特許 6873848 超電導コイル

(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】6873848

(24)【登録日】2021年4月23日

(45)【発行日】2021年5月19日

(54)【発明の名称】超電導コイル

(51)【国際特許分類】

   H01F 6/06 20060101AFI20210510BHJP

   H01L 39/02 20060101ALI20210510BHJP

【ＦＩ】

   H01F6/06 500

   H01F6/06 110

   H01L39/02 DZAA

【請求項の数】14

【全頁数】22

(21)【出願番号】特願2017-132735(P2017-132735)

(22)【出願日】2017年7月6日

(65)【公開番号】特開2019-16685(P2019-16685A)

(43)【公開日】2019年1月31日

【審査請求日】2020年2月3日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003078

【氏名又は名称】株式会社東芝

(73)【特許権者】

【識別番号】317015294

【氏名又は名称】東芝エネルギーシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001092

【氏名又は名称】特許業務法人サクラ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】岩井 貞憲

(72)【発明者】

【氏名】宮崎 寛史

(72)【発明者】

【氏名】高山 茂貴

【審査官】 小池 秀介

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−２４６１１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−２２８０６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−２２０４１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００５−５１０８４３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｆ ６／０６

Ｈ０１Ｌ ３９／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

超電導材料で構成された超電導層をそれぞれ含み、部分的に重ね合されて長手方向に延びており且つ互いに電気的に接続される第１及び第２超電導テープと、
第１及び第２超電導テープと接合されており且つ第１及び第２超電導テープと電気的に接続される電極と、
を備え、
第２超電導テープは、第１超電導テープと前記電極との間に配置されており、その端部が当該電極のうち前記長手方向の内側にある縁部と接合されており、且つ当該縁部から第１超電導テープと同じ向きに延びており、
第１及び第２超電導テープのうち一方のみが、渦巻き状に巻かれて巻線部が形成されている
ことを特徴とする超電導コイル。

【請求項2】

前記巻線部は、その軸心に垂直な平面上において第１及び第２超電導テープのうち一方のみが渦巻き状に巻かれて形成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の超電導コイル。

【請求項3】

複数の前記巻線部が、その軸心に沿う軸方向に間隔をあけて配列されており、
前記電極は、当該軸方向に隣り合う２つの巻線部のそれぞれの超電導テープの端部と接合される
ことを特徴とする請求項２に記載の超電導コイル。

【請求項4】

前記電極は、外部からの電気的接続を提供するために、前記巻線部から、その軸心に沿う軸方向に突出して延びている
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の超電導コイル。

【請求項5】

第１超電導テープは、その超電導層と前記電極との間における電気抵抗が小さくなる向きに配置されている
ことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の超電導コイル。

【請求項6】

第１超電導テープは、２つのテープ主面として、その超電導層に近い近位面と、当該超電導層から遠い遠位面とを有し、
当該近位面を前記電極に向けて配置されている
ことを特徴とする請求項５に記載の超電導コイル。

【請求項7】

第１超電導テープは、その超電導層と前記遠位面との間に配置され且つ金属で構成された基板を、含む、
ことを特徴とする請求項６に記載の超電導コイル。

【請求項8】

第２超電導テープは、その超電導層と前記電極との間の電気抵抗が小さくなる向きに配置されている
ことを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか一項に記載の超電導コイル。

【請求項9】

第２超電導テープは、２つのテープ主面として、その超電導層に近い近位面と、当該超電導層から遠い遠位面とを有し、当該近位面を前記電極に向けて配置されている
ことを特徴とする請求項８に記載の超電導コイル。

【請求項10】

第２超電導テープは、
２つのテープ主面として、その超電導層に近い近位面と、当該超電導層から遠い遠位面とを有し、
当該遠位面を前記電極に向けて配置されている
ことを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか一項に記載の超電導コイル。

【請求項11】

第２超電導テープは、その超電導層と当該遠位面との間に配置され且つ金属で構成された基板を、含む
ことを特徴とする請求項１０に記載の超電導コイル。

【請求項12】

第２超電導テープは、その厚さが第１超電導テープに比べて薄い
ことを特徴とする請求項１０又は請求項１１に記載の超電導コイル。

【請求項13】

前記電極のうち前記長手方向の外側にある第１縁部と第１超電導テープとの間に挟まれており、溶加材としての金属で構成された第１接続層と、
前記電極のうち前記長手方向の内側にある第２縁部と第２超電導テープとの間に挟まれており、溶加材としての金属で構成された第２接続層と、
を備え、
第２接続層は、
前記電極のうち同一の接合面上において第１接続層と前記長手方向に隣接して配置されており、
当該第１接続層に比べて前記長手方向に垂直な厚さ方向の厚さが薄い
ことを特徴とする請求項１ないし請求項１２のいずれか一項に記載の超電導コイル。

【請求項14】

前記電極のうち前記長手方向の外側にある第１縁部は、
前記長手方向に垂直な厚さ方向に垂直な方向に広がっており、溶加材としての金属が配置される第１接合面を含み、
当該第１接合面上に当該金属で構成された第１接続層により第１超電導テープと接合され、
前記電極のうち前記長手方向の内側にある第２縁部は、
その厚さ方向に垂直な方向に広がっており、溶加材としての金属が配置される第２接合面を含み、
当該金属で構成され且つ当該第２接合面上に形成された第２接続層により第２超電導テープと接合され、
第１接合面は、前記厚さ方向において第２接合面に比べて第１超電導テープに近い位置に配置されている
ことを特徴とする請求項１ないし請求項１１のいずれか一項に記載の超電導コイル。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、超電導材料で構成された超電導層を含む超電導テープと電極との接続構造を備えた超電導コイルに関する。

【背景技術】

【0002】

超電導コイルや超電導電力ケーブル等の電力機器には、所定の条件下において超電導を示す超電導体が用いられる。このような超電導体には、比較的高い臨界温度を有する高温超電導体がある。例えば、超電導コイルには、テープ状をなしており、超電導材料で構成された超電導層を含む導体（以下、超電導テープと記す）が用いられたものがある。このような超電導テープは、「超電導テープ線材」又は単に「超電導線材」とも呼称される。

【0003】

このような超電導テープは、例えば、渦巻き状に巻かれて超電導コイルの巻線部を形成する。超電導テープのうち長手方向の端部は、通常、金属で構成された電極に接合される。このような電極には、外部からの電気的接続を提供する、いわゆる「口出し電極」や、複数の巻線部同士を電気的に接続する、いわゆる「コイル間電極」がある。このような電極と、超電導テープは、一般的に、はんだ等、溶加材として金属により接合される。超電導テープと電極との間には、はんだ等の金属で構成された層が形成される。

【0004】

このような超電導テープは、一般的に、長手方向の機械的強度に優れている。一方、厚さ方向における引張応力には、脆弱な傾向がある。超電導テープは、厚さ方向において比較的高い応力が生じると機械的な歪が生じることがある。超電導テープのうち特に超電導層に歪が生じると、超電導特性が低下する。超電導テープのうち歪が生じた部分においては、ジュール発熱が増大し、場合によっては、当該発熱により超電導テープが破断することがある。このような機械的な歪を抑制するために、下記の特許文献１には、薄く且つ可撓性を有する金属製のテープ（いわゆる補強線材）を、超電導テープに貼り合わせる技術について提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１６−１６３０２６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

上述したような超電導テープのうち長手方向の端部は、通常、金属板等の電極と電気的に接続される。一般的に、超電導テープの端部は、はんだ等の溶加材としての金属により電極と接合される。超電導テープと電極と接合する際には、超電導テープの端部と電極との間にはんだ等を配置し、これを加熱し溶融させる必要がある。また、超電導層が超電導状態にするためには、超電導テープを所定の臨界温度以下に冷却する必要がる。このように超電導テープを冷却又は加熱する際、当該超電導テープのうち電極の縁の近傍にある部分には、その他の部分に比べて高い応力（いわゆる熱応力）が生じる。

【0007】

また、超電導テープが渦巻き状に巻かれて超電導コイルの巻線部を形成する場合、超電導テープと電極との間には、通常、巻線部の径方向すなわち超電導テープの厚さ方向において圧縮する向きの力、いわゆる圧縮力が作用する。このとき、超電導テープのうち、電極の縁の近傍にある部分には、当該圧縮力に起因して、その他の部分に比べて高いせん断応力が生じる。

【0008】

このように超電導テープのうち電極の縁の近傍にある部分に高い応力が生じることにより、当該部分に機械的な歪が生じると、超電導層と電極との間における電気抵抗が増大し、超電導層と電極との間において安定的に電流を流すことが困難になる。超電導テープのうち電極と接合される部分を、例えば、上述した金属製のテープに補強したのでは、超電導層と電極との間における電気抵抗が増大するという課題が生じる。超電導テープと電極との接続構造においては、超電導層と電極との間における電気抵抗を増大させることなく、超電導テープのうち電極の縁の近傍にある部分に機械的な歪が生じることを抑制する技術が要望されている。

【0009】

本発明の実施形態は、上記事情に鑑みてなされたものであって、超電導層と電極との間における電気抵抗を増大させることなく、超電導テープのうち電極の縁の近傍にある部分に機械的な歪が生じることを抑制可能な超電導コイルを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本発明の実施形態の超電導コイルは、超電導材料で構成された超電導層をそれぞれ含み、部分的に重ね合されて長手方向に延びており且つ互いに電気的に接続される第１及び第２超電導テープと、第１及び第２超電導テープと接合されており且つ第１及び第２超電導テープと電気的に接続される電極と、を備え、第２超電導テープは、第１超電導テープと前記電極との間に配置されており、その端部が当該電極のうち前記長手方向の内側にある縁部と接合されており、且つ当該縁部から第１超電導テープと同じ向きに延びており、第１及び第２超電導テープのうち一方のみが、渦巻き状に巻かれて巻線部が形成されていることを特徴とする。

【発明の効果】

【0012】

本発明の実施形態によれば、超電導テープのうち電極の縁の近傍の部分の機械的強度を比較的高いものにし、超電導層と電極との間における電気抵抗を増大させることなく、これら部分に機械的な歪が生じることを抑制することができ、超電導テープの超電導層と電極との間において安定的に電流を流すことができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】超電導テープの構成例を示す図である。

【図2】第１の実施形態の超電導テープと電極との接続構造を示す縦断面図である。

【図3】第１の実施形態の第１変形例を示す縦断面図である。

【図4】第１の実施形態の第２変形例を示す縦断面図である。

【図5】第２の実施形態の超電導テープと電極との接続構造を示す縦断面図である。

【図6】第３の実施形態の超電導テープと電極との接続構造を示す縦断面図である。

【図7】第３の実施形態の変形例１の接続構造における第２超電導テープの端部の形状を説明する模式図である。

【図8】第３の実施形態の変形例２の接続構造における第２超電導テープの端部の形状を説明する模式図である。

【図9】第４の実施形態の超電導テープと電極との接続構造を示す縦断面図である。

【図10】第５の実施形態の超電導コイルの斜視図である。

【図11】第５の実施形態の超電導コイルにおける第１及び第２超電導テープと電極の配置を説明する上面図である。

【図12】第５の実施形態の超電導コイルにおける第１及び第２超電導テープと電極の配置を説明する展開図である。

【図13】第５の実施形態の変形例１の超電導コイルにおける第１及び第２超電導テープと電極の配置を説明する上面図である。

【図14】第５の実施形態の変形例１の超電導コイルにおける第１及び第２超電導テープと電極の配置を説明する展開図である。

【図15】第５の実施形態の変形例２の超電導コイルにおける第１及び第２超電導テープと電極の配置を説明する上面図である。

【図16】第５の実施形態の変形例２の超電導コイルにおける第１及び第２超電導テープと電極の配置を説明する展開図である。

【図17】第５の実施形態の変形例３の超電導コイルの縦断面図である。

【図18】他の実施形態の接続構造が適用可能な超電導コイルの巻線部の一例を示す斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下に説明する実施形態により、本発明が限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。

【0015】

〔第１の実施形態〕
（超電導テープの構成例）
まず、超電導テープの構成例について、図１を参照して説明する。図１は、超電導テープの構成例を示す図である。図２は、本実施形態の超電導テープと電極との接続構造を示す縦断面図である。

【0016】

なお、以下の説明において、超電導テープの厚さ方向を、単に「厚さ方向」と記す。当該厚さ方向のうち電極から離間する向き（すなわち超電導テープに近接する向き）を矢印Ｔ１で示し、当該向きとは反対側、すなわち電極に近接する向き（すなわち超電導テープから離間する向き）を矢印Ｔ２で示す。また、超電導テープの長手方向を、単に「長手方向」と記す。また、厚さ方向及び長手方向に垂直な方向を単に「幅方向」と記す。

【0017】

図１及び図２に示すように、超電導テープ１は、平らな帯状（以下、単に「テープ状」と記す）をなしている導体、いわゆるテープ導体であり、超電導体で構成された層（以下、超電導層と記す）と、常電導体で構成されたその他の部分を含む。具体的には、超電導テープ１は、金属で構成され基板（以下、単に「基板」と記す）１２と、厚さ方向において基板１２と超電導層１５との間に配置された中間層１４とを含む。中間層１４及び超電導層１５は、基板１２に沿って超電導テープ１の長手方向に延びている。

【0018】

基板１２は、超電導テープ１を構成するその他の層１１，１３〜１７に比べて厚く、超電導テープ１のうち最も機械的強度が高い部分である。基板１２は、例えば、ステンレス鋼、ニッケル合金、銀合金等の金属で構成されている。基板１２は、例えば、ニッケル合金の一種であるハステロイ（ＨＡＳＴＥＬＬＯＹ（登録商標））で構成することができる。

【0019】

超電導層１５は、酸化物超電導体（oxide superconductor）で構成されており、且つ臨界温度が比較的高い高温超電導体（high temperature superconductor）で構成されている。このような高温超電導体は、一般的に約２５Ｋ以上の臨界温度を有する。本実施形態において、超電導層１５は、厚さ０．１ｍｍ〜０．２ｍｍの薄膜状に成形されている。超電導層１５は、所定の臨界温度以下において常電導状態から超電導状態に転移して、電気抵抗がほぼゼロとなる。本実施形態の超電導層１５には、例えば、２００Ａ〜３００Ａの電流を流すことが可能である。

【0020】

超電導層１５を構成する高温超電導体（高温超電導材料）は、金属酸化物系のセラミックスであり、本実施形態においては、ＲＥ１２３系の組成を有する銅酸化物（ＲＥ）Ｂａ_２Ｃｕ_３Ｏ_７−δである。ここで、（ＲＥ）は、例えば、ネオジム（Ｎｄ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、ホルミニウム（Ｈｏ）、サマリウム（Ｓｍ）等の希土類元素、及びイットリウムからなる群より選択された元素を意味している。なお、「Ｂａ」はバリウムを、「Ｃｕ」は銅を、「Ｏ」は酸素を意味している。また、δは、ゼロより大きく且つ１より小さい数を意味している。

【0021】

中間層１４は、例えば、酸化セリウム、イットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）、酸化マグネシウム、酸化イットリウム、酸化イッテルビウム、バリウムジルコニア等の材料で構成することができる。中間層１４は、基板１２と超電導層１５との間におけるカチオン（陽イオン）の拡散を防止可能な、いわゆる拡散防止層である。

【0022】

また、本実施形態の超電導テープ１は、超電導層１５を保護する保護層１６を有する。保護層１６は、超電導テープ１のうち超電導層１５の外側に、当該超電導層１５に隣接して設けられている。この保護層１６は、銀等の導電性を有する金属で構成され、超電導層１５が空気中の水分に触れて劣化することを防止している。また、保護層１６は、超電導層１５に過剰に電気が流れた場合に超電導層１５に電弧が生じること（いわゆる燃焼）を防止している。

【0023】

また、超電導テープ１は、厚さ方向の外側に配置された２つの安定化層１１，１７を有しており、具体的には、基板１２の外側に配置された第１安定化層１１と、保護層１６の外側に配置された第２安定化層１７とを有している。すなわち、これら安定化層１１，１７により、超電導テープ１の厚さ方向の両面が被覆されている。安定化層１１，１７は、導電性が比較的高い金属で構成されており、例えば、銅や銀で構成することができる。安定化層１１，１７は、超電導層１５に過剰に電気が流れた場合に超電導層１５の燃焼を防止することができる。

【0024】

また、超電導テープ１において、基板１２と中間層１４との間には、当該基板１２上に当該中間層１４を配向させて形成するための配向層１３が配置されることも好適である。配向層１３は、例えば、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）等から形成される。なお、予め配向した基板を用いる場合には省略することができる。

【0025】

以上に説明したように、本実施形態の超電導テープ１は、第１安定化層１１、基板１２、配向層１３、中間層（拡散防止層）１４、超電導層１５、保護層１６及び第２安定化層１７の順に積層されたものである。図１に示すように、本実施形態の超電導テープ１は、幅方向の寸法（以下、テープ幅と記す）ｗが４〜１２ｍｍである。また、厚さ方向の寸法（以下、テープ厚さと記す）ｔ、すなわちテープ厚さが０．１〜０．２ｍｍである。また、超電導テープの長手方向の寸法を、以下に「テープ長さ」と記す。

【0026】

なお、本発明に係る超電導テープの各寸法は、これらの範囲に限定されるものではない。また、本発明に係る超電導テープは、安定化層１１，１７、配向層１３、保護層１６を、必要に応じて省略することができる。また、超電導テープ１は、ポリエステル、ポリウレタン、ポリイミドやポリイミドアミド等の電気絶縁材料（図示せず）で被覆されているものとしても良い。

【0027】

超電導テープ１は、２つの主面（以下、テープ主面と記す）１０，１８を有する。具体的には、超電導テープ１は、厚さ方向において超電導層１５に近い面（以下、近位面と記す）１８と、超電導層１５から遠い面（以下、遠位面と記す）１０とを有する。近位面１８は、超電導層１５との間における厚さ方向の電気抵抗が小さい面でもある。また、遠位面１０は、超電導層１５との間における厚さ方向の電気抵抗が大きい面でもある。

【0028】

以上のように構成された超電導テープ１のうち超電導層１５は、比較的高い臨界温度で常電導状態から超電導状態に遷移することができる。このような超電導テープ１は、「高温超電導テープ線材」又は単に「高温超電導線材」とも呼称される。なお、このような超電導テープ１は、一般的に、長手方向の機械的強度に優れている。一方、厚さ方向の引張応力、いわゆる剥離応力や圧縮応力には、脆弱な傾向があり、厚さ方向に比較的高い応力が生じると機械的な歪が生じる虞がある。

【0029】

（超電導テープと電極との接続構造）
本実施形態の超電導テープと電極との接続構造について図２を参照して説明する。図２は、本実施形態の超電導テープと電極との接続構造を示す縦断面図である。なお、図２は、超電導テープの幅方向に垂直な縦断面を示している。図２において、第１及び第２超電導テープのうち、基板及び超電導層以外の層（安定化層、配向層、中間層、保護層）については、図示を省略している。

【0030】

図２に示すように、本実施形態の接続構造は、部分的に重ね合された２つの超電導テープ１，２のそれぞれの一部分１ｂ，２ｃが、同じ電極５に接合されたものであり、本実施形態においては、第１超電導テープ１のうち端１ａを含む部分である端部１ｂと、第２超電導テープ２のうち端２ａを含む部分である端部２ｃが、それぞれ電極５に接合されている。これら超電導テープ１，２は、略同一のテープ幅を有する。第２超電導テープ２は、第１超電導テープ１と同様に構成されており、基板２２と、超電導層２５とを含んでいる（図１参照）。また、本実施形態において超電導テープ１，２は、略同一のテープ厚さを有する。

【0031】

超電導テープ１，２は、異なるテープ長さを有しており、本実施形態においては、第２超電導テープ２は、第１超電導テープ１に比べてテープ長さが短い。第２超電導テープ２は、第１超電導テープ１に沿って延びている。第２超電導テープ２の厚さ方向、長手方向及び幅方向は、第１超電導テープ１と一致している。

【0032】

第２超電導テープ２は、第１超電導テープ１と電極５との間に配置される。換言すれば、第２超電導テープ２は、厚さ方向において、電極５に比較的近い位置に配置された内側超電導テープ２である。一方、第１超電導テープ１は、電極５から比較的遠い位置に配置された外側超電導テープ１である。

【0033】

超電導テープ１，２は、互いに電気的に接続されている。より具体的には、第１超電導テープ１の超電導層１５と、第２超電導テープ２の超電導層２５は、互いに電気的に接続されている。重ね合された超電導テープ１，２は、これら２つの超電導層１５，２５の間に電流を流すことが可能である、すなわち２つの超電導層１５，２５のうち一方を流れる電流を他方に流すことが可能である。

【0034】

図２に示すように、第１超電導テープ１の長手方向の端部１ｂと、第２超電導テープ２の長手方向の端部２ｃは、それぞれ、溶加材（filler material）としての金属（例えばはんだ）３により電極５と接合される。詳細には、当該金属すなわちはんだ３が固化した略層状をなしている部分（以下、接続層と記す）３１，３５により電極５と接合される。

【0035】

本実施形態において、電極５は、銅、インジウム、銀及び金からなる群より選択された少なくとも一種の金属で構成されている。超電導テープ１，２のそれぞれの端部１ｂ，２ｃと電極５は、溶加材としてのはんだ３により接合される。端部１ｂ，２ｃと電極５との間にある接続層３１，３５は、溶融した、はんだが固化したものである。超電導テープ１，２は、それぞれ、はんだで構成された接続層３１，３５を介して電気的に接続される。

【0036】

本実施形態において、電極５は、略板状をなしており、２つの主面５０，５８を有する。これら主面５０，５８のうち一方は、はんだ３が配置される面（以下、接合面と記す）５０である。接合面５０は、超電導テープ１，２の厚さ方向に垂直な方向に広がっている。本実施形態において、電極５は、単数の平らな接合面５０を有する。

【0037】

超電導テープ１，２は、それぞれの長手方向の一方側の端部１ｂ，２ｃが、はんだ３により電極５と接合される。超電導テープ１，２は、それぞれの端部１ｂ，２ｃから長手方向の他方側、すなわち電極５から離間する向きに延びている。本実施形態において、超電導テープの長手方向のうち電極から離間する向きを「長手方向内側」と記して矢印Ｌ１で示す。当該長手方向内側の反対側を「長手方向外側」と記して矢印Ｌ２で示す。

【0038】

電極５は、長手方向外側の縁５ａを含む部分（以下、第１縁部と記す）５１と、長手方向内側の縁５ｅを含む部分（以下、第２縁部と記す）５５とを有する。第１縁部５１は、厚さ方向において第１超電導テープ１の端部１ｂと対向している部分であり、第２縁部５５は、厚さ方向において第２超電導テープ２の端部２ｃと対向している部分である。本実施形態の電極５は、図２に示す縦断面において矩形、詳細には、薄い長方形状をなしている。第１縁部５１と第２縁部５５は、厚さ方向の寸法が同一であり、長手方向に連続している。

【0039】

第１超電導テープ１は、その長手方向外側の端１ａが、電極５の縁５ａと厚さ方向に対向するように配置される。一方、第２超電導テープ２は、電極５の縁５ａ及び第１超電導テープ１の端１ａに対して、その長手方向の端２ａが所定の距離（寸法Ｄで示す）長手方向内側に位置するように配置される。本実施形態において、当該距離Ｄは、電極５の長手方向の寸法、すなわち長手方向外側の縁５ａと長手方向内側の縁５ｅとの距離の約半分である。

【0040】

第１超電導テープ１は、その厚さ方向における超電導層１５と電極５との間の電気抵抗が小さくなる向きに配置される。具体的には、第１超電導テープ１の２つのテープ主面１０，１８のうち、超電導層１５に近い近位面１８を電極５に向けて配置される。すなわち、第１超電導テープ１は、その超電導層１５と電極５が厚さ方向に近くなる向きに配置される。

【0041】

本実施形態の第２超電導テープ２は、第１超電導テープ１と同様に、超電導層２５と電極５との間の電気抵抗が小さくなる向きに配置される。具体的には、２つのテープ主面２０，２８のうち近位面２８を電極５に向けて配置される。すなわち、第２超電導テープ２は、その超電導層２５と電極５が厚さ方向に近くなる向きに配置される。

【0042】

なお、第２超電導テープ２は、ＲＥ１２３系の超電導層を有する超電導テープに替えて、（Ｂｉ，Ｐｂ）_２Ｃａ_２Ｓｒ_２Ｃｕ_３Ｏ_Ｘ、（Ｂｉ，Ｐｂ）_２Ｃａ_２Ｓｒ_３Ｃｕ_４Ｏ_Ｘなる組成のいわゆるビスマス系高温超電導材料を用いた超電導テープであってもよい。このようなビスマス系の超電導テープは、銀の母材にフィラメント状のビスマス系高温超電導材料が複数注入された、いわゆる多芯テープ線材であり、設計に応じては補強用に高強度の金属テープが付属される。そのため、第１超電導テープ１とは異なり、厚さ方向に構造が対称となることから、第２超電導テープ２については、どちらのテープ主面を電極５に向けて配置してもよい。

【0043】

第１超電導テープ１の端部１ｂと電極５の第１縁部５１との間には、溶加材としての金属（はんだ）で構成された接続層（以下、第１接続層と記す）３１が挟まれる。第１接続層３１は、第１超電導テープ１の近位面１８と接合面５０に接している。第１超電導テープ１の端部１ｂは、第１接続層３１により第１縁部５１と接合される。第１接続層３１は、第１超電導テープ１と電極５とを物理的かつ電気的に接続する。

【0044】

一方、第２超電導テープ２の端部２ｃと電極５の第２縁部５５との間には、溶加材としての金属（はんだ）で構成された接続層（以下、第２接続層と記す）３５が挟まれる。第２接続層３５は、近位面２８と接合面５０に接している。第２超電導テープ２の端部２ｃは、第２接続層３５により第２縁部５５と接合される。第２接続層３５は、第２超電導テープ２と電極５とを物理的かつ電気的に接続する。

【0045】

このようにして２つの超電導テープ１，２は、それぞれ接続層３１，３５により、電極５に物理的かつ電気的に接続される。より具体的には、第１超電導テープ１の超電導層１５は、第１接続層３１を介して電極５と電気的に接続される。第２超電導テープ２の超電導層２５は、第２接続層３５を介して電極５に電気的に接続される。

【0046】

本実施形態において、第２接続層３５は、同一の接合面５０上において第１接続層３１と長手方向に隣接して配置されている。第２接続層３５は、第２超電導テープ２の厚さの分、第１接続層３１に比べて厚さが薄いものとなる。電極５の第２縁部５５と、第１超電導テープ１の超電導層１５との間においては、第２接続層３５及び第２超電導テープ２の超電導層２５を介して電流を流すことも可能である。

【0047】

このように構成された本実施形態の超電導テープ１，２と電極５との接続構造は、例えば、超電導コイルや超電導電力ケーブルに用いられる。超電導コイルに用いられる場合、超電導テープ１，２のうち少なくとも一方が、渦巻き状（略同心円状）に巻かれて超電導コイルの巻線部を形成する。この場合、超電導テープ１，２の厚さ方向が巻線部の径方向となる。電極５が、例えば、巻線部のうち径方向内側に配置される場合、超電導テープ１，２のうち少なくとも一方は、第１超電導テープ１を径方向外側に向けて（すなわち第２超電導テープ２を径方向内側に向けて）径方向内側から外側に巻かれる。なお、本実施形態の接続構造の超電導コイルへの具体例な適用例については、後述する。

【0048】

以上に説明したように、本実施形態の接続構造は、高温超電導材料で構成された超電導層１５，２５をそれぞれ含み、部分的に重ね合されて長手方向に延びており且つ互いに超電導層１５，２５同士が電気的に接続される第１及び第２超電導テープ１，２と、第１及び第２超電導テープ１，２のぞれぞれの端部１ｂ，２ｃと接合されており且つ第１及び第２超電導テープのそれぞれの超電導層と電気的に接続される電極５とを有する。第２超電導テープ２は、その端部２ｃが第１超電導テープ１と電極５との間に配置されており、当該電極５のうち長手方向の内側にある縁部５５と接合されている。第２超電導テープ２は、当該縁部５５から第１超電導テープ１と同じ向き、すなわち長手方向内側に延びているものとした。

【0049】

本実施形態によれば、超電導層１５，２５と電極５との間における電気抵抗を増大させることなく、超電導テープ１，２のうち電極５の縁５ｅの近傍の部分１ｅ，２ｅの機械的強度を、第２超電導テープ２を有しない場合に比べて高いものにすることができ、これら部分１ｅ，２ｅに生じた応力により当該部分１ｅ，２ｅに機械的な歪が生じることを抑制することができる。これらの部分１ｅ，２ｅのうち電極５の縁５ｅに近い第２超電導テープ２の部分２ｅに機械的な歪が生じても、第１超電導テープ１の超電導層１５と電極５の第１縁部５１の間において安定的に電流を流すことができる。電極５の第１縁部５１と第１超電導テープ１の端部１ｂとの間には、溶加材としての金属で構成された第１接続層３１のみが挟まれているため、単に２つの超電導テープ１，２を重ね合わせる場合に比べて超電導層１５と電極５との間に生じる電気抵抗を抑制することができる。

【0050】

また、第１超電導テープ１は、厚さ方向における超電導層１５と電極５の第１縁部５１との間における電気抵抗が小さくなる向きに配置されている。本実施形態において第１超電導テープ１は、２つのテープ主面１０，１８のうち超電導層１５との厚さ方向の距離が近い近位面１８を電極５に向けて配置されている。すなわち、第１超電導テープ１は、その超電導層１５と電極５との距離が小さくなる向きに配置されている。これにより、第１超電導テープ１の超電導層１５と電極５の第１縁部５１との間に生じる電気抵抗を抑制することができる。

【0051】

また、本実施形態の第２超電導テープ２は、第１超電導テープ１と同様に、厚さ方向における超電導層２５と電極５の第２縁部５５との間における電気抵抗が小さくなる向きに配置されており、具体的には、２つのテープ主面２０，２８のうち超電導層２５に近い近位面２８を電極５に向けて配置されている。これにより、第２超電導テープ２の超電導層２５と電極５の第２縁部５５との間に生じる電気抵抗を抑制することができる。

【0052】

なお、本実施形態において、第１超電導テープ１は、その端１ａを含む部分である端部１ｂが、電極５の第１縁部５１に接合されるものとしたが、本発明に係る第１超電導テープが、電極に接合される態様は、これに限定されるものではない。第１超電導テープ１は、その一部分が、電極５の第１縁部５１と接合されていれば良い。

【0053】

例えば、図３に示す第１変形例のように、第１超電導テープ１の端１ａが、電極５の縁５ａより長手方向外側に位置しており、当該端１ａを含む部分である端部（以下、延長部と記す）８０が、電極５の第１縁部５１より長手方向外側に突出しているものとしても良い。第１変形例においては、第１超電導テープ１のうち、延長部８０より長手方向内側にある部分１ｂ’が、電極５の第１縁部５１に接合される。

【0054】

また、図４に示す第２変形例のように、第１超電導テープ１の端１ａが、電極５の縁５ａより長手方向内側に位置しており、接合面５０上には、第１超電導テープ１及び第１接続層３１が配置されない空間９０が形成されないものとしても良い。第２変形例においては、第１超電導テープ１のうち、端１ａを含む部分である端部（いわゆる短小部）１ｂ’’が、電極５の第１縁部５１と接合される。これら変形例によっても、同様の効果を奏することができる。

【0055】

〔第２の実施形態〕
（超電導テープと電極との接続構造）
本実施形態の超電導テープと電極との接続構造について図５を参照して説明する。図５は、本実施形態の超電導テープと電極との接続構造を示す縦断面図である。なお、図５は、超電導テープの幅方向に垂直な縦断面を示している。図５において、第１及び第２超電導テープのうち、基板及び超電導層以外の層については、図示を省略する。また、第１の実施形態と略共通の構成については同一の符号を付して説明を省略する。

【0056】

図５に示すように、本実施形態の接続構造において第２超電導テープ２は、２つのテープ主面２０，２８のうち超電導層２５との厚さ方向の距離が遠い遠位面２０を電極５に向けて配置されている。第２超電導テープ２は、金属で構成された基板２２を含んでおり、当該基板２２は、超電導層２５と当該遠位面２０との間に配置されている。基板２２は、超電導層２５等に比べて厚く、第２超電導テープ２のうち最も機械的な強度が高い層状の部分である。

【0057】

第１超電導テープ１は、第１の実施形態と同様に、超電導層１５に近い近位面１８を電極５に向けて配置されている。超電導テープ１，２同士が、重ね合されている部分、例えば、第２超電導テープ２の端部２ｃより長手方向内側においては、第１超電導テープ１の近位面１８と第２超電導テープ２の近位面２８が接している。すなわち、第２超電導テープ２は、その超電導層２５と、第１超電導テープ１の超電導層１５が近くなる向きに配置されている。つまり、２つの超電導テープ１，２は、２つの超電導層１５，２５の間における厚さ方向の電気抵抗が極力小さくなるように配置されている。

【0058】

本実施形態の接続構造によれば、第２超電導テープ２のうち、機械的な強度が高い基板２２が、超電導層２５に比べて電極５の縁５ｅに近い位置に配置されるため、第２超電導テープ２の部分２ｅにおいて超電導層２５に機械的な歪が生じることを抑制することができる。また、本実施形態の接続構造によれば、第１の実施形態に比べて、厚さ方向に隣り合う２つの超電導層１５，２５の間の電気抵抗を極力小さくすることができる。２つの超電導層１５，２５のうち一方に機械的な歪が生じても、当該歪んだ部分を避けるよう一方から他方の超電導層に電流を流すことができる。

【0059】

〔第３の実施形態〕
（超電導テープと電極との接続構造）
本実施形態の超電導テープと電極との接続構造について図６を参照して説明する。図６は、本実施形態の超電導テープと電極との接続構造を示す縦断面図である。なお、図６は、超電導テープの幅方向に垂直な縦断面を示している。図６において、第１及び第２超電導テープのうち、基板及び超電導層以外の層については、図示を省略する。図７は、本実施形態の変形例１の接続構造における第２超電導テープの端部の形状を説明する模式図である。図８は、本実施形態の変形例２の接続構造における第２超電導テープの端部の形状を説明する模式図である。なお、第１及び第２の実施形態と略共通の構成については同一の符号を付して説明を省略する。

【0060】

図６に示すように、本実施形態の接続構造において、第２超電導テープ２Ｂは、その厚さ方向の寸法である厚さ（寸法ｔ２で示す）が、第１超電導テープ１の厚さ（寸法ｔ１で示す）に比べて薄いものとした。このような第２超電導テープ２Ｂは、例えば、基板２２を上述した薄いものにすることにより実現することができる。また、第２超電導テープ２が有する層のうち、例えば、配向層１３（図１参照）等、基板２２及び超電導層２５以外の層を省略することによっても実現することができる。

【0061】

本実施形態によれば、接続層３１，３５を形成する溶加材としての溶融した金属が固化していないときや、電極５と第１超電導テープ１との間に接続層３１，３５を圧縮する向きの外力（いわゆる圧縮力）が作用したときに、第２超電導テープ２Ｂの端２ａの近傍にある接続層３１，３５や第１超電導テープ１に機械的な歪が生じることを抑制することができる。なお、このような歪を抑制する手段は、第２超電導テープ２Ｂのように、その厚さを薄くする以外にも、様々な手法がある。

【0062】

例えば、図７に示す変形例１の接続構造のように、第２超電導テープ２Ｃのうち電極５と重ね合される端部２ｆは、長手方向を端２ａに向かう（矢印Ｌ２で示す）に従って幅方向の寸法ｗ２が小さくなるよう形成されることも好適である。この変形例１において、第２超電導テープ２の端部２ｆは、長手方向の縁２ｈに対して所定の鋭角を付けた方向に端２ａまで延びる２つの縁２ｇを有する。

【0063】

この変形例１によっても、第２超電導テープ２の端２ａの近傍において、はんだで構成された接続層や第１超電導テープ１に機械的な歪が生じることを抑制することができる。このような端部２ｆは、第２超電導テープ２の端部において長手方向の縁に対して所定の鋭角を付けた方向に２か所切断するだけで容易に実現することができる。

【0064】

また、図８に示す変形例２の接続構造のように、第２超電導テープ２Ｄのうち電極５Ｃと重ね合される端部２ｊは、長手方向の縁２ｉに対して所定の鋭角を付けた方向に端２ａまで延びている単数の縁２ｋを有するものとしても良い。この変形例２においても、第２超電導テープ２の端部２ｊは、長手方向を端２ａに向かうに従って幅方向の寸法ｗ２が小さくなるよう形成される。

【0065】

この変形例２においては、２セットの超電導テープ、すなわち超電導テープ１，２Ｄと超電導テープ１'，２Ｄ’が同じ電極５Ｃに接続されている。一方のセットの第１及び第２超電導テープ１，２Ｄと、他方のセットの第１及び第２超電導テープ１'，２Ｄ'は、それぞれの端部が電極５Ｃにおいて幅方向に隣り合っており、互いに電気的に接続される。これら２セットの超電導テープ１，２Ｄ，１'，２Ｄ’は、ほぼ同じ幅及びほぼ同じ厚さを有する。長手方向において電極５Ｃより一方側には、超電導テープ１，２Ｄが延びており、その反対側すなわち他方側には、超電導テープ１'，２Ｄ'が延びている。

【0066】

この変形例２において、一方のセットの第２超電導テープ２Ｄと、他方のセットの第２超電導テープ２Ｄ'は、それぞれの端部２ｊ，２ｊ'を画定する長手方向の縁２ｉ，２ｉ'同士が、幅方向に対向している。この変形例２によれば、第２超電導テープ２Ｄ，２Ｄ'のそれぞれの端２ａ，２ａ'の近傍において、はんだで構成された接続層や第１超電導テープ１，１'に機械的な歪が生じることを抑制しつつ、一方のセットの第２超電導テープ２Ｄと、他方のセットの第２超電導テープ２Ｄ'との間において安定的に電流を流すことができる。

【0067】

なお、上述した例において、第２超電導テープは、第１超電導テープに比べて高い臨界電流値（critical current）を有することも好適である。第１超電導テープに機械的な歪が生じた場合であっても、当該歪が生じた部分を迂回するように、第１超電導テープと第２超電導テープの間で電流を移すことができ、超電導テープを焼損させることなく安定的に電流を流すことができる。

【0068】

〔第４の実施形態〕
（超電導テープと電極との接続構造）
本実施形態の超電導テープと電極との接続構造について図９を参照して説明する。図９は、本実施形態の超電導テープと電極との接続構造を示す縦断面図である。なお、図９は、超電導テープの幅方向に垂直な縦断面を示している。図９において、第１及び第２超電導テープのうち、基板及び超電導層以外の層については、図示を省略する。また、第１及び第２の実施形態と略共通の構成については同一の符号を付して説明を省略する。

【0069】

図９に示すように、本実施形態の接続構造において、電極５Ｅは、第１超電導テープ１と接合される第１縁部５１Ｅと、第２超電導テープ２と接合される第２縁部５５とを有する。第１縁部５１Ｅは、第２超電導テープ２の厚さの分、第２縁部５５より厚さ方向を第１超電導テープ１に近接する向きに突出している。

【0070】

第１縁部５１Ｅと第２縁部５５は、それぞれ、超電導テープ１，２の厚さ方向に垂直な方向に広がっており、溶加材としての金属（はんだ）が配置される２つの面（以下、接合面と記す）５２，５４を有する。具体的には、第１縁部５１Ｅは、第１接合面５２を有し、第２縁部５５は、第２接合面５４を有する。本実施形態において、第１接合面５２は、電極５Ｅのうち、超電導テープ１，２の長手方向外側に配置されており、第２接合面５４は、長手方向内側に配置されている。

【0071】

第１接合面５２上には、第１超電導テープ１との間にはんだ（溶加材としての金属）が配置され、当該はんだが固化することにより、第１超電導テープ１と第１縁部５１Ｅとを物理的かつ電気的に接続する第１接続層３１Ｅが形成される。電極５の第１縁部５１Ｅは、当該第１接続層３１Ｅにより第１超電導テープ１の端部１ｂと接合される。一方、第２接合面５４上には、第２超電導テープ２との間にはんだが配置され、当該はんだが固化することにより、第２超電導テープ２と第２縁部５５とを物理的かつ電気的に接続する第２接続層３５が形成される。電極５の第２縁部５５は、当該第２接続層３５により第２超電導テープ２の端部２ｃと接合される。

【0072】

また、電極５は、第１接合面５２と第２接合面５４との間に配置されており、これら接合面５２，５４とを接続する面（以下、接続面と記す）５３を有する。本実施形態において、接続面５３は、長手方向に垂直な方向に広がっている。接続面５３は、第２超電導テープ２の端２ａと、はんだ構成された層３３を挟んで、長手方向に対向している。本実施形態において、第１接続層３１Ｅと、第２接続層３５は、当該層３３を介して接続されている。

【0073】

第１接合面５２は、超電導テープ１，２の厚さ方向において第２接合面５４に比べて第１超電導テープ１に近い位置に配置されている。このような形状の電極５Ｅは、上述した超電導テープ１，２の幅方向に垂直な縦断面が長方形状をなす電極５（図２、図５及び図６参照）に対して、第２超電導テープ２の端部２ｃに対応する切欠き又は溝を形成することにより実現することができる。

【0074】

本実施形態によれば、第１接合面５２は、厚さ方向において第２接合面５４に比べて第１超電導テープ１に近い位置に配置されているので、電極５Ｅと第１超電導テープ１との間にある第１接続層３１Ｅの厚さを、極力、薄いものにすることができ、第１接続層３１Ｅにおいて生じる電気抵抗を極力、抑制することができる。また、電極５Ｅと第１超電導テープ１との間に厚さ方向の圧縮力が作用したときに、第１接続層３１Ｅに生じる機械的な歪を抑制することができる。また、電極５Ｅは、第１接合面５２と第２接合面５４とを接続する接続面５３が、第２超電導テープ２の端２ａと長手方向に対向しているものとしたので、第２超電導テープ２を電極５Ｅに接合する際の位置合わせが容易になる。

【0075】

〔第５の実施形態〕
（超電導コイル）
本実施形態の超電導コイルについて図２、図１０〜図１７を参照して説明する。図１０は、本実施形態の超電導コイルの斜視図である。図１１は、本実施形態の超電導コイルにおける第１及び第２超電導テープと電極の配置を説明する上面図である。図１２は、本実施形態の超電導コイルにおける第１及び第２超電導テープと電極の配置を説明する展開図である。

【0076】

図１３は、本実施形態の変形例１の超電導コイルにおける第１及び第２超電導テープと電極の配置を説明する上面図である。図１４は、本実施形態の変形例１の超電導コイルにおける第１及び第２超電導テープと電極の配置を説明する展開図である。図１５は、本実施形態の変形例２の超電導コイルにおける第１及び第２超電導テープと電極の配置を説明する上面図である。図１６は、本実施形態の変形例２の超電導コイルにおける第１及び第２超電導テープと電極の配置を説明する展開図である。図１７は、本実施形態の変形例３の超電導コイルの縦断面図である。なお、第１の実施形態と略共通の構成については同一の符号を付して説明を省略する。

【0077】

図２及び図１０〜図１２に示すように、本実施形態の超電導コイルは、超電導テープ１，２のうち少なくとも一方が渦巻き状に巻かれた巻線部６０と、超電導テープ１，２のそれぞれの端部に接合されて、これら超電導テープ１，２と電気的に接続される電極５、５Ｅと、超電導テープ１，２のうち少なくとも一方が巻き付けられる巻枠７０とを有する。

【0078】

本実施形態の超電導コイルは、いわゆるパンケーキコイル（pancake coil）であり、その巻線部６０は、平らな円板状をなしている。巻線部６０の軸心を図１０に一点鎖線Ａで示し、図１１に点Ａで示す。巻線部６０の軸心Ａに沿う方向を、以下に「軸方向」と記す。また、巻線部６０の軸心に垂直な方向を、以下に「径方向」と記し、径方向の外側を矢印Ｒ１で示し、径方向の内側を矢印Ｒ２で示す。超電導テープ１，２のうち少なくとも一方が、巻枠７０に巻き付けられる。

【0079】

巻線部６０の周方向は、超電導テープ１，２の長手方向とほぼ一致する。当該周方向のうち、超電導テープ１，２が巻き付けられる向き、すなわち径方向内側にある電極５から離間する向きを、矢印Ｃ１で示す。この向きは、矢印Ｌ１で示す長手方向内側と一致している。また、当該周方向のうち内側の電極５に近接する向きを、矢印Ｃ２で示す。この向きは、矢印Ｌ２で示す長手方向外側と一致している。

【0080】

巻枠７０は、巻線部６０の径方向内側において略円環状をなしている。巻枠７０は、電気絶縁材料で構成されており、本実施形態においては、繊維強化プラスチックで構成されている。巻枠７０は、例えば、ガラス繊維を強化材とし、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）を母材とするガラス繊維強化プラスチックで構成することができる。

【0081】

電極５，５Ｅは、それぞれ巻線部６０から軸方向の一方側（矢印Ａ１で示す）に突出して、外部からの電気的接続を提供する、いわゆる「口出し電極」である。電極５，５Ｅのうち電極５は、巻線部６０の径方向内側に配置されており、電極５Ｅは、巻線部６０の径方向外側に配置されている。図１０及び図１１に示すように、巻線部６０の径方向内側に配置される電極５は、巻枠７０に結合されており、当該巻枠７０から軸方向に突出している。

【0082】

超電導テープ１、２の少なくとも一方は、その厚さ方向が巻線部６０の径方向となるように巻枠７０に巻き付けられる。本実施形態において、超電導テープ１，２のうち第１超電導テープ１が、巻枠７０に巻き付けられる。

【0083】

第１超電導テープ１は、巻枠７０の径方向外側において電極５から矢印Ｃ１で示す周方向に渦巻き状（略同心円状）に巻かれて巻線部６０を形成する。本実施形態の巻線部６０において、第１超電導テープ１は、軸心Ａに垂直な平面上において渦巻き状に巻かれる。

【0084】

第２超電導テープ２は、第１超電導テープ１と径方向内側に配置された電極５との間に、その端部２ｃが配置される。第２超電導テープ２は、電極５から第１超電導テープ１と同じ向きに、所定の距離（所定の角度）巻枠７０に沿って周方向に延びている。第２超電導テープ２は、巻線部６０の径方向内側の電極５の近傍において、第１超電導テープ１と部分的に重ね合されており、第１超電導テープ１を補強している。

【0085】

図１１及び図１２に示すように、巻線部６０の径方向内側の電極５には、超電導テープ１，２のそれぞれの端部１ｂ，２ｃが、はんだ等の溶加材としての金属により電極５に接合される。すなわち、第１超電導テープ１の端部１ｂは、電極５のうち第１縁部５１（図２参照）と接合される。第２超電導テープ２の端部２ｃは、第１超電導テープ１と電極５との間に配置されており、電極５のうち長手方向の縁５ｅを含む第２縁部５５（図２参照）と接合される。なお、図１１及び図１２においては、溶加材としての金属で構成された接続層の図示を省略している。

【0086】

一方、巻線部６０の径方向外側の電極５Ｅには、図１２に示すように、第１超電導テープ１の長手方向の端１ｚを含む端部１ｘが、はんだ等により接合される。第２超電導テープ２のうち電極５から離間する側の端２ｚは、巻枠７０と第１超電導テープ１との間に挟まれている。

【0087】

以上のように構成された超電導コイルにおいて、超電導テープ１，２には、径方向に圧縮する向きの応力が生じる。特に、電極５の縁５ｅの近傍には、高い応力が集中しやすい。超電導テープ１，２のうち、当該縁５ｅの近傍においては、第１超電導テープ１の径方向内側に第２超電導テープ２が重ね合されており、高い機械的強度を有している。これにより、第１超電導テープ１のうち径方向内側の電極５の縁５ｅ近傍の部分に機械的な歪が生じることを抑制しつつ、当該第１超電導テープ１により、２つの電極５，５Ｅの間に安定的に電流を流すことができる。

【0088】

なお、本実施形態の超電導コイルにおいては、超電導テープ１，２のうち第１超電導テープ１が渦巻き状に巻かれて巻線部を形成するものとしたが、本発明に係る巻線部を形成するために渦巻き状に巻かれて巻線部を形成する超電導テープは、これに限定されるものではない。

【0089】

例えば、図１３及び図１４に示す変形例１の超電導コイルのように、超電導テープ１Ｃ，２Ｃのうち第２超電導テープ２Ｃが渦巻き状に巻かれて巻線部６０Ｃを形成することも好適である。この変形例１において、巻線部６０Ｃの径方向内側の電極５には、超電導テープ１，２のそれぞれの端部１ｂ，２ｃが接合され、径方向外側の電極５Ｅには、図１４に示すように、第２超電導テープ２Ｃの端２ｚを含む部分２ｘが接合される。この変形例１においては、第２超電導テープ２Ｃを介して２つの電極５，５Ｅが互いに電気的に接続される。巻線部６０Ｃの径方向内側にある電極５の縁５ｅの近傍においては、２つの超電導テープ１Ｃ，２Ｃが重ね合されている。

【0090】

この変形例１によれば、第１超電導テープ１Ｃのうち径方向内側の電極５の縁５ｅ近傍の部分に機械的な歪が生じることを抑制することができる。仮に、２つの電極５，５Ｅの間を接続する第２超電導テープ２Ｃのうち縁５ｅの近傍に機械的な歪が生じても、当該歪が生じた部分を、その径方向外側に配置された第１超電導テープ１Ｃにより迂回させることができる。

【0091】

また、図１５及び図１６に示す変形例２の超電導コイルのように、２つの超電導テープ１Ｅ，２Ｅの双方が渦巻き状に巻かれて巻線部６０Ｅを形成する、いわゆる「バンドル巻き」とすることも好適である。この変形例２において、巻線部６０Ｅの径方向内側の電極５には、超電導テープ１，２のそれぞれの端部１ｂ，２ｃが接合され、径方向外側の電極５Ｅには、超電導テープ１，２のそれぞれの端１ｚ，２ｚを含む部分の少なくとも一方が接合される。

【0092】

この変形例２によれば、２つの電極５、５Ｅの間を、重ね合された２つの超電導テープ１，２により電気的に接続することができ、仮に、一方の超電導テープに機械的な歪が生じても、当該歪が生じた部分に隣接する他方の超電導テープにより電流を迂回させることができる。

【0093】

なお、上述した例において、超電導テープ１，２のうち少なくとも一方により電気的に接続される２つの電極５，５Ｅは、巻線部６０，６０Ｃ、６０Ｅから、その軸方向に突出する、いわゆる口出し電極であるものとしたが、本発明の接続構造が適用される電極及び超電導コイルは、上述した態様に限定されるものではない。

【0094】

例えば、図１７に示す変形例３の超電導コイルのように、複数の略円板状の巻線部６０Ｇ，６０Ｈ，６０Ｊ，・・・，６０Ｚが、軸方向に間隔をあけて配列されたもの、いわゆる積層型パンケーキコイルにも、本発明の接続構造を適用することができる。この変形例３において、複数の巻線部６０Ｇ〜６０Ｚのうち軸方向外側（図１７に矢印Ａ１及び矢印Ａ２で示す）に配置された巻線部６０Ｇ，６０Ｚには、それぞれ上述した口出し電極５が設けられている。口出し電極５は、巻線部６０Ｇ，６０Ｚの径方向内側に配置されており、これら巻線部６０Ｇ，６０Ｚから軸方向外側に突出している。

【0095】

加えて、軸方向に隣り合う２つの巻線部、例えば、隣り合う巻線部６０Ｇ，６０Ｈの径方向外側には、これらを電気的に接続するコイル間電極５Ｆが設けられている。コイル間電極５Ｆは、軸方向に隣り合う巻線部６０Ｇ，６０Ｈのそれぞれの超電導テープの端部１ｘと接合される。また、軸方向に隣り合う巻線部６０Ｈ，６０Ｊの径方向内側には、これらを電気的に接続するコイル間電極５Ｇが設けられている。このようなコイル間電極５Ｆ，５Ｇにも、上述した超電導テープ１，２と電極との接続構造（図２〜図９参照）を適用することができる。

【0096】

〔他の実施形態〕
なお、上述した実施形態において、超電導コイルは、いわゆるパンケーキコイルであり、その巻線部は、その軸心に垂直な平面上において第１及び第２超電導テープのうち少なくとも一方が渦巻き状に巻かれて形成されたものとしたが、本発明に係る接続構造が適用される超電導コイルは、上述した態様に限定されるものではない。本発明に係る接続構造は、例えば、図１８に示すように、第１及び第２超電導テープ１，２のうち少なくとも一方が螺旋状に巻かれ、軸方向外側（矢印Ａ１及びＡ２で示す）の端において折り返して多層に巻かれる、いわゆるレイヤー巻きの巻線部を有する超電導コイルにも適用することができる。

【0097】

また、上述した超電導コイルにおいて、超電導テープのうち少なくとも一方は、その厚さ方向が、超電導コイルの径方向となるように巻かれて、横断面が略円形をなしている巻線部を形成するものとしたが、本発明に係る接続構造が適用される超電導コイルは、この態様に限定されるものではない。巻線部の横断面が、Ｄ形状や楕円形状、レーストラック形状等、様々な形状をなしている超電導コイルに、本発明の接続構造を適用することができる。

【0098】

また、上述した実施形態において、例えば、図２に示すように、第１及び第２超電導テープ１，２のぞれぞれの端部１ｂ，２ｃと、電極５は、はんだにより接合され、電極５と端部１ｂ，２ｃとの間には、それぞれ、はんだにより構成された接続層３１，３５が形成されるものとしたが、本発明に係る超電導テープと電極とを接合は、はんだによるものに限定されるものではない。超電導テープと電極は、溶加材としての銀ろう等の金属材料により接合される、いわゆる「ろう付け」を行うものとしても良い。また、超電導テープと電極とを接合には、超音波溶接、抵抗溶接、電子ビーム溶接等の様々な溶接技術と溶加材を用いることも可能である。

【0099】

本発明のいくつかの実施形態について説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態はその他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0100】

１，１'，１Ｃ，１Ｅ：第１超電導テープ（外側超電導テープ、超電導テープ）、１ａ：端、１ｂ：端部、１ｅ：部分、１ｘ：端部、１ｚ：端、２，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ，２Ｄ'，２Ｅ：第２超電導テープ（内側超電導テープ、超電導テープ）、２ａ，２ａ'：端、２ｃ：端部、２ｅ：部分、２ｆ：端部、２ｇ，２ｈ，２ｉ，２ｉ'：縁、２ｊ，２ｊ'：端部、２ｋ：縁、２ｘ：部分、２ｚ：端、３：はんだ（溶加材としての金属、金属で構成された接続層）、５，５Ｃ，５Ｅ：電極（口出し電極）、５Ｆ，５Ｇ：電極（コイル間電極）５ａ，５ｅ：縁、１０：遠位面（テープ主面）、１１：安定化層（第１安定化層）、１２：基板（金属基板、テープ基板）、１３：配向層、１４：中間層、１５：超電導層（高温超電導体、高温超電導材料）、１６：保護層、１７：安定化層（第２安定化層）、１８：近位面（テープ主面）、２０：遠位面（テープ主面）、２２：基板（金属基板、テープ基板）、２５：超電導層（高温超電導体、高温超電導材料）、２８：近位面（テープ主面）、３１，３１Ｅ：第１接続層（接続層、溶加材としての金属、はんだ）、３３：層、３５：第２接続層（接続層、溶加材としての金属、はんだ）、５０：接合面（電極の主面）、５１，５１Ｅ：第１縁部（電極）、５２：第１接合面（接合面）、５３：接続面、５４：第２接合面（接合面）、５５：第２縁部、５８：主面（電極の主面）、６０，６０Ｃ，６０Ｅ，６０Ｇ，６０Ｈ，６０Ｊ，６０Ｚ：巻線部（超電導コイル）、７０：巻枠（超電導コイル）

【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】