超導線的連接構造、超導線的連接方法以及連接用超導線的制作方法
【專利摘要】通過采用如下的超導線的連接構造，能夠抑制在連接了第3超導線（13）的部位中的由電流集中引起的發(fā)熱，減少超導層（3）的劣化，能夠得到穩(wěn)定的超導性能：在第1超導線（11）與第2超導線（12）的端部分開而相對配置的部位，沿著第1超導線（11）和第2超導線（12）的長度方向、并以橫跨第1超導線（11）和第2超導線（12）的方式連接第3超導線（13），該第3超導線（13）的至少一部分比第1超導線（11）和第2超導線（12）的寬度窄。
【專利說明】超導線的連接構造、超導線的連接方法以及連接用超導線
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及超導線的連接構造、超導線的連接方法以及連接用超導線。
【背景技術】
[0002]以往，例如如圖8A、圖SB、圖SC所示，在連接超導線時，通過焊接或點焊將為了連接而切短的超導線100貼合到超導線10的端部彼此對接的部分來進行接合，從而進行電連接。
[0003]例如在專利文獻I (參照專利文獻I的圖3)中也公開了如上所述的連接結構。
[0004]另外，已知有如下的技術:通過蒸鍍在超導線的端部彼此對接的部分堆積超導薄膜而進行接合的技術(例如，參照專利文獻2、3);以及在超導線的剝掉表面金屬層的部分粘貼連接用超導線，并用暫且剝掉的表面金屬層覆蓋該連接用超導線而進行接合的技術(例如，參照專利文獻4)。
[0005]現(xiàn)有技術文獻
[0006]專利文獻
[0007]專利文獻1:日本專利第3717638號公報
[0008]專利文獻2:日本專利第3836299號公報
[0009]專利文獻3:日本專利第4182832號公報
[0010]專利文獻4:日本特開2008-234957號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]發(fā)明所要解決的課題
[0012]但是，在上述以往技術和專利文獻I的連接構造的情況下，存在如下問題:如圖8B、圖8C所示，在連接用超導線100的端部附近(圖中，由虛線包圍的部分)由于趨膚效應而發(fā)生電流集中，電流密度上升而導致發(fā)熱，并且由于該熱而導致超導線的超導層劣化，使得超導性能下降。
[0013]另外，在上述專利文獻2、3的情況下，在應用到應用設備時(例如，超導線纜的鋪設)，難以將蒸鍍裝置帶入作業(yè)現(xiàn)場，并不是一種實用的連接方法。
[0014]另外，在上述專利文獻4的情況下，只要表面金屬層是銅帶那樣能夠剝掉，就能夠應用上述連接方法，但是在具有銅鍍層等以無法剝掉的方式形成的表面金屬層的超導線中則不能適用上述連接方法，另外，一旦剝掉所形成的表面金屬層，則有可能使超導性能下降。
[0015]本發(fā)明的目的在于，提供一種容易連接、且能夠獲得穩(wěn)定的超導性能的超導線的連接構造、超導線的連接方法以及連接用超導線。
[0016]用于解決課題的手段
[0017]為了解決以上課題，權利要求1所述的發(fā)明提供一種超導線的連接構造，其特征在于，具有:[0018]端部彼此相對的第I超導線和第2超導線；以及
[0019]第3超導線，其沿著所述第I超導線和所述第2超導線的長度方向配置，以橫跨所述第I超導線和所述第2超導線的方式連接，
[0020]所述第I超導線、所述第2超導線以及所述第3超導線是在基板上至少層疊了超導層的帶狀的超導線，所述第3超導線被配置為在所述基板上層疊了所述超導層的面朝向所述第I超導線和所述第2超導線的在所述基板上層疊了所述超導層的面，并且所述第3超導線的至少一部分的寬度比所述第I超導線和所述第2超導線的寬度窄。
[0021]權利要求2所述的發(fā)明是，在權利要求1所述的超導線的連接構造中，其特征在于，
[0022]在所述第3超導線中，越是靠近兩側的端部，寬度形成得越窄。
[0023]權利要求3所述的發(fā)明是，在權利要求1或2所述的超導線的連接構造中，其特征在于，
[0024]所述第I超導線和所述第2超導線隔開間隙而相對。
[0025]權利要求4所述的發(fā)明是，在權利要求1至3中的任意一項所述的超導線的連接構造中，其特征在于，
[0026]在所述第3超導線中，與所述第I超導線和所述第2超導線的間隙相應的部分的寬度形成得最寬。
[0027]權利要求5所述的發(fā)明是一種超導線的連接方法，該超導線為帶狀，在基材上至少層疊超導層而成，所述連接方法的特征在于，
[0028]在第I超導線與第2超導線的端部分開而相對配置的部位，沿著所述第I超導線和所述第2超導線的長度方向、并以橫跨所述第I超導線和所述第2超導線的方式連接第3超導線，該第3超導線具有比所述第I超導線和所述第2超導線的寬度窄的部分。
[0029]權利要求6所述的發(fā)明是一種超導線的連接方法，其特征在于，
[0030]在具有夾著電氣上劣化的劣化區(qū)域的第I區(qū)域和第2區(qū)域的超導線中的所述第I區(qū)域與所述第2區(qū)域相對的部分，沿著所述超導線的長度方向、并以橫跨所述第I區(qū)域和所述第2區(qū)域的方式連接具有比所述超導線的寬度窄的部分的連接用超導線。
[0031]權利要求7所述的發(fā)明是一種連接用超導線，其用于對端部彼此相對的第I超導線與第2超導線進行電連接，該連接用超導線的特征在于，
[0032]在該連接用超導線中，其長度方向的中央部的寬度最寬，且寬度從所述中央部朝向端部形成得窄。
[0033]權利要求8所述的發(fā)明是，在權利要求7所述的連接用超導線中，其特征在于，
[0034]該連接用超導線是包含超導層的層疊體，所述層疊體的側面被導電體覆蓋。
[0035]發(fā)明效果
[0036]根據(jù)本發(fā)明，能夠以可獲得穩(wěn)定的超導性能的方式容易地對超導線進行連接。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0037]圖1是示出超導線的層結構的說明圖。
[0038]圖2是示出本發(fā)明的超導線的連接構造的截面圖。
[0039]圖3是示出本發(fā)明的超導線的連接構造的俯視圖。[0040]圖4是示出超導線的連接構造的變形例的說明圖。
[0041]圖5是示出超導線的連接構造的變形例的說明圖。
[0042]圖6是示出超導線的連接構造的另一實施例的俯視圖。
[0043]圖7是示出超導線的連接構造的另一實施例的截面圖。
[0044]圖8A是示出以往的超導線的連接構造的立體圖。
[0045]圖8B是示出以往的超導線的連接構造的側視圖。
[0046]圖SC是示出以往的超導線的連接構造的俯視圖。
【具體實施方式】
[0047]下面，利用附圖，對實施本發(fā)明的優(yōu)選方式進行說明。其中，在以下所述的實施方式中，施加了為了實施本發(fā)明而在技術上優(yōu)選的各種限定，但是本發(fā)明的范圍不限定于以下的實施方式和圖示例。
[0048]圖1是示出超導線的層結構的說明圖。
[0049]例如，如圖1所示，超導線10是帶狀的超導線，其具有:在基板I上依次層疊中間層2、超導層3、保護層4而成的層疊體；和覆蓋該層疊體周圍的穩(wěn)定化層5。
[0050]基板I例如是由哈氏合金(HASTELL0Y，注冊商標)等低磁性的無取向金屬構成的帶狀的金屬基板。
[0051]中間層2是為了在超導層3中實現(xiàn)高面內(nèi)取向性而形成的層。
[0052]超導層3是例如由REBCO系超導體構成的超導層，是通過MOCVD法等而成膜的層。此處，RE是稀土族元素，例如可例舉如下元素:Y (釔)、Sc (鈧)、La (鑭)、Ce (鈰)、Pr (鐠)、Nd (釹)、Pm (钷)、Sm (釤)、Eu (銪)、Gd (釓)、Tb (鋱)、Dy (鏑)、Ho (欽)、Er (鉺)、Tm (銩)、Yb (鐿)、Lu (镥)等。
[0053]保護層4是例如通過濺射法而成膜的銀薄膜，是為了保護超導層3而形成的層。
[0054]穩(wěn)定化層5例如通過鍍銅而形成，是由覆蓋層疊體的側面的導電體構成的層，該層疊體由基板1、中間層2、超導層3、保護層4構成。該穩(wěn)定化層5是為了散發(fā)局部的發(fā)熱和在失超(quench)時使電流旁通而形成的層。
[0055]該超導線10的層結構對于后述的第I超導線11、第2超導線12、第3超導線13是相同的。
[0056]接著，對本發(fā)明的超導線的連接構造和超導線的連接方法進行說明。
[0057]圖2是示出超導線的連接構造的說明圖，該圖通過截面圖示出了通過連接用的第3超導線13來連接第I超導線11與第2超導線12的狀態(tài)。
[0058]如圖2所示，第I超導線11與第2超導線12以端部彼此分開的配置方式相對，在第I超導線11與第2超導線12隔開間隙而相對的部位，經(jīng)由焊料層6連接有第3超導線
13。從強度方面考慮，第I超導線11與第2超導線12的間隙優(yōu)選為Imm至5mm左右。
[0059]該第3超導線13沿著第I超導線11和第2超導線12的長度方向配置，并以橫跨第I超導線11和第2超導線12的方式連接。此時，第I超導線11和第2超導線12的寬度在長度方向上基本恒定，優(yōu)選為第I超導線11與第2超導線12的寬度相同。
[0060]特別是，第3超導線13的特征在于，具有寬度比第I超導線11和第2超導線12的寬度窄的部分。另外，優(yōu)選第3超導線13的寬度在最寬的部分也就是與第I超導線11和第2超導線12的寬度相同的尺寸。
[0061]例如如圖3所示，第3超導線13預先被切斷成較短長度，并且在其長度方向的整個長度上以比第I超導線11和第2超導線12窄的寬度來形成，俯視時大致呈長方形形狀。
[0062]另外，第I超導線11和第2超導線12的端部大多是例如在超導線纜的鋪設等的作業(yè)現(xiàn)場中被切斷而形成的，但第3超導線13優(yōu)選為不在作業(yè)現(xiàn)場進行切斷，而是預先通過激光切割加工而切斷并形成為期望的形狀。激光切割的切斷面由于熱而熔接，因此能夠抑制構成第3超導線13的超導層3剝離等問題，能夠切斷加工成期望的形狀/尺寸，因此是優(yōu)選的。另外，第3超導線13優(yōu)選為在進行激光切割之后進行鍍銅處理等，通過金屬覆蓋切斷面。
[0063]并且，在該連接部分中，第I超導線11與第2超導線12以彼此的超導層3側的面相對的方式配置。
[0064]另外，將第I超導線11和第2超導線12與第3超導線13接合的焊料層6優(yōu)選為在獲得適合的超導性能的基礎上具有160°C以下的熔點，具體地講，優(yōu)選由具有120°C左右的熔點的焊料(例如，鉍系合金等)構成。
[0065]根據(jù)這種超導線的連接構造，由于第3超導線13經(jīng)由焊料層6與第I超導線11和第2超導線12接觸的面的邊緣的長度比以往長，因此緩和由趨膚效應引起的電流集中，能夠降低第3超導線13的長度方向上的端部附近的電流密度。
[0066]并且，通過降低第3超導線13的長度方向上的端部附近的電流密度，能夠抑制由電流集中引起的發(fā)熱，能夠減少超導層3的劣化。
[0067]另外，如果在第I超導線11與第2超導線12之間不設置間隙，而以使第I超導線11與第2超導線12接觸的方式配置，則會產(chǎn)生第I超導線11、第2超導線12以及第3超導線13接觸的部位，并發(fā)生該部位上的電流集中，并且伴隨由電流集中引起的發(fā)熱而發(fā)生超導層3的劣化。因此，通過在第I超導線11與第2超導線12之間設置間隙，能夠抑制由電流集中引起的發(fā)熱，并抑制超導層3的劣化。
[0068]這樣，在如下的超導線的連接構造的情況下，能夠抑制在第3超導線13與第I超導線材11和第2超導線材12連接的部位處的由電流集中引起的發(fā)熱，能夠減少各超導線的超導層3的劣化，并能夠獲得穩(wěn)定的超導性能:在第I超導線11與第2超導線12的端部分開而相對配置的部位，沿著第I超導線11和第2超導線12的長度方向連接了第3超導線13，該第3超導線13的至少一部分的寬度比第I超導線11和第2超導線12的寬度窄。
[0069]也就是說，本發(fā)明的超導線的連接構造是能夠通過焊接而容易地將第I超導線11和第2超導線12與第3超導線13進行連接的構造，是能夠獲得穩(wěn)定的超導性能的優(yōu)異的技術。
[0070]另外，本發(fā)明不限定于上述實施方式。
[0071]例如，如圖4所示，作為連接用超導線材的第3超導線13可以是如下形成的超導線:其長度方向的中央部的寬度最寬，且寬度從中央部朝向兩側的端部變窄，從而俯視時大致呈橢圓形狀。
[0072]在這種俯視時大致呈橢圓形狀的第3超導線13的情況下，也由于第3超導線13經(jīng)由焊料層6與第I超導線11和第2超導線12接觸的面的邊緣的長度比以往長，因此能夠緩和由趨膚效應引起的電流集中，降低第3超導線13的端部附近的電流密度，并能夠抑制由電流集中引起的發(fā)熱而減少超導層3的劣化。
[0073]另外，該大致橢圓形狀的第3超導線13中的長度方向的中央側的寬度最寬，形成為與第I超導線11和第2超導線12的寬度相同的尺寸。該第3超導線13的寬度最寬的中央側成為與第I超導線11和第2超導線12的間隙相應的部分而接合，從而能夠良好地維持連接部分的強度。
[0074]另外，如圖5所示，作為連接用超導線材的第3超導線13可以是如下形成的超導線:其長度方向的中央部的寬度最寬，且寬度從中央部朝向兩側的端部變窄，從而俯視時大致呈菱形形狀。
[0075]在這種形狀為朝向兩端部楔狀地變細的第3超導線13的情況下，也由于第3超導線13經(jīng)由焊料層6與第I超導線11和第2超導線12接觸的面的邊緣的長度比以往長，因此能夠緩和由趨膚效應引起的電流集中，降低第3超導線13的端部附近的電流密度，能夠抑制由電流集中引起的發(fā)熱而減少超導層3的劣化。
[0076]另外，該大致菱形形狀的第3超導線13中的長度方向的中央側的寬度最寬，形成為與第I超導線11和第2超導線12的寬度相同的尺寸。該第3超導線13的寬度最寬的中央側成為與第I超導線11和第2超導線12的間隙相應的部分而接合，從而能夠良好地維持連接部分的強度。
[0077]另外，為了防止該第3超導線13的剝落，優(yōu)選進行去掉第3超導線13中的大致菱形的角的倒角處理。
[0078]另外，本發(fā)明中的超導線的連接方法不限于通過連接用的第3超導線13來連接第I超導線11和第2超導線12這樣的兩根超導線的手法。
[0079]例如，本發(fā)明還可適用于如下的情況:在雖然是一根超導線10，但在超導線中存在因某些問題而導致超導性能下降、臨界電流降低等的劣化區(qū)域R的情況下，通過連接用的第3超導線13將夾著該劣化區(qū)域R的第I區(qū)域與第2區(qū)域電連接。也就是說，可以將超導線10中由劣化區(qū)域R隔開的第I區(qū)域IOa和第2區(qū)域IOb分別看作第I超導線和第2超導線，通過第3超導線13進行電連接。
[0080]例如，如圖6、圖7所不，在超導線10中存在劣化區(qū)域R，夾著該劣化區(qū)域R而將弟I區(qū)域IOa與第2區(qū)域IOb連起來的情況下，在超導線10中的第I區(qū)域IOa與第2區(qū)域IOb相對的部分，沿著超導線10的長度方向、并以橫跨第I區(qū)域IOa和第2區(qū)域IOb的方式連接至少一部分的寬度比超導線10的寬度窄的第三超導線13即可。此處，將俯視時大致呈橢圓形狀的第3超導線13經(jīng)由焊料層6而接合到超導線10。
[0081]這樣，利用第3超導線13將超導線10中由于劣化區(qū)域R而在電氣上隔開的第I區(qū)域IOa與第2區(qū)域IOb連接起來，從而能夠獲得具有穩(wěn)定的超導性能的超導線連接構造。
[0082]另外，在以上的實施方式中，例示了俯視時大致呈長方形形狀、俯視時大致呈橢圓形狀、俯視時大致呈菱形形狀的第3超導線13，但本發(fā)明不限定于此，只要是其至少一部分的寬度比第I超導線11和第2超導線12的寬度窄的第3超導線13，則也可以是其他任意的形狀。
[0083]另外，例如若通過化學蝕刻等而對第3超導線13的外周進行絕緣處理，則能夠進一步緩和電流密度。
[0084]另外，當然，對于其他具體的細節(jié)構造等也能夠適當?shù)剡M行變更。[0085]產(chǎn)業(yè)上的可利用性
[0086]本發(fā)明如上所述構成，因此可利用于超導線的連接構造、超導線的連接方法以及作為連接用超導線而連接超導線的技術中。
[0087]標號說明
[0088]I 基板
[0089]2 中間層
[0090]3 超導層
[0091]4 保護層
[0092]5 穩(wěn)定化層
[0093]6 焊料層
[0094]10超導線
[0095]11第I超導線
[0096]12第2超導線
[0097]13第3超導線(連接用超導線)
【權利要求】
1.一種超導線的連接構造，其特征在于，具有: 端部彼此相對的第I超導線和第2超導線；以及 第3超導線，其沿著所述第I超導線和所述第2超導線的長度方向配置，以橫跨所述第I超導線和所述第2超導線的方式連接， 所述第I超導線、所述第2超導線以及所述第3超導線是在基板上至少層疊了超導層的帶狀的超導線，所述第3超導線被配置為在所述基板上層疊了所述超導層的面朝向所述第I超導線和所述第2超導線的在所述基板上層疊了所述超導層的面，并且所述第3超導線的至少一部分的寬度比所述第I超導線和所述第2超導線的寬度窄。
2.根據(jù)權利要求1所述的超導線的連接構造，其特征在于， 在所述第3超導線中，越是靠近兩側的端部，寬度形成得越窄。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的超導線的連接構造，其特征在于， 所述第I超導線和所述第2超導線隔開間隙而相對。
4.根據(jù)權利要求1至3中的任意一項所述的超導線的連接構造，其特征在于， 在所述第3超導線中，與所述第I超導線和所述第2超導線的間隙相應的部分的寬度形成得最寬。
5.一種超導線的連接方法，該超導線為帶狀，在基材上至少層疊了超導層而成，所述連接方法的特征在于， 在第I超導線與第2超導線的端部分開而相對配置的部位，沿著所述第I超導線和所述第2超導線的長度方向、并以橫跨所述第I超導線和所述第2超導線的方式連接第3超導線，該第3超導線具有比所述第I超導線和所述第2超導線的寬度窄的部分。
6.一種超導線的連接方法，其特征在于， 在具有夾著電氣上劣化的劣化區(qū)域的第I區(qū)域和第2區(qū)域的超導線中的所述第I區(qū)域與所述第2區(qū)域相對的部分，沿著所述超導線的長度方向、并以橫跨所述第I區(qū)域和所述第2區(qū)域的方式連接具有比所述超導線的寬度窄的部分的連接用超導線。
7.一種連接用超導線，其用于對端部彼此相對的第I超導線與第2超導線進行電連接，該連接用超導線的特征在于， 在該連接用超導線中，其長度方向的中央部的寬度最寬，且寬度從所述中央部朝向端部形成得窄。
8.根據(jù)權利要求7所述的連接用超導線，其特征在于， 該連接用超導線是包含超導層的層疊體，所述層疊體的側面被導電體覆蓋。
【文檔編號】H01R4/68GK103688316SQ201380002246
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年2月6日 優(yōu)先權日:2012年5月2日
【發(fā)明者】三觜隆治, 八木正史 申請人:古河電氣工業(yè)株式會社, 公益財團法人國際超電導產(chǎn)業(yè)技術研究中心