CN106030909A - 超导电缆的末端结构体及其制造方法 - Google Patents

超导电缆的末端结构体及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供超导电缆的末端结构体，该超导电缆的末端结构体将超导电缆与电极在降低了接触电阻的状态下容易且适当地连接，该超导电缆是将在基板上隔着中间层具备超导层的超导线材在芯材的周围以使超导层处于内周侧且使基板处于外周侧的方式缠绕而成的。在该末端结构体中，超导电缆(110)具有多个在基板上隔着中间层具备超导层的超导线材(113、115)，以使超导层为内周侧且使基板为外周侧的方式将这些多个超导线材(113、115)在芯材(111)的周围缠绕为同心圆状，从而进行多层配置。将超导电缆(110)配置于筒状电极(120)内，将筒状电极(120)的内表面与多个超导线材(113、115)中的、在筒状电极(120)内位于最外层的超导线材(113、115)中的基板侧的面通过焊锡连接。

Description

超导电缆的末端结构体及其制造方法
技术领域
本发明涉及超导电缆的末端结构体，特别地，涉及将具有超导层的超导线材的超导层向电缆的内侧卷绕为螺旋状而构成的超导电缆的末端结构体。
背景技术
以往，在超导电缆中，将带状的超导线材(以下，也称为“超导带材”)在芯材(former)的外周卷绕为螺旋状。另外，在超导电缆中，为了实现大电流输电，通常将超导带材多层地配置为同心圆状。在多层配置的超导带材的层间(即超导带材之间)设置有压带，该压带按压超导带材并且使超导带材间电绝缘。另外，作为超导带材，已知REBayCu3Oz系(RE表示选自Y、Nd、Sm、Eu、Gd以及Ho中的一种以上的元素，y≦2且z＝6.2～7)的超导线材。作为REBayCu3OzBayCu3Oz系超导体，以YBa2Cu3O7表示的钇系超导线材为代表。对于钇系超导线材，在带状的基板上隔着中间层形成有超导层，在具备该钇系超导线材的超导电缆中，通过以基板为外周侧、超导层为内周侧的方式将超导带材卷绕于芯材，从而构成了各层。
在将这样的多层结构的超导电缆应用于超导应用设备的情况下，例如，如专利文献1所示，使用将超导电缆的超导带材与连接于外部电源或者外部电路的金属端子(电极)电连接而成的末端结构体。此外，该超导电缆的末端结构体也可以称为超导电缆的终端部的结构。
在专利文献1的末端结构体中，超导电缆的超导带材与作为插入有超导电缆的芯材的筒状的金属端子(电极)的、常导连接部件的外表面连接。具体而言，在该常导连接部件的外表面设置有随着沿着轴心从超导带材侧远离而外径逐渐变大的台阶。这些台阶与超导带材的层对应，对每个带有台阶的台阶部的上表面(也称为“连接面”)将各层的超导带材在超导层侧进行连接。通过该常导连接部件，配置于极低温部的超导电缆被引出到常温部。
这样，在超导带材与常导连接部件的外表面(连接面)连接的结构中，在连接面的外径比作为连接对象的超导带材的层的外径大的情况下，对于超导带材的层，连接部分的外径比卷绕于芯材的普通状态的外径大。
即，在超导带材的各层中的连接部分(与连接面连接的部分)中，超导带材的周向的间隔比卷绕于芯材的普通状态中的间隔扩大。这样，若在超导带材的各层中超导带材彼此的周向上的间隔有变化的情况下，对超导电缆和常导连接部件在液氮温度下进行通电(以交流电流通电)，则在超导带材产生的交流损耗变大。可以认为，伴随该较大的交流损耗的产生，热损耗变大，将其冷却的冷冻机的载荷增大。由此，对于将超导带材连接于电极的外表面的连接面的结构，需要将外表面的连接面的外径与对应的超导带材的层的外径准确地匹配，具有连接面的常导连接部件的制作比较繁琐。另外，在末端结构体的组装操作时，需要注意在各层准确地进行各层的超导带材、与对应的常导连接部件的连接面之间的连接，比较繁琐。另外，在通过人工操作一条一条地进行这些连接的情况下，存在以下问题：在彼此的连接部分的连接电阻值易于产生偏差。
另一方面，在专利文献2和专利文献3中，与专利文献1不同，公开了将超导电缆的超导带材与插入有超导电缆的芯材的筒状的电极的内表面连接的结构。
在专利文献2中，对于作为筒状的电极的常导连接部件，在其一端侧插入与末端容器部内的套筒的端部连接的导体，在另一端侧(超导电缆侧)的内周形成有与超导带材连接的阶梯状的连接面。对于连接面，构成为内径从常导连接部件的另一端(超导电缆侧)向一端(常导导体部侧)阶段性地减少，且形成为与超导电缆中的超导带材的各层的阶梯状态对应。通过将在超导带材的超导层侧连接的连接用超导板材通过焊锡安装于这些连接面，从而将超导带材与套筒的端部电连接。
另外，在专利文献3中公开了以下结构：将具有(Bi，Pb)2Sr2Ca2Cu3O10-X(0≦X<1)等铋系2223超导层的超导带材的各层分别插入到与这些各层的外径对应的内径的筒状的金属端子内，从而将金属端子与超导带材连接的结构。通过这样的结构，专利文献2和专利文献3能够解决专利文献1的问题点。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特许2010-263699号公报
专利文献2：日本特许2010-287349号公报
专利文献3：日本特开平10-126917号公报
发明内容
发明要解决的问题
近年来，存在将在基板上隔着中间层具有超导层的钇系超导线材与电极尽可能降低接触电阻地进行连接的希望。
但是，在专利文献2的超导电缆的末端结构体中，在超导电缆的超导带材与常导连接部件(电极)之间的连接中，有具有超导层的超导板材的介入。因此，与将超导带材和常导连接部件(电极)直接连接的结构相比，连接部位增加，结果产生连接电阻变高的问题。另外，在专利文献3的超导电缆导体的末端结构中，超导线材与端子的内表面连接。但是，对于这样的超导线材，设定为具备铋系2223(铋系氧化物超导体)的超导线材，其课题与具备钇系超导线材的超导电缆的末端结构明显不同。也就是，对于具备钇系超导线材的超导电缆，需要将超导带材以基板侧为外周侧、超导层侧为内周侧的方式卷绕于芯材。由此，对于具备钇系超导线材的超导电缆的末端结构体，产生由于将超导带材的基板侧与电极连接、或将超导层侧与电极连接，而交流损耗或连接电阻大幅变化的问题。
另一方面，具备铋系氧化物超导体的超导线材的剖面中，隔着中心，基板侧、超导层侧不是非对称，而是对称的带状线材，因此即使与带状线材的里侧连接、或与表侧连接，也根本不会产生交流损耗或连接电阻大幅变化的问题。
本发明的目的在于提供超导电缆的末端结构体，该超导电缆的末端结构体能够将超导电缆与电极，以降低了接触电阻的状态容易地且适当地连接，该超导电缆是将在基板上隔着中间层具备超导层的超导线材在芯材的周围以使所述超导层为内周侧且使所述基板为外周侧的方式缠绕而成的。
解决问题的方案
本发明的超导电缆的末端结构体的一个形态采用以下结构，具备：超导电缆，其具有多个在基板上隔着中间层具备超导层的超导线材，以使所述超导层为内周侧且使所述基板为外周侧的方式将这些多个超导线材在芯材的周围缠绕为同心圆状，从而进行多层配置；以及筒状的电极，其与所述超导线材进行终端连接，该超导电缆的末端结构体中，所述超导电缆配置于所述电极内，所述电极的内表面与所述多个超导线材中的在所述电极内位于最外层的所述超导线材的外周侧的面连接。
本发明的超导电缆的末端结构体的制造方法的一个形态设为，该超导电缆的末端结构体具备：超导电缆，其具有多个在基板上具备超导层的超导线材，以使所述超导层为内周侧且使所述基板为外周侧的方式将这些多个超导线材在芯材的周围缠绕为同心圆状，从而进行多层配置；以及筒状的电极，其与所述超导线材进行终端连接，该方法中，所述电极由沿着所述超导电缆的延伸方向分割成的多个分割体构成为筒状，该方法具有以下工序：将所述超导电缆配置于筒状的所述分割体内，且在所述分割体的内周面与所述多个超导线材中的在所述电极内位于最外层的所述超导线材的外周侧的面之间配置焊锡的工序；通过在所述电极的外周安装能够缩径的筒状的缩径部件并进行缩径，将所述电极的内表面按压于所述超导电缆的外表面的工序；以及从所述缩径部件的外侧对所述焊锡进行加热的加热工序。
发明效果
根据本发明，能够将超导电缆与电极以降低了接触电阻的状态容易地且适当地连接，该超导电缆是将在基板上具备超导层的超导线材以使所述超导层为内周侧且使所述基板为外周侧的方式缠绕于芯材的周围而成的。
附图说明
图1是表示本实施方式的超导电缆的末端结构体的概略结构的侧视图。
图2是从超导电缆的末端侧观察该末端结构体的筒状电极的要部构成图。
图3是表示图1所示的超导电缆的末端结构体的概略结构的剖面图。
图4是表示超导带材的卷绕状态的图。
图5是示意性地表示超导带材的要部构成的剖面图。
图6是表示图3的A-A剖面的剖面图。
图7是表示图1的缩径部件的立体图。
图8是表示实施方式的超导电缆的末端结构体中的筒状电极的变形例的立体图。
图9是用于说明本实施方式的超导电缆的末端结构体的制造方法的图。
图10是用于说明本实施方式的超导电缆的末端结构体的制造方法的图。
图11是用于说明本实施方式的超导电缆的末端结构体的制造方法的图。
图12是用于说明本实施方式的超导电缆的末端结构体的制造方法的图。
图13是用于说明本实施方式的超导电缆的末端结构体的制造方法的图。
图14是用于说明本实施方式的超导电缆的末端结构体的制造方法的图。
附图标记说明
100 末端结构体
110 超导电缆
111 芯材
112、114、116 压带
113、115 超导带材
113a 超导层侧的面
113b 基板侧的面
120、120A 筒状电极
121、122、123、124、125 分割体
130 引线电缆
140 缩径部件
170 焊锡
171、172 预备焊锡部
180 热源
1131 基板
1132 中间层
1133 超导层
1134 稳定层
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。
图1是表示本发明的实施方式的超导电缆的末端结构体的概略结构的侧视图。在实施方式中，为了简化说明，虽然对超导电缆为2层结构即具有2层的超导带材(超导线材)的情况进行例示，但是在1层结构、或者3层结构以上即具有3层以上的超导带材的情况下，也能够适用本发明。图2是从后方侧(也就是图1的右侧，筒状电极的后方)观察末端结构体100的筒状电极120的要部构成图。
如图1和图2所示，末端结构体100具有：超导电缆110、筒状的引出用电极(以下，称为筒状电极)120以及筒状的缩径部件140。按照超导带材的层数设置筒状电极120。在本实施方式的例子中，超导电缆110的超导带材的层数为2层，因此设置有两个筒状电极120-1、120-2。将引线电缆130-1、130-2与各筒状电极120-1、120-2电连接。在实际使用时，超导电缆110和筒状电极120浸泡于液氮等极低温的液体。而且，超导电缆110的电流通过筒状电极120而被引线电缆130引出到常温部。例如，将引线电缆130通过聚合物套管(未图示)等导出到气体中。
图3是表示图1所示的超导电缆的末端结构体的概略结构的剖面图。
如图1和图3所示，超导电缆110具有：芯材(former)111、压带112、第一超导带材113、压带114、第二超导带材115、以及压带116。
芯材111是圆筒形状，由Cu(铜)的绞合线构成。在该芯材111的外周卷绕有由无纺织布构成的压带112。
如图4所示，在压带112的外周，构成第一超导带材层的第一超导带材113在周向上在各带材间空开少许的规定间隔G，并分别卷绕为螺旋状。在第一超导带材113的外周卷绕有由无纺织布构成的压带114。此外，压带112、114分别构成为，通过将1条无纺织布不空开间隔地卷绕为螺旋状从而成为层状的绝缘部分。此外，构成第二超导带材层的第二超导带材115与第一超导带材113相同地，在压带114的外周，在周向上空开规定间隔并分别卷绕为螺旋状。压带116与压带112、114相同地，在该第二超导带材115的外周，将1条无纺织布不空开间隔地卷绕为螺旋状。
在本实施方式的例中，每层将10条超导带材空开规定间隔地卷绕为螺旋状。也就是，第一超导带材113和第二超导带材115的各超导带材层分别由10条超导带材构成。此外，在超导电缆110中，构成超导带材的各层的超导带材的条数为几条都可以，也可以由12条等的10条以上构成，只要为至少1条以上即可。作为超导带材113、115的层，例如，将10张厚度0.1mm、宽度5mm的超导带材以绞合节距250mm卷绕。作为压带112、114，例如，将厚度0.2mm、宽度45mm的无纺织布卷上1/2圈(也就是，重叠带宽的一半而进行卷绕)。
作为超导带材113、115的材料，可以使用以往提出的各种超导材料。在此，超导带材113、115具备基板和沿着基板形成的REBayCu3Oz系(RE表示选自Y、Nd、Sm、Eu、Gd以及Ho的一种以上的元素，y≦2且z＝6.2～7)的高温超导薄膜的超导层。
图5是示意性地表示超导带材的要部构成的剖面图。此外，超导带材115具有与超导带材113相同的结构，与超导带材113相同地，配置于芯材111的周围。由此，仅对超导带材113的结构进行说明，省略超导带材115的说明。
超导带材(YBCO超导线材)113(115)为带状，通过在带状的金属制的基板1131上按顺序将中间层1132、带状的超导层1133、稳定层1134层叠来形成。此外，在超导带材113中，优选由基板1131、中间层1132、超导层1133以及稳定层1134构成的层叠结构被由导电材料(铜)构成的覆盖材料覆盖。
基板1131例如是以Ni-Cr系(具体而言，Ni-Cr-Fe-Mo系的哈氏合金(注册商标)B、C、X等)、W-Mo系、Fe-Cr系(例如，奥氏体系不锈钢)、或者Fe-Ni系(例如，非磁性的组成系的物质)等材料为代表的低磁性的晶粒无取向·耐热高强度金属基板。中间层1132例如具有用于防止自基板1131的元素扩散达到超导层1133的扩散防止层，和用于使超导层1133的结晶取向为一定的方向的取向层等多个层。在此，对于中间层1132，在基板1131上具有作为第一中间层的Al2O3层，在Al2O3层上具有作为第二中间层的Y2O3层，在Y2O3层上具有作为第三中间层的MgO层。另外，对于中间层1132，在MgO层上具有作为第四中间层的LaMnO3层，在LaMnO3层上具有作为第五中间层的CeO2层。在基板1131上通过溅射法对作为第一中间层的Al2O3层进行制膜。此外，对于第一中间层，也可以由ReZrO(Re：选自Y、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm以及Yb的一种或两种以上的稀土元素)代替Al2O3，并通过RF(Radio Frequency)-溅射法(射频溅射法)、MOD法(Metal OrganicDecomposition，金属有机物热分解法)等进行制膜。该第一中间层是耐热性较高的、用于降低界面反应性的层，还作为为了得到配置于其上的膜的取向性而使用的床层而发挥功能。在Al2O3层上通过IBAD法(Ion Beam AssistedDeposition，离子束辅助沉积法)对作为第二中间层的MgO层进行制膜。在MgO层上通过溅射法对作为第三中间层的LaMnO3层进行制膜。第四中间层即CeO2层是在超导层1133的紧下方配置的层，在LaMnO3层上通过溅射法进行制膜。已知CeO2层由于与超导层(YBCO层)1133的相容性较好，且与超导层1133的反应性较小而作为最佳的中间层之一。也可以代替溅射法而通过PLD(Pulsed Laser Deposition：脉冲激光沉积法)法对CeO2层进行制膜。此外，MgO层上方的层还作为防止与超导层1133之间的反应的反应防止层而发挥功能。此外，中间层1132也可以形成为1层～3层或者5层以上。
超导层1133以YBa2Cu3O7表示的钇系超导体(YBCO层)为代表。
优选包括Zr、Sn、Ce、Ti、Hf、Nb中至少一种的氧化物颗粒(粒径50[μm]以下)作为磁通钉扎点在超导带材113、115的超导层1133中分散。在该情况下，对于作为高温超导薄膜的超导层的制膜法，使用三氟乙酸盐(TFA)的TFA-MOD法是适宜的。例如，能够通过向包含TFA的Ba溶液中混合与Ba的亲和性高的、含Zr的环烷酸盐等，来使包含Zr的氧化物颗粒(BaZrO3)作为磁通钉扎点而分散于由RE系超导体构成的高温超导薄膜中。此外，对于在高温超导薄膜中分散磁通钉扎点的方法，能够适用公知的技术(例如日本特开2012-059468号公报)。通过在超导带材113、115的高温超导薄膜中分散磁通钉扎点，即使在发生弯曲的状态下使用超导带材113、115，也不易受到磁场的影响，而能发挥稳定的超导特性。
利用银、金、铂等贵金属或者它们的合金的低电阻的金属在超导层1133上对稳定层1134进行制膜。此外，通过将稳定层1134形成于超导层1133的紧上方，从而防止了超导层1133与金、银等贵金属、或者它们的合金以外的材料直接接触而反应从而引起的性能降低的情况。除此之外，稳定层1134将由故障电流或交流通电产生的热分散从而防止了发热引起的断裂·性能降低。
这样，多个超导带材113、115在基板1131上具备超导层1133。而且，在超导电缆110中，多个超导带材113、115使超导层侧的面113a朝向内周侧且使基板侧的面113b朝向外周侧地在芯材111的周围配置为同心圆状。即，超导带材113、115在芯材111的周围且由压带构成的层状的绝缘部分间以使超导层1133为内周侧且使基板1131为外周侧的方式缠绕而进行多层配置。
此外，实际上，对于超导电缆110，在压带116的外周侧设置有电绝缘层、超导屏蔽层、外部稳定层、波纹管等。但是，这些部件由于在超导带材113、115与筒状电极120连接的末端部位被去掉，所以在图1～图3中，省略它们进行表示。
超导电缆110以在筒状电极120(120-1、120-2)内通过的方式配置于筒状电极120(120-1、120-2)内。
筒状电极120(120-1、120-2)整体为筒状，由Cu(铜)等具有导电性的金属材料形成。根据图2可知，筒状电极120(120-1、120-2)是能够被超导电缆110贯通其内部的中空结构。
超导电缆110的超导带材113、115中的、在最外周侧设置的第二超导带材115与设置于距超导电缆110的终端侧最远的筒状电极120-1的内表面通过焊锡直接连接。
将从最外周起设置为第二个(在图1的例子的情况下，为最内周)的第一超导带材113，在之前的筒状电极120-1之后，与设置于超导电缆110的终端侧(在图1的例的情况下，为表示最靠终端侧的附图右侧)的筒状电极120-2的内表面通过焊锡直接连接。
即，超导电缆110以自超导电缆110的终端侧依次贯通多个筒状电极120-1、120-2的状态，配置于多个筒状电极120-1、120-2。而且，对于配置于筒状电极120(120-1，120-2)内的超导电缆110，将超导带材115、113自外周侧的超导带材115、113的层按顺序向终端侧一层一层地与筒状电极120-1、120-2的内表面连接。
换言之，对于筒状电极120(120-1、120-2)以其内表面(内周面)与在内部位于最外层的超导带材113、115仅通过焊锡进行接合(所谓的直接附着)。
具体而言，如图3所示，筒状电极120-1以其内表面与在筒状电极120-1内位于最外层的第二超导带材115以能够通过焊锡170(焊锡镀层即预备焊锡部171、172)进行通电的方式，仅通过焊锡进行接合(所谓的直接附着)。
另外，筒状电极120-2以其内表面与在筒状电极120-2内位于最外层的第一超导带材113以能够通过焊锡170(预备焊锡部171、172)进行通电的方式，仅通过焊锡进行接合(所谓的直接附着)。
筒状电极120(120-1、120-2)由沿着超导电缆110的延伸方向分割的多个分割体121、122构成为筒状。
即，通过将分割体121、122在超导电缆110的外周的规定位置上进行组合，来以包围该规定位置的方式将筒状电极120(120-1、120-2)配置为筒状。
图6是表示图3的A-A剖面的剖面图。此外，在图6中，为了将图简化，省略与筒状电极120-1连接的引线电缆130-1(参照图1)进行表示。
如图1～3和图6所示，筒状电极120(120-1、120-2)为能够沿着水平方向2分割为两个分割体(半割体)121、122的结构。
筒状电极120(120-1、120-2)的内径与在内部配置的超导电缆110的外径大致相同，或者比在内部配置的超导电缆110的外径小。
在筒状电极120-1的内表面中，在与构成超导电缆110的最外层的超导带材115的端部相对的部分、也就是连接部分，通过预备焊锡处理设置有预备焊锡部172。另外，在超导带材115侧，在与筒状电极120-1的内表面连接的端部，通过预备焊锡处理设置有预备焊锡部171。对于这些筒状电极120-1的内表面和超导带材115的端部，通过将两者之间的预备焊锡部171、172熔化，来进行焊锡连接。在此，虽然构成为，在筒状电极120-1的内表面和超导带材115的端部的彼此的连接部分的两者，通过预备焊锡处理设置有预备焊锡部171、172，但是不限于此，在至少一者设置即可。
在筒状电极120(120-1、120-2)的外周配置有能够缩径的筒状的缩径部件140。通过缩径部件140进行缩径，从而对筒状电极120(120-1、120-2)进行按压，使得筒状电极120(120-1、120-2)的内表面、也就是分割体121、122的内表面与超导电缆110的外表面紧贴。
缩径部件140为具有导热性的筒状体，构成为能够扩径缩径。缩径部件140在超导带材113的外周侧配置于超导带材113与筒状电极120的连接部分的外周。
在此，缩径部件140(140-1、140-2)以从外周侧对筒状电极120(120-1、120-2)进行覆盖的方式，相对于筒状电极120缠绕为螺旋状，筒状电极120(120-1、120-2)对通过焊锡170连接的超导带材113的端部进行覆盖。
图7是表示图1的缩径部件140的立体图。
在此，如图7所示，缩径部件140具有将带状的有导热性的弹簧材料卷绕为滚筒状且在滚筒的轴向以螺旋状延伸的形状。缩径部件140有时也称为滚筒弹簧。
该缩径部件140的内径比筒状电极120(120-1、120-2)的外径小。将缩径部件140扩径(在半径方向上朝向外侧的箭头方向)后，包在筒状电极120(120-1、120-2)上。从而，缩径部件140进行缩径(在半径方向上朝向中心侧的箭头方向)，从外周侧在整个面将筒状电极120(120-1、120-2)向筒状电极120(120-1、120-2)的中心侧、也就是筒状电极120(120-1、120-2)内的超导电缆110的外表面侧按压。
此外，在本实施方式中，筒状电极120(120-1、120-2)构成为沿着超导电缆110的延伸方向2分割而成的结构，但是不限于此，也可以由2分割以上的分割体构成。
图8是表示实施方式的超导电缆的末端结构体中的筒状电极的变形例的立体图。图8所示的筒状电极120(120-1、120-2)的变形例即筒状电极120A由沿着超导电缆110的延伸方向(相当于轴心C方向)3分割而成的分割体123～125构成为筒状。筒状电极120A起到与筒状电极120(120-1、120-2)相同的作用效果。
另外，通过缩径部件140的缩径，筒状电极120(120-1、120-2)成为固定于配置在筒状电极120(120-1、120-2)内的超导电缆110状态。即，能够不对超导电缆110自身实施穿孔加工等加工，而使超导电缆110固定于筒状电极120-1。
接着，参照图9～图14，对本实施方式的超导电缆的末端结构体100的制造方法进行说明。图9～图14是用于说明本实施方式的超导电缆的末端结构体的制造方法的图。在此，作为超导电缆的末端结构体100的制造方法，对将筒状电极120(120-1、120-2)中的筒状电极120-1与超导电缆110进行连接的方法进行说明。
如图9所示，对于超导电缆110，剥掉规定部位的压带116，而使连接于筒状电极120-1的第二超导带材115的端部露出。另外，在末端将设置于压带116的外周侧的电绝缘层、超导屏蔽层以及外部稳定层剥去等，使超导带材115的端部作为超导电缆110的外表面而露出。
然后，如图10所示，对筒状电极120-1和第二超导带材115的彼此连接的部分的至少一者实施预备焊锡处理(镀焊锡)。在此，对筒状电极120-1的内表面的一部分、和与该内表面对应的第二超导带材115的外表面的两者实施了镀焊锡处理，因此设置有预备焊锡部172、172。此外，设置于筒状电极120-1的内表面的预备焊锡部172的长度方向上的长度与设置于超导带材115的端部的预备焊锡部171的长度方向上的长度为彼此连接的部分的长度方向上的长度。
这时，超导带材115的端部为分别以不重叠的方式设置的状态。
接下来，如图11所示，从超导带材115的外周侧，将分割体121、122(筒状电极120-1)配置于覆盖超导带材115的规定位置的位置，形成为筒状。这时，也可以通过以使分割体121、122成为筒状电极120-1的方式形成为筒状，并向该筒状体内插入超导电缆110来进行配置。
然后，如图12所示，将缩径部件140以从外周侧包围的方式安装于筒状电极120-1(分割体121、122)。换言之，以从外周侧覆盖超导带材115的端部与筒状电极120-1的连接部分的方式，从分割体121、122的外周侧对缩径部件140进行配置。这时，缩径部件140(140-1)一边抵抗向缩径方向的作用力使其扩径，一边对其进行设置。
然后，使缩径部件140在筒状电极120-1上、也就是超导带材115与筒状电极120-1的连接部分上(连接部分的外周侧)缩径。这时，如图13所示，缩径部件140通过进行缩径，从而将筒状电极120-1(分割体121、122)在其整周向轴心(相当于超导电缆110的轴心)侧、换言之向超导带材115侧按压。
由此，筒状电极120-1成为隔着预备焊锡部171、172被按压并紧贴于超导带材115的外表面的状态，固定于超导电缆110自身。对于该结构，也可以说是超导电缆110被筒状电极120-1支撑的状态。
这样，通过缩径部件140缩径，从而位于缩径部件140的内周侧的筒状电极120-1的内表面隔着预备焊锡部171、172被按压于构成配置于内部的超导电缆110的外表面的第二超导带材115。特别地，缩径部件140由带状的弹簧材料构成，在筒状电极120-1的整周配置，所以将筒状电极120-1内的内表面，通过相对于超导带材115的外表面整个面进行按压来进行固定。
接下来，如图14所示，从缩径部件140的外侧利用加热器等热源180，对超导带材115与筒状电极120-1的连接部分进行加热(加热工序)，来将预备焊锡部171、172熔化。由此，按压于超导带材115的筒状电极120-1与超导带材115通过焊锡170(预备焊锡部171、172)电连接。在预备焊锡部171、172熔化的期间，缩径部件140也始终从外周侧在整个面将筒状电极120-1向超导带材115侧按压。由此，构成彼此的连接部分的预备焊锡部171、172的层能够在多个超导带材115与筒状电极120-1的内表面之间均匀地变薄。
这样，利用本实施方式的超导电缆的末端结构体100，能够将超导带材113、115与筒状电极120的连接电阻抑制为较低，且能够降低连接部分的焦耳热的产生，并且，不会产生偏差所以不易造成偏流，能够向超导电缆110通电的电流容量不会降低。
例如，与将贯通筒状电极内部的超导电缆的超导线材通过人工操作连接于筒状电极的外表面的以往的结构不同，不需要将超导电缆110的超导带材113、115一条一条地焊接于筒状电极120，彼此的连接部分的连接电阻值不会由于操作而产生较大偏差。
另外，根据本实施方式，即使是将筒状电极120的内表面与在筒状电极120内通过的超导带材113、115连接的结构，也与以往的超导电缆的末端结构体(专利文献2)不同，不通过连接用超导板材，而直接进行连接。也就是，筒状电极120的内表面与在筒状电极120内通过的超导带材113、115仅通过焊锡进行连接(直接附着)。由此，能够尽可能减少连接两者时的连接部位，能够尽可能降低连接电阻。另外，对于筒状电极120与超导带材113、115的连接，能够不通过人工操作一条一条地对超导带材进行连接，所以连接部位的连接电阻的偏差不易产生，而能够将两者容易地进行连接。
这样，对于超导电缆的末端结构体100，能够将多个超导带材113、115与筒状电极120通过焊锡在降低了接触电阻的状态下容易地且适当地进行连接，能够确保可靠且适当的通电容量。
此外，在本实施方式的末端结构体100中，如图7所示，将缩径部件140设为将带状的具有导热性的弹簧材料卷绕为滚筒状且在滚筒的轴向以螺旋状延伸的形状，但是只要是缩径的结构，则不限于此。缩径部件140也可以构成为，将带状的具有导热性的弹簧材料以滚筒状卷绕为多层。
另外，在本实施方式中，将缩径部件140设为将带状的具有导热性的弹簧材料卷绕为螺旋状也就是滚筒状而得到的部件，但是不限于此，也可以设为将棒状材料等线状材料形成为螺旋状而得到的线圈。
另外，在超导带材的层数为两层以上的情况下，构成为在与层数相同数量的筒状电极120内配置超导电缆110，各筒状电极以其内表面向超导电缆的末端侧按顺序与构成位于内侧的层的超导带材连接。
[实施例]
<实施例1>
以厚度0.12[mm]×宽度5[mm]形成图5所示的REBayCu3Oz系超导线材，将10条该超导线材缠绕于芯材构成超导带材的各层而形成超导电缆，使用该超导电缆、筒状电极、以及缩径部件，制造了上述结构的末端结构体100。筒状电极120-1的内表面与超导带材115的外周侧的面(基板侧的面)通过焊锡170进行了连接。另外，在筒状电极120与超导带材115的连接时，在两者的连接面设置预备焊锡部171、172，如图9～图14所示那样对它们进行了制造。
<比较例1>
将实施例1的超导电缆的末端结构体中由分割体构成的筒状电极改变为同形状的一个筒状体即筒状电极，向该筒状电极插入超导电缆，将超导电缆的位于外层侧的超导带材不与筒状电极的内表面连接，而是与外表面进行了连接。这时，超导带材以内周侧的面(超导层侧的面)通过焊锡与筒状电极的外表面进行了连接。
<比较例2>
在实施例1的超导电缆的末端结构体中，将筒状电极的内周面、与筒状电极内的超导电缆的内周侧的面通过与专利文献2的连接用板材相同的板材进行了连接。将筒状电极的内周面与板材、以及筒状电极内的超导电缆的内周侧的面与板材通过焊锡进行了连接。
而且，在将实施例1、比较例1、比较例2的末端结构体浸渍于液氮中(@77K)的状态下，对内部导体交流损耗[W/m]进行了测定。这些如表1所示。另外，以直流四端子法对各超导线材与筒状电极的连接电阻进行了测定，其结果，实施例1中的包括电极或者超导带材的连接部位的连接电阻的平均值[μΩ/根]为0.25μΩ，比较例1也示出了几乎同样的值。但是，在比较例2中，示出了远远超过实施例1的连接电阻值的值。
表1
交流损耗[W/m]
实施例1 0.1
比较例1 2.0
比较例2 0.1
根据表1可知，对于将超导线材以使超导层为内周侧且使基板为外周侧的方式在芯材的周围缠绕为同心圆状而多层配置而成的超导电缆，将该超导电缆与筒状电极的内周面连接的结构与和外周面连接的结构相比，能够降低交流损耗。
在2014年2月27日提出的日本专利申请特愿2014-037117号中包含的说明书、附图以及摘要的公开内容全部引用于本申请。
工业实用性
本发明的超导电缆的末端结构体具有以下效果：能够将超导电缆与电极，以降低了接触电阻的状态容易地且适当地连接，该超导电缆是将在基板上具备超导层的超导线材在芯材的周围以使所述超导层为内周侧且使所述基板为外周侧的方式缠绕而成的，本发明的超导电缆的末端结构体作为多层的超导电缆的末端结构体是有用的。

Claims (5)

1.一种超导电缆的末端结构体，具备：超导电缆，其具有多个在基板上隔着中间层具备超导层的超导线材，以使所述超导层为内周侧且使所述基板为外周侧的方式将这些多个超导线材在芯材的周围缠绕为同心圆状，从而进行多层配置；以及筒状的电极，其与所述超导线材进行终端连接，该超导电缆的末端结构体中，
所述超导电缆配置于所述电极内，
所述电极的内表面与所述多个超导线材中的在所述电极内位于最外层的所述超导线材的外周侧的面连接。
2.如权利要求1所述的超导电缆的末端结构体，其中，
所述电极由沿着所述超导电缆的延伸方向分割成的多个分割体构成为筒状。
3.如权利要求1或2所述的超导电缆的末端结构体，其中，
在所述电极的外周安装有能够缩径的筒状的缩径部件。
4.如权利要求1至3中任意一项所述的超导电缆的末端结构体，其中，
对彼此连接的所述电极的内表面和在所述电极内位于最外层的所述超导线材的外周侧的面中的至少一个面实施镀焊锡处理。
5.一种超导电缆的末端结构体的制造方法，该超导电缆的末端结构体具备：超导电缆，其具有多个在基板上具备超导层的超导线材，以使所述超导层为内周侧且使所述基板为外周侧的方式将这些多个超导线材在芯材的周围缠绕为同心圆状，从而进行多层配置；以及筒状的电极，其与所述超导线材进行终端连接，该方法中，
所述电极由沿着所述超导电缆的延伸方向分割成的多个分割体构成为筒状，
该方法具有以下工序：
将所述超导电缆配置于筒状的所述分割体内，且在所述分割体的内周面与所述多个超导线材中的在所述电极内位于最外层的所述超导线材的外周侧的面之间配置焊锡的工序；
通过在所述电极的外周安装能够缩径的筒状的缩径部件并进行缩径，将所述电极的内表面按压于所述超导电缆的外表面的工序；以及
从所述缩径部件的外侧对所述焊锡进行加热的加热工序。
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