JP3283106B2

JP3283106B2 - 酸化物超電導導体用電流供給端子の構造

Info

Publication number: JP3283106B2
Application number: JP15090893A
Authority: JP
Inventors: 宰河野; 三紀夫中川; 一臣柿本; 重夫長屋; 直樹平野
Original assignee: Fujikura Ltd; Chubu Electric Power Co Inc
Current assignee: Fujikura Ltd; Chubu Electric Power Co Inc
Priority date: 1993-06-22
Filing date: 1993-06-22
Publication date: 2002-05-20
Anticipated expiration: 2017-05-20
Also published as: JPH0714620A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電力輸送用あるいは超
電導マグネット用などとしての応用開発が進められてい
る酸化物超電導導体の電流供給端子の構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、臨界温度の高い酸化物超電導導体
を用いて電力輸送用の電力ケーブル、超電導マグネット
あるいは超電導発電機の界磁巻線用超電導電力ケーブル
などを製造しようとする試みがなされている。このよう
な超電導導体の一従来例として、図１０に示すように、
複数の長尺の酸化物系の超電導テープユニット１（図１
０の例では１６本）を銅などからなるパイプ２の周囲に
それぞれ螺旋状に隣接配置するように半田固定してなる
超電導導体３が知られている。この超電導導体３の超電
導テープユニット１は、図９に断面構造を示すように、
酸化物超電導コア４を銀などからなる軟質金属製のシー
ス５で覆って形成された超電導テープ６を半田などの金
属接着材で複数枚積層一体化してなるものである。図１
０に示す構造の超電導導体３にあっては、中央のパイプ
２の内部に液体窒素を冷媒として流し、この液体窒素に
より周囲の酸化物超電導コア４を冷却する構成になって
いる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来、図１０に示す構
造の超電導導体３を製造するには、超電導テープ６を複
数枚積層して１つの超電導テープユニット１を構成し、
この超電導テープユニット１を複数本用意してそれぞれ
パイプ２の外周面に螺旋状に巻き付けてから半田付けに
より固定する方法を行なっている。ところがこの方法で
超電導導体３を製造すると、超電導テープユニット１を
直接曲げながら巻き付けることになるために、個々の超
電導テープ６に歪がかかり易く、また、巻き付け方によ
っては超電導テープ６に局所的に大きな歪を付加しやす
い問題がある。即ち、酸化物超電導コア４は、Ｂｉ₂Ｓ
ｒ₂Ｃａ₂Ｃｕ₃Ｏ_x、Ｂｉ₂Ｓｒ₂Ｃａ₁Ｃｕ²Ｏ_y、Ｂｉ_1.6
Ｐｂ_0.4Ｓｒ₂Ｃａ₂Ｃｕ₃Ｏ_x、Ｔｌ²Ｂａ²Ｃａ²Ｃｕ
³Ｏ^y、Ｔｌ²Ｂａ²Ｃａ¹Ｃｕ²Ｏ^y、あるいは、Ｙ₁Ｂａ₂
Ｃｕ₃Ｏ_xなどで示される組成のセラミックスであるがた
めに、セラミックスとしての脆性を有しており、曲げ力
や引張力に対して非常に弱い問題がある。また、銀から
なるシース５は非常に軟らかいので、外部からの小さな
力によっても酸化物超電導コア４が損傷を受け易い問題
がある。

【０００４】次に、前記複数の超電導テープユニット１
を順次パイプ２に巻き付けて１本ずつ半田付けにより固
定すると、既に半田付けした超電導テープ６を固定して
いた半田が、他の超電導テープ６を半田付けする際の熱
で再溶融し、既に半田付けした超電導テープ６…が剥が
れるおそれがある。また、複数の超電導テープユニット
１を順次半田付けで固定する際に、超電導テープユニッ
ト１の全体を同時に正確な位置に固定することは難しい
問題がある。

【０００５】更に、図１０に示す構造の超電導導体３に
対して電流供給線を接続するには、超電導導体３の両端
に導電性の電流供給リングを嵌め込み、これを半田固定
することになる。ところが、この場合にパイプ２に超電
導テープユニット１が半田固定されていると、超電導導
体３の両端部において各超電導テープユニット１の端部
が固定されていることになるために、半田固定時に作用
する加熱処理と常温まで冷却する際の処理において、パ
イプ２と超電導テープユニット１と電流供給リングの熱
膨張率の違いにより、これらの接合部分に熱歪が作用す
ることになり、超電導テープユニットに不用な歪を与え
るおそれがある。また、超電導導体３の布設時に曲げな
どの外力が作用した場合、超電導導体３は全体に均一に
変形しようとするので、超電導テープユニット１…に歪
が付加されて超電導特性が低下するおそれがあった。

【０００６】本発明は前記事情に鑑みてなされたもの
で、１本１本の超電導テープユニットを管体外周面に固
定していた従来構造よりも超電導テープユニットに歪を
与えることがないとともに、電流供給端子部分に歪の作
用し難い構造を有し、超電導特性劣化の少ない酸化物超
電導導体の電流供給端子の構造を提供することを目的と
する。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は前
記課題を解決するために、金属材料からなる管体の外周
面に螺旋溝が複数形成されるとともに内部に冷媒の往路
が形成されて中央管体が構成され、前記中央管体の各螺
旋溝に酸化物超電導テープユニットが非固定状態で遊挿
されて超電導導体が構成され、前記超電導導体の少なく
とも１つの端部において、撓曲自在な電流供給用のリー
ド線が螺旋溝内の超電導テープユニットに接続され、接
続部分の超電導テープユニットが中央管体の螺旋溝に沿
ってリード線とともに移動自在にされてなるものであ
る。

【０００８】請求項２記載の発明は前記課題を解決する
ために、金属材料からなる管体の外周面に螺旋溝が複数
形成されるとともに内部に冷媒の往路が形成されて中央
管体が構成され、前記中央管体の各螺旋溝に酸化物超電
導テープユニットが非固定状態で遊挿されて超電導導体
が構成され、前記超電導導体の長さ方向の一端部に導電
性の筒部材が外挿され、この筒部材が前記螺旋溝内の超
電導導体に導電性接着材で固定され、この筒部材に電流
供給用のリード線が接続される一方、前記超電導導体の
長さ方向の他端部に、撓曲自在な電流供給用のリード線
が複数に分岐されて各分岐線が個々に超電導テープユニ
ットに接続され、接続部分の超電導テープユニットが中
央管体の螺旋溝に沿って分岐線とともに移動自在にされ
てなるものである。

【０００９】請求項３記載の発明は前記課題を解決する
ために、請求項１または２記載の超電導テープユニット
が、導電性金属材料からなるテープ状のシースの内部に
酸化物超電導コアを備えてなる超電導テープを複数枚積
層して相互に固着して構成されたものである。

【００１０】

【作用】中央管体の螺旋溝に超電導テープユニットが収
納され、超電導テープユニットは螺旋状に中央管体に巻
回されているので、中央管体の内部に液体窒素などの冷
媒を流すことにより超電導テープユニットを冷却するこ
とができ、超電導テープユニットの酸化物超電導コアを
超電導状態としてそれを通電用に使用できる。更に、１
本の中央管体に対して複数本の超電導テープユニットが
備えられるので、電流容量が大きくなる。

【００１１】中央管体外面の螺旋溝に超電導テープユニ
ットが非固定状態で若干の遊びをもった状態で遊挿され
ているので、超電導導体に曲げやねじれなどの外力が作
用しても螺旋溝内で超電導テープユニットが独立的に前
記螺旋溝の長さ方向に若干位置ずれすることができ、こ
れにより外力が超電導テープユニットに直接作用し難い
構成となる。よって、超電導導体に外力が作用した場合
であっても超電導テープユニットが損傷することがな
く、超電導特性の劣化が生じない。また、布設時などに
おいて超電導電力ケーブルに曲げ力やねじれなどが作用
しようとしても、中央管体の螺旋溝内で超電導テープユ
ニットが前記螺旋溝の長さ方向に若干位置ずれして移動
できるので、超電導テープユニットの一部分に応力や歪
が集中することがない。更にまた、超電導テープユニッ
トは撓曲自在な電流リード線に個々に接続されて移動自
在になっているので、超電導導体に曲げなどの外力が作
用しても中央管体に対して各超電導テープユニットが移
動できる前記の作用を保持することができ、これにより
超電導テープユニットに歪が作用し難い。

【００１２】また、超電導テープユニットを中央管体の
螺旋溝に挿入することで超電導テープユニットの装着が
完了するので、超電導テープユニットの超電導テープど
うしを固定した半田付け部分などの固定部分を再溶融さ
せるおそれがない。

【００１３】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例につい
て説明する。図１は本発明に係る酸化物超電導導体の電
流供給端子の構造を示すもので、図１（ａ）は酸化物超
電導導体９の一端部側の構造を示し、図１（ｂ）と
（ｃ）は他端部側の構造を示す。また、図２と図３は酸
化物超電導導体９の内部構造を説明するためのものであ
り、この酸化物超電導導体９は、図４に示す断面構造の
超電導電力ケーブル１０に組み込まれている。前記酸化
物超電導導体９は、図２と図３に拡大して示す中央管体
１１を有し、この中央管体１１は、銅あるいはアルミニ
ウムなどの良導電性金属材料からなる管体の外周に螺旋
溝１２を複数（本実施例の場合１０本）形成してなり、
管体の内部空間は冷媒往路１３とされていて、この冷媒
往路１３に液体窒素などの冷媒が流されるようになって
いる。なお、図３に示す中央管体１１においては螺旋溝
１２の螺旋ピッチを短く記載しているが、この螺旋ピッ
チを数十ｃｍ〜数ｍ程度に長くすることも自由にでき
る。

【００１４】前記中央管体９の螺旋溝１２の内部には、
超電導テープユニット１５が、図２に示すように螺旋溝
１２の内側壁との間に間隙をあけるとともに若干の遊び
をもって螺旋溝１２からはみ出さないように遊挿されて
いる。これは、中央管体９の外部に他の部材を巻き付け
たり他の部材を被着した場合に、超電導テープユニット
１５に機械的な力が作用しないようにするためである。
前記超電導テープユニット１５は、図２に示すように複
数枚の超電導テープ１６を積層し、これらを相互に半田
などの金属接着材により固着して構成されている。前記
超電導テープ１６は、Ｙ-Ｂａ-Ｃｕ-Ｏ系、Ｂｉ-Ｐｂ-
Ｓｒ-Ｃａ-Ｃｕ-Ｏ系、Ｔｌ-Ｂａ-Ｃａ-Ｃｕ-Ｏ系、な
どに代表される酸化物超電導体からなるテープ状の超電
導コア１７を銀などの貴金属からなるシース１８で覆っ
て構成されている。

【００１５】ここで前記超電導テープユニット１５は螺
旋溝１２内で半田などにより固定されてはいない状態と
されている。これは、超電導テープユニット１５が螺旋
溝内に半田で固定されていると、中央管体１１に伝達さ
れた伸びや縮みなどの外力の影響を超電導テープユニッ
ト１５が直接受けることになり、超電導特性が劣化する
ためである。即ち、外力が中央管体１１まで作用した場
合は、中央管体１１の伸縮があっても、超電導テープユ
ニット１５が中央管体１１の長さ方向に独立挙動して位
置ずれできるために、伸びや歪の付加が緩和される結
果、超電導特性の劣化は少なくなる。また、超電導テー
プユニット１５が螺旋溝１２内で若干の遊びをもって遊
挿された状態であると、後述する外側の冷媒復路２８か
らの冷媒の染み込みにより、超電導テープユニット１５
が冷媒により直接冷却される。

【００１６】次に、前記中央管体１１の外方には、図４
に示すように、内部遮蔽層２０と絶縁層２１と外部遮蔽
層２２とが順次被覆され、更に外部遮蔽層２２の外方に
は、セパレータ２３を介して内部保護パイプ２４と断熱
層２５と外部保護パイプ２６と防食層２７とからなる被
覆層２９が順次配置されている。なお、前記内部保護パ
イプ２４と外部保護パイプ２６は屈曲性を確保するた
め、コルゲート形状を呈していることが好ましい。前記
内部遮蔽層２０は、中央管体１１の外面に巻回された銅
テープ２０ａと銅テープ２０ａの外方にカーボンテープ
などを巻回して構成された半導電層２２ｂとから構成さ
れ、前記外部遮蔽層２２は、絶縁層２１の外方にカーボ
ンテープなどを巻回して構成された半導電層２２ａと半
導電層２２ａの外方に巻回された銅テープ２２ｂとから
構成されて超電導ケーブル１０が構成されている。

【００１７】前記絶縁層２１は、クラフト紙あるいは合
成紙（ポリプロピレンラミネート紙：ＰＰＬＰ）などか
らなり、絶縁耐圧を確保するために設けられている。な
お、この電気絶縁層２１が絶縁テープを巻回して構成さ
れたものであるので、その外側の後述する冷媒復路２８
を流れる冷媒の液体窒素が半導電層２２ａを介してこの
部分に染み込んできて絶縁特性の向上に寄与する。

【００１８】前記内部遮蔽層２０の外方には、この内部
遮蔽層２０とセパレータ２３と外部遮蔽層２２とによっ
て冷媒復路２８が区画されている。この冷媒復路２８
は、液体窒素などの冷媒が流される流路であり、超電導
電力ケーブル１０の一端側でこの冷媒復路２８と前記中
央管体１１内部の冷媒往路１３とを接続し、他端側で冷
媒往路１３と冷媒復路２８を図示略の液体窒素などの冷
媒供給源に接続し、この冷媒供給源から冷媒往路１３に
冷媒を供給し、冷媒復路２８を介して冷媒を戻すこと
で、超電導電力ケーブル１０の全長にわたり冷媒の循環
ができるようになっている。

【００１９】前記セパレータ２３は、外部遮蔽層２２の
外部に巻回されるものであり、外部遮蔽層２２とその外
方の内部保護パイプ２４との間に冷媒往路２８を形成す
るために設けられている。なお、このセパレータ２３
は、ステンレス鋼製の金属線から、あるいは、ＣＢＮ、
Ａｌ₂Ｏ₃、部分安定化ジルコニアなどのセラミックス、
あるいは、ポリテトラフルオロエチレン（テフロン）、
ポリエチレン、ナイロンなどの合成樹脂からなる線状体
あるいは条体などであっても差し支えない。前記の内部
保護管２４と外部保護管２６は、ステンレス鋼あるいは
アルミニウムなどからなるもので、この例では、屈曲性
を確保するためにコルゲート加工されており、防食層２
７は防食用の樹脂被覆層からなる。前記内部保護パイプ
２４は、厚さ１.５〜２ｍｍ程度のステンレス鋼などの
金属材料からなり、断熱層２５は、スーパーインシュー
ションなどを巻回して構成された厚さ１０〜２０ｍｍ程
度のものである。

【００２０】次に、前記構造の酸化物超電導ケーブル１
０の一端部側においては、中央管体１１の周囲の被覆が
省略され、中央管体１１がその周囲の被覆層２９よりも
長く突出されて図１（ａ）に示すようにリード線３０が
接続されている。この部分において、中央管体１１の一
端部に筒部材３１が挿通され、この筒部材３１の内周部
が中央管体１１の外周面部分と超電導テープユニット１
５の外面部分に半田付けされている。従って超電導テー
プユニット１５はこの一端部側において中央管体１１お
よび筒部材３１に固着されて螺旋溝１２内で移動できな
いように固定されている。そして、この筒部材３１の外
周面に撓曲自在な網状のリード線３０が巻き付けられて
半田付けされている。

【００２１】一方、前記構造の酸化物超電導ケーブル１
０の他端部側においては、中央管体１１の周囲の被覆が
省略され、中央管体１１がその周囲の被覆層２９よりも
長く突出されて図１（ｂ）に示すようにリード線３８が
接続されている。この部分において、中央管体１１の他
端部から若干離れた位置に抑えリング３６が挿通され、
この抑えリング３６の側方であって中央管体１１の他端
外方に中央管体１１よりも径の大きなリング部材３７が
配置され、このリング部材３７の外周部に網状のリード
線３８が接続されている。

【００２２】前記リング部材３６の内周部には、超電導
テープユニット１５の数に対応した数の分岐線３９が所
定間隔で放射状に接続され、各分岐線３９の先端部には
導電体からなるブロック４０が取り付けられ、各ブロッ
ク４０が中央管体１１の他端部の超電導テープユニット
１５に半田付けされている。なお、ブロック４０の取り
付け部分は、図１（ｃ）に拡大して示すように、網状の
分岐線３９の先端部に接続金具４１が取り付けられ、こ
の接続金具４１がブロック４０にボルト止めされて接続
されている。以上の構成により、酸化物超電導導体９の
他端部側においては、超電導テープユニット１５がブロ
ック４０および分岐線３９とともに中央管体１１の螺旋
溝１２に沿って若干移動できるようになっている。

【００２３】前記超電導電力ケーブル１０を製造するに
は、まず、超電導テープ１６を１枚あるいは複数枚積層
した後に、長さ方向の途中部分の必要箇所を半田で固定
して超電導テープユニット１５を形成し、この超電導テ
ープユニット１５を複数枚用意し、これらを中央管体１
１の螺旋溝１２に沿って個々に巻き付ける。次に、この
中央管体１１の外方に、銅テープ２２ａと半導電テープ
を順次巻き付けて内部遮蔽層２０を形成し、その上に絶
縁テープを巻き付けて絶縁層２１を形成する。続いてそ
の上に半導電テープと銅テープ２２ｂを巻き付けて外部
遮蔽層２２を形成し、その外方にセパレータ２３を必要
本数巻き付け、更にその外方に内部保護パイプ２４を被
せ、スーパーインシュレーションを巻き付けて断熱層２
５を形成し、最後に外部保護パイプ２６を被せて防食層
２７を形成し、図４に示す酸化物超電導電力ケーブル１
０を得ることができる。ただし前記の各層の巻き付けに
あたり、酸化物超電導導体９の両端部分を残して巻き付
けと被覆を行ない、これらの巻き付けと被覆を施さなか
った部分を電流供給端子の接続用として使用する。

【００２４】超電導ケーブル１０の各被覆層を形成した
後に、酸化物超電導導体９の一端部に、リード線３０付
きの筒部材３１を嵌め込んでこれを半田固定する。次
に、酸化物超電導導体９の他端部にリード線３８と分岐
線３９…とブロック４０…が付けられたリング部材３７
を被せ、リング部材３７の内部に設けられているブロッ
ク４０を１つずつ中央管体１１内の超電導テープユニッ
ト１５に半田付けすることにより端子部分の構造が完成
する。

【００２５】次に、前記構造の酸化物超電導電力ケーブ
ル１０を使用する場合について説明する。前記の超電導
電力ケーブル１０にあっては、冷媒往路１３と冷媒復路
２８を介して液体窒素などの冷媒を循環させて超電導テ
ープユニット１５…を冷却し、超電導テープユニット１
５の超電導コア１７を超電導状態に遷移させて通電用と
して使用する。この場合に超電導コア１７を冷媒往路１
３内の冷媒で冷却できるので、超電導状態で通電した場
合に超電導コア１７の安定性を確保できる。

【００２６】更に、外部遮蔽層２２と絶縁層２１と内部
遮蔽層２０がいずれもテープを巻き付けて構成されてい
るので、それらの外側の冷媒復路２８を流れる冷媒の液
体窒素は、巻き付けたテープの隙間部分からその内側の
超電導テープユニット１５側に染み込んで直接超電導テ
ープユニット１５…を冷却する。なおここで、液体窒素
が染み込んだ絶縁層２１は絶縁耐圧が向上するので、超
電導電力ケーブル１０の絶縁耐圧を向上させることがで
きる。また、超電導電力ケーブル１０に通電している場
合に、何等かの原因によって超電導テープユニット１５
が常電導状態に遷移した場合、電力供給源から供給され
る大電力を一時的に逃がす必要がある。このような場合
に前記構造の超電導電力ケーブル１０にあっては、中央
管体１１が前記電流を逃がす地絡用のアース導体とな
る。

【００２７】また、前記の如き接続構造を採用している
ので、超電導電力ケーブル１０に布設路の曲げ力やねじ
れなどの力が作用しても、超電導テープユニット１５は
螺旋溝１２内で螺旋溝１２に沿って若干動くことがで
き、しかも、超電導ケーブル１０の他端部側でもブロッ
ク４０とともに若干移動できるので、この移動により超
電導テープユニット１０に作用しようとする力を緩和で
きる。また、超電導ケーブル１０を液体窒素で冷却する
場合に、冷却時の熱収縮により超電導テープユニット１
５に応力が作用するおそれがあるが、前記の場合と同様
にこの応力を緩和して超電導特性の劣化現象を抑制でき
る。よって、リード線３８を接続した部分において超電
導テープユニット１５に対する応力付加を抑制でき、超
電導特性の劣化現象を抑えることができる。更に、抑え
リング３６は螺旋溝１２からの超電導テープユニット１
５の浮き上がりを防止する。

【００２８】図５と図６は本発明の第２実施例の電流供
給端子構造を示すもので、この例では超電導導体９の一
端部においてリング状の筒部材４２が外挿されて中央管
体１１および超電導テープユニット１５…に半田付けさ
れ、筒部材４２の外周部にリード線４４が半田付けされ
るとともに、超電導導体９の他端部において網状のリー
ド線４５から分岐された分岐線４６…が個々に直接、超
電導テープユニット１５…に半田付けされて構成されて
いる。このような構成によっても先に説明した例と同等
の効果が得られる。

【００２９】図７は、本発明の第３実施例に用いられる
中央管体の一例を示すもので、この例の中央管体５０
は、中央管体５０の径方向に複数の貫通孔５１…、５２
…が形成されたものである。前記貫通孔５１…は、中央
管体５０の内周面と螺旋溝５３の内底面とに開口するも
ので、他の貫通孔５２…は、中央管体５０の内周面と中
央管体５０の外周面とに開口するものである。前記の構
造とすることで、中央管体５０の内部の冷媒往路５４を
流れる冷媒を貫通孔５１…と５２…を介して超電導テー
プユニット１５側に導くことができ、これにより効率良
く超電導テープユニット１５を冷却できる。この際、貫
通孔５１…を通過する冷媒は超電導テープユニット１５
に直接到達してこれを冷却し、貫通孔５２…を通過する
冷媒は超電導テープユニット１５の周囲に染み出して超
電導テープユニット１５をその周囲側から冷却する。

【００３０】図８は交流用酸化物超電導電力ケーブルの
一例を示すものである。この超電導電力ケーブル６０に
おいては、先に説明した超電導電力ケーブル１０におけ
る外部遮蔽層２２の銅テープ２２ｂの代わりに超電導テ
ープを巻回して超電導シールド層６１を設けるものとす
る。また、絶縁層２１と内部遮蔽層２０との間に半導電
テープなどの巻き付けにより形成される半導電層２１ａ
を設け、絶縁層２１と超電導シールド層６１との間に半
導電テープなどの巻き付けにより形成される半導電層２
１ｂを設けるものとする。この半導電層２１ａ、２１ｂ
を設けることにより、交流通電時に発生する交番磁界等
を電磁的に遮蔽することができるようになる。

【００３１】前記超電導シールド層６１は、ハステロイ
テープなどの金属テープ基材上に、厚さ０.１〜１μｍ
程度のＹ-Ｂａ-Ｃｕ-Ｏ系などの薄膜状の超電導層が形
成された超電導テープを巻回したもの、あるいは、前記
の酸化物超電導導体１０を構成する超電導テープ１６を
巻回したものから構成されている。ここで、前記金属テ
ープ基材上に超電導層を形成するには、レーザ蒸着法、
ＣＶＤ法（化学気相法）、ＭＢＥ法（分子線エピタキシ
ー法）などの成膜法を実施すれば良い。また、前記金属
テープ基材の上にドクターブレード法により厚さ５〜５
０μｍの厚膜を塗布し、酸素気流中において熱処理して
Ｙ-Ｂａ-Ｃｕ-Ｏ系などの厚膜状の超電導層を形成して
超電導テープを作成し、それを巻回しても良い。

【００３２】この巻回の際に、外側に金属テープ基材を
向け内側に超電導層を向けて超電導テープを巻回するこ
とが好ましい。これにより、超電導電力ケーブル６０を
交流用として使用した場合に、常電導部分の金属テープ
基材で交流使用時に発生する渦電流損を低く抑えること
ができ、また、超電導電力ケーブル６０の布設などを行
った場合でも超電導層の超電導特性劣化を低くすること
ができる。

【００３３】なお、超電導シールド層６１の好ましい一
例として、ハステロイなどのＮｉ基合金あるいはステン
レステープなどからなる金属テープ基材の内面に、ＹＳ
Ｚ（イットリウム安定化ジルコニア）、ＭｇＯあるいは
ＳｒＴｉＯ₃などからなる中間層と、超電導薄膜を形成
したものを例示することができる。この構造を採用する
ことによって前記の如く超電導特性の劣化を防止でき、
所望の磁気遮蔽効果を得ることができる。

【００３４】なお、超電導シールド層６１は、超電導コ
ア１７に通電した場合に、超電導コア１７が発生させる
磁場をマイスナー効果により跳ね返す作用を奏する。特
に、交流通電している場合に交番磁界が作用すると交流
損失を生じるおそれがあるので、それを超電導シールド
層６１で防止することができる。

【００３５】ところで、前記の実施例においては、酸化
物超電導導体９の他端部のみに図１（ｂ）の端子構造を
採用したが、酸化物超電導導体９の両端部に図１（ｂ）
の端子構造を採用しても良いのは勿論である。また、先
の例では超電導テープユニット１５の１本１本にブロッ
ク４０を取り付けたが、超電導テープユニット１５の螺
旋溝１２内での独立性に支障のない範囲で複数の超電導
テープユニット１５に１つのブロック４０を取り付けて
も良い。更に、超電導テープユニット１５に接続されて
いる分岐線３９…を余裕をもって１つに束ねても良い。
要は、超電導テープユニット１５に電流供給端子側から
歪や不用な外力を加わらないようにすることが必要であ
り、そのような構成ならば、前記の構成に限らない。

【００３６】「製造例」Ｂｉ：Ｐｂ：Ｓｒ：Ｃａ：Ｃｕ
＝１.８：０.４：２.０：２.２：３.０の組成比になる
ようにＢｉ₂Ｏ₃、ＰｂＯ、ＣｕＯ、ＳｒＣＯ₃、ＣａＣ
Ｏ₃の各粉末を配合し、８００〜８４０℃×７４時間の
仮焼処理を大気中で４回実施して仮焼粉末を得た。この
仮焼粉末を静水圧プレスで成形し、外径１０ｍｍ、肉厚
２.５ｍｍの銀パイプに挿入し、直径２.４ｍｍになるま
で冷間加工を施した。その後、圧延加工と８３０〜８４
０℃×５０時間の熱処理を３回繰り返し施して最終的に
厚さ０.１ｍｍ×幅４.０ｍｍの銀シースＢｉ系テープを
得た。この銀シースＢｉ系テープを４５枚重ねて半田固
定して幅４.２ｍｍ×高さ４.８ｍｍの超電導テープユニ
ットを作製した。この超電導テープユニットを液体窒素
で冷却し、外部磁場０Ｔの条件で通電したところ、２２
５Ａを流すことができた。

【００３７】また、管体として、外径４０ｍｍ、内径２
０ｍｍ、長さ１０ｍの銅パイプを用意し、その外周に３
６度毎に幅６ｍｍ、深さ６ｍｍの矩形型の螺旋溝（螺旋
ピッチ１ｍ）を１０本形成して中央管体を作製した。こ
れらの各螺旋溝に、前記超電導テープユニットを挿入し
て長さ１０ｍの超電導導体を得た。この後、超電導導体
の一端に内径４０.５ｍｍ、外径８０ｍｍ、長さ１００
ｍｍの銅製の筒部材を嵌め込み、筒部材の内周と超電導
テープユニットおよび中央管体の外面を半田固定した。
なお、このリング部材の外周部には電流供給用の３００
０Ａ用のリード線（銅網組線）が予め取り付けられてい
る。

【００３８】一方、超電導導体の他端側には、外径２０
０ｍｍ、内径１６０ｍｍ、長さ５０ｍｍの電流供給用の
リング部材が外挿され、この内周部には、網組線からな
る３００Ａ用の分岐線が１０本放射状に配置され、それ
ぞれの分岐線の基端部は所定間隔をあけてリング部材の
内周部に固着され、これらの分岐線の先端部は、いずれ
も銅製のブロックを介して中央管体の螺旋溝の内部の超
電導テープユニットに半田付けされている。前記ブロッ
クは、幅３ｍｍ、長さ３０ｍｍ、高さ２０ｍｍの銅製ブ
ロックであって、前記の分岐線がボルト止めされてい
る。また、超電導導体の他端から５０ｍｍの部分には、
内径４０.５ｍｍ、外径５０ｍｍのステンレス鋼製の２
つ割り構造のリングが嵌め込まれ、中央管体の螺旋溝か
ら超電導テープユニットが浮き上がることが防止されて
いる。

【００３９】前記の電流供給端子構造を有する超電導導
体の一端部と他端部は、１０ｍ長の超電導導体の両端部
であり、この部分を除く部分には以下に説明する種々の
被覆を施して超電導電力ケーブルを構成する。前記中央
導体の上に厚さ０.１ｍｍの銅テープを巻回し、更にカ
ーボンを含有した半導電テープを巻回して内部遮蔽層を
形成し、その上にクラフト紙を厚さ６ｍｍになるように
巻回して絶縁層を形成した。この時の絶縁層の厚さは７
万Ｖの電気絶縁にも耐え得る構造とした。そして、前記
絶縁層の上に、半導電テープと厚さ０.１ｍｍの銅テー
プを巻回した。

【００４０】次に銅テープの上に、直径５ｍｍのポリテ
トラフルオロエチレン（テフロン）製ワイヤーを３本巻
回し、更に、厚さ５ｍｍ、最外径８４ｍｍ、最内径６４
ｍｍのステンレス鋼からなるコルゲート付き内部保護パ
イプに挿入した。この内部保護パイプの内側が冷媒復路
となる。更にこの内部保護パイプの上にスーパーインシ
ュレーションを厚さ１０ｍｍになるように巻き付け、そ
の外部にコルゲート付きのステンレス鋼製の外部保護パ
イプを配し、その外側にビニル防食を施して仕上がり外
径１３５ｍｍの超電導電力ケーブルを得た。

【００４１】この超電導電力ケーブルについて、中央管
体内部の冷媒往路と冷媒復路を用いて液体窒素の循環を
行い、全体を７７Ｋに冷却し、外部磁場０Ｔにおいて通
電試験を行った。その結果、先の超電導テープユニット
で得られた２２５Ａの１０倍に近い値の２２００Ａを超
電導電力ケーブルに流すことができた。従って、超電導
テープユニットを１０本まとめてケーブル化した場合の
超電導特性の劣化現象はほとんど見られなかった。ま
た、前記超電導電力ケーブルの絶縁耐圧について測定し
たところ、液体窒素の冷媒を流す前は、８０ｋＶ出あっ
たものが、液体窒素を流した後においては、１００ｋＶ
に向上した。これは、冷媒として使用した液体窒素が、
絶縁層に染み込んだ結果によるものと思われる。

【００４２】次に、比較のために、前記と同等の構造の
中央管体の螺旋溝に超電導テープユニットを半田付け固
定したもので前記と同等の超電導電力ケーブルを形成
し、超電導導体の端子部の構造として、両端部とも図１
（ａ）に示す筒部材を用いた構造の超電導電力ケーブル
を作製し、通電実験を行った。その結果、約１８００Ａ
で常電導転移した。この結果から、室温から液体窒素温
度に冷却した段階で熱収縮により超電導テープユニット
に歪が作用し、特性劣化を引き起こしているものと思わ
れる。更に、比較のために、中央管体の代わりに螺旋溝
のない通常の管体を用い、その周囲に超電導テープユニ
ットを１０本螺旋状に巻き付けてそれらを本半田固定
し、それを基本として前記と同等の被覆層を有する超電
導電力ケーブルを製造したが、この超電導電力ケーブル
は、１０００Ａの通電を行うことができる程度であり、
超電導特性の大幅な劣化現象が見られた。これは、超電
導テープユニットを管体の外周に巻き付けて半田付けす
る際のハンドリングにより、超電導テープユニットに歪
や付加をかけてしまったためであると思われる。また、
超電導テープユニットの外部に銅テープなどを巻き付け
てゆく場合にも超電導テープユニットに付加や歪などが
作用したものと思われる。

【００４３】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、超電導テ
ープユニットを中央管体外周の螺旋溝に収納しているの
で、管体の内部に液体窒素などの冷媒を流すことにより
超電導テープユニットを冷却することができ、超電導テ
ープユニット内の超電導コアを超電導状態としてそれを
通電用に使用することができる。更に、１本の中央管体
に複数本の超電導テープユニットが巻回されているの
で、電力容量を大きくできる。

【００４４】また、超電導テープユニットが中央管体の
螺旋溝内に該螺旋溝の内側壁との間に若干の隙間をもっ
て非固定状態で遊挿されるので、常温から液体窒素温度
への冷却時に作用する熱収縮や曲げなどに起因する外力
が超電導テープユニットに作用しようとした場合、超電
導テープユニットが螺旋溝内で独立性を保持し、螺旋溝
内でその長さ方向に若干位置ずれすることができるの
で、超電導テープユニットに歪などの付加を集中させる
おそれが少なく、超電導特性の劣化が起こり難い構成に
なっている。そして、超電導導体の他端部側の端子構造
では前記超電導テープユニットの独立性を維持できるよ
うに撓曲自在なリード線が個々に超電導テープユニット
に接続されているので、常温から液体窒素温度への冷却
時に作用する熱収縮や曲げなどに起因する外力が超電導
テープユニットに作用しようとした場合、超電導テープ
ユニットに歪などの付加を集中させるおそれが少なく、
超電導特性の劣化が生じない。

【００４５】更に、本発明の酸化物超電導電力ケーブル
にあっては、管体内部の冷媒流路と管体外部の冷媒流路
とが設けられているので、管体内部の冷媒通路を冷媒の
往路として利用し、管体外部の冷媒流路を冷媒の復路と
して使用するならば、冷媒の循環を行えるので、効率良
く超電導テープユニットを冷却することができ、超電導
特性の安定化に寄与する。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１（ａ）は本発明に係る超電導導体の一端部
側の端子構造を示す斜視図、図１（ｂ）は本発明に係る
超電導導体の他端部側の端子構造を示す斜視図、図１
（ｃ）は図１（ｂ）の部分拡大斜視図である。

【図２】図２は図１に示す超電導ケーブルに適用される
中央管体を示す断面図である。

【図３】図３は図１に示す中央管体の斜視図である。

【図４】図４は本発明の端子構造が適用される超電導電
力ケーブルの第１の例を示す断面図である。

【図５】図５は超電導導体の一端部側の端子構造の第２
の例を示す斜視図である。

【図６】図６は超電導導体の他端部側の端子構造の第２
の例を示す斜視図である。

【図７】図７は本発明の端子構造が適用される超電導電
力ケーブルの第２の例を示す断面図である。

【図８】図８は本発明の端子構造が適用される超電導電
力ケーブルの第３の例を示す断面図である。

【図９】図９は超電導テープユニットの一例を示す斜視
図である。

【図１０】図１０は従来の超電導電力ケーブルの一例を
示す断面図である。

【符号の説明】

９超電導導体、１０超電導電力ケーブル、１１中央管体、１２螺旋溝、１３冷媒往路、１５超電導テープユニッ
ト、１６超電導テープ、１７超電導コア、１８
シース、３０リード線、３１筒部材、３６
抑えリング、３７リング部材、３８リード線、３９
分岐線、４０ブロック、４２筒部材、４４
リード線、４５リード線、４６分岐線、５０中央管体、

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者柿本一臣東京都江東区木場一丁目５番１号株式会社フジクラ内 (72)発明者長屋重夫愛知県名古屋市緑区大高町字北関山20番地の１中部電力株式会社電力技術研究所内 (72)発明者平野直樹愛知県名古屋市緑区大高町字北関山20番地の１中部電力株式会社電力技術研究所内 (56)参考文献特開昭63−262807（ＪＰ，Ａ) 特開平６−310188（ＪＰ，Ａ) 特開平３−116668（ＪＰ，Ａ) 特開平５−145125（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01R 4/68 H01B 12/02

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】金属材料からなる管体の外周面に螺旋溝
が複数形成されるとともに内部に冷媒の往路が形成され
て中央管体が構成され、前記中央管体の各螺旋溝に酸化
物超電導テープユニットが非固定状態で遊挿されて超電
導導体が構成され、前記超電導導体の少なくとも１つの端部において、撓曲
自在な電流供給用のリード線が螺旋溝内の超電導テープ
ユニットに接続され、接続部分の超電導テープユニット
が中央管体の螺旋溝に沿ってリード線とともに移動自在
にされてなることを特徴とする酸化物超電導導体用電流
供給端子の構造。
【請求項２】金属材料からなる管体の外周面に螺旋溝
が複数形成されるとともに内部に冷媒の往路が形成され
て中央管体が構成され、前記中央管体の各螺旋溝に酸化
物超電導テープユニットが非固定状態で遊挿されて超電
導導体が構成され、前記超電導導体の長さ方向の一端部に導電性の筒部材が
外挿され、この筒部材が前記螺旋溝内の超電導導体に導
電性接着材で固定され、この筒部材に電流供給用のリー
ド線が接続される一方、前記超電導導体の長さ方向の他
端部に、撓曲自在な電流供給用のリード線が複数に分岐
されて各分岐線が個々に螺旋溝内の超電導テープユニッ
トに接続され、接続部分の超電導テープユニットが中央
管体の螺旋溝に沿って分岐線とともに移動自在にされて
なることを特徴とする酸化物超電導導体用電流供給端子
の構造。
【請求項３】前記超電導テープユニットが、導電性金
属材料からなるテープ状のシースの内部に酸化物超電導
コアを備えてなる超電導テープを複数枚積層して相互に
固着して構成されたことを特徴とする請求項１または２
記載の酸化物超電導導体用電流供給端子の構造。