JP2021096948A - 超電導線の接続構造および超電導線の接続構造の製造方法、ならびに、超電導マグネット装置およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】超電導線の接続構造について、電気的特性を向上させるとともに信頼性を向上させる。【解決手段】本発明に基づく超電導線の接続構造１００においては、スリーブ１３０が、貫通孔１３１を有している。貫通孔１３１においては、複数の第１フィラメント１１０および複数の第２フィラメント１２０の各々のいずれもが一方側から挿通されている。スリーブ１３０は、第１部分１３２と、第２部分１３３とを有している。第２部分１３３における貫通孔１３１の、貫通方向に直交する断面における断面積は、第１部分１３２における貫通孔１３１の、貫通方向に直交する断面における断面積より小さい。【選択図】図２

Description

本開示は、超電導線の接続構造および超電導線の接続構造の製造方法、ならびに、超電導マグネット装置およびその製造方法に関する。

超電導線の接続構造および超電導線の接続構造の製造方法を開示した先行文献として、特許第２９０２２３９号公報(特許文献１)がある。特許文献１に記載の超電導線の接続構造の製造方法は、前処理工程と、中間処理工程と、接続工程とを備えている。超電導線は、合金系超電導材料からなる多数本のフィラメントが安定化材中に埋設されてなる。前処理工程では、超電導線の接続部において、安定化材を除去する。中間処理工程では、安定化材が除去された複数の超電導線の露出したフィラメントを成形する。中間処理工程は、整線化工程と、撚線化工程とを有する。整線化工程では、複数の超電導線の露出したフィラメントを解す。撚線化工程では、フィラメントをツイストする。接続工程では、複数の超電導線のフィラメントを一括してスリーブ内に挿入し、ダイスによりスリーブとともにフィラメントを押圧して接続する。

特許第２９０２２３９号公報

特許文献１に記載された超電導線の接続構造においては、スリーブの貫通孔の貫通方向に直交する、貫通孔の断面の断面積を小さくするほど、貫通孔内のフィラメントの充填率が向上する。フィラメントの充填率が向上すれば、スリーブ内のフィラメントの臨界電流値が向上する。これにより、超電導線の接続構造における電気的特性が向上する。

貫通孔の上記断面の断面積を小さくためには、フィラメントが貫通孔に挿通された状態のスリーブを、外側から高い圧力で押圧することが考えられる。しかしながら、このように高い圧力でスリーブを外側から押圧すると、貫通孔内のフィラメントが押圧力によって塑性変形する場合がある。上記貫通孔の貫通方向に沿って延びるようにフィラメントの当該塑性変形が生じた場合、上記断面におけるフィラメントの断面積が小さくなる。そうすると、フィラメントの臨界電流値がかえって低下する。低下した臨界電流値を超える電流がフィラメントを流れると、超電導状態のフィラメントが常電導状態に相転移する、クエンチと呼ばれる異常現象が生じるおそれがある。また、さらに高い圧力でスリーブを外側から押圧すると、貫通孔内のフィラメントが破断する、すなわち、フィラメントが機械的に断線する場合がある。

本開示は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、電気的特性を向上させるとともに信頼性を向上できる、超電導線の接続構造を提供することを目的とする。

本開示に基づく超電導線の接続構造は、超電導線同士のフィラメントを互いに接続する。超電導線は、フィラメントと、被覆部とを含んでいる。フィラメントは、金属系超電導材料から構成されている。被覆部は、フィラメントを覆い、安定化材で構成されている。超電導線の接続構造は、フィラメントとして複数の第１フィラメントおよび複数の第２フィラメントと、スリーブとを備えている。スリーブは、貫通孔を有している。貫通孔においては、複数の第１フィラメントおよび複数の第２フィラメントの各々のいずれもが一方側から挿通されている。スリーブは、第１部分と、第２部分とを有している。第１部分は、貫通孔の貫通方向の上記一方側に位置している。第２部分は、貫通孔の貫通方向の他方側に位置している。第２部分における貫通孔の、貫通方向に直交する断面における断面積は、第１部分における貫通孔の、貫通方向に直交する断面における断面積より小さい。

本開示に基づく超電導線の接続構造の製造方法は、超電導線同士のフィラメントを互いに接続する超電導線の接続構造の製造方法である。超電導線は、フィラメントと、被覆部とを含む。フィラメントは、金属系超電導材料で構成される。被覆部は、フィラメントを覆い、安定化材で構成される。上記超電導線の接続構造の製造方法は、準備工程と、挿通工程と、圧接工程とを備えている。準備工程においては、フィラメントとして、複数の第１フィラメントと、複数の第２フィラメントとを準備する。挿通工程においては、複数の第１フィラメントおよび複数の第２フィラメントの両方を、スリーブの貫通孔の一方側から挿通する。圧接工程においては、複数の第１フィラメントと第２フィラメントとが挿通されているスリーブを外側から押圧することにより、複数の第１フィラメントおよび複数の第２フィラメントを互いに圧接する。スリーブは、第１部分と、第２部分とを有する。第１部分は、貫通孔の貫通方向の上記一方側に位置する。第２部分は、貫通孔の貫通方向の他方側に位置する。圧接工程においては、第２部分の、貫通孔の貫通方向に直交する断面における断面積が、第１部分の、貫通孔の貫通方向に直交する断面における断面積より小さくなるように、スリーブを外側から押圧する。

本開示によれば、第２部分においては、貫通孔の貫通方向に直交する断面における断面積を小さくして、複数の第１フィラメントおよび複数の第２フィラメントの充填率を高めることができる。このため、超電導線の接続構造の電気的特性を向上できる。さらに、第２部分における貫通孔内に位置する複数の第１フィラメントおよび複数の第２フィラメントのいずれかが断線した場合においても、第１部分における貫通孔内において複数の第１フィラメントと複数の第２フィラメントとの電気的接続が確保される。このため、超電導線の接続構造の信頼性を向上できる。

実施の形態１に係る超電導マグネット装置の構成を模式的に示す回路図である。 実施の形態１に係る超電導線の接続構造の構成を示す部分断面図である。 実施の形態１に係る超電導線の接続構造の製造方法を示すフローチャートである。 実施の形態１に係る超電導線の接続構造の製造方法において、複数のフィラメントを準備してスリーブに挿通した状態を示す部分断面図である。 実施の形態１に係る超電導線の接続構造の製造方法の第１圧接工程において、ダイスによってスリーブを外側から押圧した状態を示す部分断面図である。 実施の形態１に係る超電導線の接続構造の製造方法の第２圧接工程において、ダイスによってスリーブを外側から押圧した状態を示す部分断面図である。 実施の形態１に係る超電導線の接続構造の製造方法の変形例を示すフローチャートである。 実施の形態１に係る超電導線の接続構造の製造方法の変形例において、複数のフィラメントを準備してスリーブに挿通した状態を示す部分断面図である。 図８の複数のフィラメント、スリーブおよびダイスをＩＸ−ＩＸ線矢印方向から見た断面図である。 実施の形態１に係る超電導線の接続構造の製造方法の変形例の同時圧接工程において、ダイスによってスリーブを外側から押圧した状態を示す部分断面図である。 図１０の複数のフィラメント、スリーブおよびダイスをＸＩ−ＸＩ線矢印方向から見た断面図である。 実施の形態１に係る超電導線の接続構造の製造方法の変形例の第２圧接工程において、ダイスによってスリーブを外側から押圧した状態を示す部分断面図である。 図１２に示す複数のフィラメント、スリーブおよびダイスをＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線矢印方向から見た図である。 実施の形態２に係る超電導線の接続構造の構成を示す部分断面図である。 図１４の超電導線の接続構造をＸＶ−ＸＶ線矢印方向から見た断面図である。 図１４の超電導線の接続構造をＸＶＩ−ＸＶＩ線矢印方向から見た断面図である。 実施の形態２に係る超電導線の接続構造の製造方法において、複数のフィラメントを準備して、スリーブに挿通した状態を示す部分断面図である。 図１７の複数のフィラメント、スリーブおよびダイスをＸＶＩＩＩ−ＸＶＩＩＩ線矢印方向から見た断面図である。 実施の形態２に係る超電導線の接続構造の製造方法の同時圧接工程において、ダイスによってスリーブを外側から押圧した状態を示す部分断面図である。 図１９の複数のフィラメント、スリーブおよびダイスをＸＸ−ＸＸ線矢印方向から見た断面図である。 実施の形態２に係る超電導線の接続構造の製造方法において、第２圧接工程において圧接する直前の状態を示す部分断面図である。 図２１の複数のフィラメント、スリーブおよびダイスをＸＸＩＩ−ＸＸＩＩ線矢印方向から見た断面図である。 実施の形態２に係る超電導線の接続構造の製造方法の第２圧接工程において、ダイスによってスリーブを外側から押圧した状態を示す部分断面図である。 図２３の複数のフィラメント、スリーブおよびダイスをＸＸＩＶ−ＸＸＩＶ線矢印方向から見た断面図である。 実施の形態３に係る超電導線の接続構造の構成を示す部分断面図である。 実施の形態３に係る超電導線の接続構造の製造方法を示すフローチャートである。 実施の形態３に係る超電導線の接続構造の製造方法の同時圧接工程において、ダイスによってスリーブを外側から押圧した状態を示す部分断面図である。 実施の形態３に係る超電導線の接続構造の製造方法の第１変形例において、複数のフィラメントを準備して、スリーブに挿通した状態を示す部分断面図である。 実施の形態３に係る超電導線の接続構造の製造方法の第１変形例において、ダイスによってスリーブを外側から押圧した状態を示す部分断面図である。 実施の形態３に係る超電導線の接続構造の製造方法の第２変形例において、ダイスによってスリーブを外側から押圧した状態を示す部分断面図である。 実施の形態４に係る超電導線の接続構造の構成を示す部分断面図である。 実施の形態４に係る超電導線の接続構造の製造方法において、ダイスによってスリーブを外側から押圧した状態を示す部分断面図である。 実施の形態５に係る超電導線の接続構造の構成を示す部分断面図である。 実施の形態５に係る超電導線の接続構造の製造方法において、ダイスによってスリーブを外側から押圧した状態を示す部分断面図である。 実施の形態５に係る超電導線の接続構造の製造方法の変形例において、ダイスによってスリーブを外側から押圧した状態を示す部分断面図である。 比較例に係る超電導線の接続構造の構成を示す部分断面図である。 比較例に係る超電導線の接続構造の製造方法において、複数のフィラメントを準備した状態を示す部分断面図である。 比較例に係る超電導線の接続構造の製造方法において、複数のフィラメントをスリーブに挿通する直前の状態を示す部分断面図である。 比較例に係る超電導線の接続構造の製造方法において、複数のフィラメントをスリーブに挿通した状態を示す部分断面図である。 図３９の複数のフィラメント、スリーブおよびダイスをＸＬ−ＸＬ線矢印方向から見た断面図である。 比較例に係る超電導線の接続構造の製造方法の圧接工程において、ダイスによってスリーブを外側から押圧した状態を示す部分断面図である。 図４１の複数のフィラメント、スリーブおよびダイスをＸＬＩＩ−ＸＬＩＩ線矢印方向から見た断面図である。 実施の形態６に係る超電導線の接続構造の構成を示す部分断面図である。 実施の形態６に係る超電導線の接続構造の製造方法を示すフローチャートである。 実施の形態６に係る超電導線の接続構造の製造方法において、複数のフィラメントを準備して、スリーブの第１部分に挿通した状態を示す部分断面図である。 実施の形態６に係る超電導線の接続構造の製造方法の第１圧接工程において、ダイスによってスリーブを外側から押圧した状態を示す部分断面図である。 実施の形態６に係る超電導線の接続構造の製造方法において、複数のフィラメントをスリーブの第２部分に挿通した状態を示す部分断面図である。 実施の形態６に係る超電導線の接続構造の製造方法の第２圧接工程において、ダイスによってスリーブを外側から押圧した状態を示す部分断面図である。 実施の形態７に係る超電導線の接続構造の構成を示す部分断面図である。

以下、各実施の形態に係る超電導線の接続構造および超電導マグネット装置について図面を参照して説明する。以下の実施の形態においては、図中の同一または相当部分には同一符号を付し、その説明は繰り返さない。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る超電導マグネット装置の構成を模式的に示す回路図である。図１に示すように、実施の形態１に係る超電導マグネット装置１は、第１コイル１０と、第２コイル２０と、超電導線の接続構造１００とを備えている。第１コイル１０と、第２コイル２０とは、超電導線の接続構造１００によって互いに直列に接続されている。

本実施の形態に係る超電導マグネット装置１は、第３コイル３０および第４コイル４０をさらに備えている。第３コイル３０は、第２コイル２０と互いに直列に接続されている。第４コイル４０は、第３コイル３０と互いに直列に接続されている。図１に示すように、第３コイル３０は、本実施の形態に係る超電導線の接続構造１００によって第２コイル２０と互いに接続されていてもよい。第４コイル４０は、本実施の形態に係る超電導線の接続構造１００によって第３コイル３０と互いに接続されていてもよい。第１コイル１０、第２コイル２０、第３コイル３０および第４コイル４０の各々は、超電導線１０１によって形成されている。なお、本実施の形態に係る超電導マグネット装置１は、複数の追加コイルをさらに備えていてもよい。複数の追加コイルの各々も、超電導線１０１によって形成されている。複数の追加コイルの各々は、超電導線の接続構造１００によって、第１コイル１０、第２コイル２０、第３コイル３０および第４コイル４０と、互いに直列に接続されていてもよい。

超電導マグネット装置１は、超電導永久電流スイッチ５０と、励磁用電源端子６０とをさらに備えている。超電導永久電流スイッチ５０に接続された２つの超電導線１０１のうちの一方は、第１コイル１０を構成する超電導線１０１に接続されており、他方は、第４コイル４０を構成する超電導線１０１に接続されている。超電導永久電流スイッチ５０に接続された２つの超電導線１０１は、それぞれ、本実施の形態に係る超電導線の接続構造１００により、第１コイル１０を形成する超電導線１０１および第２コイル２０を形成する超電導線１０１に接続されていてもよい。本実施の形態において、励磁用電源端子６０の一方端は、第１コイル１０を構成する超電導線１０１で形成され、他方端は、第４コイル４０を形成する超電導線１０１で形成されている。なお、本実施の形態に係る超電導マグネット装置１は、１以上の追加の超電導永久電流スイッチをさらに備えていてもよい。１以上の追加の超電導永久電流スイッチの各々は、超電導永久電流スイッチ５０と互いに並列に接続されていてもよい。１以上の追加の超電導永久電流スイッチの各々は、互いに並列に接続されていてもよい。

図２は、実施の形態１に係る超電導線の接続構造の構成を示す部分断面図である。図２に示すように、実施の形態１に係る超電導線の接続構造１００は、超電導線１０１同士のフィラメント１０２を互いに接続する。

超電導線１０１は、フィラメント１０２と、被覆部１０３とを含んでいる。フィラメント１０２は、金属系超電導材料から構成されている。被覆部１０３は、フィラメント１０２を覆っている。被覆部１０３は、安定化材で構成されている。

超電導線の接続構造１００は、フィラメント１０２として複数の第１フィラメント１１０および複数の第２フィラメント１２０と、スリーブ１３０とを備えている。本実施の形態に係る超電導マグネット装置１においては、図１および図２に示すように、第１コイル１０は、フィラメント１０２として複数の第１フィラメント１１０を含む超電導線１０１によって形成されている。第２コイル２０は、フィラメント１０２として複数の第２フィラメント１２０を含む超電導線１０１によって形成されている。

複数の第１フィラメント１１０のうち、被覆部１０３に覆われた部分は、撚り線で構成されている。複数の第２フィラメント１２０のうち、被覆部１０３に覆われた部分は、撚り線で構成されている。図２に示すように、複数の第１フィラメント１１０のうち、被覆部１０３から露出している部分の一部は撚り線が解されている。複数の第２フィラメント１２０のうち、被覆部１０３から露出している部分の一部は撚り線が解されている。複数の第１フィラメント１１０のうち撚り線が解されている部分と、複数の第２フィラメント１２０のうち撚り線が解されている部分とが、共に撚り線化されることで、複合撚り線１０４が形成されている。

スリーブ１３０は、貫通孔１３１を有している。スリーブ１３０は、第１部分１３２と、第２部分１３３とを有している。第１部分１３２は、貫通孔１３１の貫通方向の上記一方側に位置している。第２部分１３３は、貫通孔１３１の貫通方向の他方側に位置している。本実施の形態において、第１部分１３２および第２部分１３３は一体で構成されている。スリーブ１３０は、第１部分１３２および第２部分１３３のみからなる。

第２部分１３３における貫通孔１３１の、貫通方向に直交する断面における断面積Ｓｂは、第１部分１３２における貫通孔１３１の、貫通方向に直交する断面における断面積Ｓａより小さい。

貫通孔１３１においては、複数の第１フィラメント１１０および複数の第２フィラメント１２０の各々のいずれもが一方側から挿通されている。具体的には、本実施の形態において、貫通孔１３１内には複合撚り線１０４が位置している。

以下、実施の形態１に係る超電導線の接続構造１００の製造方法について説明する。図３は、実施の形態１に係る超電導線の接続構造の製造方法を示すフローチャートである。図３に示すように、実施の形態１に係る超電導線の接続構造１００の製造方法は、準備工程Ｓ１と、挿通工程Ｓ２と、圧接工程Ｓ３とを備えている。

図４は、実施の形態１に係る超電導線の接続構造の製造方法において、複数のフィラメントを準備してスリーブに挿通した状態を示す部分断面図である。

図４に示すように、準備工程Ｓ１においては、フィラメント１０２として、複数の第１フィラメント１１０と、複数の第２フィラメント１２０とを準備する。本実施の形態においては、具体的には、まず、一方の超電導線１０１における複数の第１フィラメント１１０、および、他方の超電導線１０１における複数の第２フィラメント１２０の各々を被覆する被覆部１０３の一部を除去する。複数の第１フィラメント１１０および複数の第２フィラメント１２０の各々について、被覆部１０３が除去された部分の撚り線を解して整線化する。整線化された複数の第１フィラメント１１０および複数の第２フィラメント１２０の各々を互いに撚り線化して、複合撚り線１０４を形成する。

図４に示すように、挿通工程Ｓ２においては、複数の第１フィラメント１１０および複数の第２フィラメント１２０の両方を、スリーブ１３０の貫通孔１３１の一方側から挿通する。本実施の形態においては、具体的には、挿通工程Ｓ２において、複合撚り線１０４を、スリーブ１３０の貫通孔１３１の一方側から挿通する。

圧接工程Ｓ３においては、まず、図４に示すように、複数の第１フィラメント１１０および複数の第２フィラメント１２０が挿通されたスリーブ１３０を、ダイス２内に配置する。そして、ダイス２によって、複数の第１フィラメント１１０と第２フィラメント１２０とが挿通されているスリーブ１３０を外側から押圧することにより、複数の第１フィラメント１１０および複数の第２フィラメント１２０を互いに圧接する。

図３に示すように、本実施の形態において、圧接工程Ｓ３は、第１圧接工程Ｓ３１と、第２圧接工程Ｓ３２とをこの順で含んでいる。圧接工程Ｓ３は、第２圧接工程Ｓ３２と、第１圧接工程Ｓ３１とをこの順で含んでいてもよい。

図５は、実施の形態１に係る超電導線の接続構造の製造方法の第１圧接工程において、ダイスによってスリーブを外側から押圧した状態を示す部分断面図である。図５に示すように、第１圧接工程Ｓ３１においては、第１部分１３２のみを押圧する。具体的には、スリーブ１３０の一方側に位置する第１部分１３２のみがダイス２に重なるようにスリーブ１３０を配置した後、ダイス２によって、第１部分１３２のみを外側から押圧する。本実施の形態においては、第１圧接工程Ｓ３１において、上記貫通方向に対して直交する高さ方向に沿う方向に第１部分１３２のみを押圧する。

図６は、実施の形態１に係る超電導線の接続構造の製造方法の第２圧接工程において、ダイスによってスリーブを外側から押圧した状態を示す部分断面図である。図６に示すように、第２圧接工程Ｓ３２においては、第２部分１３３のみを押圧する。具体的には、スリーブ１３０の他方側に位置する第２部分１３３のみがダイス２に重なるようにスリーブ１３０を配置した後、ダイス２によって、第２部分１３３のみを外側から押圧する。本実施の形態においては、第２圧接工程Ｓ３２において、上記高さ方向に沿う方向に第２部分１３３のみを押圧する。

図５および図６に示すように、本実施の形態においては、圧接工程Ｓ３において、第２部分１３３の、貫通孔１３１の貫通方向に直交する断面における断面積Ｓｂが、第１部分１３２の、貫通孔１３１の貫通方向に直交する断面における断面積Ｓａより小さくなるように、スリーブ１３０を外側から押圧する。具体的には、第２圧接工程Ｓ３２における押圧力が、第１圧接工程Ｓ３１における押圧力より大きくなるようにして、スリーブ１３０を外側から押圧する。上記の工程により、実施の形態１に係る超電導線の接続構造１００が製造される。

以下、実施の形態１に係る超電導マグネット装置の製造方法について説明する。実施の形態１に係る超電導マグネット装置１の製造方法は、接続工程と、第１コイル形成工程と、第２コイル形成工程とを備えている。本実施の形態に係る超電導マグネット装置１の製造方法において、各工程の順序は特に限定されない。

図１に示すように、接続工程においては、上述した実施の形態１に係る超電導線の接続構造１００の製造方法により、複数の第１フィラメント１１０と複数の第２フィラメント１２０とを互いに接続する。第１コイル形成工程においては、複数の第１フィラメント１１０を含む超電導線１０１により第１コイル１０を形成する。第２コイル形成工程においては、複数の第２フィラメント１２０を含む超電導線１０１により第２コイル２０を形成する。なお、実施の形態１に係る超電導マグネット装置の製造方法において、接続工程は、第１コイル形成工程および第２コイル形成工程の後に行なわれる。

本実施の形態に係る超電導マグネット装置１の製造方法は、必要に応じて、第３コイル３０を準備する工程、第４コイル４０を準備する工程、第２コイル２０と第３コイル３０とを互いに接続する工程、第３コイル３０と第４コイル４０とを互いに接続する工程、超電導永久電流スイッチ５０を第１コイル１０および第４コイル４０の各々に接続する工程、励磁用電源端子６０を設ける工程をさらに備えてもよい。本実施の形態に係る超電導マグネット装置１の製造方法は、複数の追加のコイルの各々を、第１コイル１０、第２コイル２０、第３コイル３０および第４コイル４０と互いに直列接続されるように接続する工程をさらに備えていてもよい。本実施の形態に係る超電導マグネット装置１の製造方法は、１以上の追加の永久電流スイッチの各々を、超電導永久電流スイッチ５０と互いに並列に接続する工程をさらに備えていてもよい。上記の工程により、実施の形態１に係る超電導マグネット装置１が製造される。

なお、実施の形態１に係る超電導線の接続構造１００の製造方法においては、圧接工程Ｓ３が、第１圧接工程Ｓ３１に代えて同時圧接工程を含んでいてもよい。

図７は、実施の形態１に係る超電導線の接続構造の製造方法の変形例を示すフローチャートである。図７に示すように、実施の形態１に係る超電導線の接続構造１００の製造方法の変形例においては、圧接工程Ｓ３が、同時圧接工程Ｓ３０と、第２圧接工程Ｓ３２とをこの順で含んでいる。本変形例においては、第２圧接工程Ｓ３２と同時圧接工程Ｓ３０とをこの順で含んでいてもよい。

図８は、本実施の形態１に係る超電導線の接続構造の製造方法の変形例において、複数のフィラメントを準備してスリーブに挿通した状態を示す部分断面図である。図９は、図８の複数のフィラメント、スリーブおよびダイスをＩＸ−ＩＸ線矢印方向から見た断面図である。図１０は、実施の形態１に係る超電導線の接続構造の製造方法の変形例の同時圧接工程において、ダイスによってスリーブを外側から押圧した状態を示す部分断面図である。図１１は、図１０の複数のフィラメント、スリーブおよびダイスをＸＩ−ＸＩ線矢印方向から見た断面図である。

図８から図１１に示すように、同時圧接工程においては、第１部分１３２および第２部分１３３の両方を同時に押圧する。具体的には、スリーブ１３０の全体がダイス２に重なるように、スリーブ１３０をダイス２内に配置したあと、ダイス２によって、スリーブ１３０全体を外側から押圧する。本変形例においては、同時圧接工程において、貫通方向に対して直交する高さ方向に沿う方向にスリーブ１３０を押圧する。本変形例においては、同時圧接工程Ｓ３０において、スリーブ１３０にかかる押圧力が、貫通孔１３１の貫通方向にかけて均等となるように、スリーブ１３０を押圧する。

図１２は、実施の形態１に係る超電導線の接続構造の製造方法の変形例の第２圧接工程において、ダイスによってスリーブを外側から押圧した状態を示す部分断面図である。図１３は、図１２に示す複数のフィラメント、スリーブおよびダイスをＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線矢印方向から見た図である。

図１２および図１３に示すように、実施の形態１に係る超電導線の接続構造１００の製造方法と同様に、第２圧接工程Ｓ３２においては、上記高さ方向に沿う方向に第２部分１３３のみを押圧する。なお、第２圧接工程Ｓ３２で使用するダイス２については、同時圧接工程Ｓ３０で使用したダイス２の上部ダイスを下部ダイスとして使用し、同時圧接工程Ｓ３０で使用したダイス２の下部ダイスを上部ダイスとして使用することができる。

上記のように、実施の形態１に係る超電導線の接続構造１００においては、スリーブ１３０が、貫通孔１３１を有している。貫通孔１３１においては、複数の第１フィラメント１１０および複数の第２フィラメント１２０の各々のいずれもが一方側から挿通されている。スリーブ１３０は、第１部分１３２と、第２部分１３３とを有している。第１部分１３２は、貫通孔１３１の貫通方向の上記一方側に位置している。第２部分１３３は、貫通孔１３１の貫通方向の他方側に位置している。第２部分１３３における貫通孔１３１の、貫通方向に直交する断面における断面積は、第１部分１３２における貫通孔１３１の、貫通方向に直交する断面における断面積より小さい。

これにより、第２部分１３３においては、貫通孔１３１の貫通方向に直交する断面における断面積を小さくして、複数の第１フィラメント１１０および複数の第２フィラメント１２０の充填率を高めることができる。このため、超電導線の接続構造１００の電気的特性を向上できる。さらに、第２部分１３３における貫通孔１３１内に位置する複数の第１フィラメント１１０および複数の第２フィラメント１２０のいずれかが断線した場合においても、第１部分１３２における貫通孔１３１内において複数の第１フィラメント１１０と複数の第２フィラメント１２０との電気的接続が確保される。このため、超電導線の接続構造１００の信頼性を向上できる。

本実施の形態においてスリーブ１３０は、第１部分１３２および第２部分１３３のみからなる。第１部分１３２および第２部分１３３は一体で構成されている。

第１部分１３２および第２部分１３３の各々が上記の構成となる場合であっても、複数の第１フィラメント１１０と複数の第２フィラメント１２０との電気的接続が確保され、超電導線の接続構造１００の信頼性を向上できる。

実施の形態１に係る超電導マグネット装置は、超電導線の接続構造１００と、第１コイルと、第２コイルとを備えている。第１コイル１０は、複数の第１フィラメント１１０を含む超電導線１０１によって形成されている。第２コイル２０は、複数の第２フィラメント１２０を含む超電導線１０１によって形成されている。

これにより、電気的特性が向上し、かつ、信頼性が向上した超電導線の接続構造１００を備える超電導マグネット装置１は、電気的特性が向上し、かつ、信頼性が向上する。

実施の形態１に係る超電導線の接続構造１００の製造方法は、準備工程Ｓ１と、挿通工程Ｓ２と、圧接工程Ｓ３とを備えている。準備工程Ｓ１においては、フィラメント１０２として、複数の第１フィラメント１１０と、複数の第２フィラメント１２０とを準備する。挿通工程Ｓ２においては、複数の第１フィラメント１１０および複数の第２フィラメント１２０の両方を、スリーブ１３０の貫通孔１３１の一方側から挿通する。圧接工程Ｓ３においては、複数の第１フィラメント１１０と第２フィラメント１２０とが挿通されているスリーブ１３０を外側から押圧することにより、複数の第１フィラメント１１０および複数の第２フィラメント１２０を互いに圧接する。スリーブ１３０は、第１部分１３２と、第２部分１３３とを有する。第１部分１３２は、貫通孔１３１の貫通方向の上記一方側に位置する。第２部分１３３は、貫通孔１３１の貫通方向の他方側に位置する。圧接工程Ｓ３においては、第２部分１３３の、貫通孔１３１の貫通方向に直交する断面における断面積が、第１部分１３２の、貫通孔１３１の貫通方向に直交する断面における断面積より小さくなるように、スリーブ１３０を外側から押圧する。

これにより、第２部分１３３においては、貫通孔１３１の貫通方向に直交する断面における断面積を小さくして、複数の第１フィラメント１１０および複数の第２フィラメント１２０の充填率を高めることができる。このため、超電導線の接続構造１００の電気的特性を向上できる。さらに、第２部分１３３における貫通孔１３１内に位置する複数の第１フィラメント１１０および複数の第２フィラメント１２０のいずれかが断線した場合には、複数の第１フィラメント１１０および複数の第２フィラメント１２０が挿通される上記一方側に位置する第１部分１３２における貫通孔１３１内において、複数の第１フィラメント１１０と複数の第２フィラメント１２０との電気的接続が確保される。このため、電流経路がオープン状態になることが抑制され、超電導線の接続構造１００の信頼性を向上できる。

本実施の形態において、圧接工程Ｓ３は、第１圧接工程Ｓ３１と、第２圧接工程Ｓ３２とを含んでいる。第１圧接工程Ｓ３１においては、第１部分１３２のみを押圧する。第２圧接工程Ｓ３２においては、第２部分１３３のみを押圧する。

これにより、第２圧接工程Ｓ３２における押圧力を第１圧接工程Ｓ３１における押圧力より大きくすることで、簡易な工程で、第２部分１３３の、貫通孔１３１の貫通方向に直交する断面における断面積Ｓｂを、第１部分１３２の、貫通孔１３１の貫通方向に直交する断面における断面積Ｓａより小さくすることができる。さらに、スリーブ１３０に挿通される複数の第１フィラメント１１０および複数の第２フィラメント１２０の各々の機械的強度または形状などに応じて、第１圧接工程Ｓ３１および第２圧接工程Ｓ３２の各々における押圧力を最適化することで、超電導線の接続構造１００の電気的特性をさらに向上させることができる。

実施の形態１に係る超電導線の接続構造１００の製造方法の変形例においては、圧接工程Ｓ３は、同時圧接工程Ｓ３０と、第２圧接工程Ｓ３２とを含んでいる。同時圧接工程Ｓ３０においては、第１部分１３２および第２部分１３３の両方を同時に押圧する。

これにより、第１部分１３２のみを押圧する第１圧接工程が不要となることで第１圧接工程において押圧位置を制御することが不要となり、超電導線の接続構造１００の製造方法を簡略化できる。

実施の形態１に係る超電導線の接続構造１００の製造方法の変形例においては、同時圧接工程Ｓ３０において、上記貫通方向に対して直交する高さ方向に沿う方向にスリーブ１３０を押圧する。第２圧接工程Ｓ３２においては、高さ方向に沿う方向に第２部分１３３のみを押圧する。

これにより、複数の第１フィラメント１１０および複数の第２フィラメント１２０が挿通されたスリーブ１３０の押圧方向を一方向で固定できるため、超電導線の接続構造１００の製造方法を簡略化できる。

実施の形態１に係る超電導マグネット装置の製造方法は、接続工程と、第１コイル形成工程と、第２コイル形成工程とを備えている。接続工程においては、実施の形態１に係る超電導線の接続構造１００の製造方法により、複数の第１フィラメント１１０と複数の第２フィラメント１２０とを互いに接続する。第１コイル形成工程においては、複数の第１フィラメント１１０を含む超電導線１０１により第１コイル１０を形成する。第２コイル形成工程においては、複数の第２フィラメント１２０を含む超電導線１０１により第２コイル２０を形成する。

このように製造された超電導マグネット装置１は、電気的特性が向上し、かつ、信頼性が向上した超電導線の接続構造１００を備えるため、電気的特性が向上し、かつ、信頼性が向上する。

実施の形態２．
以下、実施の形態２に係る超電導線の接続構造について説明する。実施の形態２に係る超電導線の接続構造は、第２部分の構成が主に、実施の形態１に係る超電導線の接続構造１００の第２部分１３３の構成と異なる。よって、実施の形態１に係る超電導線の接続構造１００と同様である構成については説明を繰り返さない。なお、実施の形態２に係る超電導線の接続構造についても、実施の形態１に係る超電導マグネット装置１に適用可能である。

図１４は、実施の形態２に係る超電導線の接続構造の構成を示す部分断面図である。図１５は、図１４の超電導線の接続構造をＸＶ−ＸＶ線矢印方向から見た断面図である。図１６は、図１４の超電導線の接続構造をＸＶＩ−ＸＶＩ線矢印方向から見た断面図である。

図１４から図１６に示すように、実施の形態２に係る超電導線の接続構造２００においては、貫通孔１３１の貫通方向から見て、第１部分２３２における、貫通孔１３１の断面の短手方向の長さは、第２部分２３３における、上記短手方向と同じ方向での貫通孔１３１の断面の長さより短い。さらに、実施の形態２に係る超電導線の接続構造２００においては、貫通孔１３１の貫通方向から見て、第１部分２３２における、貫通孔１３１の断面の長手方向の長さは、第２部分２３３における、上記長手方向と同じ方向での貫通孔１３１の長さより長い。このように、第２部分２３３においては、貫通孔１３１の断面について上記長手方向の長さと上記短手方向の長さとの差が比較的小さいため、第２部分２３３における貫通孔１３１内の複数の第１フィラメント１１０および複数の第２フィラメント１２０の各々が、貫通孔１３１内において互いに相対的な位置に偏りがあっても、複数の第１フィラメント１１０と複数の第２フィラメント１２０との接触面積を十分大きくすることができる。ひいては、超電導線の接続構造２００の電気的特性をさらに向上できる。

なお、貫通孔１３１の第１部分２３２における断面の短手方向の長さは、第１部分２３２の貫通孔１３１を貫通方向から見たときに、貫通孔１３１の中心点を通る最小の径を構成する軸の長さである。また、貫通孔１３１の第１部分２３２における断面の長手方向の長さは、上記短手方向に直交し、かつ、当該中心点を通る径を構成する軸の長さである。

本実施の形態においても、第２部分２３３における貫通孔１３１の、貫通方向に直交する断面における断面積Ｓｂは、第１部分２３２における貫通孔１３１の、貫通方向に直交する断面における断面積Ｓａより小さい。これにより、実施の形態１に係る超電導線の接続構造１００と同様に、超電導線の接続構造２００について、電気的特性を向上できるとともに、信頼性を向上できる。

以下、実施の形態２に係る超電導線の接続構造２００の製造方法について説明する。実施の形態２に係る超電導線の接続構造２００の製造方法は、第２圧接工程が、実施の形態１に係る超電導線の接続構造１００の製造方法の変形例における第２圧接工程Ｓ３２と異なっている。よって、実施の形態１に係る超電導線の接続構造１００の製造方法の変形例と同様である構成については、説明を繰り返さない。

図１７は、実施の形態２に係る超電導線の接続構造の製造方法において、複数のフィラメントを準備して、スリーブに挿通した状態を示す部分断面図である。図１８は、図１７の複数のフィラメント、スリーブおよびダイスをＸＶＩＩＩ−ＸＶＩＩＩ線矢印方向から見た断面図である。図１９は、実施の形態２に係る超電導線の接続構造の製造方法の同時圧接工程において、ダイスによってスリーブを外側から押圧した状態を示す部分断面図である。図２０は、図１９の複数のフィラメント、スリーブおよびダイスをＸＸ−ＸＸ線矢印方向から見た断面図である。

図１７から図２０に示すように、実施の形態１に係る超電導線の接続構造１００の製造方法の変形例と同様に、実施の形態２に係る超電導線の接続構造２００の製造方法は、準備工程Ｓ１と、挿通工程Ｓ２と、圧接工程Ｓ３とを備え、圧接工程Ｓ３は、発明の実施の形態１と同様に、同時圧接工程Ｓ３０を少なくとも含んでいる。

図２１は、実施の形態２に係る超電導線の接続構造の製造方法において、第２圧接工程において圧接する直前の状態を示す部分断面図である。図２２は、図２１の複数のフィラメント、スリーブおよびダイスをＸＸＩＩ−ＸＸＩＩ線矢印方向から見た断面図である。図２３は、実施の形態２に係る超電導線の接続構造の製造方法の第２圧接工程において、ダイスによってスリーブを外側から押圧した状態を示す部分断面図である。図２４は、図２３の複数のフィラメント、スリーブおよびダイスをＸＸＩＶ−ＸＸＩＶ線矢印方向から見た断面図である。

図２１から図２４に示すように、実施の形態２に係る超電導線の接続構造２００の製造方法の圧接工程Ｓ３は、実施の形態１に係る超電導線の接続構造１００の製造方法の変形例と同様に、同時圧接工程Ｓ３０と第２圧接工程Ｓ３２とをこの順で含む。実施の形態２に係る超電導線の接続構造２００の製造方法においては、第２圧接工程Ｓ３２において、貫通方向および上記高さ方向の両方に対して直交する幅方向に沿って、第２部分２３３のみを押圧する。これにより、第２部分２３３の貫通孔１３１内に位置する複数の第１フィラメント１１０および複数の第２フィラメント１２０の各々は複数方向から圧接され、複数の第１フィラメント１１０および複数の第２フィラメント１２０は互いにより強固に接続される。

具体的には、図１９から図２２に示すように、第２圧接工程Ｓ３２においては、同時圧接工程Ｓ３０における貫通孔１３１の貫通方向から見たときの複数第１フィラメント１１０と複数の第２フィラメント１２０とスリーブ２３０とを、ダイス２に対して相対的に貫通孔１３１の中心軸の周方向に９０°回転させた状態にして、第２部分２３３のみを押圧する。

なお、本実施の形態においても、圧接工程Ｓ３は、第２圧接工程Ｓ３２と、同時圧接工程Ｓ３０とを、この順で含んでもよい。圧接工程Ｓ３が、第２圧接工程Ｓ３２と、同時圧接工程Ｓ３０とをこの順で含む場合は、第２圧接工程Ｓ３２においてスリーブ２３０を押圧した後、第２圧接工程Ｓ３２における貫通孔１３１の貫通方向から見たときの複数第１フィラメント１１０と複数の第２フィラメント１２０とスリーブ２３０とを、ダイス２に対して相対的に貫通孔１３１の中心軸の周方向に９０°回転させた状態にした後に、同時圧接工程Ｓ３０において、スリーブ１３０を押圧する。

上記の工程により、実施の形態２に係る超電導線の接続構造２００が製造される。
実施の形態３．
以下、実施の形態３に係る超電導線の接続構造について説明する。実施の形態３に係る超電導線の接続構造は、第１部分および第２部分の構成が主に、実施の形態１に係る超電導線の接続構造の第１部分１３２および第２部分１３３と異なる。よって、実施の形態３に係る超電導線の接続構造と同様である構成については説明を繰り返さない。なお、実施の形態３に係る超電導線の接続構造についても、実施の形態１に係る超電導マグネット装置１に適用可能である。

図２５は、実施の形態３に係る超電導線の接続構造の構成を示す部分断面図である。図２５に示すように、実施の形態３に係る超電導線の接続構造３００において、スリーブ３３０は、一方側から他方側に向かうにつれて、貫通孔１３１の断面の断面積が小さくなっている。すなわち、第１部分３３２と第２部分３３３とが、貫通孔１３１の貫通方向に沿って連続的に設けられる。これにより、スリーブ３３０の機械的強度が向上する。

本実施の形態においても、第２部分３３３における貫通孔１３１の、貫通方向に直交する断面における断面積Ｓｂは、第１部分３３２における貫通孔１３１の、貫通方向に直交する断面における断面積Ｓａより小さい。これにより、実施の形態１に係る超電導線の接続構造１００と同様に、超電導線の接続構造３００について、電気的特性を向上できるとともに、信頼性を向上できる。

以下、実施の形態３に係る超電導線の接続構造３００の製造方法について説明する。実施の形態３に係る超電導線の接続構造３００の製造方法は、圧接工程が、実施の形態１に係る超電導線の接続構造１００の製造方法の変形例における圧接工程Ｓ３と異なっている。よって、実施の形態１に係る超電導線の接続構造１００の製造方法の変形例と同様である構成については、説明を繰り返さない。

図２６は、実施の形態３に係る超電導線の接続構造の製造方法を示すフローチャートである。図２６に示すように、実施の形態３に係る超電導線の接続構造３００の製造方法においては、圧接工程Ｓ３は、同時圧接工程Ｓ３０のみを含んでいる。

図２７は、実施の形態３に係る超電導線の接続構造の製造方法の同時圧接工程において、ダイスによってスリーブを外側から押圧した状態を示す部分断面図である。図２７に示すように、本実施の形態において、同時圧接工程Ｓ３０においては、第１部分３３２および第２部分３３３の両方を同時に押圧する。同時圧接工程においては、スリーブ３３０の一方側から他方側に向かうにつれて、貫通孔１３１の貫通方向に直交する断面の断面積が小さくなるように、スリーブ３３０を押圧する。これにより、１回の圧接工程において、第２部分３３３の、貫通孔１３１の貫通方向に直交する断面における断面積Ｓｂを、第１部分３３２の、貫通孔１３１の貫通方向に直交する断面における断面積Ｓａより小さくすることができる。

本実施の形態において、同時圧接工程Ｓ３０においては、貫通孔１３１の貫通方向に対して直交する高さ方向に沿う方向にスリーブ３３０を押圧する。これにより、同時圧接工程Ｓ３０における第１部分３３２側の押圧力と、第２部分３３３側の押圧力とを制御することが容易となる。

図２７に示すように、より具体的には、本実施の形態の同時圧接工程Ｓ３０においては、ダイス２ａを構成する上部ダイスと下部ダイスとの間の上記高さ方向における距離が、上記一方側から上記他方側に向かうにつれて小さくなっている。このため、本実施の形態の同時圧接工程Ｓ３０において、上記ダイス２ａを用いることで、上述のようにスリーブ３３０を押圧することができる。

なお、実施の形態３に係る超電導線の接続構造３００の製造方法の同時圧接工程Ｓ３０においては、上記貫通方向に対して直交する高さ方向とは異なる方向に沿ってスリーブ３３０を押圧してもよい。

図２８は、実施の形態３に係る超電導線の接続構造の製造方法の第１変形例において、複数のフィラメントを準備して、スリーブに挿通した状態を示す部分断面図である。図２９は、実施の形態３に係る超電導線の接続構造の製造方法の第１変形例において、ダイスによってスリーブを外側から押圧した状態を示す部分断面図である。

図２８および図２９に示すように、実施の形態３に係る超電導線の接続構造３００の製造方法の第１変形例においては、同時圧接工程Ｓ３０において、貫通孔１３１の貫通方向に沿う方向を径方向とする仮想円の周方向に沿う方向にスリーブ３３０を押圧する。これにより、スリーブ３３０について、一方側から他方側に向かうにつれて貫通孔１３１の断面の断面積を小さくするための圧接工程Ｓ３を簡略化できる。

本変形例においては、具体的には、ダイス２ｂを構成する上部ダイスと下部ダイスとが、それぞれ支持部３ｂに支持されている。ダイス２ｂは、ダイス２ｂのスリーブ３３０側に位置する面が支持部３ｂを中心とする仮想円の径方向と平行となるように構成されている。ダイス２ｂのうち上部ダイスは、上記仮想円の周方向に沿って回動可能に構成されている。このため、本変形例の同時圧接工程Ｓ３０においては、一般的な形状の上記ダイス２ｂを用いることで、上述のようにスリーブ３３０を１回のみ押圧して、実施の形態３に係る超電導線の接続構造３００を製造することができる。

さらに、実施の形態３に係る超電導線の接続構造３００の製造方法の第１変形例においては、同時圧接工程Ｓ３０においてスリーブ３３０が貫通孔１３１の貫通方向において固定されていてもよい。

図３０は、実施の形態３に係る超電導線の接続構造の製造方法の第２変形例において、ダイスによってスリーブを外側から押圧した状態を示す部分断面図である。図３０に示すように、実施の形態３に係る超電導線の接続構造３００の製造方法の第２変形例においては、同時圧接工程Ｓ３０において、スリーブ３３０が、貫通孔１３１の貫通方向に固定されている。これにより、第１部分３３２および第２部分３３３の各々に対する押圧力を精度よく調整することが可能となる。

図３０に示すように、より具体的には、本変形例の同時圧接工程Ｓ３０においては、ダイス２ｃのうち下部ダイスが、凹部４ｃを有している。同時圧接工程Ｓ３０においては、スリーブ３３０を、下部ダイスの凹部４ｃに嵌め込む。このため、本変形例の同時圧接工程Ｓ３０において、上記ダイス２ｃを用いることで、ダイス２ｃ内でスリーブ３３０が滑ることを抑制しつつ、上述のようにスリーブ３３０を押圧することができる。

実施の形態４．
以下、実施の形態４に係る超電導線の接続構造について説明する。実施の形態４に係る超電導線の接続構造は、スリーブの構成のみが、実施の形態３に係る超電導線の接続構造３００とは異なっている。よって、実施の形態３に係る超電導線の接続構造３００と同様である構成については説明を繰り返さない。なお、実施の形態４に係る超電導線の接続構造についても、実施の形態１に係る超電導マグネット装置１に適用可能である。

図３１は、実施の形態４に係る超電導線の接続構造の構成を示す部分断面図である。図３１に示すように、実施の形態４に係る超電導線の接続構造４００において、スリーブ４３０の外周面１３５は、貫通孔１３１の貫通方向に直交する少なくとも一方向から見て、外側に向かって凹状に湾曲している。当該一方向から見て、スリーブ４３０の内周面１３４も、外周面１３５に沿って湾曲していてもよい。これにより、スリーブ４３０の一方側の端部において、貫通孔１３１内の複数の第１フィラメント１１０および複数の第２フィラメント１２０の充填率が低下するため、複数の第１フィラメント１１０および複数の第２フィラメント１２０の断線の発生をさらに抑制することができる。

本実施の形態においても、第２部分４３３における貫通孔１３１の、貫通方向に直交する断面における断面積Ｓｂは、第１部分４３２における貫通孔１３１の、貫通方向に直交する断面における断面積Ｓａより小さい。これにより、実施の形態１に係る超電導線の接続構造１００と同様に、超電導線の接続構造４００について、電気的特性を向上できるとともに、信頼性を向上できる。

以下、実施の形態４に係る超電導線の接続構造４００の製造方法について説明する。実施の形態４に係る超電導線の接続構造４００の製造方法は、ダイスの形状のみが、実施の形態３に係る超電導線の接続構造３００の製造方法とは異なっている。よって、実施の形態３に係る超電導線の接続構造３００の製造方法と同様である構成については、説明を繰り返さない。

図３２は、実施の形態４に係る超電導線の接続構造の製造方法において、ダイスによってスリーブを外側から押圧した状態を示す部分断面図である。図３２に示すように、本実施の形態の同時圧接工程Ｓ３０においては、ダイス２ｄのスリーブ４３０側の面が、スリーブ４３０に向かって凸状に湾曲している。このようなダイス２ｄによってスリーブ４３０を押圧することにより、スリーブ４３０の外周面１３５は、貫通孔１３１の貫通方向に直交する少なくとも一方向から見て、外側に向かって凹状に湾曲する。

実施の形態５．
以下、実施の形態５に係る超電導線の接続構造について説明する。実施の形態５に係る超電導線の接続構造は、スリーブの構成のみが、実施の形態３に係る超電導線の接続構造３００とは異なっている。よって、実施の形態３に係る超電導線の接続構造３００と同様である構成については説明を繰り返さない。なお、実施の形態５に係る超電導線の接続構造についても、実施の形態１に係る超電導マグネット装置１に適用可能である。

図３３は、実施の形態５に係る超電導線の接続構造の構成を示す部分断面図である。図３３に示すように、実施の形態５に係る超電導線の接続構造５００において、スリーブ５３０の一方側において、外周面１３５が、貫通孔１３１の貫通方向に直交する少なくとも一方向から見て、外側に屈曲している。またスリーブ５３０の一方側において、内周面１３４が、上記一方向から見て、複数の第１フィラメント１１０および複数の第２フィラメント１２０の各々から離間するように屈曲している。これにより、スリーブ５３０の一方側の端部において、貫通孔１３１内の複数の第１フィラメント１１０および複数の第２フィラメント１２０の充填率をより低くできるため、複数の第１フィラメント１１０および複数の第２フィラメント１２０の断線の発生をさらに抑制することができる。

本実施の形態においても、第２部分５３３における貫通孔１３１の、貫通方向に直交する断面における断面積Ｓｂは、第１部分５３２における貫通孔１３１の、貫通方向に直交する断面における断面積Ｓａより小さい。これにより、実施の形態１に係る超電導線の接続構造１００と同様に、超電導線の接続構造５００について、電気的特性を向上できるとともに、信頼性を向上できる。

以下、実施の形態５に係る超電導線の接続構造５００の製造方法について説明する。実施の形態５に係る超電導線の接続構造５００の製造方法は、ダイスの形状のみが、実施の形態３に係る超電導線の接続構造３００の製造方法とは異なっている。よって、実施の形態３に係る超電導線の接続構造３００の製造方法と同様である構成については、説明を繰り返さない。

図３４は、実施の形態５に係る超電導線の接続構造の製造方法において、ダイスによってスリーブを外側から押圧した状態を示す部分断面図である。図３４に示すように、本実施の形態の同時圧接工程Ｓ３０においては、ダイス２ｅのスリーブ５３０側の面のうち、スリーブ５３０の一方側の端部に対応する面が、スリーブ５３０から離れるように屈曲している。このようなダイス２ｅによってスリーブ５３０を押圧することにより、スリーブ５３０の一方側の端部において、貫通孔１３１内の複数の第１フィラメント１１０および複数の第２フィラメント１２０の充填率をより低くすることができる。

なお、実施の形態５に係る超電導線の接続構造５００の製造方法においては、同時圧接工程Ｓ３０においてスリーブ５３０が貫通孔１３１の貫通方向の一方向において固定されていてもよい。

図３５は、実施の形態５に係る超電導線の接続構造の製造方法の変形例において、ダイスによってスリーブを外側から押圧した状態を示す部分断面図である。図３５に示すように、実施の形態５に係る超電導線の接続構造５００の製造方法の変形例においては、同時圧接工程Ｓ３０において、スリーブ５３０が、貫通孔１３１の貫通方向のうち他方側に向かって移動しないように固定されている。これにより、第１部分５３２および第２部分５３３の各々に対する押圧力を精度よく調整することが可能となる。

図３５に示すように、より具体的には、本変形例の同時圧接工程Ｓ３０においては、ダイス２ｆのうち下部ダイスの他方側の端部が凸部５ｆを有している。同時圧接工程Ｓ３０においては、スリーブ５３０の他方側の端部が、凸部５ｆの一方側の端部と接触するように、スリーブ５３０を下部ダイス上に配置する。このため、本変形例の同時圧接工程Ｓ３０において、上記ダイス２ｆを用いることで、上述のようにスリーブ５３０を押圧することができる。

実施の形態６．
以下、実施の形態６に係る超電導線の接続構造について説明する。実施の形態６に係る超電導線の接続構造は、スリーブの構成が主に、実施の形態１に係る超電導線の接続構造１００のスリーブ１３０の構成とは異なる。よって、実施の形態１に係る超電導線の接続構造１００と同様である構成については説明を繰り返さない。なお、実施の形態６に係る超電導線の接続構造についても、実施の形態１に係る超電導マグネット装置１に適用可能である。

まず、実施の形態６に係る超電導線の接続構造について説明する前に、比較例に係る超電導線の接続構造と、比較例に係る超電導線の接続構造の製造方法について説明する。

図３６は、比較例に係る超電導線の接続構造の構成を示す部分断面図である。図３６に示すように、比較例に係る超電導線の接続構造９００は、実施の形態１と同様、複数の第１フィラメント１１０および複数の第２フィラメント１２０と、１つのスリーブ９３０とを備えている。ただし、スリーブ９３０における貫通孔１３１の、貫通方向に直交する断面における断面積は、貫通方向にかけて略同一となっている。

図３７は、比較例に係る超電導線の接続構造の製造方法において、複数のフィラメントを準備した状態を示す部分断面図である。図３８は、比較例に係る超電導線の接続構造の製造方法において、複数のフィラメントをスリーブに挿通する直前の状態を示す部分断面図である。図３９は、比較例に係る超電導線の接続構造の製造方法において、複数のフィラメントをスリーブに挿通した状態を示す部分断面図である。図４０は、図３９の複数のフィラメント、スリーブおよびダイスをＸＬ−ＸＬ線矢印方向から見た断面図である。図４１は、比較例に係る超電導線の接続構造の製造方法の圧接工程において、ダイスによってスリーブを外側から押圧した状態を示す部分断面図である。図４２は、図４１の複数のフィラメント、スリーブおよびダイスをＸＬＩＩ−ＸＬＩＩ線矢印方向から見た断面図である。

図３７から図４０に示すように、比較例に係る超電導線の接続構造９００の製造方法は、実施の形態１と同様に、準備工程と、挿通工程とを備えている。また、図３９から図４２に示すように、比較例に係る超電導線の接続構造９００の製造方法は、圧接工程をさらに備えている。ただし、本比較例においては、圧接工程は、実施の形態１のような第１圧接工程Ｓ３１および第２圧接工程Ｓ３２を含んでいない。

図３９から図４２に示すように、本比較例における圧接工程においては、ダイス２によって、スリーブ９３０の全体を、スリーブ９３０の貫通孔１３１の貫通方向に対して直交する高さ方向に沿う方向に押圧する。本比較例の圧接工程においては、スリーブ９３０における貫通孔１３１の、上記貫通方向に直交する断面における断面積が、上記貫通方向にかけて略同一となるように、スリーブ９３０を外側から押圧する。このようにして、比較例に係る超電導線の接続構造９００が製造される。

次に、実施の形態６に係る超電導線の接続構造について説明する。図４３は、実施の形態６に係る超電導線の接続構造の構成を示す部分断面図である。図４３に示すように、第１部分６３２および第２部分６３３は別体で構成されており、かつ、互いに離間している。これにより、第１部分６３２における貫通孔１３１の貫通方向に直交する断面の断面積Ｓａと、第２部分６３３における貫通孔１３１の貫通方向に直交する断面の断面積Ｓｂとを、制御することが容易となる。

本実施の形態においても、第２部分６３３における貫通孔１３１の、貫通方向に直交する断面における断面積Ｓｂは、第１部分６３２における貫通孔１３１の、貫通方向に直交する断面における断面積Ｓａより小さい。これにより、実施の形態１に係る超電導線の接続構造１００と同様に、超電導線の接続構造６００について、電気的特性を向上できるとともに、信頼性を向上できる。

すなわち、実施の形態６においては、実質的に２つのスリーブ６３０が設けられている。これら２つのスリーブ６３０の１つずつに着目すると、２つのスリーブ６３０の各々は、上記比較例におけるスリーブ９３０と同様に、貫通孔１３１の貫通方向に直交する断面における断面積が、貫通方向にかけて略同一となっている。しかしながら、実施の形態６においては、これら２つのスリーブ６３０の各々の貫通孔１３１の断面積を互いに異ならせることで、実施の形態１に係る超電導線の接続構造１００と同様に、超電導線の接続構造６００について、電気的特性を向上できるとともに、信頼性を向上できる。

以下、実施の形態６に係る超電導線の接続構造６００の製造方法について説明する。実施の形態６に係る超電導線の接続構造６００の製造方法は、挿通工程が主に、実施の形態１に係る超電導線の接続構造１００の製造方法の挿通工程Ｓ２と異なっている。よって、実施の形態１に係る超電導線の接続構造１００の製造方法と同様である構成については、説明を繰り返さない。

図４４は、実施の形態６に係る超電導線の接続構造の製造方法を示すフローチャートである。図４４に示すように、実施の形態６に係る超電導線の接続構造６００の製造方法の挿通工程Ｓ２は、第１挿通工程Ｓ２１と、第２挿通工程Ｓ２２とを含んでいる。

図４５は、実施の形態６に係る超電導線の接続構造の製造方法において、複数のフィラメントを準備して、スリーブの第１部分に挿通した状態を示す部分断面図である。図４５に示すように、本実施の形態においては、第１挿通工程Ｓ２１において、複数の第１フィラメント１１０および複数の第２フィラメント１２０の両方を、スリーブ６３０の第１部分６３２の一方側から挿通する。具体的には、第１挿通工程Ｓ２１において、複合撚り線１０４を、スリーブ６３０の第１部分６３２に一方側から挿通する。

図４６は、実施の形態６に係る超電導線の接続構造の製造方法の第１圧接工程において、ダイスによってスリーブを外側から押圧した状態を示す部分断面図である。第１圧接工程Ｓ３１においては、まず、図４５に示すように、複数の第１フィラメント１１０および複数の第２フィラメント１２０が挿通された第１部分６３２を、ダイス２内に配置する。そして、ダイス２によって、複数の第１フィラメント１１０と第２フィラメント１２０とが挿通されている第１部分６３２を外側から押圧することにより、第１部分６３２において、複数の第１フィラメント１１０および複数の第２フィラメント１２０を互いに圧接する。

実施の形態６に係る超電導線の接続構造６００の製造方法は、第１挿通工程Ｓ２１と第１圧接工程Ｓ３１とをこの順で含んでいる。

図４７は、実施の形態６に係る超電導線の接続構造の製造方法において、複数のフィラメントをスリーブの第２部分に挿通した状態を示す部分断面図である。図４７に示すように、本実施の形態においては、第２挿通工程Ｓ２２において、複数の第１フィラメント１１０および複数の第２フィラメント１２０の両方を、スリーブ６３０の第２部分６３３の一方側から挿通する。具体的には、第２挿通工程Ｓ２２において、複合撚り線１０４を、スリーブ６３０の第２部分６３３の貫通孔１３１に一方側から挿通する。

図４８は、実施の形態６に係る超電導線の接続構造の製造方法の第２圧接工程において、ダイスによってスリーブを外側から押圧した状態を示す部分断面図である。第２圧接工程Ｓ３２においては、まず、図４８に示すように、複数の第１フィラメント１１０および複数の第２フィラメント１２０が挿通された第２部分６３３を、ダイス２内に配置する。そして、ダイス２によって、複数の第１フィラメント１１０と第２フィラメント１２０とが挿通されている第２部分６３３を外側から押圧することにより、第２部分６３３において、複数の第１フィラメント１１０および複数の第２フィラメント１２０を互いに圧接する。

実施の形態６に係る超電導線の接続構造６００の製造方法は、第２挿通工程Ｓ２２と第２圧接工程Ｓ３２とをこの順で含んでいる。上記の工程により、実施の形態６に係る超電導線の接続構造６００が製造される。

すなわち、実施の形態６においては、実質的に２つのスリーブ６３０の各々を、互いに異なる圧接工程において外側から圧接している。これら２つのスリーブ６３０の１つずつに着目すると、２つのスリーブ６３０の各々は、上記比較例における圧接工程と同様に、上記貫通方向に直交する断面積が上記貫通方向にかけて略一定となるように、外側から押圧されている。しかしながら、実施の形態６においては、これら２つのスリーブ６３０の各々の貫通孔１３１の断面積を互いに異ならせるように２つのスリーブ６３０の各々を外側から押圧する。これにより、実施の形態１と同様に、電気的特性が向上し、かつ、信頼性が向上した実施の形態６に係る超電導線の接続構造６００を製造することができる。

実施の形態７．
以下、実施の形態７に係る超電導線の接続構造について説明する。実施の形態７に係る超電導線の接続構造は、スリーブ内に位置する複数の第１フィラメントおよび複数の第２フィラメントの構成が主に、実施の形態６に係る超電導線の接続構造６００の複数の第１フィラメント１１０および複数の第２フィラメント１２０と異なる。よって、実施の形態６に係る超電導線の接続構造６００と同様である構成については説明を繰り返さない。なお、実施の形態７に係る超電導線の接続構造についても、実施の形態１に係る超電導マグネット装置１に適用可能である。

図４９は、実施の形態７に係る超電導線の接続構造の構成を示す部分断面図である。図４９に示すように、実施の形態７に係る超電導線の接続構造７００は、スリーブ７３０の内部において、複数の第１フィラメント７１０および複数の第２フィラメント７２０が、貫通孔１３１の中心軸の軸方向に沿って互いに平行に位置している。すなわち、本実施の形態において、複数の第１フィラメント７１０および複数の第２フィラメント７２０は、複合撚り線を形成していない。

本実施の形態においても、第２部分７３３における貫通孔１３１の、貫通方向に直交する断面における断面積Ｓｂは、第１部分７３２における貫通孔１３１の、貫通方向に直交する断面における断面積Ｓａより小さい。これにより、実施の形態１に係る超電導線の接続構造１００と同様に、超電導線の接続構造７００について、電気的特性を向上できるとともに、信頼性を向上できる。

なお、本実施の形態に係る超電導線の接続構造７００を製造する場合は、実施の形態６に係る超電導線の接続構造６００の製造方法の第１挿通工程Ｓ２１および第２挿通工程Ｓ２２の各々について、複数の第１フィラメント７１０および複数の第２フィラメント７２０をツイストさせて撚り線化することなく、互いに平行になるようにして複数の第１フィラメント７１０および複数の第２フィラメント７２０の各々を第１部分７３２および第２部分７３３の各々の貫通孔１３１に挿通すればよい。

上述した実施の形態の説明において、組み合わせ可能な構成を相互に組み合わせてもよい。

なお、今回開示した上記実施の形態はすべての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。したがって、本開示の範囲は、上記した実施の形態のみによって解釈されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、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が含まれる。

１ 超電導マグネット装置、２，２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅ，２ｆ ダイス、３ｂ 支持部、４ｃ 凹部、５ｆ 凸部、１０ 第１コイル、２０ 第２コイル、３０ 第３コイル、４０ 第４コイル、５０ 超電導永久電流スイッチ、６０ 励磁用電源端子、１００，２００，３００，４００，５００，６００，７００，９００ 超電導線の接続構造、１０１ 超電導線、１０２ フィラメント、１０３ 被覆部、１０４ 複合撚り線、１１０，７１０ 第１フィラメント、１２０，７２０ 第２フィラメント、１３０，２３０，３３０，４３０，５３０，６３０，７３０，９３０ スリーブ、１３１ 貫通孔、１３２，２３２，３３２，４３２，５３２，６３２，７３２ 第１部分、１３３，２３３，３３３，４３３，５３３，６３３，７３３ 第２部分、１３４ 内周面、１３５ 外周面。

Claims (16)

1. 金属系超電導材料から構成されるフィラメント、および、該フィラメントを覆い、安定化材で構成された被覆部を含む超電導線同士の前記フィラメントを互いに接続する超電導線の接続構造であって、
   前記フィラメントとして、複数の第１フィラメント、および、複数の第２フィラメントと、
   前記複数の第１フィラメントおよび前記複数の第２フィラメントの各々のいずれもが一方側から挿通される貫通孔を有するスリーブとを備え、
   前記スリーブは、前記貫通孔の貫通方向の前記一方側に位置する第１部分と、他方側に位置する第２部分とを有し、
   前記第２部分における前記貫通孔の、前記貫通方向に直交する断面の断面積が、前記第１部分における前記貫通孔の、前記貫通方向に直交する断面における前記貫通孔の断面積より小さい、超電導線の接続構造。
2. 前記スリーブは、前記第１部分および前記第２部分のみからなり、
   前記第１部分および前記第２部分は一体で構成されている、請求項１に記載の超電導線の接続構造。
3. 前記貫通方向から見て、前記第１部分における前記貫通孔の前記断面の短手方向の長さは、前記第２部分における、前記短手方向と同じ方向での前記貫通孔の長さより短く、
   前記貫通方向から見て、前記第１部分における前記貫通孔の前記断面の長手方向の長さは、前記第２部分における、前記長手方向と同じ方向での前記貫通孔の長さより長い、請求項１または請求項２に記載の超電導線の接続構造。
4. 前記スリーブは、前記一方側から前記他方側に向かうにつれて、前記貫通孔の断面の断面積が小さくなっている、請求項１または請求項２に記載の超電導線の接続構造。
5. 前記第１部分および前記第２部分は別体で構成されており、かつ、互いに離間している、請求項１に記載の超電導線の接続構造。
6. 請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の超電導線の接続構造と、
   前記複数の第１フィラメントを含む前記超電導線によって形成された第１コイルと、
   前記複数の第２フィラメントを含む前記超電導線によって形成された第２コイルとを備える、超電導マグネット装置。
7. 金属系超電導材料から構成されるフィラメント、および、該フィラメントを覆い、安定化材で構成された被覆部を含む超電導線同士の前記フィラメントを互いに接続する超電導線の接続構造の製造方法であって、
   前記フィラメントとして、複数の第１フィラメントと、複数の第２フィラメントとを準備する準備工程と、
   前記複数の第１フィラメントおよび前記複数の第２フィラメントの両方を、スリーブの貫通孔の一方側から挿通する挿通工程と、
   前記複数の第１フィラメントと前記第２フィラメントとが挿通されている前記スリーブを外側から押圧することにより、前記複数の第１フィラメントおよび前記複数の第２フィラメントを互いに圧接する圧接工程とを備え、
   前記スリーブは、前記貫通孔の前記一方側に位置する第１部分と、他方側に位置する第２部分とを有し、
   前記圧接工程において、前記第２部分の、前記貫通孔の貫通方向に直交する断面における断面積が、前記第１部分の、前記貫通孔の前記貫通方向に直交する断面における断面積より小さくなるように、前記スリーブを外側から押圧する、超電導線の接続構造の製造方法。
8. 前記圧接工程は、前記第１部分のみを押圧する第１圧接工程と、前記第２部分のみを押圧する第２圧接工程とを含む、請求項７に記載の超電導線の接続構造の製造方法。
9. 前記圧接工程は、前記第１部分および前記第２部分の両方を同時に押圧する同時圧接工程と、前記第２部分のみを押圧する第２圧接工程とを含む、請求項７に記載の超電導線の接続構造の製造方法。
10. 前記同時圧接工程においては、前記貫通方向に対して直交する高さ方向に沿う方向に前記スリーブを押圧し、前記第２圧接工程においては、前記高さ方向に沿う方向に前記第２部分のみを押圧する、請求項９に記載の超電導線の接続構造の製造方法。
11. 前記同時圧接工程においては、前記貫通方向に対して直交する高さ方向に沿う方向に前記スリーブを押圧し、前記第２圧接工程においては、前記貫通方向および前記高さ方向の両方に対して直交する幅方向に沿って、前記第２部分のみを押圧する、請求項９に記載の超電導線の接続構造の製造方法。
12. 前記圧接工程は、前記第１部分および前記第２部分の両方を同時に押圧する同時圧接工程のみを含み、
    前記同時圧接工程においては、前記スリーブの前記一方側から前記他方側に向かうにつれて、前記貫通孔の前記貫通方向に直交する断面の断面積が小さくなるように、前記スリーブを押圧する、請求項７に記載の超電導線の接続構造の製造方法。
13. 前記同時圧接工程においては、前記貫通方向に対して直交する高さ方向に沿う方向に前記スリーブを押圧する、請求項１２に記載の超電導線の接続構造の製造方法。
14. 前記同時圧接工程においては、前記貫通方向に沿う方向を径方向とする仮想円の周方向に沿う方向に前記スリーブを押圧する、請求項１２に記載の超電導線の接続構造の製造方法。
15. 前記第１部分および前記第２部分は別体で構成されており、かつ、互いに離間している、請求項８に記載の超電導線の接続構造の製造方法。
16. 請求項７から請求項１５のいずれか１項に記載の超電導線の接続構造の製造方法により、前記複数の第１フィラメントと前記複数の第２フィラメントとを互いに接続する接続工程と、
    前記複数の第１フィラメントを含む前記超電導線により第１コイルを形成する第１コイル形成工程と、
    前記複数の第２フィラメントを含む前記超電導線により第２コイルを形成する第２コイル形成工程とを備える、超電導マグネット装置の製造方法。

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