JPS63245909A - 電流リ−ド - Google Patents

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〉 この発明は超電導マグネット等に電流を供給するための
電流リードに関する。

〈従来の技術と発明が解決しようとする問題点〉従来、
超電導マグネット等の超電導素子に電流を供給するため
に、電流供給源と超電導素子との間に介在させる電流リ
ードとしては、棒状あるいはバイブ状に形成された銅導
体を用いたものが知られている。

しかしながら、銅導体は常電導体で、しかも熱良伝導体
であるため、通電により発生した熱および高温端子側の
熱が、超電導マグネットを浸漬している液体ヘリウム、
液体窒素等の冷媒に伝導し、この伝導熱により冷媒が蒸
発するという弊害があった。

そこで、この液体ヘリウムへの伝導熱を最少銀に抑える
ため、従来の電流リードにあっては、第３図に示すよう
に、その表面に、螺旋フィン（１１０）を取り付け、こ
れをステンレス製の外筒管（１２０）の内部に収納した
構造のものとし、伝導熱にて蒸発したヘリウムガス（１
３０）を超電導マグネット接続端子（１４０）側からリ
ード内に取り込んで、電流リード（１００）を冷却しな
がら電流を高温側端子（１５０）より超電導マグネット
に供給するという方法が行なわれ、さらに、液体ヘリウ
ムへの伝導熱をより少なくするため、電流リードの構造
改善等、種々の試験研究がなされているが、現時点では
通電電流１０００ＡあたりＩＷの熱伝導は避は難いもの
とされていた。

なお、ＩＷの熱伝導に対し例えば超電導マグネットの冷
媒として液体ヘリウムを用いた場合には、約１．４１　
／ｈｒのヘリウムガスが蒸発する。

〈発明の目゛的〉 この発明は上記従来の電流リードの問題点に鑑みなされ
たもので、伝導熱による液体ヘリウム、液体窒素等の冷
媒の蒸発量を低く抑えることができる電流リードを提供
することを目的とする。

く問題点を解決するための手段〉 上記の目的を達成するためのこの発明の電流リードは、
電流供給源と超電導素子との間に介在させる電流リード
であって、セラミックス超電導体と、絶縁体あるいは非
磁性金属体からなる支持体との複合体よりなるものであ
る。

く作用〉 この発明は、電流リードをセラミックス超電導体と絶縁
体あるいは非磁性金属体からなる支持体との複合体にて
形成したものゆえ、臨界温度以下では通電による発熱が
ほとんどなく、また高温部からの熱伝導による冷媒への
熱伝導を少なくでき、液体ヘリウム、液体窒素等の冷媒
の蒸発量を少なくできる。

〈実施例〉 この発明の実施例について添付図面を参照しながら以下
に詳述する。

第１図はこの発明の電流リード（１）を２個一対にして
使用した場合を示す断面図、第２図は第１図の■−■線
切断断面図である。

上記電流リード（１）は、酸化物セラミックスからなる
超電導体（１ａ）および、この超電導体（ｌａ）を支持
するＦＲＰ等の絶縁体、あるいは銅、アルミニウム、ス
テンレス等の非磁性金属体からなる支持体（ｌｂ）より
なる複合体にて形成されている。

なお、支持体（ｌｂ）として非磁性金属体を用いた場合
には、超電導体（ｌａ）を支持する支持体としての役目
を果すとともに、超電導体（ｌａ）の安定化材としての
役目を果し、好適な実施となる。

電流リード（１）は、例えば、非磁性金属体からなる支
持体（１ｂ）の上に超電導体（ｌａ）の粉末を圧粉、接
着、押出、電着等の方法により一体化するか、超電導体
（１ａ）のみを先に成型しておき、これを支持体（ｌｂ
）に接着するか、またはバインドして複合一体化する。

なお、接着にて両者を複合一体化する場合は、接着剤と
して、エポキシ系樹脂等の有機材料を用いて接着し、複
合化するのが容易である。

上記電流リード（１）は、単独でも使用可能であるが、
一対にして用いる実施が別々に設ける場合よりコンパク
トとなり（第１図参照）好適な実施となる。

以下に一対の電流リードを用いる実施についてさらに詳
細に述べると、電流リード（１）　（１）間にスペーサ
（２）を長手方向に介在させ、適宜間隔毎にその周囲を
サポート（３）で支持する。

なお、スペーサ（２）は電流リード（１）の支持体（１
ｂ）が金属体にて形成されている場合はＧＦＲＰ等の絶
縁体を用い、支持体（１ｂ）が絶縁体の場合は、絶縁体
、金属体のいずれでもよく、また省略も可能である。サ
ポータ（３）としては、絶縁性を有するディスク状のも
のを嵌め込むか、バインド用の絶縁テープを巻き付ける
。　　・ なお、正負一対の電流リード（１）を用いた上側の場合
には、電流リード（１）の周囲に磁界が印加された状態
で通電すると、電流リード（１）　（１）間と外部磁界
との間で作用するローレンツ力は互いに押し合う方向に
働くこととなり、スペーサ（２）は両電流リード（１）
　（１）間の圧縮力に耐え得る強度を有するとともに十
分な絶縁距離を備えたものであることが必要となるが、
サポータ（３）はさほど堅固なものでなくてもよく、省
略または非常に小型のものでよいためコンパクトに実施
でき好適なものとなる。

逆に無磁化の状態で通電する場合には、電流リード（１
）自身により磁界が発生することとなり、しかも各電流
リード（１）に流れる電流の向きが反対方向であるため
、ローレンツの力は両者を互に反発させる方向に作用す
る。したがって、上記電流リード（１）の周囲に磁界を
印加した状態で通電する場合と異なり、この場合には、
スペーサ（２）よりもサポータＧ）を堅固な構造として
おく必要がある。また（４）はクライオスタートのトッ
プフランジに電流リード（１）を取り付けるためのフラ
ンジであって、クライオスタートトップフランジと電流
リード（１）とを絶縁する機能を保持させておくもので
ある。

（５）は高温側接続端子、（６）は超電導マグネット側
接続端子である。

上記セラミックス超電導体はセラミックス超電導体用原
料を焼結する等によって製造され、その原料としては、
超電導体を構成する元素を含有するものであれば単体、
化合物の何れの形態でも使用し得る。上記元素としては
、周期律表Ｉ族、■族および■族元索並に酸素、窒素、
フッ素、炭素および硫黄等が例示される。

より詳細には、周期律表Ｉ族元素のうち、Ｉａ族族元と
しては、Ｌｉ、Ｎａ５Ｋ％　Ｒｂ、Ｃｓ等が挙げられ、
Ｉｂ族元素としては、ＣｕｓＡｇおよびＡｕが挙げられ
る。また、周期律表■族元素のうち、ｎａ族元素として
は、Ｂｅ、’Ｍｇ５ＣａｓＳｒ、ＢａおよびＲａが挙げ
られ、ｒｉｂＩｂ族元素ては、Ｚｎ、Ｃｄ等が挙げられ
る。周期律表■族元素のうち、ｍａ族元素としては、５
ｃＳＹやランタノイド系元素であるＬａ、Ｃｅ５Ｇｄｓ
Ｌｕ等、アクチノイド系元素であるＡｃ、Ｔｈ。

Ｐ　ａ　ｓ　Ｃｆ等が挙げられる。また、ｍｂ族元素と
しては、Ａ１１ｓ　Ｇａ、Ｉｎ５Ｔノ等が挙げられる。

上記元素のうち、Ｉｂ族元素から選ばれた元素、特に酸
化物からなるｎａ族元素、■ａ族元素およびランタノイ
ド系元素から選ばれた元素、並びに酸素およびフッ素か
ら選ばれた元素からなるセラミックス超電導体が好まし
い。尚、Ｉｂ族元素としてはＣｕおよびＡｇが好ましい
。

なお、酸化物セラミックス超電導体（１ａ）を用いた電
流リード（１）の場合の、高温部からの伝熱による冷媒
への熱伝導量を計測した結果、例えば４．２に〜３００
　Ｋの場合で、熱伝導積分値（丑λｄＴ（λは熱伝導率
である）は約１９９０Ｘ　ｌＯｌｏ−３（印）であった
。

これは、概ねガラス、石英に近似し、電解銅の１８２（
１（Ｗ／ａｍ）　、燐脱酸銅０）　４８１　　（Ｗ／ａ
ｍ　）　ｌ：比べ、１／８００あるいはｌ／２３０の減
少を示したものとなり、冷媒への伝導熱量を非常に少な
くできたことが判明した。

また、超電導体（ｌａ）と複合される支持体（ｌｂ）と
して例えば、４ふっ化エチレン樹脂、ＧＦＲＰ等を用い
た場合の熱伝導は７００ＸｌＯ〜１００ＯＸ　１０−”
（Ｗ／ｃ＋ｎ）と非常に小さく良好なものとなる。さら
に金属体を用いた場合でも従来のもののように金属体に
電流を通電するわけではなく安定化材あるいは支持体と
しての働きを有するものである。したがって、その断面
積等を従来のもののように通電電流容量を確保するため
に特に大きくする必要はなく、安定化材、支持体として
の働きをなす大きさで十分であり、液体ヘリウム等の冷
媒への伝導熱量は大幅に減らすことができる。

〈発明の効果〉 以上のようにこの発明によれば、電流リードをセラミッ
クス超電導体と、絶縁体あるいは非磁性金属体からなる
支持体との複合体にて形成したものゆえ、臨界温度以下
では通電による発熱はほとんどなくなり、また高温部か
らの熱伝導による冷媒への伝導熱量は大幅に減少される
ため、冷媒の蒸発量を最少限にでき、従来の常電導のも
のに比べ構造が非常に簡単で、コンパクトな構造で形成
できるという特有の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は電流リードの１実施例を示す断面図、第２図は
前回■−■線切欠断面図、第３図は従来例を示す断面図
である。 （１）・・・・・・電流リード、（ｌａ）・・・・・・
超電導体、（ｌｂ）・・・・・・支持体、 特許出願人　　住友電気工業株式会社 （ほか３名） ５、補正命令の日付（自発）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、電流供給源と超電導素子との間に介在させる電流リ
   ードであって、セラミックス超電導体と、絶縁体あるい
   は非磁性金属体からなる支持体との複合体よりなること
   を特徴とする電流リード。