JP2017050242A - 酸化物超電導線材の接続構造体およびその製造方法 - Google Patents
酸化物超電導線材の接続構造体およびその製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2017050242A JP2017050242A JP2015174663A JP2015174663A JP2017050242A JP 2017050242 A JP2017050242 A JP 2017050242A JP 2015174663 A JP2015174663 A JP 2015174663A JP 2015174663 A JP2015174663 A JP 2015174663A JP 2017050242 A JP2017050242 A JP 2017050242A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- oxide superconducting
- superconducting wire
- layer
- pair
- wires
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 12
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 claims abstract description 54
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 claims abstract description 54
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 53
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 183
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 claims description 23
- 238000005304 joining Methods 0.000 claims description 20
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 11
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 11
- 239000002356 single layer Substances 0.000 claims description 4
- 238000010030 laminating Methods 0.000 claims 1
- 230000001687 destabilization Effects 0.000 abstract description 2
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 21
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 16
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 13
- 238000000034 method Methods 0.000 description 10
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 9
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 9
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 8
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 8
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 6
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 6
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 5
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 5
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910000990 Ni alloy Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 4
- 229910000856 hastalloy Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002887 superconductor Substances 0.000 description 4
- 229910001316 Ag alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910017518 Cu Zn Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910017752 Cu-Zn Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910002482 Cu–Ni Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910017943 Cu—Zn Inorganic materials 0.000 description 3
- -1 Gd 2 Zr 2 O 7 Substances 0.000 description 3
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 3
- TVZPLCNGKSPOJA-UHFFFAOYSA-N copper zinc Chemical compound [Cu].[Zn] TVZPLCNGKSPOJA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000007735 ion beam assisted deposition Methods 0.000 description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 3
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 3
- 241000954177 Bangana ariza Species 0.000 description 2
- 229910017493 Nd 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 2
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000001659 ion-beam spectroscopy Methods 0.000 description 2
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 2
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 2
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 229910004247 CaCu Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N Copper oxide Chemical compound [Cu]=O QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005751 Copper oxide Substances 0.000 description 1
- 229910052692 Dysprosium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052691 Erbium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052693 Europium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052688 Gadolinium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052689 Holmium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021193 La 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052765 Lutetium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052779 Neodymium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052777 Praseodymium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052772 Samarium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002367 SrTiO Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052771 Terbium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052775 Thulium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001069 Ti alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001080 W alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052769 Ytterbium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000431 copper oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000002250 progressing effect Effects 0.000 description 1
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 1
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 1
- 238000009864 tensile test Methods 0.000 description 1
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 1
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N60/00—Superconducting devices
- H10N60/80—Constructional details
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
- H01R4/00—Electrically-conductive connections between two or more conductive members in direct contact, i.e. touching one another; Means for effecting or maintaining such contact; Electrically-conductive connections having two or more spaced connecting locations for conductors and using contact members penetrating insulation
- H01R4/58—Electrically-conductive connections between two or more conductive members in direct contact, i.e. touching one another; Means for effecting or maintaining such contact; Electrically-conductive connections having two or more spaced connecting locations for conductors and using contact members penetrating insulation characterised by the form or material of the contacting members
- H01R4/68—Connections to or between superconductive connectors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
- H01B12/00—Superconductive or hyperconductive conductors, cables, or transmission lines
- H01B12/02—Superconductive or hyperconductive conductors, cables, or transmission lines characterised by their form
- H01B12/06—Films or wires on bases or cores
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
- H01B13/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing conductors or cables
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F6/00—Superconducting magnets; Superconducting coils
- H01F6/06—Coils, e.g. winding, insulating, terminating or casing arrangements therefor
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment
Abstract
【解決手段】一対の酸化物超電導線材1,2と、第1面接続用超電導線材3と、第2面中継接続体4と、を備えた接続構造体100を提供する。第1面接続用超電導線材3は、安定化層13を酸化物超電導線材1,2の安定化層13,23に向い合せた状態で、酸化物超電導線材1,2に接合されている。第2面中継接続体4は、酸化物超電導線材1,2の基材10,20に向い合せた状態で酸化物超電導線材1,2に接合されている。第2面中継接続体4と酸化物超電導線材1,2との接合部53A,54Aにおける引張強度は、第1面接続用超電導線材3と酸化物超電導線材1,2との接合部51A,52Aにおける引張強度より高い。
【選択図】図1
Description
一般に、Y系超電導線材は、テープ状の基材上に、中間層と、超電導層と、Cuなどからなる安定化層とが順次形成されている。安定化層は、何らかの要因で超電導から常電導に転移した際の電流パスとして機能する。
Y系超電導線材は、従来より、Ni合金のような強度の高い材料からなる基材を用いることで、長手方向の引張り強度が与えられている。また、Bi系超電導線材でも、高強度の金属基材を用いることで引張強度を高めることが提案されている。
超電導線材を用いて超電導コイルを作製する際には、通常、超電導層側の面を内周面側にして接続構造体をコイル状に巻回する。
図14(A)は、接続構造体200の具体例を示す断面図である。超電導線材101〜103は、それぞれ、テープ状の基材10,20,30と、中間層11,21,31と、酸化物超電導層12,22,32と、安定化層13,23,33とを備えている。超電導線材101,102と超電導線材103とは、半田層34を介して接合されている。
図14(B)は、超電導線材101と超電導線材103との接続部分(図14(A)において楕円で囲んだ部分)を拡大して示す図であり、接続構造体200に引張負荷をかけたときに接続部分で生じた応力を示す。この図では、応力の大きさが網かけの濃淡で表されており、高い応力ほど濃い色で表されている。この図に示すように、超電導線材101,103の接続部分の端部近傍において、超電導線材101には応力が集中するとともに、曲げが生じている。
このように、接続部分の端部において応力集中とともに曲げが生じることにより、この接続構造体200では、線材自体がもつ強度の7割以下の負荷で超電導特性が低くなるという測定結果が得られている。さらに、接続部分の半田(半田層34)の分布量など微細な構造によっても、超電導特性の引張強度依存性は変化する。そのため、接続構造体200では、安定した超電導特性を得るのが難しい。
特に、接続構造体200を用いて超電導コイルを作製する場合には、接続構造体200に加えられる引張負荷を原因として超電導特性が低下し、不安定になりやすかった。
この構成によれば、前記一対の酸化物超電導線材一方の面および他方の面にそれぞれ第1面接続用超電導線材と第2面中継接続体とが設けられているため、前記一対の酸化物超電導線材の厚さ方向の構造上の偏りが小さくなる。そのため、引張負荷が加えられたときにおいても応力集中および線材の折れ曲がりが小さく、超電導特性の低下を防ぐことができる。
また、この構成によれば、第2面中継接続体の接合部における引張強度が第1面接続用超電導線材の接合部における引張強度より高くされているため、コイル状にした状態で引張負荷が加えられても接続部分での破損が起こらず、超電導特性の低下を防ぐことができる。
この構成によれば、酸化物超電導線材に対する第2面中継接続体の接合面積が大きくなるため、第2面中継接続体の接合部における引張強度を第1面接続用超電導線材の接合部における引張強度より確実に高くできる。よって、前述の超電導特性の低下を防ぐ効果が確実に得られる。
この構成によれば、酸化物超電導線材および第1面接続用超電導線材と同じ構成の酸化物超電導線材を第2面中継接続体として用いることができるため、構成部品の種類を少なくでき、製造が容易となる。
この構成によれば、高強度・高剛性かつ薄型の第2面中継接続体を使用することができ、これによって、接続強度を確保しつつ接続構造体を薄型化することができる。
この構成によれば、接続構造体に曲げが加えられた時に、前記隙間によって歪を吸収できる。そのため、接続部分に過大な力が作用することがなく、破損を回避することができる。
この方法によれば、引張負荷が加えられたときにおいても超電導特性の低下を防ぐことができる酸化物超電導線材の接続構造体を容易に製造できる。
また、第2面中継接続体の接合部における引張強度が第1面接続用超電導線材の接合部における引張強度より高くされているため、コイル状にした状態で引張負荷が加えられても接続部分での破損が起こらず、超電導特性の低下を防ぐことができる。
図2は、本発明に係る酸化物超電導線材の接続構造体の第1実施形態に用いられる酸化物超電導線材1の先端部を模式的に示す斜視図である。酸化物超電導線材1は、テープ状の基材10に中間層11、酸化物超電導層12、安定化層13(金属層)が順に積層された構造を有する。
酸化物超電導層12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。
本発明に係る酸化物超電導線材の接続構造体の第1実施形態である接続構造体100について、図1を参照しつつ説明する。
図1に示すように、接続構造体100は、第1の酸化物超電導線材1と第2の酸化物超電導線材2とを接続した構造体である。詳しくは、接続構造体100は、第1および第2の酸化物超電導線材1,2と、第1面接続用超電導線材3と、第2面接続用超電導線材4(第2面中継接続体)とを有する。
なお、酸化物超電導線材1,2の安定化層13,23の表面13a,23aは酸化物超電導線材1,2の第1面であり、基材10,20の表面10a,20aは酸化物超電導線材1,2の第2面である。第2面は、第1面とは反対の面である。
第1面接続用超電導線材3の他端3bを含む部分(他端部36)の安定化層33は、酸化物超電導線材2の先端2bを含む部分(先端部25)の安定化層23の表面23aに重ね合わされ、半田層34を介して安定化層23に接合されている。
第1面接続用超電導線材3は、一端部35と他端部36とがそれぞれ酸化物超電導線材1,2に接合されることによって、酸化物超電導線材1,2を中継接続する。
半田層44は、安定化層43の表面43aの全域に設けてもよいし、表面43aのうち接合領域53,54にのみ設けてもよい。
接合領域53,54に相当する酸化物超電導線材1,2の表面領域(基材10,20の表面10a,20aの一部)には、Ag、Cuなどからなる金属層を形成すると、酸化物超電導線材1,2と第2面接続用超電導線材4とを半田層44を介して強固に接合できる。接合領域53,54では、第2面接続用超電導線材4は、酸化物超電導線材1,2の全幅にわたって接合されることが好ましい。
第2面接続用超電導線材4は、一端部45と他端部46とがそれぞれ酸化物超電導線材1,2に接合されることによって、酸化物超電導線材1,2を中継接続する。
酸化物超電導線材1,2を第1面接続用超電導線材3を介して接続した第1の接続構造体(図1の接続構造体100から第2面接続用超電導線材4を省いた構造)と、酸化物超電導線材1,2を第2面接続用超電導線材4を介して接続した第2の接続構造体(図1の接続構造体100から第1面接続用超電導線材3を省いた構造)と、を用意する。
第1の接続構造体と第2の接続構造体とを引張試験に供し、第1の接続構造体の接合領域51,52の接合部51A,52Aにおける引張強度(接合領域51の引張強度と接合領域52の引張強度の合計)と、第2の接続構造体の接合領域53,54の接合部53A,54Aにおける引張強度(接合領域53の引張強度と接合領域54の引張強度の合計)とを測定し、これらを比較する。
第2面接続用超電導線材4の接合領域53,54は、酸化物超電導線材1,2の長さ方向(Y方向)について、第1面接続用超電導線材3の接合領域51,52を含むことが好ましい。詳しくは、第1接合領域53は第1接合領域51に比べて長くされ(すなわちY方向の寸法が大きくされ)、長さ方向(Y方向)に関して第1接合領域53は第1接合領域51を含んでいる。第2接合領域54は第2接合領域52に比べて長くされ(すなわちY方向の寸法が大きくされ)、長さ方向(Y方向)に関して第2接合領域54は第2接合領域52を含む。そのため、第2面接続用超電導線材4の一端4aは、第1面接続用超電導線材3の一端3aに比べ、長さ方向(Y方向)の外側の位置(酸化物超電導線材1,2の接続中央線C1から離れた位置)にある。また、第2面接続用超電導線材4の他端4bは、第1面接続用超電導線材3の他端3bに比べ、長さ方向(Y方向)の外側の位置にある。
この構成によれば、酸化物超電導線材1,2に対する第2面中継接続体4の接合面積が大きくなるため、第2面接続用超電導線材4の接合部53A,54Aにおける引張強度を、第1面接続用超電導線材3の接合部51A,52Aにおける引張強度より確実に高くできる。よって、超電導特性の低下を防ぐ効果が確実に得られる。
なお、接続中央線C1は、酸化物超電導線材1,2の先端面1a,2a間の長さ方向(Y方向)の中央を通り、酸化物超電導線材1,2に直交する線である。
図3に示すように、接続構造体100を製造するには、次の方法をとることができる。
(第1工程)
酸化物超電導線材1,2、第1面接続用超電導線材3および第2面接続用超電導線材4を用意する。
酸化物超電導線材1,2を、先端面1a,2aどうしを対向させて配置する。
第1面接続用超電導線材3の安定化層33の表面33aおよび第2面接続用超電導線材4の安定化層43の表面43aに半田層34,44を形成する。接合領域51,52(図1参照)に相当する酸化物超電導線材1,2の表面領域(安定化層13,23の表面13a,23aの一部)には、予備半田層34aを形成するのが好ましい。接合領域53,54(図1参照)に相当する酸化物超電導線材1,2の表面領域(基材10,20の表面10a,20aの一部)には、蒸着等によりAg、Cuなどを付着させてから、予備半田層44aを形成するのが好ましい。
第2面接続用超電導線材4を、酸化物超電導線材1,2にまたがるように第2面(基材10,20の表面10a,20a)に重ね合わせて半田層44により基材10,20に接合させる。
なお、酸化物超電導線材1,2に対する第1面接続用超電導線材3の接合と、第2面接続用超電導線材4の接合とは、いずれが先であってもよいし、同時であってもよい。
以上の工程を経て、図1に示す接続構造体100を得る。
図4(A)は、接続構造体100の厚さ方向の重心の位置を示す図である。この図に示すように、接続構造体100では、図4(B)に示す接続構造体200(図13、図14参照)に比べ、接続部分の重心の位置(破線)は厚さ方向の中央に近い。そのため、接続構造体100では、引張負荷が加えられたときにおいても応力集中および線材の折れ曲がりが小さく、超電導特性の低下を防ぐことができる。
図5に示すように、接続構造体100を用いて超電導コイルを作製する際には、通常、酸化物超電導線材1,2の第1面(第1面接続用超電導線材3が設けられた面)を内周面側にして接続構造体100をコイル状に巻回する。
そのため、接続構造体100の外周面側となる第2面には、内周面側に比べて大きな引張力が作用する可能性があるが、接続構造体100では、第2面接続用超電導線材4の接合部53A,54Aにおける引張強度が高く設定されているため、コイル状にした状態で引張負荷が加えられても接続部分での破損が起こらず、超電導特性の低下を防ぐことができる。
これに対し、第2面接続用超電導線材の接合部における引張強度が、第1面接続用超電導線材の接合部における引張強度と同じまたはこれより低い場合には、コイル状にした接続構造体に引張負荷が加えられると、外周面側の第2面接続用超電導線材の接合部に大きな力が加えられることにより破損が生じやすくなる。
また、接続構造体100では、第2面中継接続体として、第2面接続用超電導線材4が用いられている。第2面接続用超電導線材4としては、酸化物超電導線材1,2および第1面接続用超電導線材3と同じ構成の酸化物超電導線材を用いることができるため、構成部品の種類を少なくでき、製造が容易となる。
以下、既出の構成については、同じ符号を付してその説明を省略する。
図1に示す接続構造体100では、酸化物超電導線材1,2の先端面1aと先端面2aとの間の隙間5には何も充てんされていないが、隙間5には導電性材料を充てんしてもよい。
図6は、接続構造体100の第1変形例である接続構造体100Aを示す図であり、接続構造体100Aは、隙間5に半田等の導電性材料6が充てんされている点で、図1に示す接続構造体100と異なる。
接続構造体100Aは、隙間5に導電性材料6が充てんされているため、図1に示す接続構造体100に比べ、酸化物超電導線材1と酸化物超電導線材2との間の導電性の点で優れている。
図1に示す接続構造体100では、酸化物超電導線材1,2の先端面1aと先端面2aとの間には、隙間5が確保されているが、隙間5はなくてもよい。
図7は、接続構造体100の第2変形例である接続構造体100Bを示す図であり、接続構造体100Bは、先端面1aと先端面2aとが突き合わせされており、先端面1aと先端面2aとの間に隙間はない。
接続構造体100Bは、図1に示す接続構造体100に比べ、酸化物超電導線材1,2と第1面接続用超電導線材3、および、酸化物超電導線材1,2と第2面接続用超電導線材4との接触面積が大きくなるため、接続信頼性の確保の点で有利である。
図8は、接続構造体100の第3変形例である接続構造体100Cを示す図であり、接続構造体100Cは、酸化物超電導線材1,2の基材10,20の表面10a,20aに、それぞれ安定化層14,24が設けられている。安定化層14,24は、例えばCuまたはCu合金(Cu−Zn合金、Cu−Ni合金等)からなる。
第1面接続用超電導線材3および第2面接続用超電導線材4についても、基材30,40の表面30a,40aに、それぞれ安定化層37,47を設けることができる。安定化層37,47は、安定化層14,24と同様の構成を採用することができる。
接続構造体100Cは、酸化物超電導線材1,2に安定化層14,24が設けられているため、酸化物超電導線材1,2と第2面接続用超電導線材4との間の導電性を高めることができる。
本発明に係る酸化物超電導線材の接続構造体の第2実施形態である接続構造体110について、図9を参照しつつ説明する。
図9に示すように、接続構造体110では、第2面接続用超電導線材4に代えて、単層構造の第2面中継接続体6が用いられている。第2面中継接続体6は、金属箔などからなる。第2面中継接続体6の材料としては、例えば、ステンレス鋼、ニッケル合金(ハステロイなど)、チタン合金、銅などを例示できる。
第2面中継接続体6は、半田層54を介して、酸化物超電導線材1,2の基材10,20の表面10a,20aに接合されている。第2面中継接続体6は、第1面接続用超電導線材3より薄くすることができる。例えば、第2面中継接続体6が第1面接続用超電導線材3の基材30と同じ材料(例えばハステロイ)からなる場合には、第2面中継接続体6の厚さを、基材30より厚くかつ第1面接続用超電導線材3より薄い範囲で適切に選択すれば、第2面中継接続体6を、第1面接続用超電導線材3に比べて強度を低下させずに薄くすることができる。
図10に示すように、酸化物超電導線材には、安定化層13に加えて、外周面に外周安定化層7を設けた構造を採用してもよい。この場合、安定化層13はAgまたはAg合金の第1層のみとしてもよい。
この図に示す外周安定化層7は、酸化物超電導線材1のほぼ全周を断面C字形に覆って設けられている。外周安定化層7は、例えばCuまたはCu合金(Cu−Zn合金、Cu−Ni合金等)からなる金属テープで構成することができる。金属テープは半田により酸化物超電導線材1の外周面に接合される。金属テープにより覆われていない部分(すなわち、金属テープの側縁部どうしの間)には、溶融半田が埋め込まれることによって半田層8が形成されている。
外周安定化層7は、金属テープを安定化層13側(酸化物超電導層12側)から断面C字形をなすように包み込んで折り曲げ加工することで形成することができる。
なお、外周安定化層は、めっきによって構成してもよい。
(試料の作製)
ハステロイC−276(米国ヘインズ社商品名)からなる幅12mm、厚み0.075mm、長さ5000mmのテープ状の基材の表面に中間層を形成した。
中間層は、イオンビームスパッタ法により形成したAl2O3層(拡散防止層;厚さ100nm)と、イオンビームスパッタ法により形成したY2O3層(ベッド層;厚さ30nm)と、イオンビームアシスト蒸着法(IBAD法)により形成したMgO層(2軸配向層;厚さ5〜10nm)と、パルスレーザー蒸着法(PLD法)により形成したCeO2層(キャップ層;厚さ500nm)とからなる。
次いで中間層の表面に、PLD法によりGdBa2Cu3O7−x層(酸化物超電導層;厚さ2.0μm)を形成した。
次いで、酸化物超電導層の表面に、DCスパッタ法によるAg層(第1層;厚さ2μm)と、テープ材によるCu層(第2層;厚さ20μm)とからなる安定化層を形成して、試料を得た。安定化層を形成する際には、Ag層形成後に500℃で10時間の酸素アニール処理を行い、その後、Cu層を形成した。
図1に示す接続構造体100を、次のようにして作製した。
図1に示すように、酸化物超電導線材1,2を、先端面1a,2aどうしを対向させて配置し、第1面接続用超電導線材3を、酸化物超電導線材1,2にまたがるように第1面(安定化層13,23の表面13a,23a)に重ね合わせ、半田層34により安定化層13,23に接合させた。
第2面接続用超電導線材4を、酸化物超電導線材1,2にまたがるように第2面(基材10,20の表面10a,20a)に重ね合わせ、半田層44により基材10,20に接合させた。
酸化物超電導線材1,2、第1面接続用超電導線材3、および第2面接続用超電導線材4としては、前述の試料から得られた酸化物超電導線材を用いた。
以上の工程を経て、図1に示す接続構造体100を得た。
引張試験機を用いて、酸化物超電導線材1,2の端部を把持して接続構造体100に長さ方向(Y方向)の引張力を加え、引張強度を測定した。結果を図11に示す。
図14(A)に示す接続構造体200を、次のようにして作製した。
酸化物超電導線材101,102を、先端面どうしを対向させて配置し、第1面接続用超電導線材103を、酸化物超電導線材101,102の第1面(安定化層13,23の表面)に積層し、半田層34により安定化層13,23に接合させた。
酸化物超電導線材101,102、および第1面接続用超電導線材103としては、前述の試料から得られた酸化物超電導線材を用いた。
以上の工程を経て、図14(A)に示す接続構造体200を得た。
接続構造体200に長さ方向(Y方向)の引張力を加え、引張強度を測定した。結果を図11に示す。
比較のため、前述の試料から得られた酸化物超電導線材(接続構造のない酸化物超電導線材)の引張強度を測定した。結果を図11に示す。
実施例1における引張強度は、接続構造のない酸化物超電導線材(比較例2)とほぼ同等であった。
図1に示す接続構造体100を作製した。第1面接続用超電導線材3の長さ(Y方向の長さ)、および第2面接続用超電導線材4の長さ(Y方向の長さ)は表1のとおりとした。
酸化物超電導線材1,2、第1面接続用超電導線材3、および第2面接続用超電導線材4としては、前述の試料から得られた酸化物超電導線材を用いた。
この接続構造体100のIc劣化歪を測定した。結果を表1および図12に示す。
第2面接続用超電導線材4の長さ(Y方向の長さ)を表1のとおりとしたこと以外は実施例2と同様にして接続構造体を作製した。この接続構造体のIc劣化歪を測定した。結果を表1および図12に示す。
第2面接続用超電導線材4の長さ(Y方向の長さ)を表1のとおりとしたこと以外は実施例2と同様にして接続構造体を作製した。この接続構造体のIc劣化歪を測定した。結果を表1および図12に示す。
例えば、酸化物超電導線材は、RE−123系の超電導線材に限らず、Bi系の超電導線材であってもよい。
また、接続構造体100では、酸化物超電導線材1,2、第1面接続用超電導線材3および第2面接続用超電導線材4は、中間層11,21,31,41を有するが、中間層は必須の構成ではない。そのため、酸化物超電導線材は、基材上に酸化物超電導層と安定化層とを順次積層した構成であってもよい。また、接続構造体100では、接合領域53,54は平面視において接合領域51,52を含むことが好ましい。
Claims (6)
- 一対の酸化物超電導線材と、前記一対の酸化物超電導線材を中継接続する第1面接続用超電導線材と、前記一対の酸化物超電導線材を中継接続する第2面中継接続体と、を備え、
前記酸化物超電導線材および前記第1面接続用超電導線材は、それぞれ、テープ状の基材に酸化物超電導層と安定化層とが順次積層され、
前記一対の酸化物超電導線材は、先端面同士を対向させて配置され、
前記第1面接続用超電導線材は、前記安定化層を前記一対の酸化物超電導線材の前記安定化層に向い合せた状態で、前記一対の酸化物超電導線材にそれぞれ接合され、
前記第2面中継接続体は、前記一対の酸化物超電導線材の前記基材に向い合せた状態で前記一対の酸化物超電導線材にそれぞれ接合され、
前記第2面中継接続体と前記一対の酸化物超電導線材との接合部における引張強度は、前記第1面接続用超電導線材と前記一対の酸化物超電導線材との接合部における引張強度より高い、酸化物超電導線材の接続構造体。 - 前記第2面中継接続体は、前記一対の酸化物超電導線材の長さ方向について前記第1面接続用超電導線材より長く形成され、
前記一対の酸化物超電導線材に対する前記第2面中継接続体の接合領域は、前記一対の酸化物超電導線材の長さ方向について、前記一対の酸化物超電導線材に対する前記第1面接続用超電導線材の接合領域を含む、請求項1に記載の酸化物超電導線材の接続構造体。 - 前記第2面中継接続体は、テープ状の基材に酸化物超電導層と安定化層とが順次積層された酸化物超電導線材である、請求項1または2に記載の酸化物超電導線材の接続構造体。
- 前記第2面中継接続体は、単層構造の金属層である、請求項1または2に記載の酸化物超電導線材の接続構造体。
- 前記一対の酸化物超電導線材の先端面は、隙間をおいて対向させて配置されている、請求項1〜4のうちいずれか1項に記載の酸化物超電導線材の接続構造体。
- テープ状の基材に酸化物超電導層と安定化層とが順次積層された一対の酸化物超電導線材と、テープ状の基材に酸化物超電導層と安定化層とが順次積層された第1面接続用超電導線材と、第2面中継接続体とを用意する工程と、
前記一対の酸化物超電導線材を、先端面どうしを対向させて配置する工程と、
前記第1面接続用超電導線材を、前記安定化層を前記一対の酸化物超電導線材の前記安定化層に向い合せた状態で、前記一対の酸化物超電導線材にそれぞれ接合するとともに、前記第2面中継接続体を、前記一対の酸化物超電導線材の前記基材に向い合せた状態で前記一対の酸化物超電導線材にそれぞれ接合する工程と、を有し、
前記第1面接続用超電導線材と前記第2面中継接続体とを前記一対の酸化物超電導線材に接合する工程において、前記第2面中継接続体と前記一対の酸化物超電導線材との接合部における引張強度を、前記第1面接続用超電導線材と前記一対の酸化物超電導線材との接合部における引張強度より高くする、酸化物超電導線材の接続構造体の製造方法。
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015174663A JP6712125B2 (ja) | 2015-09-04 | 2015-09-04 | 酸化物超電導線材の接続構造体およびその製造方法 |
PCT/JP2016/075348 WO2017038826A1 (ja) | 2015-09-04 | 2016-08-30 | 酸化物超電導線材の接続構造体およびその製造方法 |
CN201680002383.3A CN106663503B (zh) | 2015-09-04 | 2016-08-30 | 氧化物超导电线材的连接结构体及其制造方法 |
US15/507,174 US10530070B2 (en) | 2015-09-04 | 2016-08-30 | Connecting structure of oxide superconducting wire and method of manufacturing the same |
EP16836219.2A EP3174072A4 (en) | 2015-09-04 | 2016-08-30 | Connection structure body for oxide superconducting wire material and method for manufacturing same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015174663A JP6712125B2 (ja) | 2015-09-04 | 2015-09-04 | 酸化物超電導線材の接続構造体およびその製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2017050242A true JP2017050242A (ja) | 2017-03-09 |
JP6712125B2 JP6712125B2 (ja) | 2020-06-17 |
Family
ID=58187682
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2015174663A Active JP6712125B2 (ja) | 2015-09-04 | 2015-09-04 | 酸化物超電導線材の接続構造体およびその製造方法 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US10530070B2 (ja) |
EP (1) | EP3174072A4 (ja) |
JP (1) | JP6712125B2 (ja) |
CN (1) | CN106663503B (ja) |
WO (1) | WO2017038826A1 (ja) |
Families Citing this family (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP3285341B1 (en) * | 2013-05-28 | 2019-05-22 | Fujikura Ltd. | Method for manufacturing a splice structure |
JP2018142409A (ja) * | 2017-02-27 | 2018-09-13 | 古河電気工業株式会社 | 超電導線材の接続構造 |
GB2565839A (en) * | 2017-08-25 | 2019-02-27 | Tokamak Energy Ltd | Superconducting joint using exfoliated ReBCO |
JP6904875B2 (ja) * | 2017-10-13 | 2021-07-21 | 株式会社フジクラ | 酸化物超電導線材の接続構造および酸化物超電導線材の接続方法 |
CN110808123B (zh) * | 2019-10-09 | 2020-12-25 | 上海交通大学 | 适用超导电流引线的超导带材、超导电流引线及制备方法 |
EP4071772A4 (en) * | 2019-12-05 | 2023-12-20 | Furukawa Electric Co., Ltd. | STRUCTURE FOR CONNECTING HIGH TEMPERATURE SUPRCONDUCTIVE WIRE MATERIALS, METHOD FOR PRODUCING THE SAME, HIGH TEMPERATURE SUPERCONDUCTIVE WIRE MATERIAL AND HIGH TEMPERATURE SUPERCONDUCTIVE COIL |
WO2021112181A1 (ja) * | 2019-12-06 | 2021-06-10 | 株式会社フジクラ | 酸化物超電導線材の接続構造、超電導コイル、酸化物超電導線材の接続方法 |
CN113436788B (zh) * | 2021-06-24 | 2022-04-29 | 上海交通大学 | 一种变结构的堆叠缆线拓扑的结构 |
CN113517088A (zh) * | 2021-08-03 | 2021-10-19 | 广东电网有限责任公司 | 一种带材堆叠结构及其超导电缆 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003511048A (ja) * | 1999-10-14 | 2003-03-25 | ジェンジム トランスジェニックス コーポレイション | 遺伝子導入された動物中において標的分子を産生する方法および該標的分子を精製する方法 |
JP2009240100A (ja) * | 2008-03-27 | 2009-10-15 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 超電導ケーブルの接続構造体及び接続方法 |
JP2013243002A (ja) * | 2012-05-18 | 2013-12-05 | Fujikura Ltd | 酸化物超電導線材の接続構造体及び接続方法 |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3717683B2 (ja) | 1998-10-30 | 2005-11-16 | 株式会社フジクラ | 酸化物超電導導体の接続構造及び接続方法 |
US20060063680A1 (en) * | 2002-07-26 | 2006-03-23 | Metal Oxide Technologies, Inc. | System and method for joining superconductivity tape |
JP4810268B2 (ja) * | 2006-03-28 | 2011-11-09 | 株式会社東芝 | 超電導線材の接続方法及び超電導線材 |
WO2008118127A1 (en) * | 2006-07-21 | 2008-10-02 | American Superconductor Corporation | Low resistance splice for high temperature superconductor wires |
US8195260B2 (en) * | 2008-07-23 | 2012-06-05 | American Superconductor Corporation | Two-sided splice for high temperature superconductor laminated wires |
EP2728591B1 (en) | 2012-05-02 | 2018-04-25 | Furukawa Electric Co., Ltd. | Superconducting wire material, superconducting wire material connection structure, superconducting wire material connection method, and treatment method of superconducting wire material end |
US9502159B2 (en) | 2012-05-02 | 2016-11-22 | Furukawa Electric Co., Ltd. | Superconducting wire connection structure, superconducting wire connection method, and connection superconducting wire |
JP6101490B2 (ja) * | 2012-11-30 | 2017-03-22 | 株式会社フジクラ | 酸化物超電導線材の接続構造体及び超電導機器 |
DE102013212042A1 (de) * | 2013-06-25 | 2015-01-08 | Siemens Aktiengesellschaft | Supraleitender Leiterverbund und Herstellungsverfahren |
-
2015
- 2015-09-04 JP JP2015174663A patent/JP6712125B2/ja active Active
-
2016
- 2016-08-30 CN CN201680002383.3A patent/CN106663503B/zh active Active
- 2016-08-30 WO PCT/JP2016/075348 patent/WO2017038826A1/ja active Application Filing
- 2016-08-30 US US15/507,174 patent/US10530070B2/en active Active
- 2016-08-30 EP EP16836219.2A patent/EP3174072A4/en not_active Withdrawn
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003511048A (ja) * | 1999-10-14 | 2003-03-25 | ジェンジム トランスジェニックス コーポレイション | 遺伝子導入された動物中において標的分子を産生する方法および該標的分子を精製する方法 |
JP2009240100A (ja) * | 2008-03-27 | 2009-10-15 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 超電導ケーブルの接続構造体及び接続方法 |
JP2013243002A (ja) * | 2012-05-18 | 2013-12-05 | Fujikura Ltd | 酸化物超電導線材の接続構造体及び接続方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN106663503B (zh) | 2018-09-04 |
EP3174072A1 (en) | 2017-05-31 |
US20170288323A1 (en) | 2017-10-05 |
CN106663503A (zh) | 2017-05-10 |
US10530070B2 (en) | 2020-01-07 |
WO2017038826A1 (ja) | 2017-03-09 |
JP6712125B2 (ja) | 2020-06-17 |
EP3174072A4 (en) | 2018-04-25 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6712125B2 (ja) | 酸化物超電導線材の接続構造体およびその製造方法 | |
JP6178779B2 (ja) | 超電導線材の接続構造体および超電導線材の接続構造体の製造方法 | |
WO2015129272A1 (ja) | 超電導ケーブルの端末構造体及びその製造方法 | |
JP5548441B2 (ja) | 超電導接続構造体および超電導線材の接続方法、超電導コイル装置 | |
WO2018155707A1 (ja) | 超電導線材の接続構造 | |
JP6324202B2 (ja) | 超電導線材の接続構造、接続方法及び超電導線材 | |
JP2015198009A (ja) | 酸化物超電導線材とその製造方法 | |
JP6605942B2 (ja) | 超電導線材の接続構造及び超電導線材の接続方法 | |
JP6258775B2 (ja) | 超電導線材の接続構造及び接続方法 | |
JP2009117202A (ja) | 超電導テープ、超電導テープの製造方法、コイル、およびマグネット | |
JP5701247B2 (ja) | 酸化物超電導線材の接続構造体及び接続方法 | |
JP6356046B2 (ja) | 超電導線材の接続構造、超電導線材及び接続方法 | |
JP2014130730A (ja) | 酸化物超電導線材の接続構造体及び接続方法並びに接続構造体を用いた酸化物超電導線材 | |
US10886040B2 (en) | Superconducting wire | |
JP2014107149A (ja) | 酸化物超電導線材並びに当該酸化物超電導線材の接続構造体 | |
JP6106789B1 (ja) | 酸化物超電導線材およびその製造方法、ならびに超電導コイル | |
JP6186408B2 (ja) | 酸化物超電導線材およびその接続構造体 | |
JP7256347B2 (ja) | 高温超伝導線材の接続体および接続方法 | |
JP2013186966A (ja) | 酸化物超電導線材およびその製造方法 | |
JP7292257B2 (ja) | 超電導線材の接続構造体および超電導線材の接続構造体の製造方法 | |
WO2020161909A1 (ja) | 超電導線材接続構造 | |
JP6484658B2 (ja) | 酸化物超電導線材及び超電導コイル | |
JP2015035425A (ja) | 酸化物超電導線材及び酸化物超電導線材の製造方法 | |
JP2014154331A (ja) | 酸化物超電導線材及び酸化物超電導線材の接続構造体並びに酸化物超電導線材の製造方法 | |
JP2011165625A (ja) | 酸化物超電導線材 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20180620 |
|
RD03 | Notification of appointment of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423 Effective date: 20181019 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20190326 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20190515 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20190611 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20190626 |
|
A911 | Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20190704 |
|
A912 | Re-examination (zenchi) completed and case transferred to appeal board |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A912 Effective date: 20190719 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20200401 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20200529 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 6712125 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |