JPH08181014A - 超電導マグネット装置とその製造方法 - Google Patents
超電導マグネット装置とその製造方法Info
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- JPH08181014A JPH08181014A JP6322908A JP32290894A JPH08181014A JP H08181014 A JPH08181014 A JP H08181014A JP 6322908 A JP6322908 A JP 6322908A JP 32290894 A JP32290894 A JP 32290894A JP H08181014 A JPH08181014 A JP H08181014A
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Landscapes
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 化合物系超電導線を用いてマグネットコイル
とＰＣＳコイルを形成することによって高い性能を安定
して保持し、しかも製造が容易な超電導マグネット装置
とその製造方法を提供する。 【構成】 本発明装置は、同一の巻枠１０にマグネット
コイル収納部１４、ＰＣＳコイル収納部１６および口出
し線接合部収納部１５を形成し、これらの収納部にそれ
ぞれ化合物系超電導線からなるマグネットコイル２と、
化合物系超電導線からなるＰＣＳコイル１ａおよびヒー
タ線１ｂと、両コイルの口出し線接合部１９とを収納し
て構成されている。
とＰＣＳコイルを形成することによって高い性能を安定
して保持し、しかも製造が容易な超電導マグネット装置
とその製造方法を提供する。 【構成】 本発明装置は、同一の巻枠１０にマグネット
コイル収納部１４、ＰＣＳコイル収納部１６および口出
し線接合部収納部１５を形成し、これらの収納部にそれ
ぞれ化合物系超電導線からなるマグネットコイル２と、
化合物系超電導線からなるＰＣＳコイル１ａおよびヒー
タ線１ｂと、両コイルの口出し線接合部１９とを収納し
て構成されている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、永久電流モードで使用
される超電導マグネット装置に係わり、特にＮｂ3 Ｓｎ
やＶ3 Ｇａなどの化合物系超電導線からなるマグネット
コイルおよびＰＣＳコイルを備えた超電導マグネット装
置とその製造方法に関する。
される超電導マグネット装置に係わり、特にＮｂ3 Ｓｎ
やＶ3 Ｇａなどの化合物系超電導線からなるマグネット
コイルおよびＰＣＳコイルを備えた超電導マグネット装
置とその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＮｂＴｉやＮｂ3 Ｓｎなどの金属系超電
導線を使用した超電導マグネット装置は、数百〜数千ア
ンペア／mm2 といった高い電流密度のもとで安定な超電
導特性を示すところから、ＭＲＩ（磁気共鳴イメージン
グ装置）などの医療機器や静磁場発生用のマグネット装
置として広く実用化されており、また磁気浮上列車など
の各種応用機器への応用が期待されている。超電導マグ
ネット装置を、外部電源からの電流供給を断った後も長
時間、一定磁界に保持する、いわゆる永久電流モードで
運転する場合には、永久電流スイッチ（Persistent Cur
rent Switch ．本明細書においては、ＰＣＳと略称す
る。）が併用される。
導線を使用した超電導マグネット装置は、数百〜数千ア
ンペア／mm2 といった高い電流密度のもとで安定な超電
導特性を示すところから、ＭＲＩ（磁気共鳴イメージン
グ装置）などの医療機器や静磁場発生用のマグネット装
置として広く実用化されており、また磁気浮上列車など
の各種応用機器への応用が期待されている。超電導マグ
ネット装置を、外部電源からの電流供給を断った後も長
時間、一定磁界に保持する、いわゆる永久電流モードで
運転する場合には、永久電流スイッチ（Persistent Cur
rent Switch ．本明細書においては、ＰＣＳと略称す
る。）が併用される。
【０００３】図２は永久電流モードで運転される超電導
マグネット装置の回路構成を例示するもので、ＰＣＳ１
はＰＣＳコイル１ａと、このコイル１ａの層間に巻込ん
だヒータ線１ｂとからなり、ＰＣＳコイル１ａはマグネ
ットコイル２と並列接続され、スイッチ３を介して、励
磁電源回路４に接続されている。ＰＣＳ１とマグネット
コイル２はクライオスタット５内に納められ、液体ヘリ
ウム中に浸漬して使用される。なお、ＰＣＳコイル１ａ
は、通電による自身の磁界発生を避けるため、無誘導巻
きとされている。また、ＰＣＳ１は、マグネットコイル
２とは別の巻枠に巻回して製作され、マグネットコイル
２による磁界の弱い所に配置して使用される。
マグネット装置の回路構成を例示するもので、ＰＣＳ１
はＰＣＳコイル１ａと、このコイル１ａの層間に巻込ん
だヒータ線１ｂとからなり、ＰＣＳコイル１ａはマグネ
ットコイル２と並列接続され、スイッチ３を介して、励
磁電源回路４に接続されている。ＰＣＳ１とマグネット
コイル２はクライオスタット５内に納められ、液体ヘリ
ウム中に浸漬して使用される。なお、ＰＣＳコイル１ａ
は、通電による自身の磁界発生を避けるため、無誘導巻
きとされている。また、ＰＣＳ１は、マグネットコイル
２とは別の巻枠に巻回して製作され、マグネットコイル
２による磁界の弱い所に配置して使用される。
【０００４】このような構成の超電導マグネット装置
を、永久電流モードで使用する場合には、ヒータ電源
（図示せず）よりヒータ線１ｂに電流を流して発熱さ
せ、ＰＣＳコイル１ａを常電導状態（スイッチＯＦＦの
状態）にした後、励磁電源回路４からマグネットコイル
２に通電し、マグネットコイル２に流れる電流およびそ
れによって形成される磁界が所定のレベルで安定した
ら、ヒータ線１ｂの加熱を停止する。ＰＣＳコイル１ａ
が冷却され、超電導状態（スイッチＯＮの状態）に達し
たら、励磁電源回路４からの電流を徐々に減少させた
後、スイッチ３を開路する。これにより、マグネットコ
イル２とＰＣＳコイル１ａの閉回路には、励磁電源回路
４から断路された後も、長時間に亘って安定した永久電
流が流れることになる。
を、永久電流モードで使用する場合には、ヒータ電源
（図示せず）よりヒータ線１ｂに電流を流して発熱さ
せ、ＰＣＳコイル１ａを常電導状態（スイッチＯＦＦの
状態）にした後、励磁電源回路４からマグネットコイル
２に通電し、マグネットコイル２に流れる電流およびそ
れによって形成される磁界が所定のレベルで安定した
ら、ヒータ線１ｂの加熱を停止する。ＰＣＳコイル１ａ
が冷却され、超電導状態（スイッチＯＮの状態）に達し
たら、励磁電源回路４からの電流を徐々に減少させた
後、スイッチ３を開路する。これにより、マグネットコ
イル２とＰＣＳコイル１ａの閉回路には、励磁電源回路
４から断路された後も、長時間に亘って安定した永久電
流が流れることになる。
【０００５】上記超電導マグネット装置において、マグ
ネットコイル２やＰＣＳコイル１ａとしては、ＮｂＴｉ
などの合金系超電導材料を、安定化マトリックス内に多
数本埋め込み、細線化させた上、外面に絶縁層を被覆し
た構造の線材を巻枠に巻回したものが使用されている。
ここで、安定化マトリックスは、超電導素線が何等かの
原因によって昇温し、いわゆるクエンチ状態になるか、
なろうとした際、超電導素線から迅速に熱を吸収し、超
電導状態を保持させるためのもので、マグネットコイル
２およびＰＣＳコイル１ａの安定化マトリックスとも、
熱伝導性の良い材料から構成されている。しかしなが
ら、マグネットコイル２の安定化マトリックスは、コイ
ル２が万一クエンチした際に、超電導素線に流れていた
電流を安定化マトリックスに大量に分流させる機能を持
たせるため、銅などのように、電気伝導性の良い材料か
ら構成されているが、ＰＣＳコイル１ａの線材は、超電
導状態では超電導線として作用し、常電導状態では抵抗
線として作用することが期待されるため、ＰＣＳコイル
線材の安定化マトリックスは、銅−ニッケル合金のよう
に比抵抗値の大きな材料から構成されている。したがっ
て、マグネットコイル２とＰＣＳコイル１ａは、別体と
して設計・製作された超電導線材をそれぞれ別々の巻枠
にコイル状に巻回し、両コイルの口出し端部を互いに接
合させることによって並列接続される。これらのコイル
の巻回や接合作業は、超電導素線がＮｂＴｉ材料からな
る場合には、容易に行うことができる。
ネットコイル２やＰＣＳコイル１ａとしては、ＮｂＴｉ
などの合金系超電導材料を、安定化マトリックス内に多
数本埋め込み、細線化させた上、外面に絶縁層を被覆し
た構造の線材を巻枠に巻回したものが使用されている。
ここで、安定化マトリックスは、超電導素線が何等かの
原因によって昇温し、いわゆるクエンチ状態になるか、
なろうとした際、超電導素線から迅速に熱を吸収し、超
電導状態を保持させるためのもので、マグネットコイル
２およびＰＣＳコイル１ａの安定化マトリックスとも、
熱伝導性の良い材料から構成されている。しかしなが
ら、マグネットコイル２の安定化マトリックスは、コイ
ル２が万一クエンチした際に、超電導素線に流れていた
電流を安定化マトリックスに大量に分流させる機能を持
たせるため、銅などのように、電気伝導性の良い材料か
ら構成されているが、ＰＣＳコイル１ａの線材は、超電
導状態では超電導線として作用し、常電導状態では抵抗
線として作用することが期待されるため、ＰＣＳコイル
線材の安定化マトリックスは、銅−ニッケル合金のよう
に比抵抗値の大きな材料から構成されている。したがっ
て、マグネットコイル２とＰＣＳコイル１ａは、別体と
して設計・製作された超電導線材をそれぞれ別々の巻枠
にコイル状に巻回し、両コイルの口出し端部を互いに接
合させることによって並列接続される。これらのコイル
の巻回や接合作業は、超電導素線がＮｂＴｉ材料からな
る場合には、容易に行うことができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】最近では、超電導マグ
ネット装置の性能向上に関する要望はますます増大し、
ＮｂＴｉ超電導線に比べて高磁界中での臨界電流密度が
非常に高いＮｂ3 ＳｎやＶ3 Ｇａなどの化合物系超電導
線の利用が強く要請されるようになってきた。特に、Ｐ
ＣＳ用超電導線は、前記したように、その要求される機
能から、比抵抗値の小さな純銅を安定化マトリックスと
して使用できず、僅かなじょう乱でも超電導状態が破壊
されやすいので、ＮｂＴｉ超電導線に比べて臨界温度が
高く、温度マージンの大きいＮｂ3 ＳｎやＶ3 Ｇａなど
の化合物系超電導線の採用が期待されている。しかしな
がら、これらの化合物系超電導線は、製法が複雑な上、
僅かな歪みを加えただけでも超電導特性が劣化するた
め、取扱い方に細心の注意を必要とする。また、マグネ
ットコイルとＰＣＳコイルの口出し部の接合も、線材中
に化合物超電導体が形成された後では容易でない。
ネット装置の性能向上に関する要望はますます増大し、
ＮｂＴｉ超電導線に比べて高磁界中での臨界電流密度が
非常に高いＮｂ3 ＳｎやＶ3 Ｇａなどの化合物系超電導
線の利用が強く要請されるようになってきた。特に、Ｐ
ＣＳ用超電導線は、前記したように、その要求される機
能から、比抵抗値の小さな純銅を安定化マトリックスと
して使用できず、僅かなじょう乱でも超電導状態が破壊
されやすいので、ＮｂＴｉ超電導線に比べて臨界温度が
高く、温度マージンの大きいＮｂ3 ＳｎやＶ3 Ｇａなど
の化合物系超電導線の採用が期待されている。しかしな
がら、これらの化合物系超電導線は、製法が複雑な上、
僅かな歪みを加えただけでも超電導特性が劣化するた
め、取扱い方に細心の注意を必要とする。また、マグネ
ットコイルとＰＣＳコイルの口出し部の接合も、線材中
に化合物超電導体が形成された後では容易でない。
【０００７】本発明は、化合物系超電導線を用いてマグ
ネットコイルとＰＣＳコイルを形成することによって高
い性能を安定して保持し、しかも製造が容易な超電導マ
グネット装置とその製造方法を提供することを目的とす
るものである。
ネットコイルとＰＣＳコイルを形成することによって高
い性能を安定して保持し、しかも製造が容易な超電導マ
グネット装置とその製造方法を提供することを目的とす
るものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の超電導マグネッ
ト装置は、マグネットコイル収納部、ＰＣＳコイル収納
部および口出し線接合部収納部を備えた巻枠と、前記マ
グネットコイル収納部に収納された化合物系超電導線か
らなるマグネットコイルと、前記ＰＣＳコイル収納部に
収納された化合物系超電導線からなるＰＣＳコイルおよ
びヒータ線と、前記口出し線接合部収納部に収納された
前記マグネットコイルおよびＰＣＳコイルの口出し線接
合部とを備えることを主な特徴とし、本発明の超電導マ
グネット装置の製造方法は、巻枠のマグネットコイル収
納部にマグネットコイル用の化合物系超電導線形成素材
を巻回し、前記巻枠のＰＣＳコイル収納部にＰＣＳコイ
ル用の化合物系超電導線形成素材およびヒータ線を巻回
し、前記両素材の口出し線を互いに接続させた後、全体
を熱処理して、前記両素材および前記接続部に化合物系
超電導体を生成させることを特徴とするものである。
ト装置は、マグネットコイル収納部、ＰＣＳコイル収納
部および口出し線接合部収納部を備えた巻枠と、前記マ
グネットコイル収納部に収納された化合物系超電導線か
らなるマグネットコイルと、前記ＰＣＳコイル収納部に
収納された化合物系超電導線からなるＰＣＳコイルおよ
びヒータ線と、前記口出し線接合部収納部に収納された
前記マグネットコイルおよびＰＣＳコイルの口出し線接
合部とを備えることを主な特徴とし、本発明の超電導マ
グネット装置の製造方法は、巻枠のマグネットコイル収
納部にマグネットコイル用の化合物系超電導線形成素材
を巻回し、前記巻枠のＰＣＳコイル収納部にＰＣＳコイ
ル用の化合物系超電導線形成素材およびヒータ線を巻回
し、前記両素材の口出し線を互いに接続させた後、全体
を熱処理して、前記両素材および前記接続部に化合物系
超電導体を生成させることを特徴とするものである。
【０００９】
【作用】本発明においては、マグネットコイルとＰＣＳ
コイルは共に化合物系超電導線から構成されているの
で、臨界温度が高く、また高磁界中での臨界電流密度が
非常に高い超電導マグネット装置を得ることができる。
また、マグネットコイルとＰＣＳコイルと口出し線接合
部は、同一の巻枠に設けられたそれぞれの収納部に納め
られ、固定されるので、製造中や使用中に無理な力が加
わって特性を劣化させることはない。しかも、線材の取
扱いや加工を困難にする化合物超電導体の生成は、コイ
ル巻きおよび口出し線の接続の後に行われるので、超電
導マグネット装置の作製作業は容易である。
コイルは共に化合物系超電導線から構成されているの
で、臨界温度が高く、また高磁界中での臨界電流密度が
非常に高い超電導マグネット装置を得ることができる。
また、マグネットコイルとＰＣＳコイルと口出し線接合
部は、同一の巻枠に設けられたそれぞれの収納部に納め
られ、固定されるので、製造中や使用中に無理な力が加
わって特性を劣化させることはない。しかも、線材の取
扱いや加工を困難にする化合物超電導体の生成は、コイ
ル巻きおよび口出し線の接続の後に行われるので、超電
導マグネット装置の作製作業は容易である。
【００１０】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。なお、これらの図において、図２におけると同一
部分には同一の符号を付してある。図１は、本発明の超
電導マグネット装置の実施例を示すもので、巻枠１０は
円筒体１１の上下にフランジ部１２，１３を設け、下側
の厚肉のフランジ部１３の外周に２本の環状溝を設けた
形状のものであり、両フランジ部１２，１３の間の巻胴
部はマグネットコイル収納部１４を形成し、下側フラン
ジ部１３の外周の２本の環状溝は口出し線接合部収納部
１５とＰＣＳコイル収納部１６を形成している。この巻
枠はステンレス鋼などを用いて製作され、各収納部１
４，１５，１６の内壁はアルミナ溶射により絶縁処理を
施されている。また、巻枠の下側フランジ部１３には、
マグネットコイル収納部１４と口出し線接合部収納部１
５との間、および口出し線接合部収納部１５とＰＣＳコ
イル収納部１６との間にそれぞれ口出し線を緩やかに湾
曲させて案内するため、らせん状のスリット溝１７，１
８が形成されている。
する。なお、これらの図において、図２におけると同一
部分には同一の符号を付してある。図１は、本発明の超
電導マグネット装置の実施例を示すもので、巻枠１０は
円筒体１１の上下にフランジ部１２，１３を設け、下側
の厚肉のフランジ部１３の外周に２本の環状溝を設けた
形状のものであり、両フランジ部１２，１３の間の巻胴
部はマグネットコイル収納部１４を形成し、下側フラン
ジ部１３の外周の２本の環状溝は口出し線接合部収納部
１５とＰＣＳコイル収納部１６を形成している。この巻
枠はステンレス鋼などを用いて製作され、各収納部１
４，１５，１６の内壁はアルミナ溶射により絶縁処理を
施されている。また、巻枠の下側フランジ部１３には、
マグネットコイル収納部１４と口出し線接合部収納部１
５との間、および口出し線接合部収納部１５とＰＣＳコ
イル収納部１６との間にそれぞれ口出し線を緩やかに湾
曲させて案内するため、らせん状のスリット溝１７，１
８が形成されている。
【００１１】巻枠１０のマグネットコイル収納部１４に
は、安定化マトリックスとして純銅を用い、Ｎｂ3 Ｓｎ
を超電導体とする超電導線が多数回巻回されてマグネッ
トコイル２を形成している。また、ＰＣＳコイル収納部
１６には、安定化マトリックスとして銅合金、例えばＣ
ｕ−１０％Ｎｉ合金を用い、Ｎｂ3 Ｓｎを超電導体とす
る超電導線が、ＰＣＳヒータ線１ｂ（図示せず）を介挿
しながら、無誘導巻きで巻回されＰＣＳコイル１ａを形
成している。マグネットコイル収納部１４とＰＣＳコイ
ル収納部１６に収納されたマグネットコイル２用超電導
線およびＰＣＳコイル１ａ用超電導線は、それぞれ巻始
め端および巻終り端の余長部と口出し部（図示せず）を
引出され、必要に応じて余長部を口出し線接合部収納部
１５内に巻収された後、口出し部の先端同志を接合部１
９によって互いに接合されている。これらの接合部と端
子板２０との間は、リード線２１によって連結されてい
る。また、図示を省略したが、巻枠１０、各コイル２，
１ａ、余長部や口出し部、接合部１９およびリード線２
１はエポキシ樹脂の含浸により一体化されている。
は、安定化マトリックスとして純銅を用い、Ｎｂ3 Ｓｎ
を超電導体とする超電導線が多数回巻回されてマグネッ
トコイル２を形成している。また、ＰＣＳコイル収納部
１６には、安定化マトリックスとして銅合金、例えばＣ
ｕ−１０％Ｎｉ合金を用い、Ｎｂ3 Ｓｎを超電導体とす
る超電導線が、ＰＣＳヒータ線１ｂ（図示せず）を介挿
しながら、無誘導巻きで巻回されＰＣＳコイル１ａを形
成している。マグネットコイル収納部１４とＰＣＳコイ
ル収納部１６に収納されたマグネットコイル２用超電導
線およびＰＣＳコイル１ａ用超電導線は、それぞれ巻始
め端および巻終り端の余長部と口出し部（図示せず）を
引出され、必要に応じて余長部を口出し線接合部収納部
１５内に巻収された後、口出し部の先端同志を接合部１
９によって互いに接合されている。これらの接合部と端
子板２０との間は、リード線２１によって連結されてい
る。また、図示を省略したが、巻枠１０、各コイル２，
１ａ、余長部や口出し部、接合部１９およびリード線２
１はエポキシ樹脂の含浸により一体化されている。
【００１２】上述した本発明の超電導マグネット装置に
おいては、マグネットコイルとＰＣＳコイルは共に化合
物系超電導線から構成されているので、臨界温度が高
く、また高磁界中での臨界電流密度が非常に高い特性を
示す。因みに、上記超電導マグネット装置を用いて励磁
実験をしたところ、１０テスラまで安定して永久電流モ
ードで運転することができた。また、マグネットコイル
とＰＣＳコイルと口出し線接合部は、同一の巻枠に設け
られたそれぞれの収納部に納められ、固定されているの
で、コンパクトであり、しかも製作中や使用中に無理な
力が加わって特性を劣化させるようなことはない。
おいては、マグネットコイルとＰＣＳコイルは共に化合
物系超電導線から構成されているので、臨界温度が高
く、また高磁界中での臨界電流密度が非常に高い特性を
示す。因みに、上記超電導マグネット装置を用いて励磁
実験をしたところ、１０テスラまで安定して永久電流モ
ードで運転することができた。また、マグネットコイル
とＰＣＳコイルと口出し線接合部は、同一の巻枠に設け
られたそれぞれの収納部に納められ、固定されているの
で、コンパクトであり、しかも製作中や使用中に無理な
力が加わって特性を劣化させるようなことはない。
【００１３】次に、本発明の製造方法を説明する。図１
において、巻枠１０にマグネットコイル２を設ける場合
には、マグネットコイル収納部１４に、安定化マトリッ
クスとして純銅を用い、Ｎｂ3 Ｓｎを超電導体とするマ
グネットコイル用の超電導線形成素材が多数回巻回され
る。また、ＰＣＳコイル収納部１６には、安定化マトリ
ックスとして銅合金、例えばＣｕ−１０％Ｎｉ合金を用
い、Ｎｂ3 Ｓｎを超電導体とするＰＣＳコイル１ａ用の
超電導線形成素材が、ＰＣＳヒータ線１ｂ（図示せず）
を介挿しながら、無誘導巻きで巻回される。ここで、超
電導線形成素材とは、Ｎｂ3 Ｓｎ生成のための熱処理を
受ける以前の線材を意味している。これらの超電導線形
成素材は、チューブ法、ブロンズ法、内部拡散法、外部
拡散法、インサイチュー法など種々の方法で製造するこ
とができる。
において、巻枠１０にマグネットコイル２を設ける場合
には、マグネットコイル収納部１４に、安定化マトリッ
クスとして純銅を用い、Ｎｂ3 Ｓｎを超電導体とするマ
グネットコイル用の超電導線形成素材が多数回巻回され
る。また、ＰＣＳコイル収納部１６には、安定化マトリ
ックスとして銅合金、例えばＣｕ−１０％Ｎｉ合金を用
い、Ｎｂ3 Ｓｎを超電導体とするＰＣＳコイル１ａ用の
超電導線形成素材が、ＰＣＳヒータ線１ｂ（図示せず）
を介挿しながら、無誘導巻きで巻回される。ここで、超
電導線形成素材とは、Ｎｂ3 Ｓｎ生成のための熱処理を
受ける以前の線材を意味している。これらの超電導線形
成素材は、チューブ法、ブロンズ法、内部拡散法、外部
拡散法、インサイチュー法など種々の方法で製造するこ
とができる。
【００１４】例えば、チューブ法を用いてＰＣＳコイル
１ａ用の超電導線形成素材を製造する場合には、図３に
示すように、ＳｎロッドをＣｕパイプ内に組込み（ステ
ップＳ１）、冷間引抜き加工による伸線（ステップＳ
２）を行って、銅クラッド錫ロッドを作る。この銅クラ
ッド錫ロッドをＮｂパイプおよびＣｕＮｉパイプ内に順
次組込み（ステップＳ３）、冷間引抜き加工による伸線
（ステップＳ４）を行って、横断面が六角形状のシング
ル線を作る。このシングル線を多数本、ＣｕＮｉパイプ
内に組込み（ステップＳ５）、静水圧押出し（ステップ
６）および冷間引抜き加工による伸線（ステップＳ７）
を行って、横断面が円形または角型の素線を得る。この
素線をツイストし（ステップＳ８）、再び伸線（ステッ
プＳ９）を行い、絶縁処理（ステップＳ１０）を行っ
て、ＰＣＳコイル用超電導線形成素材とする。なお、マ
グネットコイル用の超電導線形成素材をチューブ法で製
造する場合には、図３の方法において、ＣｕＮｉパイプ
に代えてＣｕパイプを使用すればよい。
１ａ用の超電導線形成素材を製造する場合には、図３に
示すように、ＳｎロッドをＣｕパイプ内に組込み（ステ
ップＳ１）、冷間引抜き加工による伸線（ステップＳ
２）を行って、銅クラッド錫ロッドを作る。この銅クラ
ッド錫ロッドをＮｂパイプおよびＣｕＮｉパイプ内に順
次組込み（ステップＳ３）、冷間引抜き加工による伸線
（ステップＳ４）を行って、横断面が六角形状のシング
ル線を作る。このシングル線を多数本、ＣｕＮｉパイプ
内に組込み（ステップＳ５）、静水圧押出し（ステップ
６）および冷間引抜き加工による伸線（ステップＳ７）
を行って、横断面が円形または角型の素線を得る。この
素線をツイストし（ステップＳ８）、再び伸線（ステッ
プＳ９）を行い、絶縁処理（ステップＳ１０）を行っ
て、ＰＣＳコイル用超電導線形成素材とする。なお、マ
グネットコイル用の超電導線形成素材をチューブ法で製
造する場合には、図３の方法において、ＣｕＮｉパイプ
に代えてＣｕパイプを使用すればよい。
【００１５】マグネットコイル収納部１４とＰＣＳコイ
ル収納部１６に収納されたマグネットコイル用超電導線
形成素材およびＰＣＳコイル用超電導線形成素材は、そ
れぞれ巻始め端および巻終り端の余長部と口出し部を、
スリット溝１７，１８を通して引出され、口出し線接合
部収納部１５内に巻収され、口出し部の先端同志を互い
に接続される。この接続は、図４に示すように、マグネ
ットコイル２用超電導線形成素材２２およびＰＣＳコイ
ル１ａ用超電導線形成素材２３の口出し部先端の銅また
は銅合金マトリックス層を溶解して剥離し、露出したシ
ングル線２２ａ，２３ａの先端を互いに入り組ませ、そ
れらの間にＳｎパウダー２４を介在させ、外側に被せた
Ｃｕチューブ２５をかしめることにより行われる。
ル収納部１６に収納されたマグネットコイル用超電導線
形成素材およびＰＣＳコイル用超電導線形成素材は、そ
れぞれ巻始め端および巻終り端の余長部と口出し部を、
スリット溝１７，１８を通して引出され、口出し線接合
部収納部１５内に巻収され、口出し部の先端同志を互い
に接続される。この接続は、図４に示すように、マグネ
ットコイル２用超電導線形成素材２２およびＰＣＳコイ
ル１ａ用超電導線形成素材２３の口出し部先端の銅また
は銅合金マトリックス層を溶解して剥離し、露出したシ
ングル線２２ａ，２３ａの先端を互いに入り組ませ、そ
れらの間にＳｎパウダー２４を介在させ、外側に被せた
Ｃｕチューブ２５をかしめることにより行われる。
【００１６】このようにして、口出し線の先端同志の接
続が終わったら、これらの接続部を、図１のように、口
出し線接合部収納部１５内に収め、全体を加熱して、マ
グネットコイル２用超電導線形成素材、ＰＣＳコイル１
ａ用超電導線形成素材および口出し線接合部のＮｂ3 Ｓ
ｎ生成のための熱処理を行う。この熱処理においては、
巻枠１０に巻回され、かつ口出し線を接続された超電導
線形成素材を加熱炉に入れ、先ず３００〜４００℃に加
熱してＣｕ−Ｓｎ層を形成させ、これを更に５５０〜７
８０℃に加熱してＮｂ3 Ｓｎ層を生成させる。この熱処
理に際しては、Ｓｎパウダー２４の溶融およびＣｕチュ
ーブ２５との反応により、口出し部の先端同志の固相接
合も行われる。この後、電流リード線２１と口出し部を
はんだ付けなどにより接続し、さらに、巻枠全体にエポ
キシ樹脂を含浸させ、硬化させる。
続が終わったら、これらの接続部を、図１のように、口
出し線接合部収納部１５内に収め、全体を加熱して、マ
グネットコイル２用超電導線形成素材、ＰＣＳコイル１
ａ用超電導線形成素材および口出し線接合部のＮｂ3 Ｓ
ｎ生成のための熱処理を行う。この熱処理においては、
巻枠１０に巻回され、かつ口出し線を接続された超電導
線形成素材を加熱炉に入れ、先ず３００〜４００℃に加
熱してＣｕ−Ｓｎ層を形成させ、これを更に５５０〜７
８０℃に加熱してＮｂ3 Ｓｎ層を生成させる。この熱処
理に際しては、Ｓｎパウダー２４の溶融およびＣｕチュ
ーブ２５との反応により、口出し部の先端同志の固相接
合も行われる。この後、電流リード線２１と口出し部を
はんだ付けなどにより接続し、さらに、巻枠全体にエポ
キシ樹脂を含浸させ、硬化させる。
【００１７】このように、本発明の超電導マグネット装
置の製造方法は、未だＮｂ3 Ｓｎ層の生成されていない
加工性のよい超電導線形成素材を巻枠に巻回し、口出し
部の接続を行った後、熱処理を加えてＮｂ3 Ｓｎ層を生
成させるものであるから、線材の取扱いや加工を困難に
する化合物超電導体の生成は、コイル巻きおよび口出し
線の接続後に行われことになり、また、一回の熱処理で
化合物超電導体の生成と引出し部の固相接合を行うこと
ができ、超電導マグネット装置の作製作業は容易であ
る。なお、以上の説明においては、化合物系超電導線と
してＮｂ3 Ｓｎを超電導体とする超電導マグネット装置
につき述べたが、本発明はこれに限定されるものではな
く、Ｖ3 Ｇａなど、他の化合物系超電導線を用いた超電
導マグネット装置にも同様に適用することができる。ま
た、超電導線形成素材も、上述のチューブ法に限らず、
ブロンズ法、内部拡散法、外部拡散法、インサイチュー
法など種々の方法で製造することができる。
置の製造方法は、未だＮｂ3 Ｓｎ層の生成されていない
加工性のよい超電導線形成素材を巻枠に巻回し、口出し
部の接続を行った後、熱処理を加えてＮｂ3 Ｓｎ層を生
成させるものであるから、線材の取扱いや加工を困難に
する化合物超電導体の生成は、コイル巻きおよび口出し
線の接続後に行われことになり、また、一回の熱処理で
化合物超電導体の生成と引出し部の固相接合を行うこと
ができ、超電導マグネット装置の作製作業は容易であ
る。なお、以上の説明においては、化合物系超電導線と
してＮｂ3 Ｓｎを超電導体とする超電導マグネット装置
につき述べたが、本発明はこれに限定されるものではな
く、Ｖ3 Ｇａなど、他の化合物系超電導線を用いた超電
導マグネット装置にも同様に適用することができる。ま
た、超電導線形成素材も、上述のチューブ法に限らず、
ブロンズ法、内部拡散法、外部拡散法、インサイチュー
法など種々の方法で製造することができる。
【００１８】
【発明の効果】上述のように、本発明の超電導マグネッ
ト装置は、マグネットコイルとＰＣＳコイルが共に化合
物系超電導線から構成されているので、臨界温度、およ
び高磁界中での臨界電流密度が高く、また、マグネット
コイルとＰＣＳコイルと口出し線接合部は、同一の巻枠
に設けられたそれぞれの収納部に納められ、固定されて
いるので、製造中や使用中に無理な力が加わって特性を
劣化させることはない。しかも、本発明の超電導マグネ
ット装置の製造方法においては、線材の取扱いや加工を
困難にする化合物超電導体の生成は、コイル巻きおよび
口出し線の接続の後に行われるので、コイル巻きや口出
し線の接続などの作業は容易であり、製作段階での取扱
いによって特性が低下する恐れは少ない。
ト装置は、マグネットコイルとＰＣＳコイルが共に化合
物系超電導線から構成されているので、臨界温度、およ
び高磁界中での臨界電流密度が高く、また、マグネット
コイルとＰＣＳコイルと口出し線接合部は、同一の巻枠
に設けられたそれぞれの収納部に納められ、固定されて
いるので、製造中や使用中に無理な力が加わって特性を
劣化させることはない。しかも、本発明の超電導マグネ
ット装置の製造方法においては、線材の取扱いや加工を
困難にする化合物超電導体の生成は、コイル巻きおよび
口出し線の接続の後に行われるので、コイル巻きや口出
し線の接続などの作業は容易であり、製作段階での取扱
いによって特性が低下する恐れは少ない。
【図１】 本発明の超電導マグネット装置の実施例を示
す縦断面図である。
す縦断面図である。
【図２】 本発明の超電導マグネット装置の使用法を説
明する回路構成図である。
明する回路構成図である。
【図３】 本発明方法におけるＰＣＳコイル用超電導線
形成素材の製造工程を例示する工程図である。
形成素材の製造工程を例示する工程図である。
【図４】 本発明方法におけるマグネットコイル用超電
導線形成素材とＰＣＳコイル用超電導線形成素材の接続
工程を説明する一部縦断面図である。
導線形成素材とＰＣＳコイル用超電導線形成素材の接続
工程を説明する一部縦断面図である。
１……ＰＣＳ ２……マグネットコイル ４……励磁電源回路 ５……クライオスタット １０……巻枠 １１……円筒体 １２，１３……フランジ部 １４……マグネットコイル収納部 １５……口出し線接合部収納部 １６……ＰＣＳコイル収納部 １７，１８……スリット溝 １９……接合部 ２１……リード線 ２２……マグネットコイル用超電導線形成素材 ２３……ＰＣＳコイル用超電導線形成素材 ２４……Ｓｎパウダー ２５……Ｃｕチューブ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 三宅 清市 神奈川県川崎市川崎区小田栄２丁目１番１ 号 昭和電線電纜株式会社内 (72)発明者 前田 慶一郎 神奈川県川崎市川崎区小田栄２丁目１番１ 号 昭和電線電纜株式会社内
Claims (4)
- 【請求項１】 マグネットコイル収納部、ＰＣＳコイル
収納部および口出し線接合部収納部を備えた巻枠と、前
記マグネットコイル収納部に収納された化合物系超電導
線からなるマグネットコイルと、前記ＰＣＳコイル収納
部に収納された化合物系超電導線からなるＰＣＳコイル
およびヒータ線と、前記口出し線接合部収納部に収納さ
れた前記マグネットコイルおよびＰＣＳコイルの口出し
線接合部とを備えることを特徴とする超電導マグネット
装置。 - 【請求項２】 ＰＣＳコイル収納部と口出し線接合部収
納部が、マグネットコイル収納部を備えた巻枠の一方の
フランジ部外周に同心環状溝として形成されていること
を特徴とする請求項１に記載の超電導マグネット装置。 - 【請求項３】 口出し線接合部収納部が、マグネットコ
イル収納部とＰＣＳコイル収納部との間に形成されてい
ることを特徴とする請求項２に記載の超電導マグネット
装置。 - 【請求項４】 巻枠のマグネットコイル収納部にマグネ
ットコイル用の化合物系超電導線形成素材を巻回し、前
記巻枠のＰＣＳコイル収納部にＰＣＳコイル用の化合物
系超電導線形成素材およびヒータ線を巻回し、前記両素
材の口出し線を互いに接続させた後、全体を熱処理し
て、前記両素材および前記接続部に化合物系超電導体を
生成させることを特徴とする超電導マグネット装置の製
造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6322908A JPH08181014A (ja) | 1994-12-26 | 1994-12-26 | 超電導マグネット装置とその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6322908A JPH08181014A (ja) | 1994-12-26 | 1994-12-26 | 超電導マグネット装置とその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08181014A true JPH08181014A (ja) | 1996-07-12 |
Family
ID=18148974
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6322908A Pending JPH08181014A (ja) | 1994-12-26 | 1994-12-26 | 超電導マグネット装置とその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08181014A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002343622A (ja) * | 2001-05-15 | 2002-11-29 | Fuji Electric Co Ltd | 超電導磁石 |
| WO2011118501A1 (ja) * | 2010-03-23 | 2011-09-29 | ジャパンスーパーコンダクタテクノロジー株式会社 | 超電導マグネット |
| JP2011199147A (ja) * | 2010-03-23 | 2011-10-06 | Japan Superconductor Technology Inc | 超電導コイル |
-
1994
- 1994-12-26 JP JP6322908A patent/JPH08181014A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002343622A (ja) * | 2001-05-15 | 2002-11-29 | Fuji Electric Co Ltd | 超電導磁石 |
| JP4562947B2 (ja) * | 2001-05-15 | 2010-10-13 | 富士電機ホールディングス株式会社 | 超電導磁石 |
| WO2011118501A1 (ja) * | 2010-03-23 | 2011-09-29 | ジャパンスーパーコンダクタテクノロジー株式会社 | 超電導マグネット |
| JP2011199147A (ja) * | 2010-03-23 | 2011-10-06 | Japan Superconductor Technology Inc | 超電導コイル |
| CN102792396A (zh) * | 2010-03-23 | 2012-11-21 | 日本超导体技术公司 | 超导磁体 |
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