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公開番号2025157240
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-15
出願番号2025104611,2022526712
出願日2025-06-20,2020-11-12
発明の名称高温超伝導体ケーブルの金属充填のためのプロセス、システム、およびデバイス
出願人マサチューセッツインスティテュートオブテクノロジー
代理人個人,個人,個人
主分類H01B 13/00 20060101AFI20251007BHJP(基本的電気素子)
要約【解決手段】本明細書に説明される技術は、高温超伝導(HTS)ケーブルアセンブリを獲得し、HTSケーブルアセンブリに、はんだなどの溶融金属を充填するためのシステムおよび方法に関する。
【選択図】図1A
特許請求の範囲【請求項１】
高温超伝導体（ＨＴＳ）ケーブルアセンブリの少なくとも１つのチャネルに溶融金属を少なくとも部分的に充填するステップであって、前記ＨＴＳケーブルアセンブリは、ＨＴＳおよび前記少なくとも１つのチャネルを備える、ステップと、
前記少なくとも１つのチャネル内の前記溶融金属を冷却するように１つまたは複数の冷却デバイスを動作させるステップと
を含む方法。
続きを表示（約 830 文字）【請求項２】
前記ＨＴＳケーブルアセンブリは、前記少なくとも１つのチャネルが配置されるフォーマを備える、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記フォーマは、各々がＨＴＳを備える４つのチャネルを備え、前記方法は、前記フォーマの前記４つのチャネルを少なくとも部分的に充填するステップを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
ＨＴＳケーブルアセンブリは、前記フォーマの周りに配置されるジャケットをさらに備える、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記ＨＴＳケーブルアセンブリの前記少なくとも１つのチャネルを完全に充填するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記ＨＴＳケーブルアセンブリの前記少なくとも１つのチャネルに溶融金属を少なくとも部分的に充填するステップは、
前記ＨＴＳケーブルアセンブリを加熱すること、および
前記溶融金属を前記フォーマの前記少なくとも１つのチャネルに押し通すように、前記溶融金属に圧力を印加することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記溶融金属は、容器によって保持され、前記溶融金属に圧力を印加することは、前記容器内の前記溶融金属に圧力を印加することを含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記ＨＴＳケーブルアセンブリは、
前記少なくとも１つのチャネルを画定する壁を有するチューブ、および
前記チューブの前記少なくとも１つのチャネルに前記溶融金属を少なくとも部分的に充填することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記ＨＴＳケーブルアセンブリは、ＨＴＳテープのスタックを備える、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記溶融金属は、ＰｂＳｎはんだを含む、請求項１に記載の方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本願発明の一実施例は、例えば、高温超伝導体ケーブルの金属充填のためのプロセス、システム、およびデバイスに関する。
続きを表示（約 3,000 文字）【背景技術】
【０００２】
[0001]高温超伝導体（ＨＴＳ）材料は、低損失で大量の電流を流すことができる。
[0002]一部の知られているＨＴＳケーブルおよび磁石は、低温超伝導体（ＬＴＳ）ケーブルに使用されるものと同様の様式で、すなわち、ＨＴＳ材料の周りにいかなるはんだも使用することなく、製作され得る。例えば、ＨＴＳ材料がＨＴＳテープまたはＨＴＳテープのスタックである場合、ＨＴＳケーブルまたは磁石は、ＨＴＳテープまたはＨＴＳテープスタックの周りにいかなるはんだもなしに製作される。
【０００３】
[0003]他のＨＴＳケーブルおよび磁石は、はんだ付けプロセスを用いて製作され得る。Ｔａｋａｙａｓｕは、例えば、真っすぐのねじれ積層テープケーブル（ＴＳＴＣ）のためのはんだプロセス技術について説明している。ＨＴＳテープスタックは、伝導体内に包まれ、伝導体は、その直線構成において手で６０％Ｓｎ－４０％Ｐｂ溶融浴に水平に通される。この技術では、はんだ付けの後にケーブルを曲げる必要がある。しかしながら、はんだ付けの後のそのような曲げ加工は、ＨＴＳ材料の超伝導特性の劣化（すなわちＨＴＳテープスタックの超伝導特性の劣化）をもたらす。
【０００４】
[0004]いわゆるケーブル・イン・コンジット伝導体（ＣＩＣＣ）構成を有するＬＴＳケーブルをはんだ充填するための１つの技術は、Ｐ．Ｂａｕｅｒ、Ｐ．Ｂｒｕｚｚｏｎｅらによって説明される（Ｓｏｌｄｅｒ－ＦｉｌｌｉｎｇｏｆａＣＩＣＣｃａｂｌｅ
ＦｏｒＴｈｅＥＦＤＡＤｉｐｏｌｅＭａｇｎｅｔ、ＡＩＰＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ９８６、１５１（２００８）；ｈｔｔｐｓ：／／ｄｏｉ．ｏｒｇ／１０．１０６３／１．２９００３３９を参照）。この手法では、低温超伝導体が中に配設されているＣＩＣＣは、真空化され、はんだは、ＣＩＣＣ内でのはんだの流れを開始するためにアルゴンで加圧される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本願発明の一実施例は、例えば、高温超伝導体ケーブルの金属充填のためのプロセス、システム、およびデバイスに関する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
[0005]本明細書に説明される概念、プロセス、システム、デバイス、および技術の１つの態様によると、方法は、高温超伝導体（ＨＴＳ）ケーブルアセンブリの少なくとも１つのチャネルに溶融金属を少なくとも部分的に充填するステップであって、ＨＴＳケーブルアセンブリは、ＨＴＳおよび少なくとも１つのチャネルを備える、ステップと、少なくとも１つのチャネル内の溶融金属を冷却するように１つまたは複数の冷却デバイスを動作させるステップと、を含む。
【０００７】
[0006]本明細書に説明される異なる実施形態の個々の要素は、上に具体的に明記されない他の実施形態を形成するために組み合わされ得るということを理解されたい。単一の実施形態の文脈において説明される様々な実施形態は、別個に、または任意の好適な下位組み合わせでも提供され得る。本明細書に具体的に説明されない他の実施形態もまた、以下
のクレームの範囲内であるということも理解されたい。
【０００８】
[0007]本方法は、以下の特徴：ＨＴＳケーブルアセンブリは、少なくとも１つのチャネルが配置されるフォーマを備える；フォーマは、各々がＨＴＳを備える４つのチャネルを備え、本方法は、フォーマの４つのチャネルを少なくとも部分的に充填するステップを含む；ＨＴＳケーブルアセンブリは、フォーマの周りに配置されるジャケットをさらに備える；ＨＴＳケーブルアセンブリの少なくとも１つのチャネルを完全に充填すること；ＨＴＳケーブルアセンブリの少なくとも１つのチャネルに溶融金属を少なくとも部分的に充填するステップは、ＨＴＳケーブルアセンブリを加熱することと、溶融金属をフォーマの少なくとも１つのチャネルに押し通すように溶融金属に圧力を印加することとを含む；溶融金属は、容器によって保持され、溶融金属に圧力を印加することは、容器内の溶融金属に圧力を印加することを含む；ＨＴＳケーブルアセンブリは、少なくとも１つのチャネルを画定する壁を有するチューブと、チューブの少なくとも１つのチャネルに溶融金属を少なくとも部分的に充填することとを備える；ＨＴＳケーブルアセンブリは、ＨＴＳテープのスタックを備える；溶融金属は、ＰｂＳｎはんだまたは鉛－錫はんだ合金を含む；少なくとも１つのチャネルに溶融金属を少なくとも部分的に充填する前に、少なくとも１つのチャネル内にフラックスを堆積させること；１つまたは複数の冷却デバイスを動作させるステップは、溶融金属の源に向かってＨＴＳケーブルアセンブリを漸進的に冷却することを含む、のうちの１つまたは複数を、独立して、または含むべき１つもしくは複数の他の特徴と組み合わせて、含み得る。
【０００９】
[0008]本明細書に説明される概念、プロセス、システム、デバイス、および技術のさらなる態様によると、高温超伝導（ＨＴＳ）材料を含むケーブルアセンブリに溶融金属を充填するための真空含浸（ＶＰＩ）ステーション、ＶＰＩステーションは、（ａ）溶融金属の源を保持するように構成されるカン、（ｂ）ＨＴＳケーブルアセンブリを加熱するように配置される１つまたは複数のヒータであって、ＨＴＳケーブルアセンブリは、中に少なくとも１つのチャネルが形成されている、または別途提供されている、チューブまたはフォーマのうちの少なくとも１つを備え、チューブまたはフォーマの少なくとも１つのチャネルのうちの少なくとも１つが配設されるＨＴＳ材料を有する、１つまたは複数のヒータ、および（ｃ）溶融金属をカンからチューブまたはフォーマの少なくとも１つのチャネルに押し通すように、カン内の溶融金属に圧力を印加するための、カンに結合される圧力印加手段を備える。
【００１０】
[0009]ＶＰＩステーションは、以下の特徴：圧力印加手段が作用していないとき、カンからの溶融金属の流れを抑制するために、カン内の溶融金属の高さよりも大きい高さに配置される、カンに結合されるサイホン；カンからチューブまたはフォーマの少なくとも１つのチャネル内への金属の流れを監視するように構成される複数の接触センサであって、１つまたは複数のヒータは、カンと接触して配置される、複数の接触センサ；カンに結合される出口管であって、１つまたは複数のヒータのうちの少なくとも１つは、出口管に隣接して配置される、出口管；チューブまたはフォーマの少なくとも１つのチャネルを通って流れ、その少なくとも１つのチャネルから出た溶融金属を収集するように配置される廃棄タンク；溶融金属が廃棄タンクから流れてチューブまたはフォーマの少なくとも１つのチャネル内へ戻ることを抑制する、廃棄タンクに結合されるＵベンド、のうちの１つまたは複数を、独立して、または含むべき１つもしくは複数の他の特徴と組み合わせて、含み得る。
（【００１１】以降は省略されています）

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