JPS6035478A - 超電導体の接続装置 - Google Patents

超電導体の接続装置

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JPS6035478A
JPS6035478A JP59134981A JP13498184A JPS6035478A JP S6035478 A JPS6035478 A JP S6035478A JP 59134981 A JP59134981 A JP 59134981A JP 13498184 A JP13498184 A JP 13498184A JP S6035478 A JPS6035478 A JP S6035478A
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welding
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JP59134981A
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ハインツウエルナー、ノイミユラー
ゲルハルト、ポール
ヘルムート、モル
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Siemens Schuckertwerke AG
Siemens AG
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Siemens Schuckertwerke AG
Siemens AG
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01RELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R4/00Electrically-conductive connections between two or more conductive members in direct contact, i.e. touching one another; Means for effecting or maintaining such contact; Electrically-conductive connections having two or more spaced connecting locations for conductors and using contact members penetrating insulation
    • H01R4/58Electrically-conductive connections between two or more conductive members in direct contact, i.e. touching one another; Means for effecting or maintaining such contact; Electrically-conductive connections having two or more spaced connecting locations for conductors and using contact members penetrating insulation characterised by the form or material of the contacting members
    • H01R4/68Connections to or between superconductive connectors
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K20/00Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
    • B23K20/10Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating making use of vibrations, e.g. ultrasonic welding
    • HELECTRICITY
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    • H01F6/00Superconducting magnets; Superconducting coils
    • H01F6/06Coils, e.g. winding, insulating, terminating or casing arrangements therefor
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B23K2101/32Wires

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  • Manufacturing Of Electrical Connectors (AREA)
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  • Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
  • Connections Effected By Soldering, Adhesion, Or Permanent Deformation (AREA)

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】
〔産業上の利用分野〕 本発明は、常電導性の安定材料からなる母体内に埋め込
ました少くとも1つの超電導心線を含み、低温動作温度
に冷却子べき2つの超電導体の端末部材間を極低抵抗に
接続゛rるための装置であって、この超電導心線の端部
は少くとも部分的(二安定材料が除去せられ直接接合さ
れ互(−溶接され、超電導体の安定材料間に常電導性の
材料力\らなる良導電性の橋絡部が形成さ几る超電導体
θつ接続装置Cユ関−「う。 し従来の技術〕 超電導電磁コイルに対して、特1ユいわゆる短絡駆動装
置を設けることができる。丁なわち、電flflコイル
の磁界が一度形成されると、コイノシに供給さnた電気
エネルギーを蓄積する定め、コイ/L、端部が極低抵抗
の連続電流開閉装置(二よって短絡すうことができろ。 Tると電流はそのように形成された短絡電流回路に流れ
、電磁コイルを励磁する(:必要な電流供給が遮断され
得る。その場合、電流の減衰すなわちその減退作用は、
主として電流回路の面々の超電導部分間の接触抵抗に依
存下る。 そのような接触抵抗は連続電流開閉装置にだけ生じるの
ではなく、一般に電磁コイルが組合わされている個々の
超電導体部分の端末部材接続部C二も生じる。 核磁気共鳴装置の界磁石に対しては、一般(二、高い時
間的な磁界定数が必要である。それ故短絡運転において
動作Tる超電導励磁コイルを備えた高解度のシステムが
生じる。核スピントモグラフィーの対応するシステムは
、例えばΔB/B<1o−’の時間的な磁界定数をもつ
必要がある。従って、コイル内部の導体接続部の抵抗に
関与する部分と連続電流開閉装置の接触抵抗とからなる
電磁コイルの電流回路内
【二ある全抵抗値は、例えば7
4Hのインダクタンスの場合、2×:l、 O−’○よ
り小さいことが必要である。例えば、そのようなシステ
ムの個々の電磁コイノL、は17個Q)導体片刃iらな
るため、2つの超′順導体の端末部材間Q)個々O)接
続部に対して約10−” Oの接触抵抗を得るよう努力
がさ几ている。 このような小さい接触抵抗をもつ接続装置は、一般に、
超電導接触C二よって製造することができる。この場合
、例えば多繊条導体の心線を、常電導性材料の中間接続
XCシに直接互に接続する。 これ(二相歯−[る接続技術は、例えばドイツ連邦共和
国特許出願公開第1939224号明細倶に示すねてい
る。この技術(二よれば、常電導性θ)安定材料内に埋
め込まれた複数の超電導心線?包含する2つの接続しよ
うとする超電導体の端末部材において、これらの心線の
端部は安定材料力l除去せられ、それから互(−直接接
合されて、最後に互に低抵抗で接続さル、例えば溶接上
ではろう付けされる。このように製造さ几た接続装置の
領域(=おける安定性が阻害されないようにするため、
端末部材の安定材料の間に、安定材料からなる特別な橋
絡部が設けられている。 前述の大きさの極めて低い接触抵抗を得るため、例えば
機械的C二押圧することによって超電導心線’r 直接
m触させることができる。このような方法は、例えばア
メリカ合衆国特許第3422529号明細書に記載され
ている。この公知の方法によれば、2つの超電導心線を
互に撚り合わせて適当な押し型に入れ、この押し型の低
温変形によって接合する。 例えばNbTiまたはNbZrのような公知の超電導合
金は酸素との強い親和力を有しているため、その表面は
常(二常電導性の酸化物層によって被覆さ肚ている。こ
の超電導材料と低抵抗の超電導接触乞作り得るようにす
るため、接触個所から有害酸化物層を除去する必要があ
る。従って前述の方法IZおいては、接続装置の個々の
部分を接合する前、および低温変形の前に、化学洗滌溶
液によって超電導心線および押し型ン特別に洗滌処理す
る手段が講せられる。プレス処理しながら、個々の接触
個所を直接接触させ溶接することができる。 しかしながら、このような接続装置は、比較的僅少な通
電容臂しか有しておらず、その上、超電導性の本来の伝
導材料に対して磁界が印加されたとき臨界電流が明らか
に減少することがゎがった。 〔発明が解決しようと下る問題点〕 本発明が解決しようと下る問題点は、接触抵抗が著しく
小さく、従ってこれによって核スピントモグラフィーの
システムの電磁コイルに対するAiJ記要求が満たされ
るよう、2つの超電導体の端末部材間の冒頭に述べた接
続装置を改良下ることにある。 〔問題点を解灰するための手段〕 に2)問題点は本発明によれば、超電導心線の端部を超
音波金属溶接によって互に接続することによって解決さ
れる。 〔作用〕 超音波金属溶接自体は、一般に知られている(例えば”
 Der p;1ekriker”1978年、第7/
8万、19Qおよび191頁またはWerkstatt
und Betrieb ” 、第314巻、1981
年、第7号、441 ナイl、 443 頁t&ハ″D
VS−Berichte ”第70巻、1981年、:
 128ないし135頁参照)。また、安定化された超
電導体を製造する場合、超電導体材料と常電導性材料と
を接続下るためにも、この溶接技術が使用さ九る(ドイ
ツ連邦共和国特許第1665790号明細書)。この溶
接技術によって、2つの超電導体心線間の接続が、比較
的簡単に極めて僅少な抵抗で製造さ几ることかわかった
。超音波金属溶接を使用することによって、個々の超電
導心線上の酸化物4り層が所望通り破壊されて取り除か
れ、従って相対する接触点において緊密で広範囲な溶接
が達成さx”I−る。それ故溶接しようとTる個々の部
分の特別な前処理を省くことができる。 〔実施例〕 次に本発明の実施例を図面について説明する。 第1図に、本発明ζ二よる接続装置の主要部分が概略的
Cニロ示さ几ている。この接続装置は、超電導マグネッ
トコイルの2つの多僚条超電導体の端末部材旦およびユ
の間に形成さ几、それは例えば核スピントモグラフィー
のシステムに設けられる。 超電導体は、例えば銅またはアルミニウムのような雷導
電性の安定材料からなる母体材料5に埋め込ま肚た多数
の超電1摩心線4を包含している。作るべき接続の範囲
(:おいて、母体材料5が、超電導心線4からエツチン
グ(二よって除去され、心線の需孔した端部4/は1つ
の束(二まとめられる。一方の超電導端末部材ヱの心線
と他方の端末部材旦とが再入的にいつも交互に当接する
よう、束の中【二おいて心線端部41を再入的に充分交
錯させることが好ましい。心線端部4′は、溶接型枠の
役割をする断面がU字状の金属型材6の中に入れられ、
蓋としての適当な金属板7で覆われている。その場合、
U字状型材6および蓋7は、例えば銅のような導電性お
よび熱伝導性の良好な材料からつくられる。 例えば(:++Sn、 CuBe、 NbTi ノヨウ
txJJイ材料は、この装置の繊条領域に超音波エイ・
ルギーがよく吸収きれるため、これらの材料は特に適し
ている。このほかに、例えば嵌め込まれたNbTiの底
および蓋を備えた銅のU字状型材のような材料組み合わ
せも使用1「ることができる。 本発明によって、溶接型枠6に入れられM7で覆わ′J
tた超電導心線端部4′は、超音波金属溶接によって結
合さ几る。音響エイ・ルギーの吸収は、例えば縦振動を
行なう適当な形状のソノトロープ(SOnntrode
 ) I:よ・って行われる。その場合、ソノトロープ
は、蓋7の上に所定の抑圧力で取り付けられる。超音波
金属溶接におけるパラメータには、押圧力のほかに溶接
時間および振幅がある。 代表的な溶接時間は、約20μmの振幅の19合07な
いし3秒であり、押圧力は7oないし12ONの範囲に
可変である。超音波周波数は、例えば約20に’[(z
 に選択することができる。しカルながら、超音波領域
の周波数のほかに、音波領域の周波数で作動することも
できる。 溶接型枠6および蓋7が銅からつくらオtている場合に
は、これらの材料は、超音波金属溶接後に続いて全体に
結合することが可能な付加的な安定材料(:、ろう付け
(−よって良好に結合することができる。このため例え
ば鋼管または銅ブッシング8を備えることができる。こ
のブッシングは、図(二おいて一点鎖線で示すように周
囲方向が閉じている。このブッシングは、溶接結合口二
押され、そこで常電導性のろう例えばpbSnまたはA
 g S nろうによるか又は例えばpb13iのよう
な超伝導ろう(:よって1)う付けされる。この処理に
よって通電客用な約15倍に増大させることができる。 第2図は、溶接型枠6の範囲において対応してつくられ
た結合部の断面を示している。この図:二おいて第1図
と同一の部品は、同一〇)符号がつけらfしている。特
(二、この図(二Sいて例えば超電導性の軟ろう9が見
られるが、この軟ろう9は、溶接型枠6内(二存在し、
互に、場合によっては溶接型枠とも溶接さ几た超電導心
線端部4′を包含し、安定ブッシング8内に存在する。 さらに、第1図に示すように、接続しようとする超電導
体の両端末部材灸および且は、それらの平坦な側を豆に
接合させて広範囲にろう付けする必要がある。このため
に常電導性の軟ろう]1が使用されており、この軟ろう
11は、接続装置の範囲における両頭電導体の安定材料
5間θ)良導電性橋絡部を形成している。 溶接接続を一層安定化するため、溶接過程の前に、U字
状の溶接型枠61刊二添加材料を埋め込むこともでさる
。イタ1えば、銅線または銅の小片を、線条部分の内部
領域に押し込むことができる。このようζ二部にとによ
って、溶接後に、内部が安定した環体装置が得られる。 同様に、適当な寸法の付加的t[超伝導繊条または小片
を添加することによって、充填密度が増加さオt、超電
導心線端部間の接触個所の数が増大T6゜これによって
、特に結合剤内部の空洞暑なく丁ことができる。 第]因および第2図に示T実施例は、超電導多床条導体
の端部材を互に接続する必要があることから出発してい
る。しかしながら、本発明による接続装置は、単一の心
線を備えた安定した超伝導体の結合にも適合する。また
、導体を極めて細い超電導繊条貼よび単層の繊条と接続
することができる。後者の形式の導体の末端部材の実施
例は、第3図に平面図で水され、第4因に側面図で示さ
几ている。この場合、各導体端末部材」の片1ft11
において、窓14が、囲繞Tる安定母体】5からエツチ
ングによって設けられており、従って一方の側(二おい
て、等体心線の肘G5する領域16が露出され°Cいる
。窓14の軸方向の広がりに対しては、個々の心線のね
じり長さの倍数にすることが好ましく、これ(二よって
、すべての露出さ、ルだ心線が均等1−通電を分担する
ようになる。例えば第5図1において、溶接さ几た端末
部材の端面側から見た側面図として概[4を的に示され
ているようシニ、超W波ロール贋合せ溶接)・丸で有利
に行7:cうことかできる。この図に乏ミいて、第3図
および第4図と同じ部分には、同じ符号が付さ九ている
。 第5因に示す機械は、超音波溶接装置に連結された」二
部の回転可能なガイドローラ】7と、これに対応する反
転ローラ18とを包んでいる。両ローラの間に超電導体
の端末部材±]および土工の互に溶接しようとする部分
が通され、超電導心線からなり安定母体15おにび15
/から取り除がれた領域−にC’::所定の押圧力が加
えられる。この互に溶接さ几た領域は肉において符号1
9で示されている。端末部材を通電ため、ローラの円周
方向に、それぞれの端末部材の寸法に適合した案内溝2
゜および21が設けられている。このようにしてつくら
れた溶接結合部は、例えば第1図および第2図によって
説明した実施例と同様(=、外部から付加的な安定材料
を被せることができる。 〔発明の効果〕 本発明ζ二よれば、超電導心線に存在する表面の酸化被
膜が除去され、広い範囲にわたって溶接接合が行わ几る
ことC二より、極めて低い接触抵抗が得られ、しかも接
続前の前処理も必要としないという効果を有するもので
ある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明装置の製造過程の一実施例を示す斜視図
、第2図は第】図に示す製造過程を経て製造された本発
明装置の断面図、第3図および第4Nは本発明(二よる
別の実施例C二おけろ:層重導体端末部材の状態を示す
平面図および側面間、第5図は第3図および第4図に示
す端末部材を製造するの(:使用される製造機械の一部
を示T側面図である。 2.3・・・端末部材、 4・・・超電導心線、41・
・・心線端部、5・・・母体材料(安定母体)、6・・
・溶接型枠(金属型材)、 7・・・溶接型枠(蓋)、
 9・・・ろう、 13.13’・・・端末部材、14
・・・窓、15.15’・・・安定材料(安定母体)、
17・・・ ガイドローラ、18・・・反転ローラ、 
20.21・・・案内溝。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 J)常電導性の安定材料からなる母体内に即め込まれた
    少くとも1つの超電導心線を含み、低温動作温度に冷却
    子べき2つの超電導体の端末部材間を極低抵抗に接続す
    るための装置であって、超電導心線の端部は少くとも部
    分的に安定材料が除去せられ直接接合され互にl6接さ
    れ、超電導体の安定材料間に常電導性の材料からなる良
    導゛心性の橋絡部が形成されろ超電導体の接続装置にお
    いて、超電導心線cノ)端部は超音波金属溶接によって
    互に接6°じさ1”していろ−1−を特徴とTる超電導
    体の接続装置。 2)i3電導心線・γi+a部は溶接型枠内(二装置さ
    几、少くとも一部分が溶接型枠とも超音波金属溶接によ
    って接続されていることを特徴とする特、1′−請求の
    範囲第3項記載の接続装置。 3)溶接型枠は、U字状金属型材とこれに適応する蓋と
    からなることを特徴とする特許請求の範囲第2項記載の
    接続装置。 4)/g接型枠は、少くとも一部分が常電導性の材料か
    らなることを特徴とする特許請求の範囲第2項または第
    3項記載の接続装置。 5)溶接型枠は、少くとも一部分が良導電性の、特に超
    電導体の安定材料からなることを特徴とする特許請求の
    範囲第4項記載の接続装置。 6)溶接型枠は、少くとも一部分が超電導材料7)超電
    導心線端部は、その溶接型枠を含めて超電導性θ)ろう
    材料によって囲まれていることt特徴とTる特許請求の
    範囲第2項記載の接続装置。 8)単一の心線またνま複数の心線の単層領域を備えた
    2つの超電導体の端末部材の片側の安定材料が除去され
    た心線が、超音波金属溶接イニよって直接互に接続され
    ていることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の接
    続装置。
JP59134981A 1983-06-30 1984-06-29 超電導体の接続装置 Pending JPS6035478A (ja)

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DE3323576.7 1983-06-30

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