特許 6356048 超電導線材の接続構造、超電導ケーブル、超電導コイル及び超電導線材の接続処理方法

(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】6356048

(24)【登録日】2018年6月22日

(45)【発行日】2018年7月11日

(54)【発明の名称】超電導線材の接続構造、超電導ケーブル、超電導コイル及び超電導線材の接続処理方法

(51)【国際特許分類】

   H01B 12/06 20060101AFI20180702BHJP

   H01F 6/06 20060101ALI20180702BHJP

   H01B 13/00 20060101ALI20180702BHJP

   H01R 4/68 20060101ALI20180702BHJP

   H01L 39/02 20060101ALI20180702BHJP

【ＦＩ】

   H01B12/06ZAA

   H01F6/06 500

   H01B13/00 565C

   H01F6/06 150

   H01R4/68

   H01L39/02 Z

【請求項の数】5

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2014-229409(P2014-229409)

(22)【出願日】2014年11月12日

(65)【公開番号】特開2016-95904(P2016-95904A)

(43)【公開日】2016年5月26日

【審査請求日】2017年9月8日

(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】山野 聡士

【審査官】 和田 財太

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−１９５４６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１７６５２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１５１９９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１４１６８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１６／０２４５２８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００７−２６６１４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１０／１２６０９９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 米国特許第０８４３７８１９（ＵＳ，Ｂ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｂ １２／０６

Ｈ０１Ｂ １３／００

Ｈ０１Ｆ ６／０６

Ｈ０１Ｌ ３９／０２

Ｈ０１Ｒ ４／６８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基材と超電導導体層を含んだ積層構造を有する超電導線材同士を長手方向に接続した超電導線材の接続構造であって、
一の超電導線材の接続端部と他の超電導線材の接続端部とが各自の基材を外側にして積層方向に重ね合わされ、その重ね合わされた面で互いに接合された接続部が構成され、
長手方向には前記一の超電導線材の接続端部と前記他の超電導線材の接続端部とが重ね合わされた範囲に亘り、積層方向には前記一の超電導線材の基材から前記他の超電導線材の基材までに亘って前記接続部の積層構造を幅方向に分断するスリットが１又は複数設けられた超電導線材の接続構造。

【請求項2】

前記スリットは、前記接続部を幅方向に３等分したときの中央部分に相当する範囲に設けられている請求項１に記載の超電導線材の接続構造。

【請求項3】

請求項１又は請求項２に記載の超電導線材の接続構造により接続された２以上の超電導線材をねじった状態で保持した超電導ケーブル。

【請求項4】

請求項３に記載の超電導ケーブルを巻線して構成された超電導コイル。

【請求項5】

基材と超電導導体層を含んだ積層構造を有する超電導線材同士を長手方向に接続した超電導線材の接続処理方法であって、
一の超電導線材の接続端部と他の超電導線材の接続端部とが各自の基材を外側にして積層方向に重ね合わされ、その重ね合わされた面で互いに接合された接続部を構成した後、
長手方向には前記一の超電導線材の接続端部と前記他の超電導線材の接続端部とが重ね合わされた範囲に亘り、積層方向には前記一の超電導線材の基材から前記他の超電導線材の基材までに亘って前記接続部の積層構造を幅方向に分断するスリットを加工することを特徴とする超電導線材の接続処理方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、超電導線材の接続構造、超電導ケーブル、超電導コイル及び超電導線材の接続処理方法に関する。

【背景技術】

【0002】

ＲＥ系超電導線材（第２世代高温超電導線材）はテープ状線材であり、金属基材上にセラミックス層を中間層、超電導導体層として成膜し、金属保護層、金属安定化層を成膜することにより製造される。
すなわち、高温超電導線材は異種材料の積層構造体であり、超電導線材として特性は超電導導体層の配向性に大きく左右される。これらはセラミックスであるため、線材が折れ曲がる等により劣化が生じやすい。劣化した場合でも、多くの場合は目視では確認できず、いざ通電してみて初めて分かることが多い。
また、局所的な劣化の場合は劣化個所で、通電電流由来のジュール発熱が生じ、周辺の線材や構造物を巻き込んで焼損する。コイル・ケーブルなどのアプリケーションへの応用の際は劣化個所の有無がアプリケーションの信頼性に大きく影響する。
劣化モードの一つとして線材の剥離がある。これは超電導線材の表面に引きはがし力がかかり、中間層や超電導導体層といったセラミック層で線材表面が剥がれてしまう問題である。引きはがし力は、線材をオペレーション温度まで冷却した際に、超電導線材と含浸材、絶縁材などの構造物との線膨張率の差によって生じる応力に起因するものや、コイルを通電した際に発生する電磁力に起因するものがある。アプリケーション内に超電導線材同士、もしくは超電導線材と電流端子など接続部が存在する場合、当該部の剛性が不連続に変化するため、冷却や電磁力によって発生する応力が集中しやすく、劣化が生じやすくなる可能性があった。

【0003】

超電導線材同士の接続は、接続する超電導線材の端部同士を重ね合わせて接合した接続構造（以下「ラップ接続」という。）、接続する超電導線材の端部同士間に他の接続用の超電導線材を架け渡して重ねて接合した接続構造（以下「ブリッジ接続」という。）といった超電導線材を対向させて半田で接続する方法がとられる。このようなラップ接続やブリッジ接続といった線材同士を重ね合わせて接合する構造において、対向させる向きは線材の超電導導体層側同士が半田で接合されるようになる向きであり（基材が共に外側）、半田などの抵抗体をなるべく短い電流パスで通過させるための構造とされる。
このような接続構造をとった場合、超電導線材同士の接続部は、主な要素でいうと金属基材・超電導導体層・半田・超電導導体層・金属基材の順番で各層が積層され、剛性が小さく壊れやすい超電導導体層が、金属基材、半田といった剛性の大きい層に挟まれた積層構造となる。
このような積層構造の接続部を有した超電導線材を曲げたり、ねじったりすると超電導導体層に引きはがし力がかかり、接続部で剥離や劣化が生じることがある。
超電導線材同士を接続するための接合方法としては、半田で接合する方法が主であるが、銀ペーストや超音波接続を使用した接合方法も提案されている。これらの接合方法であっても、超電導線材同士の接続部の構造はラップ接続・ブリッジ接続となることが多く、半田の場合と同様に曲げやねじりによる剥離や劣化の問題が生じる。
また、近年超電導導体層同士を接合させる技術が提案されているが、本技術による場合にも超電導線材同士の接続部は弱いセラミック層が金属基材に挟まれた構造となるため、同様に曲げやねじりによる剥離や劣化の問題が生じる。

【0004】

超電導線材同士の接続部における剥離問題に関連した文献として特許文献１が挙げられる。
すなわち、特許文献１に記載の発明にあっては、超電導導体同士の接続部を有した超電導コイルにおいて、接続部に配置される第２の超電導導体の端末部は幅が端末に近づくほど狭くなるように形成されていることにより、巻線部内の接続部における第２の超電導導体の基材の占める割合が端末に近づくほど低減し、これとともに機械的強度（曲げ強さ）も低減しているので、第２の超電導導体の端末部の先端部分における例えば半田接合などの接合処理での加熱を受けた基材の元に戻ろうとする力（外周側に向う力）が低減されており、第２の超電導導体における基材側と超電導導体層側との剥離を防止しようとする。

【0005】

上述の積層構造を有した超電導線材を積極的にねじった状態で保持した超電導ケーブルが開示された文献として特許文献２が挙げられる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１２−１９５４６９号公報

【特許文献2】米国特許第８４３７８１９号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかし、特許文献１は、フラットワイズ方向の曲げに対する剥離防止策について記載されており、ねじりに対する剥離防止効果が不明であるとともに、接続する一方の超電導線材の端部は幅が端末に近づくほど狭くなるように三角状に切り欠かれているから、一定の長手方向の接合長さ内において他方の超電導線材との接合面積が減少する。
曲げモーメントやねじりモーメントは、超電導ケーブルの取扱時や設置時に加わり得るほか、特許文献２に記載されるようなねじりケーブルを構成したり、さらにこのねじりケーブルを巻線して超電導コイルを構成したりする場合に加わる。
ラップ接続やブリッジ接続により超電導線材の端部同士を重ねて接合した接続部が有る場合には、接続部の剛性は自ずと接続部の前後の他の部分より高くなっており、ねじり難く、取扱いや設置のほか、上掲のねじりケーブルやこれを巻線したコイルを均整な状態に作製することを困難にするとともに、無理にねじった場合には上述したように剥離の問題が生じる。
特許文献１に記載のように、超電導線材の端部同士の接続部に配置される一方の超電導線材の端部を三角状に切り欠いても、この三角状の端部を、他方の三角状にされていない超電導線材の端部に重ねるから、接続部の剛性が自ずと接続部の前後の他の部分（重ねられていない部分）より高くなることに変わりがなく、同様の問題が生じる。

【0008】

本発明は以上の従来技術における問題に鑑みてなされたものであって、超電導線材同士の接続部を、ねじりが加わっても剥離や劣化が生じにくくすることを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

以上の課題を解決するための請求項１記載の発明は、基材と超電導導体層を含んだ積層構造を有する超電導線材同士を長手方向に接続した超電導線材の接続構造であって、
一の超電導線材の接続端部と他の超電導線材の接続端部とが各自の基材を外側にして積層方向に重ね合わされ、その重ね合わされた面で互いに接合された接続部が構成され、
長手方向には前記一の超電導線材の接続端部と前記他の超電導線材の接続端部とが重ね合わされた範囲に亘り、積層方向には前記一の超電導線材の基材から前記他の超電導線材の基材までに亘って前記接続部の積層構造を幅方向に分断するスリットが１又は複数設けられた超電導線材の接続構造である。

【0010】

、
請求項２記載の発明は、前記スリットは、前記接続部を幅方向に３等分したときの中央部分に相当する範囲に設けられている請求項１に記載の超電導線材の接続構造である。

【0011】

請求項３記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の超電導線材の接続構造により接続された２以上の超電導線材をねじった状態で保持した超電導ケーブルである。

【0012】

、
請求項４記載の発明は、請求項３に記載の超電導ケーブルを巻線して構成された超電導コイルである。

【0013】

請求項５記載の発明は、基材と超電導導体層を含んだ積層構造を有する超電導線材同士を長手方向に接続した超電導線材の接続処理方法であって、
一の超電導線材の接続端部と他の超電導線材の接続端部とが各自の基材を外側にして積層方向に重ね合わされ、その重ね合わされた面で互いに接合された接続部を構成した後、
長手方向には前記一の超電導線材の接続端部と前記他の超電導線材の接続端部とが重ね合わされた範囲に亘り、積層方向には前記一の超電導線材の基材から前記他の超電導線材の基材までに亘って前記接続部の積層構造を幅方向に分断するスリットを加工することを特徴とする超電導線材の接続処理方法である。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、超電導線材同士の接続部に構成される基材から基材までの積層構造は、１又は必要により複数のスリットにより幅方向に分断されるので、ねじり剛性が低下し、ねじりが加わっても応力は低く抑えられ剥離や劣化が生じにくいという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明の一実施形態に係る超電導線材の接続構造の斜視図である。

【図2】本発明の一実施形態に係る超電導線材の接続構造の模式的断面図(a)及び平面図(b)である。

【図3】本発明の一実施形態に係る超電導線材の接続構造のブリッジ接続にした場合の模式的断面図(a)及び平面図(b)である。

【図4】本発明の一実施形態に係る超電導ケーブルの一部を示す見取り図である。

【図5】本発明の一実施形態に係る超電導コイルの見取り図である。

【図6】本発明の実施例１に係る超電導線材の接続構造の模式的断面図(a)及び平面図(b)である。

【図7】本発明の実施例２に係る超電導線材の接続構造の模式的断面図(a)及び平面図(b)である。

【図8】本発明の実施例３に係る超電導線材の接続構造の模式的断面図(a)及び平面図(b)である。

【図9】本発明の実施例４に係る超電導線材の接続構造の模式的断面図(a)及び平面図(b)である。

【図10】本発明の実施例５に係る超電導線材の接続構造の模式的断面図(a)及び平面図(b)である。

【図11】本発明の実施例６に係る超電導線材の接続構造の模式的断面図(a)及び平面図(b)である。

【図12】本発明の実施例７に係る超電導線材の接続構造の模式的断面図(a)及び平面図(b)である。

【図13】本発明の実施例８に係る超電導線材の接続構造の模式的断面図(a)及び平面図(b)である。

【図14】本発明の実施例９に係る超電導線材の接続構造の模式的断面図(a)及び平面図(b)である。

【図15】本発明の実施例１０に係る超電導線材の接続構造の模式的断面図(a)及び平面図(b)である。

【図16】本発明の実施例１１に係る超電導線材の接続構造の模式的断面図(a)及び平面図(b)である。

【図17】本発明の実施例１２に係る超電導線材の接続構造の模式的断面図(a)及び平面図(b)である。

【図18】比較例１に係る超電導線材の接続構造の模式的断面図(a)及び平面図(b)である。

【図19】比較例２に係る超電導線材の接続構造の模式的断面図(a)及び平面図(b)である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下に本発明の一実施形態につき図面を参照して説明する。以下は本発明の一実施形態であって本発明を限定するものではない。

【0017】

図１は、本発明の一実施形態に係る超電導線材の接続構造の斜視図である。
図１に示すように、本実施形態の超電導線材の接続構造は、超電導線材１と超電導線材２とを長手方向に接続した接続構造である。図中に幅方向Ｘ、長手方向Ｙ、積層方向（厚み方向）Ｚを示す。
超電導線材１，２はＲＥ系酸化物超電導線材で、互いに同様の構成であり、基材１１（２１）上に、中間層１２（２２）、超電導導体層１３、（２３）、安定化層１４（２４）をこの順で積層しテープ状構造となっている。

【0018】

基材１１（２１）は、テープ状の低磁性の金属基板やセラミックス基板が用いられる。金属基板の材料としては、例えば、強度及び耐熱性に優れた、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｗ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ａｇ等の金属又はこれらの合金が用いられる。特に、耐食性及び耐熱性が優れているという観点からハステロイ（登録商標）、インコネル（登録商標）等のＮｉ基合金、またはステンレス鋼等のＦｅ基合金を用いることが好ましい。
また、これら各種金属材料上に各種セラミックスを配してもよい。また、セラミックス基板の材料としては、例えば、ＭｇＯ、ＳｒＴｉＯ_３、又はイットリウム安定化ジルコニア等が用いられる。その他にも、サファイアを基材として用いてもよい。

【0019】

中間層１２（２２）は、超電導導体層１３（２３）において例えば高い２軸配向性を実現するための層である。このような中間層１２（２２）は、例えば、熱膨張率や格子定数等の物理的な特性値が基材１１（２１）と超電導導体層１３（２３）を構成する超電導体との中間的な値を示す。
また、中間層１２（２２）は、単層構造であってもよく、多層構造であってもよい。多層構造の場合、その層数や種類は限定されないが、非晶質のＧｄ_２Ｚｒ_２Ｏ_７−δ（δは酸素不定比量）やＡｌ_２Ｏ_３或いはＹ_２Ｏ_３等を含むベッド層と、結晶質のＭｇＯ等を含みＩＢＡＤ（Ion Beam Assisted Deposition）法により成形された強制配向層と、ＬａＭｎＯ_３＋δ（δは酸素不定比量）を含むＬＭＯ層と、を順に積層した構成となっていてもよい。また、ＬＭＯ層の上にＣｅＯ₂等を含むキャップ層をさらに設けてもよい。
上記各層の厚さは、ＬＭＯ層を３０ｎｍ、強制配向層のＭｇＯ層を４０ｎｍ、ベッド層のＹ_２Ｏ_３層を７ｎｍ、Ａｌ_２Ｏ_３層を８０ｎｍとする。なお、これらの数値はいずれも一例である。

【0020】

この中間層１２（２２）の表面には、超電導導体層１３（２３）が積層している。超電導導体層１３（２３）は、酸化物超電導体、特に銅酸化物超電導体を含んでいることが好ましい。銅酸化物超電導体としては、高温超電導体としてのＲＥＢａ_２Ｃｕ_３Ｏ_７−δ（以下、ＲＥ系超電導体と称す）が好ましい。なお、ＲＥ系超電導体中のＲＥは、Ｙ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，ＹｂやＬｕなどの単一の希土類元素又は複数の希土類元素であり、これらの中でもＢａサイトと置換が起き難い等の理由でＹであることが好ましい。また、δは、酸素不定比量であって、例えば０以上１以下であり、超電導転移温度が高いという観点から０に近いほど好ましい。なお、酸素不定比量は、オートクレーブ等の装置を用いて高圧酸素アニール等を行えば、δは０未満、すなわち、負の値をとることもある。

【0021】

安定化層１４（２４）は、超電導導体層１３（２３）の表面を覆っているが、基材１１（２１）と中間層１２（２２）と超電導導体層１３（２３）の周囲全体を覆っていることがより好ましい。
この安定化層１４（２４）は、単層構造であってもよく、多層構造であってもよい。多層構造の場合、その層数や種類は限定されないが、銀からなる銀安定化層と、銅からなる銅安定化層を順に積層した構成となっていてもよい。

【0022】

さて、本実施形態の超電導線材の接続構造は、図１に示すように超電導線材１の接続端部１ａと超電導線材２の接続端部２ａとが各自の基材１１，２１を外側にして積層方向Ｚに重ね合わされ、その重ね合わされた面で互いに接合された接続部４が構成されたものである。この接合を実現するための接合材層３は、半田、銀ペーストなどより構成されるが、超電導導体層１３，２３同士が接合した構造など、接続端部１ａと接続端部２ａとの間に介在する接合材層３が無い構造であってもよい。

【0023】

超電導線材１，２の層構造の図示を省略し、接合材層３の図示を省略して描いた断面図を図２(a)に、対応する平面図を図２(b)に示した。
図１及び図２に示すように本接続構造にはスリットＳが設けられている。
スリットＳは、長手方向Ｙに略平行に形成されている。
接続部４の一端に配置される超電導線材１の終端１ｂから、接続部４の他端に配置される超電導線材２の終端２ｂまでが、長手方向Ｙについての超電導線材１の接続端部１ａと超電導線材２の接続端部２ａとが重ね合わされた範囲に相当する。スリットＳは、長手方向Ｙにはこの終端１ｂから終端２ｂまでの範囲に亘り形成されている。図１及び図２には終端１ｂから終端２ｂまでの範囲から両端へ延び出して形成されたスリットＳを描いている。このようにスリットＳは、終端１ｂから終端２ｂまでの範囲を超えて形成されるものであってもよい。
スリットＳは、長手方向Ｙに対して平行が望ましいが、長手方向Ｙに対して±１０度程度の範囲に収まれば、実用に足る。

【0024】

スリットＳは、表裏に貫通して形成されている。
すなわち、積層方向Ｚには超電導線材１の基材１１から超電導線材２の基材２１までに亘って形成されている。
以上のような範囲に亘ってスリットＳは形成されており、スリットＳは、接続部４の積層構造を幅方向Ｘに分断するものである。
スリットＳが接続部４の積層構造を幅方向Ｘに分断するので、スリットＳが無い場合に比較して、接続部４のねじり剛性が確実に低下する。ここでいう「ねじり」は、長手方向Ｙに距離を隔てた２つのＸＺ平面要素に相対的角度変化を生じさせるねじりである。ねじり剛性が低下するので、ねじりが加わっても応力は低く抑えられ接続部４において剥離や劣化が生じにくいという効果がある。
図１に示すように接続部４は剛性の高い基材１１，２１によるサンドイッチ構造となり、Ｆ１、Ｆ２といったねじれ力が加わると、通常図１にＦＧで示した基材１１，２１の高剛性に起因した劈開力が発生し、弱い超電導導体層１３，２３、中間層１２，２２での剥離の原因になる。本接続構造によれば、接続部４にスリットＳを入れることで、ねじれが発生した際に接続部４に応力が集中することを防ぎ、劈開力ＦＧは分断された各部に分散して低減するので、超電導線材の層間剥離や電導特性の劣化が生じにくい接続構造とすることができる。

【0025】

図１及び図２に示した接続構造はラップ接続であるが、図３に示すように接続用の超電導線材５を、平置きした超電導線材１，２間に架け渡してそれぞれに接合したブリッジ接続の場合にも、本発明を実施できる。ブリッジ接続の場合にも、図３に示すようにスリットＳによって接続部４１，４２の積層構造を幅方向Ｘに分断した構造とする。図３では、線材１および２の接続部４１，４２が離れて設けられているが、互いに接するように配置していてもよい。

【0026】

以上の効果を利用して、本接続構造により接続された２以上の超電導線材を、図４に示すようにねじった状態で保持した超電導ケーブル３０を容易に高品質に構成することができる。なお、本接続構造により接続された２以上の超電導線材の連結体をさらに複数枚重ねて厚みを増すとともに超電導導体層の積層数を増し自己インダクタンスの低減化等の特性向上が図られる。
ねじった状態で保持した超電導ケーブル３０は、３６０°のうちの任意の角度に曲げやすくなっているので、図５に示すように超電導ケーブル３０を巻線して構成された超電導コイル３１を容易に高品質に構成することができる。

【0027】

以上の効果を得るためには、スリットＳは幅方向Ｘの中央に設けることが好ましい。すなわち、スリットＳを幅方向Ｘの端にあまり寄らないようにすべきであり、基準としてスリットＳは、接続部４を幅方向Ｘに３等分したときの中央の３分の１に相当する中央部４ｃ（図２（ｂ）参照）に、少なくとも１本が設けられていることが好ましい。

【0028】

図１及び図２には１本のスリットＳが設けられる場合を示したが、スリットＳは複数設けてもよい。すなわち、幅方向Ｘに距離を隔てて配置された複数のスリットＳを設けることができる。スリットＳの本数が多いほど、接続部４の分断数が増加し、従って接続部４のねじり剛性が低下する。
しかし、スリットＳを多く入れると、スリットＳを加工にあたって超電導導体層１３，２３が削られるので電導特性が落ちる。その点と、ねじり剛性低下による効果の利得とを比較考量してスリットＳの本数を選択すべきである。
また、スリットＳの加工方法としては、機械加工やレーザー加工を適用し得るが、超電導線材１，２の面積になるべく損失が少ない方法が望ましい。そのため、レーザー加工が好適である。
スリットＳの加工は、超電導線材１の接続端部１ａと超電導線材２の接続端部２ａとが各自の基材１１，２１を外側にして積層方向Ｚに重ね合わせ、その重ね合わせた面で互いに接合した後、すなわち、接続部４を構成した後に行う。例えば、接合方法として半田付けを適用する場合は、その半田付けの後にスリットＳの加工を実施する。半田付けを適用する場合は、スリットＳの加工時の熱によって半田が溶け出す可能性があるため、超電導線材１，２が相対的に動かぬように保持してスリットＳの加工を実施することが望ましい。

【0029】

〔実施例〕
各種の実施例を制作し、超電導特性を検査したのでこれを開示する。

【0030】

（ａ）スリットが入ることに伴い、超電導線材の表面積が損失して臨界電流値が低下するため、スリットを入れる数は超電導線材の特性とトレードオフの関係にある。
（ｂ）現状一般的によく使用されている、ＲＥ系高温超電導線材の線材幅オプションは４ｍｍ幅、６ｍｍ幅、１０ｍｍ幅とｍｍ単位の線材である。スリット加工に使用されるレーザー種として、ＹＡＧレーザーなどが使用されるが、スリット加工に使用するレーザーによる損失幅は１００μｍ程度である。したがって、４ｍｍ幅線材を使用した場合、レーザースリットを１本入れるとテープ幅の損失は３％程度となる。この損失は超電導線材の特性劣化に反映され、線材の臨界電流値が３％減少することを意味する。したがって、多くのスリットを入れる程、線材の臨界電流値が減少することとなる。
（ｃ）なお、実際の運転では臨界電流値まで、臨界電流を流すことはなく、特に接続部においては接合に使用した半田等が電流の転流先となるため、接続部４におけるスリットはそれ以外の場所でのスリットよりも、焼損リスクが少ない。

【0031】

上述した実施形態の図１、図２に示した接続構造であって接合材層３に半田を採用した構造につき、スリットの長さ、配置、本数などを様々に変更して作製した本発明の実施例１〜１２と、以下に説明する比較例１〜５につき、（１）ねじり無しの状態、（２）４５度のねじれを加えた状態、（３）６０度のねじれを加えた状態のそれぞれにおける超電導特性を検査した。
すべて銅安定化層つき４ｍｍ幅線材で、接続部４の長手方向Ｙの長さは１０ｃｍ、接続部４の厚みは２３０μｍである。

【0032】

（実施例１）
実施例１は、図６に示すようにスリットＳは１本で幅方向Ｘの中央に接続部４から両端が３０ｍｍずつ延長されるように形成した。
（実施例２）
実施例２は、図７に示すようにスリットＳは１本で幅方向Ｘの中央に接続部４から両端が１ｍｍ程度だけ出るように形成した。
（実施例３，４）
実施例３は図８に示すように実施例１に対し、実施例４は図９に示すように実施例２に対し、スリットＳの幅方向Ｘの配置を外側から全幅の３分の１の位置とした配置に変更したものである。
（実施例５，６）
実施例５は図１０に示すように実施例１に対し、実施例６は図１１に示すように実施例２に対し、スリットＳを２本として幅方向Ｘに３等分する位置にそれぞれ配置したものである。
（実施例７，８）
実施例７は図１２に示すように実施例１に対し、実施例８は図１３に示すように実施例２に対し、スリットＳの幅方向Ｘの配置を外側から全幅の４分の１の位置とした配置に変更したものである。
（実施例９，１０）
実施例９は図１４に示すように実施例１に対し、実施例１０は図１５に示すように実施例２に対し、スリットＳを３本として幅方向Ｘに４等分する位置にそれぞれ配置したものである。
（実施例１１）
実施例１１は図１６に示すように実施例９に対し、両側のスリットＳ，Ｓを中央のスリットＳより長くしたものである。
（実施例１２）
実施例１２は図１７に示すように実施例９に対し、３本のスリットＳ，Ｓ，Ｓの両端の位置を異ならしめたものである。

【0033】

（比較例１）
比較例１は図１８に示すように実施例１に対し、接続部４にスリットを設けず、接続部４の長手方向Ｙの両側の部分にスリットＳ，Ｓを設けたものである。
（比較例２）
比較例２は図１９に示すように実施例１に対し、接続部４の両端までスリットＳが至らないものである。
（比較例３）
比較例３はスリット無しのものである（図示略）。
（比較例４）
比較例４はスリット無しであり、特許文献１に記載の発明に従い超電導線材１の接続端部１ａは幅が終端１ｂに近づくほど狭くなるように三角状に切り欠いた構造である（図示略）。
（比較例５）
比較例５は片方の超電導線材１の接続端部１ａのみをスリットで幅方向Ｘに分断したものであり、超電導線材２にはスリットを設けていない（図示略）。

【0034】

以下のように評価判別符号を定義する。
（１）ねじり無しの状態
この場合、上記（ｂ）に記述したスリットの付加に伴う臨界電流の減少率を反映して評価した。
Ａ ： ５％未満の臨界電流値の劣化が生じる。
Ｂ ： ５％以上の臨界電流値の劣化が生じる。
（２）４５度のねじれを加えた状態
スリットによるねじれに対する効果を調べるため、長手方向Ｙに２０ｃｍのねじれを加える領域の外側を固定し、１Ｋｇｆ程度の張力をかけ、線材長手方向中心線を軸として、４５度のねじれを加えた。図６に代表して示すようにねじれを加える領域Ｇ（スパン２０ｃｍ）の中央に接続部４が配置される条件とした。
Ａ ： ねじれを加えても、超電導特性は劣化しなかった。
Ｂ ： ねじれを加えたことによって、超電導特性が劣化してしまった。
（３）６０度のねじれを加えた状態
さらに、スリットによるねじれに対する効果を調べるため、長手方向Ｙに２０ｃｍのねじれを加える領域の外側を固定し、１Ｋｇｆ程度の張力をかけ、線材長手方向中心線を軸として、６０度のねじれを加えた。図６に代表して示すようにねじれを加える領域Ｇ（スパン２０ｃｍ）の中央に接続部４が配置される条件とした。
Ａ ： ねじれを加えても、超電導特性は劣化しなかった。
Ｂ ： ねじれを加えたことによって、超電導特性が劣化してしまった。

【0035】

本発明の実施例及び比較例の条件の要点と評価結果を表にまとめると以下の通りである。

【0036】

【表1】

【表2】

【0037】

（総評）
本発明の実施例１〜４については、いずれの評価項目についても「Ａ」であった。実施例２，４のようにスリットが短くても、実施例１１のように長さが異なっていたり、実施例１２のように端の位置が異なっていたりしても、接続部４を分断していれば効果は認められた。
また、実施例３，４のようにスリットが中心線からやや外れても効果は認められたが、実施例７，８のように３分の１相当の中央部４ｃから外れると、６０度のねじれに対しては超電導特性の劣化は認められた。許容できるねじれ角は、実施例１，２に比較して実施例３，４の方が小さくなっていると考えられるが、６０度までのねじれでは差は生じなかった。
実施例５，６、さらに実施例９〜１２のようにスリットの本数を増やすことで、超電導導体層の欠損面積の増加により超電導特性の劣化は認められたが、ねじりを加えることに伴う劣化は認められず、ねじりに対しては効果が認められた。超電導特性と、所定のねじりに対する効果を考慮すると、実施例１〜４のように、線材を幅方向に３等分した時の中央部に１本だけスリットを設けるのがより好ましい。
これに対し、比較例１〜５ではねじれを加えたことにより超電導特性の劣化が認められた。比較例１，３，４では接続部４にスリットが無いため、比較例２では接続部４が幅方向Ｘに連続する部分が残っており分断されていないため、比較例５では片方の超電導線材２及び接合材層３にはスリットが無いため、ねじりに伴い剥離や応力集中が生じて超電導特性が劣化した。スリットは、超電導線材１、接合材層３及び超電導線材２を貫通し終端１ｂから終端２ｂまで接続部４の全体に亘って設けることで効果があることが確認された。

【符号の説明】

【0038】

１ 超電導線材
１ａ 接続端部
１ｂ 終端
２ 超電導線材
２ａ 接続端部
２ｂ 終端
３ 接合材層
４ 接続部
１１，２１ 基材
１２，２２ 中間層
１３，２３ 超電導導体層
１４，２４ 安定化層
Ｓ スリット

【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】

【図18】

【図19】