JP5510894B2 - 超電導線材の接続方法および接続構造 - Google Patents

Description

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

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

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

しかし、従来のオーバーラップ型では、単に、超電導線材の端末部をオーバーラップさせただけで、半田付けを行っていたため、オーバーラップ部分の面積が大きくなり、それに伴い、必要な半田の量も増大して、接続部分が固くなるという問題があった。このようなスプライス線材をケーブルなどのフォーマに巻回した場合、固くしなやかさに欠ける接続部分がフォーマから浮き上がってしまい、超電導特性に悪影響を及ぼす。

このような問題に対し、オーバーラップ部分の面積を減少させると共に、半田の使用量を低減させて、しなやかさを発揮させるために、例えば、図４に示すように、端末部の形状を、先端に行くに従い細くなる三角形にすることが提案されている。

特開平４−１６０７７１号公報

しかしながら、このように、三角形状の端末部であると、その先端部にまで充分に半田を行き渡らせることが困難であるため、端末部の先端を付着させることができない恐れがある。付着が不充分な場合、フォーマに巻回する際、端末部の先端が浮き上がって、剥がれ易いという問題がある。特に、超電導線材の中心線に対する傾斜角度を小さくして、より鋭角状にして、端末部の長さを長くした場合には、この傾向が顕著に見られた。

そこで、本発明は、上記問題に鑑み、充分なしなやかさを有すると共に、先端が浮き上がって、剥がれたりすることがない超電導線材の接続方法および接続構造を提供することを課題とする。

本発明者は、鋭意研究を行った結果、以下に説明する各技術に基いて上記の課題が解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。

本発明に関連する第１の技術は、
２本のテープ形状の超電導線材の双方の端末部を、半田層を介してオーバーラップさせて接続する超電導線材の接続方法であって、
前記超電導線材の先端が上底をなし、前記超電導線材の中心線に直交する線が下底をなし、前記上底と下底とが、前記超電導線材の一方の側縁と、前記超電導線材の中心線に対して傾斜する他方の側縁とにより結ばれた台形状に、双方の超電導線材の端末部を形成し、
前記中心線に対して傾斜する双方の超電導線材の側縁が平行となるように、前記双方の端末部をオーバーラップさせて双方の超電導線材を接続する
ことを特徴とする超電導線材の接続方法である。

第１の技術においては、重なり合う超電導線材の端末部を台形状に形成している。この台形状は、前記した三角形状の端末部の先端部が設けられていない形状となっている。このため、三角形状の場合と同様に、先端に行くに従い細くなっており、端末部が重なり合ったオーバーラップ部分において、曲げ特性が改善され、充分なしなやかさを発揮させることができる。

そして、三角形状では充分に半田を行き渡らせることが困難な先端部が設けられていないため、先端部において半田を付着させることができないという問題が解消され、先端部にも、充分に半田を行き渡らせることができ、端末部の先端が浮き上がって、剥がれたりすることがない。

本発明に関連する第２の技術は、
前記上底の長さを、前記超電導線材の幅の１／２〜１／１５に形成することを特徴とする第１の技術に記載の超電導線材の接続方法である。

上底の長さを長くし過ぎると、しなやかさを充分に発揮させることが困難となる。一方、上底の長さを短くし過ぎると、半田を充分に行き渡らせることが困難となる。以上の観点より検討した好ましい上底の長さは、超電導線材の幅の１／２〜１／１５である。

本発明に関連する第３の技術は、
双方の端末部の上底間の距離が、前記端末部の長さの２倍未満となるように、双方の端末部をオーバーラップさせることを特徴とする第１の技術または第２の技術に記載の超電導線材の接続方法である。

双方の端末部をオーバーラップさせるに際して、双方の端末部の上底間の距離を端末部の長さの２倍未満に設定した場合、オーバーラップ部分の面積を減らすことができるため、半田の使用量を低減させることができる。この結果、オーバーラップ部分において固くなることが抑制されて、充分なしなやかさを発揮させることができ、浮き上がって、剥がれたりすることがない。

本発明に関連する第４の技術は、
第１の技術ないし第３の技術のいずれか１つに記載の超電導線材の接続方法により接続されていることを特徴とする超電導線材の接続構造である。

本技術においては、超電導線材の接続構造が、第１の技術〜第３の技術に示された超電導線材の接続方法を用いて形成されているため、接続抵抗が増加することがなく、また、フォーマに巻回する際、接続部分が浮き上がって、剥がれたりして、線材の外側に巻きつけている絶縁テープを破ってしまうといった問題がない。

本発明は上記の各技術に基いてなされたものであり、請求項１に記載の発明は、
２本のテープ形状の超電導線材の双方の端末部を、半田層を介してオーバーラップさせて接続する超電導線材の接続方法であって、
前記超電導線材の先端が上底をなし、前記超電導線材の中心線に直交する線が下底をなし、前記上底と下底とが、前記超電導線材の一方の側縁と、前記超電導線材の中心線に対して傾斜する他方の側縁とにより結ばれた台形状に、双方の超電導線材の端末部を形成し、
前記中心線に対して傾斜する双方の超電導線材の側縁が平行となるように、前記双方の端末部をオーバーラップさせて双方の超電導線材を接続し、
前記上底の長さを、前記超電導線材の幅の１／２〜１／１５に形成する
ことを特徴とする超電導線材の接続方法である。

また、請求項２に記載の発明は、
双方の端末部の上底間の距離が、前記端末部の長さの２倍未満となるように、双方の端末部をオーバーラップさせ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方法である。

また、請求項３に記載の発明は、
請求項１または請求項２に記載の超電導線材の接続方法により接続されていることを特徴とする超電導線材の接続構造である。

本発明によれば、充分なしなやかさを有すると共に、先端が浮き上がって、剥がれたりすることがない超電導線材の接続方法および接続構造を提供することができる。

本発明の一実施の形態の超電導線材の接続構造を示す斜視図である。 本発明の一実施の形態の超電導線材の端末部を示す平面図である。 本発明の一実施の形態の超電導線材の接続構造のオーバーラップ長を説明する平面図である。 従来の超電導線材の端末部を示す平面図である。

以下、図面を用いて本発明を実施の形態に基づいて説明する。

図１は本発明の一実施の形態の超電導線材の接続構造を示す斜視図であり、図２は本発明の一実施の形態の超電導線材の端末部を示す平面図である。

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

まず、超電導線材Ｔの端末部１を台形状に形成する。この台形状は、図２に示すように、超電導線材Ｔの先端が上底１ａをなし、超電導線材Ｔの中心線Ｃと直交する線が下底１ｂをなし、上底１ａと下底１ｂとが、超電導線材Ｔの一方の側縁１ｃと、超電導線材Ｔの中心線Ｃに対して角度θで傾斜する他方の側縁（以下、「斜辺」という）１ｄとにより結ばれて形成されている。

そして、２本の超電導線材Ｔの双方の台形状の端末部１を、双方の斜辺１ｄが平行となるように、重ね合わせ、半田を用いて接続する。

なお、接続される２本の超電導線材Ｔの双方の台形状の端末部１は、同一の形状および寸法に設定される。

以上のように超電導線材Ｔを接続することにより、しなやかさを維持しながら、端末部１の先端まで充分に半田を行き渡らせることができ、端末部１の先端が浮き上がって剥がれたりすることを防止できる。

台形状の端末部１は、要求される超電導特性などに応じて適宜設定されるが、接続部の面積の大きさを十分に大きく確保すると共に、しなやかさを向上させるためには、先端角度θは１０度以上９０度未満であることが好ましい。また、上底の長さは、超電導線材Ｔの幅Ｗの１／２〜１／１５とすることが好ましい。

図３は、本発明の一実施の形態の超電導線材の接続構造のオーバーラップ長Ｌ１を説明する平面図である。図３に示すように、幅Ｗの超電導線材Ｔを接続する場合には、双方の端末部１の斜辺１ｄが平行となるように、端末部１をオーバーラップさせる。

オーバーラップ長Ｌ１を、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、端末部１の長さＬの２倍とすると、接続面積を大きくとることができるため、接続部の電気抵抗を十分に小さくすることができる。しかも、超電導線材Ｔの重ね合わせの幅は、接続部分の中心部のみがＷで、その他の部分はＷより小さいため、曲げ特性、しなやかさを維持することができる。

また、オーバーラップ長Ｌ１を、図３（ｃ）に示すように、端末部１の長さＬの２倍未満とすると、接続部の面積は小さくなり、電気抵抗は高くなるが、曲げ特性、しなやかさを更に向上させることができる。

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

１ 端末部
１ａ 上底
１ｂ 下底
１ｃ 側縁
１ｄ 側縁（斜辺）
θ 超電導線材の中心線に対する斜辺の角度
Ｃ 超電導線材の中心線
Ｌ１ オーバーラップ長
Ｌ 端末部の長さ
Ｔ 超電導線材
Ｗ 超電導線材の幅

Claims (3)

1. ２本のテープ形状の超電導線材の双方の端末部を、半田層を介してオーバーラップさせて接続する超電導線材の接続方法であって、
   前記超電導線材の先端が上底をなし、前記超電導線材の中心線に直交する線が下底をなし、前記上底と下底とが、前記超電導線材の一方の側縁と、前記超電導線材の中心線に対して傾斜する他方の側縁とにより結ばれた台形状に、双方の超電導線材の端末部を形成し、
   前記中心線に対して傾斜する双方の超電導線材の側縁が平行となるように、前記双方の端末部をオーバーラップさせて双方の超電導線材を接続し、
   前記上底の長さを、前記超電導線材の幅の１／２〜１／１５に形成する
   ことを特徴とする超電導線材の接続方法。
2. 双方の端末部の上底間の距離が、前記端末部の長さの２倍未満となるように、双方の端末部をオーバーラップさせ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方法。
3. 請求項１または請求項２に記載の超電導線材の接続方法により接続されていることを特徴とする超電導線材の接続構造。

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