JPH06150992A

JPH06150992A - 超電導線の接続構造

Info

Publication number: JPH06150992A
Application number: JP4295315A
Authority: JP
Inventors: Bunkou Ikeda; 文構池田; Sunao Ichihara; 直市原; Tsuneaki Minato; 恒明湊; Katsuyoshi Toyoda; 勝義豊田; Naoyuki Harada; 直幸原田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1992-11-04
Filing date: 1992-11-04
Publication date: 1994-05-31
Anticipated expiration: 2016-04-09
Also published as: JP3154572B2

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、定常磁界中でのジュール発熱を超
電導マグネットの運転に支障のないレベルに維持しつ
つ、変動磁界中での接続部のパルス損失を低減すること
を目的とするものである。【構成】接続部の素線２の外周に、はんだ４よりも電
気抵抗率が高い材料からなる高抵抗層３１を設け、パル
ス運転時に素線２間に流れるカップリング電流を低減す
るようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えば複数の巻線を
接続して超電導コイルを製作する場合などに用いられ、
超電導線の接続すべき部分相互がはんだ等のろう材を用
いて接続されている超電導線の接続構造に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】図３９は例えば『第１１回国際電磁石技
術会議（11TH INTERNATIONAL CONFERENCE ON Magnet Te
chnology）』（１９８９年）８４７〜８５１ページに示
された従来の超電導線の接続構造を示す斜視図、図４０
は図３９の接続部の断面図である。図において、１は多
数の素線２を集合・撚線してなる超電導線である。

【０００３】３は２本の超電導線１の接続すべき部分相
互を接続した接続部であり、この接続部３は、接続すべ
き部分の素線２を鉛錫のはんだ４によって電気的に接続
してなっている。５は接続部３の外周部に設けられた断
面コ字状の銅製の保護ケースであり、接続作業実施時に
はんだ４を保護するためのものである。

【０００４】次に、動作について説明する。超電導線１
及びその接続部３は、液体ヘリウム等の冷媒によって約
−２６７℃の極低温に冷却されて使用される。冷却され
た超電導線１は、超電導線材が超電導状態となるため、
抵抗損失なしで電流を流せるようになる。このような性
質から、超電導線１は、巻回されて超電導マグネットと
して利用されることが多い。

【０００５】この超電導マグネットを製作する場合、超
電導線１が有限長のものであり、かつ構造上の制約を受
けることなどから、上記のような接続部３が必ず何箇所
かで必要となる。超電導線１の接続については、各種の
方法があるが、はんだ４による接続は最も一般的な方法
である。特に、１０００Ａを超える大電流を流す場合に
はよく使用される。

【０００６】通常、はんだ４は０．１テスラ以上の磁界
中では常電導物質であるため、はんだ４に電流が流れた
場合には、必ずジュール熱が発生する。但し、極低温に
おけるはんだ４の電気抵抗率は約７×１０^-9Ωｍと小さ
く、上記の接続部３の例では１．４×１０^-10Ωの接続
抵抗を示している。この抵抗値は、定格電流３０ｋＡが
流れたときに約０．１Ｗのジュール発熱（直流電気抵抗
損失）を生じる程度のもので、超電導マグネットの動作
には支障のない十分小さい値である。

【０００７】次に、図４１は例えば特開平３−８４９０
３号公報に示された従来の超電導線の接続構造を示す正
面図、図４２は図４１の要部を拡大して示す斜視図、図
４３は図４１の超電導線の構成を説明する断面図であ
る。図において、１１は超電導線（親撚線）であり、一
方を１１ａ、他方を１１ｂとする。１２は超電導線１１
を構成する子撚線、１３は子撚線１２を構成する超電導
素線であり、図４３に示すように、超電導線１１は、全
体として２重撚線構造となっている。

【０００８】図４１に示した接続構造では、超電導線１
１の接続すべき部分相互がそれぞれ子撚線１２まで分解
され、子撚線１２同士がはんだ付けされて接続部１４を
構成している。接続部１４においては、接続される２本
の子撚線１２が、銅製で断面コ字状の鞘１５に収めら
れ、この鞘１５内にはんだ１６が充填されて、図４２の
ような単位接続部１７が構成されている。

【０００９】次に、動作について説明する。上記のよう
な接続部１４を有する超電導コイル（超電導マグネッ
ト）をパルス運転すると、通電電流の変化に応じて発生
する磁場が変動する。即ち、通電速度としては１００％
電流を１〜数秒の時間で立ち上げることになり、これを
磁場の変化率にすると、毎秒１〜数テスラにもなる。こ
のような速い変動条件で超電導コイルが使用されると、
超電導線１１の内部にはカップリング電流や渦電流によ
るパルス損失熱（交流損失熱）が発生し、冷媒であるヘ
リウムの蒸発による損失が起きる。また、パルス損失熱
そのもので超電導コイルが温度上昇し、超電導状態を維
持できなくなり、いわゆるクエンチにより運転が停止し
てしまう。

【００１０】これに対して、超電導線１１自体は、この
ような速い電流変化や磁場変動に対しても発生する熱が
極小になるように細線化され、かつ超電導素線１３内部
の構造も損失が少ない構造とすることが可能である。し
かし、接続部１４においては、高導電性金属部分が太く
なるため、パルス損失を抑えることが難しい。

【００１１】このようなパルス損失は、磁場に直交する
方向の導電体の寸法を小さくすることにより、かなり低
減することが可能である。図４１に示した接続構造は、
接続部１４でのパルス損失を低減するものであり、接続
部１４で接続される超電導線の単位本数を減らし、金属
部分の太さを小さく細分化することにより、磁場と直角
な方向の導体寸法を小さくし、パルス損失発熱を小さく
することを狙ったものである。

【００１２】このように、上記の接続構造では、超電導
線１１の成形加工時に子撚線１２を曲げ伸ばしして、入
れ子状に組み合わせなければならない。低磁場用超電導
線であるＮｂＴｉ超電導線を使用する超電導コイルで
は、このような加工が可能である。しかし、高磁場用超
電導線であるＮｂ₃Ｓｎ超電導線を使用する超電導コイ
ルでは、図４４に示すように、０．５％程度の極僅かな
曲げ歪みが印加されただけで、超電導線１１の超電導特
性（超電導臨界電流）が著しく低下してしまうため、Ｎ
ｂ₃Ｓｎ生成熱処理後に超電導線１１を１本ずつの子撚
線１２にばらしたり、ばらした子撚線１２同士を入れ子
状に組み合わせたりすることはできない。従って、Ｎｂ
₃Ｓｎ超電導線材を使用する場合、超電導線１１を慎重
に２〜３組の子撚線１２の束にばらして接続する。

【００１３】ここで、Ｎｂ₃Ｓｎ超電導線を使用した高
磁場用の大形の超電導コイルを製作する場合の手順を説
明する。まず、未熱処理状態でパンケーキ形コイルを製
作し、しかる後Ｎｂ₃Ｓｎ生成のための熱処理を施す。
そして、パンケーキ状態で絶縁施工した後、パンケーキ
形コイルを必要数積層し、図４５に示すように、パンケ
ーキ形コイル１８ａ，１８ｂの導体端部同士を接続す
る。この後、何段にも積層したパンケーキ形コイル全体
を再び絶縁処理する。

【００１４】次に、図４６は例えば『フュージョン・テ
クノロジー１９９０』（１９９１年ノース・オランダ社
発行）２４３頁に示された従来の強制冷却形超電導線の
断面図、図４７は図４６の超電導線の接続構造を示す構
成図である。図において、２１は素線（超電導素線）、
２２は素線２１を９本撚り合わせた１次撚線、２３は１
次撚線２２を心金２４の周囲に１７本撚り合わせた２次
撚線である。

【００１５】２５，２５ａ，２５ｂは２次撚線２３を囲
繞している構造部材であるコンジット、２６ａ，２６ｂ
はコンジット２５内の二次撚線２３の両側に配置されて
いる冷却チャンネルであり、この冷却チャンネル２６
ａ，２６ｂは、断面略Ｃ字状になっており、二次撚線２
３側に開口した冷媒流通路を有している。２７ａ，２７
ｂは接続部撚線であり、２８は接続部撚線２７ａ，２７
ｂを保持している接続部構造部材、２９ははんだ、３０
は接続部カバーである。

【００１６】次に、動作について説明する。上記のよう
な強制冷却形超電導線は、電流容量が大きく、かつ高い
強度を有するものである。即ち、多数本の素線２１を撚
り合わせて電流容量を大きくしてあり、かつ全体をコン
ジット２５で覆って強度を高めてある。コンジット２５
は、この強制冷却形超電導線を巻線した超電導コイル
（図示せず）の電磁力を支持するための構造部材として
の機能と、冷却チャンネル２６ａ，２６ｂに流れる冷媒
がコンジット２５外に漏れないように気密性を保つ機能
とを有している。

【００１７】また、冷却チャンネル２６ａ，２６ｂ内及
び二次撚線２３内の空間には、冷媒である極低温、高圧
の超臨界ヘリウムが圧送され素線２１が冷却される。こ
のとき、上記の強制冷却形超電導線は、多数本の細い素
線２１から構成されているため、冷却表面積が大きく、
冷却特性が優れているという特徴も有している。

【００１８】次に、接続方法について説明する。上記の
ような強制冷却形超電導線は、図４７に示すように、二
次撚線２３を接続部撚線２７ａ，２７ｂのように成形加
工し、さらに接続部撚線２７ａを接続部撚線２７ｂで挟
み込んで、その周囲を断面コ字状の接続部構造部材２８
で覆い、はんだ１２を充填して接続する。二次撚線２３
同士を接続後、接続部の気密を保つために接続部カバー
３０を取り付け、コンジット２５ａ，２５ｂに溶接す
る。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の超
電導線の接続構造のうち図３９及び図４０に示されたも
のにおいては、定常磁界中で冷却された状態では電気抵
抗による損失（ジュール発熱）を小さく抑えて通電する
ことができるが、外部から変動磁界が印加される場合
や、コイルの通電電流を変動させた場合などには、接続
部３に発生する変動磁界によってパルス損失を伴い、数
Ｗから時には数１００Ｗの熱が接続部３に発生する。

【００２０】つまり、パルス運転時には、絶縁層が除去
された接続部３の素線２間に不要なカップリング電流が
流れ、このカップリング電流によるパルス損失が定常発
熱よりもかなり大きくなる。そして、この発熱量が多い
と接続部３の温度が上昇し、超電導マグネットの不安定
性を引き起こす原因となるばかりでなく、場合によって
は接続部３の超電導線１が常電導状態に転移して、超電
導マグネットの運転が停止してしまうなどの問題点があ
った。

【００２１】また、図４１ないし図４３に示したような
従来の超電導線１１の接続構造では、超電導線１１を子
撚線１２単位に細分化してはいるが、それだけでは接続
部１４におけるパルス損失の低減が不十分であるという
問題点があった。特に、Ｎｂ₃Ｓｎ等の化合物超電導線
材を使用する場合、上述したように超電導線１１を細分
化するのが困難なため、接続部１４におけるパルス損失
が大きくなってしまうという問題点があった。

【００２２】さらに、図４７に示したような従来の強制
冷却形超電導線の接続構造では、接続部撚線２７ａ，２
７ｂが重ね合わされた構造であるため、接続部が空間的
に大きくなるという問題点を有していた。また、多数本
の素線２１を一度に扱うため、作業性が悪く、超電導線
材を損傷することがあるという問題点も有していた。特
に、Ｎｂ₃Ｓｎなど、歪みによる特性劣化が大きい化合
物系の超電導線材を用いる場合には、接続部の超電導特
性を大きく劣化させてしまうという問題点があった。

【００２３】この発明は、上記のような問題点を解決す
ることを課題としてなされたものであり、定常磁界中で
のジュール発熱を装置の運転に支障のないレベルに維持
しつつ、変動磁界中での接続部のパルス損失を低減する
ことができる超電導線の接続構造を得ることを目的とす
る。また、空間的にコンパクトで、かつ取扱も容易であ
るような超電導線の接続構造を得ることを目的とする。

【００２４】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係る超
電導線の接続構造は、接続すべき部分の素線の外周に、
ろう材よりも電気抵抗率が高い材料からなる高抵抗層を
設けたものである。

【００２５】請求項２の発明に係る超電導線の接続構造
は、接続すべき部分の素線の外周に、ろう材よりも電気
抵抗率が高い金属からなる高抵抗めっき層をめっきした
ものである。

【００２６】請求項３の発明に係る超電導線の接続構造
は、接続すべき部分の素線の外周に、ろう材よりも電気
抵抗率が高い金属からなる高抵抗フィルムを巻き付けた
ものである。

【００２７】請求項４の発明に係る超電導線の接続構造
は、接続すべき部分の素線の外周に、ろう材よりも電気
抵抗率が高い金属からなる高抵抗シースをかぶせたもの
である。

【００２８】請求項５の発明に係る超電導線の接続構造
は、接続すべき部分の素線の安定化材に、ろう材よりも
電気抵抗率が高くなるように改質してなる高抵抗改質層
を形成したものである。

【００２９】請求項６の発明に係る超電導線の接続構造
は、接続すべき部分の素線の安定化材に、素線の外周面
から金属材料を拡散させることにより、ろう材よりも電
気抵抗率が高くなるように改質された高抵抗改質層を形
成したものである。

【００３０】請求項７の発明に係る超電導線の接続構造
は、接続すべき部分の素線の安定化材に、素線の端部か
ら金属材料を拡散させることにより、ろう材よりも電気
抵抗率が高くなるように改質された高抵抗改質層を形成
したものである。

【００３１】請求項８の発明に係る超電導線の接続構造
は、接続すべき部分の各超電導線を、それぞれ断面直線
状に配置された複数本の分割線に細分化し、かつ接続部
全体の断面形状を長方形状とし、また隣接する分割線間
には、ろう材よりも電気抵抗率が高い金属からなる高抵
抗金属間挿物を配置したものである。

【００３２】請求項９の発明に係る超電導線の接続構造
は、接続すべき部分の各超電導線を、それぞれ断面直線
状に配置された複数本の分割線に細分化し、かつ接続部
全体の断面形状を長方形状とし、また磁場の方向に並ん
だ複数本の分割線により接続用ユニットを構成して、隣
接する接続用ユニット間に、ろう材よりも電気抵抗率が
高い金属からなる高抵抗金属間挿物を配置したものであ
る。

【００３３】請求項１０の発明に係る超電導線の接続構
造は、接続すべき部分の各超電導線を、それぞれ断面円
形状に配置された複数本の分割線に細分化し、かつ各超
電導線の分割線を交互に配列して、接続部全体を円筒状
とし、また隣接する分割線間には、ろう材よりも電気抵
抗率が高い金属からなる高抵抗金属間挿物を配置したも
のである。

【００３４】請求項１１の発明に係る超電導線の接続構
造は、接続すべき部分の各超電導線を、それぞれ断面円
形状に配置された複数本の分割線に細分化し、かつ一方
の接続すべき部分の分割線の径方向外側に他方の接続部
すべき部分の分割線を配置して、接続部全体を円筒状と
し、また隣接する分割線間には、ろう材よりも電気抵抗
率が高い金属からなる高抵抗金属間挿物を配置したもの
である。

【００３５】請求項１２の発明に係る超電導線の接続構
造は、接続すべき部分の各超電導線を、それぞれ断面円
形状に配置された複数本の分割線に細分化し、かつ各超
電導線の分割線を交互に配列して、接続部全体を円柱状
とし、また隣接する分割線間には、ろう材よりも電気抵
抗率が高い金属からなる高抵抗金属間挿物を配置したも
のである。

【００３６】請求項１３の発明に係る超電導線の接続構
造は、接続すべき部分の各超電導線を、それぞれ断面円
形状に配置された複数本の分割線に細分化し、かつ一方
の接続すべき部分の分割線の径方向外側に他方の接続部
すべき部分の分割線を配置して、接続部全体を円柱状と
し、また隣接する分割線間には、ろう材よりも電気抵抗
率が高い金属からなる高抵抗金属間挿物を配置したもの
である。

【００３７】請求項１４の発明に係る超電導線の接続構
造は、接続すべき部分の各超電導線をそれぞれ複数本の
分割線に細線化し、かつ各分割線をそれぞれ金属管に挿
入し軟ろう材で固着してサブ構造体を構成し、さらに一
方の側のサブ構造体と他方の側のサブ構造体とを軟ろう
材により突き合わせ接合するとともに、隣接するサブ構
造体相互を軟ろう材により接合したものである。

【００３８】請求項１５の発明に係る超電導線の接続構
造は、接続すべき部分の各超電導線をそれぞれ複数本の
分割線に細線化し、かつ各分割線をそれぞれ金属管に挿
入し加熱融着させてサブ構造体を構成し、さらに一方の
側のサブ構造体と他方の側のサブ構造体とを軟ろう材に
より突き合わせ接合するとともに、隣接するサブ構造体
相互を軟ろう材により接合したものである。

【００３９】請求項１６の発明に係る超電導線の接続構
造は、接続すべき部分の各超電導線をそれぞれ複数本の
分割線に細線化し、かつ各分割線をそれぞれ硬ろう材に
より硬化させてサブ構造体を構成し、さらに一方の側の
サブ構造体と他方の側のサブ構造体とを軟ろう材により
突き合わせ接合するとともに、隣接するサブ構造体相互
を軟ろう材により接合したものである。

【００４０】請求項１７の発明に係る超電導線の接続構
造は、接続すべき部分の各超電導線をそれぞれ複数本の
分割線に細線化し、かつ各分割線にそれぞれ金属箔を巻
き付け軟ろう材で固着してサブ構造体を構成し、さらに
一方の側のサブ構造体と他方の側のサブ構造体とを軟ろ
う材により突き合わせ接合するとともに、隣接するサブ
構造体相互を軟ろう材により接合したものである。

【００４１】請求項１８の発明に係る超電導線の接続構
造は、接続すべき部分の各超電導線をそれぞれ複数本の
分割線に細線化し、かつ各分割線をそれぞれ金属管に挿
入固着して断面扇形のサブ構造体を構成し、さらに一方
の側のサブ構造体と他方の側のサブ構造体とを円柱状に
組み合わせ軟ろう材により接合したものである。

【００４２】

【作用】請求項１ないし請求項７の発明においては、接
続すべき部分の超電導線の素線に高抵抗層や高抵抗改質
層を設けることにより、変動磁界中で素線間に流れるカ
ップリング電流や渦電流に対する抵抗を高め、これらを
低減することによりパルス損失を低減する。

【００４３】請求項８ないし請求項１３の発明において
は、超電導線の接続すべき部分を分割線に細分化し、か
つ分割線間に高抵抗金属間挿物を配置することにより、
変動磁界注で分割線間に流れるカップリング電流を低減
し、これによりパルス損失を低減させる。

【００４４】請求項１４ないし請求項１８の発明におい
ては、接続部の超電導素線群を複数個に分割してサブ構
造体とし、相互のサブ構造体相互を接合することによ
り、接続部が空間的に小さくなり、かつ取扱も容易にな
る。

【００４５】

【実施例】以下、この発明の実施例を図について説明す
る。実施例１．図１は請求項１の発明の一実施例による超電
導線の接続構造を示す接続部の断面図であり、外観は図
３９と同様である。また、図３９及び図４０と同一又は
相当部分には同一符号を付し、その説明を省略する。

【００４６】図において、３１は接続部３の各素線２の
表面に設けられている高抵抗層であり、この高抵抗層３
１は、極低温（運転温度）の下で、ろう材であるはんだ
４の電気抵抗率（約７×１０^-9Ωｍ）よりも高い電気抵
抗率を有する材料、例えばニッケル合金，クロム合金又
は真鍮等からなっている。

【００４７】上記のような接続構造を持つ超電導マグネ
ットにおいては、接続部３の電流は一方の側の素線２か
ら高抵抗層３１を通って他方の側の素線２へ流れる。そ
こで、定常磁界中でのジュール発熱（直流電気抵抗損
失）が、超電導マグネットの動作に支障を生じさせない
範囲内で従来の０．１Ｗよりも大きくなるように、高抵
抗層３１の導電率と厚みとを設定すれば、変動磁界によ
る素線２間のカップリング電流や渦電流に対する抵抗が
高くなることにより、結合損失（カップリング電流損
失）及び渦電流損失が低減され、従って全体的にパルス
損失が低減される。この結果、磁界の変化に対して、超
電導マグネットの安定性を維持することができる。

【００４８】実施例２．以下、上記実施例１の高抵抗層
３１のさらに具体的な例について説明する。図２は請求
項２の発明の一実施例による超電導線の接続構造を示す
接続部の断面図、図３は図２の素線部分の拡大断面図で
あり、接続構造の外観は図３９と同様である。図３にお
いて、６は超電導線材、７は超電導線材６の外周部に設
けられた安定化材、８は超電導線材６と安定化材７との
間に設けられ、素線２の生成熱処理時に錫等の物質が安
定化材７まで拡散するのを防止するバリアである。

【００４９】図２及び図３において、３２は接続部３の
素線２の表面に設けられた高抵抗めっき層であり、この
高抵抗めっき層３２は、はんだ４よりも電気抵抗率が高
い金属、例えばニッケル合金又はクロム合金等の金属を
めっきすることにより形成されている。

【００５０】このような超電導線の接続構造によれば、
実施例１で説明したように、変動磁界による素線２間の
結合損失及び渦電流損失が低減される。また、高抵抗層
として高抵抗めっき層３２を設けたので、その形成を大
量一括処理できるとともに、接続部３をコンパクトにす
ることができる。

【００５１】実施例３．次に、図４は請求項３の発明の
一実施例による超電導線の接続構造を示す接続部の断面
図、図５は図４の素線部分の拡大断面図であり、接続構
造の外観は図３９と同様である。図において、３３は接
続部３の素線２の表面に巻き付けられた高抵抗フィルム
であり、この高抵抗フィルム３３は、はんだ４よりも電
気抵抗率が高い金属、例えばニッケル合金，クロム合金
又は真鍮等の金属からなっている。

【００５２】このように、高抵抗フィルム３３を接続部
３の素線２に巻き付けておくことにより、実施例１で説
明したように、変動磁界による素線２間の結合損失及び
渦電流損失が低減される。また、十分な厚さの高抵抗層
を形成することができる。

【００５３】なお、上記実施例３では各素線２の１本ず
つに高抵抗フィルム３３を巻き付けたが、例えば図６に
示すように、複数本の素線２の外周にまとめて設けても
よい。これにより、１本ずつに巻き付けたときよりもパ
ルス損失が若干増えるが、高抵抗フィルム３３を巻き付
ける作業の手間は軽減される。

【００５４】実施例４．次に、図７は請求項４の発明の
一実施例による超電導線の接続構造を示す接続部の断面
図、図８は図７の素線部分の拡大断面図であり、接続構
造の外観は図３９と同様である。図において、３４は接
続部３の素線２が挿入されている円筒状の高抵抗シース
であり、この高抵抗シース３４は、はんだ４よりも電気
抵抗率が高い金属、例えばニッケル合金，クロム合金又
は真鍮等の金属からなっている。

【００５５】このように、高抵抗シース３４を接続部３
の素線２にかぶせておくことにより、実施例１で説明し
たように、変動磁界による素線２間の結合損失及び渦電
流損失が低減される。また、十分な厚さの高抵抗層を容
易に形成することができる。

【００５６】なお、上記実施例４では各素線２の１本ず
つに高抵抗シース３４をかぶせたが、例えば図９に示す
ように、複数本の素線２を１本の高抵抗シース３４にま
とめて挿入してもよい。また、図８では高抵抗シース３
４と素線２の外周との間に隙間がないが、挿入を簡単に
するため、高抵抗シース３４の内径を大きめに製作して
もよい。

【００５７】実施例５．次に、図１０は請求項５の発明
の一実施例による超電導線の接続構造を示す接続部の断
面図であり、接続構造の外観は図３９と同様である。ま
た、図１１は図１０の素線の改質前の状態を示す拡大断
面図、図１２は改質後の素線の拡大断面図である。図に
おいて、３５は素線２の安定化材７をはんだ４よりも電
気抵抗率が高くなるように改質してなる高抵抗改質層で
ある。

【００５８】このように、安定化材７に高抵抗改質層３
５を形成した場合、この高抵抗改質層３５が実施例１の
高抵抗層３１と同様に働き、変動磁界による素線２間の
結合損失及び渦電流損失が低減される。また、上記実施
例１〜４に比べて、素線２の断面の増大がないので、接
続部３をコンパクトに構成できる。

【００５９】実施例６．以下、上記実施例５の高抵抗改
質層３５のさらに具体的な例について説明する。図１３
は請求項６の発明の一実施例による改質後の素線を示す
斜視図、図１４は図１３の素線の断面図である。図にお
いて、３６は素線２の安定化材７に形成された高抵抗改
質層であり、この高抵抗改質層３６は、素線２の外周面
から安定化材７へ高抵抗基材としてのニッケル，クロ
ム，錫又ははんだ等を拡散させて形成したものであり、
はんだ４よりも電気抵抗率が高くなっている。上記の拡
散は、改質前の素線２の周囲に拡散させる金属を配置し
て所定の温度に加熱することにより生じる。

【００６０】このように、安定化材７に高抵抗改質層３
６を形成することにより、実施例５で説明したように、
変動磁界による素線２間の結合損失及び渦電流損失が低
減される。また、拡散温度、拡散時間を所望の値に選定
することにより、表面から内部への拡散距離を調整で
き、また、どの部分に高抵抗改質層３６を形成するかも
自由に選定できるため、高抵抗改質層３６全体の抵抗値
調整が可能である。さらに、Ｎｂ₃Ｓｎ等の化合物系の
線材の場合、通常、超電導線生成熱処理を行うので、こ
のときに改質作業を同時に行うことができ、これにより
作業工程の短縮又は多様性の向上を図ることができる。

【００６１】実施例７．次に、図１５は請求項７の発明
の一実施例による改質後の素線を示す斜視図、図１６は
図１５の素線の断面図である。この実施例７の素線は、
その外周部及び中央部に安定化材７が配置されているタ
イプのものである。従って、高抵抗改質層３７は、素線
の端部から安定化材７へ高抵抗基材としてのニッケル，
クロム，錫又ははんだ等を拡散させて形成されている。

【００６２】このように、安定化材７に高抵抗改質層３
７を形成することにより、実施例５で説明したように、
変動磁界による素線間の結合損失及び渦電流損失が低減
される。また、素線の端部から高抵抗基材を拡散させる
ことにより、素線の中央部に配置された安定化材７にも
高抵抗改質層３７を形成することができ、これにより１
本の素線内で超電導線材間に流れるカップリング電流を
も低減させ、変動磁界によるカップリング損失をより確
実に低減することができる。

【００６３】なお、上記実施例１〜７では撚線導体につ
いて示したが、モノリス線を用いた超電導線であっても
よい。また、上記実施例１〜７ではろう材としてはんだ
４を示したが、例えばインジウム等であってもよい。

【００６４】実施例８．次に、図１７は請求項８の発明
の第１実施例による超電導線の接続構造を示す正面図、
図１８は図１７の接続部の断面図であり、図４１ないし
図４５と同一又は相当部分には同一符号を付し、その説
明を省略する。

【００６５】図において、２本の超電導線１１ａ，１１
ｂの接続すべき部分（端部）は、それぞれ分割線である
１本ずつの子撚線１２に細分化されている。これらの子
撚線１２は、その断面が１列ずつの直線状に並ぶように
配置されており、接続部４１全体の断面形状は、長方形
状になっている。

【００６６】また、隣接する子撚線１２間には、高抵抗
金属間挿物４２，４３が配置され、子撚線１２と高抵抗
金属間挿物４２，４３との間には、ろう材（軟ろう材）
であるはんだ１６が充填されている。高抵抗金属間挿物
４２，４３は、はんだ１６の電気抵抗率（約７×１０^-9
Ωｍ）より高い電気抵抗率を有する金属で、しかもはん
だ１６のなじみが良いもの、例えば銅合金からなってい
る。このような銅合金としては、例えば１０〜３０％の
ニッケルを含む銅・ニッケル合金、又は真鍮などが入手
も容易で適当である。

【００６７】次に、動作について説明する。上記のよう
な接続部４１を有する超電導コイルをパルス運転する
と、通電電流の変化に応じて発生する磁場が変動するの
は従来と同様である。しかし、この実施例８の接続部４
１は、隣接する子撚線１２間に高抵抗金属間挿物４２，
４３が配置されているので、子撚線１２間に流れるカッ
プリング電流が低減され、この結果パルス損失が低減さ
れることになる。

【００６８】また、超電導線材としてＮｂ₃Ｓｎを使用
する場合には、未熱処理状態で図１８のように子撚線１
２を成形し、成形後にＮｂ₃Ｓｎ生成熱処理を施す。未
熱処理状態であれば、子撚線１２を自由に曲げ伸ばしす
ることが可能である。熱処理の後、超電導線１１ａの子
撚線１２と超電導線１１ｂの子撚線１２とを重ねて、高
抵抗金属間挿物４２，４３を配置する。このような組立
の後、はんだ１６を加熱しながら流し込むことで接続部
４１が完成する。

【００６９】このように、未熱処理時に子撚線１２を成
形しておくことにより、製作途中でＮｂ₃Ｓｎ超電導線
材に歪みが印加されることがなく、また製作後も接続部
４１が一体化され、その剛性が高くなっている。従っ
て、化合物超電導線材を使用する場合でも超電導特性
（超電導臨界電流）の低下が防止されるとともに、取扱
管理が容易である。

【００７０】実施例９．次に、図１９は請求項８の発明
の第２実施例による超電導線の接続構造を示す接続部の
断面図である。上記実施例８では、超電導線１１を子撚
線１２に細分化した場合を示したが、この実施例９は、
接続すべき部分で超電導線１１を１本ずつの素線１３に
まで細分化したもの、即ち１本の素線１３を分割線とし
たものである。他の構成は、実施例８とほぼ同様であ
る。

【００７１】このような接続構造では、実施例８では低
減されなかった子撚線１２内の素線１３間のカップリン
グ電流も低減されるので、パルス損失がより一層低減さ
れることになる。また、熱処理前に超電導線１１を細分
化し素線１３を成形しておけば、超電導線材に歪みが印
加されないので、化合物超電導線材を使用する場合でも
超電導特性（超電導臨界電流）の低下が防止される。

【００７２】実施例１０．次に、図２０は請求項８の発
明の第３実施例による超電導線の接続構造を示す接続部
の断面図である。この実施例１０の接続部４１は、分割
線である子撚線１２を囲むように断面コ字状の高抵抗金
属間挿物４４を配置したものである。他の構成は、上記
実施例８（図１８）と同様である。この高抵抗金属間挿
物４４は、他の高抵抗金属間挿物４２，４３と同様の材
料からなる板材を曲げ加工して製作されている。

【００７３】上記のように構成された接続部４１におい
ては、高抵抗金属間挿物４２，４３，４４により子撚線
１２間のカップリング電流が低減されるので、実施例８
と同様の効果が得られる。また、高抵抗金属間挿物４
２，４３とは別の高抵抗金属間挿物４４が設けられてい
るので、この高抵抗金属間挿物４４の厚みを選定するこ
とにより、抵抗値を最適に調整することができる。

【００７４】実施例１１．図２１は請求項８の発明の第
４実施例による超電導線の接続構造を示す接続部の断面
図であり、上記実施例１０の高抵抗金属間挿物４２，４
３を省略して構造を簡単にしたものであるが、各子撚線
１２が高抵抗金属間挿物４４により囲まれているので、
上記実施例１０と同様の効果が得られる。また、複数の
高抵抗金属間挿物４４を接合するには、例えば単品で加
工された高抵抗金属間挿物４４を硬ろう材等を用いて図
のように接合すればよい。

【００７５】実施例１２．図２２は請求項８の発明の第
５実施例による超電導線の接続構造を示す接続部の断面
図である。この実施例１２の接続部４１は、断面Ｕ字状
の溝が切削加工された高抵抗金属間挿物４５をその溝内
に分割線である子撚線１２が位置するように配置したも
のである。また、上記の溝内にはんだ１６が充填されて
いる。高抵抗金属間挿物４２，４３の配置は、上記実施
例８（図１８）と同様である。

【００７６】上記のように構成された接続部４１におい
ては、高抵抗金属間挿物４２，４３，４５により子撚線
１２間のカップリング電流が低減されるので、実施例８
と同様の効果が得られる。また、高抵抗金属間挿物４５
が切削加工されているので、その寸法精度が良く、導体
組み合わせ時の寸法調整作業が不要である。従って、高
品質な接続部４１を安価に製作できる。

【００７７】実施例１３．図２３は請求項８の発明の第
６実施例による超電導線の接続構造を示す接続部の断面
図であり、上記実施例１２の高抵抗金属間挿物４２，４
３を省略し、かつ各超電導線１１ａ，１１ｂの高抵抗金
属間挿物４５を予め一体化した高抵抗金属間挿物４６を
用いたものである。このような高抵抗金属間挿物４６
は、金属板に子撚線１２を１本ずつ収納する溝を切削加
工することにより容易にしかも精度良く製作でき、接続
部４１全体としての製作・組立が簡単である。

【００７８】実施例１４．次に、図２４は請求項９の発
明の一実施例による超電導線の接続構造を示す接続部の
断面図である。図において、２本の超電導線１１ａ，１
１ｂは、それぞれ分割線である１本ずつの子撚線１２に
細分化されている。これらの子撚線１２は、その断面が
２列ずつ計４列の直線状に並ぶように配置されており、
接続部４７全体の断面形状は、長方形状になっている。

【００７９】また、各超電導線１１ａ，１１ｂについ
て、磁場の方向（図中矢印）に並んだ２本の子撚線１２
により接続用ユニット４８が構成されており、隣接する
接続用ユニット４８間に高抵抗金属間挿物４２，４３が
配置されている。子撚線１２と高抵抗金属間挿物４２，
４３との間には、はんだ１６が充填されている。

【００８０】上記のような接続構造では、接続用ユニッ
ト４８を磁場の方向に投影すると、磁場と直角方向の幅
が１本の子撚線１２のときと同じであるため、高抵抗金
属間挿物４２，４３で囲まれている部分に位置する子撚
線１２の本数は実施例１より多いが、パルス損失は実施
例１とほぼ同程度に抑えられている。また、接続部４７
の製造方法は、実施例１とほぼ同様であるが、子撚線１
２（分割線）の全数が同じであれば、実施例１よりも製
造が簡単かつ安価である。

【００８１】実施例１５．なお、上記実施例１４では超
電導線１１ａ，１１ｂ間の接続面に対して直角な方向に
並ぶ子撚線１２により接続用ユニット４８を構成した例
を示したが、接続部４７に発生する磁場の方向によって
は、例えば図２５に示すように、超電導線１１ａ，１１
ｂ間の接続面に対して平行に並ぶ子撚線１２により接続
用ユニット４８を構成してもよい。

【００８２】実施例１６．また、上記実施例１４，１５
では２本の子撚線１２により接続用ユニット４８を構成
したが、発生する磁場や許容するパルス損失によっては
さらに多い本数で構成してもよい。例えば、図２６に示
した例は、高抵抗金属間挿物４２を全部なくし、超電導
線１１ａ，１１ｂ間の高抵抗金属間挿物４３のみを配置
したものであり、各超電導線１１ａ，１１ｂのそれぞれ
全部の子撚線１２により接続用ユニット４８を構成した
ものである。この場合、構成が非常に簡単であるため、
製作・組立も容易で安価である。

【００８３】実施例１７．次に、図２７は請求項１０の
発明の一実施例による超電導線の接続構造を示す接続部
の断面図である。図において、２本の超電導線は、それ
ぞれ分割線である１本ずつの子撚線１２に細分化されて
いる。これらの子撚線１２は、その断面が円形に並ぶよ
うに配置されており、しかも一方の超電導線の子撚線１
２と他方の超電導線の子撚線１２（図では１２ａ，１２
ｂとして区別した。）とが同一円周上に交互に配列され
ている。そして、接続部５１全体が円筒形になってい
る。

【００８４】また、隣接する子撚線１２間には、高抵抗
金属間挿物５２が配置され、子撚線１２と高抵抗金属間
挿物５２との間には、はんだ１６が充填されている。高
抵抗金属間挿物５２は、上記各実施例と同様の高抵抗金
属からなるものである。

【００８５】このような接続構造においては、超電導線
が子撚線１２単位に細分化されており、かつ隣接する子
撚線１２間に高抵抗金属間挿物５２が配置されているの
で、接続部５１を有する超電導コイルをパルス運転した
場合に、子撚線１２間に流れるカップリング電流が低減
され、パルス損失が低減されることになる。また、接続
部５１を円筒形としたことにより、子撚線１２間での接
続抵抗が均等になり、各子撚線１２への電流配分が均等
になる。さらに、円筒形の内面も冷媒により冷却される
ので、冷却能力が高く、熱的に一層安定となる。

【００８６】また、上記の接続部５１を製作するには、
相手導体の入れ子状の部分にスペーサを入れて成形加
工、例えばＮｂ₃Ｓｎ生成熱処理等を行えばよく、超電
導線材に歪みが印加されず、超電導特性の低下が防止さ
れるとともに、取扱管理が容易になる。

【００８７】実施例１８．次に、図２８は請求項１１の
発明の一実施例による超電導線の接続構造を示す接続部
の断面図である。上記実施例１７では、子撚線１２ａと
子撚線１２ｂとを同一円周上に交互に配置したが、この
実施例１８では、子撚線１２ａの径方向外側に子撚線１
２ｂが配置されている。そして、接続部５３全体の形状
は、円筒状になっており、一方の超電導線の接続すべき
部分が他方のそれに嵌合したような形になっている。

【００８８】また、周方向に隣接する子撚線１２間に
は、高抵抗金属間挿物５４が配置され、径方向に隣接す
る子撚線１２間には、高抵抗金属間挿物５５が配置され
ている。さらに、子撚線１２と高抵抗金属間挿物５４，
５５との間には、はんだ１６が充填されている。高抵抗
金属間挿物５４，５５は、上記各実施例と同様の高抵抗
金属からなるものである。

【００８９】この実施例１８の接続構造では、上記実施
例１７と子撚線１２の配列が異なるが、各子撚線１２間
に高抵抗金属間挿物５４，５５が配置されているので、
同様のパルス損失低減効果が得られる。加えて、接続部
成形加工時に、単独導体で円筒形状を構成しているの
で、製作が一層容易で安価になり、かつ信頼性も向上す
る。また、製作時に超電導線材に歪みが印加されず、超
電導特性の低下が防止されるとともに、取扱管理が容易
になる。

【００９０】実施例１９．次に、図２９は請求項１２の
発明の一実施例による超電導線の接続構造を示す接続部
の断面図である。図において、２本の超電導線は、それ
ぞれ分割線である１本ずつの子撚線１２に細分化されい
る。また、実施例１７と同様に、子撚線１２ａ，１２ｂ
は、その断面が同一円周上に交互に配列されている。し
かし、この実施例１９の接続部５は、全体形状が円柱状
になっている点で実施例１７，１８と異なっている。

【００９１】また、隣接する子撚線１２間には、接続部
５６の断面の中心部から放射状に配置された高抵抗金属
間挿物５７が配置されており、さらに子撚線１２と高抵
抗金属間挿物５７との間には、はんだ１６が充填されて
いる。高抵抗金属間挿物５７は、上記各実施例と同様の
高抵抗金属からなるものである。

【００９２】このような接続部５６によれば、超電導線
が子撚線１２単位に細分化されており、かつ隣接する子
撚線１２間に高抵抗金属間挿物５７が配置されているの
で、上記各実施例と同様にパルス損失が低減される。ま
た、子撚線１２を断面円形に配置したので、子撚線１２
間での接続抵抗が均等になり、各子撚線１２への電流配
分が均等になる。さらに、この実施例１９では、接続部
５６を円柱状に構成したので、接続部５６全体をコンパ
クト化することができる。

【００９３】また、上記の接続部５６を製作するには、
実施例１７と同様に、相手導体の入れ子状の部分にスペ
ーサを入れて成形加工、例えばＮｂ₃Ｓｎ生成熱処理等
を行えばよく、超電導線材に歪みが印加されず、超電導
特性の低下が防止されるとともに、取扱管理が容易にな
る。

【００９４】実施例２０．次に、図３０は請求項１３の
発明の一実施例による超電導線の接続構造を示す接続部
の断面図である。この実施例２０では、上記実施例１８
と同様に、子撚線１２ａの径方向外側に子撚線１２ｂが
配置されている。接続部５８全体の形状は円柱状になっ
ており、一方の超電導線の接続すべき部分が他方のそれ
に嵌合したような形になっている。

【００９５】また、隣接する子撚線１２ｂ間には、高抵
抗金属間挿物５９が配置され、径方向に隣接する子撚線
１２間には、高抵抗金属間挿物６０が配置されている。
さらに、隣接する子撚線１２ａ間には、接続部５８の断
面の中心部から放射状に配置された高抵抗金属間挿物６
１が配置されており、子撚線１２と高抵抗金属間挿物５
９，６０，６１との間には、はんだ１６が充填されてい
る。高抵抗金属間挿物５９，６０，６１は、上記各実施
例と同様の高抵抗金属からなるものである。

【００９６】この実施例２０の接続構造では、各子撚線
１２間に高抵抗金属間挿物５９，６０，６１が配置され
ているので、パルス損失が低減される。また、接続部成
形加工時に、単独導体で円筒形又は円柱形状を構成して
いるので、製作が一層容易で安価になり、かつ信頼性も
向上する。さらに、製作時に超電導線材に歪みが印加さ
れず、超電導特性の低下が防止されるとともに、取扱管
理が容易になる。

【００９７】なお、上記実施例１０〜２０では分割線を
子撚線１２としたが、実施例９に示したように、分割線
を素線１３としてもよい。また、接続する超電導線の撚
線構造は、図４３のものに限定されず、例えば３次以上
の撚線構造をもつものや平形のものなどであってもよ
い。

【００９８】実施例２１．次に、図３１は請求項１４の
発明の一実施例による強制冷却形超電導線の接続構造を
示す構成図であり、図４６及び図４７と同一又は相当部
分には同一符号を付し、その説明を省略する。図におい
て、７１は低抵抗の金属管（例えば銅管）、７２は接続
すべき部分相互の２次撚線２３を複数本に細分化してな
る分割線（素線束）、７３は分割線７２を金属管７１に
挿入しはんだ（軟ろう材）２９で固着後に角形に圧縮成
形したサブ構造体である。

【００９９】また、各超電導線相互のサブ構造体７３の
先端部は、はんだ２９により互いに突き合わせ接合され
ているとともに、隣接するサブ構造体７３相互もはんだ
２９により接合されている。さらに、サブ構造体７３相
互の突き合わせ位置は、図のように階段状にずらされて
いる。なお、冷却チャンネル２６ａ，２６ｂ及び接続部
カバー３０は、簡単のため省略した。

【０１００】次に、動作について説明する。図３１に示
すような接続構造とすることにより、図４７のように接
続部が重ね合わされることなく接続可能であり、接続部
が空間的にコンパクトになる。また、２次撚線２３を複
数本の分割線７２に細分化し、かつ分割線７２をサブ構
造体７３としたので、接続部の剛性が高くなるとともに
取扱が容易になり、従って作業性良く撚線形の強制冷却
形超電導線を接続することができるようになる。

【０１０１】さらに、サブ構造体７３相互の突き合わせ
位置を階段状にずらしたことにより、接続部の強度が高
くなり、超電導安定性及び信頼性が向上する。

【０１０２】なお、サブ構造体７３の製作方法として
は、分割線７２を金属管７１に挿入し加圧成形した後
に、分割線７２と金属管７１とをはんだ付けするように
してもよい。

【０１０３】実施例２２．次に、図３２は請求項１５の
発明の一実施例によるサブ構造体の断面図であり、図に
おいて７４は融着部である。上記実施例２１では、２次
撚線２３を複数本の分割線７２に分割して金属管７１に
挿入し、はんだ付け後に角形に圧縮成形したが、この実
施例２２では、はんだ付けの代わりに融着を利用してい
る。

【０１０４】例えばＮｂ₃Ｓｎのように、高温（約７０
０℃）で長時間（数十時間）超電導物質生成のための熱
処理を実施するような超電導線においては、図３２に示
すように、素線２１の安定化材である安定化銅２１ａ同
士、及び安定化銅２１ａと金属管７１とが融着するた
め、金属管７１の内部のはんだ付けは不要となる。

【０１０５】このように、素線２１を金属管７１内に融
着させることにより、はんだ付けの場合に比べて信頼性
が向上し、かつ低抵抗の接続部を得ることが可能とな
る。

【０１０６】実施例２３．次に、図３３は請求項１６の
発明の一実施例による超電導線の接続構造を示す斜視図
である。上記実施例２１，２２では金属管７１に分割線
７２を挿入してサブ構造体７３を製作したが、この実施
例では、分割線７２を硬ろう材、即ち硬はんだ（高温は
んだ）７５を用いて固めた後、これを角形成形してサブ
構造体７３としている。サブ構造体７３相互の接合は、
はんだ（軟はんだ）２９により行っている。

【０１０７】このように、金属管７１の代わりに硬はん
だ７５を用いることにより、接続部がさらにコンパクト
になる。

【０１０８】実施例２４．図３４はサブ構造体７３の突
き合わせ方法の他の例を示す図であり、（ａ）は平面
図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は底面図である。実施例２
１〜２３では、側面から見た上下２層のサブ構造体７３
を同じ位置で突き合わせ接合したが、この実施例２４で
は、上下層のサブ構造体７３の突き合わせ位置を、逆方
向の階段状にずらしたものである。

【０１０９】このような接続構造とすることにより、接
続部の強度がさらに高くなり、超電導安定性及び信頼性
が一層向上する。

【０１１０】実施例２５．図３５はサブ構造体７３の突
き合わせ方法のさらに他の例を示す平面図である。この
実施例２５は、一方の超電導線のサブ構造体７３の長さ
を幅方向の中央部で長く両端部で短くなるようにし、他
方の超電導線のサブ構造体７３は中央部で短く両端部で
長くなるようにして、接合部の位置をずらしたものであ
る。

【０１１１】このように、２本の超電導線のサブ構造体
７３を、一方は凸形に並べ他方は凹形に並べることによ
り、上記実施例２１〜２４に比べて、接続部の長さを短
くすることができる。

【０１１２】実施例２６．ここで、上記実施例２１〜２
５では、銅等の低抵抗の金属管７１又は硬はんだ７５を
使用してサブ構造体７３を構成したので、接続部の接続
抵抗値は低く、直流運転をする超電導コイルの接続方法
としては望ましい方法である。しかし、パルス運転をす
るような超電導コイルの場合には、上述したように、パ
ルス損失（交流損失）が大きいという欠点がある。パル
ス運転をする超電導コイルでは、最大電流を連続で流す
ことはないので、パルス損失を減らすために、接続部の
接続抵抗値は高くても互いに離れた位置にある素線２１
同士の電気的結合（カップリング）は小さい方が望まし
い。

【０１１３】図３６は請求項１４の発明の他の実施例に
よる強制冷却形超電導線の接続構造を示す構成図であ
る。この実施例２６では、サブ構造体７３を構成する金
属管として、はんだ２９の電気抵抗率（約７×１０^-9Ω
ｍ）よりも電気抵抗率の高い高抵抗金属からなるもの、
例えばＣｕＮｉ（キュプロニッケル）管７６が使用され
ている。

【０１１４】このように、高抵抗のＣｕＮｉ管７６を使
用することにより、互いに離れた位置にある素線２１相
互間の電気的結合力が弱くなり、パルス運転をする超電
導コイルでのパルス損失が小さくなる。

【０１１５】実施例２７．次に、図３７は請求項１７の
発明の一実施例による強制冷却形超電導線の接続構造を
示す構成図である。上記実施例では低抵抗の金属管７１
又は高抵抗のＣｕＮｉ管７６を使用してサブ構造体７３
を構成したが、この実施例２７のサブ構造体７３は、低
抵抗（例えば銅）又は高抵抗（例えばＣｕＮｉ）の金属
からなる金属箔７７を分割線７２に巻き付け、はんだ２
９で固着した後に角形に圧縮成形してなっている。

【０１１６】このように、金属箔７７を用いてサブ構造
体７３を構成した場合、金属管７１やＣｕＮｉ管７６を
用いた場合に比べて接続部がコンパクトになり、また硬
はんだ７５を用いた場合に比べて取扱が容易である。

【０１１７】なお、上記実施例では平角の強制冷却形超
電導線を用いたためサブ構造体７３を角形に圧縮成形し
たが、サブ構造体７３の断面形状は接続部全体がコンパ
クトになるように適宜選択すればよい。

【０１１８】実施例２８．例えば、図３８は請求項１８
の発明の一実施例によるバンドル形超電導線を示す斜視
図である。このように、バンドル形超電導線の場合は、
分割線７２が挿入された金属管７１を断面扇形に成形し
てサブ構造体７３を構成してもよい。この場合、もう一
方のバンドル導体にも同様の加工を施し、サブ構造体７
３同士を円柱状に組み合わせて、はんだ固着すればよ
く、接続部がコンパクトになる。

【０１１９】また、上記実施例２８のサブ構造体７３
は、その長さを変えて突き合わせ接合してもよい。さら
に、金属管７１の代わりにＣｕＮｉ管７６や金属箔７７
などを用いてもよい。

【０１２０】さらに、上記実施例２１〜２８では２次撚
線２３の周囲をコンジット２５で覆った強制冷却形超電
導線について示したが、コンジット２５を使用しない通
常の超電導線でもよい。

【０１２１】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明の
超電導線の接続構造は、接続すべき部分の素線の外周
に、ろう材よりも電気抵抗率が高い材料からなる高抵抗
層を設けたので、この高抵抗層の導電率と厚みとを調節
することにより、定常磁界中でのジュール発熱を装置の
運転に支障のないレベルに維持しつつ、変動磁界中での
接続部のパルス損失を低減することができ、信頼性を向
上させることができるという効果を奏する。

【０１２２】また、請求項２の発明の超電導線の接続構
造は、接続すべき部分の素線の外周に、ろう材よりも電
気抵抗率が高い金属からなる高抵抗めっき層をめっきし
たので、上記請求項１の発明と同様の効果に加えて、高
抵抗層の形成を大量一括処理とすることができ、生産性
を向上させることができるとともに、接続部をコンパク
トにすることができるなどの効果を奏する。

【０１２３】さらに、請求項３の発明の超電導線の接続
構造は、接続すべき部分の素線の外周に、ろう材よりも
電気抵抗率が高い金属からなる高抵抗フィルムを巻き付
けたので、上記請求項１の発明と同様の効果に加えて、
十分に厚い高抵抗層を形成することができるという効果
を奏する。

【０１２４】さらにまた、請求項４の発明の超電導線の
接続構造は、接続すべき部分の素線の外周に、ろう材よ
りも電気抵抗率が高い金属からなる高抵抗シースをかぶ
せたので、上記請求項１の発明と同様の効果に加えて、
十分に厚い高抵抗層を容易に形成することができるとい
う効果を奏する。

【０１２５】また、請求項５の発明の超電導線の接続構
造は、接続すべき部分の素線の安定化材に、ろう材より
も電気抵抗率が高くなるように改質してなる高抵抗改質
層を形成したので、上記請求項１の発明と同様の効果に
加えて、素線の断面径の増大を抑えて接続部をコンパク
トにすることができるという効果を奏する。

【０１２６】さらに、請求項６の発明の超電導線の接続
構造は、接続すべき部分の素線の安定化材に、素線の外
周面から金属材料を拡散させることにより、ろう材より
も電気抵抗率が高くなるように改質された高抵抗改質層
を形成したので、上記請求項１の発明と同様の効果に加
えて、拡散温度や拡散時間を選定することにより拡散距
離を調整することができ、また拡散させる位置を自由に
選定することができるため、高抵抗改質層の抵抗値を調
整することが可能であるなどの効果を奏する。また、化
合物系の超電導線材を用いる場合には、超電導線生成熱
処理時に改質作業を実施することができ、作業工程の短
縮や多様性の向上を図ることができるなどの効果を奏す
る。

【０１２７】さらにまた、請求項７の発明の超電導線の
接続構造は、接続すべき部分の素線の安定化材に、素線
の端部から金属材料を拡散させることにより、ろう材よ
りも電気抵抗率が高くなるように改質された高抵抗改質
層を形成したので、上記請求項６の発明と同様の効果に
加えて、素線の断面中央部に安定化材が配置されている
場合にも、これを容易に改質することができ、各素線内
でのカップリング損失をも低減して、パルス損失をより
確実に低減することができるという効果を奏する。

【０１２８】また、請求項８の発明の超電導線の接続構
造は、接続すべき部分の各超電導線を複数本の分割線に
細分化し、隣接する分割線間に、ろう材よりも電気抵抗
率が高い金属からなる高抵抗金属間挿物を配置したの
で、パルス運転時に隣接する分割線間に流れるカップリ
ング電流を低減することができ、これによりパルス損失
を低減することができ、この結果運転中の常電導転移を
防止して信頼性を向上させることができるという効果を
奏する。また、接続部が一体化され剛性が高くなってい
るので、超電導線材に歪みが印加されにくく、従って化
合物超電導線材を使用した場合でも、歪みにより超電導
特性が低下するのを防止することができるという効果も
奏する。

【０１２９】さらに、請求項９の発明の超電導線の接続
構造は、磁場の方向に並んだ複数本の分割線により接続
用ユニットを構成して、その接続用ユニット間に高抵抗
金属間挿物を配置するようにしたので、簡単な構成で上
記請求項１の発明と同様の効果を得ることができ、接続
部の製作を簡単にしてコストを低減することができるな
どの効果を奏する。

【０１３０】さらにまた、請求項１０の発明の超電導線
の接続構造は、分割線を断面円形状に配置するととも
に、各超電導線の分割線を交互に配列したので、上記請
求項８の発明と同様の効果に加えて、分割線間での接続
抵抗が均等になり、電流配分を均等にすることができ、
また接続部全体を円筒状としたことにより、接続部を円
筒内から冷却することができ、この結果冷却能力を高
め、熱的に一層安定させることができるなどの効果を奏
する。

【０１３１】また、請求項１１の発明の超電導線の接続
構造は、分割線を断面円形状に配置するとともに、一方
の側の分割線の径方向外側に他方の側の分割線を配置し
たので、上記請求項８の発明と同様の効果に加えて、接
続部成形加工時に単独導体で円筒形状を構成することが
でき、これにより製作を容易で安価にするとともに、信
頼性を向上させることができ、また接続部全体を円筒状
としたことにより、接続部を円筒内から冷却することが
でき、この結果冷却能力を高め、熱的に一層安定させる
ことができるなどの効果を奏する。

【０１３２】さらに、請求項１２の発明の超電導線の接
続構造は、分割線を断面円形状に配置するとともに、各
超電導線の分割線を交互に配列したので、上記請求項８
の発明と同様の効果に加えて、分割線間での接続抵抗が
均等になり、電流配分を均等にすることができ、また接
続部全体を円柱状としたことにより、接続部をコンパク
ト化することができるなどの効果を奏する。

【０１３３】さらにまた、請求項１３の発明の超電導線
の接続構造は、分割線を断面円形状に配置するととも
に、一方の側の分割線の径方向外側に他方の側の分割線
を配置したので、上記請求項８の発明と同様の効果に加
えて、接続部成形加工時に単独導体で円筒形状及び円柱
形状を構成することができ、これにより製作を容易で安
価にするとともに、信頼性を向上させることができ、ま
た接続部全体を円柱状としたので、接続部をコンパクト
化することができるなどの効果を奏する。

【０１３４】また、請求項１４の発明の超電導線の接続
構造は、接続すべき部分の各超電導線をそれぞれ複数本
の分割線に細線化するとともに、各分割線をそれぞれ金
属管に挿入してサブ構造体を構成し、相対するサブ構造
体同士を突き合わせ接合するようにしたので、接続部を
空間的にコンパクトにすることができるとともに、接続
部の取扱を容易にして作業性を向上させることができ、
また接続部の剛性を高めて歪みによる接続部の超電導特
性の低下を防止することができるなどの効果を奏する。

【０１３５】さらに、請求項１５の発明の超電導線の接
続構造は、金属管に挿入された分割線の素線相互及び素
線，金属管間を加熱融着させてサブ構造体を構成するよ
うにしたので、上記請求項１４の発明と同様の効果に加
えて、接続の信頼性を向上させることができるととも
に、より低抵抗の接続部を得ることができるなどの効果
を奏する。

【０１３６】さらにまた、請求項１６の発明の超電導線
の接続構造は、分割線を硬ろう材により硬化させてサブ
構造体を構成するようにしたので、上記請求項１４の発
明と同様の効果に加えて、接続部をよりコンパクトにす
ることができるという効果を奏する。

【０１３７】また、請求項１７の発明の超電導線の接続
構造は、分割線に金属箔を巻き付け軟ろう材で固着して
サブ構造体を構成したので、上記請求項１４の発明と同
様の効果に加えて、金属管を用いるよりも接続部をさら
にコンパクトにすることができ、また硬ろう材を用いる
よりも取扱を容易にすることができるなどの効果を奏す
る。

【０１３８】さらに、請求項１８の発明の超電導線の接
続構造は、サブ構造体を断面扇形とし、相対するサブ構
造体同士を円柱状に組み合わせて接合するようにしたの
で、上記請求項１４の発明と同様の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１の発明の一実施例による超電導線の接
続構造を示す接続部の断面図である。

【図２】請求項２の発明の一実施例による超電導線の接
続構造を示す接続部の断面図である。

【図３】図２の素線部分の拡大断面図である。

【図４】請求項３の発明の一実施例による超電導線の接
続構造を示す接続部の断面図である。

【図５】図４の素線部分の拡大断面図である。

【図６】請求項３の発明の他の実施例を示す要部断面図
である。

【図７】請求項４の発明の一実施例による超電導線の接
続構造を示す接続部の断面図である。

【図８】図７の素線部分の拡大断面図である。

【図９】請求項４の発明の他の実施例を示す要部断面図
である。

【図１０】請求項５の発明の一実施例による超電導線の
接続構造を示す接続部の断面図である。

【図１１】図１０の素線の改質前の状態を示す拡大断面
図である。

【図１２】改質後の素線の拡大断面図である。

【図１３】請求項６の発明の一実施例による改質後の素
線を示す斜視図である。

【図１４】図１３の素線の断面図である。

【図１５】請求項７の発明の一実施例による改質後の素
線を示す斜視図である。

【図１６】図１５の素線の断面図である。

【図１７】請求項８の発明の第１実施例による超電導線
の接続構造を示す正面図である。

【図１８】図１７の接続部の断面図である。

【図１９】請求項８の発明の第２実施例による超電導線
の接続構造を示す接続部の断面図である。

【図２０】請求項８の発明の第３実施例による超電導線
の接続構造を示す接続部の断面図である。

【図２１】請求項８の発明の第４実施例による超電導線
の接続構造を示す接続部の断面図である。

【図２２】請求項８の発明の第５実施例による超電導線
の接続構造を示す接続部の断面図である。

【図２３】請求項８の発明の第６実施例による超電導線
の接続構造を示す接続部の断面図である。

【図２４】請求項９の発明の一実施例による超電導線の
接続構造を示す接続部の断面図である。

【図２５】請求項９の発明の他の実施例による超電導線
の接続構造を示す接続部の断面図である。

【図２６】請求項９の発明のさらに他の実施例による超
電導線の接続構造を示す接続部の断面図である。

【図２７】請求項１０の発明の一実施例による超電導線
の接続構造を示す接続部の断面図である。

【図２８】請求項１１の発明の一実施例による超電導線
の接続構造を示す接続部の断面図である。

【図２９】請求項１２の発明の一実施例による超電導線
の接続構造を示す接続部の断面図である。

【図３０】請求項１３の発明の一実施例による超電導線
の接続構造を示す接続部の断面図である。

【図３１】請求項１４の発明の一実施例による強制冷却
形超電導線の接続構造を示す構成図である。

【図３２】請求項１５の発明の一実施例によるサブ構造
体の断面図である。

【図３３】請求項１６の発明の一実施例による強制冷却
形超電導線の接続構造を示す構成図である。

【図３４】図３１〜図３３のサブ構造体の突き合わせ方
法の他の例を示す図である。

【図３５】図３１〜図３３のサブ構造体の突き合わせ方
法のさらに他の例を示す平面図である。

【図３６】請求項１４の発明の他の実施例による強制冷
却形超電導線の接続構造を示す構成図である。

【図３７】請求項１７の発明の一実施例による強制冷却
形超電導線の接続構造を示す構成図である。

【図３８】請求項１８の発明の一実施例によるバンドル
形超電導線のサブ構造体を示す斜視図である。

【図３９】従来の超電導線の接続構造の一例を示す斜視
図である。

【図４０】図３９の接続部の断面図である。

【図４１】従来の超電導線の接続構造の他の例を示す正
面図である。

【図４２】図４１の要部を拡大して示す斜視図である。

【図４３】図４１の超電導線の構成を説明する断面図で
ある。

【図４４】Ｎｂ₃Ｓｎ超電導導体における印加歪みと臨
界電流との関係の一例を示す関係図である。

【図４５】図４１のような接続構造を持つパンケーキ形
コイルの一例を示す概略の斜視図である。

【図４６】従来の強制冷却形超電導線の一例の断面図で
ある。

【図４７】図４６の超電導線の接続構造を示す構成図で
ある。

【符号の説明】

１超電導線２素線４はんだ（ろう材）７安定化材１１超電導線１２子撚線（分割線）１３素線（分割線）２９はんだ（軟ろう材）３１高抵抗層３２高抵抗めっき層３３高抵抗フィルム３４高抵抗シース３５高抵抗改質層３６高抵抗改質層３７高抵抗改質層４１接続部４２高抵抗金属間挿物４３高抵抗金属間挿物４４高抵抗金属間挿物４５高抵抗金属間挿物４６高抵抗金属間挿物４７接続部４８接続用ユニット５１接続部５２高抵抗金属間挿物５３接続部５４高抵抗金属間挿物５５高抵抗金属間挿物５６接続部５７高抵抗金属間挿物５８接続部５９高抵抗金属間挿物６０高抵抗金属間挿物６１高抵抗金属間挿物７１金属管７２分割線７３サブ構造体７４融着部７５硬はんだ（硬ろう材）７６ＣｕＮｉ管（金属管）７７金属箔

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者豊田勝義神戸市兵庫区和田崎町１丁目１番２号三菱電機株式会社神戸製作所内 (72)発明者原田直幸神戸市兵庫区和田崎町１丁目１番２号三菱電機株式会社神戸製作所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】超電導線の接続すべき部分相互がろう材
を介して接続されている超電導線の接続構造において、
上記接続すべき部分の素線の外周に、上記ろう材よりも
電気抵抗率が高い材料からなる高抵抗層が設けられてい
ることを特徴とする超電導線の接続構造。
【請求項２】超電導線の接続すべき部分相互がろう材
を介して接続されている超電導線の接続構造において、
上記接続すべき部分の素線の外周に、上記ろう材よりも
電気抵抗率が高い金属からなる高抵抗めっき層がめっき
されていることを特徴とする超電導線の接続構造。
【請求項３】超電導線の接続すべき部分相互がろう材
を介して接続されている超電導線の接続構造において、
上記接続すべき部分の素線の外周に、上記ろう材よりも
電気抵抗率が高い金属からなる高抵抗フィルムが巻き付
けられていることを特徴とする超電導線の接続構造。
【請求項４】超電導線の接続すべき部分相互がろう材
を介して接続されている超電導線の接続構造において、
上記接続すべき部分の素線の外周に、上記ろう材よりも
電気抵抗率が高い金属からなる高抵抗シースがかぶせら
れていることを特徴とする超電導線の接続構造。
【請求項５】超電導線の接続すべき部分相互がろう材
を介して接続されている超電導線の接続構造において、
上記接続すべき部分の素線の安定化材に、上記ろう材よ
りも電気抵抗率が高くなるように改質された高抵抗改質
層が形成されていることを特徴とする超電導線の接続構
造。
【請求項６】超電導線の接続すべき部分相互がろう材
を介して接続されている超電導線の接続構造において、
上記接続すべき部分の素線の安定化材に、上記素線の外
周面から金属材料を拡散させることにより、上記ろう材
よりも電気抵抗率が高くなるように改質された高抵抗改
質層が形成されていることを特徴とする超電導線の接続
構造。
【請求項７】超電導線の接続すべき部分相互がろう材
を介して接続されている超電導線の接続構造において、
上記接続すべき部分の素線の安定化材に、上記素線の端
部から金属材料を拡散させることにより、上記ろう材よ
りも電気抵抗率が高くなるように改質された高抵抗改質
層が形成されていることを特徴とする超電導線の接続構
造。
【請求項８】複数本の素線が撚線された超電導線の接
続すべき部分相互がろう材を介して接続されている超電
導線の接続構造において、上記接続すべき部分の各超電
導線は、それぞれ断面直線状に配置された複数本の分割
線に細分化されており、かつ接続部全体の断面形状が長
方形状になっており、また隣接する分割線間には、上記
ろう材よりも電気抵抗率が高い金属からなる高抵抗金属
間挿物が配置されていることを特徴とする超電導線の接
続構造。
【請求項９】複数本の素線が撚線された超電導線の接
続すべき部分相互がろう材を介して接続されている超電
導線の接続構造において、上記接続すべき部分の各超電
導線は、それぞれ断面直線状に配置された複数本の分割
線に細分化されており、かつ接続部全体の断面形状が長
方形状になっており、また磁場の方向に並んだ複数本の
上記分割線により接続用ユニットが構成されており、隣
接する接続用ユニット間に、上記ろう材よりも電気抵抗
率が高い金属からなる高抵抗金属間挿物が配置されてい
ることを特徴とする超電導線の接続構造。
【請求項１０】複数本の素線が撚線された超電導線の
接続すべき部分相互がろう材を介して接続されている超
電導線の接続構造において、上記接続すべき部分の各超
電導線は、それぞれ断面円形状に配置された複数本の分
割線に細分化されており、かつ上記各超電導線の分割線
が交互に配列されて、接続部全体が円筒状になってお
り、また隣接する分割線間には、上記ろう材よりも電気
抵抗率が高い金属からなる高抵抗金属間挿物が配置され
ていることを特徴とする超電導線の接続構造。
【請求項１１】複数本の素線が撚線された超電導線の
接続すべき部分相互がろう材を介して接続されている超
電導線の接続構造において、上記接続すべき部分の各超
電導線は、それぞれ断面円形状に配置された複数本の分
割線に細分化されており、かつ一方の接続すべき部分の
分割線の径方向外側に他方の接続部すべき部分の分割線
が位置して、接続部全体が円筒状になっており、また隣
接する分割線間には、上記ろう材よりも電気抵抗率が高
い金属からなる高抵抗金属間挿物が配置されていること
を特徴とする超電導線の接続構造。
【請求項１２】複数本の素線が撚線された超電導線の
接続すべき部分相互がろう材を介して接続されている超
電導線の接続構造において、上記接続すべき部分の各超
電導線は、それぞれ断面円形状に配置された複数本の分
割線に細分化されており、かつ上記各超電導線の分割線
が交互に配列されて、接続部全体が円柱状になってお
り、また隣接する分割線間には、上記ろう材よりも電気
抵抗率が高い金属からなる高抵抗金属間挿物が配置され
ていることを特徴とする超電導線の接続構造。
【請求項１３】複数本の素線が撚線された超電導線の
接続すべき部分相互がろう材を介して接続されている超
電導線の接続構造において、上記接続すべき部分の各超
電導線は、それぞれ断面円形状に配置された複数本の分
割線に細分化されており、かつ一方の接続すべき部分の
分割線の径方向外側に他方の接続部すべき部分の分割線
が位置して、接続部全体が円柱状になっており、また隣
接する分割線間には、上記ろう材よりも電気抵抗率が高
い金属からなる高抵抗金属間挿物が配置されていること
を特徴とする超電導線の接続構造。
【請求項１４】複数本の素線が撚線された超電導線の
接続すべき部分相互が軟ろう材を用いて接続されている
超電導線の接続構造において、上記接続すべき部分の各
超電導線は、それぞれ複数本の分割線に細線化されてお
り、かつ上記各分割線をそれぞれ金属管に挿入し上記軟
ろう材で固着してサブ構造体が構成されており、さらに
一方の側のサブ構造体と他方の側のサブ構造体とが上記
軟ろう材により突き合わせ接合されているとともに、隣
接するサブ構造体相互が上記軟ろう材により接合されて
いることを特徴とする超電導線の接続構造。
【請求項１５】複数本の素線が撚線された超電導線の
接続すべき部分相互が軟ろう材を用いて接続されている
超電導線の接続構造において、上記接続すべき部分の各
超電導線は、それぞれ複数本の分割線に細線化されてお
り、かつ上記各分割線をそれぞれ金属管に挿入し加熱融
着させてサブ構造体が構成されており、さらに一方の側
のサブ構造体と他方の側のサブ構造体とが上記軟ろう材
により突き合わせ接合されているとともに、隣接するサ
ブ構造体相互が上記軟ろう材により接合されていること
を特徴とする超電導線の接続構造。
【請求項１６】複数本の素線が撚線された超電導線の
接続すべき部分相互が軟ろう材を用いて接続されている
超電導線の接続構造において、上記接続すべき部分の各
超電導線は、それぞれ複数本の分割線に細線化されてお
り、かつ上記各分割線をそれぞれ硬ろう材により硬化さ
せてサブ構造体が構成されており、さらに一方の側のサ
ブ構造体及び他方の側のサブ構造体とが上記軟ろう材に
より突き合わせ接合されているとともに、隣接するサブ
構造体相互が上記軟ろう材により接合されていることを
特徴とする超電導線の接続構造。
【請求項１７】複数本の素線が撚線された超電導線の
接続すべき部分相互が軟ろう材を用いて接続されている
超電導線の接続構造において、上記接続すべき部分の各
超電導線は、それぞれ複数本の分割線に細線化されてお
り、かつ上記各分割線にそれぞれ金属箔を巻き付け上記
軟ろう材で固着してサブ構造体が構成されており、さら
に一方の側のサブ構造体と他方の側のサブ構造体とが上
記軟ろう材により突き合わせ接合されているとともに、
隣接するサブ構造体相互が上記軟ろう材により接合され
ていることを特徴とする超電導線の接続構造。
【請求項１８】複数本の素線が撚線された超電導線の
接続すべき部分相互が軟ろう材を用いて接続されている
超電導線の接続構造において、上記接続すべき部分の各
超電導線は、それぞれ複数本の分割線に細線化されてお
り、かつ上記各分割線をそれぞれ金属管に挿入固着して
断面扇形のサブ構造体が構成されており、さらに一方の
側のサブ構造体と他方の側のサブ構造体とが円柱状に組
み合わされ上記軟ろう材により接合されていることを特
徴とする超電導線の接続構造。