(57)【要約】  超電導接続（１０）はそれぞれ常電導材料からなるマトリックス内に埋め込まれた少なくとも１つの超電導材料からなる導体心線（１３，２３）を有する２つの超電導体（１２、２２）の端部片（１２ａ、２２ａ）の接触に用いられる。接続範囲ではスリーブ（６）またはブッシュ（９）内で端部片（１２ａ、２２ａ）の導体心線（１３，２３）は少なくとも部分的にマトリックス材料から剥離されて配置され、付加的に超電導接触材料（７）として二ホウ化マグネシウム（ＭｇＢ2）材料が少なくとも導体心線（１３，２３）間の部分範囲に設けられる。接続（１０）の製造のためこのように充填されたスリーブまたはブッシュ（６）の断面が縮小される。【選択図】図２
2012528428.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ常電導材料からなるマトリックス（４）とその中に埋め込まれた超電導ＭｇＢ2（二ホウ化マグネシウム）からなる少なくとも１つの導体心線（３ｉ）を有する少なくとも２つの超電導体（２）の端部片を超電導的に接続するための装置であって、スリーブ（６）またはブッシュ（９）内の接続範囲（８）に
端部片の導体心線（３ｉ）が少なくとも部分的にマトリックス材料（４）を剥離されて配置され、
付加的に超電導接触材料（７）として少なくとも導体心線（３ｉ）間の部分範囲にＭｇＢ2が存在する
装置において、
導体心線（３ｉ）がそれぞれマトリックス材料（４）とは異なるバリア材料（５）からなるバリア層によって直接被覆され、および
少なくとも端面側の接続範囲（８）が導体心線（３ｉ）を取り囲むバリア材料（５）から露出される
ことを特徴とする超電導接続装置。
【請求項２】
超電導ＭｇＢ2およびバリア材料を備えた端部片が突出させられていることを特徴とする請求項１記載の超電導接続装置。
【請求項３】
ＭｇＢ2接触材料（７）の３９Ｋの跳躍温度以下の温度での運転を特徴とする請求項１または２記載の超電導接続装置。
【請求項４】
約４．２Ｋの液体ヘリウム温度での運転温度を特徴とする請求項３記載の超電導接続装置。
【請求項５】
マトリックス材料（４）が銅またはニッケルからなり、またはマトリックス材料（４）が銅またはニッケルを含みおよび/またはスリーブ（６）またはブッシュ（９）が気密および/または水密に封止されていることを特徴とする請求項１から４の１つに記載の超電導接続装置。
【請求項６】
バリア材料（５）が鋼または特殊鋼からなり、または鋼または特殊鋼を含むことを特徴とする請求項１から５の１つに記載の超電導接続装置。
【請求項７】
磁石の超電導磁石巻線に組み込まれることを特徴とする請求項１から６の１つに記載の超電導接続装置。
【請求項８】
磁気共鳴断層撮影設備の磁石の超電導磁石巻線に組み込まれることを特徴とする請求項７記載の超電導接続装置。
【請求項９】
永久電流運転用に設計された超電導磁石巻線に組み込まれることを特徴とする請求項７または８記載の超電導接続装置。
【請求項１０】
請求項１から９の１つに記載の超電導接続装置の製造方法において、
接続すべき端部片において超電導導体心線（３ｉ）がそれぞれ少なくとも部分的にそのマトリックス材料（４）から剥離され、
剥離工程において被覆されているバリア層（５）が除去されずにおかれ、
少なくとも接続すべき端部片の端面側における接続範囲（８）において導体心線（３ｉ）のＭｇＢ2材料が少なくとも部分的に露出され、または
剥離された導体心線（３ｉ）がスリーブ（６）またはブッシュ（９）内に挿入され、
スリーブ（６）またはブッシュ（９）内に付加的にＭｇＢ2接触材料（７）またはその出発材料が挿入され、
および
このようにして充填されたスリーブ（６）またはブッシュ（９）の断面が縮小される
ことを特徴とする超電導接続装置の製造方法。
【請求項１１】
超電導ＭｇＢ2およびバリア材料（５）を備えた端部片がスリーブ（６）またはブッシュ（９）への挿入前に突出させられ、露出されたＭｇＢ2接続範囲（８）の面積が拡大させられることを特徴とする請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
接続範囲（８）が少なくとも部分的に研削および/または研磨されることを特徴とする請求項１０または１１記載の方法。
【請求項１３】
マトリックス材料（４）が錫浴で除去され、導体心線（３ｉ）がバリア材料で被覆されたままであることを特徴とする請求項１０から１３の１つに記載の方法。
【請求項１４】
ＭｇＢ2接触材料（７）またはその出発材料がスリーブ（６）またはブッシュ（９）内に粉末の形で挿入され、場合により熱処理に掛けられることを特徴とする請求項１０から１３の１つに記載の方法。
【請求項１５】
充填されたスリーブ（６）またはブッシュ（９）が断面縮小後または縮小中に特に６００℃以下、好適には２５０℃の温度で熱処理に掛けられ、特に熱処理がアルゴン雰囲気中で実施され、特にスリーブ（６）またはブッシュ（９）が気密および/または水密に封止されることを特徴とする請求項１０から１４の１つに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、それぞれ常電導材料からなるマトリックスとその中に埋め込まれた超電導ＭｇＢ2（二ホウ化マグネシウム）からなる少なくとも１つの導体心線を有する少なくとも２つの超電導体の端部片を超電導的に接続するための装置に関し、その際スリーブまたはブッシュ内の接続範囲には
端部片の導体心線が少なくとも部分的にマトリックス材料から剥離されて配置され、
付加的に超電導接触材料として少なくとも導体心線間の部分範囲にＭｇＢ2が存在する。
【背景技術】
【０００２】
相応する超電導接続装置並びにこのような接続装置の製造方法は特許文献１に示されている。
【０００３】
ＬＴＣ（低Ｔｃ）超電導材料またはＨＴＣ（高Ｔｃ）超電導材料を使用した超電導体はとりわけいわゆる単心導体またはマルチフィラメント導体として限定された導体長で製造される。この種の導体の相応する導体構造では少なくとも１つの超電導導体心線（または少なくとも１つの超電導導体フィラメント）が常電導材料からなるマトリックスに埋め込まれる。特にたとえば磁石巻線のようなこの種の超電導体を有する超電導装置の製作にあたっては相応する導体の端部片の接触もしくは接続が必要である。
【０００４】
たとえば磁気共鳴断層撮影（核スピンまたはＮＭＲ断層撮影とも呼ばれる）用の多くの超電導磁石巻線はいわゆる「永久電流モード」（英語"persistent current mode"）で運転されなければならない。このため磁石巻線は短絡され、一旦作られた磁気電流は電源なしで実質的に時間制限なく流される。しかしこのためには、磁石巻線の電流により貫流される部分は電気抵抗を持たないことが必要である。このため個々の超電導導体（超電導体）間の超電導的な接続も必要である。この超電導接続はしかし磁場に対して敏感に反応する。すなわち磁場または磁気誘導が典型的には１テスラと２テスラとの間のある限界値を越えると、接続は電気抵抗を示し、従って永久電流運転を不可能にする。磁気誘導がたとえば３テスラ以上である超電導高磁場磁石ではこのことは、局所的な磁場が上述の限界値以下である箇所で接続をしなければならないので問題を生じる。極めて高い磁場ではこれはまったく不可能である。
【０００５】
２つの超電導体の端部片の公知の超電導的な接続はたとえば非特許文献１に示されている。このような接続を作るため超電導体の接続すべき端部片においてそのフィラメントをたとえばエッチングにより露出させ、接触材料としての超電導性ろうにより互いに接続することが行われる。ろうとしては一般にたとえばＰｂ２７−Ｂｉ５０−Ｓｎ１２−Ｃｄ１０（いわゆる「ウッド・メタル」）からなる鉛化合物またはＰｂ−ＢｉまたはＰｂ−Ｂｉ−Ｓｎ合金をベースとする同様のろうが使用される。この種のすべてのろう材料は常圧での液体ヘリウムの温度である４．２Ｋの温度で最大約２テスラの上側臨界磁場ＢC2を有する。この臨界磁場以上の磁場ではこの種の材料はその超電導特性を失い、それ故しばしば超電導高磁場接触の形成には適さない。
【０００６】
２つの超電導体の端部片用の別の接続技術は非特許文献２から伺うことができる。この文献では超電導体は点溶接または拡散ボンディングにより接触を媒介するまたは助成する中間金属なしに圧力や温度を利用して互いに直接接続もしくはプレスされる。しかしながら相応する接続の電流搬送能力は一般に導体自体のそれより小さい。その際フィラメントが大面積接触でなくむしろ点接触になるという問題が生じる。しかし磁場の強さが増せば増すほど電流搬送能力は引き続き低下するので、この種の接続も多くの超電導的高磁場接触用には適していない。
【０００７】
特許文献２からは超電導体間の超電導的接触の製造方法が示されており、ここでは導体前駆物からなる導体端部片にマトリックス材料から解放された導体心線がスリーブ内の中間材料としての所定の粉末材料とともに圧力および温度処理に掛けられる。粉末材料はこの場合、この材料とともにこの処理で導体前駆物からも超電導材料が形成されるように選定される。しかしこの場合たとえば６００℃以上の高い温度が必要である。公知の方法はそれ故極めて高価であり、しばしば使用できない。
【０００８】
特許文献１からは２つの超電導体の端部片の超電導的接続と、接続が６００℃以下でＭｇＢ2を使用して作られる製造方法が公知となっている。その際ＭｇＢ2導体心線が埋め込まれているマトリックス材料を除去するエッチング工程が利用される。ＭｇＢ2材料を露出する環境雰囲気で行うことのできるエッチング工程ではＭｇＢ2材料は劣化しもろくなる。この材料はエッチング工程後砕けるおそれがあり、端部片の接続を困難にしもしくは不可能にする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】国際特許出願公開第２００７/１２８６３５号明細書
【特許文献２】ドイツ特許出願公開第３４１３１６７号明細書
【特許文献３】欧州特許出願公開第０５５６８３７号明細書
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】IEEE Transactions on Ａpplied Superconductivity, Vol.9,No.2  1999年6月  185-187頁
【非特許文献２】Cryogenics, Vol.30(Supplement) 1990年  626-629頁
【非特許文献３】Applied Physics Letters, Vol.79 2001年  230-233頁
【非特許文献４】IEEE Transactions on Ａpplied Superconductivity, Vol.15,No.2  2005年6月  3211−3214頁
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の課題は、一方では電流搬送能力を低減することなく１テスラ以上、特に２テスラ以上の高い磁気誘導を可能にし、他方では簡単に製造可能な端部片における超電導ＭｇＢ2導体間の接続もしくは接続装置を提供することにある。さらに、ＭｇＢ2導体心線のエッチング工程による損傷を低減もしくは完全になくし端部片の破損を生じないまたは低減したこのような接続の簡単にして好適な製造方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
冒頭に述べた種類の超電導接続装置に関する課題は請求項１に記載の手段により解決される。これによればＭｇＢ2導体心線は直接バリア層で被覆され常電導マトリックス材料中に埋め込まれ、その際バリア層の材料およびマトリックス材料は異なるようにされる。端部片の導体心線は少なくとも部分的にマトリックス材料を剥離され、バリア層は少なくとも導体心線の端面側の接続範囲には存在しない。超電導接触材料であるＭｇＢ2はスリーブもしくはブッシュ内において少なくとも接続範囲における導体心線間の部分範囲に存在する。
【００１３】
超電導接続装置のこのような形態による利点は、特に接続装置が
ＭｇＢ2導体心線の殆ど劣化しない端部片を有すること、
このため高磁場においても使用が可能となり、そして
簡単に価格上有利に製造でき、エッチング工程によるＭｇＢ2導体心線の劣化ならびに導体心線の破損がなく、その際
一般に接続すべき端部片の洗浄、研削および研磨並びにプレスだけが必要であり、多くは特別な温度処理を不要とすることができ、その際
頑丈で特にフラックスジャンプに対して安定に振舞う超電導接続装置を生じ、
さらに環境の観点から望ましくないエッチングを強制的に必要としない
ことにある。
【００１４】
超電導磁石におけるこのような接続装置の使用は、たとえば磁気共鳴断層撮影における高磁場磁石に要求されるような高磁場における永久電流運転を可能にする。
【００１５】
本発明による超電導接続装置の有利な実施形態は請求項１に従属する請求項に示されている。その際請求項１の実施形態は従属請求項の１つの特徴とまたは好適には多数の従属請求項の特徴と組み合わせることができる。
【００１６】
これにより本発明による接続装置は付加的になお以下の特徴を有することができる。
●たとえば端部片の超電導ＭｇＢ2接続範囲の比較的大面積が端部片の突出    により達成される。
●ＭｇＢ2接触材料の跳躍温度である３９Ｋ以下の温度での運転が行われる    ので有利である。これによりスリーブまたはブッシュ内の全構造の超電導    特性が保証される。
●特に約４．２Ｋの液体ヘリウム温度を運転温度にすることができるので、    超電導技術の公知の装置の使用が可能となる。
●その際マトリックス材料は銅またはニッケルからなることができ、または    これらの材料もしくはこれらの材料の化合物を含むことができる。銅およ    びニッケルは特に簡単にエッチングなしに錫浴で除去できる。
●バリア材料は鋼または特殊鋼からなるかまたはこれらを含むことができる    。これによりマトリックス材料の除去の際にＭｇＢ2からなる導体心線が    ほぼ攻撃を受けることなく劣化もしない。鋼特に特殊鋼は錫浴に耐性があ    り溶解しない。
●特に有利なのは超電導接続が特に磁気共鳴断層撮影用の設備における磁石    の超電導磁石巻線に組み込むことができることである。なぜなら特に高磁    場用の磁石構造は磁場中における高い電流搬送能力を有する超電導接続を    必要とするからである。ＭｇＢ2からなる導体心線が損傷を受けず劣化し    ないＭｇＢ2接触材料は相応する用途を保証する。
●このような特性により超電導接続は特に永久電流運転用に設計された超電    導磁石巻線に適している。
【００１７】
方法に関する課題は請求項１０に記載された手段により解決される。これによれば請求対象の超電導接続装置に関しては
接続すべき端部片において超電導導体心線がそれぞれ少なくとも部分的にそのマトリックス材料から剥離され、
剥離工程において被覆されているバリア材料は除去されず、
接続すべき端部片の端面側における接続範囲において導体心線のＭｇＢ2材料が少なくとも部分的に露出されるか、または
剥離された導体心線がスリーブまたはブッシュ内に挿入され、
スリーブまたはブッシュ内に付加的にＭｇＢ2接触材料が挿入され、
および
このようにして充填されたスリーブまたはブッシュの断面が縮小されることが行われる。
【００１８】
この方法は特にその簡易性において優れている。なぜなら有利なことに断面縮小だけで多くの場合、高磁場条件下での使用も可能にする所望の接続を作るのに十分であるからである。
【００１９】
特にバリア層はこの際導体心線のマトリックス材料からの剥離に際して、バリア材料により取り囲まれている導体心線のＭｇＢ2材料が攻撃を受けず従って劣化しないことを保証する。剥離工程後に導体心線のＭｇＢ2材料は少なくとも接続すべき端部片の端面側において少なくとも部分的に露出され、または予め既に露出されたＭｇＢ2材料が剥離工程から遮蔽される。スリーブまたはブッシュ内に挿入されたＭｇＢ2接触材料により特にスリーブまたはブッシュの断面縮小に際して特に良好な超電導的な電気的接触が生じる。
【００２０】
超電導接続装置の製造方法の有利な実施形態は請求項１０の従属請求項に示されている。その際請求項１０の実施形態はその従属項の１つの特徴または有利には複数の請求項の特徴と組み合わせることができる。これによればこの方法は付加的になお以下の特徴を有することができる。
●超電導ＭｇＢ2およびバリア材料を備えた端部片はスリーブまたはブッシ    ュへの挿入前に突出され、露出されたＭｇＢ2接続範囲の面積が拡大され    る。面積の拡大によりより高い電流搬送能力を有する良好な接触が生じる    。
●接続範囲は少なくとも部分的に研削および/または研磨される。これ    により簡単に接続範囲の面積が拡大され、場合によっては導体心線の端部    における損傷したＭｇＢ2範囲が除去される。
●マトリックス材料は錫浴で除去されるが、導体心線のバリア材料の被覆は    そのまま残る。これによりエッチング工程を節約でき、バリア材料は引き    続き導体心線のＭｇＢ2材料を保護する。
●ＭｇＢ2接触材料は粉末状態でスリーブまたはブッシュ内に挿入される。    これにより超電導部分と接触材料との間の強力な接触を伴うコンパクトな    構造が得られる。
●充填されたスリーブまたはブッシュは断面縮小工程後または工程中に熱処    理に掛けられる。従って特に高磁場における電流搬送能力に関して種々の    材料からなる接続構造がさらに改良される。
●このため熱処理は６００℃以下、好適には２５０℃以下で実施される。比    較的低い温度での熱処理はまさに簡単な手段で実現可能である。
●熱処理はアルゴン雰囲気中で実施される。これによりＭｇＢ2材料への酸    素及び水の侵入は妨げられる。このような侵入は材料の劣化と超電導接触    の劣化を招くものである。この方法は真空中よりもアルゴン中でより簡単    に実施できる。なぜなら熱処理用炉への酸素および水素の侵入が容易にも    しくは少ない経費で妨げられるからである。
【００２１】
本発明をさらに説明するために以下に図面を参照して本発明による超電導接続装置の有利な実施例を詳述する。その際各図における対応部分には同じ符号が付けられている。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１は従来技術による公知のマルチフィラメント超電導体の横断面図である。
【図２】図２は本発明による接続装置に使用されるマルチフィラメント超電導体の第１の実施例の縦断面図である。
【図３】図３はマルチフィラメント超電導体の第２の実施例の縦断面図である。
【図４】図４はマルチフィラメント超電導体を用いた本発明の接続装置の第１の実施例の構造の一部断面図である。
【図５】図５は図４に示した接続装置の別の実施例の構造を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図１に示した超電導体は公知の実施形態をもとにしている。これはいわゆる単心（モノコア）超電導体または図に示すようにいわゆるマルチフィラメント超電導体とすることができる。この超電導体２は常電導材料からなるマトリックス４中に埋め込まれた多数の超電導導体心線またはフィラメント３ｉを有している。導体心線３ｉはＭｇＢ2ＨＴＣ超電導体材料からなる。マトリックス用に知られている材料は元素（たとえばＣｕ，Ｎｉ，Ａｇ，Ｆｅ，Ｗｏ，Ａｌなど）または特にこれらの元素の合金（たとえばＣｕＮｉ，ＡｇＭｇ，ＣｕＳｎ，ＣｕＺｎまたはＮｉＣｒなど）である。
【００２４】
図２には本発明による接続装置に使用される超電導体２が縦断断面図で示されている。超電導体２は図１の超電導体２と同様に形成されるか、または導体心線３ｉとして上下に積層された帯導体から形成される。図１に示した超電導体２とは異なり図２に示した超電導体２の超電導導体心線３ｉはバリア材料５で被覆されている。バリア材料５はたとえば鋼または特殊鋼からなることができる。しかしニオブＮｂのようなほかの安定した金属もバリア材料５として使用可能である。
【００２５】
導体心線３ｉはその端面側の端部が好適には突出している。突出端部は端面側の接続範囲８を形成する。接続範囲８は研削および/または研磨される。これにより導体心線３ｉのＭｇＢ2材料は、たとえばマトリックス材料４の除去により損傷を受けたものが切除されるか露出される。バリア材料５によりマトリックス材料４の除去中およびその後の導体心線のＭｇＢ2材料の損傷および破損が避けられる。このように露出され研削および/または研磨された接続範囲８は本発明の接続装置において極めて良好な超電導接触を形成する。
【００２６】
場合によってはマトリックス材料４に関する剥離工程の前に既に少なくとも導体心線３ｉの端面を露出することも可能である。しかしこの場合には導体心線の露出部分は剥離工程時に特別な処置で剥離材またはエッチング材から保護されなければならない。
【００２７】
導体心線３ｉは超電導体２内で図２に示すように個々の導体心線３ｉ間にマトリックス材料４を設けて分離して配置することができるし、または図３に示すようにまとめて１つのブロックとして形成することもできる。導体心線３ｉのブロック形成は導体心線３ｉの端部の研削および/または研磨を容易化する。
【００２８】
図４は、図２または図３に示した超電導体２に相応する超電導体２の少なくとも２つの端部片を示し、これらは本発明による接続装置で互いに抵抗を少なく接触化されている。接触の前に超電導体２の端部片の範囲では少なくとも１つの超電導導体心線３ｉが少なくとも部分的に露出、即ちマトリックス材料からこのための公知の技術たとえば化学的エッチング、機械的切除、特に斜め研削などにより少なくとも部分的に剥離されなければならない。
【００２９】
この場合導体心線３ｉはバリア材料５により保護される。ＭｇＢ2材料の破損はバリア材料５により妨げられる。特に有利なのは、マトリックス材料４が錫に溶解する場合に錫浴での導体心線３ｉの端部の洗浄である。この例はたとえばマトリックス材料４が銅からなる場合である。錫浴によるマトリックス材料４の除去はエッチング工程を省略する。バリア材料５として鋼または特殊鋼を使用する場合には錫浴におけるバリア材料５の溶解が避けられ、バリア材料５は錫での洗浄の際にＭｇＢ2材料を保護する。導体心線３ｉは従って損傷を被らない。
【００３０】
研削および/または研磨による導体心線３ｉの切除時に導体心線３ｉの端面側の端部に接続範囲が作られる。接続範囲ではバリア材料５が除去され、無傷のＭｇＢ2材料が導体心線３ｉの接触のために残る。
【００３１】
図４には２つの超電導体１２，２２が示されており、これらの端部が本発明による接続装置で超電導的に接触させられる。その際１２a，２２ａでそれらの端部片が示され、相応する完全に露出された導体心線は１３，２３で示されている。導体心線はブッシュ６またはスリーブ（図５参照）中にたとえば粉末形状のＭｇＢ2接触材料７とともに挿入される。ブッシュまたはスリーブとはここでは一般的に、導体心線１３，２３および接触材料７を公知の仕方で収容する少なくとも部分的に被覆された任意の部材と理解すべきであり、これを介してこの中に挿入された部分の圧縮もしくは断面縮小が行われる。
【００３２】
本発明により接触材料として利用される二ホウ化マグネシウム（ＭｇＢ2）は臨界温度が約Ｔｃ＝３９Ｋ（常圧で）で上側臨界磁場Ｂc2（４．２Ｋで）が４０テスラ以上の超電導材料である。したがってこれはたとえば特に磁気共鳴断層撮影の高磁場磁石に生じるような高い磁場での使用にも適している。それ故有利なことに本発明による接続はＭｇＢ2接触材料の使用のもとに温度が３９Ｋ以下、たとえば４．２Ｋで運転され、その際たとえば液体ヘリウムのような公知の冷却手段が用いられる。適当なプレスまたは圧延により温度処理もしくは焼きなましがなくても超電導電流を搬送する状態にある（非特許文献３参照）。その比較的高い臨界温度のためこの材料はたとえばフラックスジャンプまたは導体の動きまたはいわゆるクエンチに導くような不所望な運転温度の上昇などの障害にも特に強い。
【００３３】
露出された導体心線１３，２３並びに粉末状のＭｇＢ2接触材料７で充たされるブッシュ６は好適には良好に変形可能な金属材料からなる。これに適した材料はたとえばＣｕ，Ｎｉ，Ａｇ，ＮｂまたはＦｅなどの元素材料並びにたとえば鋼、ＮｂＴｉ，ＮｉＣｒまたはＣｕＺｎなどの合金である。ブッシュ６には特に導体心線１３，２３が互いに直接接していない範囲において導体心線間の中間室が図では簡略化のため若干しか示されていないＭｇＢ2粉末粒子７で充填される。導体心線間の所望の接触形成は次いでプレスまたは圧延などの少なくとも接続すべき導体端部片の断面縮小加工により行われる。場合によってはこの接触処置は好適には２５０℃以下の比較的低温度の焼きなましによりさらに改良される。自明のように場合によっては６００℃以上の高い焼きなまし温度も適用可能である（非特許文献４参照）。このようにして得られた接続は図では符号１０が付けられている。
【００３４】
図５に２０で示した超電導接続の別の実施態様は図４に示した超電導接続１０とは、両超電導導体１２，２２がここでは、その端部１２a，２２ａの範囲で露出された導体心線１３，２３がスリーブ９中にＭｇＢ2粉末粒子７とともにそれぞれ反対方向に挿入されそこでプレスされることにより接触させられる点で異なっている。
【００３５】
図４，５に概略的に示した超電導接続もしくは接続装置１０，２０の実施形態では超電導体１２，２２の端部片１２ａ、２２ａでそれぞれマトリックス４の材料が除去されることが前提になっていた。しかし場合によっては導体の端部片の一部、たとえば半分の断面をマトリックス材料４から機械的または化学的手段により露出し、残りの構造表面に幾つかの導体心線を露出させることも可能である（たとえば特許文献３参照）。このように露出された２つの導体端部の表面は次いでＭｇＢ2接触材料の接合のもとに上述のように順次接合および互いに接続される。
【００３６】
さらに図４，５の実施形態においてはそれぞれ２つの超電導体１２，１３がそれらの端部片１２a，１３ａで互いに接続されている。自明のようにブッシュ６またはスリーブ９にそれ以上の数、たとえば３つの超電導体を挿入しそこで互いに接続することもできる。
【００３７】
以上の説明では接触材料７としてＭｇＢ2を前提とした。しかしまたたとえばＭｇおよびＢｒ前駆材料などのＭｇＢ2の出発材料も使用することができる。焼きなましにより公知のように前駆材料を使用して超電導相が形成される。
【符号の説明】
【００３８】
２        超電導体
４        マトリックス材料
５        バリア層
６        ブッシュ
７        接触材料
８        接続範囲
９        スリーブ
【図１】
2012528428.tif 000003
【図２】
2012528428.tif 000004
【図３】
2012528428.tif 000005
【図４】
2012528428.tif 000006
【図５】
2012528428.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成24年3月27日(2012.3.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ常電導材料からなるマトリックス（４）とその中に埋め込まれた超電導ＭｇＢ2（二ホウ化マグネシウム）からなる少なくとも１つの導体心線（３ｉ）を有する少なくとも２つの超電導体（２）の端部片を超電導的に接続するための装置であって、スリーブ（９）またはブッシュ（６）内の接続範囲（８）に
端部片の導体心線（３ｉ）が少なくとも部分的にマトリックス材料（４）を剥離されて配置され、
付加的に超電導接触材料（７）として少なくとも導体心線（３ｉ）間の部分範囲にＭｇＢ2が存在する装置において、
導体心線（３ｉ）がそれぞれマトリックス材料（４）とは異なるバリア材料（５）からなるバリア層によって直接被覆され、および
少なくとも端面側の接続範囲（８）が導体心線（３ｉ）を取り囲むバリア材料（５）から露出されることを特徴とする超電導接続装置。
【請求項２】
超電導ＭｇＢ2およびバリア材料を備えた端部片が突出させられていることを特徴とする請求項１記載の超電導接続装置。
【請求項３】
ＭｇＢ2接触材料（７）の３９Ｋの跳躍温度以下の温度での運転を特徴とする請求項１または２記載の超電導接続装置。
【請求項４】
約４．２Ｋの液体ヘリウム温度での運転温度を特徴とする請求項３記載の超電導接続装置。
【請求項５】
マトリックス材料（４）が銅またはニッケルからなり、またはマトリックス材料（４）が銅またはニッケルを含み、またはスリーブ（９）またはブッシュ（６）が気密または水密に封止されていることを特徴とする請求項１から４の１つに記載の超電導接続装置。
【請求項６】
バリア材料（５）が鋼または特殊鋼からなり、または鋼または特殊鋼を含むことを特徴とする請求項１から５の１つに記載の超電導接続装置。
【請求項７】
磁石の超電導磁石巻線に組み込まれることを特徴とする請求項１から６の１つに記載の超電導接続装置。
【請求項８】
磁気共鳴断層撮影設備の磁石の超電導磁石巻線に組み込まれることを特徴とする請求項７記載の超電導接続装置。
【請求項９】
永久電流運転用に設計された超電導磁石巻線に組み込まれることを特徴とする請求項７または８記載の超電導接続装置。
【請求項１０】
請求項１から９の１つに記載の超電導接続装置の製造方法において、
接続すべき端部片において超電導導体心線（３ｉ）がそれぞれ少なくとも部分的にそのマトリックス材料（４）から剥離され、
剥離工程において被覆されているバリア層（５）が除去されずにおかれ、
少なくとも接続すべき端部片の端面側における接続範囲（８）において導体心線（３ｉ）のＭｇＢ2材料が少なくとも部分的に露出され、または
剥離された導体心線（３ｉ）がスリーブ（９）またはブッシュ（６）内に挿入され、
スリーブ（９）またはブッシュ（６）内に付加的にＭｇＢ2接触材料（７）またはその出発材料が挿入され、
および
このようにして充填されたスリーブ（９）またはブッシュ（６）の断面が縮小されることを特徴とする超電導接続装置の製造方法。
【請求項１１】
超電導ＭｇＢ2およびバリア材料（５）を備えた端部片がスリーブ（９）またはブッシュ（６）への挿入前に突出させられ、露出されたＭｇＢ2接続範囲（８）の面積が拡大させられることを特徴とする請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
接続範囲（８）が少なくとも部分的に研削または研磨されることを特徴とする請求項１０または１１記載の方法。
【請求項１３】
マトリックス材料（４）が錫浴で除去され、導体心線（３ｉ）がバリア材料で被覆されたままであることを特徴とする請求項１０から１２の１つに記載の方法。
【請求項１４】
ＭｇＢ2接触材料（７）またはその出発材料がスリーブ（９）またはブッシュ（６）内に粉末の形で挿入されることを特徴とする請求項１０から１３の１つに記載の方法。
【請求項１５】
充填されたスリーブ（９）またはブッシュ（６）が断面縮小後または縮小中に、６００℃以下の温度で熱処理に掛けられ、熱処理がアルゴン雰囲気中で実施され、スリーブ（９）またはブッシュ（６）が気密または水密に封止されることを特徴とする請求項１０から１４の１つに記載の方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
これにより本発明による接続装置は付加的になお以下の特徴を有することができる。
１）たとえば端部片の超電導ＭｇＢ2接続範囲の比較的大面積が端部片の突出により達成される。
２）ＭｇＢ2接触材料の跳躍温度である３９Ｋ以下の温度での運転が行われるので有利である。これによりスリーブまたはブッシュ内の全構造の超電導特性が保証される。
３）特に約４．２Ｋの液体ヘリウム温度を運転温度にすることができるので、超電導技術の公知の装置の使用が可能となる。
４）その際マトリックス材料は銅またはニッケルからなることができ、またはこれらの材料もしくはこれらの材料の化合物を含むことができる。銅およびニッケルは特に簡単にエッチングなしに錫浴で除去できる。
５）バリア材料は鋼または特殊鋼からなるかまたはこれらを含むことができる。これによりマトリックス材料の除去の際にＭｇＢ2からなる導体心線がほぼ攻撃を受けることなく劣化もしない。鋼特に特殊鋼は錫浴に耐性があり溶解しない。
６）特に有利なのは超電導接続が特に磁気共鳴断層撮影用の設備における磁石の超電導磁石巻線に組み込むことができることである。なぜなら特に高磁場用の磁石構造は磁場中における高い電流搬送能力を有する超電導接続を必要とするからである。ＭｇＢ2からなる導体心線が損傷を受けず劣化しないＭｇＢ2接触材料は相応する用途を保証する。
７）このような特性により超電導接続は特に永久電流運転用に設計された超電導磁石巻線に適している。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
超電導接続装置の製造方法の有利な実施形態は請求項１０の従属請求項に示されている。その際請求項１０の実施形態はその従属項の１つの特徴または有利には複数の請求項の特徴と組み合わせることができる。これによればこの方法は付加的になお以下の特徴を有することができる。
１）超電導ＭｇＢ2およびバリア材料を備えた端部片はスリーブまたはブッシュへの挿入前に突出され、露出されたＭｇＢ2接続範囲の面積が拡大される。面積の拡大によりより高い電流搬送能力を有する良好な接触が生じる。
２）接続範囲は少なくとも部分的に研削および/または研磨される。これにより簡単に接続範囲の面積が拡大され、場合によっては導体心線の端部における損傷したＭｇＢ2範囲が除去される。
３）マトリックス材料は錫浴で除去されるが、導体心線のバリア材料の被覆はそのまま残る。これによりエッチング工程を節約でき、バリア材料は引き続き導体心線のＭｇＢ2材料を保護する。
４）ＭｇＢ2接触材料は粉末状態でスリーブまたはブッシュ内に挿入される。これにより超電導部分と接触材料との間の強力な接触を伴うコンパクトな構造が得られる。
５）充填されたスリーブまたはブッシュは断面縮小工程後または工程中に熱処理に掛けられる。従って特に高磁場における電流搬送能力に関して種々の材料からなる接続構造がさらに改良される。
６）このため熱処理は６００℃以下、好適には２５０℃以下で実施される。比較的低い温度での熱処理はまさに簡単な手段で実現可能である。
７）熱処理はアルゴン雰囲気中で実施される。これによりＭｇＢ2材料への酸素及び水の侵入は妨げられる。このような侵入は材料の劣化と超電導接触の劣化を招くものである。この方法は真空中よりもアルゴン中でより簡単に実施できる。なぜなら熱処理用炉への酸素および水素の侵入が容易にもしくは少ない経費で妨げられるからである。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３６】
さらに図４，５の実施形態においてはそれぞれ２つの超電導体１２，２２がそれらの端部片１２a，２２ａで互いに接続されている。自明のようにブッシュ６またはスリーブ９にそれ以上の数、たとえば３つの超電導体を挿入しそこで互いに接続することもできる。
【国際調査報告】
2012528428.tif 000008
2012528428.tif 000009
2012528428.tif 000010
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