特許 6155195 超電導ケーブルの接続構造

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6155195

(24)【登録日】2017年6月9日

(45)【発行日】2017年6月28日

(54)【発明の名称】超電導ケーブルの接続構造

(51)【国際特許分類】

   H02G 15/34 20060101AFI20170619BHJP

   H02G 15/08 20060101ALI20170619BHJP

   H01B 12/02 20060101ALI20170619BHJP

   H01R 4/68 20060101ALI20170619BHJP

【ＦＩ】

   H02G15/34

   H02G15/08

   H01B12/02ZAA

   H01R4/68

【請求項の数】8

【全頁数】22

(21)【出願番号】特願2013-548517(P2013-548517)

(86)(22)【出願日】2013年4月15日

(86)【国際出願番号】JP2013061162

(87)【国際公開番号】WO2013157513

(87)【国際公開日】20131024

【審査請求日】2016年3月11日

(31)【優先権主張番号】特願2012-95482(P2012-95482)

(32)【優先日】2012年4月19日

(33)【優先権主張国】JP

【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２３年度独立行政法人新エネルギー・産業技術総合開発機構「イットリウム系超電導電力機器開発」に関する委託研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願

(73)【特許権者】

【識別番号】000005290

【氏名又は名称】古河電気工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100090033

【弁理士】

【氏名又は名称】荒船 博司

(74)【代理人】

【識別番号】100093045

【弁理士】

【氏名又は名称】荒船 良男

(72)【発明者】

【氏名】八木 正史

(72)【発明者】

【氏名】野村 朋哉

(72)【発明者】

【氏名】平田 平雄

(72)【発明者】

【氏名】三觜 隆治

【審査官】 和田 財太

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−０４５１６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６１−０４２２０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５８−２０４７１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実公昭４１−０１２６９８（ＪＰ，Ｙ１）

【文献】 特開昭４８−０９５５８６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｇ １５／３４

Ｈ０１Ｂ １２／０２

Ｈ０１Ｒ ４／６８

Ｈ０２Ｇ １５／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

フォーマと超電導導体層を有するケーブルコアが、断熱管内で冷媒と共に収容されてなる超電導ケーブル同士が接続された超電導ケーブルの接続構造であって、
前記ケーブルコアは、前記超電導導体層の周囲に絶縁性紙類を巻回した電気絶縁層を備え、
前記フォーマと前記超電導導体層とを接続してなる導体接続部の両側の前記電気絶縁層は、いずれも前記導体接続部に向かうにつれて縮径するテーパ形状部を有し、
当該テーパ形状部は、前記導体接続部に近いものほど傾斜角度が小さい複数のテーパ部により段階的に傾斜角度が変化して形成されており、
前記各テーパ形状部の間に補強絶縁層を備え、
前記テーパ形状部は、前記導体接続部に最も近いテーパ部を一番目とした場合に、当該一番目からｎ番目までのテーパ部の傾斜角度α１からαｎが次式の条件を満たすことを特徴とする超電導ケーブルの接続構造。

【数2】

但し、Ｒは電気絶縁層の外周の半径、ｒは超電導導体層の外周の半径、Ｒｊは補強絶縁層の外周の半径、θはテーパ形状部を仮想的に単独のテーパ部で形成したものと仮定した場合において、超電導導体層の目標耐電圧Ｖ、テーパ面の沿層方向の破壊強度ｇｘ及び前記Ｒ、Ｒｊ、ｒの値から求めた傾斜角度、ｘはテーパ形状部の先端部を原点としてケーブル長手方向に沿った線上での位置を示す変数、ｙはケーブル中心線を原点として半径方向外側に向かう線上での位置を示す変数、Ｘ１〜ｎとＹ１〜ｎはｘ−ｙ座標平面における前記一番目からｎ番目までのテーパ部の最大径部の位置座標である。

【請求項2】

前記各テーパ形状部は、段階的に傾斜角度が変化する複数のテーパ部の境界位置に外径が一定となる段部を有することを特徴とする請求項１記載の超電導ケーブルの接続構造。

【請求項3】

前記補強絶縁層は内側から順に積層された複数層から構成され、当該複数層は各々の前記段部に外径が等しくなるまで絶縁性紙類を巻回して形成されており、
前記順に積層された複数層の各々は、その内側の層と当該内側の層と外径が等しい前記段部との境界を覆うように前記絶縁紙類が巻回されて形成されていることを特徴とする請求項２記載の超電導ケーブルの接続構造。

【請求項4】

前記補強絶縁層が内側から順に積層された複数層から構成され、当該複数層の各々が前記超電導ケーブルの長手方向において幅の広い絶縁層と、当該幅の広い絶縁層の両側に生じる隙間を埋める幅の狭い絶縁層とから構成され、
前記幅の広い絶縁層は、その内側の前記幅の狭い絶縁層の外周全体を被覆するように形成されていることを特徴とする請求項２又は３記載の超電導ケーブルの接続構造。

【請求項5】

前記段部のケーブル長手方向における長さが20[mm]以上100[mm]以下であることを特徴とする請求項２から４のいずれか一項に記載の超電導ケーブルの接続構造。

【請求項6】

前記テーパ部の数ｎが２又は３であることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の超電導ケーブルの接続構造。

【請求項7】

前記複数のそれぞれのテーパ部における沿層方向ストレスの最大値は、最も外側のテーパ部で生じることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の超電導ケーブルの接続構造。

【請求項8】

前記複数のそれぞれのテーパ部の先端部における沿層方向ストレスの値は、内側のテーパ部ほど低くなることを特徴とする請求項７記載の超電導ケーブルの接続構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電力を送電するための超電導ケーブルの接続構造に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来から、極低温で超電導状態になる超電導線材を導体として用いた超電導ケーブルが知られている。超電導ケーブルは、大電流を低損失で送電可能な電力ケーブルとして期待されており、実用化に向けて開発が進められている。
超電導ケーブルは、断熱管内にケーブルコアを収納した構造であり、ケーブルコアは、中心からフォーマ、超電導導体層、電気絶縁層等が積層されて構成されている。
また、断熱管は、内管と外管からなる二重管構造を採っており、内管と外管の間は真空引きされ、内管の内部には液体窒素などの冷媒が循環されて、極低温状態で送電が行われる。

【0003】

上記の超電導ケーブルは、一定の長さで製造されることから、より長い距離で敷設する必要が生じた場合には、ケーブルの各々の端部同士を中間接続部によって接続する必要がある。
この中間接続部では、ケーブルコアの接続に、その絶縁構造が類似する油浸絶縁ケーブル（OF[oil-filled]ケーブル）の接続技術を応用している。即ち、図１７に示すように、接続を行う超電導ケーブルのそれぞれについて、超電導導体１０１の外側で電気絶縁部を形成する絶縁紙をペンシリング状（鉛筆形状）にむき出してテーパ形状に形成する。
そして、超電導導体同士を接続した後に、互いに対向するペンシリング状に剥き出された一方の電気絶縁部１０２のテーパ形状部と他方の電気絶縁部１０２のテーパ形状部の間に新たな絶縁紙の巻回により新たに電気絶縁部１０３を形成し、さらに、その周辺を既存の絶縁部１０２よりも大径となるように絶縁紙を巻いて、絶縁部を補強した補強絶縁部１０４を形成して、中間接続部の絶縁を図っている（例えば、非特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0004】

【非特許文献1】飯塚喜八郎編 新版電力ケーブル技術ハンドブック 電気書院 P.429-430 １９８９年３月５日発行

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、OFケーブルの場合には、互いに対向する電気絶縁部のテーパ形状部同士の間の谷埋めは、油で含浸された絶縁紙を使用する。そのため、絶縁紙を絞りながら巻き付けることになり、互いに密着して緩みが生じないように絶縁部を形成することが可能である。
一方、超電導ケーブルの場合には、ケーブルコアの周囲に冷媒が供給されることから、互いに対向する電気絶縁部のテーパ形状部同士の間の谷埋めには、乾いた絶縁紙が使用される。乾いた絶縁紙は絞りながら巻き付けようとすると千切れやすいため、比較的、緩く巻き付けが行われる。
そのため、テーパ形状部において、元々の絶縁部と新たに谷埋めのために形成された絶縁部との密着性が弱くなり、テーパ形状部のテーパ面に沿った沿層方向の耐電位傾度（耐電界ストレス）が低くなるという問題が生じていた。
また、この耐電界ストレスは超電導導体に近い内側ほど大きくなるが、電気絶縁部の内側は導体が外気温から-200℃まで冷やされる事により、長手方向だけでなく径方向にも縮むため、電気絶縁部の内側ほど密着性が弱く、隙間も生じやすくなるので、さらに、中間接続部の電気性能を下げてしまうことが問題となっていた。

【0006】

本発明は、超電導ケーブルの中間接続部において、テーパ形状部の耐電界ストレスの耐性の向上を図ることをその目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明は、その課題の解決のために、フォーマと超電導導体層を有するケーブルコアが、断熱管内で冷媒と共に収容されてなる超電導ケーブル同士が接続された超電導ケーブルの接続構造であって、前記ケーブルコアは、前記超電導導体層の周囲に絶縁性紙類を巻回した電気絶縁層を備え、前記フォーマと前記超電導導体層とを接続してなる導体接続部の両側の前記電気絶縁層は、いずれも前記導体接続部に向かうにつれて縮径するテーパ形状部を有し、当該テーパ形状部は、前記導体接続部に近いものほど傾斜角度が小さい複数のテーパ部により段階的に傾斜角度が変化して形成されており、前記各テーパ形状部の間に補強絶縁層を備えることを特徴とする。
そして、本発明は、前記テーパ形状部は、前記導体接続部に最も近いテーパ部を一番目とした場合に、当該一番目からｎ番目までのテーパ部の傾斜角度α_１からα_ｎが次式の条件を満たす構成としても良い。

【数1】

但し、Ｒは電気絶縁層の外周の半径、ｒは超電導導体層の外周の半径、Ｒ_ｊは補強絶縁層の外周の半径、θはテーパ形状部を仮想的に単独のテーパ部で形成したものと仮定した場合において、超電導導体層の目標耐電圧Ｖ、テーパ面の沿層方向の破壊強度ｇ_ｘ及び前記Ｒ、Ｒ_ｊ、ｒの値から求めた傾斜角度、ｘはテーパ形状部の先端部を原点としてケーブル長手方向に沿った線上での位置を示す変数、ｙはケーブル中心線を原点として半径方向外側に向かう線上での位置を示す変数、Ｘ_１〜ｎとＹ_１〜ｎはｘ−ｙ座標平面における前記一番目からｎ番目までのテーパ部の最大径部の位置座標である。

【0008】

また、本発明は、さらに、前記各テーパ形状部は、段階的に傾斜角度が変化する複数のテーパ部の境界位置に外径が一定となる段部を有する構成としても良い。
また、本発明は、前記補強絶縁層が内側から順に積層された複数層から構成され、当該複数層は各々の前記段部に外径が等しくなるまで絶縁性紙類を巻回して形成されており、前記順に積層された複数層の各々は、その内側の層と当該内側の層と外径が等しい前記段部との境界を覆うように前記絶縁紙類が巻回されて形成されるようにしても良い。

【0009】

また、本発明は、前記補強絶縁層が内側から順に積層された複数層から構成され、当該複数層の各々が前記超電導ケーブルの長手方向において幅の広い絶縁層と、当該幅の広い絶縁層の両側に生じる隙間を埋める幅の狭い絶縁層とから構成され、前記幅の広い絶縁層は、その内側の前記幅の狭い絶縁層の外周全体を被覆するように形成されるようにしても良い。
また、前記段部のケーブル長手方向における長さが20[mm]以上100[mm]以下としても良い。

【0011】

また、本発明は、前記テーパ部の数ｎが２又は３としても良い。
また、本発明は、前記複数のそれぞれのテーパ部における沿層方向ストレスの最大値は、最も外側のテーパ部で生じる構成としても良い。
さらに、本発明は、前記複数のそれぞれのテーパ部の先端部における沿層方向ストレスの値は、内側のテーパ部ほど低くなる構成としても良い。

【発明の効果】

【0012】

本発明は、導体接続部の両側の電気絶縁層の各々にテーパ形状部を形成し、テーパ形状部は導体接続部に近いものほど傾斜角度が小さい複数のテーパ部により段階的に傾斜角度が変化するように形成されている。
電気絶縁層は、内側の超電導導体層に近いほど電界ストレスが大きくなり、その一方で、電気絶縁層は、その内側の超電導導体層が冷媒の冷却によって収縮するため、テーパ形状部の先端部では、テーパ面の沿層方向に沿って絶縁性能の低下が生じやすくなる。
しかしながら、本発明では、各テーパ形状部の先端側（径の小さい方）の傾斜角度を後端側（径の大きい方）よりも小さく形成しているので、電界ストレスの沿層方向成分を低減することができ、沿層方向における絶縁破壊の発生を低減することが可能となる。
また、テーパ形状部は導体接続部から離れるほど段階的に傾斜角度が大きくなるので、テーパ形状部全体の傾斜角度を小さくする場合に比べてテーパ形状部の全長を短縮することができ、接続構造の小型化を図ると共にその形成作業負担や作業時間を低減することが可能となる。

【0013】

また、テーパ形状部に段部を形成した場合、段部の外周面にも新たに絶縁性紙類を巻回することができるので、テーパ部に巻回する場合に比べて密着性が高く、テーパ形状部と補強絶縁層との境界の絶縁性能の低下を抑止することができ、絶縁性能の優れた中間接続を提供することが可能となる。

【0014】

また、補強絶縁層を内側から順に積層された複数層から構成し、さらに、積層される各層を幅の広い絶縁層と幅の狭い絶縁層とから構成し、前記幅の広い絶縁層を、前記幅の狭い絶縁層の外周全体を被覆するように形成した場合には、絶縁層同士の境界を重ねてその上から積層された絶縁層が被覆するので、境界の絶縁性能の低下を抑止することができ、絶縁性能の優れた中間接続を提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】超電導ケーブルの一例を示す図である。

【図2】超電導ケーブルの中間接続部におけるケーブルコアの主要な接続構造を示す断面図である。

【図3】フォーマ及び超電導導体層が接続され、第一と第二の補強絶縁層が未形成の状態を示す断面図である。

【図4】テーパ形状部の傾斜角度の説明図である。

【図5】従来のテーパ形状部のモデルを示す図である。

【図6】図５のモデルの変位Ｘにおける沿層方向ストレスの値を示す線図である。

【図7】絶縁紙のステッピング幅に応じてテーパ形状部の傾斜角度の設定を行うことを示す図である。

【図8】電気絶縁層を形成する絶縁紙の巻き付け方を示す図である。

【図9】傾斜角度に変化を付けたテーパ形状部のモデルを示す図である。

【図10】図９のモデルの変位Ｘにおける沿層方向ストレスの値を示す線図である。

【図11】段部（等径部）を設けたモデルの変位Ｘにおける沿層方向ストレスの値を示す線図である。

【図12】第二の実施形態において、フォーマ及び超電導導体層が接続され、第一と第二の補強絶縁層が未形成の状態を示す断面図である。

【図13】図１２のモデルにおいて段部（等径部）を設けなかった場合の変位Ｘにおける沿層方向ストレスの値を示す線図である。

【図14】段部（等径部）を設けた図１２のモデルの変位Ｘにおける沿層方向ストレスの値を示す線図である。

【図15】第三の実施形態において、所定構造のテーパ形状部のモデルを示す図である。

【図16】図１５のモデルの変位Ｘにおける沿層方向ストレスの値を示す線図である。

【図17】従来の超電導ケーブルの中間接続部の断面構造を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

［第一の実施形態］
以下、本発明の第一の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は布設される超電導ケーブルの一例を示す図、図２は超電導ケーブルの中間接続部におけるケーブルコアの主要な接続構造を示す断面図である。

【0017】

［超電導ケーブル］
図１に示す超電導ケーブル１０は、断熱管１２内に一心のケーブルコア１１が収納された単心型の超電導ケーブルである。ケーブルコア１１は、フォーマ１３、超電導導体層１４、電気絶縁層２０、超電導シールド層１５、常電導シールド層１６、保護層１７等により構成される。

【0018】

フォーマ１３は、ケーブルコア１１を形成するための巻心であり、例えば銅線等の常電導線材を撚り合わせて構成される。フォーマ１３には、短絡事故時に超電導導体層１４に流れる事故電流が分流される。

【0019】

超電導導体層１４は、フォーマ１３の外周に複数条の超電導線材を螺旋状に巻回することにより形成される。図１では、超電導導体層１４を４層の積層構造としている。超電導導体層１４には、定常運転時に送電電流が流れる。
超電導導体層１４を構成する超電導線材は、例えば、テープ状の金属基板上に中間層、超電導層、保護層等が順に形成された積層構造を有している。超電導層を構成する超電導体には、液体窒素温度以上で超電導を示すＲＥ系超電導体（ＲＥ：希土類元素）、例えば化学式ＹＢａ₂Ｃｕ₃Ｏ_7-ｙで表されるイットリウム系超電導体（以下、Ｙ系超電導体）が代表的である。また、金属マトリクス中に超電導体が形成されているテープ状の超電導線材でもよい。この超電導体には、ビスマス系超電導体、例えば化学式Ｂｉ₂Ｓｒ₂ＣａＣｕ₂Ｏ_8+δ（Ｂｉ２２１２）, Ｂｉ₂Ｓｒ₂Ｃａ₂Ｃｕ₃Ｏ_10+δ(Ｂｉ２２２３)を適用できる。
なお、化学式中のδは酸素不定比量を示す。

【0020】

電気絶縁層２０は、絶縁性紙類、例えば絶縁紙、絶縁紙とポリプロピレンフィルムを接合した半合成紙、高分子不織布テープなどで構成することが可能であるが、ここでは絶縁紙を使用する場合を例示する。即ち、電気絶縁層２０は、超電導導体層１４の外周に絶縁紙を巻回することにより積層状態で形成される。

【0021】

超電導シールド層１５は、電気絶縁層２０の外周に複数条の超電導線材を螺旋状に巻回することにより形成される。図１では、超電導シールド層１５を２層の積層構造としている。超電導シールド層１５には、定常運転時に電磁誘導によって超電導導体層１４に流れる導体電流とほぼ同じ電流が逆位相で流れる。超電導シールド層１５を構成する超電導線材には、超電導導体層１４と同様のものを適用してもよく、異なる種類の超電導線材を適用してもよい。

【0022】

常電導シールド層１６は、超電導シールド層１５の外周に銅線などの常電導線材を巻回することにより形成される。常電導シールド層１６には、短絡事故時に超電導シールド層１５に流れる事故電流が分流される。
保護層１７は、例えば絶縁紙、高分子不織布などで構成され、常電導シールド層１６の外周に巻回することにより形成される。

【0023】

断熱管１２は、ケーブルコア１１を収容するとともに冷媒（例えば液体窒素）が充填される断熱内管１２１と、断熱内管１２１の外周を覆うように配設された断熱外管１２２によって構成される二重管構造を有している。
断熱内管１２１及び断熱外管１２２は、例えばステンレス製のコルゲート管（波付き管）である。断熱内管１２１と断熱外管１２２の間には、例えばアルミを蒸着したポリエチレンフィルムの積層体で構成された多層断熱層（スーパーインシュレーション）１２３が介在し、真空状態に保持される。また、断熱外管１２２の外周はポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）やポリエチレンなどの防食層１２４で被覆されている。

【0024】

［中間接続部の接続構造：概要］
超電導ケーブル１０同士の接続の際には、互いの断熱管１２同士を連結する図示しない固定ボックスが使用される。この固定ボックスは、断熱管１２と同様に二重壁面構造であり、壁面間が真空引きされると共にボックス内部には冷媒が循環される。また、ボックス内部において、各超電導ケーブル１０のケーブルコア１１同士が連結される。

【0025】

ケーブルコア１１同士を接続する際には、まず、フォーマ１３以外の構成を接続端部よりも後方の位置に退避させておき、フォーマ１３同士を突き合せ、接続端部同士の溶接を行ってから、フォーマ１３同士の溶接部の外径が一様となるよう、成形を行い、接続端部よりも後方に退避させていた超電導導体層１４をフォーマ１３に巻き直す。
そして、二つの超電導導体層１４の接続端部の上面（外周面）において、各超電導導体層１４の超電導層同士が導通するように半田を介在させて接続用超電導線材（図示略）を架設状態で貼着し、各超電導導体層１４の電気的な接続が行われる。なお、超電導導体層１４の超電導層を構成する超電導線材同士を直接１本ずつ半田により接続することも可能である。

【0026】

［電気絶縁層の接続構造］
次に、電気絶縁層２０について図２及び図３により説明する。図３はフォーマ１３及び超電導導体層１４が接続され、後述する第一と第二の補強絶縁層３０，５０が未形成の状態を示す断面図である。図２及び３において、符号Ｓはフォーマ１３及び超電導導体層１４の導体接続部を示している。
図３に示すように、各ケーブルコア１１の電気絶縁層２０は、いずれも、導体接続部Ｓに向かうにつれて段階的に縮径するテーパ形状部２１を有している。このテーパ形状部２１は、三段階で縮径しており、導体接続部Ｓの外周には電気絶縁層２０は形成されていない。即ち、テーパ形状部２１は、段階的に傾斜角度が変化する複数のテーパ部として、外径が最も小さい（最も導体接続部Ｓに近い）第一のテーパ部２１１と、その次に外径が小さい（その次に導体接続部Ｓに近い）第二のテーパ部２１２と、最も外径が大きい（最も導体接続部Ｓから遠い）第三のテーパ部２１３とを備えている。また、第一のテーパ部２１１と第二のテーパ部２１２の間には、外径が一定である段部としての第一の等径部２１４が形成され、第二のテーパ部２１２と第三のテーパ部２１３の間には、外径が一定である段部としての第二の等径部２１５が形成されている。

【0027】

上記各テーパ部２１１，２１２，２１３のテーパ面は、巻回された絶縁紙の側端部を切除することで形成されている。
そして、第一のテーパ部２１１と第二のテーパ部２１２と第三のテーパ部２１３の各々のテーパ面におけるケーブルの中心線Ｃに対する傾斜角度α_１，α_２，α_３の大小関係は、α_１＜α_２＜α_３となっている。

【0028】

［補強絶縁層］
また、互いに対向するテーパ形状部２１，２１の間の谷部分には、図２に示すように、当該谷部分を埋めるように第一の補強絶縁層３０が形成されており、第一の補強絶縁層３０の外周には、当該第一の補強絶縁層３０及び各テーパ形状部２１，２１を含む電気絶縁層２０，２０の端部を被覆するように第二の補強絶縁層５０が形成されている。

【0029】

第一の補強絶縁層３０は、各テーパ形状部２１における第一と第二の等径部２１４、２１５の外径を境界として三層で形成されている。
即ち、第一の補強絶縁層３０の最も内側の層は、超電導導体層１４の外径から第一の等径部２１４の外径までの範囲内に形成された三つの分割層３１，３２，３３から構成されている。
上記分割層３１は、超電導導体層１４の外周面上に、外径が第一の等径部２１４と等しくなるまでスロープ紙を巻き付けることで形成される。スロープ紙とは、幅広の絶縁紙であって、その両側端部が予め紙の長手方向において斜めに切断されており、巻き付けると、両端にテーパ形状を形成することが出来、その断面が略等脚台形状に形成される。この分割層３１は、少なくとも導体接続部Ｓを単独で被覆することが可能な幅で形成される。
また、分割層３２，３３は、分割層３１の両端部とそれぞれの第一のテーパ部２１１，２１１との隙間領域を埋めるように、電気絶縁層２０の絶縁紙よりも幅の狭い帯状の絶縁紙を巻き付けることにより形成される。
なお、スロープ紙の幅は２００〜５００ｍｍ程度、電気絶縁層２０の絶縁紙の幅は２０〜３０ｍｍ程度、分割層３１の絶縁紙の幅は８〜１２ｍｍ程度とすればよい。
そして、分割層３１の中心線Ｃ方向の幅（台形断面の上辺と下辺の平均幅）は分割層３２，３３よりも広くなっており、分割層３１が幅の広い絶縁層として機能し、分割層３２，３３が幅の狭い絶縁層として機能する。

【0030】

また、第一の補強絶縁層３０の内側から二番目の層は、第一の等径部２１４の外径から第二の等径部２１５の外径までの範囲内に形成された五つの分割層３４〜３８から構成されている。
上記分割層３４は、一方の第一の等径部２１４の外周面から分割層３１の外周面までを跨いでこれらの上から、外径が第二の等径部２１５と等しくなるまでスロープ紙を巻き付けることで形成される。これにより、分割層３４は、分割層３１と分割層３２の境界及び分割層３２と第一の等径部２１４との境界を完全に被覆した状態となっている。
また、上記分割層３５は、他方の第一の等径部２１４の外周面から分割層３１の外周面までを跨いでこれらの上から、外径が第二の等径部２１５と等しくなるまでスロープ紙を巻き付けることで形成される。これにより、分割層３５は、分割層３１と分割層３３の境界及び分割層３３と第一の等径部２１４との境界を完全に被覆した状態となっている。
また、分割層３６，３７，３８は、それぞれ、一方の第二のテーパ部２１２と分割層３４との隙間領域、分割層３４と分割層３５との隙間領域、分割層３５と他方の第二のテーパ部２１２との隙間領域を埋めるように、幅の狭い帯状の絶縁紙の巻回により形成される。
そして、分割層３４，３５の中心線Ｃ方向の幅（台形断面の上辺と下辺の平均幅）は分割層３６，３７，３８よりも広くなっており、分割層３４，３５が幅の広い絶縁層として機能し、分割層３６，３７，３８が幅の狭い絶縁層として機能する。

【0031】

また、第一の補強絶縁層３０の最も外側の層は、第二の等径部２１５の外径から電気絶縁層２０の外径までの範囲内に形成された七つの分割層３９〜４５から構成されている。
上記分割層３９は、一方の第二の等径部２１５の外周面から分割層３４の外周面までを跨いでこれらの上から、外径が電気絶縁層２０と等しくなるまでスロープ紙を巻き付けることで形成される。これにより、分割層３９は、分割層３４と分割層３６の境界及び分割層３６と第二の等径部２１５との境界を完全に被覆した状態となっている。
また、上記分割層４０は、分割層３４の外周面から分割層３５の外周面までを跨いでこれらの上から、外径が電気絶縁層２０と等しくなるまでスロープ紙を巻き付けることで形成される。これにより、分割層４０は、分割層３４と分割層３７の境界及び分割層３７と分割層３５との境界を完全に被覆した状態となっている。
また、上記分割層４１は、分割層３５の外周面から他方の第二の等径部２１５の外周面までを跨いでこれらの上から、外径が電気絶縁層２０と等しくなるまでスロープ紙を巻き付けることで形成される。これにより、分割層４１は、分割層３５と分割層３８の境界及び分割層３８と第二の等径部２１５との境界を完全に被覆した状態となっている。
また、分割層４２，４３，４４，４５は、それぞれ、一方の第三のテーパ部２１３と分割層３９との隙間領域、分割層３９と分割層４０との隙間領域、分割層４０と分割層４１との隙間領域、分割層４１と他方の第三のテーパ部２１３との隙間領域を埋めるように、幅の狭い帯状の絶縁紙の巻回により形成される。
そして、分割層３９〜４１の中心線Ｃ方向の幅（台形断面の上辺と下辺の平均幅）は分割層４２〜４５よりも広くなっており、分割層３９〜４１が幅の広い絶縁層として機能し、分割層４２〜４５が幅の狭い絶縁層として機能する。

【0032】

なお、分割層３１，３４，３５，３９，４０，４１はスロープ紙ではなく、分割層３２，３３，３６，３７，３８，４２，４３，４４，４５と同様に、幅の狭い帯状の絶縁紙の巻回により形成しても良い。

【0033】

第二の補強絶縁層５０は、幅広の絶縁紙であってその両側端部が紙の長手方向において予め斜めに切断され、巻き付ける事で、両端にテーパ形状を形成することが出来るスロープ紙を一端部から第一の補強絶縁層３０及び各電気絶縁層２０，２０の外周に巻回することで、図２に示すように、断面を等脚台形状に形成する。スロープ紙の巻き始めの端部の幅は少なくとも第一の補強絶縁層３０の最外周部よりも広いものを使用し、第一の補強絶縁層３０が完全に被覆されるように巻回する。

【0034】

［テーパ形状部］
テーパ形状部２１についてより詳細に説明する。
まず、「テーパ部の傾斜角度」について定義する。
図４に示すように、テーパ部２１１（第一のテーパ部２１１を図示するが第二、第三のテーパ部２１２，２１３も同様である）の中心線方向の長さをＬ_２１１とし、第一のテーパ部２１１の最大外径部における絶縁紙の層の厚みをtとすると、テーパ部２１１の傾斜角度θ₀は次式（１）により定義される。

【数2】

【0035】

即ち、テーパ部２１１の傾斜角度は、積層された絶縁紙のそれぞれの側端部の頂点ｔ１〜ｔｎが直線上に並ぶ場合には当該直線を基線Ｆとして、基線Ｆとケーブルとのなす角度を意味する。
また、全点が直線上に並ばない場合には、例えば、最下部の頂点ｔ１と最上部の頂点ｔ５とを結ぶ直線を基線Ｆとしても良いし、頂点ｔ１〜ｔｎから最小二乗法で基線Ｆを求めても良い。

【0036】

飯塚喜八郎編「新版電力ケーブル技術ハンドブック」（電気書院）のP.429-430には、テーパ形状部の傾斜角度θの決定方法が記載されている。なお、当該決定方法は、上述した傾斜角度が異なる複数のテーパ部を含んだテーパ形状部２１と異なり、全体が一様な傾斜角度θのテーパ形状部（２１Ｘとする）の決定方法である。この傾斜角度θの決定方法を図５を参照して説明する。また、この傾斜角度θは、下記の条件の下で、絶縁破壊を抑制し得る上限の値を示している。

【0037】

テーパ形状部２１Ｘにおいて、ｘはテーパ形状部２１Ｘの先端部を原点とするケーブル長手方向の変位、ｙはケーブルの中心線Ｃを中心とするケーブル半径方向の変位、Ｒは電気絶縁層２０Ｘの外周の半径、ｒは超電導導体層１４Ｘの外周の半径、Ｒ_ｊは第二の補強絶縁層５０Ｘの外周の半径、Ｌはテーパ形状部２１Ｘの中心線方向の長さを示している。また、図５における符号１３Ｘは超電導導体層１４Ｘの内側のフォーマ、３０Ｘはテーパ形状部２１Ｘ，２１Ｘの間の谷部分を埋めるように形成された第一の補強絶縁層、５０Ｘは、当該第一の補強絶縁層３０Ｘ及び各電気絶縁層２０Ｘ，２０Ｘの端部を被覆するように形成された第二の補強絶縁層を示している。
そして、目標耐電圧をＶ、テーパ形状部２１Ｘのテーパ面の沿層方向（テーパ面の傾斜角度に沿った方向）の破壊強度をｇ_ｘとした場合の変位ｘと各パラメータとの間には次式（２）が成立する。さらに、上式（２）において変位ｙ＝Ｒとした場合、次式（３）が成立する。

【数3】

【0038】

例えば、ｘ＝Ｌとして、目標耐電圧Ｖ＝1260[kV]、沿層方向の破壊強度ｇ_ｘ＝3[kV/mm]、ｒ＝17.7[mm]、Ｒ＝39.7[mm]、Ｒ_ｊ＝44.85[mm]という値を上式（３）に代入する。長さＬと傾斜角度θとの間には、前述した長さＬ_２１１と傾斜角度θ₀との間で成り立つ式(１)と同じ関係があり、式(１)におけるｔはＲ−ｒで求めることができるので、上式(１)及び（３）により最終的にθ＝3.45°として算出することができる。
さらに、上記パラメータと式（１）〜（３）により沿層方向ストレスＥｘは次式（４）で与えられる。なお、図５における沿層方向ストレスＥｘがテーパ形状部２１Ｘの先端部（ｘ＝０）において１となるように規格化して、沿層方向ストレスＥｘとｘの相関を説明する。つまり、次式（４）において、係数Ａはx=0の時に、ｙ＝ｒであり、Ｅｘ=1となるように定めた。従って、Ａ・sinθ／ｒ＝1である。

【数4】

【0039】

式（４）におけるｘを横軸にとり、沿層方向ストレスＥｘの値を縦軸としてこれらの関係を図６の線図に示した。図６によれば、導体層１４Ｘの外周面上であるテーパ形状部２１Ｘの先端部（ｘ＝０）に最も大きなストレスが生じることが分かる。
一方、超電導ケーブル１０では、断熱管１２内を循環する冷媒により、ケーブルコア１１を冷却することが必須であるため、冷却により、フォーマ１３及び超電導導体層１４が半径方向に大きく熱収縮を生じることから、絶縁紙を積層する構造のテーパ形状部２１の先端部には超電導導体層１４との開きが生じて、計算通りの絶縁強度を安定して得る事が実際上は困難である。

【0040】

そこで、本実施形態にかかる超電導ケーブル１０では、電気絶縁層２０の各テーパ形状部２１の第一〜第三のテーパ部２１１，２１２，２１３について、その傾斜角度α_１，α_２，α_３が内側のものほど小さくなるように設定している（α_１＜α_２＜α_３）。
さらに、最も内側の第一のテーパ部２１１の傾斜角度α_１についてはα_１＜θとなるように設定している。
ここで、式（４）のθをα_１〜α_３に置き換えると、第一のテーパ部２１１における沿層方向ストレスＥｘが求められるが、これによれば、α_１〜α_３が小さいほど、沿層方向ストレスＥｘを小さくすることができる。

【0041】

次に、各テーパ部２１１，２１２，２１３を任意の傾斜角度で形成するための絶縁紙の巻回の方法について説明する。
第一のテーパ部２１１(２１２，２１３も同様)を形成するためには、図７に示すように、絶縁紙の巻き付け端部の位置を一層毎に一定のステッピング幅Ｐでずらして、第一のテーパ部２１１全体が目的の傾斜角度α_１となるように調整する。即ち、絶縁紙の厚さをｄとすると、第一のテーパ部２１１の傾斜角度α_１とステッピング幅Ｐと絶縁紙の厚さｄとの間には、tanα_１＝ｄ／Ｐが成立するように、ステッピング幅Ｐと絶縁紙の厚さｄとを選択する。

【0042】

一方、電気絶縁層２０は、図８に示すように、超電導導体層１４の外周面上に一定の幅の帯状の絶縁紙をギャップを形成して重ならないように螺旋状に巻き付けることを一層ずつ繰り返すことで形成する。例えば、約20〜30mm幅の絶縁紙をギャップ幅Ｇ＝1〜3mmで巻き付けている。
このように電気絶縁層２０が形成されている場合には、前述したステッピング幅Ｐをギャップ幅Ｇより大きくすると、テーパ部２１１において内側の絶縁紙の押さえが効かなくなるので、絶縁紙のステッピング幅Ｐはギャップ幅Ｇ以下とすることが望ましい。
例えば、絶縁紙のギャップ幅Ｇ＝3[mm]であって、第一〜第三のテーパ部２１１，２１２，２１３の全てについて、ステッピング幅Ｐをその取り得る最大値である3[mm]とした場合、各テーパ部２１１，２１２，２１３の傾斜角度は絶縁紙の厚さｄを変えて調整する。各テーパ部２１１，２１２，２１３についてそれぞれ絶縁紙の厚さｄを120,170,220[μm]とすると、傾斜角度α_１＝2.3°、α_２＝3.3°、α_３＝4.2°となる。
θは、要求される破壊強度ｇ_ｘと、超電導ケーブルの各部のサイズ、例えば、規格サイズにより一義的に求められるものであり、要求される破壊強度ｇ_ｘや、超電導ケーブルのサイズにより変動する。

【0043】

ここで、上記のように第一〜三のテーパ部２１１，２１２，２１３により段階的に傾斜角度が変化するテーパ形状部２１Ｗであって等径部２１４，２１５を考慮しないモデルを図９に示す。各パラメータの設定値は図５と同様とする。
傾斜角度α_１=2.3°，α_２＝3.3°，α_３=4.2°（θ=3.45°）とする。さらに、ケーブル中心線Ｃに沿った方向をｘ、ケーブル中心線Ｃを中心とするケーブルの半径方向をｙとするｘ−ｙ座標系において、テーパ形状部２１Ｗの先端部（最小径部）をx方向の原点、ケーブル中心線Ｃをｙ方向の原点として、第一のテーパ部２１１と第二のテーパ部２１２との切換点（第一のテーパ部２１１の最大径部）を（X₁、Y₁）、第二のテーパ部２１２と第三のテーパ部２１３との切換点（第二のテーパ部２１２の最大径部）を（X₂、Y₂）、第三のテーパ部２１３の後端部（最大径部）を（X₃、Y₃）とする。
この場合、α_１＜θであって、α_２，α_３は次式（５）を具備するように決定されている。

【数5】

【0044】

テーパ形状部２１Ｗにおける各テーパ部２１１，２１２，２１３の境界位置及びテーパ形状部２１Ｗの後端部をそれぞれX₁＝100、X₂=190、X₃=365として、テーパ形状部２１Ｗのケーブル長手方向の長さＬを図５の場合と等しくした。
テーパ形状部２１Ｗにおける変位ｘを横軸にとり、沿層方向ストレスＥｘの値を縦軸としたこれらの関係を示す線図を図１０に示す。この図１０において、図５のモデルを破線で示し、図９のモデルを実線で示す。
このように、テーパ形状部２１Ｗにおいて、傾斜角度を三段階で変化させた結果、最もストレスの耐性の低下を生じることが予想される第一のテーパ部２１１の先端部における沿層方向ストレスは、全体を通じて一定の傾斜角度θとする従来のテーパ形状部２１Ｘと比べて30%以上低減させることが分かる。また、テーパ形状部２１Ｗにおける全体の中での沿層方向ストレスの最大値も20%削減できることが分かる。
なお、テーパ形状部２１Ｗにおけるケーブル長手方向の長さＬはより短くすることも可能である。その場合、式（５）を満足する範囲で、X₁、X₂、X₃のそれぞれを上記の値より小さくしてやればよい。

【0045】

さらに、前述した第一及び第二の等径部２１４，２１５を備えるテーパ形状部２１の変位ｘと沿層方向ストレスＥｘとの相関を示す線図を図１１に示す。
この場合、各等径部２１４、２１５のケーブル長手方向の長さを20[mm]以上、より望ましくは30[mm]以上とする。しかし、各等径部２１４，２１５を長くすると、テーパ形状部２１の全体が長くなり、結果として、中間接続部全体が大型化するので、大きさに制限がある場合は、各等径部２１４，２１５の長さは100[mm]以下、より望ましくは、50[mm]以下とする。
図１１の例では、各等径部をいずれも30[mm]とした。なお、比較のため、図５のモデルを破線で示し、図９のモデルを二点鎖線で示し、テーパ形状部２１の特性を実線で示した。
テーパ形状部２１の場合、それぞれの等径部２１４，２１５はその外周面が傾斜していないので、沿層方向のストレス分担を行わず、各等径部２１４，２１５の領域では沿層方向ストレスＥｘの値は0となる。また、各等径部２１４，２１５の長さ分だけ、テーパ形状部２１の全長が長くなる。また、各テーパ部２１１，２１２，２１３の沿層方向ストレスの値は、テーパ形状部２１Ｗの各テーパ部２１１，２１２，２１３と同じ値を示す。

【0046】

［第二の実施形態］
第一の実施形態のテーパ形状部２１は、三つのテーパ部２１１，２１２，２１３から構成されているが、より多くのテーパ部から構成しても良いし、より少なく、二つのテーパ部から構成しても良い。この第二の実施形態では、図１２に示すように、テーパ形状部２１Ａが、第一のテーパ部２１１と第二のテーパ部２１２と第一の等径部２１４とを備える場合について例示する。この場合も、第一のテーパ部２１１の傾斜角度α_１と第二のテーパ部２１２の傾斜角度βと単一のテーパ面からなる従来のテーパ形状部における傾斜角度θとは、α_１＜α_２、α_１＜θ、α_２＞θとなっている。具体的にはα_１=2.3、α_２=4.2、（θ=3.45°）とした。
さらに、等径部２１４を考慮しない場合において、ケーブル中心線Ｃに沿った方向をｘ、ケーブル中心線Ｃを中心とするケーブルの半径方向をｙとするｘ−ｙ座標系において、テーパ形状部２１Ａの先端部（最小径部）をx方向の原点、ケーブル中心線Ｃをｙ方向の原点として、第一のテーパ部２１１と第二のテーパ部２１２との切換点（第一のテーパ部２１１の最大径部）を（X₁、Y₁）、第二のテーパ部２１２の後端部（最大径部）を（X₂、Y₂）とする。
なお、図１２は等径部２１４を備える場合を例示しているので、第二のテーパ部２１２の後端部の座標は（X₂+l１、Y₂）となっている。l1は等径部２１４のx方向の長さである。
X₁，α_２は次式（６）を具備するように決定される。例えば、r＝17.7としているので、X₁>96とすればよい。

【数6】

【0047】

テーパ形状部２１Ａにおける各テーパ部２１１，２１２の境界位置であるX₁＝140として、等径部２１４を考慮しない場合のテーパ形状部２１Ａのケーブル長手方向の長さ（第一のテーパ部２１１と第二のテーパ形状部２１２の合計長さ）を図５の場合と等しくした。なお、X₁が140より小さければ、ケーブル長手方向の長さは短くなり、140より大きければケーブル長手方向の長さは長くなる。
ここで、テーパ形状部２１Ａの等径部２１４を考慮しないモデルにおける変位ｘを横軸にとり、沿層方向ストレスＥｘの値を縦軸としたこれらの関係を示す線図を図１３に示す。この図１３において、図５のモデルを破線で示す。

【0048】

このように、テーパ形状部２１Ａにおいて、傾斜角度を二段階で変化させた結果、最もストレスの耐性の低下を生じることが予想される第一のテーパ部２１１の先端部における沿層方向ストレスは、全体を通じて一定の傾斜角度θとする従来のテーパ形状部２１Ｘと比べて30%以上低減させることが分かる。
また、沿層方向ストレスの最大値となる位置が、第一のテーパ部２１１と第二のテーパ部２１２との境界に移動するが、この位置は、超電導導体層１４から離れているので、冷却時の収縮の影響が小さく、絶縁性能の低下が生じにくいので、絶縁破壊の発生は回避される。

【0049】

さらに、テーパ形状部２１Ａの等径部２１４を考慮したモデルにおける変位ｘを横軸にとり、沿層方向ストレスＥｘの値を縦軸としたこれらの関係を示す線図を図１４に示す。この図１４において、図５のモデルを破線で示し、等径部２１４を考慮しないモデルを二点鎖線で示す。
この場合も、等径部２１４のケーブル長手方向の長さを20[mm]以上、より望ましくは30[mm]以上であって、100[mm]以下、より望ましくは、50[mm]以下とする。
図１４の例では、等径部２１４を30[mm]とした。なお、比較のため、図５のモデルを破線で示し、図１３のモデルを二点鎖線で示し、テーパ形状部２１Ａの特性を実線で示した。
テーパ形状部２１Ａの場合も、等径部２１４の領域では沿層方向ストレスＥｘの値は0となる。また、等径部２１４の長さ分だけ、テーパ形状部２１の全長が長くなる。また、各テーパ部２１１，２１２の沿層方向ストレスの値は、等径部２１４を設けない場合と同じ値を示した。

【0050】

［第三の実施形態］
この第三の実施形態では、テーパ形状部２１Ｂが、図１５に示すように、複数（例えばｎ個）の段階的な第一〜ｎのテーパ部２１１Ｂ，２１２Ｂ，２１３Ｂ，…から構成され、一番目からｎ番目の各テーパ部２１１Ｂ，２１２Ｂ，２１３Ｂ，…の傾斜角度α_１〜α_ｎが次の条件式（７）〜（１２）を満たすようにしたことを特徴とする。
なお、この図１５の例では、各テーパ部の境界における等径部（段部）を設けていない場合を示しているが、等径部（段部）を設けても良い。なお、等径部（段部）を設けた場合には、Ｘ_２〜Ｘ_ｎの値が各等径部（段部）の長さの合計分だけ加算される。

【0051】

【数7】

【0052】

図１５において、最も中心近くに位置する第一のテーパ部２１１Ｂは、テーパ形状部２１Ｂの先端部（Ｘ_０，Ｙｒ）を基点とした場合に、第一のテーパ部２１１Ｂのケーブル長手方向についてＸ_０からＸ_１までの範囲で、そのテーパ部の傾斜角度α_１が次式の式（７）の条件を満たしている。なお、この式（７）において係数Ａは式（１１）、式（１１）における角度θは式（１２）で定義される。
即ち、Ｒは電気絶縁層２０の外周の半径、ｒは超電導導体層１４の外周の半径、Ｒ_ｊは第二の補強絶縁層５０の外周の半径、θはテーパ形状部２１Ｂを仮に単独のテーパ部で形成したものと仮定した場合において超電導導体層１４の目標耐電圧Ｖ、テーパ面の沿層方向の破壊強度ｇ_ｘ及び各部の半径から求めた傾斜角度である。
また、ｘはｘ軸（ケーブルの中心線Ｃ方向）上での位置を示す変数、ｙはｙ軸（ケーブルの半径方向）上での位置を示す変数である。また、超電導導体層１４と一つ目の第一のテーパ部２１１Ｂの境界であるテーパ部２１１Ｂの先端位置を（Ｘ_０，Ｙｒ）、それ以降、ｎ番目までの各テーパ部の最大径部を（Ｘ_ｎ，Ｙ_ｎ）とする。
その場合、基点（Ｘ_０，Ｙｒ）であるテーパ形状部２１Ｂの先端部から（Ｘ_１，Ｙ_１）までの範囲において式（７）の左式の左辺が常に１未満となるようにその傾斜角度α_１が設定されている。

【0053】

図１５において、二番目に内側に位置する第二のテーパ部２１２Ｂは、（Ｘ_１，Ｙ_１）〜（Ｘ_２，Ｙ_２）の範囲で、そのテーパ部２１２Ｂの傾斜角度α_２が次式（８）の条件を満たしている。
つまり、上記範囲において式（８）の左式の左辺が常に１未満となるようにその傾斜角度α_２が設定されている。
三番目に内側に位置する第三のテーパ部２１３Ｂは、上において、（Ｘ_２，Ｙ_２）〜（Ｘ_３，Ｙ_３）の範囲で、そのテーパ部２１３Ｂの傾斜角度α_３が次式（９）の条件を満たしている。
つまり、上記範囲において式（９）の左式の左辺が常に１未満となるようにその傾斜角度α_３が設定されている。
このように、テーパ形状部２１Ｂにおいてテーパ部の数は二又は三とすることが望ましいが、それ以上の数（例えばｎ）であってもよく、その場合、ｎ番目に内側に位置するテーパ部２１ｎＢは、（Ｘ_ｎ−１，Ｙ_ｎ−１）〜（Ｘ_ｎ，Ｙ_ｎ）までの範囲で、そのテーパ部２１ｎＢの傾斜角度α_ｎが一般式（１０）の条件を満たしている。また、上記範囲において式（１０）の左式の左辺が常に１未満となるようにその傾斜角度α_ｎが設定されている。

【0054】

このように、テーパ形状部２１Ｂを、複数のテーパ部から形成し、図１６に示すように、テーパ形状部２１Ｂにおけるｘ軸方向の変位ｘを横軸にとり、沿層方向ストレスＥｘの値を縦軸としたこれらの関係を示す線図を図１６に示す。
テーパ形状部２１Ｂにおいて、各テーパ部における傾斜角度を式（７）〜（１２）を満たすように設定した場合、各テーパ部２１１Ｂ，２１２Ｂ，２１３Ｂ，…ごとの延層方向ストレスは、各テーパ部内で最も小径となる位置が最大値となる。即ち、小径側で隣接する他のテーパ部との境界位置が最も高い値となる。

【0055】

そして、各テーパ部２１１Ｂ，２１２Ｂ，２１３Ｂ，…の各境界位置（X₀,Yr）、(X₁,Y₁)、(X₂,Y₂)、(X₃,Y₃)における沿層方向ストレスは、最も内側となる第一のテーパ部２１１Ｂの先端部における沿層方向ストレスが最も低い値となることが望ましく、それらはテーパ部の角度α_１、α_２、α_３…を制御することにより達成できる。
つまり、各境界位置（Ｘ_０，Ｙｒ）、（Ｘ_１，Ｙ_１）、（Ｘ_２，Ｙ_２）の例では以下の条件が成立することが求められる。
Ａ・sinα_１／Ｙｒ＜Ａ・sinα_２／Ｙ_１ 且つ Ａ・sinα_１／Ｙｒ＜Ａ・sinα_３／Ｙ_２
従って、最もストレスの耐性の低下を生じることが予想される第一のテーパ部２１１Ｂの先端部における沿層方向ストレスを十分に低減させることが分かる。
なお、上記のＡ・sinα_２／Ｙ_１とＡ・sinα_３／Ｙ_２とはいずれが大きくともよい。但し、各テーパ部２１１Ｂ，２１２Ｂ，２１３Ｂが内側となる順番に従って各境界位置（Ｘ_０，Ｙｒ）、（Ｘ_１，Ｙ_１）、（Ｘ_２，Ｙ_２）における沿層方向ストレスも低い値となることがより望ましい。
つまり、その場合、各境界点（Ｘ_０，Ｙｒ）、（Ｘ_１，Ｙ_１）、（Ｘ_２，Ｙ_２）では以下の条件が成立する。
Ａ・sinα_１／Ｙｒ＜Ａ・sinα_２／Ｙ_１＜Ａ・sinα_３／Ｙ_２

【0056】

［各実施形態における技術的効果］
上記超電導ケーブル１０の中間接続部では、導体接続部Ｓの両側の電気絶縁層２０の各々にテーパ形状部２１を形成し、テーパ形状部２１は導体接続部Ｓに近いものほどテーパ部の傾斜角度が小さくなるように複数のテーパ部から形成されている。
このため、超電導導体層１４の冷却による収縮で、絶縁性紙類のゆるみが生じ易いテーパ形状部２１の先端部であっても、電界ストレスの沿層方向成分を低減することができ、沿層方向における絶縁破壊の発生を低減することが可能となる。
また、導体接続部から離れるほどテーパ形状部２１は段階的に傾斜角度が大きくなるので、テーパ形状部２１の全長が長くならず、短縮することができ、中間接続部の小型化を図ると共にその形成作業負担や作業時間を低減することが可能となる。

【0057】

また、テーパ形状部２１は、等径部２１４又は２１５を有するので、その外周に絶縁紙をさらに巻き付けることで高い密着性を有し、テーパ形状部２１と第一の補強絶縁層３０との境界の絶縁性能の低下を抑止することができ、絶縁性能の優れた接続構造を提供することが可能となる。

【0058】

また、各テーパ部２１１，２１２，２１３について、内側の層であるほど、厚さの薄い絶縁紙を使用して、グレーディングを行う場合、各テーパ部２１１，２１２，２１３の施工が容易になり、さらに絶縁性能も向上する。これは、スロープ角度を一定に保つのに、ステッピング幅を一定に出来、かつ、谷埋めを行う絶縁紙との密着性も良くなるためである。

【産業上の利用可能性】

【0059】

大きな体電界ストレスが要求される超電導ケーブルの接続構造の分野において利用可能性がある。

【符号の説明】

【0060】

１０ 超電導ケーブル
１２ 断熱管
１３，１３Ｘ フォーマ
１４，１４Ｘ 超電導導体層
２０，２０Ｘ 電気絶縁層
２１，２１Ａ，２１Ｗ，２１Ｘ テーパ形状部
３０ 第一の補強絶縁層
３１，３４，３５，３９，４０，４１ 分割層（幅の広い絶縁層）
３２，３３、３６，３７，３８，４２，４３，４４，４５ 分割層（幅の狭い絶縁層）
５０，５０Ｘ 第二の補強絶縁層
２１１ 第一のテーパ部（テーパ部）
２１２ 第二のテーパ部（テーパ部）
２１３ 第三のテーパ部（テーパ部）
２１４ 第一の等径部（段部）
２１５ 第二の等径部（段部）
Ｅｘ 沿層方向ストレス
Ｓ 導体接続部
α_１，α_２，α_３ 傾斜角度
θ 傾斜角度

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】