JPS6275353A

JPS6275353A - 超伝導線の試験装置

Info

Publication number: JPS6275353A
Application number: JP21661685A
Authority: JP
Inventors: Misao Koizumi; 小泉　操
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1985-09-30
Filing date: 1985-09-30
Publication date: 1987-04-07

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［発明の技術分野］本発明は高磁界下で超伝導線に歪みを与え、その特性を
試験する装置に関する。

［発明の技術的背景］一般に高い磁界たとえば１０Ｔ以上の磁界を発生させる
ような場合には超伝導磁石が使用される。

この超伝導磁石にはたとえばＮｂ３ＳｎやＶ３Ｇａ等の
化合物系の超導電材料からなる超伝導線が使用される。

このような超伝導磁石の開発に当たっては、上記の超伝
導材料の開発が重要な要素になる。

ところで、上記のような化合物系の超伝導材料は機械的
な微少歪みによってその臨界電流、臨界温度、臨界磁場
等の特性が急激に低下する性質がある。特に臨界電流は
機械的な歪みによって大きな影響を受ける。このため、
超伝導材料を開発する場合には、その機械的な歪みに対
する臨界電流の特性を試験する必要がある。

従来、このような超伝導線の臨界電流−歪み特性を試験
するにはたとえば第２図に示すような装置を使用してい
た。すなわち、図中の３０はビッタ−マグネット等の常
伝導磁石であって、そのボア内には試験機構３１が配置
されている。この試験機構３１は、液体ヘリウム等で極
低温まで冷却されるように構成されている。この試験機
構３１には支持部材３２が設けられ、この支持部材３２
には一対の電流端子３３が設けられている。そして、こ
れら電流端子３３には半田３４等によって試験すべき超
伝導線３５の両端部が取付けられ、この超伝導線３５は
直線状に張設されている。また、この超伝導線３５の端
部にはアーム３６の一端部が取付けられ１、このアーム
３６の他端部には連結部材３７が接続されている。そし
て、この連結部材３７は長いロンド等を介して室温側に
設けられた荷重機構３８に接続されている。そして、こ
の荷重機構３８によって上記の連結部材３７、アーム３
６を介して上記の超伝導線３５に所定の引張り荷重すな
わち機械的な歪みが与えられるように構成されている。

また、この超伝導線３５の端部にはリン青銅材料等から
形成されたプレート３つが取付けられ、このプレート３
９にはその歪みを検出する歪みケージ４０が取付けられ
ている。

よって、この超伝導線３５に荷重が与えられるとこのプ
レート３９が歪み、これを上記の歪みゲージ４０によっ
て検出し、この超伝導線３５の歪みを検出できるように
構成されている。また、この超伝導４Ｉ３５の中間部の
２か所にはそれぞれり一ド線４１が接続され、これらの
２点間の電圧を検出し、この超伝導線３５に流れる電流
を検出できるように構成されている。

このように構成された従来の装置では、上記の電流端子
３３を介して超伝導線３５にＮ流を流し、また荷重機構
３８によってこの超伝導線３５に所定の荷重を作用させ
、上記のリード線４１を介して取出した電圧から電流を
測定し、この超伝導線３５の臨界Ｎ流−歪み特性を試験
する。

しかし、このような従来のものは、上記の超伝導線３５
の長さは常伝導磁石３０のボア径より短くなる。したが
って、上記リード線４１の接続箇所間の距離も短くなり
、このリード線４１間の電圧も小さくなる。よって、こ
のリード線４１の接続部に生じるカレントトランスファ
電圧が測定値に大きく影響し、測定精度が低くなる不具
合があった。

このような不具合を解消するため、第３図に示すような
装置も従来から使用されていた。この装置は常伝導磁石
３０のボア内にくさび部材によって拡径する試験機構５
０を設け、この拡径によって超伝導線に歪みを与えるも
のである。すなわち、この試験機構５０には略円筒状の
拡径部材５１が設けられ、この拡径部材５１の内面には
円錐状のテーパ面部５２が形成されている。そして、こ
のテーパ面部５２内には円錐形のくさび部材５３が嵌合
している。そしてこのくさび部材５３は長い引張り部材
５５を介して室温側にある駆動機構に連結されている。

この荷重機構は上記の引張り部材５５の上端部に形成さ
れた螺条部５７に螺合したナツト５８から構成されてい
る。また、上記の拡径部材５１の上端部は長い筒状部材
５６によって上記の駆動機構に支持されている。そして
、上記のナツト５８を螺進することによって上記の引張
り部材５５を介して上記のくさび部材５３が引き上げら
れ、このくさび部材５３が拡径部材５１のテーパ面部５
２に圧入され、この拡径部材５１を弾性的に拡径するよ
うに構成されている。また、この拡径部材５１の外周に
は電気絶縁性材料からなる絶縁支持部材５９が嵌合され
、この絶縁支持部材５９の周面には互いに隣接した一対
の電流端子６０が取付けられている。そして、この絶縁
支持部材５９の外周面には試験する超伝導線６１が周方
向に巻回され、この超伝導線６１の両端は上記の電流端
子６０に半田６３等によって接合されている。

このような装置は、上記の拡径部材５１が拡径すると絶
縁支持部材５９も拡径し、その周面に取付けられている
超伝導線６１が引伸ばされ、歪みが与えられる。また上
記の電流端子６０を介してこの超伝導線６１に電流が流
される。なお、この超伝導線６１の歪みはこの上に取付
けられた歪みゲージ６２′によって直接検出される。

このような装置は、超伝導線６１が絶縁支持部材５つの
周面に取付けられているので、その長さを常伝導磁石３
０のボアの内周長さに近い長さにすることができ、前述
の装置に比較して超伝導線の長さを約３倍程度にでき、
測定精度が向上する。

［背景技術の問題点コしかし、このような装置では、くさび部材５３によって
拡径部材５１が拡径される際に、その拡径量が軸方向に
わたって不均一となり、くさび部材５３の大径側すなわ
ち下端部側で拡径量が大きく、上端部側で拡径量が小さ
くなる。このため、超伝導線６１に与えられる歪みが不
均一となり、測定精度が低下する不具合があった。

［発明の目的］本発明は以上の事情に基づいてなされたもので、その目
的とするところは、試験する超伝導線の長さを長くでき
、しかもこの超伝導線に与えられる歪みが均一であり、
測定精度を向上することができる超伝導線の試験装置を
提供することにある。

［発明の概要］本発明は、拡径部材の両端部に円錐状のテーバ面部を形
成し、これらのテーバ面部に円錐状のくさび部材を嵌合
し、これらくさび部材を駆動機構によって互いに近接す
るように駆動するものである。したがって、この拡径部
材の拡径量の軸方向の分布は上下対称となり、この拡径
部材の中央部では均一に拡径する。よって、超伝導線に
与えられる歪みは均一となるものである。

［発明の実施例コ以下第１図を参照して本発明の一実施例を説明する。図
中の１は磁界を発生させるための電磁石であって、この
電磁石１は超伝導線を巻回した超伝導磁石、または水冷
のごツタ−マグネット等の常伝導磁石が使用される。そ
して、この電磁石１のボア内には試験機構２が収容され
ている。この試験機構２の下端部は冷却機構（図示せず
）によって極低温に冷却されるように構成されている。

そして、上記の試験機構２は以下のように構成されてい
る。すなわち、図中の３は拡径部材であって、たとえば
ステンレス鋼材料から形成されている。この拡径部材３
は略円筒状をなし、その上下両端部内面には円錐形のテ
ーバ面部４．５が形成されている。また、この拡径部材
３の中央部内面には円筒状の円筒面部２２が形成されて
いる。

そして、上記のテーパ面部４，５内には円錐形のくさび
部材６．７が嵌合されている。これらのくさび部材６，
７はたとえばステンレス鋼で形成され、それらの外周の
テーパ面部８．９は上記拡径部材３のテーバ面部４，５
に対応した形状に形成され、これらテーパ面部４．５，
８．９は互いに密嵌するように構成されている。そして
、下方の上記くさび部材６には引張りロッド１ｏが接続
され、この引張りロッド１０は上方に延長され、室温側
に配置された駆動機構２３に接続されている。

なお、上方の上記くさび部材７の中心部には軸方向に貫
通孔２５が形成され、上記の引張りロッド１０はこの貫
通孔２５を貫通して上方延長されている。また、この上
方のくさび部材７は長い筒状の支持部材１１を介して上
記の駆動機構２３に支持されている。

上記の駆動機構２３は以下のように構成されている。す
なわち、２４はその基台であって、上記の引張りロッド
１０の上端部はこの基台２４を貫通している。また、上
記の支持部材１１の上端部はこの基台２４に取付けられ
、上記の上方のくさび部材７はこの基台２４側に支持さ
れている。そして、上記の引張りロッド１０の上端部に
は螺条部１３が形成され、この螺条部にはナツト１２が
螺合している。なお、このナツト１２にはこれを回転さ
せるためのハンドル２６が突設されている。

そして、このナツト１２を回転させると上記の引張りロ
ッド１０が引上げられ、この引張りロッド１０の下端に
取付けられている下方のくさび部材６が上昇する。した
がって、このナツト１２を回転することによって上記の
くさび部材６．７が互いに近接する。そして、これらの
くさび部材６゜７が拡径部材３のテーパ面部４，５に圧
入され、この拡径部材３が弾性的に拡径する。

また、この拡径部材３の外周には絶縁支持部材１４が嵌
合している。この絶縁支持部材１４は略円筒状をなし、
ＦＲＰ材料等の電気絶縁性材料で形成されている。そし
て、この絶縁支持部材１４の外周面の中央部には、互い
に隣接して一対の電流端子１５が取付けられている。そ
して、試験すべき超伝導線１６はこの絶縁支持部材１４
の中央部の外周面に沿って巻回され、その両端部は上記
の電流端子１５にそれぞれ半田２１等によって接合され
、これらの電流端子１５に機械的および電気的に接続さ
れている。そして、これらの電流端子１５を介してこの
超伝導線１６に所定の電流が供給されるように構成され
ている。また、この絶縁支持部材１４の上下両端部の外
周面にはそれぞれ一対の端子部材１７が取付けられてい
る。そして、この絶縁支持部材の両端部の外周面に沿っ
てそれぞれリング状のプレート部材１８が配置され、こ
れらのプレート部材１８はリン青銅材料等で形成され、
その両端部は上記の端子部材１７に半田等によって接合
されている。そして、これらのプレート部材１８にはそ
れぞれ歪みゲージ１９が取付けられている。

以上の如く構成された試験装置は、上記の駆動機構２３
によってくさび部材６．７が互いに近接するように移動
され、拡径部材３が拡径する。そして、この拡径部材３
の外周に嵌合している絶縁支持部材１４も拡径し、その
外周面に沿って取付けられている超伝導線１６に引張り
歪みが与えられる。そして、この超伝導線１６には電流
端子１５を介して電流が流され、その電流値を測定して
この超伝導線１６の臨界電流−歪み特性が試験される。

この場合、上記の拡径部材３はその上下両端部にテーバ
面部４，５が形成され、これらテーバ面部にそれぞれく
さび部材６．７が嵌合して拡径されるので、この拡径部
材の拡径変形は上下の軸方向にわたって対称となる。従
って、この拡径部材３の中央部の拡径量の分布は、上下
のくさび部材６．７による不均一な変形が相殺されて均
一になる。よってこの拡径部材３の中央部に対応して設
けられた超伝導１ｉ１１６の歪みも均一になり、精度の
高い試験をおこなうことができる。

なお、この拡径部材３の中央部と両端部との変形量の関
係は予め実験的に求められており、上記のプレート部材
１８に取付けられた歪みケージ１９の測定値をこの関係
にしたがって補正し、上記の超伝導線１６の歪みが間接
的に測定される。

また、この実施例では、この拡径部材３の中央部内面に
は円筒面部２２が形成され、上記のくざび部材６，７は
この部分には嵌合しないので、この拡径部材３の中央部
の拡径変形は一層均一になる。

また、この拡径部材３の上下両端部に対応してプレート
部材１８が取付シブられているので、これらプレート部
材１８によってこの拡径部材３の両端部の拡径が適度に
抑制され、中央部の拡径がより一層均−になる。

さらに、この実施例では、プレート部材１８に取付けた
歪みゲージ１９によって超伝導線１６の歪みを間接的に
測定するので、歪みケージを取付けられないような断面
形状や線径の細い超伝導線も試験することができる。

なお、本発明は上記の実施例には限定されない。

たとえば、上記の拡径部材３をＦＲＰ等の電気絶縁材料
で形成した場合には、上記の絶縁支持部材１４は必ずし
も設ける必要はなく、この拡径部材の外周面に直接超伝
導線を取付けるように構成してもよい。もちろん、この
拡径部材と超伝導線の間の電気的絶縁を施せば、この拡
径部材が金属製の場合でもこの超伝導線を直接取付ける
ことかできる。

また、上記のプレート部材は必ずしも設ける必要はない
。

さらに、上記の駆動機構は必ずしも上記の構造のちのに
は限定されず、くさび部材を互いに近接移動させるもの
であればどのような機構でもよい。

［発明の効果］上述のように、本発明の装置は拡径部材の周方向に超伝
導線を配置するので、その長さを長くてき、正確な測定
ができる。また、この拡径部材の両端部にそれぞれテー
バ面部を形成し、これらテーバ面部にそれぞれくさび部
材を嵌合して拡径するように構成したので、この拡径部
材の拡径変形が均一となり、超伝導線に均一、正確な歪
みを与えることができ、測定精度がより正確になる等そ
の効果は大である。

【図面の簡単な説明】

１１は本発明の一実施例の！！ｌｒＭ面図、第２図は従
来の試験装置の側面図、第３図はさらに別の従来の試験
装置の縦断面図である。１・・・電磁石、２・・・試験機構、３・・・拡径部材
、４゜５・・・テーパ面部、６．７・・・くさび部材、
１０・・・引張りロンド、１２・・・ナツト、１４・・
・絶縁支持部材、１６・・・超伝導線、１８・・・プレ
ート部材。出願人代理人　弁理士　鈴江武彦第１図

Claims

【特許請求の範囲】

電磁石と、この電磁石のボア内に収容された拡径部材と
、この拡径部材の両端部内にそれぞれ形成された円錐状
のテーパ面部と、これらテーパ面部内にそれぞれ嵌合し
た円錐状のくさび部材と、これらのくさび部材を互いに
近接する方向に移動させ上記の拡径部材を弾性的に拡径
させる駆動機構とを具備したことを特徴とする超伝導線
の試験装置。