JPH0897033A - 電流リード - Google Patents
電流リードInfo
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- JPH0897033A JPH0897033A JP6233123A JP23312394A JPH0897033A JP H0897033 A JPH0897033 A JP H0897033A JP 6233123 A JP6233123 A JP 6233123A JP 23312394 A JP23312394 A JP 23312394A JP H0897033 A JPH0897033 A JP H0897033A
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- resin
- temperature
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- oxide superconductor
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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
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- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 酸化物超電導体を用いた電流リードにおい
て、超電導体を効果的に補強し、かつ使用時のヒートサ
イクルに対しても十分な強度を備える電流リードを提供
する。 【構成】 酸化物超電導体のバルク材１が補強のため樹
脂３によって覆われ、かつ使用時の冷却または昇温に伴
なうバルク材１と樹脂３との間の熱膨張または熱収縮の
差を制御するため、バルク材１と樹脂３との境界にヒー
タ２を設けてなる電流リード。冷却温度から常温へ温度
を上昇させるとき、バルク材１が常に樹脂３よりも高い
温度を保持するようヒータ２によって温度制御する。
て、超電導体を効果的に補強し、かつ使用時のヒートサ
イクルに対しても十分な強度を備える電流リードを提供
する。 【構成】 酸化物超電導体のバルク材１が補強のため樹
脂３によって覆われ、かつ使用時の冷却または昇温に伴
なうバルク材１と樹脂３との間の熱膨張または熱収縮の
差を制御するため、バルク材１と樹脂３との境界にヒー
タ２を設けてなる電流リード。冷却温度から常温へ温度
を上昇させるとき、バルク材１が常に樹脂３よりも高い
温度を保持するようヒータ２によって温度制御する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、酸化物超電導体を用い
た電流リードに関し、特に超電導マグネットに電流を供
給するためのリード線に関する。
た電流リードに関し、特に超電導マグネットに電流を供
給するためのリード線に関する。
【０００２】
【従来の技術】超電導マグネットシステムにおいて、超
電導巻線部に電流を運ぶ導体として電流リードが設けら
れる。電流リードには、たとえば次のような特性が要求
される。電流リードを介して巻線部に侵入する熱量を最
小限にくい止めるため、断面積はできるだけ小さく、か
つ熱伝導率が低い材料から形成されることが望ましい。
一方、このような形状および材質において、できるだけ
多くの電流を流せることが望まれる。また、電流リード
は、十分な強度を有し、冷却・昇温のヒートサイクルに
対して劣化しないことが望まれる。
電導巻線部に電流を運ぶ導体として電流リードが設けら
れる。電流リードには、たとえば次のような特性が要求
される。電流リードを介して巻線部に侵入する熱量を最
小限にくい止めるため、断面積はできるだけ小さく、か
つ熱伝導率が低い材料から形成されることが望ましい。
一方、このような形状および材質において、できるだけ
多くの電流を流せることが望まれる。また、電流リード
は、十分な強度を有し、冷却・昇温のヒートサイクルに
対して劣化しないことが望まれる。
【０００３】酸化物超電導体の電流リードへの応用が、
最近活発に行なわれるようになってきた。酸化物超電導
体は液体窒素温度のような高温で超電導特性を示し、超
電導マグネットシステムにおいて冷却に必要なエネルギ
を削減する上でも好ましい材料である。しかし、セラミ
ックス質である酸化物超電導体は、機械的に脆く、電流
リードとして応用するには機械的な補強策が必要であ
る。
最近活発に行なわれるようになってきた。酸化物超電導
体は液体窒素温度のような高温で超電導特性を示し、超
電導マグネットシステムにおいて冷却に必要なエネルギ
を削減する上でも好ましい材料である。しかし、セラミ
ックス質である酸化物超電導体は、機械的に脆く、電流
リードとして応用するには機械的な補強策が必要であ
る。
【０００４】補強策として、たとえば酸化物超電導体の
周囲を直接エポキシ樹脂で覆い、固めることができる。
しかしこのようにエポキシ樹脂で固めた酸化物超電導体
の電流リードを用いるとき、冷却・昇温のヒートサイク
ルが加わると、酸化物超電導体にクラックが発生して、
電流が流せなくなる場合があった。
周囲を直接エポキシ樹脂で覆い、固めることができる。
しかしこのようにエポキシ樹脂で固めた酸化物超電導体
の電流リードを用いるとき、冷却・昇温のヒートサイク
ルが加わると、酸化物超電導体にクラックが発生して、
電流が流せなくなる場合があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、酸化
物超電導体を用いた電流リードにおいて、超電導体を補
強し、かつ使用時のヒートサイクルに対しても十分な強
度を備え、破壊されにくい電流リードを提供することに
ある。
物超電導体を用いた電流リードにおいて、超電導体を補
強し、かつ使用時のヒートサイクルに対しても十分な強
度を備え、破壊されにくい電流リードを提供することに
ある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、エポキシ
樹脂で補強した酸化物超電導体からなる電流リードがヒ
ートサイクルによって破壊される原因を検討した結果、
樹脂の熱膨張率が超電導体の熱膨張率よりも大きいた
め、この熱膨張率の違いにより生じる応力、特に昇温時
に生じる応力により酸化物超電導体が破壊されることを
明らかにした。そして、この熱膨張率の差を補正すべ
く、本発明を完成させるに至った。
樹脂で補強した酸化物超電導体からなる電流リードがヒ
ートサイクルによって破壊される原因を検討した結果、
樹脂の熱膨張率が超電導体の熱膨張率よりも大きいた
め、この熱膨張率の違いにより生じる応力、特に昇温時
に生じる応力により酸化物超電導体が破壊されることを
明らかにした。そして、この熱膨張率の差を補正すべ
く、本発明を完成させるに至った。
【０００７】本発明の電流リードは、リード端子間に酸
化物超電導体のバルク材を用いた電流リードであって、
酸化物超電導体のバルク材が、補強のため樹脂によって
覆われ、かつ使用時の冷却または昇温に伴なう酸化物超
電導体のバルク材と樹脂との間の熱膨張または熱収縮の
差を制御するための温度制御手段が設けられていること
を特徴とする。
化物超電導体のバルク材を用いた電流リードであって、
酸化物超電導体のバルク材が、補強のため樹脂によって
覆われ、かつ使用時の冷却または昇温に伴なう酸化物超
電導体のバルク材と樹脂との間の熱膨張または熱収縮の
差を制御するための温度制御手段が設けられていること
を特徴とする。
【０００８】より具体的には、本発明に従って、酸化物
超電導体のバルク材が補強のため樹脂によって覆われ、
かつ酸化物超電導体のバルク材と樹脂との境界にヒータ
を設けてなる電流リードが提供される。
超電導体のバルク材が補強のため樹脂によって覆われ、
かつ酸化物超電導体のバルク材と樹脂との境界にヒータ
を設けてなる電流リードが提供される。
【０００９】ヒータは、好ましくは抵抗加熱によって温
度制御を行なうものであり、この場合、ヒータとしてマ
ンガニン線等の電気発熱体が用いられる。電気発熱体を
酸化物超電導体の周囲に巻付けることにより、超電導体
の温度制御を簡単に行なうことができる。
度制御を行なうものであり、この場合、ヒータとしてマ
ンガニン線等の電気発熱体が用いられる。電気発熱体を
酸化物超電導体の周囲に巻付けることにより、超電導体
の温度制御を簡単に行なうことができる。
【００１０】このようなヒータを用いる電流リードにお
いて、バルク材が超電導体として作動する温度から、常
温へ温度を上昇させるとき、バルク材が、常に樹脂より
も高い温度を保持するようヒータによって温度制御され
ることを特徴とする電流リードを提供することができ
る。
いて、バルク材が超電導体として作動する温度から、常
温へ温度を上昇させるとき、バルク材が、常に樹脂より
も高い温度を保持するようヒータによって温度制御され
ることを特徴とする電流リードを提供することができ
る。
【００１１】また、本発明の電流リードにおいて、樹脂
は、酸化物超電導体よりも高い熱膨張率または熱収縮率
を有しており、使用時の冷却および昇温において、酸化
物超電導体のバルク材に樹脂から圧縮力がかかるよう温
度制御する電流リードを提供することができる。
は、酸化物超電導体よりも高い熱膨張率または熱収縮率
を有しており、使用時の冷却および昇温において、酸化
物超電導体のバルク材に樹脂から圧縮力がかかるよう温
度制御する電流リードを提供することができる。
【００１２】本発明において、酸化物超電導体をその補
強のため覆う樹脂には、たとえばエポキシ樹脂、フェノ
ール樹脂、メラミン樹脂等の熱硬化性樹脂を用いること
ができる。熱硬化性樹脂は、一般に三次元的架橋構造を
有し、耐熱性、耐摩耗性、硬度等において優れている。
本発明では、特にエポキシ樹脂を好ましく用いることが
できる。本発明の作製に当たっては、酸化物超電導体の
バルク材の表面に、浸漬等によってエポキシ樹脂等の樹
脂液を塗布し、硬化または固化させることにより補強の
ための樹脂層を形成することができる。
強のため覆う樹脂には、たとえばエポキシ樹脂、フェノ
ール樹脂、メラミン樹脂等の熱硬化性樹脂を用いること
ができる。熱硬化性樹脂は、一般に三次元的架橋構造を
有し、耐熱性、耐摩耗性、硬度等において優れている。
本発明では、特にエポキシ樹脂を好ましく用いることが
できる。本発明の作製に当たっては、酸化物超電導体の
バルク材の表面に、浸漬等によってエポキシ樹脂等の樹
脂液を塗布し、硬化または固化させることにより補強の
ための樹脂層を形成することができる。
【００１３】本発明に用いる酸化物超電導体には、Ｙ1
Ｂａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-Y （０≦Ｙ＜１）等のイットリウム系
酸化物超電導体、Ｂｉ2 Ｓｒ2 Ｃａ2 Ｃｕ3 Ｏ10-X、
（Ｂｉ，Ｐｂ）2 Ｓｒ2 Ｃａ2 Ｃｕ3 Ｏ10-X（０≦Ｘ＜
１）等のビスマス系酸化物超電導体、Ｔｌ2 Ｓｒ2 Ｃａ
2 Ｃｕ3 Ｏ10-Z（０≦Ｚ＜１）等のタリウム系酸化物超
電導体などがある。酸化物超電導体のバルク材には、レ
ーザペデスタル法により作製したものが好ましく用いら
れる。レーザペデスタル法に従って、酸化物超電導体の
焼結体をレーザにより溶融し引き延ばして形成されるバ
ルク材は、たとえば酸化物超電導体自体の固有密度（真
密度）の９５％以上の密度を有しており、高い緻密度を
有し、さらに高い臨界電流密度を示すことができ、しか
も熱伝導率が低いものである。レーザペデスタル法によ
るバルク材は、緻密度が高いため、優れた機械的強度を
有する。
Ｂａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-Y （０≦Ｙ＜１）等のイットリウム系
酸化物超電導体、Ｂｉ2 Ｓｒ2 Ｃａ2 Ｃｕ3 Ｏ10-X、
（Ｂｉ，Ｐｂ）2 Ｓｒ2 Ｃａ2 Ｃｕ3 Ｏ10-X（０≦Ｘ＜
１）等のビスマス系酸化物超電導体、Ｔｌ2 Ｓｒ2 Ｃａ
2 Ｃｕ3 Ｏ10-Z（０≦Ｚ＜１）等のタリウム系酸化物超
電導体などがある。酸化物超電導体のバルク材には、レ
ーザペデスタル法により作製したものが好ましく用いら
れる。レーザペデスタル法に従って、酸化物超電導体の
焼結体をレーザにより溶融し引き延ばして形成されるバ
ルク材は、たとえば酸化物超電導体自体の固有密度（真
密度）の９５％以上の密度を有しており、高い緻密度を
有し、さらに高い臨界電流密度を示すことができ、しか
も熱伝導率が低いものである。レーザペデスタル法によ
るバルク材は、緻密度が高いため、優れた機械的強度を
有する。
【００１４】
【作用】酸化物超電導体バルクを樹脂で覆った構造で
は、通常、樹脂のほうが熱膨張率が大きいため、冷却時
には樹脂から超電導体に圧縮歪みが加わり、一方昇温し
て常温に戻すときには引張り歪みが加わる。酸化物超電
導体は機械的に脆い材料であり、特に引張り歪みに対し
て亀裂が生じたり切断しやすいことが明らかになった。
は、通常、樹脂のほうが熱膨張率が大きいため、冷却時
には樹脂から超電導体に圧縮歪みが加わり、一方昇温し
て常温に戻すときには引張り歪みが加わる。酸化物超電
導体は機械的に脆い材料であり、特に引張り歪みに対し
て亀裂が生じたり切断しやすいことが明らかになった。
【００１５】このような熱膨張率の違いによる機械的歪
みによって超電導体が破壊されることを防ぐため、本発
明では、樹脂と超電導バルクとの間の熱膨張または熱収
縮の差を制御するための温度制御手段を備える。より具
体的には、温度制御手段として樹脂と超電導体との境界
にヒータを設ける。そして、低温から常温に温めると
き、ヒータで超電導体を強制的に温め、樹脂より超電導
体が高い温度を維持するよう制御する。こうすることに
よって、超電導体バルクには樹脂から常に圧縮力が加わ
るようになり、引張り歪みは発生しなくなる。そして、
引張り力による超電導体の亀裂や切断を防止することが
できる。
みによって超電導体が破壊されることを防ぐため、本発
明では、樹脂と超電導バルクとの間の熱膨張または熱収
縮の差を制御するための温度制御手段を備える。より具
体的には、温度制御手段として樹脂と超電導体との境界
にヒータを設ける。そして、低温から常温に温めると
き、ヒータで超電導体を強制的に温め、樹脂より超電導
体が高い温度を維持するよう制御する。こうすることに
よって、超電導体バルクには樹脂から常に圧縮力が加わ
るようになり、引張り歪みは発生しなくなる。そして、
引張り力による超電導体の亀裂や切断を防止することが
できる。
【００１６】
【実施例】レーザペデスタル法によって作製した酸化物
超電導体のロッドを用いて、検証した例を以下に示す。
酸化物超電導体としては、Ｂｉ2 Ｓｒ2 Ｃａ1 Ｃｕ2 Ｏ
Xを用いた。
超電導体のロッドを用いて、検証した例を以下に示す。
酸化物超電導体としては、Ｂｉ2 Ｓｒ2 Ｃａ1 Ｃｕ2 Ｏ
Xを用いた。
【００１７】まず臨界電流Ｉｃ＝３００Ａ、２００ｍｍ
長の酸化物超電導体ロッドの表面にヒータ線（マンガニ
ン線）を巻付けた。ついで、ロッドの両端に銀端子をは
んだで接続した。ロッドをＦＲＰパイプ（内径１５ｍ
ｍ、外径２０ｍｍ）内に挿入した後、ＦＲＰパイプとヒ
ータ線が巻付けられたロッドとの隙間にエポキシ樹脂を
流し込み、含浸固化させた。なお、ロッドの表面とエポ
キシ樹脂の表面には、熱電対を取付けて温度を測定でき
るようにした。
長の酸化物超電導体ロッドの表面にヒータ線（マンガニ
ン線）を巻付けた。ついで、ロッドの両端に銀端子をは
んだで接続した。ロッドをＦＲＰパイプ（内径１５ｍ
ｍ、外径２０ｍｍ）内に挿入した後、ＦＲＰパイプとヒ
ータ線が巻付けられたロッドとの隙間にエポキシ樹脂を
流し込み、含浸固化させた。なお、ロッドの表面とエポ
キシ樹脂の表面には、熱電対を取付けて温度を測定でき
るようにした。
【００１８】このようにして得られた電流リードを図１
に示す。なお、内部の構造を明らかにするため、ロッド
の部分は透視図としている。図を参照して、酸化物超電
導体のロッド１の周囲にはヒータ線２が巻付けられてお
り、ヒータ線２が巻付けられたロッド１は、エポキシ樹
脂３によって覆われ補強される。さらに、この周囲には
ＦＲＰパイプ４が設けられており、ロッド１の両端には
銀端子５ａおよび５ｂがはんだにより接続されている。
に示す。なお、内部の構造を明らかにするため、ロッド
の部分は透視図としている。図を参照して、酸化物超電
導体のロッド１の周囲にはヒータ線２が巻付けられてお
り、ヒータ線２が巻付けられたロッド１は、エポキシ樹
脂３によって覆われ補強される。さらに、この周囲には
ＦＲＰパイプ４が設けられており、ロッド１の両端には
銀端子５ａおよび５ｂがはんだにより接続されている。
【００１９】得られた電流リードの試料について、液体
窒素中で臨界電流Ｉｃを測定した後、液体窒素から取出
し室温に戻した。この室温に戻す際に、ヒータ線に微小
電流を流し、ロッド表面の温度がエポキシ樹脂表面の温
度より５〜１０Ｋ高い温度を維持するよう制御した。こ
のような操作を行ないながら、窒素温度から室温へのヒ
ートサイクルを１０回実施したが、超電導体ロッドのＩ
ｃに変化は生じなかった。
窒素中で臨界電流Ｉｃを測定した後、液体窒素から取出
し室温に戻した。この室温に戻す際に、ヒータ線に微小
電流を流し、ロッド表面の温度がエポキシ樹脂表面の温
度より５〜１０Ｋ高い温度を維持するよう制御した。こ
のような操作を行ないながら、窒素温度から室温へのヒ
ートサイクルを１０回実施したが、超電導体ロッドのＩ
ｃに変化は生じなかった。
【００２０】一方、ヒータ線に電流を流さずにヒートサ
イクルを１０回繰返すと、ロッドが破壊され、超電導電
流を流すことができなかった。
イクルを１０回繰返すと、ロッドが破壊され、超電導電
流を流すことができなかった。
【００２１】
【発明の効果】本発明の電流リードは、ヒートサイクル
において、酸化物超電導体に亀裂が発生せず、繰返して
使用することができる。本発明の電流リードは、繰返し
使用において、酸化物超電導体の超電導特性が低下しな
いため、特に冷却エネルギを低減する目的において、高
性能の電流リードとして応用が可能である。本発明の電
流リードは、簡単な構造において、効果的な酸化物超電
導体の補強を実現するものである。
において、酸化物超電導体に亀裂が発生せず、繰返して
使用することができる。本発明の電流リードは、繰返し
使用において、酸化物超電導体の超電導特性が低下しな
いため、特に冷却エネルギを低減する目的において、高
性能の電流リードとして応用が可能である。本発明の電
流リードは、簡単な構造において、効果的な酸化物超電
導体の補強を実現するものである。
【図１】本発明に従う電流リードの１具体例を示す斜視
図である。
図である。
１ 酸化物超電導体のロッド ２ ヒータ線 ３ エポキシ樹脂 ４ ＦＲＰパイプ ５ａ、５ｂ 銀端子
Claims (5)
- 【請求項１】 リード端子間に酸化物超電導体のバルク
材を用いた電流リードであって、 前記酸化物超電導体のバルク材が補強のため樹脂によっ
て覆われ、かつ使用時の冷却または昇温に伴なう前記酸
化物超電導体のバルク材と前記樹脂との間の熱膨張また
は熱収縮の差を制御するための温度制御手段が設けられ
ていることを特徴とする、電流リード。 - 【請求項２】 前記温度制御手段が、前記酸化物超電導
体のバルク材と前記樹脂との境界に設けられたヒータで
あることを特徴とする、請求項１記載の電流リード。 - 【請求項３】 前記バルク材が超電導体として作動する
温度から常温へ温度を上昇させるとき、前記バルク材
が、常に前記樹脂よりも高い温度を保持するよう前記ヒ
ータによって温度制御されることを特徴とする、請求項
２記載の電流リード。 - 【請求項４】 前記樹脂は、前記酸化物超電導体よりも
高い熱膨張率または熱収縮率を有しており、前記使用時
の冷却および昇温において、前記酸化物超電導体のバル
ク材に前記樹脂から圧縮力がかかるよう温度制御するこ
とを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項記載の電
流リード。 - 【請求項５】 前記酸化物超電導体のバルク材が、レー
ザペデスタル法により作製されたものであることを特徴
とする、請求項１〜４のいずれか１項記載の電流リー
ド。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6233123A JPH0897033A (ja) | 1994-09-28 | 1994-09-28 | 電流リード |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6233123A JPH0897033A (ja) | 1994-09-28 | 1994-09-28 | 電流リード |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0897033A true JPH0897033A (ja) | 1996-04-12 |
Family
ID=16950123
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6233123A Withdrawn JPH0897033A (ja) | 1994-09-28 | 1994-09-28 | 電流リード |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0897033A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008117734A (ja) * | 2006-11-08 | 2008-05-22 | Toshiba Corp | 高温超電導薄膜線材、超電導電流リードおよびその製造方法 |
| JP2008300184A (ja) * | 2007-05-31 | 2008-12-11 | Swcc Showa Cable Systems Co Ltd | 酸化物超電導電流リード |
-
1994
- 1994-09-28 JP JP6233123A patent/JPH0897033A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008117734A (ja) * | 2006-11-08 | 2008-05-22 | Toshiba Corp | 高温超電導薄膜線材、超電導電流リードおよびその製造方法 |
| JP2008300184A (ja) * | 2007-05-31 | 2008-12-11 | Swcc Showa Cable Systems Co Ltd | 酸化物超電導電流リード |
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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: 20020115 |