JPH088166B2 - 電流リード - Google Patents

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の超電導素子に電流を
供給するための電流リードに関する。

〈従来の技術〉 従来、超電導マグネット等に電流を供給するために使
用される電流リード、特にソケットとプラグとを有する
着脱式の電流リードとしては、第２図に示すように、例
えば、電源部に接続される高温側接続端子部（24）に棒
状、パイプ状またはブスバー状の銅体からなる常電導体
電流リード（23）を介して銅体からなるプラグ（21）を
設けるとともに、超電導マグネット等に接続される低温
側接続端子部（26）にソケット（22）を設け、プラグ
（21）をソケット（22）に着脱して通電状態を維持した
り遮断したりするものが知られている。そして、上記ソ
ケット（22）は真鍮または銅にて形成されており、その
内部には、通電容量によりベリウム−銅製の多面接触子
（25）が１個または複数個取り付けられ、スプリング特
性を利用して接触抵抗を最小限に抑えることができるよ
うになっている。

〈発明が解決しようとする問題点〉 しかしながら上記従来の着脱式の電流リードは、ソケ
ットとプラグとを常電導体で、しかも熱良伝導体である
銅導体，真鍮等を使用しているため、部材自身の通電時
の電圧降下と、ソケット，プラグ間の接触抵抗による電
圧降下とによりジュール損失が生じ、この発熱が、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
の冷媒に侵入し、この伝導熱により冷媒が蒸発するとい
う問題があった。

また、電流容量を確保するために必要な常電導体の断
面積を確保することを要し、そのため高温部からの冷媒
への伝導熱量も大きく、この冷媒へ伝導熱を最小限に抑
えるため、種々の試験研究がなされている。しかしなが
ら、プラグ・ソケット間の電圧降下についてだけのもの
ではあるが、現時点では例えば、通電量1800Aのとき、1
3mVの電圧降下は避け難く、この場合電流リードをプラ
ス・マイナスの対にすると1800A×0.013V×２＝46.8Wと
なり、例えば冷媒が液体ヘリウムの場合には、1Wの熱伝
導あたり1.4l/hrの蒸発があるため、65.52l/hrの蒸発を
生じ問題となっていた。そして、同様な問題は、上記着
脱式のもののほか、常電導体にて形成された着脱式でな
い一本ものの電流リードについても生じていた。

〈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てな
されたもので、通電によるジュール損失がほとんどな
く、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。

〈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構成は、超電
導素子に対して電流を供給する電流リードであって、セ
ラミックス超電導体と、電気良伝導体からなる支持体と
の複合体より形成されている電流モードに存する。

〈作用〉 この発明は、電流リードをセラミックス超電導体と、
電気良伝導体からなる支持体との複合体にて形成したも
のゆえ、臨界温度以下での使用により通電による発熱は
ほとんどなく、また高温部からの伝熱による冷媒への熱
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を示す断面図である。

電流リードは、プラグ（１）とソケット（２）とによ
り着脱式に形成されており、そのうち、プラグ（１）
は、銅、アルミニウム等にて形成されたパイプ状の電気
良伝導体からなる支持体（1b）の中に酸化物セラミック
スからなる超電導体（1a）を充填した複合体として構成
されている。上記プラグ（１）はパイプ状の支持体（1
b）の中に、超電導体（1a）を充填した後、スウェージ
ングすることにより、またはスウェージング後伸縮加工
して所望の長さ形状としたものである。

これに対応するソケット（２）は、銅、アルミニウム
等にて形成されたパイプ状の電気良伝導体からなる支持
体（2b）の外側表面にセラミックス超電導体（2a）の粉
末を圧粉、接着、押出、電着等の方法により複合一体化
したものである。またパイプ状の電気良伝導体からなる
支持体（2b）の内側には、ベリウム−銅製の多面接触子
（３）がリードの電流容量に応じて適数個取り付けられ
ており（図では２個取り付けてある）スプリング特性を
利用して接触抵抗を最少限に抑えることができるように
してある。

また、電気良伝導体からなる支持体（2b）には低温側
接続端子部（５）が一体に接続されており、この低温側
接続端子部（５）の表面も超電導体（2a）の粉末が圧
粉、接着、押出、電着等の方法により複合一体化されて
いる。

なお上記セラミックス超電導体（1a）（2a）は、セラ
ミック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、II族およびIII
族元素並に酸素、フッ素が例示される。

より詳細には、周期律表Ｉ族元素のうち、Ia族元素と
しては、Li、Na、Ｋ、Rb、Cs等が挙げられ、Ib族元素と
しては、Cu、AgおよびAuが挙げられる。また、周期律表
II族元素のうち、IIa族元素としては、Be、Mg、Ca、S
r、BaおよびRaが挙げられ、IIb族元素としては、ZN、Cd
等が挙げられる。周期律表III族元素のうち、IIIa族元
素としては、Sc、Ｙやランタノイド系元素であるLa、C
e、Gd、Lu等、アクチノイド系元素であるAc、Th、Pa、C
f等が挙げられる。また、IIIb族元素としては、Al、G
a、In、Tl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IIa族元素、IIIa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（1a）
（2a）が好ましい。尚、Ib族元素としてはCuおよびAgが
好ましい。

また、プラグ（１）における銅、アルミニウム等にて
形成されたパイプ状の電気良伝導体からなる支持体（1
b）、およびソケット（２）の銅、アルミニウム等にて
形成されたパイプ状の電気良導体からなる支持体（2b）
はいずれもできるだけ断面積を小さくして、嵌め合せた
場合超電導体（1a）（2a）間の電流の乗り移りを容易に
しておく実施が好ましい。

なお、電気良伝導体からなる支持体（1b）（2b）は常
電導金属体にて形成されたものであるが、従来のものの
ように金属体に電流が通電するわけではなく、安定化
材，支持体としての役目を果すためのものである。した
がって、その断面積等を従来のもののように電流容量を
確保するため大きくする必要はなく、熱伝導量は大幅に
減らせることとなる。

また、従来の着脱式の電流リードは、ソケットとプラ
グとを常電導体で、しかも熱良伝導体である銅導体，真
鍮等にて形成していたため、部材自身の電流時の電圧降
下のほか、ソケット，プラグ間の接触抵抗による電圧降
下によりジュール損失が生じ、この発熱が、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
があったが、上記実施例の場合には、電流リードをセラ
ミックス超電導体と、電気良伝導体からなる支持体との
複合体にて形成したものゆえ、ソケット，プラグ間の接
触抵抗による電圧降下によりジュール損失をほとんどな
くすることができる。

また、上記のような着脱式のものではなく、一本もの
の電流リードについても着脱式のものと同様に実施でき
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、電気良伝導体からなる支持体との複
合体にて形成したものゆえ、超電導マグネット等への通
電時のジュール損失をほとんどなくすることができ、ま
た電気良伝導体は支持体、安定化材として働くだけで通
電部材としての電流容量を確保する必要がないため、そ
の断面積を非常に小さいものとすることができ、液体ヘ
リウム等の冷媒に対する高温部からの伝熱による熱伝導
量を大幅に減少でき、冷媒の蒸発量を最小限に抑えるこ
とができ、従来の電流リードのように通電時時の冷媒の
蒸発量を見込んで冷媒貯蔵槽を大きく形成しておく必要
等がなく、コンパクトな構造のものとすることができる
等コンパクトな構造にて電流リードを形成できるという
特有の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の電流リードの１実施例を示す断面
図、第２図は従来の電流リードを示す断面図である。 （１）……プラグ、（２）……ソケット、（1a）（2a）
……超電導体、（1b）（2b）……電気良伝導体、

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】超電導素子に対して電流を供給する電流リ
   ードであって、セラミックス超電導体と、電気良伝導体
   からなる支持体との複合体より形成されていることを特
   徴とする電流リード。