超導電纜的末端結構體及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供超導電纜的末端結構體，該超導電纜的末端結構體將超導電纜與電極在降低了接觸電阻的狀態(tài)下容易且適當地連接，該超導電纜是將在基板上隔著中間層具備超導層的超導線材在芯材的周圍以使超導層處于內周側且使基板處于外周側的方式纏繞而成的。在該末端結構體中，超導電纜(110)具有多個在基板上隔著中間層具備超導層的超導線材(113、115)，以使超導層為內周側且使基板為外周側的方式將這些多個超導線材(113、115)在芯材(111)的周圍纏繞為同心圓狀，從而進行多層配置。將超導電纜(110)配置于筒狀電極(120)內，將筒狀電極(120)的內表面與多個超導線材(113、115)中的、在筒狀電極(120)內位于最外層的超導線材(113、115)中的基板側的面通過焊錫連接。
【專利說明】
超導電纜的末端結構體及其制造方法
技術領域
[0001] 本發(fā)明涉及超導電纜的末端結構體，特別地，涉及將具有超導層的超導線材的超 導層向電纜的內側卷繞為螺旋狀而構成的超導電纜的末端結構體。
【背景技術】
[0002] 以往，在超導電纜中，將帶狀的超導線材（以下，也稱為"超導帶材"）在芯材 (former)的外周卷繞為螺旋狀。另外，在超導電纜中，為了實現(xiàn)大電流輸電，通常將超導帶 材多層地配置為同心圓狀。在多層配置的超導帶材的層間（即超導帶材之間）設置有壓帶， 該壓帶按壓超導帶材并且使超導帶材間電絕緣。另外，作為超導帶材，已知REBa yCu30z*(RE 表示選自Y、Nd、Sm、Eu、Gd以及Ho中的一種以上的元素，y蘭2且z = 6.2~7)的超導線材。作為 REBayCu30zBayCu30j超導體，以YBa2Cu 3〇7表示的釔系超導線材為代表。對于釔系超導線材， 在帶狀的基板上隔著中間層形成有超導層，在具備該釔系超導線材的超導電纜中，通過以 基板為外周側、超導層為內周側的方式將超導帶材卷繞于芯材，從而構成了各層。
[0003] 在將這樣的多層結構的超導電纜應用于超導應用設備的情況下，例如，如專利文 獻1所示，使用將超導電纜的超導帶材與連接于外部電源或者外部電路的金屬端子（電極） 電連接而成的末端結構體。此外，該超導電纜的末端結構體也可以稱為超導電纜的終端部 的結構。
[0004] 在專利文獻1的末端結構體中，超導電纜的超導帶材與作為插入有超導電纜的芯 材的筒狀的金屬端子(電極)的、常導連接部件的外表面連接。具體而言，在該常導連接部件 的外表面設置有隨著沿著軸心從超導帶材側遠離而外徑逐漸變大的臺階。這些臺階與超導 帶材的層對應，對每個帶有臺階的臺階部的上表面(也稱為"連接面"）將各層的超導帶材在 超導層側進行連接。通過該常導連接部件，配置于極低溫部的超導電纜被引出到常溫部。 [0005]這樣，在超導帶材與常導連接部件的外表面(連接面)連接的結構中，在連接面的 外徑比作為連接對象的超導帶材的層的外徑大的情況下，對于超導帶材的層，連接部分的 外徑比卷繞于芯材的普通狀態(tài)的外徑大。
[0006] 即，在超導帶材的各層中的連接部分(與連接面連接的部分）中，超導帶材的周向 的間隔比卷繞于芯材的普通狀態(tài)中的間隔擴大。這樣，若在超導帶材的各層中超導帶材彼 此的周向上的間隔有變化的情況下，對超導電纜和常導連接部件在液氮溫度下進行通電 (以交流電流通電），則在超導帶材產生的交流損耗變大?？梢哉J為，伴隨該較大的交流損耗 的產生，熱損耗變大，將其冷卻的冷凍機的載荷增大。由此，對于將超導帶材連接于電極的 外表面的連接面的結構，需要將外表面的連接面的外徑與對應的超導帶材的層的外徑準確 地匹配，具有連接面的常導連接部件的制作比較繁瑣。另外，在末端結構體的組裝操作時， 需要注意在各層準確地進行各層的超導帶材、與對應的常導連接部件的連接面之間的連 接，比較繁瑣。另外，在通過人工操作一條一條地進行這些連接的情況下，存在以下問題:在 彼此的連接部分的連接電阻值易于產生偏差。
[0007] 另一方面，在專利文獻2和專利文獻3中，與專利文獻1不同，公開了將超導電纜的 超導帶材與插入有超導電纜的芯材的筒狀的電極的內表面連接的結構。
[0008] 在專利文獻2中，對于作為筒狀的電極的常導連接部件，在其一端側插入與末端容 器部內的套筒的端部連接的導體，在另一端側(超導電纜側）的內周形成有與超導帶材連接 的階梯狀的連接面。對于連接面，構成為內徑從常導連接部件的另一端(超導電纜側）向一 端(常導導體部側)階段性地減少，且形成為與超導電纜中的超導帶材的各層的階梯狀態(tài)對 應。通過將在超導帶材的超導層側連接的連接用超導板材通過焊錫安裝于這些連接面，從 而將超導帶材與套筒的端部電連接。
[0009] 另外，在專利文獻3中公開了以下結構:將具有(Bi，Pb)2Sr2Ca 2Cu3〇1()-x(0蘭X〈l)等 鉍系2223超導層的超導帶材的各層分別插入到與這些各層的外徑對應的內徑的筒狀的金 屬端子內，從而將金屬端子與超導帶材連接的結構。通過這樣的結構，專利文獻2和專利文 獻3能夠解決專利文獻1的問題點。
[0010]現(xiàn)有技術文獻
[0011] 專利文獻
[0012] 專利文獻1:日本特許2010-263699號公報 [0013] 專利文獻2:日本特許2010-287349號公報 [0014] 專利文獻3:日本特開平10-126917號公報
【發(fā)明內容】
[0015] 發(fā)明要解決的問題
[0016] 近年來，存在將在基板上隔著中間層具有超導層的釔系超導線材與電極盡可能降 低接觸電阻地進行連接的希望。
[0017] 但是，在專利文獻2的超導電纜的末端結構體中，在超導電纜的超導帶材與常導連 接部件（電極)之間的連接中，有具有超導層的超導板材的介入。因此，與將超導帶材和常導 連接部件（電極)直接連接的結構相比，連接部位增加，結果產生連接電阻變高的問題。另 外，在專利文獻3的超導電纜導體的末端結構中，超導線材與端子的內表面連接。但是，對于 這樣的超導線材，設定為具備鉍系2223(鉍系氧化物超導體）的超導線材，其課題與具備釔 系超導線材的超導電纜的末端結構明顯不同。也就是，對于具備釔系超導線材的超導電纜， 需要將超導帶材以基板側為外周側、超導層側為內周側的方式卷繞于芯材。由此，對于具備 釔系超導線材的超導電纜的末端結構體，產生由于將超導帶材的基板側與電極連接、或將 超導層側與電極連接，而交流損耗或連接電阻大幅變化的問題。
[0018] 另一方面，具備鉍系氧化物超導體的超導線材的剖面中，隔著中心，基板側、超導 層側不是非對稱，而是對稱的帶狀線材，因此即使與帶狀線材的里側連接、或與表側連接， 也根本不會產生交流損耗或連接電阻大幅變化的問題。
[0019] 本發(fā)明的目的在于提供超導電纜的末端結構體，該超導電纜的末端結構體能夠將 超導電纜與電極，以降低了接觸電阻的狀態(tài)容易地且適當地連接，該超導電纜是將在基板 上隔著中間層具備超導層的超導線材在芯材的周圍以使所述超導層為內周側且使所述基 板為外周側的方式纏繞而成的。
[0020] 解決問題的方案
[0021] 本發(fā)明的超導電纜的末端結構體的一個形態(tài)采用以下結構，具備:超導電纜，其具 有多個在基板上隔著中間層具備超導層的超導線材，以使所述超導層為內周側且使所述基 板為外周側的方式將這些多個超導線材在芯材的周圍纏繞為同心圓狀，從而進行多層配 置；以及筒狀的電極，其與所述超導線材進行終端連接，該超導電纜的末端結構體中，所述 超導電纜配置于所述電極內，所述電極的內表面與所述多個超導線材中的在所述電極內位 于最外層的所述超導線材的外周側的面連接。
[0022]本發(fā)明的超導電纜的末端結構體的制造方法的一個形態(tài)設為，該超導電纜的末端 結構體具備:超導電纜，其具有多個在基板上具備超導層的超導線材，以使所述超導層為內 周側且使所述基板為外周側的方式將這些多個超導線材在芯材的周圍纏繞為同心圓狀，從 而進行多層配置；以及筒狀的電極，其與所述超導線材進行終端連接，該方法中，所述電極 由沿著所述超導電纜的延伸方向分割成的多個分割體構成為筒狀，該方法具有以下工序： 將所述超導電纜配置于筒狀的所述分割體內，且在所述分割體的內周面與所述多個超導線 材中的在所述電極內位于最外層的所述超導線材的外周側的面之間配置焊錫的工序;通過 在所述電極的外周安裝能夠縮徑的筒狀的縮徑部件并進行縮徑，將所述電極的內表面按壓 于所述超導電纜的外表面的工序；以及從所述縮徑部件的外側對所述焊錫進行加熱的加熱 工序。
[0023]發(fā)明效果
[0024] 根據本發(fā)明，能夠將超導電纜與電極以降低了接觸電阻的狀態(tài)容易地且適當地連 接，該超導電纜是將在基板上具備超導層的超導線材以使所述超導層為內周側且使所述基 板為外周側的方式纏繞于芯材的周圍而成的。
【附圖說明】
[0025] 圖1是表示本實施方式的超導電纜的末端結構體的概略結構的側視圖。
[0026] 圖2是從超導電纜的末端側觀察該末端結構體的筒狀電極的要部構成圖。
[0027]圖3是表示圖1所示的超導電纜的末端結構體的概略結構的剖面圖。
[0028] 圖4是表示超導帶材的卷繞狀態(tài)的圖。
[0029] 圖5是示意性地表示超導帶材的要部構成的剖面圖。
[0030] 圖6是表示圖3的A-A剖面的剖面圖。
[0031] 圖7是表示圖1的縮徑部件的立體圖。
[0032]圖8是表示實施方式的超導電纜的末端結構體中的筒狀電極的變形例的立體圖。 [0033]圖9是用于說明本實施方式的超導電纜的末端結構體的制造方法的圖。
[0034]圖10是用于說明本實施方式的超導電纜的末端結構體的制造方法的圖。
[0035]圖11是用于說明本實施方式的超導電纜的末端結構體的制造方法的圖。
[0036] 圖12是用于說明本實施方式的超導電纜的末端結構體的制造方法的圖。
[0037] 圖13是用于說明本實施方式的超導電纜的末端結構體的制造方法的圖。
[0038] 圖14是用于說明本實施方式的超導電纜的末端結構體的制造方法的圖。
[0039] 附圖標記說明
[0040] 100末端結構體
[0041 ] 110超導電纜
[0042] 111 芯材
[0043] 112、114、116 壓帶
[0044] 113、115 超導帶材
[0045] 113a超導層側的面
[0046] 113b基板側的面
[0047] 120、120A 筒狀電極
[0048] 121、122、123、124、125 分割體
[0049] 130引線電纜
[0050] 140縮徑部件
[0051] 170 焊錫
[0052] 171、172預備焊錫部
[0053] 180 熱源
[0054] 1131 基板
[0055] 1132 中間層
[0056] 1133 超導層
[0057] 1134 穩(wěn)定層
【具體實施方式】
[0058]以下，參照附圖對本發(fā)明的實施方式進行詳細說明。
[0059]圖1是表示本發(fā)明的實施方式的超導電纜的末端結構體的概略結構的側視圖。在 實施方式中，為了簡化說明，雖然對超導電纜為2層結構即具有2層的超導帶材(超導線材） 的情況進行例示，但是在1層結構、或者3層結構以上即具有3層以上的超導帶材的情況下， 也能夠適用本發(fā)明。圖2是從后方側(也就是圖1的右側，筒狀電極的后方)觀察末端結構體 100的筒狀電極120的要部構成圖。
[0060] 如圖1和圖2所示，末端結構體100具有:超導電纜110、筒狀的引出用電極（以下，稱 為筒狀電極H20以及筒狀的縮徑部件140。按照超導帶材的層數設置筒狀電極120。在本實 施方式的例子中，超導電纜110的超導帶材的層數為2層，因此設置有兩個筒狀電極120-1、 120-2。將引線電纜130-1、130-2與各筒狀電極120-1、120-2電連接。在實際使用時，超導電 纜110和筒狀電極120浸泡于液氮等極低溫的液體。而且，超導電纜110的電流通過筒狀電極 120而被引線電纜130引出到常溫部。例如，將引線電纜130通過聚合物套管(未圖示)等導出 到氣體中。
[0061] 圖3是表示圖1所示的超導電纜的末端結構體的概略結構的剖面圖。
[0062] 如圖1和圖3所示，超導電纜110具有:芯材(former) 111、壓帶112、第一超導帶材 113、壓帶114、第二超導帶材115、以及壓帶116。
[0063] 芯材111是圓筒形狀，由Cu(銅）的絞合線構成。在該芯材111的外周卷繞有由無紡 織布構成的壓帶112。
[0064] 如圖4所示，在壓帶112的外周，構成第一超導帶材層的第一超導帶材113在周向上 在各帶材間空開少許的規(guī)定間隔G，并分別卷繞為螺旋狀。在第一超導帶材113的外周卷繞 有由無紡織布構成的壓帶114。此外，壓帶112、114分別構成為，通過將1條無紡織布不空開 間隔地卷繞為螺旋狀從而成為層狀的絕緣部分。此外，構成第二超導帶材層的第二超導帶 材115與第一超導帶材113相同地，在壓帶114的外周，在周向上空開規(guī)定間隔并分別卷繞為 螺旋狀。壓帶116與壓帶112、114相同地，在該第二超導帶材115的外周，將1條無紡織布不空 開間隔地卷繞為螺旋狀。
[0065] 在本實施方式的例中，每層將10條超導帶材空開規(guī)定間隔地卷繞為螺旋狀。也就 是，第一超導帶材113和第二超導帶材115的各超導帶材層分別由10條超導帶材構成。此外， 在超導電纜110中，構成超導帶材的各層的超導帶材的條數為幾條都可以，也可以由12條等 的10條以上構成，只要為至少1條以上即可。作為超導帶材113、115的層，例如，將10張厚度 0· 1mm、寬度5mm的超導帶材以絞合節(jié)距250mm卷繞。作為壓帶112、114,例如，將厚度0· 2mm、 寬度45mm的無紡織布卷上1/2圈（也就是，重疊帶寬的一半而進行卷繞）。
[0066] 作為超導帶材113、115的材料，可以使用以往提出的各種超導材料。在此，超導帶 材113、115具備基板和沿著基板形成的1^8 &<11302系（1^表示選自￥、制、3111411、6(1以及!1〇的 一種以上的元素 ，y = 2且z = 6.2~7)的高溫超導薄膜的超導層。
[0067] 圖5是示意性地表示超導帶材的要部構成的剖面圖。此外，超導帶材115具有與超 導帶材113相同的結構，與超導帶材113相同地，配置于芯材111的周圍。由此，僅對超導帶材 113的結構進行說明，省略超導帶材115的說明。
[0068]超導帶材(YBC0超導線材）113(115)為帶狀，通過在帶狀的金屬制的基板1131上按 順序將中間層1132、帶狀的超導層1133、穩(wěn)定層1134層疊來形成。此外，在超導帶材113中， 優(yōu)選由基板1131、中間層1132、超導層1133以及穩(wěn)定層1134構成的層疊結構被由導電材料 (銅)構成的覆蓋材料覆蓋。
[0069] 基板1131例如是以Ni-Cr系（具體而言，Ni-Cr-Fe-Mo系的哈氏合金(注冊商標)B、 C、X等）、W-Mo系、Fe-Cr系（例如，奧氏體系不銹鋼）、或者Fe-Ni系(例如，非磁性的組成系的 物質）等材料為代表的低磁性的晶粒無取向?耐熱高強度金屬基板。中間層1132例如具有 用于防止自基板1131的元素擴散達到超導層1133的擴散防止層，和用于使超導層1133的結 晶取向為一定的方向的取向層等多個層。在此，對于中間層1132,在基板1131上具有作為第 一中間層的Al 2〇3層，在Al2〇3層上具有作為第二中間層的Y2〇3層，在Y 2〇3層上具有作為第三中 間層的MgO層。另外，對于中間層1132，在MgO層上具有作為第四中間層的LaMn〇3層，在LaMn〇3 層上具有作為第五中間層的Ce0 2層。在基板1131上通過濺射法對作為第一中間層的Al2〇3層 進行制膜。此外，對于第一中間層，也可以由ReZrO(Re:選自Y、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、 Tm以及Yb的一種或兩種以上的稀土元素）代替AI2O3,并通過RF(Radio Frequency)-派射法 (射頻派射法）、MOD法(Meta 1 Organic Decomposi tion，金屬有機物熱分解法)等進行制膜。 該第一中間層是耐熱性較高的、用于降低界面反應性的層，還作為為了得到配置于其上的 膜的取向性而使用的床層而發(fā)揮功能。在AI2O3層上通過IBAD法（Ion Beam Assisted Depos i tion，離子束輔助沉積法)對作為第二中間層的MgO層進行制膜。在MgO層上通過派射 法對作為第三中間層的LaMn0 3層進行制膜。第四中間層即Ce02層是在超導層1133的緊下方 配置的層，在LaMn〇3層上通過派射法進行制膜。已知Ce〇2層由于與超導層(YBC0層）1133的相 容性較好，且與超導層1133的反應性較小而作為最佳的中間層之一。也可以代替濺射法而 通過PLD( Pulsed Laser Depos it ion :脈沖激光沉積法)法對Ce〇2層進行制膜。此外，MgO層 上方的層還作為防止與超導層1133之間的反應的反應防止層而發(fā)揮功能。此外，中間層 1132也可以形成為1層~3層或者5層以上。
[0070] 超導層1133以YBa2Cu3〇7表示的釔系超導體(YBC0層)為代表。
[0071 ] 優(yōu)選包括2!'、5]1、〇6、1';[、批、他中至少一種的氧化物顆粒(粒徑50|>111]以下）作為磁 通釘扎點在超導帶材113、115的超導層1133中分散。在該情況下，對于作為高溫超導薄膜的 超導層的制膜法，使用三氟乙酸鹽(TFA)的TFA-M0D法是適宜的。例如，能夠通過向包含TFA 的B a溶液中混合與B a的親和性高的、含Z r的環(huán)烷酸鹽等，來使包含Z r的氧化物顆粒 (BaZr03)作為磁通釘扎點而分散于由RE系超導體構成的高溫超導薄膜中。此外，對于在高 溫超導薄膜中分散磁通釘扎點的方法，能夠適用公知的技術(例如日本特開2012-059468號 公報）。通過在超導帶材113、115的高溫超導薄膜中分散磁通釘扎點，即使在發(fā)生彎曲的狀 態(tài)下使用超導帶材113、115,也不易受到磁場的影響，而能發(fā)揮穩(wěn)定的超導特性。
[0072]利用銀、金、鉑等貴金屬或者它們的合金的低電阻的金屬在超導層1133上對穩(wěn)定 層1134進行制膜。此外，通過將穩(wěn)定層1134形成于超導層1133的緊上方，從而防止了超導層 1133與金、銀等貴金屬、或者它們的合金以外的材料直接接觸而反應從而引起的性能降低 的情況。除此之外，穩(wěn)定層1134將由故障電流或交流通電產生的熱分散從而防止了發(fā)熱引 起的斷裂?性能降低。
[0073] 這樣，多個超導帶材113、115在基板1131上具備超導層1133。而且，在超導電纜110 中，多個超導帶材113、115使超導層側的面113a朝向內周側且使基板側的面113b朝向外周 側地在芯材111的周圍配置為同心圓狀。即，超導帶材113、115在芯材111的周圍且由壓帶構 成的層狀的絕緣部分間以使超導層1133為內周側且使基板1131為外周側的方式纏繞而進 行多層配置。
[0074]此外，實際上，對于超導電纜110,在壓帶116的外周側設置有電絕緣層、超導屏蔽 層、外部穩(wěn)定層、波紋管等。但是，這些部件由于在超導帶材113、115與筒狀電極120連接的 末端部位被去掉，所以在圖1~圖3中，省略它們進行表示。
[0075]超導電纜110以在筒狀電極120(120-1、120-2)內通過的方式配置于筒狀電極120 (120-1、120-2)內。
[0076]筒狀電極120(120-1、120-2)整體為筒狀，由Cu(銅）等具有導電性的金屬材料形 成。根據圖2可知，筒狀電極120(120-1、120-2)是能夠被超導電纜110貫通其內部的中空結 構。
[0077]超導電纜110的超導帶材113、115中的、在最外周側設置的第二超導帶材115與設 置于距超導電纜110的終端側最遠的筒狀電極120-1的內表面通過焊錫直接連接。
[0078]將從最外周起設置為第二個(在圖1的例子的情況下，為最內周）的第一超導帶材 113,在之前的筒狀電極120-1之后，與設置于超導電纜110的終端側(在圖1的例的情況下， 為表示最靠終端側的附圖右側)的筒狀電極120-2的內表面通過焊錫直接連接。
[0079] 即，超導電纜110以自超導電纜110的終端側依次貫通多個筒狀電極120-1、120-2 的狀態(tài)，配置于多個筒狀電極120-1、120-2。而且，對于配置于筒狀電極120(120-1，120-2) 內的超導電纜11 〇，將超導帶材115、113自外周側的超導帶材115、113的層按順序向終端側 一層一層地與筒狀電極120-1、120-2的內表面連接。
[0080] 換言之，對于筒狀電極120(120-1、120_2)以其內表面（內周面)與在內部位于最外 層的超導帶材113、115僅通過焊錫進行接合(所謂的直接附著）。
[0081] 具體而言，如圖3所示，筒狀電極120-1以其內表面與在筒狀電極120-1內位于最外 層的第二超導帶材115以能夠通過焊錫170(焊錫鍍層即預備焊錫部171、172)進行通電的方 式，僅通過焊錫進行接合(所謂的直接附著）。
[0082]另外，筒狀電極120-2以其內表面與在筒狀電極120-2內位于最外層的第一超導帶 材113以能夠通過焊錫170(預備焊錫部171、172)進行通電的方式，僅通過焊錫進行接合(所 謂的直接附著）。
[0083]筒狀電極120(120-1、120-2)由沿著超導電纜110的延伸方向分割的多個分割體 12U122構成為筒狀。
[0084] 即，通過將分割體121、122在超導電纜110的外周的規(guī)定位置上進行組合，來以包 圍該規(guī)定位置的方式將筒狀電極120(120-1、120-2)配置為筒狀。
[0085]圖6是表不圖3的A-A剖面的剖面圖。此外，在圖6中，為了將圖簡化，省略與筒狀電 極120-1連接的引線電纜130-1(參照圖1)進行表示。
[0086] 如圖1~3和圖6所示，筒狀電極120(120-1、120-2)為能夠沿著水平方向2分割為兩 個分割體(半割體)121、122的結構。
[0087] 筒狀電極120(120-1、120-2)的內徑與在內部配置的超導電纜110的外徑大致相 同，或者比在內部配置的超導電纜110的外徑小。
[0088] 在筒狀電極120-1的內表面中，在與構成超導電纜110的最外層的超導帶材115的 端部相對的部分、也就是連接部分，通過預備焊錫處理設置有預備焊錫部172。另外，在超導 帶材115側，在與筒狀電極120-1的內表面連接的端部，通過預備焊錫處理設置有預備焊錫 部171。對于這些筒狀電極120-1的內表面和超導帶材115的端部，通過將兩者之間的預備焊 錫部171、172熔化，來進行焊錫連接。在此，雖然構成為，在筒狀電極120-1的內表面和超導 帶材115的端部的彼此的連接部分的兩者，通過預備焊錫處理設置有預備焊錫部171、172， 但是不限于此，在至少一者設置即可。
[0089]在筒狀電極120(120-1、120-2)的外周配置有能夠縮徑的筒狀的縮徑部件140。通 過縮徑部件140進行縮徑，從而對筒狀電極120(120-1、120-2)進行按壓，使得筒狀電極120 (120-1、120-2)的內表面、也就是分割體121、122的內表面與超導電纜110的外表面緊貼。
[0090] 縮徑部件140為具有導熱性的筒狀體，構成為能夠擴徑縮徑?？s徑部件140在超導 帶材113的外周側配置于超導帶材113與筒狀電極120的連接部分的外周。
[0091] 在此，縮徑部件140(140-1、140-2)以從外周側對筒狀電極120(120-1、120-2)進行 覆蓋的方式，相對于筒狀電極120纏繞為螺旋狀，筒狀電極120(120-1、120-2)對通過焊錫 170連接的超導帶材113的端部進行覆蓋。
[0092] 圖7是表示圖1的縮徑部件140的立體圖。
[0093] 在此，如圖7所示，縮徑部件140具有將帶狀的有導熱性的彈簧材料卷繞為滾筒狀 且在滾筒的軸向以螺旋狀延伸的形狀。縮徑部件140有時也稱為滾筒彈簧。
[0094]該縮徑部件140的內徑比筒狀電極120(120-1、120-2)的外徑小。將縮徑部件140擴 徑(在半徑方向上朝向外側的箭頭方向）后，包在筒狀電極120(120-1、120-2)上。從而，縮徑 部件140進行縮徑(在半徑方向上朝向中心側的箭頭方向），從外周側在整個面將筒狀電極 120(120-1、120-2)向筒狀電極120(120-1、120-2)的中心側、也就是筒狀電極120(120-1、 120-2)內的超導電纜110的外表面?zhèn)劝磯骸?br>[0095]此外，在本實施方式中，筒狀電極120(120-1、120-2)構成為沿著超導電纜110的延 伸方向2分割而成的結構，但是不限于此，也可以由2分割以上的分割體構成。
[0096]圖8是表示實施方式的超導電纜的末端結構體中的筒狀電極的變形例的立體圖。 圖8所示的筒狀電極120(120-1、120-2)的變形例即筒狀電極120A由沿著超導電纜110的延 伸方向（相當于軸心C方向）3分割而成的分割體123~125構成為筒狀。筒狀電極120A起到與 筒狀電極120(120-1、120-2)相同的作用效果。
[0097]另外，通過縮徑部件140的縮徑，筒狀電極120(120-1、120-2)成為固定于配置在筒 狀電極120(120-1、120-2)內的超導電纜110狀態(tài)。即，能夠不對超導電纜110自身實施穿孔 加工等加工，而使超導電纜110固定于筒狀電極120-1。
[0098] 接著，參照圖9~圖14,對本實施方式的超導電纜的末端結構體100的制造方法進 行說明。圖9~圖14是用于說明本實施方式的超導電纜的末端結構體的制造方法的圖。在 此，作為超導電纜的末端結構體1 〇〇的制造方法，對將筒狀電極120 (120-1、120-2)中的筒狀 電極120-1與超導電纜110進行連接的方法進行說明。
[0099] 如圖9所示，對于超導電纜110,剝掉規(guī)定部位的壓帶116,而使連接于筒狀電極 120-1的第二超導帶材115的端部露出。另外，在末端將設置于壓帶116的外周側的電絕緣 層、超導屏蔽層以及外部穩(wěn)定層剝去等，使超導帶材115的端部作為超導電纜110的外表面 而露出。
[0100] 然后，如圖10所示，對筒狀電極120-1和第二超導帶材115的彼此連接的部分的至 少一者實施預備焊錫處理(鍍焊錫）。在此，對筒狀電極120-1的內表面的一部分、和與該內 表面對應的第二超導帶材115的外表面的兩者實施了鍍焊錫處理，因此設置有預備焊錫部 172、172。此外，設置于筒狀電極120-1的內表面的預備焊錫部172的長度方向上的長度與設 置于超導帶材115的端部的預備焊錫部171的長度方向上的長度為彼此連接的部分的長度 方向上的長度。
[0101] 這時，超導帶材115的端部為分別以不重疊的方式設置的狀態(tài)。
[0102] 接下來，如圖11所示，從超導帶材115的外周側，將分割體121、122(筒狀電極120-1)配置于覆蓋超導帶材115的規(guī)定位置的位置，形成為筒狀。這時，也可以通過以使分割體 121、122成為筒狀電極120-1的方式形成為筒狀，并向該筒狀體內插入超導電纜110來進行 配置。
[0103] 然后，如圖12所示，將縮徑部件140以從外周側包圍的方式安裝于筒狀電極120-1 (分割體121、122)。換言之，以從外周側覆蓋超導帶材115的端部與筒狀電極120-1的連接部 分的方式，從分割體121、122的外周側對縮徑部件140進行配置。這時，縮徑部件140(140-1) 一邊抵抗向縮徑方向的作用力使其擴徑，一邊對其進行設置。
[0104] 然后，使縮徑部件140在筒狀電極120-1上、也就是超導帶材115與筒狀電極120-1 的連接部分上(連接部分的外周側)縮徑。這時，如圖13所示，縮徑部件140通過進行縮徑，從 而將筒狀電極120-1(分割體121、122)在其整周向軸心(相當于超導電纜110的軸心)側、換 言之向超導帶材115側按壓。
[0105]由此，筒狀電極120-1成為隔著預備焊錫部171、172被按壓并緊貼于超導帶材115 的外表面的狀態(tài)，固定于超導電纜110自身。對于該結構，也可以說是超導電纜110被筒狀電 極120-1支撐的狀態(tài)。
[0106]這樣，通過縮徑部件140縮徑，從而位于縮徑部件140的內周側的筒狀電極120-1的 內表面隔著預備焊錫部171、172被按壓于構成配置于內部的超導電纜110的外表面的第二 超導帶材115。特別地，縮徑部件140由帶狀的彈簧材料構成，在筒狀電極120-1的整周配置， 所以將筒狀電極120-1內的內表面，通過相對于超導帶材115的外表面整個面進行按壓來進 行固定。
[0107] 接下來，如圖14所示，從縮徑部件140的外側利用加熱器等熱源180,對超導帶材 115與筒狀電極120-1的連接部分進行加熱（加熱工序），來將預備焊錫部171、172熔化。由 此，按壓于超導帶材115的筒狀電極120-1與超導帶材115通過焊錫170(預備焊錫部171、 172)電連接。在預備焊錫部171、172熔化的期間，縮徑部件140也始終從外周側在整個面將 筒狀電極120-1向超導帶材115側按壓。由此，構成彼此的連接部分的預備焊錫部171、172的 層能夠在多個超導帶材115與筒狀電極120-1的內表面之間均勻地變薄。
[0108] 這樣，利用本實施方式的超導電纜的末端結構體100,能夠將超導帶材113、115與 筒狀電極120的連接電阻抑制為較低，且能夠降低連接部分的焦耳熱的產生，并且，不會產 生偏差所以不易造成偏流，能夠向超導電纜110通電的電流容量不會降低。
[0109] 例如，與將貫通筒狀電極內部的超導電纜的超導線材通過人工操作連接于筒狀電 極的外表面的以往的結構不同，不需要將超導電纜110的超導帶材113、115-條一條地焊接 于筒狀電極120,彼此的連接部分的連接電阻值不會由于操作而產生較大偏差。
[0110] 另外，根據本實施方式，即使是將筒狀電極120的內表面與在筒狀電極120內通過 的超導帶材113、115連接的結構，也與以往的超導電纜的末端結構體(專利文獻2)不同，不 通過連接用超導板材，而直接進行連接。也就是，筒狀電極120的內表面與在筒狀電極120內 通過的超導帶材113、115僅通過焊錫進行連接(直接附著）。由此，能夠盡可能減少連接兩者 時的連接部位，能夠盡可能降低連接電阻。另外，對于筒狀電極120與超導帶材113、115的連 接，能夠不通過人工操作一條一條地對超導帶材進行連接，所以連接部位的連接電阻的偏 差不易產生，而能夠將兩者容易地進行連接。
[0111] 這樣，對于超導電纜的末端結構體100,能夠將多個超導帶材113、115與筒狀電極 120通過焊錫在降低了接觸電阻的狀態(tài)下容易地且適當地進行連接，能夠確?？煽壳疫m當 的通電容量。
[0112] 此外，在本實施方式的末端結構體100中，如圖7所示，將縮徑部件140設為將帶狀 的具有導熱性的彈簧材料卷繞為滾筒狀且在滾筒的軸向以螺旋狀延伸的形狀，但是只要是 縮徑的結構，則不限于此。縮徑部件140也可以構成為，將帶狀的具有導熱性的彈簧材料以 滾筒狀卷繞為多層。
[0113] 另外，在本實施方式中，將縮徑部件140設為將帶狀的具有導熱性的彈簧材料卷繞 為螺旋狀也就是滾筒狀而得到的部件，但是不限于此，也可以設為將棒狀材料等線狀材料 形成為螺旋狀而得到的線圈。
[0114] 另外，在超導帶材的層數為兩層以上的情況下，構成為在與層數相同數量的筒狀 電極120內配置超導電纜110,各筒狀電極以其內表面向超導電纜的末端側按順序與構成位 于內側的層的超導帶材連接。
[0115] [實施例]
[0116] 〈實施例1>
[0117] 以厚度0.12[mm]X寬度5[mm]形成圖5所示的REBayCu3〇z系超導線材，將10條該超 導線材纏繞于芯材構成超導帶材的各層而形成超導電纜，使用該超導電纜、筒狀電極、以及 縮徑部件，制造了上述結構的末端結構體1〇〇。筒狀電極120-1的內表面與超導帶材115的外 周側的面(基板側的面)通過焊錫170進行了連接。另外，在筒狀電極120與超導帶材115的連 接時，在兩者的連接面設置預備焊錫部171、172,如圖9~圖14所示那樣對它們進行了制造。
[0118] 〈比較例1>
[0119] 將實施例1的超導電纜的末端結構體中由分割體構成的筒狀電極改變?yōu)橥螤畹?一個筒狀體即筒狀電極，向該筒狀電極插入超導電纜，將超導電纜的位于外層側的超導帶 材不與筒狀電極的內表面連接，而是與外表面進行了連接。這時，超導帶材以內周側的面 (超導層側的面)通過焊錫與筒狀電極的外表面進行了連接。
[0120] 〈比較例2>
[0121] 在實施例1的超導電纜的末端結構體中，將筒狀電極的內周面、與筒狀電極內的超 導電纜的內周側的面通過與專利文獻2的連接用板材相同的板材進行了連接。將筒狀電極 的內周面與板材、以及筒狀電極內的超導電纜的內周側的面與板材通過焊錫進行了連接。
[0122] 而且，在將實施例1、比較例1、比較例2的末端結構體浸漬于液氮中（077K)的狀態(tài) 下，對內部導體交流損耗[W/m]進行了測定。這些如表1所示。另外，以直流四端子法對各超 導線材與筒狀電極的連接電阻進行了測定，其結果，實施例1中的包括電極或者超導帶材的 連接部位的連接電阻的平均值[μΩ/根]為0.25μΩ，比較例1也示出了幾乎同樣的值。但是， 在比較例2中，示出了遠遠超過實施例1的連接電阻值的值。
[0123] 表1
[0125] 根據表1可知，對于將超導線材以使超導層為內周側且使基板為外周側的方式在 芯材的周圍纏繞為同心圓狀而多層配置而成的超導電纜，將該超導電纜與筒狀電極的內周 面連接的結構與和外周面連接的結構相比，能夠降低交流損耗。
[0126] 在2014年2月27日提出的日本專利申請?zhí)卦?014-037117號中包含的說明書、附圖 以及摘要的公開內容全部引用于本申請。
[0127] 工業(yè)實用性
[0128] 本發(fā)明的超導電纜的末端結構體具有以下效果：能夠將超導電纜與電極，以降低 了接觸電阻的狀態(tài)容易地且適當地連接，該超導電纜是將在基板上具備超導層的超導線材 在芯材的周圍以使所述超導層為內周側且使所述基板為外周側的方式纏繞而成的，本發(fā)明 的超導電纜的末端結構體作為多層的超導電纜的末端結構體是有用的。
【主權項】
1. 一種超導電纜的末端結構體，具備:超導電纜，其具有多個在基板上隔著中間層具備 超導層的超導線材，以使所述超導層為內周側且使所述基板為外周側的方式將這些多個超 導線材在芯材的周圍纏繞為同心圓狀，從而進行多層配置；以及筒狀的電極，其與所述超導 線材進行終端連接，該超導電纜的末端結構體中， 所述超導電纜配置于所述電極內， 所述電極的內表面與所述多個超導線材中的在所述電極內位于最外層的所述超導線 材的外周側的面連接。2. 如權利要求1所述的超導電纜的末端結構體，其中， 所述電極由沿著所述超導電纜的延伸方向分割成的多個分割體構成為筒狀。3. 如權利要求1或2所述的超導電纜的末端結構體，其中， 在所述電極的外周安裝有能夠縮徑的筒狀的縮徑部件。4. 如權利要求1至3中任意一項所述的超導電纜的末端結構體，其中， 對彼此連接的所述電極的內表面和在所述電極內位于最外層的所述超導線材的外周 側的面中的至少一個面實施鍍焊錫處理。5. -種超導電纜的末端結構體的制造方法，該超導電纜的末端結構體具備:超導電纜， 其具有多個在基板上具備超導層的超導線材，以使所述超導層為內周側且使所述基板為外 周側的方式將這些多個超導線材在芯材的周圍纏繞為同心圓狀，從而進行多層配置；以及 筒狀的電極，其與所述超導線材進行終端連接，該方法中， 所述電極由沿著所述超導電纜的延伸方向分割成的多個分割體構成為筒狀， 該方法具有以下工序： 將所述超導電纜配置于筒狀的所述分割體內，且在所述分割體的內周面與所述多個超 導線材中的在所述電極內位于最外層的所述超導線材的外周側的面之間配置焊錫的工序； 通過在所述電極的外周安裝能夠縮徑的筒狀的縮徑部件并進行縮徑，將所述電極的內 表面按壓于所述超導電纜的外表面的工序；以及 從所述縮徑部件的外側對所述焊錫進行加熱的加熱工序。
【文檔編號】H01B13/00GK106030909SQ201580009121
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2015年2月26日
【發(fā)明人】北村祐, 中西達尚, 引地康雄
【申請人】昭和電線電纜系統(tǒng)株式會社