(57)【要約】【課題】本発明は、接続部分に段差の生じない酸化物超電導線材の接続構造と接続構造を備えた超電導機器の提供を目的とする。【解決手段】本発明の接続構造体は、テープ状の基材と、該基材の上方に形成された中間層、酸化物超電導層、保護層、金属安定化層を有してなる超電導線材どうしの接続構造であり、前記超電導線材の接続するべき端部どうしについて、それら接続端部の端面どうしが導電性接合材を介し突き合わせ接合されたことを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
テープ状の基材と、該基材の上方に形成された中間層、酸化物超電導層、保護層、金属安定化層を有してなる超電導線材どうしの接続構造であり、前記超電導線材の接続するべき端部どうしについて、それら接続端部の端面どうしが導電性接合材を介し突き合わせ接合されたことを特徴とする酸化物超電導線材の接続構造体。
【請求項２】
前記超電導線材の接続端部の端面が該超電導線材の長さ方向に直交する端面からなることを特徴とする請求項１に記載の酸化物超電導線材の接続構造体。
【請求項３】
前記超電導線材の接続端部に該接続端部の幅をその基端側から先端側にかけて徐々に少なくする傾斜継手部が形成され、一方の超電導線材の傾斜継手部の傾斜端面と他方の超電導線材の傾斜継手部の傾斜端面どうしが導電性接合材を介し突き合わせ接合されたことを特徴とする請求項１に記載の酸化物超電導線材の接続構造体。
【請求項４】
前記超電導線材の接続端部に該接続端部の幅を該接続端部の長さ方向に部分的に少なくする部分を設けた鍵型継手部が形成され、一方の超電導線材の鍵型継手部の側面と他方の超電導線材の鍵型継手部の側面どうしが導電性接合材を介し突き合わせ接合されたことを特徴とする請求項１に記載の酸化物超電導線材の接続構造体。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載された酸化物超電導線材の接続構造体を備えた超電導機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、酸化物超電導線材の接続構造体及び超電導機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
低損失の導電材料として酸化物超電導体を用いたケーブル、コイル、モーター、マグネットなどの超電導機器が開発されている。これらの超電導機器に用いられる超電導体として、例えば、Ｂｉ系超電導線材（Ｂｉ２Ｓｒ２ＣａＣｕ２Ｏ８＋δ：Ｂｉ２２１２、Ｂｉ２Ｓｒ２Ｃａ２Ｃｕ３Ｏ１０＋δ：Ｂｉ２２２３）やＲＥ−１２３系超電導線材（ＲＥＢａ２Ｃｕ３Ｏ7−ｘ：ＲＥはＹやＧｄなどを含む希土類元素）が知られている。
一般にＲＥ−１２３系の酸化物超電導線材は、テープ状の金属基材上に結晶配向性の良好な中間層を介し酸化物超電導層を成膜した後、この酸化物超電導層を覆うようにＡｇからなる保護層やＣｕからなる金属安定化層を積層し、必要に応じ外周に絶縁処理を施して超電導線材としている。前記金属安定化層は、超電導線材が何らかの原因で超電導状態から常電導状態に転位した際の電流パスとして設けられている。
【０００３】
このようなテープ状の酸化物超電導線材の接続構造として、以下の特許文献１、２に記載された構造が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００３−５０５８８７号公報
【特許文献２】再公表ＷＯ２００１／０３３５８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
先の特許文献１、２に記載の接続構造は、接続部において超電導線材どうしを重ね合わせているため、接続部の厚さが接続していない部分と比較して厚くなる。このような厚い部分が局所的に存在する超電導線材を超電導コイル等の線材どうしが重なる構造に適用すると、接続部のエッジで隣接する超電導線材の対応箇所が機械的に劣化する可能性がある。
また、局所的に厚い部分を有する酸化物超電導線材を超電導コイルに応用した場合、接続部において局所的に電流密度が低下するため、超電導コイルによる発生磁場の均一性が悪くなる可能性がある。
【０００６】
本発明は、前記事情に鑑みなされたもので、接続部分の厚さが増加しない構成とした酸化物超電導線材の接続構造とその製造方法および前記接続構造を備えた超電導機器の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の酸化物超電導線材の接続構造体は、テープ状の基材と、該基材の上方に形成された中間層、酸化物超電導層、保護層、金属安定化層を有してなる超電導線材どうしの接続構造であり、前記超電導線材の接続するべき端部どうしについて、それらの接続端面どうしが導電性接合材を介し突き合わせ接合されたことを特徴とする。
導電性接合材を介する接続端面どうしの導電性接合材を介する突き合わせ接合であるならば、導電性接合材を介し酸化物超電導層どうしを最短距離で接続できる。
また、重ね合わせ接続構造などの場合に生じる接続端部の段差を無くすることができる。このため、酸化物超電導線材をコイル化する場合、下層側の酸化物超電導線材の上に上層側の酸化物超電導線材を巻き付ける場合に段差が生じなくなり、段差に起因する酸化物超電導線材への歪の付加が無くなるので、接続部分において超電導特性の劣化を生じないコイルを提供できる。
また、酸化物超電導線材には基材と金属安定化層が備えられているので、導電性接合材を介し基材同士あるいは金属安定化層どうしを接合することで、接合強度の高い接続構造体を提供できる。
【０００８】
本発明の接続構造体において、前記超電導線材の接続端面が該超電導線材の長さ方向に直交する端面からなることを特徴とする。
テープ状の超電導線材の長さ方向に直交する端面同士について導電性接合材を介し突き合わせ接合するならば、最も単純な接続構造でテープ状の酸化物超電導線材どうしを接合できる。また、一方の酸化物超電導線材の酸化物超電導層と他方の酸化物超電導線材の酸化物超電導層を導電性接合材を介し最短距離で接続できる。
【０００９】
本発明の接続構造体において、前記超電導線材の接続端部に該接続端部の幅をその基端側から先端側にかけて徐々に少なくする傾斜継手部が形成され、一方の超電導線材の傾斜継手部の傾斜端面と他方の超電導線材の傾斜継手部の傾斜端面どうしが導電性接合材を介し突き合わせ接合された構造にできる。
導電性接合材による接合部分を超電導線材の長さ方向に対し斜めに配置した接続構造体を得ることができる。この構造によれば、幅の小さい酸化物超電導線材であっても導電性接合材による接合部分の長さを確保できるため、接合強度の高い接合構造体を提供可能となる。
【００１０】
本発明の接続構造体において、前記超電導線材の接続端部に該接続端部の幅を該接続端部の長さ方向に部分的に少なくする部分を設けた鍵型継手部が形成され、一方の超電導線材の鍵型継手部の側面と他方の超電導線材の鍵型継手部の側面どうしが導電性接合材を介し突き合わせ接合された構造にできる。
鍵型継手部どうしの接合であるならば、側面どうしを導電性接合材によって接合すると、一方の鍵型継手部の凹凸と他方の鍵型継手部の凹凸どうしを嵌合させた状態で一方の酸化物超電導線材と他方の酸化物超電導線材を接合できるので、接合強度が向上するとともに、導電性接合材を介し接合する部分の面積を多く確保できるので、電気的接合性に優れた接続構造体を提供できる。
【００１１】
本発明の接続構造体において、前記一方の超電導線材の継手部と前記他方の超電導線材の継手部を突き合わせ接合した超電導線材どうしの接続端部の幅が該接続端部以外の部分の前記超電導線材の幅と同等にされ、前記継手部同士を突き合わせ接合した接続端部の厚さが該接続端部以外の部分の前記超電導線材の厚さと同等にされた構造にできる。
前記接続構造体によれば、接続する対になる超電導線材の幅を接合部分において変えることなく接合できるとともに、接続部分に段差の生じていない接続構造体を提供できる。
【００１２】
本発明の超電導機器は、先のいずれかに記載された酸化物超電導線材の接続構造体を備えたことを特徴とする。
酸化物超電導線材の接続部分に段差の無い構造を備えた超電導機器を提供できるので、接続部分に段差を生じていた従来構造に比べ段差部分の発生に起因する超電導特性劣化の生じていない超電導機器を提供できる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、酸化物超電導線材どうしを接続する構造体において接続部分を厚くすることが無く、段差の無い接続構造体を提供できる。このため、この酸化物超電導線材をコイル化した場合に下層側の酸化物超電導線材の上に上層側の酸化物超電導線材を配置しても、接続部分の上下に位置する他の酸化物超電導線材に負荷が作用することがなくなり、超電導特性の劣化を生じない接続構造体を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１（ａ）は、本発明に係る第１実施形態の酸化物超電導線材の接続構造体の平面図、図１（ｂ）は、同接続構造体の断面図。
【図２】図２（ａ）は、本発明に係る第２実施形態の酸化物超電導線材の接続構造体の平面図、図２（ｂ）は、同接続構造体の断面図。
【図３】図３（ａ）は、本発明に係る第３実施形態の酸化物超電導線材の接続構造体の平面図、図３（ｂ）は、同接続構造体の断面図。
【図４】図４（ａ）は、本発明に係る第４実施形態の酸化物超電導線材の接続構造体の平面図、図４（ｂ）は、同接続構造体の断面図。
【図５】図５は本発明に係る第５実施形態の酸化物超電導線材の接続構造体の平面図。
【図６】図６は本発明に係る第６実施形態の酸化物超電導線材の接続構造体の平面図。
【図７】図７は本発明に係る第７実施形態の酸化物超電導線材の接続構造体の平面図。
【図８】本発明に係る酸化物超電導線材の接続構造体を備えた超電導ケーブルの一例を示す斜視図。
【図９】本発明に係る酸化物超電導線材の接続構造体を備えた超電導限流器の一例を示す斜視図。
【図１０】本発明に係る酸化物超電導線材の接続構造体を備えた超電導モーターの一例を示す斜視図。
【図１１】本発明に係る酸化物超電導線材の接続構造体を備えた超電導コイルの一例を示す斜視図。
【図１２】実施例で製造した接続構造体における接続抵抗を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明に係る酸化物超電導線材の接続構造体の第１実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は以下説明の実施形態に限定されるものではない。また、以下の説明で用いる図面は、本発明の特徴をわかりやすくするため、便宜上、要部となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。
図１は第１実施形態に係る酸化物超電導線材の接続構造体を示すもので、この接続構造体Ａに適用されている酸化物超電導線材１は、テープ状の基材１０の一面（表面）の上方に、中間層１１、酸化物超電導層１２、保護層１３、金属安定化層１４を積層し構成されている。酸化物超電導線材１において、基材１０上に中間層１１、酸化物超電導層１２、保護層１３を積層してテープ状の超電導積層体１５が構成されている。
本実施形態において２本の酸化物超電導線材１がそれらの端部の端面１ａどうしを所定の厚さの導電性接合材２を介し突き合わせ接合して接続構造体Ａが構成されている。
【００１６】
以下に酸化物超電導線材１を構成する各要素について説明する。
酸化物超電導線材１において基材１０は、可撓性を有する長尺の超電導線材とするためにテープ状やシート状あるいは薄板状であることが好ましい。また、基材１０に用いられる材料は、機械的強度が比較的高く、耐熱性があり、線材に加工することが容易な金属を有しているものが好ましく、例えば、ステンレス鋼、ハステロイ等のニッケル合金等の各種耐熱性金属材料、もしくはこれら各種金属材料上にセラミックスを配した材料などが挙げられる。中でも、市販品であれば、Ｎｉ合金の１種として知られているハステロイ（商品名、米国ヘインズ社製）が好適である。このハステロイの種類には、モリブデン、クロム、鉄、コバルト等の成分量が異なる、ハステロイＢ、Ｃ、Ｇ、Ｎ、Ｗ等が挙げられ、ここではいずれの種類も使用できる。また、基材１０の厚さは、目的に応じて適宜調整すれば良く、通常は１０〜５００μｍ、好ましくは２０〜２００μｍである。また、基材２として、ニッケル合金に集合組織を導入した配向Ｎｉ−Ｗ合金テープ基材等を適用することもできる。
【００１７】
中間層１１は、拡散防止層またはベッド層からなる下地層と、配向層と、キャップ層がこの順に積層された構造を一例として適用することができる。
拡散防止層は、この層よりも上面側に他の層を形成する際に加熱処理した結果、基材１０や他の層が熱履歴を受ける場合、基材１０の構成元素の一部が拡散し、不純物として酸化物超電導層１２側に混入することを抑制する機能を有する。拡散防止層の具体的な例として、上記機能を発現し得るものであれば特に限定されないが、不純物の混入を防止する効果が比較的高いＡｌ２Ｏ３、Ｓｉ３Ｎ４、又はＧＺＯ（Ｇｄ２Ｚｒ２Ｏ７）等から構成される単層構造あるいは複層構造が望ましい。
【００１８】
ベッド層は、基材１０と酸化物超電導層１２との界面における構成元素の反応を抑え、この層よりも上に設けられる層の配向性を向上させるために用いられる。ベッド層の具体的な構造としては、上記機能を発現し得るものであれば特に限定されないが、耐熱性が高いＹ２Ｏ３、ＣｅＯ２、Ｌａ２Ｏ３、Ｄｙ２Ｏ３、Ｅｒ２Ｏ３、Ｅｕ２Ｏ３、Ｈｏ２Ｏ３などの希土類酸化物から構成される単層構造あるいは複層構造が望ましい。拡散防止層とベッド層は両方設けても良く、また、どちらか一方のみ設けても良く、配向層の構成材料によっては略しても良い。
【００１９】
配向層は、その上に形成されるキャップ層や酸化物超電導層１２の結晶配向性を制御する機能と、基材１０の構成元素が酸化物超電導層１２へ拡散することを抑制する機能と、基材１０と酸化物超電導層１２との熱膨張率や格子定数といった物理的特性の差を緩和する機能等を有するものである。配向層の構成材料は、前記機能を発現し得るものであれば特に限定されない。Ｇｄ２Ｚｒ２Ｏ７、ＭｇＯ、ＺｒＯ２−Ｙ２Ｏ３（ＹＳＺ）等の金属酸化物を用いると、後述するイオンビームアシスト蒸着法（以下、ＩＢＡＤ法と呼ぶことがある。）において、結晶配向性の高い層が得られ、キャップ層と酸化物超電導層６の結晶配向性をより良好なものとすることができるため、特に好適である。
【００２０】
キャップ層は、酸化物超電導層１２の結晶配向性を配向層と同等ないしそれ以上強く制御し、酸化物超電導層１２を構成する元素の中間層１１側への拡散や、酸化物超電導層１２の積層時に使用するガスと中間層１１との反応を抑制する機能等を有するものである。キャップ層の構成材料は、上記機能を発現し得るものであれば特に限定されないが、ＣｅＯ２、Ｙ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、ＺｒＯ２、Ｈｏ２Ｏ３、Ｎｄ２Ｏ３、ＬＭｎＯ３等の金属酸化物が酸化物超電導層６との格子整合性の観点から好適である。そのなかでも、酸化物超電導層１２とのマッチング性から、ＣｅＯ２あるいはＬＭｎＯ３が特に好適である。ここで、キャップ層にＣｅＯ２を用いる場合、キャップ層は、Ｃｅの一部が他の金属原子又は金属イオンで置換されたＣｅ−Ｍ−Ｏ系酸化物を含んでいても良い。
【００２１】
酸化物超電導層１２は、超電導状態の時に電流を流す機能を有するものである。酸化物超電導層１２に用いられる材料には、通常知られている組成の酸化物超電導体からなるものを広く適用することができ、例えば、Ｙ系超電導体などの銅酸化物超電導体などが挙げられる。Ｙ系超電導体の組成は、例えば、ＲＥＢａ２Ｃｕ３Ｏ7−ｘ（ＲＥはＹ、Ｌａ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｒ、Ｇｄ等の希土類元素、ｘは酸素欠損を表す。）が挙げられ、具体的には、Ｙ１２３（ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ7−ｘ）、Ｇｄ１２３（ＧｄＢａ２Ｃｕ３Ｏ7−ｘ）が挙げられる。この酸化物超電導体の母物質は絶縁体であるが、酸素アニール処理により酸素を取り込むことで結晶構造の整った酸化物超電導体となり、超電導特性を示す性質を持っている。酸化物超電導層１２がこのような優れた結晶配向性を示すためには、上述の良好な結晶配向性のキャップ層上に成膜されていることによる。
このような優れた結晶配向性の酸化物超電導層１２であるならば、超電導導体２０として臨界温度以下に冷却し、通電した場合、優れた臨界電流特性を発揮する。
【００２２】
保護層１３は、酸化物超電導線材１への通電時、何らかの事故により発生する過電流をバイパスする電流路となり、酸化物超電導層１２に酸素を取り込ませやすくするために、加熱時には酸素を透過しやすくする機能を有する。このため、保護層１３は、Ａｇあるいは少なくともＡｇを含む材料から形成されることが好ましい。また、保護層１３を形成する材料は、Ａｕ、Ｐｔなどの貴金属を含む混合物もしくは合金であってもよく、これらを複数用いてもよい。
【００２３】
本実施形態では超電導積層体１５の上に金属安定化層１４が設けられている。金属安定化層１４は、酸化物超電導線材１の用途により異なる。例えば、超電導ケーブルや超電導モーターなどに使用する場合は、何らかの事故によりクエンチが起こり、酸化物超電導層１２が常電導状態に転移した時に発生する過電流を転流させるバイパスのメイン部として用いられる。このとき、金属安定化層１４に用いられる材料は、銅、Ｃｕ−Ｚｎ合金（黄銅）、Ｃｕ−Ｎｉ合金等の銅合金、アルミ、アルミ合金、ステンレス等の比較的安価な材質からなるものを用いることが好ましく、中でも高い導電性を有し、安価であることから銅を用いることが好ましい。また、酸化物超電導線材１を超電導限流器に使用する場合、安定化層は、クエンチが起こり常電導状態に転移した時に発生する過電流を瞬時に抑制するために用いられる。この用途の場合、金属安定化層１４に用いられる材料は、例えば、Ｎｉ−Ｃｒ等のＮｉ系合金等の高抵抗金属が挙げられる。
【００２４】
金属安定化層１４は主に金属テープの貼合わせ構造あるいはめっき層などにより構成される。金属安定化層１４を金属テープの貼合わせ構造とする場合、金属安定化層１４の内面側に半田等の導電性接合材を設ける。図１（ｂ）に示す構造では導電性接合材の表示を略しているが、導電性接合材を構成する半田等のスズ合金として例えば、Ｓｎ、Ｓｎ−Ａｇ系合金、Ｓｎ−Ｂｉ系合金、Ｓｎ−Ｃｕ系合金、Ｓｎ−Ｚｎ系合金などのＳｎを主成分とする合金よりなる鉛フリー半田、Ｐｂ−Ｓｎ系合金半田、共晶半田、低温半田などが挙げられ、これらの半田を１種、又は２種以上組み合わせて使用することもできる。
【００２５】
図１に示す酸化物超電導線材１の端部には、酸化物超電導線材１の長さ方向に直交する端面１ａが形成され、２本のテープ状の酸化物超電導線材１がそれらの端面１ａどうしを対向させてそれらの間に所定厚さの導電性接合材２を介在させて電気的かつ機械的に接合されている。また、酸化物超電導線材１の端面１ａどうしはその幅方向及び厚さ方向に段差部を生じないように位置合わせされて接続されている。従って、接続部分において図１（ａ）に示すように酸化物超電導線材１の側面同士は同一平面に沿うように位置合わせされ、図１（ｂ）に示すように酸化物超電導線材１の上面どうしと下面どうしは同一平面に沿うように位置合わせされている。
ここで用いられている導電性接合材は、先に説明した金属テープの貼合わせ構造の場合に用いる導電性接合材と同等のものを用いることができる。なお、基材１０がハステロイなどのニッケル合金の場合、半田付けに使用するヤニ入りフラックスとして酸の強い物を用いれば、基材１０どうしの結合も可能となる。
【００２６】
また、導電性接合材２の厚さ（酸化物超電導線材１の長さ方向に沿う厚さ）について、特に制限はないが、数μｍ〜数１０μｍ程度の厚さとすることができる。
【００２７】
図１に示す接続構造体Ａは、テープ状の酸化物超電導線材１どうしをそれらの端面１ａを介し導電性接合材２により機械的かつ電気的に接合した構造である。ここで、導電性接合材２は、一方の酸化物超電導線材１の基材１０どうし、金属安定化層１４どうしを機械的に十分な強度で接続するので、酸化物超電導線材１、１どうしの接合構造として必要十分な接続強度を得ることができる。なお、基材１０としてＮｉ合金を用いる場合、金属安定化層１４を構成する金属材料の方が半田等の導電性接合材２との密着性が高いので、基材１０との密着性が仮に低くても、金属安定化層１４どうしが導電性接合材２に密着していれば必要な接続強度を得ることができる。
なお、図１に示す形態では導電性接合材２が酸化物超電導線材１の端面１ａどうしの間に納まっている構造を例示しているが、導電性接合材２が金属安定化層１４の表面側に多少はみ出して金属安定化層１４の表面側に付着している構造でも良い。また、導電性接合材２が基材１０の裏面側に多少はみ出して基材１０の裏面側に付着している構造でも良い。酸化物超電導線材１の外部に導電性接合材２が多少はみ出すとしても支障はない。
なお、酸化物超電導線材１どうしを接合する場合、接合する端面１ａどうしで位置ずれしないように酸化物超電導線材１どうしをこれらと同程度の幅の溝を有する治具を用いて互いの中心どうしをずれないように位置合わせしつつ接合することが好ましい。上述の治具の溝に両方の酸化物超電導線材１の端部どうしを押し込んで上から抑えつつ位置決めしてから半田付けすることが好ましい。なお、この際に半田が線材周囲に多少はみ出したとしても、接続部における半田のはみ出し量は少なく、接続部における幅の増加はほとんど生じない。
【００２８】
前記酸化物超電導線材１の端面１ａは製造した酸化物超電導線材１の端部を何らかの手段で切断して切断面に異物や介在物の無いできるだけ平滑面とした端面１ａとすることが好ましい。このため、製造した酸化物超電導線材１の端部を切断して端面とする場合、鋏や切断具などを用いて切断すると、切断面近傍の酸化物超電導層１２が損傷し、接続部における超電導特性が劣化するので、レーザーによる切断面とすることが好ましい。
また、切断面を清浄化するため、切断面を研磨して異物や形状不良などを無くしてできるだけ平滑な清浄面としてから接合することが好ましい。鋏等の切断具を用いて機械的に切断すると、基材１０の硬度が金属安定化層１４の硬度より高いので、酸化物超電導線材１の切断面が均一かつ平滑な切断面になり難く、切断面に凹凸や不均一部分が生じ易い。この点において酸化物超電導線材１をレーザー切断する方が機械的な切断よりも平滑な切断面を得やすい。
【００２９】
図１に示す接続構造体Ａによれば、接合した酸化物超電導線材１、１を臨界温度以下に冷却して一方の酸化物超電導線材１の酸化物超電導層１２に通電することにより、他方の酸化物超電導線材１の酸化物超電導層１２に電流を流すことができる。一方の酸化物超電導線材１に流れた電流は、接続構造体Ａにおいて一方の酸化物超電導層１２から導電性接合材２を介して他方の酸化物超電導線材１の酸化物超電導層１２に流れる。あるいは電流の一部は保護層１３あるいは金属安定化層１４と導電性接合材２を介して他方の酸化物超電導線材１側に流れる。
接続構造体Ａにおいては一方の酸化物超電導線材１の酸化物超電導層１２の端部と、他方の酸化物超電導線材１の酸化物超電導層１２の端部が、薄い導電性接合材２を介し近接位置で接合されているので、良好な電気的接合性を得ることができる。また、保護層１３と金属安定化層１４を介し電流が流れるとして、導電性接合材２を介し極めて近い位置の保護層１３と金属安定化層１４を介する通電経路なので、流路抵抗をできる限り小さくでき、接続部分における発熱量を少なくできる。
【００３０】
図２は第２実施形態に係る酸化物超電導線材の接続構造体を示すもので、この接続構造体Ｂに適用されている酸化物超電導線材３は、テープ状の基材１０の一面（表面）上に、中間層１１、酸化物超電導層１２、保護層１３を積層して超電導積層体１５を構成し、この超電導積層体１５の外周を金属安定化層１４Ａで覆って構成されている。
本実施形態において２本の酸化物超電導線材３がそれらの端部の端面３ａどうしを層状の導電性接合材２を介し突き合わせ接合して接続構造体Ｂが構成されている。
【００３１】
第２実施形態で用いられている基材１０、中間層１１、酸化物超電導層１２、保護層１３は第１実施形態で用いられていた基材１０、中間層１１、酸化物超電導層１２、保護層１３と同等である。
第２実施形態で用いられている金属安定化層１４Ａは、第１実施形態で用いられていた金属安定化層１４と同等材料からなるが、超電導積層体１５の外周を覆うように設けられている点が異なる。超電導積層体１５の外周を覆う構造において、超電導積層体１５の全周を完全に覆っている構造でも良いし、基材１０の裏面側を少し残す形で横断面Ｃ字型に超電導積層体１５を覆った構造を採用しても良い。超電導積層体１５の全周を覆った構造の場合は、めっき層により形成されたＣｕからなる金属安定化層１４Ａを例示することができ、基材１０の裏面側の一部を残して超電導積層体１５の外周を覆った構造は、Ｃｕなどの金属テープをロールやダイスを用いたテープフォーミング法により横断面Ｃ字型に塑性変形させて被覆した構造を適用できる。
【００３２】
第２実施形態の構造では、超電導積層体１５の外周を覆う金属安定化層１４Ａを備えた２本の酸化物超電導線材３が、それらの端面３ａどうしを対向させ、端面どうしの間に導電性接合材２を配して接合され、接続構造体Ｂが構成されている。２本の酸化物超電導線材３を接続する導電性接合材２は、先の第１実施形態の導電性接合材２と同等である。端面３ａが酸化物超電導線材３の長さ方向に直交する端面である構成は、先の第１実施形態の端面１ａと同等である。
第２実施形態の接続構造体Ｂが、先の接続構造体Ａと異なる点は、端面３ａにおいて超電導積層体１５の外周を覆うように金属安定化層１４Ａが設けられているので、端面外周位置に存在する金属安定化層１４Ａどうしが導電性接合材２により機械的かつ電気的に接合されている点である。金属安定化層１４Ａの内側に設けられている超電導積層体１５の端面どうしが導電性接合材２を介し突き合わせ接合されている点については、先の第１実施形態の構造と同等である。
このような構造を有する接続構造体Ｂでは、導電性接合材２に対し密着性に優れた金属安定化層１４Ａを端面３ａの周囲を囲むように設け、先の第１実施形態よりも広い面積で安定化層１４Ａどうしを接続できるので、第１実施形態の構造よりも接続強度の高い構造にすることができる。
【００３３】
更に、酸化物超電導積層体１５の外周を金属安定化層１４Ａで覆って酸化物超電導層１２を密閉した構造となっているので、金属安定化層１４Ａの内側の酸化物超電導層１２側への水分浸入を防止できる。また、接続部分においても超電導積層体１５を囲んだ金属安定化層１４Ａが接続部分内側の酸化物超電導層１２側への水分浸入を防止する。
希土類系の酸化物超電導体の中には、水分と反応する材料があり、酸化物超電導層１２を水分による劣化から防止できる構造が重要と考えられる。このため、超電導積層体１５の外周を金属安定化層１４Ａで覆うとともに、接続部分においても導電性接合材２とともに金属安定化層１４Ａにより酸化物超電導層１２側への水分浸入防止できる構造とするならば、水分浸入による超電導特性劣化の生じない接続構造体Ｂを提供できる。
その他の作用効果については先の第１実施形態の接続構造体Ａと同様に得ることができる。
【００３４】
図３は第３実施形態に係る酸化物超電導線材の接続構造体を示すもので、この実施形態の接続構造体Ｃに適用されている酸化物超電導線材４は、テープ状の基材１０の一面（表面）上に、中間層１１、酸化物超電導層１２、保護層１３、金属安定化層１４Ｃを積層し構成されている点においては第１実施形態の構造と同等である。酸化物超電導線材１において、基材１０上に中間層１１、酸化物超電導層１２、保護層１３を積層して超電導積層体１５が構成されている。
【００３５】
本実施形態において２本の酸化物超電導線材４がそれらの先端部の傾斜端面４ａどうしを所定厚さの導電性接合材２を介し突き合わせ接合して接続構造体Ｃが構成されている。第１実施形態の構造と異なる点は、酸化物超電導線材４の接続端部側に、酸化物超電導線材４の幅を徐々に少なくする傾斜継手部４Ａが形成され、これらの傾斜継手部４Ａの傾斜端面４ａどうしが導電性接合材５を介し接合された点である。傾斜継手部４Ａの傾斜部分は、接続するべき２本の酸化物超電導線材４において同じ傾斜率で反対向きあり、傾斜端面４ａどうしを位置合わせして導電性接合材５により接続することで、酸化物超電導線材４、４はその接続部分の幅方向と厚さ方向に段差部を生じないように接続されている。
即ち、接続部分において図３（ａ）に示すように酸化物超電導線材４の傾斜端面同士は同一平面に沿うように位置合わせされ、図３（ｂ）に示すように酸化物超電導線材４の上面どうしと下面どうしは同一平面に沿うように位置合わせされている。
【００３６】
図３に示す接続構造体Ｃにおいては、一方の酸化物超電導線材４の傾斜継手部４Ａと他方の酸化物超電導線材４の傾斜継手部４Ａとの間に介在される導電性接合材５が先の第１実施形態の導電性接合材２よりも長くされているので、第１実施形態の構造よりも接続強度を高くすることが可能である。また、酸化物超電導線材４の傾斜継手部４Ａにおける傾斜端面４ａの傾斜角度を調整することにより導電性接合材５の長さを調整することが可能となり、導電性接合材５の長さに応じた任意の接続抵抗を得ることができる。即ち、傾斜継手部４Ａの傾斜端面４ａの傾斜角度を調整することにより接続抵抗を調整できる。
【００３７】
図３に示す接続構造体Ｃを得るには、第１実施形態の酸化物超電導線材１の端面１ａを製造する場合に用いた鋏などの切断器具を用いた切断方法あるいはレーザーを用いたレーザー切断法のいずれかを実施する場合、酸化物超電導線材４の端部に対し斜め方向に切断する処理を行えばよい。傾斜端面４ａの表面仕上や清浄化については第１実施形態の酸化物超電導線材１の端面１ａを仕上処理する場合と同様に行うことができる。
その他作用効果については第１実施形態の接続構造体Ａと同様である。
【００３８】
図４は第４実施形態に係る酸化物超電導線材の接続構造体を示すもので、この実施形態の接続構造体Ｄに適用されている酸化物超電導線材６は、テープ状の基材１０の一面（表面）上に、中間層１１、酸化物超電導層１２、保護層１３を積層して超電導積層体１５を構成し、この超電導積層体１５の外周を金属安定化層１４Ｄで覆って構成されている。
本実施形態において２本の酸化物超電導線材６がそれらの先端部の傾斜端面６ａどうしを所定厚さの導電性接合材７を介し突き合わせ接合して接続構造体Ｄが構成されている。
【００３９】
第４実施形態で用いられている金属安定化層１４Ｄは、第２実施形態で用いられていた金属安定化層１４と同等材料からなり、超電導積層体１５の外周を覆うように設けられている点も同様である。超電導積層体１５の外周を覆う構造において、超電導積層体１５の外周が完全に覆われている構造でも良いし、基材１０の裏面側を少し残す形で横断面Ｃ字型に超電導積層体１５が覆われた構造を採用しても良い。超電導積層体１５の外周全部が覆われた構造の場合は、めっき層により形成されたＣｕからなる金属安定化層１４Ｄを例示することができ、基材１０の裏面側の一部を残して超電導積層体１５の外周が覆われた構造は、Ｃｕなどの金属テープをロールやダイスを用いたテープフォーミング法により横断面Ｃ字型に塑性変形させて被覆した構造を適用できる。
【００４０】
酸化物超電導線材６の接続端部側に、酸化物超電導線材６の幅を徐々に少なくする傾斜継手部６Ａが形成され、これらの傾斜継手部６Ａの傾斜端面６ａどうしが導電性接合材７を介し接合された点は先の第３実施形態の構造と同様である。傾斜継手部６Ａの傾斜部分は接続される２本の酸化物超電導線材６において同じ傾斜率で反対向きあり、傾斜端面６ａどうしを位置合わせして導電性接合材７により接続することで、酸化物超電導線材６、６はそれらの接続部分の幅方向と厚さ方向に段差部を生じないように接続されている。
即ち、接続部分において図４（ａ）に示すように酸化物超電導線材６の傾斜端面同士は同一平面に沿うように位置合わせされ、図４（ｂ）に示すように酸化物超電導線材６の上面どうしと下面どうしは同一平面に沿うように位置合わせされている。
【００４１】
図４に示す接続構造体Ｄにおいては、一方の酸化物超電導線材６の傾斜継手部６Ａと他方の酸化物超電導線材６の傾斜継手部６Ａとの間に介在される導電性接合材７が先の第１実施形態の導電性接合材２よりも長いので、第１実施形態の構造よりも接続強度を高くすることが可能である。また、酸化物超電導線材６の傾斜継手部６Ａにおける傾斜端面６ａの傾斜角度を調整することにより導電性接合材７の長さを調整することが可能となり、導電性接合材７の長さに応じた任意の接続抵抗を得ることができる。即ち、傾斜継手部６Ａの傾斜端面６ａの傾斜角度を調整することにより接続抵抗を調整できる。
【００４２】
更に、酸化物超電導積層体１５の外周を金属安定化層１４Ｄで覆って酸化物超電導層１２を密閉した構造となっているので、金属安定化層１４Ｄの内側の酸化物超電導層１２側への水分浸入を防止できる。また、接続部分においても超電導積層体１５を囲んだ金属安定化層１４Ｄが接続部分内側の酸化物超電導層１２側への水分浸入を防止する。
希土類系の酸化物超電導体の中には、水分と反応性を有する料があり、酸化物超電導層１２を水分による劣化から防止できる構造が重要と考えられる。このため、超電導積層体１５の外周を金属安定化層１４Ｄで覆うとともに、接続部分においても導電性接合材７とともに金属安定化層１４Ｄにより酸化物超電導層１２側への水分浸入防止できる構造とするならば、水分浸入による超電導特性劣化の生じない接続構造体Ｄを提供できる。
その他の作用効果については先の第３実施形態の接続構造体Ａと同様に得ることができる。
【００４３】
図５は第５実施形態に係る酸化物超電導線材の接続構造体を示すもので、この実施形態の接続構造体Ｅに適用されている酸化物超電導線材８は、テープ状の基材１０の一面（表面）上に、中間層１１、酸化物超電導層１２、保護層１３を積層して超電導積層体１５を構成し、この超電導積層体１５の表面を金属安定化層１４Ｅで覆って構成されている。
本実施形態において２本の酸化物超電導線材８がそれらの先端部の端面８ａどうしを層状の導電性接合材９を介し突き合わせ接合して接続構造体Ｅが構成されている。
【００４４】
酸化物超電導線材８の接続端部側に、酸化物超電導線材８の幅を線材の長さ方向に部分的に少なくする平面視凹凸型の部分を有する鍵型継手部８Ａが形成され、これらの鍵型継手部８Ａの側面８ａどうしが導電性接合材９を介し接合されている。
鍵型継手部８Ａの凹凸部８Ｂは接続される２本の酸化物超電導線材８において同じ大きさで反対向きあり、側面８ａどうしの凹凸部８Ｂを嵌め合わせて導電性接合材９により接続することで、酸化物超電導線材８、８はその接続部分の幅方向と厚さ方向に段差部を生じないように接続されている。即ち、接続部分において図５に示すように酸化物超電導線材８、８の側面どうしは同一平面に沿うように位置合わせされ、酸化物超電導線材８、８の上面どうしと下面どうしは同一平面に沿うように位置合わせされている。
【００４５】
図５に示す接続構造体Ｅは、一方の酸化物超電導線材８の鍵型継手部８Ａと他方の酸化物超電導線材８の鍵型継手部８Ａとの間に介在される導電性接合材９を先の第１実施形態の導電性接合材よりも長くできるので、先の実施形態の構造よりも接続強度を高くすることが可能である。更に、酸化物超電導線材８、８はそれらの鍵型継手部８Ａどうしを嵌め合わせて接続されているので、鍵型継手部８Ａどうしの機械的嵌合構造による接合強度も併せて高い接続強度を得ることができる。
また、酸化物超電導線材８の鍵型継手部８Ａの長さを調整することにより導電性接合材９の長さを調整することが可能となり、導電性接合材９の長さに応じた任意の接続抵抗を得ることができる。更に、鍵型継手部８Ａはその長さ（接続長）を大きくしなくとも導電性接合材９の接合面積と大きな面積を確保できる。
その他の構造は先の第１実施形態の構造で得られる作用効果と同等である。
また、図５に示す鍵型継手部８Ａに形成される凹凸部８Ｂの数は図５に示す数に制限するものではなく、１つ以上、任意の数を形成して良い。
【００４６】
図６は第６実施形態に係る酸化物超電導線材の接続構造体を示すもので、この実施形態の接続構造体Ｆに適用されている酸化物超電導線材１６は、テープ状の基材１０の一面（表面）上に、中間層１１、酸化物超電導層１２、保護層１３を積層して超電導積層体１５を構成し、この超電導積層体１５の表面を金属安定化層１４Ｆで覆って構成されている。
本実施形態において２本の酸化物超電導線材１６がそれらの先端部の端面１６ａどうしを所定厚さの導電性接合材１７を介し突き合わせ接合して接続構造体Ｆが構成されている。
【００４７】
酸化物超電導線材１６の接続端部側に、酸化物超電導線材１６の幅を線材の長さ方向に部分的に少なくする平面視波型の部分を有する鍵型継手部１６Ａが形成され、これらの鍵型継手部１６Ａの側面１６ａどうしが導電性接合材１７を介し接合されている。
鍵型継手部１６Ａの凹凸部１６Ｂは接続される２本の酸化物超電導線材１６において同じ大きさで反対向きあり、側面１６ａどうしの凹凸部１６Ｂを嵌め合わせて導電性接合材１７により接続することで、酸化物超電導線材１６、１６はその接続部分の幅方向と厚さ方向に段差部を生じないように接続されている。即ち、接続部分において図６に示すように酸化物超電導線材１６、１６の側面どうしは同一平面に沿うように位置合わせされ、酸化物超電導線材１６、１６の上面どうしと下面どうしは同一平面に沿うように位置合わせされている。
【００４８】
図６に示す接続構造体Ｆは、一方の酸化物超電導線材１６の鍵型継手部１６Ａと他方の酸化物超電導線材１６の鍵型継手部１６Ａとの間に介在される導電性接合材１７を先の第１実施形態の導電性接合材よりも長くできるので、先の第１実施形態の構造よりも接続強度を高くすることが可能である。更に、酸化物超電導線材１６、１６はそれらの鍵型継手部１６Ａどうしを嵌め合わせて接続されているので、鍵型継手部１６Ａどうしの機械的嵌合構造による接合強度も併せて高い接続強度を得ることができる。
また、酸化物超電導線材１６の鍵型継手部１６Ａの長さを調整することにより導電性接合材１７の長さを調整することが可能となり、導電性接合材１７の長さに応じた任意の接続抵抗を得ることができる。
その他の構造は先の第１実施形態の構造で得られる作用効果と同等である。
【００４９】
図７は第７実施形態に係る酸化物超電導線材の接続構造体を示すもので、この形態の接続構造体Ｇに適用されている酸化物超電導線材１８は、テープ状の基材１０の一面（表面）上に、中間層１１、酸化物超電導層１２、保護層１３を積層して超電導積層体１５を構成し、この超電導積層体１５の表面を金属安定化層１４Ｇで覆って構成されている。
本実施形態において２本の酸化物超電導線材１８がそれらの先端部の端面１８ａどうしを層状の導電性接合材１９を介し突き合わせ接合して接続構造体Ｇが構成されている。
【００５０】
酸化物超電導線材１８の接続端部側に、酸化物超電導線材１８の幅を部分的に少なくする平面視凸型の部分を有する鍵型継手部１８Ａが形成され、これらの鍵型継手部１８Ａの側面１６ａどうしと先端面どうしが導電性接合材１９を介し接合されている。
鍵型継手部１８Ａは接続される２本の酸化物超電導線材１８において同じ大きさで反対向きであり、鍵型継手部１８Ａどうしを突き合わせて導電性接合材１９により接続することで、酸化物超電導線材１８、１８はその接続部分の幅方向と厚さ方向に段差部を生じないように接続されている。即ち、接続部分において図７に示すように酸化物超電導線材１８、１８の側面どうしは同一平面に沿うように位置合わせされ、酸化物超電導線材１８、１８の上面どうしと下面どうしは同一平面に沿うように位置合わせされている。
【００５１】
図７に示す接続構造体Ｇは、一方の酸化物超電導線材１８の鍵型継手部１８Ａと他方の酸化物超電導線材１８の鍵型継手部１８Ａとの間に介在される導電性接合材１９を先の第１実施形態の導電性接合材よりも長くできるので、先の第１実施形態の構造よりも接続強度を高くすることが可能である。
また、酸化物超電導線材１８の鍵型継手部１８Ａの長さを調整することにより導電性接合材１９の長さを調整することが可能となり、導電性接合材１９の長さに応じた任意の接続抵抗を得ることができる。
その他の構造は先の第１実施形態の構造で得られる作用効果と同等である。
【００５２】
図５から図７に示す接続構造体Ｅ、Ｆ、Ｇは、金属安定化層１４Ｅ、１４Ｆ、１４Ｇをいずれも酸化物超電導線材８、１６、１８の表面側に形成した例として説明したが、これらの金属安定化層１４Ｅ、１４Ｆ、１４Ｇで金属安定化層の全周を囲む構造としても良い。この構造にすることにより、内部の酸化物超電導層側への水分浸入を防止できる効果がある。
【００５３】
「超電導ケーブル」
図１〜図７に示す接続構造体Ａ〜Ｇにより接続された各酸化物超電導線材は、例えば、図８に例示する高温超電導ケーブル８０に適用することができる。図８に示す高温超電導ケーブル８０は、中心部に設けたフォーマ８１の外周に酸化物超電導線材１を巻線状に複数層配置して超電導層１Ｓを形成し、その外周に絶縁層８２と超電導シールド層１Ｕと保護層８３を形成してコアケーブル８５を構成し、このコアケーブル８５を断熱管８４の内部に冷媒流通用の間隙をあけて収容してなる。断熱管８４は例えば内管８４ａと外管８４ｃからなる２重管構造とされ、内管８４ａと外管８４ｃとの間に真空断熱層８４ｂが形成されている。超電導シールド層１Ｕは酸化物超電導線材１を複数層巻線状に配置して構成されている。
【００５４】
このような高温超電導ケーブル８０は長尺のケーブルとして作製されるので、超電導層１Ｓを形成する酸化物超電導線材１あるいは、超電導シールド層１Ｕを構成する酸化物超電導線材１を必要本数接続する構造が必要となる。このため、図１〜図７に示す接続構造体Ａ〜Ｇを適用した酸化物超電導線材１が適用される。
【００５５】
「超電導限流器」
図１〜図７に示す接続構造体Ａ〜Ｇのいずれかにより接続された酸化物超電導線材は、例えば、図９に示す超電導限流器９９に適用できる。
図４に示す超電導限流器９９において、図１〜図７に示す接続構造体Ａ〜Ｇを備えた酸化物超電導線材は、巻胴に複数層に渡って巻回され超電導限流器用モジュール９０を構成し、当該超電導限流器用モジュール９０として液体窒素９８が充填された液体窒素容器９５に格納されている。さらに液体窒素容器９５は、外部との熱を遮断する真空容器９６の内部に格納されている。
【００５６】
液体窒素容器９５は、上部に、液体窒素充填部９１と冷凍機９３を有し、冷凍機９３の下方には、熱アンカー９２と熱板９７が設けられている。
また、超電導限流器９９は、超電導限流器用モジュール９０に外部電源（図示略）を接続するための電流リード部９４を有する。
以上のような、超電導限流器９９の超電導限流器用モジュール９０として使用する場合において、酸化物超電導線材は、先に説明したように金属安定化層にＮｉ−Ｃｒ等の高抵抗金属を用いたものを使用する。
【００５７】
「超電導モーター」
図１〜図７に示す接続構造体Ａ〜Ｇのいずれかにより接続された酸化物超電導線材は、図１０に示す超電導モーター１３０に適用することができる。
超電導モーター１３０は、円筒状の密閉型の容器１３１の内部に、回転自在に軸支された軸型の回転子１３２を備え構成されている。
回転軸１３３の中央部周囲側に、軸周りに複数の超電導モーター用コイル１３５が取り付けられ、これら複数の超電導モーター用コイル１３５の周囲側に容器１３１の内壁側に支持された銅コイルからなる複数の常電導コイル１３６が配置されている。
超電導モーター用コイル１３５は、図１〜図７に示す接続構造体Ａ〜Ｇを有する酸化物超電導線材を矩形状のボビンに巻回して形成されている。
回転軸１３３の内部には冷却ガスを流入させるか流出させるための複数の配管が設けられ、外部に別途設けられている図示略の冷媒供給装置から容器１３１の内部に冷却ガスを導入し、冷却ガスにより超電導モーター用コイル１３５を臨界温度以下に冷却できるように構成されている。なお、超電導モーター用コイル１３５は臨界温度以下に冷却されるが、常電導コイル１３６は常温部として構成される。
【００５８】
図１０（ａ）、（ｂ）に示す超電導モーター１３０は、容器１３１の内部に冷却ガスを導入し、この冷却ガスにより超電導モーター用コイル１３５を臨界温度以下に冷却して使用する。常電導コイル１３６には別途図示略の電源から必要な電流を供給し、超電導モーター用コイル１３５にも別途図示略の電源から必要な電流を供給することで、両者のコイルが生成する磁場に起因した回転力により回転軸１３３を回転させて超電導モーター１３０として使用することができる。
【００５９】
「超電導コイル」
図１〜図７に示す接続構造体Ａ〜Ｇのいずれかにより接続された酸化物超電導線材を備えた図１１（ｂ）に示すパンケーキコイル１０１を構成することができる。またパンケーキコイル１０１を複数個積層し、それぞれのパンケーキコイル１０１同士を接続することにより、図１１（ａ）に示す強力な磁力を発する超電導コイル１００を形成することができる。
以上に説明したように、図１〜図７に示す接続構造Ａ〜Ｇのいずれかを備えた酸化物超電導線材は、様々な超電導機器に使用可能である。
ここで、超電導機器は、前記酸化物超電導線材とそれらを接続する構造を有するものであれば特に限定されず、例えば、超電導ケーブル、超電導モーター、超電導限流器、超電導コイル、超電導変圧器、超電導電力貯蔵装置などを例示できる。
【実施例】
【００６０】
以下、本発明の内容を、実施例を挙げてより具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。
ハステロイ（商品名ハステロイＣ−２７６、米国ヘインズ社製）からなる幅１０ｍｍ、厚さ１００μｍのテープ状の基材を複数用意し、表面を研磨した。
次に、以下の形成条件により、複数の基材の一面上に、拡散防止層、ベッド層、配向層およびキャップ層をこの順に積層した。各成膜の際には、成膜装置の内部にテープ状の基材を搬送する送り出しリールと巻き取りリールを設け、基材を所定の速度で移動させつつ基材上に順次成膜する処理を行った。
まず、イオンビームスパッタ法により、テープ状の基材の上にＡｌ２Ｏ３からなる膜厚１００ｎｍの拡散防止層を形成し、次に、イオンビームスパッタ法により、拡散防止層の上にＹ２Ｏ３からなる膜厚２０ｎｍのベッド層を形成した。次に、ＩＢＡＤ法により、ベッド層の上にＭｇＯからなる膜厚１０ｎｍの配向層を形成した。
【００６１】
配向層を形成後、ＰＬＤ法によりＣｅＯ２からなる膜厚４００ｎｍのキャップ層を形成し、ＧｄＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−ｘなる組成の酸化物超電導層（厚さ２μｍ）を形成し、更に厚さ２μｍのＡｇの保護層をスパッタ法により成膜し、積層体を得た。この積層体を５００℃で１０時間酸素雰囲気中において酸素アニール処理し、酸化物超電導積層体を得た。
次に、幅１０ｍｍ、厚さ０．１ｍｍのＣｕからなる金属テープであって、片面に厚さ２μｍのＳｎメッキを施した金属テープを保護層上に接合し、保護層をＳｎの導電性接合材を介し金属安定化層で覆った構造の酸化物超電導線材を得た。
上述の工程で得た酸化物超電導導体を２本用意し、各超電導線材の端部を各端部の長さ方向に対し斜め方向にレーザー装置で切断し、各超電導線材の端部に傾斜継手部を形成した。１本の酸化物超電導線材の端部の傾斜継手部の傾斜端面と他の１本の酸化物超電導線材端部の傾斜継手部の傾斜端面は互い違いの方向に形成し、両者を図３に示す接続構造体のように接合できる形状とした。
【００６２】
また、レーザー装置で酸化物超電導線材の端部を切断する際、切断角度を変えることにより、図３に示す突き合わせ長さを０ｍｍ、１０ｍｍ、５０ｍｍ、１００ｍｍ、３００ｍｍに変更して試料を作製した。なお、突き合わせ長さ０ｍｍの場合が図１の構造に相当する。よって、表において突き合わせ長さＬ＝１０ｍｍの場合、接続面の長さは２１／２×１０ｍｍとなる。
切断後の酸化物超電導線材どうしをＳｎ：Ｐｂ＝６０：４０の割合のＳｎ合金半田を用いて突き合わせ接合し、接続構造体試料とした。
【００６３】
各接続構造体を有する酸化物超電導線材を液体窒素で７７Ｋに冷却し、酸化物超電導線材に通電した場合の接続抵抗値を測定した。その結果を図１２に示す。
【００６４】
図１２に示す測定結果から、接続抵抗は大凡接続長Ｌの値に反比例することが分かり、接続長Ｌを調整することで任意の抵抗値を得られることが分かる。
接続面積は大きい方が接続抵抗が小さくなるため、接続面積は大きい方が望ましい。接続長Ｌを過度に大きくすることなく接触面積を可能な限り大きくできる構造として、図５〜図７に示す構造を適用することが好ましい。
前記試料とは別に、上述の酸化物超電導線材を用いて同等のＳｎ半田を用い、接続長Ｌ＝２５ｍｍの接続構造体試料を作製し、その破断強度を測定したところ、２０ｋｇｆを超える値を示したので、接続構造体として十分な破断強度を示した。なお、この程度の破断強度を有するのであれば超電導ケーブルの接続や小型の超電導マグネット用の超電導線材の接続に適用できる。
【符号の説明】
【００６５】
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ…接続構造体、１、３、４、６，８、１６、１８…酸化物超電導線材、１ａ、３ａ…端面、４Ａ、６Ａ…傾斜継手部、４ａ、６ａ…傾斜端面、２、５、７、９、１７、１９…導電性接合材、８Ａ、１６Ａ、１８Ａ…鍵型継手部、１０…基材、１１…中間層、１２…酸化物超電導層、１３…保護層、１４、１４Ａ、１４Ｃ、１４Ｄ…金属安定化層、１５…超電導積層体、８０…超電導ケーブル（超電導機器）、９９…超電導限流器（超電導機器）、１３０…超電導モーター（超電導機器）、１００…超電導コイル（超電導機器）。
【図１】
2014154320.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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