JPH10275641A - 超電導体と交流通電用金属端子の接続構造 - Google Patents
超電導体と交流通電用金属端子の接続構造Info
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- JPH10275641A JPH10275641A JP7939597A JP7939597A JPH10275641A JP H10275641 A JPH10275641 A JP H10275641A JP 7939597 A JP7939597 A JP 7939597A JP 7939597 A JP7939597 A JP 7939597A JP H10275641 A JPH10275641 A JP H10275641A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 金属端子から超電導体へ電流が均一に乗り移
ることができる、超電導体と交流通電用金属端子の接続
構造を提供する。 【解決手段】 金属端子２の中に超電導体１が挿入され
てなる超電導体と金属端子の接続構造であって、酸化物
超電導体１と金属端子２との間には、Ｐｂ−Ｓｎ系合金
からなる半田付け層３が形成され、金属端子２は、その
端部に向かって次第に細くなるような形状を有する。ま
た、超電導体１と半田付け層３との間には、銀または銀
合金からなる被覆層４がさらに形成される。
ることができる、超電導体と交流通電用金属端子の接続
構造を提供する。 【解決手段】 金属端子２の中に超電導体１が挿入され
てなる超電導体と金属端子の接続構造であって、酸化物
超電導体１と金属端子２との間には、Ｐｂ−Ｓｎ系合金
からなる半田付け層３が形成され、金属端子２は、その
端部に向かって次第に細くなるような形状を有する。ま
た、超電導体１と半田付け層３との間には、銀または銀
合金からなる被覆層４がさらに形成される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、超電導体と交流
通電用金属端子の接続構造に関するものであり、特に、
電力、輸送、高エネルギ、医療等の分野において利用さ
れる、超電導体と交流通電用金属端子の接続構造に関す
るものである。
通電用金属端子の接続構造に関するものであり、特に、
電力、輸送、高エネルギ、医療等の分野において利用さ
れる、超電導体と交流通電用金属端子の接続構造に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】超電導体は、金属のように電気抵抗を生
ずることなく大電流を通電することができる。特に、酸
化物超電導体は、温度の高い領域で使用できるため、近
年実用的な応用が期待されている。
ずることなく大電流を通電することができる。特に、酸
化物超電導体は、温度の高い領域で使用できるため、近
年実用的な応用が期待されている。
【０００３】このような超電導応用の際には、室温中か
ら超電導の機能する低温部まで電流を導入するため、金
属端子が利用される。そのため、超電導体と金属端子を
接続することが必要となる。
ら超電導の機能する低温部まで電流を導入するため、金
属端子が利用される。そのため、超電導体と金属端子を
接続することが必要となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、超電導
体と金属端子とを接続した場合には、その接続部の抵抗
による発熱が問題となる。
体と金属端子とを接続した場合には、その接続部の抵抗
による発熱が問題となる。
【０００５】また、交流通電する場合、直流での接続部
での抵抗による損失以外に、超電導体自身の交流損失が
あることから、損失の一部がジュール熱となり超電導特
性が低下するという問題がある。
での抵抗による損失以外に、超電導体自身の交流損失が
あることから、損失の一部がジュール熱となり超電導特
性が低下するという問題がある。
【０００６】さらに、交流通電する場合は、いわゆる表
皮効果の影響により金属端子から超電導体に電流が流れ
込む際に生じる損失の増大の問題もある。以下、図を用
いて説明する。
皮効果の影響により金属端子から超電導体に電流が流れ
込む際に生じる損失の増大の問題もある。以下、図を用
いて説明する。
【０００７】図５は、従来の超電導体と金属端子の接続
構造の一例を示す断面図であり、（Ａ）は直流通電した
場合、（Ｂ）は交流通電した場合の、それぞれ電流の流
れを示している。
構造の一例を示す断面図であり、（Ａ）は直流通電した
場合、（Ｂ）は交流通電した場合の、それぞれ電流の流
れを示している。
【０００８】図５（Ａ）を参照して、直流通電の場合に
は、超電導体１と金属端子２との接続部において、電流
は矢印５に示すように、金属端子２から超電導体１へ均
一に乗り移ることができる。
は、超電導体１と金属端子２との接続部において、電流
は矢印５に示すように、金属端子２から超電導体１へ均
一に乗り移ることができる。
【０００９】一方、図５（Ｂ）を参照して、交流通電の
場合には、表皮効果により電流は矢印６に示すように金
属端子２の表面を流れやすい。そのため、金属端子２か
ら超電導体１へ電流が乗り移る際には、接続端部７に電
流が集中して流れ込むようになる。その結果、電流が集
中して流れ込んだ接続部分７において発熱が大きくな
り、ジュール熱の発生により超電導線が溶断するおそれ
もあった。
場合には、表皮効果により電流は矢印６に示すように金
属端子２の表面を流れやすい。そのため、金属端子２か
ら超電導体１へ電流が乗り移る際には、接続端部７に電
流が集中して流れ込むようになる。その結果、電流が集
中して流れ込んだ接続部分７において発熱が大きくな
り、ジュール熱の発生により超電導線が溶断するおそれ
もあった。
【００１０】このような問題を解決するため、従来、た
とえば、編組線等の撚線構造の金属端子を用いることに
より、表皮効果を抑えて電流密度を均一にする試みがな
されていた。しかしながら、電流容量が大きくなった場
合には、占有率が悪くなるため、このような撚線構造は
適用できない。
とえば、編組線等の撚線構造の金属端子を用いることに
より、表皮効果を抑えて電流密度を均一にする試みがな
されていた。しかしながら、電流容量が大きくなった場
合には、占有率が悪くなるため、このような撚線構造は
適用できない。
【００１１】この発明は、上述の問題点を解決し、金属
端子から超電導体へ電流が均一に乗り移ることができ
る、超電導体と交流通電用金属端子の接続構造を提供す
ることにある。
端子から超電導体へ電流が均一に乗り移ることができ
る、超電導体と交流通電用金属端子の接続構造を提供す
ることにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】この発明による超電導体
と交流通電用金属端子の接続構造は、金属端子の中に超
電導体が挿入されてなる超電導体と金属端子の接続構造
であって、金属端子は、その端部に向かって次第に細く
なるような傾斜を有することを特徴としている。
と交流通電用金属端子の接続構造は、金属端子の中に超
電導体が挿入されてなる超電導体と金属端子の接続構造
であって、金属端子は、その端部に向かって次第に細く
なるような傾斜を有することを特徴としている。
【００１３】本願発明者は、上述の表皮効果による問題
を解決すべく、端子内に侵入する交流磁界の詳細な計算
を行なった。その結果、交流磁界は端子の表面から内部
に向かって減衰し、端子材料が銅や銀などのように比抵
抗が小さいほど、または周波数が大きいほど、減衰がし
やすくなり、電流は端子の表面を流れやすくなることが
わかった。そこで、端子内に侵入する交流磁界を調整し
た端子の設計を行ない、端子の厚みを超電導体との接続
端部に向かって次第に薄くすることにより、電流は金属
端子から超電導体へ均一に乗り移るようになることを発
見して本願発明をなすに至った。
を解決すべく、端子内に侵入する交流磁界の詳細な計算
を行なった。その結果、交流磁界は端子の表面から内部
に向かって減衰し、端子材料が銅や銀などのように比抵
抗が小さいほど、または周波数が大きいほど、減衰がし
やすくなり、電流は端子の表面を流れやすくなることが
わかった。そこで、端子内に侵入する交流磁界を調整し
た端子の設計を行ない、端子の厚みを超電導体との接続
端部に向かって次第に薄くすることにより、電流は金属
端子から超電導体へ均一に乗り移るようになることを発
見して本願発明をなすに至った。
【００１４】この発明において、超電導体と金属端子と
は、たとえばＰｂ−Ｓｎ系合金からなる半田付け層によ
り接続される。
は、たとえばＰｂ−Ｓｎ系合金からなる半田付け層によ
り接続される。
【００１５】また、この発明において、超電導体として
は酸化物超電導体の他、金属系超電導体にも適用可能で
ある。ただし、酸化物超電導体は、特に比較的温度の高
い領域での使用が前提とされるため、本発明の効果がよ
り有効に発揮される。
は酸化物超電導体の他、金属系超電導体にも適用可能で
ある。ただし、酸化物超電導体は、特に比較的温度の高
い領域での使用が前提とされるため、本発明の効果がよ
り有効に発揮される。
【００１６】また、酸化物超電導体と金属端子とを接続
する際には、半田付け層のみによる接着が困難であるこ
とから、予め超電導体のまわりに銀または銀合金からな
る被覆層を形成した後、半田付け層を介して金属端子と
接続することが好ましい。
する際には、半田付け層のみによる接着が困難であるこ
とから、予め超電導体のまわりに銀または銀合金からな
る被覆層を形成した後、半田付け層を介して金属端子と
接続することが好ましい。
【００１７】また、この発明において、金属端子の材料
としては、使用温度での比抵抗が小さく、かつ、密度の
小さい金属が好ましい。脆い超電導体と接続することを
考慮すると、金属端子は薄く、かつ、軽いことが好まし
いからである。すなわち、比抵抗が小さく、かつ、密度
が小さいほど、超電導体との接続構造に用いる際、薄
く、かつ、軽量に設計することが可能となるからであ
る。
としては、使用温度での比抵抗が小さく、かつ、密度の
小さい金属が好ましい。脆い超電導体と接続することを
考慮すると、金属端子は薄く、かつ、軽いことが好まし
いからである。すなわち、比抵抗が小さく、かつ、密度
が小さいほど、超電導体との接続構造に用いる際、薄
く、かつ、軽量に設計することが可能となるからであ
る。
【００１８】たとえば、比抵抗については、液体窒素温
度７７Ｋにおいて、銅は４×１０-9Ωｍ、アルミニウム
は４×１０-9Ωｍ、銀は３×１０-9Ωｍである。また、
密度については、室温２０℃において、銅は８．９３ｇ
／ｃｍ3 、アルミニウムは２．７０ｇ／ｃｍ3 、金は１
０．４９ｇ／ｃｍ3 である。以上より、比抵抗が小さ
く、かつ、密度の小さい金属として、たとえば銅および
アルミニウムが、本発明における好ましい端子材料とし
て用いられる。
度７７Ｋにおいて、銅は４×１０-9Ωｍ、アルミニウム
は４×１０-9Ωｍ、銀は３×１０-9Ωｍである。また、
密度については、室温２０℃において、銅は８．９３ｇ
／ｃｍ3 、アルミニウムは２．７０ｇ／ｃｍ3 、金は１
０．４９ｇ／ｃｍ3 である。以上より、比抵抗が小さ
く、かつ、密度の小さい金属として、たとえば銅および
アルミニウムが、本発明における好ましい端子材料とし
て用いられる。
【００１９】
【発明の実施の形態】本願発明者らは、計算により、表
皮効果を最も低減することができる金属端子の設計を行
なった。以下、図を用いて説明する。
皮効果を最も低減することができる金属端子の設計を行
なった。以下、図を用いて説明する。
【００２０】図６は、本発明により表皮効果が最も低減
された、超電導体と金属端子の接続構造の一例を示す断
面図である。
された、超電導体と金属端子の接続構造の一例を示す断
面図である。
【００２１】図６を参照して、金属端子２中に超電導体
１が挿入されてなる超電導体と金属端子の接続構造にお
いて、金属端子の接続端部からの距離をｙ、そのときの
金属端子の厚みをｘとすると、ｘ≦δの範囲では以下の
式（１）を満たす場合に、表皮効果は最も低減される。
１が挿入されてなる超電導体と金属端子の接続構造にお
いて、金属端子の接続端部からの距離をｙ、そのときの
金属端子の厚みをｘとすると、ｘ≦δの範囲では以下の
式（１）を満たす場合に、表皮効果は最も低減される。
【００２２】
【数２】
【００２３】上記の式（１）において、Ｌは金属端子２
と超電導体１の接続長さを示し、ρは使用温度での比抵
抗を示し、ωは２πｆ（ｆは周波数）を示し、μ0 は４
π×１０-7（Ｈ／ｍ）を示している。
と超電導体１の接続長さを示し、ρは使用温度での比抵
抗を示し、ωは２πｆ（ｆは周波数）を示し、μ0 は４
π×１０-7（Ｈ／ｍ）を示している。
【００２４】また、図７は、式（１）の関係を示すグラ
フである。図７において、横軸は金属端子の厚みｘ（ｍ
ｍ）を示し、縦軸は金属端子の接続端からの距離ｙ（ｍ
ｍ）を示している。
フである。図７において、横軸は金属端子の厚みｘ（ｍ
ｍ）を示し、縦軸は金属端子の接続端からの距離ｙ（ｍ
ｍ）を示している。
【００２５】さらに、図６を参照して、ｘ＞δの範囲に
おいては、金属端子２の厚みは一定値δであることが好
ましい。ｘ＞δの場合には、上記式（１）による表皮効
果低減の効果よりも、金属端子の厚みが大きくなって端
子重量が増大することによる不利益の方が過大となって
しまうからである。
おいては、金属端子２の厚みは一定値δであることが好
ましい。ｘ＞δの場合には、上記式（１）による表皮効
果低減の効果よりも、金属端子の厚みが大きくなって端
子重量が増大することによる不利益の方が過大となって
しまうからである。
【００２６】ここで、δは、以下の式で表わされる。
【００２７】
【数３】
【００２８】上記式（２）において、ρは使用温度での
比抵抗を示し、μは透磁率を示し、ωは角周波数を示し
ている。
比抵抗を示し、μは透磁率を示し、ωは角周波数を示し
ている。
【００２９】以上のように、図６を参照して、この超電
導体と交流通電用金属端子の接続構造においては、ｘ＝
δとなるときのｙの値をＹとすると、０≦ｙ≦Ｙの範囲
ではｘ、ｙは式（１）の関係を満たし、かつ、Ｙ＜ｙ≦
Ｌの範囲では、ｘ＝δの関係を満たすように、金属端子
の形状が設計されている。
導体と交流通電用金属端子の接続構造においては、ｘ＝
δとなるときのｙの値をＹとすると、０≦ｙ≦Ｙの範囲
ではｘ、ｙは式（１）の関係を満たし、かつ、Ｙ＜ｙ≦
Ｌの範囲では、ｘ＝δの関係を満たすように、金属端子
の形状が設計されている。
【００３０】したがって、このような構造に設計すれ
ば、表皮効果を最も有効に低減することができると考え
られる。
ば、表皮効果を最も有効に低減することができると考え
られる。
【００３１】
（Ａ） 金属端子として銅を用いた場合 （実施例１）Ｂｉ2 Ｏ3 、ＳｒＣＯ3 、ＣａＣＯ3 、Ｃ
ｕＯ粉末を２：２：１：２の組成比で混合し、複数回仮
焼きし、Ｂｉ系２２１２組成粉末を作製した。次に、こ
の粉末を静水圧プレスにより焼結体にした後、レーザを
照射して焼結体の一部を溶融し、Ｂｉ系酸化物超電導多
結晶を成長した。その後、大気中アニールにより、２２
１２超電導層を生成した。作製された酸化物超電導体の
超電導特性の１つである臨界電流（Ｉｃ）は、液体窒素
温度、自己磁界条件下で、Ｉｃ＝３５０〜４００Ａであ
った。また、得られた超電導体のサイズは、直径が４〜
５ｍｍφであった。
ｕＯ粉末を２：２：１：２の組成比で混合し、複数回仮
焼きし、Ｂｉ系２２１２組成粉末を作製した。次に、こ
の粉末を静水圧プレスにより焼結体にした後、レーザを
照射して焼結体の一部を溶融し、Ｂｉ系酸化物超電導多
結晶を成長した。その後、大気中アニールにより、２２
１２超電導層を生成した。作製された酸化物超電導体の
超電導特性の１つである臨界電流（Ｉｃ）は、液体窒素
温度、自己磁界条件下で、Ｉｃ＝３５０〜４００Ａであ
った。また、得られた超電導体のサイズは、直径が４〜
５ｍｍφであった。
【００３２】次に、この酸化物超電導体の両端部の周囲
に、銀をスパッタリング法によりメタライズし、被覆層
を形成した。続いて、この超電導体を、半田付けにより
無酸素銅からなる金属端子と接続した。半田付けは、液
相線温度（合金の融点に相当）から２２０℃にて行なっ
た。さらに、エポキシ樹脂により、補強を行なった。
に、銀をスパッタリング法によりメタライズし、被覆層
を形成した。続いて、この超電導体を、半田付けにより
無酸素銅からなる金属端子と接続した。半田付けは、液
相線温度（合金の融点に相当）から２２０℃にて行なっ
た。さらに、エポキシ樹脂により、補強を行なった。
【００３３】図１は、このようにして作製された本発明
による実施例１の超電導体と交流通電用金属端子の接続
構造を示す図であり、図１（Ａ）は側面図を、図１
（Ｂ）は縦断面図を、図１（Ｃ）は横断面図を、それぞ
れ示している。
による実施例１の超電導体と交流通電用金属端子の接続
構造を示す図であり、図１（Ａ）は側面図を、図１
（Ｂ）は縦断面図を、図１（Ｃ）は横断面図を、それぞ
れ示している。
【００３４】図１を参照して、金属端子２は、直径が１
５ｍｍφ、全体の長さが５０ｍｍであって、その中央
に、直径が４．５〜５．５ｍｍφ、長さが３０ｍｍφの
孔が設けられている。また、超電導体と接続された接続
端部から３０ｃｍの部分は、その端部に向かって直線的
に次第に細くなるような傾斜が設けられ、端部の直径は
４．５〜５．５ｍｍφである。
５ｍｍφ、全体の長さが５０ｍｍであって、その中央
に、直径が４．５〜５．５ｍｍφ、長さが３０ｍｍφの
孔が設けられている。また、超電導体と接続された接続
端部から３０ｃｍの部分は、その端部に向かって直線的
に次第に細くなるような傾斜が設けられ、端部の直径は
４．５〜５．５ｍｍφである。
【００３５】また、超電導体１は、金属端子２との接続
部分において、その周囲に銀からなる被覆層４が形成さ
れ、さらに、半田付け層３を介して、金属端子２と接続
されている。
部分において、その周囲に銀からなる被覆層４が形成さ
れ、さらに、半田付け層３を介して、金属端子２と接続
されている。
【００３６】なお、この実施例においては、超電導体１
と金属端子２の接続長さは３０ｍｍとした。接続抵抗を
小さくするためには、酸化物超電導体と金属端子との接
続長さはできる限り長いことが好ましいが、一方、接続
長さが長すぎると、接続構造の重量が大きくなるという
欠点がある。
と金属端子２の接続長さは３０ｍｍとした。接続抵抗を
小さくするためには、酸化物超電導体と金属端子との接
続長さはできる限り長いことが好ましいが、一方、接続
長さが長すぎると、接続構造の重量が大きくなるという
欠点がある。
【００３７】さらに、この発明において、接触抵抗をで
きる限り小さくするためには、超電導体を挿入するため
の孔の直径は小さい方が好ましく、超電導体とのクリア
ランスも小さい方が好ましい。
きる限り小さくするためには、超電導体を挿入するため
の孔の直径は小さい方が好ましく、超電導体とのクリア
ランスも小さい方が好ましい。
【００３８】（実施例２）実施例１と同様の方法で超電
導体を作製し、無酸素銅からなる金属端子と接続した。
導体を作製し、無酸素銅からなる金属端子と接続した。
【００３９】図２は、本発明による実施例２の超電導体
と交流通電用金属端子との接続構造を示す図であり、図
２（Ａ）は側面図を、図２（Ｂ）は縦断面図を、図２
（Ｃ）は横断面図を、それぞれ示している。
と交流通電用金属端子との接続構造を示す図であり、図
２（Ａ）は側面図を、図２（Ｂ）は縦断面図を、図２
（Ｃ）は横断面図を、それぞれ示している。
【００４０】図２を参照して、この例では、端子の形状
が、前述した図６に示すように、表皮効果が最も低減さ
れるように設計されている。
が、前述した図６に示すように、表皮効果が最も低減さ
れるように設計されている。
【００４１】すなわち、金属端子２の接続端部からの距
離をｙ、そのときの金属端子２の厚みをｘ、ｘ＝δとな
るときのｙの値をＹとすると、０≦ｙ≦Ｙの範囲では、
ｘ、ｙは式（１）の関係を満たし、かつ、Ｙ＜ｙ≦３０
ｍｍの範囲では、ｘ＝δの関係を満たすように、金属端
子２の形状が設計されている。
離をｙ、そのときの金属端子２の厚みをｘ、ｘ＝δとな
るときのｙの値をＹとすると、０≦ｙ≦Ｙの範囲では、
ｘ、ｙは式（１）の関係を満たし、かつ、Ｙ＜ｙ≦３０
ｍｍの範囲では、ｘ＝δの関係を満たすように、金属端
子２の形状が設計されている。
【００４２】ここで、この実施例においては、金属端子
の材料として銅を用いているため、使用温度での比抵抗
ρ＝４×１０-9Ωｍ、角周波数ω＝５０×２π、透磁率
μ＝４π×１０-7Ｈ／ｍとなり、前述の式（２）により
δ＝４．５×１０-3ｍｍと算出される。ただし、実際製
作する際には、δ＝５ｍｍとして端子の設計を行なっ
た。
の材料として銅を用いているため、使用温度での比抵抗
ρ＝４×１０-9Ωｍ、角周波数ω＝５０×２π、透磁率
μ＝４π×１０-7Ｈ／ｍとなり、前述の式（２）により
δ＝４．５×１０-3ｍｍと算出される。ただし、実際製
作する際には、δ＝５ｍｍとして端子の設計を行なっ
た。
【００４３】なお、他の条件については実施例１と全く
同様であるので、その説明は省略する。
同様であるので、その説明は省略する。
【００４４】（比較例１）図３は、比較例の超電導体と
交流通電用金属端子の接続構造を示す図であり、図３
（Ａ）は側面図を、図３（Ｂ）は縦断面図を、図３
（Ｃ）は横断面図を、それぞれ示している。
交流通電用金属端子の接続構造を示す図であり、図３
（Ａ）は側面図を、図３（Ｂ）は縦断面図を、図３
（Ｃ）は横断面図を、それぞれ示している。
【００４５】図３を参照して、この例では、端子は、直
径が１５ｍｍφ、長さが５０ｍｍの円柱状で、端部に向
かって傾斜は設けられていない。なお、他の条件につい
ては実施例１と全く同様であるので、その説明を省略す
る。
径が１５ｍｍφ、長さが５０ｍｍの円柱状で、端部に向
かって傾斜は設けられていない。なお、他の条件につい
ては実施例１と全く同様であるので、その説明を省略す
る。
【００４６】（評価）上述のようにして得られた３種の
超電導体と交流通電用金属端子の接続構造について、以
下のような評価を行なった。
超電導体と交流通電用金属端子の接続構造について、以
下のような評価を行なった。
【００４７】まず、温度７７Ｋの液体窒素中で、電圧端
子を金属端子と超電導体の各々からとり、５０Ｈｚで交
流通電した。発生する電圧は、交流損失に相当する抵抗
成分と抵抗成分の電圧と関係のないインダクタンス成分
との和となるが、ロックインアンプを用いて抵抗成分の
みの電圧を分離した。次に、電流と電圧の積から交流損
失を算出した。ここで、測定された交流損失は、金属端
子、接触抵抗、超電導体そのものの交流損失の和であ
り、物理的な意味のある値ではない。しかし、相対的に
比較すれば、金属端子からの超電導体に交流電流が均一
に乗り移っているか否かを評価することができる。
子を金属端子と超電導体の各々からとり、５０Ｈｚで交
流通電した。発生する電圧は、交流損失に相当する抵抗
成分と抵抗成分の電圧と関係のないインダクタンス成分
との和となるが、ロックインアンプを用いて抵抗成分の
みの電圧を分離した。次に、電流と電圧の積から交流損
失を算出した。ここで、測定された交流損失は、金属端
子、接触抵抗、超電導体そのものの交流損失の和であ
り、物理的な意味のある値ではない。しかし、相対的に
比較すれば、金属端子からの超電導体に交流電流が均一
に乗り移っているか否かを評価することができる。
【００４８】図４は、このようにして得られた３種の超
電導体と交流通電用金属端子の接続構造の評価結果を示
す図であり、この３種の構造における交流損失の測定結
果を示している。図４において、横軸は電流（Ａｒｍ
ｓ）を示し、縦軸は交流損失（ｍＷ）を示している。
電導体と交流通電用金属端子の接続構造の評価結果を示
す図であり、この３種の構造における交流損失の測定結
果を示している。図４において、横軸は電流（Ａｒｍ
ｓ）を示し、縦軸は交流損失（ｍＷ）を示している。
【００４９】図４を参照して、相対的に比較すると、金
属端子に傾斜をつけた実施例１および実施例２の構造
は、より交流損失が小さくなり、金属端子から超電導体
へ電流がより均一に乗り移っていることがわかる。特
に、表皮効果が最小になるように設計した実施例２の構
造は、最も交流損失が小さく、電流が最も均一に乗り移
っていることがわかる。
属端子に傾斜をつけた実施例１および実施例２の構造
は、より交流損失が小さくなり、金属端子から超電導体
へ電流がより均一に乗り移っていることがわかる。特
に、表皮効果が最小になるように設計した実施例２の構
造は、最も交流損失が小さく、電流が最も均一に乗り移
っていることがわかる。
【００５０】（Ｂ） 金属端子としてアルミニウムを用
いた場合 無酸素銅の代わりに、比抵抗の小さい４Ｎのアルミニウ
ムからなる電極端子を用いて、上述と同様に図２および
図３に示す形状の２種の超電導体と交流通電用金属端子
の接続構造を作製し、その評価を行なった。
いた場合 無酸素銅の代わりに、比抵抗の小さい４Ｎのアルミニウ
ムからなる電極端子を用いて、上述と同様に図２および
図３に示す形状の２種の超電導体と交流通電用金属端子
の接続構造を作製し、その評価を行なった。
【００５１】半田付けの際には、一般にＡｌは表面酸化
物により半田付けが困難であることから、フラックスに
より酸化物を除去した後に半田付けを行なった。
物により半田付けが困難であることから、フラックスに
より酸化物を除去した後に半田付けを行なった。
【００５２】他の条件については、無酸素銅を用いた場
合と全く同様であるので、その説明は省略する。
合と全く同様であるので、その説明は省略する。
【００５３】その結果、２５０Ａｒｍｓ通電時の交流損
失は、図２に示す形状の構造の場合は２５０ｍＷ、図３
に示す形状の構造の場合は４００ｍＷとなった。このこ
とから、金属端子に傾斜をつけた場合には交流損失が小
さくなり、金属端子から超電導体へ電流がより均一に乗
り移っていることがわかった。
失は、図２に示す形状の構造の場合は２５０ｍＷ、図３
に示す形状の構造の場合は４００ｍＷとなった。このこ
とから、金属端子に傾斜をつけた場合には交流損失が小
さくなり、金属端子から超電導体へ電流がより均一に乗
り移っていることがわかった。
【００５４】また、アルミニウムは銅よりも密度が小さ
いため、接続構造をより軽量にすることができた。
いため、接続構造をより軽量にすることができた。
【００５５】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、金属端子から超電導体へ電流が均一に乗り移ること
ができる、超電導体と交流通電用金属端子の接続構造が
得られる。
ば、金属端子から超電導体へ電流が均一に乗り移ること
ができる、超電導体と交流通電用金属端子の接続構造が
得られる。
【図１】本発明による実施例１の超電導体と交流通電用
金属端子の接続構造を示す図である。
金属端子の接続構造を示す図である。
【図２】本発明による実施例２の超電導体と交流通電用
金属端子の接続構造を示す図である。
金属端子の接続構造を示す図である。
【図３】比較例１の超電導体と交流通電用金属端子の接
続構造を示す図である。
続構造を示す図である。
【図４】超電導体と交流通電用金属端子の接続構造の評
価結果を示す図である。
価結果を示す図である。
【図５】従来の超電導体と金属端子の接続構造の一例を
示す断面図である。
示す断面図である。
【図６】本発明による超電導体と交流通電用金属端子の
接続構造の一例を示す断面図である。
接続構造の一例を示す断面図である。
【図７】式（１）の関係を示すグラフである。
１ 超電導体 ２ 金属端子 ３ 半田付け層 ４ 被覆層 なお、各図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
Claims (5)
- 【請求項１】 金属端子の中に超電導体が挿入されてな
る超電導体と金属端子の接続構造であって、 前記金属端子は、その端部に向かって次第に細くなるよ
うな傾斜を有することを特徴とする、超電導体と交流通
電用金属端子の接続構造。 - 【請求項２】 前記傾斜の形状は、 前記金属端子の端部からの距離をｙ、そのときの前記金
属端子の厚みをｘとすると、以下の式（１）を満たすこ
とを特徴とする、請求項１記載の超電導体と交流通電用
金属端子の接続構造。 【数１】 - 【請求項３】 前記超電導体と前記金属端子との間に
は、Ｐｂ−Ｓｎ系合金からなる半田付け層が形成され
る、請求項１または請求項２に記載の超電導体と交流通
電用金属端子の接続構造。 - 【請求項４】 前記超電導体は酸化物超電導体を含み、 前記超電導体と前記半田付け層との間に、銀または銀合
金からなる被覆層がさらに形成されていることを特徴と
する、請求項１〜３のいずれかに記載の超電導体と交流
通電用金属端子の接続構造。 - 【請求項５】 前記金属端子は、銅またはアルミニウム
からなることを特徴とする、請求項１〜請求項４のいず
れかに記載の超電導体と交流通電用金属端子の接続構
造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7939597A JPH10275641A (ja) | 1997-03-31 | 1997-03-31 | 超電導体と交流通電用金属端子の接続構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7939597A JPH10275641A (ja) | 1997-03-31 | 1997-03-31 | 超電導体と交流通電用金属端子の接続構造 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10275641A true JPH10275641A (ja) | 1998-10-13 |
Family
ID=13688678
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7939597A Withdrawn JPH10275641A (ja) | 1997-03-31 | 1997-03-31 | 超電導体と交流通電用金属端子の接続構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10275641A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20010025853A (ko) * | 1999-09-01 | 2001-04-06 | 윤기화 | 콘넥터의 나사부와 와이어 연결방법 |
| US7126060B2 (en) | 2001-01-16 | 2006-10-24 | Nippon Steel Corporation | Low resistance conductors, processes of production thereof, and electrical members using same |
| CN100452250C (zh) * | 2001-01-16 | 2009-01-14 | 新日本制铁株式会社 | 低电阻导体及其制造方法和使用其的电子部件 |
| JP2009542187A (ja) * | 2006-06-29 | 2009-11-26 | ネクサン | 超電導素子のための電気ブッシング構造体 |
| WO2015114359A1 (en) * | 2014-01-31 | 2015-08-06 | Oxford Instruments Nanotechnology Tools Limited | Method of joining a superconductor |
-
1997
- 1997-03-31 JP JP7939597A patent/JPH10275641A/ja not_active Withdrawn
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20010025853A (ko) * | 1999-09-01 | 2001-04-06 | 윤기화 | 콘넥터의 나사부와 와이어 연결방법 |
| US7126060B2 (en) | 2001-01-16 | 2006-10-24 | Nippon Steel Corporation | Low resistance conductors, processes of production thereof, and electrical members using same |
| US7138581B2 (en) | 2001-01-16 | 2006-11-21 | Nippon Steel Corporation | Low resistance conductor, processes of production thereof, and electrical members using same |
| CN100452250C (zh) * | 2001-01-16 | 2009-01-14 | 新日本制铁株式会社 | 低电阻导体及其制造方法和使用其的电子部件 |
| JP2009542187A (ja) * | 2006-06-29 | 2009-11-26 | ネクサン | 超電導素子のための電気ブッシング構造体 |
| WO2015114359A1 (en) * | 2014-01-31 | 2015-08-06 | Oxford Instruments Nanotechnology Tools Limited | Method of joining a superconductor |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20040601 |