WO2015015627A1 - 超電導マグネット及びその製造方法 - Google Patents

超電導マグネット及びその製造方法 Download PDF

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洋太 一木
和英 田中
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株式会社 日立製作所
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    • H01F6/00—Superconducting magnets; Superconducting coils
    • H01F6/06—Coils, e.g. winding, insulating, terminating or casing arrangements therefor

Definitions

  • the present invention relates to a superconducting magnet and a manufacturing method thereof.
  • the superconducting magnet is used in an MRI (Magnetic Resonance Imaging) apparatus, an NMR (Nuclear Magnetic Resonance) apparatus, or the like. Since such a device requires high magnetic field stability, the superconducting magnet is constituted by a superconductor alone to form a closed circuit and is operated in a “permanent current mode” in which a current continues to flow. For this purpose, a technology for connecting the superconducting coil, the permanent current switch, and the wiring connecting them to each other via the superconductor is essential.
  • the critical temperature (transition temperature) of magnesium diboride (MgB 2 ) is 39K, which is higher than the critical temperature of metal superconductors (eg, niobium titanium (NbTi), niobium 3 tin (Nb 3 Sn), etc.).
  • metal superconductors eg, niobium titanium (NbTi), niobium 3 tin (Nb 3 Sn), etc.
  • a wire using MgB 2 has a feature of high magnetic field stability when operated in a permanent current mode in a closed circuit using the wire. Therefore, it is expected to be put to practical use as a superconducting magnet that is cooled by a refrigerator without using liquid helium.
  • a wire containing a mixed powder of magnesium (Mg) and boron (B), or the tip of an MgB 2 wire is polished,
  • Mg magnesium
  • B boron
  • a method is described in which an MgB 2 core is exposed, inserted into a container, and mixed and pressed with a mixed powder of Mg and B from a direction orthogonal to the wire, followed by heat treatment.
  • a sintered body of MgB 2 is generated by the heat treatment, and the wires are connected to each other.
  • the tip of the MgB 2 wire is first polished to expose the MgB 2 core, and then the connection portion is formed.
  • the MgB 2 core is generally a porous sintered body and is very brittle. If the core is damaged, the current-carrying characteristics may be deteriorated. However, in Patent Document 1, the core damage is not fully considered.
  • An object of the present invention is to reduce damage to a core of a wire at a connecting portion of a superconducting wire containing Mg and B.
  • damage to the core of the wire can be reduced at the connecting portion of the superconducting wire containing Mg and B.
  • Fig. 1 shows a configuration example of a superconducting magnet.
  • a superconducting coil 12 fixed to a support plate 15 and a permanent current switch 13 are arranged inside a cooling vessel 16.
  • the superconducting coil 12 and the permanent current switch 13 are cooled by a refrigerator (not shown) via the support plate 15.
  • Superconducting coil 12 in which superconducting wire (wire) 1 is wound is connected to permanent current switch 13 and superconducting connection portion 11.
  • An enlarged view of a portion surrounded by a dotted circle is a perspective view of the superconducting connecting portion 11, and 20 is a superconductor that is filled in the member of the connecting portion and is in contact with the wire 1. Details of the superconducting connection 11 will be described in Example 1.
  • two superconducting connection portions 11 are provided between the superconducting coil 12 and the permanent current switch 13. However, if the wire of the superconducting coil 12 and the wire of the permanent current switch 13 can be connected, the superconducting connection portion 11 is provided. There are no particular restrictions on the location and number.
  • the compound of Mg and B is contained in the core of the at least 1 wire connected by the connection part.
  • a typical compound is MgB 2 , and some of B is substituted with C. In the specification, these compounds are collectively referred to as MgB 2 .
  • the core of the other wire material may be NbTi, Nb 3 Sn, or the like. If the core of all the wires is MgB 2 , the apparatus can be operated at a temperature of 10K or higher without using liquid helium.
  • the MgB 2 wire is obtained by filling a metal sheath with MgB 2 powder or MgB 2 raw material powder (Mg powder, B powder, etc.), drawing, and sintering.
  • MgB 2 can also be produced by reacting Mg compound powder or B compound powder.
  • this melting point is about 570 ° C.
  • B can be reacted at about 450 ° C. Therefore, deterioration of the produced MgB 2 can be reduced.
  • MgB 2 powder and MgB 2 raw material powder may be mixed.
  • FIG. 2 shows a single core wire 1.
  • 2 is a core containing a superconductor, and 3 and 4 are metal sheaths.
  • the metal sheath 4 is a stabilizing material such as Cu having a high electrical conductivity and thermal conductivity.
  • Cu having a high electrical conductivity and thermal conductivity.
  • a barrier material metal sheath 3 may be provided between the metal sheath 4 and the metal sheath 4.
  • niobium (Nb), tantalum (Ta), an alloy thereof, or the like is used as a metal having a melting point higher than the reaction temperature of Mg and B.
  • the metal sheath 4 has low reactivity with Mg, such as Fe or SUS, or when the core 2 is other than MgB 2 , the metal sheath 3 may not be provided.
  • FIG. 3 and 4 are multi-core wires.
  • the single-core wire as shown in FIG. 2 is also called a filament, and a multi-core wire is formed by integrating a plurality of filaments.
  • a multifilamentary wire is used as the wire from the viewpoint of current capacity, wire length, magnetic / electrical / thermal stability, AC loss, and the like.
  • a plurality of single core wires may be bundled.
  • FIG. 3 shows a wire obtained by twisting filaments
  • FIG. 4 shows a wire obtained by embedding a core 2 and a metal sheath 3 in a metal sheath 4 and drawing them. Also in these multi-core wires, the necessity of the metal sheath 3 is the same as that of the single-core wires.
  • connection of the wire may be any combination of single core wires, multi core wires, one single core wire and the other multi core wire.
  • a plurality of single core wires may be combined into one set and used as a multi-core wire.
  • a superconducting wire containing MgB 2 and another superconducting wire to be connected are fixed to the fixing member with an adhesive.
  • the wire is polished. Any polishing method may be used as long as it does not damage the core, such as manual polishing with sandpaper, mechanical polishing, and cutting.
  • the end face of the wire rod of this embodiment has a structure in which a metal sheath exists on the outer periphery of the core and an adhesive exists on the outer periphery of the metal sheath, and the core, the metal sheath, and the end face of the adhesive are integrated.
  • the same surface is formed.
  • the same surface may be a flat surface or a curved surface, and a step or unevenness of about several ⁇ m is allowed.
  • This end face is brought into contact with the following superconductor to superconduct the wire.
  • the interface between each end face and the superconductor after the superconducting connection is allowed to have a step or unevenness of about several ⁇ m.
  • the wire with the core exposed after fixing is coated with a superconductor on the end face thereof, so that the core of both wires and the superconductor are in contact with each other, and the wires are superconductively connected.
  • a superconducting solder such as PbBi or a sintered body of MgB 2 can be used. Since the former superconducting solder has a relatively low melting point, a resin-based adhesive can be used.
  • a sintered body of MgB 2 for example, ceramic such as alumina or metal powder such as stainless steel can be used as an adhesive that can withstand (maintain a fixed state) 500 ° C. to 900 ° C. that is the formation temperature of the sintered body. It is desirable to use an adhesive that contains.
  • ⁇ A plurality of wires to be connected may be collectively fixed to one fixing member, or each wire may be fixed to each of the plurality of fixing members.
  • the fixing members are integrated after fixing the wire.
  • the wire is a multi-core wire, it is fixed in the same manner.
  • each filament is fixed to a fixing member after the filament is unwound. Thereby, the end surface of the core of all the filaments can be enlarged in the exposure process.
  • the superconducting connection portion as follows, it is possible to prevent the superconductor from being easily removed from the wire.
  • a member having a cavity is screwed to a fixing member to which a wire is fixed, or is fixed using an adhesive or the like.
  • the cavity is fixed so as to communicate with the cores of all the wires, and the cavity is filled with a superconductor and brought into contact with the wire. It is only necessary that the amount of superconductor sufficiently contacting both wires is in the cavity.
  • a member (filling member) having a cavity and a fixing member it is possible to form a strong connection portion in which the superconductor is difficult to drop off.
  • the superconductor is a MgB compound (hereinafter, referred to as MgB 2)
  • MgB 2 MgB compound
  • the raw material powder of MgB 2 was filled in a filling member, to produce a sintered body of MgB 2 was pressurized heat treatment from the opening of the cavity.
  • Fe, Ni, Nb, Ta or an alloy thereof for the filling member so as not to react with Mg or B during the heat treatment.
  • the raw material powder and production method of MgB 2 in the connection part are the same as those of the MgB 2 wire described above. Even when the filler is powder, it is easy to form the connection part, and a high-density sintered body can be formed, so that the current-carrying performance of the connection part is improved.
  • the superconducting magnet having the connection structure of the superconducting wire as described above has a high reliability of the connecting portion and can be stably operated without quenching.
  • Figure 5 shows the connection procedure of this example. These are all cross-sectional views of the connecting portion. Although the case where single core wires are connected to each other will be described, the connection can be made in the same manner using multi-core wires.
  • the fixing member 6 in the present embodiment includes a wall surface 18 and a bottom surface 19, and a hole through which the wire 1 passes is formed in the bottom surface.
  • the upper part is opened to contain the adhesive 5.
  • both the wires 1 to be connected are fixed to the fixing member 6 with the adhesive 5.
  • the adhesive 5 is applied so as to cover not only the bonding surface between the wire 1 and the fixing member 6 but also the tip of the wire 1. At this time, the wire 1 need not be parallel.
  • polishing is performed on a surface orthogonal to the length direction of the wire 1 to expose the core 2. Although the exposed area is small, superconducting connection can be made even with a small amount of filler, so that the filling member 7 connected to the fixing member 6 can be made small, and the connecting portion can be made compact.
  • the fixing member 6 and the filling member 7 it becomes easy to polish the wire 1 and work efficiency is improved.
  • the end faces of the connecting wires are all the same surface, but there may be a step. Even if it is a thin wire, since a fixing member becomes a base at the time of grinding
  • (C) The fixing member 6 and the filling member 7 are fixed so that the end surface of the core 2 can be seen. It is necessary to seal as much as possible so that Mg does not melt and flow out during the heat treatment. It is also effective to provide a fitting structure by providing irregularities on the contact surfaces of the fixing member 6 and the filling member 7 in order to ensure alignment.
  • the end surfaces of the wire and the adhesive are formed so as to be flush with the fixing member 6, but the end surfaces that do not contact the filling member 7 may protrude somewhat toward the cavity. That is, it is sufficient that the fixing member 6 and the filling member 7 are not prevented from being fixed.
  • the filler is MgB 2 raw material powder 9.
  • the powder 9 is pressed by the pressing member 10 to improve the packing density.
  • the material of the pressure member 10 may be a hard material such as stainless steel or iron.
  • the pressed powder is heated in an electric furnace to produce a sintered body of MgB 2 .
  • the heat treatment for generating MgB 2 is preferably performed in a vacuum or in an inert gas such as argon or nitrogen.
  • an adhesive using alumina as a filler is used as an adhesive that can withstand heat treatment at 500 to 900 ° C. It is possible to prevent the adhesive from being gasified during the heat treatment and mixed into the MgB 2 sintered body, or the wire from moving after the heat treatment.
  • Example 1 polishing is performed on a surface orthogonal to the length direction of the wire.
  • the exposed area of the core is small, it is difficult to increase the current carrying capacity.
  • Fig. 6 shows the connection procedure for polishing the side of the wire.
  • (A) The figure which looked at the fixing member 6 from the side which attached the adhesive agent 5, and sectional drawing which passes through the adhesive agent 5, the wire 1, and the fixing member 6 are shown.
  • the wire 1 is fixed to one surface of the fixing member 6 and the adhesive 5 is applied so as to cover the tip of the wire 1.
  • the area where the adhesive is applied is larger than the area where the core is exposed. If a groove is dug in the fixing member 6 and the wire 1 is fitted and fixed in the groove, the wire 1 is hardly displaced, and workability is further improved.
  • each filament is separated at the end of the multifilamentary wire. If the multifilamentary wire has a stranded wire structure as shown in FIG. 3, each filament can be separated by simply unwinding the stranded wire, so this embodiment is suitable for connecting a stranded wire.

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Abstract

　ＭｇとＢを含むコアと前記コアを被覆する金属シースとを備えた一方の超電導線材と、他方の超電導線材とが接続された超電導接続部と、超電導コイルと、永久電流スイッチとを備えた超電導マグネットにおいて、超電導接続部は、一方の超電導線材が固定される固定部材と、一方の超電導線材を前記固定部材に固定する接着剤と、一方の超電導線材のコアと他方の超電導線材のコアに接触する超電導体とを備え、一方の超電導線材の端面は、コアの外周に金属シースが配置され、金属シースの外周に接着剤が配置されている。

Description

超電導マグネット及びその製造方法
　本発明は、超電導マグネット及びその製造方法に関する。
　超電導マグネットは、ＭＲＩ（Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ Ｉｍａｇｉｎｇ：磁気共鳴イメージング）装置、ＮＭＲ（Ｎｕｃｌｅａｒ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ：核磁気共鳴）装置等で用いられる。このような機器では高い磁場安定度が必要となるため、超電導マグネットは超電導体のみで閉回路を構成し、電流を流し続ける「永久電流モード」で運転される。そのためには、超電導マグネットを構成する超電導コイル、永久電流スイッチ、それらをつなぐ配線を、超電導体を介して接続する技術が必須である。
　超電導体の中でも二ホウ化マグネシウム（ＭｇＢ2）の臨界温度（転移温度）は３９Ｋであり、金属超電導体（例えばニオブチタン（ＮｂＴｉ）やニオブ３スズ（Ｎｂ3Ｓｎ）等）の臨界温度よりも高い。また、酸化物超電導体を用いた線材とは異なり、ＭｇＢ2を用いた線材は、それを使用した閉回路において永久電流モードで運転したとき、磁場安定度が高いという特長を有する。そのため、液体ヘリウムを使用せず冷凍機で冷却する超電導マグネットとして実用化が期待されている。
　上記の超電導体を用いた超電導線材を接続する技術として、例えば特許文献１には、マグネシウム(Ｍｇ)とホウ素(Ｂ)との混合粉末を含む線材、又はＭｇＢ2線材の先端を研磨して、ＭｇＢ2コアを露出させ、容器に挿入し、線材に対して直交方向からＭｇとＢの混合粉末を充填及び加圧し、熱処理をする方法が記載されている。熱処理によりＭｇＢ2の焼結体が生成し、線材同士が接続される。
特開２０１２－０９４４１３号公報
　特許文献１に記載の技術では、最初にＭｇＢ2線材の先端を研磨してＭｇＢ2コアを露出させてから接続部を形成している。ＭｇＢ2コアは一般に多孔質な焼結体であり、非常に脆く、コアが損傷すると通電特性が劣化するおそれがあるが、特許文献１のものではコアの損傷について十分考慮されていない。
　本発明の目的は、ＭｇとＢを含む超電導線材の接続部において、線材のコアの損傷を低減することにある。
　上記目的は、請求項に係る発明により達成される。
　本発明によれば、ＭｇとＢを含む超電導線材の接続部において、線材のコアの損傷を低減することができる。
超電導マグネットの構成例 単芯線の構成例 多芯撚り線の構成例 多芯組込み線の構成例 接続手順の例 接続手順の例
　図１に超電導マグネットの構成例を示す。超電導マグネットは、冷却容器１６の内部に支持板１５に固定された超電導コイル１２と永久電流スイッチ１３とが配置されている。超電導コイル１２と永久電流スイッチ１３は支持板１５を介して、図示しない冷凍機によって冷却される。超電導線材（線材）１が捲き回された超電導コイル１２は、永久電流スイッチ１３と超電導接続部１１で接続される。点線の円で囲った部分を拡大した図が、超電導接続部１１の斜視図であり、２０は接続部の部材内部に充填され、線材１と接触している超電導体である。超電導接続部１１の詳細は実施例１で説明する。図１では、超電導接続部１１を超電導コイル１２と永久電流スイッチ１３との間に２箇所設けているが、超電導コイル１２の線材と永久電流スイッチ１３の線材とを接続できれば、超電導接続部１１の配置場所と個数は特に問わない。
　本実施形態では、接続部で接続される少なくとも１本の線材のコアにＭｇとＢの化合物を含む。化合物としてはＭｇＢ2が代表的であり、Ｂの一部がＣで置換されたものもある。明細書中ではこれらの化合物を総称してＭｇＢ2とする。その他の線材のコアがＮｂＴｉやＮｂ3Ｓｎ等でもよい。全ての線材のコアがＭｇＢ2であれば、液体ヘリウムを使用せず１０Ｋ以上の温度で装置を運転させることができる。ＭｇＢ2線材は、ＭｇＢ2粉末又はＭｇＢ2の原料粉末（Ｍｇ粉末、Ｂ粉末等）を金属シースに充填し、伸線加工、焼結して得られる。充填物がＭｇ粉末、Ｂ粉末の場合はＭｇＢ2を生成させるために５００℃以上で熱処理する。Ｍｇ化合物粉末やＢ化合物粉末を反応させてもＭｇＢ2を生成することができ、例えばＭｇ2Ｃｕを用いる場合、この融点は約５７０℃であり、Ｂとは４５０℃程度で反応させることができるので、生成するＭｇＢ2の劣化を低減することができる。また、ＭｇＢ2粉末とＭｇＢ2の原料粉末を混合してもよい。
　図２～図４に線材の構成例を示す。図２は単芯の線材１である。２は超電導体を含むコア、３と４は金属シースである。金属シース４は、導電率・熱伝導率の高いＣｕなどの安定化材である。コア２にＭｇＢ2を含み、金属シース４がＣｕやＣｕ合金である場合には、ＭｇとＢを反応させるための熱処理の際に、ＣｕとＭｇとが反応することがあるため、コア２と金属シース４との間にバリア材（金属シース３）を設けるとよい。金属シース３としてはＭｇとＢの反応温度よりも融点が高い金属として、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）やその合金等が用いられる。金属シース４がＦｅやＳＵＳ等、Ｍｇとの反応性が低い場合や、コア２がＭｇＢ2以外の場合は、金属シース３を設けなくてもよい。
　図３、図４は多芯の線材である。図２のような単芯線はフィラメントとも呼ばれ、複数本のフィラメントを一体化することで多芯線を形成する。線材は一般に、電流容量、線材長、磁気的・電気的・熱的安定性、交流損失等の観点から、多芯線を用いる。単芯線を複数本束ねてもよい。図３はフィラメントを撚り合わせた線材であり、図４は金属シース４にコア２と金属シース３とを埋め込み、それを伸線加工した線材である。これらの多芯線においても、金属シース３の必要性は単芯線の場合と同様である。
　線材の接続は、単芯線同士、多芯線同士、一方が単芯線で他方が多芯線、の何れの組み合わせでもよい。複数本の単芯線を一組にして、多芯線として用いてもよい。
　本実施形態では、まずＭｇＢ2を含む超電導線材と、接続される別の超電導線材とを接着剤で固定部材に固定する。線材の接続部において、線材を予めある部材に固定することで、コアを露出させる次の作業を行いやすくすることができる。コアを露出させる露出工程では、線材を研磨する。研磨方法としては、サンドペーパーによる手研磨や機械研磨、切削などコアを損傷しない範囲で何でも構わない。
　従来は線材だけを研磨していたため、コアが欠けやすかった。しかし、接着剤で部材に固定した線材と接着剤とを共に研磨すれば、線材周囲が接着剤で補強されているのでコアの損傷を低減することができる。接着剤は、露出工程時に線材が動かない程度に固定部材に接着させる。本実施形態の線材の端面は、コアの外周に金属シースが存在し、金属シースの外周に接着剤が存在する構造になっており、コアと金属シースと接着剤の端面とが一体となった同一面を形成している。同一面とは平面でも曲面でもよく、数μｍ程度の段差や凹凸も許容するものとする。この端面と下記の超電導体とを接触させて、線材を超電導接続する。超電導接続した後の各端面と超電導体との界面も、数μｍ程度の段差や凹凸を許容するものとする。
　固定後にコアを露出させた線材は、その端面を超電導体で被覆することで、両線材のコアと超電導体とが接触し、線材同士が超電導接続される。超電導体としては、ＰｂＢｉ等の超電導はんだやＭｇＢ2の焼結体等を用いることができる。前者の超電導はんだは融点が比較的低いので、樹脂系の接着剤を用いることができる。ＭｇＢ2の焼結体の場合は、焼結体の生成温度である５００℃～９００℃に耐えられる（固定した状態を維持できる）接着剤として、例えばアルミナ等のセラミックスやステンレス等の金属粉末を含む接着剤を用いることが望ましい。
　接続対象となる複数本の線材をまとめて一つの固定部材に固定しても、複数の固定部材の各々に各線材を固定してもよい。複数の固定部材を用いる場合は、線材を固定した後に固定部材を一体にする。線材が多芯線の場合も同様に固定する。フィラメントを撚り合わせた多芯線の場合は、フィラメントをほどいてから各々のフィラメントを固定部材に固定する。これにより、露出工程で全てのフィラメントのコアの端面を大きくすることができる。
　また、超電導接続部を次のように構成することで、超電導体が線材から簡単に取れないようにすることができる。空洞を有する部材を、線材が固定された固定部材にねじ止めしたり、接着剤等を用いて固定する。このとき、空洞が全ての線材のコアに通じるように固定し、その空洞に超電導体を充填して線材と接触させる。両線材と十分に接触する量の超電導体が空洞に入っていればよい。空洞を有する部材（充填部材）と固定部材とを用いることで、超電導体が脱落し難い、強固な接続部を形成することができる。超電導体がＭｇＢ化合物である場合は（以下、ＭｇＢ2と称する）、ＭｇＢ2の原料粉末を充填部材に充填し、空洞の開口から加圧し熱処理してＭｇＢ2の焼結体を生成させる。熱処理中にＭｇやＢと反応しないように、充填部材にはＦｅ、Ｎｉ、Ｎｂ、Ｔａ又はそれらの合金を用いるとよい。接続部におけるＭｇＢ2の原料粉末や生成法は、上述したＭｇＢ2線材と同様である。充填物が粉末の場合でも接続部を形成することが容易であり、高密度の焼結体にすることができるので、接続部の通電性能が向上する。
　上記のような超電導線材の接続構造を有する超電導マグネットは、接続部の信頼性が高く、クエンチのない安定した運転が可能である。
　以下、実施例を説明する。なお本発明は、下記の実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。
　図５に本実施例の接続手順を示す。これらは全て接続部の断面図である。単芯線同士を接続する場合で説明するが、多芯線を用いても同様に接続することができる。
　（ａ）本実施例での固定部材６は、壁面１８と底面１９を備え、底面に線材１が貫通する穴が開いている。上部は接着剤５を入れるため開放されている。まず接続する線材１の両方を、接着剤５で固定部材６に固定する。線材１と固定部材６との接着面だけでなく、線材１の先端を覆いかくすように接着剤５を付ける。このとき線材１を平行にしなくてもよい。
　（ｂ）固定後に接着剤５ごと線材１を研磨する。線材１の長さ方向に対して直交する面で研磨し、コア２を露出させる。露出面積は小さいが、充填材が少量でも超電導接続することができるので、固定部材６に接続する充填部材７を小さくすることができ、接続部をコンパクトにすることができる。
　また、固定部材６と充填部材７とを分割することで、線材１を研磨しやすくなり、作業効率が向上する。研磨の作業性を考えると、接続する線材の端面はすべて同一面であることが望ましいが、段差があっても構わない。細い線材であっても、研磨時に固定部材が土台となり、接着剤が線材を補強するので、コアを露出させる際に欠けたり折れたりすることを低減できる。本実施例のように全ての線材を一つの固定部材に固定してしまえば、コアの露出工程が一度で済むので、作業効率も向上する。
　（ｃ）コア２の端面が見えるように固定部材６と充填部材７とを固定する。熱処理時にＭｇが溶けて流出しないようにできる限り密封することが必要である。また確実に位置を合わせるために、固定部材６と充填部材７の接触面に凹凸を設けておき、はめ合い構造とすることも効果的である。本図では固定部材６と面一になるように線材と接着剤の端面を形成させているが、充填部材７に接触しない端面は多少空洞側に出っ張っていてもよい。即ち、固定部材６と充填部材７との固定を妨げなければよい。
　（ｄ）本実施例では充填物をＭｇＢ2の原料粉末９とする。充填部材７の空洞８の開口を、空洞の径より大きくすることで、粉末９を充填しやすくすることができる。
　（ｅ）粉末９を加圧部材１０で加圧して充填密度を向上させる。加圧部材１０の材質は、ステンレスや鉄等の硬い材料であればよい。線材１と接着剤５とを一緒に研磨することにより、研磨した端面にはコアだけでなく硬化した接着剤も存在する。これにより、粉末の加圧時にコアと接着剤の両方に圧力が分散されるので、コアの損傷を更に低減することができる。加圧した粉末を電気炉で加熱し、ＭｇＢ2の焼結体を生成させる。ＭｇＢ2を生成させるための熱処理は、真空中もしくはアルゴン、窒素などの不活性ガス中が好ましい。接着剤５は、５００～９００℃の熱処理に耐えられる接着剤として、アルミナを充填材とした接着剤を用いる。熱処理時に接着剤がガス化してＭｇＢ2の焼結体へ混入することや、熱処理後に線材が動いてしまうことを防ぐことができる。
　実施例１では、線材の長さ方向に対して直交する面で研磨する。この場合、コアの露出面積が小さいため通電容量を大きくし難い。通電容量を大きくするためには、線材の長さ方向に沿って研磨し、コアの露出面積を大きくすることが有効である。
　図６に線材の側面を研磨する場合の接続手順を示す。
　（ａ）接着剤５を付けた側から固定部材６を見た図と、接着剤５と線材１と固定部材６を通る断面図を示す。固定部材６の一面に線材１を固定し、線材１の先端を覆いかくすように接着剤５を付ける。接着剤を付ける面積は、コアを露出させる面積より大きくする。固定部材６に溝を掘り、その溝に線材１をはめて固定すれば線材１がずれにくくなり、更に作業性が向上する。
　（ｂ）図の一点鎖線で示す断面を研磨面とし、線材の長手方向を長軸とした場合に、一点鎖線と線材の長軸とのなす角が鋭角になるように研磨する。これにより、実施例１と比較してコアの露出面積を大きくすることができる。
　（ｃ）ただし、いくらコアの露出面積を大きくしたとしても、ＭｇＢ2の焼結体と接していなければ通電容量は増えない。よって、ＭｇＢ2の焼結体と接する領域で最大限にコアを露出させることが望ましい。線材１と固定部材６の固定面と研磨面との角度を調節することで、コアの露出面積を容易に調節することができる。充填部材７の空洞８は充填部材７を貫通しており、開口部分からコア２の端面が見えるように固定部材６と充填部材７とを接続する。
　（ｄ）充填部材７の空洞８に粉末９を充填する。
　（ｅ）粉末９を加圧部材１０で加圧し、加熱して焼結体を生成させる。この工程は実施例１と同様である。
　本実施例の研磨法で多芯線を用いる場合は、多芯線の端部で各フィラメントが分離している方が、コアの露出面積を大きくしやすい。多芯線が図３のような撚り線構造であると、撚り線をほどくだけで各フィラメントを分離することができるので、本実施例は撚り線の線材を接続する場合に好適である。
１：ＭｇＢ2超電導線材（線材、フィラメント）
２：コア
３：金属シース（バリア材）
４：金属シース（安定化材)
５：接着剤
６：固定部材
７：充填部材
８：空洞
９：原料粉末（粉末）
１０：加圧部材
１１：超電導接続部
１２：超電導コイル
１３：永久電流スイッチ
１４：電流リード
１５：支持板
１６：冷却容器
１７：金属シース
１８：壁面
１９：底面
２０：超電導体

Claims (15)

  1. 　ＭｇとＢを含むコアと前記コアを被覆する金属シースとを備えた一方の超電導線材と、他方の超電導線材とが接続された超電導接続部と、超電導コイルと、永久電流スイッチとを備えた超電導マグネットにおいて、
    　前記超電導接続部は、
    　　前記一方の超電導線材が固定される固定部材と、
    　　前記一方の超電導線材を前記固定部材に固定する接着剤と、
    　　前記一方の超電導線材のコアと前記他方の超電導線材のコアに接触する超電導体とを備え、
    　前記一方の超電導線材の端面は、前記コアの外周に前記金属シースが配置され、前記金属シースの外周に前記接着剤が配置されていることを特徴とする超電導マグネット。
  2. 　請求項１において、前記他方の超電導線材のコアがＭｇとＢを含み、前記他方の超電導線材が前記固定部材に前記接着剤で固定され、
    　前記他方の超電導線材の端面は、前記コアの外周に前記金属シースが配置され、前記金属シースの外周に前記接着剤が配置されていることを特徴とする超電導マグネット。
  3. 　請求項１において、前記固定部材と接続され空洞を有する充填部材を備え、前記空洞に前記超電導体が充填されていることを特徴とする超電導マグネット。
  4. 　請求項１において、前記一方の超電導線材のコアの端面と前記一方の超電導線材の長軸とのなす角が鋭角であることを特徴とする超電導マグネット。
  5. 　請求項１において、前記一方の超電導線材のコアの端面と前記金属シースの端面と前記接着剤の端面とが同一面上にあることを特徴とする超電導マグネット。
  6. 　請求項１において、前記一方の超電導線材が複数本の前記金属シースを撚り合わせた撚り線構造であることを特徴とする超電導マグネット。
  7. 　請求項１において、前記固定部材は複数の溝を備え、前記溝に前記一方の超電導線材と前記他方の超電導線材とが固定されることを特徴とする超電導マグネット。
  8. 　請求項１において、前記接着剤が５００℃以上の耐熱温度を有することを特徴とする超電導マグネット。
  9. 　請求項３において、前記固定部材と前記充填部材との接続面がはめ合い構造であることを特徴とする超電導マグネット。
  10. 　ＭｇとＢを含むコアと前記コアを被覆する金属シースとを備えた一方の超電導線材と、他方の超電導線材とが接続された超電導接続部と、超電導コイルと、永久電流スイッチとを備えた超電導マグネットの製造方法において、
    　前記一方の超電導線材を固定部材に接着剤で固定する工程と、
    　固定された前記一方の超電導線材と前記接着剤とを共に研磨して、前記一方の超電導線材のコアの露出面を形成する工程と、
    　前記一方の超電導線材のコアの露出面と前記他方の超電導線材のコアに超電導体を接触させる工程とを備えることを特徴とする超電導マグネットの製造方法。
  11. 　請求項１０において、前記他方の超電導線材のコアがＭｇとＢを含むことを特徴とする超電導マグネットの製造方法。
  12. 　請求項１０において、前記固定部材に空洞を有する充填部材を接続する工程と、前記充填部材の空洞に前記超電導体を充填する工程とを備えることを特徴とする超電導マグネットの製造方法。
  13. 　請求項１２において、前記超電導体がＭｇとＢを含む粉末であり、前記充填部材の空洞に充填された前記超電導体を焼結する工程を備えることを特徴とする超電導マグネットの製造方法。
  14. 　請求項１０において、前記一方の超電導線材のコアの露出面と前記一方の超電導線材の長軸とのなす角が鋭角となるように研磨することを特徴とする超電導マグネットの製造方法。
  15. 　ＭｇとＢを含むコアと前記コアを被覆する金属シースとを含むフィラメントを備えた一方の超電導線材と、他方の超電導線材とが接続された超電導接続部と、超電導コイルと、永久電流スイッチとを備えた超電導マグネットの製造方法において、
    　前記一方の超電導線材が複数本の前記フィラメントを撚り合わせた撚り線構造であり、
    　複数本の前記フィラメントの各々を固定部材に接着剤で固定する工程と、
    　固定された前記フィラメントと前記接着剤とを共に研磨して、前記フィラメントのコアの露出面を形成する工程と、
    　前記フィラメントのコアの露出面と前記他方の超電導線材のコアに超電導体を接触させる工程とを備えることを特徴とする超電導マグネットの製造方法。
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