特許 5752610 超電導電流リード用治具及び超電導電流リード及び超電導電流リードの製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5752610

(24)【登録日】2015年5月29日

(45)【発行日】2015年7月22日

(54)【発明の名称】超電導電流リード用治具及び超電導電流リード及び超電導電流リードの製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 39/04 20060101AFI20150702BHJP

   H01F 6/00 20060101ALI20150702BHJP

   H01R 4/68 20060101ALI20150702BHJP

【ＦＩ】

   H01L39/04

   H01F7/22 JZAA

   H01R4/68

【請求項の数】5

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2012-4648(P2012-4648)

(22)【出願日】2012年1月13日

(65)【公開番号】特開2013-145772(P2013-145772A)

(43)【公開日】2013年7月25日

【審査請求日】2014年5月21日

(73)【特許権者】

【識別番号】000002107

【氏名又は名称】住友重機械工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(72)【発明者】

【氏名】鶴留 武尚

【審査官】 須原 宏光

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−６９６６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−２８０２１２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ３９／０４

Ｈ０１Ｆ ６／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

超電導体が配設される一対の電極を荷重支持体に固定するのに使用される超電導電流リード用治具であって、
基台と、
一対の前記電極が固定されることにより、一対の前記電極の位置決めを行う電極位置決め部材と、
前記電極位置決め部材を前記基台に固定する固定部材とを有し、
前記電極位置決め部材を前記電極に形成されたネジ孔に取り付けることにより、一対の前記電極の位置決めを行う構成としたことを特徴とする超電導電流リード用治具。

【請求項2】

請求項１記載の超電導電流リード用治具に装着される超電導電流リードであって、
一対の前記電極と、
一対の前記電極を離間した状態で支持する荷重支持体と、
一対の前記電極を接続するよう配設された超電導体と、
一対の前記電極に形成され、前記電極位置決め部材に固定されることにより、該電極の位置決めを行う前記ネジ孔と、
を有することを特徴とする超電導電流リード。

【請求項3】

前記位置決め部を前記電極の熱容量を低減させる構成としたことを特徴とする請求項２記載の超電導電流リード。

【請求項4】

前記位置決め部を、前記電極の電流密度が低い部位に設けたことを特徴とする請求項２又は３記載の超電導電流リード。

【請求項5】

請求項１記載の超電導電流リード用治具を用いて超電導電流リードを製造する超電導電流リードの製造方法であって、
前記電極位置決め部材に荷重支持体に装着された一対の前記電極を固定することにより、一対の前記電極の位置決めを行う位置決め工程と、
前記超電導電流リード用治具により一対の前記電極の位置決めがされた状態を維持しつつ、一対の前記電極と前記荷重支持体を本固定する固定工程と、
前記固定工程が終了した後、一対の前記電極の間に超電導体を配設する超電導体配設工程とを有し、
前記位置決め工程では、
前記電極位置決め部材の既定位置に配設されたボルトを前記電極に形成されたネジ孔に螺着することにより、一対の前記電極の位置決めを行うことを特徴とする超電導電流リードの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は超電導電流リード用治具及び超電導電流リード及び超電導電流リードの製造方法に係り、特に荷重支持体を有する超電導電流リード用治具及び超電導電流リード及び超電導電流リードの製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

超電導マグネット装置等の超電導機器には、超電導コイル等に電力を供給するための超電導電流リードが用いられている。例えば超電導マグネット装置では、超電導電流リードを介して、室温側（高温側）に設置された電力供給源と、低温側に設置された超電導コイルとが電気的に接続される。

【0003】

超電導リードは、高温側に配設される高温側電極と、低温側に配設される低温側電極と、この高温側電極と低温側電極との間に配設された超電導体とを有した構成とされている。この超電導体は、機械的に弱く脆いため、ローレンツ力や外部荷重が各電極に印加された場合には、破損するおそれがある。

【0004】

このため、超電導体をローレンツ力や外部荷重に対して保護するため、電極間に超電導体と略同じ熱収縮率を有する荷重支持体を設け、これにより超電導体を保護することが行われている（特許文献１，２参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１１−２１１１１０号公報

【特許文献2】特開２００９−２１１８９９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

荷重支持体を有した超電導電流リードは、荷重支持体に固定された一対の電極間に超電導体を配設する構成とされている。このため、電極と荷重支持体との間で配設位置にずれが発生すると、一対の電極間で超電導体を適正に装着できなくなったり、また装着状態において超電導体に歪が発生したりするおそれがある。

【0007】

超電導体に歪が発生すると、超電導体の通電性能の低下し、超電導電流リードとしての機能が大きく低下してしまう。また、大きな歪が印加された場合には、超電導体が損傷するおそれもある。

【0008】

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、荷重支持体を設けても超電導材に歪が発生するのを防止できる超電導電流リード用治具及び超電導電流リード及び超電導電流リードの製造方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記の課題は、第１の観点からは、
超電導体が配設される一対の電極を荷重支持体に固定するのに使用される超電導電流リード用治具であって、
基台と、
一対の前記電極が固定されることにより、一対の前記電極の位置決めを行う電極位置決め部材と、
前記電極位置決め部材を前記基台に固定する固定部材とを有し、
前記電極位置決め部材を前記電極に形成されたネジ孔に取り付けることにより、一対の前記電極の位置決めを行う構成としたことを特徴とする超電導電流リード用治具により解決することができる。

【0010】

上記の課題は、第２の観点からは、
請求項１記載の超電導電流リード用治具に装着される超電導電流リードであって、
一対の前記電極と、
一対の前記電極を離間した状態で支持する荷重支持体と、
一対の前記電極を接続するよう配設された超電導体と、
一対の前記電極に形成され、前記電極位置決め部材に固定されることにより、該電極の位置決めを行う前記ネジ孔と、
を有することを特徴とする超電導電流リードにより解決することができる。

【0011】

また上記の課題は、第３の観点からは、
請求項１記載の超電導電流リード用治具を用いて超電導電流リードを製造する超電導電流リードの製造方法であって、
前記電極位置決め部材に荷重支持体に装着された一対の前記電極を固定することにより、一対の前記電極の位置決めを行う位置決め工程と、
前記超電導電流リード用治具により一対の前記電極の位置決めがされた状態を維持しつつ、一対の前記電極と前記荷重支持体を本固定する固定工程と、
前記固定工程が終了した後、一対の前記電極の間に超電導体を配設する超電導体配設工程とを有し、
前記位置決め工程では、
前記電極位置決め部材の既定位置に配設されたボルトを前記電極に形成されたネジ孔に螺着することにより、一対の前記電極の位置決めを行うことを特徴とする超電導電流リードの製造方法により解決することができる。

【発明の効果】

【0012】

開示の発明によれば、超電導電流リード用治具を用いて一対の電極の位置決めを高精度に行い、この高精度の位置決め状態を維持しつつ荷重支持体に電極を固定するため、超電導体を一対の電極間に装着する際に超電導体に歪が発生し特性が劣化することを防止できる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】図１は、超電導電流リードを有した冷凍機冷却型超電導マグネット装置の構成図である。

【図2】図２は、本発明の一実施形態である超電導電流リードの斜視図である。

【図3】図３は、本発明の一実施形態である超電導電流リードを示しており、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は右側面図である。

【図4】図４は、本発明の一実施形態であるリード用治具を示しており、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は右側面図である。

【図5】図５は、本発明の一実施形態である超電導電流リードの製造方法を説明するための図であり、超電導電流リード組立体を製造する工程を説明するための図である。

【図6】図６は、本発明の一実施形態である超電導電流リードの製造方法を説明するための図であり、超電導電流リード組立体をリード用治具に装着する工程を説明するための図である。

【図7】図７は、本発明の一実施形態である超電導電流リードの製造方法を説明するための図であり、超電導電流リード組立体をリード用治具に装着した状態を示す図である。

【図8】図８は、本発明の一実施形態である超電導電流リードの製造方法を説明するための図であり、ロウ材を加熱して電極と荷重支持体とを固定する工程を説明するための図である。

【図9】図９は、本発明の一実施形態である超電導電流リードの製造方法を説明するための図であり、超電導電流リード組立体に超電導体を装着して超電導電流リードを製造する工程を説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

次に、本発明の実施の形態について図面と共に説明する。

【0015】

図１は、本発明の一実施形態である超電導電流リード８を適用した超電導マグネット装置１を示す概略構成図である。超電導電流リード８の説明に先立ち、この超電導電流リード８を適用する超電導マグネット装置１について説明する。

【0016】

超電導マグネット装置１は、真空容器２、超電導コイル３、伝熱部材４、ギフォード・マクマホン（Gifford-McMahon：以下、ＧＭと略す）冷凍機５、熱シールド板６、１段電流ライン７、超電導電流リード８、及び２段電流ライン９等を有する。

【0017】

真空容器２は略円筒状の形状を有している。真空容器２には、ＧＭ冷凍機５が固定されている。超電導コイル３は、超電導線材により形成されている。

【0018】

超電導コイル３は、熱シールド板６で囲まれた空間内に設けられている。この超電導コイル３は、伝熱部材４を介して後述する低温側冷却ステージ５ｄに接続されている。よって、超電導コイル３はＧＭ冷凍機５により例えば４Ｋ程度に冷却され、これにより超電導コイル３は超電導状態となる。

【0019】

この超電導コイル３は、後述する超電導電流リード８の低温側に接続されている。そして、超電導コイル３は、真空容器２の外部に設けられた図示しない電源から、後述する１段電流ライン７、超電導電流リード８、及び２段電流ライン９を介して電力が供給される。

【0020】

真空容器２は、支持体２ａを介して、伝熱部材４と伝熱部材４に取り付けられた超電導コイル３の荷重を支持している。

【0021】

熱シールド板６は、真空容器２の内部に設けられている。熱シールド板６は、超電導コイル３へ侵入する輻射熱を抑制するためのものである。熱シールド板６は、銅、アルミニウム等の電気伝導率の大きい材料により形成されており、例えば略円筒状の形状を有している。

【0022】

ＧＭ冷凍機５は、１段目冷却シリンダ５ａ及び２段目冷却シリンダ５ｂよりなる多段冷却シリンダ構造を有している。１段目冷却シリンダ５ａは真空容器２の内部に挿入されており、２段目冷却シリンダ５ｂは熱シールド板６で囲まれた空間に挿入されている。

【0023】

熱シールド板６の天板の上部には、１段目冷却シリンダ５ａにより冷却される高温側冷却ステージ５ｃが接続されている。よって、熱シールド板６は、高温側冷却ステージ５ｃにより冷却される。

【0024】

２段目冷却シリンダ５ｂの下側先端には、低温側冷却ステージ５ｄが接続されている。低温側冷却ステージ５ｄは、２段目冷却シリンダ５ｂにより冷却される。

【0025】

この低温側冷却ステージ５ｄは、伝熱部材４を介して超電導コイル３に熱的に接続されている。これにより超電導コイル３は、例えば４Ｋ程度まで冷却される。なお、高温側冷却ステージ５ｃ及び低温側冷却ステージ５ｄは、銅、アルミニウム等の高熱伝導率部材で形成されている。

【0026】

１段電流ライン７、超電導電流リード８、及び２段電流ライン９は、図示しない電源から超電導コイル３に電流を流すためのものである。電源は、１段電流ライン７に接続されている。また、１段電流ライン７は超電導電流リード８の高温側電極２１ａに接続されており、また超電導電流リード８の低温側電極２１ｂは２段電流ライン９を介して超電導コイル３に接続されている。よって、電源から供給される電流は、１段電流ライン７、超電導電流リード８、２段電流ライン９を介して超電導コイル３に供給される。

【0027】

１段電流ライン７としては、銅、アルミニウム等の電気伝導率の大きい材料を用いることができる。２段電流ライン９としては、銅、アルミニウム等の電気伝導率の大きい材料を用いることができ、或いは、これらの電気伝導率の大きい材料と併せてＢｉ２２２３、Ｂｉ２２１２、Ｙ１２３、ＭｇＢ２等の超電導材料を用いることができる。

【0028】

なお、本実施形態では冷凍機冷却型の超電導マグネット装置１を例に挙げているが、冷凍機冷却型超電導マグネット装置に代えて、例えば液体ヘリウムを冷媒とする液体冷却型超電導マグネット装置に本実施形態に係る超電導電流リード８を適用してもよく、或いは、例えば液体ヘリウムの蒸発ガスを冷媒とするガス冷却型超電導マグネット装置に適用することも可能である。

【0029】

次に、本実施形態に係る超電導電流リード８について、図２及び図３を用いて説明する。

【0030】

図２は超電導電流リード８の斜視図であり、図３（Ａ）は超電導電流リード８を正面視した図（図２に矢印Ａで示す方向から見た図）であり、図３（Ｂ）は超電導電流リード８を右側面視した図（図２に矢印Ｂで示す方向から見た図）である。

【0031】

各図に示すように、本実施形態に係る超電導電流リード８は、荷重支持体２０、高温側電極２１ａ，低温側電極２１ｂ、超電導体２２等を有した構成とされている。

【0032】

荷重支持体２０は、高温側電極２１ａと低温側電極２１ｂが配設される部材である。荷重支持体２０は金属からなり、円柱（円筒）形状とされている。また荷重支持体２０を介した熱侵入を防ぐ観点から、荷重支持体２０は内部に空間を有する中空円筒形状とされている。

【0033】

ここでいう金属は単体金属に限定されるものではなく、合金も含み、金属であれば特に限定されず使用することができる。具体的には、例えばステンレス鋼、真鍮、銅、アルミなどが好ましく使用できる。

【0034】

この中でも熱伝導率が小さいステンレス鋼が好ましく使用でき、オーステナイト系ステンレス鋼が特に好ましく使用できる。このように、荷重支持体２０として金属を用いた場合、超電導体２２との熱収縮率の差が小さいため、冷却時に荷重支持体２０と略平行に設けている超電導体２２に発生する歪みを小さくすることができる。

【0035】

高温側電極２１ａは、上記構成とされた荷重支持体２０の高温側端部（図中、上側の端部）に固定される。また低温側電極２１ｂは、荷重支持体２０の低温側端部（図中、下側の端部）に固定される。よって固定状態において、一対の電極２１ａ，２１ｂは、荷重支持体２０により離間した状態で支持される。

【0036】

また、高温側電極２１ａには荷重支持体２０の高温側が挿入装着される荷重支持体装着穴２８ａが形成され、低温側電極２１ｂには荷重支持体２０の低温側が挿入装着される荷重支持体装着穴２８ｂが形成されている（図３参照）。この各荷重支持体装着穴２８ｂ，２８ｂの内壁には、荷重支持体２０と各電極２１ａ，２１ｂを固定するのに用いるロウ材が配設されるロウ材装着溝２９ａ，２９ｂが形成されている。

【0037】

また、高温側電極２１ａには、超電導体２２を装着するための高温側超電導体装着溝３０ａが形成されている。同様に、低温側電極２１ｂには、超電導体２２を装着するための低温側超電導体装着溝３０ｂが形成されている。

【0038】

上記の高温側電極２１ａは、電気の良導体である銅、アルミニウム、真鍮等の金属により構成されている。また、高温側電極２１ａと超電導体２２の高温側端部２２ａとの間は、例えばはんだ、インジウム、導電性樹脂等の導電性材料により接合される（本実施形態では、はんだを使用）。

【0039】

また上記の低温側電極２１ｂは、電気の良導体である銅、アルミニウム、真鍮等の金属により構成されている。この低温側電極２１ｂと超電導体８の低温側端部２２ｂとの間は、例えばはんだ、インジウム、導電性樹脂等の導電性材料により接合される（本実施形態では、はんだを使用）。

【0040】

高温側電極２１ａの上面には、略Ｚ字状に湾曲した高温側外部荷重吸収部２３ａを有した配線部２６が配設されている。この配線部２６は、１段電流ライン７が接続される。

【0041】

高温側外部荷重吸収部２３ａは、超電導マグネット冷却時に各部材の収縮によって生じる変位の影響や、超電導マグネット運転時に、超電導マグネット由来のローレンツ力による影響等によって超電導電流リードが破損することを防止するものである。

【0042】

よって高温側外部荷重吸収部２３ａには、弾性部材を用いることが好ましく、具体的には、コイルばね、板ばね等を用いることができる。本実施形態では、これらの弾性部材として金属等の導電体を用いることにより配線部材としても機能させている。しかしながら、配線とは別体の構成とし、絶縁体の弾性部材とすることも可能である。

【0043】

また、低温側電極２１ｂの下面には、Ｕ字状に湾曲した低温側外部荷重吸収部２３ｂが配設されている。この低温側外部荷重吸収部２３ｂは、上部が低温側電極２１ｂに固定されると共に下部が基部２７に固定されている。また、低温側外部荷重吸収部２３ｂは、２段電流ライン９を介して超電導コイル３に接続される。なお、基部２７は伝熱部材４に固定される。

【0044】

低温側外部荷重吸収部２３ｂは、前記の高温側外部荷重吸収部２３ａと同様に、超電導マグネット冷却時に各部材の収縮によって生じる変位の影響や、超電導マグネット運転時に、超電導マグネット由来のローレンツ力による影響等によって超電導電流リードが破損することを防止するものである。

【0045】

よって低温側外部荷重吸収部２３ｂも、弾性部材を用いることが好ましく、コイルばね、板ばね等を用いることができる。また本実施形態では、前記の高温側外部荷重吸収部２３ａと同様に、弾性部材として金属等の導電体を用いて配線部材として機能させているが、絶縁体の弾性部材とすることも可能である。

【0046】

なお、外部荷重吸収部は高温側電極又は低温側電極に選択的に設けることも可能であるが、超電導体２２の保護の面からは本実施形態のように両方に外部荷重吸収部を有することがより好ましい。

【0047】

超電導体２２は、高温側電極２１ａと低温側電極２１ｂとを電気的に接続するように設けられている。よって、超電導体２２は、高温側電極２１ａから低温側電極２１ｂに向かって延在するように設けられている。

【0048】

超電導体２２としては、例えばＢｉ２２２３、Ｂｉ２２１２、Ｙ１２３、ＭｇＢ２等の超電導材料を用いることができる。また、超電導体２２が超電導テープ線材であるときは、例えば、銀等の金属を母材としてＢｉ２２２３、Ｂｉ２２１２等の多芯線が被覆されてなる超電導線材、或いは、ハステロイ等の金属テープ基材上にＹ１２３等の薄膜を堆積してなる超電導線材、等の各種の超電導テープ線材を用いることができる。

【0049】

ここで、高温側電極２１ａ及び低温側電極２１ｂの各々の側面に注目する。

【0050】

高温側電極２１ａの側面部（超電導体２２の高温側端部２２ａが配設される面と隣接する面）には、位置決め用ネジ孔３１ａが形成されている。同様に、低温側電極２１ｂの側面部（超電導体２２の高温側端部２２ｂが配設される面と隣接する面）にも、位置決め用ネジ孔３１ｂが形成されている。

【0051】

位置決め用ネジ孔３１ａ，３１ｂは、後述するように超電導電流リード８の製造工程において、一対の電極２１ａ，２１ｂ間の位置決めを行うのに用いるものである。この位置決め用ネジ孔３１ａ，３１ｂは請求項に記載した位置決め部に相当し、電極２１ａ，２８ａにドリル加工等により穴加工した後、ネジ加工を行うことにより形成される。

【0052】

この位置決め用ネジ孔３１ａ，３１ｂを形成することにより、各電極２１ａ，２１ｂの位置決め用ネジ孔３１ａ，３１ｂの形成位置における熱容量を低減することができる。即ち、各電極２１ａ，２８ａの位置決め用ネジ孔３１ａ，３１ｂが形成された部位近傍における熱抵抗を大きくすることができる。

【0053】

これにより、高温側電極２１ａにおいては、高温側外部荷重吸収部２３ａから荷重支持体２０への熱の侵入を抑制することができる。また、低温側電極２１ｂにおいては、荷重支持体２０から超電導コイル３への熱の侵入を抑制することができる。よって、超電導体２２及び超電導コイル３への外部熱の侵入を有効に防止することができる。

【0054】

また、位置決め用ネジ孔３１ａ，３１ｂの形成位置に注目すると、各位置決め用ネジ孔３１ａ，３１ｂは各電極２１ａ，２１ｂの超電導体２２が配設される位置（超電導体装着溝３０ａ，３０ｂの形成位置）から離間した位置に配置されている。具体的には、図３（Ｂ）の側面視した状態において、各電極２１ａ，２１ｂの側面の超電導体２２が配設された側の縁部（図３（Ｂ）に矢印Ｃ１で示す）と反対側の縁部（図３（Ｂ）に矢印Ｃ２で示す）に近い位置に配設されている。

【0055】

ここで、電源から供給される電流が各電極２１ａ，２１ｂ内を流れるときの電流密度に注目する。図２及び図３（Ｂ）に、超電導体２２の装着位置近傍における電流密度の大きさと、位置決め用ネジ孔３１ａ，３１ｂの形成位置における電流密度の大きさを、模式的に矢印で示している。

【0056】

各電極２１ａ，２１ｂ内を流れる電流密度は、超電導体２２の装着位置近傍においては電流密度が高く、超電導体２２の装着位置から離れるに従い電流密度は低くなる。よって、各図に示すように超電導体２２の装着位置近傍における電流密度Ａ１は大きく、超電導体２２の装着位置から離間した位置決め用ネジ孔３１ａ，３１ｂの形成位置における電流密度Ａ２は小さくなっている。

【0057】

このように本実施形態では、各電極２１ａ，２１ｂにおいて電流密度の低い部位に位置決め用ネジ孔３１ａ，３１ｂを形成している。このため、位置決め用ネジ孔３１ａ，３１ｂを各電極２１ａ，２１ｂに形成しても、実質的に各電極２１ａ，２１ｂの電気抵抗を増大させることにはならない。

【0058】

従って、本実施形態に係る超電導電流リード８によれば、各電極２１ａ，２１ｂに位置決め用ネジ孔３１ａ，３１ｂを形成することにより、電気的特性を劣化させることなく、各電極２１ａ，２１ｂを介して外部の熱が超電導コイル３に伝達するのを抑制することが可能となる。

【0059】

なお、上記した実施形態では、位置決め部としてネジ孔を電極２１ａ，２１ｂに形成した例を示した。しかしながら、位置決め部はネジ孔に限定されるものではなく、凹部及び溝等によっても、上記の実施形態と同様の効果を実現することが可能である。

【0060】

次に、上記構成とされた超電導電流リード８の製造方法について説明する。

【0061】

図４は、超電導電流リード８を製造する際に用いる超電導電流リード用治具４０（以下、単にリード用治具４０という）を示している。超電導電流リード８の製造方法の説明に先立ち、説明の便宜上、先ずリード用治具４０について説明する。

【0062】

リード用治具４０は、後述する超電導電流リード組立体１０が装着されるものである。このリード用治具４０は、基台４１、電極位置決め部材４２、及び固定部材４３等を有している。

【0063】

この基台４１、電極位置決め部材４２、及び固定部材４３は、いずれも金属材料からなる板状部材である。この基台４１、電極位置決め部材４２、及び固定部材４３の金属材料としては、荷重支持体２０及び電極２１ａ，２１ｂと熱膨張係数が同一或いは近似した金属材料であることが望ましい。本実施形態では、この金属材料としてステンレスを採用している。

【0064】

基台４１は板状の部材であり、その上部に超電導電流リード組立体１０が載置されるものである。

【0065】

電極位置決め部材４２は、その上部に位置決めボルト４５ａが回転可能に装着されている。また、電極位置決め部材４２の下部には、位置決めボルト４５ｂが回転可能に装着されている。

【0066】

この位置決めボルト４５ａの形成位置は、位置決め用ネジ孔３１ａの形成位置に高精度に対応するよう設定されている。また、位置決めボルト４５ｂの形成位置は、位置決め用ネジ孔３１ｂの形成位置に構成に対応するよう設定されている。

【0067】

また、位置決めボルト４５ａと位置決めボルト４５ｂとの離間距離は、高温側電極２１ａと低温側電極２１ｂの離間距離に高精度に対応するよう設定されている。更に、位置決めボルト４５ａは高温側電極２１ａに形成された位置決め用ネジ孔３１ａに螺合するよう構成されており、位置決めボルト４５ｂは低温側電極２１ｂに形成された位置決め用ネジ孔３１ｂに螺合するよう構成されている。

【0068】

位置決めボルト４５ａを位置決め用ネジ孔３１ａに螺着すると共に、位置決めボルト４５ｂを位置決め用ネジ孔３１ｂに螺着することにより、各電極２１ａ，２１ｂは電極位置決め部材４２に固定される。これにより、各電極２１ａ，２１ｂは、電極位置決め部材４２により既定位置（これについては後述する）に高精度に位置決めされる。

【0069】

固定部材４３は、上記の電極位置決め部材４２を基台４１に固定するものである。この固定部材４３の上端部４３ａは固定用ボルト４６により電極位置決め部材４２に固定され、下端部４３ｂは固定用ボルト４７により基台４１に固定される。よって、固定部材４３を介して基台４１に固定されることにより、電極位置決め部材４２は基台４１に対して位置決めがされる。

【0070】

なお、上端部４３ａ及び下端部４３ｂは固定部材４３に対して所定の角度を有しており、よって固定部材４３は基台４１に対して斜めに延出した構成となっている。

【0071】

続いて、上記構成とされたリード用治具４０を用いた超電導電流リード８の製造方法について説明する。図５乃至図９は、超電導電流リード８の製造方法を説明するための図である。

【0072】

図５は、荷重支持体２０に高温側電極２１ａ及び低温側電極２１ｂを装着し、超電導電流リード組立体１０を組み立てる工程（超電導電流リード組立体組み立て工程）を示す図である。前記のように、高温側電極２１ａには荷重支持体装着穴２８ａが形成されており、低温側電極２１ｂには荷重支持体装着穴２８ｂが形成されている。

【0073】

また、各荷重支持体装着穴２８ａ，２８ｂの内壁にはロウ材装着溝２９ａ，２９ｂが形成されている。このロウ材装着溝２９ａ，２９ｂには、予めロウ材が配設されている。このロウ材は、荷重支持体２０、各電極２１ａ，２１ｂ、各外部荷重吸収部２３ａ，２３ｂ、配線部２６、及び基部２７よりも融点の低い材料（例えば、銀ロウ材）が選定されている。

【0074】

荷重支持体２０の高温側端部は高温側電極２１ａの荷重支持体装着穴２８ａに挿入装着され、低温側端部は低温側電極２１ｂの荷重支持体装着穴２８ｂに挿入装着される。これにより、超電導電流リード組立体１０が製造される。

【0075】

ここで、超電導電流リード組立体１０は、荷重支持体２０と各電極２１ａ，２１ｂが本固定されてない状態（ロウ付けされていない状態）である。よって、荷重支持体２０と各電極２１ａ，２１ｂが本固定された超電導電流リード８と区別するため、本明細書では本固定前の荷重支持体２０に各電極２１ａ，２１ｂが装着された構成のものを超電導電流リード組立体１０というものとする。

【0076】

なお、超電導電流リード組立体１０は、前記ように各電極２１ａ，２１ｂが荷重支持体２０に本固定されていない状態である。このため、各電極２１ａ，２１ｂは荷重支持体２０に対して若干の変位が可能な状態（仮固定状態という）となっている。

【0077】

上記のように超電導電流リード組立体１０が組み立てられると、一対の電極２１ａ，２１ｂの位置決めを行う工程（位置決め工程）が実施される。図６は、この位置決め工程を説明するための図である。

【0078】

位置決め工程では、先ず超電導電流リード組立体１０を前記したリード用治具４０の基台４１上に載置する。超電導電流リード組立体１０がリード用治具４０上に搭載されると、超電導電流リード組立体１０の基部２７は搭載用ボルト４７により基台４１に固定される（図７（Ａ）参照）。

【0079】

続いて、位置決めボルト４５ａを位置決め用ネジ孔３１ａに螺着し、位置決めボルト４５ｂを位置決め用ネジ孔３１ｂに螺着することにより、高温側電極２１ａ及び低温側電極２１ｂを電極位置決め部材４２に固定する処理を行う。

【0080】

このように、位置決めボルト４５ａと位置決めボルト４５ｂとの離間距離は、予め定められている高温側電極２１ａと低温側電極２１ｂの離間距離に高精度に対応するよう設定されている。即ち、電極位置決め部材４２における各位置決めボルト４５ａ，４５ｂの形成位置は、超電導電流リード８における各電極２１ａ，２１ｂの既定の配設位置と高精度に一致した位置（請求項に記載の既定位置）とされている。また、各電極２１ａ，２１ｂは荷重支持体２０に本固定おらず、若干の変位は可能な状態となっている。

【0081】

よって、荷重支持体２０に対する各電極２１ａ，２１ｂの位置を調整しつつ、位置決めボルト４５ａ，位置決めボルト４５ｂを位置決め用ネジ孔３１ａ，３１ｂに螺着することにより、各電極２１ａ，２１ｂは既定位置に高精度に位置決めされた状態となる。図７は、超電導電流リード組立体１０がリード用治具４０に装着されることにより、高温側電極２１ａ及び低温側電極２１ｂの位置決めが行われた状態を示している。

【0082】

この位置決め工程が終了した時点においても、各電極２１ａ，２１ｂと荷重支持体２０は本固定されていないため変位可能ではある。しかしながら、各電極２１ａ，２１ｂは位置決めボルト４５ａ，４５ｂにより電極位置決め部材４２に固定されている。このため、荷重支持体２０に対して各電極２１ａ，２１ｂが変位することはなく、位置決めされた状態は維持される。

【0083】

上記のように電極２１ａ，２１ｂの位置決めが行われた超電導電流リード組立体１０は、続いて荷重支持体２０と一対の電極２１ａ，２１ｂとを本固定する工程（固定工程）が実施される。

【0084】

図８は、荷重支持体２０と一対の電極２１ａ，２１ｂとを本固定する処理を説明するための図である。同図に示されるように、リード用治具４０に固定された超電導電流リード組立体１０は、加熱炉５０に入れられ加熱処理が実施される。

【0085】

この時、加熱炉５０の加熱温度は、超電導電流リード組立体１０（ロウ材を除く）及びリード用治具４０を構成する各材料の融点よりも低く、かつロウ材の融点よりも高い温度に設定されている。よって、加熱炉５０で加熱処理を行うことにより、荷重支持体装着穴２８ａ，２８ｂのロウ材装着溝２９ａ，２９ｂに配設されていたロウ材は溶融し、各電極２１ａ，２１ｂと荷重支持体２０との間に進行する。

【0086】

なお、前記のようにリード用治具４０を構成する構成部品４１，４２，４３の熱膨張率は超電導電流リード組立体１０の構成部品の熱膨張率に近似した値に設定されている。このため、加熱処理中にリード用治具４０の熱膨張に起因して一対の電極２１ａ，２１ｂの位置が既定位置からずれるようなことはない。

【0087】

加熱処理が終了すると、リード用治具４０に固定された超電導電流リード組立体１０は加熱炉５０から取り出され、冷却処理が実施される。冷却により、溶融していたロウ材は再び固化する。これにより、高温側電極２１ａ及び低温側電極２１ｂは荷重支持体２０に本固定された状態となる。

【0088】

本実施形態では、各電極２１ａ，２１ｂが荷重支持体２０に本固定されるまで、超電導電流リード組立体１０はリード用治具４０に固定された状態を維持する。よって、本固定された状態で一対の電極２１ａ，２１ｂは、既定位置に位置決めされた状態を維持する。

【0089】

ここで、既定位置とは、電極２１ａ，２１ｂに形成された超電導体２２を装着する超電導体装着溝３０ａ，３０ｂが高精度に対向した位置であり、かつ、超電導体装着溝３０ａ，３０ｂに超電導体２２を装着した際に超電導体２２に歪を発生させることがない位置である。

【0090】

上記のように各電極２１ａ，２１ｂが既定位置に位置決めされた状態で荷重支持体２０に本固定されると、超電導電流リード組立体１０はリード用治具４０から取り外される。このリード用治具４０から取り外された超電導電流リード組立体１０は、続いて図示しない超電導体装着用治具に装着される。

【0091】

この超電導体装着用治具は、超電導体２２を超電導電流リード組立体１０に取り付ける際の作業性を向上させるためのものである。なお、超電導電流リード組立体１０を超電導体装着用治具に装着する際、各電極２１ａ，２１ｂに形成されている位置決め用ネジ孔３１ａ，３１ｂを利用して取り付ける構成としてもよい。

【0092】

図９は、超電導体２２を超電導電流リード組立体１０に配設する工程（超電導体配設工程）を説明するための図である。

【0093】

超電導体２２を超電導電流リード組立体１０に装着するには、超電導体２２の高温側端部２２ａと高温側電極２１ａの超電導体装着溝３０ａを位置決めすると共に、低温側端部２２ｂを低温側電極２１ｂの超電導体装着溝２０ｂに位置決めする。そして、この位置決め状態を維持しつつ、高温側端部２２ａを超電導体装着溝３０ａ内に、また低温側端部２２ｂを超電導体装着溝２０ｂ内に挿入する。

【0094】

次に、超電導体２２が挿入された各超電導体装着溝３０ａ，３０ｂ内にはんだ（図示せず）を装着した上で加熱処理を行い、超電導体２２と各電極２１ａ，２１ｂとをはんだ付け接合する。このはんだ付けが終了した後、超電導体装着用治具は取り外される。これにより超電導体２２は、各電極２１ａ，２１ｂに電気的に接続されると共に機械的に固定され、超電導電流リード８が製造される。

【0095】

本実施形態では、超電導体配設工程に先立って実施される固定工程において、高温側電極２１ａと低温側電極２１ｂは既定位置に高精度に位置決めされた状態となっている。よって、各電極２１ａ，２１ｂに形成された超電導体装着溝３０ａ，３０ｂも高精度に位置決めされている。

【0096】

これにより、超電導体２２を超電導体装着溝３０ａ，３０ｂに装着する際、及び装着後に加熱処理を実施する際、超電導体２２に各電極２１ａ，２１ｂから余計な外力が印加されることはなく、超電導体２２に歪が発生することを防止することができる。また、超電導体２２に歪が発生することを防止できるため、超電導体２２の電気的性能が低下することを防止でき、超電導電流リード８の信頼性を高めることができる。

【0097】

また上記のように本実施形態では、各電極２１ａ，２１ｂの位置決めが高精度に行われるため、各超電導体装着溝３０ａ，３０ｂの溝幅を狭くしても、歪を発生させることなく超電導体２２を各超電導体装着溝３０ａ，３０ｂに装着することができる。よって、超電導体装着溝３０ａ，３０ｂに配設するはんだ量を少なくすることができ、各電極２１ａ，２１ｂと超電導体２２間における電気的抵抗を低減させることができる。よってこれによっても、超電導電流リード８の信頼性を向上させることができる。

【0098】

以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は上記した特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能なものである。

【符号の説明】

【0099】

１ 超電導マグネット装置
３ 超電導コイル
５ ＧＭ冷凍機
８ 超電導電流リード
２０ 荷重支持体
２１ａ 高温側電極
２１ｂ 低温側電極
２２ 超電導体
２３ａ 高温側外部荷重吸収部
２３ｂ 低温側外部荷重吸収部
２８ａ，２８ｂ 荷重支持体装着穴
２９ａ，２９ｂ ロウ材装着溝
３０ａ 高温側超電導体装着溝
３０ｂ 低温側超電導体装着溝
３１ａ，３１ｂ 位置決め用ネジ孔
４０ （超電導電流）リード用治具
４１ 基台
４２ 電極位置決め部材
４３ 固定部材
４４ａ，４４ｂ ネジ挿通穴
４５ａ，４５ｂ 位置決めネジ
４６，４７ 固定用ネジ
５０ 加熱炉

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】