JP6913570B2 - 超電導テープ線、この超電導テープ線を用いた超電導電流リード、永久電流スイッチおよび超電導コイル - Google Patents
超電導テープ線、この超電導テープ線を用いた超電導電流リード、永久電流スイッチおよび超電導コイル Download PDFInfo
- Publication number
- JP6913570B2 JP6913570B2 JP2017162756A JP2017162756A JP6913570B2 JP 6913570 B2 JP6913570 B2 JP 6913570B2 JP 2017162756 A JP2017162756 A JP 2017162756A JP 2017162756 A JP2017162756 A JP 2017162756A JP 6913570 B2 JP6913570 B2 JP 6913570B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- superconducting
- tape wire
- superconducting tape
- temperature
- wire
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment
Landscapes
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
- Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (AREA)
Description
(超電導テープ線の構成)
超電導電流リードを例に挙げて、図1、図2を用いて超電導テープ線15の構成について説明する。超電導テープ線15は、図2(a)に示した第1高温超電導テープ線1と図2(b)に示した第2高温超電導テープ線2とを、図1(b)に示すように第1のハンダ4aで電気的に接続させた構成になっている。
次に、図3〜図5を用いて、第1高温超電導テープ線1と第2高温超電導テープ線2とを第1のハンダ4aを用いて接合した超電導テープ線15の構成によって奏される作用、効果について説明するとともに、第2高温超電導テープ線2と金属電極3とを第2のハンダ4bを用いて接合したことによって奏される作用、効果について説明する。
本実施形態1に係る超電導テープ線15では、銀を用いて構成した保護層24の厚さを1μmとして構成することで、第1高温超電導テープ線1と第2高温超電導テープ線2をハンダ付けする際に、保護層24を構成している銀の消失を防ぐことができる。これにより、常伝導転移時における第1高温超電導テープ線1での接続抵抗値の増加を防ぐことができ、安定性を向上させることができる。また、第2高温超電導テープ線2と金属電極3をハンダ付けする際には、安定化層25の厚みを10μmとすることで、ハンダ付けを行っている際の熱による特性劣化を防止することができる。
図5を用いて、本発明の実施形態2に係る超電導テープ線15における第1高温超電導テープ線1と第2高温超電導テープ線2とを接続する第1のハンダ4aと、第2高温超電導テープ線2と金属電極3とを接続する第2のハンダ4bの構成について説明する。
実施形態1において、図5のグラフを用いて説明したように、加熱温度が185℃や195℃の場合の方が、これより加熱温度が高くなる場合よりも接続抵抗値は、小さくなっていることが分かる。
ハンダ接続する際には、実際には融点以上の温度にすることがあるため、加熱温度を195℃以下としておくためには、第1のハンダ4a及び第2のハンダ4bにおけるそれぞれの融点は180℃以下であることが望ましい。
このように、実施形態2に係る超電導テープ線15では、融点が143℃の第1のハンダ4aを使用し、第2のハンダ4bとしては、融点が173℃のハンダ材を使用することで、接続抵抗を減らすことができる。しかも、第1高温超電導テープ線1と第2高温超電導テープ線2をハンダ付けする際に、保護層24における銀の消失を防ぐことができるため、超電導テープ線15における接続抵抗値の増加を防ぐことができ、安定性を向上させることができる。
図6を用いて、本発明の実施形態3に係る超電導電流リード16の構成について説明する。超電導電流リード16を構成する超電導テープ線15の構成および第2高温超電導テープ線2と金属電極3との接続構成は、実施形態1、2における構成と同様の構成になっている。そのため、実施形態1、2と同一の構成には同一の符号を付しており、重複する説明は省略する。
図6(a)に示すように、第1高温超電導テープ線1と第2高温超電導テープ線2を第1のハンダ4aにて電気的に接続した3本の超電導テープ線15を並列に配設して、第2のハンダ4bによって金属電極3と電気的に接続している。その後、図6(a)に示すように、点線で囲んだFRP等からなる補強材5で被覆し、補強材5の内部を含浸材6により樹脂含浸させた構成になっている。これによって、超電導電流リード16が構成されている。
超電導テープ線15を超電導電流リード16として使用する場合には、電流容量に応じて必要な本数の超電導テープ線15を選定することができる。そして、必要な本数を並列に配設した超電導テープ線15を繊維強化プラスチック(FRP;Fiber Reinforced Plastics)等からなる補強材5内に配設して、エポキシ樹脂等の含浸材6にて樹脂含浸することにより、超電導電流リード16における機械強度を高めることができる。
機械強度を高めて構成することができるので、超電導電流リード16をマグネットに取り付ける際に生じる特性劣化や、電磁力による特性劣化を防止することができる。そして、特性劣化が防止された超電導電流リード16の性能を向上させることができる。
図7(a)、(b)を用いて、本発明の実施形態4に係る超電導コイル17または永久電流スイッチ18におけるコイル部の構成について説明する。超電導コイル17や永久電流スイッチ18を構成する超電導テープ線15の構成は、実施形態1、2における構成と同様の構成になっている。そのため、実施形態1、2と同一の構成には同一の符号を付しており、重複する説明は省略する。
第1高温超電導テープ線1と、第1高温超電導テープ線1に対して第2高温超電導テープ線2を第1のハンダ4aにて電気的に接続した超電導テープ線15を2本並列に組み合わせ、一対の第1高温超電導テープ線1間に絶縁テープ7を介在させている。そして、2本の第2高温超電導テープ線2の端部同士を第2のハンダ4bで電気的に接続している。
一対の第1高温超電導テープ線1は絶縁テープ7によって電気的に絶縁状態となっているので、図7(a)に示すように、上方側の超電導テープ線15に矢印方向の電流を流すと、下方側の超電導テープ線15にはこれとは逆向きの電流が流れることになる。これによって、一対の超電導テープ線15を無誘導状態として構成することができる。そして、一対の超電導テープ線15をコイル状に巻回することにより、無誘導巻形状の超電導コイル17またはこの超電導コイル17を備えた永久電流スイッチ18を構成することができる。
図7(a)、(b)に示すようにして永久電流スイッチ18を構成した場合には、永久電流スイッチ18の常伝導状態における電気抵抗を高く設定することができ、かつ特性劣化も防止できる。これによって、永久電流スイッチ18の安定性を向上させることができる。
図8、図9(a)、(b)を用いて、本発明の実施形態5に係る超電導コイル17または永久電流スイッチ18におけるコイル部の構成について説明する。超電導コイル17や永久電流スイッチ18を構成する超電導テープ線15の構成は、実施形態1、2における構成と同様の構成になっている。そのため、実施形態1、2と同一の構成には同一の符号を付しており、重複する説明は省略する。
超電導コイル17や永久電流スイッチ18におけるコイル部としての超電導コイル17を備えた構成の形成方法について、図8を用いて説明する。図8に示すように、巻枠9に固定したコイル電極8に対して、超電導テープ線15における第2高温超電導テープ線2の端部を第2のハンダ4bを用いて電気的に接続する。
軸方向に重なり合った2枚のパンケーキコイル10のうち一方のパンケーキコイル10に流れる電流の向きと、他方のパンケーキコイル10に流れる電流の向きが、逆方向になるので、一方のパンケーキコイル10で発生した磁界と他方のパンケーキコイル10で発生した磁界とが互いにキャンセルし合って、無誘導状態になることができる。
このように構成することにより、超電導コイル17を備えた永久電流スイッチ18の常伝導状態における電気抵抗を高く設定することができ、かつ特性劣化も防止できる。これによって、永久電流スイッチ18の安定性を向上させることができる。
図10を用いて、本発明の実施形態6に関わる永久電流スイッチの構成について説明する。また、同一の構成には同一の符号を付しており、重複する説明は省略する。
永久電流スイッチの構成を図10を用いて説明する。図10に示すように、巻枠9に固定したコイル電極8に対して、銅テープ(テープ部材)44の端部を第2のハンダ4bを用いて電気的に接続する。ここで、第2のハンダ以外のものを使用して電気的に接続してもよい。銅テープ44の端部は、超電導テープ線15と第2のハンダ4bを使用して電気的に接続する。
2本の超電導テープ線15の流れる電流の向きが逆向きとなるため、無誘導状態となることができる。
このように構成することにより、永久電流スイッチ18の常伝導状態における電気抵抗を高く設定することができ、かつ特性劣化をも防止できる。これによって、永久電流スイッチ18の安定性を向上させることができる。
Claims (11)
- 金属基板上に中間層を介して積層される高温超電導体からなる超電導層と、当該超電導層上に積層され金または銀あるいは金と銀のうち少なくとも一方を含有する合金からなる保護層から構成される第1高温超電導テープ線と、
金属基板上に中間層を介して積層される高温超電導体からなる超電導層と、当該超電導層上に積層され、金または銀あるいは金と銀のうち少なくとも一方を含有する合金からなる保護層と、当該保護層の上と前記金属基板の下面に更に銅や銅を含有する合金、または銅・クロム合金を用いた安定化層を積層し、前記第1高温超電導テープ線に比べて熱に対する許容温度が高い第2高温超電導テープ線を有し、
前記第1高温超電導テープ線と前記第2高温超電導テープ線とが、電気的に接続させる接続材である第1のハンダにより電気的に接続され、
前記第2高温超電導テープ線と金属電極とが、前記第1のハンダの融点よりも融点温度が高い電気的に接続させる接続材である第2のハンダにより接続されていることを特徴とする超電導テープ線。 - 金属基板上に中間層を介して積層される高温超電導体からなる超電導層と、当該超電導層上に積層され金または銀あるいは金と銀のうち少なくとも一方を含有する合金からなる保護層から構成される第1高温超電導テープ線と、
金属基板上に中間層を介して積層される高温超電導体からなる超電導層と、当該超電導層上に積層され、金または銀あるいは金と銀のうち少なくとも一方を含有する合金からなる保護層と、当該保護層の上と前記金属基板の下面に更に銅や銅を含有する合金、または銅・クロム合金を用いた安定化層を積層し、前記第1高温超電導テープ線に比べて熱に対する許容温度が高い第2高温超電導テープ線を有し、
前記第1高温超電導テープ線と前記第2高温超電導テープ線とが、電気的に接続させる接続材である第1のハンダにより電気的に接続され、
前記第2高温超電導テープ線の他端は、テープ部材と接続材によって電気的に接続され、このテープ部材は前記接続材よりも抵抗率が低い素材からなり、
前記第2高温超電導テープ線と前記テープ部材および金属電極とが、前記第1のハンダの融点よりも融点温度が高い電気的に接続させる接続材である第2のハンダにより接続されていることを特徴とする超電導テープ線。 - 前記テープ部材は、金、銀、銅または金、銀、銅の何れか2種類または3種類の合金およびビスマス系の高温超電導テープ線の何れかから成ることを特徴とする請求項2に記載の超電導テープ線。
- 前記第1高温超電導テープ線の熱伝導率が、前記第2高温超電導テープ線の熱伝導率よりも低く構成されていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の超電導テープ線。
- 前記第1高温超電導テープ線と前記第2高温超電導テープ線とが、電気的に接続させる接続材である第1のハンダにより電気的に接続されていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の超電導テープ線。
- 前記第2のハンダの融点が、195℃以下であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の超電導テープ線。
- 請求項1乃至6のいずれかに記載の超電導テープ線を用いて構成したことを特徴とする超電導電流リード。
- 請求項1乃至6のいずれかに記載の超電導テープ線を用いて構成したことを特徴とする永久電流スイッチ。
- 前記永久電流スイッチが、前記超電導テープ線を巻いたパンケーキコイルで内周側の端部同士を電気的に接続して無誘導に巻線されていることを特徴とする請求項8記載の永久電流スイッチ。
- 請求項1乃至6のいずれかに記載の超電導テープ線を巻き回して構成したことを特徴とする超電導コイル。
- 前記超電導コイルが、前記超電導テープ線を巻き回して構成した2個のパンケーキコイルと、隣接するパンケーキコイルの外周径側の端部同士、または内周径側の端部同士を電気的に接続する接続電極と、を有し、隣接するパンケーキが前記超電導テープ線を同方向または逆方向に巻回させていることを特徴とする請求項10に記載の超電導コイル。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017162756A JP6913570B2 (ja) | 2017-08-25 | 2017-08-25 | 超電導テープ線、この超電導テープ線を用いた超電導電流リード、永久電流スイッチおよび超電導コイル |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017162756A JP6913570B2 (ja) | 2017-08-25 | 2017-08-25 | 超電導テープ線、この超電導テープ線を用いた超電導電流リード、永久電流スイッチおよび超電導コイル |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2019040771A JP2019040771A (ja) | 2019-03-14 |
JP6913570B2 true JP6913570B2 (ja) | 2021-08-04 |
Family
ID=65726739
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2017162756A Active JP6913570B2 (ja) | 2017-08-25 | 2017-08-25 | 超電導テープ線、この超電導テープ線を用いた超電導電流リード、永久電流スイッチおよび超電導コイル |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6913570B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111933308B (zh) * | 2020-08-14 | 2022-09-09 | 西南交通大学 | 一种用于磁约束聚变磁体的高温超导带材串联接头 |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07142245A (ja) * | 1993-11-17 | 1995-06-02 | Mitsubishi Electric Corp | 高温超電導マグネット、その設計方法および運転方法、並びに高温超電導テープ材の製造方法 |
JP4189779B2 (ja) * | 1998-07-16 | 2008-12-03 | 独立行政法人物質・材料研究機構 | 酸化物超電導体の製造方法および接続方法 |
JP4936858B2 (ja) * | 2006-11-08 | 2012-05-23 | 株式会社東芝 | 超電導電流リードおよびその製造方法 |
JP4743150B2 (ja) * | 2007-04-17 | 2011-08-10 | 住友電気工業株式会社 | 超電導コイルおよびそれに用いる超電導導体 |
JP5118990B2 (ja) * | 2008-02-05 | 2013-01-16 | 中部電力株式会社 | 超電導テープ線材及び欠陥部の補修方法 |
JP2011228479A (ja) * | 2010-04-20 | 2011-11-10 | Fujikura Ltd | 超電導コイル |
JP2014143840A (ja) * | 2013-01-24 | 2014-08-07 | Swcc Showa Cable Systems Co Ltd | テープ状超電導線材の端末構造体及びテープ状超電導線材の端末構造体の製造方法 |
JP2017010832A (ja) * | 2015-06-24 | 2017-01-12 | 中部電力株式会社 | 超電導線材及びそれを用いた超電導コイル |
-
2017
- 2017-08-25 JP JP2017162756A patent/JP6913570B2/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2019040771A (ja) | 2019-03-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5123604B2 (ja) | 超電導コイル | |
JP5568361B2 (ja) | 超電導線材の電極部接合構造、超電導線材、及び超電導コイル | |
JP6678509B2 (ja) | 超電導テープ線、超電導テープを用いた超電導電流リード、永久電流スイッチおよび超電導コイル | |
JP5421170B2 (ja) | 超電導電流リード | |
WO2017057064A1 (ja) | 高温超電導導体、高温超電導コイル及び高温超電導コイルの接続構造 | |
JP6419596B2 (ja) | 薄膜線材の接続構造、その接続構造を用いた高温超電導線材およびその接続構造を用いた高温超電導コイル | |
JP6364502B2 (ja) | 超電導コイル | |
JP2015162367A (ja) | 超電導ケーブルの端末構造体及びその製造方法 | |
JP5619731B2 (ja) | 超電導線材の電流端子構造及びこの電流端子構造を備える超電導ケーブル | |
JP2014143840A (ja) | テープ状超電導線材の端末構造体及びテープ状超電導線材の端末構造体の製造方法 | |
JP6913570B2 (ja) | 超電導テープ線、この超電導テープ線を用いた超電導電流リード、永久電流スイッチおよび超電導コイル | |
JP6873848B2 (ja) | 超電導コイル | |
JP5268805B2 (ja) | 超電導線材の接続構造および超電導コイル装置 | |
JP5741094B2 (ja) | 超電導コイル | |
JP6329736B2 (ja) | 積層パンケーキ型超電導コイル及びそれを備えた超電導機器 | |
JP2015065116A (ja) | 酸化物超電導線材、酸化物超電導線材の接続構造体、酸化物超電導線材と電極端子の接続構造体、及びこれを備えた超電導機器、並びにこれらの製造方法 | |
JP3569997B2 (ja) | 超電導装置用電流リード | |
JP6818578B2 (ja) | 超電導ケーブルの接続部 | |
JP6871117B2 (ja) | 高温超電導コイル装置及び高温超電導マグネット装置 | |
WO2020067335A1 (ja) | 酸化物超電導コイルおよびその製造方法 | |
JP7438533B2 (ja) | 高温酸化物超伝導線材と金属系超伝導線材の超低抵抗接続方法 | |
JP2015035308A (ja) | 酸化物超電導線材の接続構造体、及びこれを備えた超電導機器 | |
JP4634954B2 (ja) | 超電導装置 | |
JPWO2014104333A1 (ja) | 酸化物超電導線材の接続構造体およびその製造方法と超電導機器 | |
JP5925827B2 (ja) | 超電導電流リード |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20171128 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711 Effective date: 20171128 |
|
RD03 | Notification of appointment of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423 Effective date: 20180831 |
|
RD07 | Notification of extinguishment of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7427 Effective date: 20191219 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20200120 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20200826 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20200911 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20201102 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20210409 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20210527 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20210611 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20210712 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6913570 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |