CN110582815A - 超导线、超导线圈、超导磁体和超导设备 - Google Patents

超导线、超导线圈、超导磁体和超导设备 Download PDF

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Abstract

在超导线中，超导材料接合层接合第一线的第一超导材料层的第一端部与第二线的第二超导材料层的第二端部。第一线和第二线被设置成使得位于第一线在其纵向方向上的一端处以邻近第一端部的第一端面和位于第二线在其纵向方向上的一端处以邻近第二端部的第二端面被定位成面向相同的方向。第一线还包括第一导体层，第一导体层设置在第一主表面上使其在邻近第一端部的位置。第二线还包括第二导体层，第二导体层设置在第二主表面上使其在邻近第二端部的位置。第一导体层和第二导体层彼此连接。

Description

超导线、超导线圈、超导磁体和超导设备
技术领域
本发明涉及超导线、超导线圈、超导磁体和超导设备。
背景技术
WO2016/129469(PTL 1)公开了一种超导线，包括：包括第一超导材料层的第一线；包括第二超导材料层的第二线；以及接合第一超导材料层和第二超导材料层的超导材料接合层。
引用列表
专利文献
PTL 1：WO2016/129469
发明内容
根据本发明一个实施例的超导线包括第一线、第二线和超导材料接合层。第一线包括具有第一主表面的第一超导材料层。第二线包括具有第二主表面的第二超导材料层。超导材料接合层接合第一主表面的第一端部和第二主表面的第二端部。第一线具有位于第一线的纵向方向上的第一线的一端处的第一端面，第一端面邻近第一端部。第二线具有位于第二线的纵向方向上的第二线的一端处的第二端面，第二端面邻近第二端部。第一线和第二线设置成使得第一端面和第二端面定位成面向相同方向。第一线还包括第一导体层，该第一导体层设置在第一主表面上使其在邻近第一端部的位置。第二线还包括第二导体层，该第二导体层设置在第二主表面上使其在邻近第二端部的位置。第一导体层和第二导体层彼此连接。
附图说明
图1是根据第一实施例的超导线的示意性截面图。
图2是根据第一实施例的超导线的图1所示的区域II的局部放大示意性截面图。
图3是用于示出流经根据第一实施例的超导线的电流的示意性截面图。
图4示出了制造根据第一实施例的超导线的方法的流程图。
图5示出了制造根据第一实施例的超导线的方法中形成微晶的步骤的流程图。
图6是示出制造根据第一实施例的超导线的方法中的放置步骤的图。
图7是示出制造根据第一实施例的超导线的方法中的加热和加压步骤的图。
图8是根据第一实施例的修改的超导线的示意性截面图。
图9是根据第二实施例的超导磁体的示意性截面图。
图10是根据第三实施例的超导设备的示意性侧视图。
具体实施方式
[将由本公开解决的问题]
本公开的第一个目的是提供一种超导线，其可以通过淬火来防止超导材料接合层烧坏。本公开的第二个目的是提供一种包括这种超导线、超导磁体和超导设备的超导线圈。
[本公开的有利效果]
根据本发明一个实施例的超导线可以通过淬火来防止超导材料接合层烧坏。根据本发明一个实施例的超导线圈具有高可靠性。根据本发明一个实施例的超导磁体具有高可靠性。根据本发明一个实施例的超导设备具有高可靠性。
[实施例的描述]
为了解释，下面将首先列出本发明的实施例。
(1)根据本发明一个实施例的超导线1(见图1和8)包括第一线10、第二线20和超导材料接合层40。第一线10包括具有第一主表面13s的第一超导材料层13。第二线20包括具有第二主表面23s的第二超导材料层23。超导材料接合层40接合第一主表面13s的第一端部17与第二主表面23s的第二端部27。第一线10具有位于第一线10的纵向方向上的第一线10的一端的第一端面10e，第一端面10e邻近第一端部17。第二线20具有位于第二线20的纵向方向上的第二线20的一端的第二端面20e，第二端面20e邻近第二端部27。第一线10和第二线20设置成使得第一端面10e和第二端面20e定位成面向相同的方向。第一线10还包括第一导体层(14)，其被设置在第一主表面13s上使其在邻近第一端部17的位置。第二线20还包括第二导体层(24)，其被设置在第二主表面23s上使其在邻近第二端部27的位置。第一导体层和第二导体层彼此连接。
在根据上述(1)的超导线1中，当在超导材料接合层40中发生淬火时，已经流过第一超导材料层13、超导材料接合层40和第二超导材料层23的电流流过第一超导材料层13、第一导体层、第二导体层和第二超导材料层23。因此，防止了该电流流入超导材料接合层40。换句话说，第一导体层与第二导体层之间的连接部分可以用作旁路，已经流过超导材料接合层40的电流的流动通过该旁路被重新分配。这可以防止超导材料接合层40在超导材料接合层40中发生淬火(导电状态从超导状态转变为正常导电状态的现象)时烧坏超导材料接合层40。
此外，第一导体层与第二导体层之间的连接部分可以增加第一线10与第二线20之间的超导接合部分中的机械强度。
(2)在根据上述(1)的超导线1中，随着第一线10和第二线20远离超导材料接合层40，第一线10与第二线20之间的距离增加。
根据上述(2)的超导线1可以应用于能够以永久电流模式使用的超导线圈。例如，超导线1可以应用于螺线管线圈，螺线管线圈通过以螺旋形状缠绕超导线而形成。在这种情况下，形成螺线管线圈的一根拉制线的第一线10的第一端部17和形成另一根拉制线的第二线20的第二端部27可以彼此接合，超导材料接合层40插入其间。
替代地，超导线1可以应用于通过将多个双饼线圈彼此堆叠而形成的超导线圈。在这种情况下，形成一个双饼线圈的一根拉制线的第一线10的第一端部17和形成与这一个双饼线圈相邻地定位的另一个双饼线圈的一根拉制线的第二线20的第二端部27可以彼此接合，超导材料接合层40插入其间。
在本发明的实施例中，例如，第一线10和第二线20可以设置为一根公共线，这对应于第一线10的第一端部17形成一根线的一端而第二线20的第二端部27形成这一根线的另一端的情况。本实施例可以应用于缠绕这一根线以形成超导线圈的情况。
(3)在根据上述(1)或(2)的超导线1中，第一导体层(14、15)和第二导体层(24、25)通过扩散接合而彼此连接。在根据上述(3)的超导线1中，第一导体层和第二导体层可以在为超导接合第一超导材料层13的第一端部17与第二超导材料层23的第二端部27而执行的加热和加压步骤中彼此连接。
(4)在根据上述(1)至(3)的超导线1中，第一导体层(14、15)包括设置在第一主表面13s上的第一保护层14。第二导体层(24、25)包括设置在第二主表面23s上的第二保护层24。在根据上述(4)的超导线1中，第一保护层14与第二保护层24之间的连接部分可以用作旁路，已经流过超导材料接合层40的电流的流动通过该旁路被重新分配。
(5)在根据上述(1)至(3)的超导线1中，第一导体层(14、15)包括：设置在第一主表面13s上的第一保护层14；以及设置在第一保护层14上的第一稳定层15。第二导体层(24、25)包括：设置在第二主表面23s上的第二保护层24；以及设置在第二保护层24上的第二稳定层25。
在根据上述(5)的超导线1中，第一保护层14与第二保护层24之间的连接部分以及第一稳定层15与第二稳定层25之间的连接部分各自可以用作旁路，已经流过超导材料接合层40的电流的流动通过该旁路被重新分配。
(6)在根据上述(1)至(5)的超导线1中，第一超导材料层13由RE11Ba2Cu3Oy1(6.0≤y1≤8.0，RE1:稀土元素)形成。第二超导材料层23由RE21Ba2Cu3Oy2(6.0≤y2≤8.0，RE2:稀土元素)形成。超导材料接合层40由RE31Ba2Cu3Oy3(6.0≤y3≤8.0，RE3:稀土元素)形成。根据上述(6)的超导线1适用于高温超导线之间的超导接合。
(7)根据本发明一个实施例的超导线圈70包括根据上述(1)至(6)中任一项的超导线1。超导线1围绕超导线圈70的中心轴缠绕。根据上述(7)的超导线圈70具有高可靠性。
(8)根据本发明一个实施例的超导磁体100包括：根据上述(7)的超导线圈70；容纳超导线圈70的低温恒温器105；以及配置成冷却超导线圈70的制冷机102。根据上述(8)的超导磁体100具有高可靠性。
(9)根据本发明一个实施例的超导设备200包括根据上述(8)的超导磁体100。根据上述(9)的超导设备200具有高可靠性。
[本发明实施例的细节]
下面，将描述根据本发明实施例的超导线1。相同的部件将由相同的附图标记表示，并且不再重复其描述。下面描述的每个实施例中的配置中的至少一些可以任意组合。
(第一实施例)
参照图1和2，根据本实施例的超导线1主要包括第一线10、第二线20和超导材料接合层40。根据本实施例的超导线1可以进一步包括导电构件。
第一线10包括具有第一主表面13s的第一超导材料层13。具体地，第一线10可以包括：第一金属基板11；设置在第一金属基板11上的第一中间层12；设置在第一中间层12上的第一超导材料层13；设置在第一超导材料层13的第一主表面13s上的第一保护层14；以及设置在第一保护层14上的第一稳定层15。第一线10可以进一步包括第一稳定层15，该第一稳定层15设置在第一中间层12的相反侧上的第一金属基板11上。
第二线20包括具有第二主表面23s的第二超导材料层23。具体地，第二线20可以包括：第二金属基板21；设置在第二金属基板21上的第二中间层22；设置在第二中间层22上的第二超导材料层23；设置在第二超导材料层23的第二主表面23s上的第二保护层24；以及设置在第二保护层24上的第二稳定层25。第二线20还可以包括设置在第二中间层22相反侧的第二金属基板21上的第二稳定层25。第二线20可以以与第一线10相同的方式形成。
第一金属基板11和第二金属基板21各自可以是定向金属基板。定向金属基板是指晶体取向在金属基板表面上对准的金属基板。定向金属基板可以是例如包覆型金属基板，其中镍层、铜层等设置在基于SUS或哈氏合金(Hastelloy，注册商标)的金属基板上。
第一中间层12可以由与第一超导材料层13具有显著低的反应性并且防止第一超导材料层13的超导特性降低的材料制成。第二中间层22可以由与第二超导材料层23具有显著低反应性并且防止第二超导材料层23的超导特性降低的材料制成。第一中间层12和第二中间层22各自可以由以下中的至少一种形成：YSZ(钇稳定氧化锆)、CeO2(氧化铈)；MgO(氧化镁)；Y2O3(氧化钇)；Al2O3(氧化铝)；LaMnO3(镧锰氧化物)；Gd2Zr2O7(锆酸钆)；以及SrTiO3(钛酸锶)。第一中间层12和第二中间层22各自可以由多层形成。
当SUS基板或哈氏合金(Hastelloy)基板用作第一金属基板11和第二金属基板21时，第一中间层12和第二中间层22各自可以是例如通过IBAD(离子束辅助沉积)方法形成的晶体取向层。当第一金属基板11包括具有晶体取向的表面时，第一中间层12可以减轻第一金属基板11与第一超导材料层13之间的晶体取向差异。当第二金属基板21包括具有晶体取向的表面时，第二中间层22可以减轻第二金属基板21与第二超导材料层23之间的晶体取向差异。
第一超导材料层13对应于第一线10中超导电流流经的部分。第二超导材料层23对应于第二线20中超导电流流经的部分。第一超导材料层13和第二超导材料层23各自可以由氧化物超导材料制成，但不特别限于此。具体地，第一超导材料层13可以由RE11Ba2Cu3Oy1(6.0≤y1≤8.0；RE1表示稀土元素)形成。第二超导材料层23可以由RE21Ba2Cu3Oy2(6.0≤y2≤8.0；RE2表示稀土元素)形成。RE1可以与RE2相同，也可以不同于RE2。更具体地，RE1和RE2各自可以是钇(Y)、钆(Gd)、镝(Dy)、铕(Eu)、镧(La)、钕(Nd)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)、镥(Lu)、钐(Sm)或钬(Ho)。更具体地，y1和y2各自可以等于或大于6.8并且等于或小于7.0。
第一保护层14设置在第一超导材料层13的第一主表面13s上，以便邻近与超导材料接合层40接触的第一端部17。第一保护层14不设置在第一超导材料层13的第一端部17上。第一超导材料层13的第一端部17从第一保护层14暴露出来。第一保护层14由诸如银(Ag)或银合金的导电材料形成。第一保护层14用作旁路，当第一超导材料层13从超导状态转变到正常导电状态时，已经流过第一超导材料层13的电流的流动通过该旁路被重新分配。
第二保护层24设置在第二超导材料层23上，以便邻近与超导材料接合层40接触的第二端部27。第二保护层24不设置在第二超导材料层23的第二端部27上。第二超导材料层23的第二端部27从第二保护层24暴露出来。第二保护层24由诸如银(Ag)或银合金的导电材料形成。第二保护层24用作旁路，当第二超导材料层23从超导状态转变为正常导电状态时，已经流过第二超导材料层23的电流的流动通过该旁路被重新分配。
第一稳定层15设置在第一保护层14上。第一稳定层15不设置在第一超导材料层13的与超导材料接合层40接触的第一端部17上。第一超导材料层13的第一端部17从第一稳定层15暴露出来。在除第一线10的第一端部17之外的第一线10的一部分中，第一稳定层15包围第一超导材料层13。具体地，在除第一线10的第一端部17之外的第一线10的一部分中，第一稳定层15包围由第一保护层14、第一超导材料层13、第一中间层12和第一金属基板11形成的第一堆叠体。
第二稳定层25与第二保护层24接触。第二稳定层25不设置在第二超导材料层23的与超导材料接合层40接触的第二端部27上。第二超导材料层23的第二端部27从第二稳定层25暴露出来。在除第二线20的第二端部27之外的第二线20的一部分中，第二稳定层25包围第二超导材料层23。具体地，在除第二线20的第二端部27之外的第二线20的一部分中，第二稳定层25包围由第二保护层24、第二超导材料层23、第二中间层22和第二金属基板21形成的第二堆叠体。
第一稳定层15和第二稳定层25各自可以是具有优异导电性的金属层，例如铜(Cu)或铜合金。与第一保护层14一起，第一稳定层15用作旁路，当第一超导材料层13从超导状态转变到正常导电状态时，已经流过第一超导材料层13的电流的流动通过该旁路被重新分配。与第二保护层24一起，第二稳定层25用作旁路，当第二超导材料层23从超导状态转变到正常导电状态时，已经流过第二超导材料层23的电流的流动通过该旁路被重新分配。第一稳定层15和第二稳定层25分别比第一保护层14和第二保护层24更厚。
超导材料接合层40用于将第一超导材料层13的第一主表面13s的第一端部17与第二超导材料层23的第二主表面23s的第二端部27彼此接合。超导材料接合层40可以由氧化物超导材料制成，但不特别限于此。具体地，超导材料接合层40可以由RE31Ba2Cu3Oy3(6.0≤y3≤8.0；；RE3表示稀土元素)形成。RE3可以与RE1相同，也可以不同于RE1。RE3可以与RE2相同，也可以不同于RE2。更具体地，RE3可以是钇(Y)、钆(Gd)、镝(Dy)、铕(Eu)、镧(La)、钕(Nd)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)、镥(Lu)、钐(Sm)或钬(Ho)。更具体地，y3可以等于或大于6.8并且等于或小于7.0。
第一线10具有位于第一线10的纵向方向的第一线10的一端的第一端面10e。第一端面10e邻近第一端部17。第二线20具有位于第二线20纵向方向的第二线20的一端的第二端面20e。第二端面20e邻近第二端部27。
第一线10和第二线20设置成使得第一端面10e和第二端面20e定位成面向相同的方向。换句话说，第一线10和第二线20具有折叠在超导材料接合层40中的形状。随着第一线10和第二线20远离超导材料接合层40，第一线10与第二线20之间的距离增加。
在第一保护层14和第二保护层24邻近超导材料接合层40的部分，第一保护层14和第二保护层24彼此连接。当超导材料接合层40中发生淬火时，第一保护层14与第二保护层24之间的该连接部分可以用作已经流过第一超导材料层13、超导材料接合层40和第二超导材料层23的电流的旁路。
根据本实施例的超导线1可以应用于能够以永久电流模式使用的超导线圈。具体地，第一线10和第二线20可以连接到超导线圈(未示出)以形成超导闭环电路。
此外，第一线10和第二线20可以设置为例如一根公共线，这对应于第一端部17形成在一根线的一端而第二端部27形成在这一根线的另一端的情况。在这种情况下，这一根线被缠绕以形成超导线圈，并且这一根线的两端彼此超导接合，从而形成超导闭环电路。
图3示意性地示出了当超导材料接合层40中发生淬火时流经超导线1的电流路径。在图3中，箭头示出了电流从第一线10流入第二线20的情况下的电流路径。如图3所示，电流从第一超导材料层13通过第一保护层14与第二保护层24之间的连接部分流入第二超导材料层23。
当超导材料接合层40经历诸如第一线10与第二线20之间的超导接合部分剥落的退化时，在超导材料接合层40中可能发生淬火。由于淬火的发生产生焦耳热，超导材料接合层40的温度突然升高，这可能导致超导材料接合层40烧坏。
在根据本实施例的超导线1中，当在超导材料接合层40中发生淬火时，已经流过第一超导材料层13、超导材料接合层40和第二超导材料层23的电流将流过第一超导材料层13、第一保护层14、第二保护层24和第二超导材料层23。因此，防止了该电流流入超导材料接合层40。因此，即使超导材料接合层40中发生淬火，也可以防止超导材料接合层40烧坏。
如图3所示，第一稳定层15和第二稳定层25可以在超导材料接合层40的端部处彼此连接。当超导材料接合层40中发生淬火时，第一稳定层15与第二稳定层25之间的该连接部分可以用作已经流过第一超导材料层13、超导材料接合层40和第二超导材料层23的电流的旁路，其方式与第一保护层14与第二保护层24之间的连接部分相同。
换句话说，在根据本实施例的超导线1中，第一保护层14和第一稳定层15在本公开中形成“第一导体层”，而第二保护层24和第二稳定层25在本公开中形成“第二导体层”。当第一导体层和第二导体层彼此连接时，当超导材料接合层40中发生淬火时，可以使已经流过超导材料接合层40的电流绕过超导材料接合层40。此外，可以增加第一线10与第二线20之间的超导接合部分中的机械强度。
然后，参照图4至7，将描述制造根据本实施例的超导线1的方法。
如图4所示，制造根据本实施例的超导线1的方法包括以下步骤(S10)：准备包括具有第一主表面13s的第一超导材料层13的第一线10；以及包括具有第二主表面23s的第二超导材料层23的第二线20。
制造根据本实施例的超导线1的方法还包括以下步骤(S20)：在第一主表面13s的第一端部17和第二主表面23s的第二端部27中的至少一个上形成氧化物超导材料的微晶，氧化物超导材料的微晶形成超导材料接合层40。下面参照图5说明在制造根据本实施例的超导线1的方法中形成第一微晶的步骤。
形成微晶的步骤(S20)包括以下步骤(S21)：在第一超导材料层13的第一端部17和第二超导材料层23的第二端部27中的至少一个上形成膜，膜包含形成超导材料接合层40的元素的有机化合物。在一个示例中，包含形成超导材料接合层40的元素的有机化合物的溶液被施加到第一超导材料层13的第一端部17和第二超导材料层23的第二端部27中的至少一个上。在这种情况下使用的这种溶液的示例可以具体地是MOD方法中的源材料溶液，即由有机溶剂制成的溶液，该有机溶剂包含构成作为超导材料接合层40的材料的RE31Ba2Cu3Oy3的元素的溶解的有机化合物(例如，有机金属化合物或有机金属络合物)。有机化合物可以是不含氟的有机化合物。
形成微晶的步骤(S20)还包括煅烧包含形成超导材料接合层40的元素的有机化合物的膜的步骤(S22)。具体而言，该膜在第一温度下煅烧。第一温度等于或高于上述有机化合物的分解温度，并且低于产生氧化物超导材料的温度，氧化物超导材料形成超导材料接合层40。因此，包含在该膜中的有机化合物被热分解并形成为氧化物超导材料的前体(包含该前体的膜在下文中将被称为已煅烧的膜)。氧化物超导材料的前体包含例如为Ba的碳化合物的BaCO3、稀土元素氧化物(RE3)和CuO。煅烧步骤(S22)可以在例如大约500℃的第一温度下和在氧气浓度等于或大于20％的气氛中进行。
形成微晶的步骤(S20)还包括在高于第一温度的第二温度下加热已煅烧的膜以热分解包含在已煅烧的膜中的碳化合物的步骤(S23)。例如，第二温度可以等于或高于650℃并且等于或低于800℃。已煅烧的膜中包含的碳化合物被热分解以获得形成超导材料接合层40的氧化物超导材料。热分解包含在已煅烧的膜中的碳化合物的步骤(S23)在第一氧浓度的气氛中进行。第一氧浓度等于或大于1％且等于或小于100％(氧分压为1atm)。这抑制了作为每个微晶生长的结果的超过300纳米的每个微晶的平均晶粒尺寸。这样，形成超导材料接合层40的氧化物超导材料的微晶形成在第一超导材料层13的第一端部17和第二超导材料层23的第二端部27中的至少一个上。
从在图5所示的微晶形成步骤(S20)之后获得的超导材料接合层40(RE3＝Gd)的二维X射线衍射图像显而易见，即，在热分解已煅烧的膜中包含的碳化合物的步骤(S23)之后，作为热分解已煅烧的膜中包含的例如BaCO3的碳化合物的结果，产生RE31Ba2Cu3Oy3(RE3＝Gd)。此外，观察到显示随机取向微晶的RE31Ba2Cu3Oy3(103)的环形衍射图案。
如图4所示，制造根据本实施例的超导线1的方法还包括将第二线20放置在第一线10上并在其间插入微晶的步骤(S30)。如图6所示，将第二线20放置在第一线10上并且在其间插入微晶的步骤包括堆叠第一线10的第一端部17和第二线20的第二端部27，并在其间插入微晶。
在图6的示例中，微晶40A形成在第一超导材料层13的第一端部17上。微晶40A可以形成在第二超导材料层23的第二端部27上。
制造根据本实施例的超导线1的方法还包括在向第一线10、微晶和第二线20施加压力的同时加热第一线10、微晶和第二线20的步骤(S40)，从而由微晶40A产生超导材料接合层40。具体而言，如图7所示，按压夹具300用于将第一线10和第二线20彼此按压，从而向第一线10、微晶40A和第二线20施加等于或大于1MPa的压力。此外，第一线10和第二线20被布置成使得随着第一线10和第二线20远离按压夹具300，第一线10与第二线20之间的距离增加。
当压力施加到第一线10、微晶40A和第二线20时，第一线10、微晶和第二线20在第二氧浓度的气氛中在第三温度下加热。第三温度等于或高于第二温度，并且等于或高于产生氧化物超导材料的温度，氧化物超导材料形成超导材料接合层40。第二氧浓度低于第一氧浓度。例如，第二氧浓度可以是100ppm。
在该加热加压步骤(S40)中，在热分解已煅烧的膜的步骤(S23)中产生的微晶40A生长，以产生由具有相对大晶粒尺寸的晶体形成的超导材料接合层40。微晶沿着第一超导材料层13和第二超导材料层23中的至少一个的晶体取向生长，第一超导材料层13和第二超导材料层23各自具有在膜形成步骤(S21)中形成在其上的膜。由此，产生超导材料接合层40。这样，第一线10的第一超导材料层13和第二线20的第二超导材料层23彼此接合，超导材料接合层40插入其间。
在加热和加压步骤(S40)中，第一保护层14和第二保护层24通过扩散接合而彼此连接。扩散接合是通过在对第一保护层14与第二保护层24之间的接合表面施加压力的同时执行热处理来实现银或银合金的固相扩散的接合方法。此外，第一稳定层15和第二稳定层25可以通过扩散接合而彼此连接。这样，第一线10的第一导体层和第二线20的第二导体层在超导材料接合层40的端部处彼此连接。
制造根据本实施例的超导线1的方法还包括氧退火第一超导材料层13、超导材料接合层40和第二超导材料层23的步骤(S50)。氧退火步骤(S50)在第三氧浓度的气氛中在第四温度下执行。第四温度等于或低于第三温度。第四温度可以等于或高于200℃并且等于或低于500℃。第三氧浓度高于第二氧浓度。例如，第三氧浓度可以是100％(氧分压为1atm)。在氧退火步骤(S50)中，可以在短时间内向第一超导材料层13、超导材料接合层40和第二超导材料层23充分供应氧。通过上述步骤，可以制造根据本实施例的超导线1。
下文将描述根据本实施例的超导线1的效果。
在根据本实施例的超导线1中，当在超导材料接合层40中发生淬火时，已经流过第一超导材料层13、超导材料接合层40和第二超导材料层23的电流流过第一超导材料层13、第一导体层(第一保护层14和第一稳定层15)、第二导体层(第二保护层24和第二稳定层25)和第二超导材料层23。因此，防止了该电流流入超导材料接合层40。换句话说，第一导体层与第二导体层之间的连接部分可以用作旁路，已经流过超导材料接合层40的电流流动通过该旁路被重新分配。因此，当超导材料接合层40中发生淬火时，可以防止超导材料接合层40烧坏。
(第一实施例的修改)
上面的第一实施例已经针对其中设置在第一超导材料层13的第一主表面13s上的第一保护层14和设置在第二超导材料层23的第二主表面23s上的第二保护层24彼此连接同时设置在第一保护层14上的第一稳定层15和设置在第二保护层24上的第二稳定层25彼此连接的配置进行了说明。然而，即使通过如图8所示仅第一保护层14与第二保护层24彼此连接的配置，也可以实现与第一实施例中所实现的相同效果。
具体地，在图8所示的超导线1中，第一稳定层15和第二稳定层25彼此不连接。因此，只有第一保护层14与第二保护层24之间的连接部分用作旁路，已经流过超导材料接合层40的电流的流动通过该旁路被重新分配。换句话说，在本修改中，第一保护层14在本公开中形成“第一导体层”，并且第二保护层24在本公开中形成“第二导体层”。
(第二实施例)
参照图9，下面将描述根据第二实施例的超导磁体100。
根据本实施例的超导磁体100主要包括：超导线圈70，其包括在第一实施例中的超导线1；容纳超导线圈70的低温恒温器105；以及，用于冷却超导线圈70的制冷机102。具体而言，超导磁体100可以进一步包括保持在低温恒温器105内部的热屏蔽106和磁体屏蔽140。
在超导线圈70中，超导线1围绕超导线圈70的中心轴缠绕。尽管未示出，第一线10和第二线20连接到超导线圈70，从而形成超导闭环电路。
包括超导线圈70的超导线圈体110容纳在低温恒温器105中。超导线圈体110保持在热屏蔽106内。超导线圈体110包括多个超导线圈70、上支撑部分114和下支撑部分111。多个超导线圈70彼此堆叠。上支撑部分114和下支撑部分111设置成使得堆叠的超导线圈70的上端面和下端面夹在它们之间。
冷却板113设置在堆叠的超导线圈70的上端面和下端面中的每一个上。冷却板(未示出)也设置在彼此相邻的超导线圈70之间。冷却板113的一端连接到制冷机102的第二冷却头131。设置在彼此相邻的超导线圈70之间的冷却板(未示出)的一端也连接到第二冷却头131。制冷机102的第一冷却头132可以连接到热屏蔽106的壁部分。因此，热屏蔽106的壁部分也可以由制冷机102冷却。
超导线圈体110的下支撑部分111的尺寸大于超导线圈70的平面形状。下支撑部分111通过多个支撑构件115固定到热屏蔽106。多个支撑构件115各自形成为杆状构件，并且用于将热屏蔽106的上壁连接到下支撑部分111的外周部分。多个支撑构件115设置在超导线圈体110的外周部分上。支撑构件115以规则的间隔设置，以便包围超导线圈70。
保持超导线圈体110的热屏蔽106通过连接部分120连接到低温恒温器105。连接部分120沿着超导线圈体110的外周部分以规则的间隔设置，以便包围超导线圈体110的中心轴。连接部分120各自将低温恒温器105的盖体135连接到热屏蔽106的上壁。
制冷机102设置成从低温恒温器105的盖体135的上部延伸到热屏蔽106的内部。制冷机102用于冷却超导线圈体110。具体地，制冷机102的主体部分133和电机134设置在盖体135的上表面上。制冷机102设置成从主体部分133延伸到热屏蔽106的内部。
例如，制冷机102可以是吉福德-麦克马洪(Gifford-McMahon)型制冷机。制冷机102通过管线137连接到压缩机(未示出)，压缩机压缩制冷剂。被压缩机压缩成高压的制冷剂(例如氦气)被供应到制冷机102。该制冷剂由电机134驱动的置换器膨胀，使得放置在制冷机102内部的蓄冷介质被冷却。膨胀并由此转换成低压的制冷剂返回压缩机，然后再次压缩成高压。
制冷机102的第一冷却头132冷却热屏蔽106，从而防止外部热量进入热屏蔽106。制冷机102的第二冷却头131通过冷却板113冷却超导线圈70。这样，超导线圈70进入超导状态。
低温恒温器105包括低温恒温器主体部分136和盖体135。主体部分133和电机134被磁体屏蔽140包围。磁体屏蔽140可以防止超导线圈体110产生的磁场的一部分进入电机134。
超导磁体100设置有开放的中空空间107，其穿过低温恒温器105和热屏蔽106，并从低温恒温器105的盖体135延伸到低温恒温器体部分136的底壁。开放的中空空间107设置成穿过超导线圈体110的超导线圈70的中心部分。在待检测物体210(见图10)设置在开放的中空空间107内的状态下，从超导线圈体110产生的磁场被施加到待检测物体210。
下文将描述根据本实施例的超导线圈70的效果。根据本实施例的超导线圈70包括具有超导线1的超导线圈70。超导线1围绕超导线圈的中心轴缠绕。因此，根据本实施例的超导线圈70具有高可靠性。
下文将描述根据本实施例的超导磁体100的效果。根据本实施例的超导磁体100包括：超导线圈70，其包括超导线1；容纳超导线圈70的低温恒温器105；以及配置成冷却超导线圈70的制冷机102。因此，根据本实施例的超导磁体100具有高可靠性。
(第三实施例)
参照图10，下面将描述根据第三实施例的超导设备200。例如，根据本实施例的超导设备200可以是磁共振成像(MRI)装置。
根据本实施例的超导设备200主要包括根据第二实施例的超导磁体100。根据本实施例的超导设备200可以进一步包括可移动基座202和控制器208。可移动基座202包括：顶板205，待检测物体210放置在顶板205上；以及用于移动顶板205的驱动单元204。控制器208连接到超导磁体100和驱动单元204。
控制器208驱动超导磁体100以在超导磁体100的开放的中空空间107内产生均匀磁场。控制器208移动可移动基座202，使得放置在可移动基座202上的待检测物体210被引入超导磁体100的开放的中空空间107中。当待检测物体210的图像拾取完成时，控制器208移动可移动基座202，使得放置在可移动基座202上的待检测物体210移出超导磁体100的开放的中空空间107。
下文将描述根据本实施例的超导设备200的效果。根据本实施例的超导设备200包括超导磁体100。因此，根据本实施例的超导设备200具有高可靠性。
应当理解，这里公开的第一实施例至第三实施例在各个方面都是说明性的而非限制性的。本发明的范围由权利要求的项来限定，而不是由上面提供的第一至第三实施例的描述来限定，并且旨在包括等同于权利要求的项的含义和范围内的任何修改。
参考符号列表
1超导线、10第一线、11第一金属基板、12第一中间层、13第一超导材料层、13s第一主表面、14第一保护层、15第一稳定层、17第一端部、20第二线、21第二金属基板、22第二中间层、23第二超导材料层、23s第二主表面、24第二保护层、25第二稳定层、27第二端部、40超导材料接合层、40A微晶、70超导线圈、100超导磁体、102制冷机、105低温恒温器、106热屏蔽、107开放的中空空间、110超导线圈体、111下支撑部分、113冷却板、114上支撑部分、115支撑构件、120连接部分、131第二冷却头、132第一冷却头、133主体部分、134电机、135盖体、136低温恒温器体部分、137管线、140磁体屏蔽、200超导设备、202可移动基座、204驱动单元、205顶板、208控制器、210待检测的物体、300按压夹具。

Claims (9)

1.一种超导线，包括：
第一线，所述第一线包括具有第一主表面的第一超导材料层；
第二线，所述第二线包括具有第二主表面的第二超导材料层；以及
超导材料接合层，所述超导材料接合层接合所述第一主表面的第一端部与所述第二主表面的第二端部，其中
所述第一线具有位于所述第一线的纵向方向上的所述第一线的一端处的第一端面，所述第一端面邻近所述第一端部，
所述第二线具有位于所述第二线的纵向方向上的所述第二线的一端处的第二端面，所述第二端面邻近所述第二端部，
所述第一线和所述第二线被设置成使得所述第一端面和所述第二端面被定位成面向相同的方向，
所述第一线还包括第一导体层，所述第一导体层被设置在所述第一主表面上使其在邻近所述第一端部的位置，
所述第二线还包括第二导体层，所述第二导体层被设置在所述第二主表面上使其在邻近所述第二端部的位置，并且
所述第一导体层和所述第二导体层彼此连接。
2.根据权利要求1所述的超导线，其中，随着所述第一线和所述第二线远离所述超导材料接合层，所述第一线与所述第二线之间的距离增加。
3.根据权利要求1或2所述的超导线，其中，所述第一导体层和所述第二导体层通过扩散接合而彼此连接。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的超导线，其中
所述第一导体层包括被设置在所述第一主表面上的第一保护层，并且
所述第二导体层包括被设置在所述第二主表面上的第二保护层。
5.根据权利要求1至3中的任一项所述的超导线，其中
所述第一导体层包括：
被设置在所述第一主表面上的第一保护层，以及
被设置在所述第一保护层上的第一稳定层，以及
所述第二导体层包括：
被设置在所述第二主表面上的第二保护层，以及
被设置在所述第二保护层上的第二稳定层。
6.根据权利要求1至5中的任一项所述的超导线，其中
所述第一超导材料层由RE11Ba2Cu3Oy1(6.0≤y1≤8.0，RE1:稀土元素)形成，
所述第二超导材料层由RE21Ba2Cu3Oy2(6.0≤y2≤8.0，RE2:稀土元素)形成，以及
所述超导材料接合层由RE31Ba2Cu3Oy3(6.0≤y3≤8.0，RE3:稀土元素)形成。
7.一种具有中心轴的超导线圈，所述超导线圈包括：
根据权利要求1至6中的任一项所述的超导线，
所述超导线围绕所述中心轴缠绕。
8.一种超导磁体，包括：
根据权利要求7所述的超导线圈；
容纳所述超导线圈的低温恒温器；以及
制冷机，所述制冷机被配置为冷却所述超导线圈。
9.一种超导设备，包括根据权利要求8所述的超导磁体。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112262330A (zh) * 2018-03-09 2021-01-22 印度科学研究院 超导块、超导纳米晶体、超导器件及其方法

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5916208A (ja) * 1982-07-16 1984-01-27 三菱電機株式会社 接続された超電導線
JPH07183118A (ja) * 1993-12-22 1995-07-21 Sumitomo Heavy Ind Ltd 超電導磁石用線材の接続方法
CN1338134A (zh) * 1998-09-09 2002-02-27 皮莱利电缆(2000)有限公司 超导线
JP2007266149A (ja) * 2006-03-28 2007-10-11 Toshiba Corp 超電導線材の接続方法及び超電導線材
JP2008066399A (ja) * 2006-09-05 2008-03-21 Sumitomo Electric Ind Ltd 超電導線材の接続構造、超電導コイルおよび超電導線材の接続方法
JP2010129465A (ja) * 2008-11-28 2010-06-10 Sumitomo Electric Ind Ltd 複合型超電導線
CN103875125A (zh) * 2012-10-11 2014-06-18 K.约恩 通过利用基于高温超导体层的直接接触的部分微熔扩散压接的第二代ReBCO高温超导体的接合及供氧退火热处理的超导恢复方法
CN105390902A (zh) * 2015-12-07 2016-03-09 清华大学深圳研究生院 一种用于稀土钡铜氧高温超导导线的超导接头制作方法
JP2016095904A (ja) * 2014-11-12 2016-05-26 古河電気工業株式会社 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
CN105826789A (zh) * 2016-03-29 2016-08-03 上海大学 ReBa2Cu3O7-δ高温超导薄膜带材的连接工艺及其施压加热系统
WO2016129469A1 (ja) * 2015-02-12 2016-08-18 住友電気工業株式会社 超電導線材の製造方法および超電導線材接合用部材

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3828168A (en) * 1972-03-31 1974-08-06 Eaton Corp Controlled velocity drive
US4894906A (en) * 1987-12-23 1990-01-23 Nicolet Instrument Corporation Superconductive joint for multifilament superconducting and method of forming
JP5017310B2 (ja) * 2009-03-31 2012-09-05 株式会社日立製作所 永久電流スイッチ及び超電導マグネット
JP5222324B2 (ja) * 2010-07-14 2013-06-26 株式会社日立製作所 超電導コイル、超電導マグネットおよびその運転方法
WO2015118732A1 (ja) * 2014-02-04 2015-08-13 国立研究開発法人理化学研究所 高温超伝導線材の低抵抗接続体および接続方法
DE102014211316A1 (de) * 2014-06-13 2015-12-17 Siemens Aktiengesellschaft Elektrische Spuleneinrichtung mit wenigstens zwei Teilspulen und Herstellungsverfahren dazu

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5916208A (ja) * 1982-07-16 1984-01-27 三菱電機株式会社 接続された超電導線
JPH07183118A (ja) * 1993-12-22 1995-07-21 Sumitomo Heavy Ind Ltd 超電導磁石用線材の接続方法
CN1338134A (zh) * 1998-09-09 2002-02-27 皮莱利电缆(2000)有限公司 超导线
JP2007266149A (ja) * 2006-03-28 2007-10-11 Toshiba Corp 超電導線材の接続方法及び超電導線材
JP2008066399A (ja) * 2006-09-05 2008-03-21 Sumitomo Electric Ind Ltd 超電導線材の接続構造、超電導コイルおよび超電導線材の接続方法
JP2010129465A (ja) * 2008-11-28 2010-06-10 Sumitomo Electric Ind Ltd 複合型超電導線
CN103875125A (zh) * 2012-10-11 2014-06-18 K.约恩 通过利用基于高温超导体层的直接接触的部分微熔扩散压接的第二代ReBCO高温超导体的接合及供氧退火热处理的超导恢复方法
JP2016095904A (ja) * 2014-11-12 2016-05-26 古河電気工業株式会社 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
WO2016129469A1 (ja) * 2015-02-12 2016-08-18 住友電気工業株式会社 超電導線材の製造方法および超電導線材接合用部材
CN105390902A (zh) * 2015-12-07 2016-03-09 清华大学深圳研究生院 一种用于稀土钡铜氧高温超导导线的超导接头制作方法
CN105826789A (zh) * 2016-03-29 2016-08-03 上海大学 ReBa2Cu3O7-δ高温超导薄膜带材的连接工艺及其施压加热系统

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