(57)【要約】【課題】テープ状超電導線材と金属端子との接合に際し、超電導特性が劣化しにくく、テープ状超電導線材と金属端子とを好適に接合すること。【解決手段】基材上に中間層を介して超電導層が設けられ、この超電導層上に保護層が設けられた超電導テープ２０と、金属端子３０と、金属端子３０及び超電導テープ２０の端末２０ａに介設され、金属端子２０に第１半田５２で接合されるとともに、超電導テープ２０に、第１半田５２よりも融点が低い第２半田５４で接合される接続テープ４０とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材上に中間層を介して超電導層が設けられ、この超電導層上に保護層が設けられたテープ状超電導線材と、
金属端子と、
前記金属端子及び前記テープ状超電導線材の端末に介設され、前記金属端子に第１半田で接合されるとともに、前記テープ状超電導線材に、前記第１半田よりも融点が低い第２半田で接合される接続テープと、
を備える、
ことを特徴とするテープ状超電導線材の端末構造体。
【請求項２】
前記接続テープにおいて、前記第１半田による前記金属端子との接合箇所と、前記第２半田による前記テープ状超電導線材との接合箇所とは相違する、
ことを特徴とする請求項１記載のテープ状超電導線材の端末構造体。
【請求項３】
第１半田による接合箇所と、第２半田による接合箇所は離間する、
ことを特徴とする請求項１または２記載のテープ状超電導線材の端末構造体。
【請求項４】
前記第１半田による接合箇所と、前記第２半田による接合箇所との離間する長さは、前記接続テープの長さに対して１０〜４０％である、
ことを特徴とする請求項３記載のテープ状超電導線材の端末構造体。
【請求項５】
前記接続テープは銅テープである、
ことを特徴とする請求項１から４の何れか一項に記載のテープ状酸化物超電導線材の端末構造体。
【請求項６】
基材上に中間層を介して超電導層が設けられ、この超電導層上に保護層が設けられたテープ状超電導線材の端末を、金属端子に、接続テープを介して接続するテープ状超電導線材の端末構造体の製造方法であって、
前記金属端子と前記接続テープとを第１半田により接合し、
次いで、前記テープ状超電導線材と前記接続テープとを、前記第１半田より融点の低い第２半田で接合する、
ことを特徴とするテープ状超電導線材の端末構造体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、テープ状の酸化物超電導線材であるテープ状超電導線材の端末構造体及びテープ状超電導線材の端末構造体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
酸化物超電導体は、Ｎｂ３ＳｎやＮｂ３Ａｌ等の金属系超電導体と比較して、臨界温度Ｔｃが高い。よって、酸化物超電導体は、超電導マグネット、超電導送電ケーブル、限流器、発電機、モータ、変圧器等の超電導応用機器、変圧器、モータ等の超電導応用機器に用いて、これらを液体窒素温度で運用することができる。
【０００３】
上記の超電導応用機器に、酸化物超電導体を用いるためには、臨界電流密度Ｊｃが高く、かつ、高い臨界電流値Ｉｃを有する長尺の線材を製造する必要がある。このような長尺の線材を得るために、強度及び可撓性の観点から金属基体である基板上に、酸化物超電導体を形成する構造が知られている。また、酸化物超電導体を、従来の金属系超電導体と同等に実用レベルで使用可能とするためには、５００［Ａ／cm−width（７７Ｋ、自己磁界中）］程度の臨界電流値Ｉｃが必要となる。
【０００４】
酸化物超電導体のうち、ＲＥＢａ２Ｃｕ３Ｏｚ（ここで、ｚ＝６．２〜７であり、ＲＥは、Ｙ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ及びＨｏから選択された少なくとも１種以上の元素を示す。以下、「ＲＥＢＣＯ」、単にＲＥ系という）酸化物超電導体は、高磁場領域における通電電流の減衰が小さく、磁場特性に優れている。このため、次世代の超電導材料としてその線材化が期待されている。
【０００５】
このＲＥＢａ２Ｃｕ３Ｏｚ酸化物超電導体の線材を超電導応用機器に応用するには、この線材と、外部電源或いは外部回路に接続される金属端子とを電気的に接続してなる接続構造体を構成する必要がある。
【０００６】
これら酸化物超電導線材と金属端子の接続構造体、つまり、酸化物超電導線材の端末構造体は、酸化物超電導線材における酸化物超電導層上に形成した銀又は銀合金からなる層上に、半田を介して金属端子を接続することが一般的である。
【０００７】
このように酸化物超電導線材と金属端子とを半田により接続することは簡便ではあるが、半田による接続時において、加熱された半田接続部分の熱が超電導層に伝導して、超電導層の超電導特性が低下してしまう可能性がある。
【０００８】
これに対して、例えば、特許文献１では、超電導線材としての超電導テープにおいて超電導層上に積層されるＡｇの保護層上に接合された半田付き安定化テープと金属端子とを半田で接合する構成が開示されている。すなわち、この特許文献では、半田が薄く均一にメッキされた安定化材テープを介して、超電導テープと金属電極とを半田により接合している。このため、金属端子と超電導層とを半田で直接接合する場合と比較して、加熱された半田接続部分の熱を、超電導層に伝導しにくくして、超電導層の超電導特性の低下を防止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１２−４０２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献１に示す接続構造体の構成では、半田付安定化テープは、超電導層上の保護層の全面上で重なるように積層されている。このため、加熱された半田接続部分の熱が、半田付安定化テープに伝導すると、保護層の全領域を介して重なる超電導層の全面に伝導することとなる。
【００１１】
よって、接続構造体としては、接続のために接続部分を加熱した際に発生する熱が、接続部分から超電導層に伝導しにくい構造が望まれている。また、超電導テープを複数備えるケーブルを金属電極に接続する場合、複数の超電導テープは、それぞれ端部で、一様に金属電極に半田を介して接合される。このとき、半田接合する度に、金属電極から超電導テープに熱が伝導することとなり、超電導層における超電導特性が更に劣化するという恐れがある。
【００１２】
更に、上記構成の接続構造体では、冷却すると、金属端子、半田、Ｃｕ等の安定化テープ、Ａｇ等の保護層等の各部材や各層は、各部材や各層を構成する材料毎に異なる収縮率で収縮する。このため、これら各部材や各層の接続箇所が剥離してしまう可能性もある。
【００１３】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、超電導テープである超電導線材と金属端子との接合に際し、超電導特性が劣化しにくく、超電導線材と金属端子とを好適に接合できるテープ状超電導線材の端末構造体及びテープ状超電導線材の端末構造体の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明のテープ状超電導線材の端末構造体の一つの態様は、基材上に中間層を介して超電導層が設けられ、この超電導層上に保護層が設けられたテープ状超電導線材と、金属端子と、前記金属端子及び前記テープ状超電導線材の端末に介設され、前記金属端子に第１半田で接合されるとともに、前記テープ状超電導線材に、前記第１半田よりも融点が低い第２半田で接合される接続テープと、を備える構成を採る。
【００１５】
本発明のテープ状超電導線材の端末構造体の製造方法は、基材上に中間層を介して超電導層が設けられ、この超電導層上に保護層が設けられたテープ状超電導線材の端末を、金属端子に、接続テープを介して接続するテープ状超電導線材の端末構造体の製造方法であって、前記金属端子と前記接続テープとを第１半田により接合し、次いで、前記テープ状超電導線材と前記接続テープとを、前記第１半田より融点の低い第２半田で接合するようにした。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、半田接続時の加熱による接続部分の熱が超電導層に伝わりにくく、超電導特性が低下することがない。また、冷却される場合でも、超電導線材と電極とが直接接合していないため、これら超電導線材及び金属電極どうしの剥離を防止できる。したがって、テープ状超電導線材と金属端子との接合に際し、超電導特性が劣化しにくく、テープ状超電導線材と金属端子とを好適に接合できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施の形態１に係るテープ状超電導線材の端末構造体における要部構成を模式的に示す側面図
【図２】同端末構造体を金属端子の後方からみた要部構成図
【図３】同端末構造体における超電導ケーブルの要部構成を示す斜視図
【図４】図３に示す超電導ケーブルにおける超電導テープの構造を示す図
【図５】本発明の実施の形態２に係るテープ状超電導線材の端末構造体における要部構成を模式的に示す側面図
【図６】金属端子の説明に供する図
【図７】比較例としての超電導テープの端末構造体における要部構成を模式的に示す図
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１９】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係るテープ状超電導線材の端末構造体における要部構成を模式的に示す側面図であり、図２は、同端末構造体を金属端子の後方からみた要部構成図である。
【００２０】
図１及び図２に示すテープ状超電導線材（以下、「超電導テープ」という）の端末構造体１０は、超電導ケーブル１２が備える超電導テープ２０の端末２０ａと、金属端子３０とを接続してなる構造体であり、以下では「端末構造体」という。
【００２１】
具体的には、端末構造体１０は、超電導テープ２０と、金属端子３０と、これら超電導テープ２０及び金属端子３０の間に介設される接続テープ４０と、を有する。
【００２２】
図３は、同端末構造体における超電導ケーブルの要部構成を示す斜視図である。図３に示す超電導ケーブル１２は、銅より線からなる円筒形状のフォーマ１４と、このフォーマ１４上に螺旋状に巻き付けた多数本（ここでは１０［本］）の超電導テープ２０と、を有する。なお、これら超電導テープ２０の上には、更に、図示しない電気絶縁層、超電導シールド層、保護層が設けられている。これらフォーマ１４、超電導テープ２０、電気絶縁層、超電導シールド層、保護層によりケーブルコアを形成している。なお、図１及び図３では、超電導ケーブル１２の要部構成としてフォーマ１４と超電導テープ２０とを模式的に示しているが、この超電導ケーブル１２は、ケーブルコアを収容する断熱管を有する。この断熱管は、例えば、ステンレスの波付け管による２重管構造をなしている。また、断熱管では、２重管の間に断熱材が施されており、さらにその間を真空排気している。この断熱管の内部には、例えば、約−２００℃の液体窒素が蒸発させること無く流されている。これにより、ケーブルコアは液体窒素温度に冷却されている。
【００２３】
図４は、図３に示す超電導ケーブルにおける超電導テープの構造を示す図である。なお、図４は、超電導テープ２０の延在方向（軸方向）に垂直な断面を示す概略図である。
【００２４】
図４に示す超電導テープ２０は、ここでは、ＲＥＢａｙＣｕ３Ｏｚ系（ＲＥは、Ｙ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ及びＨｏから選択された１種以上の元素を示し、ｙ≦２及びｚ＝６．２〜７である。）の高温超電導薄膜を備える酸化物超電導材である。
【００２５】
超電導テープ２０は、テープ状の金属基板２１上に成膜された中間層２２上に、テープ状の酸化物超電導層（以下、「超電導層」と称する）２３、安定化層２４が順に積層されることによって作製される。
【００２６】
テープ状の金属基板（以下、「基板」という）２１は、例えば、ニッケル（Ｎｉ）、ニッケル合金、ステンレス鋼又は銀（Ａｇ）である。基板２１は、ここでは、結晶粒無配向・耐熱高強度金属基板であり、Ｎｉ−Ｃｒ系（具体的には、Ｎｉ−Ｃｒ−Ｆｅ−Ｍｏ系のハステロイ（登録商標）Ｂ、Ｃ、Ｘ等）、Ｗ−Ｍｏ系、Ｆｅ−Ｃｒ系（例えば、オーステナイト系ステンレス）、Ｆｅ−Ｎｉ系（例えば、非磁性の組成系のもの）等の材料に代表される立方晶系のビッカース硬度（Ｈｖ）＝１５０以上の非磁性の合金である。なお、超電導テープ２０自体の厚さを０．１［ｍｍ］以下とする場合、基板２１の厚さは、好ましくは、５０〜２００［μｍ］とする。ここでは、基板２１としてハステロイ（登録商標）テープが用いられている。
【００２７】
中間層２２は、ここでは第１〜第３中間層２２ａ〜２２ｃにより形成される。第１中間層２２ａは、基板２１上に、ＩＢＡＤ法により成膜したＭｇＯである。また、第２中間層２２ｂは、第１中間層２２ａ上に、スパッタリング法により成膜したＬａＭｎＯ３である。第３中間層２２ｃは、第２中間層２２ｂ上に、スパッタリング法（ＰＬＤ方でもよい）によって全軸配向のキャップ層として蒸着して成膜されたＣｅＯ２である。なお、第１〜第３中間層２２ａ〜２２ｃの厚みは、それぞれ約１［μｍ］である。また、第３中間層２２ｃをＣｅＯ２膜にＧｄを添加したＣｅ−Ｇｄ−Ｏ膜とした場合、超電導層として成膜されるＹＢＣＯ超電導層２３が良好な配向性を得るために、第３中間層における膜中のＧｄ添加量を５０ａｔ％以下にすることが好ましい。この第３中間層２２ｃの上には超電導層２３が成膜されている。なお、この中間層２２は、１層、２層或いは４層以上で形成されてもよい。なお、超電導テープ２０の幅方向の長さは、特に限定されるものではないが、本実施の形態では、幅５［ｍｍ］としている。一般に、基板２１の幅は、２〜３０［ｍｍ］である。また、超電導テープ２０の長手方向の長さは、５００［ｍ］としている。
【００２８】
安定化層２４は、銀、金、白金等の貴金属、あるいはそれらの合金であり低抵抗の金属である。ここでは、銀Ａｇにより安定化層２４を構成している。なお、安定化層２４は、超電導層２３の直上に形成することによって、超電導層２３が金、銀などの貴金属、あるいはそれらの合金以外の材料と直接的な接触によって反応によって引き起こす性能低下を防止する。これに加えて、安定化層２４は、事故電流や交流通電により発生した熱を分散して発熱による破壊・性能低下を防止する。安定化層２４の厚みはここでは１０〜３０［μｍ］である。
【００２９】
超電導層２３は、全軸配向ＲＥＢＣＯ層、つまり、ＲＥＢａｙＣｕ３Ｏｚ系（ＲＥは、Ｙ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ及びＨｏから選択された１種以上の元素を示し、ｙ≦２及びｚ＝６．２〜７である。）の高温超電導薄膜の層である。ここでは、超電導層２３は、イットリウム系酸化物超電導体（ＲＥ１２３）である。
【００３０】
この超電導テープ２０は、有機金属酸塩あるいは有機金属化合物を原料とし、真空プロセスを使用せずに、超電導薄膜を製造するＭＯＤ法（Metal Organic Deposition Processes：有機酸塩堆積法）により製造される。ＭＯＤ法は、基板２１上に中間層２２を設けた複合基板上の金属有機酸塩を加熱して熱分解することで複合基板上に超電導層２３である薄膜を形成する。具体的には、ＭＯＤ法では、まず、金属成分の有機化合物が均一に溶解された原料溶液を複合基板上に塗布する。次いで、溶液を塗布した複合基板に仮焼成熱処理を施してアモルファス状の前駆体を形成し、その後、結晶化熱処理（本焼成熱処理）を施すことで前駆体を結晶化させて、複合基板上に酸化物超電導層２３を形成する。
【００３１】
なお、超電導テープ２０の作製に際し、超電導原料溶液として、イットリウム（Ｙ）のトリフルオロ酢酸塩（Ｙ−ＴＦＡ）、バリウム（Ｂａ）のトリフルオロ酢酸塩（Ｂａ−ＴＦＡ）及び銅（Ｃｕ）のナフテン酸塩を、Ｙ：Ｂａ：Ｃｕのモル比が１：ａ：３（但し、ａ＜２）で混合したものを用いている。
【００３２】
図１に示す金属端子３０は、リードケーブル３１の端部に接続された電極である。金属端子３０は、超電導テープ２０に接合されることで、リードケーブル３１と超電導テープ２０とを導通させる。リードケーブル３１は、ここでは、超電導マグネット、超電導ケーブル、限流器、発電機、モータ、変圧器等の超電導応用機器に接続される。
【００３３】
金属端子３０は、図１及び図２に示すように、超電導ケーブル１２の端部に接続される筒状の筒状本体３３と、筒状本体３３と一体的に設けられ、リードケーブル３１の端部に接合する袖部３４と、を有する。
【００３４】
筒状本体３３の内部には、その一端部３３ａ側の開口から、超電導ケーブル１２のフォーマ１４が貫通されている。フォーマ１４は、超電導ケーブル１２の端末において、段剥ぎにより露出しており、筒状本体３３の内部に位置する部位で、筒状本体３３に固定されている。
【００３５】
なお、段剥ぎされた超電導ケーブル１２の端末では、フォーマ１４が筒状本体３３内に挿入されるとともに、このフォーマ１４の外周を覆うように配置されていた超電導テープ２０が、筒状本体３３の外周側に、軸心を囲むように配置される。なお、図１では、便宜上、１本の超電導テープ２０と金属端子３０とを一本の接続テープ４０で接続した構成のみを図示している。
【００３６】
この筒状本体３３の他端部３３ｂには、筒状の袖部３４が設けられている。この袖部３４は、筒状をなし、挿入されるリードケーブル３１の一端部を固定している。この袖部３４から延在するリードケーブル３１の延在方向は、超電導ケーブル１２と直交する方向となっている。
【００３７】
筒状本体３３では、一端部側の外周面３３１は、他端側から一端側に向かって狭窄するテーパ面３３１となっている。筒状本体３３は、テーパ面３３１と、外周面において筒状本体３３の軸方向でテーパ面３３１と異なる位置に設けられ、接続テープ４０に接合されるテープ接合面３３２とを有する。
【００３８】
テープ接合面３３２には、第１半田５２を介して接続テープ４０が接合されている。
【００３９】
接続テープ４０は、導電性及び可撓性を有するテープ状或いは線状のものであり、超電導テープ２０と、金属端子３０との間に介設されて双方を電気的に接続する。ここでは、接続テープ４０として銅（Ｃｕ）によりなる銅テープを適用している。接続テープ４０の幅、厚みは、超電導テープ２０と同じ寸法で構成している。
【００４０】
接続テープ４０は、筒所本体３３の延在方向に沿って延在して配置されており、超電導ケーブル１２における超電導テープ２０の本数に対応する。
【００４１】
接合テープ４０は、筒状本体３３の他端部３３ｂ側の端部である第１端部４２で、第１半田５２を介してテープ接合面３３２に接合されているとともに、筒法本体３３の一端部３３ａ側の端部である第２端部４４で、第２半田５４を介して超電導テープ２０の端末２０ａに接合されている。
【００４２】
接続テープ４０の第２端部４４は、第１端部４２に対して接続テープ４０の延在方向で離間している。第２端部４４には、筒状本体３３の外周を囲むように配置されている超電導テープ２０のそれぞれの先端部が、第２半田５４を介して接合されている。
【００４３】
ここでは、接合テープ４０は、第１端部４２では、金属端子３０のテープ接合面と対向する面との間に第１半田５２を介して接合されている。
【００４４】
また、接合テープ４０は、第２端部４４では、第１端部４２で第１半田５２を介して接合された面とは反対側の面で、第２半田５４を介して超電導テープ２０に接合されている。
【００４５】
この第２半田５４の融点は、第１半田５２の融点よりも低い。
【００４６】
第１半田５２は、溶け始め（固相線）が１８３℃を越える高融点半田であり、一般的にＳｎかＰｂをベースにＡｇ、Ｓｂ、Ｉｎ等が配合されてなる。例えば、標準組成であるＳｎ３．０％、Ａｇ０．５％、Ｃｕの合金が用いられる。
【００４７】
また、第２半田５４は、溶け始め（固相線）が１８３℃未満の低融点半田であり、一般的に、Ｓｎ、Ｐｂ以外にＣｄ、Ｂｉ、Ｉｎ等が配合されてなる。
【００４８】
このように接続テープ４０では、第１半田５２による金属端子３０との接合箇所（テープ接合面３３２との接合面）と、第２半田５４による超電導テープ２０との接合箇所（テーパ面３３１の一部）とは相違している。
【００４９】
次に、超電導テープ２０の端末構造体の組立方法を説明する。
【００５０】
まず、超電導テープ２０を複数備える超電導ケーブル１２の端部を段剥ぎして、金属端子３０に挿入する押え巻きされたフォーマ１４を露出させる（図３参照）。
【００５１】
次いで、図１に示すように、超電導ケーブル１２の端部におけるフォーマ１４を金属端子３０の筒状本体３３内に挿入して、筒状本体３３で固定する。なお、フォーマ１４は、不織布により押え巻きされた状態で、筒状本体３３に挿入される。このとき、フォーマ１４を覆っていた超電導テープ２０は、金属端子３０のテーパ面３３１上で、且つ、テーパ面を囲む位置に配置されるように適宜短く処理される。
【００５２】
次いで、接続テープ４０の第１端部４２を、テープ接合面３３２に第１半田５２で接合する。例えば、接続テープ４０を、金属端子３０の筒状本体３３の外周面に、筒状本体３３の軸方向に沿って配置して、接続テープ４０の第１端部４２をテープ接合面３３２に対向させる。また、接続テープ４０の第２端部４４をテーパ面３３１（テーパ面３３１における一端部３３ａ側の面）上に配置させる。そして、第１端部４２をテープ接合面３３２に第１半田５２で接合する。
【００５３】
次いで、テーパ面３３１上に位置する第２端部４４に、超電導ケーブル１２の超電導テープ２０の端末２０ａを重ね、第２端部４４と端末２０ａとを第１半田５２よりも融点の低い第２半田５４で接合する。
【００５４】
このように、超電導テープ２０は、金属端子３０に対して、接続テープ４０を介して第１半田５２及び第２半田５４で接合される。これにより、超電導テープ２０の端末２０ａと接続テープ４０の第２端部４４とを接合する第２半田５４の温度で、金属端子３０のテープ接合面と接続テープ４０の第１端部４２とを接合した第１半田５２が溶融することが無く、接合箇所で接触不良を起こすことがない。
【００５５】
すなわち、半田接続時の加熱による接続部分の熱が、超電導層に伝わりにくく、超電導特性が低下することがない。また、端末構造体自体が冷却される場合でも、超電導テープ２０と金属端子３０とは接続テープ４０を介して接合されているため、材料の異なる超電導テープ２０と金属端子３０同士が直接接続された場合と比較して、双方の剥離を緩和できる。
【００５６】
このように、超電導特性が劣化しにくく、超電導線材、接続テープ４０及び金属端子３０どうしの剥離を防止して、超電導テープ２０と金属端子３０とを好適に接続できる。
【００５７】
（実施の形態２）
図５は、本発明の実施の形態２に係るテープ状超電導線材の端末構造体における要部構成を模式的に示す側面図である。
【００５８】
図５に示すテープ状超電導線材（以下、「超電導テープ」という）の端末構造体１０Ａは、端末構造体１０（図１及び図２参照）と同様に、超電導ケーブル１２が備える超電導テープ（テープ状超電導線材）２０の端末２０ａと、金属端子３０とを接続してなる構造体である。
【００５９】
ここでは、端末構造体１０Ａは、端末構造体１０と同様の構成において、端末構造体１０における接続テープ４０に代えて、接続テープ４０よりも長手方向（筒状本体３３の軸方向）に長い接続テープ６０を用いた端末構造体である。端末構造体１０Ａでは、接続テープ６０を介して、超電導テープ２０と金属端子３０とを接続している。なお、実施の形態１における端末構造体１０と同様の構成要素については同名称、同符号を付して説明は省略する。
【００６０】
具体的には、端末構造体１０Ａは、超電導テープ２０と、金属端子３０と、これら超電導テープ２０及び金属端子３０の間に介設される接続テープ６０と、を有する。
【００６１】
接続テープ６０は、金属端子３０の筒状本体３３の外面に、筒状本体３３の長手方向（延在方向であり軸方向でもある）に沿って配置されている。接続テープ６０は、第１端部６２で第１半田５２により筒状本体３３に接合され、第１端部６２から所定の長さで離間する第２端部６４で、第２半田５４により超電導テープ２０に接合されている。
【００６２】
第１半田５２及び第２半田５４はそれぞれ実施の形態１のものと同様である。すなわち、第２半田５４は、第１半田５２よりも融点が低い。よって、端末構造体１０Ａにおいても、超電導テープ２０は、金属端子３０が接続テープ６０に接合される第１半田５２の温度よりも低い温度で、超電導テープ６０に第２半田５４で接合される。
【００６３】
図５では、接続テープ６０の第２端部６４は、筒状本体３３のテーパ面上に位置しているため、接続テープ６０は、筒状本体３３の一端部の外周面を構成するテーパ面３３１と、テーパ面３３１よりも他端部３３ｂ側に位置するテープ接合面３３２との間で撓んだ状態（撓み部６６）で配置されている。
【００６４】
この撓み部６６で示すように、接続テープ６０では、第１半田５２による金属端子３０との接合箇所と、第２半田５４による超電導テープ２０との接合箇所は、離間している。また、これら接合箇所の離間する長さである所定の長さ、つまり、撓み部６６における長手方向の長さは、接続テープ６０の全長に対して、１０〜４０％の長さとなっており、更に好ましくは、２０〜３０％の長さとする。
【００６５】
この接続テープ６０は、接続テープ４０と比較して、長手方向の長さのみ異なり、その他の寸法（幅、厚み等）は同様である。すなわち、接続テープ６０は、導電性及び可撓性を有し、超電導テープ２０と、金属端子３０とを電気的に接続する。ここでは、接続テープ６０として銅（Ｃｕ）によりなる銅テープを適用している。また、接続テープ６０は、超電導ケーブル１２における超電導テープ２０の本数に対応する。
【００６６】
ここで、超電導テープ２０と金属端子３０との接合部分である端末構造体１０Ａは、液体窒素内に浸漬して使用される。このとき、端末構造体１０Ａ自体は、室温から液体窒素で冷却され、各構成要素が材料毎に異なった収縮率で収縮する。
【００６７】
本実施の形態の端末構造体１０Ａでは、超電導テープ２０と、金属端子３０とは、接続テープ６０を撓ませた状態で、接続テープ６０を介して接合されている。
【００６８】
このため、端末構造体１０Ａ自体が使用時に液体窒素内に浸漬されることで冷却され、超電導テープ２０、金属端子３０がそれぞれ異なる収縮率で収縮しても、これらの収縮を、双方が接合された接続テープ６０の撓みにより吸収して緩和できる。なお、この実施の形態２によれば、実施の形態１の端末構造体１０と同様に、超電導テープ２０と金属端子３０との接合に際し、超電導特性が劣化しにくく、超電導テープ２０と金属端子３０とを好適に接合できる。
【００６９】
＜実施例１＞
実施例１の端末構造体を図１に示す端末構造体１０とし、この構成において、超電導ケーブル１２を以下のように構成した。
【００７０】
フォーマ１４を軟銅円形圧縮導体２５０［ｓｑｍｍ］、外径１９［ｍｍ］として、フォーマ１４に対して不織布２枚で重ね巻による押え巻きを行った。その上に、銅メッキ付きの超電導線材（厚さ０．１［ｍｍ］×幅５［ｍｍ］を右巻き（一本当たりの臨界電流１３０Ａ（自己磁場））２０で配置して、不織布２枚重ね巻で押え巻きを行い、外径２１［ｍｍ］の超電導ケーブル１２とした。
【００７１】
また、電極である金属端子３０において、図６Ａ及び図６Ｂに示すように、押え巻きされたフォーマ１４が挿入される筒状本体３３の内径ｄ１を２２［ｍｍ］、外径ｄ２を３０［ｍｍ］とした。また、金属端子３０の筒状本体３３の長さ（軸方向の長さ）Ｌを１６０［ｍｍ］、金属端子３０において、半田で接合されるテープ接合面３３２（線材接合部）の長さｌを、５０［ｍｍ］とした。また、リードケーブル３１を、４００［ｓｑｍｍ］のスズメッキ軟銅編組線とした。
【００７２】
この実施例１の端末構造体１０（図１参照）では、電極である金属端子３０のテープ接合面（線材接続部）３３２に、接続テープ４０としての半田メッキした銅テープ（接続テープ）４０(幅５［ｍｍ］×厚さ０．１［ｍｍ］)×１０［本］を、高融点半田（第１半田５２）で接合した。銅テープ４０の長さは、１２０［ｍｍ］とした。
【００７３】
また、金属端子３０の一端部３３ａの外周面であるテーパ面３３１上で、銅テープ４０と超電導テープ（超電導線材）２０を低融点半田（第２半田５４）で接続する。この低融点半田（第２半田５４）による接続長さ（筒状本体３３の軸方向の長さ）は５０［ｍｍ］とした。このように、端末構造体１０は、超電導ケーブル１２における１０本の超電導テープ２０と、金属端子３０（図参照）とを、長さ１２０［ｍｍ］の銅テープ１０本を介して接合してなる。
【００７４】
なお、実施例１では、超電導テープ２０を半田付けしたあと、電極がフォ-マ１４に対し、前後及び円周上に回転するが、ストレスはすべて銅テープ４０にかかり超電導線材２０への影響はない。
【００７５】
＜実施例２＞
実施例２の端末構造体を、図５で示す端末構造体１０Ａとし、この構成において、接続テープ６０を、半田メッキした銅テープ（幅５［ｍｍ］×厚さ０．１［ｍｍ］×１０［本］とした。すなわち、これら接続テープ（銅テープ）６０を、図５で示す金属端子（電極）３０の筒状本体３３のテープ接合面３３２に、高融点半田である第１半田５２で接続した。また、金属端子３０のテーパ面３３１における一端部３３ａ側の面上で、接続テープ６０の第２端部６４と、超電導テープ２０の端末２０ａとを接続した。この第２半田５４による接続長さ（軸方向の長さ）は、５０［ｍｍ］とした。
【００７６】
この実施例２では、接続テープ６０の長さは、１５０［ｍｍ］としており、接続テープ６０において撓み部６６が無い構成における全長の２５％である長さ３０［ｍｍ］分、長くしている。これにより、接続テープ６０は、金属端子３０において、第１端部６２が配置されるテープ接合面３３２と、第２端部６４が配置されるテーパ面３３１との間で撓み部６６が設けられた。
【００７７】
＜比較例１＞
図７に比較例１としての超電導テープの端末構造体１Ａにおける要部構成を模式的に示す。なお、端末構造体１Ａでは、実施例１の端末構造体１０と比較して、接続テープ４０が無い従来の端末構造体の構成であり、実施例１の金属端子３０、超電導テープ２０を有する超電導ケーブル１２は同様の構成のものを用いている。
【００７８】
図７に示す端末構造体１Ａは、フォーマ１４上に巻かれた１０［本］の超電導テープ（超電導線材）２０の端部を、金属端子（電極）３０の線材接続部（実施例１のテープ接合面に相当）に低融点半田５４Ａで直接接合した。なお、超電導テープ２０を半田付けした後では、電極である金属端子３０がフォーマ１４に対し、前後及び円周上に回転する。このため、超電導線材にはストレスがかかる。
【００７９】
これら三種類の端末構造体１０、１０Ａ、１Ａをそれぞれ直流四端子方法で、液体窒素温度での臨界電流Ｉｃを計測した。その計測結果を表１で示す。なお、「電極接続構造」は、超電導線材と電極との接続部分の構造を示している。
【００８０】
【表１】
2014143840.tif 000003
【００８１】
計測した結果、表１で示すように、実施例１の端末構造体１０（図１参照）では、「電極接続構造」において、超電導線材を用いた１０本の接続部分のうち、１本中に部分的な剥離が発見されたが、臨界電流値Ｉｃとして１２００［Ａ］を得た。これは、超電導ケーブル１２に用いられる超電導テープ１０［本］の自己磁場中の臨界電流の合計値（合計臨界電流値Ｉｃ）１３０［Ａ］×１０［本］＝１３００［Ａ］に近い良好な値である。
【００８２】
また、表１で示すように、実施例２の端末構造体１０Ａ（図５参照）では、各接続部分における剥離は無かった。この実施例２では、極めて良好な所定の臨界電流値１３００Ａ（超電導ケーブル１２に用いられる超電導テープ１０［本］の自己磁場中の合計臨界電流値Ｉｃ（１３０［Ａ］×１０［本］＝１３００［Ａ］）を得ることができた。
【００８３】
これに対し、比較例１の端末構造体１Ａでは、臨界電流値Ｉｃは、４００［Ａ／ｃｍ−ｗｉｄｔｈ＠自己磁場中７７．３Ｋ］となり、超電導テープ１０［本］の合計臨界電流値Ｉｃの約３０％まで低下している。これは、超電導線材を電極に取り付ける際、或いは、取り付け後に超電導線材にストレスが係り性能が劣化したものと推測される。
【００８４】
特に、超電導テープ（超電導線材）２０と金属端子（電極）３０を半田付けする場合、半田を溶融するために加熱する必要がある。この超電導ケーブル１２では、１０本の超電導テープ２０の各々を金属端子３０の周面に半田で直接接合する。よって、超電導テープ２０と金属端子３０とを半田で接合する度に、熱が加熱部分から金属端子３０等を介して、既に接合された超電導テープ２０に伝導する。これにより、超電導テープ２０は、接続に必要な加熱以外にも複数回加熱されることとなる。これにより、超電導テープ２０は、一定以上の温度をうけて、超電導層が劣化し、その特性が低下する。
【００８５】
特に、金属端子３０を、銅電極として、この銅電極に超電導テープ（超電導線材）を半田付けする場合、電極の表面が接続する半田の溶融温度以上に加熱する必要が生じる。銅電極の熱容量は、超電導テープ２０と比較すると数１００倍程度大きいために、超電導テープ２０には更に必要以上の温度がかかり劣化しやすくなる。
【００８６】
また、比較例１に示す従来の端末構造体１Ａでは、金属端子３０に対して、超電導ケーブル１２を接続する際には、電極に、超電導ケーブル１２における数１０［本］の超電導テープ２０を、同時に半田で接続することがある。よって、この接続に際し、超電導テープ２０に大きな機械的ストレスがかかったり、接続部分の抵抗のばらつきが大きくなったりする。
【００８７】
これに対して、実施例１、実施例２では、電極である金属端子３０に、超電導テープ２０と同じ寸法の接続テープ（銅テープ、銅線）４０を、１本ずつ第１半田５２で接続した後、これら接続テープ４０に、一本ずつ超電導テープ２０を第２半田５４で接続してなる。また、金属端子（電極）３０−接続テープ（銅テープ）４０を接続する第１半田５２の溶融温度に対し、超電導テープ２０−接続テープ４０を接続する第２半田５４の溶融温度を低くしている。これにより、金属端子（電極）３０−接続テープ４０を高融点半田で接続した後、接続テープ４０に超電導テープ２０を低融点半田で接続することで、金属端子３０−超電導テープ２０を、超電導特性を劣化させること無く接合できる。
【００８８】
なお、上記本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り、種々の改変をなすことができ、そして本発明が該改変させたものに及ぶことは当然である。
【符号の説明】
【００８９】
１０、１０Ａ  超電導テープの端末構造体
１２  超電導ケーブル
１４  フォーマ
２０  超電導テープ
２０ａ  超電導テープの端末
２１  基板
２２  中間層
２３  超電導層
２４  安定化層
３０  金属端子（電極）
３１  リードケーブル
３３  筒状本体
３３ａ  一端部
３３ｂ  他端部
３４  袖部
４０、６０  接続テープ
４２、６２  第１端部
４４、６４  第２端部
５２  第１半田
５４  第２半田
６６  撓み部
３３１  テーパ面
３３２  テープ接合面
【図１】
2014143840.tif 000004
【図２】
2014143840.tif 000005
【図３】
2014143840.tif 000006
【図４】
2014143840.tif 000007
【図５】
2014143840.tif 000008
【図６】
2014143840.tif 000009
【図７】
2014143840.tif 000010