超電導線材の接続方法および接続構造
【課題】接続部分における接続抵抗の上昇を抑制しながらも、接続部分が固くなることがなく、接続部分の厚みを薄くすることができ、超電導ケーブルのフォーマに何層も重ねて巻くときに、接続部分が膨らむのを避けることができ、曲げ特性やしなやかさを向上させることができる超電導線材の接続方法および接続構造を提供する。
【解決手段】２本のテープ形状の超電導線材の双方の端末部を、半田層を介してオーバーラップさせて接続する超電導線材の接続方法であって、超電導線材の各端末部における表面半田層を除去した後、双方の端末部の表面半田層を除去した面をオーバーラップさせて双方の超電導線材を接続する超電導線材の接続方法。表面半田層の除去後、さらに、補強層を除去した後、双方の端末部をオーバーラップさせて双方の超電導線材を接続する超電導線材の接続方法。およびこれらの接続方法により接続された超電導線材の接続構造。
【解決手段】２本のテープ形状の超電導線材の双方の端末部を、半田層を介してオーバーラップさせて接続する超電導線材の接続方法であって、超電導線材の各端末部における表面半田層を除去した後、双方の端末部の表面半田層を除去した面をオーバーラップさせて双方の超電導線材を接続する超電導線材の接続方法。表面半田層の除去後、さらに、補強層を除去した後、双方の端末部をオーバーラップさせて双方の超電導線材を接続する超電導線材の接続方法。およびこれらの接続方法により接続された超電導線材の接続構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超電導線材の接続方法および接続構造に関し、詳しくは、２本のテープ状超電導線材の端末部を重ね合わせて半田を用いてつなぎ合わせること（スプライス）により、超電導線材の長尺化を図る超電導線材の接続方法および接続構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
超電導機器用の超電導ケーブルや超電導コイル等を作製するに際しては、長尺の超電導線材が必要とされ、一般に、複数の超電導線材を順次接続していくことにより、長尺化が図られている。このように、複数の超電導線材を順次接続していくことにより、短尺の、また長さの異なる超電導線材であっても、有効に利用できるため、超電導線材の歩留まりを実質１００％にすることが可能となり、大幅なコスト削減を図ることができる。
【０００３】
複数の超電導線材を順次接続していく方法としては、種々の提案がなされているが、現状、端末部を重ね合わせて半田により接続するオーバーラップ型と呼ばれる方法が主流となっている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平４−１６０７７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、従来のオーバーラップ型では、端末部を、単にオーバーラップさせただけで、半田付けを行っていたため、次のような問題があった。即ち、通常、超電導線材は、超電導層を挟んで、半田層、補強層、半田層の順に積層されて構成されており、接続部分には常電導電流が流れているため、接続抵抗の上昇を招く。この接続抵抗の上昇は、接続部分の面積を大きくすることにより抑制することができるが、それに伴って、半田の使用量が多くなるため、接続部分が固くなり、しなやかさも失われてしまう。
【０００６】
このような、接続部分が固く、しなやかさもない超電導線をフォーマなどに巻回した場合、接続部分がフォーマから浮き上がってしまい、超電導ケーブル特性に悪影響を及ぼす。
【０００７】
そこで、本発明は、上記問題に鑑み、接続部分における接続抵抗の上昇を抑制しながらも、接続部分が固くなることがなく、曲げ特性やしなやかさを向上させることができる超電導線材の接続方法および接続構造を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者は、鋭意研究を行った結果、以下の各請求項に示す発明により、上記の課題が解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。以下、各請求毎に説明する。
【０００９】
請求項１に記載の発明は、
２本のテープ形状の超電導線材の双方の端末部を、半田層を介してオーバーラップさせて接続する超電導線材の接続方法であって、
前記超電導線材の各端末部における表面半田層を除去した後、双方の端末部の前記表面半田層を除去した面をオーバーラップさせて双方の超電導線材を接続する
ことを特徴とする超電導線材の接続方法である。
【００１０】
本請求項の発明においては、各端末部において、比抵抗が高い半田成分を含む表面側の半田層（表面半田層）を除去しているため、接続部分における接続抵抗の上昇を抑制することができる。即ち、補強層には比抵抗の低い銅合金が使用されているため、接続抵抗の増加には大きな影響を及ぼさないが、表面半田層における半田成分は、比抵抗が高いため、接続部分の接続抵抗に影響する割合が大きく、接続抵抗の増加を招き易い。本請求項の発明においては、このような表面半田層を除去した後に接続しているため、接続部分における接続抵抗の上昇を抑制することができる。
【００１１】
そして、表面半田層を除去することにより、接続による線材厚みの増加も抑制されるため、接続部分の厚みを薄くすることができ、曲げ特性も向上させることができる。
【００１２】
表面半田層の具体的な除去方法としては、例えば、研磨紙や研磨機による除去を挙げることができる。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、
前記表面半田層の除去後、さらに、補強層を除去した後、双方の端末部をオーバーラップさせて双方の超電導線材を接続する
ことを特徴とする請求項１に記載の超電導線材の接続方法である。
【００１４】
本請求項の発明においては、各端末部において、表面半田層に加え、補強層も除去しているため、接続による線材厚みの増加をさらに抑制することができる。この結果、接続部分の厚みをさらに薄くすることができ、曲げ特性もさらに向上させることができる。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、
請求項１または請求項２に記載の超電導線材の接続方法により接続されていることを特徴とする超電導線材の接続構造である。
【００１６】
本請求項の発明においては、超電導線材の接続構造が、請求項１や請求項２に記載の超電導線材の接続方法を用いて形成されているため、接続部分における接続抵抗の上昇が抑制される。また、接続部分の厚みを薄くすることができ、曲げ特性も向上した接続構造を提供することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、接続部分における接続抵抗の上昇を抑制しながらも、接続部分の厚みを薄くすることができ、曲げ特性を向上させることができる超電導線材の接続方法および接続構造を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施の形態の超電導線材の接続構造を示す断面図である。
【図２】本発明の一実施の形態の超電導線材の断面図である。
【図３】本発明の一実施の形態の超電導線材の接続方法を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を用いて本発明を実施の形態に基づいて説明する。
【００２０】
図１は本発明の一実施の形態の超電導線材の接続構造を示す断面図であり、図２は本発明の一実施の形態の超電導線材の断面図であり、図３は本発明の一実施の形態の超電導線材の接続方法を示す断面図である。
【００２１】
図２に示すように、超電導線材Ｔは、銀と超電導材料（セラミックス）の複合材料である超電導層１を挟んで、内部半田層２、銅合金製またはＳＵＳ製の補強層３、表面半田層４の順に積層して構成されている。
【００２２】
そして、本実施の形態における超電導線材の接続構造は、図１に示すように、接続する２本のテープ形状の超電導線材Ｔの双方の端末部５を重ね合わせ、内部半田層２および表面半田層４で使用している半田よりも融点が低い接続半田層７により接続することにより構成されている。このような超電導線材の接続構造は、以下の接続方法により形成される。
【００２３】
まず、図３に示すように、端末部５の根元部の一方の表面側の表面半田層４および補強層３に、予め切り込み６を入れる。そして、端末部５を内部半田層２および表面半田層４の溶融温度まで加熱して、端末部５の表面半田層４および補強層３を除去することにより内部半田層２を露出させる。切り込み６は、例えば、超硬合金製の刃を備えたカッタ（住友電気工業株式会社製 商品番号ＦＣ−６）を用いて形成される。なお、端末部５の表面半田層４および補強層３を取ることにより内部半田層２を露出させても良い。
【００２４】
その後、２本の超電導線材Ｔの双方の端末部５を、内部半田層２の露出面が向き合うようにして、重ね合わせ、内部半田層２および表面半田層４で使用している半田よりも融点が低い半田を用いて接続半田層７を形成し、双方の端末部５を接続する。
【００２５】
以上のように超電導線材Ｔを接続することにより、各端末部５において、比抵抗が高い半田成分を含む表面半田層および補強層を除去しているため、接続部分における接続抵抗の上昇を抑制することができ、また、接続による線材厚みの増加が抑制されるため、接続部分の厚みを薄くすることができ、曲げ特性を向上させることができる。
【００２６】
具体的には、超電導線材Ｔの各層の厚みが、超電導層１が０．２３±０．０３ｍｍ程度、内部半田層２が０．０１〜０．０２ｍｍ程度、銅合金製の補強層３が０．０５ｍｍ程度(ＳＵＳ製の補強層３の場合には０．０２ｍｍ程度)、表面半田層４が０．００２〜０．００３ｍｍ程度である場合、接続部の厚みは、０．７８２ｍｍ程度から０．６７６ｍｍ程度になって、従来の接続部の厚みと比べて１５％程度減少させることができ、曲げ特性を向上させることができる。また、接続抵抗は、例えば、銅合金製の補強層３が０．０５ｍｍ程度で接続部分の半田の厚みを０．０３ｍｍ程度とした場合、２０％程度減少させることができる。
【００２７】
以上、本発明を実施の形態に基づき説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではない。本発明と同一および均等の範囲内において、上記の実施の形態に対して種々の変更を加えることが可能である。
【符号の説明】
【００２８】
１ 端末部
２ 内部半田層
３ 補強層
４ 表面半田層
５ 端末部
６ 切り込み
７ 接続半田層
Ｔ 超電導線材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超電導線材の接続方法および接続構造に関し、詳しくは、２本のテープ状超電導線材の端末部を重ね合わせて半田を用いてつなぎ合わせること（スプライス）により、超電導線材の長尺化を図る超電導線材の接続方法および接続構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
超電導機器用の超電導ケーブルや超電導コイル等を作製するに際しては、長尺の超電導線材が必要とされ、一般に、複数の超電導線材を順次接続していくことにより、長尺化が図られている。このように、複数の超電導線材を順次接続していくことにより、短尺の、また長さの異なる超電導線材であっても、有効に利用できるため、超電導線材の歩留まりを実質１００％にすることが可能となり、大幅なコスト削減を図ることができる。
【０００３】
複数の超電導線材を順次接続していく方法としては、種々の提案がなされているが、現状、端末部を重ね合わせて半田により接続するオーバーラップ型と呼ばれる方法が主流となっている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平４−１６０７７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、従来のオーバーラップ型では、端末部を、単にオーバーラップさせただけで、半田付けを行っていたため、次のような問題があった。即ち、通常、超電導線材は、超電導層を挟んで、半田層、補強層、半田層の順に積層されて構成されており、接続部分には常電導電流が流れているため、接続抵抗の上昇を招く。この接続抵抗の上昇は、接続部分の面積を大きくすることにより抑制することができるが、それに伴って、半田の使用量が多くなるため、接続部分が固くなり、しなやかさも失われてしまう。
【０００６】
このような、接続部分が固く、しなやかさもない超電導線をフォーマなどに巻回した場合、接続部分がフォーマから浮き上がってしまい、超電導ケーブル特性に悪影響を及ぼす。
【０００７】
そこで、本発明は、上記問題に鑑み、接続部分における接続抵抗の上昇を抑制しながらも、接続部分が固くなることがなく、曲げ特性やしなやかさを向上させることができる超電導線材の接続方法および接続構造を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者は、鋭意研究を行った結果、以下の各請求項に示す発明により、上記の課題が解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。以下、各請求毎に説明する。
【０００９】
請求項１に記載の発明は、
２本のテープ形状の超電導線材の双方の端末部を、半田層を介してオーバーラップさせて接続する超電導線材の接続方法であって、
前記超電導線材の各端末部における表面半田層を除去した後、双方の端末部の前記表面半田層を除去した面をオーバーラップさせて双方の超電導線材を接続する
ことを特徴とする超電導線材の接続方法である。
【００１０】
本請求項の発明においては、各端末部において、比抵抗が高い半田成分を含む表面側の半田層（表面半田層）を除去しているため、接続部分における接続抵抗の上昇を抑制することができる。即ち、補強層には比抵抗の低い銅合金が使用されているため、接続抵抗の増加には大きな影響を及ぼさないが、表面半田層における半田成分は、比抵抗が高いため、接続部分の接続抵抗に影響する割合が大きく、接続抵抗の増加を招き易い。本請求項の発明においては、このような表面半田層を除去した後に接続しているため、接続部分における接続抵抗の上昇を抑制することができる。
【００１１】
そして、表面半田層を除去することにより、接続による線材厚みの増加も抑制されるため、接続部分の厚みを薄くすることができ、曲げ特性も向上させることができる。
【００１２】
表面半田層の具体的な除去方法としては、例えば、研磨紙や研磨機による除去を挙げることができる。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、
前記表面半田層の除去後、さらに、補強層を除去した後、双方の端末部をオーバーラップさせて双方の超電導線材を接続する
ことを特徴とする請求項１に記載の超電導線材の接続方法である。
【００１４】
本請求項の発明においては、各端末部において、表面半田層に加え、補強層も除去しているため、接続による線材厚みの増加をさらに抑制することができる。この結果、接続部分の厚みをさらに薄くすることができ、曲げ特性もさらに向上させることができる。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、
請求項１または請求項２に記載の超電導線材の接続方法により接続されていることを特徴とする超電導線材の接続構造である。
【００１６】
本請求項の発明においては、超電導線材の接続構造が、請求項１や請求項２に記載の超電導線材の接続方法を用いて形成されているため、接続部分における接続抵抗の上昇が抑制される。また、接続部分の厚みを薄くすることができ、曲げ特性も向上した接続構造を提供することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、接続部分における接続抵抗の上昇を抑制しながらも、接続部分の厚みを薄くすることができ、曲げ特性を向上させることができる超電導線材の接続方法および接続構造を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施の形態の超電導線材の接続構造を示す断面図である。
【図２】本発明の一実施の形態の超電導線材の断面図である。
【図３】本発明の一実施の形態の超電導線材の接続方法を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を用いて本発明を実施の形態に基づいて説明する。
【００２０】
図１は本発明の一実施の形態の超電導線材の接続構造を示す断面図であり、図２は本発明の一実施の形態の超電導線材の断面図であり、図３は本発明の一実施の形態の超電導線材の接続方法を示す断面図である。
【００２１】
図２に示すように、超電導線材Ｔは、銀と超電導材料（セラミックス）の複合材料である超電導層１を挟んで、内部半田層２、銅合金製またはＳＵＳ製の補強層３、表面半田層４の順に積層して構成されている。
【００２２】
そして、本実施の形態における超電導線材の接続構造は、図１に示すように、接続する２本のテープ形状の超電導線材Ｔの双方の端末部５を重ね合わせ、内部半田層２および表面半田層４で使用している半田よりも融点が低い接続半田層７により接続することにより構成されている。このような超電導線材の接続構造は、以下の接続方法により形成される。
【００２３】
まず、図３に示すように、端末部５の根元部の一方の表面側の表面半田層４および補強層３に、予め切り込み６を入れる。そして、端末部５を内部半田層２および表面半田層４の溶融温度まで加熱して、端末部５の表面半田層４および補強層３を除去することにより内部半田層２を露出させる。切り込み６は、例えば、超硬合金製の刃を備えたカッタ（住友電気工業株式会社製 商品番号ＦＣ−６）を用いて形成される。なお、端末部５の表面半田層４および補強層３を取ることにより内部半田層２を露出させても良い。
【００２４】
その後、２本の超電導線材Ｔの双方の端末部５を、内部半田層２の露出面が向き合うようにして、重ね合わせ、内部半田層２および表面半田層４で使用している半田よりも融点が低い半田を用いて接続半田層７を形成し、双方の端末部５を接続する。
【００２５】
以上のように超電導線材Ｔを接続することにより、各端末部５において、比抵抗が高い半田成分を含む表面半田層および補強層を除去しているため、接続部分における接続抵抗の上昇を抑制することができ、また、接続による線材厚みの増加が抑制されるため、接続部分の厚みを薄くすることができ、曲げ特性を向上させることができる。
【００２６】
具体的には、超電導線材Ｔの各層の厚みが、超電導層１が０．２３±０．０３ｍｍ程度、内部半田層２が０．０１〜０．０２ｍｍ程度、銅合金製の補強層３が０．０５ｍｍ程度(ＳＵＳ製の補強層３の場合には０．０２ｍｍ程度)、表面半田層４が０．００２〜０．００３ｍｍ程度である場合、接続部の厚みは、０．７８２ｍｍ程度から０．６７６ｍｍ程度になって、従来の接続部の厚みと比べて１５％程度減少させることができ、曲げ特性を向上させることができる。また、接続抵抗は、例えば、銅合金製の補強層３が０．０５ｍｍ程度で接続部分の半田の厚みを０．０３ｍｍ程度とした場合、２０％程度減少させることができる。
【００２７】
以上、本発明を実施の形態に基づき説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではない。本発明と同一および均等の範囲内において、上記の実施の形態に対して種々の変更を加えることが可能である。
【符号の説明】
【００２８】
１ 端末部
２ 内部半田層
３ 補強層
４ 表面半田層
５ 端末部
６ 切り込み
７ 接続半田層
Ｔ 超電導線材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２本のテープ形状の超電導線材の双方の端末部を、半田層を介してオーバーラップさせて接続する超電導線材の接続方法であって、
前記超電導線材の各端末部における表面半田層を除去した後、双方の端末部の前記表面半田層を除去した面をオーバーラップさせて双方の超電導線材を接続する
ことを特徴とする超電導線材の接続方法。
【請求項２】
前記表面半田層の除去後、さらに、補強層を除去した後、双方の端末部をオーバーラップさせて双方の超電導線材を接続する
ことを特徴とする請求項１に記載の超電導線材の接続方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の超電導線材の接続方法により接続されていることを特徴とする超電導線材の接続構造。
【請求項１】
２本のテープ形状の超電導線材の双方の端末部を、半田層を介してオーバーラップさせて接続する超電導線材の接続方法であって、
前記超電導線材の各端末部における表面半田層を除去した後、双方の端末部の前記表面半田層を除去した面をオーバーラップさせて双方の超電導線材を接続する
ことを特徴とする超電導線材の接続方法。
【請求項２】
前記表面半田層の除去後、さらに、補強層を除去した後、双方の端末部をオーバーラップさせて双方の超電導線材を接続する
ことを特徴とする請求項１に記載の超電導線材の接続方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の超電導線材の接続方法により接続されていることを特徴とする超電導線材の接続構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１１−２３８５１３（Ｐ２０１１−２３８５１３Ａ）
【公開日】平成２３年１１月２４日（２０１１．１１．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１１００５４（Ｐ２０１０−１１００５４）
【出願日】平成２２年５月１２日（２０１０．５．１２）
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月２４日（２０１１．１１．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年５月１２日（２０１０．５．１２）
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【Ｆターム（参考）】
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