JP2014165304A

JP2014165304A - 超電導機器

Info

Publication number: JP2014165304A
Application number: JP2013034439A
Authority: JP
Inventors: Takashi Nishimura; 崇西村; Takeshi Kato; 武志加藤
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2013-02-25
Filing date: 2013-02-25
Publication date: 2014-09-08

Abstract

【課題】端子部材に対して応力が加えられたときにも、端子部材と超電導コイルとの接続不良の発生を抑制することができる超電導機器を提供する。
【解決手段】超電導機器は、複数の積層された超電導コイル１１と、超電導コイル１１のうちの隣り合う２つの超電導コイル１１間を電気的に接続する端子部材１５とを備える。さらに上記端子部材１５は屈曲部１５ｂを含む。
【選択図】図３

Description

本発明は超電導機器に関し、特に複数の超電導コイルが積層されてなる超電導機器に関する。

超電導線材は、超電導状態において電気抵抗が生じないことから、これを巻回して超電導コイルとすることで、損失なく大電流や強磁場を取り扱うことができる超電導機器を作製することができる。超電導機器は、複数の超電導コイルがその軸方向に積層するように構成されることにより、より強い磁場を扱うことができる。

超電導コイルは、超電導線材がテープ状に加工されている場合には、ダブルパンケーキコイル（ＤＰＣ）状に巻回されるのが好ましい。ＤＰＣ状の超電導コイルは２つのパンケーキコイルが直列に接続されて構成されており、当該超電導コイルに流れる電流の向きは一定方向に揃う。このため、ＤＰＣ状の超電導コイルは、１つのパンケーキコイルと比べて巻数を増やすことができ、強い磁界を発生することができる。

さらに、ＤＰＣ状に設けられた複数の超電導コイルを超電導コイルの軸方向に積層させて超電導機器を構成することにより、当該超電導機器はより強い磁界を発生することができる。

従来、ＤＰＣ状に設けられた複数の超電導コイルがその軸方向に積層してなる超電導機器において、隣り合う超電導コイルは平板状の端子部材によって互いに電気的に接続されている（たとえば、特開２００１−２５７１１４号公報参照）。

特開２００１−２５７１１４号公報

しかしながら、一般的に超電導機器を使用する際には、たとえば超電導コイルを冷却することに伴う超電導機器内の温度変化によって、超電導コイルは変形（収縮）する。

そのため、上述のように隣り合う超電導コイルが平板状の端子部材によって互いに電気的に接続されている場合、端子部材は超電導コイルの上記収縮によってたとえば超電導コイルの軸方向に引張応力または圧縮応力を受けて変形することがあった。

端子部材が変形した場合、端子部材と超電導コイルとの接続不良が引き起こされるという問題があった。また、その結果として、超電導機器の超電導特性が悪化するという問題があった。

本発明は上記のような課題を解決するためになされたものである。本発明の主たる目的は、端子部材に対して応力が加えられたときにも、端子部材と超電導コイルとの接続不良の発生を抑制することができる超電導機器を提供することにある。

本発明に係る超電導機器は、複数の積層された超電導コイルと、超電導コイルのうちの隣り合う２つの前記超電導コイル間を電気的に接続する端子部材とを備える。さらに上記端子部材は屈曲部を含む。

これにより、超電導コイルが温度変化により変形（たとえば収縮）した場合にも、当該収縮に伴ってたとえば超電導コイルの軸方向において端子部材に加えられる引張応力または圧縮応力を屈曲部が吸収することができる。また、複数の超電導コイル間で最も外周側に位置する超電導線材の外径が異なる場合にも、端子部材が可撓性を有していることにより、たとえばスペーサなどで段差を埋めなくとも接続を容易に行うことができる。このため、端子部材と超電導コイルとの接続不良の発生を抑制することができる。

本発明によれば、端子部材に対して応力が加えられたときにも、端子部材と超電導コイルとの接続不良の発生を抑制することができる超電導機器を提供することができる。

本実施の形態における超電導機器を説明するための断面図である。本実施の形態における超電導機器アセンブリを説明するための側面図である。本実施の形態における端子部材と超電導コイルとの構成を説明するための断面図である。図２におけるＩＶ線−ＩＶ線に沿う断面図である。本実施の形態における端子部材を説明するための斜視図である。図５の変更例を示す図である。図５の他の変更例を示す図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。まず、図１を参照して、本実施の形態に係る超電導機器１００の構成について説明する。本実施の形態の超電導機器１００は、超電導機器アセンブリ１０と、断熱容器１１１と、冷却装置１２１と、ホース１２２と、コンプレッサ１２３と、ケーブル１３１と、電源１３２とを備える。断熱容器１１１は超電導機器アセンブリ１０を収めている。本実施の形態においては、たとえば磁場が印加される試料（図示せず）を収めるための磁場印加領域ＳＣが、断熱容器１１１を貫くように断熱容器１１１に設けられている。冷却装置１２１は冷却ヘッド１２４を含む。冷却ヘッド１２４は断熱容器１１１内に、部分的に断熱容器１１１の壁を貫通して配置されている。冷却装置１２１は冷却ヘッド１２４と接続されて、かつホース１２２によってコンプレッサ１２３と接続されている。また、超電導機器アセンブリ１０は、ケーブル１３１によって電源１３２と接続されている。

図２を参照して、超電導機器アセンブリ１０は複数の超電導コイル１１を含み、個々の超電導コイル１１は超電導コイル１１の軸方向に冷却板１３および絶縁部材１４（図３参照）を介して積層されている。冷却板１３は、冷却ヘッド１２４と接続されており、超電導コイル１１を冷却することができる。

図２および図３を参照して、個々の超電導コイル１１は、テープ状（帯状）の超電導線材を巻回することにより形成した２つのパンケーキコイル１２ａ、１２ｂが当該巻回の軸方向に絶縁部材１４を介して積層されてなるダブルパンケーキコイルである。超電導コイル１１において、超電導線材はその延在方向に延びる超電導体と、当該超電導体を被覆するシースとを有する。超電導体を構成する材料は、たとえばビスマス（Ｂｉ）系超電導体であり、シースを構成する材料は銀または銀合金である。超電導コイル１１において、最も外周側に位置する超電導線材の外径は、例えば１００ｍｍ〜６００ｍｍ程度であり、このときの超電導コイル１１の軸方向における超電導線材の幅は４.５ｍｍ程度である。なお、本実施の形態においては、パンケーキコイル１２ａおよびパンケーキコイル１２ｂは同一の超電導線材を同一の巻き数で巻回して形成されており、それぞれにおいて最も外周側に位置する超電導線材の外径はおよそ等しい。

絶縁部材１４は、超電導コイル１１における２つのパンケーキコイル１２ａ、１２ｂ間を絶縁していると同時に、超電導コイル１１間を絶縁している。つまり、絶縁部材１４は、超電導コイル１１における２つのパンケーキコイル１２ａ、１２ｂの両端面を構成していると同時に、超電導コイル１１の軸方向における両端面を構成している。このとき、絶縁部材１４は、パンケーキコイル１２ａ、１２ｂの最も外周側に位置する超電導線材の表面よりも外周側に突出している。さらにこのとき、冷却板１３は、隣り合う超電導コイル１１の端面をそれぞれ構成している絶縁部材１４の間に設けられている。

さらに、図２を参照して、超電導機器アセンブリ１０は、上記のように軸方向に積層された複数の超電導コイル１１を保持する保持部材２０を含む。保持部材２０は、超電導コイル１１の軸方向において、上記のように積層された状態の複数の超電導コイル１１を狭持している一対の狭持部材２１と、一対の狭持部材２１を互いに接続して固定している固定部材２２とを有する。

図２および図４を参照して、狭持部材２１は、中央に開口部がある円状部材であり、超電導コイル１１の軸方向に垂直な面における超電導コイル１１の面積よりも大きい面積を有している。固定部材２２は、超電導コイル１１の外周側において超電導コイル１１の周方向に、例えば等間隔に６箇所配置されている。なお、図４は、図２におけるＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図である。図４においては、巻き回された超電導線材の端部は超電導コイル１１の外形を規定する外周側と内周側のみを図示している。

上述のように構成された本実施の形態の超電導機器アセンブリ１０において、複数の超電導コイル１１、および個々の超電導コイル１１を構成するパンケーキコイル１２ａ、１２ｂの電気的接続は以下のように構成されている。

個々の超電導コイル１１において、パンケーキコイル１２ａにおける超電導線材の巻き回し方向と、パンケーキコイル１２ｂにおける超電導線材の巻き回し方向とは互いに逆に構成されている。パンケーキコイル１２ａの最も内周側に位置する超電導線材と、パンケーキコイル１２ｂの最も内周側に位置する超電導線材とは、互いに電気的に接続されている。つまり、パンケーキコイル１２ａの最も外周側に位置する超電導線材と、パンケーキコイル１２ｂの最も外周側に位置する超電導線材との間で、パンケーキコイル１２ａおよび１２ｂは互いに直列に接続されている。このとき、２つのパンケーキコイル１２ａ、１２ｂに流れる電流の向きは一定方向に揃っている。つまり、超電導コイル１１にある一定の電流を流すことにより生じる磁界は、２つのパンケーキコイル１２ａ、１２ｂの巻数の増加に応じて強度が増す。

さらに、複数の超電導コイル１１のうち互いに隣り合うもの（図２および図３において縦方向に隣り合うもの）の各々の最も外周側に位置する超電導線材は、端子部材１５によって互いに電気的に接続されている。具体的には、隣り合う一方の超電導コイル１１におけるパンケーキコイル１２ａと、他方の超電導コイル１１におけるパンケーキコイル１２ｂとが端子部材１５によって直列に接続されている。つまり、超電導機器アセンブリ１０において、２つのパンケーキコイル１２ａ、１２ｂが電気的に直列に接続されてなる各超電導コイル１１も互いに直列に接続されている。また、各超電導コイル１１に流れる電流の向きは一定方向に揃っているため、超電導機器アセンブリ１０に電流を流すことにより生じる磁界は、超電導コイル１１の巻数の増加に応じて強度が増す。

端子部材１５は、隣り合う超電導コイル１１とそれぞれ接続している２つの接続部１５ａと、超電導コイル１１の軸方向において連なる２つの接続部１５ａの間に、断面形状が円弧状に形成された屈曲部１５ｂとを有している。つまり、当該軸方向において隣り合う超電導コイル１１は、端子部材１５の屈曲部１５ｂを介して電気的に接続されている。これにより、屈曲部１５ｂは、超電導機器アセンブリ１０において超電導コイル１１が軸方向および／または周方向に変形した場合（たとえば、超電導コイル１１が冷却板１３によって冷却されて超電導コイル１１が収縮する際に、複数の超電導コイル１１の間で収縮の程度が異なる場合）に、当該変形によって端子部材１５に生じる応力により屈曲することができる。つまり、屈曲部１５ｂは、パンケーキコイル１２ａ、１２ｂの外周側に位置する超電導線材と接続部１５ａとの接続領域に加えられる応力を吸収することができる。これにより、超電導コイル１１の軸方向および／または周方向に変形が生じる場合においても、端子部材１５の変形を抑制することができる。

端子部材１５は、導電体からなるベース体１６を有する。また、端子部材１５は、必要に応じてベース体１６の表面を覆うように形成されたはんだ層１７を有する。ベース体１６は、導電性を有する材料で構成されている。導電性を有する材料は、銀（Ａｇ）やＡｇを含む合金、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）が例示される。はんだ層１７を構成する材料は、たとえば、鉛（Ｐｂ）−スズ（Ｓｎ）−Ａｇ−アンチモン（Ｓｂ）系のはんだである。

また、接続部１５ａは、超電導コイル１１に対して超電導線材のみと接続されており、冷却板１３や絶縁部材１４と接触しないように設けられている。このようにすることで、上述のように超電導コイル１１が温度変化等によって変形する際に、超電導線材や端子部材１５と絶縁部材１４との間の収縮率の差異に起因して、超電導線材と接続部１５ａとの溶着部に対して引張応力または圧縮応力による負荷が加えられることを抑制することができる。

端子部材１５において、ベース体１６の厚みは、上記変形の際に屈曲部１５ｂが屈曲して変形を抑制することができ、かつ電気抵抗に起因した発熱を十分に抑制することができる限りにおいて任意の厚さとすることができ、例えば１００μｍ以上１０００μｍ以下である。好ましくは１００μｍ以上３００μｍ以下である。端子部材１５において、ベース体１６の厚みは一定である必要はなく、部分的に厚みを変更してもよい。一方、はんだ層１７の厚みは、たとえば５００μｍ以下であり、好ましくは、２００μｍ以下である。端子部材１５の厚みは、例えば、１００μｍ以上１５００μｍ以下に設定すればよい。なお、本実施の形態における端子部材１５ははんだ層１７を含んでいるが、これに限られるものではない。端子部材１５は、必ずしもはんだ層１７を含んでいなくてもよく、例えば、ベース体１６のみから構成されていてもよい。この場合、ベース体１６の厚みは、１００μｍ以上１５００μｍ以下とすればよい。

端子部材１５において、屈曲部１５ｂが延在する方向と垂直な方向における２つの接続部１５ａの長さ（端子部材１５を超電導コイル１１に接続した状態においては、超電導コイル１１の軸方向における長さ）は互いに等しい。接続部１５ａの長さＬ１は、超電導線材と端子部材１５とが十分な接続強度を有し、かつ接続部における電気抵抗を十分に低減できるように、より長く設けられているのが好ましい。一方で、接続部１５ａの長さＬ１は、パンケーキコイル１２ａ、１２ｂを形成している超電導線材の幅以下に設けられているのが好ましい。これにより、図３を参照して、超電導コイル１１においてパンケーキコイル１２ａとパンケーキコイル１２ｂとを絶縁する絶縁部材１４を、パンケーキコイル１２ａおよびパンケーキコイル１２ｂにおいて最も外周側に位置する超電導線材の表面よりも外周側に突出させることができる。その結果、超電導線材と端子部材１５の接続部１５ａとを溶着する際に溶融されたはんだ層１７や超電導線材の表面に形成されたはんだが、超電導コイル１１において２つのパンケーキコイル１２ａ、１２ｂ間に介在している絶縁部材１４上に延在することを抑制することができる。このとき、一つの超電導コイル１１における２つのパンケーキコイル１２ａ、１２ｂ間の絶縁性を高めることができる。接続部１５ａの長さＬ１は、たとえば、１ｍｍ以上１０ｍｍ以下である。上述のように、超電導コイル１１における超電導線材の幅が４．５ｍｍの場合には、接続部１５ａの長さＬ１は１．５ｍｍ以上４．０ｍｍ以下とするのが好ましい。

屈曲部１５ｂが延在する方向における端子部材１５の幅Ｗ（端子部材１５を超電導コイル１１に接続した状態においては、超電導コイル１１の周方向における幅Ｗ）は、超電導コイル１１において最も外周側に位置する超電導線材の外周円の円周の長さに対して十分に小さくなるように設けられる。たとえば、超電導コイル１１において最も外周側に位置する超電導線材の外径が３００ｍｍ程度であってその円周の長さが９５０ｍｍ程度である場合には、５ｍｍ以上２０ｍｍ以下である。このようにすれば、端子部材１５の接続部１５ａが平板状に形成されている場合にも、超電導コイル１１における超電導線材の外周に沿って端子部材１５を容易に溶着することができる。

屈曲部１５ｂに関する寸法は、超電導コイル１１が収縮する際の変形の程度に応じて当該変形を十分に吸収可能とし、かつ電気抵抗に起因した発熱を十分に抑制することができる限りにおいて任意に選択すればよい。たとえば、屈曲部１５ｂが接続部１５ａに対して突出している高さは、１ｍｍとすればよい。一方、屈曲部１５ｂの屈曲部１５ｂが延在する方向と垂直な方向における長さ（接続部１５ａ間の距離）は、超電導コイル１１の軸方向において隣り合う超電導コイル１１のパンケーキコイル１２ａと１２ｂとの間隔（言い換えると、冷却板１３およびそれを挟んで隣り合う絶縁部材１４の厚み）と同程度以上とすればよく、たとえば１ｍｍ以上２ｍｍ以下とする。

図３を参照して、超電導コイル１１において端子部材１５が設けられている領域に位置する、超電導コイル１１の軸方向における端面を構成する絶縁部材１４は、パンケーキコイル１２ａ、１２ｂの最も外周側に位置する超電導線材の表面よりも外周側に突出していない。このようにすることで、超電導コイル１１の軸方向および／または周方向に変形が生じる場合において、端子部材１５の屈曲部１５ｂが屈曲して絶縁部材１４と干渉することを抑制することができる。

図４を参照して、端子部材１５は、超電導コイル１１の周方向において、間隔を空けて複数設けられている。つまり、隣り合う一方の超電導コイル１１におけるパンケーキコイル１２ａの最も外周側に位置する超電導線材と他方の超電導コイル１１におけるパンケーキコイル１２ｂの最も外周側に位置する超電導線材とが、複数の端子部材１５により電気的に接続されている。このように端子部材１５の数を増やすことで、一部の端子部材１５と超電導コイル１１との接続不良が発生しても超電導コイル１１に通電し続けることができる。さらに、超電導コイル１１と端子部材１５とを接続する接続部１５ａの総面積を増やすことができるため、超電導コイル１１と端子部材１５との接続領域における電気抵抗を低減することができる。その結果、接続部１５ａにおける発熱を抑制することができる。

なお、図４を参照して、端子部材１５および固定部材２２は、超電導コイル１１の周方向において、互いに重ならない位置に設けられている。このようにすれば、保持部材２０によって軸方向に積層された状態で保持された複数の超電導コイル１１に対して、端子部材１５を容易に、かつ確実に溶着することができる。

本実施の形態に係る超電導機器１００を製造するに際して、複数の超電導コイル１１間の電気的接続は以下のように実施される。

まず、パンケーキコイル１２ａ、１２ｂが軸方向に絶縁部材１４を介して積層してなる複数の超電導コイル１１が、その軸方向に積層している状態で保持部材２０により保持されている超電導機器アセンブリ１０を準備する（工程Ｓ１０）。次に、超電導機器アセンブリ１０において端子部材１５が配置される領域に位置する絶縁部材１４を、超電導コイル１１の外周側に位置する超電導線材の表面より突出しないように研削する（工程Ｓ１１）。次に、超電導コイル１１の最も外周側に位置する超電導線材の表面にはんだ層（図示しない）を形成する（工程Ｓ１２）。

一方、屈曲部１５ｂを有するベース体１６を準備する（工程Ｓ２０）。たとえば、平板状のベース体１６を特定の一方向に屈曲させて、屈曲部１５ｂを形成することができる。次に、ベース体１６の全表面にはんだ層１７を形成する（工程Ｓ２１）。たとえば、ベース体１６に対し所望のはんだ材料を全面めっきする。

次に、端子部材１５に屈曲部１５ｂを介在して設けられた２つの接続部１５ａを、それぞれ隣り合う超電導コイル１１に対して所定の位置に接触させる（工程Ｓ３０）。具体的には、一方の接続部１５ａは隣り合う一方の超電導コイル１１におけるパンケーキコイル１２ａの最も外周側に位置する超電導線材と、他方の接続部１５ａは他方の超電導コイル１１におけるパンケーキコイル１２ｂの最も外周側に位置する超電導線材とそれぞれ接触させる。つまり、端子部材１５は、超電導コイル１１の軸方向において、２つの接続部１５ａが屈曲部１５ｂと並ぶ向きに配置される。このとき、接続部１５ａが冷却板１３や絶縁部材１４と接触しないようにする。次に、当該接触状態を保ったまま、超電導コイル１１と端子部材１５の接続部１５ａとの接触領域を加熱する（工程Ｓ４０）。これにより、端子部材１５のはんだ層１７と超電導線材上のはんだ層とが溶融し、端子部材１５は超電導線材に溶着される。このとき、端子部材１５の超電導コイル１１の周方向における幅Ｗは、例えば１０ｍｍであって、パンケーキコイル１２ａ、１２ｂの外周円の長さに対して１％程度である。そのため、接続部１５ａが平板状に形成されていても、屈曲部１５ｂが延在する方向を超電導コイル１１の周方向と平行としながら、当該外周円の円弧に沿って接続部１５ａと超電導線材とを容易に溶着することができる。

上記作業を超電導機器１００において設けられる全ての端子部材１５に対して実施することにより、超電導機器１００を構成する複数の超電導コイル１１を電気的に接続することができる。

本実施の形態において、狭持部材２１は、超電導コイルの軸方向に積層した複数の超電導コイル１１を狭持することができる限りにおいて、任意の構成をとることができる。また、固定部材２２は、図２では棒状の部材だが、超電導コイル１１および端子部材１５と干渉せずに狭持部材２１を接続して固定することができる限りにおいて、任意の構成をとることができる。

以上のように、本実施の形態に係る超電導機器１００は、屈曲部１５ｂを含む端子部材１５によって、隣り合う２つの超電導コイル１１間を電気的に接続されている。これにより、超電導コイル１１が収縮した場合にも、当該収縮に伴って端子部材１５に対して加えられる引張応力または圧縮応力を屈曲部１５ｂが吸収することができるため、端子部材１５と超電導コイル１１との接続不良の発生を抑制することができる。

本実施の形態において、端子部材１５はベース体１６を覆うように形成されたはんだ層１７を含んでいるが、これに限られるものではない。はんだ層１７は、超電導コイル１１と対向する側の接続部１５ａの表面の任意の領域に、部分的に形成されていてもよい。このようにしても、超電導コイル１１における超電導線材と端子部材１５とを確実に溶着することができる。また、上述のように、端子部材１５ははんだ層１７を含んでいなくてもよい。この場合、工程（Ｓ３０）において接続部１５ａを、それぞれ隣り合う超電導コイル１１に対して所定の位置に接触させる際に、当該接触部に任意の方法ではんだを供給すればよい。このようにしても、超電導コイル１１における超電導線材と端子部材１５とを確実に溶着することができる。

本実施の形態において、端子部材１５は、超電導コイル１１の軸方向において連なる２つの接続部１５ａの間に円弧状に形成された屈曲部１５ｂを有しているが、これに限られるものではない。図６を参照して、端子部材１５は、超電導コイル１１の軸方向において連なる２つの接続部１５ａ間に、一つの頂点を中心に任意の角度に屈曲した鉤状の屈曲部１５ｃ（あるいは断面形状が逆Ｖ字状の屈曲部１５ｃ）を有していてもよい。また、図７を参照して、端子部材１５は、超電導コイル１１の軸方向において連なる２つの接続部１５ａの間に、断面形状が矩形状に形成された屈曲部１５ｄを有していてもよい。このようにしても、屈曲部１５ｃおよび屈曲部１５ｄは、屈曲部１５ｂと同様に、超電導コイル１１が収縮した場合において、当該収縮に伴って端子部材１５に加えられる引張応力または圧縮応力を吸収することができる。

図２および図３を参照して、本実施の形態において、複数の超電導コイル１１を構成するパンケーキコイル１２ａおよびパンケーキコイル１２ｂは、いずれも同一の超電導線材を同一の巻き数で巻回され、それぞれにおいて最も外周側に位置する超電導線材の外径はおよそ等しくなるように形成されているが、これに限られるものではない。たとえば、複数の超電導コイル１１は、それぞれ最も外周側に位置する超電導線材の外径が異なっていてもよい。この場合には、端子部材１５の２つの接続部１５ａはそれぞれ異なる外径の超電導線材に溶着させる必要があるため、当該溶着した状態において接続部１５ａに負荷がかからないように端子部材１５を構成するのが好ましい。このようにすれば、たとえば超電導線材の巻数は同一であっても、製造ばらつきにより超電導線材の厚みが一様でなく、複数の超電導コイル１１の間で超電導線材の外径が異なる場合に対しても、端子部材１５が可撓性を持っていることにより、たとえばスペーサなどで段差を埋めなくても端子部材１５と超電導コイル１１との接続を容易に行うことができる。このため、端子部材１５と超電導コイル１１との接続不良の発生を抑制することができる。また、このような場合にも、本実施の形態に係る超電導機器を容易に製造することができる。

ここで、上述した実施の形態と一部重複する部分もあるが、本発明の特徴的な構成を列挙する。

本発明に係る超電導機器１００は、複数の積層された超電導コイル１１と、超電導コイル１１のうちの隣り合う２つの超電導コイル１１間を電気的に接続する端子部材１５とを備える。さらに上記端子部材１５は屈曲部１５ｂを含む。

これにより、超電導コイル１１が収縮した場合にも、当該収縮に伴って端子部材１５に加えられる引張応力または圧縮応力を屈曲部１５ｂが吸収することができる。また、複数の超電導コイル間で最も外周側に位置する超電導線材の外径が異なる場合にも、端子部材が可撓性を持っていることにより、たとえばスペーサなどで段差を埋めなくても、端子部材１５と超電導コイル１１との接続を容易に行うことができる。そのため、端子部材１５と超電導コイル１１との接続不良の発生を抑制することができる。

上記端子部材１５は、超電導コイル１１の周方向において、間隔を空けて複数設けられていてもよい。これにより、超電導コイル１１と端子部材１５との接続部分の面積を増やすことができるため、当該接続部分の電気抵抗を低減することができる。この結果、端子部材１５と超電導コイル１１との接続不良の発生のリスクを低減することができる。さらに、超電導コイル１１に電流を流したときに、超電導コイル１１と端子部材１５との接続部分における発熱を低減することができ、超電導機器の超電導特性の悪化を防止することができる。

上記端子部材１５は、導電体からなるベース体１６と、ベース体１６の表面に形成されたはんだ層１７とを含んでもよい。これにより、超電導コイル１１と端子部材１５とをはんだ層１７によって容易にかつ確実に溶着することができる。

上記端子部材１５は、超電導コイル１１の周方向における幅Ｗ（屈曲部１５ｂが延在する方向における端子部材１５の幅Ｗ）が５ｍｍ以上５０ｍｍ以下であってもよい。このようにすれば、超電導コイル１１において最も外周側に位置する超電導線材の外周円の円周の長さに対して、超電導コイル１１の周方向における端子部材１５の幅Ｗを十分小さくすることができるため、端子部材１５の接続部１５ａが平板状に形成されている場合にも、超電導コイル１１における超電導線材の外周に沿って端子部材１５を容易に溶着することができる。

上記端子部材１５は、超電導コイルの径方向における厚みが１００μｍ以上１５００μｍ以下であってもよい。このようにすれば、超電導コイル１１の収縮に伴う変形が生じた際に、屈曲部１５ｂが屈曲して当該変形を抑制することができ、かつ電気抵抗に起因した発熱を十分に抑制することができる。

上記端子部材１５は屈曲部１５ｂと連なるとともに、超電導コイル１１と接続する接続部１５ａを含み、超電導コイル１１の積層方向における接続部１５ａの長さＬ１（屈曲部１５ｂが延在する方向と垂直な方向における接続部１５ａ長さ）は、超電導コイル１１を構成する超電導線材の線幅よりも短くてもよい。これにより、超電導コイル１１においてパンケーキコイル１２ａとパンケーキコイル１２ｂとを絶縁する絶縁部材１４を、パンケーキコイル１２ａおよびパンケーキコイル１２ｂにおいて最も外周側に位置する超電導線材の表面よりも外周側に突出させることができる。その結果、超電導線材と端子部材１５の接続部１５ａとを溶着する際に溶融されたはんだ層１７や超電導線材の表面に形成されたはんだが、超電導コイル１１において２つのパンケーキコイル１２ａ、１２ｂ間に介在している絶縁部材１４上に延在することを抑制することができ、一つの超電導コイル１１における２つのパンケーキコイル１２ａ、１２ｂ間の絶縁性を高めることができる。

上記超電導コイル１１は軸方向に積層された状態で保持部材２０により保持されており、保持部材２０は、超電導コイル１１の軸方向において複数の超電導コイル１１を狭持している一対の狭持部材２１と、一対の狭持部材２１を互いに接続して固定している固定部材２２とを含んでいてもよい。このとき、上記固定部材２２は、超電導コイル１１の周方向において、端子部材１５と重ならない位置に設けられていてもよい。これにより、保持部材２０によって軸方向に積層された状態で保持された複数の超電導コイル１１に対して、端子部材１５を容易に、かつ確実に溶着することができる。

以上のように本発明の実施の形態について説明を行なったが、上述の実施の形態を様々に変形することも可能である。また、本発明の範囲は上述の実施の形態に限定されるものではない。本発明の範囲は、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変更を含むことが意図される。

１０超電導機器アセンブリ、１１超電導コイル、１２ａ，１２ｂパンケーキコイル、１３冷却板、１４絶縁部材、１５端子部材、１５ａ接続部、１５ｂ屈曲部、１６ベース体、１７はんだ層、２０保持部材、２１持部材、２２固定部材、１００超電導機器、１１１断熱容器、１２１冷却装置、１２２ホース、１２３コンプレッサ、１２４冷却ヘッド、１３１ケーブル、１３２電源。

Claims

複数の積層された超電導コイルと、
前記超電導コイルのうちの隣り合う２つの前記超電導コイル間を電気的に接続する端子部材とを備え、
前記端子部材は屈曲部を含む、超電導機器。
前記端子部材は、前記超電導コイルの周方向において、間隔を空けて複数設けられている、請求項１に記載の超電導機器。
前記端子部材は、導電体からなるベース体と、
前記ベース体の表面に形成されたはんだ層とを含む、請求項１または２に記載の超電導機器。
前記端子部材は、前記超電導コイルの周方向における幅が５ｍｍ以上５０ｍｍ以下である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の超電導機器。
前記端子部材は、前記超電導コイルの径方向における厚みが１００μｍ以上１５００μｍ以下である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の超電導機器。
前記端子部材を構成する材料は銀を含む、請求項１〜５のいずれか１項に記載の超電導機器。
前記端子部材は前記屈曲部と連なるとともに、前記超電導コイルと接続する接続部を含み、
前記超電導コイルの積層方向における前記接続部の長さは、前記超電導コイルを構成する超電導線材の線幅よりも短い、請求項１〜６のいずれか１項に記載の超電導機器。
前記超電導コイルは軸方向に積層された状態で保持部材により保持されており、
前記保持部材は、前記超電導コイルの軸方向において複数の前記超電導コイルを狭持している一対の狭持部材と、一対の前記狭持部材を互いに接続して固定している固定部材とを含み、
前記固定部材は、前記超電導コイルの周方向において、前記端子部材と重ならない位置に設けられている、請求項１〜７のいずれか１項に記載の超電導機器。