JPH1050447A - 酸化物超電導電流リードと電極の接続方法及び接続部の構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 冷凍機伝導冷却型超電導マグネット装置にお
ける酸化物超電導電流リードの低温端を半田付している
電極と電極端子あるいは超電導線と半田付をする際、酸
化物超電導電流リードの低温端と電極の半田付部を溶融
させることがなく、該半田付部の電気的信頼性を低減さ
せることがなく容易に半田付する方法と、運転時に冷凍
機の冷却ステージの温度上昇を抑制できる酸化物超電導
電流リードの低温端と電極及び超電導コイル側ターミナ
ルとの接続手段を目的とする。 【解決手段】 酸化物超電導電流リード９ａ、９ｂの冷
却端と電極１４及び該電極と超電導コイル２５からの超
電導線２６とを半田付する際、酸化物超電導電流リード
の冷却端と電極１４とを融点の高い半田合金で半田付し
た後で、電極１４と超電導線２６とを前記の半田合金よ
りも融点の低い半田で半田付したこと。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は冷凍機伝導冷却型超電導
マグネット装置に関し、特に該装置における酸化物超電
導電流リードの低温端と超電導コイルの電極ターミナル
との接続方法及び接続部の構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】図４は従来からの冷凍機伝導冷却型超電
導マグネット装置１の概略を示す一部縦断面図であっ
て、真空容器（クライオスタット）２の天板３に蓄冷式
２段冷凍機４を設置し、該冷凍機４の第２段冷却シリン
ダ５ｂ先端部の第２段冷却ステージ６ｂには超電導マグ
ネット７が取付けられている。冷凍機４の第１段冷却シ
リンダ５ａ先端部の第１段冷却ステージ６ａには蔽蓋８
が取付けられており、２ヶの酸化物超電導電流リード９
ａ、９ｂの上端部は蔽蓋８に、下端部は第２段冷却ステ
ージ６ｂにそれぞれ電気絶縁材料を介して取付けられて
いる。そして、コップ状の熱シールド板１０内に前記超
電導マグネット７、第２段冷却シリンダ５ｂ及び酸化物
超電導電流リード９ａ、９ｂが密封されるように該コッ
プ状の熱シールド板１０の上縁フランジ部１１が蔽蓋８
に取付けられている。このようにすることにより超電導
マグネットの冷却効率を上げている。

【０００３】１２は電源、１３は常電導電流リードで酸
化物超電導電流リード９ａ、９ｂに接続されており、超
電導マグネットに電流が供給されている。酸化物超電導
電流リード９ａ、９ｂと超電導マグネット７との接続部
について図５、図６を参照して説明する。図５は図４の
Ｃ−Ｃ線横断面図、図６は図５のＤーＤ線詳細縦断面図
である。

【０００４】酸化物超電導電流リード９ａの低温端は電
極１４に半田付されており、電極１４は電極端子１５に
半田付されている。そして、該電極端子１５は絶縁板１
６絶縁ブッシュ１７を介して第２段冷却ステージ６ｂに
ボルト１８でネジ着けされている。１９は超電導コイル
側の電極ターミナルで、電極端子１５の折曲部１５´に
ボルト１８で接合されている。電極ターミナル１９に超
電導コイル２５の一端２６が半田付されており、該電極
ターミナル１９は絶縁ブッシュ２１、絶縁部材２２を介
してコイル巻枠２３上面に絶縁材製の非金属ボルト２４
でネジ着けされている。

【０００５】酸化物超電導電流リード９ｂの低温側も前
記９ａ側と同様の要領で超電導コイル２５の他端に接続
されており、電源１２から常電導電流リード１３を経由
して超電導コイル２５に電流が供給される。

【０００６】なお、電極１４、電極端子１５、超電導コ
イル側電極ターミナル１９、第２段冷却ステージ６ｂの
材料は通常熱及び電気の良導体である銅合金を使用して
おり、ボルト１８は熱良導体である銅合金、ＳＵＳ等の
金属性のボルトが使用されているが、非金属製ボルトを
使用することは任意である。また、超電導線や超電導コ
イルには超電導材がＮｉＴｉ線の場合はフォルマルで３
０μｍ厚さの絶縁被覆が、ＮｂＳｎ線の場合はガラス繊
維で絶縁被覆が施されている。

【０００７】しかして、前記した酸化物超電導電流リー
ド９ａ、（９ｂ）と電極１４の低温側を半田付した際、
液体窒素中で半田付部の電気抵抗がμΩ以下であること
を確認し、その後、電極１４は電極端子１５に半田付さ
れる。そのとき、電極１４、電極端子１５は前記したよ
うに、熱及び電気の良導体である銅合金を使用している
ため、電極１４を電極端子１５に半田付けする際に、熱
伝導により酸化物超電導電流リード９ａ（９ｂ）と電極
１４との半田付部も温度が上昇して半田が溶融し、その
ために該半田付部の抵抗値が不明となり該部の電気的な
信頼性が低減していた。

【０００８】また、電極１４、電極端子１５、超電導コ
イル側電極ターミナル１９は共に常電導材であるため、
超電導マグネット装置の運転時、即ち、通電時にジュー
ル熱を発生する。そのため、このジュール熱により冷凍
機への熱負荷が増大し、第２段冷却ステージ６ｂの温度
が上昇し、コイルの性能が低下する欠点がある。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】酸化物超電導電流リー
ドの低温端を半田付している電極と、電極端子あるいは
超電導線と半田付する際、既に半田付している酸化物超
電導電流リードの低温端と電極の半田付部を溶融させる
ことがなく、該半田付部の電気的信頼性を低減させるこ
とがなく、容易に半田付する方法を目的とする。

【００１０】超電導マグネット装置の運転時に、ジュー
ル熱の発生を抑制し、第２段冷却ステージの温度上昇を
抑制することができる酸化物超電導電流リードの低温端
と電極および超電導コイル側電極ターミナルとの接続手
段を目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】冷凍機伝導冷却型超電導
マグネット装置における酸化物超電導電流リード９ａ、
９ｂの冷却端と電極１４および、該電極１４と超電導コ
イル２５からの超電導線２６または電極端子１５とを半
田付する際、酸化物超電導電流リード９ａ、９ｂの冷却
端と電極１４とを融点の高い半田合金を使用して半田付
した後で、前記電極１４と超電導線２６または電極端子
１５とを前記の半田合金よりも融点の低い半田合金を使
用して半田付する方法を特徴とする。さらに、冷凍機伝
導冷却型超電導マグネット装置における酸化物超電導電
流リード９ａ、９ｂの冷却端に接続されている電極１４
に、超電導コイル２５からの超電導線２６を直接接続し
たことを特徴とする。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１ないし図３に本発明にかかる
酸化物超電導電流リードの低温端と電極および超電導コ
イル側電極ターミナルとの接続部の構造を示す。なお、
上記接続部の構造以外の部分は図４に示す従来構造のも
のと同一であるので同一符号を付し説明を省略する。

【００１３】図２は本発明にかかる冷凍機伝導冷却型超
電導マグネット装置の概略を示す一部縦断面図で、図３
は図２のＡ−Ａ線横断面図。図１は図３におけるＢ−Ｂ
線縦断面図である。酸化物超電導電流リード９ａ（９
ｂ）の低温端は底板２７を有する電極１４に半田付され
ており、底板２７は絶縁板１６、ブッシュ１７を介して
第２段冷却ステージ６ｂにボルト１８でネジ着けされて
いる。

【００１４】２８は超電導コイル端子で、絶縁部材２２
を介して超電導コイル巻枠２３に非金属製ボルト２４で
ネジ着けされている。２６はＮｂＴｉ材料の超電導線で
先端部は前記電極１４の外周に券回して半田付されてお
り、中間部は電流供給ライン２９の凹溝３０に嵌入され
ており、超電導コイル端子２８表面に半田付されて、絶
縁部材２２、巻枠２３に穿設した通孔を経由してＮｂＴ
ｉ線からなる超電導コイル２５の一端に接続されてい
る。なお、超電導線２６の巻枠２３に接触する箇所は絶
縁被膜が施されている。そして、酸化物超電導電流リー
ド９ｂの低温端側も前記したと同様の要領で超電導コイ
ル２５の他端に接続されている。

【００１５】しかして、上記の酸化物超電導電流リード
９ａ（９ｂ）と電極１４および、電極１４とＮｂＴｉ超
電導線２６との半田付に際し、先ず酸化物超電導電流リ
ード９ａ（９ｂ）と電極１４との半田付は、一般に使用
されている融点が約１９０℃であるＰｂ（鉛）とＳｎ
（錫）合金の半田を使用して半田付を行なう。その後融
点が約１４０℃のＢｉ（ビスマス）とＳｎ（錫）合金の
半田を使用して半田付作業を行なうものである。このよ
うな半田付方法を行なうことにより、酸化物超電導電流
リードと電極との半田付箇所が溶融することがなく、該
部の電気的な信頼性を害なうことがない。

【００１６】（半田付方法の発明の他の実施態様につい
て）従来構造の酸化物超電導電流リード９ａ（９ｂ）と
電極１４および、電極１４と電極端子１５との本発明に
よる半田付方法について説明する。酸化物超電導電流リ
ード９ａ（９ｂ）と電極１４との半田付は、前記同様に
融点が約１９０℃であるＰｂ（鉛）とＳｎ（錫）合金か
らなる半田で半田付を行なう。次に、電極１４と電極端
子１５とを融点が約１４０℃のＢｉ（ビスマス）とＳｎ
（錫）合金からなる半田を使用して半田付を行なう。こ
うすることにより、電極１４と電極端子１５との半田付
作業に際し、酸化物超電導電流リード９ａ（９ｂ）の低
温端と電極１４の半田付部が溶融することがないので、
該部の電気的信頼性が害なわれることがなく、しかも、
半田付作業を容易に行なうことができる。

【００１７】

【発明の効果】本発明では、酸化物超電導電流リード９
ａ（９ｂ）低温端と電極１４および電極１４と超電導線
２６または電極端子１５との半田付に際し、酸化物超電
導電流リード９ａ（９ｂ）と電極１４との半田付には融
点の高い半田を使用し、後から半田付する電極１４と超
電導線２６または電極端子１５との半田付には融点の低
い半田を使用することにより、酸化物超電導電流リード
９ａ（９ｂ）と電極１４との半田付部が溶融することが
ないので該部の電気的信頼性が害なわれることがなく半
田付作業を容易に行なうことができる。

【００１８】また、酸化物超電導電流リード９ａ（９
ｂ）低温端の電極１４と超電導コイル２５の超電導線２
６との間に常電導材料が介在することなく、超電導コイ
ルから引出された超電導線２６を直接電極１４に半田付
しているのでジュール熱による第２段冷却ステージへの
熱負荷を低減でき、コイルの温度上昇を防ぎ、超伝導マ
グネットの性能低下を防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる主要部の部分縦断面図で、図３
のＢ−Ｂ線断面詳細図。

【図２】本発明にかかる冷凍機伝導冷却型超電導マグネ
ツト装置の概略を示す説明図。

【図３】本発明にかかる主要部の部分横断面図で、 図
２のＡ−Ａ線断面図。

【図４】従来から公知の冷凍機伝導冷却型超電導マグネ
ツト装置の概略を示す説明図。

【図５】図４のＣ−Ｃ横断面図。

【図６】図５のＤ−Ｄ線縦断面詳細図。

【符号の説明】

１ 冷凍機伝導冷却型超電導マグネット装置 ２ 真空容器（クライオスタット） ３ 天板 ４ 蓄冷式冷凍機 ５ａ 第１冷
却シリンダ ５ｂ 第２冷却シリンダ ６ａ 第１段
冷却ステージ ６ｂ 第２段冷却ステージ ７ 超電導
マグネット ８ 蔽蓋 ９ａ、９ｂ 酸
化物超電導電流リード １０ 熱シールド板 １１ フラ
ンジ １２ 電源 １３ 常電
導電流リード １４ 電極 １５ 電極
端子 １６ 絶縁板 １７ 絶縁
ブッシュ １８ ボルト １９ 電極
ターミナル ２０ 側板 ２１ 絶縁
ブッシュ ２２ 絶縁部材 ２３ 超電
導コイル巻枠 ２４ 非金属製ボルト ２５ 超電
導コイル ２６ 超電導線 ２７ 底板 ２８ 超電導コイル端子 ２９ 電流
供給ライン ３０ 凹溝

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】冷凍機伝導冷却型超電導マグネット装置に
   おける酸化物超電導電流リード（９ａ）、（９ｂ）の冷
   却端と電極（１４）および、該電極（１４）と超電導コ
   イル（２５）からの超電導線（２６）または電極端子
   （１５）とを半田付する際、酸化物超電導電流リード
   （９ａ）、（９ｂ）の冷却端と電極（１４）とを融点の
   高い半田合金を使用して半田付した後で、前記電極（１
   ４）と超電導線（２６）または電極端子（１５）とを前
   記の半田合金よりも融点の低い半田合金を使用して半田
   付することを特徴とする酸化物超電導電流リード冷却端
   と電極の接続方法。
2. 【請求項２】酸化物超電導電流リード（９ａ）、（９
   ｂ）の冷却端と電極（１４）との半田付に使用する半田
   はＰｂ−Ｓｎ合金であり、電極（１４）と超電導線（２
   ６）または電極端子（１５）との半田付に使用する半田
   はＢｉ−Ｓｎ合金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冷却端と電極の接続方法。
3. 【請求項３】冷凍機伝導冷却型超電導マグネット装置に
   おける酸化物超電導電流リード（９ａ）、（９ｂ）の冷
   却端に接続されている電極（１４）に、超電導コイル
   （２５）からの超電導線（２６）を直接接続したことを
   特徴とする酸化物超電導電流リードと電極の接続部の構
   造。