(57)【要約】【課題】超電導ケーブルと端末金具とを電気的に好適に確実に接続するとともに、双方を、構造的にコンパクトで強固に接続する超電導ケーブルにおける端末構造体を提供すること。【解決手段】超電導ケーブル１１０は筒状電極１２０−１、１２０−２を貫通し、超電導１１０の超電導テープ１１５、１１３が筒状電極１２０−１、１２０−２の外面に電気的に接続されている。超電導ケーブル１１０は、筒状電極１２０−１の内面から突出し、筒状電極１２０−１の内部を通る超電導テープ１１３、１１３間を通過して芯材１１１に挿入される止着部材１４０で、筒状電極１２０−１に止着される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
芯材の外側に、同心円状に巻き付けて多層配置された超電導線材を有する超電導ケーブルと、
前記超電導線材が終端接続される筒状電極と、
を有する超電導ケーブルの端末構造体であって、
前記超電導ケーブルは、前記筒状電極の内部に通され、
前記超電導線材は、各層毎に所定間隔を空けて配置され、
前記超電導線材の少なくとも一つは、前記筒状電極の外面に電気的に接続され、
前記超電導ケーブルは、前記筒状電極の内面から突出し、且つ、前記筒状電極の内部を通る前記超電導線材間を通過して前記芯材に挿入される止着部材で、前記筒状電極に止着される、
超電導ケーブルの端末構造体。
【請求項２】
前記止着部材は、前記筒状電極の内面から前記芯材側に突出して前記芯材に挿入される棒状部材である、
請求項１に記載の超電導ケーブルの端末構造体。
【請求項３】
前記筒状電極は、外面と内面とに開口する貫通孔を有し、
前記芯材は、前記止着部材が挿入される止着穴を有し、
前記止着部材は、前記筒状電極の外面から前記貫通孔に挿入して前記超電導線材間を通過して前記止着穴に挿入される、
請求項１又は請求項２に記載の超電導ケーブルの端末構造体。
【請求項４】
前記止着部材では、前記超電導線材と接触する部位が絶縁処理されている、
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の超電導ケーブルの端末構造体。
【請求項５】
前記超電導ケーブルと前記筒状電極との間には、ＦＲＰ製緩衝材が設けられている、
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の超電導ケーブルの端末構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超電導線材を多層で配置した構造の超電導ケーブルにおける端末構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、超電導ケーブルにおいては、芯材（フォーマ）の外周に超電導線材（以下、超電導テープという）がスパイラル状に巻回されている。また、大電流送電を可能とするために、超電導テープは、同心円状に多層に配置されている場合が多い。多層配置された超電導テープの層間（すなわち超電導テープの間）には、超電導テープを押えたり、超電導テープ間での電気絶縁をとるための、押えテープが設けられる。
【０００３】
このような多層構造の超電導ケーブルを極低温部から常温部に引き出すための、超電導ケーブルの端末構造体（超電導ケーブルの終端部の構成と言ってもよい）が、例えば、特許文献１に記載されている。
【０００４】
この特許文献１には、超電導層を有するケーブルコアを備える超電導ケーブルと、超電導層に接続され、超電導ケーブルを、常電導電力機器（例えば、常電導ケーブル）に接続する常電導の端末金具とを有する超電導ケーブルの端末構造体が開示されている。この超電導ケーブルの端末構造体では、端末側から芯材、超電導層の順に露出するケーブルコアが、端末金具の穴に挿入され、超電導層を端末金具に半田付けされることで電気的に接続されている。また、ケーブルコアの端末における芯材は、端末金具の外側からの圧縮によりかしめられることで端末金具に圧縮固定されている。これにより、超電導ケーブル自体は金属金具に固定されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−８６５１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述した従来の超電導ケーブルの端末構造体の構成では、超電導ケーブルと端末金具とを接続する際に、超電導ケーブルの超電導層と端末金具との接続領域とは別に、フォーマをかしめて端末金具に固定するための固定領域が必要である。
【０００７】
この固定領域は、端末金具の外側からかしめて行う際に内部の超電導層を損傷させないように、超電導ケーブルの端末構造体において、超電導層の接続領域から十分離間する位置に設ける必要がある。
【０００８】
このため、従来の端末構造体では、端末金具において、フォーマをかしめる固定領域を確保するために、ケーブルコアが挿入される長さが、超電導層の接続領域から固定領域を離間させる分の長さ分、ケーブルの軸方向に長くなってしまうという問題がある。
【０００９】
本発明の目的は、超電導ケーブルと端末金具とを電気的に好適に確実に接続するとともに、双方を、構造的にコンパクトで強固に接続する超電導ケーブルの端末構造体を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の超電導ケーブルの端末構造体の一つの態様は、
芯材の外側に、同心円状に巻き付けて多層配置された超電導線材を有する超電導ケーブルと、
前記超電導線材が終端接続される筒状電極と、
を有する超電導ケーブルの端末構造体であって、
前記超電導ケーブルは、前記筒状電極の内部に通され、
前記超電導線材は、各層毎に所定間隔を空けて配置され、
前記超電導線材の少なくとも一つは、前記筒状電極の外面に電気的に接続され、
前記超電導ケーブルは、前記筒状電極の内面から突出し、且つ、前記筒状電極の内部を通る前記超電導線材間を通過して前記芯材に挿入される止着部材で、前記筒状電極に止着される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、超電導ケーブルと端末金具である筒状電極とを、超電導線材に接することなく止着部材を介して固定するため、超電導ケーブルと端末金具とを電気的に好適に確実に接続するとともに、双方を、構造的にコンパクトで強固に接続できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施の形態に係る超電導ケーブルの端末構造体の概略構成を示す断面図
【図２】同端末構造体を筒状電極の後方から見た要部構成図
【図３】超電導テープの巻回状態を示す図
【図４】図１のＡ−Ａ断面を示す断面図
【図５】図４において、止着部材を外した状態を示す図
【図６】図１のＢ−Ｂ断面を示す断面図
【図７】他の実施の形態の構成を示す断面図
【図８】実施例における超電導ケーブルの端末構造体の要部断面図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
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。
【００１４】
図１は、本発明の実施の形態に係る超電導ケーブルの端末構造体の概略構成を示す断面図である。実施の形態では、説明を簡単化するために、超電導ケーブルが２層構造すなわち２層の超電導テープ（超電導線材）を有する場合を例示するが、３層構造以上すなわち３層以上の超電導テープを有する場合でも、本発明を適用可能である。図２は、端末構造体を後方側（つまり図１の右側であり、筒状電極の後方）から見た要部構成図である。
【００１５】
端末構造体１００は、超電導ケーブル１１０および筒状の引出用電極（以下、筒状電極と呼ぶ）１２０を有する。筒状電極１２０は、超電導テープの層数分だけ設けられている。本実施の形態の例では、超電導ケーブル１１０の超電導テープの層数が２層なので、２個の筒状電極１２０−１、１２０−２が設けられている。各筒状電極１２０−１、１２０−２には、リードケーブル１３０−１、１３０−２が電気的に接続されている。実際の使用時には、超電導ケーブル１１０および筒状電極１２０は、液体窒素などの極低温の液体に浸される。そして、超電導ケーブル１１０の電流が、筒状電極１２０を介してリードケーブル１３０によって常温部に引き出されるようになっている。例えば、リードケーブル１３０は、ポリマー套管（図示せず）などを介して気中に導出される。
【００１６】
超電導ケーブル１１０は、芯材（フォーマ）１１１、押えテープ１１２、第１の超電導テープ１１３、押えテープ１１４、第２の超電導テープ１１５を有する。芯材１１１は、円筒形状であり、銅の撚線から構成されている。
【００１７】
この芯材１１１の外周には、不織布からなる押えテープ１１２が巻回されている。
【００１８】
押えテープ１１２の外周には、第１の超電導テープ層を構成する第１の超電導テープ１１３が、図３に示すように、周方向で各テープ間に若干の所定間隔Ｇを空けて、それぞれスパイラル状に巻回されている。第１の超電導テープ１１３の外周には、不織布からなる押えテープ１１４が巻回されている。押えテープ１１４の外周には、第２の超電導テープ層を構成する第２の超電導テープ１１５が第１の超電導テープ１１３と同様に、周方向で所定間隔を空けて、それぞれスパイラル状に巻回されている。
【００１９】
本実施の形態の例では、１層あたり１０本の超電導テープがスパイラル状に所定間隔を空けて巻回されている。つまり、第１の超電導テープ１１３および第２の超電導テープ１１５による各超電導テープ層は、それぞれ、１０本の超電導テープから構成されている。
【００２０】
超電導テープ１１３、１１５の材料としては、従来提案されている種々の超電導材料を用いることができる。ここでは、超電導テープ１１３、１１５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。また、超電導テープ１１３、１１５は、必ずしもテープ状でなくてもよく、超電導線材であればよい。
【００２１】
また、超電導ケーブル１１０は、実際には、第２の超電導テープ１１５の外周側に、電気絶縁層や、超電導シールド層、外部安定化層、コルゲート管などが設けられている。しかしながら、これらの部材は、超電導テープ１１３、１１５が筒状電極１２０に接続される端末箇所では取り除かれるため、図１では、これらは省略して示している。
【００２２】
筒状電極１２０（１２０−１、１２０−２）は、全体として筒状であり、円筒部１２１とテーパー部１２２とを有する。筒状電極１２０は、図２から明らかなように、超電導ケーブル１１０が内部を貫通できる中空構造となっている。
【００２３】
この筒状電極１２０（１２０−１、１２０―２）内には、超電導ケーブル１１０が通されており、止着部材１４０を介して筒状電極１２０（１２０−１、１２０―２）に止着されている。
【００２４】
図４は、図１のＡ―Ａ断面を示す。図５は、図４において止着部材１４０を外した状態の断面図である。
【００２５】
図４に示すように、止着部材１４０は、筒状電極１２０−１の内面１２３から突出し、且つ、筒状電極１２０−１の内部に差し通される超電導テープ１１５、１１５間を通過して芯材１１１に挿入されている。ここでは、止着部材１４０は、筒状電極１２０−１内で、超電導ケーブル１１０の中心を挟み２箇所で芯材１１１に挿入して固定する構成としているが、１箇所でも、３箇所以上の箇所で固定する構成としてもよい。
【００２６】
筒状電極１２０−１には、図５に示すように、円筒部１２１の外面と内面とに開口する貫通孔１２５が設けられている。貫通孔１２５は、ここでは、ねじ穴（詳細には雌ねじ穴）である。また、超電導ケーブル１１０の芯材１１１の外面には、止着部材１４０が挿入されるねじ穴或いは穴である止着穴１１６が開けられている。
【００２７】
止着穴１１６は、芯材１１１の中心を挟み２箇所で、中心軸と直交する同一直線上に配置されている。なお、押えテープ１１２、１１４において、止着部材１４０が通る部分、つまり、止着穴１１６、超電導テープ１１５間の所定間隔Ｇ及び貫通孔１２５との間で、超電導ケーブル１１０の半径方向で重なる位置に位置する部分には、これら止着穴１１６、超電導テープ１１５間の所定間隔Ｇ及び貫通孔１２５を連通させる開口が設けられる。これら開口は、止着部材１４０を、筒状電極１２０−１に超電導ケーブル１１０を挿入する前、或いは、後のいずれの工程によって設けてもよい。開口は、芯材１１１を製作する際に芯材１１１の外面に開けられてもよく、止着部材１４０を挿入する際に、設けられても良い。
【００２８】
止着部材１４０は、棒状部材であり、ここでは、図４に示すように、軸部１４２の一端部に頭部１４１を備える取り付けネジである。
【００２９】
止着部材１４０の頭部１４１は、筒状電極１２０−１の貫通孔１２５（図４及び図５参照）の直径より大きい外径を有する。また、止着部材１４０の軸部１４２の他端側は、筒状電極１２０の内面から筒状電極１２０の内側に突出し、貫通孔１２５に螺合しつつ挿入し、且つ、止着穴１１６に螺合或いは挿入する。これにより、芯材１１１は筒状電極１２０−１に固定されている。
【００３０】
この止着部材１４０では、筒状電極１２０−１の外面から貫通孔１２５に挿入されることで頭部１４１は、筒状電極１２０−１の外面に掛止されている。加えて、止着部材１４０では、軸部１４２は、内面１２３から突出し、押えテープ１１４、超電導テープ１１５、１１５間の所定間隔Ｇ、及び、押えテープ１１２を通過して、止着穴１１６に螺合或いは挿入されている。
【００３１】
止着部材１４０は、筒状電極１２０−１の内面１２３から突出して、芯材１１１に挿入されることで、芯材１１１を筒状電極１２０−１に動かないように固定（止着）できれば、筒状電極１２０−１及び芯材１１１に、どのように係合してもよい。例えば、軸部１４２が貫通孔１２５に螺合される構成とすれば、軸部１４２と貫通孔１２５の螺合により芯材１１１が筒状電極１２０−１に固定されるため、頭部１４１の外径は貫通孔１２５の直径よりも大きくする必要はない。このように軸部１４２が貫通孔１２５に螺合される構成とすれば、止着穴１１６は、軸部１４２が挿入により嵌合する構成とするだけでよい。また、軸部１４２が止着穴１１６にのみ螺合する構成とすれば、貫通孔１２５の内周面に雌ねじを設ける必要は無い。つまり、止着部材１４０の頭部１４１を筒状電極１２０−１の外面に掛止させて、止着穴１１６に軸部１４２を締め付けるだけで、超電導ケーブル１１０を筒状電極１２０−１に固定できる。
【００３２】
なお、芯材１１１の外面に開けられた止着穴１１６は、芯材１１１を製作した時に開けられても良い。また、止着穴１１６は、芯材１１１の外周に、押えテープ１１２、第１の超電導テープ１１３、押えテープ１１４、第２の超電導テープ１１５が巻回された後で開けられてもよい。
【００３３】
また、止着部材１４０の軸部１４２では、超電導テープ１１５と接触する部位（超電導テープ１１３、１１３の間を通過する部分）が絶縁処理されている、ここでは、止着部材１４０は、超電導テープ１１５、１１５の間を通過する部位に絶縁部１７０が設けられている。絶縁部１７０は、例えば、クラフト紙、または、不織布などからなる絶縁テープを、軸部１４２において、超電導テープ１１３、１１３の間を通過する部分（超電導テープ１１５に隣接する部分）に巻き付けることで構成してもよい。
【００３４】
図１に戻り、超電導ケーブル１１０の超電導テープ１１３、１１５のうち、最外周側に設けられた第２の超電導テープ１１５は、超電導ケーブル１１０の終端側から最も遠くに設けられた筒状電極１２０−１の外面に半田によって接続される。
【００３５】
最外周から２番目（図１の例の場合、最内周）に設けられた第１の超電導テープ１１３は、終端側から２番目（図１の例の場合、最も終端側を示す図面右側）に設けられた筒状電極１２０−２の外面に半田によって接続される。つまり、終端側に向かって超電導ケーブル１１０を順次複数の筒状電極１２０−１、１２０−２を貫通させつつ、終端側に向かって外周側の超電導テープ１１５、１１３による層から順に一層ずつ、超電導テープ１１５、１１３は筒状電極１２０−１、１２０−２の外面に接続される。
【００３６】
超電導テープ１１５、１１３は、筒状電極１２０−１、１２０−２のテーパー部１２２の外面に、半田により電気的に接続される。このように、超電導テープ１１５、１１３をテーパー部１２２に接続したことにより、超電導テープ１１５、１１３を芯材１１１の外面から離間する方向にあまり折り曲げずに接続させることができる。このため、超電導テープ１１５、１１３の接続部分にかかるテンションを小さくできるので接続の信頼性が向上するとともに、接続時の作業性が向上する。
【００３７】
また、超電導ケーブルの端末構造体１００では、筒状電極１２０−１の内面１２３（図４参照）と、この筒状電極１２０−１を貫通する超電導ケーブル１１０の外面との間には、緩衝材１５０が設けられている。これにより、筒状電極１２０−１の内面１２３が超電導ケーブル１１０の外面に当たることによる、超電導テープ１１３の損傷を防止することができる。ちなみに、最も終端側の筒状電極１２０−２の内面と、この筒状電極１２０−２を貫通する超電導ケーブル１１０の外面との間に、緩衝材１５０が設けられていないのは、筒状電極１２０−２を貫通する超電導ケーブル１１０には既に超電導テープが存在しない（つまり保護すべき超電導テープが存在しない）からである。
【００３８】
ここで、緩衝材１５０としては、ＦＲＰ（Fiber Reinforced Plastics）を用いることが好ましい。ＦＲＰとは、繊維強化プラスチックであり、ガラス繊維などの繊維をプラスチックの中に入れて強度を向上させた複合材料のことをいう。なお、ＦＲＰであれば、ガラス繊維強化プラスチック（ＧＦＲＰ）、ポリエチレン繊維強化プラスチック（ＤＦＲＰ）、また炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）などでも構わない。さらに、緩衝材１５０としては、ＦＲＰに限らず、筒状電極１２０−１の内面のエッジ部分などの力を、超電導テープ１１３にダイレクトに伝えずに、その力を遮る程度の剛性、またはその力を吸収できる程度の弾性を有する種々の材料を用いることができる。ただし、緩衝材１５０は、極低温の液体に浸されることになるので、極低温に耐えることができることが求められる。本実施の形態の場合、緩衝材１５０は、テープ状であり、超電導ケーブル１１０の外面に貼り付けられている。なお、緩衝材１５０は、超電導ケーブルの外面に塗布するタイプのものであってもよい。
【００３９】
本実施の形態の場合、緩衝材１５０は、超電導ケーブル１１０の長手方向への長さが筒状電極１２０と同じ長さである１６０ｍｍ、厚さ０．１ｍｍのＦＲＰが、押えテープ１１４の外周上に、１０枚配置されて構成されている。なお、筒状電極１２０の円筒部１２１の内径は２２ｍｍ、外径３０ｍｍで構成されている。
【００４０】
因みに、超電導テープ１１３と筒状電極１２０−１との間には、押えテープ１１４も存在するが、押えテープ１１４は不織布なので緩衝作用はほとんど期待できない。従って、押えテープ１１４だけでは、筒状電極１２０−１の内面１２３の力によって超電導テープ１１３が損傷する可能性がある。よって、緩衝材１５０を設けることは、超電導テープ１１３の損傷を防止する上で非常に有用である。
【００４１】
図６は、図１のＢ−Ｂ断面を示す。なお、図６では、図を簡単化するために、外周側の超電導テープ１１５（図１）は省略して示してある。
【００４２】
超電導テープ１１３は、図３および図６からも分かるように、複数の超電導テープ（本実施の形態の場合、１０本）１１３が各テープ間に若干の所定間隔Ｇを空けてスパイラル状に巻回されている。なお、超電導テープ１１５も同様である。一方、押えテープ１１２、１１４は、それぞれ、１本の不織布が間隔を空けずにスパイラル状に巻回されている。超電導テープ１１３、１１５としては、例えば、厚さ０．１ｍｍ、幅５ｍｍの超電導テープが撚ピッチ２５０ｍｍで、１０枚巻回されている。押えテープ１１２、１１４としては、例えば、厚さ０．２ｍｍ、幅４５ｍｍの不織布が１／２ラップ巻きされている（つまり、テープ幅の半分ずつがオーバーラップして巻回されている）。
【００４３】
テープ状の緩衝材１５０は、図６に示すように、押えテープ１１４の外周面に、隣の緩衝材１５０との間に隙間１５０Ｓを空けて設けられる。緩衝材１５０は、スパイラル状に巻回されていてもよいし、超電導ケーブル１１０の長手方向と平行になるように貼り付けてもよい。このように、隙間１５０Ｓを空けて緩衝材１５０を配置したことにより、超電導ケーブル１１０の周囲に充填された液体窒素が緩衝材１５０間の隙間１５０Ｓを通過して筒状電極１２０−１の内側まで入り込むことができる。したがって、筒状電極１２０−１内部での超電導テープ１１３の温度が所定温度よりも高くなることが抑制され、超電導特性の低下を防止できる。
【００４４】
なお、緩衝材１５０は、超電導ケーブル１１０に設けた場合について説明したが、筒状電極１２０−１側に緩衝材１５０を設けてもよい。例えば、テーパー部１２２の先端に円筒状の緩衝材を予め取り付けておき、それに超電導ケーブル１１０を挿し込んでもよい。この場合、緩衝材の所々に液体窒素を通過させるための穴やスリットを形成しておくとよい。
【００４５】
このように、本実施形態の超電導ケーブルの端末構造体１００によれば、芯材１１１の外側に、同心円状に巻き付けて多層配置された超電導テープ１１３、１１５を有する超電導ケーブル１１０と、超電導テープ１１３、１１５が終端接続される筒状電極１２０（１２０−１、１２０−２）とを有する。超電導ケーブル１１０は、筒状電極１２０の内部に通され、超電導テープ１１３、１１５は、各層毎に所定間隔Ｇを空けて配置され、超電導テープの少なくとも一つは、筒状電極１２０の外面に電気的に接続されている。超電導ケーブル１１０は、筒状電極１２０の内面から突出し、筒状電極１２０の内部を通る複数の超電導テープ１１３、１１５間を通過して芯材１１１に挿入される止着部材１４０を介して、筒状電極１２０に固定される。
【００４６】
これにより、筒状電極１２０−１、１２０−２内を通る超電導ケーブル１１０は、筒状電極１２０−１、１２０−２のそれぞれで確実に固定された状態となり、超電導ケーブル１１０が変位することによるストレスが超電導テープ１１３、１１５にかかることがない。すなわち、超電導ケーブル１１０（具体的には芯材１１１）の変位により、外側の超電導テープ１１３、１１５が筒状電極１２０内面に衝突したり、超電導テープ１１３、１１５自体にテンションがかかることがない。これにより、超電導ケーブルの端末構造体１００では、筒状電極１２０−１、１２０−２を介して、好適な臨界電流を得ることが出来る。
【００４７】
また、止着部材１４０では、超電導テープ１１５と接触する部位（超電導テープ１１５、１１５の間を通過する部分）が絶縁処理されている。これにより、止着部材１４０が超電導テープ１１３、１１３に接触することが防止され、クエンチ等によりストレスがかかることがなく、一層、超電導テープ１１３の損傷を防止することができる。
【００４８】
また、筒状電極１２０内から突出する止着部材１４０の軸部１４２が、超電導テープ１１３、１１３の間を通って芯材１１１に挿入されることにより、超電導ケーブル１１０は筒状電極１２０に固定されている。
【００４９】
よって、従来と異なり、超電導ケーブル１１０の延在方向（軸方向）に、超電導テープ１１３、１１５との電気的接続領域と重ならないように、この電気的接続領域とは別に、双方を構造的に固定するための固定領域を、確保する必要が無い。このため、構造的に軸方向に長くならず、超電導ケーブルの端末構造体１００としてのコンパクト化を図ることができる。
このように、超電導ケーブルの端末構造体１００によれば、超電導ケーブル１１０と端末金具である筒状電極１２０とを、超電導テープ１１３、１１５に接することなく止着部材１４０を介して固定するので、超電導ケーブル１１０と筒状電極１２０とを電気的に好適に確実に接続するとともに、双方を、構造的にコンパクトで強固に接続できる。
【００５０】
また、上述の実施の形態では、筒状電極１２０−１、１２０−２が円筒形状である場合について述べたが、要は、超電導ケーブル１１０が貫通する中空部を有し、外面に超電導線材が接続される、筒状の電極であればよく、例えば角筒形状であってもよい。
【００５１】
また、上述の実施の形態では、筒状電極１２０−１、１２０−２の外面に超電導テープ１１５、１１３が直接接続されているが、図７に示すように、超電導テープ１１５（１１３）を、銅などの導電性および可撓性を有する接続テープ１９０を介して、筒状電極の外面に接続してもよい。接続テープ１９０は、第１端部において筒状電極１２０−１（１２０−２）に第１半田１９１によって接続されているとともに、第２端部において筒状電極１２０−１（１２０−２）に第２半田１９２によって接続されている。図からも明らかなように、接続テープ１９０は、第１端部では筒状電極１２０−１（１２０−２）との対向面が第１半田１９１によって筒状電極１２０−１（１２０−２）に接続され、第２端部では筒状電極１２０−１（１２０−２）との対向面と反対側の面が第２半田１９２によって超電導テープ１１５（１１３）に接続されている。ちなみに、上述した図１では、図を簡単化するために、半田は省略して示してある。
【００５２】
ここで、第２半田１９２として、その融点が第１半田１９１の融点よりも低いものが選定されている。具体的には、第１半田１９１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。また、第２半田１９２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。
【００５３】
この場合、半田による接続は、例えば次のような手順で行えばよい。先ず、接続テープ１９０の第１端部を、筒状電極１２０−１（１２０−２）の外面に第１半田１５１で接合する。次に、接続テープ１９０の第２端部に超電導テープ１１５（１１３）を、第１半田１５１よりも融点の低い第２半田１５２で接合する。
【００５４】
このように、超電導テープ１１５（１１３）を、接続テープ１９０を介して筒状電極１２０−１（１２０−２）の外面に接続することで、冷却時における材料ごとの収縮率の違いによって生じる、筒状電極１２０−１（１２０−２）と超電導テープ１１５（１１３）との接続箇所の剥離を防止できる。つまり、筒状電極１２０−１（１２０−２）と超電導ケーブル１１０とが冷却時に異なる収縮率で収縮したとしても、接続テープ１９０が撓むことによって収縮の差を吸収でき、この結果、接続箇所での剥離を防止できる。加えて、筒状電極１２０−１（１２０−２）に接続テープ１９０を接続する位置と、接続テープ１９０に超電導テープ１１５（１１３）を接続する位置とを、接続テープ１９０の長手方向で重ならない位置とし、かつ、接続テープ１９０に超電導テープ１１５（１１３）を接続するための第２半田１９２として、筒状電極１２０−１（１２０−２）に接続テープ１９０を接続するための第１半田１９１の融点よりも低い融点のものを用いるようにしたことにより、超電導テープ１１５（１１３）の超電導性能が半田接合時の熱によって劣化することを防止できる。
【実施例】
【００５５】
本実施の形態は、実験により、小型化を実現しつつ、超電導テープ１１０Ａ（図８参照）の損傷を防止して超電導ケーブル１１０Ａ（図８参照）と端末金具としての筒状電極１２０Ａ−１（図８参照）とを電気的及び構造的に好適に確実に接続することを確認できた。
【００５６】
＜実施例１＞
図８は実施例１における超電導ケーブルの端末構造体１００Ａの説明に供する図である。図８に示す超電導ケーブルの端末構造体１００Ａは、図１に示す超電導ケーブルの端末構造体１００の構成と同様の構造で、筒状電極１２０Ａ−１に超電導ケーブル１１０Ａを止着している。
【００５７】
超電導ケーブルの端末構造体１００Ａは、超電導ケーブルの端末構造体１００と比較して、超電導ケーブル１１０において各層を構成する超電導テープ１１３（１１５）の数を１２本とした点のみ異なる。なお、以下では、超電導ケーブルの端末構造体１００における構成要素と同様の機能を有するものであれば、同符号、同名称を付して説明は省略する。
【００５８】
実施例１の超電導ケーブルの端末構造体１００Ａでは、筒状電極１２０−１と同様の構成である筒状電極１２０Ａ−１に、超電導ケーブル１１０Ａが止着部材１４０を介して芯材１１１で止着されている。
【００５９】
止着部材１４０は、頭部１４１と軸部１４２とを有する取付ネジであり、軸部１４２において超電導テープ１１３Ａ、１１３Ａ間を通過する部分には、絶縁部１７０が設けられている。超電導ケーブル１１０Ａは、芯材１１１の外側に、超電導テープ１１３、１１５を同心円状に巻き付けて多層配置してなる。各層を、１２本の超電導テープ１１３Ａを、所定間隔を開けて配置することで構成している。超電導ケーブル１１０Ａの構成として、芯材１１１を、軟銅円形圧縮体、２５０ｓｑｍｍ、外径１９．０ｍｍとし、押えテープ１１２を不織布２枚重ね巻きで構成し、超電導テープ（超電導線材）を厚さ０．１ｍｍ×幅４ｍｍ、右巻き、１２本、１本当たりの臨界電流１００Ａ（自己磁場）とし、押えテープ１１４Ａを不織布２枚重ね巻きで構成した。この超電導ケーブルの端末構造体１００Ａを液体窒素内に浸漬して、筒状電極を介して端末構造体１００Ａの臨界電流を測定した。
【００６０】
この超電導ケーブルの端末構造体１００Ａに示すように、筒状電極１２０Ａ−１に止着部材１４０を介して超電導ケーブル１１０Ａを止着した筒状電極から得られる臨界電流は、１層（１２本）×１００Ａ×２層＝４８００Ａであった。また、実施例２としては、超電導ケーブルの端末構造体１００Ａの構成において、止着部材１４０に絶縁部１７０を設けない端末構造体、つまり、絶縁処理が施されていない止着部材１４０で、超電導ケーブル１１０Ａを筒状電極に止着した超電導ケーブルの端末構造体とした。この超電導ケーブルの端末構造体で得られる臨界電流は、４０００Ａであった。
【００６１】
比較例１として、超電導ケーブルの端末構造体１００Ａと同様の構成において、止着部材１４０を用いずに、超電導ケーブルの超電導テープ１１５を筒状電極１２０Ａ−１に接続した超電導ケーブルの端末構造体とした。この超電導ケーブルで得られる臨界電流は、３０００Ａであり、所望の臨界電流４０００Ａ以上を得ることはできなかった。比較例１の電流値が所望の電流値よりも低い理由としては、比較例１の端末構造体を液体窒素に浸漬した際に、超電導ケーブルが冷却により回転し、超電導線材が捩れたり、筒状電極内で衝突したりする等して損傷したからである。
【００６２】
一方、実施例１、実施例２で得られた臨界電流は、４８００Ａ、４０００Ａであり、双方とも、所望の臨界電流（４０００Ａ以上）を得ることができた。実施例１の臨界電流が最も優れており、実施例１が最も信頼性の高い接続構造体であることを示した。なお、実施例１及び実施例２の端末構造体では、超電導ケーブルを筒状電極に固定しており、液体窒素に浸漬しても、超電導ケーブルは、冷却によって回転しなかった。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明は、多層構造の超電導ケーブルにおける端末構造体に有用である。
【符号の説明】
【００６４】
１００、１００Ａ  端末構造体
１１０、１１０Ａ  超電導ケーブル
１１１  芯材
１１２、１１２Ａ、１１４、１１４Ａ  押えテープ
１１３、１１３Ａ、１１５  超電導テープ
１１６  止着穴
１２０、１２０−１、１２０−２、１２０Ａ−１  筒状電極
１２１  円筒部
１２２  テーパー部
１２３  内面
１２５  貫通孔
１３０、１３０−１、１３０−２  リードケーブル
１４０  止着部材
１４１  頭部
１４２  軸部
１５０  緩衝材
１５０Ｓ  隙間
１７０  絶縁部
１９０  接続テープ
１９１  第１半田
１９２  第２半田
Ｇ  所定間隔
【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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