪影響を及ぼすことなしに巻
線３７ａの超伝導性を試験することを可能にするもので
なければならない。巻線３７ａ、３７ｂおよび３７ｃを
試験するための試験操作は図９に関連して記載されたも
のと同じであるが、先ず最初に巻線３７ａ、次いで巻線
３７ｂ、そして最後に巻線３７ｃを試験することが好ま
しい。巻線３７ａ、３７ｂおよび３７ｃの超伝導性が判
定された後、巻枠２ａ、２ｂおよび２ｃが取出される。
【００１８】次の図１１には、試験によって巻線３７が
良好であると判明した後に巻枠２から巻線３７を巻戻す
ための操作が示されている。詳しく述べれば、二本巻き
された巻線３７からテープ２４ａおよび２４ｂが分離さ
れる。次いで、テープ２４ａが通常の滑車５０に掛けら
れ、そして通常の磁石カートリッジ５４上に巻取られ
る。テープ２４ｂは転送巻枠５２上に取付けられ、そし
て転送巻枠５２を矢印Ｅの方向に回転させることによっ
て巻取られる。通常の回転機構（図示せず）によって転
送巻枠５２を反時計回りの方向（矢印Ｅの方向）に回転
させると共に、通常の回転機構（図示せず）によってカ
ートリッジ５４を時計回りの方向（矢印Ｃの方向）に回
転させれば、巻線３７は巻枠２から巻戻される。全ての
テープ２４および２４ｂが巻枠２から巻戻された後、カ
ートリッジ５４を回転させ続ければ、今度はテープ２４
Ｂが転送巻枠５２から直接に巻戻されることになる。こ
の場合、転送巻枠５２は矢印Ｄの方向に回転することに
なる。このようにカートリッジ５４によってテープ２４
ｂを直接に巻戻すことができるのは、巻枠２中に溝１８
（図２ｂ）が設けられているからである。
良好であると判明した後に巻枠２から巻線３７を巻戻す
ための操作が示されている。詳しく述べれば、二本巻き
された巻線３７からテープ２４ａおよび２４ｂが分離さ
れる。次いで、テープ２４ａが通常の滑車５０に掛けら
れ、そして通常の磁石カートリッジ５４上に巻取られ
る。テープ２４ｂは転送巻枠５２上に取付けられ、そし
て転送巻枠５２を矢印Ｅの方向に回転させることによっ
て巻取られる。通常の回転機構（図示せず）によって転
送巻枠５２を反時計回りの方向（矢印Ｅの方向）に回転
させると共に、通常の回転機構（図示せず）によってカ
ートリッジ５４を時計回りの方向（矢印Ｃの方向）に回
転させれば、巻線３７は巻枠２から巻戻される。全ての
テープ２４および２４ｂが巻枠２から巻戻された後、カ
ートリッジ５４を回転させ続ければ、今度はテープ２４
Ｂが転送巻枠５２から直接に巻戻されることになる。こ
の場合、転送巻枠５２は矢印Ｄの方向に回転することに
なる。このようにカートリッジ５４によってテープ２４
ｂを直接に巻戻すことができるのは、巻枠２中に溝１８
（図２ｂ）が設けられているからである。
【００１９】次の図１２は、横軸上に温度（単位Ｋ）を
取りかつ縦軸上に電流（単位アンペア）を取りながら、
図１から得られた４８Ａ/mm の超伝導テープに関するデ
ータおよび５８Ａ/mm の超伝導テープを試験して得られ
た結果をプロットしたグラフである。４８Ａ/mm のテー
プについて見れば、Ｂ＝０の場合、プロットされた値は
ほぼ直線に沿って存在している。このことは重要であ
る。なぜなら、別種のテープ（たとえば、５８Ａ/mm の
テープ）を使用した場合にも、Ｂ＝０であればプロット
された値は直線に沿って存在する必要があるからであ
る。図１２また、同じ条件（すなわち、同じ磁界強度
Ｂ、温度および電流の値）の下では５８Ａ/mmのテープ
の方が良好な超伝導テープであることをも示している。
なぜなら、かかるテープの超伝導状態の消失は４８Ａ/m
m のテープの場合よりも高い温度値および高い電流値に
おいて起こるからである。
取りかつ縦軸上に電流（単位アンペア）を取りながら、
図１から得られた４８Ａ/mm の超伝導テープに関するデ
ータおよび５８Ａ/mm の超伝導テープを試験して得られ
た結果をプロットしたグラフである。４８Ａ/mm のテー
プについて見れば、Ｂ＝０の場合、プロットされた値は
ほぼ直線に沿って存在している。このことは重要であ
る。なぜなら、別種のテープ（たとえば、５８Ａ/mm の
テープ）を使用した場合にも、Ｂ＝０であればプロット
された値は直線に沿って存在する必要があるからであ
る。図１２また、同じ条件（すなわち、同じ磁界強度
Ｂ、温度および電流の値）の下では５８Ａ/mmのテープ
の方が良好な超伝導テープであることをも示している。
なぜなら、かかるテープの超伝導状態の消失は４８Ａ/m
m のテープの場合よりも高い温度値および高い電流値に
おいて起こるからである。
【００２０】上記のごとき説明に基づけば、それ以外に
も様々な変更態様が可能であることは当業者にとって自
明であろう。それ故、かかる変更態様も本発明の一部を
成すものと考えられ、従って本発明の範囲はもっぱら前
記特許請求の範囲によって規定されるものと解すべきで
ある。
も様々な変更態様が可能であることは当業者にとって自
明であろう。それ故、かかる変更態様も本発明の一部を
成すものと考えられ、従って本発明の範囲はもっぱら前
記特許請求の範囲によって規定されるものと解すべきで
ある。
【図１】様々な臨界電流、磁界強度および温度に対する
４８Ａ/mm の超伝導テープの性能特性を示すグラフであ
る。
４８Ａ/mm の超伝導テープの性能特性を示すグラフであ
る。
【図２】ａおよびｂはそれぞれ、本発明に従ってＳ字形
の溝を有する二本巻き用巻枠の側面図および正面図であ
る。
の溝を有する二本巻き用巻枠の側面図および正面図であ
る。
【図３】巻枠または絶縁体からのテープを二本巻き用巻
枠上に巻付けるための様々な態様の一例を示す略図であ
る。
枠上に巻付けるための様々な態様の一例を示す略図であ
る。
【図４】巻枠または絶縁体からのテープを二本巻き用巻
枠上に巻付けるための様々な態様の一例を示す略図であ
る。
枠上に巻付けるための様々な態様の一例を示す略図であ
る。
【図５】巻枠または絶縁体からのテープを二本巻き用巻
枠上に巻付けるための様々な態様の一例を示す略図であ
る。
枠上に巻付けるための様々な態様の一例を示す略図であ
る。
【図６】巻枠または絶縁体からのテープを二本巻き用巻
枠上に巻付けるための別の態様を示す略図である。
枠上に巻付けるための別の態様を示す略図である。
【図７】巻枠または絶縁体からのテープを二本巻き用巻
枠上に巻付けるための別の態様を示す略図である。
枠上に巻付けるための別の態様を示す略図である。
【図８】本発明に従って電磁界を使用しながら二本巻き
巻線の超伝導性を評価するための試験装置を示す略図で
ある。
巻線の超伝導性を評価するための試験装置を示す略図で
ある。
【図９】電磁界を使用しない点を除けば図８の試験装置
と同様な別の試験装置を示す略図である。
と同様な別の試験装置を示す略図である。
【図１０】本発明に従って複数の二本巻き巻線を試験し
得る点を除けば図９の試験装置と同様な更に別の試験装
置を示す略図である。
得る点を除けば図９の試験装置と同様な更に別の試験装
置を示す略図である。
【図１１】本発明において使用された二本巻き巻線を巻
戻しているところを示す略図である。
戻しているところを示す略図である。
【図１２】図１から得られたデータと５８Ａ/mm の定格
値を有する超伝導テープを試験して得られた結果とを比
較して示すグラフである。
値を有する超伝導テープを試験して得られた結果とを比
較して示すグラフである。
２ 二本巻き用巻枠 ４ フランジ ６ 巻心 １０ 板 １４ フランジ １８ Ｓ字形の溝 ２０ 供給用巻枠 ２２ 供給用巻枠 ２４ 超伝導テープ ３０ 超伝導テープ ３７ 超伝導巻線 ３８ 導線 ４４ 液体ヘリウム ４６ 容器 ４８ 蓋またはホルダ ５２ 転送巻枠 ５４ 磁石カートリッジ
Claims (12)
- 【請求項１】 (a) 周囲に巻付けられた超伝導巻線によ
って実質的に包囲された巻枠、(b) 前記巻枠をほぼ極低
温にまで冷却するための冷却手段、(c) 前記巻枠および
前記冷却手段を保持するための保持手段、並びに(d) 前
記巻線を試験して前記巻線が所定の超伝導値を有するか
どうかを判定するための評価手段を有することを特徴と
する、超伝導材料の超伝導性を評価するための装置。 - 【請求項２】 前記巻枠が前記巻線の一部を収容したＳ
字形の溝を有する請求項１記載の装置。 - 【請求項３】 前記冷却手段が液体ヘリウムから成る請
求項１記載の装置。 - 【請求項４】 前記保持手段が容器および前記容器内に
配置された第１のホルダから成る請求項１記載の装置。 - 【請求項５】 前記評価手段が電磁界発生手段、温度感
知手段および電流測定手段から成る請求項１記載の装
置。 - 【請求項６】 前記超伝導巻線が二本巻きされた巻線か
ら成る請求項１記載の装置。 - 【請求項７】 二本巻きされた巻線を有する巻枠、冷却
手段、容器および蓋を含む保持手段、並びに評価手段を
使用しながら超伝導材料の超伝導性を評価するための方
法において、(a) 前記容器内に前記冷却手段を配置し、
(b) 前記容器内に前記巻枠を配置し、(c) 前記容器上に
前記蓋を配置し、次いで(d) 前記巻線を試験して前記巻
線が所定の超伝導値を有するかどうかを判定する諸工程
を有することを特徴とする方法。 - 【請求項８】 前記試験工程が、前記巻線中に電流を流
し、そして前記巻線の超伝導状態が実質的に消失するま
で前記巻線の温度を観測しかつ記録することから成る請
求項７記載の方法。 - 【請求項９】 前記試験工程が、前記巻線の温度を調節
し、そして前記巻線の超伝導状態が実質的に消失するま
で前記巻線中の電流を観測しかつ記録することから成る
請求項７記載の方法。 - 【請求項１０】 二本巻きされた巻線を有する巻枠、前
記巻線に近接して配置されたコイル、冷却手段、容器お
よび蓋を含む保持手段、並びに評価手段を使用しながら
超伝導材料の超伝導性を評価するための方法において、
(a) 前記容器内に前記冷却手段を配置し、(b) 前記容器
内に前記巻枠および前記コイルを配置し、(c) 前記容器
上に前記蓋を配置し、次いで(d) 前記巻線を試験して前
記巻線が所定の超伝導値を有するかどうかを判定する諸
工程を有することを特徴とする方法。 - 【請求項１１】 前記試験工程が、前記コイル中に所定
の電磁界を発生させ、前記巻線中に電流を流し、そして
前記巻線の超伝導状態が実質的に消失するまで前記巻線
の温度を観測しかつ記録することから成る請求項１０記
載の方法。 - 【請求項１２】 前記試験工程が、前記コイル中に所定
の電磁界を発生させ、前記巻線の温度を調節し、そして
前記巻線の超伝導状態が実質的に消失するまで前記巻線
中の電流を観測しかつ記録することから成る請求項１０
記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US710595 | 1991-06-05 | ||
| US07/710,595 US5140266A (en) | 1991-06-05 | 1991-06-05 | Apparatus and method for the non-destructive evaluation of a bifilar superconducting winding |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05249213A true JPH05249213A (ja) | 1993-09-28 |
| JPH0823550B2 JPH0823550B2 (ja) | 1996-03-06 |
Family
ID=24854699
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4143935A Expired - Fee Related JPH0823550B2 (ja) | 1991-06-05 | 1992-06-04 | 超伝導材料の超伝導性を評価する装置及び方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5140266A (ja) |
| EP (1) | EP0517455B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0823550B2 (ja) |
| DE (1) | DE69229933T2 (ja) |
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| JP2013036843A (ja) * | 2011-08-08 | 2013-02-21 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 超電導ケーブル用ケーブルコアの試験方法 |
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- 1992-06-01 DE DE69229933T patent/DE69229933T2/de not_active Expired - Fee Related
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- 1992-06-04 JP JP4143935A patent/JPH0823550B2/ja not_active Expired - Fee Related
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