JP2011238512A - 超電導線材の接続方法および接続構造 - Google Patents

Abstract

【課題】超電導線材の端部における相手側の超電導線材の劣化が抑制された、また巻回作業中に絶縁紙を破る恐れのない超電導線材の接続方法および接続構造を提供する。
【解決手段】２本のテープ形状の超電導線材の双方の端末部を、半田層を介してオーバーラップさせて接続する超電導線材の接続方法であって、端末部が先端に近いほど薄くなるように双方の端末部の片面を超電導線材の厚さ方向に対して傾斜させ、傾斜面を外側にして、双方の端末部をオーバーラップさせて接続することを特徴とする超電導線材の接続方法。および、前記接続方法により接続された接続構造。
【選択図】図１

Description

本発明は、超電導線材の接続方法および接続構造に関し、詳しくは、２本のテープ状超電導線材の端末部を重ね合わせて半田を用いてつなぎ合わせること（スプライス）により、超電導線材の長尺化を図る超電導線材の接続方法および接続構造に関する。

超電導機器用の超電導ケーブルや超電導コイル等を作製するに際しては、長尺の超電導線材が必要とされ、一般に、複数の超電導線材を順次接続していくことにより、長尺化が図られている。このように、複数の超電導線材を順次接続していくことにより、短尺の、また長さの異なる超電導線材であっても、有効に利用できるため、超電導線材の歩留まりを実質１００％にすることが可能となり、大幅なコスト削減を図ることができる。

複数の超電導線材を順次接続していく方法としては、種々の提案がなされているが、現状、端末部を重ね合わせて半田により接続するオーバーラップ型と呼ばれる方法が主流となっている（例えば、特許文献１）。

特開平４−１６０７７１号公報

しかし、従来のオーバーラップ型では、単に、超電導線材の端末部をオーバーラップさせただけで、接続を行っていたため、オーバーラップ部とオーバーラップしていない部分の境界部分が劣化するという問題があった。

即ち、従来のオーバーラップ型では、図４に示すように超電導線材Ｔの端部Ｔ１において段差が生じている。このため、例えば超電導線材をフォーマに巻回するときなどに湾曲させた場合、超電導線材の端部において、相手側の超電導線材に過剰な力が加わり、また湾曲の程度によっては局所的に超電導線材が急激な曲げ状態となり超電導線材が劣化するという問題があった。また、巻回作業中に超電導線材の端面で絶縁紙を破る恐れがあった。

そこで、本発明は、上記問題に鑑み、超電導線材の端部における相手側の超電導線材の劣化が抑制された、また巻回作業中に絶縁紙を破る恐れのない超電導線材の接続方法および接続構造を提供することを課題とする。

本発明者は、鋭意研究を行った結果、以下の各請求項に示す発明により、上記の課題が解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。以下、各請求毎に説明する。

請求項１に記載の発明は、
２本のテープ形状の超電導線材の双方の端末部を、半田層を介してオーバーラップさせて接続する超電導線材の接続方法であって、
前記端末部が先端に近いほど薄くなるように双方の端末部の片面を超電導線材の厚さ方向に対して傾斜させ、
傾斜面を外側にして、前記双方の端末部をオーバーラップさせて接続することを特徴とする超電導線材の接続方法である。

本請求項の発明においては、端末部が先端に近いほど薄くなるように双方の端末部の片面を超電導線材の厚さ方向に対して傾斜させ、傾斜面を外側にして端末部をオーバーラップさせているため、超電導線材を湾曲させた場合でも、超電導線材の端部において、相手側の超電導線材に過剰な力が加わることがなく、局所的に超電導線材が急激な曲げ状態となることもなく、超電導線材の劣化を抑制することができる。また、巻回作業中に絶縁紙を破る恐れもない。

なお、端末部を側面から見たときの傾斜部の形状は、直線に限らず曲線であってもよい。

請求項２に記載の発明は、
２本のテープ形状の超電導線材の双方の端末部を、半田層を介してオーバーラップさせて接続する超電導線材の接続方法であって、
前記超電導線材の端部に、片面に傾斜面を有する段差緩和材を前記超電導線材の端部から遠いほど薄くなるように設け、
前記段差緩和材の傾斜面を外側にして、前記双方の超電導線材の端部をオーバーラップさせて接続することを特徴とする超電導線材の接続方法である。

本請求項の発明の場合、超電導線材の端末部自体に傾斜面を設けるのではなく、傾斜面を有する段差緩和材を超電導線材の端部に設けることにより、段差を緩和している点が請求項１の発明と異なる。
本請求項の発明においては、請求項１の発明の効果に加え、予め傾斜面を有する樹脂製スペーサー等の段差緩和材を準備しておくことにより、効率的に傾斜部を形成させることができる。
段差緩和材は、一般的には超電導線材の端面および相手側の超電導線材の表面に接着させて用いられるが、半田などの接着材自体を段差緩和材として用い、接着材により傾斜部を設けてもよい。

請求項３に記載の発明は、
前記双方の端末部の先端近傍に突出するバリを予め除去した後、前記双方の端末部をオーバーラップさせて接続することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の超電導線材の接続方法である。

超電導線材の切り口、即ち端末部の先端近傍には一般的に厚さ方向に突出したバリが発生している。そして、接続に際して、図５に示すように、バリＢがオーバーラップ部の内側に向けて突出している場合には、スプライス時に高温状態にして圧力をかけた際、超電導フィラメントが破壊されて線材が劣化する恐れがある。また、バリＢの厚さ分だけオーバーラップ部の厚さが増大することにより、機械特性が劣化する。一方、バリＢが外側に向けて突出している場合には、作業者が怪我をしたり、巻回作業中に絶縁紙を破る恐れなどがある。本発明においては予めバリを除去しているため、このような不都合が発生することがない。

なお、バリの除去には、切り口を研磨紙あるいは研磨装置を用いて研磨してバリを削り取る方法が好ましく用いられる。

請求項４に記載の発明は、
前記双方の端末部の先端近傍を面取りすることにより、バリを除去すると共に前記端末部が先端に近いほど薄くなるように端末部の片面を超電導線材の厚さ方向に対して傾斜させることを特徴とする請求項３に記載の超電導線材の接続方法である。

本請求項の発明においては、面取りという１つの手段だけで、バリの除去と端末部における傾斜面の形成を同時に行うことができるため、効率よく優れた接続構造を形成することができる。

請求項５に記載の発明は、
請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の超電導線材の接続方法により接続されていることを特徴とする超電導線材の接続構造である。

本請求項の発明においては、前記した超電導線材の劣化を抑制することができ、また、オーバーラップ部の厚さが増大することがなく、作業者が怪我をしたり、巻回作業中に絶縁紙を破る恐れなどがない超電導線材の接続構造を提供することができる。

本発明によれば、超電導線材の端末部における相手側の超電導線材の劣化が抑制された、また巻回作業中に絶縁紙を破る恐れのない超電導線材の接続方法および接続構造を提供することができる。

本発明の実施の形態１の超電導線材の接続構造を示す断面図である。 超電導線材におけるバリの発生を説明するための断面図である。 本発明の実施の形態２の超電導線材の接続構造を示す断面図である。 従来の超電導線材の接続構造を示す断面図である。 従来の超電導線材の接続構造を示す断面図である。

以下、図面を用いて本発明を実施の形態に基づいて説明する。

（１）実施の形態１
図１は本発明の実施の形態１の超電導線材の接続構造を示す断面図であり、図２は超電導線材におけるバリの発生を説明するための断面図である。

図１に示すように、実施の形態１の超電導線材の接続構造は、接続する２本のテープ形状の超電導線材Ｔの双方の端末部１を重ね合わせ、半田を用いて接続することにより構成されている。そして、この超電導線材の接続構造は、以下の超電導線材の接続方法により形成される。

超電導線材Ｔの端末部１の片面側には、研磨機などを用いて、超電導線材Ｔの厚さ方向に対して所定角度αで傾斜する傾斜面２が形成され、これにより端末部１は先端に近いほど薄くなっている。

そして、２本の超電導線材Ｔの双方の端末部１の傾斜面２が外側を向くように、端末部１を重ね合わせ、半田で接続する。

なお、超電導線材Ｔを切断する場合、図２に示すように、端末部１の先端近傍にバリＢが発生する。バリＢがあるときには、バリＢを除去しなければならないが、端末部１の片面側に傾斜面２を形成することにより、バリＢを同時に除去することができる。図１中の符号１ａは研磨前の端末部１を示す。

以上のように、端末部１の片面側に傾斜面２を形成するため、端末部１は曲り易くなる。このため、超電導線材Ｔを湾曲させた場合でも、超電導線材Ｔの端部において、相手側の超電導線材Ｔに過剰な力が加わることがなくなる。

（２）実施の形態２
図３は本発明の実施の形態２の超電導線材の接続構造を示す断面図である。

図３に示すように、実施の形態２の超電導線材の接続構造は、接続する２本のテープ形状の超電導線材Ｔの双方の端末部１を重ね合わせ、半田を用いて接続し、オーバーラップ部に形成される段差を、段差緩和材Ａにより解消されるように構成されている。なお、前記段差は、一方の超電導線材Ｔの端末部１の端面と他方の超電導線材Ｔの表面とで形成されるものである。そして、この超電導線材の接続構造は、以下の超電導線材の接続方法により形成される。

超電導線材Ｔと同じ厚みおよび幅寸法の段差緩和材Ａを用意する。この段差緩和材Ａは、フェノール樹脂やエポキシ樹脂などの合成樹脂で成形されたスペーサーであって、超電導線材Ｔの端部から遠いほど薄くなるように、段差緩和材Ａの厚さ方向に対して傾斜する傾斜面２が形成されている。

そして、２本のテープ状の超電導線材Ｔの端末部１を重ね合わせ、半田で接続する。このとき、前記段差が形成される。

次に、段差緩和材Ａを、傾斜面２を外側にして前記段差に配置し、段差緩和材Ａを、前記段差を構成する端末部１の端面および他方の超電導線材Ｔの片面に、エポキシ系接着剤などの接着材を用いて接着することにより、前記段差を解消することができる。

また、前記スペーサーに代えて、半田を用いることができる。すなわち、前記段差に半田を充填して半田充填部を形成し、この半田充填部を、超電導線材Ｔの端部から遠いほど薄くすることにより、前記段差を解消することができる。

以上のように、傾斜面２が形成された段差緩和材Ａを前記段差に配置しても、相手側の超電導線材Ｔに過剰な力が加わることがなくなる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではない。本発明と同一および均等の範囲内において、上記の実施の形態に対して種々の変更を加えることが可能である。

１ 端末部
１ａ 研磨前の端末部
２ 傾斜面
Ａ 段差緩和材
Ｂ バリ
Ｔ 超電導線材
Ｔ１ 超電導線材の端部
α 所定角度

Claims (5)

1. ２本のテープ形状の超電導線材の双方の端末部を、半田層を介してオーバーラップさせて接続する超電導線材の接続方法であって、
   前記端末部が先端に近いほど薄くなるように双方の端末部の片面を超電導線材の厚さ方向に対して傾斜させ、
   傾斜面を外側にして、前記双方の端末部をオーバーラップさせて接続することを特徴とする超電導線材の接続方法。
2. ２本のテープ形状の超電導線材の双方の端末部を、半田層を介してオーバーラップさせて接続する超電導線材の接続方法であって、
   前記超電導線材の端部に、片面に傾斜面を有する段差緩和材を前記超電導線材の端部から遠いほど薄くなるように設け、
   前記段差緩和材の傾斜面を外側にして、前記双方の超電導線材の端部をオーバーラップさせて接続することを特徴とする超電導線材の接続方法。
3. 前記双方の端末部の先端近傍に突出するバリを予め除去した後、前記双方の端末部をオーバーラップさせて接続することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の超電導線材の接続方法。
4. 前記双方の端末部の先端近傍を面取りすることにより、バリを除去すると共に前記端末部が先端に近いほど薄くなるように端末部の片面を超電導線材の厚さ方向に対して傾斜させることを特徴とする請求項３に記載の超電導線材の接続方法。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の超電導線材の接続方法により接続されていることを特徴とする超電導線材の接続構造。

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