JP2008140930A - 超電導コイル - Google Patents
超電導コイル Download PDFInfo
- Publication number
- JP2008140930A JP2008140930A JP2006324716A JP2006324716A JP2008140930A JP 2008140930 A JP2008140930 A JP 2008140930A JP 2006324716 A JP2006324716 A JP 2006324716A JP 2006324716 A JP2006324716 A JP 2006324716A JP 2008140930 A JP2008140930 A JP 2008140930A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- superconducting
- thin film
- electrode
- layer
- superconducting wire
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
Abstract
【課題】薄膜超電導線材の電極取付部に歪み発生を低減し、長期に渡り臨界電流値が低下しない超電導コイルを提供する。
【解決手段】一面側が超電導層側、他面側が基板側とされる多層構造の薄膜超電導線材を巻回してなるシングルパンケーキ型の超電導コイルにおいて、前記薄膜超電導線材の最内周ターンの先端内周面に内電極、最外周ターンの先端外周面に外電極が取り付けられ、前記内電極の取付位置と外電極の取付位置との間で少なくとも1箇所あるいは奇数箇所で、内周面側から外周面側への積層順位を逆とする切替接合部が設けられ、内電極および外電極の取付位置では、電極取付面側が前記超電導層側とされている。
【選択図】図3
【解決手段】一面側が超電導層側、他面側が基板側とされる多層構造の薄膜超電導線材を巻回してなるシングルパンケーキ型の超電導コイルにおいて、前記薄膜超電導線材の最内周ターンの先端内周面に内電極、最外周ターンの先端外周面に外電極が取り付けられ、前記内電極の取付位置と外電極の取付位置との間で少なくとも1箇所あるいは奇数箇所で、内周面側から外周面側への積層順位を逆とする切替接合部が設けられ、内電極および外電極の取付位置では、電極取付面側が前記超電導層側とされている。
【選択図】図3
Description
本発明は、超電導コイルに関し、より詳しくは、多層構造の薄膜超電導線材を巻回してなるシングルパンケーキ型の超電導コイルに関するものである。
従来、特開2003−323822号公報等において、多層構造の薄膜超電導線材が提供されている。
前記薄膜超電導線材をプリプレグテープ等の絶縁テープと重ねて巻枠に渦巻状に巻回して形成したシングルパンケーキ型の超電導コイルが提供されており、該シングルパンケーキ型のコイルでは、その最内周ターンの先端に内電極、最外周ターンの先端に外電極が取り付けられる。
前記薄膜超電導線材をプリプレグテープ等の絶縁テープと重ねて巻枠に渦巻状に巻回して形成したシングルパンケーキ型の超電導コイルが提供されており、該シングルパンケーキ型のコイルでは、その最内周ターンの先端に内電極、最外周ターンの先端に外電極が取り付けられる。
前記多層構造の薄膜超電導線材は、金属からなる基板層、セラミックスからなる中間層、超電導層、銀からなる安定化層が積層され、表裏両面が超電導層側と基板側と異なる層となる。そのため、薄膜超電導線材を連続して巻回すると、最内周ターンの内周面と、最外周ターンの外周面とは異なる層となる。
シングルパンケーキ型コイルにおいては、図5に示すように、その中心の巻枠12に内電極13が固定されるため、内電極13は薄膜超電導線材11の最内周ターン先端の内周面側を取り付ける必要があり、内周面側が超電導層側Sとなる。その場合、最外周ターン先端の外周面は基板側Bとなる。電極は超電導層側Sに取り付ける必要があるため、図5に示すように、外電極14は必然的に最外周ターン先端の内周面側に取り付けられることになる。
しかし、図5に示すように、薄膜超電導線材11の最外周ターンの内周側に外電極14を取り付けると、薄膜超電導線材11の厚み(通常0.2mm以下)と外電極14の厚み(通常2mm以上)の差異により、外電極14と薄膜超電導線材11の間に隙間が発生し、特に、外電極14の角部で薄膜超電導線材11が曲げられて、歪みが生じるおそれがある。
この種のシングルパンケーキ型の超電導コイルにおいて、薄膜超電導線材をプリプレグテープ等の絶縁テープと重ねて巻枠に巻回して成形した後、これを加熱処理して一体的に固化した所謂、含浸コイルはターン間に絶縁材を介在させて隙間をなくしているため、安定性においても極めて優れている。しかしながら、該含浸コイルの場合には、絶縁シートと共に一体的に固化したコイルターン間に隙間のない強固な構造に成形されるため、前記歪みが部分的に発生すると、全体的に影響を与える恐れがある。
本発明は前記問題に鑑みてなされたものであり、薄膜超電導線材の電極取付部付近に生じる歪みを大幅に低減し、長期に渡り臨界電流値が低下しない超電導コイルを提供することを課題としている。
前記課題を解決するため、本発明は、一面側が超電導層側、他面側が基板側とされる多層構造の薄膜超電導線材を巻回してなるシングルパンケーキ型の超電導コイルにおいて、
前記薄膜超電導線材の最内周ターンの先端内周面に内電極、最外周ターンの先端外周面に外電極が取り付けられ、
前記内電極の取付位置と外電極の取付位置との間で少なくとも1箇所あるいは奇数箇所で、内周面側から外周面側への積層順位を逆とする切替接合部が設けられ、
内電極および外電極の取付位置では、電極取付面側が前記超電導層側とされていることを特徴とする超電導コイルを提供している。
前記薄膜超電導線材の最内周ターンの先端内周面に内電極、最外周ターンの先端外周面に外電極が取り付けられ、
前記内電極の取付位置と外電極の取付位置との間で少なくとも1箇所あるいは奇数箇所で、内周面側から外周面側への積層順位を逆とする切替接合部が設けられ、
内電極および外電極の取付位置では、電極取付面側が前記超電導層側とされていることを特徴とする超電導コイルを提供している。
本発明によれば、少なくとも1箇所あるいは奇数箇所で内周面側と外周面側とを切替接合しているので、該切替接合部で前記薄膜超電導線材の積層順位が逆とされ、最内周ターンの先端内周面に内電極を取り付けた状態で、最外周ターンの先端外周面に外電極を取り付けることができる。すなわち、外電極を超電導コイルの外側に配置することができるので、電極に厚みがあっても超電導コイルの内部に隙間を生じさせることがなく、薄膜超電導線材にも歪みを生じさせることはない。その結果、臨界電流値の低下を抑え、より安定な超電導コイルとすることができる。
さらに、本発明によれば、短尺の薄膜超電導線材を接合して長尺化することができる。そのため、薄膜超電導線材の端材を有効利用することができるほか、バッチプロセスで製造した薄膜超電導線材を使用することができる。
通常、薄膜超電導線材の製造は連続プロセスで行われているが、その製造工程には蒸着、スパッタリング等の真空プロセスを含むため、バッチプロセスで製造した方が真空状態が安定し、より性能の良い薄膜超電導線材を製造することができる。
通常、薄膜超電導線材の製造は連続プロセスで行われているが、その製造工程には蒸着、スパッタリング等の真空プロセスを含むため、バッチプロセスで製造した方が真空状態が安定し、より性能の良い薄膜超電導線材を製造することができる。
前記切替接合部を少なくとも1箇所あるいは奇数箇所としているのは、偶数箇所とすれば、最外周ターンの内周面に外電極を取り付けることになり、切替接合部を有しない従来と同様の超電導コイルの構成となるからである。
臨界抵抗値を低下させない、さらに安定な超電導コイルとする観点からは、切替接合部はできるだけ少ない方が好ましく、3箇所以下であることがより好ましい。最も好ましくは、1箇所である。
臨界抵抗値を低下させない、さらに安定な超電導コイルとする観点からは、切替接合部はできるだけ少ない方が好ましく、3箇所以下であることがより好ましい。最も好ましくは、1箇所である。
本発明においては、内電極と外電極の取り付け面は超電導層側としている。
これは、電極取付面を基板側とするより超電導層側とする方が電極から超電導層までの距離を短くでき、より抵抗を小さくすることができるためである。
これは、電極取付面を基板側とするより超電導層側とする方が電極から超電導層までの距離を短くでき、より抵抗を小さくすることができるためである。
前記切替接合部では、2本の薄膜超電導線材の超電導層同士が半田付け、超音波溶接、抵抗溶接または導電性接着剤により接合されていることが好ましい。
薄膜超電導線材の超電導層側同士を接合することにより、2つの薄膜超電導線材の超電導層の距離を近接させて電気的に接合することができるため、余分な抵抗を発生させることがない。
また、接合方法は2つの薄膜超電導線材が電気的に接合されていればよいが、高い導電性および十分な接合強度が得られる点で前記接合方法とするのが好ましく、なかでも半田付け、超音波溶接、抵抗溶接がより好ましい。
薄膜超電導線材の超電導層側同士を接合することにより、2つの薄膜超電導線材の超電導層の距離を近接させて電気的に接合することができるため、余分な抵抗を発生させることがない。
また、接合方法は2つの薄膜超電導線材が電気的に接合されていればよいが、高い導電性および十分な接合強度が得られる点で前記接合方法とするのが好ましく、なかでも半田付け、超音波溶接、抵抗溶接がより好ましい。
前記切替接合部の長さは5mm以上30mm以下としていることが好ましい。これは切替接合部の長さが5mm未満であると電気的に安全に接合することができないおそれがあり、30mmを超えると厚みが増えるため最大曲げ径が大きくなるからである。
前記薄膜超電導線材は、金属からなる基板層、セラミックスからなる中間層、超電導層、銀からなる安定化層が積層されていると共に、全周が銅被覆され、前記銀安定化層を介して超電導層が位置される側を前記超電導層側としていることが好ましい。
前記基板は、金属であることが好ましく、さらに少なくとも表面に結晶配向性を有する結晶を含有する基板であることがより好ましく、配向金属基板が最も好ましく用いられる。しかし、これに限られず、金属以外の単結晶板を用いることもできる。
具体的には、前記金属として、ニッケル、ハステロイ(登録商標)等のニッケル合金、ステンレス鋼、もしくは銅(合金)やアルミニウム(合金)とニッケル(合金)とを貼り合わせた積層体等を用いることができる。これらのなかでも、特に、ニッケル、ハステロイ(登録商標)を用いることが好ましい。
基板はテープ状であることが好ましく、線材に強度を付与する必要があることから、その厚みは80〜100μm程度であることが好ましい。
具体的には、前記金属として、ニッケル、ハステロイ(登録商標)等のニッケル合金、ステンレス鋼、もしくは銅(合金)やアルミニウム(合金)とニッケル(合金)とを貼り合わせた積層体等を用いることができる。これらのなかでも、特に、ニッケル、ハステロイ(登録商標)を用いることが好ましい。
基板はテープ状であることが好ましく、線材に強度を付与する必要があることから、その厚みは80〜100μm程度であることが好ましい。
前記中間層は、基板と超電導層の結晶格子の不整合を緩和したり、超電導層を形成する際の加熱等における基板と超電導層との相互拡散による超電導層の性能劣化を回避するために前記金属基板上に形成する。そのため、超電導層の結晶に近い結晶組織を有し、超電導層の熱膨張率に近い熱膨張率を有するものが好ましく、例えば、YSZ(イットリウム安定化ジルコニア)、SrTiO3、MgO、CeO2などセラミックス系の材料で形成することが好ましい。
中間層は、スパッタ法、真空蒸着法、レーザ蒸着法、化学気相成長法(CVD)などのいずれの成膜法を用いても良い。なかでも、成膜速度が速く、量産に優れるパルスレーザ蒸着法(PLD法)を用いることが好ましい。
中間層の厚みは、一般に数μm程度である。
中間層は、スパッタ法、真空蒸着法、レーザ蒸着法、化学気相成長法(CVD)などのいずれの成膜法を用いても良い。なかでも、成膜速度が速く、量産に優れるパルスレーザ蒸着法(PLD法)を用いることが好ましい。
中間層の厚みは、一般に数μm程度である。
超電導層は、超電導の性質を示すものであればよく、酸化物超電導体が好ましい。例えば、希土類元素含有のペロブスカイト型酸化物超電導体や、Bi−Sr−Ca−Cu−O系酸化物超電導体、Tl−Ba−Ca−Cu−O系酸化物超電導体が適用される。
希土類元素を含有しペロブスカイト型構造を有する酸化物超電導体は、例えば、REM2CuO7−X系の酸化物が挙げられる。ここでREは、Y、La、Nd、Sm、Eu、Gd、Dy,Ho、Er、Tm、Yb等の希土類元素から選ばれた少なくとも1種の元素であり、MはBa、Sr、Caから選ばれた少なくとも1種の元素、Xは1以下の数である。
REM2CuO7−Xのうち、Cuの一部はTi、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Znで置換することも可能である。
具体的には、YBa2CuO7−Xが挙げられる。
REM2CuO7−Xのうち、Cuの一部はTi、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Znで置換することも可能である。
具体的には、YBa2CuO7−Xが挙げられる。
また、Bi−Sr−Ca−Cu−O系の酸化物超電導体には、Bi2Sr2Ca2Cu3OXやBi2(Sr,Ca)3Cu2OXで示される酸化物が含まれる。このうち、Biの一部はPbで置換することが可能である。代表的には、(Bi,Pb)2Ca2Sr2Cu3OX、(Bi,Pb)2Ca2Sr3Cu4OXなどが挙げられる。Tl−Ba−Ca−Cu−O系酸化物超電導体は、Tl2Ba2Ca2Cu3OXやTl2(Ba,Ca)3Cu2OX、Tl1Ba2Ca2Cu3OX、Tl1Ba2Ca3Cu4OX等で表される酸化物が挙げられる。
これらの酸化物超電導体のなかでも、希土類元素を含有しペロブスカイト型構造を有する酸化物超電導体が好適に用いられる。このなかでも特に、ホルミウム系、イットリウム系の酸化物超電導体が好ましく、ホルミウム系が最も好ましい。
これらの酸化物超電導体のなかでも、希土類元素を含有しペロブスカイト型構造を有する酸化物超電導体が好適に用いられる。このなかでも特に、ホルミウム系、イットリウム系の酸化物超電導体が好ましく、ホルミウム系が最も好ましい。
前記超電導層は、物理蒸着法であるスパッタ法、反応性蒸着法、レーザ蒸着法、あるいは化学蒸着法であるCVD法、有機金属化学蒸着法(MOCVD法)等の各種薄膜形成方法を用いて前記中間層の上に形成することができる。中でも、成膜速度が速く均一な膜を連続的に長時間成膜することが可能なPLD法を用いることが好ましい。PLD法でレーザ蒸着を行うには、超電導体材料の焼結体をターゲットとし、このターゲットに真空中でエキシマレーザを照射してプラズマ化して、ターゲットに対向された中間層付き基板に超電導層を堆積させる。
安定化層は、超電導層と反応しないか、反応が少ない材料を用いる。特に、酸化物超電導体と熱膨張係数が近いかまたは大きい値を有する金属材料が好ましく用いられる。例えば、金や銀、白金あるいはその合金が挙げられる。特に、経済性で銀が好ましい。
安定化層の厚みは、約1μm〜数10μm程度である。
安定化層を形成する方法は、前述の各種成膜法のいずれを用いても良い。金や銀の安定化層は、レーザ蒸着によって非常に速い成膜速度で形成することが可能である。特に、酸化物超電導層を形成する装置と安定化層を形成する装置とを連続して運転できるようにすることによって、高い生産性が達成される。
安定化層の厚みは、約1μm〜数10μm程度である。
安定化層を形成する方法は、前述の各種成膜法のいずれを用いても良い。金や銀の安定化層は、レーザ蒸着によって非常に速い成膜速度で形成することが可能である。特に、酸化物超電導層を形成する装置と安定化層を形成する装置とを連続して運転できるようにすることによって、高い生産性が達成される。
さらに、前記薄膜超電導線材は、全周が金属膜で覆われ、基板と超電導層の導通をとっていることが好ましい。金属膜は、金、白金、銀、銅等で形成することが好ましく、特に銅であることが好ましい。
このように基板と超電導層の導通をとることにより、基板側にも安定化層の機能を付与することができる。
前記金属膜は、薄膜超電導線材に無電解メッキを行って形成することが好ましい。
金属膜の厚みは、約1μm〜数10μm程度である。
このように基板と超電導層の導通をとることにより、基板側にも安定化層の機能を付与することができる。
前記金属膜は、薄膜超電導線材に無電解メッキを行って形成することが好ましい。
金属膜の厚みは、約1μm〜数10μm程度である。
このように薄膜超電導線材は、多層構造を有しており、特にセラミックス系材料で形成される中間層は、圧縮には強いが引っ張りに対して弱い。そのため、中間層を内周側に位置させ、超電導層側を内周側として巻回していることが好ましい。
前記切替接合部の位置は、前記外電極から100mm以内あるいは最外周ターンに位置させていることが好ましい。
切替接合部を最外周ターンに位置させることにより、コイルターン間には接合部がなく、密な含浸コイル構造を維持することができる。
さらに、切替接合部の位置を100mm以内として外電極に近づけると、より内周側とする超電導層側をより多くすることができ、薄膜超電導線材により歪みが生じにくい構成とすることができる。
切替接合部を最外周ターンに位置させることにより、コイルターン間には接合部がなく、密な含浸コイル構造を維持することができる。
さらに、切替接合部の位置を100mm以内として外電極に近づけると、より内周側とする超電導層側をより多くすることができ、薄膜超電導線材により歪みが生じにくい構成とすることができる。
さらに、前記内電極および外電極は銅からなり、半田付け、超音波溶接、抵抗溶接または導電性接着剤により前記薄膜超電導線材に取り付けていることが好ましい。
内電極および外電極は、金、白金、銀、銅、またはこれらを少なくとも1種含む合金であることが好ましく、特に銅からなることが好ましい。
接合方法は電極と薄膜超電導線材が電気的に接合されていればよいが、高い導電性および十分な接合強度が得られる点で前記接合方法が好ましく、なかでも半田付け、超音波溶接、抵抗溶接がより好ましい。
内電極および外電極は、金、白金、銀、銅、またはこれらを少なくとも1種含む合金であることが好ましく、特に銅からなることが好ましい。
接合方法は電極と薄膜超電導線材が電気的に接合されていればよいが、高い導電性および十分な接合強度が得られる点で前記接合方法が好ましく、なかでも半田付け、超音波溶接、抵抗溶接がより好ましい。
前述したように、本発明によれば、内電極と外電極の電極取付面を薄膜超電導線材の同一面としながらも、薄膜超電導線材の最外周ターンの外周面側に外電極を取り付けることができるため、薄膜超電導線材の電極取付部において歪み発生を低減することができ、長期に渡り臨界電流値が低下しない超電導コイルとすることができる。
さらに、短尺の薄膜超電導線材を接合して長尺化することができるため、薄膜超電導線材の端材を有効利用できるほか、バッチプロセスで製造した性能の高い薄膜超電導線材を使用した超電導コイルとすることができる。
さらに、短尺の薄膜超電導線材を接合して長尺化することができるため、薄膜超電導線材の端材を有効利用できるほか、バッチプロセスで製造した性能の高い薄膜超電導線材を使用した超電導コイルとすることができる。
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図1乃至図3に本発明の第1実施形態を示す。
超電導コイル10は、多層構造の薄膜超電導線材11をプリプレグテープ等の絶縁テープ(図示せず)と共に巻枠12に渦巻き状に巻回し、加熱処理して一体に固めて形成したシングルパンケーキ型コイルである。
図1乃至図3に本発明の第1実施形態を示す。
超電導コイル10は、多層構造の薄膜超電導線材11をプリプレグテープ等の絶縁テープ(図示せず)と共に巻枠12に渦巻き状に巻回し、加熱処理して一体に固めて形成したシングルパンケーキ型コイルである。
前記薄膜超電導線材11は厚さt1は100〜150μm、幅w1は10〜12mmである。該薄膜超電導線材11の最内周ターンの先端内周面に前記内電極13を取り付けて電気接続し、該内電極13を前記巻枠12に設けた取付部に固定している。一方、薄膜超電導線材11の最外周ターンの先端外周面に外電極14を取り付けて電気接続している。
前記多層構造の薄膜超電導線材11は図2に示す如く、基板50、中間層60、超電導層70、安定化層80を順次積層し、その全周を銅からなる金属保護膜90で被覆している。
該薄膜超電導線材11は、シングルパンケーキの最外周ターンとなる位置で前記積層順位が逆となるように接合した薄膜超電導線材11−1と薄膜超電導線材11−2とから形成している。
該薄膜超電導線材11は、シングルパンケーキの最外周ターンとなる位置で前記積層順位が逆となるように接合した薄膜超電導線材11−1と薄膜超電導線材11−2とから形成している。
即ち、最外周ターンの位置で、薄膜超電導線材11−1を切断し、薄膜超電導線材11−2と超電導層側S同士を半田16により接合し、切替接合部15を設けている。この切替接合部15の位置は、本実施形態では最外周ターンT2の先端部から50mmの位置とし、かつ、切替接合部15の長さLは25mmとしている。
これにより、前記切替接合部15で連続した1本の薄膜超電導線材11とし、薄膜超電導線材11−1の内周側は安定化層80を介して超電導層70を位置させた超電導層側Sとし、外周側が基板側Bとしている。一方、薄膜超電導線材11−2の外周側は安定化層80を介して超電導層70を位置させた超電導層側Sとし、内周側を基板側Bとしている。
図3に示すように、前記薄膜超電導線材11−1の内周側となる超電導層側Sの先端に前記内電極13を取り付けると共に、薄膜超電導線材11−2の外周側となる超電導層側Sの先端に前記外電極14を取り付けている。
前記薄膜超電導線材11−1は超電導層側Sを内周面として、巻枠12に渦巻き状に巻き付け、前記内電極13を最内周ターンT1の先端内周面に位置させ、前記巻枠12の取付部に固定している。
前記薄膜超電導線材11−1を巻き付けて最外周ターンT2となる位置に達すると、前記外周側を超電導層側Sとした薄膜超電導線11−2が巻き付けられ、その先端の外周面に前記外電極14を位置させている。
この薄膜超電導線材11の最外周ターンの先端からは絶縁テープのみを更に複数回数巻き付けて保護層(図示せず)を形成している。
前記薄膜超電導線材11−1を巻き付けて最外周ターンT2となる位置に達すると、前記外周側を超電導層側Sとした薄膜超電導線11−2が巻き付けられ、その先端の外周面に前記外電極14を位置させている。
この薄膜超電導線材11の最外周ターンの先端からは絶縁テープのみを更に複数回数巻き付けて保護層(図示せず)を形成している。
前記内電極13及び外電極14はそれぞれ銅電極からなり、半田付けで薄膜超電導線材11に取り付けている。内電極13および外電極14の厚さt2は2〜3mm、幅w2を20〜30mm、長さL2(薄膜超電導線材11の長さ方向と対応する長さ)は20mmである。
前記薄膜超電導線材11の積層構造を詳述すると、前記基板50はハステロイ(登録商標)テープからなり、中間層60はYSZ(イットリウム安定化ジルコニア)からなり、超電導層70はホルミウム系酸化物超電導体からなり、安定化層80は銀からなり、基板50の表面に順次、レーザ蒸着等により中間層60、超電導層70、安定化層80を形成し、さらに該積層体の全周は無電解メッキにより銅からなる金属保護膜90で被覆している。
前記中間層60の厚みは数μm、超電導層70の厚みは約1μm〜数10μm、安定化層80の厚みは約1μm〜数10μm、金属膜90の厚みは約1μm〜数10μmとし、薄膜超電導線材11の厚み全体(t1)としては100〜150μmとしている。そのため、薄膜超電導線材11の表面と裏面では超電導層70までの距離が異なり、表面と裏面側の表面抵抗が異なる。
前記構成からなる超電導コイル10では、薄膜超電導線材11の最内周ターンT1の先端内周面に取り付ける内電極13は超電導層側Sに取り付けられると共に、最外周ターンT2の先端外周面に取り付けられる外電極14は超電導層側Sに取り付けられる。
このように、内電極13と外電極14の取付面側はいずれも超電導層側Sとしていることで、内電極13と外電極14の各薄膜超電導線材11との電気接続部に、同一の電気接続特性を付与することができると共に、超電導層側Sに内電極13、外電極14を接続しているため、余分な抵抗が発生することもなく、高い導電性を維持することができる。
特に、外電極14は最外周ターンT2の先端の外周側に取り付けているため、薄膜超電導線材11−2に歪みが発生することを防止でき、長期に渡り臨界電流値の低下が少ない超電導コイルとすることができる。
このように、内電極13と外電極14の取付面側はいずれも超電導層側Sとしていることで、内電極13と外電極14の各薄膜超電導線材11との電気接続部に、同一の電気接続特性を付与することができると共に、超電導層側Sに内電極13、外電極14を接続しているため、余分な抵抗が発生することもなく、高い導電性を維持することができる。
特に、外電極14は最外周ターンT2の先端の外周側に取り付けているため、薄膜超電導線材11−2に歪みが発生することを防止でき、長期に渡り臨界電流値の低下が少ない超電導コイルとすることができる。
なお、前記第1実施形態では、切替接合部15は最外周ターンT2に設けているが、最外周ターンT2と最内周ターンT1との間の中間ターンに設けてもよく、切替接合部15を1カ所とすることで、内電極13の取付位置の最内周ターンT1の内周面と、外電極14の取付位置の最外周ターンT2の外周面をいずれも超電導層側Sとすることができる。
図4に第2実施形態の超電導コイル20を示す。
第1実施形態との相違点は、第1実施形態では切替接合部15を1箇所としているが、第2実施形態では3カ所の切替接合部15A、15B、15C設けている点と、切替接合部15A〜15Cにおける接合と、内電極13及び外電極14の薄膜超電導線材11への取り付けを、抵抗溶接或いは超音波溶接による溶接で行っている点である。
即ち、内周層の薄膜超電導線材11−1と第一中間層の薄膜超電導線材11−2を切替接合部15Aで接合し、第一中間層の薄膜超電導線材11−2と第二中間層の薄膜超電導線材11−3と切替接合部15Bで接合し、第二中間層の薄膜超電導線材11−3と外周層の薄膜超電導線材11−4とを切替接合部15Cで接合している。
第1実施形態との相違点は、第1実施形態では切替接合部15を1箇所としているが、第2実施形態では3カ所の切替接合部15A、15B、15C設けている点と、切替接合部15A〜15Cにおける接合と、内電極13及び外電極14の薄膜超電導線材11への取り付けを、抵抗溶接或いは超音波溶接による溶接で行っている点である。
即ち、内周層の薄膜超電導線材11−1と第一中間層の薄膜超電導線材11−2を切替接合部15Aで接合し、第一中間層の薄膜超電導線材11−2と第二中間層の薄膜超電導線材11−3と切替接合部15Bで接合し、第二中間層の薄膜超電導線材11−3と外周層の薄膜超電導線材11−4とを切替接合部15Cで接合している。
前記のように3ケ所で切り替えると、最内周ターンT1の先端内周面と、最外周ターンT2の先端外周面の両方を同一積層順位して超電導層側Sとすることができる。
よって、最内周ターンT1の先端内周面に内電極13、最外周ターンT2の先端外周面に外電極14を取り付けると、いずれも電極取付面側が超電導層側Sとなる。
また、3カ所の切替接合部15A〜15Cは溶接で接合しているため、切替接合部が半田付けと比較して厚くならない。
よって、最内周ターンT1の先端内周面に内電極13、最外周ターンT2の先端外周面に外電極14を取り付けると、いずれも電極取付面側が超電導層側Sとなる。
また、3カ所の切替接合部15A〜15Cは溶接で接合しているため、切替接合部が半田付けと比較して厚くならない。
このように、第2実施形態においても、第1実施形態と同様、内外電極13、14を超電導層側Sに取り付けることができると共に、第2実施形態では、短尺の薄膜超電導線材を接合して長尺化することができる。そのため、バッチプロセスで製造した性能の高い薄膜超電導線材を使用することができる。
例えば、4m長さの短尺の薄膜超電導線材を3箇所において切替接合することにより4本繋ぎ合わせて、16m長さの長尺の薄膜超電導線材を巻回した超電導コイルとすることができる。
他の構成および作用効果は第1実施形態と同様のため、同一の符号を付して説明を省略する。
例えば、4m長さの短尺の薄膜超電導線材を3箇所において切替接合することにより4本繋ぎ合わせて、16m長さの長尺の薄膜超電導線材を巻回した超電導コイルとすることができる。
他の構成および作用効果は第1実施形態と同様のため、同一の符号を付して説明を省略する。
本発明は、前記第1、第2実施形態に限定されず、特許請求の範囲と均等の範囲内の変更が含まれる。
10,20 超電導コイル
11(11−1、11−2、11−3、11−4) 薄膜超電導線材
12 巻枠
13 内電極
14 外電極
15 切替接合部
S 超電導層側
B 基板側
11(11−1、11−2、11−3、11−4) 薄膜超電導線材
12 巻枠
13 内電極
14 外電極
15 切替接合部
S 超電導層側
B 基板側
Claims (5)
- 一面側が超電導層側、他面側が基板側とされる多層構造の薄膜超電導線材を巻回してなるシングルパンケーキ型の超電導コイルにおいて、
前記薄膜超電導線材の最内周ターンの先端内周面に内電極、最外周ターンの先端外周面に外電極が取り付けられ、
前記内電極の取付位置と外電極の取付位置との間で少なくとも1箇所あるいは奇数箇所で、内周面側から外周面側への積層順位を逆とする切替接合部が設けられ、
内電極および外電極の取付位置では、電極取付面側が前記超電導層側とされていることを特徴とする超電導コイル。 - 前記切替接合部では、前記薄膜超電導線材の超電導層側同士が半田付け、超音波溶接、抵抗溶接または導電性接着剤により接合されている請求項1に記載の超電導コイル。
- 前記切替接合部の長さが5mm以上30mm以下である請求項1または請求項2に記載の超電導コイル。
- 前記切替接合部の位置は、前記外電極から100mm以内あるいは最外周ターンに位置させている請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の超電導コイル。
- 前記薄膜超電導線材は、金属からなる基板層、セラミックスからなる中間層、超電導層、銀からなる安定化層が積層されていると共に、全周が銅被覆され、前記銀安定化層を介して超電導層が位置される側を前記超電導層側とし、
前記内電極および外電極は銅からなり、半田付け、超音波溶接、抵抗溶接または導電性接着剤により前記薄膜超電導線材に取り付けている請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の超電導コイル。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006324716A JP4697128B2 (ja) | 2006-11-30 | 2006-11-30 | 超電導コイル |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006324716A JP4697128B2 (ja) | 2006-11-30 | 2006-11-30 | 超電導コイル |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2008140930A true JP2008140930A (ja) | 2008-06-19 |
JP4697128B2 JP4697128B2 (ja) | 2011-06-08 |
Family
ID=39602107
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2006324716A Expired - Fee Related JP4697128B2 (ja) | 2006-11-30 | 2006-11-30 | 超電導コイル |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4697128B2 (ja) |
Cited By (23)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010045176A (ja) * | 2008-08-12 | 2010-02-25 | Toshiba Corp | 超電導マグネット |
JP2010109287A (ja) * | 2008-10-31 | 2010-05-13 | Toshiba Corp | 超電導コイル装置 |
WO2010100433A1 (en) * | 2009-03-06 | 2010-09-10 | 3-Cs Ltd | Magnetic module |
JP2011035216A (ja) * | 2009-08-04 | 2011-02-17 | Railway Technical Res Inst | Re系超電導コイル伝導冷却方法及びその装置 |
JP2011138906A (ja) * | 2009-12-28 | 2011-07-14 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 超電導機器 |
WO2011129252A1 (ja) | 2010-04-16 | 2011-10-20 | 株式会社フジクラ | 超電導線材の電極部接合構造、超電導線材、及び超電導コイル |
WO2012165085A1 (ja) * | 2011-05-30 | 2012-12-06 | 住友電気工業株式会社 | 超電導コイル、超電導マグネット、および超電導コイルの製造方法 |
JP2012256744A (ja) * | 2011-06-09 | 2012-12-27 | Fujikura Ltd | 超電導コイル |
JP2013089817A (ja) * | 2011-10-19 | 2013-05-13 | Toshiba Corp | 積層型超電導コイル装置および超電導コイル装置 |
WO2014095328A1 (de) * | 2012-12-17 | 2014-06-26 | Siemens Aktiengesellschaft | Supraleitende spuleneinrichtung mit spulenwicklung und kontakten |
JP2014150223A (ja) * | 2013-02-04 | 2014-08-21 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 超電導コイルおよび超電導コイル装置 |
JP2014212173A (ja) * | 2013-04-17 | 2014-11-13 | 住友重機械工業株式会社 | 超電導コイル |
KR101466799B1 (ko) * | 2013-12-18 | 2014-11-28 | 안동대학교 산학협력단 | 2세대 고온초전도 선재의 초음파용접 접합방법 |
JP2015012182A (ja) * | 2013-06-28 | 2015-01-19 | 株式会社東芝 | 超電導コイル装置 |
JP2015043364A (ja) * | 2013-08-26 | 2015-03-05 | 住友電気工業株式会社 | 超電導コイルおよび超電導コイル装置 |
JP2015207746A (ja) * | 2014-04-23 | 2015-11-19 | 公益財団法人鉄道総合技術研究所 | 高温超電導コイル巻線方法及びその高温超電導コイル巻線機 |
JP2015220417A (ja) * | 2014-05-21 | 2015-12-07 | 中部電力株式会社 | 超電導コイルの電極構造 |
CN105283933A (zh) * | 2013-05-28 | 2016-01-27 | 西门子公司 | 具有线圈卷绕体的超导线圈装置和制造方法 |
DE102016001501A1 (de) | 2015-02-13 | 2016-08-18 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Verbindungsstruktur von supraleitendem Hochtemperaturdrahtstück, supraleitender Hochtemperaturdraht, welcher die Verbindungsstruktur verwendet, und supraleitende Hochtemperaturspule, welche die Verbindungsstruktur verwendet |
WO2020161909A1 (ja) * | 2019-02-08 | 2020-08-13 | 住友電気工業株式会社 | 超電導線材接続構造 |
WO2020165939A1 (ja) * | 2019-02-12 | 2020-08-20 | 住友電気工業株式会社 | 超電導線材接続構造 |
JP2020136637A (ja) * | 2019-02-26 | 2020-08-31 | 株式会社東芝 | 高温超電導磁石装置 |
CN114657331A (zh) * | 2020-12-23 | 2022-06-24 | 丰田自动车株式会社 | 感应加热用线圈、其制造方法及淬火件的制造方法 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5676512A (en) * | 1979-11-28 | 1981-06-24 | Hitachi Ltd | Pancake-shaped coil |
JPH02252664A (ja) * | 1988-11-25 | 1990-10-11 | Hitachi Ltd | 酸化物系高温超電導体と接合方法及びろう材 |
JPH09167705A (ja) * | 1995-12-14 | 1997-06-24 | Hitachi Cable Ltd | 酸化物超電導コイルの通電リード |
JP2000133067A (ja) * | 1998-10-30 | 2000-05-12 | Fujikura Ltd | 酸化物超電導導体の接続構造及び接続方法 |
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 |
-
2006
- 2006-11-30 JP JP2006324716A patent/JP4697128B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5676512A (en) * | 1979-11-28 | 1981-06-24 | Hitachi Ltd | Pancake-shaped coil |
JPH02252664A (ja) * | 1988-11-25 | 1990-10-11 | Hitachi Ltd | 酸化物系高温超電導体と接合方法及びろう材 |
JPH09167705A (ja) * | 1995-12-14 | 1997-06-24 | Hitachi Cable Ltd | 酸化物超電導コイルの通電リード |
JP2000133067A (ja) * | 1998-10-30 | 2000-05-12 | Fujikura Ltd | 酸化物超電導導体の接続構造及び接続方法 |
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 |
Cited By (36)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010045176A (ja) * | 2008-08-12 | 2010-02-25 | Toshiba Corp | 超電導マグネット |
JP2010109287A (ja) * | 2008-10-31 | 2010-05-13 | Toshiba Corp | 超電導コイル装置 |
US8838193B2 (en) | 2009-03-06 | 2014-09-16 | 3-Cs Ltd | Magnetic module |
WO2010100433A1 (en) * | 2009-03-06 | 2010-09-10 | 3-Cs Ltd | Magnetic module |
JP2011035216A (ja) * | 2009-08-04 | 2011-02-17 | Railway Technical Res Inst | Re系超電導コイル伝導冷却方法及びその装置 |
JP2011138906A (ja) * | 2009-12-28 | 2011-07-14 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 超電導機器 |
US8498680B2 (en) | 2010-04-16 | 2013-07-30 | Fujikura Ltd. | Electrode unit joining structure for superconducting wire, superconducting wire, and superconducting coil |
WO2011129252A1 (ja) | 2010-04-16 | 2011-10-20 | 株式会社フジクラ | 超電導線材の電極部接合構造、超電導線材、及び超電導コイル |
WO2012165085A1 (ja) * | 2011-05-30 | 2012-12-06 | 住友電気工業株式会社 | 超電導コイル、超電導マグネット、および超電導コイルの製造方法 |
JP2012248727A (ja) * | 2011-05-30 | 2012-12-13 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 超電導コイル、超電導マグネット、および超電導コイルの製造方法 |
US9171660B2 (en) | 2011-05-30 | 2015-10-27 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Superconducting coil, superconducting magnet, and method for manufacturing superconducting coil |
JP2012256744A (ja) * | 2011-06-09 | 2012-12-27 | Fujikura Ltd | 超電導コイル |
JP2013089817A (ja) * | 2011-10-19 | 2013-05-13 | Toshiba Corp | 積層型超電導コイル装置および超電導コイル装置 |
KR20150097509A (ko) * | 2012-12-17 | 2015-08-26 | 지멘스 악티엔게젤샤프트 | 코일 권선들 및 접촉부들을 포함하는 초전도 코일 장치 |
KR102098005B1 (ko) * | 2012-12-17 | 2020-04-07 | 롤스-로이스 도이치란드 리미티드 운트 콤파니 카게 | 코일 권선들 및 접촉부들을 포함하는 초전도 코일 장치 |
US9875833B2 (en) | 2012-12-17 | 2018-01-23 | Siemens Aktiengesellschaft | Superconduting coil device comprising coil winding and contacts |
WO2014095328A1 (de) * | 2012-12-17 | 2014-06-26 | Siemens Aktiengesellschaft | Supraleitende spuleneinrichtung mit spulenwicklung und kontakten |
CN104854664A (zh) * | 2012-12-17 | 2015-08-19 | 西门子公司 | 具有线圈绕组和触点的超导线圈装置 |
JP2014150223A (ja) * | 2013-02-04 | 2014-08-21 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 超電導コイルおよび超電導コイル装置 |
JP2014212173A (ja) * | 2013-04-17 | 2014-11-13 | 住友重機械工業株式会社 | 超電導コイル |
KR101786024B1 (ko) * | 2013-05-28 | 2017-10-18 | 지멘스 악티엔게젤샤프트 | 코일 와인딩을 포함하는 초전도 코일 디바이스 및 제조 방법 |
JP2016524815A (ja) * | 2013-05-28 | 2016-08-18 | シーメンス アクチエンゲゼルシヤフトSiemens Aktiengesellschaft | コイル巻線を含む超電導コイル装置 |
US10032549B2 (en) | 2013-05-28 | 2018-07-24 | Siemens Aktiengesellschaft | Superconducting coil device with coil winding and production method |
CN105283933A (zh) * | 2013-05-28 | 2016-01-27 | 西门子公司 | 具有线圈卷绕体的超导线圈装置和制造方法 |
JP2015012182A (ja) * | 2013-06-28 | 2015-01-19 | 株式会社東芝 | 超電導コイル装置 |
JP2015043364A (ja) * | 2013-08-26 | 2015-03-05 | 住友電気工業株式会社 | 超電導コイルおよび超電導コイル装置 |
WO2015093766A1 (ko) * | 2013-12-18 | 2015-06-25 | 안동대학교 산학협력단 | 2세대 고온초전도 선재의 초음파용접 접합방법 |
KR101466799B1 (ko) * | 2013-12-18 | 2014-11-28 | 안동대학교 산학협력단 | 2세대 고온초전도 선재의 초음파용접 접합방법 |
JP2015207746A (ja) * | 2014-04-23 | 2015-11-19 | 公益財団法人鉄道総合技術研究所 | 高温超電導コイル巻線方法及びその高温超電導コイル巻線機 |
JP2015220417A (ja) * | 2014-05-21 | 2015-12-07 | 中部電力株式会社 | 超電導コイルの電極構造 |
DE102016001501A1 (de) | 2015-02-13 | 2016-08-18 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Verbindungsstruktur von supraleitendem Hochtemperaturdrahtstück, supraleitender Hochtemperaturdraht, welcher die Verbindungsstruktur verwendet, und supraleitende Hochtemperaturspule, welche die Verbindungsstruktur verwendet |
DE102016001501B4 (de) | 2015-02-13 | 2024-03-21 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Verbindungsstruktur von supraleitendem Hochtemperaturdrahtstück, supraleitender Hochtemperaturdraht, welcher die Verbindungsstruktur verwendet, und supraleitende Hochtemperaturspule, welche die Verbindungsstruktur verwendet |
WO2020161909A1 (ja) * | 2019-02-08 | 2020-08-13 | 住友電気工業株式会社 | 超電導線材接続構造 |
WO2020165939A1 (ja) * | 2019-02-12 | 2020-08-20 | 住友電気工業株式会社 | 超電導線材接続構造 |
JP2020136637A (ja) * | 2019-02-26 | 2020-08-31 | 株式会社東芝 | 高温超電導磁石装置 |
CN114657331A (zh) * | 2020-12-23 | 2022-06-24 | 丰田自动车株式会社 | 感应加热用线圈、其制造方法及淬火件的制造方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP4697128B2 (ja) | 2011-06-08 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4697128B2 (ja) | 超電導コイル | |
JP4810268B2 (ja) | 超電導線材の接続方法及び超電導線材 | |
EP2544198B1 (en) | Electrode unit joining structure for superconducting wire material, superconducting wire material, and superconducting coil | |
JP5548441B2 (ja) | 超電導接続構造体および超電導線材の接続方法、超電導コイル装置 | |
WO2015129272A1 (ja) | 超電導ケーブルの端末構造体及びその製造方法 | |
US10062488B2 (en) | Superconducting current lead, superconducting current lead device, and superconducting magnet device | |
JP2012256744A (ja) | 超電導コイル | |
JP2007305386A (ja) | 超電導線材、超電導導体、超電導機器、超電導線材の製造方法、および超電導導体の製造方法 | |
JP2005044636A (ja) | 超電導線材 | |
JP2011228479A (ja) | 超電導コイル | |
JP2011008949A (ja) | 超電導線材及びその製造方法 | |
JP2005063695A (ja) | 超電導板状体の接続方法及びその接続部 | |
JP5887085B2 (ja) | 超電導コイル及びその製造方法 | |
JP5677116B2 (ja) | 高温超電導コイル | |
JP5405069B2 (ja) | テープ状酸化物超電導体及びそれに用いる基板 | |
WO2012039444A1 (ja) | 酸化物超電導線材およびその製造方法 | |
JP2012064323A (ja) | 超電導電流リード | |
JP6106789B1 (ja) | 酸化物超電導線材およびその製造方法、ならびに超電導コイル | |
JP2013030317A (ja) | 酸化物超電導積層体及び酸化物超電導線材、並びに、酸化物超電導線材の製造方法 | |
JP6707164B1 (ja) | 超電導線材の接続構造体及び超電導線材 | |
JP2011165625A (ja) | 酸化物超電導線材 | |
JP2023032076A (ja) | 超電導コイル | |
JP2013187103A (ja) | 酸化物超電導線材およびその製造方法 | |
JP2012253128A (ja) | 酸化物超電導コイルとその製造方法 | |
JP2021015729A (ja) | 酸化物超電導線材及びその製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20090616 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20110201 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20110214 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |