JPH0982516A - Oxide superconducting current lead - Google Patents

Oxide superconducting current lead

Info

Publication number
JPH0982516A
JPH0982516A JP7233866A JP23386695A JPH0982516A JP H0982516 A JPH0982516 A JP H0982516A JP 7233866 A JP7233866 A JP 7233866A JP 23386695 A JP23386695 A JP 23386695A JP H0982516 A JPH0982516 A JP H0982516A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
temperature side
oxide superconductor
lead
oxide
low temperature
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP7233866A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kazuo Yamamoto
一生 山本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP7233866A priority Critical patent/JPH0982516A/en
Publication of JPH0982516A publication Critical patent/JPH0982516A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/60Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment

Landscapes

  • Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide current leads of an oxide superconductor whose mechanical strengths to the bendings caused by external forces are improved. SOLUTION: Oxide superconducting current leads comprising a low- temperature side electrode 5c which is disposed on one surface orthogonal to the axial direction of an oxide superconductor 5a and is disposed in the place nearly opposed to the center of gravity of the oxide superconductor 5a, and at least one high-temperature side electrode 5b disposed in the peripheral edge of the oxide superconductor 5a.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、超電導マグネット
等の酸化物超電導体に外部電源から電流を供給する酸化
物超電導電流リードに関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to an oxide superconducting current lead for supplying an electric current from an external power source to an oxide superconductor such as a superconducting magnet.

【0002】[0002]

【従来の技術】BednorzとMullerによるラ
ンタン系高温酸化物超電導体の発見以来、新物質の探索
とその応用に多大な期待がよせられ、かつ、精力的に研
究がすすめられている。
Since the discovery of lanthanum-based high temperature oxide superconductors by Bednorz and Muller, great expectations have been placed on the search for new materials and their applications, and vigorous research has been promoted.

【0003】これまでに、液体窒素の沸点(77K@1
atm)を越える臨界温度(Tc )をもつ物質として、
イットリウム系やビスマス系、タリウム系、水銀系など
数多くの化合物が発見された。また、これらを用いて線
材や薄膜を試作し、超電導マグネットや電子デバイスに
応用した例も多く報告されている。
So far, the boiling point of liquid nitrogen (77K @ 1
As a substance having a critical temperature (T c ) exceeding atm),
Many compounds such as yttrium, bismuth, thallium, and mercury have been discovered. In addition, there are many reports of trial production of wire rods and thin films using these materials and their application to superconducting magnets and electronic devices.

【0004】ところで、酸化物超電導体の応用の中で、
最も有力なものの一つに電流リードへの応用がある。電
流リードは、液体ヘリウム中に浸漬冷却された金属系超
電導(NbTi,Nb3 Sn)コイルに外部電源から電
流を流すための導線で、従来は銅または銅合金がもちい
られていた。
By the way, in the application of oxide superconductors,
One of the most influential ones is application to current leads. The current lead is a lead wire for passing a current from an external power source to a metal-based superconducting (NbTi, Nb 3 Sn) coil that is immersed and cooled in liquid helium, and conventionally copper or a copper alloy was used.

【0005】酸化物超電導体は、Tc 以下の温度領域で
ジュール発熱なしに通電が可能で、かつ熱伝導率が銅の
1/100と小さいので、きわめて熱侵入の小さい電流
リードを構成できる。
Since the oxide superconductor can be energized without Joule heat generation in the temperature range of T c or less and has a thermal conductivity as small as 1/100 of that of copper, a current lead with extremely small heat penetration can be formed.

【0006】これまでに報告されている基本構成は、図
10に示すように、棒状酸化物超電導体1aの両端に銅
電極1bを接続し、リード材の長手方向に電流を流すも
のであった。
As shown in FIG. 10, the basic structure reported so far is one in which copper electrodes 1b are connected to both ends of a rod-shaped oxide superconductor 1a and an electric current is passed in the longitudinal direction of the lead material. .

【0007】また、棒状のリード材の代りに板状やパイ
プ状のものを用いた例(図11(a),(b))や、外
力による損傷を防ぐための補強材2(保護カバー)をつ
けた例(図12)も、より改善された例として報告され
ている。
An example of using a plate-shaped or pipe-shaped material instead of the rod-shaped lead material (FIGS. 11A and 11B) and a reinforcing material 2 (protective cover) for preventing damage due to external force The example marked with (Fig. 12) is also reported as an improved example.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
酸化物超電導電流リードの問題点の1つは、リードには
たらく外力に対して機械的強度が低いことであった。酸
化物超電導体の引張強度は50−80MPaで、銅の2
00−400MPa、銅合金の500−1000MPa
に比べて小さい。
However, one of the problems of the conventional oxide superconducting current leads is that they have a low mechanical strength against an external force acting on the leads. The tensile strength of the oxide superconductor is 50-80 MPa,
00-400MPa, copper alloy 500-1000MPa
Smaller than.

【0009】また、セラミックスなので靱性も低く、過
大な応力がはたらいてクラックが発生すると瞬時にそれ
が伝播してリードの破断につながる。典型的な例とし
て、図13(a)に示すような片はり曲げの場合があげ
られる。
Further, since it is a ceramic, it has a low toughness, and when an excessive stress acts and a crack is generated, it immediately propagates and leads to breakage of the lead. As a typical example, there is a case of single beam bending as shown in FIG.

【0010】外力Fがリードの一端にはたらく場合、曲
げモーメントにもとづいて応力σが他端に生じ、σ>σ
fmax(破断応力)となるとクラックを生じる。何も補強
がない場合、リードの形状にもよるが、数kgfの力で
破断にいたる。
When the external force F acts on one end of the lead, a stress σ is generated at the other end based on the bending moment, and σ> σ
Cracks occur at fmax (breaking stress). If there is no reinforcement, it will break with a force of several kgf, depending on the shape of the lead.

【0011】電流リードでは、熱伝導による熱侵入量を
低減するために、リード有効長さ(図10のL0 )を長
くすることが好ましい。しかし、同時に同じ外力Fに対
する曲げモーメント(FL0 )も増大するため、高性能
の、すなわち熱侵入量を低減できる度合が高いリードほ
ど機械的強度の問題が大きくなる。
In the current lead, it is preferable to increase the effective lead length (L 0 in FIG. 10) in order to reduce the amount of heat penetration due to heat conduction. However, since the bending moment (FL 0 ) with respect to the same external force F also increases at the same time, the problem of mechanical strength becomes greater in a high-performance lead, that is, a lead having a higher degree of reducing the amount of heat penetration.

【0012】図13(b)に示すように、補強材を設け
たリードではこの欠点はかなり改善されるが、曲げモー
メントの一部は酸化物超電導体のリード材にかかり応力
を生じるので、よほど厚肉で剛性の高い補強材を用いな
いと、機械的強度の問題を解決することはできなかっ
た。本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、
外力による曲げに対して機械的強度が向上した酸化物超
電導電流リードを提供することを目的とする。
As shown in FIG. 13B, the lead provided with the reinforcing material can remedy this drawback considerably, but a part of the bending moment is applied to the lead material of the oxide superconductor to cause stress, so that it is not so good. The problem of mechanical strength could not be solved without using a thick and highly rigid reinforcing material. The present invention has been made in view of the above circumstances,
An object of the present invention is to provide an oxide superconducting current lead having improved mechanical strength against bending due to an external force.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】従って、まず、上記目的
を達成するために請求項1に係る発明は、酸化物超電導
体の軸方向に直交する一方の面であって、且つ前記酸化
物超電導体の略重心に対応する箇所に設けられた低温側
電極と、前記酸化物超電導体の周縁に設けられた少なく
とも1つの高温側電極とを具備したことを特徴とする。
Therefore, first, in order to achieve the above-mentioned object, the invention according to claim 1 is one surface orthogonal to the axial direction of the oxide superconductor, and said oxide superconductor It is characterized by comprising a low temperature side electrode provided at a position corresponding to a substantial center of gravity of the body, and at least one high temperature side electrode provided on a peripheral edge of the oxide superconductor.

【0014】また、請求項2に係る発明は、請求項1記
載の酸化物超電導電流リードにおいて、前記低温側電極
は、前記酸化物超電導体の一方の面に設けられた孔の内
側の縁に密着するよう接続されていることを特徴とす
る。
According to a second aspect of the present invention, in the oxide superconducting current lead according to the first aspect, the low temperature side electrode is provided at an inner edge of a hole provided on one surface of the oxide superconductor. It is characterized in that they are closely connected.

【0015】さらに、請求項3に係る発明は、請求項1
記載の酸化物超電導電流リードにおいて、前記低温側電
極及び高温側電極のうち、少なくとも1つは、パイプ形
状であることを特徴とする。
Further, the invention according to claim 3 is the same as claim 1.
In the above described oxide superconducting current lead, at least one of the low temperature side electrode and the high temperature side electrode has a pipe shape.

【0016】さらに、請求項4に係る発明は、請求項2
記載の酸化物超電導電流リードにおいて、前記低温側電
極の前記酸化物超電導体と接続する部分にスリットを設
けたことを特徴とする。
Further, the invention according to claim 4 is the invention according to claim 2.
The oxide superconducting current lead described above is characterized in that a slit is provided in a portion of the low temperature side electrode that is connected to the oxide superconductor.

【0017】請求項1に係る発明は、酸化物超電導体の
軸方向に直交する一方の面であって、且つ前記酸化物超
電導体の略重心に対応する箇所に低温側電極を設け、酸
化物超電導体の周縁に少なくとも1つの高温側電極を設
けているので、外力による曲げに対して機械的強度を向
上させることができる。請求項2に係る発明は、請求項
1記載の酸化物超電導電流リードにおいて、酸化物超電
導体の一方の面に設けられた孔の内側の縁に密着するよ
う低温側電極を接続しているので、さらに、外力による
曲げに対して機械的強度を向上させることができる。
According to a first aspect of the present invention, a low temperature side electrode is provided on one surface orthogonal to the axial direction of the oxide superconductor, and at a location corresponding to substantially the center of gravity of the oxide superconductor. Since at least one high temperature side electrode is provided on the periphery of the superconductor, it is possible to improve mechanical strength against bending due to an external force. In the invention according to claim 2, in the oxide superconducting current lead according to claim 1, the low temperature side electrode is connected so as to be in close contact with the inner edge of the hole provided on one surface of the oxide superconductor. Further, the mechanical strength against bending due to external force can be improved.

【0018】請求項3に係る発明は、請求項1記載の酸
化物超電導電流リードにおいて、低温側電極及び高温側
電極のうち、少なくとも1つは、パイプ形状であるの
で、軽量化を図りつつ酸化物超電導体との接続面積を大
きくすることができる。
According to a third aspect of the present invention, in the oxide superconducting current lead according to the first aspect, at least one of the low temperature side electrode and the high temperature side electrode has a pipe shape. The connection area with the superconductor can be increased.

【0019】請求項4に係る発明は、請求項2記載の酸
化物超電導電流リードにおいて、低温側電極の前記酸化
物超電導体と接続する部分にスリットを設けているの
で、熱収縮率の違いによる接続部の剥離を防ぐことがで
きる。
According to a fourth aspect of the present invention, in the oxide superconducting current lead according to the second aspect, a slit is provided in a portion of the low temperature side electrode that is connected to the oxide superconductor, so that the thermal contraction rate is different. It is possible to prevent peeling of the connection portion.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態について説明する。 <第1の実施の形態>本実施の形態における酸化物超電
導体の電流リードは、(1)板状の酸化物超電導体の軸
方向(高温側から低温側へ向かう方向)に直交する一方
の面であって、且つ酸化物超電導体の略重心に対応する
箇所に低温側電極を設け、一方、酸化物超電導体の周縁
に高温側電極を設けたことを特徴とする。また、その特
殊な場合として、(2)板状酸化物超電導体の低温側電
極が設けられる面に孔を開けて、その内側の縁に密着す
るよう低温側電極を接続する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. <First Embodiment> One of the current leads of the oxide superconductor according to the present embodiment is (1) orthogonal to the axial direction (the direction from the high temperature side to the low temperature side) of the plate-shaped oxide superconductor. It is characterized in that the low temperature side electrode is provided at a position corresponding to the surface and substantially at the center of gravity of the oxide superconductor, while the high temperature side electrode is provided at the periphery of the oxide superconductor. As a special case, (2) a hole is formed in the surface of the plate-shaped oxide superconductor on which the low temperature side electrode is provided, and the low temperature side electrode is connected so as to be in close contact with the inner edge thereof.

【0021】上記(1)および(2)の基本的な構成を
図1(a)及び図1(b)に示す。図1(a)では、図
示せぬ室温電源から高温側の銅電極5bを通って供給さ
れる電流は、板状の酸化物超電導体5aの周縁部より酸
化物超電導体5a内部に流れ込み、中心部分に接続され
る低温側の銅電極5c(または超電導線)に伝えられ
る。
The basic configurations of the above (1) and (2) are shown in FIGS. 1 (a) and 1 (b). In FIG. 1A, a current supplied from a room temperature power source (not shown) through the high temperature side copper electrode 5b flows into the oxide superconductor 5a from the peripheral portion of the plate-shaped oxide superconductor 5a, and the center It is transmitted to the low temperature side copper electrode 5c (or superconducting wire) connected to the portion.

【0022】一方、図1(b)では、電流は低温側の銅
電極5cの側面に流れ込むことになる。また、(2)の
変形例として、図2に示すように、複数の板状の酸化物
超電導体7を並列に配置してリードを構成することもで
きる。ここでは、いずれの場合も、板材の典型的な例と
して円板の場合を示した。
On the other hand, in FIG. 1B, the current flows into the side surface of the copper electrode 5c on the low temperature side. Further, as a modification of (2), as shown in FIG. 2, a plurality of plate-shaped oxide superconductors 7 may be arranged in parallel to form a lead. Here, in each case, a disk is shown as a typical example of the plate material.

【0023】本リードに用いられる板状リード材の形状
は、図3に示す厚さdと面内最大長さL(円板の場合は
直径D)の比d/Lが1以下のものを用いた。ただし、
(d/L)<1の板状材を張合せるなどしてd/L>1
となるようにしたものは、本発明の範囲に含む。また、
厚みは部分によってバラツキがあってもよく、その場合
は平均値を用いるものとする。さらに、板状リードが周
方向に複数に分割されていてもよい。
The shape of the plate-shaped lead material used for this lead is such that the ratio d / L of the thickness d shown in FIG. 3 and the maximum in-plane length L (diameter D in the case of a disc) is 1 or less. Using. However,
(D / L) <1 by laminating plate materials with d / L> 1
What was made into these is contained in the scope of the present invention. Also,
The thickness may vary depending on the part, and in that case, the average value is used. Furthermore, the plate-shaped lead may be divided into a plurality of pieces in the circumferential direction.

【0024】次に、板状リード材を構成する酸化物超電
導体は、層状ペロブスカイト構造を有する含銅酸化物超
電導体であれば何でもよく、たとえば、Y系(YBa2
Cu37-x など)、Bi系(Bi2 Sr2 CaCu2
8+x 、Bi2 Sr2 Ca2Cu310+xなど)、Tl
系(Tl2 Ba2 CaCu28+x 、Tl2 Ba2 Ca
2 Cu310+xなど)、Hg系(Hg2 Ba2 CaCu
28+x 、Hg2 Ba2 Ca2 Cu310+xなど)など
が例示される。
Next, the oxide superconductor constituting the plate-shaped lead material may be any copper-containing oxide superconductor having a layered perovskite structure, for example, Y-based (YBa 2
Cu 3 O 7-x, etc., Bi-based (Bi 2 Sr 2 CaCu 2
O 8 + x , Bi 2 Sr 2 Ca 2 Cu 3 O 10 + x, etc., Tl
System (Tl 2 Ba 2 CaCu 2 O 8 + x , Tl 2 Ba 2 Ca
2 Cu 3 O 10 + x , Hg-based (Hg 2 Ba 2 CaCu
2 O 8 + x , Hg 2 Ba 2 Ca 2 Cu 3 O 10 + x, etc.) are exemplified.

【0025】一方、酸化物超電導体に接続される高温
側、および低温側の電極は金属良導体から構成される。
たとえば、銅やその合金、銀やその合金が例示される。
また、その形状は板、丸棒、角棒、パイプなどが好まし
く、より好ましくはパイプである。その理由は、軽量化
を図りつつ酸化物超電導体との接続表面積を大きくする
ことが可能だからである。
On the other hand, the high temperature side electrode and the low temperature side electrode connected to the oxide superconductor are made of a good metal conductor.
Examples include copper and its alloys, and silver and its alloys.
The shape is preferably a plate, a round bar, a square bar, a pipe, and the like, and more preferably a pipe. The reason is that it is possible to increase the connection surface area with the oxide superconductor while reducing the weight.

【0026】このとき、図4に示すように、低温側の銅
電極5cに酸化物超電導体と接続される部分にスリット
(切り込み)11を入れておくと、熱収縮率の違いによ
る接続部の剥離を防ぐことができる。また、交流通電の
場合は、表皮効果によって電流が導体の表面に局在する
ので、パイプが効率的である。
At this time, as shown in FIG. 4, if a slit (cut) 11 is formed in a portion of the low temperature side copper electrode 5c to be connected to the oxide superconductor, the connection portion due to the difference in heat shrinkage rate is formed. Peeling can be prevented. In addition, in the case of alternating current, the pipe is efficient because the current is localized on the surface of the conductor due to the skin effect.

【0027】さらに、低温側の温度が4Kである場合、
図5に示すように、銅電極に超電導線12をはわせるこ
とも有効である。この場合、低温側ではジュール発熱な
しに通電を行なうことができる。さらに、銅部分をなく
して超電導線のみを用いる例も考えられる。
Further, when the temperature on the low temperature side is 4K,
As shown in FIG. 5, it is also effective to attach the superconducting wire 12 to the copper electrode. In this case, current can be supplied without Joule heat generation on the low temperature side. Further, an example in which the copper portion is eliminated and only the superconducting wire is used can be considered.

【0028】本リードの片はり曲げに対する応答を、図
6に示す。同図に示すように、作用点Pにおいて外力F
が働いても、生じる曲げモーメントはすべて高温側銅電
極5bにかかり、酸化物超電導体5aはほとんど力を受
けない。
The response of the present lead to one-sided beam bending is shown in FIG. As shown in the figure, the external force F at the point of action P
However, even if the above occurs, all the bending moments generated are applied to the high temperature side copper electrode 5b, and the oxide superconductor 5a receives almost no force.

【0029】従って、本実施の形態の酸化物超電導体の
電流リードによれば、外力による曲げに対して機械強度
が高く、場合によっては、従来のリードで必要であった
補強材が不要となる。また、このことにより、電流リー
ド自体のサイズもコンパクトになる。
Therefore, according to the current lead of the oxide superconductor of the present embodiment, the mechanical strength against bending due to an external force is high, and in some cases, the reinforcing material required in the conventional lead is not necessary. . This also makes the size of the current lead itself compact.

【0030】さらに、酸化物超電導体5aの周縁部に高
温側電極を設け、酸化物超電導体5aの一方の面の所定
の箇所に低温側電極を設けているので、リード材を削っ
たり、複数のリード材を張合せたりすることなく、電流
が流れる断面積を最適に変化させられる。(高温ではJ
c が低いので、大きなリード断面積が必要だが、低温側
ではJc が高いので断面積は小さくてよい。断面積が小
さいほうが熱伝導による伝熱量が小さくなる。)さら
に、酸化物リード材を並列に配置することができるの
で、大容量の電流リードを構成することができる。
Further, since the high temperature side electrode is provided on the peripheral portion of the oxide superconductor 5a and the low temperature side electrode is provided at a predetermined position on one surface of the oxide superconductor 5a, the lead material may be scraped off or a plurality of lead materials may be removed. It is possible to optimally change the cross-sectional area through which the current flows without sticking the lead materials of. (J at high temperature
Since c is low, a large lead cross-sectional area is required, but Jc is high on the low temperature side, so the cross-sectional area may be small. The smaller the cross-sectional area, the smaller the amount of heat transfer due to heat conduction. Furthermore, since the oxide lead materials can be arranged in parallel, a large capacity current lead can be formed.

【0031】さらに、超電導体5aの部分では熱伝導率
が銅に比べて2桁程度小さく、またジュール発熱なしに
通電可能なので、いずれの構成においても、従来の酸化
物リードと同様に低温側への熱侵入の大幅な低減が期待
できる。
Further, in the superconductor 5a portion, the thermal conductivity is smaller than that of copper by about two orders of magnitude, and it is possible to conduct electricity without Joule heat generation. It can be expected to greatly reduce heat intrusion.

【0032】さらに、以上の特徴により、例えば振動が
つねに存在する磁気浮上列車の電流リードや、高い信頼
性を必要とする大電流核融合機器の電流リードへの、酸
化物超電導リードの応用が可能になる。 <第2の実施の形態>図7(a)は、円板状の(Bi,
Pb)2 Sr2 Ca2 Cu310+x(Bi−2223)
ペレットを用いた、500A級の酸化物超電導体の電流
リードの構成を示す図である。
Further, due to the above characteristics, it is possible to apply the oxide superconducting lead to the current lead of a magnetic levitation train in which vibration is always present, or the current lead of a high current fusion device requiring high reliability. become. <Second Embodiment> FIG. 7A shows a disk-shaped (Bi,
Pb) 2 Sr 2 Ca 2 Cu 3 O 10 + x (Bi-2223)
It is a figure which shows the structure of the current lead of a 500 A class oxide superconductor using the pellet.

【0033】ペレットのサイズは、直径20mm、厚さ
2mmであり、一軸プレスと焼結熱処理を繰り返して作
製した。得られたペレットの一部を短冊状に切り出し
て、臨界電流密度Jc (77K,0T)を測定したとこ
ろ、500A/cm2 の値が得られた。
The pellets had a diameter of 20 mm and a thickness of 2 mm, and were manufactured by repeating uniaxial pressing and sintering heat treatment. A part of the obtained pellet was cut into a strip shape and the critical current density J c (77K, 0T) was measured. As a result, a value of 500 A / cm 2 was obtained.

【0034】図7(a)に示すように、ペレット状の酸
化物超電導体5aの外周部側面には、銀ペーストを焼き
付け、さらにハンダ付けによって高温側銅電極(パイプ
状)5b内側面に接続されている。一方、低温側は、ペ
レット中心(重心)に直径5mmの穴を開け、内側面を
同様に銀ペースト+ハンダ付けで無酸素銅から成る低温
側銅電極5c(パイプ状)の外側面に接続している。
As shown in FIG. 7A, a silver paste is baked on the outer peripheral side surface of the pellet-shaped oxide superconductor 5a, and further soldered to the inner surface of the high temperature side copper electrode (pipe-shaped) 5b. Has been done. On the other hand, on the low temperature side, a hole with a diameter of 5 mm is made in the center of the pellet (center of gravity), and the inner surface is similarly connected to the outer surface of the low temperature side copper electrode 5c (pipe shape) made of oxygen-free copper by soldering with silver paste. ing.

【0035】低温側銅電極5cには、熱収縮率の差によ
る応力を緩和するため、図4に示すようにスリットが設
けられている。また、図7(b)は補強材としてFRP
製の円板13を用い、この円板13で酸化物超電導体5
aを挟みこむように配置したものである。
The copper electrode 5c on the low temperature side is provided with a slit as shown in FIG. 4 in order to alleviate the stress caused by the difference in heat shrinkage. Further, FIG. 7 (b) shows FRP as a reinforcing material.
A circular disc 13 made of oxide is used.
It is arranged so as to sandwich a.

【0036】酸化物超電導体5aの外周部側面の表面積
は1.26cm2 で、高温側温度を77Kとすると、6
30Aの電流を流すことが可能である。一方、低温側の
穴の内側面表面積は0.31cm2 であるが、温度が4
KになるとJc は5−6倍に向上するので、低温側の電
流容量は1000Aを越える。したがって、リード全体
としての通電容量は77K側の通電可能容量できまる。
If the surface area of the outer peripheral side surface of the oxide superconductor 5a is 1.26 cm 2 and the high temperature side is 77K, then 6
It is possible to pass a current of 30A. On the other hand, the inner surface area of the hole on the low temperature side is 0.31 cm 2 , but the temperature is 4
At K, J c is improved 5 to 6 times, so the current capacity on the low temperature side exceeds 1000A. Therefore, the energizing capacity of the lead as a whole is the energizable capacity on the 77K side.

【0037】試作したリードの高温端を液体窒素槽15
(77K)に、低温端を液体ヘリウム中に浸漬し、非通
電時および通電時の熱侵入量と電圧発生を調べた。この
とき、熱侵入により蒸発するヘリウムガスはすべて低温
側の銅パイプ電極5cの内部を通して回収し、いわゆる
ガス冷却状態で通電をおこなった。
The high temperature end of the prototyped lead was placed in the liquid nitrogen tank 15
The low temperature end was immersed in liquid helium at (77K), and the amount of heat penetration and the voltage generation during non-energization and during energization were examined. At this time, all the helium gas evaporated by heat penetration was recovered through the inside of the low temperature side copper pipe electrode 5c, and electricity was applied in a so-called gas cooling state.

【0038】図8に結果をまとめて示す。500A通電
時の熱侵入量は、図7(a)のタイプで0.3W(1対
あたり)、同(b)のタイプで0.35Wで、最適設計
したガス冷却型銅リード(熱侵入量は1W/1kA、ほ
ぼ電流に比例する)に比べて約1/3の熱侵入量であっ
た。
The results are shown together in FIG. The amount of heat penetration at the time of energizing 500 A is 0.3 W (per pair) in the type of Fig. 7 (a) and 0.35 W in the type of Fig. 7 (b). Of 1 W / 1 kA, which is almost proportional to the current), was about 1/3 of the amount of heat penetration.

【0039】また、図7(b)に示すリードについて振
動試験を行った。50Gの加速度を200Hzで105
回繰り返し印加し、その前後で臨界電流Ic (@77
K,0T)を測定したところ、いずれも630Aで試験
前後での変化はなかった。 <第3の実施の形態>溶融法によって作製したYBCO
バルク材を用いて、10kA級電流リードを試作した。
A vibration test was conducted on the lead shown in FIG. 7 (b). 50 G acceleration at 10 Hz at 10 5
The critical current I c (@ 77
K, 0T) was measured and found to be 630 A, and there was no change before and after the test. <Third Embodiment> YBCO manufactured by a melting method
A 10 kA class current lead was prototyped using a bulk material.

【0040】一般に、部分溶融法によって作製したYB
CO材は、焼結法で作製したそれに比べて非常に高いJ
c をもつ(例えば、森田ら(新日鉄)、1991年度春
季低温工学会予稿集p.81)。特に、77K、高磁界
での特性はすぐれている。
Generally, YB produced by the partial melting method
The CO material has a very high J compared to that produced by the sintering method.
c (for example, Morita et al. (Nippon Steel), 1991 Spring Cryogenic Engineering Society Proceedings p. 81). Especially, the characteristics at 77K and high magnetic field are excellent.

【0041】しかし、その形状は図3に示すような肉厚
の円板で、図10に示されるような従来型の酸化物電流
リード材としては不向きであった。ここで用いたのは、
急冷+部分溶融で結晶成長させたバルク材で、直径は5
0mm、厚さは1cmである。円板の中心から周辺部に
向かって結晶が成長しており、径方向には粒界がほとん
どみられない。
However, the shape thereof is a thick disk as shown in FIG. 3, which is not suitable for the conventional oxide current lead material as shown in FIG. What I used here is
A bulk material that has been crystal-grown by quenching + partial melting and has a diameter of 5
The thickness is 0 mm and the thickness is 1 cm. Crystals grow from the center of the disk toward the periphery, and almost no grain boundaries are seen in the radial direction.

【0042】第2の実施の形態と同様に、試料を切り出
してJc を調べたところ、Jc (77K,0T)=10
000A/cm2 であることがわかった。高温側の銅電
極には無酸素銅のパイプを用いた。一方、低温側の銅電
極は、図5に示すように、無酸素銅のパイプにNbTi
超電導線材をはわせて構成した。また、図4に示したよ
うなスリットも設けた。
As in the second embodiment, when a sample was cut out and J c was examined, J c (77K, 0T) = 10.
It was found to be 000 A / cm 2 . An oxygen-free copper pipe was used for the copper electrode on the high temperature side. On the other hand, as shown in FIG. 5, the copper electrode on the low temperature side is made of NbTi on an oxygen-free copper pipe.
A superconducting wire was put on the structure. Further, a slit as shown in FIG. 4 was also provided.

【0043】YBCO材の中心部には直径15mmの貫
通孔をあけ、外周部側面および貫通孔側面に銀溶射をお
こなったあと熱処理をした。高温側および低温側の接続
面積は、それぞれ15cm2 および4.7cm2 であ
る。
A through hole having a diameter of 15 mm was opened in the center of the YBCO material, and silver was sprayed on the outer peripheral side surface and the side surface of the through hole and then heat treated. Connection area of the hot side and cold side are each 15cm 2 and 4.7 cm 2.

【0044】第2の実施の形態と同様に、電極の高温端
を液体窒素槽(77K)、低温端を液体ヘリウム中に浸
漬し、非通電時および10kA通電時までの熱侵入量を
調べた。通電はガス冷却状態でおこなった。
Similar to the second embodiment, the high temperature end of the electrode was immersed in a liquid nitrogen tank (77K) and the low temperature end thereof was immersed in liquid helium, and the amount of heat intrusion during non-energization and 10 kA energization was examined. . Power was supplied in a gas cooled state.

【0045】図9に結果をまとめて示す。10kA通電
時の熱侵入量は10W(1対あたり)で、最適設計した
ガス冷却型銅電極に比べて約1/2の熱侵入量であっ
た。これにより、核融合機器など高磁界を発生する機器
に応用した場合、蒸発する液体ヘリウム量は現状の1/
2に低減され、例えば、注液間隔が2倍にとれるなど運
転上のメリットが大きいと期待される。
The results are shown together in FIG. The amount of heat penetration at the time of energizing 10 kA was 10 W (per pair), which was about half that of the optimally designed gas-cooled copper electrode. As a result, when applied to devices that generate high magnetic fields such as fusion devices, the amount of liquid helium vaporized is 1 /
It is expected that it will be reduced to 2, and that there will be a great advantage in operation, for example, the injection interval can be doubled.

【0046】[0046]

【発明の効果】以上詳記したように、本発明によれば、
外力による曲げに対して機械的強度が向上した酸化物超
電導体の電流リードを提供することができる。
As described above in detail, according to the present invention,
It is possible to provide a current lead of an oxide superconductor having improved mechanical strength against bending due to an external force.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1の実施の形態に係る酸化物超電導
電流リードの構成を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an oxide superconducting current lead according to a first embodiment of the present invention.

【図2】同実施の形態における酸化物超電導電流リード
の変形例を示す図である。
FIG. 2 is a view showing a modified example of the oxide superconducting current flow lead according to the same embodiment.

【図3】板状リード材の形状を説明するための図であ
る。
FIG. 3 is a diagram for explaining the shape of a plate-shaped lead material.

【図4】酸化物超電導体と接続する部分に切り込みを入
れた低温側銅電極の構成を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a low temperature side copper electrode in which a cut is made in a portion connected to an oxide superconductor.

【図5】低温側銅電極に超電導線をはわせた場合の構成
を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a configuration in which a superconducting wire is attached to a low temperature side copper electrode.

【図6】同実施の形態の酸化物超電導電流リードの片は
り曲げに対する応答を示す図である。
FIG. 6 is a view showing a response of an oxide superconducting current lead of the same embodiment to a half beam bending.

【図7】本発明の第2の実施の形態にかかる酸化物超電
導電流リードの構成を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing a structure of an oxide superconducting current lead according to a second embodiment of the present invention.

【図8】同実施の形態における酸化物超電導電流リード
の熱侵入量と電圧との関係を説明するための図である。
FIG. 8 is a diagram for explaining the relationship between the amount of heat penetration of an oxide superconducting current lead and the voltage in the same embodiment.

【図9】本発明の第3の実施の形態にかかる酸化物超電
導電流リードの熱侵入量と電圧との関係を説明するため
の図である。
FIG. 9 is a diagram for explaining a relationship between a heat penetration amount and a voltage of an oxide superconducting current flow lead according to a third embodiment of the present invention.

【図10】従来の酸化物超電導電流リードの構成を示す
図である。
FIG. 10 is a diagram showing a structure of a conventional oxide superconducting current lead.

【図11】従来の酸化物超電導電流リードの構成を示す
図である。
FIG. 11 is a diagram showing a structure of a conventional oxide superconducting current lead.

【図12】従来の酸化物超電導電流リードの構成を示す
図である。
FIG. 12 is a diagram showing a configuration of a conventional oxide superconducting current lead.

【図13】従来の酸化物超電導電流リードの片はり曲げ
に対する応答を示す図である。
FIG. 13 is a diagram showing the response of a conventional oxide superconducting current lead to one-sided bending.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1a…酸化物超電導体、1b…銅電極、2…補強材、5
a…酸化物超電導体、5b…銅電極(高温側)、5c…
銅電極(低温側)、7…酸化物超電導体、11…スリッ
ト、12…超電導線、13…FRP製の円板、15…液
体窒素槽。
1a ... Oxide superconductor, 1b ... Copper electrode, 2 ... Reinforcing material, 5
a ... oxide superconductor, 5b ... copper electrode (high temperature side), 5c ...
Copper electrode (low temperature side), 7 ... Oxide superconductor, 11 ... Slit, 12 ... Superconducting wire, 13 ... FRP disc, 15 ... Liquid nitrogen tank.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 酸化物超電導体の軸方向に直交する一方
の面であって、且つ前記酸化物超電導体の略重心に対応
する箇所に設けられた低温側電極と、 前記酸化物超電導体の周縁に設けられた少なくとも1つ
の高温側電極とを具備したことを特徴とする酸化物超電
導電流リード。
1. A low temperature side electrode provided on one surface orthogonal to the axial direction of the oxide superconductor and corresponding to a substantial center of gravity of the oxide superconductor; An oxide superconducting current lead, comprising: at least one high temperature side electrode provided at a peripheral edge.
【請求項2】 前記低温側電極は、前記酸化物超電導体
の一方の面に設けられた孔の内側の縁に密着するよう接
続されていることを特徴とする請求項1記載の酸化物超
電導電流リード。
2. The oxide superconductor according to claim 1, wherein the low temperature side electrode is connected so as to be in close contact with an inner edge of a hole provided on one surface of the oxide superconductor. Current lead.
【請求項3】 前記低温側電極及び高温側電極のうち、
少なくとも1つは、パイプ形状であることを特徴とする
請求項1記載の酸化物超電導電流リード。
3. Of the low temperature side electrode and the high temperature side electrode,
The oxide superconducting current lead according to claim 1, wherein at least one has a pipe shape.
【請求項4】 前記低温側電極の前記酸化物超電導体と
接続する部分にスリットを設けたことを特徴とする請求
項2記載の酸化物超電導電流リード。
4. The oxide superconducting current lead according to claim 2, wherein a slit is provided in a portion of the low temperature side electrode that is connected to the oxide superconductor.
JP7233866A 1995-09-12 1995-09-12 Oxide superconducting current lead Pending JPH0982516A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP7233866A JPH0982516A (en) 1995-09-12 1995-09-12 Oxide superconducting current lead

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP7233866A JPH0982516A (en) 1995-09-12 1995-09-12 Oxide superconducting current lead

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH0982516A true JPH0982516A (en) 1997-03-28

Family

ID=16961803

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP7233866A Pending JPH0982516A (en) 1995-09-12 1995-09-12 Oxide superconducting current lead

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0982516A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Reed et al. Advances in Cryogenic Engineering Materials: Volume 40, Part A
JP4481584B2 (en) Composite sheath MgB2 superconducting wire and method for manufacturing the same
JP2018170173A (en) Connection structure
JP2002373534A (en) Superconducting wire, its producing method, and superconducting magnet using it
JP3151159B2 (en) Superconducting current lead
US20040116302A1 (en) Protected superconductor component and process for its production
WO2008018896A2 (en) Enhanced heat transfer from an hts element in a cryogenic bath
US20040121915A1 (en) Superconducting wire rod and method of producing the same
Easton et al. Kirkendall voids--A detriment to Nb 3 Sn superconductors
JP2009230913A (en) Oxide superconductive current lead
JP2008305765A (en) Oxide superconductive current lead
US3616530A (en) Method of fabricating a superconducting composite
JP2009230912A (en) Oxide superconductive current lead
JP2929622B2 (en) How to use oxide superconductor
JPH0982516A (en) Oxide superconducting current lead
JP3711159B2 (en) Oxide superconducting current lead
US5880068A (en) High-temperature superconductor lead
EP0404966B1 (en) Method of producing ceramic-type superconductive wire
JP2768776B2 (en) Conductor for current lead
JPH07283023A (en) Superconducting oxide current lead
JP4171253B2 (en) Low resistance composite conductor and method of manufacturing the same
Mito et al. Development of high temperature superconducting current feeders for a large-scale superconducting experimental fusion system
JP3766448B2 (en) Superconducting current lead
Masur et al. Advances in the Processing and Properties of YBa2Cu4O8
Shimoyama et al. Current Status of High Temperature Superconducting Materials and their Various Applications