JP2017168424A - 超電導線及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
最初に本発明の実施態様を列記して説明する。
次に、実施の形態の詳細について説明する。
以下に、第1の実施形態に係る超電導線の構成について、図を参照して説明する。
図5は、第1の実施形態に係る超電導線の製造方法の工程図である。図5に示すように、第1の実施形態に係る超電導線の製造方法は、線材加工工程S1と、線材接合工程S2とを有している。
図14は、第2の比較例に係る超電導線の断面図である。図14に示すように、第2の比較例に係る超電導線は、第1の超電導線材1と、第2の超電導線材2と、接続部材3とを有している。第1の超電導線材1及び第2の超電導線材2は、第1の端部1aに位置する第1表面1bと第2の端部2aに位置する第2表面2bとが対向するように、接続部材3により接合されている。
以下に、第2の実施形態に係る超電導線について説明する。なお、ここでは、第1の実施形態と異なる点について主に説明する。
図17は、第2の実施形態に係る超電導線の製造方法の工程図である。第1の実施形態に係る超電導線の製造方法と同様に、第2の実施形態に係る超電導線の製造方法は、図17に示すように、線材加工工程S1と、線材接合工程S2とを有している。
第2の実施形態に係る超電導線においては、上記のとおり、第1の端部1aに位置する第1表面1bは、第2の端部2aに位置する第2表面2bと対向するように配置され、接続部材3により、第2の端部2aに位置する第2表面2bと接合されている。そのため、第2の実施形態に係る超電導線は、第1の比較例に係る超電導線と同様に、第1の端部1aに位置する第1表面1bと第2の端部2aに位置する第2表面2bとの接合部の端において、応力集中箇所を有している。
以下に、第3の実施形態に係る超電導線について説明する。なお、ここでは、第1の実施形態と異なる点について主に説明する。
図22は、第3の実施形態に係る超電導線の製造方法の工程図である。図22に示すように、第3の実施形態に係る超電導線の製造方法は、線材加工工程S1と、線材接合工程S2とを有している。第3の実施形態に係る超電導線の製造方法における線材加工工程S1は、第1の実施形態と同様である。
上記のとおり、第3の実施形態に係る超電導線は、第3の補強部材7を有しており、第3の補強部材7は接続部材3よりも強度が高く、電気抵抗値が低い。そのため、第3の実施形態に係る超電導線は、第1の超電導線材1と第2の超電導線材2とが接続部材3により直接接合される場合と比較し、より低い接続抵抗及びより高い曲げ変形、引張変形等に対する機械的強度を得ることが可能となる。
以下に、第4の実施形態に係る超電導線の超電導線について説明する。なお、以下においては、第1ないし第3の実施形態に係る超電導線と異なる点について主に説明する。第1ないし第3の実施形態に係る超電導線材と重複する部分については、同様の説明を繰り返さない。
図29は、第1湾曲部1dが設けられていない第1の超電導線材1と第2湾曲部2dが設けられていない第2の超電導線材2とを接合した超電導線の曲げ変形の態様を示す模式図である。なお、図29においては、第1の超電導線材1に局所的に大きな曲げが生じてしまう場合を示しているが、第2の超電導線材2に局所的に大きな曲げが生じてしまう場合もありえる。
以下に、第5の実施形態に係る超電導線について説明する。なお、以下においては、第4の実施形態に係る超電導線と異なる点について主に説明し、同様の説明については繰り返さない。
第5の実施形態に係る超電導線においては、第1の超電導線材1に第1湾曲部1dが設けられているとともに、第2の超電導線材2に第2湾曲部2dが設けられている。そのため、ラップ長を長くしても、第1の超電導線材1と第2の超電導線材2とが接続部材3により接合されている箇所に局所的に大きな曲げが生じにくい。したがって、第5の実施形態に係る超電導線によると、第1の超電導線材1と第2の超電導線材2との間の接続抵抗を低減しつつ、曲げ特性を改善することができる。
1a 第1の端部
1b 第1表面
1c 第1裏面
1d 第1湾曲部
11 第1の超電導層
12 第1の補強層
12a 第1の突出部
13 第1の内部接続部材
14 第1の表面接続部材
2 第2の超電導線材
2a 第2の端部
2b 第2表面
2c 第2裏面
2d 第2湾曲部
21 第2の超電導層
22 第2の補強層
22a 第2の突出部
23 第2の内部接続部材
24 第2の表面接続部材
3 接続部材
31 導電部材
4 第1の補強部材
5 第2の補強部材
6 超電導機器
61 超電導コイル体
62 断熱容器
63 冷凍機
64 コンプレッサ
65 電源
7 第3の補強部材
8 接合装置
81 押圧部
81a 上面
82 固定部
82a 下面
82b 第1の部分
82c 第2の部分
83 ヒータ
84 駆動部
85 制御部
86 測定部
H1,H2,H3 熱
L 長さ
P 圧力
R1,R2 曲率半径
S1 線材加工工程
S2,S4 線材接合工程
S3 線材準備工程
S41 挟持工程
S42 加熱押圧工程
S411 第1工程
S412 第2工程
S413 第3工程
Claims (34)
- 第1表面と、前記第1表面の反対側の面である第1裏面とを有する第1の超電導線材と、
第2表面と、前記第2表面の反対側の面である第2裏面とを有する第2の超電導線材と、
前記第1の超電導線材を前記第2の超電導線材に接合する接続部材とを備え、
前記第1の超電導線材は、第1の超電導層と、前記第1の超電導層の前記第1表面側及び前記第1裏面側に設けられた第1の補強層とを有しており、
前記第1の超電導線材は、前記第1表面側の前記第1の補強層の少なくとも一部が除去されている第1の端部を有しており、
前記第2の超電導線材は、第2の超電導層と、前記第2の超電導層の前記第2表面側及び前記第2裏面側に設けられた第2の補強層とを有しており、
前記第2の超電導線材は、前記第2表面側の前記第2の補強層の少なくとも一部が除去されている第2の端部を有しており、
前記第1の端部に位置する前記第1表面は、前記接続部材により、前記第2の端部以外に位置する前記第2表面に接合され、前記第2の端部に位置する前記第2表面は、前記接続部材により、前記第1の端部以外に位置する前記第1表面に接合されている、超電導線。 - 前記第1の端部において前記第1表面側の前記第1の補強層は全て除去されており、前記第2の端部において前記第2表面側の前記第2の補強層は全て除去されている、請求項1に記載の超電導線。
- 前記接続部材よりも低い電気抵抗値を有し、前記第1の端部に位置する前記第1表面と前記第2の端部に位置する前記第2表面との間に配置されている導電部材を備えている、請求項1または2に記載の超電導線。
- 前記第1裏面側の前記第1の補強層上に設けられ、前記第1の端部から突出して前記第2表面側の前記第2の補強層に接合されている第1の補強部材をさらに備えている、請求項1〜3のいずれか1項に記載の超電導線。
- 前記第2裏面側の前記第2の補強層上に設けられ、前記第2の端部から突出して前記第1表面側の前記第1の補強層に接合されている第2の補強部材をさらに備えている、請求項1〜4のいずれか1項に記載の超電導線。
- 前記第1の超電導線材及び前記第2の超電導線材の許容引張強度のうちの小さい方の許容引張強度の80%以上の許容引張強度を有する、請求項1〜5のいずれか1項に記載の超電導線。
- 前記第1の超電導線材及び前記第2の超電導線材の許容曲げ直径のうちの大きい方の許容曲げ直径の4倍以下の許容曲げ直径を有する、請求項1〜6のいずれか1項に記載の超電導線。
- 第1表面と、前記第1表面の反対側の面である第1裏面とを有する第1の超電導線材と、
第2表面と、前記第2表面の反対側の面である第2裏面とを有する第2の超電導線材と、
前記第1の超電導線材を前記第2の超電導線材に接合する接続部材とを備え、
前記第1の超電導線材は、第1の超電導層と、前記第1の超電導層の前記第1表面側及び前記第1裏面側に設けられた第1の補強層とを有しており、
前記第1の超電導線材は、前記第1表面側の前記第1の補強層の少なくとも一部が除去されている第1の端部を有しており、
前記第2の超電導線材は、第2の超電導層と、前記第2の超電導層の前記第2表面側及び前記第2裏面側に設けられた第2の補強層とを有しており、
前記第2の超電導線材は、前記第2表面側の前記第2の補強層の少なくとも一部が除去されている第2の端部を有しており、
前記第1の端部に位置する前記第1表面は、前記接続部材により、前記第2の端部以外に位置する前記第2表面に接合され、前記第2の端部に位置する前記第2表面は、前記接続部材により、前記第1の端部以外に位置する前記第1表面に接合されており、
前記第1裏面側の前記第1の補強層は、前記第1の端部から突出し、前記第2表面側の前記第2の補強層に接合されている第1の突出部を含み、前記第2裏面側の前記第2の補強層は、前記第2の端部から突出し、前記第1表面側の前記第1の補強層に接合されている第2の突出部を含む、超電導線。 - 前記第1の端部において前記第1表面側の前記第1の補強層は全て除去されており、前記第2の端部において前記第2表面側の前記第2の補強層は全て除去されている、請求項8に記載の超電導線。
- 第1表面と、前記第1表面の反対側の面である第1裏面とを有する第1の超電導線材と、
第2表面と、前記第2表面の反対側の面である第2裏面とを有する第2の超電導線材と、
前記第1表面と前記第2表面との間に配置される第3の補強部材と、
前記第1の超電導線材と前記第3の補強部材とを接合し、前記第2の超電導線材と前記第3の補強部材とを接合する接続部材とを備え、
前記第1の超電導線材は、第1の超電導層と、前記第1の超電導層の前記第1表面側及び前記第1裏面側に設けられた第1の補強層とを有しており、
前記第1の超電導線材は、前記第1表面側の前記第1の補強層の少なくとも一部が除去されている第1の端部を有しており、
前記第2の超電導線材は、第2の超電導層と、前記第2の超電導層の前記第2表面側及び前記第2裏面側に設けられた第2の補強層とを有しており、
前記第2の超電導線材は、前記第2表面側の前記第2の補強層の少なくとも一部が除去されている第2の端部を有しており、
前記第1の端部に位置する前記第1表面は、前記第2の端部以外に位置する前記第2表面に対向するように配置され、
前記第2の端部に位置する前記第2表面は、前記第1の端部以外に位置する前記第1表面に対向するように配置され、
前記第3の補強部材は、前記接続部材よりも電気抵抗値が低く、前記接続部材よりも強度が高い、超電導線。 - 前記第1の端部において前記第1表面側の前記第1の補強層は全て除去されており、前記第2の端部において前記第2表面側の前記第2の補強層は全て除去されている、請求項10に記載の超電導線。
- 前記第1の補強層は前記第1の超電導層に対して圧縮歪みを生じさせており、前記第2の補強層は前記第2の超電導層に対して圧縮歪みを生じさせている、請求項1〜11のいずれか1項に記載の超電導線。
- 前記第1の端部に位置する前記第1の超電導層に対する前記圧縮歪みは、前記第1の端部以外に位置する前記第1の超電導層に対する前記圧縮歪みよりも小さく、
前記第2の端部に位置する前記第2の超電導層に対する前記圧縮歪みは、前記第2の端部以外に位置する前記第2の超電導層に対する圧縮歪みよりも小さい、請求項12に記載の超電導線。 - 第1表面と、前記第1表面の反対側の面である第1裏面とを有する第1の超電導線材を、接続部材により、第2表面と、前記第2表面の反対側の面である第2裏面とを有する第2の超電導線材に接合する工程を備え、
前記第1の超電導線材は、第1の超電導層と、前記第1表面側及び前記第1裏面側に設けられた第1の補強層とを有し、
前記第1の超電導線材は、前記第1表面側の前記第1の補強層の少なくとも一部が除去された第1の端部を有し、
前記第2の超電導線材は、第2の超電導層と、前記第2表面側及び前記第2裏面側に設けられた第2の補強層とを有し、
前記第2の超電導線材は、前記第2表面側の前記第2の補強層の少なくとも一部が除去された第2の端部を有し、
前記第1の端部に位置する前記第1表面は、前記接続部材により、前記第2の端部以外に位置する前記第2表面に接合されており、前記第2の端部に位置する前記第2表面は、前記接続部材により、前記第1の端部以外に位置する前記第1表面に接合されている、超電導線の製造方法。 - 前記第1の端部に位置する前記第1表面側の前記第1の補強層及び前記第2の端部に位置する前記第2表面側の前記第2の補強層は、全て除去される、請求項14に記載の超電導線の製造方法。
- 前記第1の端部に位置する前記第1表面と前記第2の端部に位置する前記第2表面との間に、前記接続部材よりも低い電気抵抗値を有する導電部材を挿入する工程を備える、請求項14または15のいずれか1項に記載の超電導線の製造方法。
- 第1表面と、前記第1表面の反対側の面である第1裏面とを有する第1の超電導線材を、第2表面と、前記第2表面の反対側の面である第2裏面とを有する第2の超電導線材に接合する工程を備え、
前記第1の超電導線材は、第1の超電導層と、前記第1表面側及び前記第1裏面側に設けられた第1の補強層とを有し、
前記第1の超電導線材は、前記第1表面側の前記第1の補強層の少なくとも一部が除去された第1の端部を有し、
前記第2の超電導線材は、第2の超電導層と、前記第2表面側及び前記第2裏面側に設けられた第2の補強層とを有し、
前記第2の超電導線材は、前記第2表面側の前記第2の補強層の少なくとも一部が除去された第2の端部を有し、
前記第1の端部に位置する前記第1表面は、前記第2の端部に位置する前記第2表面に接合されており、
前記第1裏面側の前記第1の補強層は、前記第1の端部から突出している第1の突出部を有し、
前記第2裏面側の前記第2の補強層は、前記第2の端部から突出している第2の突出部を有し、
前記第1の突出部は前記第2表面に接合し、前記第2の突出部は前記第1表面に接合している、超電導線の製造方法。 - 前記第1の端部に位置する前記第1表面側の前記第1の補強層及び前記第2の端部に位置する前記第2表面側の前記第2の補強層は、全て除去される、請求項17に記載の超電導線の製造方法。
- 第1表面と、前記第1表面の反対側の面である第1裏面とを有する第1の超電導線材と、第2表面と、前記第2表面の反対側の面である第2裏面とを有する第2の超電導線材とを、接続部材により前記第1表面と前記第2表面との間に配置された第3の補強部材に接合する工程を備え、
前記第1の超電導線材は、第1の超電導層と、前記第1表面側及び前記第1裏面側に設けられた第1の補強層とを有し、
前記第1の超電導線材は、前記第1表面側の前記第1の補強層の少なくとも一部が除去された第1の端部を有し、
前記第2の超電導線材は、第2の超電導層と、前記第2表面側及び前記第2裏面側に設けられた第2の補強層とを有し、
前記第2の超電導線材は、前記第2表面側の前記第2の補強層の少なくとも一部が除去された第2の端部を有し、
前記第1の端部に位置する前記第1表面は、前記第2の端部以外に位置する前記第2表面に対向するように配置されており、前記第2の端部に位置する前記第2表面は、前記第1の端部以外に位置する前記第1表面に対向するように配置されており、
前記第3の補強部材は、前記接続部材よりも電気抵抗値が低く、前記接続部材よりも強度が高い、超電導線の製造方法。 - 前記第1の端部に位置する前記第1表面側の前記第1の補強層及び前記第2の端部に位置する前記第2表面側の前記第2の補強層は、全て除去される、請求項19に記載の超電導線の製造方法。
- 第1表面と、前記第1表面の反対側の面である第1裏面とを有する第1の超電導線材と、
第2表面と、前記第2表面の反対側の面である第2裏面とを有する第2の超電導線材と、
前記第1の超電導線材を前記第2の超電導線材に接合する接続部材とを備え、
前記第1の超電導線材は、前記第1表面側が縮み、前記第1裏面側が伸びるように湾曲している第1湾曲部を有しており、
前記第2の超電導線材は、前記第2表面側が伸び、前記第2裏面側が縮むように湾曲している第2湾曲部を有しており、
前記接続部材は、前記第1湾曲部に位置する前記第1表面と、前記第2湾曲部に位置する前記第2表面とを接合している、超電導線。 - 前記第1の超電導線材は、第1の超電導層と、前記第1の超電導層の前記第1表面側及び前記第1裏面側に設けられた第1の補強層とを有しており、
前記第2の超電導線材は、第2の超電導層と、前記第2の超電導層の前記第2表面側及び前記第2裏面側に設けられた第2の補強層とを有しており、
前記第1の補強層及び前記第2の補強層は、前記第1の超電導層及び前記第2の超電導層よりも剛性が高い金属材料で形成されている、請求項21に記載の超電導線。 - 前記第1の超電導線材と前記第2の超電導線材とが重なり合っている部分の長さは、5mm以上1000mm以下である、請求項21に記載の超電導線。
- 前記第1の超電導線材と前記第2の超電導線材とが重なり合っている部分において、30mm以上1000mm以下の曲率半径を有する、請求項21に記載の超電導線。
- 前記第1の超電導線材は、第1の超電導層と、前記第1の超電導層の前記第1表面側及び前記第1裏面側に設けられた第1の補強層とを有しており、
前記第2の超電導線材は、第2の超電導層と、前記第2の超電導層の前記第2表面側及び前記第2裏面側に設けられた第2の補強層とを有しており、
前記第1湾曲部は、前記第1表面側の前記第1の補強層の少なくとも一部が除去されている第1の端部を含み、
前記第2湾曲部は、前記第2表面側の前記第2の補強層の少なくとも一部が除去されている第2の端部を含む、請求項21に記載の超電導線。 - 前記第1の端部に位置する前記第1表面は、前記接続部材により、前記第2の端部以外に位置する前記第2表面に接合され、前記第2の端部に位置する前記第2表面は、前記接続部材により、前記第1の端部以外に位置する前記第1表面に接合されている、請求項25に記載の超電導線。
- 前記接続部材よりも低い電気抵抗値を有し、前記第1の端部に位置する前記第1表面と前記第2の端部に位置する前記第2表面との間に配置されている導電部材を備えている、請求項25に記載の超電導線。
- 前記第1の端部において前記第1表面側の前記第1の補強層は全て除去されており、前記第2の端部において前記第2表面側の前記第2の補強層は全て除去されている、請求項25に記載の超電導線。
- 前記第1の補強層は前記第1の超電導層に対して圧縮歪みを生じさせており、前記第2の補強層は前記第2の超電導層に対して圧縮歪みを生じさせている、請求項28に記載の超電導線。
- 第1表面と、前記第1表面の反対側の面である第1裏面とを有する第1の超電導線材と、第2表面と、前記第2表面の反対側の面である第2裏面とを有する第2の超電導線材と、接続部材とを準備する工程と、
前記第1表面と前記第2表面との間に前記接続部材を挿入した状態で前記第1の超電導線材、前記第2の超電導線材及び前記接続部材を挟持する工程と、
前記第1の超電導線材、前記第2の超電導線材及び前記接続部材の挟持されている部分に熱及び圧力を加える工程とを備え、
前記第1の超電導線材は、前記挟持されている部分において、前記第1表面側が縮み、前記第1裏面側が伸びるように湾曲しており、
前記第2の超電導線材は、前記挟持されている部分において、前記第2表面側が伸び、前記第2裏面側が縮むように湾曲している、超電導線の製造方法。 - 前記挟持する工程並びに前記熱及び圧力を加える工程は、接合装置により行われ、
前記接合装置は、押圧部と、前記押圧部の上方に配置され、内部にヒータが配置された固定部と、前記押圧部を上下方向に移動させる駆動部とを備え、
前記押圧部は、上面を有し、
前記固定部は、下面を有し、
前記上面及び前記下面は、同一方向に凸の湾曲形状を含み、
前記第1の超電導線材、前記第2の超電導線材及び前記接続部材は、前記上面と前記下面とにより挟持され、
前記熱は、前記ヒータにより加えられ、
前記圧力は、前記駆動部が前記固定部を上下方向に移動させて前記上面と前記下面との間隔を変化させることにより加えられる、請求項30に記載の超電導線の製造方法。 - 前記固定部は、第1の部分と、第2の部分とに分割されており、
前記挟持する工程は、
前記第1の部分及び前記第2の部分のいずれか一方に位置する前記下面と前記上面との間で前記第1の超電導線材、前記第2の超電導線材及び前記接続部材を挟持する第1工程と、
前記第1の部分及び前記第2の部分の他方に位置する前記下面と前記上面との間で前記第1の超電導線材、前記第2の超電導線材及び前記接続部材を挟持する第2工程と、
前記第1の部分及び前記第2の部分の位置を固定する第3工程とを含む、請求項31に記載の超電導線の製造方法。 - 前記接合装置は、前記圧力を測定する測定部がさらに設けられており、
前記駆動部は、前記測定部における測定結果に基づき、前記圧力の変化が所定の範囲内となるように制御される、請求項31に記載の超電導線の製造方法。 - 前記上面の曲率半径及び前記下面の曲率半径は、30mm以上1000mm以下である、請求項31に記載の超電導線の製造方法。
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