JP4087469B2

JP4087469B2 - 超電導装置

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Publication number: JP4087469B2
Application number: JP28028996A
Authority: JP
Inventors: 作太郎山口; 太▲ヒュン▼ 金; 正夫守田
Original assignee: YYL KK
Current assignee: YYL KK
Priority date: 1996-10-01
Filing date: 1996-10-01
Publication date: 2008-05-21
Anticipated expiration: 2016-10-01
Also published as: JPH10106648A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は超電導装置に関し、特に、複数の超電導素線を撚線した超電導導体を用い該超電導導体間の電気接続部を有する超電導装置に関する。
【０００２】
この種の従来の超電導装置として、例えば特公平７−４８４２０公報に示された従来の超電導装置における電気接続部の構成を図２３に示す。図２３を参照すると、超電導素線１ａ、１ｂを撚線して超電導導体２ａ、２ｂが形成されており、符号３は超電導導体間の導体接続部を示している。
【０００３】
図２４は、図２３に示した超電導素線間の単位の接続部を示し、３ａは導体接続部の一部である超電導素線接続部、４は超電導素線１ａと１ｂを接続するハンダ、５は接続部を包むさやをそれぞれ示している。導体接続部において、超電導素線接続部３ａは互いに他と接触することなく配置されている。
【０００４】
次にこの従来技術の動作について説明する。超電導導体２を用いた超電導装置に通電される電流または超電導装置に発生する磁界が高速変動すると、導体接続部３には渦電流が誘起される。しかし、この従来技術においては、図２３及び図２４に示したように、導体接続部３は、超電導素線毎に対応して設けられる超電導素線接続部３ａに分割されているため、誘起される渦電流を低く抑制できる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記した従来技術に係る超電導装置においては、このように構成されているので、導体１本あたり数百〜数千本の超電導素線１をもつ超電導導体２間を接続するには、超電導素線を１本あるいは複数本ずつ接合することが必要とされている。このため、超電導装置を組み立てる際に作業時間が大となり、製造費用が上昇するという問題点を有している。
【０００６】
また、例えばＮｂ３Ｓｎを用いた超電導導体では、線材にひずみが加わって超電導特性が劣化するという問題点を有している。その理由は以下の通りである。
【０００７】
図２５に、刊行物（「超電導・低温工学ハンドブック」、低温工学協会編、オーム社刊、１９９３年）に記載された、あるＮｂ３Ｓｎ線材の臨界電流−歪特性の磁界依存性を示す。図２５を参照すると、この線材においては、歪が０．３２％のとき、臨界電流が最大となる。そして、これ以上の歪を加えていくと、臨界電流は低下し続け、約０．８％の歪を加えると、線材の臨界電流は永久劣化している。
【０００８】
このため、このような線材を用いて超電導導体を構成した場合、上記した従来技術に係る導体接続の方法では、素線１本ごと、あるいは複数本ごとに超電導素線を曲げて接続するため、超電導素線に繰り返し、曲げ歪みが加わり、その結果、超電導素線の超電導特性が劣化もしくは永久劣化してしまうことになる。
【０００９】
したがって、本発明は、上記した問題点を解消するためになされたものであって、その目的は、超電導導体間の接続部で生じる渦電流を抑制した導体間接続を実現した超電導装置を提供することにある。
【００１０】
また、本発明の他の目的は、超電導装置の組立時に作業性の良い簡便な導体接続法を提供することにある。
【００１１】
本発明のさらに別の目的は、超電導導体間の接続時に超電導素線に歪みを加えない導体接続法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本願請求項１記載の発明に係る超電導装置は、
複数の超電導素線を撚線してなる超電導導体を備え該超電導導体間の電気接続部を有する超電導装置において、
一の超電導導体の超電導素線と、他の超電導導体の超電導素線とを、１又は複数本対毎に電気的に接続する接続用導電部材と、
前記接続用導電部材相互間を電気的に絶縁する絶縁部材と、
を一体化してなる接続部材を備え、
前記超電導導体間を前記接続部材を介して電気的に接続したことを特徴としたものである。
【００１３】
本願請求項２記載の発明に係る超電導装置は、
前記超電導素線を１本又は複数本対毎に電気的に接続をする、表面に高抵抗金属を被覆してなる複数の接続用導体を一体化してなる接続部材にて前記超電導導体間を電気接続したことを特徴とする。
【００１４】
また本発明は、好ましくは以下の実施の形態に説明される特徴を備えている。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の好ましい実施の形態を以下に説明する。本発明に係る超電導装置は、その好ましい実施の形態において、超電導素線（図１の１ａ、１ｂ）を１本あるいは複数本対毎に電気的に接続する接続用導体及び前記接続用導体相互間を電気的に絶縁する絶縁体（図１の１０）を一体化してなる接続部材（図１の６）を備え、この接続部材により電導導体（図１の２ａ、２ｂ）間を電気的に接続したものである。このように、本発明の実施の形態においては、超電導導体間を一体化した接続部材（図１の６）で接続する構成としたことにより、接続作業が簡便になるという作用効果を奏する。
【００１６】
また本発明は、別の好ましい実施の形態において、表面に高抵抗金属をメッキしてなる導体で構成される接続部材を用いて、複数の超電導素線を撚線してなる超電導導体の超電導素線を１本あるいは複数本毎に電気接続するようにしたものである。
【００１７】
また本発明の実施の形態において、複数の超電導素線（図１の１ａ、１ｂ）を撚線してなる超電導導体（図１の２ａ、２ｂ）間を電気接続する一体化した接続部材（図１の６）における導体は、好ましくはパイプ型形状（図１の８）として構成され、一側の超電導素線（図１の１ａ）端部と、他側の超電導素線（図１の１ｂ）端部とは、パイプ導体（図１の８）の両端開口側から対向して挿入される。このように、本発明の実施の形態においては、組立時、超電導導体の複数の超電導素線を、一体化した接続部材のパイプ導体（図１の８）に挿入して接続すればよく、接続作業が簡便化され、作業時間を短縮するという作用効果を奏する。
【００１８】
本発明の実施の形態においては、複数の超電導素線を撚線してなる超電導導体間を電気接続する一体化した接続部材（図１の６）における接続導体は、常電導導体で構成してもよい。この場合、接続部材の体積（寸法）が小さくなるという利点を有する。
【００１９】
あるいは、本発明は、別の実施の形態において、複数の超電導素線を撚線してなる超電導導体間を電気接続する一体化した接続部材（図１の６）における接続導体を超電導導体で構成してもよい。この場合、通電時に、接続部材で生じる損失が減少する。
【００２０】
そして、本発明は、さらに別の実施の形態として、互いに電気的に接続される前記超電導導体（図８の２ａ，２ｂ）の接続端部同士が並設され、接続部材（図８の６）は、超電導導体の接続端部の導入口が、超電導導体の接続端部に対向するような折り返し構造とされる。すなわち、複数の超電導素線を撚線してなる超電導導体（図８の２ａ、２ｂ）の接続される端部同士は並列に配置され、超電導導体間を、曲げ加工された一体化した接続部材（図８の８）で電気的に接続するように構成され、導体接続時に超電導導体を折り曲げることは不要とされる。
【００２１】
本発明の実施の形態においては、複数の超電導素線を撚線してなる超電導導体間を電気的に接続する一体化した接続部材の接続導体は、好ましくは、一定の抵抗値とされ、これにより、超電導素線の電流が均一化される。
【００２２】
本発明の実施の形態においては、複数の超電導素線を撚線してなる超電導導体の端部から引き出した超電導素線を、好ましくは、電気的良導体（図１４の３８）で保護するようにしてもよい。このような構成とすることにより、超電導素線の破損を回避している。
【００２３】
本発明の実施の形態において、複数の超電導素線を撚線してなる超電導導体の端部から超電導素線を引き出し、引き出した超電導素線を電気的良電導で保護し、この電気的良導体の一部に切り欠き（図１６、図１７の３８）を設け、超電導素線の一部を露出するようにしてもよい。これにより、この実施の形態においては、導体接続において、超電導素線同士を直接対向させて接続することができる。
【００２４】
また、本発明の実施の形態においては、超電導素線と接続する一体化した接続部材の接続部に予めハンダメッキを施しておくようにしてもよい。これにより、導体間の接続作業がより簡便となる。
【００２５】
さらに、本発明の実施の形態においては、複数の超電導素線を撚線してなる超電導導体間を接続する一体化した接続部材に可撓性を持たせている（図１９参照）。このため、本発明の実施の形態においては、導体間の接続のために超電導導体の端部の位置を正確に決定する必要がない。
【００２６】
さらにまた、本発明の実施の形態においては、複数の超電導素線を撚線した方形コンジット導体から超電導素線を階段状に引き出し、電気接続部に超電導素線を支持する溝付きスペーサ（図２０の４４）を設置して、超電導素線を１本あるいは複数本対毎に電気接続する。これにより、超電導素線を破損することなく、超電導素線間の接続が容易になるという作用効果を奏する。
【００２７】
【実施例】
上記した本発明の実施の形態についてさらに詳細に説明すべく、本発明の実施例を図面を参照して以下に説明する。
【００２８】
［実施例１］
図１は、本発明の第１の実施例の構成を示す側断面図である。図１において、符号１ａ、１ｂは超電導素線、符号２ａ、２ｂは複数の超電導素線を撚線して形成された超電導導体をそれぞれ示している。また符号６は超電導導体２ａ、２ｂを接続する一体化された接続部材を示しており、符号８は超電導素線１ａ、１ｂを電気的に接続する接続導体として作用するパイプ導体を示し、さらに符号１０はパイプ導体８間を電気的に絶縁するための絶縁部材を示している。図１を参照して、接続部材６は、複数のパイプ導体８、絶縁部材１０、及びパイプ導体８と絶縁体１０の外周を被覆するさや１２と、から構成されている。パイプ導体８は、例えば、銅等の良導体で構成されている。
【００２９】
次に第１の実施例の接続動作について説明する。図１を参照して、本実施例においては、一体化した接続部材６で、超電導導体２ａ、２ｂ間を接続している。一体化した接続部材６のパイプ導体８内部に、超電導導体２ａ、２ｂの超電導素線１ａ、１ｂを挿入した後、パイプ導体８にハンダ付け等により接合することで、超電導導体２ａ、２ｂ間における超電導素線１ａ、１ｂ毎の電気的接続を得ることができる。
【００３０】
本実施例においては、従来方式のように作業者が一本ずつ超電導素線同士を接合することは不要とされており、簡便に、超電導素線１ａ、１ｂ毎の電気的接続を得ることができる。このため、超電導装置の組立て工数を縮減し、作業時間の短縮、ひいては製造コストの低減を達成するものである。
【００３１】
また、図１に示した本実施例においては、超電導素線１ａ、１ｂ毎にパイプ導体８に挿入されて電気的に接続され、パイプ導体８同士はいずれも絶縁部材１０で電気的に絶縁されているので、超電導導体２ａ、２ｂを用いた超電導装置に通電される電流または超電導装置に発生する磁界が高速に変動した場合でも、誘起される渦電流を低く抑制することができる。
【００３２】
本実施例においては、図１に示すように、「コンジット導体」と呼ばれる構成の超電導導体を例に説明したが、本発明は、複数本の素線を撚線してなる、他の種類の導体に適用した場合にも、上記と同様の作用効果が得られることは勿論である。
【００３３】
［実施例２］
図２、及び図３は、上記した第１の実施例の簡便な超電導導体接続を得るための超電導素線の成型方法を示す図である。上記第１の実施例で説明した超電導導体接続法を得るためには、超電導素線１ａ、１ｂを、接続部材６のパイプ導体８の配列と同じ配列にして、超電導導体２ａ、２ｂを製作する必要がある。
【００３４】
このため、図２に示すような、成型部材１４を用いる。図２を参照して、成型部材１４には、接続部材６におけるパイプ導体８と同じ配置（接続部材６の横断面におけるパイプ導体８の配置と同じ配置）で、配置穴１６が設けられている。
【００３５】
超電導導体２の製作時に、超電導導体２の端部を剥き出しにして、超電導素線１を引き出す。超電導導体２を最終処理する時に、超電導素線１を、図３に示すように、成型部材１４の配置穴１６に挿入しておく。このようにして最終処理を行うと、超電導導体２を接続部材６を用いて接続するとき、接続部材６のパイプ導体８中に超電導導体２の超電導素線１が正確に挿入することができるようになり、超電導導体２間の接続を、容易に且つ正確に、超電導素線毎に接続することができる。
【００３６】
特に、超電導導体２の超電導素線１が、最終焼成後に歪が加わると超電導特性が劣化するＮｂ３Ｓｎのような導体である場合、最終焼成前に、超電導素線１を成型部材１４に差し込んで最終焼成を行うことにより、焼成後、超電導導体２間を一体化した接続部材６で接続する時、この接続部材６のパイプ導体８中に超電導導体２の超電導素線１を正確に挿入することができるので、超電導素線１は位置ずれに起因する変形が加わらない。
【００３７】
したがって、超電導素線１に歪を加えること無く、超電導導体２を一体化した接続部材６に接続することができ、超電導導体の特性を維持した接続部を得ることができる。このため、超電導導体２の性能を十分に活用できる。また接続作業も楽になって、作業性が向上する。
【００３８】
ところで、酸化物超電導体も歪みが加わると超電導特性が劣化するので、最終焼成前に、超電導素線１を成型部材１４に差し込んで最終焼成を行えば、焼成後、歪を加えること無く、超電導導体２を一体化した接続部材６によって接続することができる。このようにして、超電導導体の特性を維持した接続部を得ることができる。酸化物超電導導体の焼成温度は、約７００℃から約９００℃とされ、高温となることから、上記成型部材１４は例えばセラミック等の耐熱材料で構成される。
【００３９】
なお図３では、いわゆる「コンジット導体」と呼ばれる構成の導体を示したが、本発明は複数本の素線を撚線した他の種類の導体にも同様の効果があることはいうまでもない。
【００４０】
［実施例３］
図４は、本発明の第３の実施例の構成を示す図である。超電導装置には、超電導導体中に超臨界ヘリウムを流して、導体を強制冷却するものがある。この導体を強制冷却する超電導装置では、超電導導体中の超電導素線の束の間に、空隙を設け、この空隙中に超臨界ヘリウムを流し、導体を強制冷却する。
【００４１】
図４は、図１の示した接続構造において、超電導導体２を接続する一体化した接続部材６に空隙を設けた場合の接続部材６の横断面を示したものである。図４を参照して、符号１８は一体化した接続部材６中に設けられた空隙を示している。導体中を流れてきた超臨界ヘリウムを一体化した接続部材６中の空隙に流すことにより、導体接続部における冷却効率が向上する。
【００４２】
図４では、いわゆる「コンジット導体」と呼ばれる構成の導体を示したが、本発明は複数本の素線を撚線した他の種類の導体にも同様の効果があるということはいうまでもない。
【００４３】
［実施例４］
図５は、本発明の第４の実施例を示す図である。上記第１の実施例では、超電導素線１を１本毎に接続したが、本実施例では、図５に示すように、複数本の超電導素線２２毎に接続しても良い。さらに、複数本の超電導素線２２毎に接続するので、構造が簡単になる。
【００４４】
このように複数本の超電導素線２２毎に接続しても、導体接続部において生じる渦電流による損失を低減する効果がある。
【００４５】
なお本実施例においては、いわゆる「コンジット導体」と呼ばれる構成の導体を示したが、本発明は複数本の素線を撚線した他の種類の導体にも同様の効果があることはいうまでもない。
【００４６】
［実施例５］
上記第１〜第４の実施例１では、パイプ導体８間を絶縁部材１０にて電気的に絶縁したが、パイプ導体６間を絶縁するかわりに、本実施例においては、図６に示すように、パイプ導体６の表面に高抵抗金属２８をメッキ処理を施すことにより、同様な効果が得られる。
【００４７】
なお本実施例においては、いわゆる「コンジット導体」と呼ばれる構成の導体を示したが、本発明は複数本の素線を撚線した他の種類の導体にも同様の効果があることはいうまでもない。
【００４８】
［実施例６］
上記第１〜第５の実施例では、本発明においては、別の実施例として、素線毎の接続をパイプ導体８を用いて行ったが、素線の接続を銅線等の常電導導体線を用いても良い。
【００４９】
［実施例７］
図７は、本発明の第７の実施例の構成を示す側断面図である。本実施例においては、上記各実施例で示した一体化した接続部材６のパイプ導体８や常電導導体線を、超電導部材で構成したものである。図７を参照して、接続部材６におけるパイプ導体は、パイプ超電導導体２９を用いて構成されている。このように接続部材６の導体部を超電導体化することで、接続部材６の導体部が常電導体であったときの発熱、及び損失を低減でき、低損失の超電導導体間接続が実現できる。
【００５０】
なお本実施例においては、いわゆる「コンジット導体」と呼ばれる構成の導体を示したが、本発明は複数本の素線を撚線した他の種類の導体にも同様の効果があることはいうまでもない。
【００５１】
［実施例８］
図８は、本発明の第８実施例の構成を示す側断面図である。図８を参照すると、本実施例では、複数の超電導素線１ａ、１ｂを撚線した超電導導体２ａ、２ｂの接続される端部同士を平行に配置されており、超電導導体２ａ、２ｂは、コの字型に折り曲げてある、一体化した接続部材６にて電気的に接続されている。
【００５２】
上記各実施例では、例えば、図１に示したように、超電導導体２ａ−接続部材６−超電導導体２ｂと、直線上に導体を挿入して接続する。
【００５３】
この場合、まず、超電導導体２ａを接続部材６に挿入する。その際、接続部材６側を移動させて超電導導体２ａと接続部材６を接続する。
【００５４】
次に、超電導導体２ｂを、超電導導体２ａと接続部材６の未接続の端部に挿入する。その際、接続部材６のパイプ導体８の位置と超電導導体２ｂの超電導素線１ｂの位置が一致するように、超電導導体２ｂまたは接続部材６の位置を調節しながら挿入する必要がある。この方法は、例えば、直径１００ｍｍ程度の小型のコイルを形成する導体を接続する場合には、簡便に、且つ超電導素線１ａ、１ｂに歪を加えることなく、素線毎の接続を得ることができる。
【００５５】
しかしながら、直径１ｍ以上、数ｍにもおよぶ大型コイルの導体を接続しようとした場合、大型コイルを動かすことが困難であるので、導体を曲げて接続する必要があり、超電導素線１ａ、１ｂに繰り返し曲げ応力が加わることになる。
【００５６】
そこで、本実施例では、大型コイルの導体間を接続する場合には、図８に示すような、接続構造とする。図８を参照して、超電導導体２ａ、２ｂの端部を、同一方向を向くように曲げ加工して設置してある。そして接続部材６をコの字型に折り返す。このような構成をとることによって、超電導導体２ａ、２ｂを動かすことなく接続部材６を差し込むだけで、簡便に接続部を得ることができる。また超電導導体２ａ、２ｂを予め設置し、後で、接続部材６で接続するだけで良いので、超電導導体２ａ、２ｂには、上述したくり返し曲げ応力が加わることはない。このため、超電導導体２ａ、２ｂの劣化を回避することが出来る。
【００５７】
本実施例においては、いわゆる「コンジット導体」と呼ばれる構成の導体を示したが、本発明は複数本の素線を撚線した他の種類の導体にも同様の効果があることはいうまでもない。
【００５８】
［実施例９］
上記実施例では、接続部材６の導体をパイプ導体８で構成したが、超電導素線と直接接続する部分以外の導体を、図９に示すように、常電導導体線３０を用いて構成しても良い。図９において、符号３２は超電導素線１ａ、１ｂと常電導導体線３０の接続を簡便にする接続パイプである。
【００５９】
一体化した接続部材６の導体部を常電導導体線３０で構成した場合、パイプ導体８で導体部を構成したものよりも、接続部の体積が小さくなる。したがって、超電導導体２ａ、２ｂを接続する部位の空間に余裕のないときは、図９に示すように、導体の接続部の一体化した接続部材６の導体部を常電導導体線３０で構成すると、導体接続部３の占める容積を低減できる。このように本実施例は、超電導導体２ａ、２ｂの接続部の空間が狭くても、一体化した接続部材６で超電導導体２ａ、２ｂを接続できるようにしたものである。
【００６０】
本実施例においては、いわゆる「コンジット導体」と呼ばれる構成の導体を示したが、本発明は複数本の素線を撚線した他の種類の導体にも同様の効果があることはいうまでもない。
【００６１】
［実施例１０］
上記第８、第９の実施例８では、一体化した接続部材６の導体が常電導体である例を示したが、導体は超電導体でも良い。
【００６２】
図１０は、常電導体であるパイプ導体８中に接続部材用超電導導体３４を配置した構成例を示している。このような構成をすることによって、超電導素線１ａ、１ｂ間を接続部材用超電導導体３４で接続することができることになり、超電導素線１ａ、１ｂ間の抵抗が低減できる。したがって、上記第８の実施例における、接続部材６のパイプ導体８の常電導体部の抵抗による、発熱、損失を抑制できる。
【００６３】
また、図１１に示すように、上記第９の実施例における、常電導導体である常電導導体線３０のかわりに、接続部材用超電導導体３４で一体化した接続部材６の導体部を構成することで、接続部の常電導体部を低減できるので、常電導体部の抵抗による発熱、損失を低減できる。図１１を参照して、素線が挿入されるパイプ導体同士を接続する接続部材用超電導導体３４は撚線としてコの字型に曲げられている。
【００６４】
本実施例における図１０、図１１では、いわゆるコンジット導体と呼ばれる構成の導体を示したが、本発明は複数本の素線を撚線した他の種類の導体にも同様の効果があることはいうまでもない。
【００６５】
［実施例１１］
図１２は、本発明の実施例の超電導導体接続構造を等価回路で示したものである。図１２において、符号１ｃ、１ｄ、１ｅ、１ｆは超電導素線を示し、符号３５ａ、３５ｂはそれぞれ超電導素線１ｃ、１ｄおよび１ｅ、１ｆの接続部の抵抗を示している。また符号３６は超電導導体に接続した電源である。
【００６６】
上記第８、及び第９の実施例で、図８のパイプ導体８や図９の常電導導体線３０の常電導体部の抵抗値が、接続部材６内で不均一となった時、超電導導体２中の超電導素線１毎に接続部の寄与する抵抗値が異なることになる。すなわち、図１２において、電源３６側からみた素線毎の超電導素線接続部の抵抗３５ａ、３５ｂの各抵抗値が異なることになる。
【００６７】
図１２に示すように、超電導素線１が電源３６に並列接続され、超電導素線１毎に超電導素線接続部の抵抗３５が異なることになるので、超電導素線１毎に流れる電流量が異なる。たとえば、図１２において、超電導素線接続部の抵抗３５ａの抵抗値が１Ω、超電導素線接続部の抵抗３５ｂの抵抗値が２Ωで、電源３６の供給する電圧が２Ｖであるとき、超電導素線１の抵抗は０Ωであるので、電流は超電導素線１ｃ，１ｅには２Ａ、超電導素線１ｄ、１ｆには１Ａ流れることになる。したがって、ある超電導素線では臨界電流程度の大きな電流が流れ、またある超電導素線には臨界電流よりも小さい電流が流れるといった現象が生じるので、安定して超電導導体に電流を通電できない。
【００６８】
そこでパイプ導体８や常電導導体３０の太さ、長さ等を調節することによって、超電導素線１毎に接続されるパイプ導体８や常電導導体線３４といった常電導体部の抵抗値を一定にする。超電導素線に接続されたパイプ導体８や常電導導体線３０の抵抗が一定になるので、電源側からみた超電導素線１毎の抵抗が一定となり、超電導素線毎に接続された上記常電導体部の抵抗値が異なることによって生じる、偏流を抑制できる。
【００６９】
図１３は、本発明の第１１の実施例として、常電導導体線３０の抵抗を均一化し、撚線することによって、常電導体部の抵抗を一定化した構成を示している。
【００７０】
本実施例においては、いわゆる「コンジット導体」と呼ばれる構成の導体を示したが、本発明は複数本の素線を撚線した他の種類の導体にも同様の効果があることはいうまでもない。
【００７１】
［実施例１２］
図１４は、本発明の第１２の実施例の構成を示す側断面図である。図１４を参照して、超電導素線１を撚線して超電導導体２が形成されている。図１４において、符号３７は超電導導体２を接続する一体化した接続部材６の端部、符号３８は超電導素線１の端部を被覆する超電導素線保護導体を示している。また符号４０は超電導素線保護導体３８間を電気的に絶縁する絶縁体である。超電導素線保護導体３８は対応するもの同士が対向面に係合用突起（凸部）、係合用溝（凹部）を、備えている。
【００７２】
図１４に示すように、本実施例においては、超電導導体２の端部の超電導素線１を超電導素線保護導体３８にて被覆している。このため、超電導素線１に直接外力が加わって破損する恐れが無い。また、超電導素線保護導体３８は、銅、銀などの電気的良導体で構成されるので、一体化した接続部材６と超電導導体１を電気的に良好に接続することができる。超電導導体を接続する作業者は超電導素線１の破損の心配をせずに導体間を接続することができるので、作業性が向上し、作業時間の短縮につながる。
【００７３】
さらに、超電導素線１が、Ｎｂ３Ｓｎや酸化物超電導体等の歪みによって超電導特性が変化する材料である場合、最終焼成前に超電導素線１を超電導素線保護導体３８で保護し、最終焼成をおこなう。焼成後、超電導導体２間を一体化した接続部材６で接続する時、超電導素線１は外力に起因する変形が加わらない。したがって、超電導素線１に歪を加えること無く、超電導導体２を一体化した接続部材６によって接続することができる。超電導導体の特性を維持した接続部を得ることができる。このため、超電導導体２の性能を十分に活用できる。また、接続作業も楽になって、作業性が向上する。
【００７４】
図１４に示した例では、超電導素線保護導体３８間を絶縁体４０で電気的に絶縁したが、超電導素線保護導体３８が相互に接触する部分に高抵抗金属メッキ処理を施しても良い。
【００７５】
なお本実施例においては、いわゆる「コンジット導体」と呼ばれる構成の導体を示したが、本発明は複数本の素線を撚線した他の種類の導体にも同様の効果があることはいうまでもない。
【００７６】
［実施例１３］
上記第１２の実施例では、一体化した接続部材６の導体部が常電導体である場合を示したが、導体部を接続部材用超電導導体３４とした場合には、接続部材用超電導導体３４を保護するため、図１５に示すような構成とする。接続部材用超電導導体３４の端部を超電導素線保護導体３８で被覆したことにより、上記第１２の実施例と同様に、一体化した接続部材６の接続部材用超電導導体３４を保護することができ、作業上の向上、作業時間の短縮といった効果を得ることができる。なお、図１５に示すように、超電導素線保護導体３８は対応するもの同士が対向面に係合用突起（凸部）、係合用溝（凹部）を、備えている。
【００７７】
なお本実施例においては、いわゆる「コンジット導体」と呼ばれる構成の導体を示したが、本発明は複数本の素線を撚線した他の種類の導体にも同様の効果があることはいうまでもない。
【００７８】
［実施例１４］
上記実施例１３では超電導体を完全に被覆して、超電導導体２と一体化した接続部材６を接続したが、被覆材料が常電導体の場合、接続部に抵抗が生じて、発熱や損失が発生する。そこで、本実施例では、図１６に示すように、超電導素線の一部を露出した構造としている。図１７は、図１６に示した超電導導体２の端部の超電導素線１の接続部を拡大して示した斜視図である。
【００７９】
図１７に示すように、超電導素線保護導体３８の一部に切り欠きを設け、超電導素線１を露出する。超電導素線保護導体３８の切り欠きの形状は、接続する相手の超電導保護導体３８と合致するようになっている。すなわち、略円柱形状の超電導保護導体３８端部において、その横断面の中心線から半分の領域が長手方向に所定長さ分切り欠き部とされ、超電導保護導体３８開口を挿通する超電導素線１を案内する溝部と相手側の超電導素線１を案内する溝部とが切り欠き部端面に形成されている。この結果、露出した超電導素線１や接続部材用超電導導体３４同士を直接、対向させて接続することができる。このため、発熱や損失の少ない接続部を得ることができる。
【００８０】
本実施例においては、いわゆる「コンジット導体」と呼ばれる構成の導体を示したが、本発明は複数本の素線を撚線した他の種類の導体にも同様の効果があることはいうまでもない。
【００８１】
［実施例１５］
図１８は、本発明の第１５の実施例の構成を示す側断面図である。図１８において、符号４は予めパイプ導体８中にメッキされているハンダを示している。
【００８２】
超電導導体２ａ、２ｂを一体化した接続部材６で接続後、加熱することにより、パイプ導体８中にメッキされたハンダ４が溶融し、ハンダ接続が簡単にできる。
【００８３】
本実施例においては、いわゆる「コンジット導体」と呼ばれる構成の導体を示したが、本発明は複数本の素線を撚線した他の種類の導体にも同様の効果があることはいうまでもない。
【００８４】
［実施例１６］
図１９は、本発明の第１９の実施例の構成を示す側断面図である。図１９において、符号４２は一体化した接続部材６のさや１２の一部を構成するベローである。一体化した接続部材６は、ベロー４２部にてフレキシブル（可撓的）に動かすことができる。このため、超電導導体２ａ、２ｂの端部の位置を正確に決める必要がなくなる。超電導導体２ａ、２ｂの端部の位置が設計位置よりも若干ずれても、ベロー４２部が可動であるので、一体化した接続部材６で位置ずれの影響を吸収できる。
【００８５】
また、一体化した接続部材６はベロー４２で密封されており、内部導体部は適度に空隙を設けているので、導体を強制冷却する超臨界ヘリウムを一体化した接続部材６内部に流すことができる。
【００８６】
本実施例における図１９では、いわゆるコンジット導体と呼ばれる構成の導体を示したが、本発明は複数本の素線を撚線した他の種類の導体にも同様の効果があることはいうまでもない。
【００８７】
［実施例１７］
図２０は、本発明の第１７実施例の構成を示す側断面図である。図２０において、符号４４は超電導素線接続用スペーサである。図２１は、方形コンジット超電導導体の横断面図を示すものである。図２１において、符号１は超電導素線、符号２は超電導導体を示している。図２２は超電導素線接続用スペーサ４４の断面を示す図であり、図中４６は超電導素線１を配置する溝である。
【００８８】
図２１に示す断面を持つ方形コンジット超電導導体において、超電導素線１ａ、１ｂを、図２０に示すように、階段状に超電導導体より引き出す。超電導素線１ａ、１ｂは超電導素線接続用スペーサ４４によって支持されており破損することがない。
【００８９】
図２１に示した方形コンジットの超電導導体を接続する場合、図２０のように超電導素線を階段状に形成することによって、接続が容易になる。
【００９０】
接続の手順について説明する。第一番目に最下段の超電導素線を接続する。最下段の超電導素線の下に超電導素線接続用スペーサ４４を差し込み、最下段の超電導素線１を超電導素線接続用スペーサ４４の溝４６に設置し支持する。この超電導素線をはんだ等の接合剤で接合する。このとき、超電導素線１は、図２０で示すように階段状に形成されているので、上段の超電導素線が最下段の超電導素線の接合を妨げることなく、さらに、超電導素線接続用スペーサ４４で超電導素線１を支持しているので接合が容易になる。
【００９１】
次に、上記最下段の超電導素線１の上の段の超電導素線１の下に超電導素線接続用スペーサ４４を差し込み同様に超電導素線１を接合する。この接合を繰り返すことにより、超電導導体２を簡便に超電導素線１同士で接合できる。
【００９２】
図２０、図２１では、いわゆる方形コンジット導体と呼ばれる構成の導体を示したが、本発明は複数本の素線を撚線した他の種類の方形導体にも同様の効果があることはいうまでもない。
【００９３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば下記記載の効果を奏する。
【００９４】
請求項１記載の発明によれば、複数の超電導素線を撚線した超電導導体間を１本あるいは複数本毎の超電導素線毎に接続するときに、一体化した接続部材を用いて接続するので、接続作業が簡便になる効果がある。
【００９５】
請求項２記載の発明によれば、複数の超電導素線を撚線した超電導導体間を１本あるいは複数本毎の超電導素線毎に接続するときに、一体化した接続部材を用いて接続するので、接続作業が簡便になる効果がある。
【００９６】
請求項３記載の発明によれば、超電導導体の複数の超電導素線を一体化した接続部材のパイプ導体に挿入して接続するので、接続作業を簡便にできる効果がある。
【００９７】
請求項４記載の発明によれば、超電導導体間を電気接続する一体化した接続部材の複数の導体を常電導導体線で構成するので、接続部材の体積を小さくする効果がある。
【００９８】
請求項５記載の発明によれば、超電導導体間を電気接続する一体化した接続部材の導体を超電導導体で構成するので、接続部材の導体の抵抗が低減でき、通電時に接続部材で生じる損失を低減する効果がある。
【００９９】
請求項６記載の発明によれば、端部同士を平行に配置した超電導導体を、折り曲げた一体化した接続部材で電気接続するので、導体接続時に超電導導体に歪みを加えない効果がある。
【０１００】
請求項７記載の発明によれば、複数の超電導素線を撚線した超電導導体間を電気接続する一体化した接続部材の導体の抵抗を一定にするので、超電導素線に流れる電流を均一にする効果がある。
【０１０１】
請求項８記載の発明によれば、超電導導体の端部から引き出した超電導素線を電気的良導体で保護するので、超電導素線を破損せず、超電導導体の臨界電流の劣化を防止する効果がある。
【０１０２】
請求項９記載の発明によれば、超電導導体の端部から引き出した超電導素線を保護する電気的良導体の一部を切り欠いて、上記超電導素線の一部を露出するので、導体接続において超電導素線を直接対抗させて接続することができ、損失の少ない導体接続ができる効果がある。
【０１０３】
請求項１０記載の発明によれば、超電導素線と接続する一体化した接続部材の接続部にあらかじめハンダメッキをするので、簡便に導体間を接続できる効果がある。
【０１０４】
請求項１１記載の発明によれば、複数の超電導素線を撚線した超電導導体間を接続する一体化した接続部材に可撓性を持たせたので、超電導導体の端部の位置が正規の位置よりずれることがあっても、超電導素線を破損することなく、超電導導体間を接続できる効果がある。
【０１０５】
請求項１２記載の発明によれば、方形コンジット導体から超電導素線を階段状に引き出し、電気接続部に超電導素線を支持する溝付きスペーサを設置して超電導素線を１本あるいは複数本対毎に電気接続するので、超電導素線を破損することなく、超電導素線間の接続を容易に行うことができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１に係る超電導装置の導体接続部を示す側断面図である。
【図２】本発明の実施例２に係る超電導装置の超電導素線の成型部材を示す図である。
【図３】本発明の実施例２に係る超電導装置の超電導素線の成型方法を示す図である。
【図４】本発明の実施例３に係る超電導導体の導体接続部を示す横断面図である。
【図５】本発明の実施例４に係る超電導装置の導体接続部を示す側断面図である。
【図６】本発明の実施例５に係る超電導装置の導体接続部を示す側断面図である。
【図７】本発明の実施例７に係る超電導装置の導体接続部を示す側断面図である。
【図８】本発明の実施例８に係る超電導装置の導体接続部を示す側断面図である。
【図９】本発明の実施例９に係る超電導装置の導体接続部を示す側断面図である。
【図１０】本発明の実施例１０に係る超電導装置の導体接続部を示す側断面図である。
【図１１】本発明の実施例１０に係る超電導装置の導体接続部を示す側断面図である。
【図１２】本発明の実施例１１に係る超電導装置の導体接続の等価回路を示す図である。
【図１３】本発明の実施例１１に係る超電導装置の導体接続部を示す側断面図である。
【図１４】本発明の実施例１２に係る超電導装置の導体接続部を示す側断面図である。
【図１５】本発明の実施例１３に係る超電導装置の導体接続部を示す側断面図である。
【図１６】本発明の実施例１４に係る超電導装置の導体接続部を示す側断面図である。
【図１７】本発明の実施例１４に係る超電導装置の導体接続部の要部斜視図である。
【図１８】本発明の実施例１５に係る超電導装置の導体接続部を示す側断面図である。
【図１９】本発明の実施例１６に係る超電導装置の導体接続部を示す側断面図である。
【図２０】本発明の実施例１７に係る超電導装置の導体接続部を示す側断面図である。
【図２１】本発明の実施例１７に係る超電導装置の導体断面を示す図である。
【図２２】本発明の実施例１７に係る超電導装置の導体接続部品を示す図である。
【図２３】従来の超電導装置の導体接続部を示す図である。
【図２４】従来の超電導装置の導体接続部の要部斜視図である。
【図２５】Ｎｂ３Ｓｎ線材の臨界電流−歪み特性を示す図である。
【符号の説明】
１、１ａ、１ｂ超電導素線
２、２ａ、２ｂ超電導導体
３導体接続部
３ａ超電導素線接続部
４ハンダ
６一体化した接続部材
８パイプ導体
１０絶縁体
１２さや
１４成型部材
１６配置穴
１８空隙
２２複数本の超電導素線
２８高抵抗金属
２９パイプ超電導導体
３０常電導導体線
３２接続パイプ
３４接続部材用超電導導体
３５、３５ａ、３５ｂ超電導素線接続部の抵抗
３６電源
３７一体化した接続部材６の端部
３８超電導素線保護導体
４０絶縁体
４２ベロー
４４超電導素線接続用スペーサ
４６溝

Claims

複数の超電導素線を撚線してなる超電導導体を備え該超電導導体間の電気接続部を有する超電導装置において、
第１の超電導導体の端部の超電導素線の撚りをばらして１又は複数本毎に拡開させ、第２の超電導導体の端部の超電導素線の撚りをばらして１又は複数本毎に拡開させ、拡開された前記第１及び第２の超電導導体端部の超電導素線を１又は複数本対毎にそれぞれ収容し、前記撚りをばらした１又は複数本対の超電導素線の端部同士を互いに電気的に接続する接続用導電部材と、
前記接続用導電部材相互間を電気的に絶縁する絶縁部材と、
を一体化してなる接続部材を介して前記超電導導体間を電気的に接続したことを特徴とする超電導装置。
前記超電導素線を１本又は複数本対毎に電気的に接続をする、表面に高抵抗金属を被覆してなる複数の接続用導体を一体化してなる接続部材にて前記超電導導体間を電気接続したことを特徴とする請求項１記載の超電導装置。
前記接続部材の接続用導体が、パイプ型形状として構成されたことを特徴とする請求項１又は２記載の超電導装置。
前記接続部材の接続用導体が、常電導導体線からなることを特徴とする請求項１又は２記載の超電導装置。
前記接続部材の接続用導体が、超電導導体からなることを特徴とする請求項１又は２記載の超電導装置。
互いに電気的に接続される前記第１及び第２の超電導導体の接続端部同士が並設され、前記接続部材が、前記第１及び第２の超電導導体の接続端部の導入口が前記第１及び第２の超電導導体の接続端部に対向するような折り返し構造とされ、前記第２の超電導導体は、前記第１の超電導導体を１８０度折り返したものであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一に記載の超電導装置。
前記接続部材の前記接続用導体の電気抵抗値をほぼ同じ値としたことを特徴とする請求項３又は４記載の超電導装置。
前記超電導導体端部から引き出された前記超電導素線端部を電気的良導体で機械的に保護したことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一に記載の超電導装置。
前記電気的良導体が相手の電気的良導体と係合する手段を備えたことを特徴とする請求項８記載の超電導装置。
前記超電導導体の端部から引き出された前記超電導素線を保護する電気的良導体の一部を切り欠き、前記超電導素線の一部が露出されたことを特徴とする請求項８記載の超電導装置。
前記接続部材の接続用導体において、前記超電導素線との接続部に予めハンダメッキあるいは低融点金属メッキを備えたことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一に記載の超電導装置。
前記接続部材が可撓性を備えたことを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一に記載の超電導装置。
超電導導体が方形コンジット導体として構成され、
第１及び第２の超電導導体間の端部の超電導素線の撚りをばらし１又は複数本毎に拡開させ、拡開された前記第１及び第２の超電導導体の超電導素線を、１本又は複数本対毎に電気的に接続する接続部材が、前記超電導素線を、１本又は複数本対毎に、階段状に引き出し、電気接続部に、前記階段状に引き出された超電導素線を支持する溝付きスペーサを備えたことを特徴とする超電導装置。