(57)【要約】【課題】接続抵抗が小さく、交流損失の小さい超電導コイルの接続部を提供する。【解決手段】超電導撚線と冷却通路をコンジット内に収納してなる複数の超電導導体１の接続部において、前記複数の超電導導体１の端部にそれぞれ接続され前記超電導導体１内の超電導撚線と連続する超電導撚線２および前記超電導導体内の冷却通路と連続する冷却通路４を備え平坦部３ａ，３ｂのある外面を有する複数の接続端子３を備え、前記複数の接続端子３の前記平坦部３ａ，３ｂが相互に直接接触している構成とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
超電導撚線と冷却通路をコンジット内に収納してなる複数の超電導導体の接続部において、前記複数の超電導導体の端部にそれぞれ接続され前記超電導導体内の超電導撚線と連続する超電導撚線および前記超電導導体内の冷却通路と連続する冷却通路を備え平坦部のある外面を有する複数の接続端子を備え、前記複数の接続端子の前記平坦部が相互に直接接触していることを特徴とする超電導導体の接続部。
【請求項２】
前記複数の接続端子を外周面から拘束し前記平坦部に接触圧力を加える接続ブロックを備えていることを特徴とする請求項１記載の超電導導体の接続部。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の超電導素線を撚り合わせてなる超電導撚線を管に収納した強制冷却型の超電導導体の接続部に係り、電気伝導損失の少ない超電導導体の接続部に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に、超電導導体では、電流容量を大きくするために、複数の超電導素線を撚り合わせて超電導撚線とすることが行われている。さらに、そのように大きな電流を必要とする超電導コイル等において、特に大型の超電導コイル等においては、大きな電磁力が加わるため、超電導撚線をステンレス鋼等からなるコンジットの中に収納し、機械的な強度を高めることがなされている。また、超電導導体を極低温に冷却し保持するための冷媒は、コンジットの内部を強制的に流される。このような超電導導体は一般的に強制冷却超電導導体と呼ばれる。
【０００３】
一般的には、大型の超電導コイルでは長尺の超電導導体が必要になるが、製造上等の観点より複数本の超電導導体によって巻線される。そのため、それぞれの超電導導体を電気的に接続する必要がある。図２は、従来の接続部を示す斜視図である。この図では、接続導体を圧着するためのクランプ等については、示していない。このような従来例については、たとえば下記の非特許文献１に示されている。
【０００４】
図２に示す接続部では、超電導導体１の端部に配設された端部板５に継手１３を介して接続端子１１を設け、その接続端子１１を、端子間ブロック１２を介して接続している。それぞれの接続端子１１の外形を円筒形にし、それらの間に接続端子１１の外形に合わせた断面円形の溝を持つ端子間ブロック１２をはさむ構造としている。このような構成にすることにより、巻線時のずれ、特に超電導導体１の軸方向のねじれを許容できる利点がある。また、接続端子１１の先端部は、継手１０を介して冷却管８と接続されている。
【０００５】
【非特許文献１】
Ｐ．Ｌｉｂｅｙｒｅ  ａｎｄ  Ｐ．Ｄｅｃｏｏｌ，  ”Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｄｅｓｉｇｎ  ａｎｄ  Ａｎａｌｙｓｉｓ  ｏｆ  Ｊｏｉｎｔｓ  ｆｏｒ  ｔｈｅ  ＩＴＥＲ  ＰＦ  Ｃｏｉｌｓ”，  ＩＥＥＥ  ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳ  ＯＮ  ＡＰＰＬＩＥＤ  ＳＵＰＥＲＣＯＮＤＵＣＴＩＶＩＴＹ．  Ｖｏｌ．１２，  ＮＯ．１，  ｍａｒｃｈ  ２００２，  Ｐ５８６−５９０
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
さて近年、このように大型の超電導コイルに対し、頻繁に励磁、消磁を繰り返すような運転の要求が高まっている。しかしながら、上記のような従来の接続部においては、端子間ブロックをはさむため、接続抵抗が大きくなり、比較的大きな交流損失を発生する。そのため、超電導コイルを冷却するために大きな冷却性能を持つ冷却設備が必要になり、総合的な効率が低下するという問題がある。
そこで本発明は、接続抵抗が小さく、交流損失の小さい超電導コイルの接続部を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、超電導撚線と冷却通路をコンジット内に収納してなる複数の超電導導体の接続部において、前記複数の超電導導体の端部にそれぞれ接続され前記超電導導体内の超電導撚線と連続する超電導撚線および前記超電導導体内の冷却通路と連続する冷却通路を備え平坦部のある外面を有する複数の接続端子を備え、前記複数の接続端子の前記平坦部が相互に直接接触している構成とする。
請求項２の発明は、前記複数の接続端子を外周面から拘束し前記平坦部に接触圧力を加える接続ブロックを備えている構成とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態の超電導導体の接続部を図１を参照して説明する。なお、図１（ａ）において、手前側の超電導導体１は図に示されていない。この実施の形態における超電導導体１は、複数の超電導撚線２と冷却通路（図示せず）をコンジット１ａに封入したものである。コンジット１ａの中の超電導撚線２の先端部を接続端子３に封入している。接続端子３の中央部には、超電導導体１内の冷却通路と連続し冷媒を流すための冷却通路４が設けてある。
【０００９】
超電導導体１の端部板５と接続端子３とは継手６を介して接続されている。接続端子３の先端部は、継手７を介して、冷却管８と接続される。双方の接続端子３，３は、接続ブロック９によって拘束され圧着される。接続ブロック９の上部ブロック９１と下部ブロック９２とは溶接され、溶接時における縮みを利用して圧着している。
【００１０】
接続端子３は、断面が略半円形をしており、内部に超電導素線を撚り合わせた超電導撚線２を収納しており、通電時には、接続端子３を介して一方の超電導導体１から他方の超電導導体１へ電流が流れる。接続端子３の中心部に設けた冷却通路４には、超電導導体１の内部を流れてきた冷媒が流れ、接続端子３を冷却し、発熱による温度上昇を抑制する。冷媒は、接続端子３の先端において、冷却管８に流入する。
【００１１】
接続端子３は、接続部を構成する際には、略半円形断面の平坦部３ａを他方の接続端子の平坦部３ｂと合わせる必要がある。本実施の形態では、接続端子３と超電導導体１のコンジット１ａは、一方の端部が略半円形で、他方の端部が円形になっている継手６によって接続する。そのため、超電導導体１の捩れによる平面のずれは、継手６と接続端子３の接続時に補正する。
【００１２】
なお、接続端子３は本実施の形態においては断面を略半円形としたが、略半円形であれば接続時に略円形となり接続ブロックの取付けが容易であり、作業性が向上するが、通電性のみを考慮すると平坦部のある外面をお互い有する形状であればよく、略半長円形、四角形等であってもよい。
【００１３】
磁界変動がある場合における交流損失は、一般的には、磁束が鎖交する面積および体積に比例する。そのため、本実施の形態のように、接続端子３同士を直接接続することにより、体積および、磁束の鎖交する面積を減少することができる。本実施の形態では、体積が約１／３、鎖交する面積が約１／２になり、従来の構成のものと比較し、約１／７まで交流損失を減少させることができる。
【００１４】
また、接触個所は従来（図２）の４個所（超電導導体１／端子内部×２、接続端子１１内部／駒間ブロック×２）が３個所（超電導導体１／端子３内部×２、接続端子３間×１）に減少するとともに、距離も約１／２に減少する。そのため、直流抵抗についても、接触による抵抗の増加分が約３０％減少する。
【００１５】
なお、接続ブロック９は、図１（ｂ）のような構成としてもよい。すなわち、上部ブロック９１と下部ブロック９２とが、ボルト９３およびナット９４によって締結される。上下のブロック９１，９２間に隙間９５があり、締めこむ寸法の調整が容易である。
【００１６】
以上のように本実施の形態の超電導導体１の接続部は、略半円形の断面を有する接続端子３と超電導導体１とを継手６によって接続することにより、接続端子３を小型化することができ、変動磁界中における交流損失や、接続抵抗を低減することができ、超電導コイル等における発生熱を低減した接続部とすることができる。
【００１７】
【発明の効果】
本発明によれば、接続抵抗が小さく、交流損失の小さい超電導コイルの接続部を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の超電導導体の接続部を示し、（ａ）は全体を示す斜視図、（ｂ）は他の実施例の要部を示す斜視図。
【図２】従来の超電導導体の接続部を示す斜視図。
【符号の説明】
１…超電導導体、１ａ…コンジット、２…超電導撚線、３…接続端子、３ａ，３ｂ…平坦部、４…冷却通路、５…端部板、６，７…継手、８…冷却管、９…接続ブロック、１０…継手、１１…接続端子、１２…端子間ブロック、１３…継手、９１…上部ブロック、９２…下部ブロック、９３…ボルト、９４…ナット、９５…隙間。
【図１】
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【図２】
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