JPH09260133A - 超電導電流リード - Google Patents

超電導電流リード

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JPH09260133A
JPH09260133A JP8071606A JP7160696A JPH09260133A JP H09260133 A JPH09260133 A JP H09260133A JP 8071606 A JP8071606 A JP 8071606A JP 7160696 A JP7160696 A JP 7160696A JP H09260133 A JPH09260133 A JP H09260133A
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JP
Japan
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insulating cylinder
oxide superconductor
current lead
superconducting
superconducting current
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Application number
JP8071606A
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English (en)
Inventor
Goro Iga
吾朗 伊賀
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Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by Fuji Electric Co Ltd filed Critical Fuji Electric Co Ltd
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  • Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】組み立てが簡単であるとともに、冷却特性の優
れた電流リードを提供する。 【解決手段】通電部が絶縁円筒17で補強された円筒状
の酸化物超電導体14よりなるとともに冷媒ガス中に配
された超電導電流リードにおいて、絶縁円筒17の外径
が酸化物超電導体14の内径より僅かに大きく形成され
るとともに絶縁円筒17の断面形状をC字状とするスリ
ット19が絶縁円筒17に設けられ、さらに、絶縁円筒
17の外周面に溝18が形成され、絶縁円筒17を酸化
物超電導体14の内部に嵌合させる。また、溝18内に
矢印21方向に冷媒ガスを流す。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、超電導状態の電
磁石コイルに外部から電流を供給するための電流リード
に関する。
【0002】
【従来の技術】極低温状態の超電導電磁石へ室温に置か
れた電源から電流を供給するには、電源から超電導電磁
石側へ熱が侵入しないようにする必要がある。そのため
に、電流を供給するための電流リードの構造には特殊の
工夫が凝らされている。図3は、超電導電流リードの構
成を示す一部破砕側面図である。容器1は、クライオス
タットとも言われ、外壁が図示されていない真空断熱層
で構成されるとともに内部に冷媒液2(例えば、液体ヘ
リウム)が満たされている。超電導電磁石3が、容器1
内の支持物4の上に載置されるとともに冷媒液2に浸漬
されている。超電導電磁石3のリード線5は、低温側端
子9に接続され、低温側電流リード6と高温側電流リー
ド7とを介して常温側端子8に引き出されている。容器
1内における冷媒液2の上部空間は冷媒ガス2A(ヘリ
ウムガス)で満たされ、この冷媒ガス2Aは、矢印12
のように低温側電流リード6と高温側電流リード7との
内部を通過し、上部の常温側へ抜けるようになってい
る。常温側端子8に図示されていない電源が接続され、
超電導電磁石3に給電される。
【0003】図3において、高温側電流リード7は、ス
テンレス製の筒容器の内部に銅や銅合金などの導電体が
張られてある。この導電体は、電流が流されるとともに
前述の冷媒ガス2Aで冷却されている。電流がこの導電
体を流れたときに発生するジュール熱は、前述の冷媒ガ
ス2Aが奪い常温側へ排熱される。一方、低温側電流リ
ード6もステンレス製の筒容器の内部にイットリウム系
やビスマス系などの酸化物超電導体が配されている。こ
の酸化物超電導体は、電流が流されるとともに前述の冷
媒ガス2Aで冷却されている。酸化物超電導体は、超電
導状態になる温度に保たれているのでジュール熱は全く
発生しない。高温側電流リード7の導電体と低温側電流
リード6の酸化物超電導体とは直列に接続され、低温側
端子9と常温側端子8との間に結線されている。超電導
電流リードをこのように特殊な構成にすることによっ
て、容器1の外部の熱が内部へできるだけ侵入しないよ
うに工夫されている。
【0004】図4は、従来の超電導電流リードの内部構
成を示す斜視図であり、図3のA−A断面から下方を斜
めに見たものに対応する。容器1内の低温側電流リード
6が、ステンレス製の筒容器10と複数本の円柱状の酸
化物超電導体11とにより構成されている。図面を見易
くするために、以下の酸化物超電導体の断面は、全て点
々で示される。酸化物超電導体11の上部側は、高温側
電流リード7(図3)の導電体に接続され、一方、酸化
物超電導体11の下部側は、低温側端子9(図3)に接
続されている。
【0005】図4において、筒容器10内には冷媒ガス
が矢印12の方向に流され、酸化物超電導体11を超電
導状態に保っている。したがって、この構成によって、
低温側電流リード6は、ジュール熱が発生しない。しか
し、酸化物超電導体11は、焼成材であるために一般的
に機械的に脆く、曲げ応力に弱い。酸化物超電導体11
の損傷が発見された場合には、新たな酸化物超電導体1
1に交換する大がかりな分解修理が必要であり、多大な
経済損失を招くばかりか、その間、電流リードが使用で
きないと言う不都合が生じる。そこで、酸化物超電導体
11を絶縁筒で機械的に補強する構成が考えられてい
る。
【0006】図5は、従来の異なる超電導電流リードの
内部構成を示す斜視図であり、この図も、図3のA−A
断面から下方を斜めに見たものに対応する。低温側電流
リード60が、ステンレス製の筒容器10と、絶縁円筒
13で覆われた円筒状の酸化物超電導体14とにより構
成されている。また、筒容器10内には、冷媒ガスが酸
化物超電導体14の内部と絶縁円筒13の外部とをそれ
ぞれ矢印15、16の方向に流れ、酸化物超電導体14
が冷却されている。その他の構成は、図4と同じであ
る。
【0007】酸化物超電導体14が絶縁円筒13で補強
された構成は、幾つか公開されている。すなわち、絶縁
円筒13の例として、特開平5−101721ではセラ
ミック円筒が、また、特開平5−121236ではFR
P円筒またはテトラフロロエチレン円筒が、さらに、特
開平4−206703や特開平5−144635ではF
RP円筒がそれぞれ用いられている。FRPとは、繊維
強化プラスチック(fiber reinforced plastic)と言い、
ガラス繊維やカーボン繊維と、熱硬化型樹脂との複合化
によって機械的に強化された成形品のことである。絶縁
円筒13によって、酸化物超電導体14に曲げ応力がか
からないように補強され、酸化物超電導体14の脆弱性
が克服される。そのために、低温側電流リード60が損
傷して分解修理しなければならないと言う手間は全くな
くなった。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
たような従来の装置は、絶縁円筒を酸化物超電導体に固
定するのに時間がかかる上に、絶縁円筒によって酸化物
超電導体自体の冷却特性が悪くなると言う問題点があっ
た。すなわち、絶縁円筒の酸化物超電導体への固定方法
は、酸化物超電導体と絶縁円筒との間に接着剤を塗布し
た後、その接着層を加熱硬化させる、あるいは、未硬化
の樹脂で含浸された繊維を酸化物超電導体に巻いた後、
その樹脂部を加熱硬化させることによって行われる。あ
るいはまた、酸化物超電導体にガラス繊維やカーボン繊
維を予め巻き付けた後、樹脂を含浸し加熱硬化させるこ
となどが行われる。そのために、電流リードの組み立て
には、加熱硬化工程が必要であり多くの時間を要してい
た。また、酸化物超電導体の外周側が絶縁円筒で覆われ
るので、酸化物超電導体自体の冷却特性が悪くなる。絶
縁円筒の材料としては、熱伝導が出来るだけ良いものが
選ばれるが、図4のように酸化物超電導体11が裸の場
合と比べれば、自ずから限界がある。そのために、超電
導電流リードの長さ方向の温度勾配が大きくなってい
た。温度勾配が大きいと、通電可能な電流が小さくなる
とともに容器の外部から熱が内部へ侵入しやすくなる。
そのために、従来は、通電容量が小さくなるとともに、
冷媒液の消費量が増え経済的にも不利であった。
【0009】この発明の目的は、組み立てに時間がかか
らないようにするとともに、冷却特性の優れた超電導電
流リードを提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、断熱された容器の内部で冷媒液に浸たされた超電導
電磁石に前記容器の外部から給電するためのものであっ
て、絶縁円筒で補強された円筒状の酸化物超電導体を介
して通電されるとともに冷媒ガス中に配された超電導電
流リードにおいて、前記絶縁円筒の外径が酸化物超電導
体の内径より僅かに大きく形成されるとともに絶縁円筒
の断面形状をC字状とするスリットが絶縁円筒に設けら
れ、絶縁円筒を酸化物超電導体の内部に嵌合させてなる
ものとしてもよい。組み立てにおいては、絶縁円筒のス
リットを僅かに狭めて絶縁円筒の外径を酸化物超電導体
の内径より小さくし、絶縁円筒を酸化物超電導体の内部
に挿入する。その後、スリットが元の幅になるように戻
せば、酸化物超電導体の内壁に絶縁円筒が密接するよう
にして固定される。加熱硬化が不要なので、絶縁円筒を
酸化物超電導体に固定するのに時間が殆どかからない。
【0011】また、断熱された容器の内部で冷媒液に浸
たされた超電導電磁石に前記容器の外部から給電するた
めのものであって、絶縁円筒で補強された円筒状の酸化
物超電導体を介して通電されるとともに冷媒ガス中に配
された超電導電流リードにおいて、前記絶縁円筒の内径
が酸化物超電導体の外径より僅かに小さく形成されると
ともに絶縁円筒の断面形状をC字状とするスリットが絶
縁円筒に設けられ、酸化物超電導体を絶縁円筒の内部に
嵌合させてなるものとしてもよい。組み立てにおいて
は、絶縁円筒のスリットを僅かに拡げて絶縁円筒の内径
を酸化物超電導体の外径より大きくし、酸化物超電導体
を絶縁円筒の内部に挿入する。その後、スリットが元の
幅になるように戻せば、絶縁円筒の内壁に酸化物超電導
体が密接するようにして固定される。加熱硬化が不要な
ので、絶縁円筒を酸化物超電導体に固定するのに時間が
殆どかからない。
【0012】また、かかる構成において、絶縁円筒の酸
化物超電導体側の円周面に絶縁円筒の軸に平行な複数本
の溝が切り欠かれ、この溝内に冷媒ガスを流すものとし
てもよい。酸化物超電導体の絶縁円筒側表面も溝内を流
れる冷媒ガスで冷却されるようになるので、酸化物超電
導体が両面から冷却され、その冷却特性が向上する。
【0013】
【発明の実施の形態】この発明は、断熱された容器の内
部で冷媒液に浸たされた超電導電磁石に前記容器の外部
から給電するためのものであって、絶縁円筒で補強され
た円筒状の酸化物超電導体を介して通電されるとともに
冷媒ガス中に配された超電導電流リードにおいて、前記
絶縁円筒の外径が酸化物超電導体の内径より僅かに大き
く形成されるとともに絶縁円筒の断面形状をC字状とす
るスリットが絶縁円筒に設けられ、絶縁円筒を酸化物超
電導体の内部に嵌合させてなるものである。
【0014】以下、この発明を実施例に基づいて説明す
る。図1は、この発明の実施例にかかる超電導電流リー
ドの内部構成を示す斜視図であり、図3のA−A断面か
ら下方を斜めに見たものに対応する。低温側電流リード
61の絶縁円筒17が、断面形状をC字状とするような
スリット19を備えるとともに外周面に複数本の溝18
が切り欠かれている。溝18内および酸化物超電導体1
4の外周には、それぞれ冷媒ガスが矢印21及び16方
向に流れている。その他は、図5の従来の構成と同じで
ある。従来と同じ部分には同一参照符号を付け、詳細な
説明をここで繰り返すことは省略する。
【0015】絶縁円筒17の外径は、予め酸化物超電導
体14の内径より僅かに大きく形成しておく。組み立て
においては、絶縁円筒17のスリット19を僅かに狭め
て絶縁円筒17の外径を酸化物超電導体14の内径より
小さくし、絶縁円筒17を酸化物超電導体14の内部に
挿入する。その後、スリット19が元の幅になるように
戻せば、その可撓性により絶縁円筒17が外側に広がろ
うとする。そのために、酸化物超電導体14の内壁に絶
縁円筒17が密接するので、絶縁円筒17が酸化物超電
導体14にしっかりと固定される。従来のような樹脂の
加熱硬化工程がなくなるので、絶縁円筒17を酸化物超
電導体14に固定する時間が短縮される。また、酸化物
超電導体14の両側を矢印21、16の方向に冷媒ガス
が流れているので冷却特性が向上する。そのために、超
電導電流リードの長さ方向の温度勾配が小さくなり、通
電可能な電流容量が大きくなるとともに、容器の外部か
ら熱が内部へ侵入し難くなり、冷媒液の消費量も低減さ
れる。
【0016】図2は、この発明の実施例にかかる超電導
電流リードの内部構成を示す斜視図であり、図3のA−
A断面から下方を斜めに見たものに対応する。低温側電
流リード62の絶縁円筒20が、断面形状をC字状とす
るようなスリット23を備えるとともに外周面に複数本
の溝22が切り欠かれている。溝22内および酸化物超
電導体14の内周には、それぞれ冷媒ガスが矢印24及
び15方向に流れている。その他は、図1の構成と同じ
である。
【0017】絶縁円筒20の内径は、予め酸化物超電導
体14の外径より僅かに小さく形成しておく。組み立て
においては、絶縁円筒20のスリット23を僅かに拡げ
て絶縁円筒20の内径を酸化物超電導体14の外径より
大きくし、酸化物超電導体14を絶縁円筒20の内部に
挿入する。酸化物超電導体14を絶縁円筒20の内部に
嵌合させた後、スリット23が元の幅になるように戻せ
ば、その可撓性により絶縁円筒20が内側に縮もうとす
る。そのために、酸化物超電導体14の外壁に絶縁円筒
20が密接するので、絶縁円筒20が酸化物超電導体1
4にしっかりと固定される。従来のような樹脂の加熱硬
化工程がなくなるので、絶縁円筒20を酸化物超電導体
14に固定する時間が短縮される。また、酸化物超電導
体14の両側を矢印24、15の方向に冷媒ガスが流れ
ているので冷却特性が向上する。そのために、超電導電
流リードの長さ方向の温度勾配が小さくなり、通電可能
な電流容量が大きくなるとともに、容器の外部から熱が
内部へ侵入し難くなり、冷媒液の消費量も低減される。
【0018】なお、図1、図2の実施例においては、溝
18,22がそれぞれ六本切り欠かれている。溝の本数
や大きさは任意であるが、溝の本数が多い程、また、溝
の大きさが大きい程、冷却特性が良くなる。さらに、図
1、図2の実施例のスリット19,23の円周方向の幅
も任意であるが、スリットの円周方向の幅は広ければ広
い程、冷却特性が良くなることは言うまでもない。
【0019】
【発明の効果】この発明は前述のように、絶縁円筒の外
径が酸化物超電導体の内径より僅かに大きく形成される
とともに絶縁円筒の断面形状をC字状とするスリットが
絶縁円筒に設けられ、絶縁円筒を酸化物超電導体の内部
に嵌合させる。それによって、超電導電流リードの組み
立て時間が大幅に縮小され、超電導電流リードの製作が
し易くなる。
【0020】また、絶縁円筒の内径が酸化物超電導体の
外径より僅かに小さく形成されるとともに絶縁円筒の断
面形状をC字状とするスリットが絶縁円筒に設けられ、
酸化物超電導体を絶縁円筒の内部に嵌合させる。それに
よっても、超電導電流リードの組み立て時間が大幅に縮
小され、超電導電流リードの製作がし易くなる。かかる
構成において、絶縁円筒の酸化物超電導体側の円周面に
絶縁円筒の軸に平行な複数本の溝が切り欠かれ、この溝
内に冷媒ガスを流す。それによって、冷却性能が向上
し、通電可能な電流容量が大きくなるとともに、冷媒液
の消費量も低減され、装置の縮小化が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例にかかる超電導電流リードの
内部構成を示す斜視図
【図2】この発明の異なる実施例にかかる超電導電流リ
ードの内部構成を示す斜視図
【図3】超電導電流リードの構成を示す一部破砕側面図
【図4】従来の超電導電流リードの内部構成を示す斜視
【図5】従来の異なる超電導電流リードの内部構成を示
す斜視図
【符号の説明】
1:容器、61,62:低温側電流リード、14:酸化
物超電導体、17,20:絶縁円筒、19,23:スリ
ット、18,22:溝、3:超電導電磁石、2:冷媒
液、2A:冷媒ガス

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】断熱された容器の内部で冷媒液に浸たされ
    た超電導電磁石に前記容器の外部から給電するためのも
    のであって、絶縁円筒で補強された円筒状の酸化物超電
    導体を介して通電されるとともに冷媒ガス中に配された
    超電導電流リードにおいて、前記絶縁円筒の外径が酸化
    物超電導体の内径より僅かに大きく形成されるとともに
    絶縁円筒の断面形状をC字状とするスリットが絶縁円筒
    に設けられ、絶縁円筒を酸化物超電導体の内部に嵌合さ
    せてなることを特徴とする超電導電流リード。
  2. 【請求項2】断熱された容器の内部で冷媒液に浸たされ
    た超電導電磁石に前記容器の外部から給電するためのも
    のであって、絶縁円筒で補強された円筒状の酸化物超電
    導体を介して通電されるとともに冷媒ガス中に配された
    超電導電流リードにおいて、前記絶縁円筒の内径が酸化
    物超電導体の外径より僅かに小さく形成されるとともに
    絶縁円筒の断面形状をC字状とするスリットが絶縁円筒
    に設けられ、酸化物超電導体を絶縁円筒の内部に嵌合さ
    せてなることを特徴とする超電導電流リード。
  3. 【請求項3】請求項1または2に記載のものにおいて、
    絶縁円筒の酸化物超電導体側の円周面に絶縁円筒の軸に
    平行な複数本の溝が切り欠かれ、この溝内に冷媒ガスを
    流すことを特徴とする超電導電流リード。
JP8071606A 1996-03-27 1996-03-27 超電導電流リード Pending JPH09260133A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110415911A (zh) * 2019-08-26 2019-11-05 西南交通大学 一种可插拔的二元电流引线装置及其冷却容器
CN112151230A (zh) * 2019-06-28 2020-12-29 西门子(深圳)磁共振有限公司 超导磁体的导电组件及超导磁体

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