JP2011238455A - Superconducting wire rod, superconducting coil, and superconductivity protective device - Google Patents

Superconducting wire rod, superconducting coil, and superconductivity protective device Download PDF

Info

Publication number
JP2011238455A
JP2011238455A JP2010108544A JP2010108544A JP2011238455A JP 2011238455 A JP2011238455 A JP 2011238455A JP 2010108544 A JP2010108544 A JP 2010108544A JP 2010108544 A JP2010108544 A JP 2010108544A JP 2011238455 A JP2011238455 A JP 2011238455A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
superconducting wire
superconducting
layer
temperature
metal
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.)
Pending
Application number
JP2010108544A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masanori Daibo
雅載 大保
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujikura Ltd
Original Assignee
Fujikura Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujikura Ltd filed Critical Fujikura Ltd
Priority to JP2010108544A priority Critical patent/JP2011238455A/en
Publication of JP2011238455A publication Critical patent/JP2011238455A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/60Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a superconducting wire rod, superconducting coil, and superconductivity protective device which can easily detect temperature change of a superconductor.SOLUTION: A superconducting wire rod 1A of the present invention comprises a first superconducting wire rod 1a and a second superconducting wire rod 10 for temperature detection, and a critical temperature Tc of the first superconducting wire rod 1a and a critical temperature Tx of the second superconducting wire rod 10 satisfy the relation of Tx<Tc. In the superconducting wire rod 1A, it is preferable that an operation temperature Top which makes the first superconducting wire rod 1a in superconducting state, the critical temperature Tc, and the critical temperature Tx satisfy the relation of Top<Tx<Tc.

Description

本発明は、超電導線材、超電導コイル、及び超電導保護装置に関する。   The present invention relates to a superconducting wire, a superconducting coil, and a superconducting protection device.

NbTi等の合金系超電導体やNbSn等の化合物系超電導体などの金属系の低温超電導体を使用した低温超電導コイルは、超電導体の臨界温度が10K以下と低いため、運転温度は4K程度と極低温であり、比熱が小さい。そのため、低温超電導コイルにおいて何らかの原因で超電導状態から常電導状態へ遷移するクエンチが発生する。そのため、超電導コイルにおけるクエンチの発生を確実かつ速やかに検出して常電導領域の拡大を防ぐことが重要である。金属系の低温超電導体を使用した低温超電導コイルにおける常電導転移の検出手法としては、常電導転移により発生した電圧を検知する方法や、バランス電圧を検知する方法が知られている。 Low temperature superconducting coils using metal-based low temperature superconductors such as alloy superconductors such as NbTi and compound based superconductors such as Nb 3 Sn have a low superconductor critical temperature of 10K or less, so the operating temperature is about 4K. The temperature is very low and the specific heat is small. Therefore, a quench occurs in the low temperature superconducting coil that transitions from the superconducting state to the normal conducting state for some reason. Therefore, it is important to reliably and promptly detect the occurrence of quenching in the superconducting coil to prevent the normal conducting region from expanding. As a method for detecting a normal conduction transition in a low temperature superconducting coil using a metallic low temperature superconductor, a method for detecting a voltage generated by the normal conduction transition and a method for detecting a balance voltage are known.

しかし、Bi系やY系に代表されるような酸化物超電導体は、臨界温度が100K程度と高いため、運転温度20K以上が想定され、冷凍機など消費電力が軽減できる。金属系の低温超電導体と比較すると運転温度での比熱が大きく、常電導転移した際の伝搬速度が遅くなる。そのため、従来の電圧測定による検出法では、常電導転移の発生を上手く検出できない可能性がある。
微小な温度上昇を検知する方法として、超電導体上にカーボン膜を設けて電圧を検出し、この検出電圧を温度に変換する方法が提案されている(特許文献1参照)。また、電圧測定による検出法ではなく、電磁的にノイズに強いクエンチ検出法として、光ファイバを使用した方法も提案されている(非特許文献1参照)。
However, an oxide superconductor such as a Bi-based or Y-based one has a critical temperature as high as about 100K. Therefore, an operating temperature of 20K or higher is assumed, and power consumption such as a refrigerator can be reduced. Compared with a metal-based low-temperature superconductor, the specific heat at the operating temperature is large, and the propagation speed when the normal conducting transition is made becomes slow. For this reason, the detection method based on the conventional voltage measurement may not be able to successfully detect the occurrence of the normal conduction transition.
As a method of detecting a minute temperature rise, a method of detecting a voltage by providing a carbon film on a superconductor and converting the detected voltage into a temperature has been proposed (see Patent Document 1). In addition, a method using an optical fiber has been proposed as a quench detection method that is electromagnetically resistant to noise rather than a detection method based on voltage measurement (see Non-Patent Document 1).

特許第2577682号公報Japanese Patent No. 2577682

フジクラ技報80号 1991年4月 第1頁〜第6頁Fujikura Technical Report No. 80 April 1991 Pages 1-6

特許文献1に記載の方法は、電気抵抗Rの温度依存性を利用した手法であり、温度Tが10K以下でdR/dTの変化率が大きいことを利用してクエンチ(常電導転移)検出精度を上げている。しかしながら、特許文献1に記載の方法では、合金系超電導体NbTiの外周に銅層と絶縁皮膜とが設けられた超電導体上に、塗布またはスパッタリングによりカーボン膜を接着しているが、長尺の超電導線材の長手方向にカーボン膜を設けるとなると、生産性が著しく低下してしまうため実用的ではない。
また、非特許文献1では、2つのコアを有した光ファイバを伝搬するレーザ光で干渉系を組み、レーザ光の位相変化により10K程度の温度上昇を検出する方法が提案されている。しかしながら、この検出方法では、温度上昇の光ファイバ加熱長が2〜6mと長く、大型の超電導コイルには適用可能であるが、数cm程度の微小な区間の温度上昇を検知するのは困難と考えられる。
The method described in Patent Document 1 is a method using the temperature dependence of the electric resistance R, and the detection accuracy of quench (normal conduction transition) is detected using the fact that the change rate of dR / dT is large when the temperature T is 10K or less. Is raised. However, in the method described in Patent Document 1, a carbon film is bonded by coating or sputtering on a superconductor in which a copper layer and an insulating film are provided on the outer periphery of the alloy-based superconductor NbTi. Providing a carbon film in the longitudinal direction of the superconducting wire is not practical because productivity is significantly reduced.
Non-Patent Document 1 proposes a method in which an interference system is assembled with laser light propagating through an optical fiber having two cores, and a temperature rise of about 10K is detected by a phase change of the laser light. However, with this detection method, the optical fiber heating length of the temperature rise is as long as 2 to 6 m and can be applied to a large superconducting coil, but it is difficult to detect the temperature rise in a minute section of about several centimeters. Conceivable.

本発明は、このような従来の実情に鑑みてなされたものであり、超電導体の温度変化を容易に検知可能な超電導線材、超電導コイル、及び超電導保護装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such a conventional situation, and an object thereof is to provide a superconducting wire, a superconducting coil, and a superconducting protection device capable of easily detecting a temperature change of a superconductor.

上記課題を解決するため、本発明は以下の構成とした。
本発明の超電導線材は、第1超電導線材と、温度検知用の第2超電導線材とを備え、前記第1超電導線材の臨界温度Tc、前記第2超電導線材の臨界温度Txが、Tx<Tcの関係を満たすことを特徴とする。
本発明の超電導線材は、前記第1超電導線材を超電導状態とする運転温度Top、前記臨界温度Tc、前記臨界温度Txが、Top<Tx<Tcの関係を満たすことが好ましい。
本発明の超電導線材において、前記第1超電導線材は、超電導層と金属安定化層とを備え、前記第2超電導線材は、前記第1超電導線材の前記金属安定化層に接する位置に配されていることが好ましい。
本発明の超電導線材において、前記第2超電導線材は、少なくともその一部が前記第1超電導線材の前記金属安定化層の内部に配されていることも好ましい。
本発明の超電導線材は、前記第1超電導線材の前記超電導層と前記金属安定化層との間に金属安定化基層が介在されてなり、前記第2超電導線材は前記金属安定化基層に接触するように配されている構成とすることもできる。
本発明の超電導線材は、前記第1超電導線材の前記金属安定化層は、前記超電導層の上部及び側部に配され、前記第2超電導線材は前記超電導層の側方に配されている構成とすることもできる。
本発明の超電導線材は、前記第2超電導線材を、少なくとも2つ備えることも好ましい。
また、本発明は、上記超電導線材を用いてなる超電導コイルを提供する。
さらに、本発明は、上記超電導コイルを用いてなる超電導保護装置を提供する。
In order to solve the above problems, the present invention has the following configuration.
The superconducting wire of the present invention comprises a first superconducting wire and a second superconducting wire for temperature detection, wherein the critical temperature Tc of the first superconducting wire and the critical temperature Tx of the second superconducting wire are Tx <Tc. It is characterized by satisfying the relationship.
In the superconducting wire of the present invention, it is preferable that the operating temperature Top, the critical temperature Tc, and the critical temperature Tx that bring the first superconducting wire into a superconducting state satisfy the relationship of Top <Tx <Tc.
In the superconducting wire of the present invention, the first superconducting wire includes a superconducting layer and a metal stabilizing layer, and the second superconducting wire is disposed at a position in contact with the metal stabilizing layer of the first superconducting wire. Preferably it is.
In the superconducting wire of the present invention, it is also preferable that at least a part of the second superconducting wire is disposed inside the metal stabilizing layer of the first superconducting wire.
In the superconducting wire of the present invention, a metal stabilizing base layer is interposed between the superconducting layer and the metal stabilizing layer of the first superconducting wire, and the second superconducting wire is in contact with the metal stabilizing base layer. It can also be set as the structure arranged like this.
In the superconducting wire of the present invention, the metal stabilizing layer of the first superconducting wire is disposed on an upper portion and a side portion of the superconducting layer, and the second superconducting wire is disposed on a side of the superconducting layer. It can also be.
The superconducting wire of the present invention preferably includes at least two of the second superconducting wires.
Moreover, this invention provides the superconducting coil which uses the said superconducting wire.
Furthermore, the present invention provides a superconducting protection device using the superconducting coil.

本発明の超電導線材は、温度検知用の第2超電導線材を備えることにより、万一、常電導転移が発生した場合にも、温度検知用の第2超電導線材の臨界温度Txを超えた時点で、第2超電導線材が常電導状態となり、第2超電導線材の電圧が急激に上昇する。これにより、超電導線材における常電導転移に伴う温度上昇を容易に検知することができる。
また、本発明の超電導線材は、第1超電導線材の臨界温度Tcを、温度検知用の第2超電導線材の臨界温度Txよりも高く設定することにより、万一、超電導線材の一部で常電導転移が発生した場合、温度Txにて常電導転移の発生を検知した時点で、電流値を低下させるなどの処置を施すことができるため、超電導線材における常電導転移領域が拡大することを防ぐことができる。
本発明の超電導線材は、温度検知用の第2超電導線材が、超電導層に近い金属安定化層に接する位置、又は、少なくとも一部が金属安定化層の内部に位置するように配されていることにより、万一、常電導転移が発生した場合にも、良好な精度および応答性で、温度変化(温度上昇)を検知することができる。
The superconducting wire of the present invention is provided with the second superconducting wire for temperature detection, so that even if a normal conducting transition occurs, the superconducting wire at the time when the critical temperature Tx of the second superconducting wire for temperature detection is exceeded. The second superconducting wire becomes a normal conducting state, and the voltage of the second superconducting wire rapidly increases. Thereby, the temperature rise accompanying the normal conducting transition in the superconducting wire can be easily detected.
In addition, the superconducting wire of the present invention sets the critical temperature Tc of the first superconducting wire higher than the critical temperature Tx of the second superconducting wire for temperature detection. When the transition occurs, it is possible to take measures such as reducing the current value when the occurrence of the normal conduction transition is detected at the temperature Tx, thereby preventing the normal conduction transition region in the superconducting wire from expanding. Can do.
The superconducting wire of the present invention is arranged such that the second superconducting wire for temperature detection is in contact with the metal stabilizing layer close to the superconducting layer, or at least a part thereof is located inside the metal stabilizing layer. Thus, even if a normal conduction transition occurs, a temperature change (temperature increase) can be detected with good accuracy and responsiveness.

本発明の超電導コイルは、上記本発明の超電導線材を巻回して形成されたコイル体を備えることにより、万一、常電導転移が発生した場合にも、温度検知用の第2超電導線材の臨界温度Txまで温度が上昇した時点で、第2超電導線材の電圧値が大幅に上昇するので、容易に超電導コイル内の温度変化(常電導転移)を検知することができる。
本発明の超電導保護装置は、上記本発明の超電導コイルを備えることにより、万一、常電導転移が発生した場合にも、温度検知用の第2超電導線材の臨界温度Txまで温度が上昇した時点で、第2超電導線材の電圧値が大幅に上昇し、直ちに検出器で検出される電圧値が大きく変化するので、容易に超電導コイル内の温度変化(常電導転移)を検知することができる。また、本発明の超電導保護装置を構成する超電導コイルにおいて、第1超電導線材の臨界温度Tcは、温度検知用の第2超電導線材の臨界温度Txよりも高く設定されている。そのため、本発明の超電導保護装置は、温度Txにて常電導転移の発生を検知した時点で、電流値を低下させるなどの処置を施すことができるため、超電導コイル内の常電導転移領域が拡大することを防いで、超電導コイルを良好な状態で保護することができる。
The superconducting coil of the present invention includes a coil body formed by winding the superconducting wire of the present invention, so that even if a normal conducting transition occurs, the criticality of the second superconducting wire for temperature detection is expected. When the temperature rises to the temperature Tx, the voltage value of the second superconducting wire greatly increases, so that a temperature change (normal conducting transition) in the superconducting coil can be easily detected.
The superconducting protection device of the present invention is provided with the superconducting coil of the present invention, so that the temperature rises to the critical temperature Tx of the second superconducting wire for temperature detection even if a normal conducting transition occurs. Thus, the voltage value of the second superconducting wire is greatly increased, and the voltage value immediately detected by the detector is greatly changed. Therefore, the temperature change (normal conduction transition) in the superconducting coil can be easily detected. Further, in the superconducting coil constituting the superconducting protection device of the present invention, the critical temperature Tc of the first superconducting wire is set higher than the critical temperature Tx of the second superconducting wire for temperature detection. Therefore, since the superconducting protection device of the present invention can take measures such as reducing the current value at the time when the occurrence of the normal conducting transition is detected at the temperature Tx, the normal conducting transition region in the superconducting coil is expanded. The superconducting coil can be protected in a good state.

本発明の第1実施形態に係る超電導線材の一例を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows an example of the superconducting wire which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態に係る超電導線材の他の例を示す概略斜視図である。It is a schematic perspective view which shows the other example of the superconducting wire which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態に係る超電導線材の一例を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows an example of the superconducting wire which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3実施形態に係る超電導線材の一例を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows an example of the superconducting wire which concerns on 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第3実施形態に係る超電導線材の他の例を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the other example of the superconducting wire which concerns on 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4実施形態に係る超電導線材の一例を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows an example of the superconducting wire which concerns on 4th Embodiment of this invention. 本発明の他の実施形態に係る超電導線材の一例を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows an example of the superconducting wire which concerns on other embodiment of this invention. 本発明に係る超電導コイルの一例を示す概略斜視図である。It is a schematic perspective view which shows an example of the superconducting coil which concerns on this invention. 本発明に係る超電導保護装置の一例を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows an example of the superconducting protection apparatus which concerns on this invention. MgBの抵抗−温度特性の一例をプロットしたグラフである。Resistance of MgB 2 - is a graph plotting an example of the temperature characteristics. 本発明の第3実施形態に係る超電導線材の他の例を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the other example of the superconducting wire which concerns on 3rd Embodiment of this invention.

[超電導線材]
<第1実施形態>
図1は、本発明の第1実施形態に係る超電導線材の一例を示す概略断面図である。
本実施形態の超電導線材1Aは、第1超電導線材1aと温度検知用の第2超電導線材10とを備えてなる。
本実施形態の超電導線材1Aは、テープ状の基材11の上にベッド層15と中間層16と超電導層17とが積層されるとともに、超電導層17の上に金属安定化基層18と金属安定化層19が積層されて構成された第1超電導線材1aと、第1超電導線材1aの金属安定化層19の上部(上層部)に設けられた収納溝9に収容された温度検知用の第2超電導線材10により概略構成されている。
[Superconducting wire]
<First Embodiment>
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of a superconducting wire according to the first embodiment of the present invention.
The superconducting wire 1A of the present embodiment includes a first superconducting wire 1a and a second superconducting wire 10 for temperature detection.
In the superconducting wire 1A of the present embodiment, a bed layer 15, an intermediate layer 16, and a superconducting layer 17 are laminated on a tape-like base material 11, and a metal stabilizing base layer 18 and a metal stabilizing layer are formed on the superconducting layer 17. The first superconducting wire 1a formed by laminating the activating layer 19 and the temperature detecting first housed in the housing groove 9 provided in the upper part (upper layer part) of the metal stabilizing layer 19 of the first superconducting wire 1a. 2 is constituted roughly by the superconducting wire 10.

本実施形態の超電導線材1Aを構成する第1超電導線材1aに適用できる基材11は、通常の超電導線材の基材として使用でき、高強度であれば良く、長尺のケーブルとするためにテープ状であることが好ましく、耐熱性の金属からなるものが好ましい。例えば、銀、白金、ステンレス鋼、銅、ハステロイ等のニッケル合金等の各種金属材料、もしくはこれら各種金属材料上にセラミックスを配したもの等が挙げられる。各種耐熱性の金属の中でも、ニッケル合金が好ましい。中でも、市販品であれば、ハステロイ(米国ヘインズ社製商品名)が好適であり、ハステロイとして、モリブデン、クロム、鉄、コバルト等の成分量が異なる、ハステロイB、C、G、N、W等のいずれの種類も使用できる。基材11の厚さは、目的に応じて適宜調整すれば良く、通常は、10〜500μmである。   The base material 11 applicable to the first superconducting wire 1a constituting the superconducting wire 1A of the present embodiment can be used as a base material for a normal superconducting wire, has only to be high strength, and is a tape for making a long cable. It is preferably in the form of a heat-resistant metal. Examples thereof include various metal materials such as silver, platinum, stainless steel, copper, nickel alloys such as Hastelloy, or ceramics disposed on these various metal materials. Among various heat resistant metals, nickel alloys are preferable. Among them, if it is a commercial product, Hastelloy (trade name, manufactured by Haynes, USA) is suitable, and Hastelloy B, C, G, N, W, etc. having different amounts of components such as molybdenum, chromium, iron, and cobalt are suitable. Any of these types can be used. What is necessary is just to adjust the thickness of the base material 11 suitably according to the objective, and it is 10-500 micrometers normally.

ベッド層15は、耐熱性が高く、界面反応性を低減するためのものであり、その上に配される膜の配向性を得るために用いる。このようなベッド層15は、必要に応じて配され、例えば、イットリア(Y)、窒化ケイ素(Si)、酸化アルミニウム(Al、「アルミナ」とも呼ぶ)等から構成される。このベッド層15は、例えばスパッタリング法等の成膜法により形成され、その厚さは例えば10〜200nmである。
また、本発明において、第1超電導線材1aは図1に示す構造に限るものではなく、基材11とベッド層15との間に拡散防止層が介在された構造としても良い。拡散防止層は、基材11の構成元素拡散を防止する目的で形成されたもので、窒化ケイ素(Si)、酸化アルミニウム(Al)、あるいは希土類金属酸化物等から構成され、その厚さは例えば10〜400nmである。なお、拡散防止層の結晶性は問われないので、通常のスパッタ法等の成膜法により形成すればよい。
このように基材11とベッド層15との間に拡散防止層を介在させることにより、後述する中間層16や超電導層17等の他の層を形成する際に、必然的に加熱されたり、熱処理される結果として熱履歴を受ける場合に、基材11の構成元素の一部がベッド層15を介して超電導層17側に拡散することを効果的に抑制することができる。基材11とベッド層15との間に拡散防止層を介在させる場合の例としては、拡散防止層としてAl、ベッド層15としてYを用いる組み合わせを例示することができる。
The bed layer 15 has high heat resistance and is used for reducing interfacial reactivity, and is used for obtaining the orientation of a film disposed thereon. Such a bed layer 15 is arranged as necessary, and is made of, for example, yttria (Y 2 O 3 ), silicon nitride (Si 3 N 4 ), aluminum oxide (Al 2 O 3 , also referred to as “alumina”), or the like. Composed. The bed layer 15 is formed by a film forming method such as sputtering, and has a thickness of 10 to 200 nm, for example.
In the present invention, the first superconducting wire 1 a is not limited to the structure shown in FIG. 1, and may have a structure in which a diffusion preventing layer is interposed between the base material 11 and the bed layer 15. The diffusion preventing layer is formed for the purpose of preventing the diffusion of the constituent elements of the substrate 11, and is composed of silicon nitride (Si 3 N 4 ), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), rare earth metal oxide, or the like. The thickness is, for example, 10 to 400 nm. Note that since the crystallinity of the diffusion preventing layer is not questioned, it may be formed by a film forming method such as a normal sputtering method.
By interposing the diffusion preventing layer between the base material 11 and the bed layer 15 in this way, when forming other layers such as an intermediate layer 16 and a superconducting layer 17 described later, inevitably heated, When receiving a thermal history as a result of the heat treatment, it is possible to effectively suppress a part of the constituent elements of the base material 11 from being diffused to the superconducting layer 17 side through the bed layer 15. As an example in the case of interposing a diffusion preventing layer between the base material 11 and the bed layer 15, a combination using Al 2 O 3 as the diffusion preventing layer and Y 2 O 3 as the bed layer 15 can be exemplified.

中間層16は、単層構造あるいは複層構造のいずれでも良く、その上に積層される超電導層17の結晶配向性を制御するために2軸配向する物質から選択される。中間層16の好ましい材質として具体的には、GdZr、MgO、ZrO−Y(YSZ)、SrTiO、CeO、Y、AlO3、Gd、Zr、Ho、Nd等の金属酸化物を例示することができる。なお、本実施形態の超電導線材1Aにおいて、図1に示す構造に限定されるものではなく、中間層16と超電導層17との間にキャップ層が介在されていることが好ましい。
この中間層16をイオンビームアシスト蒸着法(以下、IBAD法と略記する)により良好な結晶配向性(例えば結晶配向度15゜以下)で成膜するならば、その上に形成するキャップ層の結晶配向性を良好な値(例えば結晶配向度5゜前後)とすることができ、これによりキャップ層の上に成膜する超電導層17の結晶配向性を良好なものとして優れた超電導特性を発揮できるようにすることができる。
The intermediate layer 16 may have either a single layer structure or a multilayer structure, and is selected from materials biaxially oriented in order to control the crystal orientation of the superconducting layer 17 laminated thereon. Specifically, preferred materials for the intermediate layer 16 are Gd 2 Zr 2 O 7 , MgO, ZrO 2 —Y 2 O 3 (YSZ), SrTiO 3 , CeO 2 , Y 2 O 3 , Al 2 O 3, Gd 2 O. 3 , metal oxides such as Zr 2 O 3 , Ho 2 O 3 and Nd 2 O 3 can be exemplified. Note that the superconducting wire 1A of the present embodiment is not limited to the structure shown in FIG. 1, and a cap layer is preferably interposed between the intermediate layer 16 and the superconducting layer 17.
If this intermediate layer 16 is formed with a good crystal orientation (for example, a crystal orientation of 15 ° or less) by ion beam assisted deposition (hereinafter abbreviated as IBAD), the crystal of the cap layer formed thereon The orientation can be set to a good value (for example, the degree of crystal orientation is around 5 °), and thus the superconducting layer 17 formed on the cap layer can have a good crystal orientation and can exhibit excellent superconducting characteristics. Can be.

中間層16の厚さは、目的に応じて適宜調整すれば良いが、通常は、0.005〜2μmの範囲とすることができる。
中間層16は、スパッタ法、真空蒸着法、レーザ蒸着法、電子ビーム蒸着法、イオンビームアシスト蒸着法(IBAD法)、化学気相成長法(CVD法)等の物理的蒸着法;熱塗布分解法(MOD法);溶射等、酸化物薄膜を形成する公知の方法で積層できる。特に、IBAD法で形成された前記金属酸化物層は、結晶配向性が高く、超電導層17やキャップ層の結晶配向性を制御する効果が高い点で好ましい。IBAD法とは、蒸着時に、下地の蒸着面に対して所定の角度でイオンビームを照射することにより、結晶軸を配向させる方法である。通常は、イオンビームとして、アルゴン(Ar)イオンビームを使用する。例えば、GdZr、MgO又はZrO−Y(YSZ)からなる中間層16は、IBAD法における結晶配向度を表す指標であるΔΦ(FWHM:半値全幅)の値を小さくできるため、特に好適である。
The thickness of the intermediate layer 16 may be adjusted as appropriate according to the purpose, but is usually in the range of 0.005 to 2 μm.
The intermediate layer 16 is formed by physical vapor deposition such as sputtering, vacuum vapor deposition, laser vapor deposition, electron beam vapor deposition, ion beam assisted vapor deposition (IBAD), chemical vapor deposition (CVD); (MOD method): It can be laminated by a known method for forming an oxide thin film such as thermal spraying. In particular, the metal oxide layer formed by the IBAD method is preferable in that the crystal orientation is high and the effect of controlling the crystal orientation of the superconducting layer 17 and the cap layer is high. The IBAD method is a method of orienting crystal axes by irradiating an ion beam at a predetermined angle with respect to an underlying vapor deposition surface during vapor deposition. Usually, an argon (Ar) ion beam is used as the ion beam. For example, the intermediate layer 16 made of Gd 2 Zr 2 O 7 , MgO, or ZrO 2 —Y 2 O 3 (YSZ) reduces the value of ΔΦ (FWHM: full width at half maximum), which is an index representing the degree of crystal orientation in the IBAD method. This is particularly suitable because it is possible.

キャップ層は、中間層16の表面に対してエピタキシャル成長し、その後、横方向(面方向)に粒成長(オーバーグロース)して、結晶粒が面内方向に選択成長するという過程を経て形成されたものが好ましい。このようなキャップ層は、前記金属酸化物層からなる中間層16よりも高い面内配向度が得られる。
キャップ層の材質は、上記機能を発現し得るものであれば特に限定されないが、好ましいものとして具体的には、CeO、Y、Al、Gd、Zr、Ho、Nd等が例示できる。キャップ層の材質がCeOである場合、キャップ層は、Ceの一部が他の金属原子又は金属イオンで置換されたCe−M−O系酸化物を含んでいても良い。
The cap layer was formed through a process of epitaxially growing on the surface of the intermediate layer 16 and then grain growth (overgrowth) in the lateral direction (plane direction), and crystal grains were selectively grown in the in-plane direction. Those are preferred. Such a cap layer has a higher in-plane orientation degree than the intermediate layer 16 made of the metal oxide layer.
The material of the cap layer is not particularly limited as long as it can exhibit the above functions, but specifically, preferred examples include CeO 2 , Y 2 O 3 , Al 2 O 3 , Gd 2 O 3 , and Zr 2 O. 3 , Ho 2 O 3 , Nd 2 O 3 and the like. When the material of the cap layer is CeO 2 , the cap layer may contain a Ce—M—O-based oxide in which part of Ce is substituted with another metal atom or metal ion.

このCeO層は、PLD法(パルスレーザ蒸着法)、スパッタリング法等で成膜することができるが、大きな成膜速度を得られる点でPLD法を用いることが望ましい。PLD法によるCeO層の成膜条件としては、基材温度約500〜1000℃、約0.6〜100Paの酸素ガス雰囲気中で行うことができる。
CeO層の膜厚は、50nm以上であればよいが、十分な配向性を得るには100nm以上が好ましく、500nm以上であれば更に好ましい。但し、厚すぎると結晶配向性が悪くなるので、500〜1000nmとすることが好ましい。
The CeO 2 layer can be formed by a PLD method (pulse laser deposition method), a sputtering method, or the like, but it is desirable to use the PLD method from the viewpoint of obtaining a high film formation rate. The film formation conditions for the CeO 2 layer by the PLD method can be performed in an oxygen gas atmosphere at a substrate temperature of about 500 to 1000 ° C. and about 0.6 to 100 Pa.
The film thickness of the CeO 2 layer may be 50 nm or more, but is preferably 100 nm or more, and more preferably 500 nm or more in order to obtain sufficient orientation. However, if it is too thick, the crystal orientation deteriorates.

超電導層17は、臨界温度Tcが後述する第2超電導線材10を構成する超電導体の臨界温度Txよりも高温のものであれば特に限定されないが、臨界温度が高い酸化物超電導体が好ましく、REBaCu(REはY、La、Nd、Sm、Er、Gd等の希土類元素を表す)なる材質のものを例示できる。この超電導層17として、具体的には、臨界温度が液体窒素温度(77K)よりも高い酸化物超電導体であるY123(YBaCu7−X:臨界温度Tc=93K)又はGd123(GdBaCu7−X:臨界温度Tc=95K)などが挙げられる。また、その他の酸化物超電導体、例えば、BiSrCan−1Cu4+2n+δ(Bi2223相(n=3:臨界温度Tc=110K)、Bi2212相(n=2:臨界温度Tc=80K)など)、BiSrCaCu(臨界温度Tc=105K)、TlBaCaCu(臨界温度Tc=120K)なる組成等に代表される臨界温度の高い他の酸化物超電導体からなるものを用いても良いのは勿論である。 The superconducting layer 17 is not particularly limited as long as the critical temperature Tc is higher than the critical temperature Tx of the superconductor constituting the second superconducting wire 10 to be described later, but an oxide superconductor having a high critical temperature is preferable, and REBa A material made of 2 Cu 3 O y (RE represents a rare earth element such as Y, La, Nd, Sm, Er, Gd) can be exemplified. Specifically, as this superconducting layer 17, Y123 (YBa 2 Cu 3 O 7-X : critical temperature Tc = 93K) or Gd123 (GdBa) which is an oxide superconductor whose critical temperature is higher than the liquid nitrogen temperature (77K). 2 Cu 3 O 7-X : critical temperature Tc = 95K). Further, other oxide superconductors, for example, Bi 2 Sr 2 Ca n- 1 Cu n O 4 + 2n + δ (Bi2223 phase (n = 3: the critical temperature Tc = 110K), Bi2212-phase (n = 2: the critical temperature Tc = 80K ), Etc.), other oxide superconductors with high critical temperature typified by compositions such as BiSrCaCu 2 O z (critical temperature Tc = 105K), Tl 2 Ba 2 Ca 2 Cu 3 O y (critical temperature Tc = 120K), etc. Of course, it is also possible to use one made of

超電導層17の厚みは、0.5〜5μm程度であって、均一な厚みであることが好ましい。
超電導層17は、スパッタ法、真空蒸着法、レーザ蒸着法、電子ビーム蒸着法、化学気相成長法(CVD法)等の物理的蒸着法;熱塗布分解法(MOD法)等で積層することができ、なかでも生産性の観点から、TFA−MOD法(トリフルオロ酢酸塩を用いた有機金属堆積法、塗布熱分解法)、PLD法又はCVD法を用いることが好ましい。
The thickness of the superconducting layer 17 is about 0.5 to 5 μm and is preferably uniform.
The superconducting layer 17 is laminated by a physical vapor deposition method such as sputtering, vacuum vapor deposition, laser vapor deposition, electron beam vapor deposition, chemical vapor deposition (CVD), or thermal coating decomposition (MOD). Among these, from the viewpoint of productivity, it is preferable to use the TFA-MOD method (organic metal deposition method using trifluoroacetate, coating pyrolysis method), PLD method or CVD method.

ここで前述のように、良好な配向性を有するキャップ層上に超電導層17を形成すると、このキャップ層上に積層される超電導層17もキャップ層の配向性に整合するように結晶化する。よってキャップ層上に形成された超電導層17は、結晶配向性に乱れが殆どなく、この超電導層17を構成する結晶粒の1つ1つにおいては、基材11の厚さ方向に電気を流しにくいc軸が配向し、基材11の長さ方向にa軸どうしあるいはb軸どうしが配向している。従って得られた超電導層17は、結晶粒界における量子的結合性に優れ、結晶粒界における超電導特性の劣化が殆どないので、基材11の長さ方向に電気を流し易くなり、十分に高い臨界電流密度が得られる。   As described above, when the superconducting layer 17 is formed on the cap layer having a good orientation, the superconducting layer 17 laminated on the cap layer is also crystallized so as to match the orientation of the cap layer. Therefore, the superconducting layer 17 formed on the cap layer has almost no disorder in the crystal orientation, and electricity flows in the thickness direction of the substrate 11 in each of the crystal grains constituting the superconducting layer 17. The hard c-axis is oriented, and the a-axis or b-axis is oriented in the length direction of the substrate 11. Therefore, the obtained superconducting layer 17 is excellent in quantum connectivity at the crystal grain boundary, and hardly deteriorates in the superconducting characteristics at the crystal grain boundary, so that it becomes easy to flow electricity in the length direction of the base material 11 and is sufficiently high. A critical current density is obtained.

超電導層17の上に積層されている金属安定化基層18はAgなどの良電導性かつ超電導層17と接触抵抗が低くなじみの良い金属材料からなる層として形成される。金属安定化基層18の厚さは1〜30μmとすることが好ましい。金属安定化基層18は、公知の方法で形成することができるが、中でもスパッタ法で形成することが好ましい。   The metal stabilizing base layer 18 laminated on the superconducting layer 17 is formed as a layer made of a metal material having good conductivity, such as Ag, and having a low contact resistance with the superconducting layer 17 and a familiarity. The thickness of the metal stabilizing base layer 18 is preferably 1 to 30 μm. The metal stabilizing base layer 18 can be formed by a known method, but among them, it is preferably formed by a sputtering method.

金属安定化層19は、良導電性の金属材料からなり、超電導層17が超電導状態から常電導状態に遷移しようとした時に、金属安定化基層18とともに、超電導層17の電流が転流するバイパスとして機能する。
金属安定化層19を構成する金属材料としては、良導電性を有するものであればよく、特に限定されないが、銅、黄銅(Cu−Zn合金)等の銅合金、ステンレス等の比較的安価なものを用いるのが好ましく、中でも高い導電性を有し、安価であることから銅がより好ましい。これにより、材料コストを低く抑えながら金属安定化層19を厚膜化することが可能となり、事故電流に耐える超電導線材1Aを安価に得ることができる。金属安定化層19の厚さは10〜300μmとすることが好ましい。下限値以下とすることにより超電導層17を安定化する一層高い効果が得られ、上限値以下とすることで超電導線材1Aを薄型化できる。金属安定化層19は、公知の方法で形成することができ、スパッタ法や、銅などの金属テープを金属安定化基層18上に半田付けする方法により形成することができる。
The metal stabilization layer 19 is made of a highly conductive metal material, and when the superconducting layer 17 attempts to transition from the superconducting state to the normal conducting state, the metal stabilizing base layer 18 and the bypass of the current flowing through the superconducting layer 17 are commutated. Function as.
The metal material constituting the metal stabilizing layer 19 is not particularly limited as long as it has good conductivity, but is relatively inexpensive such as copper, copper alloys such as brass (Cu—Zn alloy), stainless steel, and the like. It is preferable to use copper, and copper is more preferable because it has high conductivity and is inexpensive. As a result, it is possible to increase the thickness of the metal stabilization layer 19 while keeping the material cost low, and it is possible to obtain the superconducting wire 1A that can withstand an accident current at low cost. The thickness of the metal stabilizing layer 19 is preferably 10 to 300 μm. By making the lower limit value or less, a higher effect of stabilizing the superconducting layer 17 is obtained, and by making the upper limit value or less, the superconducting wire 1A can be thinned. The metal stabilization layer 19 can be formed by a known method, and can be formed by a sputtering method or a method of soldering a metal tape such as copper onto the metal stabilization base layer 18.

温度検知用の第2超電導線材10は、超電導コア部10aを有する長尺の線材であり、超電導コア部10aの外周には金属被覆層10bが形成され、金属被覆層10bの外周には絶縁層(図示略)が形成されて構成されている。
第2超電導線材10の超電導コア部10aは、第1超電導線材1aの超電導層17の臨界温度Tcよりも低い臨界温度Txである超電導体より形成されている。また、第2超電導線材10の臨界温度Txは、超電導線材1Aを超電導状態とする運転温度Topよりも高く設定されている。すなわち、第1超電導線材1aの臨界温度Tc、第2超電導線材10の臨界温度Tx、超電導線材1Aの運転温度Topは、Top<Tx<Tcの関係を満たすように設定されている。第1超電導線材1aの臨界温度Tc、第2超電導線材10の臨界温度Tx、超電導線材1Aの運転温度Topは、前記関係を満たしていれば特に限定されるものではないが、更に、Tc≧77K、Top≦Tx−5Kの関係を満たすように設定されていることが好ましい。
The second superconducting wire 10 for temperature detection is a long wire having a superconducting core portion 10a. A metal coating layer 10b is formed on the outer periphery of the superconducting core portion 10a, and an insulating layer is formed on the outer periphery of the metal coating layer 10b. (Not shown) is formed.
The superconducting core portion 10a of the second superconducting wire 10 is formed of a superconductor having a critical temperature Tx lower than the critical temperature Tc of the superconducting layer 17 of the first superconducting wire 1a. The critical temperature Tx of the second superconducting wire 10 is set to be higher than the operating temperature Top at which the superconducting wire 1A is in a superconducting state. That is, the critical temperature Tc of the first superconducting wire 1a, the critical temperature Tx of the second superconducting wire 10, and the operating temperature Top of the superconducting wire 1A are set to satisfy the relationship of Top <Tx <Tc. The critical temperature Tc of the first superconducting wire 1a, the critical temperature Tx of the second superconducting wire 10, and the operating temperature Top of the superconducting wire 1A are not particularly limited as long as the above relationship is satisfied, but Tc ≧ 77K. , Top ≦ Tx−5K is preferably set so as to satisfy the relationship.

第2超電導線材10の超電導コア部10aを形成する超電導体としては、上記温度関係を満たす超電導体であれば特に限定されない。超電導線材1Aを超電導状態とする運転温度Topは、具体的には、例えば、液体ヘリウム温度(4.2K)や、冷凍機冷却温度(20K〜77K程度)などとすることができ、汎用の冷凍機を使用する方が安価であるため、冷却機冷却温度とすることが好ましい。また、第1超電導線材1aの超電導層17は、上述の如く、臨界温度の高い酸化物超電導体より形成されていることが好ましい。従って、第2超電導線材10の臨界温度Txはこれらの間の温度であるため、超電導コア部10aを形成する超電導体は、第1超電導線材1aの臨界温度Tcと運転温度Topとの間の温度領域の臨界温度を有するものが好ましい。超電導コア部10aを形成する超電導体としては、具体的には、MgB(臨界温度Tx=39K)、LaFeAsO1−x(臨界温度Tx=26K)、NdFeAsO1−x(臨界温度Tx=51K)、SmFeAsO1−x(臨界温度Tx=55K)、Gd1−xThFeAsO(臨界温度Tx=56K)、CeFeAsO1−x(臨界温度Tx=41K)、La2−xSrCuO(臨界温度Tx=40K)、La2−xBaCuO(臨界温度Tx=30K)、NbGe(臨界温度Tx=23K)などを例示することができ、中でも、MgBが好ましい。 The superconductor forming the superconducting core portion 10a of the second superconducting wire 10 is not particularly limited as long as it is a superconductor satisfying the above temperature relationship. Specifically, the operating temperature Top at which the superconducting wire 1A is in a superconducting state can be, for example, a liquid helium temperature (4.2K), a refrigerator cooling temperature (about 20K to 77K), etc. Since it is cheaper to use the machine, it is preferable to set the cooling temperature. Moreover, it is preferable that the superconducting layer 17 of the first superconducting wire 1a is formed of an oxide superconductor having a high critical temperature as described above. Therefore, since the critical temperature Tx of the second superconducting wire 10 is a temperature between them, the superconductor forming the superconducting core portion 10a is a temperature between the critical temperature Tc of the first superconducting wire 1a and the operating temperature Top. Those having a critical temperature in the region are preferred. Specifically, as the superconductor forming the superconducting core portion 10a, MgB 2 (critical temperature Tx = 39K), LaFeAsO 1-x F x (critical temperature Tx = 26K), NdFeAsO 1-x F x (critical temperature) Tx = 51K), SmFeAsO 1-x F x (critical temperature Tx = 55K), Gd 1-x Th x FeAsO (critical temperature Tx = 56K), CeFeAsO 1-x F x (critical temperature Tx = 41K), La 2 -X Sr x CuO 4 (critical temperature Tx = 40K), La 2-x Ba x CuO 4 (critical temperature Tx = 30K), Nb 3 Ge (critical temperature Tx = 23K), etc. MgB 2 is preferred.

超電導コア部10aの断面形状は、図1に示す円形に限定されるものではなく、扁平でも多角形でもよく、また、多芯化されていてもよい。超電導コア部10aの径や厚さ又はその領域の幅は、0.01〜0.3mmとすることが好ましい。また、温度検知用の第2超電導線材10の電流密度等の超電導特性は、温度検知用の電流を流すことができれば、特に限定されるものではない。   The cross-sectional shape of the superconducting core portion 10a is not limited to the circular shape shown in FIG. 1, and may be flat or polygonal, and may be multi-core. The diameter and thickness of the superconducting core portion 10a or the width of the region is preferably 0.01 to 0.3 mm. Further, the superconducting characteristics such as the current density of the second superconducting wire 10 for temperature detection are not particularly limited as long as the current for temperature detection can flow.

第2超電導線材10の金属被覆層10bは、超電導コア部10aと反応しないものであれば特に限定されないが、銅、銅合金、銀、銀合金などより形成されていることが好ましく、導電性や加工性が良好であり、安価であることから、銅より形成されていることが特に好ましい。金属被覆層10bの厚さは、0.01〜0.3mmとすることが好ましい。
第2超電導線材10の絶縁層は、絶縁性を有し、超電導臨界温度のような低温にも耐えうるものであれば特に限定されず、例えば、ポリイミド樹脂や、ETFE(テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体)、FEP(テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体)、PFA(テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体)等のフッ素樹脂などより形成されていることが好ましい。絶縁層の厚さは、5〜20μmとすることが好ましい。
The metal coating layer 10b of the second superconducting wire 10 is not particularly limited as long as it does not react with the superconducting core portion 10a, but is preferably formed of copper, copper alloy, silver, silver alloy, etc. It is particularly preferable that it is made of copper because of good workability and low cost. The thickness of the metal coating layer 10b is preferably 0.01 to 0.3 mm.
The insulating layer of the second superconducting wire 10 is not particularly limited as long as it has insulating properties and can withstand a low temperature such as a superconducting critical temperature. For example, polyimide resin or ETFE (tetrafluoroethylene-ethylene co-polymer) can be used. Polymer), FEP (tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer), PFA (tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer) and the like are preferably used. The thickness of the insulating layer is preferably 5 to 20 μm.

長尺線状の第2超電導線材10の径または厚さは、0.01〜0.3mmである。
第2超電導線材10の製造方法は特に限定されないが、PIT法(Powder In Tube法)により製造されることが、簡便であり細径化も可能であるため好ましい。このPIT法とは、超電導コア部10aを形成する超電導体の粉末や、超電導体を形成しうる原料粉末を、金属被覆層10bを構成する金属である銅や銀等の金属管に装入し、加熱・焼結し、この管状金属と共に延伸加工して線材化する手法である。
第2超電導線材10の製造方法の一例として、超電導コア部10aがMgB、金属被覆層10bが銅より形成されている場合について例示する。この場合、MgB粉末を銅製の金属管内に収容し、伸線、圧延、焼成を繰り返して細径長尺化する方法(ex situ法)や、銅製の金属管内にMg粉末とB粉末が1:2のモル比で混合された原料粉末を封入して伸線、圧延、焼成を繰り返して細径長尺化したのち、加熱処理にて線材内でMgBを形成する方法(in situ法)などにより超電導素線を作製したのち、ポリイミド樹脂などによりその外周に絶縁層を形成することにより第2超電導線材10を製造することができる。
The diameter or thickness of the long superconductor-like second superconducting wire 10 is 0.01 to 0.3 mm.
Although the manufacturing method of the 2nd superconducting wire 10 is not specifically limited, Since it is simple and can be reduced in diameter, manufacturing by the PIT method (Powder In Tube method) is preferable. In this PIT method, a superconductor powder forming the superconducting core portion 10a or a raw material powder capable of forming a superconductor is charged into a metal tube such as copper or silver which is a metal constituting the metal coating layer 10b. This is a technique of heating and sintering, drawing together with this tubular metal to form a wire.
As an example of the manufacturing method of the second superconducting wire 10, the superconducting core part 10a is MgB 2, illustrates the case where the metal coating layer 10b is formed of copper. In this case, the MgB 2 powder is accommodated in a copper metal tube, and the wire is drawn, rolled, and fired repeatedly to increase the diameter (ex situ method), or the copper metal tube contains 1 Mg powder and B powder. : A method of forming MgB 2 in the wire by heat treatment after enclosing the raw material powder mixed in a molar ratio of 2 and repeating wire drawing, rolling and firing to reduce the diameter and length (in situ method) The second superconducting wire 10 can be manufactured by forming a superconducting element wire by using a polyimide resin or the like and then forming an insulating layer on the outer periphery thereof.

温度検知用の第2超電導線材10は、第1超電導線材1aの金属安定化層19の上部(上層部)に、超電導線材1A(第1超電導線材1a)の長手方向に連続的に形成された収納溝9の内部に、超電導線材1A(第1超電導線材1a)の長手方向に沿って収納されている。収納溝9は、金属安定化層19が金属安定化基層18上に積層された後に、レーザ等により加工することにより形成しても良いし、金属安定化層19が銅などの金属テープを半田付けしたものである場合は、予め従来公知の方法で金属テープ上部に収納溝9を形成した後に、金属安定化層19を積層させてもよい。収納溝9への第2超電導線材10の設置方法は、第1超電導線材1aの短手方向の収納溝9の幅を、第2超電導線材10の径(大きさ)とほぼ同等、或いは僅かに大きく設定して、第2超電導線材10を収納溝9へ嵌め込む方法や、接着剤や半田による接合などが挙げられる。なお、接着剤を用いて収納溝9に第2超電導線材10を接合する場合、温度変化の検知精度の低下を招かないように、第2超電導線材10と収納溝9(すなわち、金属安定化層19)との間に接着剤が介在する領域をなるべく小さくすることが好ましい。これらの中でも、収納溝9へ第2超電導線材10を嵌め込む方法の方が、簡便であり、第2超電導線材10と収納溝9(すなわち、金属安定化層19)との接触面積が増え、温度変化の検知精度が良好となるので好ましい。   The second superconducting wire 10 for temperature detection was continuously formed in the longitudinal direction of the superconducting wire 1A (first superconducting wire 1a) on the upper part (upper layer part) of the metal stabilizing layer 19 of the first superconducting wire 1a. Inside the storage groove 9 is stored along the longitudinal direction of the superconducting wire 1A (first superconducting wire 1a). The storage groove 9 may be formed by processing with a laser or the like after the metal stabilizing layer 19 is laminated on the metal stabilizing base layer 18, or the metal stabilizing layer 19 may be soldered with a metal tape such as copper. If it is attached, the metal stabilization layer 19 may be laminated after the storage groove 9 is previously formed on the metal tape by a conventionally known method. The method of installing the second superconducting wire 10 in the housing groove 9 is such that the width of the housing groove 9 in the short direction of the first superconducting wire 1a is substantially equal to or slightly equal to the diameter (size) of the second superconducting wire 10. For example, a method of fitting the second superconducting wire 10 into the storage groove 9 or joining with an adhesive or solder may be used. In addition, when joining the 2nd superconducting wire 10 to the storage groove | channel 9 using an adhesive agent, the 2nd superconducting wire 10 and the storage groove 9 (namely, metal stabilization layer) are prevented so that the detection precision of a temperature change may not be caused. 19) is preferably as small as possible in the region where the adhesive is interposed. Among these, the method of fitting the second superconducting wire 10 into the housing groove 9 is simpler, and the contact area between the second superconducting wire 10 and the housing groove 9 (that is, the metal stabilization layer 19) is increased. This is preferable because the temperature change detection accuracy is improved.

収納溝9の深さは、第2超電導線材10の径(大きさ)に合わせて適宜調整することができるが、第2超電導線材10の径をdとし、収納溝9の深さをLとした場合、d≦Lであることが好ましい。第2超電導線材10の一部が、金属安定化層19の上面よりも突出する構造とすることも可能であるが、前記のようにd≦Lとし、金属安定化層19の内部に第2超電導線材10が配されている構造とする方が、第2超電導線材10と金属安定化層19の接触面積が増加して温度変化の検知精度が一層向上するだけでなく、超電導線材1Aを薄型化できるので、超電導線材1Aを同心円状に巻回して超電導コイルとする場合、超電導線材1Aを高密度で巻回でき、良好な電流密度とすることができるので好ましい。
なお、図1においては、収納溝9の断面形状が四角形の場合を例示しているが、本実施形態はこの例に限定されるものではない。例えば、図1に破線で示すように、第2超電導線材10の断面形状に合わせて(図1では円形)、収納溝9の底部形状を円弧状等に形成することにより、第2超電導線材10と金属安定化層19との接触面積を増やして温度変化の検知精度を向上させたり、収納溝9と第2超電導線材10との嵌め込みによる接合構造をより一層強固にすることができる。
The depth of the storage groove 9 can be appropriately adjusted according to the diameter (size) of the second superconducting wire 10, but the diameter of the second superconducting wire 10 is d, and the depth of the storage groove 9 is L. In this case, it is preferable that d ≦ L. A part of the second superconducting wire 10 may be structured to protrude from the upper surface of the metal stabilization layer 19. However, as described above, d ≦ L and the second inside the metal stabilization layer 19 is second. The structure in which the superconducting wire 10 is arranged not only increases the contact area between the second superconducting wire 10 and the metal stabilizing layer 19 and further improves the temperature change detection accuracy, but also makes the superconducting wire 1A thinner. Therefore, when the superconducting wire 1A is wound concentrically to form a superconducting coil, it is preferable because the superconducting wire 1A can be wound at a high density and a good current density can be obtained.
In addition, in FIG. 1, although the case where the cross-sectional shape of the storage groove 9 is a quadrangle is illustrated, this embodiment is not limited to this example. For example, as shown by a broken line in FIG. 1, the second superconducting wire 10 is formed by forming the bottom shape of the storage groove 9 in an arc shape or the like in accordance with the cross-sectional shape of the second superconducting wire 10 (circular in FIG. 1). It is possible to increase the contact area between the metal stabilizing layer 19 and the temperature change detection accuracy, or to further strengthen the joint structure by fitting the housing groove 9 and the second superconducting wire 10.

また、超電導線材1Aは、図2に示すように、その周囲の露出面を絶縁性の絶縁層20で被覆されている構成とすることもできる。絶縁層20は、通常使用される各種樹脂や酸化物等、公知の材質からなるものである。前記樹脂として具体的には、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ポリエステル樹脂、ケイ素樹脂、シリコン樹脂、アルキッド樹脂、ビニル樹脂等が例示できる。絶縁層20による被覆の厚さは特に限定されず、被覆対象部位等に応じて、適宜調節すれば良い。絶縁層20は、その材質に応じて公知の方法で形成すれば良く、例えば、原料を塗布して、これを硬化させれば良い。また、シート状のものが入手できる場合には、これを使用して被覆しても良い。   Further, as shown in FIG. 2, the superconducting wire 1A may have a configuration in which the surrounding exposed surface is covered with an insulating insulating layer 20. The insulating layer 20 is made of a known material such as various resins and oxides that are usually used. Specific examples of the resin include polyimide resin, polyamide resin, epoxy resin, acrylic resin, phenol resin, melamine resin, polyester resin, silicon resin, silicon resin, alkyd resin, and vinyl resin. The thickness of the covering by the insulating layer 20 is not particularly limited, and may be adjusted as appropriate according to the portion to be covered. The insulating layer 20 may be formed by a known method depending on the material, for example, a raw material may be applied and cured. Moreover, when a sheet-like thing is available, you may coat | cover using this.

本発明では、第1超電導線材1aの臨界温度Tc、第2超電導線材10の臨界温度Tx、超電導線材1Aを超電導状態とする運転温度Topが、Top<Tx<Tcの関係を満たすように設定することにより、超電導線材1Aを運転温度Topで運転すると、第1超電導線材1aと第2超電導線材10は、夫々、臨界温度TcおよびTxよりも低温に冷却されているので、超電導状態となる。しかし、超電導線材1Aの運転中に、万が一、第1超電導線材1aの一部において、超電導状態から常電導状態へと遷移する常電導転移が発生した場合、金属安定化基層18及び金属安定化層19には、超電導層17の電流が転流する。その際、金属安定化基層18あるいは金属安定化層19では、転流した電流が流れることで、ジュール熱が発生し発熱が起こる。本実施形態の超電導線材1Aは、このように常電導転移に伴う発熱により温度が上昇すると、温度検知用の第2超電導線材10の臨界温度Txを超えた時点で、第2超電導線材10が常電導状態となり、第2超電導線材10の抵抗が急激に上昇して電圧が急激に上昇する。これにより、超電導線材1Aにおける常電導転移に伴う温度上昇を検知することができる。   In the present invention, the critical temperature Tc of the first superconducting wire 1a, the critical temperature Tx of the second superconducting wire 10, and the operating temperature Top at which the superconducting wire 1A is in the superconducting state are set so as to satisfy the relationship Top <Tx <Tc. Thus, when the superconducting wire 1A is operated at the operating temperature Top, the first superconducting wire 1a and the second superconducting wire 10 are cooled to temperatures lower than the critical temperatures Tc and Tx, respectively, and thus are in a superconducting state. However, if a normal conduction transition occurs in a part of the first superconducting wire 1a during the operation of the superconducting wire 1A, the metal stabilizing base layer 18 and the metal stabilizing layer are generated. 19, the current of the superconducting layer 17 is commutated. At that time, in the metal stabilizing base layer 18 or the metal stabilizing layer 19, a commutated current flows, so that Joule heat is generated and heat is generated. In the superconducting wire 1A of the present embodiment, when the temperature rises due to the heat generated by the normal conducting transition in this way, the second superconducting wire 10 is always at the time when the temperature exceeds the critical temperature Tx of the second superconducting wire 10 for temperature detection. As a result, the resistance of the second superconducting wire 10 is rapidly increased, and the voltage is rapidly increased. Thereby, the temperature rise accompanying the normal conducting transition in the superconducting wire 1A can be detected.

一般的に、超電導体が常電導転移する際の抵抗値の変化量はかなり大きい。一例として、図10にMgBの抵抗−温度特性をプロットしたグラフを示す。図10に示すように、MgB(臨界温度39K)では、超電導状態では抵抗値は0であるが、常電導状態における抵抗値は約100μΩcm程度である。従って、本発明のように温度検知用に第2超電導線材10を用いる構成とすることにより、従来公知の温度により電圧値が変化する温度検知媒体(カーボン抵抗や半導体など)を用いる場合と比較して、温度変化に対する抵抗の上昇が著しく大きいので、容易に温度変化(常電導転移)を検知することができる。また、本発明においては、第1超電導線材1aの臨界温度Tcは、温度検知用の第2超電導線材10の臨界温度Txよりも高く設定されているため、温度Txにて常電導転移の発生を検知した時点で、電流値を低下させるなどの処置を施すことができるため、第1超電導線材1a(超電導線材1A)の常電導転移領域が拡大することを防ぐことができる。 In general, the amount of change in resistance when a superconductor transitions to normal conduction is considerably large. As an example, FIG. 10 shows a graph plotting resistance-temperature characteristics of MgB 2 . As shown in FIG. 10, in MgB 2 (critical temperature 39K), the resistance value is 0 in the superconducting state, but the resistance value in the normal conducting state is about 100 μΩcm. Therefore, the configuration using the second superconducting wire 10 for temperature detection as in the present invention makes it possible to compare the conventional temperature detection medium (carbon resistance, semiconductor, etc.) whose voltage value changes with known temperature. Thus, since the resistance increase with respect to the temperature change is remarkably large, the temperature change (normal conduction transition) can be easily detected. In the present invention, since the critical temperature Tc of the first superconducting wire 1a is set higher than the critical temperature Tx of the second superconducting wire 10 for temperature detection, the normal conduction transition occurs at the temperature Tx. Since it is possible to take measures such as reducing the current value at the time of detection, the normal conduction transition region of the first superconducting wire 1a (superconducting wire 1A) can be prevented from expanding.

なお、本実施形態においては、第1超電導線材1aの金属安定化層19の内部に、温度検知用の第2超電導線材10が1つ配されている構成を例示したが、本発明はこれに限定されず、超電導線材1Aの信頼性を向上させるために、2つ以上の第2電導線材10が金属安定化層19の内部に配されている構成とすることも好ましい。   In the present embodiment, the configuration in which one second superconducting wire 10 for temperature detection is arranged inside the metal stabilization layer 19 of the first superconducting wire 1a is exemplified. It is not limited, and in order to improve the reliability of the superconducting wire 1 </ b> A, it is also preferable that two or more second conductive wires 10 are arranged inside the metal stabilizing layer 19.

<第2実施形態>
図3は、本発明の第2実施形態に係る超電導線材の一例を示す概略断面図である。図3において、図1および図2に示した超電導線材1Aと同じ構成要素には同一の符号を付した。なお、以下の説明では、上述した第1実施形態と異なる部分について主に説明し、同様の部分については説明を省略する。
本実施形態の超電導線材2Aは、テープ状の基材11の上にベッド層15と中間層16と超電導層17と金属安定化基層18とがこの順に積層された積層体S1と、この積層体S1の上面、一方の側面、他方の側面および下面を覆うように形成された金属安定化層19a、19b、19c、19d(金属安定化層19)とにより構成された第1超電導線材2aと、第1超電導線材2aの積層体S1上の金属安定化層19a内に、積層体S1の上面である金属安定化基層18の上面と接するように配された温度検知用の第2超電導線材10とにより概略構成されている。
第2実施形態の超電導線材2Aは、積層体S1の周囲に金属安定化層19がある点、および、温度検知用の第2超電導線材10が金属安定化基層18に接している点において、上述した第1実施形態の超電導線材1Aとは異なっている。
Second Embodiment
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing an example of a superconducting wire according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 3, the same components as those in the superconducting wire 1A shown in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals. In the following description, portions different from the first embodiment described above will be mainly described, and description of similar portions will be omitted.
The superconducting wire 2A of the present embodiment includes a laminated body S1 in which a bed layer 15, an intermediate layer 16, a superconducting layer 17, and a metal stabilizing base layer 18 are laminated in this order on a tape-like base material 11, and this laminated body. A first superconducting wire 2a constituted by metal stabilizing layers 19a, 19b, 19c, 19d (metal stabilizing layer 19) formed so as to cover the upper surface, one side surface, the other side surface and the lower surface of S1, A temperature detecting second superconducting wire 10 disposed in the metal stabilizing layer 19a on the laminated body S1 of the first superconducting wire 2a so as to be in contact with the upper surface of the metal stabilizing base layer 18 which is the upper surface of the laminated body S1; Is schematically configured.
In the superconducting wire 2A of the second embodiment, the metal stabilizing layer 19 is provided around the laminate S1, and the second superconducting wire 10 for temperature detection is in contact with the metal stabilizing base layer 18. This is different from the superconducting wire 1A of the first embodiment.

第1超電導線材2aの金属安定化層19a、19b、19c、19d(金属安定化層19)は、良導電性の金属材料からなり、超電導層17が超電導状態から常電導状態に遷移しようとしたときに、金属安定化基層18とともに、超電導層17の電流が転流するバイパスとして機能する。金属安定化層19a〜19d(金属安定化層19)を構成する金属材料としては、良導電性を有するものであればよく、特に限定されないが、銅等の比較的安価なものを用いるのが好ましい。これにより、材料コストを低く抑えながら金属安定化層19a〜19d(金属安定化層19)を厚膜化することが可能となり、事故電流に耐える超電導線材2Aを安価に得ることができる。
金属安定化層19a〜19bの厚さは10〜300μmとすることが好ましい。下限値以下とすることにより超電導層17を安定化する一層高い効果が得られ、上限値以下とすることで超電導線材2Aを薄型化できる。金属安定化層19a〜19dは、メッキ法により形成されている。
The metal stabilization layers 19a, 19b, 19c, 19d (metal stabilization layer 19) of the first superconducting wire 2a are made of a highly conductive metal material, and the superconducting layer 17 tries to transition from the superconducting state to the normal conducting state. Sometimes, it functions as a bypass through which the current of the superconducting layer 17 commutates together with the metal stabilizing base layer 18. The metal material constituting the metal stabilization layers 19a to 19d (metal stabilization layer 19) is not particularly limited as long as it has good conductivity, but a relatively inexpensive material such as copper is used. preferable. This makes it possible to increase the thickness of the metal stabilization layers 19a to 19d (metal stabilization layer 19) while keeping the material cost low, and the superconducting wire 2A that can withstand accidental current can be obtained at a low cost.
The thickness of the metal stabilizing layers 19a to 19b is preferably 10 to 300 μm. By making the lower limit value or less, a higher effect of stabilizing the superconducting layer 17 is obtained, and by making the upper limit value or less, the superconducting wire 2A can be made thinner. The metal stabilization layers 19a to 19d are formed by a plating method.

本実施形態において、温度検知用の第2超電導線材10は、金属安定化基層18上の金属安定化層19内に、金属安定化基層18の上面と第2超電導線材10の下面とが接するように配されている。このように第2超電導線材10を金属安定化層19a内に設置する方法としては、第1超電導線材2aの基材11とベッド層15と中間層16と超電導層17と金属安定化基層18との積層体S1を形成した後に、積層体S1の上面(金属安定化基層18の上面)に第2超電導線材10を沿わせた状態で銅等の良導電性の金属をメッキすることにより、金属安定化層19a〜19dが形成されると同時に、第2超電導線材10を金属安定化層19a内に埋没させて固定する方法が挙げられる。   In the present embodiment, the second superconducting wire 10 for temperature detection is such that the upper surface of the metal stabilizing base layer 18 and the lower surface of the second superconducting wire 10 are in contact with each other in the metal stabilizing layer 19 on the metal stabilizing base layer 18. It is arranged in. As a method of installing the second superconducting wire 10 in the metal stabilizing layer 19a in this way, the base 11, the bed layer 15, the intermediate layer 16, the superconducting layer 17, the metal stabilizing base layer 18 of the first superconducting wire 2a, After the laminate S1 is formed, a highly conductive metal such as copper is plated by placing the second superconducting wire 10 along the upper surface of the laminate S1 (the upper surface of the metal stabilizing base layer 18). There is a method in which the stabilization layers 19a to 19d are formed and the second superconducting wire 10 is buried and fixed in the metal stabilization layer 19a.

超電導線材2Aの第1超電導線材1aにおいて、万が一、その一部で常電導転移が発生した場合、金属安定化基層18及び金属安定化層19には、超電導層17の電流が転流してジュール熱が発生し発熱が起こる。本実施形態の超電導線材2Aは、温度検知用の第2超電導線材10の下面が超電導層17上に積層された金属安定化基層18の上面に接する状態で金属安定化層19a内に配されていることにより、上述の第1実施形態の超電導線材1Aの効果に加えて、より一層温度変化(温度上昇)の検知精度および応答性を向上させることができる。   In the first superconducting wire 1a of the superconducting wire 2A, if a normal conducting transition occurs in a part of the first superconducting wire 1a, the current of the superconducting layer 17 is commutated to the metal stabilizing base layer 18 and the metal stabilizing layer 19 and Joule heat. Occurs and heat is generated. The superconducting wire 2A of the present embodiment is disposed in the metal stabilizing layer 19a in such a state that the lower surface of the second superconducting wire 10 for temperature detection is in contact with the upper surface of the metal stabilizing base layer 18 laminated on the superconducting layer 17. Therefore, in addition to the effect of the superconducting wire 1A of the first embodiment described above, the detection accuracy and responsiveness of temperature change (temperature rise) can be further improved.

なお、図3では、金属安定化層19aの厚さと第2超電導線材10の径がほぼ同一である場合について例示しているが、本実施形態はこれに限定されるものではない。金属安定化層19aの厚さを第2超電導線材10の径よりも大きく設定し、温度検知媒体10が金属安定化層19a内に完全に埋没していてもよいし、第2超電導線材10の径(厚さ)を金属安定化層19aの厚さよりも大きくして、第2超電導線材10の一部が露出していてもよい。   Although FIG. 3 illustrates the case where the thickness of the metal stabilization layer 19a and the diameter of the second superconducting wire 10 are substantially the same, this embodiment is not limited to this. The thickness of the metal stabilization layer 19a may be set larger than the diameter of the second superconducting wire 10, and the temperature detection medium 10 may be completely buried in the metal stabilization layer 19a. The diameter (thickness) may be larger than the thickness of the metal stabilizing layer 19a, and a part of the second superconducting wire 10 may be exposed.

また、本実施形態においては、1つの温度検知用の第2超電導線材10が金属安定化層19aの内部に配されている構成を例示したが、本発明はこれに限定されない。超電導線材2Aの信頼性を向上させるために、2つ以上の第2超電導線材10が金属安定化層19aの内部に配されている構成とすることも好ましい。   In the present embodiment, the configuration in which one temperature detection second superconducting wire 10 is arranged inside the metal stabilization layer 19a is illustrated, but the present invention is not limited to this. In order to improve the reliability of the superconducting wire 2A, it is also preferable that two or more second superconducting wires 10 are arranged inside the metal stabilization layer 19a.

<第3実施形態>
図4は、本発明の第3実施形態に係る超電導線材の一例を示す概略断面図である。図4において、図1および図2に示した超電導線材1A、並びに、図3に示した超電導線材2Aと同じ構成要素には同一の符号を付した。なお、以下の説明では、上述した第1実施形態および第2実施形態と異なる部分について主に説明し、同様の部分については説明を省略する。
本実施形態の超電導線材3Aは、テープ状の基材11の上にベッド層15と中間層16と超電導層17と金属安定化基層18とがこの順に積層された積層体S1と、この積層体S1の上面、一方の側面、他方の側面および下面を覆うように形成された金属安定化層19a、19b、19c、19d(金属安定化層19)とにより構成された第1超電導線材3aと、第1超電導線材3aの超電導層17の側方の金属安定化層19b内に配された温度検知用の第2超電導線材10とにより概略構成されている。
第3実施形態の超電導線材3Aは、温度検知用の第2超電導線材10が金属安定化層19b内に配されている点において、上述した第2実施形態の超電導線材2Aとは異なっている。
<Third Embodiment>
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing an example of a superconducting wire according to the third embodiment of the present invention. 4, the same components as those of the superconducting wire 1A shown in FIGS. 1 and 2 and the superconducting wire 2A shown in FIG. 3 are denoted by the same reference numerals. In the following description, portions different from those of the first embodiment and the second embodiment described above will be mainly described, and description of similar portions will be omitted.
The superconducting wire 3A of the present embodiment includes a laminated body S1 in which a bed layer 15, an intermediate layer 16, a superconducting layer 17, and a metal stabilizing base layer 18 are laminated in this order on a tape-shaped substrate 11, and this laminated body. A first superconducting wire 3a composed of metal stabilizing layers 19a, 19b, 19c, 19d (metal stabilizing layer 19) formed so as to cover the upper surface, one side surface, the other side surface and the lower surface of S1, The second superconducting wire 10 for temperature detection disposed in the metal stabilization layer 19b on the side of the superconducting layer 17 of the first superconducting wire 3a is roughly constituted.
The superconducting wire 3A of the third embodiment is different from the superconducting wire 2A of the second embodiment described above in that the second superconducting wire 10 for temperature detection is disposed in the metal stabilization layer 19b.

金属安定化層19a〜19dとしては第2実施形態と同様のものが挙げられ、メッキ法により形成されている。第2超電導線材10を金属安定化層19b内に設置する方法としては、第1超電導線材3aの積層体S1の一方の側面に第2超電導線材10を沿わせた状態で銅等の良導電性の金属をメッキすることにより、金属安定化層19a〜19dが形成されると同時に、第2超電導線材10を金属安定化層19b内に埋没させて固定する方法が挙げられる。   Examples of the metal stabilizing layers 19a to 19d are the same as those in the second embodiment, and are formed by a plating method. As a method of installing the second superconducting wire 10 in the metal stabilizing layer 19b, a good conductivity such as copper with the second superconducting wire 10 placed along one side surface of the laminate S1 of the first superconducting wire 3a. The metal stabilizing layers 19a to 19d are formed by plating the above metal, and at the same time, the second superconducting wire 10 is buried and fixed in the metal stabilizing layer 19b.

本実施形態の超電導線材3Aは、第1超電導線材3aの超電導層17の側面と接する金属安定化層19b内に温度検知用の第2超電導線材10が配されているので、万一、常電導転移が発生した場合、超電導層17より金属安定化層19bへと電流が転流することによる発熱を、良好な精度および応答性で検知することができる。さらに、第2超電導線材10を、金属安定化層19b内のうち、超電導層17の近傍に配する構成とすることにより、温度検知の精度および応答性をより一層向上させることができる。   In the superconducting wire 3A of the present embodiment, the second superconducting wire 10 for temperature detection is disposed in the metal stabilization layer 19b in contact with the side surface of the superconducting layer 17 of the first superconducting wire 3a. When the transition occurs, it is possible to detect heat generation due to current flowing from the superconducting layer 17 to the metal stabilizing layer 19b with good accuracy and responsiveness. Furthermore, by providing the second superconducting wire 10 in the vicinity of the superconducting layer 17 in the metal stabilizing layer 19b, the accuracy and responsiveness of temperature detection can be further improved.

なお、図4では、金属安定化層19bの厚さと第2超電導線材10の径(厚さ)がほぼ同一である場合について例示しているが、本実施形態はこれに限定されるものではない。金属安定化層19bの厚さを第2超電導線材10の径よりも大きく設定し、第2超電導線材10が金属安定化層19b内に完全に埋没していてもよいし、第2超電導線材10の径(厚さ)を金属安定化層19bの厚さよりも大きくし、第2超電導線材10の一部が露出していてもよい。   FIG. 4 illustrates the case where the thickness of the metal stabilization layer 19b and the diameter (thickness) of the second superconducting wire 10 are substantially the same, but this embodiment is not limited to this. . The thickness of the metal stabilization layer 19b may be set larger than the diameter of the second superconducting wire 10, and the second superconducting wire 10 may be completely buried in the metal stabilizing layer 19b, or the second superconducting wire 10 The diameter (thickness) may be made larger than the thickness of the metal stabilizing layer 19b, and a part of the second superconducting wire 10 may be exposed.

また、本実施形態においては、1つの温度検知用の第2超電導線材10が金属安定化層19bの内部に配されている構成を例示したが、本発明はこれに限定されない。超電導線材3Aの信頼性を向上させるために、2つ以上の温度検知用の第2超電導線材10を備える構成とすることも好ましい。超電導線材3Aが、2つ以上の第2超電導線材10を備える場合、複数の第2超電導線材10の配置は特に限定されず、金属安定化層19b内に複数配されていても良いし、積層体S1の一方の側面側の金属安定化層19bと、積層体S1の他方の側面側の金属安定化層19cとにそれぞれ配されていても良い。また、本実施形態の変形例として、図5に示す超電導線材3Bのように、積層体S1の側方の金属安定化層19bと、積層体S1上の金属安定化層19aとに、温度検知用の第2超電導線材10が配されていても良い。さらに、積層体S1上の金属安定化層19aと、積層体S1の両側面の金属安定化層19b、19cとに、それぞれ第2超電導線材10が配されている構成とすることも勿論可能であるし、第1超電導線材1本あたりの温度検知用の第2超電導線材10の数は、特に限定されるものではない。   Moreover, in this embodiment, although the structure which has arrange | positioned the 2nd superconducting wire 10 for temperature detection inside the metal stabilization layer 19b was illustrated, this invention is not limited to this. In order to improve the reliability of the superconducting wire 3 </ b> A, it is also preferable to include two or more second superconducting wires 10 for temperature detection. When the superconducting wire 3A includes two or more second superconducting wires 10, the arrangement of the plurality of second superconducting wires 10 is not particularly limited, and a plurality of the superconducting wires 10A may be arranged in the metal stabilization layer 19b or may be laminated. The metal stabilization layer 19b on one side surface of the body S1 and the metal stabilization layer 19c on the other side surface of the stacked body S1 may be disposed. Further, as a modification of the present embodiment, temperature detection is performed on the metal stabilization layer 19b on the side of the multilayer body S1 and the metal stabilization layer 19a on the multilayer body S1 as in the superconducting wire 3B shown in FIG. The second superconducting wire 10 for use may be arranged. Furthermore, it is of course possible to adopt a configuration in which the second superconducting wire 10 is disposed on the metal stabilization layer 19a on the multilayer body S1 and the metal stabilization layers 19b and 19c on both side surfaces of the multilayer body S1, respectively. In addition, the number of second superconducting wires 10 for temperature detection per first superconducting wire is not particularly limited.

さらに、本実施形態の変形例の他例として、図11に示す超電導線材3Cの様に、基材1とベッド層15と中間層16と超電導層17とがこの順に積層された積層体S2と、この積層体S2の上面、一方の側面、他方の側面および下面を覆うように形成された金属安定化基層18a、18b、18c、18d(金属安定化基層18)と、金属安定化基層18の外周を覆うように形成された金属安定化層19a、19b、19c、19d(金属安定化層19)とにより構成された第1超電導線材3cの、第1超電導線材3cの超電導層17の側方の金属安定化層19b内に、金属安定化基層18bに接するように温度検知用の第2超電導線材10が配されていてもよい。この場合、金属安定化基層18a、18b、18c、18d(金属安定化基層18)は、前記した第1実施形態と同様の材料よりメッキ法により形成されている。図11に示す超電導線材3Cにおいても、さらに、金属安定化層19c、19a等に、金属安定化基層18に接するように第2超電導線材10が配されている構成とすることも勿論可能であるし、第1超電導線材3c1本あたりの温度検知用の第2超電導線材10の数は、特に限定されるものではない。   Furthermore, as another example of the modification of the present embodiment, as in the superconducting wire 3C shown in FIG. 11, a laminate S2 in which the base material 1, the bed layer 15, the intermediate layer 16, and the superconducting layer 17 are laminated in this order, The metal stabilizing base layers 18a, 18b, 18c and 18d (metal stabilizing base layer 18) formed so as to cover the upper surface, one side surface, the other side surface and the lower surface of the laminate S2, and the metal stabilizing base layer 18 The side of the superconducting layer 17 of the first superconducting wire 3c of the first superconducting wire 3c constituted by the metal stabilizing layers 19a, 19b, 19c, 19d (metal stabilizing layer 19) formed so as to cover the outer periphery. The second superconducting wire 10 for temperature detection may be disposed in the metal stabilizing layer 19b so as to be in contact with the metal stabilizing base layer 18b. In this case, the metal stabilizing base layers 18a, 18b, 18c, and 18d (metal stabilizing base layer 18) are formed by a plating method from the same material as that of the first embodiment. In the superconducting wire 3C shown in FIG. 11, the second superconducting wire 10 may of course be arranged so as to be in contact with the metal stabilizing base layer 18 in the metal stabilizing layers 19c, 19a and the like. However, the number of second superconducting wires 10 for temperature detection per one first superconducting wire 3c is not particularly limited.

<第4実施形態>
図6は、本発明の第4実施形態に係る超電導線材の一例を示す概略断面図である。図6において、図1および図2に示した超電導線材1Aと同じ構成要素には同一の符号を付した。なお、以下の説明では、上述した第1実施形態と異なる部分について主に説明し、同様の部分については説明を省略する。
本実施形態の超電導線材4Aは、テープ状の基材11の上にベッド層15と中間層16と超電導層17とが積層されるとともに、超電導層17の上に金属安定化基層18と金属安定化層19が積層されて構成された第1超電導線材4aと、第1超電導線材4aの上面(金属安定化層19の上面)に接するように設けられた温度検知用の第2超電導線材10により概略構成されている。
<Fourth embodiment>
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing an example of a superconducting wire according to the fourth embodiment of the present invention. In FIG. 6, the same components as those in the superconducting wire 1A shown in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals. In the following description, portions different from the first embodiment described above will be mainly described, and description of similar portions will be omitted.
In the superconducting wire 4A of the present embodiment, a bed layer 15, an intermediate layer 16 and a superconducting layer 17 are laminated on a tape-like base material 11, and a metal stabilizing base layer 18 and a metal stabilizing layer are formed on the superconducting layer 17. The first superconducting wire 4a formed by laminating the activating layer 19 and the second superconducting wire 10 for temperature detection provided so as to be in contact with the upper surface of the first superconducting wire 4a (the upper surface of the metal stabilizing layer 19). It is roughly structured.

第1超電導線材4aの上面(金属安定化層19の上面)に温度検知用の第2超電導線材10を設置する方法としては、接着剤などにより固定する方法や、図2に示すように外周部に絶縁層20を設ける際に、第1超電導線材4aの上面に接するように沿わせた状態で絶縁性のテープなどを巻きつけることにより、第1超電導線材4aの上面と絶縁層20との間に配する方法等を例示できる。本実施形態の超電導線材4Aは、第1超電導線材4aへの第2超電導線材10の設置方法が簡便であり、生産性が良好であるため好ましい。
なお、図6に示す本実施形態の超電導線材4Aでは、第1超電導線材4aの金属安定化層19の上面に接するように第2超電導線材10が設置された例を示したが、本発明はこれに限定されない。図2に示す如く、第1超電導線材の外周を覆うように形成された絶縁層20の上面に第2超電導線材が配されていても良いし、絶縁層20の内部に第2超電導線材が配されていてもよい。
As a method of installing the second superconducting wire 10 for temperature detection on the upper surface of the first superconducting wire 4a (upper surface of the metal stabilization layer 19), a method of fixing with an adhesive or the like, or an outer peripheral portion as shown in FIG. When the insulating layer 20 is provided, an insulating tape or the like is wound so as to be in contact with the upper surface of the first superconducting wire 4a, so that the space between the upper surface of the first superconducting wire 4a and the insulating layer 20 is wound. The method etc. to arrange | position to can be illustrated. The superconducting wire 4A of this embodiment is preferable because the method for installing the second superconducting wire 10 on the first superconducting wire 4a is simple and the productivity is good.
In the superconducting wire 4A of the present embodiment shown in FIG. 6, an example is shown in which the second superconducting wire 10 is installed so as to be in contact with the upper surface of the metal stabilizing layer 19 of the first superconducting wire 4a. It is not limited to this. As shown in FIG. 2, the second superconducting wire may be disposed on the upper surface of the insulating layer 20 formed so as to cover the outer periphery of the first superconducting wire, and the second superconducting wire is disposed inside the insulating layer 20. May be.

<他の実施形態>
第1〜第4実施形態では、薄膜積層構造の超電導線材について述べたが、本発明はこれに限定されない。
図7は、本発明の他の実施形態に係る超電導線材の一例を示す概略断面図である。この実施形態の超電導線材5Aは、扁平な断面形状を有する線材であり、長手方向に伸びる複数の超電導体フィラメントにより形成された扁平な断面形状の超電導層37と、超電導層37の周囲を被覆する扁平な金属安定化層39とで構成された第1超電導線材5aと、第1超電導線材5aの金属安定化層39に形成された収納溝9に収容された温度検知用の第2超電導線材10とで概略構成されている。
<Other embodiments>
In the first to fourth embodiments, the superconducting wire having a thin film laminated structure has been described, but the present invention is not limited to this.
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing an example of a superconducting wire according to another embodiment of the present invention. The superconducting wire 5 </ b> A of this embodiment is a wire having a flat cross-sectional shape, and covers a superconducting layer 37 having a flat cross-sectional shape formed by a plurality of superconductor filaments extending in the longitudinal direction, and the periphery of the superconducting layer 37. A first superconducting wire 5a composed of a flat metal stabilizing layer 39, and a second superconducting wire 10 for temperature detection housed in a housing groove 9 formed in the metal stabilizing layer 39 of the first superconducting wire 5a. And is roughly composed.

超電導層37形成する材料としては、例えば、BiSrCaCu(Bi2212相:臨界温度Tc=80K)、BiSrCaCu(Bi2223相:臨界温度Tc=110K)、Bi1.6Pb0.4SrCaCu、TlBaCaCu、YBaCu7−xなどで示される組成を持つ酸化物超電導材料のような高温超電導材料から選択された1種以上のものが用いられ、特に、Bi2223相またはBi2212相のBi系酸化物超電導材料が用いられる。
金属安定化層39は、銀あるいは銀合金より形成されている。収納溝9および第2超電導線材10としては、上述の第1実施形態と同様の構成および構造とすることができる。
Examples of the material for forming the superconducting layer 37 include Bi 2 Sr 2 Ca 1 Cu 2 O x (Bi 2212 phase: critical temperature Tc = 80 K), Bi 2 Sr 2 Ca 2 Cu 3 O y (Bi 2223 phase: critical temperature Tc = 110K), Bi 1.6 Pb 0.4 Sr 2 Ca 2 Cu 3 O x , Tl 2 Ba 2 Ca 2 Cu 3 O y , oxide having a composition shown by Y 1 Ba 2 Cu 3 O 7-x, etc. One or more materials selected from high-temperature superconducting materials such as superconducting materials are used, and Bi2223 phase or Bi2212 phase Bi-based oxide superconducting materials are particularly used.
The metal stabilization layer 39 is made of silver or a silver alloy. The storage groove 9 and the second superconducting wire 10 can have the same configuration and structure as in the first embodiment.

本実施形態の超電導線材5Aは、超電導層37の原料粉末が充填された銀または銀合金製のパイプを伸線して多芯化し、さらに伸線、圧延および焼成を繰り返すPIT法(Powder In Tube法)により製造される。超電導線材5A(第1超電導線材5a)の厚さは、テープ状の導体構造の場合、0.2〜0.3mm程度であり、超電導層37と金属安定化層39との体積比率は、例えば、2:3程度とすることができる。
本実施形態の超電導線材5Aの第1超電導線材5aにおいて、金属安定化層39は超電導層37の全周を覆っているが、超電導層37の幅方向両端側においては、超電導層37の外方に突出部39aが形成されている。温度検知用の第2超電導線材10は、超電導層37の幅方向の一端側の突出部39aの上部に、第1超電導線材5aの長手方向に連続的に形成された収納溝9の内部に、第1超電導線材5aの長手方向に沿って収納されている。収納溝9の形成は、例えば、伸線、圧延および焼成等により超電導層37と金属安定化層39が形成された後に、金属安定化層19をレーザ等により加工することにより、或いは、ロール圧延時に超電導層37がない部分の突出部39aにロール圧延で溝を形成することにより行うことができる。収納溝9への第2超電導線材10の設置方法は、上述の第1実施形態と同様である。
The superconducting wire 5A of this embodiment is a PIT method (Powder In Tube) in which a pipe made of silver or a silver alloy filled with the raw powder of the superconducting layer 37 is drawn to be multi-core, and then repeatedly drawn, rolled and fired. Method). The thickness of the superconducting wire 5A (first superconducting wire 5a) is about 0.2 to 0.3 mm in the case of a tape-shaped conductor structure, and the volume ratio between the superconducting layer 37 and the metal stabilizing layer 39 is, for example, 2: 3.
In the first superconducting wire 5a of the superconducting wire 5A of the present embodiment, the metal stabilizing layer 39 covers the entire circumference of the superconducting layer 37. On the both ends in the width direction of the superconducting layer 37, the outer side of the superconducting layer 37 is provided. A protrusion 39a is formed on the surface. The second superconducting wire 10 for temperature detection is formed in the upper portion of the protruding portion 39a on one end side in the width direction of the superconducting layer 37, inside the storage groove 9 formed continuously in the longitudinal direction of the first superconducting wire 5a. The first superconducting wire 5a is housed along the longitudinal direction. The storage groove 9 is formed by, for example, processing the metal stabilization layer 19 with a laser or the like after the superconducting layer 37 and the metal stabilization layer 39 are formed by wire drawing, rolling and firing, or roll rolling. Sometimes, it can be performed by forming a groove by roll rolling in the protruding portion 39a where there is no superconducting layer 37. The method of installing the second superconducting wire 10 in the storage groove 9 is the same as in the first embodiment described above.

本実施形態の超電導線材5Aも、上記実施形態と同様に第1超電導線材5aと温度検知用の第2超電導線材10を備えることにより、超電導線材5Aの一部で温度上昇が起こり、第2超電導線材10の臨界温度Txに達した時点で、第2超電導線材10の電圧値が大幅に上昇するので、容易に温度変化(温度上昇)を検知することができる。
また、本実施形態の超電導線材5Aも、第1〜第3実施形態の超電導線材と同様に、第1超電導線材5aの金属安定化層39に温度検知用の第2超電導線材10が配されていることにより、万一、常電導転移が発生した場合にも、良好な精度および応答性で、温度変化(温度上昇)を検知することができる。さらに、本実施形態の超電導線材5Aは、温度検知媒体を超電導線材の外周面に設置する場合と比較して、薄型化することができ、超電導線材5Aを同心円状に巻回して超電導コイルとする場合、超電導線材5Aを高密度で巻回でき、良好な電流密度とすることができる。
The superconducting wire 5A of the present embodiment also includes the first superconducting wire 5a and the second superconducting wire 10 for temperature detection as in the above embodiment, so that a temperature rise occurs in a part of the superconducting wire 5A and the second superconducting wire 5A. When the critical temperature Tx of the wire 10 is reached, the voltage value of the second superconducting wire 10 is significantly increased, so that a temperature change (temperature increase) can be easily detected.
Further, in the superconducting wire 5A of the present embodiment, the second superconducting wire 10 for temperature detection is arranged on the metal stabilization layer 39 of the first superconducting wire 5a, similarly to the superconducting wires of the first to third embodiments. Therefore, even if a normal conduction transition occurs, a temperature change (temperature increase) can be detected with good accuracy and responsiveness. Furthermore, the superconducting wire 5A of the present embodiment can be made thinner as compared with the case where the temperature detection medium is installed on the outer peripheral surface of the superconducting wire, and the superconducting wire 5A is wound concentrically to form a superconducting coil. In this case, the superconducting wire 5A can be wound at a high density, and a good current density can be obtained.

なお、本実施形態においては、1つの温度検知用の第2超電導線材10が金属安定化層39の内部に配されている構成を例示したが、本発明はこれに限定されず、超電導線材5Aの信頼性を向上させるために、2つ以上の第2超電導線材10が金属安定化層39の内部に配されている構成とすることも好ましい。また、金属安定化層39における第2超電導線材10の配置も適宜変更可能である。さらに、本実施形態においては、複数本の超電導フィラメントより超電導層37が形成されている例を示したが、本実施形態はこれに限定されず、1本の超電導フィラメントより超電導層37が形成されていてもよい。   In the present embodiment, the configuration in which one temperature detection second superconducting wire 10 is arranged inside the metal stabilizing layer 39 is exemplified, but the present invention is not limited to this, and the superconducting wire 5A is provided. In order to improve the reliability, it is also preferable that two or more second superconducting wires 10 are arranged inside the metal stabilizing layer 39. Further, the arrangement of the second superconducting wire 10 in the metal stabilization layer 39 can be changed as appropriate. Further, in the present embodiment, an example in which the superconducting layer 37 is formed from a plurality of superconducting filaments has been shown, but the present embodiment is not limited to this, and the superconducting layer 37 is formed from one superconducting filament. It may be.

[超電導コイル]
次に、本発明に係る超電導コイルの一実施形態について説明する。
図8は、本発明の超電導コイル50の一実施形態を示す概略斜視図である。
超電導コイル50は、第1コイル体51上に、第2コイル体52が、同軸的に積層されて構成されている。
第1コイル体51は、上述した本発明に係る第2実施形態の超電導線材2Aが、金属安定化層19a側を外側にして、同心円状、反時計回りに多数回巻回されて構成されたパンケーキ型のコイル体である。第1コイル体51を構成する超電導線材2Aの金属安定化層19a内には、温度検知用の第2超電導線材10が配されており、超電導線材2Aの巻回に伴い、第2超電導線材10も同心円状、反時計回りに多数回巻回されている。
第2コイル体52は、上述した本発明に係る第2実施形態の超電導線材2Aが、金属安定化層19a側を外側にして、同心円状、時計回りに多数回巻回されて構成されたパンケーキ型のコイル体である。第2コイル体52を構成する超電導線材2Aの金属安定化層19a内には、温度検知用の第2超電導線材10が配されており、超電導線材2Aの巻回に伴い、第2超電導線材10も同心円状、時計回りに多数回巻回されている。
第1コイル体51の巻回終端である外周端部51aと、第2コイル体52の巻回端部である外周端部52aとは、互いに隣接するように配されており、良導電性の接続板(図示略)により、電気的および機械的に接続されている。
[Superconducting coil]
Next, an embodiment of a superconducting coil according to the present invention will be described.
FIG. 8 is a schematic perspective view showing an embodiment of the superconducting coil 50 of the present invention.
The superconducting coil 50 is configured by coaxially laminating a second coil body 52 on a first coil body 51.
The first coil body 51 is configured by winding the superconducting wire 2A of the second embodiment according to the present invention described above many times concentrically and counterclockwise with the metal stabilizing layer 19a side outside. It is a pancake type coil body. In the metal stabilization layer 19a of the superconducting wire 2A constituting the first coil body 51, the second superconducting wire 10 for temperature detection is disposed. The second superconducting wire 10 is wound with the winding of the superconducting wire 2A. Is also concentric and wound many times counterclockwise.
The second coil body 52 is a pan formed by winding the above-described superconducting wire 2A according to the second embodiment of the present invention a number of times concentrically and clockwise with the metal stabilizing layer 19a side outside. It is a cake-shaped coil body. In the metal stabilization layer 19a of the superconducting wire 2A constituting the second coil body 52, the second superconducting wire 10 for temperature detection is arranged, and the second superconducting wire 10 is wound with the winding of the superconducting wire 2A. Is also concentric and wound many times clockwise.
The outer peripheral end 51a, which is the winding end of the first coil body 51, and the outer peripheral end 52a, which is the winding end of the second coil body 52, are arranged so as to be adjacent to each other, and have good conductivity. It is electrically and mechanically connected by a connection plate (not shown).

なお、本実施形態の超電導コイル50において、第1コイル体51及び第2コイル体52を構成する各超電導線材2A、2Aが備える温度検知用の第2超電導線材10、10は、超電導コイル50内の温度変化(温度上昇)を検知可能であれば、夫々のコイル体に独立に配されていても良いし、2つのコイル体に連続的に配されていても良い。例えば、第1コイル体51の超電導線材2Aが備える温度検知用の第2超電導線材10と、第2コイル体52の超電導線材2Aが備える温度検知用の第2超電導線材10が、個々に、外部の検出手段(図示略)に連通されていてもよい。また、第1コイル体51の温度検知用の第2超電導線材10と、第2コイル体52の温度検知用の第2超電導線材10が、第1コイル体51の巻回終端である外周端部51aと、第2のコイル体52の巻回端部である外周端部52aで連続的に繋がった状態で配されており、第2超電導線材10の端部が外部の検出手段(図示略)に連通されていてもよい。   In the superconducting coil 50 of the present embodiment, the second superconducting wires 10 and 10 for temperature detection provided in the respective superconducting wires 2A and 2A constituting the first coil body 51 and the second coil body 52 are provided in the superconducting coil 50. As long as the temperature change (temperature rise) can be detected, each coil body may be arranged independently, or may be continuously arranged in two coil bodies. For example, the second superconducting wire 10 for temperature detection provided in the superconducting wire 2A of the first coil body 51 and the second superconducting wire 10 for temperature detection provided in the superconducting wire 2A of the second coil body 52 are individually connected to the outside. May be communicated with the detecting means (not shown). Further, the second superconducting wire 10 for temperature detection of the first coil body 51 and the second superconducting wire 10 for temperature detection of the second coil body 52 are outer peripheral ends that are winding ends of the first coil body 51. 51a and an outer peripheral end 52a that is a winding end of the second coil body 52 are continuously connected to each other, and the end of the second superconducting wire 10 is an external detection means (not shown). You may communicate with.

本発明の超電導コイル50は、本発明の超電導線材2Aを巻回して形成された第1および第2コイル体51、52を備えることにより、万一、常電導転移が発生した場合にも、温度検知用の第2超電導線材10の臨界温度Txまで温度が上昇した時点で、第2超電導線材の電圧値が大幅に上昇するので、容易に超電導コイル50内の温度変化(常電導転移)を検知することができる。また、本発明の超電導線材2Aにおいては、第1超電導線材の臨界温度Tcは、温度検知用の第2超電導線材10の臨界温度Txよりも高く設定されているため、温度Txにて常電導転移の発生を検知した時点で、電流値を低下させるなどの処置を施すことができるため、超電導コイル50を構成する第1超電導線材の常電導転移領域が拡大することを防ぐことができる。   The superconducting coil 50 of the present invention includes the first and second coil bodies 51 and 52 formed by winding the superconducting wire 2A of the present invention, so that even if a normal conducting transition occurs, When the temperature rises to the critical temperature Tx of the second superconducting wire 10 for detection, the voltage value of the second superconducting wire greatly increases, so that a temperature change (normal conduction transition) in the superconducting coil 50 can be easily detected. can do. In the superconducting wire 2A of the present invention, the critical temperature Tc of the first superconducting wire is set higher than the critical temperature Tx of the second superconducting wire 10 for temperature detection. Since it is possible to take measures such as lowering the current value at the time when the occurrence of this is detected, it is possible to prevent the normal conduction transition region of the first superconducting wire constituting the superconducting coil 50 from expanding.

なお、本実施形態においては、コイル体を2個積層させた構成の超電導コイル50を例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、3個以上のコイル体より形成されていても良いのは勿論である。また、超電導コイル50を構成する第1コイル体51および第2コイル体52は、上述した本発明に係る第1〜第4実施形態のおよび他の実施形態の超電導線材1A、2A、3A、3B、4A、5Aのうち、いずれの超電導線材より形成されていても良いのは勿論である。   In addition, in this embodiment, although the superconducting coil 50 of the structure which laminated | stacked two coil bodies was illustrated, this invention is not limited to this, Even if formed from three or more coil bodies Of course it is good. Further, the first coil body 51 and the second coil body 52 constituting the superconducting coil 50 are the superconducting wires 1A, 2A, 3A, 3B of the first to fourth embodiments and other embodiments according to the present invention described above. Of course, it may be formed of any superconducting wire among 4A and 5A.

[超電導保護装置]
次に、本発明に係る超電導保護装置の一実施形態について説明する。
図9は、本発明の超電導保護装置100の一実施形態を示す概略構成図である。
超電導保護装置100は、上記本発明の超電導コイル50が備える温度検知用の第2超電導線材手段60の一端60aが電源61と連通され、第2超電導線材60の他端60bが検出器62に連通されて概略構成されている。この超電導保護装置100は、電源61を作動させて第2超電導線材60の一端60aより第2超電導線材60に電流を流し、第2超電導線材60の他端60bにおいて検出器62により、第2超電導線材60の電圧値の変化を観測して超電導コイル50内の温度変化(常電導転移)を検出する。これにより、万一、超電導コイル50において超電導転移が発生した場合、超電導コイル中の温度が第2超電導線材60の臨界温度Txまで上昇した時点で直ちに検出される電圧値に変化が現れるため、常電導転移を検出することができる。
[Superconducting protection device]
Next, an embodiment of the superconducting protection device according to the present invention will be described.
FIG. 9 is a schematic configuration diagram showing an embodiment of the superconducting protection device 100 of the present invention.
In the superconducting protection device 100, one end 60a of the second superconducting wire means 60 for temperature detection provided in the superconducting coil 50 of the present invention communicates with the power supply 61, and the other end 60b of the second superconducting wire 60 communicates with the detector 62. It is roughly structured. The superconducting protection device 100 operates the power supply 61 to cause a current to flow from the one end 60a of the second superconducting wire 60 to the second superconducting wire 60, and at the other end 60b of the second superconducting wire 60, by the detector 62, A change in the voltage value of the wire 60 is observed, and a temperature change (normal conduction transition) in the superconducting coil 50 is detected. As a result, if a superconducting transition occurs in the superconducting coil 50, a change appears in the voltage value detected immediately when the temperature in the superconducting coil rises to the critical temperature Tx of the second superconducting wire 60. Conductive transitions can be detected.

本発明の超電導保護装置100は、本発明の超電導コイル50を備えることにより、万一、常電導転移が発生した場合にも、温度検知用の第2超電導線材60の臨界温度Txまで温度が上昇した時点で、第2超電導線材60の電圧値が大幅に上昇し、直ちに検出器62で検出される電圧値が大きく変化するので、容易に超電導コイル50内の温度変化(常電導転移)を検知することができる。また、本発明の超電導保護装置100を構成する超電導コイル50において、第1超電導線材の臨界温度Tcは、温度検知用の第2超電導線材の臨界温度Txよりも高く設定されている。そのため、本発明の超電導保護装置100は、温度Txにて常電導転移の発生を検知した時点で、電流値を低下させるなどの処置を施すことができるため、超電導コイル50内の常電導転移領域が拡大することを防いで、超電導コイル50を良好な状態で保護することができる。   The superconducting protection device 100 of the present invention includes the superconducting coil 50 of the present invention, so that the temperature rises to the critical temperature Tx of the second superconducting wire 60 for temperature detection even if a normal conducting transition occurs. At that time, the voltage value of the second superconducting wire 60 is greatly increased, and the voltage value immediately detected by the detector 62 is greatly changed, so that the temperature change (normal conduction transition) in the superconducting coil 50 is easily detected. can do. In the superconducting coil 50 constituting the superconducting protection device 100 of the present invention, the critical temperature Tc of the first superconducting wire is set higher than the critical temperature Tx of the second superconducting wire for temperature detection. Therefore, since the superconducting protection device 100 of the present invention can take measures such as reducing the current value when the occurrence of the normal conducting transition is detected at the temperature Tx, the normal conducting transition region in the superconducting coil 50 can be applied. Can be prevented and the superconducting coil 50 can be protected in a good state.

以上、本発明の超電導線材、超電導コイルおよび超電導保護装置について説明したが、上記実施形態において、超電導線材の各部、超電導コイルを構成する各部、および超電導保護装置を構成する各部は一例であって、本発明の範囲を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。   As described above, the superconducting wire, the superconducting coil, and the superconducting protection device of the present invention have been described.In the above embodiment, each part of the superconducting wire, each part that constitutes the superconducting coil, and each part that constitutes the superconducting protection device are examples. Modifications can be made as appropriate without departing from the scope of the present invention.

以下、実施例を示して本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
(実施例)
「第1超電導線材の作製」
幅5mm、厚さ0.1mmのテープ状のハステロイ(米国ヘインズ社製商品名)製の基材上に、イオンビームアシストスパッタ法(IBAD法)により1.2μm厚のGdZr(GZO;中間層)を形成した上に、パルスレーザー蒸着法(PLD法)により1.0μm厚のCeO(キャップ層)を成膜した。次いでCeO層上にPLD法により1.0μm厚のYBaCu(超電導層)を形成し、さらに超電導層上にスパッタ法により10μmの銀層(金属安定化基層)を形成した。その後、0.1mm厚の銅層(金属安定化層)を半田により銀層上に積層することにより、第1超電導線材(臨界温度Tc=93K)を作製した。
EXAMPLES Hereinafter, although an Example is shown and this invention is demonstrated further in detail, this invention is not limited to these Examples.
(Example)
"Production of the first superconducting wire"
A 1.2 μm thick Gd 2 Zr 2 O 7 (IBAD method) is formed on a tape-like base material made of tape-like Hastelloy (trade name, manufactured by Haynes, USA) having a width of 5 mm and a thickness of 0.1 mm. After forming GZO (intermediate layer), a 1.0 μm-thick CeO 2 (cap layer) was formed by a pulse laser deposition method (PLD method). Next, YBa 2 Cu 3 O 7 (superconducting layer) having a thickness of 1.0 μm was formed on the CeO 2 layer by the PLD method, and further a 10 μm silver layer (metal stabilizing base layer) was formed on the superconducting layer by the sputtering method. Thereafter, a first superconducting wire (critical temperature Tc = 93K) was produced by laminating a 0.1 mm thick copper layer (metal stabilization layer) on the silver layer with solder.

「第2超電導線材の作製」
PIT法(Powder In Tube法)により製造された直径Φ=0.8mmのMgB超電導線材(臨界温度Tx=39K)を準備し、このMgB超電導線材の外周部に厚さ12.5μmのポリイミドテープを巻き付けることにより、第2超電導線材を作製した。
"Production of second superconducting wire"
An MgB 2 superconducting wire (critical temperature Tx = 39K) with a diameter Φ = 0.8 mm manufactured by the PIT method (Powder In Tube method) is prepared, and a polyimide having a thickness of 12.5 μm is formed on the outer periphery of the MgB 2 superconducting wire. A second superconducting wire was produced by winding the tape.

「超電導線材および超電導コイルの作製」
上記で作製した第1超電導線材の銅層の上面に、第2超電導線材を配置して、この線材の周囲に、厚さ12.5μmのポリイミドテープを巻きつけることにより、図6に示す構造の超電導線材を作製した。
次いで、得られたポリイミドテープ付きの超電導線材を、内径70mmとして同心円状に35回巻回させてコイル体を作製した。次に、同様の手順で作製した2個のコイル体を同軸的に積層させることにより、高さ10mm、総ターン数70ターン(35ターン×2)の超電導コイルを作製した。
"Preparation of superconducting wire and superconducting coil"
A second superconducting wire is placed on the upper surface of the copper layer of the first superconducting wire produced above, and a polyimide tape having a thickness of 12.5 μm is wound around the wire, thereby having the structure shown in FIG. A superconducting wire was produced.
Next, the obtained superconducting wire with polyimide tape was wound 35 times concentrically with an inner diameter of 70 mm to produce a coil body. Next, a superconducting coil having a height of 10 mm and a total number of turns of 70 (35 turns × 2) was produced by coaxially laminating two coil bodies produced by the same procedure.

「評価」
作製した超電導コイルを、冷凍機による伝導冷却により20Kまで冷却し、超電導状態とした。次に、温度調整器により昇温させたところ、温度が39Kを越えた時点で直ちに、第2超電導線材の電圧値が発生することを確認した。この結果より、本発明によれば、超電導コイル(および超電導線材)内における常電導転移(温度上昇)を容易に検出可能であることが明らかである。
"Evaluation"
The produced superconducting coil was cooled to 20K by conduction cooling with a refrigerator, and a superconducting state was obtained. Next, when the temperature was raised by the temperature controller, it was confirmed that the voltage value of the second superconducting wire was generated immediately when the temperature exceeded 39K. From this result, according to the present invention, it is clear that the normal conduction transition (temperature rise) in the superconducting coil (and superconducting wire) can be easily detected.

1A、2A、3A、3B、4A、5A…超電導線材、1a、2a、3a、3b、4a、5a…第1超電導線材、9…収納溝、10、60…第2超電導線材、11…基材、15…ベッド層、16…中間層、17、37…超電導層、18…金属安定化基層、19、19a、19b、19c、19d、39…金属安定化層、20…絶縁層、50…超電導コイル、51…第1コイル体、52…第2コイル体、100…超電導保護装置。   1A, 2A, 3A, 3B, 4A, 5A ... superconducting wire, 1a, 2a, 3a, 3b, 4a, 5a ... first superconducting wire, 9 ... storage groove, 10, 60 ... second superconducting wire, 11 ... substrate 15 ... bed layer, 16 ... intermediate layer, 17, 37 ... superconducting layer, 18 ... metal stabilizing base layer, 19, 19a, 19b, 19c, 19d, 39 ... metal stabilizing layer, 20 ... insulating layer, 50 ... superconducting Coil, 51 ... first coil body, 52 ... second coil body, 100 ... superconducting protection device.

Claims (9)

第1超電導線材と、温度検知用の第2超電導線材とを備え、
前記第1超電導線材の臨界温度Tc、前記第2超電導線材の臨界温度Txが、Tx<Tcの関係を満たすことを特徴とする超電導線材。
A first superconducting wire and a second superconducting wire for temperature detection;
The superconducting wire, wherein the critical temperature Tc of the first superconducting wire and the critical temperature Tx of the second superconducting wire satisfy a relationship of Tx <Tc.
前記第1超電導線材を超電導状態とする運転温度Top、前記臨界温度Tc、前記臨界温度Txが、Top<Tx<Tcの関係を満たすことを特徴とする請求項1に記載の超電導線材。   2. The superconducting wire according to claim 1, wherein an operating temperature Top at which the first superconducting wire is in a superconducting state, the critical temperature Tc, and the critical temperature Tx satisfy a relationship of Top <Tx <Tc. 前記第1超電導線材は、超電導層と金属安定化層とを備え、
前記第2超電導線材は、前記第1超電導線材の前記金属安定化層に接する位置に配されていることを特徴とする請求項1または2に記載の超電導線材。
The first superconducting wire comprises a superconducting layer and a metal stabilizing layer,
The superconducting wire according to claim 1, wherein the second superconducting wire is disposed at a position in contact with the metal stabilizing layer of the first superconducting wire.
前記第2超電導線材は、少なくともその一部が前記第1超電導線材の前記金属安定化層の内部に配されていることを特徴とする請求項3に記載の超電導線材。   4. The superconducting wire according to claim 3, wherein at least part of the second superconducting wire is disposed inside the metal stabilizing layer of the first superconducting wire. 5. 前記第1超電導線材の前記超電導層と前記金属安定化層との間に金属安定化基層が介在されてなり、前記第2超電導線材は前記金属安定化基層に接触するように配されていることを特徴とする請求項4に記載の超電導線材。   A metal stabilizing base layer is interposed between the superconducting layer of the first superconducting wire and the metal stabilizing layer, and the second superconducting wire is disposed so as to contact the metal stabilizing base layer. The superconducting wire according to claim 4. 前記第1超電導線材の前記金属安定化層は、前記超電導層の上部及び側部に配され、前記第2超電導線材は前記超電導層の側方に配されていることを特徴とする請求項3または4に記載の超電導線材。   The metal stabilization layer of the first superconducting wire is disposed on an upper portion and a side portion of the superconducting layer, and the second superconducting wire is disposed on a side of the superconducting layer. Or the superconducting wire of 4. 前記第2超電導線材を、少なくとも2つ備えることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の超電導線材。   The superconducting wire according to claim 1, comprising at least two of the second superconducting wires. 請求項1〜7のいずれか一項に記載の超電導線材を用いてなる超電導コイル。   A superconducting coil using the superconducting wire according to any one of claims 1 to 7. 請求項8に記載の超電導コイルを用いてなる超電導保護装置。   A superconducting protection device using the superconducting coil according to claim 8.
JP2010108544A 2010-05-10 2010-05-10 Superconducting wire rod, superconducting coil, and superconductivity protective device Pending JP2011238455A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010108544A JP2011238455A (en) 2010-05-10 2010-05-10 Superconducting wire rod, superconducting coil, and superconductivity protective device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010108544A JP2011238455A (en) 2010-05-10 2010-05-10 Superconducting wire rod, superconducting coil, and superconductivity protective device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2011238455A true JP2011238455A (en) 2011-11-24

Family

ID=45326224

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2010108544A Pending JP2011238455A (en) 2010-05-10 2010-05-10 Superconducting wire rod, superconducting coil, and superconductivity protective device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2011238455A (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017042541A1 (en) * 2015-09-09 2017-03-16 Tokamak Energy Ltd Quench protection in superconducting magnets
JP2018064066A (en) * 2016-10-14 2018-04-19 国立大学法人東北大学 High-temperature superconducting wire with normal conduction transition detection sensor
CN111696710A (en) * 2020-07-03 2020-09-22 吴孝杰 Municipal construction is with heat-resisting type cable and supporting cable support that prevents frostbite of easily laying
RU2754574C2 (en) * 2016-12-21 2021-09-03 Токемек Энерджи Лтд Protection against superconductivity disruption in superconducting magnets

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5940506A (en) * 1982-08-30 1984-03-06 Sumitomo Electric Ind Ltd Detector for quenching of superconductive magnet
JPS63245817A (en) * 1987-03-31 1988-10-12 Sumitomo Electric Ind Ltd Superconductive wire
JPS6452331A (en) * 1987-08-21 1989-02-28 Hitachi Cable Superconductive power cable line
JPH01112612A (en) * 1987-10-27 1989-05-01 Ricoh Co Ltd Abnormal cooling temperature sensing method in power transmission
JPH01283710A (en) * 1988-05-11 1989-11-15 Hitachi Ltd Superconductive power transmission cable and power transmission
JPH07335051A (en) * 1994-06-02 1995-12-22 Chodendo Hatsuden Kanren Kiki Zairyo Gijutsu Kenkyu Kumiai Oxide superconductive tape with stabilizing layer and manufacture thereof

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5940506A (en) * 1982-08-30 1984-03-06 Sumitomo Electric Ind Ltd Detector for quenching of superconductive magnet
JPS63245817A (en) * 1987-03-31 1988-10-12 Sumitomo Electric Ind Ltd Superconductive wire
JPS6452331A (en) * 1987-08-21 1989-02-28 Hitachi Cable Superconductive power cable line
JPH01112612A (en) * 1987-10-27 1989-05-01 Ricoh Co Ltd Abnormal cooling temperature sensing method in power transmission
JPH01283710A (en) * 1988-05-11 1989-11-15 Hitachi Ltd Superconductive power transmission cable and power transmission
JPH07335051A (en) * 1994-06-02 1995-12-22 Chodendo Hatsuden Kanren Kiki Zairyo Gijutsu Kenkyu Kumiai Oxide superconductive tape with stabilizing layer and manufacture thereof

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017042541A1 (en) * 2015-09-09 2017-03-16 Tokamak Energy Ltd Quench protection in superconducting magnets
CN108292553A (en) * 2015-09-09 2018-07-17 托卡马克能量有限公司 Protection is quenched in superconducting magnet
JP2018534761A (en) * 2015-09-09 2018-11-22 トカマク エナジー リミテッド Quench protection in superconducting magnets
RU2709627C2 (en) * 2015-09-09 2019-12-19 Токемек Энерджи Лтд Protection against transitions to normal state in superconducting magnets
CN108292553B (en) * 2015-09-09 2020-10-02 托卡马克能量有限公司 Quench protection in superconducting magnets
US11557893B2 (en) 2015-09-09 2023-01-17 Tokamak Energy Ltd Quench protection in superconducting magnets
JP2018064066A (en) * 2016-10-14 2018-04-19 国立大学法人東北大学 High-temperature superconducting wire with normal conduction transition detection sensor
RU2754574C2 (en) * 2016-12-21 2021-09-03 Токемек Энерджи Лтд Protection against superconductivity disruption in superconducting magnets
US11190006B2 (en) 2016-12-21 2021-11-30 Tokamak Energy Ltd. Quench protection in superconducting magnets
CN111696710A (en) * 2020-07-03 2020-09-22 吴孝杰 Municipal construction is with heat-resisting type cable and supporting cable support that prevents frostbite of easily laying
CN111696710B (en) * 2020-07-03 2022-02-18 浙江高盛输变电设备股份有限公司 Municipal construction is with heat-resisting type cable and supporting cable support that prevents frostbite of easily laying

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2414769C2 (en) Superconducting wire
US8498680B2 (en) Electrode unit joining structure for superconducting wire, superconducting wire, and superconducting coil
JP2007536700A (en) System for transmitting current including magnetically separated superconducting conductors
KR101627093B1 (en) Method of forming an hts article
JP2013012645A (en) Oxide superconducting coil and superconducting apparatus
JP2011238455A (en) Superconducting wire rod, superconducting coil, and superconductivity protective device
JP4728007B2 (en) Persistent current switch using magnesium diboride and method of manufacturing the same
JP5724029B2 (en) Superconducting current lead, superconducting current lead device, and superconducting magnet device
US20040116302A1 (en) Protected superconductor component and process for its production
JP2011508968A (en) Fault current limiter incorporating superconducting articles
JP2013175293A (en) Superconductive current lead, current lead device, and superconducting magnet device
WO2011129245A1 (en) Superconducting wire material, superconducting coil, and superconducting protective device
JP2013004457A (en) Superconductive wire material and manufacturing method thereof
JP6329736B2 (en) Laminated pancake type superconducting coil and superconducting equipment provided with the same
US20130040820A1 (en) Fault current limiter incorporating a superconducting article and a heat sink
US10971274B2 (en) Toroidal field coil arrangement with central column having exfoliated HTS tapes and return limbs having substrated HTS tapes
JP5694866B2 (en) Superconducting wire
JP5604213B2 (en) Superconducting equipment
JP2011076750A (en) Oxide superconducting cable and method of manufacturing the same
US7792560B2 (en) Process for the preparation of low contact resistant contact on a high transition temperature superconductors
Shimizu et al. Preparation of YBa2Cu3O7-δ and La1. 85Sr0. 15 CuO4 Bilayer Structure for Superconducting Connection
JP5663244B2 (en) Method for producing enamel-coated superconducting wire
JP2012150914A (en) High-resistance material composite oxide superconducting wire material
JP5548549B2 (en) Superconducting device protection operation method and superconducting device
JP6404556B2 (en) Oxide superconducting conductor and manufacturing method thereof

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20121206

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20140120

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20140128

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20140603