(57)【要約】【課題】はんだ接続を含む電気的な接続であっても接続抵抗値を低減させることのできる超電導線の接続部を提供する。【解決手段】本実施形態の超電導線の接続部は、複数の超電導線同士をそれらのマトリクスを介して電気的に接続するものである。複数の超電導線は、電流が流れる上流側となる第１の超電導線１０と、第１の超電導線１０から電流が流れる下流側となる第２の超電導線１１と、第１の超電導線１０及び第２の超電導線１１の長手方向に沿って配置した付加的な第３の超電導線１２と、を備え、第１の超電導線１０、第２の超電導線１１及び第３の超電導線１３同士を互いに電気的に接続する接続部６を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の超電導線同士をそれらのマトリクスを介して電気的に接続する超電導線の接続部であって、
前記接続部は、電流が流れる上流側となる第１の超電導線と、この第１の超電導線から前記電流が流れる下流側となる第２の超電導線と、を備えるとともに、
前記接続部において、超電導線の長手方向に対して垂直な断面に含まれる超電導相の断面積が、前記第１の超電導線に含まれる超電導相の断面積と前記第２の超電導線に含まれる超電導相の断面積との和よりも大きくなるように、付加的な第３の超電導線を備えることを特徴とする超電導線の接続部。
【請求項２】
複数の超電導線同士をそれらのマトリクスを介して電気的に接続する超電導線の接続部であって、
前記複数の超電導線は、電流が流れる上流側となる第１の超電導線と、この第１の超電導線から前記電流が流れる下流側となる第２の超電導線と、前記第１の超電導線及び前記第２の超電導線の長手方向に沿って配置した付加的な第３の超電導線と、を備え、
前記第１の超電導線、前記第２の超電導線及び前記第３の超電導線同士を互いに電気的に接続する接続部を有することを特徴とする超電導線の接続部。
【請求項３】
前記電気的に接続する接続部は、ろう接部で接続されていることを特徴とする請求項２記載の超電導線の接続部。
【請求項４】
前記第１の超電導線、前記第２の超電導線及び前記第３の超電導線は、長手方向に対して垂直な断面が最密充填構造になるように配置されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の超電導線の接続部。
【請求項５】
前記第３の超電導線は、２本以上配置されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載の超電導線の接続部。
【請求項６】
前記第１の超電導線と前記第２の超電導線は、それぞれの端部が同一方向に並んだ状態で接続されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一項に記載の超電導線の接続部。
【請求項７】
前記第１の超電導線と前記第２の超電導線は、それぞれの端部が逆方向に並んだ状態で接続されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一項に記載の超電導線の接続部。
【請求項８】
前記第１の超電導線と前記第２の超電導線は、それぞれの端部が突き合わされた状態で接続されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一項に記載の超電導線の接続部。
【請求項９】
前記ろう接部は、前記第１の超電導線及び前記第２の超電導線のマトリクスよりも融点が低いことを特徴とする請求項３ないし８のいずれか一項に記載の超電導線の接続部。
【請求項１０】
前記第１の超電導線、前記第２の超電導線及び前記第３の超電導線は、Ｃｕ、Ａｌ、Ｎｉ又はそれらを含む合金からなるマトリクス相と、ＮｂＴｉ、Ｎｂ３Ｓｎ、Ｎｂ３Ａｌ、ＭｇＢ２、又はそれらを含む超電導相とを有することを特徴とする請求項１ないし９のいずれか一項に記載の超電導線の接続部。
【請求項１１】
前記第１の超電導線、前記第２の超電導線及び前記第３の超電導線は、マトリクス内に超電導フィラメントを多数本埋め込んだ多芯構造の複合超電導線であることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか一項に記載の超電導線の接続部。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の超電導線の接続部を備えていることを特徴とする超電導磁石装置。
【請求項１３】
電流が流れる上流側となる第１の超電導線と、この第１の超電導線から前記電流が流れる下流側となる第２の超電導線と、前記第１の超電導線及び前記第２の超電導線の長手方向に沿って配置された付加的な第３の超電導線とが互いのマトリクスを介して第１の接続材料により電気的に接続する接続工程と、
前記接続工程により接続された接続部を容器に収納する収納工程と、
前記収納工程の後に、前記第１の接続材料よりも融点の低い第２の接続材料で前記容器内を満たす接続材料収容工程と、
を有することを特徴とする超電導線の接続方法。
【請求項１４】
電流が流れる上流側となる第１の超電導線と、この第１の超電導線から前記電流が流れる下流側となる第２の超電導線と、前記第１の超電導線及び前記第２の超電導線の長手方向に沿って配置された付加的な第３の超電導線とが互いのマトリクスを介して第１のろう接材料により電気的に接続するろう接工程と、
前記ろう接工程により接続された接続部を容器に収納する収納工程と、
前記収納工程の後に、前記第１のろう接材料よりも融点の低い第２のろう接材料で前記容器内を満たすろう接材料収容工程と、
を有することを特徴とする超電導線の接続方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、超電導線の接続部及びその接続方法、超電導磁石装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
超電導磁石装置は、超電導コイル（主コイル）と永久電流スイッチ（ＰＣＳ;Persistent Current Switch、以下ＰＣＳと記す）とで閉回路を構成し、永久電流モード（ＰＣ;Persistent Currentモード、以下ＰＣモードと記す）にて運転する場合がある。この場合には、発生磁場の減衰を抑制するため、超電導線同士を極めて低い抵抗値で接続する必要がある。
【０００３】
磁気共鳴診断（ＭＲＩ；Magnetic Resonance Imaging）装置や核磁気共鳴（ＮＭＲ；Nuclear Magnetic Resonance）装置等の機器では、磁場減衰の要求仕様が厳しいことから、１０−１１Ωレベルの抵抗値を得る必要がある。そのため、従来では、超電導線の母材（以下、マトリクスと記す）から多数の超電導フィラメントを露出させ、これらの超電導フィラメント同士を接合させる超電導接続が一般的である。
【０００４】
その一方で、一カ月に数％レベルの磁場減衰が許容されるようなＰＣモード運転の超電導磁石装置では、煩雑な超電導接続をする必要がない。この場合には、図１２及び図１３に示すように超電導線１０，１１の端部同士をはんだによって接続してはんだ部６を形成することで、低抵抗に接続している。
【０００５】
超電導線１０，１１は、図１３に示すようにマトリクス７中に超電導フィラメント８が多数本埋め込まれている。なお、図１２では、マトリクス７及び超電導フィラメント８の図示を省略している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−１０６６４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来のはんだ接続で得られる抵抗値は、超電導フィラメント同士を接合させる超電導接続よりも桁違いに大きい。そのため、機器に要求される磁場減衰に対して余裕がなく、歩留まりが悪いことから、磁場減衰の大きい不良品が生産されてしまう可能性がある。
【０００８】
このように超電導線同士をはんだ接続する方法は、上記超電導接続と比べて施工が容易ではあるものの、抵抗値を低減させることが難しいという課題があった。
【０００９】
本実施形態が解決しようとする課題は、はんだ接続を含む電気的な接続であっても接続抵抗値を低減させることのできる超電導線の接続部及びその接続方法、超電導磁石装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本実施形態に係る超電導線の接続部は、複数の超電導線同士をそれらのマトリクスを介して電気的に接続する超電導線の接続部であって、前記接続部は、電流が流れる上流側となる第１の超電導線と、この第１の超電導線から前記電流が流れる下流側となる第２の超電導線と、を備えるとともに、前記接続部において、超電導線の長手方向に対して垂直な断面に含まれる超電導相の断面積が、前記第１の超電導線に含まれる超電導相の断面積と前記第２の超電導線に含まれる超電導相の断面積との和よりも大きくなるように、付加的な第３の超電導線を備えることを特徴とする。
【００１１】
本実施形態に係る超電導線の接続部は、複数の超電導線同士をそれらのマトリクスを介して電気的に接続する超電導線の接続部であって、前記複数の超電導線は、電流が流れる上流側となる第１の超電導線と、この第１の超電導線から前記電流が流れる下流側となる第２の超電導線と、前記第１の超電導線及び前記第２の超電導線の長手方向に沿って配置した付加的な第３の超電導線と、を備え、前記第１の超電導線、前記第２の超電導線及び前記第３の超電導線同士を互いに電気的に接続する接続部を有することを特徴とする。
【００１２】
本実施形態に係る超電導磁石装置は、本実施形態に係る超電導線の接続部を備えていることを特徴とする。
【００１３】
本実施形態に係る超電導線の接続方法は、電流が流れる上流側となる第１の超電導線と、この第１の超電導線から前記電流が流れる下流側となる第２の超電導線と、前記第１の超電導線及び前記第２の超電導線の長手方向に沿って配置された付加的な第３の超電導線とが互いのマトリクスを介して第１の接続材料により電気的に接続する接続工程と、前記接続工程により接続された接続部を容器に収納する収納工程と、前記収納工程の後に、前記第１の接続材料よりも融点の低い第２の接続材料で前記容器内を満たす接続材料収容工程と、を有することを特徴とする。
【００１４】
本実施形態に係る超電導線の接続方法は、電流が流れる上流側となる第１の超電導線と、この第１の超電導線から前記電流が流れる下流側となる第２の超電導線と、前記第１の超電導線及び前記第２の超電導線の長手方向に沿って配置された付加的な第３の超電導線とが互いのマトリクスを介して第１のろう接材料により電気的に接続するろう接工程と、前記ろう接工程により接続された接続部を容器に収納する収納工程と、前記収納工程の後に、前記第１のろう接材料よりも融点の低い第２のろう接材料で前記容器内を満たすろう接材料収容工程と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本実施形態によれば、はんだ接続を含む電気的な接続であっても接続抵抗値を低減させることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】第１実施形態に係る超電導線の接続部を示す概略斜視図である。
【図２】第１実施形態に係る超電導線の接続部を示す概略断面図である。
【図３】第１実施形態に係る超電導線の接続部の検証試験に使用した電気回路図である。
【図４】図３の電気回路により抵抗値を評価した結果を示す説明図である。
【図５】第２実施形態に係る超電導線の接続部を示す概略断面図である。
【図６】第２実施形態の第１変形例に係る超電導線の接続部を示す概略断面図である。
【図７】第２実施形態の第２変形例に係る超電導線の接続部を示す概略断面図である。
【図８】第２実施形態の第３変形例に係る超電導線の接続部を示す概略断面図である。
【図９】一実施形態に係る超電導線の接続方法を示す概略斜視図である。
【図１０】図９の超電導線の接続方法の次工程を示す概略斜視図である。
【図１１】各実施形態の超電導線の接続部を適用した超電導磁石装置の一例を示す縦断面図である。
【図１２】従来の超電導線の接続部を示す概略斜視図である。
【図１３】従来の超電導線の接続部を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本実施形態に係る超電導線の接続部及びその接続方法、超電導磁石装置について、図面を参照して説明する。
【００１８】
（超電導線の接続部の第１実施形態）
（構  成）
図１は第１実施形態に係る超電導線の接続部を示す概略斜視図である。図２は第１実施形態に係る超電導線の接続部を示す概略断面図である。
【００１９】
なお、従来と同一又は対応する部分には、同一の符号を付して説明する。また、本実施形態では、電流が流れる方向の上流側となる超電導線を第１の超電導線１０とし、この第１の超電導線１０から電流が流れる下流側となる超電導線を第２の超電導線１１とする。また、図１では、マトリクス及び超電導フィラメントの図示を省略している。
【００２０】
図１及び図２に示すように、第１の超電導線１０と第２の超電導線１１とが長手方向に沿って密着して配置されている。第１の超電導線１０と第２の超電導線１１の端部を接続する場合、第１の超電導線１０と第２の超電導線１１との間は、近接するようにわずかな隙間があってもよく、また本実施形態のように密着するようにしてもよい。なお、接続抵抗値を低くするには、第１の超電導線１０と第２の超電導線１１との間は、密着していることが望ましい。
【００２１】
本実施形態は、第１の超電導線１０及び第２の超電導線１１の長手方向に沿って付加的な第３の超電導線１２が密着して配置されている。第３の超電導線１２は、例えば第１の超電導線１０及び第２の超電導線１１の長さ方向に沿ってそれらの端部から１ｍ程度にわたって設けられている。なお、第１の超電導線１０及び第２の超電導線１１に対する第３の超電導線１２は、接続抵抗値を低くするため、密着していることが望ましい。
【００２２】
第１〜第３の超電導線１０，１１，１２は、それぞれ断面が円形に形成されている。第１〜第３の超電導線１０，１１，１２は、同一の径を有する同一の超電導線である。
【００２３】
第１〜第３の超電導線１０，１１，１２は、例えば図２に示すように常電導金属のマトリクス７中に、極細の超電導フィラメント８が多数本埋め込まれている。すなわち、第１〜第３の超電導線１０，１１，１２は、マトリクス７中に超電導相としての多数の超電導フィラメント８が分散配列されている。このように本実施形態では、第１〜第３の超電導線１０，１１，１２に多芯構造の複合超電導線が用いられている。
【００２４】
第１〜第３の超電導線１０，１１，１２の各端部は、互いに電気的に接続され、例えば軟ろうであるはんだによって接続されてろう接部としてのはんだ部６が形成されている。このはんだ部６は、第１〜第３の超電導線１０，１１，１２の各端部のマトリクス７同士を接続するように形成されている。したがって、はんだ部６が第１〜第３の超電導線１０，１１，１２の接続部となる。
【００２５】
なお、第１〜第３の超電導線１０，１１，１２は、はんだによって電気的に接続する以外に、第１〜第３の超電導線１０，１１，１２の構成材であるマトリクス７よりも融点の低い金属でろう接してもよし、電気的に第１〜第３の超電導線１０，１１，１２が接して接続器具等で結合していればよい。
【００２６】
ここで、上記ろう接とは、母材である第１〜第３の超電導線１０，１１，１２のマトリクス７を溶融させることなく、母材間にろうとよばれる溶融金属ないし合金を添加し、母材間のぬれ及び流れを利用して接合する方法である。
【００２７】
第１〜第３の超電導線１０，１１，１２は、Ｃｕ、Ａｌ、Ｎｉ又はそれらを含む合金からなるマトリクス相と、ＮｂＴｉ、Ｎｂ３Ｓｎ、Ｎｂ３Ａｌ、ＭｇＢ２、又はそれらを含む超電導相とを有している。
【００２８】
図１では、電流の流れる方向がはんだ部６による接続部で反転するように第１の超電導線１０と第２の超電導線１１とをスイッチバックジョイントにより接続されている。すなわち、図１において、第１の超電導線１０と第２の超電導線１１は、それぞれの端部が同一方向に並んだ状態で接続されている。第１の超電導線１０と第２の超電導線１１がスイッチバックジョイントにより接続されると、その接続部の縦断面積は、第３の超電導線１２を含めて３本分の超電導線とはんだ部６の断面積となる。
【００２９】
なお、図１に示す接続態様以外に、図示しないが第１の超電導線１０と第２の超電導線１１は、電流の流れる方向が接続部で反転しないようなラップジョイントにより接続した構造でもよい。すなわち、第１の超電導線１０と第２の超電導線１１は、それぞれの端部同士が逆方向に並んだ状態で接続されていてもよい。第１の超電導線１０と第２の超電導線１１がラップジョイントにより接続されると、その接続部の縦断面積は、第３の超電導線１２を含めて３本分の超電導線とはんだ部６の断面積となる。
【００３０】
また、これらの接続態様以外に、図示しないが接続部で第１の超電導線１０と第２の超電導線１１の両端部をそれらの断面で突き合せたバットジョイントにより接続した構造でもよい。すなわち、第１の超電導線１０と第２の超電導線１１は、それぞれの端部が突き合わされた状態で接続されていてもよい。第１の超電導線１０と第２の超電導線１１がバットジョイントにより接続されると、その接続部の縦断面積は、第３の超電導線１２を含めて２本分の超電導線とはんだ部６の断面積となる。
【００３１】
したがって、本実施形態では、上記接続部において、第１の超電導線１０に含まれる超電導フィラメント８の断面積と第２の超電導線１１に含まれる超電導フィラメント８の断面積との和よりも大きくなるように、付加的な第３の超電導線１２に含まれる超電導フィラメント８を備えている。
【００３２】
（作  用）
本実施形態において、図１及び図２に示すように第１の超電導線１０から第２の超電導線１１へと通電した時に、付加的な第３の超電導線１２も電流経路として機能させることができる。具体的には、第１の超電導線１０から第２の超電導線１１に直接流れる電流経路と、第１の超電導線１０から第３の超電導線１２を経由して第２の超電導線１１に流れる電流経路との２つの電流経路が形成される。
【００３３】
図２において、第１の超電導線１０から第２の超電導線１１へと流れる電流に対する抵抗値を接続長さあたりｒとする。このとき、図１の第１〜第３の超電導線１０，１１，１２が同じ仕様で、電流が第１の超電導線１０から付加的な第３の超電導線１２を経由して第２の超電導線１１へと流れる簡易なモデルとする。この場合、電流経路は、線材間を２回わたるため、接続長さあたり２ｒと考えることができる。
【００３４】
図１では、第１の超電導線１０から第２の超電導線１１への電流経路は、抵抗値ｒと２ｒとの並列回路となるため、見かけの抵抗値ｒ´は下式となる。
１／ｒ´＝１／ｒ＋１／２ｒ＝３／２ｒ                    （１）
よって、
ｒ´＝２ｒ／３                                          （２）
となる。
【００３５】
したがって、付加的な1本の第３の超電導線１２を接続部に取り付けることにより、見かけの抵抗値ｒ´を従来よりも３０％近く低減する効果が期待できる。
【００３６】
（実験例）
図３は第１実施形態に係る超電導線の接続部の検証試験に使用した電気回路図である。図４は図３の電気回路により抵抗値を評価した結果を示す説明図である。
【００３７】
図３に示すように、試験回路は、超電導コイル１とＰＣＳ２４，２５とで閉ループ回路が構成されている。この試験回路の超電導コイル１に対して、外部電源５２で励磁する外部磁場印加用磁石５１によって磁束を鎖交させる。検証試験は、上記閉ループ回路側に電流を誘導通電し、その電流の減衰挙動からはんだ接続部２３の抵抗値を算出する試験である。
【００３８】
はんだ接続部２３が、図１及び図２に示す第１実施形態の接続部を模擬したものである。閉ループ回路内には、超電導接続部２１，２２が含まれる。これら超電導接続部２１，２２の抵抗値は、はんだ接続部２３の抵抗値より十分低く構成されている。したがって、電流減衰挙動には、はんだ接続部２３の抵抗値が支配的となる。
【００３９】
ＰＣＳ２４，２５は、それぞれにＰＣＳオフ動作（常伝導転移）用ヒータ４１，４２を備えている。ＰＣＳ２４，２５は、加熱するヒータを選択することにより、ＰＣＳ２４側の片側通電、ＰＣＳ２５側の片側通電、あるいはＰＣＳ２４，２５の並列通電が可能になっている。
【００４０】
図３において、ＰＣＳ２４側の片側通電をする場合、ＰＣＳ２５側に向かう線材が、図１における付加的な第３の超電導線１２と同様に機能することになる。
【００４１】
この試験回路によって接続部の抵抗値を評価した結果を図４に示す。
【００４２】
図４に示すように、ＰＣＳ２４，２５の並列通電時の抵抗値は、８．７９×１０−１１Ωであり、この抵抗値を２倍すると１．７６×１０−１０Ωである。これに対して、ＰＣＳ２４側の片側通電（Ｐ１片側通電）及びＰＣＳ２５側の片側通電（Ｐ２片側通電）で得られた抵抗値は、それぞれ１．１７×１０−１０Ω及び１．３４×１０−１０Ωである。並列時の抵抗値の２倍、すなわち１．７６×１０−１０Ωに対して６７％〜７６％になっていることが確認できた。
【００４３】
（効  果）
このように本実施形態によれば、第１の超電導線１０及び第２の超電導線１１の長手方向に沿って第３の超電導線１２を配置し、これら第１〜第３の超電導線１０，１１，１２を互いに接続するはんだ接続部２３を有することにより、第１の超電導線１０と第２の超電導線１１との接続部の抵抗値を従来よりも低減し、ＰＣモード運転する超電導機器の磁場減衰を軽減することが可能になる。また、接続部のジュール発熱を低減し、超電導機器の冷却系への負荷を低減することが可能になる。
【００４４】
（超電導線の接続部の第２実施形態）
（構  成）
図５は第２実施形態に係る超電導線の接続部を示す概略断面図である。なお、前記第１実施形態と同一部分又は類似部分には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。また、図５〜図８では、マトリクス及び超電導フィラメントの図示を省略している。
【００４５】
図５に示すように、本実施形態では、電流が流れる上流側となる第１の超電導線１０と、下流側となる第２の超電導線１１と、付加的な２本の第３の超電導線１２は、それぞれ断面が円形に形成され、同一径を有している。そして、付加的な２本の第３の超電導線１２は、各々別個のＰＣＳに並列して接続されている。第１〜第３の超電導線１０は、１０，１１，１２は、図示しないが前記第１実施形態と同一のマトリクス及び超電導フィラメントを備えている。
【００４６】
本実施形態では、第１の超電導線１０と第２の超電導線１１とが密着して接続されており、付加的な２本の第３の超電導線１２は、縦断面内において最密充填構造になるように配置されている。具体的には、第１〜第３の超電導線１０，１１，１２の端部は、その縦断面内において互いに密着して配置されている。
【００４７】
上記最密充填構造とは、互いに隣接する第１の超電導線１０、第２の超電導線１１、及び２本の第３の超電導線１２間にほとんど隙間が存在しておらず、最密充填構造に類似の状態を形成していることを意味する。前記第１実施形態は勿論のこと、以下の本実施形態の各変形例も付加的な２本の第３の超電導線１２が最密充填構造になるように配置されている。
【００４８】
図５では、第１の超電導線１０と第２の超電導線１１がスイッチバックジョイント又はラップジョイントにより接続されると、その接続部の縦断面積は、２本の第３の超電導線１２を含めて４本分の超電導線とはんだ部６の断面積となる。
【００４９】
（作  用）
本実施形態において、第１の超電導線１０、第２の超電導線１１、及び２本の付加的な超電導線１２のはんだ部６により接続された接続部を最密充填構造になるように密着させることで、介在するはんだ層を薄く形成することができる。
【００５０】
また、本実施形態では、前記第１実施形態と比べて、第３の超電導線１２の本数を２本に増やすことで、第１の超電導線１０から第２の超電導線１１への等価的な電流経路面積を広くすることができる。
【００５１】
さらに、第１の超電導線１０から第２の超電導線１１へと通電した時に、付加的な２本の第３の超電導線１２も電流経路として機能させることができる。具体的には、第１の超電導線１０から第２の超電導線１１に直接流れる電流経路と、第１の超電導線１０から第３の超電導線１２を経由して第２の超電導線１１に流れる２本の電流経路との３つの電流経路が形成される。
【００５２】
したがって、本実施形態では、付加的な２本の第３の超電導線１２を接続部に取り付けることにより、見かけの抵抗値ｒ´を前記第１実施形態よりも一段と低減させることができる。
【００５３】
（効  果）
このように本実施形態によれば、超電導線の接続部の抵抗値を前記第１実施形態よりも低減し、ＰＣモード運転する超電導機器の磁場減衰を軽減することが可能になる。また、接続部のジュール発熱を低減して、超電導機器の冷却系への負荷を低減することが可能になる。
【００５４】
なお、本実施形態では、付加的な第３の超電導線１２を２本使用しているが、これに限らず第１の超電導線１０と第２の超電導線１１とを密着させた状態で、第３の超電導線１２の本数をさらに増やして配置するようにしてもよい。
【００５５】
このように第３の超電導線１２の本数を増やすことで、第１の超電導線１０から第２の超電導線１１への等価的な電流経路面積を広くすることができる。
【００５６】
（超電導線の接続部の第２実施形態の第１変形例）
図６は第２実施形態の第１変形例に係る超電導線の接続部を示す概略断面図である。なお、前記第２実施形態と同一部分又は類似部分には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。以下の各変形例も同様である。
【００５７】
図６に示す第１変形例では、前記第２実施形態と同様に、電流の流れる上流側となる第１の超電導線１０と、下流側となる第２の超電導線１１は、それぞれ断面が円形に形成され、同一径を有している。付加的な２本の第３の超電導線１２は、断面が円形に形成され、第１の超電導線１０及び第２の超電導線１１よりも細径に形成されている。
【００５８】
第１の超電導線１０及び第２の超電導線１１は、図示しないが前記第１実施形態と同一のマトリクス及び超電導フィラメントを備えている。２本の各々がＰＣＳに接続された第３の超電導線１２は、第１の超電導線１０及び第２の超電導線１１よりも細径に形成したことから、超電導フィラメントの数が少なくなるか、あるいは細径に形成されている。
【００５９】
第１変形例は、第１の超電導線１０と第２の超電導線１１とが密着して接続されており、付加的な２本の第３の超電導線１２は、縦断面内において最密充填構造になるように配置されている。
【００６０】
第１変形例によれば、２本の第３の超電導線１２は、第１の超電導線１０及び第２の超電導線１１よりも細径に形成されているので、前記第２実施形態と比べて、互いに隣接する第１の超電導線１０、第２の超電導線１１、及び２本の第３の超電導線１２の隙間が減少する。その結果、はんだ部６により接続された接続部を最密充填構造になるように密着させることで、介在するはんだ層を一段と薄く形成することができる。
【００６１】
（超電導線の接続部の第２実施形態の第２変形例）
図７は第２実施形態の第２変形例に係る超電導線の接続部を示す概略断面図である。
【００６２】
図７に示す第２変形例では、前記第２実施形態の第１変形例と同様に、電流が流れる上流側となる第１の超電導線１０と下流側となる第２の超電導線１１とが密着して接続されており、付加的な２本の各々がＰＣＳに接続された第３の超電導線１２は、第１の超電導線１０及び第２の超電導線１１を挟むように配置されている。２本の第３の超電導線１２は、互いの断面が薄い矩形に形成されている。
【００６３】
第２変形例は、第１の超電導線１０と第２の超電導線１１とが密着して接続されており、付加的な２本の第３の超電導線１２は、縦断面内において最密充填構造になるように配置されている。
【００６４】
第２変形例によれば、２本の第３の超電導線１２は、断面が薄い矩形に形成されているので、前記第２実施形態の第１変形例と比べて、互いに隣接する第１の超電導線１０、第２の超電導線１１、及び２本の第３の超電導線１２の合計の断面積を狭くすることができる。
【００６５】
（超電導線の接続部の第２実施形態の第３変形例）
図８は第２実施形態の第３変形例に係る超電導線の接続部を示す概略断面図である。
【００６６】
図８に示す第３変形例では、電流の流れる上流側となる第１の超電導線１０と下流側となる第２の超電導線１１とが矩形に形成されている。付加的な２本の各々がＰＣＳに接続された第３の超電導線１２は、第１の超電導線１０及び第２の超電導線１１を両側から挟むように配置されている。２本の第３の超電導線１２は、互いの断面が矩形に形成されている。
【００６７】
第３変形例は、前記第２実施形態の第１変形例、第２変形例と同様に、第１の超電導線１０と第２の超電導線１１とが密着して接続されており、付加的な２本の第３の超電導線１２は、縦断面内において最密充填構造になるように配置されている。
【００６８】
第３変形例によれば、第１の超電導線１０及び第２の超電導線１１と２本の第３の超電導線１２は、断面が矩形に形成されているので、前記第２実施形態の第１変形例、第２変形例と比べて、互いに隣接する第１の超電導線１０、第２の超電導線１１、及び２本の第３の超電導線１２の面同士が密着することとなる。
【００６９】
そのため、第１の超電導線１０、第２の超電導線１１、及び２本の第３の超電導線１２の隙間を大幅に減少させることが可能となる。その結果、はんだ部６により接続された接続部を最密充填構造になるように密着させることで、第１の超電導線１０及び第２の超電導線１１と２本の第３の超電導線１２との間に介在するはんだ層を著しく薄く形成することができる。
【００７０】
（超電導線の接続方法の一実施形態）
（構  成）
図９は一実施形態に係る超電導線の接続方法を示す概略斜視図である。図１０は図９の超電導線の接続方法の次工程を示す概略斜視図である。
【００７１】
本実施形態では、まず図９に示すように、電流の上流側となる第１の超電導線１０と下流側となる第２の超電導線１１と付加的な超電導線１２とを近接又は密着させて第１のろう接材料としてのはんだによりはんだ部６を形成して接続し、ループ状に丸められている。
【００７２】
次いで、図１０に示すようにはんだ部６によって接続した接続部全体を例えば銅製の容器９に収納する。
【００７３】
さらに、第１〜第３の超電導線１０，１１，１２同士を互いに接続したはんだ部６よりも融点の低い第２のろう接材料としてのはんだにより容器９内を満たして低融点はんだ部６ａを形成している。
【００７４】
（作  用）
本実施形態では、第１〜第３の超電導線１０，１１，１２の接続部を容器９内に収納したことで、接続部の容積を小さくすることが可能になる。また、容器９内をはんだで満たす際の加熱工程において低融点はんだ部６ａをその融点近くで溶融させる。これにより、第１〜第３の超電導線１０，１１，１２同士を接続したはんだ部６を溶かすことがなくなる。その結果、第１〜第３の超電導線１０，１１，１２同士の距離を離間させることなく、接続部全体を機械的に固定することが可能になる。
【００７５】
（効  果）
このように本実施形態によれば、第１〜第３の超電導線１０，１１，１２の接続部を容器９内に収納したことにより、第１〜第３の超電導線１０，１１，１２の接続部を数ｍ程度と長くすることで、接続抵抗値を低減することができる。
【００７６】
また、本実施形態によれば、第１〜第３の超電導線１０，１１，１２の接続部を容器９内に収納したことにより、接続部を長くした場合でも、接続部全体を超電導機器内で長いスペースを占有することなく、コンパクト化することができ、機械的に容易に固定することが可能になる。
【００７７】
（超電導磁石装置）
図１１は各実施形態の超電導線の接続部を適用した超電導磁石装置の一例を示す縦断面図である。
【００７８】
図１１に示すように、超電導磁石装置３０は、上述した各実施形態及びその変形例のいずれかの超電導線の接続部を適用し、かつその超電導線を引き出した超電導コイル１が収納されている。この超電導コイル１は、図示しない支持部材によって支持されている。
【００７９】
冷凍機３２は、真空容器３１内で１段ステージ３２ａを介して輻射シールド３９に接続されている。また、この冷凍機３２は、輻射シールド３９内に設けられた２段ステージ３２ｂから伝熱板３３を介して超電導コイル１と熱的に接続されている。真空容器３１の外側には、２つの電流導入端子３４，３４が設けられている。これら２つの電流導入端子３４，３４のそれぞれに電流リード３５，３５の一端が接続され、これら電流リード３５，３５の他端が超電導コイル１に接続されている。電流リード３５，３５は、冷凍機３２の１段ステージ３２ａと熱アンカー３８を介して、また冷凍機３２の２段ステージ３２ｂと熱アンカー３７を介して、熱的に接続されている。
【００８０】
電流リード３５，３５には、ＰＣＳ２４が接続されている。このＰＣＳ２４は、冷凍機３２の２段ステージ３２ｂと伝熱板３３ｂを介して熱的に接続されている。ＰＣＳ２４は、ＰＣＳオフ動作（常伝導転移）用ヒータ４１を備えており、このＰＣＳオフ動作用ヒータ４１に通電することで、加熱することができる。
【００８１】
したがって、このように構成された超電導磁石装置３０に各実施形態の超電導線の接続部を適用することで、超電導コイル１から引き出された超電導線がはんだにより接続されていても、接続抵抗値を低減させることが可能となる。
【００８２】
（その他の実施形態）
本発明の各実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更、組み合わせを行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【００８３】
なお、上記各実施形態及び各変形例では、電気的に接続されていればよく、ろう接部に軟ろうであるはんだ部６を適用した例について説明したが、これに限らず硬ろうを用いてもよい。要するに、ろう接材料であればろう接部に適用可能である。
【００８４】
また、上記各実施形態及び各変形例では、第１〜第３の超電導線１０，１１，１２に多芯構造の複合超電導線を用いた例について説明したが、これに限らずその他の超電導線を用いてもよい。
【符号の説明】
【００８５】
１…超電導コイル、６…はんだ部（ろう接部）、６ａ…低融点はんだ部、７…マトリクス、８…超電導フィラメント（超電導相）、９…容器、１０…第１の超電導線、１１…第２の超電導線、１２…第３の超電導線、２１…超電導接続部、２２…超電導接続部、２３…はんだ接続部、２４…ＰＣＳ、２５…ＰＣＳ、４１…ＰＣＳオフ動作用ヒータ、３０…超電導磁石装置、３１…真空容器、３２…冷凍機、３２ａ…１段ステージ、３２ｂ…２段ステージ、３３ｂ…伝熱板、３４…電流導入端子、３５…電流リード、３７…熱アンカー、３８…熱アンカー、３９…輻射シールド、４２…ＰＣＳオフ動作用ヒータ、５１…外部磁場印加用磁石、５２…外部電源
【図１】
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【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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【図１３】
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