JPH10326634A - 超電導導体の接続方法 - Google Patents

超電導導体の接続方法

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JPH10326634A
JPH10326634A JP13529197A JP13529197A JPH10326634A JP H10326634 A JPH10326634 A JP H10326634A JP 13529197 A JP13529197 A JP 13529197A JP 13529197 A JP13529197 A JP 13529197A JP H10326634 A JPH10326634 A JP H10326634A
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superconducting
pipe
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wire
electrode
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JP13529197A
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Inventor
Masahiro Hiragishi
政洋 平岸
Michitaka Ono
通隆 小野
Hiroyuki Takigami
浩幸 瀧上
Toshiaki Fuse
俊明 布施
Kazuhito Shibayama
和仁 柴山
Osamu Osaki
治 大崎
Sumiichi Shibuya
純市 澁谷
Masahiro Yamada
正博 山田
Tomoyuki Sasaki
知之 佐々木
Taisei Ogata
大成 小方
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Toshiba Corp
Toshiba Industrial Technology Corp
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Toshiba Corp
Toshiba Industrial Technology Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、接合部に十分の接合強度を確保でき
るとともに、電気抵抗も低減できる超電導導体の接続方
法を提供する。 【解決手段】超電導導体11の接続に必要な部分のコン
ジット12を取り除き、露出された超電導導線13にパ
イプ状電極14を被せ、これら超電導導線13とパイプ
状電極14との間に接合材15を挿入し、超電導化熱処
理により金属的に接合させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、高磁場を発生させ
る機器に使用される超電導コイルの超電導導体の接続方
法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】高磁場を発生させる機器には、超電導コ
イルが使用されているが、最近になって、このような超
電導コイルの一方式として強制冷却方式の超電導コイル
の開発が進められている。
【0003】かかる強制冷却方式の超電導コイルは、導
体を直接絶縁することができるようになっているため、
構造上強度が高く、また、性能面では絶縁性に優れてい
るなどの特徴があることから、特に、大型の超電導コイ
ルには、望ましい方式とされている。
【0004】従来、この種の強制冷却方式の超電導コイ
ルとして、図5(a),(b)に示すように数十から数
百本の超電導線1を撚り合わせ、外部をステンレス鋼な
どで製作したコンジット2で覆うとともに、冷却通路を
形成したケーブル・イン・コンジット型(CIC型)の
超電導導体が提案されている。
【0005】ところが、最近、超電導コイルの大型化と
ともに、超電導コイルの製造方法も超電導導体を接続し
て長尺化し、所定の超電導コイルを製作するようになっ
ており、また、その他の超電導コイルについても、超電
導コイルのコイル間を接続するために超電導導体を接続
する場合もある。
【0006】このような超電導導体を接続する場合、か
かる接合部での特性を低下させない接続方法が要求され
ており、そのような接続方法として、図6に示すように
上述したコンジットを取り除いた超電導導体1部分を断
面コ字形の銅ハウジング3開口から内部に収容するとと
もに、銅ハウジング3の開口から半田4を流し込んで超
電導導体1と銅ハウジング3を接合し、さらに、これら
銅ハウジング3同志を半田付けにより接続する方法が考
えられている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
従来の接続方法によると、断面コ字形の銅ハウジング3
に収容された超電導導体1に対し、銅ハウジング3の開
口上方から半田4を流し込むだけで、これら銅ハウジン
グ3と超電導導体1を接合しているため、銅ハウジング
3と超電導導体1の接合状態が不安定になり、十分な接
合強度が得られなかった。また、接合部分での電気抵抗
も大きくなって、ジュール損失が大きくなるという問題
もあった。さらに、接合部分での電気抵抗を極力低く抑
えるため、かかる接合部の長さ寸法を大きく取るように
もしているが、この結果として交流損失が大きくなり、
超電導コイルとしての安定性に問題を生じることもあっ
た。
【0008】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、接合部に十分の接合強度を確保できるとともに、電
気抵抗も低減できる超電導導体の接続方法を提供するこ
とを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
コンジット中に多数の超電導導線を収容した超電導導体
の接続方法において、前記超電導導体の接続に必要な部
分のコンジットを取り除き、露出された超電導導線にパ
イプ状電極を被せるとともに、これら超電導導線とパイ
プ状電極を接合材を介在させ接合して接合部を形成し、
該接合部をもって超電導導体同志の接続を可能にしてい
る。
【0010】このようにすれば、超電導導線とパイプ状
電極を接合材により金属的に接合することにより、超電
導導線とパイプ状電極を確実に接合できるとともに、十
分な接合強度を確保でき、さらに電気抵抗を低くでき、
接合部のジュール損失を低減できる。
【0011】請求項2記載の発明は、請求項1記載の発
明において、前記接合材は、前記超電導導線の超電導化
熱処理温度で固溶するものからなり、前記超電導導線の
超電導化熱処理とともに、前記超電導導線とパイプ状電
極を接合するようにしている。
【0012】このようにすれば、さらに、接合材の固溶
と同時に、超電導化熱処理を行うことができるので、接
合作業を能率よく行うことができる。請求項3記載の発
明は、コンジット中に多数の超電導導線を収容した超電
導導体の接続方法において、前記超電導導体の接続に必
要な部分のコンジットを取り除き、露出された超電導導
線の超電導化熱処理を行ったのち、パイプ状電極を被せ
るとともに、これら超電導導線とパイプ状電極の間に接
合材を介在させ、外部からの加熱により前記接合材を固
溶し前記超電導導線とパイプ状電極の間を接合して接合
部を形成し、該接合部をもって超電導導体同志の接続を
可能にしている。
【0013】このようにすれば、請求項1記載の発明の
作用に加えて、さらに接合材を外部から適正な温度で固
溶させることができるので、超電導導線とパイプ状電極
の間の接合をさらに確実なものにできる。
【0014】請求項4記載の発明は、請求項3記載の発
明において、露出された超電導導線の超電導化熱処理前
に超電導素線群を成形している。このようにすれば、脆
性の高い超電導導線を破壊することなく超電導導体を成
形することができる。
【0015】請求項5記載の発明は、請求項1または3
のいずれか記載の発明において、前記超電導導線とパイ
プ状電極の接合面の少なくとも一方に接合材の拡散を防
止するための拡散防止部材を被着している。
【0016】このようにすれば、超電導導線表面の通電
に必要な面でのみパイプ状電極と接合することができる
ので、接合部で発生する交流損失を低減できる。請求項
6記載の発明は、請求項1または3のいずれか記載の発
明において、前記パイプ状電極は、穴部を有し、該穴部
より液状の接合材を流し込むことにより前記超電導導線
とパイプ状電極を接合するようにしている。
【0017】このようにすれば、超電導導線を繰り返し
熱処理することがないので、超電導導線が破壊されるこ
とがなくなる。請求項7記載の発明は、請求項1または
3のいずれか記載の発明において、前記パイプ状電極の
穴部より液状の接合材を流し込むとき、該パイプ状電極
を傾けるようにしている。
【0018】このようにすれば、液状の接合材のパイプ
状電極内部への流れ込む範囲を限定でき、任意の部分で
超電導導線とパイプ状電極を接合できるので、パイプ状
電極内での超電導導線の冷却面積を多く取ることができ
る。
【0019】請求項8記載の発明は、請求項1または3
記載において、前記パイプ状電極は、アルミナ分散化銅
またはリン脱酸銅からなっている。このようにすれば、
パイプ状電極に使用されるアルミナ分散化銅またはリン
脱酸銅は、電気抵抗が電気銅より高いので、接合部での
交流損失を低減できる。
【0020】請求項9記載の発明は、請求項1または3
のいずれか記載の発明において、前記接合材は、Nb3S
n またはNb3Al の生成温度以下で溶け始めるものであ
る。このようにすれば、超電導導線とパイプ状電極を接
合する際に、超電導化熱処理温度まで上昇することがな
いので、生成された超電導線が接合の際に破壊するよう
なことがなくなる。
【0021】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に従い説明する。 (第1の実施の形態)図1は本発明が適用される超電導
導体の接合部の概略構成を示しており、(b)は概略外
観図を、(a)は(b)のA−A断面図をそれぞれ示し
ている。図において、11、11は超電導導体で、これ
ら超電導導体11、11は、それぞれ図5で述べたと同
様にステンレスなどの高強度材からなるコンジット12
中に直径が約1mm程度のNb3Sn からなる数百本の超
電導導線13が入っており、さらにコンジット12中
に、超電導導線13を冷却するための冷媒が流れるよう
にした強制冷却超電導導体で構成されている。
【0022】そして、このような超電導導体11、11
の接続に必要な部分のコンジット12を取り除き、露出
された超電導導線13にパイプ状の電極14を被せると
ともに、これら超電導導線13とパイプ状電極14との
間に接合材15を挿入し、これらの間を金属的に接合さ
せる。この場合、接合材15として、超電導化熱処理温
度で固溶するインジウム入り銀ローや銅ロー、高融点半
田などが用いられ、このような接合材15を超電導導線
13とパイプ状電極14との間に挿入し、パイプ状電極
14を縮小して超電導素線群を形成し、さらにNb3Sn
生成のための熱処理を行うとともに、接合材15を固溶
させることで、超電導導線13とパイプ状電極14との
間を金属的に接合させる。なお、ここで、接合強度を十
分に確保するには、ボイド率は20〜35%とすること
が望ましい。
【0023】そして、これら超電導導体11、11のパ
イプ状電極14を被せた接合部分を銅スペーサ16を介
在させて止め金具17で固定することで、超電導導体1
1、11の間を接続する。
【0024】従って、このようにすれば、超電導導体1
1の接続に必要な部分のコンジット12を取り除き、露
出された超電導導線13にパイプ状電極14を被せ、こ
れら超電導導線13とパイプ状電極14との間に接合材
15を挿入し、超電導化熱処理により金属的に接合させ
るようにしたので、これら超電導導線13とパイプ状電
極14を確実に接合できるとともに、十分な接合強度を
確保することができ、また、これにより確実な接合を得
られることから、これら間の電気抵抗を低く抑えること
もでき、かかる接合部でのジュール損失を低減すること
もできる。 (第2の実施の形態)この第2の実施の形態では、図2
(a)に示すように超電導導体11の接続に必要な部分
のコンジット12を取り除き、露出された超電導導線1
3にステンレスなどのパイプ18を被せ、このパイプ1
8を縮小して超電導素線群を成形し、さらにNb3Sn 生
成のための超電導化熱処理を行う。ここで、接合強度を
十分に確保するため、ボイド率は20〜35%とするこ
とが望ましい。
【0025】その後、パイプ18を取り除き、再び露出
された超電導導線13にパイプ状の電極14を被せる。
この時、同時に、この超電導導線13とパイプ状電極1
4との間に接合材を挿入し、図2(b)に示すようにパ
イプ状電極14の外側からヒータ19で加熱し、接合材
を固溶させることで、超電導導線13とパイプ状電極1
4との間を金属的に接合させる。
【0026】従って、このようにすれば、接合材をパイ
プ状電極14の外側からヒータ19により加熱すること
で、適正な温度で接合材を固溶させるようにできるの
で、超電導導線13とパイプ状電極14の間の接合を、
さらに確実なものにできる。
【0027】また、超電導化熱処理を行う前に超電導素
線群を成形するようにしているので、脆性の高い超電導
導線を破壊することなく、超電導素線を成形できる。 (第3の実施の形態)この第3の実施の形態では、図3
に示すように超電導導体11の接続に必要な部分のコン
ジット12を取り除き、露出された超電導導線13に対
し、所定間隔をおいて穴部201を形成したパイプ状電
極20を被せ、このパイプ状電極20を超電導導線13
に接触するまで縮小させた後、パイプ状電極20の穴部
201より液状の接合材21を流し込むことにより、超
電導導線13とパイプ状電極20の間を金属的に接合さ
せる。
【0028】従って、このようにすれば、超電導導線1
3を繰り返し熱処理する必要がなくなるので、超電導導
線13が破壊されることがない。 (第4の実施の形態)上述の第3の実施の形態では、パ
イプ状電極20の穴部201から液状の接合材21を流
し込むようにしているが、この第4の実施の形態では、
パイプ状電極20を傾けて液状の接合材21を流し込む
ようにしている。
【0029】これにより、液状の接合材21のパイプ状
電極20内部への流れ込む範囲を限定でき、任意の部分
で超電導導線13とパイプ状電極20を接合できるの
で、パイプ状電極20内での超電導導線13の冷却面積
を多く取ることができる。 (第5の実施の形態)この第5の実施の形態では、図4
に示すように超電導導体11の接続に必要な部分のコン
ジット12を取り除いて露出された超電導導線13にパ
イプ状電極を被せる前に、超電導導線13の撚ピッチに
合わせて接合材の拡散を防止するための拡散防止部材と
して高電気抵抗材22を超電導導線13に貼り合わせる
ようにしている。
【0030】このようにすれば、超電導導線13とパイ
プ状電極の間は、高電気抵抗材22の存在しない面でし
か電気的に接触することができないため、接合部で発生
する交流損失を低減することができる。
【0031】なお、上述した各実施の形態では、超電導
導体の超電導材料としてNb3Sn の線材について説明し
たが、Nb3Al やNb Ti の超電導材料を使用した超電
導導体の接続を行う場合も上述したものと同様な効果が
期待できる。また、パイプ状電極として、アルミナ分散
化銅またはリン脱酸銅を用いることもできる。こうすれ
ば、パイプ状電極に使用されるアルミナ分散化銅または
リン脱酸銅は、電気抵抗が電気銅より高いので、接合部
での交流損失を低減できる。さらに、接合材は、Nb3S
n またはNb3Al の生成温度以下で溶け始めるものを用
いることもできる。こうすれば、超電導導線とパイプ状
電極を接合する際に、超電導化熱処理温度まで上昇する
ことがないので、生成された超電導線が接合の際に破壊
するようなことがなくなる。
【0032】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、超電
導導線とパイプ状電極を接合材により金属的に接合する
ことにより、超電導導線とパイプ状電極を確実に接合で
きるとともに、十分な接合強度を確保でき、さらに電気
抵抗を低くでき、接合部のジュール損失を低減できる。
【0033】また、接合材を外部から適正な温度で固溶
させることができるので、超電導導線とパイプ状電極の
間の接合をさらに確実なものにできる。さらに、超電導
導線表面の通電に必要な面でのみパイプ状電極と接合す
ることができるので、接合部で発生する交流損失を低減
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態が適用される超電導
導体の接合部の概略構成を示す図。
【図2】本発明の第2の実施の形態のヒータにより超電
導線とパイプ状電極の接合を行う工程を示す図。
【図3】本発明の第3の実施の形態の穴明きパイプ状電
極に液状接合材を流し込んで接合を行う工程を示す図。
【図4】本発明の第5の実施の形態の超電導導線に高電
気抵抗材を貼り合わせる工程を示す図。
【図5】一般のケーブル・イン・コジット導体を示す
図。
【図6】従来の超電導導体の接合部の概略構成を示す
図。
【符号の説明】
11…超電導導体、 12…コンジット、 13…超電導導線、 14…パイプ状電極、 15…接合材、 16…銅スペーサ、 17…止め金具、 18…パイプ、 19…ヒータ、 20…パイプ状電極、 201…穴部、 21…接合材、 22…高電気抵抗材。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 瀧上 浩幸 神奈川県横浜市鶴見区末広町2丁目4番地 株式会社東芝京浜事業所内 (72)発明者 布施 俊明 神奈川県横浜市鶴見区末広町2丁目4番地 株式会社東芝京浜事業所内 (72)発明者 柴山 和仁 神奈川県横浜市鶴見区末広町2丁目4番地 株式会社東芝京浜事業所内 (72)発明者 大崎 治 神奈川県横浜市鶴見区末広町2丁目4番地 株式会社東芝京浜事業所内 (72)発明者 澁谷 純市 神奈川県横浜市鶴見区末広町2丁目4番地 株式会社東芝京浜事業所内 (72)発明者 山田 正博 神奈川県横浜市鶴見区末広町2丁目4番地 株式会社東芝京浜事業所内 (72)発明者 佐々木 知之 東京都港区芝浦一丁目1番1号 株式会社 東芝本社事務所内 (72)発明者 小方 大成 神奈川県横浜市鶴見区末広町2丁目4番地 東芝アイテック株式会社内

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 コンジット中に多数の超電導導線を収容
    した超電導導体の接続方法において、 前記超電導導体の接続に必要な部分のコンジットを取り
    除き、露出された超電導導線にパイプ状電極を被せると
    ともに、これら超電導導線とパイプ状電極を接合材を介
    在させ接合して接合部を形成し、この接合部をもって超
    電導導体同志の接続を可能にしたことを特徴とする超電
    導導体の接続方法。
  2. 【請求項2】 前記接合材は、前記超電導導線の超電導
    化熱処理温度で固溶するものからなり、前記超電導導線
    の超電導化熱処理とともに、前記超電導導線とパイプ状
    電極を接合することを特徴とする請求項1記載の超電導
    導体の接続方法。
  3. 【請求項3】 コンジット中に多数の超電導導線を収容
    した超電導導体の接続方法において、 前記超電導導体の接続に必要な部分のコンジットを取り
    除き、露出された超電導導線の超電導化熱処理を行った
    のち、パイプ状電極を被せるとともに、露出された超電
    導導線とパイプ状電極の間に接合材を介在させ、外部か
    らの加熱により前記接合材を固溶し前記超電導導線と前
    記パイプ状電極の間を接合して接合部を形成し、この接
    合部をもって超電導導体同志の接続を可能にしたことを
    特徴とする超電導導体の接続方法。
  4. 【請求項4】 露出された超電導導線の超電導化熱処理
    前に超電導素線群を成形したことを特徴とする請求項3
    記載の超電導導体の接続方法。
  5. 【請求項5】 前記超電導導線とパイプ状電極の接合面
    の少なくとも一方に接合材の拡散を防止するための拡散
    防止部材を被着したことを特徴とする請求項1または3
    記載の超電導導体の接続方法。
  6. 【請求項6】 前記パイプ状電極は、穴部を有し、この
    穴部より液状の接合材を流し込むことにより前記超電導
    導線とパイプ状電極を接合することを特徴とする請求項
    1または3記載の超電導導体の接続方法。
  7. 【請求項7】 前記パイプ状電極の穴部より液状の接合
    材を流し込むとき、該パイプ状電極を傾けることを特徴
    とする請求項1または3記載の超電導導体の接続方法。
  8. 【請求項8】 前記パイプ状電極は、アルミナ分散化銅
    またはリン脱酸銅であることを特徴とする請求項1また
    は3記載の超電導導体の接続方法。
  9. 【請求項9】 前記接合材は、Nb3Sn またはNb3Al
    の生成温度以下で溶け始めるものであることを特徴とす
    る請求項1または3記載の超電導導体の接続方法。
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