JPS6133610Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は磁界発生装置としての超電導コイ
ル、特にその接続部に関するものである。

磁界発生装置として極低温（例えば、液体ヘリ
ウム温度4.2K）に冷却される超電導コイルがし
ばしば使用される。超電導コイルは超電導線を多
数回巻回して構成されたもので、例えば第１図に
示す型が考えられる。

第１図は超電導コイルの形式の一つであるパン
ケーキ型超電導コイルの一部破断斜視図で、この
超電導コイル１は、超電導線２をターン間スペー
サ３を介して巻回したパンケーキコイル１００〜
１０２を複数個、層間スペーサ４を介して巻枠５
内に積重ねて固定した構成を有し、超電導線２は
ターン間・層間の両方ともターン間スペーサ３お
よび層間スペーサ４によつて電気的に絶縁され、
かつ層間スペーサ４により、液体ヘリウムなどの
冷却媒体が流される間隙４１が形成される。この
間隙４１は超電導線２の表面に発生した冷却媒体
の気泡を逃がす役割と、冷却媒体を供給する役割
をもつ。なお、図におけるパンケーキコイル１０
０はフラツトワイズ巻パンケーキコイルである。

パンケーキコイル１００は１本の超電導線２を
巻回して作られることが多いが、２本以上の超電
導線２を使つて１個のパンケーキコイル１００を
作る場合もある。その場合、１個のパンケーキコ
イル１００には超電導線２を接続するための接続
部を設ける必要がある。又、当然のことである
が、パンケーキコイル１００は隣接するパンケー
キコイル１０１と接続される。

第２図は第１図におけるパンケーキコイル１０
０内の従来の超電導線接続部６０を示す斜視図
で、超電導線２０，２１は超電導素線８（例えば
NbTi系合金）多数本が安定化基材（例えば銅）
７に埋め込まれたものであり、図のように超電導
線２０，２１のフラツトの接続面９同志をハンダ
（例えばPb−Snハンダ）で接合して接続部６０は
作られる。従来の超電導線接続部６０は超電導線
のフラツト面９をハンダで接合したものであり、
電流Ｉは超電導線２０から接続部６０を通つて超
電導線２１に流れる。

ところで、超電導線接続部はできるだけ電気抵
抗の小さいことが望ましく、その抵抗Ｒは Ｒ＝γ／ｌ_W（Ω） (1) で表わされる。ここで、γ（Ω−cm²）は接続表面
抵抗で γ＝ρ_Nｄ_N＋ρ_Sｄ_N (2) （cm）は接続長さ、Ｗ（cm）は接続部巾、ρ
（Ω−cm）は抵抗率、ｄ（cm）は接続部厚さ。た
だし、添字Ｎは超電導線の安定化基材（例えば
鋼）、Ｓはハンダを示す。

第３図は第１図におけるパンケーキコイル１０
０，１０１間の従来の超電導線接続部６１を示す
斜視図で、パンケーキコイル１００の超電導線２
２はエツヂワイズに曲げられて隣接するパンケー
キコイル１０１の超電導線２３とフラツト面９で
ハンダによつて接合される。そして電流Ｉは超電
導線２２から接続部６１を通つて超電導線２３に
流れる。

従来の超電導線接続部６０，６１では超電導線
をそのままハンダで接合しており、超電導素線８
間の安定化基材７の厚さｄ_Nが接続部抵抗Ｒを増
加させる要因となつている。また、接続部の厚さ
は超電導線の厚さの２倍であり、コイル内の超電
導線の占積率と整合性を悪化させる。

特に、パンケーキ形超電導コイルが第４図のよ
うにエツヂワイズ巻パンケーキコイル１００〜１
０５から構成されている場合には第５図のように
超電導線２０，２１同志は接続されるので上記欠
点が顕著に現われる。第４図においては、パンケ
ーキコイル数が第１図のパンケーキコイル１００
〜１０２の２倍になつているように接続部の数が
増加するので、接続部の抵抗増加はエツヂワイズ
巻パンケーキコイルではさらに問題になる。

第６図および第７図は上記のような欠点を除去
する従来の一例を示す。

第６図において、超電導線２０の安定化基材７
０のエツヂ側の一面が超電導素線８０がほぼ露出
する程度にその長手方向つまり巻回方向に平行に
除去され、同じように加工された超電導線２１と
接続面９１とでハンダ接続されて接続部６０は作
られる。

この接続部６０において、両超電導線２０，２
１は互いに重合するように接合されている。

第７図は電流Ｉが一直線になるように接続部を
曲げたものである。接続部６０の両端が急に曲が
つているように見えるが、現実の接続部長さは30
〜100cmであるため、曲り目はほとんど目立たな
い。

上述の説明から明らかなように、接続面９１が
超電導素線８０の巻回方向に平行であるという意
味において、接続面９１は上記巻回方向に沿う成
分を有している。

第６図及び第７図に示されたものにおいては、
超電導線２０，２１の超電導素線８０，８１同志
が近接するように接続面９１が互いにハンダ接続
されているため接続部６０の抵抗は小さく、超電
導素線８０から超電導素線８１に移行する電流Ｉ
によつて生ずるジユール熱も小さい。又、第６図
及び第７図に示すように、超電導素線８０，８１
が互いに平行に並んでいる接続面即ち接合面の長
さが長い場合、換言すれば接続面の面積が大きい
場合には接続抵抗の低下に効果がある。

これらによつて超電導コイル内の接続部発熱は
小さくなり、超電導コイルを冷却する冷却媒体
（例えば液体ヘリウム）の所要量をより軽減でき
る。

ところで、第６図及び第７図に示す超電導接続
部６０の厚さは超電導線２０，２１の厚さの約
1.5倍であり、コイル内の超電導線占積率と整合
性については、第５図の従来のものの接続部に比
べ改良はされているものの、未だ問題がある。

この考案は、上記のような従来の超電導線接続
部の問題点に除去する目的でなされたもので、両
端部を、それぞれ超電導線から突出しないように
接続することによつて、超電導コイル内の超電導
占積率と整合性を著しく高め得るものである。

以下、図面に従つてこの考案の実施例を説明す
る。

第８図及び第９図はこの考案における一実施例
を示す斜視図である。第６図及び第７図の接続部
の突出した部分、つまり端部のうち反接続面側の
部分を除去してその部分の超電導素線８０，８１
をほとんど露出せしめている。そして、接続部６
２の高さをほとんど超電導線一本分の高さに等し
くしたものであり、上記占積率、整合性について
の問題は著しく解決されている。

尚、第８図に示したものの接続面９１は第６図
に示したものと同様な形状に形成されており、
又、第９図に示したものの接続面９１は超電導線
２０，２１の長手方向即ち巻回方向に沿つて傾斜
したテーパ面状に形成されている。

巻回方向に沿つて傾斜して設けられたテーパ状
平面の接続面９１は巻回方向に沿う成分を有して
いることは上述の説明から明らかである。

なお、第８図ないし第９図の超電導線接続部６
２はパンケーキコイル内だけでなく、第１０図に
示すようにパンケーキコイル間の接続にも適用さ
れる。パンケーキコイル間の接続のためには図に
示すようにフラツトワイズ曲げも加える必要があ
る。

第１１図はこの考案における他の実施例を示す
斜視図で、超電導線２０の端部をその長手方向に
沿つて斜めに切り欠いて形成したテーパ面９２
と、前記実施例と同一形状の超電導線２１の接続
面とをハンダ接続したものである。

尚、この実施例のものは図示するように、超電
導線２０，２１の接続部６３の高さは超電導線２
０，２１の１本当りの高さと同一となつている。

従つて、この実施例のものも、コイル内の超電
導線の占積率と整合性が従来のものに比べて向上
している。

なお、超電導素線としてNbTi等合金線の細線
を考えたが、Cu基材の中に超電導細線が多数本
入つたモノリシツク超電導線でもよい。この場合
は超電導素線は安定化基材内にハンダで装着され
ているのが普通である。

この考案における超電導線接続部はエツヂワイ
ズ巻パンケーキ形超電導コイルにおいて適用する
場合を説明したが、何もエツヂワイズ巻に適用さ
れるだけはでなく、例えばフラツトワイズ巻に適
用してもその効果は期待できる。

さらに、この考案はパンケーキ形超電導コイル
についての適用例を論じたが、他のタイプの超電
導コイル、例えばソレノイド形超電導コイルやデ
イスク形超電導コイルにも適用されるのは勿論で
ある。

以上説明したようにこの考案の超電導コイルに
よれば超電導線の両端部を、それぞれ超電導線か
ら突出しないように接続することにより、超電導
コイル内の超電導占積率と整合性を著しく高める
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はフラツトワイズ巻パンケーキ形超電導
コイルの一部破断斜視図、第２図はフラツトワイ
ズ巻パンケーキコイル内の従来の超電導線接続部
の斜視図、第３図はフラツトワイズ巻パンケーキ
コイル間の従来の超電導線接続部の斜視図、第４
図はエツヂワイズ巻パンケーキ形超電導コイルの
一部破断斜視図、第５図はエツヂワイズ巻パンケ
ーキコイルの従来の超電導線接続部の斜視図、第
６図及び第７図は従来の超電導線接続部の一例を
示す斜視図、第８図及び第９図はこの考案の一実
施例の斜視図、第１０図はこの考案の超電導線接
続部をもつエツヂワイズ巻パンケーキ形超電導コ
イルの概念図、第１１図はこの考案の超電導線接
続部の他の実施例の斜視図である。 図において、１は超電導コイル、１００〜１０
５はパンケーキコイル、２，２０，２１は超電導
線、６０，６１，６２，６３は超電導線接続部、
７，７０，７１は安定化基材、８，８０，８１は
超電導素線、９，９１，９２は接続面である。な
お、図中、同一符号はそれぞれ同一または相当部
分を示す。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 複数個の超電導素線と、これらの超電導素線
   を一体的に保持する安定化基材とを備えた超電
   導線を巻回し、その端部に設けられた接続面を
   介して端部同志を接続して構成したものであつ
   て、前記接続面は前記超電導線の巻回方向に沿
   う成分を有し、且つ前記端部における超電導素
   線は前記接続面に近接して設けられてなる超電
   導コイルにおいて、前記両端部の少なくとも一
   方は反接続面側の部分が切り欠かれ、それぞれ
   超電導線から突出しないように接続されてなる
   ことを特徴とする超電導コイル。 (2) 超電導線はパンケーキ形超電導コイルを構成
   してなることを特徴とする実用新案登録請求の
   範囲第１項記載の超電導コイル。 (3) 超電導線はソレノイド形超電導コイルを構成
   してなることを特徴とする実用新案登録請求の
   範囲第１項記載の超電導コイル。 (4) 超電導線はデイスク形超電導コイルを構成し
   てなることを特徴とする実用新案登録請求の範
   囲第１項記載の超電導コイル。 (5) 超電導線の端部に設けられた接続面は前記超
   電導線の巻回方向に傾斜したテーパ面からな
   り、前記テーパ面を介して端部同志が接続され
   てなることを特徴とする実用新案登録請求の範
   囲第１項記載の超電導コイル。 (6) 超電導線の端部に設けられた接続面は前記超
   電導線の巻回方向に平行な平面からなり、前記
   平面を介して端部同志が重合するように接続さ
   れてなることを特徴とする実用新案新案登録請
   求の範囲第１項記載の超電導コイル。