JP3185521B2 - Current lead - Google Patents
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、超電導装置の真空断
熱容器内の液体ヘリウム容器に収納されて液体ヘリウム
に浸漬された超電導コイルに外部電源から励磁電流を通
電するために使用される電流リード、特に熱侵入量を低
減するために酸化物超電導体が使用された電流リードに
関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a current lead used for supplying an exciting current from an external power supply to a superconducting coil housed in a liquid helium container in a vacuum insulating container of a superconducting device and immersed in liquid helium. In particular, the present invention relates to a current lead using an oxide superconductor to reduce the amount of heat penetration.
【０００２】[0002]
【従来の技術】超電導コイルは冷媒として高価な液体ヘ
リウムを使用して超電導状態を保持するため、その蒸発
量を小さく抑えて消費量を低減し超電導装置の運転コス
トを低減することが望ましく、そのためには電流リード
から超電導コイルへの熱侵入量を小さくすることが必要
である。2. Description of the Related Art A superconducting coil uses expensive liquid helium as a refrigerant to maintain the superconducting state. Therefore, it is desirable to reduce the amount of evaporation and reduce the amount of consumption to reduce the operating cost of the superconducting device. Therefore, it is necessary to reduce the amount of heat that enters the superconducting coil from the current lead.
【０００３】通常、極低温に保たれた超電導コイルに常
温の外部電源から励磁電流を供給する電流リードは、銅
又は銅合金のような良導電性金属で構成されるが、この
ような良導電性金属は同時に熱良伝導体の特性を持って
いる。そのため、常温部から極低温部への伝導熱が侵入
する。導体で発生するジュール発熱と常温部からの熱伝
導による熱侵入を低減するために、液体ヘリウムが蒸発
して生成した低温のヘリウムガスを低温端子から流入さ
せて導体部を冷却する構成が採用される。Normally, a current lead for supplying an exciting current to a superconducting coil kept at a cryogenic temperature from an external power source at room temperature is made of a highly conductive metal such as copper or a copper alloy. The conductive metal also has the properties of a good thermal conductor. Therefore, conduction heat from the room temperature part to the cryogenic part enters. In order to reduce the Joule heat generated in the conductor and the heat intrusion due to heat conduction from the room temperature part, a configuration is adopted in which the low temperature helium gas generated by evaporating liquid helium flows in from the low temperature terminal to cool the conductor part. You.
【０００４】超電導装置全体の熱負荷の大半は電流リー
ドで占めるため、電流リードの低熱侵入化は超電導装置
の経済的な運転を実現するために重要な課題となってい
る。酸化物超電導体は液体窒素温度（〜77K ）程度で超
電導状態を保持できるのでこれを電流リードの低温側に
使用すると、この部分ではジュール発熱がなくなり、か
つ酸化物超電導体は低温で熱伝導率が銅の 100分の１以
下という低熱伝導特性を持っていることから、電流リー
ドの熱負荷の軽減に有効であり、装置の経済的な運転が
可能になる。[0004] Since most of the heat load of the entire superconducting device is occupied by the current lead, low heat penetration of the current lead is an important issue for realizing economical operation of the superconducting device. Since the oxide superconductor can maintain the superconducting state at the temperature of liquid nitrogen (~ 77K), if it is used on the low temperature side of the current lead, Joule heating will be eliminated in this part, and the oxide superconductor will have a low thermal conductivity at low temperature. Has a low thermal conductivity of less than one-hundredth that of copper, which is effective in reducing the thermal load on the current leads, and enables economical operation of the device.
【０００５】図６は従来の電流リードの立面図である。
この図において電流リード１は下から低温端子90、低温
側リード５、高温側リード２及び常温端子20からなって
いる。低温端子90には引き出しリード101 を介して図示
しない液体ヘリウム容器に収納され液体ヘリウム He に
浸漬されている超電導コイル10が接続され、常温端子20
は図示しない真空容器の外部の大気中にあって図示しな
い外部電源に接続される。フランジ22は電流リード１を
図示しない真空容器に取付けるためのものである。FIG. 6 is an elevation view of a conventional current lead.
In this figure, a current lead 1 comprises a low-temperature terminal 90, a low-temperature side lead 5, a high-temperature side lead 2, and a normal-temperature terminal 20 from below. A superconducting coil 10 housed in a liquid helium container (not shown) and immersed in liquid helium He is connected to the low-temperature terminal 90 through a lead 101.
Is in the atmosphere outside a vacuum vessel (not shown) and is connected to an external power supply (not shown). The flange 22 is for attaching the current lead 1 to a vacuum vessel (not shown).
【０００６】図７は図６に示す電流リード１の回転断面
図を含む部分垂直断面図である。高温側リード２と低温
側リード５とは中間接続金具６によって電気的、機械的
に接続されており、低温側リード５は筒状容器７の中を
４本の棒状の酸化物超電導体８が通った構成であり、高
温側リード２は筒状容器４の中を銅のような良導電性金
属線材の束３が通っており、この良導電性金属線材の束
３の下端が中間接続金具６の穴に埋め込まれて半田付け
で固定され、他端は図６の常温端子20に接続されてい
る。電流リード１の中を電流が流れるのは主に良導電性
金属線材の束３と酸化物超電導体８である。FIG. 7 is a partial vertical sectional view including a rotational sectional view of the current lead 1 shown in FIG. The high-temperature side lead 2 and the low-temperature side lead 5 are electrically and mechanically connected by an intermediate connection fitting 6, and the low-temperature side lead 5 has four cylindrical oxide superconductors 8 in a cylindrical container 7. The high-temperature side lead 2 has a cylindrical container 4 through which a bundle 3 of a good conductive metal wire such as copper passes, and a lower end of the bundle 3 of the good conductive metal wire is an intermediate connection fitting. 6 and fixed by soldering, and the other end is connected to the room temperature terminal 20 in FIG. It is mainly the bundle 3 of the highly conductive metal wires and the oxide superconductor 8 that the current flows in the current lead 1.
【０００７】酸化物超電導体８は下部が低温端子90が設
けられている低温端子金具９の穴に埋め込まれて半田付
けされ、上部が中間接続金具６の穴に埋め込まれて半田
付けされてそれぞれ電気的、機械的に接続されている。
管状容器７もそれぞれ低温端子金具９と中間接続金具６
とにそれぞれ気密に接続されている。低温端子金具９に
は流通孔91が設けられていて、低温端子金具９が挿入さ
れる図示しない液体ヘリウム容器と管状容器７内の中空
部51とを連通しており、中間接続金具６には流通孔61が
設けられていて、低温側リード５の中空部51と高温側リ
ード２の中空部21とを連通しており、それぞれヘリウム
ガスGHe が流れることができるようになっている。ヘリ
ウムガスGHe は液体ヘリウム容器に侵入する熱を奪って
液体ヘリウムガが気化することによって発生する。酸化
物超電導体８はこのヘリウムガスGHe に冷却されて超電
導状態を維持し、良導電性金属線材の束３もヘリウムガ
スGHe に冷却されてジュール熱と外部から侵入する侵入
熱が吸収される。The oxide superconductor 8 has a lower part embedded in a hole of a low-temperature terminal fitting 9 provided with a low-temperature terminal 90 and soldered, and an upper part embedded in a hole of an intermediate connecting metal part 6 and soldered. Electrically and mechanically connected.
The tubular container 7 also has a low-temperature terminal fitting 9 and an intermediate connection fitting 6 respectively.
And each is airtightly connected. The low-temperature terminal fitting 9 is provided with a flow hole 91, which communicates a liquid helium container (not shown) into which the low-temperature terminal fitting 9 is inserted with the hollow portion 51 in the tubular container 7. have communication holes 61 are provided, so that a hollow portion 21 of the hollow portion 51 and the high temperature side lead 2 of the low-temperature-side lead 5 is communicated, can each flow helium gas GH e. The helium gas GH e is generated when the liquid helium gas is vaporized by removing heat that enters the liquid helium container. The oxide superconductor 8 is cooled by the helium gas GH e to maintain the superconducting state, and the bundle 3 of the highly conductive metal wire is also cooled by the helium gas GH e to absorb Joule heat and invasion heat entering from the outside. You.
【０００８】図８は図７とは異なる構成の低温リードが
採用された電流リードの要部断面図であり、図７と同じ
部材については共通の符号を、同じ機能の部材について
は図７のの符号にそれぞれ付けて重複する説明を省く。
この図において、中間接続金具6Aと低温端子金具9Aには
これらが互いに対向する側に突出部6A2,9A2 が設けられ
ており、これらにボルトで固定された接続片6A3,9A3 を
介して棒状の酸化物超電導体8Aが取付けられている。こ
のような構成を採用することによって、酸化物超電導体
8Aを中間接続金具6Aや低温端子金具9Aに取付ける取付け
作業が単に接続片6A3,9A3 を突出部6A2,9A2 にボルトで
取付けるだけの簡単な作業になる。FIG. 8 is a sectional view of a main part of a current lead adopting a low-temperature lead having a structure different from that of FIG. 7, and the same members as those in FIG. And duplicate description is omitted.
In this figure, the intermediate connection fitting 6A and the low-temperature terminal fitting 9A are provided with projections 6A2, 9A2 on the side facing each other, and are formed in a rod-like shape via connection pieces 6A3, 9A3 fixed to these with bolts. An oxide superconductor 8A is attached. By adopting such a configuration, the oxide superconductor
The installation work of attaching 8A to the intermediate connection fitting 6A and the low-temperature terminal fitting 9A is as simple as simply attaching the connection pieces 6A3, 9A3 to the protrusions 6A2, 9A2 with bolts.
【０００９】図９は図８のD-D 断面図であり、筒状容器
７と中間接続金具6Aの図示は省略してあり、突出部6A2
及び接続片6A3 は矢印の方向から見た矢視図である。こ
の図において、突出部6A2 は正方形の断面をしていてそ
れぞれの辺に接続片6A3 が取付けられ、それぞれの接続
片6A3 に酸化物超電導体8Aが取付けられており、結局酸
化物超電導体8Aは４本の棒状の酸化物超電導体からなっ
ている。酸化物超電導体8Aと接続片6A3 とは半田付けで
導電結合される。その際、結合部の抵抗を小さくするた
めに、酸化物超電導体8Aの半田付けされる部分に銀を蒸
着するか銀箔を張り付けるかなどの構成が採用される。
図８のD-D 断面の方向を逆にして低温端子金具9Aを向く
方向の断面図をとった図は、図９の突出部6A2 、接続片
6A3 の代わりに突出部9A2 、接続片9A3 とした図にな
り、これらの酸化物超電導体8Aとの接続構成は前述の構
成と同様である。FIG. 9 is a sectional view taken along the line DD in FIG. 8, in which the illustration of the cylindrical container 7 and the intermediate connection fitting 6A is omitted, and the protrusion 6A2
The connection piece 6A3 is a view as seen from the direction of the arrow. In this figure, the protruding portion 6A2 has a square cross section, and connection pieces 6A3 are attached to each side, and the oxide superconductor 8A is attached to each connection piece 6A3. It consists of four rod-shaped oxide superconductors. Oxide superconductor 8A and connection piece 6A3 are conductively coupled by soldering. At this time, in order to reduce the resistance of the joint, a configuration such as whether silver is deposited or a silver foil is attached to the soldered portion of the oxide superconductor 8A is adopted.
The sectional view taken in the direction facing the low-temperature terminal fitting 9A by reversing the direction of the DD section in FIG. 8 is the protrusion 6A2 in FIG.
The figure shows a projection 9A2 and a connecting piece 9A3 instead of 6A3, and the connection configuration with these oxide superconductors 8A is the same as that described above.
【００１０】[0010]
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のよう
に、棒状の酸化物超電導体 8,8A の両端を筒状容器に強
固に固定した従来の低温側リード５，5Aにおいては、酸
化物超電導体 8,8A に機械的歪みが加わった状態で組立
加工を終了することが多い。ところが、酸化物超電導体
8,8A は焼成材であるため機械的にもろく、かつ高い寸
法精度を期待できないという性質が有るため、低温側リ
ード 5,5A の組立加工時に酸化物超電導体8,8A に加わ
る機械的応力や歪みによって微小なクラックが発生する
ことがあり、さらに組立終了後電流リード１を冷却した
際に構成材料の熱収縮差により発生する熱応力が、微小
クラックに集中して機械的弱点部を形成するため、とき
には酸化物超電導体 8,8A が破損するという問題が発生
する。また、酸化物超電導体の破損が電流リードの組立
作業終了後に発見された場合には、低温側リード 5,5A
又は電流リード１全体を分解し、新たな酸化物超電導体
に交換する大掛かりな分解修理が必要であり、多大な経
済的損失を招くばかりか、この間電流リードを使用でき
ないという不都合が発生する。As described above, in the conventional low-temperature side leads 5 and 5A in which both ends of the rod-shaped oxide superconductors 8,8A are firmly fixed to the cylindrical container, the oxide superconductors Assembling is often completed when mechanical strain is applied to the body 8, 8A. However, oxide superconductors
Since 8,8A is a fired material, it is mechanically fragile and cannot be expected to have high dimensional accuracy.Therefore, the mechanical stress applied to the oxide superconductors 8,8A when assembling the low-temperature lead 5,5A is reduced. A minute crack may be generated due to the strain, and a thermal stress generated due to a difference in thermal contraction of the constituent material when the current lead 1 is cooled after the assembly is completed concentrates on the minute crack to form a mechanical weak point. This sometimes causes a problem that the oxide superconductors 8, 8A are damaged. If the oxide superconductor is found to be damaged after the assembly of the current lead,
Alternatively, it is necessary to perform a large-scale disassembly and repair in which the entire current lead 1 is disassembled and replaced with a new oxide superconductor, causing not only a great economic loss but also a disadvantage that the current lead cannot be used during this time.
【００１１】一方、超電導コイル10の両端子に接続され
る一対の電流リード１が互いに平行して配置されるよう
な場合、励磁電流のオンオフに伴う電流磁界の変化によ
って大きな電磁機械力が酸化物超電導体 8,8A に作用す
る。このような場合、両端が固定された酸化物超電導体
8,8A に過大な曲げ応力が加わり、機械的に脆い酸化物
超電導体が破損するという問題が発生する。On the other hand, when a pair of current leads 1 connected to both terminals of the superconducting coil 10 are arranged in parallel with each other, a large electromagnetic mechanical force is generated due to a change in the current magnetic field accompanying the turning on and off of the exciting current. Acts on superconductors 8,8A. In such a case, an oxide superconductor with both ends fixed
Excessive bending stress is applied to 8,8A, causing a problem that mechanically fragile oxide superconductors are damaged.
【００１２】この発明の目的は、低温側リードの構造改
善により、酸化物超電導体の機械的安定性を強化するこ
とにある。An object of the present invention is to improve the mechanical stability of an oxide superconductor by improving the structure of a low-temperature side lead.
【００１３】[0013]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、この発明によれば、高温側リードと低温側リードと
が電気的、機械的に接続されてなる電流リードにおい
て、前記低温側リードが、棒状の酸化物超電導体が管状
容器に収納されたものからなり、かつ、硬化性樹脂が前
記管状容器内に充填されるとともに硬化されて前記管状
容器および前記酸化物超電導体と一体化されてなるもの
とする。また、酸化物超電導体の内部にヘリウムガスが
通る冷却孔が設けられてなるものとする。また、酸化物
超電導体の長さ方向に平行に硬化性樹脂を貫通するヘリ
ウムガスの流通孔が設けられてなるものとする。また、
高温側リードと低温側リードとが電気的、機械的に接続
されてなる電流リードにおいて、前記低温側リードが、
棒状の酸化物超電導体が管状容器に収納されたものから
なり、かつ、前記酸化物超電導体を長手方向に貫通する
複数本の貫通孔が設けられ、これら複数本の貫通孔のう
ちの一部の貫通孔に補強棒が挿入されてなるものとす
る。また、この補強棒を、端部が開口した補強管に代え
てなるものとする。According to the present invention, there is provided a current lead in which a high-temperature side lead and a low-temperature side lead are electrically and mechanically connected. However, a rod-shaped oxide superconductor is contained in a tubular container, and a curable resin is filled and cured in the tubular container and is integrated with the tubular container and the oxide superconductor. It shall be. Further, a cooling hole through which a helium gas passes is provided inside the oxide superconductor. A helium gas flow hole penetrating through the curable resin is provided in parallel with the length direction of the oxide superconductor. Also,
In a current lead in which the high-temperature side lead and the low-temperature side lead are electrically and mechanically connected, the low-temperature side lead is
A rod-shaped oxide superconductor is housed in a tubular container, and a plurality of through-holes penetrating the oxide superconductor in the longitudinal direction are provided, and a part of the plurality of through-holes is provided. It is assumed that a reinforcing rod is inserted into the through hole. The reinforcing rod is replaced with a reinforcing pipe having an open end.
【００１４】[0014]
【作用】この発明の構成において、酸化物超電導体が収
納される低温側リードの管状容器内に硬化性樹脂を充填
することによって、電流リードに外力がかかったときに
硬化した樹脂がその力を負担して酸化物超電導体に過度
の力がかからない。また、酸化物超電導体の内部にヘリ
ウムガスの冷却孔を設けることによって、酸化物超電導
体が冷却されるとともに高温側リードへのヘリウムガス
の流通路も確保することができる。ヘリウムガスの冷却
孔として酸化物超電導体の長さ方向と同じ方向に硬化性
樹脂を貫通する孔を設けても酸化物超電導体の樹脂を介
した冷却と高温側リードへのヘリウムガス流通路の確保
ができる。In the structure of the present invention, the curable resin is filled in the tubular container of the low-temperature side lead in which the oxide superconductor is accommodated, so that the resin cured when an external force is applied to the current lead. No excessive force is applied to the oxide superconductor by burden. Further, by providing a cooling hole for helium gas inside the oxide superconductor, the oxide superconductor can be cooled and a helium gas flow path to the high-temperature side lead can be secured. Even if a hole that penetrates the curable resin is provided in the same direction as the length direction of the oxide superconductor as a cooling hole for the helium gas, the cooling of the oxide superconductor through the resin and the passage of the helium gas flow path to the high-temperature side lead Can be secured.
【００１５】また、棒状の酸化物超電導体にこれの長手
方向に平行な貫通孔を複数本設けて、この貫通孔の少な
くとも１本に補強棒を挿入して設けることによって、電
流リードに曲げ応力がかかったときにこの補強棒が曲げ
応力を負担して酸化物超電導体の曲げ応力を低減させ
る。補強棒が挿入されない貫通孔にはヘリウムガスを通
すことによって、酸化物超電導体の冷却効果が向上す
る。連結棒の代わりに中が中空の補強管を使用すると、
この補強管も冷却孔の役目を果たす。Further, by providing a plurality of through holes parallel to the longitudinal direction of the rod-shaped oxide superconductor and inserting a reinforcing rod into at least one of the through holes, a bending stress is applied to the current lead. When this occurs, the reinforcing rod bears the bending stress and reduces the bending stress of the oxide superconductor. By passing helium gas through the through-hole into which the reinforcing rod is not inserted, the cooling effect of the oxide superconductor is improved. If a hollow reinforcing tube is used instead of the connecting rod,
This reinforcing pipe also serves as a cooling hole.
【００１６】[0016]
【実施例】以下この発明を実施例に基づいて説明する。
図１はこの発明の第１の実施例を示す電流リードの回転
断面図を含む部分垂直断面図であり、図７と同じ部材に
ついては共通の符号を付けて詳しい説明を省く。この図
において、図７の低温側リード５の中空部51に硬化性樹
脂100 を充填して硬化させ、筒状容器７及び酸化物超電
導体80とともに一体化してある。酸化物超電導体80には
ヘリウムガスGHe を通す冷却孔81を設けてあり、また、
硬化性樹脂100 と低温端子金具９及び中間接続金具６と
の間には隙間52,53 を設けてあって、低温端子金具９の
流通孔91から中に入ったヘリウムガスGHe は隙間52を介
して冷却孔81に入り隙間５３を介して中間接続金具６の
流通孔61を通って高温側リード２の中に入る。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below based on embodiments.
FIG. 1 is a partial vertical sectional view including a rotational sectional view of a current lead showing a first embodiment of the present invention, and the same members as those in FIG. In this figure, the hollow portion 51 of the low-temperature side lead 5 in FIG. 7 is filled with a curable resin 100 and cured, and is integrated with the cylindrical container 7 and the oxide superconductor 80. The oxide superconductor 80 is provided with a cooling hole 81 through which the helium gas GH e passes,
Gaps 52 and 53 are provided between the curable resin 100 and the low-temperature terminal fitting 9 and the intermediate connection fitting 6, and the helium gas GH e entered from the flow hole 91 of the low-temperature terminal fitting 9 passes through the gap 52. Then, it enters the cooling hole 81 through the flow hole 61 of the intermediate connector 6 through the gap 53 and enters the high-temperature side lead 2.
【００１７】低温側リード５は硬化樹脂100 によって一
体化されるので機械的強度が増大し、電流リード１に何
らかの理由で外力がかかったときでも硬化性樹脂100 が
多くの力を負担して酸化物超電導体80に過大な曲げ応力
がかかるのを防ぐことができる。酸化物超電導体80が超
電導状態を維持するための冷却は主に冷却孔81に流れる
ヘリウムガスGHe によって行われる。冷却孔81は同時に
ヘリウムガスGHe を高温側リード２に供給するための流
通路ともなっている。Since the low-temperature side lead 5 is integrated with the cured resin 100, the mechanical strength increases, and even when an external force is applied to the current lead 1 for some reason, the curable resin 100 bears a large amount of force and oxidizes. Excessive bending stress can be prevented from being applied to the object superconductor 80. Oxide superconductor 80 is cooled to maintain the superconducting state is effected by the helium gas GH e flowing mostly into the cooling hole 81. Cooling hole 81 has also a flow passage for supplying the helium gas GH e to a high temperature side lead 2 simultaneously.
【００１８】冷却孔81ではなく硬化性樹脂100 に酸化物
超電導体80に平行して貫通孔を設け、この貫通孔にヘリ
ウムガスGHe を通すことによって硬化性樹脂100 を介し
て酸化物超電導体80を冷却するとともに高温側リード２
への流通路とすることもできる。このときの酸化物超電
導体は図７の酸化物超電導体８のように中実の棒でよ
い。流通路の断面積を大きく確保ししかも酸化物超電導
体の冷却効果を高い値に確保するためには、冷却孔81と
前述の貫通孔を併用すればよい。[0018] In parallel to the cooling hole curable resin 100 rather than 81 in the oxide superconductor 80 through holes provided in the oxide superconductor through the curable resin 100 by passing helium gas GH e into the through hole Cool 80 and high temperature side lead 2
It can also be a flow path to The oxide superconductor at this time may be a solid rod like the oxide superconductor 8 in FIG. In order to secure a large cross-sectional area of the flow passage and to ensure a high cooling effect of the oxide superconductor, the cooling hole 81 and the above-described through hole may be used in combination.
【００１９】図１では冷却孔81は隙間52,53 の両方の部
分で冷却孔81まで届く穴を径方向に設け長さ方向の穴は
これら径方向の穴をつなぐ長さだけ設けてあるが、長さ
方向の穴は酸化物超電導体80の全長にわたって設けても
よい。この構成の場合は酸化物超電導体80は筒状になる
ので製作も比較的容易である。更に、径方向の穴の代わ
りに流通孔61,91 と同じように金具6,9 を図の上下方向
に貫通する穴と連通する構成を採用することもできる。
このような構成にすると隙間52,53 は不要になってこの
部分も硬化性樹脂100 を充填することができるので充填
作業が容易になるという利点がある。In FIG. 1, the cooling holes 81 are provided with holes reaching the cooling holes 81 in both directions of the gaps 52 and 53 in the radial direction, and the longitudinal holes are provided with a length connecting these radial holes. The holes in the length direction may be provided over the entire length of the oxide superconductor 80. In the case of this configuration, the oxide superconductor 80 is formed in a cylindrical shape, so that it is relatively easy to manufacture. Further, instead of the holes in the radial direction, it is also possible to adopt a configuration in which the metal fittings 6, 9 communicate with the holes penetrating in the vertical direction in the drawing in the same manner as the flow holes 61, 91.
With such a configuration, the gaps 52 and 53 become unnecessary, and this portion can be filled with the curable resin 100, so that there is an advantage that the filling operation is facilitated.
【００２０】なお、酸化物超電導体80に電流が流れるこ
とによって発生する熱は実質的に無視できるので、酸化
物超電導体80を冷却する目的は中間接続金具６を介して
熱伝導によって侵入してくる熱の吸収にある。硬化性樹
脂100 を充填することによって機械的だけではなく熱的
にも低温側リード50は一体化されるので内部に冷却のた
めの貫通孔などを設けず筒状容器７の外表面からの冷却
だけでも充分な冷却効果が得られることもある。したが
って、前述の冷却孔81や貫通孔などが不要の場合もあ
る。ただ、このときには高温側リード２の中空部21にヘ
リウムガスGHe を供給する流通路を確保する必要があ
る。Since the heat generated by the current flowing through the oxide superconductor 80 is substantially negligible, the purpose of cooling the oxide superconductor 80 is to penetrate by heat conduction through the intermediate fitting 6. In absorbing the heat that comes. Since the low-temperature side lead 50 is integrated not only mechanically but also thermally by filling the curable resin 100, cooling from the outer surface of the cylindrical container 7 is performed without providing a through hole for cooling inside. In some cases, a sufficient cooling effect may be obtained. Therefore, the cooling hole 81 and the through hole described above may not be necessary. However, in this case it is necessary to secure a flow passage for supplying the helium gas GH e in the hollow portion 21 of the high-temperature side lead 2.
【００２１】硬化性樹脂100 としてはよく知られている
熱硬化性樹脂であるエポキシ樹脂を使用するのが妥当で
ある。図２はこの発明の第２の実施例を示すもので、図
８に示す電流リードに適用したものであり図９と同じく
図８のD-D 断面位置に相当する要部断面図である。ま
た、図３は図２のA-A 断面図、図４は図３のB-B 断面図
である。これらの図において、図８、図９と同じ構成要
素には同じ符号を、類似の構成要素には符号の中に含ま
れる英字ＡをＢに代えて重複する説明を省く。図２にお
いて、接続片6B3は管状部6B31と固定部6B32とからなっ
ていて、管状部6B31に設けられた穴部6B33に酸化物超電
導体8Bが挿入され半田付けで電気的、機械的に接続され
ている。接続片6B3 は固定部6B32によって突出部6A2 に
ボルト締めで固定されている。図８、図９にも固定部6B
32と同様の固定部があるが図示を省略しているに過ぎな
い。As the curable resin 100, it is appropriate to use an epoxy resin which is a well-known thermosetting resin. FIG. 2 shows a second embodiment of the present invention, which is applied to the current lead shown in FIG. 8, and is a cross-sectional view of a main part corresponding to the cross-sectional position of DD in FIG. 8, as in FIG. 3 is a sectional view taken along line AA of FIG. 2, and FIG. 4 is a sectional view taken along line BB of FIG. In these figures, the same components as those in FIGS. 8 and 9 are denoted by the same reference numerals, and the same components are replaced with the letter A included in the reference symbols, and redundant description is omitted. In FIG. 2, the connecting piece 6B3 is composed of a tubular portion 6B31 and a fixing portion 6B32, and the oxide superconductor 8B is inserted into a hole 6B33 provided in the tubular portion 6B31 and electrically and mechanically connected by soldering. Have been. The connecting piece 6B3 is fixed to the protruding portion 6A2 by a bolt with a fixing portion 6B32. 8 and 9 also show the fixing part 6B.
There is a fixing part similar to that of 32, but it is not shown.
【００２２】図４に拡大して示すように酸化物超電導体
8Bには中央に１つと周辺近くに８つの合計９つの貫通孔
が設けられている。その内の４つは補強棒8B2 が挿入さ
れ、他の５つは何も挿入されないで冷却孔8B1 となって
いる。図３に示すように酸化物超電導体8Bは管状部6B31
の穴部6B33に挿入されているが、穴部6B33と冷却孔8B1
とは連通するように構成されているので、穴部6B33を通
って冷却孔8B1 にヘリウムガスGHe が通って酸化物超電
導体8Bを中から冷却する。An oxide superconductor as shown in FIG.
8B is provided with a total of nine through holes, one in the center and eight near the periphery. Four of them have reinforcing rods 8B2 inserted, and the other five have no cooling holes 8B1 inserted. As shown in FIG. 3, the oxide superconductor 8B has a tubular portion 6B31.
The hole 6B33 and the cooling hole 8B1
Which is configured to communicate the helium gas GH e the cooling holes 8B1 through a hole 6B33 is cooled in an oxide superconductor 8B through.
【００２３】補強棒8B2 はステンレス鋼、又は繊維強化
樹脂などが使用される。これらは熱伝導率が小さくて機
械的強度が高いという特徴を持っている。熱伝導率が小
さい材料が適しているのは中間接続金具6Aから低温端子
金具9Aに向かう熱伝導による熱侵入を小さくするためで
ある。電流リードに曲げ応力がかかったとき、この補強
棒8B2 が力を負担して酸化物超電導体8Bに生ずる応力が
低減する。したがってこの発明の第１の実施例と同様に
電流リードの機械的強度を向上させることができる。冷
却孔8B1 は酸化物超電導体8Bの冷却特性を向上させるも
のであるが酸化物超電導体8Bの表面からの冷却で充分な
ときには必要ではない。ただ、電流リードの正常な使用
状態にあるときには問題なくても、酸化物超電導体8Bが
万一クエンチしたときには酸化物超電導体8Bの温度上昇
を抑制するためになるべく冷却効果が高いことが望まれ
る。The reinforcing rod 8B2 is made of stainless steel or fiber reinforced resin. These are characterized by low thermal conductivity and high mechanical strength. The reason why a material having a low thermal conductivity is suitable is to reduce heat penetration due to heat conduction from the intermediate connection fitting 6A to the low-temperature terminal fitting 9A. When a bending stress is applied to the current lead, the reinforcing rod 8B2 bears a force to reduce the stress generated in the oxide superconductor 8B. Therefore, similarly to the first embodiment of the present invention, the mechanical strength of the current lead can be improved. The cooling holes 8B1 improve the cooling characteristics of the oxide superconductor 8B, but are not necessary when cooling from the surface of the oxide superconductor 8B is sufficient. However, even if there is no problem when the current lead is in a normal use state, it is desired that the cooling effect be as high as possible to suppress the temperature rise of the oxide superconductor 8B when the oxide superconductor 8B quench. .
【００２４】冷却孔8B1 は、補強棒8B2 を挿入のための
貫通孔を酸化物超電導体8Bに設けるときに補強棒8B2 の
必要本数を越える貫通孔を設けることによって容易に形
成することができる。図５はこの発明の第２の実施例と
一部異なる実施例を示す酸化物超電導体の断面図であ
り、図４と同じ構成要素には同じ符号を付けて重複する
説明を省く。図５の図４との違いは補強棒8B2 の代わり
に補強管8B3 を使用した点である。補強管8B3 は中空で
両端が開口しておりこの中空部をヘリウムガスを通って
冷却孔8B1 と同様に酸化物超電導体8Bを内部から冷却す
ることができる。この場合も冷却孔8B1 を設けるのを省
略することは図４の構成よりも可能性が高い。すなわ
ち、補強管8B3 によって酸化物超電導体8Bの機械的補強
と冷却効果の向上との両方を行うことができるからであ
る。The cooling hole 8B1 can be easily formed by providing a through-hole for inserting the reinforcing rod 8B2 in the oxide superconductor 8B by providing a through-hole exceeding the required number of reinforcing rods 8B2. FIG. 5 is a cross-sectional view of an oxide superconductor showing an embodiment partially different from the second embodiment of the present invention. The same components as those in FIG. 5 is different from FIG. 4 in that a reinforcing pipe 8B3 is used instead of the reinforcing rod 8B2. The reinforcing pipe 8B3 is hollow and open at both ends. Through this hollow part, the helium gas can be used to cool the oxide superconductor 8B from the inside similarly to the cooling hole 8B1. Also in this case, omitting the provision of the cooling hole 8B1 is more likely than the configuration of FIG. That is, it is because both the mechanical reinforcement of the oxide superconductor 8B and the improvement of the cooling effect can be performed by the reinforcing pipe 8B3.
【００２５】補強棒8B2 、補強管8B3 及び冷却孔8B1 を
形成するための貫通孔は酸化物超電導体を焼結によって
製作する際に設けることができる。すなわち、焼結の際
に貫通孔となる部分に適当な金属棒を設けておき、粉末
状の酸化物を詰め込んだ上で焼結し、そのあと金属棒を
抜き取る。抜き取る代わりにこの金属棒の融点以上の温
度にさらして溶かし出すことでもよい。The through holes for forming the reinforcing rods 8B2, the reinforcing pipes 8B3, and the cooling holes 8B1 can be provided when the oxide superconductor is manufactured by sintering. That is, an appropriate metal rod is provided in a portion to be a through hole at the time of sintering, a powdered oxide is packed and sintered, and then the metal rod is extracted. Instead of extracting, it may be exposed to a temperature higher than the melting point of the metal rod to dissolve it.
【００２６】焼結時の温度は 300°Ｃ程度であるから、
融点がこの温度よりも高く酸化物超電導体の許容温度よ
りも低い範囲の金属であれば溶かし出す方法を採用する
ことができる。また、補強棒8B2 又は補強管8B3 として
ステンレス鋼板を用いると貫通孔を設けるための金属棒
として補強材としてのステンレス棒又はステンレス管を
使用しそのま抜かないでおくことでもよい。Since the sintering temperature is about 300 ° C,
If the metal has a melting point higher than this temperature and lower than the allowable temperature of the oxide superconductor, a method of melting out the metal can be adopted. When a stainless steel plate is used as the reinforcing rod 8B2 or the reinforcing pipe 8B3, a stainless steel rod or a stainless steel pipe as a reinforcing material may be used as a metal rod for providing a through-hole, and the metal rod may not be pulled out.
【００２７】なお、第２の実施例は図８に示す従来の電
流リードに適用した例であるが、これの代わりに図７に
示す電流リードに適用することもできる。また、接続片
として酸化物超電導体との接続部が全周ではなく例えば
図８、図９に示すように半周であっても差し支えない。
また、補強棒8B2 や補強管8B3 の断面形状は必ずしも円
形である必要はなく、正六角形又は正四角形であっても
原理的に問題はない。ただ、一般的には円形であるのが
色々の面で有利である。また、補強棒8B2 又は補強管8B
3 や冷却孔8B1 の本数や径寸法は図示したものにこだわ
るものではなく、適用する電流リードの仕様に応じた適
切な緒言を採用すればよい。Although the second embodiment is an example applied to the conventional current lead shown in FIG. 8, it can be applied to the current lead shown in FIG. 7 instead of this. Further, the connection portion with the oxide superconductor as the connection piece may not be the entire circumference but may be a half circumference as shown in FIGS. 8 and 9, for example.
The cross-sectional shape of the reinforcing rod 8B2 or the reinforcing pipe 8B3 does not necessarily have to be circular, and there is no problem in principle even if it is a regular hexagon or a square. However, a circular shape is generally advantageous in various aspects. In addition, reinforcing rod 8B2 or reinforcing pipe 8B
The number and the diameter of the cooling holes 8 and the cooling holes 8B1 are not limited to those shown in the figure, and an appropriate introduction according to the specification of the current lead to be applied may be adopted.
【００２８】[0028]
【発明の効果】この発明は前述のように、低温側リード
の管状容器内にエポキシ樹脂のような硬化性樹脂を充填
してこれとともに酸化物超電導体、筒状容器を機械的に
一体化することによって、電流リードに外力がかかった
ときにこれらが一体となって外力に耐えるので、酸化物
超電導体にかかる曲げ応力が低減してこれが破損する可
能性がなくなり信頼性の高い電流リードになるという効
果が得られる。また、酸化物超電導体の内部にヘリウム
ガスが通る冷却孔を設けることによって酸化物超電導体
の冷却と高温側リードへのヘリウムガスの流通路の確保
ができる。ヘリウムガスの冷却孔として硬化性樹脂を貫
通する孔を設けても酸化物超電導体の樹脂を介した冷却
と高温側リードへのヘリウムガス流通路の確保ができ
る。硬化性樹脂の中を通る冷却孔と前述の酸化物超電導
体の中を通る冷却孔とを併用することで酸化物超電導体
の冷却と高温側リードへのヘリウムガスの流通路として
の２つの機能を最適に設定することができるという効果
が得られる。According to the present invention, as described above, a curable resin such as an epoxy resin is filled in a tubular container of a low-temperature side lead, and an oxide superconductor and a cylindrical container are mechanically integrated with the resin. As a result, when an external force is applied to the current leads, they integrally withstand the external force, so that the bending stress applied to the oxide superconductor is reduced, and there is no possibility that the oxide superconductor is broken, so that a highly reliable current lead is obtained. The effect is obtained. Further, by providing a cooling hole through which helium gas passes inside the oxide superconductor, it is possible to cool the oxide superconductor and secure a flow path for the helium gas to the high-temperature side lead. Even if a hole penetrating through the curable resin is provided as a cooling hole for the helium gas, the cooling of the oxide superconductor through the resin and the passage of the helium gas to the high-temperature side lead can be secured. By using the cooling hole passing through the curable resin and the cooling hole passing through the above-described oxide superconductor together, it has two functions as the cooling of the oxide superconductor and the flow path of the helium gas to the high-temperature side lead. Can be set optimally.
【００２９】また、棒状の酸化物超電導体に貫通孔を複
数本設けて、この貫通孔の少なくとも１本に補強棒又は
補強管を挿入して設けることによって、電流リードに曲
げ応力がかかったときにこの補強棒又は補強管が曲げ応
力を負担して酸化物超電導体の曲げ応力を低減させるこ
とができて電流リードの機械的強度が向上し前述と同様
の信頼性の高い電流リードになるという効果が得られ
る。補強棒が挿入されない貫通孔にはヘリウムガスを通
すことによって、酸化物超電導体の冷却効果が向上す
る。連結管を使用する場合には、この補強管も冷却孔の
役目を果たして酸化物超電導体の冷却効果が向上し、特
にクエンチ時の酸化物超電導体の温度上昇を抑制して波
及的な影響を防止することができるという効果が得られ
る。Further, by providing a plurality of through-holes in the rod-shaped oxide superconductor and inserting and providing a reinforcing rod or a reinforcing tube in at least one of the through-holes, when a bending stress is applied to the current lead, The reinforcing rod or the reinforcing tube bears the bending stress, and the bending stress of the oxide superconductor can be reduced, and the mechanical strength of the current lead is improved. The effect is obtained. By passing helium gas through the through-hole into which the reinforcing rod is not inserted, the cooling effect of the oxide superconductor is improved. When a connecting pipe is used, this reinforcing pipe also functions as a cooling hole, improving the cooling effect of the oxide superconductor.In particular, it suppresses the temperature rise of the oxide superconductor during a quench to reduce the ripple effect. This has the effect of preventing it.
【図１】この発明の第１の実施例を示す電流リードの回
転断面図を含む部分垂直断面図FIG. 1 is a partial vertical sectional view including a rotational sectional view of a current lead showing a first embodiment of the present invention.
【図２】この発明の第２の実施例を示す電流リードの要
部断面図FIG. 2 is a sectional view of a main part of a current lead showing a second embodiment of the present invention;
【図３】図２のA-A 断面図FIG. 3 is a sectional view taken along line AA of FIG. 2;
【図４】図３のB-B 断面図FIG. 4 is a sectional view taken along line B-B of FIG.
【図５】図４とは異なる実施例を示す図４と同じ位置の
断面図FIG. 5 is a sectional view of the same position as in FIG. 4 showing an embodiment different from that of FIG. 4;
【図６】電流リードの立面図FIG. 6 is an elevation view of a current lead.
【図７】図６に示す電流リードの従来の構成を示す回転
断面図を含む部分垂直断面図FIG. 7 is a partial vertical sectional view including a rotational sectional view showing a conventional configuration of the current lead shown in FIG. 6;
【図８】図７とは異なる従来の電流リードの要部断面図8 is a cross-sectional view of a main part of a conventional current lead different from FIG. 7;
【図９】図８のD-D 断面図9 is a sectional view taken along line D-D in FIG.
10…超電導コイル、 101…引き出しリード、 1…電流リ
ード、He…液体ヘリウム、GHe …ヘリウムガス 2…高温側リード、 3…良導電性金属線材の束、 4…
筒状容器、6,6A …中間接続金具、61,6A1…流通孔、5,5
0,5A…低温側リード、51, …中空部、 100…硬化性樹
脂、 7…筒状容器、8,80,8A,8B …酸化物超電導体、81
…冷却孔、 9,9A …低温側端子金具、6A…中間金具、 6
A2,6B2,9A2,9B2…突出部、 6A3,6B3,9A3,9B3…接続片、
6B31, 9B31…管状部、6B32, 9B32…固定部、6B33, 9B33
…穴部、 8B1…冷却孔、 8B2…補強棒、 8B3…補強管10 ... superconducting coil, 101 ... lead, 1 ... current lead, He ... liquid helium, GHe ... helium gas 2 ... high temperature side lead, 3 ... bundle of good conductive metal wire, 4 ...
Cylindrical container, 6,6A ... middle connection fitting, 61,6A1 ... flow hole, 5,5
0,5A: low temperature side lead, 51, hollow part, 100: curable resin, 7: cylindrical container, 8,80,8A, 8B: oxide superconductor, 81
… Cooling hole, 9,9A… Low-temperature terminal fitting, 6A… Intermediate fitting, 6
A2, 6B2, 9A2, 9B2 ... projecting part, 6A3, 6B3, 9A3, 9B3 ... connecting piece,
6B31, 9B31 ... tubular part, 6B32, 9B32 ... fixed part, 6B33, 9B33
… Hole, 8B1… Cooling hole, 8B2… Reinforcing rod, 8B3… Reinforcing pipe
Claims (5)
機械的に接続されてなる電流リードにおいて、 前記低温側リードが、棒状の酸化物超電導体が管状容器
に収納されたものからなり、かつ、硬化性樹脂が前記管
状容器内に充填されるとともに硬化されて前記管状容器
および前記酸化物超電導体と一体化されてなることを特
徴とする電流リード。The high-temperature side lead and the low-temperature side lead are electrically connected,
In the current lead which is mechanically connected, the low-temperature side lead is formed of a rod-shaped oxide superconductor housed in a tubular container, and is cured while the curable resin is filled in the tubular container. A current lead formed integrally with the tubular container and the oxide superconductor.
る冷却孔が設けられてなることを特徴とする請求項１記
載の電流リード。2. The current lead according to claim 1, wherein a cooling hole through which helium gas passes is provided inside the oxide superconductor.
樹脂を貫通するヘリウムガスの流通孔が設けられてなる
ことを特徴とする請求項１又は２記載の電流リード。3. The current lead according to claim 1, wherein a helium gas flow hole penetrating through the curable resin is provided in parallel with the longitudinal direction of the oxide superconductor.
機械的に接続されてなる電流リードにおいて、 前記低温側リードが、棒状の酸化物超電導体が管状容器
に収納されたものからなり、かつ、前記酸化物超電導体
を長手方向に貫通する複数本の貫通孔が設けられ、これ
ら複数本の貫通孔のうちの一部の貫通孔に補強棒が挿入
されてなることを特徴とする電流リード。4. A high-temperature side lead and a low-temperature side lead are electrically connected,
In a current lead that is mechanically connected, the low-temperature side lead is formed of a rod-shaped oxide superconductor housed in a tubular container, and a plurality of pieces that penetrate the oxide superconductor in the longitudinal direction. A current lead, wherein a through hole is provided, and a reinforcing rod is inserted into a part of the plurality of through holes.
補強管に代えてなることを特徴とする電流リード。5. A current lead, wherein the reinforcing rod according to claim 4 is replaced by a reinforcing tube having an open end.
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