JP2001101938A

JP2001101938A - 酸化物超電導線材の接続方法と超電導機器

Info

Publication number: JP2001101938A
Application number: JP28177999A
Authority: JP
Inventors: Kazuya Daimatsu; 一也大松
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1999-10-01
Filing date: 1999-10-01
Publication date: 2001-04-13
Anticipated expiration: 2019-10-01
Also published as: JP4534276B2

Abstract

(57)【要約】【課題】短い線材を接続してできるだけ長い線材を製
造することができ、かつ歪みの影響による臨界電流値の
低下を抑制することが可能な酸化物超電導線材の接続方
法と、その方法によって構成される超電導機器を提供す
る。【解決手段】酸化物超電導線材の接続方法は、酸化物
超電導線材に予め歪みを与えるステップと、予め歪みが
与えられた酸化物超電導線材同士、または予め歪みを与
えられた酸化物超電導線材と被接続部材を接続するステ
ップと、接続後の酸化物超電導線材が接続前の酸化物超
電導線材よりも小さい歪み量を有するように酸化物超電
導線材の歪み量を調整するステップとを備える。接続前
後において酸化物超電導線材が有する歪み量は、酸化物
超電導線材の歪み量の増加に対する臨界電流値の変化に
おいて酸化物超電導線材の臨界電流値が低下し始めると
きの歪み量よりも小さい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、酸化物超電導線
材の接続方法と超電導機器に関し、特に、酸化物超電導
線材から構成される超電導マグネットを用いた超電導変
圧器、超電導限流器および半導体単結晶引上げ用磁場発
生装置や酸化物超電導線材を用いた超電導ケーブルおよ
び超電導ブスバー等の超電導機器と、これらの超電導機
器を製作するために適用可能な酸化物超電導線材の接続
方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、実用的な超電導機器に用いら
れる酸化物超電導線材には、十分な長さが要求される。
たとえば、実用的な超電導ケーブルとして１００ＭＷ以
上の容量を有するケーブル用導体を製作する場合には、
超電導ケーブルの最終長さとして５ｋｍ程度の長さを１
単位とする酸化物超電導線材が数百本必要とされる。こ
の場合、酸化物超電導線材としては、たとえば、ビスマ
ス系酸化物超電導体フィラメントが銀で被覆された形態
の線材（直径０．９ｍｍ、臨界電流値２０Ａ（温度７７
Ｋ））やハステロイ基板の上にイットリウム系酸化物超
電導体薄膜が形成された形態の線材（幅１０ｍｍ、臨界
電流値２０Ａ（温度７７Ｋ））が用いられる。

【０００３】また、磁気分離装置や半導体単結晶引上げ
用磁場発生装置に用いられる超電導マグネットとして
は、マグネットの内径が１ｍを超えるものが製作され
る。このような超電導マグネットを製作するためには、
たとえば１コイル当たりの長さとして８００ｍ程度を１
単位とする酸化物超電導線材が１０００本程度必要とさ
れる。この場合、酸化物超電導線材としてはビスマス系
酸化物超電導体フィラメントが銀で被覆された形態のテ
ープ状線材（厚み０．２５ｍｍ、幅４ｍｍ、臨界電流値
５０Ａ（温度７７Ｋ））が用いられる。

【０００４】しかしながら、酸化物超電導線材の現在の
製造技術レベルでは、ビスマス系酸化物超電導体フィラ
メントが銀で被覆された形態の線材で数百メートル程度
の単位長さ、イットリウム系酸化物超電導体薄膜が基板
の上に形成された形態の線材では数メートルからせいぜ
い数１０メートルの単位長さのものが製造されるにすぎ
ない。したがって、酸化物超電導線材の長尺化の製造技
術開発を待たなければ、上述のような実用的な超電導機
器に応用することは現在のところ不可能である。このこ
とが、革新的な技術である超電導機器の産業への適用や
実用化が遅れている主な要因の１つとなっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記の１００ＭＷ以上
の容量の超電導ケーブルや直径が８インチ（２０３．２
ｍｍ）以上のシリコン単結晶引上げ用磁場発生装置に用
いられる超電導マグネットを実現するために、比較的短
い酸化物超電導線材を接続し、長い単位長さの線材を製
作することができれば、超電導機器の産業への適用のた
めのプロトタイプ機器の試作が可能となる。そして、試
作したプロトタイプの機器によって超電導機器のメリッ
トを把握して実用化を進めることが可能となる。

【０００６】ところが、酸化物超電導線材は曲げや引張
り等の変形で与えられる歪みの影響を受けて臨界電流値
が低下するという問題がある。単位長さの短い酸化物超
電導線材を、たとえば、はんだで接続すると、超電導ケ
ーブルや超電導マグネットの製作の過程で酸化物超電導
線材に与えられる歪みによって臨界電流値が低下する。
このため、接続によって単位長さの長い酸化物超電導線
材を得ることができたとしても、線材に与えられる歪み
の影響によって臨界電流値が低下するために実用的な超
電導機器として所定の機能を達成することが困難である
という問題があった。

【０００７】そこで、この発明の目的は、比較的短い線
材を接続してできるだけ長い線材を製造することがで
き、かつ歪みの影響による臨界電流値の低下を抑制する
ことが可能な酸化物超電導線材の接続方法を提供するこ
とである。

【０００８】また、この発明の目的は、接続された酸化
物超電導線材を備え、かつ接続前の線材の初期の臨界電
流値をほぼ維持することが可能な超電導機器を提供する
ことである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明の１つの局面に
従った酸化物超電導線材の接続方法は、酸化物超電導線
材に予め歪みを与えるステップと、予め歪みが与えられ
た酸化物超電導線材同士、または予め歪みが与えられた
酸化物超電導線材と被接続部材を接続するステップとを
備え、接続前後において酸化物超電導線材が有する歪み
量は、酸化物超電導線材が有する歪み量の増加に対する
酸化物超電導線材の臨界電流値の変化において酸化物超
電導線材の臨界電流値が低下し始めるときの歪み量より
も小さいことを特徴とする。

【００１０】このように接続前に酸化物超電導線材に予
め歪みを与えるとともに、接続前後において歪み量を上
記の所定の範囲内に制御することにより、接続後の酸化
物超電導線材の臨界電流値を予め歪みを与える前の初期
値に対して９０％以上の高い割合で維持した状態で長い
線材を実現することができる。

【００１１】また、この発明のもう１つの局面に従った
酸化物超電導線材の接続方法は、酸化物超電導線材同
士、または酸化物超電導線材と被接続部材を接続するス
テップと、接続された酸化物超電導線材に歪みを与える
ステップとを備え、接続後の酸化物超電導線材が有する
歪み量は、接続前の酸化物超電導線材が有する歪み量に
対して変化する割合は±１１％の範囲内であることを特
徴とする。

【００１２】このように接続後の歪み量を接続前の歪み
量に対して変化する割合を上記の所定の範囲内に制御す
ることにより、接続後の酸化物超電導線材の臨界電流値
を接続前の初期値に対して７５％以上の高い割合で維持
した状態で長い線材を実現することができる。

【００１３】上記のこの発明のもう１つの局面に従った
接続方法は、接続するステップの前に酸化物超電導線材
に予め歪みを与えるステップをさらに備えていてもよ
い。

【００１４】さらに、この発明の別の局面に従った酸化
物超電導線材の接続方法は、酸化物超電導線材に予め歪
みを与えるステップと、予め歪みが与えられた酸化物超
電導線材同士、または予め歪みが与えられた酸化物超電
導線材と被接続部材を接続するステップと、接続後の酸
化物超電導線材が接続前の酸化物超電導線材よりも小さ
い歪み量を有するように酸化物超電導線材の歪み量を調
整するステップとを備える。

【００１５】このように接続前に予め歪みを酸化物超電
導線材に与えるとともに、接続後の歪み量が接続前の歪
み量よりも小さくなるように歪み量を調整することによ
り、接続後の酸化物超電導線材の臨界電流値を予め歪み
を与える前の初期値に対し、９０％以上の高い割合で維
持した状態で長い線材を実現することができる。

【００１６】上記のこの発明の別の局面に従った酸化物
超電導線材の接続方法においては、接続前後において酸
化物超電導線材が有する歪み量は、酸化物超電導線材が
有する歪み量の増加に対する酸化物超電導線材の臨界電
流値の変化において酸化物超電導線材の臨界電流値が低
下し始めるときの歪み量よりも小さいことが好ましい。

【００１７】上記のこの発明の別の局面に従った酸化物
超電導線材の接続方法において、酸化物超電導線材の歪
み量を調整するステップは、接続後の酸化物超電導線材
に超電導機器で使用される形態を付与することを含むの
が好ましい。

【００１８】このようにすることにより、超電導機器で
使用されるケーブルやマグネットの最終の形態への加工
によって酸化物超電導線材の歪み量を調整することがで
きる。

【００１９】上記の超電導機器で使用される形態は巻線
の形態を含むのが好ましい。このような形態を採用する
ことにより、超電導機器に使用される最終の形態とし
て、超電導ケーブルにおける螺旋状巻きや超電導マグネ
ットにおけるコイル巻線に適用することができる。

【００２０】上述の３つの局面のいずれかに従った酸化
物超電導線材の接続方法において、酸化物超電導線材に
予め歪みを与えるステップは、曲げ、引張りおよびねじ
りからなる群より選ばれた少なくとも一種の変形を酸化
物超電導線材に与えることを含むのが好ましい。これに
より、種々の変形形態を酸化物超電導線材に与えること
によって予め歪みを与えることができる。

【００２１】この発明の酸化物超電導線材の接続方法に
おいて、酸化物超電導線材同士、または酸化物超電導線
材と被接続部材を接続するステップは、インジウム系は
んだを介在させて酸化物超電導線材同士、または酸化物
超電導線材と被接続部材を重ね合せることによって接続
することを含むのが好ましい。このようにインジウム系
はんだを用いて接続することにより、１５０℃以下の低
い温度で接続を容易に行なうことができる。また、ビス
マス系酸化物超電導体やイットリウム系酸化物超電導体
を用いた線材では、鉛を含むはんだを用いて接続する
と、ビスマス系酸化物超電導体フィラメントを被覆する
銀や酸化物超電導体と鉛とが反応することにより線材の
超電導特性を劣化させる可能性がある。しかしながら、
この発明においてはインジウム系はんだを用いて接続が
行なわれるので、鉛系はんだを用いた接続における上記
の問題を解消することができ、はんだの材料によって線
材の超電導特性が劣化するという問題が生じない。

【００２２】この発明の接続方法が適用される酸化物超
電導線材は、ビスマス系酸化物超電導体またはイットリ
ウム系酸化物超電導体を含むのが好ましい。ビスマス系
酸化物超電導体を用いる場合には、線材はビスマス系酸
化物超電導体フィラメントが銀で被覆された形態で構成
されるのが好ましい。また、イットリウム系酸化物超電
導体を用いる場合には、線材はイットリウム系酸化物超
電導体が基板の上に形成された薄膜の形態で構成される
のが好ましい。

【００２３】この発明に従った超電導機器は、酸化物超
電導線材と、酸化物超電導線材同士または酸化物超電導
線材と被接続部材を接続する接続部とを備え、接続前後
において酸化物超電導線材が有する歪み量は、酸化物超
電導線材が有する歪み量の増加に対する酸化物超電導線
材の臨界電流値の変化において酸化物超電導線材の臨界
電流値が低下し始めるときの歪み量よりも小さいことを
特徴とする。

【００２４】また、この発明のもう１つの局面に従った
超電導機器は、酸化物超電導線材と、酸化物超電導線材
同士、または酸化物超電導線材と被接続部材を接続する
接続部とを備え、接続後の酸化物超電導線材が有する歪
み量は、接続前の酸化物超電導線材が有する歪み量に対
して変化する割合は±１１％の範囲内であることを特徴
とする。

【００２５】この発明の別の局面に従った超電導機器
は、酸化物超電導線材と、酸化物超電導線材同士、また
は酸化物超電導線材と被接続部材を接続する接続部とを
備え、接続後の酸化物超電導線材が接続前の酸化物超電
導線材よりも小さい歪み量を有することを特徴とする。

【００２６】この発明の超電導機器は、酸化物超電導線
材から構成された超電導ケーブルまたは超電導マグネッ
トを含むのが好ましい。

【００２７】この発明の超電導機器において、接続部は
インジウム系はんだを含むのが好ましい。

【００２８】この発明の超電導機器に用いられる酸化物
超電導線材は、ビスマス系酸化物超電導体またはイット
リウム系酸化物超電導体を含むのが好ましい。

【００２９】なお、この発明の酸化物超電導線材の接続
方法においては、はんだを用いることにより簡単に接続
を行なうことができ、接続部で生じる接続抵抗も実用に
耐えることができる程度に低くすることができる。

【００３０】

【発明の実施の形態】（実施例１）ビスマス系酸化物超
電導体（Ｂｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ系酸化物）フィラ
メントを銀で被覆した形態のテープ状線材を用いて本発
明の接続方法の有効性を確認した。テープ状線材の厚み
は０．２４ｍｍ、幅は３．８ｍｍ、温度７７Ｋでの臨界
電流値は４０Ａであった。テープ状線材の接続前の曲げ
半径（Ｒ１）とそのときの歪み、接続後の曲げ半径（Ｒ
２）とそのときの歪み、接続前後の歪みの変化率（＝
｛（Ｒ２−Ｒ１）／Ｒ１｝×１００）、接続後において
温度７７Ｋでの臨界電流値の維持率、接続抵抗を表１に
示す。

【００３１】

【表１】

【００３２】表１の試料Ａ１〜Ａ４では、直線状の線材
を準備し、長さ５０ｍｍの端部で２本の線材を重ね合
せ、インジウムはんだを用いて１５０℃のはんだ溶融温
度で接続した。接続後、表１で示すように所定の曲げ半
径（内半径）を有するように線材に曲げ変形を加えた。
その後、臨界電流値と接続抵抗を測定した。

【００３３】表１の試料Ｂ１〜Ｂ３では、接続前の曲げ
半径が接続後の曲げ半径よりも大きくなるように接続前
に曲げ変形を線材に加えて、試料Ａ１〜Ａ４と同様にイ
ンジウムはんだで２本の線材を接続した。接続後、接続
前の曲げ半径よりも小さい曲げ半径で曲げ変形を線材に
加えた。その後、臨界電流値と接続抵抗を測定した。具
体的な接続方法としては、接続する２本の線材を重ね合
せて、ホットプレート上に配置した曲げ治具の上で曲げ
た後、温度１５０℃以下に保持されたはんだごてを用い
て接続した。

【００３４】試料Ｃ１〜Ｃ６では、接続前の曲げ半径が
接続後の曲げ半径よりも小さくなるように曲げ変形を線
材に加え、試料Ｂ１〜Ｂ３と同様に曲げ治具を用いては
んだで２本の線材を接続した。接続後、接続前の曲げ半
径よりも大きな曲げ半径で曲げ変形を線材に加えた。そ
の後、臨界電流値と接続抵抗を測定した。

【００３５】表１において接続前後の歪みの変化率が正
の値の場合、接続後の曲げ歪みが接続前の曲げ歪みより
も大きいことを示し、負の値の場合、接続前の曲げ歪み
が接続後の曲げ歪みよりも小さいことを示す。

【００３６】表１の試料Ａ１、Ａ２、Ｂ２、Ｂ３の結果
から、接続後の曲げ歪み量が接続前の歪み量に対して変
化する割合が±１１％の範囲内であれば、７５％以上の
高い維持率で接続後の臨界電流値を維持することができ
ることがわかる。また、接続抵抗も０．１μΩよりも小
さいことがわかる。

【００３７】また、表１の試料Ｃ１〜Ｃ６の結果から、
接続後の曲げ歪み量が接続前の曲げ歪み量よりも小さく
なるようにすれば、接続前の初期値に対して９０％以上
の高い維持率で臨界電流値を維持することができること
がわかる。また、接続抵抗も０．１μΩよりも小さいこ
とがわかる。

【００３８】上記の実施例で使用した、銀で被覆された
ビスマス系酸化物超電導体から構成されるテープ状線材
について、曲げ歪み量の増加に対する臨界電流密度の変
化を調べた。図１はその結果を示す。図１において横軸
は曲げ歪み量ε（％）を示し、縦軸は曲げ歪みが０のと
きの臨界電流密度Ｊ_C0に対して曲げ歪みが与えられた後
の臨界電流密度Ｊ_cの割合を示す。また、図１において
▲はビスマス系酸化物超電導体フィラメントを被覆する
マトリクスが純銀から構成される場合のデータを示し、
●はビスマス系酸化物超電導体フィラメントを被覆する
マトリクスが銀合金（０．５重量％アンチモン−１．０
重量％マンガンを含む）である場合のデータを示す。

【００３９】図１から、マトリクスが純銀の場合、曲げ
歪み量が約０．２％になると臨界電流密度が低下するこ
とがわかる。また、マトリクスが銀合金の場合、曲げ歪
み量が約０．５％になると臨界電流密度が低下すること
がわかる。

【００４０】上記の接続方法の実施例で用いられたテー
プ状線材はマトリクスが純銀である。したがって、臨界
電流密度が低下し始めるときの歪み量（臨界歪み量）は
約０．２％である。このことを考慮して表１の結果を見
ると、接続前に予め歪みが与えられた試料Ｂ１〜Ｂ３、
Ｃ１〜Ｃ６の中で、接続前後において曲げ歪み量が０．
２％未満の場合、すなわち試料Ｂ３と試料Ｃ１〜Ｃ６で
は臨界電流値の維持率が９０％以上であることがわか
る。このことから、接続前後において酸化物超電導線材
に歪みを与える場合、その歪み量が臨界歪みとして約
０．２％よりも小さければ高い割合で初期の臨界電流値
を維持することができることが理解される。逆に臨界歪
みとして約０．２％を大きく超える条件で接続前後に線
材に歪みを与えると、たとえば０．３％以上の歪みを与
えると、接続前後の歪み自体が線材そのものの超電導特
性を劣化させるため、接続によって上記のような好まし
い結果を得ることができないことも確認された。

【００４１】また、従来の鉛を含むはんだを用いると１
５０℃を超える温度まで加熱することが必要である。こ
の従来の鉛を含むはんだを用いた接続方法で試料Ａ２〜
Ａ４と同様の条件で接続を行なったが、いずれの試料に
おいても臨界電流値の維持率は５０％以下であり、鉛が
酸化物超電導体に悪影響を及ぼしていることが明らかに
なった。

【００４２】（実施例２）実施例１と同様のテープ状線
材を用いてダブルパンケーキコイル（内径５０ｍｍ×外
径２８０ｍｍ×高さ１０ｍｍ）を１０個製作した。これ
らのコイルを積層して中心磁界として６Ｔを発生させる
ことが可能な冷凍器冷却型超電導マグネットを製作し
た。１０個のダブルパンケーキコイルのうち６個は、１
単位の長さとして１６０ｍのテープ状線材を用いた。テ
ープ状線材を３枚重ね合せ、外側にポリイミド系樹脂か
らなる絶縁テープを重ね、内側にステンレステープを重
ね合せることにより導体を構成した。この導体を絶縁テ
ープの面が外側になるように巻線することによりダブル
パンケーキコイルを製作した。１０個のダブルパンケー
キコイルのうち４個は、１単位の長さとして４０〜６０
ｍのテープ状線材を用いて、１個のダブルパンケーキコ
イル内に接続部が最低１０個所含まれるように構成され
た。テープ状線材の接続は、実施例１の結果をもとに臨
界電流値の維持率が９０％以上となる接続条件によって
行なった。４個のダブルパンケーキコイルにおける導体
の構成は、接続部のない６個のダブルパンケーキコイル
と同様にした。

【００４３】上記のように構成された超電導マグネット
において臨界電流値を測定した。その結果、接続部を有
する４個のダブルパンケーキコイルにおいては、温度７
７Ｋでの臨界電流値は、それぞれ５４Ａ、５０Ａ、５２
Ａ、５６Ａであり、他の接続部を持たない６個のダブル
パンケーキコイルにおける臨界電流値の平均値５５Ａに
比べて著しい超電導特性の劣化は観測されなかった。ま
た、上記の１０個のダブルパンケーキコイルを用いた超
電導コイルはクライオスタット中に冷凍器冷却型マグネ
ットとして構築され、温度２０Ｋで磁界６Ｔを安定に発
生させることができた。したがって、このマグネットを
磁気分離装置や各種の実験用超電導機器に適用しても正
常に稼働することが確認された。

【００４４】（実施例３）ハステロイ基板の片面上にイ
ットリウム系酸化物超電導体（Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ系酸
化物）薄膜を１μｍの膜厚で蒸着させた形態の線材を準
備した。この線材は幅が５ｍｍ、厚みが０．１５ｍｍ、
温度７７Ｋでの臨界電流値が１０Ａであった。この線材
を用いて実施例１と同様にして本発明の接続方法の有効
性を確認した。その結果を表２に示す。

【００４５】

【表２】

【００４６】表２の試料Ｄ１とＤ２、試料Ｅ２の結果か
ら、接続後の歪み量が接続前の歪み量に対して変化する
割合が±１１％の範囲内であれば、接続後の臨界電流値
の維持率が７８％以上の高い値を示すことがわかる。

【００４７】また、表２の試料Ｆ１〜Ｆ４の結果から、
接続後の歪み量が接続前の歪み量よりも小さくなるよう
にすれば、９０％以上の高い値で臨界電流値を維持する
ことができることがわかる。

【００４８】上記の実施例で用いられた、イットリウム
系酸化物超電導体薄膜をハステロイ基板の上に形成した
形態の線材について、曲げ歪みに対する臨界電流密度の
変化を調べた。図２はその結果を示す。図２において横
軸は曲げ歪みε（％）を示し、縦軸は曲げ歪みが０のと
きの臨界電流密度Ｊ_C0に対して曲げ歪みが与えられた後
の臨界電流密度Ｊ_Cの割合を示す。また、図２におい
て、▲はイットリウム系酸化物超電導体薄膜の外側に引
張り歪みが加わる場合のデータを示し、●はイットリウ
ム系酸化物超電導体薄膜の内側に圧縮歪みが加わる場合
のデータを示す。引張り歪みが加わる場合とは、酸化物
超電導体薄膜を外側にして線材を曲げる場合に相当し、
圧縮歪みが加わる場合とは、酸化物超電導体薄膜を内側
にして線材を曲げる場合に相当する。

【００４９】図２から、引張り歪みが加わる場合には、
約０．１％の曲げ歪みが与えられると臨界電流密度が低
下し始め、圧縮歪みが加わる場合には約０．５％の曲げ
歪みが与えられると臨界電流密度が低下することがわか
る。

【００５０】上記の実施例ではイットリウム系酸化物超
電導体薄膜を外側にして曲げた場合の歪みを測定してい
る。したがって、臨界電流密度が低下し始めるときの曲
げ歪み（臨界歪み）は約０．１％である。このことを考
慮して表2の結果を見ると、接続前に線材に予め曲げ歪
みを与えた試料Ｅ１とＥ２、試料Ｆ１〜Ｆ４の中で、接
続前後の曲げ歪み量が臨界歪みとして約０．１％よりも
小さければ、すなわち試料Ｆ１〜Ｆ４では、９０％以上
の高い値で臨界電流値を維持することができることがわ
かる。

【００５１】なお、表２の試料Ｄ１、Ｄ２、Ｅ２および
Ｆ１〜Ｆ４においては、０．１μΩ以下の接続抵抗を得
ることができ、試料Ｄ３とＥ１では０．２〜０．３μΩ
の接続抵抗を示した。

【００５２】（実施例４）ハステロイ基板の片面上にイ
ットリウム系酸化物超電導体薄膜を１μｍの膜厚で蒸着
した形態の線材（幅１０ｍｍ、厚み０．１５ｍｍ、長さ
１００ｃｍ）を１０本準備した。この線材を用いてスパ
イラル集合したケーブル用導体を作製した。スパイラル
集合は次のようにして行なわれた。直径２０ｍｍのフォ
ーマ上に絶縁を施した後、スパイラルピッチ２００ｍｍ
の間に５本の線材がフォーマの長さ方向に隣合って並ん
でフォーマの外周面を被覆するようにして、線材を螺旋
状に巻くことによってスパイラル集合を構成した。１０
本の線材は、スパイラル巻きのときに線材に与えられる
曲げ歪みとねじり歪みを模擬的に線材に与えることが可
能な治具を用いて、予め所定の歪み量を有するように準
備した。その与える歪みの条件は実施例３の試料Ｆ２
（表２参照）の接続前の歪み量０．０８３％に設定し
た。上述のように予め歪みが与えられた５本の線材をそ
れぞれ、他の５本に対して長さ５０ｍｍの端部で重ね合
せられるようにしてインジウムはんだで接続した。この
ようにして接続された１０本の線材を上記のようにして
フォーマ上に螺旋状に巻くことによって長さ２ｍのケー
ブル導体を製作した。したがって、接続部はケーブル導
線の中央部に集中していた。

【００５３】このようにして製作されたケーブル導体に
おいてフォーマ上での線材が有する歪み量を測定したと
ころ、０．０６８％であった。ケーブル導体の臨界電流
は温度７７Ｋで４８Ａであり、歪みが与えられる前の５
本の線材の臨界電流値の合計値５０Ａに比べて、ケーブ
ル導体化による超電導特性の劣化がほとんど生じないと
いう結果が得られた。

【００５４】以上に開示された実施例はすべての点で例
示的に示すものであり、制限的なものではないと考慮さ
れるべきである。本発明の範囲は、以上の実施例ではな
く、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と
均等の意味および範囲内でのすべての修正例や変形例を
含むものと解釈されるべきである。

【００５５】

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、接続前
後の歪み量を所定の範囲に制御することにより、短い線
材を接続してできるだけ長い線材を製造することができ
るとともに、歪みの影響による臨界電流値の低下を効果
的に抑制することが可能となる。したがって、現在実用
化を目指して開発が進められている、ビスマス系酸化物
超電導体フィラメントを銀で被覆した形態の線材や、イ
ットリウム系酸化物超電導体薄膜を基板の上に形成した
形態の線材に本発明の接続方法を適用することにより、
超電導ケーブル、超電導マグネット、またはこれらを組
込んだ超電導機器のプロトタイプの試作と評価を行なう
ことができる。その結果、酸化物超電導線材を各種の超
電導機器に適用し、実用化を進めることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ビスマス系酸化物超電導線材の曲げ歪みと臨
界電流密度との関係を示すグラフである。

【図２】イットリウム系酸化物超電導線材の曲げ歪み
と臨界電流密度との関係を示すグラフである。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】酸化物超電導線材に予め歪みを与えるス
テップと、予め歪みが与えられた前記酸化物超電導線材同士、また
は予め歪みが与えられた前記酸化物超電導線材と被接続
部材を接続するステップとを備え、接続前後において前記酸化物超電導線材が有する歪み量
は、前記酸化物超電導線材が有する歪み量の増加に対す
る前記酸化物超電導線材の臨界電流値の変化において前
記酸化物超電導線材の臨界電流値が低下し始めるときの
歪み量よりも小さい、酸化物超電導線材の接続方法。
【請求項２】酸化物超電導線材同士、または酸化物超
電導線材と被接続部材を接続するステップと、接続された前記酸化物超電導線材に歪みを与えるステッ
プとを備え、接続後の前記酸化物超電導線材が有する歪み量は、接続
前の前記酸化物超電導線材が有する歪み量に対して変化
する割合は±１１％の範囲内である、酸化物超電導線材
の接続方法。
【請求項３】前記接続するステップの前に前記酸化物
超電導線材に予め歪みを与えるステップをさらに備え
る、請求項２に記載の酸化物超電導線材の接続方法。
【請求項４】酸化物超電導線材に予め歪みを与えるス
テップと、予め歪みが与えられた前記酸化物超電導線材同士、また
は予め歪みが与えられた前記酸化物超電導線材と被接続
部材を接続するステップと、接続後の前記酸化物超電導線材が接続前の前記酸化物超
電導線材よりも小さい歪み量を有するように前記酸化物
超電導線材の歪み量を調整するステップとを備える、酸
化物超電導線材の接続方法。
【請求項５】接続前後において前記酸化物超電導線材
が有する歪み量は、前記酸化物超電導線材が有する歪み
量の増加に対する前記酸化物超電導線材の臨界電流値の
変化において前記酸化物超電導線材の臨界電流値が低下
し始めるときの歪み量よりも小さい、請求項４に記載の
酸化物超電導線材の接続方法。
【請求項６】前記酸化物超電導線材の歪み量を調整す
るステップは、接続後の前記酸化物超電導線材に超電導
機器で使用される形態を付与することを含む、請求項４
または請求項５に記載の酸化物超電導線材の接続方法。
【請求項７】前記超電導機器で使用される形態は、巻
線の形態を含む、請求項６に記載の酸化物超電導線材の
接続方法。
【請求項８】酸化物超電導線材に予め歪みを与えるス
テップは、曲げ、引張りおよびねじりからなる群より選
ばれた少なくとも一種の変形を酸化物超電導線材に与え
ることを含む、請求項１および請求項３から請求項７ま
でのいずれかに記載の酸化物超電導線材の接続方法。
【請求項９】酸化物超電導線材同士、または酸化物超
電導線材と被接続部材を接続するステップは、インジウ
ム系はんだを介在させて酸化物超電導線材同士、または
酸化物超電導線材と被接続部材を重ね合せることによっ
て接続することを含む、請求項１から請求項８までのい
ずれかに記載の酸化物超電導線材の接続方法。
【請求項１０】前記酸化物超電導線材は、ビスマス系
酸化物超電導体を含む、請求項１から請求項９までのい
ずれかに記載の酸化物超電導線材の接続方法。
【請求項１１】前記ビスマス系酸化物超電導体は、銀
で被覆されたフィラメントである、請求項１０に記載の
酸化物超電導線材の接続方法。
【請求項１２】前記酸化物超電導線材は、イットリウ
ム系酸化物超電導体を含む、請求項１から請求項９まで
のいずれかに記載の酸化物超電導線材の接続方法。
【請求項１３】前記イットリウム系酸化物超電導体
は、基板の上に形成された薄膜である、請求項１２に記
載の酸化物超電導線材の接続方法。
【請求項１４】酸化物超電導線材と、前記酸化物超電導線材同士、または前記酸化物超電導線
材と被接続部材を接続する接続部とを備え、接続前後において前記酸化物超電導線材が有する歪み量
は、前記酸化物超電導線材が有する歪み量の増加に対す
る前記酸化物超電導線材の臨界電流値の変化において前
記酸化物超電導線材の臨界電流値が低下し始めるときの
歪み量よりも小さい、超電導機器。
【請求項１５】酸化物超電導線材と、前記酸化物超電導線材同士、または前記酸化物超電導線
材と被接続部材を接続する接続部とを備え、接続後の前記酸化物超電導線材が有する歪み量は、接続
前の前記酸化物超電導線材が有する歪み量に対して変化
する割合は±１１％の範囲内である、超電導機器。
【請求項１６】酸化物超電導線材と、前記酸化物超電導線材同士、または前記酸化物超電導線
材と被接続部材を接続する接続部とを備え、接続後の前記酸化物超電導線材が接続前の前記酸化物超
電導線材よりも小さい歪み量を有する、超電導機器。
【請求項１７】当該超電導機器は、前記酸化物超電導
線材から構成された超電導ケーブルまたは超電導マグネ
ットを含む、請求項１４から請求項１６までのいずれか
に記載の超電導機器。
【請求項１８】前記接続部は、インジウム系はんだを
含む、請求項１４から請求項１７までのいずれかに記載
の超電導機器。
【請求項１９】前記酸化物超電導線材は、ビスマス系
酸化物超電導体またはイットリウム系酸化物超電導体を
含む、請求項１４から請求項１８までのいずれかに記載
の超電導機器。