JP2018098420A - 超電導線材の接続構造 - Google Patents
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Abstract
【課題】接続された超電導線材の接続部を効果的に保護する。
【解決手段】片側の面に超電導導体層３が形成された基材１と、基材を被覆する保護層４，５とを備える超電導線材１００の接続構造１０において、二本の超電導線材の保護層から露出した超電導導体層を接続する接続部６と、接続部６が固定された溝部２１１を有する溝付き枠材２０とを備えている。
接続部６は溝部２１１内に埋め込まれた状態で保持されるので、外部に対して機械的強度を向上し、効果的な保護を行うことができる。
【選択図】図３
【解決手段】片側の面に超電導導体層３が形成された基材１と、基材を被覆する保護層４，５とを備える超電導線材１００の接続構造１０において、二本の超電導線材の保護層から露出した超電導導体層を接続する接続部６と、接続部６が固定された溝部２１１を有する溝付き枠材２０とを備えている。
接続部６は溝部２１１内に埋め込まれた状態で保持されるので、外部に対して機械的強度を向上し、効果的な保護を行うことができる。
【選択図】図３
Description
本発明は、超電導線材の接続構造に関する。
近年、臨界温度（Tc）が液体窒素温度(約77Ｋ）よりも高い酸化物超電導線材として、ＲＥ系超電導線材が注目されている。ＲＥ系超電導体（ＲＥ：希土類元素）、例えば化学式ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-yで表されるイットリウム系超電導体（以下、Ｙ系超電導体）が代表的である。ＲＥ系超電導線材を、MRIやNMRなどの時間的に安定な磁場が要求される用途に適用する場合、磁場の減衰が極力抑えられる永久電流モードでの運転が有効な選択肢となるが、そのためには超電導コイル間、もしくは超電導コイルと永久電流スイッチの間で10-11Ω以下の接続抵抗で接続する必要がある。
ＲＥ系超電導線材は金属基板上にセラミックスからなる酸化物超電導膜が成膜されたのち、銀保護層で覆われた構造を有する。このようなＲＥ系超電導線材同士の接続として最も簡便な方法は半田による接続であるが、その場合10-8Ω程度の接触抵抗が発生してしまい、理想的な永久電流モードとすることは困難であった。
このため、ＲＥ系超電導線材で製作された超電導コイル間を低抵抗で接続する方法として、酸化物超電導線材の金属皮膜を除去し、酸化物超電導芯材同士を焼結する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
ＲＥ系超電導線材は金属基板上にセラミックスからなる酸化物超電導膜が成膜されたのち、銀保護層で覆われた構造を有する。このようなＲＥ系超電導線材同士の接続として最も簡便な方法は半田による接続であるが、その場合10-8Ω程度の接触抵抗が発生してしまい、理想的な永久電流モードとすることは困難であった。
このため、ＲＥ系超電導線材で製作された超電導コイル間を低抵抗で接続する方法として、酸化物超電導線材の金属皮膜を除去し、酸化物超電導芯材同士を焼結する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
しかしながら、図１４に示すように、酸化物超電導線材Ｌの焼結接続された酸化物超電導膜Ｌ１はセラミックスＬ２を介して接続されているために機械的強度に乏しく、マグネットシステムなどのアプリケーションへの組み上げや、輸送において、曲げや衝撃が加わると破損することがあった。
また、酸化物超電導膜の焼結にあたっては８００℃程度の高温を要するため、長尺線材の一部を接続予定部として炉の加熱領域に引き込む必要がある。その場合、コイル全体を焼結炉に入れることはできないので、接続部分のみを長く引き出して焼結させる必要があった。
そして、酸化物超電導膜の焼結接続後に要求の性能が出ない、あるいは破損したなどの問題が生じた場合、接続のやり直しが必要となるが、酸化物超電導膜の焼結接続プロセスが同一の接続部で複数回行われると、超電導線材の接続部における金属基板が熱疲労を起こすため歪みが発生し、結果接続部の超電導特性が劣化することが経験によって見出されている。
そのため接続のやり直しにあたっては、焼結接続プロセスを経た部位を切り捨て、近傍の超電導線材部位を新たに接続予定部として焼結接続を試みることが必要となる。したがって、酸化物超電導膜の接続にあたっては、やり直しの可能性を考慮し、実際に焼結作業に必要となる長さ以上の余長を確保した上で焼結接続に臨むことが必要であった。
一方、ＲＥ系超電導線材はテープ形状をしており、特定方向の曲がりや折り曲げに弱いことから、余長部分は破損が生じないように機械的に固定されていることが好ましく、余長の調整にあたっては焼結接続箇所が破損しないよう注意する必要があった。
そして、酸化物超電導膜の焼結接続後に要求の性能が出ない、あるいは破損したなどの問題が生じた場合、接続のやり直しが必要となるが、酸化物超電導膜の焼結接続プロセスが同一の接続部で複数回行われると、超電導線材の接続部における金属基板が熱疲労を起こすため歪みが発生し、結果接続部の超電導特性が劣化することが経験によって見出されている。
そのため接続のやり直しにあたっては、焼結接続プロセスを経た部位を切り捨て、近傍の超電導線材部位を新たに接続予定部として焼結接続を試みることが必要となる。したがって、酸化物超電導膜の接続にあたっては、やり直しの可能性を考慮し、実際に焼結作業に必要となる長さ以上の余長を確保した上で焼結接続に臨むことが必要であった。
一方、ＲＥ系超電導線材はテープ形状をしており、特定方向の曲がりや折り曲げに弱いことから、余長部分は破損が生じないように機械的に固定されていることが好ましく、余長の調整にあたっては焼結接続箇所が破損しないよう注意する必要があった。
また、酸化物超電導膜の焼結接続された部位はセラミックスであるために熱伝導率が低く、何らかの原因で常電導状態に転移すると非常に高抵抗となってしまうため、過電流等によって一度電圧が発生し始めると、たちまちにホットスポット化し焼損に至るという問題もあった。
以上のように、本発明は、焼結接続された超電導線材の接続部を効果的に保護する超電導線材の接続構造を提供することをその目的とする。
また、焼結接続された超電導線材の余長部分を好適に保護する超電導線材の接続構造を提供することをさらなる目的とする。
また、焼結接続された超電導線材の接続部分を焼損から好適に保護する超電導線材の接続構造を提供することをさらなる目的とする。
また、焼結接続された超電導線材の余長部分を好適に保護する超電導線材の接続構造を提供することをさらなる目的とする。
また、焼結接続された超電導線材の接続部分を焼損から好適に保護する超電導線材の接続構造を提供することをさらなる目的とする。
請求項１記載の発明は、
片側の面に超電導導体層が形成された基材と、
前記基材を被覆する保護層とを備える超電導線材の接続構造において、
二本の前記超電導線材の前記保護層から露出した前記超電導導体層を接続する接続部と、
前記接続部が固定された溝部を有する溝付き枠材とを備えていることを特徴とする。
片側の面に超電導導体層が形成された基材と、
前記基材を被覆する保護層とを備える超電導線材の接続構造において、
二本の前記超電導線材の前記保護層から露出した前記超電導導体層を接続する接続部と、
前記接続部が固定された溝部を有する溝付き枠材とを備えていることを特徴とする。
請求項２記載の発明は、請求項１記載の超電導線材の接続構造において、
前記溝付き枠材は円柱形状部を備え、
前記接続部で接続された前記二本の前記超電導線材が前記円柱形状部に巻線されていることを特徴とする。
前記溝付き枠材は円柱形状部を備え、
前記接続部で接続された前記二本の前記超電導線材が前記円柱形状部に巻線されていることを特徴とする。
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の超電導線材の接続構造において、
前記二本の前記超電導線材は、前記接続部以外の部分で導通可能に接続されていることを特徴とする。
前記二本の前記超電導線材は、前記接続部以外の部分で導通可能に接続されていることを特徴とする。
請求項４記載の発明は、請求項２記載の超電導線材の接続構造において、
前記二本の前記超電導線材は、前記接続部以外であって前記溝付き枠材に巻線されている部分で導通可能に接続されていることを特徴とする。
前記二本の前記超電導線材は、前記接続部以外であって前記溝付き枠材に巻線されている部分で導通可能に接続されていることを特徴とする。
請求項５記載の発明は、請求項３又は４記載の超電導線材の接続構造において、
前記二本の前記超電導線材は、前記接続部以外の部分で、前記二本の前記超電導線材以外の超電導線材により接続されていることを特徴とする。
前記二本の前記超電導線材は、前記接続部以外の部分で、前記二本の前記超電導線材以外の超電導線材により接続されていることを特徴とする。
請求項６記載の発明は、請求項１から５のいずれか一項に記載の超電導線材の接続構造において、
前記溝部に樹脂又は低融点金属を有することを特徴とする。
前記溝部に樹脂又は低融点金属を有することを特徴とする。
請求項７記載の発明は、請求項１から６のいずれか一項に記載の超電導線材の接続構造において、
前記二本の前記超電導線材は、
前記超電導線材の長手方向における前記接続部側に向かう方向が同じ向きになるように接続されていることを特徴とする。
前記二本の前記超電導線材は、
前記超電導線材の長手方向における前記接続部側に向かう方向が同じ向きになるように接続されていることを特徴とする。
本発明は、溝付き枠材の溝部内に二本の超電導線材の接続部が固定されているので、接続部の周囲が溝部の内壁に囲まれて機械的強度が高く維持され、曲げや衝撃，その他の外力から保護し、破損の発生を効果的に低減することが可能である。
また、溝付き枠材が円柱形状部を備える構成とした場合には、超電導線材を巻き付けにより保持することができ、超電導線材の余長部分を特定方向の曲がりや折り曲げから保護することが可能となる。
また、二本の超電導線材を接続部以外の部分で導通可能に接続する構成とした場合には、接続部において常電導状態への転移が生じた場合に、バイパス接続部に電流を逃がすことができ、接続部のホットスポット化を抑制し、焼損の発生を低減することが可能となる。
また、溝付き枠材が円柱形状部を備える構成とした場合には、超電導線材を巻き付けにより保持することができ、超電導線材の余長部分を特定方向の曲がりや折り曲げから保護することが可能となる。
また、二本の超電導線材を接続部以外の部分で導通可能に接続する構成とした場合には、接続部において常電導状態への転移が生じた場合に、バイパス接続部に電流を逃がすことができ、接続部のホットスポット化を抑制し、焼損の発生を低減することが可能となる。
［第一の実施形態］
以下に、本発明を実施するための好ましい第一の実施の形態について図面を用いて説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。
本実施形態は、個別に用途が定められた二本の超電導線材としてのＲＥ系超電導線材１００を超電導状態で接続可能とするＲＥ系超電導線材の接続構造１０に関する。
以下に、本発明を実施するための好ましい第一の実施の形態について図面を用いて説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。
本実施形態は、個別に用途が定められた二本の超電導線材としてのＲＥ系超電導線材１００を超電導状態で接続可能とするＲＥ系超電導線材の接続構造１０に関する。
［ＲＥ系超電導線材］
図１は接続の対象となるＲＥ系超電導線材１００の構造を示す斜視図である。
ＲＥ系超電導線材１００は、超電導成膜用基材１（以下、「基材１」とする）の厚み方向の一方の主面（以下、成膜面１１という）に、中間層２及び酸化物超電導導体層３、内部保護層４がこの順に積層されており、さらに、基材１の主面とは逆側の面にも内部保護層４ａが形成されている。即ち、ＲＥ系超電導線材１００は、内部保護層４、基材１、中間層２、酸化物超電導導体層３（以下、「超電導導体層３」とする）、内部保護層４ａによる積層構造を有しており、さらに、この積層構造の周囲を被覆する外部保護層５（安定化層）を有している。
なお、以下において、内部保護層４，４ａ及び外部保護層５を総称して「保護層」という場合がある。
また上記図１以外では、ＲＥ系超電導線材１００の中間層２、内部保護層４及び内部保護層４ａの図示は省略する。
図１は接続の対象となるＲＥ系超電導線材１００の構造を示す斜視図である。
ＲＥ系超電導線材１００は、超電導成膜用基材１（以下、「基材１」とする）の厚み方向の一方の主面（以下、成膜面１１という）に、中間層２及び酸化物超電導導体層３、内部保護層４がこの順に積層されており、さらに、基材１の主面とは逆側の面にも内部保護層４ａが形成されている。即ち、ＲＥ系超電導線材１００は、内部保護層４、基材１、中間層２、酸化物超電導導体層３（以下、「超電導導体層３」とする）、内部保護層４ａによる積層構造を有しており、さらに、この積層構造の周囲を被覆する外部保護層５（安定化層）を有している。
なお、以下において、内部保護層４，４ａ及び外部保護層５を総称して「保護層」という場合がある。
また上記図１以外では、ＲＥ系超電導線材１００の中間層２、内部保護層４及び内部保護層４ａの図示は省略する。
基材１は、テープ状の低磁性の金属基板やセラミックス基板が用いられる。金属基板の材料としては、例えば、強度及び耐熱性に優れた、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｗ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ａｇ等の金属又はこれらの合金が用いられる。特に、耐食性及び耐熱性が優れているという観点からハステロイ（登録商標）、インコネル（登録商標）等のＮｉ基合金、またはステンレス鋼等のＦｅ基合金を用いることが好ましい。
また、これら各種金属材料上に各種セラミックスを配してもよい。また、セラミックス基板の材料としては、例えば、ＭｇＯ、ＳｒＴｉＯ３、又はイットリウム安定化ジルコニア等が用いられる。その他にも、サファイアを基材として用いてもよい。
基材１の厚さは50μm程度である（なお、厚さの数値は一例でありこれに限定されない。ＲＥ系超電導線材１００の他の各層の厚さについても同様である）。
また、これら各種金属材料上に各種セラミックスを配してもよい。また、セラミックス基板の材料としては、例えば、ＭｇＯ、ＳｒＴｉＯ３、又はイットリウム安定化ジルコニア等が用いられる。その他にも、サファイアを基材として用いてもよい。
基材１の厚さは50μm程度である（なお、厚さの数値は一例でありこれに限定されない。ＲＥ系超電導線材１００の他の各層の厚さについても同様である）。
成膜面１１は、略平滑な面とされており、例えば成膜面１１の表面粗さが10nm以下とされていることが好ましい。
なお、表面粗さとは、JISB-0601-2001において規定する表面粗さパラメータの「高さ方向の振幅平均パラメータ」における算術平均粗さＲａである。
なお、表面粗さとは、JISB-0601-2001において規定する表面粗さパラメータの「高さ方向の振幅平均パラメータ」における算術平均粗さＲａである。
中間層２は、超電導導体層３において例えば高い２軸配向性を実現するための層である。このような中間層２は、例えば、熱膨張率や格子定数等の物理的な特性値が基材１と超電導導体層３を構成する超電導体との中間的な値を示す。
また、中間層２は、単層構造であってもよく、多層構造であってもよい。多層構造の場合、その層数や種類は限定されないが、非晶質のＧｄ２Ｚｒ２Ｏ７−δ（δは酸素不定比量）やＡｌ２Ｏ３或いはＹ２Ｏ３等を含むベッド層と、結晶質のＭｇＯ等を含みＩＢＡＤ（Ion Beam Assisted Deposition）法により成形された強制配向層と、ＬａＭｎＯ３＋δ（δは酸素不定比量）を含むＬＭＯ層と、を順に積層した構成となっていてもよい。また、ＬＭＯ層の上にＣｅＯ2等を含むキャップ層をさらに設けてもよい。
上記各層の厚さは、ＬＭＯ層を３０ｎｍ、強制配向層のＭｇＯ層を４０ｎｍ、ベッド層のＹ２Ｏ３層を７ｎｍ、Ａｌ２Ｏ３層を８０ｎｍとする。
また、中間層２は、単層構造であってもよく、多層構造であってもよい。多層構造の場合、その層数や種類は限定されないが、非晶質のＧｄ２Ｚｒ２Ｏ７−δ（δは酸素不定比量）やＡｌ２Ｏ３或いはＹ２Ｏ３等を含むベッド層と、結晶質のＭｇＯ等を含みＩＢＡＤ（Ion Beam Assisted Deposition）法により成形された強制配向層と、ＬａＭｎＯ３＋δ（δは酸素不定比量）を含むＬＭＯ層と、を順に積層した構成となっていてもよい。また、ＬＭＯ層の上にＣｅＯ2等を含むキャップ層をさらに設けてもよい。
上記各層の厚さは、ＬＭＯ層を３０ｎｍ、強制配向層のＭｇＯ層を４０ｎｍ、ベッド層のＹ２Ｏ３層を７ｎｍ、Ａｌ２Ｏ３層を８０ｎｍとする。
この中間層２の表面には、超電導導体層３が積層している。超電導導体層３は、高温酸化物超電導体、特に銅酸化物超電導体を含んでいることが好ましい。銅酸化物超電導体としては、高温超電導体としてのＲＥＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−δ（以下、ＲＥ系超電導体と称す）が好ましい。なお、ＲＥ系超電導体中のＲＥは、Ｙ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，ＹｂやＬｕなどの単一の希土類元素又は複数の希土類元素である。また、δは、酸素不定比量であって、例えば０以上１以下であり、超電導転移温度が高いという観点から０に近いほど好ましい。なお、酸素不定比量は、オートクレーブ等の装置を用いて高圧酸素アニール等を行えば、δは０未満、すなわち、負の値をとることもある。
超電導導体層３の厚さは1μm程度である。
超電導導体層３の厚さは1μm程度である。
上記超電導導体層３の表面（中間層２とは逆側の面）及び基材１の主面１１とは逆側の面には、それぞれ内部保護層４，４ａが積層されている。内部保護層４，４ａは、良導体の金属層であり、Ａｇ，Ａｕ又はＣｕの内の少なくとも一つを含む金属が望ましい。ここでは、内部保護層４，４ａがＡｇである場合を例示する。
超電導導体層３側の内部保護層４は厚さ2μm程度、基材１側の内部保護層４ａは厚さ1.8μm程度であり、基材１側の内部保護層４ａの方が薄く形成されている。
超電導導体層３側の内部保護層４は厚さ2μm程度、基材１側の内部保護層４ａは厚さ1.8μm程度であり、基材１側の内部保護層４ａの方が薄く形成されている。
外部保護層５は、内部保護層４、基材１、中間層２、超電導導体層３、内部保護層４ａからなる積層体の図１における上下の面及び左右の面をＲＥ系超電導線材１００の全長に渡って被覆するように形成されている。
この外部保護層５は、上下左右それぞれの厚さが20μm程度で形成される。
この外部保護層５はＡｇからなる銀安定化層である。また、この安定化層は、単層構造であってもよく、多層構造であってもよい。多層構造の場合、その層数や種類は限定されない。
また、この外部保護層５は、銅から形成した銅安定化層としても良いし、銀安定化層の上に銅安定化層を順に積層した構成となっていてもよい。
この外部保護層５は、上下左右それぞれの厚さが20μm程度で形成される。
この外部保護層５はＡｇからなる銀安定化層である。また、この安定化層は、単層構造であってもよく、多層構造であってもよい。多層構造の場合、その層数や種類は限定されない。
また、この外部保護層５は、銅から形成した銅安定化層としても良いし、銀安定化層の上に銅安定化層を順に積層した構成となっていてもよい。
［ＲＥ系超電導線材の接続構造の概要］
図２はＲＥ系超電導線材の接続構造１０の平面図である。
ＲＥ系超電導線材の接続構造１０（以下、単に「接続構造１０」という）は、二本のＲＥ系超電導線材１００の保護層から露出した超電導導体層３同士の接続部としての焼結接続部６と、焼結接続部６が埋め込まれた溝部２１１を有する溝付き枠材２０と、片方のＲＥ系超電導線材１００の余長部分が巻き付けられた無誘導巻き取り枠材３０とを備えている。
図２はＲＥ系超電導線材の接続構造１０の平面図である。
ＲＥ系超電導線材の接続構造１０（以下、単に「接続構造１０」という）は、二本のＲＥ系超電導線材１００の保護層から露出した超電導導体層３同士の接続部としての焼結接続部６と、焼結接続部６が埋め込まれた溝部２１１を有する溝付き枠材２０と、片方のＲＥ系超電導線材１００の余長部分が巻き付けられた無誘導巻き取り枠材３０とを備えている。
［焼結接続部］
図３は焼結接続部６の周辺の平面図である。
接続対象となる二本のＲＥ系超電導線材１００は、前述したように、各々が個別に用途（例えば、超電導コイル等）が定められており、その用途に使用されている部分から焼結接続部６を形成するために余長をもって引き出された部分の先端部同士が焼結接続されている。各ＲＥ系超電導線材１００の余長部分は、焼結接続部６の焼結作業時の高温の影響を避けるために十分な長さと複数回の焼結作業（接続不良が生じた場合には先端の焼結部分を切除して再度焼結作業を行う）を考慮した長さが確保される。
この焼結接続部６は、ＲＥ系超電導線材１００の各々の接続端部において保護層が一定の長さで除去され、露出状態とされた基材１及び超電導導体層３に対して、各々の先端部の位置を揃えた状態で、超電導導体層３の露出面同士を向かい合わせに貼り合わせた状態で焼結接続を行うことにより形成されている。
また、焼結接続部６において、二本のＲＥ系超電導線材１００は、当該ＲＥ系超電導線材の長手方向における焼結接続部６側に向かう方向が同じ向きになるように接続されている。
図３は焼結接続部６の周辺の平面図である。
接続対象となる二本のＲＥ系超電導線材１００は、前述したように、各々が個別に用途（例えば、超電導コイル等）が定められており、その用途に使用されている部分から焼結接続部６を形成するために余長をもって引き出された部分の先端部同士が焼結接続されている。各ＲＥ系超電導線材１００の余長部分は、焼結接続部６の焼結作業時の高温の影響を避けるために十分な長さと複数回の焼結作業（接続不良が生じた場合には先端の焼結部分を切除して再度焼結作業を行う）を考慮した長さが確保される。
この焼結接続部６は、ＲＥ系超電導線材１００の各々の接続端部において保護層が一定の長さで除去され、露出状態とされた基材１及び超電導導体層３に対して、各々の先端部の位置を揃えた状態で、超電導導体層３の露出面同士を向かい合わせに貼り合わせた状態で焼結接続を行うことにより形成されている。
また、焼結接続部６において、二本のＲＥ系超電導線材１００は、当該ＲＥ系超電導線材の長手方向における焼結接続部６側に向かう方向が同じ向きになるように接続されている。
上記ＲＥ系超電導線材１００の焼結接続には、ＭＯＤ法(Metal Organic Deposition法/有機金属堆積法)が採用されている。
二本の超電導導体層３の露出面の間にＭＯＤ液を充填し、露出面同士を貼り合わせた状態を維持しながら、二本のＲＥ系超電導線材１００の接続端部とその周辺部分のみに対して、Ｎ２＋Ｏ２ガスの雰囲気内で、400℃以上500℃以下の温度範囲で仮焼成を行い、さらに、相互間を加圧しながらＡｒ＋Ｏ２ガスの雰囲気内で、760℃以上800℃以下の温度範囲で本焼成を行った後に、350℃以上500℃以下の温度範囲の酸素の雰囲気下で酸素アニールを行う。
なお、上述のＭＯＤ液は、例えば、ＲＥ（Ｙ（イットリウム）、Ｇｄ（ガドリニウム）、Ｓｍ（サマリウム）及びＨｏ（ホルミウム）等の希土類元素）とＢａとＣｕとが約１：２：３の割合で含まれているアセチルアセトナート系ＭＯＤ溶液が使用される。
これにより、二本のＲＥ系超電導線材１００の超電導導体層３同士が超電導状態で接続され、焼結接続部６が形成される。
二本の超電導導体層３の露出面の間にＭＯＤ液を充填し、露出面同士を貼り合わせた状態を維持しながら、二本のＲＥ系超電導線材１００の接続端部とその周辺部分のみに対して、Ｎ２＋Ｏ２ガスの雰囲気内で、400℃以上500℃以下の温度範囲で仮焼成を行い、さらに、相互間を加圧しながらＡｒ＋Ｏ２ガスの雰囲気内で、760℃以上800℃以下の温度範囲で本焼成を行った後に、350℃以上500℃以下の温度範囲の酸素の雰囲気下で酸素アニールを行う。
なお、上述のＭＯＤ液は、例えば、ＲＥ（Ｙ（イットリウム）、Ｇｄ（ガドリニウム）、Ｓｍ（サマリウム）及びＨｏ（ホルミウム）等の希土類元素）とＢａとＣｕとが約１：２：３の割合で含まれているアセチルアセトナート系ＭＯＤ溶液が使用される。
これにより、二本のＲＥ系超電導線材１００の超電導導体層３同士が超電導状態で接続され、焼結接続部６が形成される。
［溝付き枠材］
図４は溝付き枠材２０の斜視図である。
図２〜図４に示すように、溝付き枠材２０は、円柱状の円柱形状部２１と、円柱形状部２１の下部（中心線方向の一端部側）の外周に形成されたフランジ部２２とを備えている。
ＲＥ系超電導線材１００は、極低温下での使用が想定されているので、この溝付き枠材２０は、枠の材質はＧＦＲＰ(Glass Fiber Reinforced Plastics)や銅，アルミなど低温において割れ等が発生し難い材質により一体的に形成されている。
図４は溝付き枠材２０の斜視図である。
図２〜図４に示すように、溝付き枠材２０は、円柱状の円柱形状部２１と、円柱形状部２１の下部（中心線方向の一端部側）の外周に形成されたフランジ部２２とを備えている。
ＲＥ系超電導線材１００は、極低温下での使用が想定されているので、この溝付き枠材２０は、枠の材質はＧＦＲＰ(Glass Fiber Reinforced Plastics)や銅，アルミなど低温において割れ等が発生し難い材質により一体的に形成されている。
円柱形状部２１は、その上面において、外周面から内部に向かって中心から幾分ずれた位置に真っ直ぐな溝部２１１が形成されており、外周面から溝部２１１に進入する入り口には角が丸く成形された円弧部２１２が形成されている。また、その中心部には、円柱形状部２１を上下に貫通して、溝付き枠材２０を外部に固定するための取付穴２５が形成されている。
そして、溝付き枠材２０の円柱形状部２１に形成された溝部２１１には、二本のＲＥ系超電導線材１００の焼結接続部６が全長に渡って挿入されており、溝部２１１と焼結接続部６の間には充填剤２３が充填され、焼結接続部６は溝部２１１に埋め込まれた状態となっている。
なお、充填剤２３としては、半田等の低融点金属や樹脂（例えば、エポキシ樹脂）、パラフィン等が使用されている。
そして、溝付き枠材２０の円柱形状部２１に形成された溝部２１１には、二本のＲＥ系超電導線材１００の焼結接続部６が全長に渡って挿入されており、溝部２１１と焼結接続部６の間には充填剤２３が充填され、焼結接続部６は溝部２１１に埋め込まれた状態となっている。
なお、充填剤２３としては、半田等の低融点金属や樹脂（例えば、エポキシ樹脂）、パラフィン等が使用されている。
また、二本のＲＥ系超電導線材１００の焼結接続部６以外の余長部分は、円弧部２１２に沿って湾曲し、なお且つ、フランジ部２２の上面において円柱形状部２１の外周に巻回されている。なお、円柱形状部２１や円弧部２１２の外径は、ＲＥ系超電導線材１００の許容される最小曲げ直径を下回らないように設定されている。例えば、ＲＥ系超電導線材１００の許容される最小曲げ直径が11[mm]であれば、円柱形状部２１や円弧部２１２の外径（半径）は5.5[mm]以上の値に設定されている。
巻回された状態の二本のＲＥ系超電導線材１００の外周面側には帯状の絶縁材２４が配置され、二本のＲＥ系超電導線材１００と共に巻回されている。この帯状の絶縁材２４としては、ポリイミドテープやフッ素樹脂テープ、もしくはステンレスなどの高抵抗金属テープが使用されている。
これにより、二本のＲＥ系超電導線材１００同士は互いに密着しているが、複数回巻き付けられた二本のＲＥ系超電導線材１００は、一周ごとに絶縁が図られ、誘導電流の発生が抑制される構造となっている。
巻回された状態の二本のＲＥ系超電導線材１００の外周面側には帯状の絶縁材２４が配置され、二本のＲＥ系超電導線材１００と共に巻回されている。この帯状の絶縁材２４としては、ポリイミドテープやフッ素樹脂テープ、もしくはステンレスなどの高抵抗金属テープが使用されている。
これにより、二本のＲＥ系超電導線材１００同士は互いに密着しているが、複数回巻き付けられた二本のＲＥ系超電導線材１００は、一周ごとに絶縁が図られ、誘導電流の発生が抑制される構造となっている。
また、二本のＲＥ系超電導線材１００には、焼結接続部６以外の部分において、互いの超電導導体層３同士を低抵抗で導通可能に接続するバイパス接続部７が形成されている。このバイパス接続部７は、各ＲＥ系超電導線材１００の外部保護層５の表面同士を半田等の良導体からなるロウ材で溶接することにより形成されている。
上記接続構造１０のように、一方のＲＥ系超電導線材１００から他方のＲＥ系超電導線材１００に対して焼結接続部６を介して導通接続される構造の場合、何らかの原因により、焼結接続部６における超電導導体層３が超電導状態から常電導状態に転移すると、高抵抗となり過電流による発熱する。そして、焼結接続部６は、超電導導体層３の周囲に金属の保護層４，５が存在しないので、電流及び熱の逃げ場がなく、ホットスポット化して焼損するおそれがある。
このため、焼結接続部６以外の部分にバイパス接続部７を設けることで、当該バイパス接続部７を介して電流を流し、焼結接続部６でのホットスポット化の抑制を図っている。
このため、焼結接続部６以外の部分にバイパス接続部７を設けることで、当該バイパス接続部７を介して電流を流し、焼結接続部６でのホットスポット化の抑制を図っている。
上記目的により形成されるバイパス接続部７は、十分に低抵抗且つ高電流容量であることが望まれる。一方、ＲＥ系超電導線材１００の基材１の材料に前述したＮｉ合金等を使用している場合には、比較的、高抵抗となるので、バイパス接続部７において、一方のＲＥ系超電導線材１００の超電導導体層３と他方のＲＥ系超電導線材１００の超電導導体層３との間に基材１が存在しないように、外部保護層５の表面であって基材１に対する超電導導体層３側の面を互いにバイパス接続することが望ましい。
なお、図２では、バイパス接続部７が溝付き枠材２０に巻回されたＲＥ系超電導線材１００の巻線部内に形成されている場合を例示したが、二本のＲＥ系超電導線材１００における溝付き枠材２０に巻回されていない部分にバイパス接続部７を形成しても良い。その場合、バイパス接続部７を除く、二本のＲＥ系超電導線材１００における溝付き枠材２０に巻回されていない部分は、相互間を絶縁することが望ましい。相互間の絶縁は、例えば、前述した絶縁材２４を介挿することが望ましい。
また、溝付き枠材２０に巻回された二本のＲＥ系超電導線材１００の余長部分は、巻回状態を維持するために、エポキシ等の硬化性樹脂等で固定しても良い。或いは、巻回された二本のＲＥ系超電導線材１００の外周に嵌合するＣ字状の枠で固定しても良い。
［無誘導巻き取り枠材］
無誘導巻き取り枠材３０は、溝付き枠材２０において巻回された二本のＲＥ系超電導線材１００の余長部分の長さが異なる場合や内側に巻かれた一方のＲＥ系超電導線材１００がその径差により余長部分を溝付き枠材２０に巻ききれない場合に、一方のＲＥ系超電導線材１００のみ余った余長部分をさらに巻き付けるための枠材である。
無誘導巻き取り枠材３０は、溝付き枠材２０において巻回された二本のＲＥ系超電導線材１００の余長部分の長さが異なる場合や内側に巻かれた一方のＲＥ系超電導線材１００がその径差により余長部分を溝付き枠材２０に巻ききれない場合に、一方のＲＥ系超電導線材１００のみ余った余長部分をさらに巻き付けるための枠材である。
図２に示すように、無誘導巻き取り枠材３０は、円柱状の円柱形状部３１と、円柱形状部３１の下部（中心線方向の一端部側）の外周に形成されたフランジ部３２とを備えている。また、その中心部には、円柱形状部３１を上下に貫通して、無誘導巻き取り枠材３０を外部に固定するための取付穴３５が形成されている。
極低温下での使用を想定して、この無誘導巻き取り枠材３０も、ＧＦＲＰや銅、アルミ等により一体的に形成されている。
極低温下での使用を想定して、この無誘導巻き取り枠材３０も、ＧＦＲＰや銅、アルミ等により一体的に形成されている。
円柱形状部３１は、その外周の一部が切り欠かれた形状であり、当該切り欠き部分には一方のＲＥ系超電導線材１００を折り返すための軸部３３が形成されている。
即ち、溝付き枠材２０に巻ききれない余長部分を生じたＲＥ系超電導線材１００は、当該巻ききれない余長部分の中間部分が軸部３３の外周に巻かれるように折り返して、円柱形状部３１の外周面に二重にＲＥ系超電導線材１００の巻き付けが行われている。
即ち、溝付き枠材２０に巻ききれない余長部分を生じたＲＥ系超電導線材１００は、当該巻ききれない余長部分の中間部分が軸部３３の外周に巻かれるように折り返して、円柱形状部３１の外周面に二重にＲＥ系超電導線材１００の巻き付けが行われている。
二重で巻回されたＲＥ系超電導線材１００の外周面側にも、前述した絶縁材２４と同じ帯状の絶縁材３４が配置され、二重のＲＥ系超電導線材１００と共に巻回されている。
これにより、二重で巻回されたＲＥ系超電導線材１００も一周ごとに絶縁が図られ、誘導電流の発生を抑制することができる。
これにより、二重で巻回されたＲＥ系超電導線材１００も一周ごとに絶縁が図られ、誘導電流の発生を抑制することができる。
なお、無誘導巻き取り枠材３０に巻回されたＲＥ系超電導線材１００の余長部分も、巻回状態を維持するために、エポキシ等の硬化性樹脂等やＣ字状の枠で固定しても良い。
［接続構造の技術的効果］
上記ＲＥ系超電導線材の接続構造１０は、溝付き枠材２０の溝部２１１内に二本のＲＥ系超電導線材１００の焼結接続部６が埋め込まれているので、焼結接続部６の周囲が溝部２１１の内壁に囲まれて機械的強度が高く維持され、曲げや衝撃，その他の外力から保護し、破損の発生を効果的に低減することが可能である。
上記ＲＥ系超電導線材の接続構造１０は、溝付き枠材２０の溝部２１１内に二本のＲＥ系超電導線材１００の焼結接続部６が埋め込まれているので、焼結接続部６の周囲が溝部２１１の内壁に囲まれて機械的強度が高く維持され、曲げや衝撃，その他の外力から保護し、破損の発生を効果的に低減することが可能である。
また、溝付き枠材２０は円柱形状部２１を備え、焼結接続部６で接続された二本のＲＥ系超電導線材１００が円柱形状部２１に巻線されているので、焼結接続部６の焼結作業のために長く引き出されたＲＥ系超電導線材１００の余長部分を巻回することにより、当該余長部分を特定方向の曲がりや折り曲げから保護することが可能となる。
また、ＲＥ系超電導線材１００の余長部分を巻回により安定的に拘束することができ、焼結接続部６側への応力や荷重が加わることを抑制し、焼結接続部６の保護を図ることが可能である。
また、円柱形状部２１の溝部２１１の入り口には円弧部２１２が形成されているので、溝部２１１を起点として巻回されるＲＥ系超電導線材１００に加わる曲げを緩和し、ＲＥ系超電導線材１００の保護を図ることが可能となる。
また、ＲＥ系超電導線材１００の余長部分を巻回により安定的に拘束することができ、焼結接続部６側への応力や荷重が加わることを抑制し、焼結接続部６の保護を図ることが可能である。
また、円柱形状部２１の溝部２１１の入り口には円弧部２１２が形成されているので、溝部２１１を起点として巻回されるＲＥ系超電導線材１００に加わる曲げを緩和し、ＲＥ系超電導線材１００の保護を図ることが可能となる。
また、接続構造１０において、二本のＲＥ系超電導線材１００は、焼結接続部６以外の部分でバイパス接続部７により導通可能に接続されているので、何らかの原因により、焼結接続部６における超電導導体層３が超電導状態から常電導状態に転移した場合に、バイパス接続部７に電流を逃がすことができ、焼結接続部６のホットスポット化を抑制し、焼損の発生を低減することが可能となる。
特に、バイパス接続部７を二本のＲＥ系超電導線材１００が円柱形状部２１により安定的に拘束された巻線部内に設けたことにより、バイパス接続部７を応力や荷重から保護し、破損の発生を低減することが可能となる。
特に、バイパス接続部７を二本のＲＥ系超電導線材１００が円柱形状部２１により安定的に拘束された巻線部内に設けたことにより、バイパス接続部７を応力や荷重から保護し、破損の発生を低減することが可能となる。
また、接続構造１０は、無誘導巻き取り枠材３０を備えるので、二本のＲＥ系超電導線材１００の内の一方のみが他方よりも長い余長部分を有する場合に、当該余長部分を巻回した状態で拘束することができ、かかる余長部分も特定方向の曲がりや折り曲げから保護することが可能となる。
［第二の実施形態］
前述したＲＥ系超電導線材の接続構造１０を適用した超電導コイルを用いた電流システム２００について図面を参照して説明する。
前述したＲＥ系超電導線材の接続構造１０を適用した超電導コイルを用いた電流システム２００について図面を参照して説明する。
［超電導コイルを用いた電流システム］
図５は超電導コイルを用いた電流システム２００の概略構成図である。
上記超電導コイルを用いた電流システム２００（以下、「電流システム２００」とする）は、直列接続された複数（ｎ個）の超電導コイル４０と、これらの超電導コイル４０に電流を流して励磁ループＥｒを形成する電源２０１と、直列接続された複数（ｎ個）の超電導コイル４０に対して電源２０１が介在しない永久電流ループＰｒを形成する永久電流スイッチ６０とを備えている。
そして、上記永久電流ループＰｒを構成する永久電流スイッチ６０及び複数の超電導コイル４０は全てＲＥ系超電導線材１００により接続されており、これらにはＲＥ系超電導線材１００を超電導状態とする極低温に冷却するための図示しない冷凍機が併設されている。
また、上記永久電流ループを構成する永久電流スイッチ６０及び複数の超電導コイル４０の各部の接続部に、前述したＲＥ系超電導線材の接続構造１０が適用されている。
図５は超電導コイルを用いた電流システム２００の概略構成図である。
上記超電導コイルを用いた電流システム２００（以下、「電流システム２００」とする）は、直列接続された複数（ｎ個）の超電導コイル４０と、これらの超電導コイル４０に電流を流して励磁ループＥｒを形成する電源２０１と、直列接続された複数（ｎ個）の超電導コイル４０に対して電源２０１が介在しない永久電流ループＰｒを形成する永久電流スイッチ６０とを備えている。
そして、上記永久電流ループＰｒを構成する永久電流スイッチ６０及び複数の超電導コイル４０は全てＲＥ系超電導線材１００により接続されており、これらにはＲＥ系超電導線材１００を超電導状態とする極低温に冷却するための図示しない冷凍機が併設されている。
また、上記永久電流ループを構成する永久電流スイッチ６０及び複数の超電導コイル４０の各部の接続部に、前述したＲＥ系超電導線材の接続構造１０が適用されている。
上記電流システム２００は、まず電源２０１により各超電導コイル４０に電流を流し、励磁ループＥｒを形成する。
そして、複数の超電導コイル４０と永久電流スイッチ６０を、これらが超電導状態となる温度まで冷却すると、電源２０１側の通電を切断する。これにより、複数の超電導コイル４０と永久電流スイッチ６０との間で永久電流ループＰｒを形成することができる。
この永久電流スイッチ６０と超電導コイル４０による永久電流ループＰｒが前述した接続構造１０によって常電導抵抗を経ることなく成立し、時間的に安定性の高い永久電流システムを製作することができる。
このような超電導コイルを用いた電流システム２００の各構成について以下に説明する。
そして、複数の超電導コイル４０と永久電流スイッチ６０を、これらが超電導状態となる温度まで冷却すると、電源２０１側の通電を切断する。これにより、複数の超電導コイル４０と永久電流スイッチ６０との間で永久電流ループＰｒを形成することができる。
この永久電流スイッチ６０と超電導コイル４０による永久電流ループＰｒが前述した接続構造１０によって常電導抵抗を経ることなく成立し、時間的に安定性の高い永久電流システムを製作することができる。
このような超電導コイルを用いた電流システム２００の各構成について以下に説明する。
［超電導コイル］
図６は電流システム２００の永久電流ループＰｒ側の構成を示す概略構造図である。
各超電導コイル４０はＲＥ系超電導線材１００を巻回したソレノイドコイルであり、巻き線であるＲＥ系超電導線材１００の一端部がコイル内周側から引き出され、ＲＥ系超電導線材１００の他端部はコイル外周側から引き出されている。
そして、図示のように、複数の超電導コイル４０（第一コイル４０１〜第ｎコイル４０ｎとする）は、同心であって内側から半径方向外側に向かって順番に配置されている。即ち、外側となる超電導コイル４０ほど径が大きくなり、内側の超電導コイル４０を内周側に収容している。
図６は電流システム２００の永久電流ループＰｒ側の構成を示す概略構造図である。
各超電導コイル４０はＲＥ系超電導線材１００を巻回したソレノイドコイルであり、巻き線であるＲＥ系超電導線材１００の一端部がコイル内周側から引き出され、ＲＥ系超電導線材１００の他端部はコイル外周側から引き出されている。
そして、図示のように、複数の超電導コイル４０（第一コイル４０１〜第ｎコイル４０ｎとする）は、同心であって内側から半径方向外側に向かって順番に配置されている。即ち、外側となる超電導コイル４０ほど径が大きくなり、内側の超電導コイル４０を内周側に収容している。
ここで、最も内側の第一コイル４０１とその外側に配置された第二コイル４０２とを例にして、超電導コイル４０の構造をより詳細に説明する。図７は第一コイル４０１と第二コイル４０２の斜視図である。
図示のように、第一コイル４０１は、円筒状のコイル巻枠４１１と、内側から複数の層をなしてコイル巻枠４１１に巻回されるＲＥ系超電導線材１００と、図示しない冷凍機に接続され、巻回されたＲＥ系超電導線材１００の冷却を行う金属スリーブ４２１とを備えている。
また、第二コイル４０２は、金属スリーブ４２１の外周に配置された円筒状のコイル巻枠４１２と、内側から複数の層をなしてコイル巻枠４１１に巻回されるＲＥ系超電導線材１００と、巻回されたＲＥ系超電導線材１００の冷却を行う図示しない金属スリーブとを備えている。
図示のように、第一コイル４０１は、円筒状のコイル巻枠４１１と、内側から複数の層をなしてコイル巻枠４１１に巻回されるＲＥ系超電導線材１００と、図示しない冷凍機に接続され、巻回されたＲＥ系超電導線材１００の冷却を行う金属スリーブ４２１とを備えている。
また、第二コイル４０２は、金属スリーブ４２１の外周に配置された円筒状のコイル巻枠４１２と、内側から複数の層をなしてコイル巻枠４１１に巻回されるＲＥ系超電導線材１００と、巻回されたＲＥ系超電導線材１００の冷却を行う図示しない金属スリーブとを備えている。
上記コイル巻枠４１１，４１２は、枠の材質はＧＦＲＰや銅，アルミなど低温において割れ等が発生し難い材質により一体的に形成されている。ただし、良導体を巻枠として使用する場合は渦電流対策として巻枠の軸方向に切れ目を入れておくことが望ましい。
上記各コイル４０１及び４０２の金属スリーブは、伝熱性の高い無酸素銅から形成されている。そして、金属スリーブは、コイル巻枠４１１，４１２及び巻回されたＲＥ系超電導線材１００と接触する構造であり、これらとの接触面にはグリースが塗布され、伝熱性を高めてコイル巻枠４１１，４１２及び巻回されたＲＥ系超電導線材１００の冷却効率が高められている。また、金属スリーブにおけるＲＥ系超電導線材１００との接触面には絶縁のためのポリイミドフィルムが貼着されている。
上記各コイル４０１及び４０２の金属スリーブは、伝熱性の高い無酸素銅から形成されている。そして、金属スリーブは、コイル巻枠４１１，４１２及び巻回されたＲＥ系超電導線材１００と接触する構造であり、これらとの接触面にはグリースが塗布され、伝熱性を高めてコイル巻枠４１１，４１２及び巻回されたＲＥ系超電導線材１００の冷却効率が高められている。また、金属スリーブにおけるＲＥ系超電導線材１００との接触面には絶縁のためのポリイミドフィルムが貼着されている。
第一コイル４０１のＲＥ系超電導線材１００の一端部はコイルの内周側から引き出され（図７では図示略）、電源２０１側と永久電流スイッチ６０側とに分岐している。また、当該ＲＥ系超電導線材１００の他端部はコイルの外周側から図７における上方（図６では下方）に引き出されている。
第二コイル４０２のＲＥ系超電導線材１００の一端部はコイルの内周側から図７における上方（図６では下方）に引き出されており、当該ＲＥ系超電導線材１００の他端部はコイルの外周側から図７における上方（図６では下方）に引き出されている（図示略）。
そして、第一コイル４０１の外周に引き出されたＲＥ系超電導線材１００の他端部と第二コイル４０２の内周に引き出されたＲＥ系超電導線材１００の一端部とが、前述したＲＥ系超電導線材の接続構造１０を適用した接続器１１０（後述する）により接続されている。
なお、図７における符号１１２は、第一コイル４０１のＲＥ系超電導線材１００の他端部と第二コイル４０２のＲＥ系超電導線材１００の一端部とをそれぞれ個別に導く柱状ガイド（後述）である。
第二コイル４０２のＲＥ系超電導線材１００の一端部はコイルの内周側から図７における上方（図６では下方）に引き出されており、当該ＲＥ系超電導線材１００の他端部はコイルの外周側から図７における上方（図６では下方）に引き出されている（図示略）。
そして、第一コイル４０１の外周に引き出されたＲＥ系超電導線材１００の他端部と第二コイル４０２の内周に引き出されたＲＥ系超電導線材１００の一端部とが、前述したＲＥ系超電導線材の接続構造１０を適用した接続器１１０（後述する）により接続されている。
なお、図７における符号１１２は、第一コイル４０１のＲＥ系超電導線材１００の他端部と第二コイル４０２のＲＥ系超電導線材１００の一端部とをそれぞれ個別に導く柱状ガイド（後述）である。
なお、第二コイル４０２よりも外側の他の超電導コイル４０も、第二コイル４０２と同様に、ＲＥ系超電導線材１００が巻回されたコイル巻枠と金属スリーブとを備え、巻回されたＲＥ系超電導線材１００の一端部と他端部がいずれも図７における上方（図６では下方）に引き出されており、隣り合う超電導コイル４０同士で巻回されたＲＥ系超電導線材１００の一端部と他端部とが接続器１１０（後述する）により接続されている。
また、最も外側に配置された第ｎコイル４０ｎは、ＲＥ系超電導線材１００の一端部はコイルの内周側から図７における上方（図６では下方）に引き出されており、当該ＲＥ系超電導線材１００の他端部はコイルの外周側から引き出され、電源２０１側と永久電流スイッチ６０側とに分岐している。
そして、第二コイル４０２〜第ｎコイル４０ｎについても、隣り合うコイル同士でＲＥ系超電導線材１００の一端部と他端部とが接続器１１０により接続されている。
また、最も外側に配置された第ｎコイル４０ｎは、ＲＥ系超電導線材１００の一端部はコイルの内周側から図７における上方（図６では下方）に引き出されており、当該ＲＥ系超電導線材１００の他端部はコイルの外周側から引き出され、電源２０１側と永久電流スイッチ６０側とに分岐している。
そして、第二コイル４０２〜第ｎコイル４０ｎについても、隣り合うコイル同士でＲＥ系超電導線材１００の一端部と他端部とが接続器１１０により接続されている。
［接続器］
図８は接続器１１０の斜視図である。
この接続器１１０は、二つの超電導コイル４０から引き出されたＲＥ系超電導線材１００の焼結接続部６を保持する接続構造１０と、当該接続構造１０の各構成を支持する冷却板１１１と、冷却板１１１と一体的に形成され、当該冷却板１１１から延出された二本の柱状ガイド１１２とを備えている。
図８は接続器１１０の斜視図である。
この接続器１１０は、二つの超電導コイル４０から引き出されたＲＥ系超電導線材１００の焼結接続部６を保持する接続構造１０と、当該接続構造１０の各構成を支持する冷却板１１１と、冷却板１１１と一体的に形成され、当該冷却板１１１から延出された二本の柱状ガイド１１２とを備えている。
冷却板１１１及び柱状ガイド１１２は伝熱性の高い無酸素銅から形成されており、図示しない冷凍機に接続され、ＲＥ系超電導線材１００の冷却を行う。
冷却板１１１は、円形の平板であり、その上面には、接続構造１０が取り付けられている。なお、冷却板１１１の形状は円形に限らず任意の形状とすることができる。
接続構造１０の溝付き枠材２０及び無誘導巻き取り枠材３０は、冷却板１１１との接触面にグリースが塗布され、これらの枠材２０，３０に巻回されたＲＥ系超電導線材１００の冷却効率が高められている。
また、溝付き枠材２０及び無誘導巻き取り枠材３０は、それぞれの取付穴２５，３５を通じて図示しないボルトによって冷却板１１１に締結固定されている。ボルトを緩めることでそれぞれの枠材２０，３０はボルトを中心に回転させることができ、巻回するＲＥ系超電導線材１００の余長部分の長さに応じて巻き取り量を調節することができる。
冷却板１１１は、円形の平板であり、その上面には、接続構造１０が取り付けられている。なお、冷却板１１１の形状は円形に限らず任意の形状とすることができる。
接続構造１０の溝付き枠材２０及び無誘導巻き取り枠材３０は、冷却板１１１との接触面にグリースが塗布され、これらの枠材２０，３０に巻回されたＲＥ系超電導線材１００の冷却効率が高められている。
また、溝付き枠材２０及び無誘導巻き取り枠材３０は、それぞれの取付穴２５，３５を通じて図示しないボルトによって冷却板１１１に締結固定されている。ボルトを緩めることでそれぞれの枠材２０，３０はボルトを中心に回転させることができ、巻回するＲＥ系超電導線材１００の余長部分の長さに応じて巻き取り量を調節することができる。
二つの超電導コイル４０から引き出されたＲＥ系超電導線材１００の余長部分は、個別に各柱状ガイド１１２に螺旋状に巻き付けられて、冷却板１１１上の接続構造１０において焼結接続部６により焼結接続されている。
なお、各ＲＥ系超電導線材１００の余長が調節されて各部に巻き付けられた後には、当該ＲＥ系超電導線材１００及び各枠材２０，３０は剥離しないようにエポキシ樹脂等で固めることが望ましい。
なお、各ＲＥ系超電導線材１００の余長が調節されて各部に巻き付けられた後には、当該ＲＥ系超電導線材１００及び各枠材２０，３０は剥離しないようにエポキシ樹脂等で固めることが望ましい。
各柱状ガイド１１２と各ＲＥ系超電導線材１００との間にもグリースを塗布して、冷却効率を高めても良い。
また、冷却板１１１及び柱状ガイド１１２の表面において、ＲＥ系超電導線材１００と接触する部分には、ＲＥ系超電導線材１００と絶縁を図るためのポリイミドフィルムが貼着されている。
また、冷却板１１１及び柱状ガイド１１２の表面において、ＲＥ系超電導線材１００と接触する部分には、ＲＥ系超電導線材１００と絶縁を図るためのポリイミドフィルムが貼着されている。
これら柱状ガイド１１２は、より長く延出することにより、各超電導コイル４０からの磁場の影響を低減することが可能である。磁場の影響が大きくなると、ＲＥ系超電導線材１００に流すことが可能な電流値が低減し、また磁場の影響によってＲＥ系超電導線材１００が巻回位置から剥離を生じ得るが、柱状ガイド１１２をより長く延出することで、これらを抑制することが可能となる。
上記接続器１１０により、各超電導コイル４０のＲＥ系超電導線材１００同士を超電導接続が可能な焼結接続により接続することができる。
また、焼結接続部６は溝付き枠材２０により機械的強度が確保された状態で安定的に接続状態を維持し、故障や破損を低減することができる。
さらに、各超電導コイル４０のＲＥ系超電導線材１００の余長部分は各枠材２０，３０により巻回状態で保持され、捻れや曲がり等から保護され、安定的に接続状態を維持し、故障や破損を低減することができる。
また、焼結接続部６は溝付き枠材２０により機械的強度が確保された状態で安定的に接続状態を維持し、故障や破損を低減することができる。
さらに、各超電導コイル４０のＲＥ系超電導線材１００の余長部分は各枠材２０，３０により巻回状態で保持され、捻れや曲がり等から保護され、安定的に接続状態を維持し、故障や破損を低減することができる。
［永久電流スイッチ］
図９（Ａ）は永久電流スイッチ６０の斜視図、図９（Ｂ）は永久電流スイッチ６０の断面図である。
永久電流スイッチ６０は、第一コイル４０１の内周側から引き出されたＲＥ系超電導線材１００の一端部と、第ｎコイル４０ｎの外周側から引き出されたＲＥ系超電導線材１００の他端部とを接続するように設けられ、これにより形成される無端環状のＲＥ系超電導線材１００による回路に流れる永久電流ループＰｒの維持と解除を切り替えるためのスイッチである。
図９（Ａ）は永久電流スイッチ６０の斜視図、図９（Ｂ）は永久電流スイッチ６０の断面図である。
永久電流スイッチ６０は、第一コイル４０１の内周側から引き出されたＲＥ系超電導線材１００の一端部と、第ｎコイル４０ｎの外周側から引き出されたＲＥ系超電導線材１００の他端部とを接続するように設けられ、これにより形成される無端環状のＲＥ系超電導線材１００による回路に流れる永久電流ループＰｒの維持と解除を切り替えるためのスイッチである。
この永久電流スイッチ６０は、第一コイル４０１と第ｎコイル４０ｎから個別に引き出されたＲＥ系超電導線材１００同士を焼結接続により接続して保持する接続構造１０と、当該接続構造１０の各構成を支持する冷却板６１と、冷却板６１と一体的に形成され、当該冷却板６１から立設された支柱６２と、支柱６２の外周面上に設けられた熱抵抗部６３と、支柱６２と一体的に形成され、当該支柱６２の上端部から延出された二本の柱状ガイド６４と、支柱６２の熱抵抗部６３の外周に巻回されたＲＥ系超電導線材１００を加熱する加熱部６５とを備えている。
冷却板６１、支柱６２及び柱状ガイド６４は、伝熱性の高い無酸素銅から一体的に形成されており、冷却板６１が図示しない冷凍機に接続され、ＲＥ系超電導線材１００の冷却を行う。
冷却板６１は、円形の平板であり、その上面には、接続構造１０が取り付けられている。なお、この冷却板６１も円形に限らず任意の形状とすることができる。
冷却板６１は、円形の平板であり、その上面には、接続構造１０が取り付けられている。なお、この冷却板６１も円形に限らず任意の形状とすることができる。
接続構造１０の溝付き枠材２０及び無誘導巻き取り枠材３０は、冷却板６１との接触面にグリースが塗布され、冷却効率が高められている。
また、溝付き枠材２０及び無誘導巻き取り枠材３０が取付穴２５，３５を通じてボルトで締結固定され、ＲＥ系超電導線材１００の巻き取り量が調節可能である点は前述した接続器１１０と同一である。
また、溝付き枠材２０及び無誘導巻き取り枠材３０が取付穴２５，３５を通じてボルトで締結固定され、ＲＥ系超電導線材１００の巻き取り量が調節可能である点は前述した接続器１１０と同一である。
第一コイル４０１及び第ｎコイル４０ｎから引き出されたそれぞれのＲＥ系超電導線材１００の余長部分は、個別に各柱状ガイド６４に螺旋状に巻き付けられ、さらに、ＲＥ系超電導線材１００は二本並んだ状態で支柱６２の外周に設けられた熱抵抗部６３の外周に螺旋状に巻き付けられて、冷却板６１上の接続構造１０において焼結接続部６により焼結接続されている。
各柱状ガイド６４と各ＲＥ系超電導線材１００との間にもグリースを塗布して、冷却効率が高めても良い。
また、冷却板６１及び柱状ガイド６４の表面において、ＲＥ系超電導線材１００と接触する部分には、ＲＥ系超電導線材１００と絶縁を図るためのポリイミドフィルムが貼着されている。
また、各部に巻き付けられたＲＥ系超電導線材１００は、各枠材２０，３０共にエポキシ樹脂により固定される。
各柱状ガイド６４と各ＲＥ系超電導線材１００との間にもグリースを塗布して、冷却効率が高めても良い。
また、冷却板６１及び柱状ガイド６４の表面において、ＲＥ系超電導線材１００と接触する部分には、ＲＥ系超電導線材１００と絶縁を図るためのポリイミドフィルムが貼着されている。
また、各部に巻き付けられたＲＥ系超電導線材１００は、各枠材２０，３０共にエポキシ樹脂により固定される。
熱抵抗部６３は、SUS316等の高熱抵抗金属やFRP等の高熱抵抗材料により形成されている。そして、熱抵抗部６３の周囲を囲繞するように加熱部６５が設けられており、各ＲＥ系超電導線材１００の熱抵抗部６３に巻き付けられた部分は、その外周側から加熱部６５のヒーターによって加熱することができるようになっている。また、熱抵抗部６３により、支柱６２に熱が伝わりにくくしているので、ＲＥ系超電導線材１００を効果的に加熱することができる。
永久電流スイッチ６０は、冷却板６１を冷凍機により冷却することで、永久電流スイッチ６０全体及びＲＥ系超電導線材１００を冷却することができ、ＲＥ系超電導線材１００を超電導状態とすることができる。
そして、この超電導状態により、全ての超電導コイル４０のＲＥ系超電導線材１００が無端環状に接続され、永久電流ループＰｒを形成することができる。
また、永久電流ループＰｒを解除するためには、加熱部６５のヒーターによってＲＥ系超電導線材１００の温度を高め、超電導状態から常電導状態に切り替える。これにより、各ＲＥ系超電導線材１００の熱抵抗部６３に巻き付けられた部分に大きな常電導抵抗が生じ、永久電流ループＰｒが解除される。
このようにして、永久電流スイッチ６０は、第一コイル４０１の内周側から引き出されたＲＥ系超電導線材１００の一端部と、第ｎコイル４０ｎの外周側から引き出されたＲＥ系超電導線材１００の他端部との接続状態と切断状態との切り替えを行う。
そして、この超電導状態により、全ての超電導コイル４０のＲＥ系超電導線材１００が無端環状に接続され、永久電流ループＰｒを形成することができる。
また、永久電流ループＰｒを解除するためには、加熱部６５のヒーターによってＲＥ系超電導線材１００の温度を高め、超電導状態から常電導状態に切り替える。これにより、各ＲＥ系超電導線材１００の熱抵抗部６３に巻き付けられた部分に大きな常電導抵抗が生じ、永久電流ループＰｒが解除される。
このようにして、永久電流スイッチ６０は、第一コイル４０１の内周側から引き出されたＲＥ系超電導線材１００の一端部と、第ｎコイル４０ｎの外周側から引き出されたＲＥ系超電導線材１００の他端部との接続状態と切断状態との切り替えを行う。
上記原理により永久電流ループＰｒの電流を切断するので、ＲＥ系超電導線材１００における熱抵抗部６３に巻回された余長部分による常電導抵抗を十分に確保する必要がある。このため、ＲＥ系超電導線材１００における熱抵抗部６３に巻回された余長部分の線材長及びターン数は十分に増やす必要があるが、これにより、永久電流スイッチ６０が大きなインダクタンスを持ってしまうという弊害も生じ得る。
従って、図９（Ａ）に示すように、互いに逆方向に電流が流れる二本のＲＥ系超電導線材１００が並んだ状態で周ごとに隙間を空けて螺旋状態に巻くことにより、無誘導巻き状態となる。これにより、永久電流スイッチ６０のインダクタンスを低減している。
従って、図９（Ａ）に示すように、互いに逆方向に電流が流れる二本のＲＥ系超電導線材１００が並んだ状態で周ごとに隙間を空けて螺旋状態に巻くことにより、無誘導巻き状態となる。これにより、永久電流スイッチ６０のインダクタンスを低減している。
また、永久電流スイッチ６０は、二つの超電導コイル４０から引き出された二本のＲＥ系超電導線材１００を加熱部６５が設けられた熱抵抗部６３に巻回し、その先端部を接続構造１０により接続する構成なので、二つの超電導コイル４０から引き出された二本のＲＥ系超電導線材１００を一つの接続構造１０で接続することが可能であり、永久電流スイッチ６０の構成を簡易にし、部品点数などの低減を実現している。
［第三の実施形態］
前述したＲＥ系超電導線材の接続構造１０とは一部構成が異なる他の実施形態としてのＲＥ系超電導線材の接続構造１０Ａ（以下、「接続構造１０Ａ」とする）を適用した超電導コイルユニット３００について図面を参照して説明する。
前述したＲＥ系超電導線材の接続構造１０とは一部構成が異なる他の実施形態としてのＲＥ系超電導線材の接続構造１０Ａ（以下、「接続構造１０Ａ」とする）を適用した超電導コイルユニット３００について図面を参照して説明する。
［超電導コイルユニットの概略構成］
図１０（Ａ）は超電導コイルユニット３００の斜視図、図１０（Ｂ）はコイルの中心線を通る断面を示す断面図、図１１（Ａ）は超電導コイルユニット３００の平面図、図１１（Ｂ）は部分拡大図である。
超電導コイルユニット３００は、コイル半径方向に巻回されたＲＥ系超電導線材１００がコイル軸方向に積層された、いわゆるパンケーキコイル３０１が二つ直列に接続されてなるダブルパンケーキコイル３０２を二組備え、さらに、これら二組のダブルパンケーキコイル３０２を格納保持する保持枠３１０と、二組のダブルパンケーキコイル３０２から個別に引き出されたＲＥ系超電導線材１００の余長部分の先端部を焼結接続する接続構造１０Ａと、接続構造１０Ａを支持する支持板３２０とを備えている。
なお、以下の説明において、前述した接続構造１０と同一の構成については同符号を付して重複する説明は省略する。
図１０（Ａ）は超電導コイルユニット３００の斜視図、図１０（Ｂ）はコイルの中心線を通る断面を示す断面図、図１１（Ａ）は超電導コイルユニット３００の平面図、図１１（Ｂ）は部分拡大図である。
超電導コイルユニット３００は、コイル半径方向に巻回されたＲＥ系超電導線材１００がコイル軸方向に積層された、いわゆるパンケーキコイル３０１が二つ直列に接続されてなるダブルパンケーキコイル３０２を二組備え、さらに、これら二組のダブルパンケーキコイル３０２を格納保持する保持枠３１０と、二組のダブルパンケーキコイル３０２から個別に引き出されたＲＥ系超電導線材１００の余長部分の先端部を焼結接続する接続構造１０Ａと、接続構造１０Ａを支持する支持板３２０とを備えている。
なお、以下の説明において、前述した接続構造１０と同一の構成については同符号を付して重複する説明は省略する。
［ダブルパンケーキコイル］
ダブルパンケーキコイル３０２を構成する二つのパンケーキコイル３０１は、一つのコイル巻枠３０３にその中心線方向に二つ並んだ状態で配置されている。また、これら二つのパンケーキコイル３０１を形成するＲＥ系超電導線材１００は最内周部でつながっており、二つのパンケーキコイル３０１は一本のＲＥ系超電導線材１００から形成されている。
そして、接続される二組のダブルパンケーキコイル３０２は片方が超電導層が内側となるように巻線され、もう片方が超電導層が外側となるように巻線されている。
ダブルパンケーキコイル３０２を構成する二つのパンケーキコイル３０１は、一つのコイル巻枠３０３にその中心線方向に二つ並んだ状態で配置されている。また、これら二つのパンケーキコイル３０１を形成するＲＥ系超電導線材１００は最内周部でつながっており、二つのパンケーキコイル３０１は一本のＲＥ系超電導線材１００から形成されている。
そして、接続される二組のダブルパンケーキコイル３０２は片方が超電導層が内側となるように巻線され、もう片方が超電導層が外側となるように巻線されている。
［保持枠］
保持枠３１０は、一つのダブルパンケーキコイル３０２をその外周及びコイル中心線方向の両側から囲繞する二つのケース３１１が同心で並んで連接して構成されている。
また、保持枠３１０は、各ダブルパンケーキコイル３０２を形成するＲＥ系超電導線材１００の両端部を外部に引き出すスリット状の開口部３１２が形成されている。
なお、開口部３１２の縁部は、周面形状に形成され、引き出されるＲＥ系超電導線材１００が許容される最小曲げ半径以下で曲げられないように保護している。
保持枠３１０は、一つのダブルパンケーキコイル３０２をその外周及びコイル中心線方向の両側から囲繞する二つのケース３１１が同心で並んで連接して構成されている。
また、保持枠３１０は、各ダブルパンケーキコイル３０２を形成するＲＥ系超電導線材１００の両端部を外部に引き出すスリット状の開口部３１２が形成されている。
なお、開口部３１２の縁部は、周面形状に形成され、引き出されるＲＥ系超電導線材１００が許容される最小曲げ半径以下で曲げられないように保護している。
開口部３１２を通じて、二つのダブルパンケーキコイル３０２からそれぞれ引き出された二本のＲＥ系超電導線材１００の一端部は、いずれも、平行な状態を維持しつつ、保持枠３１０の外周面を周回して反対側に回り込み、保持枠３１０に一体的に取り付けられた支持板３２０の片面に支持された接続構造１０Ａにおいて接続されている。
これら保持枠３１０及び支持板３２０は、例えば、枠の材質はＧＦＲＰ(Glass Fiber Reinforced Plastics)や銅，アルミなど低温において割れ等が発生し難い材質により一体的に形成されている。
なお、二つのダブルパンケーキコイル３０２からそれぞれ引き出された二本のＲＥ系超電導線材１００の他端部は、開口部３１２から引き出され、超電導コイルの用途に応じて、他の構成と接続される。
これら保持枠３１０及び支持板３２０は、例えば、枠の材質はＧＦＲＰ(Glass Fiber Reinforced Plastics)や銅，アルミなど低温において割れ等が発生し難い材質により一体的に形成されている。
なお、二つのダブルパンケーキコイル３０２からそれぞれ引き出された二本のＲＥ系超電導線材１００の他端部は、開口部３１２から引き出され、超電導コイルの用途に応じて、他の構成と接続される。
［支持板］
支持板３２０は、コイル中心線方向に対して垂直となる平板であって、二つのダブルパンケーキコイル３０２からそれぞれ引き出された二本のＲＥ系超電導線材１００の他端部が平行且つエッジワイズ方向に曲がりを生じないように、保持枠３１０に対して、コイル中心線方向について、当該支持板３２０の片面（接続構造１０Ａの支持面）の位置が、支持板３２０に近い方のＲＥ系超電導線材１００の当該支持板３２０側の側端部の位置と一致するように配置されている。
支持板３２０は、コイル中心線方向に対して垂直となる平板であって、二つのダブルパンケーキコイル３０２からそれぞれ引き出された二本のＲＥ系超電導線材１００の他端部が平行且つエッジワイズ方向に曲がりを生じないように、保持枠３１０に対して、コイル中心線方向について、当該支持板３２０の片面（接続構造１０Ａの支持面）の位置が、支持板３２０に近い方のＲＥ系超電導線材１００の当該支持板３２０側の側端部の位置と一致するように配置されている。
［ＲＥ系超電導線材の接続構造］
接続構造１０Ａは、二つのダブルパンケーキコイル３０２からそれぞれ引き出された二本のＲＥ系超電導線材１００の一端部において保護層から露出した超電導導体層３同士を別のＲＥ系超電導線材１００Ａにより接続する焼結接続部６Ａと、焼結接続部６Ａが埋め込まれた溝部２１１Ａを有する溝付き枠材２０Ａと、片方のＲＥ系超電導線材１００の余長部分が巻き付けられた無誘導巻き取り枠材３０とを備えている。
接続構造１０Ａは、二つのダブルパンケーキコイル３０２からそれぞれ引き出された二本のＲＥ系超電導線材１００の一端部において保護層から露出した超電導導体層３同士を別のＲＥ系超電導線材１００Ａにより接続する焼結接続部６Ａと、焼結接続部６Ａが埋め込まれた溝部２１１Ａを有する溝付き枠材２０Ａと、片方のＲＥ系超電導線材１００の余長部分が巻き付けられた無誘導巻き取り枠材３０とを備えている。
［焼結接続部］
図１２は焼結接続部６Ａの斜視図である。
二本のＲＥ系超電導線材１００は、それぞれのダブルパンケーキコイル３０２において、基材１に対して超電導導体層３が半径方向外側となる向きと内側となる向きとで個別に巻回されており、保持枠３１０の開口部３１２から引き出される際に一方のＲＥ系超電導線材１００の向きが反転し、両方とも超電導導体層３が半径方向外側となる向きとなる。そして、接続構造１０側まで引き出された二本のＲＥ系超電導線材１００の余長部分は、いずれも基材１について同一面側に超電導導体層３が配置されている。そして、各ＲＥ系超電導線材１００の保護層を除去して露出した状態の超電導導体層３を別のＲＥ系超電導線材１００Ａがブリッジ接続している。
図１２は焼結接続部６Ａの斜視図である。
二本のＲＥ系超電導線材１００は、それぞれのダブルパンケーキコイル３０２において、基材１に対して超電導導体層３が半径方向外側となる向きと内側となる向きとで個別に巻回されており、保持枠３１０の開口部３１２から引き出される際に一方のＲＥ系超電導線材１００の向きが反転し、両方とも超電導導体層３が半径方向外側となる向きとなる。そして、接続構造１０側まで引き出された二本のＲＥ系超電導線材１００の余長部分は、いずれも基材１について同一面側に超電導導体層３が配置されている。そして、各ＲＥ系超電導線材１００の保護層を除去して露出した状態の超電導導体層３を別のＲＥ系超電導線材１００Ａがブリッジ接続している。
別のＲＥ系超電導線材１００Ａは、二本のＲＥ系超電導線材１００と構造が同一であり、これら二本のＲＥ系超電導線材１００に直交する方向に延在し、二本のＲＥ系超電導線材１００の超電導導体層３に懸架された状態で接続されている。
別のＲＥ系超電導線材１００Ａは、その両端部において保護層が除去されて超電導導体層３が露出し、両端部で露出したそれぞれの超電導導体層３が二本のＲＥ系超電導線材１００の超電導導体層３に対向する向きで、個別にＭＯＤ法により焼結接続されている。
別のＲＥ系超電導線材１００Ａは、その両端部において保護層が除去されて超電導導体層３が露出し、両端部で露出したそれぞれの超電導導体層３が二本のＲＥ系超電導線材１００の超電導導体層３に対向する向きで、個別にＭＯＤ法により焼結接続されている。
［溝付き枠材］
図１３（Ａ）はＲＥ系超電導線材１００が巻回された状態の溝付き枠材２０Ａの斜視図、図１３（Ｂ）はＲＥ系超電導線材１００が巻回されていない状態の溝付き枠材２０Ａの斜視図である。
これらの図に示すように、溝付き枠材２０Ａは、円柱状の円柱形状部２１Ａと、円柱形状部２１Ａの外周面の中心線方向中央部にフランジ部２２Ａとを備えている。
そして、この溝付き枠材２０Ａも、枠の材質はＧＦＲＰや銅，アルミなど低温において割れ等が発生し難い材質により一体的に形成されている。
図１３（Ａ）はＲＥ系超電導線材１００が巻回された状態の溝付き枠材２０Ａの斜視図、図１３（Ｂ）はＲＥ系超電導線材１００が巻回されていない状態の溝付き枠材２０Ａの斜視図である。
これらの図に示すように、溝付き枠材２０Ａは、円柱状の円柱形状部２１Ａと、円柱形状部２１Ａの外周面の中心線方向中央部にフランジ部２２Ａとを備えている。
そして、この溝付き枠材２０Ａも、枠の材質はＧＦＲＰや銅，アルミなど低温において割れ等が発生し難い材質により一体的に形成されている。
円柱形状部２１Ａはその中心線方向が、ダブルパンケーキコイル３０２のコイル中心線方向と平行となる向きで支持板３２０の片面上において支持されている。なお、円柱形状部２１Ａは、その中心を貫通形成された取付穴２５Ａに通されるボルトで締結固定され、回転調節可能である点は前述した溝付き枠材２０と同じである。
円柱形状部２１Ａは、その片面から裏面まで貫通した真っ直ぐなスリット状の溝部２１１Ａが形成されており、前述した焼結接続部６Ａは溝部２１１Ａ内に挿入されると共に、その隙間に充填剤２３が充填され、焼結接続部６Ａは溝部２１１Ａに埋め込まれた状態となっている。
そして、焼結接続部６Ａで接続された二本のＲＥ系超電導線材１００は、それぞれフランジ部２２Ａの両側において、円柱形状部２１Ａの外周面上に巻回されている。なお、溝部２１１Ａの入り口には、円弧部２１２Ａが形成され、各ＲＥ系超電導線材１００は、許容される曲げ径よりも小さい曲げが生じないようになっている。
巻回された状態の二本のＲＥ系超電導線材１００の外周面側には絶縁材２４が配置され、二本のＲＥ系超電導線材１００と共に巻回されている。これにより、複数回巻き付けられた二本のＲＥ系超電導線材１００は、一周ごとに絶縁が図られ、誘導電流の発生が抑制される構造となっている。
また、二本のＲＥ系超電導線材１００には、焼結接続部６Ａ以外の部分において、互いの超電導導体層３同士を低抵抗で導通可能に接続するバイパス接続部７Ａが形成されている。このバイパス接続部７Ａは、隙間を空けて並んだ二本のＲＥ系超電導線材１００の全幅に等しい幅（溝付き枠材２０Ａの幅と等しい幅）であって長さが短いＲＥ系超電導線材１００Ｂが二本のＲＥ系超電導線材１００の外周面に跨がって表面同士を半田等の良導体からなるロウ材で溶接することにより接続されている。
なお、ＲＥ系超電導線材１００Ｂは、ＲＥ系超電導線材１００と同一の層構造である。
そして、二本のＲＥ系超電導線材１００は、いずれも、超電導導体層３が基材１に対して外側を向いた状態で溝付き枠材２０Ａに巻回されており、ＲＥ系超電導線材１００Ｂは基材１に対して超電導導体層３がＲＥ系超電導線材１００側となるように接続されている。これにより、二本のＲＥ系超電導線材１００の超電導導体層３とＲＥ系超電導線材１００Ｂの超電導導体層３との間に基材１が介在しない状態となり、焼結接続部６Ａに常電導状態の転移が発生したときに、一方のＲＥ系超電導線材１００からＲＥ系超電導線材１００Ｂを通じて他方のＲＥ系超電導線材１００にバイパス電流が流れ、焼結接続部６Ａの焼損を防ぐことができる。
なお、ＲＥ系超電導線材１００Ｂは、ＲＥ系超電導線材１００と同一の層構造である。
そして、二本のＲＥ系超電導線材１００は、いずれも、超電導導体層３が基材１に対して外側を向いた状態で溝付き枠材２０Ａに巻回されており、ＲＥ系超電導線材１００Ｂは基材１に対して超電導導体層３がＲＥ系超電導線材１００側となるように接続されている。これにより、二本のＲＥ系超電導線材１００の超電導導体層３とＲＥ系超電導線材１００Ｂの超電導導体層３との間に基材１が介在しない状態となり、焼結接続部６Ａに常電導状態の転移が発生したときに、一方のＲＥ系超電導線材１００からＲＥ系超電導線材１００Ｂを通じて他方のＲＥ系超電導線材１００にバイパス電流が流れ、焼結接続部６Ａの焼損を防ぐことができる。
なお、溝付き枠材２０Ａに巻回された二本のＲＥ系超電導線材１００の余長部分は、巻回状態を維持するために、エポキシ等の硬化性樹脂等で固定しても良い。或いは、巻回された二本のＲＥ系超電導線材１００の外周に嵌合するＣ字状の枠で固定しても良い。
また、溝付き枠材２０ＡもＲＥ系超電導線材１００の巻き取り後は、エポキシ樹脂により支持板３２０に固定しても良い。
また、溝付き枠材２０ＡもＲＥ系超電導線材１００の巻き取り後は、エポキシ樹脂により支持板３２０に固定しても良い。
［無誘導巻き取り枠材］
無誘導巻き取り枠材３０は、前述したものと同一である。この無誘導巻き取り枠材３０は、一方のダブルパンケーキコイル３０２から引き出されたＲＥ系超電導線材１００の余長部分の長さがもう一方のＲＥ系超電導線材１００の余長部分の長さよりも長くなった場合に、その差分を巻回し、当該ＲＥ系超電導線材１００を変形等から保護する。
なお、無誘導巻き取り枠材３０に巻回されたＲＥ系超電導線材１００の余長部分もエポキシ等の硬化性樹脂等で固定したり、Ｃ字状の枠で固定しても良い。
また、無誘導巻き取り枠材３０もＲＥ系超電導線材１００の巻き取り後は、エポキシ樹脂により支持板３２０に固定しても良い。
無誘導巻き取り枠材３０は、前述したものと同一である。この無誘導巻き取り枠材３０は、一方のダブルパンケーキコイル３０２から引き出されたＲＥ系超電導線材１００の余長部分の長さがもう一方のＲＥ系超電導線材１００の余長部分の長さよりも長くなった場合に、その差分を巻回し、当該ＲＥ系超電導線材１００を変形等から保護する。
なお、無誘導巻き取り枠材３０に巻回されたＲＥ系超電導線材１００の余長部分もエポキシ等の硬化性樹脂等で固定したり、Ｃ字状の枠で固定しても良い。
また、無誘導巻き取り枠材３０もＲＥ系超電導線材１００の巻き取り後は、エポキシ樹脂により支持板３２０に固定しても良い。
［接続構造の技術的効果］
上記ＲＥ系超電導線材の接続構造１０Ａは、接続構造１０と同一の技術的効果を備えると共に、その溝付き枠材２０Ａは、二本平行に引き出されたＲＥ系超電導線材１００の焼結接続部６Ａを溝部２１１Ａ内で機械的強度を高く維持して保護することが可能である。
また、溝付き枠材２０Ａは円柱形状部２１Ａにより二本のＲＥ系超電導線材１００がフランジ部２２Ａの両側で個別に巻線されているので、二本が平行に引き出されたＲＥ系超電導線材１００の余長部分を曲がりや折り曲げから保護することが可能となる。
上記ＲＥ系超電導線材の接続構造１０Ａは、接続構造１０と同一の技術的効果を備えると共に、その溝付き枠材２０Ａは、二本平行に引き出されたＲＥ系超電導線材１００の焼結接続部６Ａを溝部２１１Ａ内で機械的強度を高く維持して保護することが可能である。
また、溝付き枠材２０Ａは円柱形状部２１Ａにより二本のＲＥ系超電導線材１００がフランジ部２２Ａの両側で個別に巻線されているので、二本が平行に引き出されたＲＥ系超電導線材１００の余長部分を曲がりや折り曲げから保護することが可能となる。
また、接続構造１０Ａは、超電導コイルユニット３００のように、並べて保持された二つのダブルパンケーキコイル３０２のＲＥ系超電導線材１００を焼結接続する場合にも焼結接続部６Ａ及びＲＥ系超電導線材１００の余長部分を効果的に保護することができる。
また、接続構造１０において、二本のＲＥ系超電導線材１００は、他のＲＥ系超電導線材１００Ａのブリッジ接続により焼結接続を行っているので、二本のＲＥ系超電導線材１００が互いの平面を対向状態で密接させて接続することができないような配置、例えば、二本のＲＥ系超電導線材１００はその幅方向に平行に並んで離れて配置されているような場合でも、焼結接続を行うことが可能である。
１ 超電導成膜用基材
３ 酸化物超電導導体層
４ 内部保護層
５ 外部保護層
６，６Ａ 焼結接続部（接続部）
７，７Ａ バイパス接続部
１０，１０Ａ 接続構造
２０，２０Ａ 溝付き枠材
２１，２１Ａ 円柱形状部
２２，２２Ａ フランジ部
２３ 充填剤
２４ 絶縁材
３０ 無誘導巻き取り枠材
４０ 超電導コイル
６０ 永久電流スイッチ
１００，１００Ａ，１００Ｂ ＲＥ系超電導線材
１１０ 接続器
２００ 電流システム
２１１，２１１Ａ 溝部
３００ 超電導コイルユニット
３０２ ダブルパンケーキコイル
３ 酸化物超電導導体層
４ 内部保護層
５ 外部保護層
６，６Ａ 焼結接続部（接続部）
７，７Ａ バイパス接続部
１０，１０Ａ 接続構造
２０，２０Ａ 溝付き枠材
２１，２１Ａ 円柱形状部
２２，２２Ａ フランジ部
２３ 充填剤
２４ 絶縁材
３０ 無誘導巻き取り枠材
４０ 超電導コイル
６０ 永久電流スイッチ
１００，１００Ａ，１００Ｂ ＲＥ系超電導線材
１１０ 接続器
２００ 電流システム
２１１，２１１Ａ 溝部
３００ 超電導コイルユニット
３０２ ダブルパンケーキコイル
Claims (7)
- 片側の面に超電導導体層が形成された基材と、
前記基材を被覆する保護層とを備える超電導線材の接続構造において、
二本の前記超電導線材の前記保護層から露出した前記超電導導体層を接続する接続部と、
前記接続部が固定された溝部を有する溝付き枠材とを備えていることを特徴とする超電導線材の接続構造。 - 前記溝付き枠材は円柱形状部を備え、
前記接続部で接続された前記二本の前記超電導線材が前記円柱形状部に巻線されていることを特徴とする請求項１に記載の超電導線材の接続構造。 - 前記二本の前記超電導線材は、前記接続部以外の部分で導通可能に接続されていることを特徴とする請求項１又は２記載の超電導線材の接続構造。
- 前記二本の前記超電導線材は、前記接続部以外であって前記溝付き枠材に巻線されている部分で導通可能に接続されていることを特徴とする請求項２記載の超電導線材の接続構造。
- 前記二本の前記超電導線材は、前記接続部以外の部分で、前記二本の前記超電導線材以外の超電導線材により接続されていることを特徴とする請求項３又は４記載の超電導線材の接続構造。
- 前記溝部に樹脂又は低融点金属を有することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の超電導線材の接続構造。
- 前記二本の前記超電導線材は、
前記超電導線材の長手方向における前記接続部側に向かう方向が同じ向きになるように接続されていることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の超電導線材の接続構造。
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3739602A1 (en) | 2019-05-14 | 2020-11-18 | Japan Superconductor Technology, Inc. | Superconducting magnet apparatus |
| JP2020194882A (ja) * | 2019-05-28 | 2020-12-03 | ジャパンスーパーコンダクタテクノロジー株式会社 | 超電導マグネット装置 |
| WO2022137738A1 (ja) * | 2020-12-22 | 2022-06-30 | ジャパンスーパーコンダクタテクノロジー株式会社 | 超電導コイル装置 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03253006A (ja) * | 1990-03-01 | 1991-11-12 | Mitsubishi Electric Corp | 化合物超電導コイルの製造方法 |
| JPH04291702A (ja) * | 1991-03-20 | 1992-10-15 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 高温超電導コイル |
| JP2004319777A (ja) * | 2003-04-16 | 2004-11-11 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | 超電導コイル及び超電導マグネット装置 |
| US7566684B1 (en) * | 2006-08-24 | 2009-07-28 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Machinery windings of yttrium barium copper oxide and related coated conductor |
| JP2011187524A (ja) * | 2010-03-05 | 2011-09-22 | Hitachi Ltd | 高温超電導並列導体、それを用いた高温超電導コイル及び高温超電導マグネット |
| US20140024534A1 (en) * | 2012-07-20 | 2014-01-23 | M'hamed Lakrimi | Superconducting joints |
| CN104733151A (zh) * | 2013-12-20 | 2015-06-24 | 通用电气公司 | 用来储存超导引线的装置和方法、以及使用该装置的超导磁体系统 |
-
2016
- 2016-12-15 JP JP2016243543A patent/JP6738720B2/ja active Active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03253006A (ja) * | 1990-03-01 | 1991-11-12 | Mitsubishi Electric Corp | 化合物超電導コイルの製造方法 |
| JPH04291702A (ja) * | 1991-03-20 | 1992-10-15 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 高温超電導コイル |
| JP2004319777A (ja) * | 2003-04-16 | 2004-11-11 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | 超電導コイル及び超電導マグネット装置 |
| US7566684B1 (en) * | 2006-08-24 | 2009-07-28 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Machinery windings of yttrium barium copper oxide and related coated conductor |
| JP2011187524A (ja) * | 2010-03-05 | 2011-09-22 | Hitachi Ltd | 高温超電導並列導体、それを用いた高温超電導コイル及び高温超電導マグネット |
| US20140024534A1 (en) * | 2012-07-20 | 2014-01-23 | M'hamed Lakrimi | Superconducting joints |
| CN104733151A (zh) * | 2013-12-20 | 2015-06-24 | 通用电气公司 | 用来储存超导引线的装置和方法、以及使用该装置的超导磁体系统 |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3739602A1 (en) | 2019-05-14 | 2020-11-18 | Japan Superconductor Technology, Inc. | Superconducting magnet apparatus |
| JP2020188110A (ja) * | 2019-05-14 | 2020-11-19 | ジャパンスーパーコンダクタテクノロジー株式会社 | 超電導マグネット装置 |
| US11551842B2 (en) | 2019-05-14 | 2023-01-10 | Japan Superconductor Technology Inc. | Superconducting magnet apparatus |
| JP7270908B2 (ja) | 2019-05-14 | 2023-05-11 | ジャパンスーパーコンダクタテクノロジー株式会社 | 超電導マグネット装置 |
| JP2020194882A (ja) * | 2019-05-28 | 2020-12-03 | ジャパンスーパーコンダクタテクノロジー株式会社 | 超電導マグネット装置 |
| JP7236076B2 (ja) | 2019-05-28 | 2023-03-09 | ジャパンスーパーコンダクタテクノロジー株式会社 | 超電導マグネット装置 |
| WO2022137738A1 (ja) * | 2020-12-22 | 2022-06-30 | ジャパンスーパーコンダクタテクノロジー株式会社 | 超電導コイル装置 |
| EP4246541A4 (en) * | 2020-12-22 | 2024-05-01 | Japan Superconductor Technology, Inc. | SUPERCONDUCTIVE COIL DEVICE |
Also Published As
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