JP3701605B2 - Dislocation superconducting tape unit and superconducting application equipment using the same - Google Patents

Dislocation superconducting tape unit and superconducting application equipment using the same Download PDF

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、テープ状の超電導導体を複数本転位撚り合わせた転位超電導テープユニット及びこれを用いた超電導応用機器に係わり、詳しくは巻線加工等により曲げ歪みが印加されても、転位撚り構造を維持でき、交流電流通電時の偏流を抑制できる転位超電導テープユニット及びこれを用いた超電導応用機器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
超電導ケーブル、超電導変圧器、超電導マグネット、超電導限流器等の超電導応用機器には、テープ状の超電導導体を複数本転位撚り合わせた転位超電導テープユニットが用いられている。
図１３は、従来の転位超電導テープユニットが備えられた超電導ケーブルの例を示す斜視図であり、図１４は、図１３の超電導ケーブルに備えられた転位超電導テープユニットの説明図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は断面図である。
図１３の超電導ケーブル１１０は、交流電流通電時において偏流を抑制した構造を有するもので、パイプ状のフォーマ（管体）１１７の周囲に転位超電導テープユニット１１５が螺旋状に巻回されて超電導体層１２４が複数層積層され、これら超電導体層１２４、１２４間に絶縁テープ等からなる層間絶縁層１２５が介在されてなるものである。
この転位超電導テープユニット１１５は、図１４（ａ）に示すようにテープ状の超電導導体（超電導テープ）１１８を複数本（図面では５本）転位撚り合わせてなる長尺の帯状のものである。この転位超電導テープユニット１１５では、テープ状の超電導導体１１８の複数本を集合して撚り合わす際に、各テープ状の超電導導体１１８がその長尺方向において、順次その位置を代えて変位するように撚り合わすことにより、後述の各超電導素線１１９のインピーダンスを均等にしている。
【０００３】
フォーマ１１７の表面は、該フォーマ１１７と転位超電導テープユニット１１５間の通電を抑制するために絶縁処理が施されている。また、このフォーマ１１７の内部は、冷却媒体の流路とされ、テープ状の超電導導体１１８の冷却が行われる。
テープ状の超電導導体１１８は、図１４（ｂ）に示すように、超電導多心素線（超電導素線）が平坦化されてなるテープ状の超電導素線１１９の表面に硫化処理が施されて高抵抗化膜１２０が形成されてなるものである。上記超電導多心素線は、Ａｇ等から形成されたシース材からなる基地の内部に、超電導フィラメントなどの超電導体からなるコア部または熱処理により超電導体となる材料を有するコア部が備えられてなるものである。上記コア部の超電導体あるいは熱処理により超電導体となる材料としては、Ｂｉ2Ｓｒ2Ｃａ1Ｃｕ2Ｏx （Ｂｉ２２１２相）、Ｂｉ2Ｓｒ2Ｃａ2Ｃｕ3Ｏy（Ｂｉ２２２３相）などで示される組成を持つものが用いられる。
上記のような構成の超電導ケーブル１１０の外側には、図示しない半導体層、絶縁層、保護層、断熱層、防食層などが必要に応じて形成されて使用される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで従来の転位超電導テープユニット１１５では、テープ状の超電導導体１１８の剛性が高いことから転位撚り構造が乱れ易いために、転位超電導テープユニット１１５の一定間隔毎に図１４の二点鎖線で示すように粘着テープ１２７を環状に巻き付け、貼り付けていた。この粘着テープ１２７は、転位超電導テープユニット１１５と接する側の面全体に粘着層が形成されたものである。
【０００５】
しかしながら上記のような粘着テープ１２７が貼り付けられた転位超電導テープユニット１１５は、各超電導導体１１８は粘着テープ１２７に固定された状態となっているので、言い換えれば、超電導導体１１８・・・が一体化されたようになっているので、転位超電導テープユニット１１５に曲げ歪みが印加された場合に、この一体化された超電導導体１１８・・・に歪みがかかり、特に、転位超電導テープユニット１１５の最上部（最外部）に位置するテープ状の超電導導体１１８・・・に大きく曲げ歪みが加わってしまうことがある。
【０００６】
転位超電導テープユニット１１５を超電導ケーブル等の超電導応用機器に応用する場合には、転位超電導テープユニット１１５をフォーマ１１７の周囲に巻き付ける工程や、転位超電導テープユニット１１５をフォーマ１１７に巻き付けた超電導ケーブル１１０をドラムに巻き取る工程などの工程において転位超電導テープユニット１１５にある一定の歪みが印加されることになるが、上記のような粘着テープ１２７が貼り付けられた転位超電導テープユニット１１５では、テープ状の超電導導体１１８の許容値以上に曲げ歪みが加わることがあり、このように超電導導体１１８・・・が大きく歪むと、転位撚構造が乱れ、交流電流通電時における交流損失が大きくなり、偏流が起こってしまう。
【０００７】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、巻線加工等により曲げ歪みが印加されても、転位撚り構造を保持でき、交流電流通電時の交流損失を低減でき、偏流を抑制できる転位超電導テープユニットを提供することを目的とする。
また、本発明は、巻線加工等により曲げ歪みが印加されても、転位撚り構造を保持でき、交流電流通電時の交流損失を低減でき、偏流を抑制できる転位超電導テープユニットを用いた超電導ケーブル、超電導変圧器、超電導マグネット、超電導限流器等の超電導応用機器の提供を他の目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、複数本のテープ状の超電導導体の積層体同士が並列され、これら積層体を構成する複数本のテープ状の超電導導体が転位撚り合わされてなる転位超電導テープユニットであって、
該転位超電導テープユニットの周囲に転位撚り構造保持用テープが遊びを持たせて巻き付けられ、該転位撚り構造保持用テープの一部分は上記複数本のテープ状の超電導導体の積層体の間に介在されており、上記の各テープ状の超電導導体は最外層に表面平滑性を有する絶縁被膜が形成されたものであることを特徴とする転位超電導テープユニットを上記課題の解決手段とした。
【０００９】
本発明の転位超電導テープユニットにおいて、上記転位撚り構造保持用テープは一方の面の両端部に粘着部が形成されたものであってもよい。この転位撚り構造保持用テープの粘着部間に位置する非粘着部は、上記複数本のテープ状の超電導導体の積層体の間に介在されており、上記転位撚り構造保持用テープの一方の端部は上記一方の積層体の周囲を通って上記粘着部が上記非粘着部に貼着され、他方の端部は上記一方の積層体の周囲と他方の積層体の周囲を順次通って上記転位撚り構造保持用テープの粘着部形成面と反対側の面に上記粘着部が貼着されていてもよい。
【００１０】
また、本発明の転位超電導テープユニットにおいて、上記転位撚り構造保持用テープは一方の面の一方の端部に粘着部が形成されたものであってもよい。この転位撚り構造保持用テープの他方の端部は上記複数本のテープ状の超電導導体の積層体の間に介在されるか、又は上記積層体の間を通って外側に導出され、上記一方の端部は上記一方の積層体の周囲と他方の積層体の周囲を順次通って上記転位撚り構造保持用テープの粘着部形成面と反対側の面に上記粘着部が貼着されていてもよい。
【００１１】
また、本発明は、複数本のテープ状の超電導導体の積層体同士が並列され、これら積層体を構成する複数本のテープ状の超電導導体が転位撚り合わされてなる転位超電導テープユニットであって、
該転位超電導テープユニットの周囲に転位撚り構造保持用テープが遊びを持たせて巻き付けられており、上記複数本のテープ状の超電導導体の積層体の間に他の転位撚り構造保持用テープが介在されており、前記の各テープ状の超電導導体は最外層に表面平滑性を有する絶縁被膜が形成されたものであることを特徴とする転位超電導テープユニットを上記課題の解決手段とした。
【００１２】
また、本発明の転位超電導テープユニットにおいて、上記他の転位撚り構造保持用テープは、上記複数本のテープ状の超電導導体の積層体の間に縦に配置されていてもよい。
また、本発明の転位超電導テープユニットにおいて、各テープ状の超電導導体の最外層に形成される表面平滑性を有する絶縁被膜のヤング率が１５０ＭＰａ以上であることが好ましい。
また、本発明の転位超電導テープユニットにおいて、各テープ状の超電導導体の最外層に形成される表面平滑性を有する絶縁被膜の硬度がロックウエル硬さでＭ５０以上であることが好ましい。
また、本発明の転位超電導テープユニットにおいて、各テープ状の超電導導体の最外層に形成される表面平滑性を有する絶縁被膜の膜厚が３μｍ〜３０μｍであることが好ましい。
【００１３】
本発明において、上記テープ状の超電導導体としては、テープ状の超電導素線の表面に硫化処理が施されて高抵抗化膜が形成され、さらにこれの表面に表面平滑性を有する絶縁被膜が形成されたものであってもよい。
本発明において、上記テープ状の超電導素線は、超電導体からなるコア部または熱処理により超電導体となる材料を有するコア部がシース材からなる基地の内部に備えられてなる超電導素線を平坦化してなるものであり、上記高抵抗化膜は上記基地を形成するシース材よりも電気抵抗率の高いものであることが好ましい。
【００１４】
上記コア部をなす超電導体またはコア部の熱処理により超電導体となる材質としては、単体では機械的に脆い性質を有する超電導材料が挙げることができ、例えば、Ｂｉ2Ｓｒ2Ｃａ1Ｃｕ2Ｏx （Ｂｉ２２１２相）、Ｂｉ2Ｓｒ2Ｃａ2Ｃｕ3Ｏy（Ｂｉ２２２３相）、Ｂｉ1.6Ｐｂ0.4Ｓｒ2Ｃａ2Ｃｕ3Ｏx、Ｔｌ2Ｂａ2Ｃａ2Ｃｕ3Ｏy、Ｙ1Ｂａ2Ｃｕ3Ｏ7-xなどで示される組成をもつ酸化物超電導材料のような高温超電導材料や、Ｎｂ3Ｓｎ、Ｎｂ3Ａｌなどで示される組成をもつ超電導材料のうちから選択された一種以上のものが用いられ、特に、Ｂｉ系２２２３相またはＢｉ系２２１２相のＢｉ系酸化物超電導材料が用いられることが好ましい。
【００１５】
上記シース材が、Ａｇ，Ｐｔ，Ａｕ等の貴金属あるいはそれらの合金あるいは強化銀（Ａｇ−０．２ｗｔ％Ｍｇ−０．３ｗｔ％Ｓｂ）からなるものであることが好ましい。
上記高抵抗化膜は、上記シース材の硫化物からなるものであることが好ましく、このなかでも硫化銀からなることがさらに好ましい。
上記表面平滑性を有する絶縁被膜の材質としては、上記テープ状の超電導素線との密着性が良好で、特に上記シース材との密着性が良好で、テープ状の超電導導体同士の摩擦力を小さくできる材料が用いられ、例えば、ＪＳＲ株式会社製のＲ２０１２、Ｒ２０２７、Ｒ２０３１、Ｒ２０７０（Ｒ２０１２〜Ｒ２０７０はいずれも商品名）等の紫外線硬化型樹脂が用いられる。
【００１６】
上記転位超電導テープユニットの周囲に遊びを持たせて巻き付けられる転位撚り構造保持用テープの材質としては、du Pont社製のカプトン（商品名）等のポリイミドテープ、ポリプロピレンテープ、ポリエステルテープ等のうちから選択されたものが用いられることが好ましい。
上記複数本のテープ状の超電導導体の積層体の間に介在される他の転位撚り構造保持用テープの材質としては、du Pont社製のカプトン（商品名）等のポリイミドテープ、ポリプロピレンテープ、ポリエステルテープ、プラスチックテープ、紙テープ等のうちから選択されたものが用いられることが好ましい。
また、他の転位撚り構造保持用テープの材質としては、補強を兼ねてＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６等のオーステナイト系ステンレス鋼、Ｃｕ合金テープ等のうちから選択されたものを用いてもよく、超電導特性の安定化を兼ねてＣｕテープ、Ａｇテープ、Ａｌテープ等のうちから選択されたものを用いてもよい。
本発明の転位超電導テープユニットにおいては、上記テープ状の超電導導体の横断面形状が矩形状であることが好ましい。また、上記他の転位撚り構造保持用テープの横断面形状が矩形状であることが好ましい。
【００１７】
また、本発明は、上記のいずれかの構成の本発明の転位超電導テープユニットを用いたことを特徴とする超電導応用機器を上記課題の解決手段とした。
また、本発明は、上記のいずれかの構成の本発明の転位超電導テープユニットが管体の周囲に巻回されてなることを特徴とする超電導ケーブルを上記課題の解決手段とした。上記管体は、ステンレス鋼製とされることが好ましい。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る転位超電導テープユニットと、これを用いた超電導応用機器の一実施形態を、図面に基づいて説明する。
（転位超電導テープユニットの第１の実施形態）
図１は、本発明の転位超電導テープユニットの第１の実施形態を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は断面図である。
本実施形態の転位超電導テープユニット１５は、図１（ａ）に示すように複数本（図面では１２本）のテープ状の超電導導体（超電導テープ）１８が転位撚り合わせてなる転位超電導テープユニットの周囲に転位撚り構造保持用テープ３０が遊びを持たせて巻き付けられたものである。この転位撚り構造保持用テープ３０は、転位超電導テープユニット１５の転位撚渡り部Ｐ、Ｐの間の位置毎に設けられている。
さらに詳しくは、テープ状の超電導導体（超電導テープ）１８を上下に積層した積層体（図面では超電導導体１８を６本積層した積層体）１８ａ、１８ａが左右に並列され、これら積層体１８ａ、１８ａを構成する複数本のテープ状の超電導導体１８が転位撚り合わされてなる転位超電導テープユニット１５であって、該転位超電導テープユニット１５の周囲に遊びを持たせて巻き付けられた転位撚り構造保持用テープ３０の一部分は複数本のテープ状の超電導導体１８の積層体１８ａ、１８ａの間に介在されているものである。
転位超電導テープユニット１５を構成する複数本のテープ状の超電導導体１８は撚り合わす際に各テープ状の超電導導体１８がその長尺方向において、順次その位置を代えて変位するように撚り合わされたものである。
【００１９】
上記テープ状の超電導導体１８は、図１（ｂ）に示すようにテープ状の超電導素線１９の表面に硫化処理が施されて高抵抗化膜２０が形成され、さらに高抵抗化膜２０の表面に表面平滑性を有する絶縁被膜２１が形成されてなるものある。このテープ状の超電導導体１８は最外層に表面平滑性を有する絶縁被膜２１を有している。
この超電導導体１８の横断面形状は、矩形状とすることが好ましい。この超電導導体１８の具体的寸法は、幅１．０ｍｍ〜５．０ｍｍ程度、厚さ０．１ｍｍ〜１．０ｍｍ程度の範囲のものとされる。
上記高抵抗化膜２０は、後述するシース材の硫化物からなるものであり、このなかでも硫化銀からなることが好ましい。このような高抵抗化膜２０は、後述する基地２９を形成するシース材よりも電気抵抗率が高くなっていることが、テープ状の超電導導体１８の表面を高抵抗化することができ、隣接するテープ状の超電導導体１８のシース材２９に渦電流が導通することがなく、各々のテープ状の超電導導体１８の内部に渦電流が留まるようにできる点で好ましい。例えば、基地２９が電気抵抗率の低いＡｇ（７７Ｋにおいて電気抵抗率が０．３μΩｃｍ）等から構成されている場合、該基地２９の周囲の高抵抗化膜２０が電気抵抗率の高い硫化銀（７７ＫにおいてＡｇの電気抵抗率の約１０3倍以上の電気抵抗率を有する）などから構成される。
【００２０】
上記テープ状の超電導素線１９は、図２に示すような超電導多心素線（超電導素線）２５が平坦化されてなるものである。この超電導素線１９の横断面形状は、矩形状とすることが好ましい。この超電導素線１９は、幅１．０ｍｍ〜５．０ｍｍ程度、厚さ０．１ｍｍ〜１．０ｍｍ程度の範囲のものとされる。
上記超電導多心素線２５は、超電導フィラメントなどの複数本の超電導体２７からなるコア部２８または熱処理により超電導体となる材料２７を有するコア部２８がシース材からなる基地２９の内部に備えられてなるものである。
【００２１】
コア部２８の超電導体２７あるいは熱処理により超電導体となる材料２７としては、単体では機械的に脆い性質を有する超電導材料が挙げることができ、例えば、Ｂｉ2Ｓｒ2Ｃａ1Ｃｕ2Ｏx （Ｂｉ２２１２相）、Ｂｉ2Ｓｒ2Ｃａ2Ｃｕ3Ｏy（Ｂｉ２２２３相）、Ｂｉ1.6Ｐｂ0.4Ｓｒ2Ｃａ2Ｃｕ3Ｏx、Ｔｌ2Ｂａ2Ｃａ2Ｃｕ3Ｏy、Ｙ1Ｂａ2Ｃｕ3Ｏ7-xなどで示される組成をもつ酸化物超電導材料のような高温超電導材料や、Ｎｂ3Ｓｎ、Ｎｂ3Ａｌなどで示される組成をもつ超電導材料のうちから選択された一種以上のものが用いられ、特に、Ｂｉ系２２２３相またはＢｉ系２２１２相のＢｉ系酸化物超電導材料が用いられる。
基地２９を形成するシース材としては、Ａｇ，Ｐｔ，Ａｕ等の貴金属あるいはそれらの合金あるいは強化銀（Ａｇ−０．２ｗｔ％Ｍｇ−０．３ｗｔ％Ｓｂ）からなるものが用いられる。
上記のようなテープ状の超電導素線１９の表面は、平滑性は十分でなく、表面に微小の凹凸が形成されていることがあり、この凹凸はシース材中に添加された元素（特にＭｇ）が表面に拡散することに起因する。このような凹凸がテープ状の超電導素線１９の表面に生じていると、高抵抗化膜２０を形成しても凹凸が残ってしまう。
【００２２】
上記表面平滑性を有する絶縁被膜２１の材質としては、上記テープ状の超電導素線１９との密着性が良好で、特に上記シース材との密着性が良好で、テープ状の超電導導体１８、１８同士の摩擦力を小さくできる材料が用いられる。
絶縁被膜２１は硬度がロックウエル硬さでＭ５０以上であることが好ましい。絶縁被膜２１の硬度がＭ５０より小さいと、この転位超電導テープユニット１５を巻線加工等する際に曲げ歪み等の応力が印加された場合に、転位撚り構造保持用テープ３０が設けられていてもテープ状の超電導導体１８、１８同士の摩擦力が大きくなるため、テープ状の超電導導体１８が応力を緩和するように変形や移動しにくくなり、転位撚り構造保持用テープ３０を設ける効果が小さくなってしまう。
【００２３】
絶縁被膜２１のヤング率が１５０ＭＰａ以上であることが好ましい。絶縁被膜２１のヤング率が１５０ＭＰａより小さいと、この転位超電導テープユニット１５を巻線加工等する際に曲げ歪み等の応力が印加された場合に、転位撚り構造保持用テープ３０が設けられていてもテープ状の超電導導体１８、１８同士の摩擦力が大きくなるため、テープ状の超電導導体１８が応力を緩和するように変形や移動しにくくなり、転位撚り構造保持用テープ３０を設ける効果が小さくなってしまう。
【００２４】
絶縁被膜２１の材質の具体例としては、ウレタンアクリレート系樹脂等の紫外線硬化型樹脂で上記のような条件を満たすものが用いられ、さらに具体的にはＪＳＲ株式会社製のＲ２０１２、Ｒ２０２７、Ｒ２０３１、Ｒ２０７０（Ｒ２０１２〜Ｒ２０７０はいずれも商品名）等のうちから適宜選択して用いられる。上記Ｒ２０１２は、硬度がロックウエル硬さでＭ５０、ヤング率が５０ＭＰａのものである。上記Ｒ２０２７は、硬度がロックウエル硬さでＭ１００、ヤング率が２３０ＭＰａのものである。上記Ｒ２０３１は、硬度がロックウエル硬さでＭ１１０、ヤング率が２６０ＭＰａのものである。上記Ｒ２０７０は、硬度がロックウエル硬さでＭ１２０、ヤング率が２９０ＭＰａのものである。
【００２５】
この絶縁被膜２１の膜厚は３μｍ〜３０μｍであることが好ましい。絶縁被膜２１の膜厚が３μｍ未満であると、超電導素線１９や高抵抗化膜２０の表面に生じた凹凸をカバーすることができず、テープ状の超電導導体１８の表面に凹凸ができてしまい、表面平滑性が不十分である。絶縁被膜２１の膜厚が３０μｍを越えると、膜厚の均一性を確保することが難しくなり、またエッジ付近での膜厚が異常に大きくなる現象が生じてしまう。
上記のような絶縁被膜２１を最外層に有するテープ状の超電導導体１８は、表面平滑性が優れたものとなる。
【００２６】
転位撚り構造保持用テープ３０の材質としては、du Pont社製のカプトン（商品名）等のポリイミドテープ、ポリプロピレンテープ、ポリエステルテープ等を用いることができる。この転位撚り構造保持用テープ３０の具体的寸法は、幅５ｍｍ〜１５ｍｍ程度、厚さ０．０２５ｍｍ〜０．０５ｍｍ程度の範囲のものとされる。
この転位撚り構造保持用テープ３０は、図３に示すように一方の面の両端部にそれぞれ粘着剤等からなる粘着部３２ａ、３２ｂが形成されており、これら粘着部３２ａ、３２ｂ間には非粘着部３３が形成されている。
粘着部３０ａ、３０ｂのうち一方の粘着部３２ａの長さＬ1は、例えば、１ｍｍ〜７ｍｍ程度の範囲であり、好ましくは４ｍｍ〜５ｍｍ程度の範囲であり、他方の粘着部３２ｂの長さＬ2は、例えば、７ｍｍ〜１２ｍｍ程度の範囲であり、好ましくは９ｍｍ〜１０ｍｍ程度の範囲である。
【００２７】
このような転位撚り構造保持用テープ３０は、粘着部３２ａ、３２ｂ間に位置する非粘着部３３が複数本のテープ状の超電導導体１８の積層体１８ａ、１８ａの間に介在されている。さらにこの転位撚り構造保持用テープ３０の一方の端部３０ａは一方の積層体１８ａの周囲を通って粘着部３２ａが非粘着部３３に貼着され、他方の端部３０ｂは一方の積層体１８ａの周囲と他方の積層体１８ａの周囲を順次通って該転位撚り構造保持用テープ３０の粘着部形成面と反対側の面に粘着部３０ｂが貼着されている。
このように転位撚り構造保持用テープ３０は、一方の面のみに粘着部３２ａ、３２ｂが部分的に形成されており、これら粘着部３２ａ、３２ｂは転位撚り構造保持用テープ３０の非粘着部３３やテープ３０の粘着部形成面と反対側の面に貼着され、テープ状の超電導導体１８に貼着されていないので、各テープ状の超電導導体１８は転位撚り構造保持用テープ３０に固定されておらず、複数のテープ状の超電導導体１８は束ねられているものの一体化せずに複数のテープ状の超電導導体１８がそれぞれ分離した状態となっている。
【００２８】
次に、図１に示した転位超電導テープユニット１５の製造方法の一例を工程順に説明する。
〔原料粉末処理工程〕
酸化物超電導物質の原料粉末、例えばＢｉ2Ｏ3，ＰｂＯ，ＳｒＣＯ3 ，ＣａＣＯ3 ，ＣｕＯ、からなるものを、Ｂｉ：Ｐｂ：Ｓｒ：Ｃａ：Ｃｕの混合比が１．８：０．４：２．２：３．０となるように混合し、７８０℃〜８２０℃の範囲の温度条件においておこなう熱処理（仮焼き）と該仮焼きした後における粉砕とを複数回繰り返す。
ここで、混合する原料粉末は、上記の他にＢｉ，Ｐｂ，Ｓｒ，Ｃａ，Ｃｕの各元素の酸化物、炭酸塩のいずれでもよい。
〔充填工程〕
上記粉砕した原料粉末をＣＩＰ（冷間静水圧プレス）成形等により例えば円柱体とし、ついでこの円柱体をＡｇ等のシース材からなる第一のパイプ内部に充填して封入し、シース材複合体（Ａｇシース複合体）を形成する。
【００２９】
〔単心線の伸線（引き抜き）加工工程〕
上記シース材複合体（Ａｇシース複合体）を、ダイス等によって所定の線径にまで伸線加工し、超電導単心素線（単心線）を形成する。
〔多心化工程〕
Ａｇ等のシース材からなる第二のパイプの内部に上記単心線を所定数（例えば、１９本）配置し、封入を行った後、ダイス等により所定の線径にまで伸線加工して、図２に示すような超電導多心素線（超電導素線）２５を形成する。
【００３０】
〔超電導素線の圧延熱処理反復工程〕
上記超電導多心素線２５をロール圧延等の圧延加工により、所定の厚さまで圧延して平坦化する。ここでの圧延加工に用いる装置としては、例えば、上下一対のロールを備えた２重圧延機と、このロール間に超電導多心素線２５を送り出す送出ドラムと上記ロール間で圧延された超電導多心素線２５を巻き取る巻取ドラムとからなる搬送機からなる圧延装置（図示略）が好適に用いられる。このような圧延装置を用いて超電導多心素線２５を圧延するには、上記送出ドラムから超電導多心素線２５を上記ロール間に送り出して圧延するとともに圧延された超電導多心素線２５を巻取ドラムで巻き取ることにより行われる。
ついで、この平坦化した超電導多心素線２５を、例えば熱処理ドラムに巻回状態として電気炉等の内部に収容し、温度条件を、８２０℃〜８５０℃の範囲とし、処理時間を、１０時間〜２００時間の範囲に設定して熱処理を行う。
更に、上記圧延加工（またはプレス処理）および熱処理を複数回繰り返して、所定の厚みのテープ状の超電導素線１９を形成する。なお、テープ状の超電導素線１９の表面に、熱処理時に使用するＡｌ2Ｏ3粉末が付着している場合は、Ａｌ2Ｏ3粉末を拭き取っておくことが好ましい。このＡｌ2Ｏ3粉末はコア部を超電導体とするためや、あるいはコア部の超電導特性を向上するためにテープ状の超電導素線１９を渦巻き状に巻き付けて熱処理を施すときに線間が融着するのを防止するために、素線１９の表面に塗布するものである。このＡｌ2Ｏ3粉末は銀シース材との密着性が弱いものである。
【００３１】
〔超電導素線の硫化工程〕
上記テープ状の超電導素線１９の表面に硫化処理を施して高抵抗化膜２０を形成することにより、図１に示すようなテープ状の超電導導体（超電導テープ）１８を形成する。
ここでの硫化処理に用いる装置としては、例えば、真空排気可能であり、内部に硫黄蒸気が満たされる反応容器と、該反応容器内にテープ状の超電導素線１９を送り出す送出ドラムと、上記反応容器内で硫化処理が施されたテープ状の超電導素線１９を巻き取る巻取ドラムとからなる硫化処理装置が好適に用いられる。上記反応容器には、テープ状の超電導素線１９を内部に導入する導入孔と、導入されたテープ状の超電導素線１９を導出するための導出孔が形成されており、これら導入孔と導出孔の周縁部には、テープ状の超電導素線１９を通過させている状態で各孔の隙間を閉じて上記反応容器内を気密状態にする封止機構が設けられている。また、上記反応容器には、ヒータ（図示略）が備えられており、この反応容器を加熱できるようになっている。
【００３２】
このような硫化処理装置を用いてテープ状の超電導素線１９の表面に硫化処理を施すには、上記反応容器の内部を真空排気した後、該反応容器内に所定温度範囲の硫黄蒸気を供給し、ついで、上記送出ドラムからテープ状の超電導素線１９を上記硫黄蒸気が満たされた上記反応容器内に送り出すとともに硫化処理が施されたテープ状の超電導素線１９を上記巻取ドラムで巻き取ると、表面に高抵抗化膜２０を形成できる。上記の反応容器内に供給される硫黄蒸気としては、二塩化硫黄、二塩化二硫黄、二酸化硫黄などの蒸気を挙げることができる。上記反応容器内に供給される硫黄蒸気の温度としては、５０゜Ｃ〜１７０゜Ｃ程度の範囲内とされる。上記反応容器内の温度としては、供給された硫黄蒸気が液化しないような温度である。硫化処理時間としては、６０〜３００００秒程度である。ここでの硫化処理時間は、上記反応容器内に送り込むテープ状の超電導素線１９の線速等によって変更できる。
【００３３】
〔絶縁被膜の形成工程〕
高抵抗化膜２０を形成したテープ状の超電導素線１９の表面に絶縁被膜２１を形成することにより、図１に示すようなテープ状の超電導導体（超電導テープ）１８を形成する。
ここでの絶縁被膜２１の形成に用いる装置の例としては、図１２に示すように、成膜室２５と、該成膜室２６内に高抵抗化膜２０を形成したテープ状の超電導素線１９を送り出す送出ドラム（図示略）と、上記成膜室２５内に配置された貯液部２６と樹脂供給部２７とダイス２８と、表面に紫外線硬化型樹脂が付着したテープ状の超電導素線１９に紫外線を照射して、紫外線硬化型樹脂を硬化させる紫外線照射装置（図示略）と、絶縁被膜２１が形成されたテープ状の超電導素線１９を巻き取る巻取ドラム（図示略）とから概略構成されている。
【００３４】
成膜室２５には、上記送出ドラムから送り出されたテープ状の超電導素線１９を該容器２５内に導入するための導入口２５ａが形成されている。この導入口２５ａの上方（超電導素線１９の進行方向下流側）に貯液部２６が設けられている。貯液部２６には、樹脂供給部２７から絶縁被膜形成用の紫外線硬化型樹脂液２６ｂがオーバーフロー状態（溢れ出る状態）で供給されるようになっている。この貯液部２６には、導入口２５ａから導入されたテープ状の超電導素線１９を挿通するための挿通孔２６ａが形成されている。この貯液部２６の上方にダイス２８が設けられている。このダイス２８には、貯液部２６で表面（高抵抗化膜２０の表面）に紫外線硬化型樹脂液２６ｂが付着した超電導素線１９に付着している余分の紫外線硬化型樹脂液２６を取り除くためのダイス孔２８ａが形成されている。このダイス孔２８ａの上方の成膜室２５の部分に、紫外線硬化型樹脂液２６ｂが付着した超電導素線１９を成膜室２５に導出するための導出口（図示略）が形成されている。そして、この導出口の上方に紫外線照射装置（図示略）が設けられ、さらにこれの上方に上記巻取ドラム（図示略）が設けられている。
【００３５】
このような絶縁被膜形成装置を用いて高抵抗化膜２０が形成されたテープ状の表面（高抵抗化膜２０の表面）に絶縁被膜を形成するには、樹脂供給部２７から上記紫外線硬化型樹脂液２６ｂを常圧でオーバーフローしながら貯液部２６に供給し、一方、上記送出ドラムから高抵抗化膜２０が形成された超電導素線１９を導入口２５ａから成膜室２５内に送り出すとともに上記導出口から導出後に紫外線照射装置を通過させた絶縁被膜２１を有する超電導素線１９を上記巻取ドラムで巻き取る。
ここで成膜室２５内に送り出された超電導素線１９は、挿通孔２６ａを通った後、貯液部２６で表面に紫外線硬化型樹脂液２６ｂが付着し、ついでこの紫外線硬化型樹脂液２６ｂが付着した超電導素線１９はダイス２８のダイス孔２８ａを通過する際に余分な紫外線硬化型樹脂液２６ｂが除去されて均一な厚みの紫外線硬化型樹脂膜が形成され、ついでこの紫外線硬化型樹脂膜が形成された超電導素線１９は上記導出口から導出された後、上記紫外線照射装置内を通過する際に紫外線が照射されて上記紫外線硬化型樹脂膜が硬化して絶縁被膜２１となり、目的とするテープ状の超電導導体（超電導テープ）１８が得られる。
絶縁被膜形成工程での超電導素線１９の線速は、０．１〜２．０ｍ／ｓ程度である。
【００３６】
〔転位撚り合せ工程〕
転位撚り合せ機を用いて上記テープ状の超電導導体１８の複数本（本実施形態では１２本）を所定の転位ピッチで転位撚り合わすが、その際、転位撚渡り部Ｐ、Ｐの間となる位置に複数本のテープ状の超電導導体１８の積層体１８ａ、１８ａの間に図４に示すように転位撚り構造保持用テープ３０の非粘着部３３を介在させる。さらにこの転位撚り構造保持用テープ３０の一方の端部３０ａを一方の積層体１８ａの周囲を通って粘着部３２ａが非粘着部３３に貼着して環状にする。さらに、他方の端部３０ｂを、一方の積層体１８ａの取り囲むテープ３０の環状にした部分の周囲と、他方の積層体１８ａの周囲を順次通って該転位撚り構造保持用テープ３０の環状にした部分の表面（粘着部形成面と反対側の面）に粘着部３０ｂを貼着する。ここで転位撚り構造保持用テープ３０を巻き付ける際、テープ状の超電導導体１８に粘着部３２ａ、３２ｂが直接接触しないようにすることが好ましい。
このようにすると図１に示すような転位超電導テープユニット１５が得られる。ここでの転位撚渡り部Ｐの長さとしては、２０ｍｍ〜５００ｍｍ程度の範囲内とされる。
【００３７】
本実施形態の転位超電導テープユニット１５によれば、転位超電導テープユニットの周囲に転位撚り構造保持用テープ３０が遊びを持たせて巻き付けられ、該転位撚り構造保持用テープ３０の一部分は複数本のテープ状の超電導導体１８の積層体１８ａ、１８ａの間に介在されており、転位超電導テープユニット１５を巻線加工等する際に曲げ歪み等の応力が印加されても、複数のテープ状の超電導導体１８は一体化せず、応力を印加されたテープ状の超電導導体１８は転位撚り構造が崩れることなく、しかも応力を緩和するように変形や移動できる。
また、特に、各テープ状の超電導導体１８は最外層に表面平滑性を有する絶縁被膜２１が形成されているので、転位超電導テープユニット１５を巻線加工等する際に曲げ歪み等の応力が印加された場合に、テープ状の超電導導体１８、１８同士の摩擦力が小さいため、テープ状の超電導導体１８が応力を緩和するように変形や移動をスムーズにでき、有利である。
また、転位撚り構造保持用テープ３０の一部分は複数本のテープ状の超電導導体１８の積層体１８ａ、１８ａの間に介在されているので、テープ状の超電導導体１８・・・の左右方向（横方向）の位置ずれを防止できる。
従って、本実施形態の転位超電導テープユニット１５は、巻線加工等により曲げ歪みが印加されても、転位撚り構造を保持でき、交流電流通電時の交流損失を低減でき、偏流を抑制できる。このように本実施形態の転位超電導テープユニット１５は、巻線加工等により曲げ歪みが印加されても、転位撚り構造を保持できるので、粘着テープが貼り付けられた従来の転位超電導テープユニットに比べて可撓性を向上できる。
【００３８】
また、絶縁被膜２１を紫外線硬化型樹脂から形成した場合には、紫外線硬化型樹脂液を付着させ超電導素線１９をダイス２８通過させた後、紫外線を照射するだけで直ちに紫外線硬化型樹脂膜を硬化できるので、絶縁被膜形成工程における線速を速くでき、しかも被膜厚のコントロールが容易であり、絶縁被膜形成工程の簡略化ができ、製造効率も向上できる。絶縁被膜をホルマール（ポリビニルホルマール）から形成する場合には、超電導素線１９に被膜形成材料塗布後、焼き付け工程が必要となり、この焼き付け工程は時間を要するために、絶縁被膜形成工程のライン長が長くなり、製造効率が悪くなってしまう。
また、絶縁被膜２１を紫外線硬化型樹脂から形成した場合には、テープ状の超電導導体１８に表面平滑性以外に、耐絶縁性や、強度を確保できる。
なお、本実施形態では、テープ状の超電導導体１８は超電導素線１９と絶縁被膜２１との間に硫化処理により形成した高抵抗化膜２０を設けた場合について説明したが、超電導素線１９の表面に直接絶縁被膜２１が形成されていてもよい。
【００３９】
（転位超電導テープユニットの第２の実施形態）
図５は、本発明の転位超電導テープユニットの第２の実施形態を示す断面図である。
この第２の実施形態の転位超電導テープユニット４５が図１に示した第１の実施形態の転位超電導テープユニット１５と異なるところは、転位超電導テープユニットの周囲に図６に示すような転位撚り構造保持用テープ４０が遊びを持たせて巻き付けられている点である。この転位撚り構造保持用テープ４０は、転位超電導テープユニットの転位撚渡り部の間の位置毎に設けられている。
【００４０】
この転位撚り構造保持用テープ４０は、図６に示すように一方の面の一方の端部４０ａに粘着剤等からなる粘着部４２ａが形成されており、該一方の面の残りの部分には非粘着部４３が形成されている。この転位撚り構造保持用テープ４０の他方の端部４０ｂは複数本のテープ状の超電導導体の積層体１８ａ、１８ａの間を通って外側に導出され、一方の端部４２ａは一方の積層体１８ａの周囲と他方の積層体１８ａの周囲を順次通って転位撚り構造保持用テープ４０の粘着部形成面と反対側の面に粘着部４２ａが貼着されている。
このように転位撚り構造保持用テープ４０は、一方の面のみに粘着部４２ａが部分的に形成されており、この粘着部４２ａは転位撚り構造保持用テープ４０のの粘着部形成面と反対側の面に貼着され、テープ状の超電導導体１８に貼着されていないので、各テープ状の超電導導体１８は転位撚り構造保持用テープ４０に固定されておらず、複数のテープ状の超電導導体１８は束ねられているものの、一体化せずに複数のテープ状の超電導導体１８がそれぞれ分離した状態となっている。
【００４１】
本実施形態の転位超電導テープユニット４５によれば、転位超電導テープユニットの周囲に転位撚り構造保持用テープ４０が遊びを持たせて巻き付けられ、該転位撚り構造保持用テープ４０の一部分は複数本のテープ状の超電導導体１８の積層体１８ａ、１８ａの間に介在されているので、転位超電導テープユニット４５を巻線加工等する際に曲げ歪み等の応力が印加されても、複数のテープ状の超電導導体１８は一体化せず、応力を印加されたテープ状の超電導導体１８は転位撚り構造が崩れることなく、しかも応力を緩和するように変形や移動できる。
また、転位撚り構造保持用テープ４０の一部分は複数本のテープ状の超電導導体１８の積層体１８ａ、１８ａの間に介在されているので、テープ状の超電導導体１８・・・の左右方向（横方向）の位置ずれを防止できる。
また、特に、各テープ状の超電導導体１８は最外層に表面平滑性を有する絶縁被膜２１が形成されているので、転位超電導テープユニット４５を巻線加工等する際に曲げ歪み等の応力が印加された場合に、テープ状の超電導導体１８、１８同士の摩擦力が小さいため、テープ状の超電導導体１８が応力を緩和するように変形や移動をスムーズにでき、有利である。
従って、本実施形態の転位超電導テープユニット４５は、巻線加工等により曲げ歪みが印加されても、転位撚り構造を保持でき、交流電流通電時の交流損失を低減でき、偏流を抑制できる。このように本実施形態の転位超電導テープユニット４５は、巻線加工等により曲げ歪みが印加されても、転位撚り構造を保持できるので、粘着テープが貼り付けられた従来の転位超電導テープユニットに比べて可撓性を向上できる。
【００４２】
（転位超電導テープユニットの第３の実施形態）
図７は、本発明の転位超電導テープユニットの第３の実施形態を示す斜視図である。
この第３の実施形態の転位超電導テープユニット５５が図１に示した第１の実施形態の転位超電導テープユニット１５と異なるところは、転位超電導テープユニットの周囲に図７に示すように転位撚り構造保持用テープ５０が遊びを持たせて巻き付けられており、複数本のテープ状の超電導導体１８の積層体１８ａ、１８ａの間に他の転位撚り構造保持用テープ６０が介在されている点である。
【００４３】
この転位撚り構造保持用テープ５０は、第１の実施形態で用いた転位撚り構造保持用テープ３０と同様の材質からなるものである。この転位撚り構造保持用テープ５０は、図示していないが一方の面の両端部に部分的に粘着剤等からなる粘着部が形成されており、これら粘着部間には非粘着部５３が形成されている。この転位撚り構造保持用テープ５０は、転位超電導テープユニットの周囲に螺旋状に巻き付けられており、上記一方の端部（一方の巻き付け終端部）は先に巻き付けた転位撚り構造保持用テープ５０の粘着部形成面と反対側の面（表面）に粘着部が貼着されており、上記他方の端部（他方の巻き付け終端部）は先に巻き付けた転位撚り構造保持用テープ５０の粘着部形成面と反対側の面（表面）に粘着部が貼着されている。
このように転位撚り構造保持用テープ５０は、一方の面のみに粘着部が部分的に形成されており、これら粘着部は転位撚り構造保持用テープ５０の粘着部形成面と反対側の面（表面）に貼着され、テープ状の超電導導体１８に貼着されていないので、各テープ状の超電導導体１８は転位撚り構造保持用テープ５０に固定されておらず、複数のテープ状の超電導導体１８は束ねられているものの一体化せずに複数のテープ状の超電導導体１８がそれぞれ分離した状態となっている。
【００４４】
他の転位撚り構造保持用テープ６０は、左右に並列された積層体１８ａ、１８ａの間に縦に配置されている。
転位撚り構造保持用テープ６０の材質としては、du Pont社製のカプトン（商品名）等のポリイミドテープ、ポリプロピレンテープ、ポリエステルテープ、プラスチックテープ、紙テープ等のうちから選択されたものが用いられることが好ましい。
また、転位撚り構造保持用テープ６０の材質としては、補強を兼ねて（機械的強度の向上を兼ねて）ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６等のオーステナイト系ステンレス鋼、Ｃｕ合金テープ等のうちから選択されたものを用いてもよく、超電導特性の安定化を兼ねてＣｕテープ、Ａｇテープ、Ａｌテープ等のうちから選択されたものを用いてもよい。
転位撚り構造保持用テープ６０の横断面形状は、超電導導体１８の横断面形状と同様の矩形状とすることが好ましい。この補強材１６の具体的寸法は、幅１．０ｍｍ〜５．０ｍｍ程度、厚さ０．１ｍｍ〜１．０ｍｍ程度の範囲のものとされる。
この転位撚り構造保持用テープ６０には、粘着部は形成されていない。
【００４５】
次に、図７に示した転位超電導テープユニット５５の製造方法は、複数のテープ状の超電導導体１８の積層体１８ａ、１８ａの間に転位撚り構造保持用テープ６０を縦に配置したのち、テープ状の超電導導体１８の複数本（本実施形態では１２本）を所定の転位ピッチで転位撚り合わして転位超電導テープユニットを得、この転位超電導テープユニットの周囲に転位撚り構造保持用テープ５０を螺旋状に巻き付けることにより、転位超電導テープユニット５５が得られる。
なお、ここで用いる転位撚り構造保持用テープ６０の材質が上記金属材料または合金である場合は以下のようにして形成できる。
上記の金属材料または合金からなる線状体（テープ状にする前の転位撚り構造保持用テープ６０）をロール圧延等の圧延加工により、所定の厚さまで圧延して平坦化する。ここでの圧延加工に用いる装置としては、例えば、上下一対のロールを備えた２重圧延機と、このロール間に上記線状体を送り出す送出ドラムと上記ロール間で上記線状体を圧延して得られた転位撚り構造保持用テープ６０を巻き取る巻取ドラムとからなる搬送機からなる圧延装置（図示略）が好適に用いられる。このような圧延装置を用いて上記線状体を圧延するには、上記送出ドラムから上記線状体を上記ロール間に送り出して圧延するとともに圧延により得られた転位撚り構造保持用テープ６０を巻取ドラムで巻き取ることにより行われる。
更に、上記圧延加工（またはプレス処理）を複数回繰り返して、所定の厚みの転位撚り構造保持用テープ６０を形成する。
【００４６】
本実施形態の転位超電導テープユニット５５によれば、転位超電導テープユニットの周囲に転位撚り構造保持用テープ５０が遊びを持たせて巻き付けられており、複数本のテープ状の超電導導体１８の積層体１８ａ、１８ａの間に他の転位撚り構造保持用テープ６０が縦に配置されているので、転位超電導テープユニット５５を巻線加工等する際に曲げ歪み等の応力が印加されても、複数のテープ状の超電導導体１８は一体化せず、応力を印加されたテープ状の超電導導体１８は転位撚り構造が崩れることなく、しかも応力を緩和するように変形や移動できる。
また、特に、各テープ状の超電導導体１８は最外層に表面平滑性を有する絶縁被膜２１が形成されているので、転位超電導テープユニット５５を巻線加工等する際に曲げ歪み等の応力が印加された場合に、テープ状の超電導導体１８、１８同士の摩擦力が小さいため、テープ状の超電導導体１８が応力を緩和するように変形や移動をスムーズにでき、有利である。
従って、本実施形態の転位超電導テープユニット５５は、巻線加工等により曲げ歪みが印加されても、転位撚り構造を保持でき、交流電流通電時の交流損失を低減でき、偏流を抑制できる。このように本実施形態の転位超電導テープユニット５５は、巻線加工等により曲げ歪みが印加されても、転位撚り構造を保持できるので、粘着テープが貼り付けられた従来の転位超電導テープユニットに比べて可撓性を向上できる。
【００４７】
また、転位撚り構造保持用テープ６０が複数本のテープ状の超電導導体１８の積層体１８ａ、１８ａの間に介在されているので、テープ状の超電導導体１８・・・の左右方向（横方向）の位置ずれを防止できる。
また、積層体１８ａ、１８ａの間に介在させる転位撚り構造保持用テープ６０の材質を選択することにより、転位超電導テープユニットに種々の特性を持たせることができる。
また、本実施形態の転位超電導テープユニット５５では、中心部に転位撚り構造保持用テープ６０を配置し、転位超電導テープユニットの周囲に転位撚り構造保持用テープ５０を螺旋状に巻き付けたものであるので、第１や第２の実施形態の転位超電導テープユニット１５、４５に比べて転位撚り合わせ工程の簡略化および線速を向上でき、製造効率を向上できる。
【００４８】
なお、本実施形態では、転位超電導テープユニットに用いるテープ状の超電導導体１８の本数が１２本である場合について説明したが、要求される超電導特性に応じてテープ状の超電導導体１８の本数を選択することで目的とする超電導特性を備えた転位超電導テープユニットの提供が可能である。
【００４９】
（超電導ケーブルの実施形態）
図８は、本発明の実施形態の転位超電導テープユニットを用いた超電導ケーブルの一実施形態を示す斜視図である。
この超電導ケーブル７０は、交流電流通電時において偏流を抑制した構造を有するもので、パイプ状のフォーマ（管体）７７の周囲に第１実施形態の転位超電導テープユニット１５が螺旋状に巻回されて超電導体層８４が複数層積層され、これら超電導体層８４、８４間に絶縁テープ等からなる層間絶縁層８５が介在されてなるものである。
この転位超電導テープユニット１５の巻回方向は、Ｓ巻（右巻）の方向またはＺ巻（左巻）の方向となっている。
【００５０】
上記フォーマ７７は、ステンレス鋼などからなるものである。このようなフォーマ７７の表面は、該フォーマ７７と転位超電導テープユニット１５間の通電を抑制するために絶縁処理が施されている。このフォーマ７７の内部は、液体窒素等の冷却媒体の流路とされ、転位超電導テープユニット１５を構成する複数のテープ状の超電導導体１８の冷却が行われる。
【００５１】
このような構成の超電導ケーブル７０の製造方法としては、例えば、上記転位超電導テープユニット１５の複数組を表面に絶縁処理が施されたフォーマ７７の周囲に所定のスパイラルピッチでＺ巻あるいはＳ巻で巻回して超電導体層８４を複数層形成する際、隣接する超電導体層８４、８４間に層間絶縁層８５を介在させながら行うことにより、、図８に示すような超電導ケーブル７０が得られる。ここでのスパイラルピッチとしては、１００〜２０００ｍｍ程度の範囲内とされる。
このような構成の超電導ケーブル７０の外側には、図示しない半導体層、絶縁層、保護層、断熱層、防食層などが必要に応じて形成されて使用される。
【００５２】
本実施形態の超電導ケーブル７０は、巻線加工等により曲げ歪みが印加されても、転位撚り構造を保持でき、交流電流通電時の交流損失を低減でき、偏流を抑制できる転位超電導テープユニット１５が用いられたものであるので、この転位超電導テープユニット１５をフォーマ７７に巻回するときに転位撚り構造が乱れるのを防止できるので、優れた特性を有するものとすることができる。
【００５３】
（超電導マグネットの実施形態）
図９は、本発明の実施形態の転位超電導テープユニットを用いた超電導マグネットの一実施形態を示す斜視図である。
本実施形態の超電導マグネット９０は、巻胴９１と鍔板９２、９２を具備してなる巻枠９３に、第１の実施形態の転位超電導テープユニット１５が巻き付けられて構成されている。そして、転位超電導テープユニット１５の端未部９５ａは鍔板９２の外周縁部に形成された切り欠き状の通過孔９２ａを介して鍔板９２の外部に引き出され、この通過孔９２ａを通過する転位超電導テープユニット１５の引出部の手前部分９５ｂが、鍔板９２の外周縁部に固定された補強板９７により覆われている。なお、鍔板９２を貫通した部分の転位超電導テープユニット１５は、エポキシ樹脂接着剤等の接着部９８で鍔板９２に固定されている。
【００５４】
本実施形態の超電導マグネット９０は、巻線加工等により曲げ歪みが印加されても、転位撚り構造を保持でき、交流電流通電時の交流損失を低減でき、偏流を抑制できる転位超電導テープユニット１５が用いられたものであるので、この転位超電導テープユニット１５を巻枠９３に巻回するときに転位撚り構造が乱れるのを防止できるので、優れた特性を有するものとすることができる。
【００５５】
（超電導変圧器の実施形態）
図１０は、本発明の実施形態の転位超電導テープユニットを用いた超電導変圧器の一実施形態を示す斜視図である。図１１は、図１０のＸＩ−ＸＩ線断面図である。
本実施形態の超電導変圧器１００は、円筒型の巻胴１０２ａを備えたボビン１０２と、該ボビン１０２の巻胴１０２ａの軸方向一端側から他端側に多層に巻き付けられた第１の実施形態の転位超電導テープユニット１５と、該転位超電導テープユニット１５の層同士を隔てるスペーサ１０５とを備えて構成されている。ボビン１０２は、巻胴１０２ａと、その両端に設けられたフランジ１０２ｂ、１０２ｃとからなるものであり、このボビン１０２の巻胴１０２ａの外周には、転位超電導テープユニット１５が多層に巻き付けられている。
スペーサ１０５は、転位超電導テープユニット１５の層同士を隔て、転位超電導テープユニット１５が冷媒により効率よく冷却されるようにするために設けられているもので、その長手方向がボビン軸方向に沿うようにして、ボビン１０２の周方向に間隔をおいて複数設けられている。
【００５６】
また、転位超電導テープユニット１５の層間の間隔、および転位超電導テープユニット１５とフランジ１０２ｂ、１０２ｃ との間隔は冷媒の流路となる冷却チャンネル１０４とされている。
超電導変圧器１００を使用する際には、転位超電導テープユニット１５の超電導状態を保つため、この超電導変圧器１００を液体ヘリウムなどの冷媒中に浸漬して冷却する。超電導変圧器１００では、転位超電導テープユニット１５の層間に、該層同士を隔てるスペーサ１０５が設けられているので、転位超電導テープユニット１５を構成する複数のテープ状の超電導導体１８に交流電流を流す際に発生する交流ロスによって転位超電導テープユニット１５が発熱した場合でも、上記層間の冷却チャネル１０４に冷媒を流通させ、転位超電導テープユニット１の超電導状態を保つことができる。
【００５７】
本実施形態の超電導変圧器１００は、巻線加工等により曲げ歪みが印加されても、転位撚り構造を保持でき、交流電流通電時の交流損失を低減でき、偏流を抑制できる転位超電導テープユニット１５が用いられたものであるので、この転位超電導テープユニット１５をボビン１０２に巻回するときに転位撚り構造が乱れるのを防止できるので、優れた特性を有するものとすることができる。
【００５８】
なお、上述した実施形態の超電導ケーブル、超電導変圧器、超電導マグネットにおいては転位超電導テープユニットとして、上述した第１の実施形態の転位超電導テープユニット１５を用いた場合について説明したが、第２の実施形態の転位超電導テープユニット４５又は第３の実施形態の転位超電導テープユニット５５を用いても良く、また、第１〜第３の転位超電導テープユニット１５、４５、５５のうちの２種以上を組み合わせて用いてもよい。
また、上述した実施形態においては、本発明の実施形態の転位超電導テープユニットを超電導ケーブル、超電導変圧器、超電導マグネットに用いた場合について説明したが、本発明の転位超電導テープユニットは、超電導限流器等の超電導応用機器の巻線部に用いることができる。本発明の転位超電導テープユニットが巻線部に用いられた超電導応用機器は、優れた特性を有するものとすることができる。
【００５９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の転位超電導テープユニットにあっては、転位超電導テープユニットの周囲に転位撚り構造保持用テープが遊びを持たせて巻き付けられ、該転位撚り構造保持用テープの一部分は上記複数本のテープ状の超電導導体の積層体の間に介在されたことにより、巻線加工等により曲げ歪みが印加されても、転位撚り構造を保持でき、交流電流通電時の交流損失を低減でき、偏流を抑制できる。このように本実施形態の転位超電導テープユニット１５は、巻線加工等により曲げ歪みが印加されても、転位撚り構造を保持できるので、粘着テープが貼り付けられた従来の転位超電導テープユニットに比べて可撓性を向上できる。また、特に、転位超電導テープユニットに用いた各テープ状の超電導導体は最外層に表面平滑性を有する絶縁被膜が形成されているので、転位超電導テープユニットを巻線加工等する際に曲げ歪み等の応力が印加された場合に、テープ状の超電導導体同士の摩擦力が小さいため、テープ状の超電導導体が応力を緩和するように変形や移動をスムーズにでき、有利である。
また、本発明の超電導応用機器によれば、巻線加工等により曲げ歪みが印加されても、転位撚り構造を保持でき、交流電流通電時の交流損失を低減でき、偏流を抑制できる本発明の転位超電導テープユニットが用いられたものであるので、この転位超電導テープユニットに巻線加工等を施すときに曲げ歪みが印加されても転位撚り構造が乱れるのを防止できるので、優れた特性を有するものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の転位超電導テープユニットの第１の実施形態を説明するための図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は断面図である。
【図２】 図１の転位超電導テープユニットを構成するテープ状の超電導素線に用いられる超電導素線の説明図である。
【図３】 第１の実施形態の転位超電導テープユニットに用いる転位撚り構造保持用テープを示す平面図である。
【図４】 図３の転位撚り構造保持用テープを転位超電導テープユニットに巻き付け方法を示す図である。
【図５】 本発明の転位超電導テープユニットの第２の実施形態を示す断面図である。
【図６】 第２の実施形態の転位超電導テープユニットに用いる転位撚り構造保持用テープを示す平面図である。
【図７】 本発明の転位超電導テープユニットの第３の実施形態を示す斜視図である。
【図８】 本発明の超電導ケーブルの一実施形態を示す斜視図である。
【図９】 本発明の実施形態の転位超電導テープユニットを用いた超電導マグネットの一実施形態を示す斜視図である。
【図１０】 本発明の実施形態の転位超電導テープユニットを用いた超電導変圧器の一実施形態を示す斜視図である。
【図１１】 図１０のＸＩ−ＸＩ線断面図である。
【図１２】 絶縁被膜形成装置の一例を示す概略構成図である。
【図１３】 従来の転位超電導テープユニットが備えられた超電導ケーブルの例を示す斜視図である。
【図１４】 図１３の超電導ケーブルに備えられた転位超電導テープユニットの説明図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は断面図である。
【符号の説明】
１５、４５、５５・・・転位超電導テープユニット、１８・・・テープ状の超電導導体（超電導テープ）、１９・・・テープ状の超電導素線、２０・・・高抵抗化膜、２１・・・絶縁被膜、２５・・・超電導多心素線（超電導素線）、２７・・・超電導体または超電導体となる材料、２８・・・コア部、２９・・・基地（シース材）、３０、４０、５０、６０・・・転位撚り構造保持用テープ、３０ａ、３０ｂ、４０ａ、４０ｂ・・・端部、３２ａ、３２ｂ、４２ａ・・・粘着部、３３、４３、５３・・・非粘着部、７０・・・超電導ケーブル、７７・・・フォーマ（管体）、９０・・・超電導マグネット（超電導応用機器）、１００・・・超電導変圧器。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a dislocation superconducting tape unit obtained by twisting a plurality of tape-shaped superconducting conductors and a superconducting application device using the same, and more specifically, even if a bending strain is applied by winding processing or the like, a dislocation twisting structure is provided. The present invention relates to a dislocation superconducting tape unit that can be maintained and can suppress a deviation current when an alternating current is applied, and a superconducting application device using the same.
[0002]
[Prior art]
A superconducting application unit such as a superconducting cable, a superconducting transformer, a superconducting magnet, or a superconducting current limiter uses a dislocation superconducting tape unit in which a plurality of tape-shaped superconducting conductors are twisted together.
FIG. 13 is a perspective view showing an example of a superconducting cable provided with a conventional dislocation superconducting tape unit, and FIG. 14 is an explanatory view of the dislocation superconducting tape unit provided in the superconducting cable of FIG. ) Is a perspective view, and FIG.
The superconducting cable 110 shown in FIG. 13 has a structure in which drift is suppressed when an alternating current is applied, and a dislocation superconducting tape unit 115 is spirally wound around a pipe-shaped former (tube body) 117 to form a superconductor. A plurality of layers 124 are laminated, and an interlayer insulating layer 125 made of an insulating tape or the like is interposed between the superconductor layers 124 and 124.
The dislocation superconducting tape unit 115 is a long belt-shaped unit formed by twisting a plurality of tape-shaped superconducting conductors (superconducting tapes) 118 (five in the drawing) by dislocation twisting as shown in FIG. In this dislocation superconducting tape unit 115, when a plurality of tape-shaped superconducting conductors 118 are assembled and twisted together, the respective tape-shaped superconducting conductors 118 are displaced in the longitudinal direction while sequentially changing their positions. By twisting together, the impedance of each superconducting element wire 119 described later is made uniform.
[0003]
The surface of the former 117 is subjected to an insulation process in order to suppress energization between the former 117 and the dislocation superconducting tape unit 115. Further, the interior of the former 117 serves as a cooling medium flow path, and the tape-shaped superconducting conductor 118 is cooled.
As shown in FIG. 14B, the tape-shaped superconducting conductor 118 is obtained by subjecting the surface of a tape-shaped superconducting element wire 119 obtained by flattening a superconducting multi-core element wire (superconducting element wire) to a sulfuration treatment. The high resistance film 120 is formed. The superconducting multi-core wire is provided with a core part made of a superconductor such as a superconducting filament or a core part made of a material that becomes a superconductor by heat treatment inside a base made of a sheath material made of Ag or the like. Is. Examples of the material that becomes the superconductor of the core part or becomes a superconductor by heat treatment include Bi.2Sr2Ca1Cu2Ox (Bi2212 phase), Bi2Sr2Ca2CuThreeOyThose having a composition represented by (Bi2223 phase) or the like are used.
Outside the superconducting cable 110 having the above-described configuration, a semiconductor layer, an insulating layer, a protective layer, a heat insulating layer, an anticorrosive layer, etc. (not shown) are formed and used as necessary.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the conventional dislocation superconducting tape unit 115, because the rigidity of the tape-shaped superconducting conductor 118 is high, the dislocation twist structure is likely to be disturbed. Therefore, as indicated by the two-dot chain line in FIG. The adhesive tape 127 was wrapped around and attached to the ring. This adhesive tape 127 has an adhesive layer formed on the entire surface in contact with the dislocation superconducting tape unit 115.
[0005]
However, in the dislocation superconducting tape unit 115 to which the above-mentioned adhesive tape 127 is attached, each superconducting conductor 118 is fixed to the adhesive tape 127. In other words, the superconducting conductors 118 are integrated. Therefore, when bending strain is applied to the dislocation superconducting tape unit 115, the integrated superconducting conductor 118 is distorted. A large bending strain may be applied to the tape-shaped superconducting conductors 118... Located at the upper part (outermost part).
[0006]
When the dislocation superconducting tape unit 115 is applied to a superconducting application device such as a superconducting cable, a process of winding the dislocation superconducting tape unit 115 around the former 117 or a superconducting cable 110 in which the dislocation superconducting tape unit 115 is wound around the former 117 is used. A certain strain is applied to the dislocation superconducting tape unit 115 in a process such as a winding process on a drum. In the dislocation superconducting tape unit 115 to which the above-mentioned adhesive tape 127 is attached, Bending strain may be applied beyond the allowable value of the superconducting conductor 118. If the superconducting conductor 118 ... is greatly distorted in this way, the dislocation twist structure is disturbed, the AC loss during AC current conduction increases, and current drift occurs. End up.
[0007]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and can maintain a dislocation twist structure even when bending strain is applied by winding processing or the like, can reduce AC loss during AC current application, and can suppress drift. An object is to provide a dislocation superconducting tape unit.
In addition, the present invention provides a superconducting cable using a dislocation superconducting tape unit that can maintain a dislocation twist structure even when a bending strain is applied due to winding processing or the like, can reduce an AC loss when an AC current is applied, and can suppress a current drift. Another object is to provide superconducting applications such as superconducting transformers, superconducting magnets, and superconducting fault current limiters.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The present invention is a dislocation superconducting tape unit in which a plurality of tape-like superconducting laminates are arranged in parallel, and a plurality of tape-like superconducting conductors constituting these laminates are dislocation-twisted,
A dislocation twist structure holding tape is wound around the dislocation superconducting tape unit with play, and a part of the dislocation twist structure holding tape is interposed between the plurality of tape-shaped superconductor conductors. Each of the tape-shaped superconducting conductors has a dislocation superconducting tape unit in which an outermost layer is formed with an insulating coating having surface smoothness.
[0009]
In the dislocation superconducting tape unit of the present invention, the dislocation twist structure holding tape may be one in which adhesive portions are formed at both ends of one surface. The non-adhesive part located between the adhesive parts of the dislocation twist structure holding tape is interposed between the laminates of the plurality of tape-shaped superconducting conductors, and one end of the dislocation twist structure holding tape. Part passes through the periphery of the one laminate, the adhesive part is attached to the non-adhesive part, and the other end sequentially passes through the periphery of the one laminate and the periphery of the other laminate. The pressure-sensitive adhesive portion may be adhered to the surface opposite to the pressure-sensitive adhesive portion forming surface of the twisted structure holding tape.
[0010]
Further, in the dislocation superconducting tape unit of the present invention, the dislocation twist structure holding tape may be one in which an adhesive portion is formed at one end of one surface. The other end of the dislocation twist structure holding tape is interposed between the laminated bodies of the plurality of tape-like superconducting conductors, or is led out to the outside through the laminated bodies. The adhesive portion may be attached to the surface opposite to the adhesive portion forming surface of the dislocation twist structure holding tape through the end portion sequentially passing around the one laminate and the other laminate. .
[0011]
Further, the present invention is a dislocation superconducting tape unit in which a plurality of tape-shaped superconducting conductor laminates are arranged in parallel, and a plurality of tape-shaped superconducting conductors constituting these laminates are dislocation-twisted.
A dislocation twist structure holding tape is wound around the dislocation superconducting tape unit with play, and another dislocation twist structure holding tape is interposed between the laminates of the plurality of tape-shaped superconducting conductors. Each of the tape-like superconducting conductors has a dislocation superconducting tape unit in which an outermost layer is provided with an insulating coating having surface smoothness.
[0012]
In the dislocation superconducting tape unit of the present invention, the other dislocation twist structure holding tape may be arranged vertically between the plurality of tape-shaped superconducting conductors.
In the dislocation superconducting tape unit of the present invention, the Young's modulus of the insulating film having surface smoothness formed on the outermost layer of each tape-like superconducting conductor is preferably 150 MPa or more.
In the dislocation superconducting tape unit of the present invention, it is preferable that the hardness of the insulating film having surface smoothness formed on the outermost layer of each tape-shaped superconducting conductor is M50 or more in terms of Rockwell hardness.
Moreover, in the dislocation superconducting tape unit of the present invention, it is preferable that the film thickness of the insulating film having surface smoothness formed on the outermost layer of each tape-shaped superconducting conductor is 3 μm to 30 μm.
[0013]
In the present invention, as the tape-shaped superconducting conductor, the surface of the tape-shaped superconducting wire is subjected to a sulfidation treatment to form a high resistance film, and further, an insulating film having surface smoothness is formed on the surface. It may be what was done.
In the present invention, the tape-shaped superconducting wire is a flattened superconducting wire in which a core portion made of a superconductor or a core portion made of a material that becomes a superconductor by heat treatment is provided inside a base made of a sheath material. The high resistance film preferably has a higher electrical resistivity than the sheath material forming the base.
[0014]
Examples of the superconductor constituting the core part or the material that becomes a superconductor by heat treatment of the core part include a superconducting material having mechanically brittle properties as a simple substance. For example, Bi2Sr2Ca1Cu2Ox (Bi2212 phase), Bi2Sr2Ca2CuThreeOy(Bi2223 phase), Bi1.6Pb0.4Sr2Ca2CuThreeOx, Tl2Ba2Ca2CuThreeOy, Y1Ba2CuThreeO7-xA high-temperature superconducting material such as an oxide superconducting material having a composition represented byThreeSn, NbThreeOne or more materials selected from superconducting materials having a composition represented by Al or the like are used, and in particular, a Bi-based oxide superconducting material of Bi-based 2223 phase or Bi-based 2212 phase is preferably used.
[0015]
It is preferable that the sheath material is made of a noble metal such as Ag, Pt, or Au, an alloy thereof, or reinforced silver (Ag-0.2 wt% Mg-0.3 wt% Sb).
The high resistance film is preferably made of a sulfide of the sheath material, more preferably silver sulfide.
As the material of the insulating coating having surface smoothness, the adhesive property with the tape-like superconducting element wire is good, particularly the adhesiveness with the sheath material is good, and the friction force between the tape-like superconducting conductors is obtained. A material that can be reduced is used, and for example, UV curable resins such as R2012, R2027, R2031, and R2070 (all of R2012 to R2070 are trade names) manufactured by JSR Corporation are used.
[0016]
The material of the dislocation twist structure holding tape wound around the dislocation superconducting tape unit with play is polyimide tape such as Kupton (trade name) manufactured by du Pont, polypropylene tape, polyester tape, etc. It is preferred that what is selected is used.
As materials for other dislocation twist structure holding tapes interposed between the plurality of tape-shaped superconducting conductor laminates, polyimide tape such as du Pont Kapton (trade name), polypropylene tape, polyester It is preferable to use one selected from tape, plastic tape, paper tape and the like.
In addition, as the material of the other dislocation twist structure holding tape, a material selected from austenitic stainless steel such as SUS304 and SUS316, Cu alloy tape, etc. may be used as a reinforcing material, and the stability of superconducting characteristics may be improved. A tape selected from Cu tape, Ag tape, Al tape, etc. may also be used.
In the dislocation superconducting tape unit of the present invention, the tape-shaped superconducting conductor preferably has a rectangular cross-sectional shape. Moreover, it is preferable that the cross-sectional shape of said other dislocation twist structure holding | maintenance tape is a rectangular shape.
[0017]
In addition, the present invention provides a superconducting application device using the dislocation superconducting tape unit of the present invention having any one of the above configurations as a means for solving the above problems.
In addition, the present invention provides a superconducting cable characterized in that the dislocation superconducting tape unit of the present invention having any one of the above-mentioned structures is wound around a tubular body. The tube is preferably made of stainless steel.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, one embodiment of a dislocation superconducting tape unit according to the present invention and a superconducting application device using the same will be described with reference to the drawings.
(First Embodiment of Dislocation Superconducting Tape Unit)
FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of a dislocation superconducting tape unit of the present invention, where (a) is a perspective view and (b) is a cross-sectional view.
The dislocation superconducting tape unit 15 of the present embodiment is a dislocation superconducting tape unit in which a plurality of (12 in the drawing) tape-shaped superconducting conductors (superconducting tapes) 18 are twisted together as shown in FIG. The dislocation twist structure holding tape 30 is wound around the periphery with play. This dislocation twist structure holding tape 30 is provided at each position between dislocation twisting portions P, P of the dislocation superconducting tape unit 15.
More specifically, laminates 18a and 18a in which tape-like superconducting conductors (superconducting tapes) 18 are laminated in the vertical direction (laminated bodies in which six superconducting conductors 18 are laminated in the drawing) 18a and 18a are arranged in parallel on the left and right. A dislocation superconducting tape unit 15 in which a plurality of tape-shaped superconducting conductors 18 constituting dislocations are twisted together, and the dislocation twisted structure holding tape is wound around the dislocation superconducting tape unit 15 with play. A part of 30 is interposed between the laminated bodies 18a and 18a of a plurality of tape-shaped superconducting conductors 18.
A plurality of tape-shaped superconducting conductors 18 constituting the dislocation superconducting tape unit 15 are twisted so that the respective tape-shaped superconducting conductors 18 are sequentially displaced in the longitudinal direction when they are twisted. It is.
[0019]
As shown in FIG. 1B, the tape-shaped superconducting conductor 18 is subjected to sulfidation treatment on the surface of the tape-shaped superconducting element wire 19 to form a high-resistance film 20. An insulating coating 21 having surface smoothness is formed on the surface. The tape-shaped superconducting conductor 18 has an insulating coating 21 having surface smoothness on the outermost layer.
The cross-sectional shape of the superconducting conductor 18 is preferably rectangular. Specific dimensions of the superconducting conductor 18 are about 1.0 mm to 5.0 mm in width and about 0.1 mm to 1.0 mm in thickness.
The high resistance film 20 is made of a sulfide of a sheath material, which will be described later, and among these, it is preferably made of silver sulfide. Such a high-resistance film 20 has a higher electrical resistivity than a sheath material that forms the base 29 described later, and can increase the resistance of the surface of the tape-shaped superconducting conductor 18. This is preferable in that eddy current does not conduct to the sheath material 29 of the tape-shaped superconducting conductor 18 and the eddy current can remain inside each tape-shaped superconducting conductor 18. For example, when the base 29 is made of Ag having a low electric resistivity (electric resistivity is 0.3 μΩcm at 77K) or the like, the high resistance film 20 around the base 29 is formed of silver sulfide ( About 10% of the electrical resistivity of Ag at 77KThreeIt has an electrical resistivity more than double).
[0020]
The tape-shaped superconducting wire 19 is obtained by flattening a superconducting multi-core wire (superconducting wire) 25 as shown in FIG. The cross-sectional shape of the superconducting wire 19 is preferably rectangular. The superconducting wire 19 has a width of about 1.0 mm to 5.0 mm and a thickness of about 0.1 mm to 1.0 mm.
In the superconducting multi-core wire 25, a core portion 28 made of a plurality of superconductors 27 such as superconducting filaments or a core portion 28 having a material 27 that becomes a superconductor by heat treatment is provided inside a base 29 made of a sheath material. It will be.
[0021]
As the superconductor 27 of the core 28 or the material 27 which becomes a superconductor by heat treatment, a superconducting material having mechanically fragile properties as a single substance can be cited. For example, Bi2Sr2Ca1Cu2Ox (Bi2212 phase), Bi2Sr2Ca2CuThreeOy(Bi2223 phase), Bi1.6Pb0.4Sr2Ca2CuThreeOx, Tl2Ba2Ca2CuThreeOy, Y1Ba2CuThreeO7-xA high-temperature superconducting material such as an oxide superconducting material having a composition represented byThreeSn, NbThreeOne or more selected from superconducting materials having a composition represented by Al or the like are used, and in particular, Bi-based 2223 phase or Bi-based 2212-phase Bi-based oxide superconducting materials are used.
As the sheath material for forming the base 29, a noble metal such as Ag, Pt, Au, or an alloy thereof, or a material made of reinforced silver (Ag-0.2 wt% Mg-0.3 wt% Sb) is used.
The surface of the tape-shaped superconducting wire 19 as described above is not sufficiently smooth, and there are cases where minute irregularities are formed on the surface, and these irregularities are formed by elements added to the sheath material (especially Mg ) Is diffused to the surface. If such irregularities are generated on the surface of the tape-shaped superconducting wire 19, the irregularities remain even if the high resistance film 20 is formed.
[0022]
As the material of the insulating coating 21 having the surface smoothness, the adhesiveness with the tape-like superconducting element wire 19 is good, in particular, the adhesiveness with the sheath material is good, and the tape-like superconducting conductors 18, 18. A material that can reduce the frictional force between them is used.
The insulating film 21 preferably has a Rockwell hardness of M50 or more. When the hardness of the insulating coating 21 is smaller than M50, even when a stress such as bending strain is applied when the dislocation superconducting tape unit 15 is wound or the like, even if the dislocation twisted structure holding tape 30 is provided. Since the frictional force between the tape-shaped superconducting conductors 18 and 18 is increased, the tape-shaped superconducting conductor 18 is not easily deformed or moved so as to relieve stress, and the effect of providing the dislocation twist structure holding tape 30 is reduced. End up.
[0023]
It is preferable that the Young's modulus of the insulating coating 21 is 150 MPa or more. When the Young's modulus of the insulating coating 21 is smaller than 150 MPa, the dislocation twist structure holding tape 30 is provided when a stress such as bending strain is applied when the dislocation superconducting tape unit 15 is wound. However, since the frictional force between the tape-shaped superconducting conductors 18 and 18 is increased, the tape-shaped superconducting conductor 18 is not easily deformed or moved so as to relieve stress, and the effect of providing the dislocation twist structure holding tape 30 is small. turn into.
[0024]
As a specific example of the material of the insulating coating 21, an ultraviolet curable resin such as urethane acrylate resin that satisfies the above conditions is used, and more specifically, R2012, R2027, R2031, manufactured by JSR Corporation. R2070 (R2012 to R2070 are all trade names) and the like are appropriately selected and used. The R2012 has a Rockwell hardness of M50 and a Young's modulus of 50 MPa. R2027 has a Rockwell hardness of M100 and a Young's modulus of 230 MPa. R2031 has a Rockwell hardness of M110 and a Young's modulus of 260 MPa. R2070 has a Rockwell hardness of M120 and a Young's modulus of 290 MPa.
[0025]
The thickness of the insulating coating 21 is preferably 3 μm to 30 μm. If the thickness of the insulating coating 21 is less than 3 μm, the unevenness generated on the surface of the superconducting wire 19 and the high resistance film 20 cannot be covered, and the surface of the tape-shaped superconducting conductor 18 is uneven. Therefore, the surface smoothness is insufficient. When the film thickness of the insulating coating 21 exceeds 30 μm, it becomes difficult to ensure the uniformity of the film thickness, and a phenomenon occurs in which the film thickness near the edge becomes abnormally large.
The tape-shaped superconducting conductor 18 having the insulating coating 21 as the outermost layer as described above has excellent surface smoothness.
[0026]
As the material of the dislocation twist structure holding tape 30, polyimide tape such as Kapton (trade name) manufactured by du Pont, polypropylene tape, polyester tape, or the like can be used. The specific dimensions of the dislocation twist structure holding tape 30 are about 5 mm to 15 mm in width and about 0.025 mm to 0.05 mm in thickness.
As shown in FIG. 3, the dislocation twist structure holding tape 30 has adhesive portions 32a and 32b made of an adhesive or the like formed on both ends of one surface, respectively. An adhesive portion 33 is formed.
Length L of one adhesive part 32a among adhesive parts 30a, 30b1Is, for example, in the range of about 1 mm to 7 mm, preferably in the range of about 4 mm to 5 mm, and the length L of the other adhesive portion 32b.2Is, for example, in the range of about 7 mm to 12 mm, and preferably in the range of about 9 mm to 10 mm.
[0027]
In such a dislocation twist structure holding tape 30, the non-adhesive portion 33 located between the adhesive portions 32 a and 32 b is interposed between the laminated bodies 18 a and 18 a of the plurality of tape-shaped superconducting conductors 18. Further, one end 30a of the dislocation twist structure holding tape 30 passes around the one laminate 18a, the adhesive portion 32a is adhered to the non-adhesive portion 33, and the other end 30b is one laminate 18a. The adhesive part 30b is stuck on the surface opposite to the adhesive part forming surface of the dislocation twist structure holding tape 30 through the periphery of the other layered body 18a and the periphery of the other laminated body 18a.
As described above, the dislocation twisted structure holding tape 30 has the adhesive portions 32a and 32b partially formed on only one surface, and these adhesive portions 32a and 32b are non-adhesive portions 33 of the dislocation twisted structure holding tape 30. Since the tape 30 is attached to the surface opposite to the adhesive portion forming surface of the tape 30 and is not attached to the tape-shaped superconductor 18, each tape-shaped superconductor 18 is fixed to the dislocation twist structure holding tape 30. However, although the plurality of tape-shaped superconducting conductors 18 are bundled, the plurality of tape-shaped superconducting conductors 18 are separated from each other without being integrated.
[0028]
Next, an example of the manufacturing method of the dislocation superconducting tape unit 15 shown in FIG.
[Raw material processing process]
Raw material powder of oxide superconducting material, for example Bi2OThree, PbO, SrCOThree , CaCOThree , CuO are mixed so that the mixing ratio of Bi: Pb: Sr: Ca: Cu is 1.8: 0.4: 2.2: 3.0, and the range is 780 ° C. to 820 ° C. The heat treatment (calcination) performed under the temperature condition and the pulverization after the calcination are repeated a plurality of times.
Here, the raw material powder to be mixed may be any of oxides and carbonates of each element of Bi, Pb, Sr, Ca, and Cu in addition to the above.
[Filling process]
The pulverized raw material powder is made into, for example, a cylindrical body by CIP (cold isostatic pressing) molding, etc., and then this cylindrical body is filled and sealed inside a first pipe made of a sheath material such as Ag, and a sheath material composite (Ag sheath composite) is formed.
[0029]
[Single wire drawing (drawing) process]
The sheath material composite (Ag sheath composite) is drawn to a predetermined wire diameter with a die or the like to form a superconducting single core wire (single core wire).
[Multi-center process]
A predetermined number (for example, 19) of the above single core wires are arranged inside a second pipe made of a sheath material such as Ag, and after sealing, the wire is drawn to a predetermined wire diameter with a die or the like. A superconducting multi-core strand (superconducting strand) 25 as shown in FIG. 2 is formed.
[0030]
[Repeated process of rolling heat treatment of superconducting wire]
The superconducting multi-core strand 25 is rolled and flattened to a predetermined thickness by rolling such as roll rolling. As an apparatus used for the rolling process here, for example, a double rolling mill having a pair of upper and lower rolls, a feed drum for feeding the superconducting multi-core strand 25 between the rolls, and a superconducting multi-roller rolled between the rolls. A rolling device (not shown) composed of a conveying machine composed of a winding drum for winding the core wire 25 is suitably used. In order to roll the superconducting multi-core strand 25 using such a rolling device, the superconducting multi-core strand 25 is rolled out by feeding the superconducting multi-core strand 25 from the above-mentioned feeding drum between the rolls. It is performed by winding with a winding drum.
Next, the flattened superconducting multi-core wire 25 is housed in an electric furnace or the like, for example, wound around a heat treatment drum, the temperature condition is set in the range of 820 ° C. to 850 ° C., and the treatment time is 10 hours. Heat treatment is performed in a range of up to 200 hours.
Further, the above-described rolling process (or press process) and heat treatment are repeated a plurality of times to form a tape-shaped superconducting element wire 19 having a predetermined thickness. In addition, on the surface of the tape-shaped superconducting wire 19, Al used for heat treatment2OThreeIf powder is attached, Al2OThreeIt is preferable to wipe off the powder. This Al2OThreeThe powder prevents fusion between the wires when the core part is used as a superconductor or when the tape-like superconducting wire 19 is spirally wound and heat treated to improve the superconducting properties of the core part. In order to do so, it is applied to the surface of the wire 19. This Al2OThreeThe powder has weak adhesion to the silver sheath material.
[0031]
[Sulfurization process of superconducting wire]
A tape-shaped superconducting conductor (superconducting tape) 18 as shown in FIG. 1 is formed by subjecting the surface of the tape-shaped superconducting wire 19 to sulfidation to form a high resistance film 20.
Examples of the apparatus used for the sulfiding treatment include a reaction vessel that can be evacuated and filled with sulfur vapor, a delivery drum that feeds the tape-shaped superconducting wire 19 into the reaction vessel, and the reaction described above. A sulfurization apparatus comprising a winding drum for winding the tape-shaped superconducting element wire 19 that has been sulfurized in the container is preferably used. In the reaction vessel, an introduction hole for introducing the tape-shaped superconducting element wire 19 and an outlet hole for extracting the introduced tape-shaped superconducting element wire 19 are formed. A sealing mechanism is provided at the peripheral edge of the hole to close the gap between the holes and allow the inside of the reaction vessel to be in an airtight state while allowing the tape-shaped superconducting element wire 19 to pass therethrough. Further, the reaction vessel is provided with a heater (not shown) so that the reaction vessel can be heated.
[0032]
In order to subject the surface of the tape-shaped superconducting wire 19 to sulfidation using such a sulfidation apparatus, the inside of the reaction vessel is evacuated and then sulfur vapor in a predetermined temperature range is supplied into the reaction vessel. Then, the tape-shaped superconducting wire 19 is sent out from the delivery drum into the reaction vessel filled with the sulfur vapor, and the tape-shaped superconducting wire 19 subjected to the sulfiding treatment is wound around the winding drum. As a result, the high resistance film 20 can be formed on the surface. Examples of the sulfur vapor supplied into the reaction vessel include sulfur dichloride, disulfur dichloride, and sulfur dioxide. The temperature of the sulfur vapor supplied into the reaction vessel is in the range of about 50 ° C to 170 ° C. The temperature in the reaction vessel is a temperature at which the supplied sulfur vapor does not liquefy. The sulfurating treatment time is about 60 to 30000 seconds. The sulfidation time here can be changed by the linear velocity of the tape-shaped superconducting element wire 19 fed into the reaction vessel.
[0033]
[Insulating coating formation process]
A tape-shaped superconducting conductor (superconducting tape) 18 as shown in FIG. 1 is formed by forming an insulating film 21 on the surface of the tape-shaped superconducting wire 19 on which the high resistance film 20 is formed.
As an example of an apparatus used for forming the insulating coating 21 here, as shown in FIG. 12, a film-formation chamber 25 and a tape-shaped superconducting element wire having a high resistance film 20 formed in the film-formation chamber 26 are used. 19, a feed drum (not shown), a liquid storage section 26, a resin supply section 27, a die 28, and a tape-shaped superconducting wire having an ultraviolet curable resin attached to the surface. 19 is irradiated with ultraviolet rays to cure the ultraviolet curable resin (not shown), and a winding drum (not shown) for winding the tape-shaped superconducting wire 19 on which the insulating coating 21 is formed. It is roughly structured.
[0034]
In the film forming chamber 25, an introduction port 25 a for introducing the tape-shaped superconducting element wire 19 sent out from the delivery drum into the container 25 is formed. A liquid storage section 26 is provided above the inlet 25a (downstream in the direction of travel of the superconducting element wire 19). The liquid storage part 26 is supplied with an ultraviolet curable resin liquid 26b for forming an insulating film from the resin supply part 27 in an overflow state (overflow state). The liquid storage part 26 is formed with an insertion hole 26a for inserting the tape-shaped superconducting element wire 19 introduced from the introduction port 25a. A die 28 is provided above the liquid reservoir 26. In this die 28, the excess UV curable resin liquid 26 adhering to the superconducting wire 19 having the UV curable resin liquid 26 b attached to the surface (the surface of the high resistance film 20) is removed by the liquid storage unit 26. For this purpose, a die hole 28a is formed. A lead-out port (not shown) for leading the superconducting element wire 19 with the ultraviolet curable resin liquid 26b attached to the film-forming chamber 25 is formed in the film-forming chamber 25 above the die hole 28a. An ultraviolet irradiation device (not shown) is provided above the outlet, and the winding drum (not shown) is further provided above the device.
[0035]
In order to form an insulating film on the tape-like surface (the surface of the high resistance film 20) on which the high resistance film 20 is formed using such an insulating film forming apparatus, the ultraviolet curable type resin is supplied from the resin supply unit 27. The resin liquid 26b is supplied to the liquid storage part 26 while overflowing at normal pressure, while the superconducting element wire 19 on which the high resistance film 20 is formed is sent out from the introduction drum 25 into the film forming chamber 25. The superconducting element wire 19 having the insulating film 21 that has passed through the ultraviolet irradiation apparatus after being led out from the outlet is wound up by the winding drum.
Here, after the superconducting element wire 19 sent out into the film forming chamber 25 passes through the insertion hole 26a, the ultraviolet curable resin liquid 26b adheres to the surface at the liquid storage section 26, and then the ultraviolet curable resin liquid 26b. When the superconducting wire 19 with the adhesive passes through the die hole 28a of the die 28, the excess ultraviolet curable resin liquid 26b is removed to form an ultraviolet curable resin film having a uniform thickness, and then this ultraviolet curable resin is formed. After the superconducting element wire 19 with the film formed is led out from the outlet, it is irradiated with ultraviolet rays when passing through the ultraviolet irradiating device, and the ultraviolet curable resin film is cured to form the insulating coating 21. A tape-shaped superconducting conductor (superconducting tape) 18 is obtained.
The linear velocity of the superconducting element wire 19 in the insulating film forming step is about 0.1 to 2.0 m / s.
[0036]
[Dislocation twisting process]
A plurality of the above-mentioned tape-shaped superconducting conductors 18 (12 in the present embodiment) are twisted together at a predetermined dislocation pitch using a dislocation twisting machine. As shown in FIG. 4, the non-adhesive portion 33 of the dislocation twist structure holding tape 30 is interposed between the laminated bodies 18a and 18a of the plurality of tape-shaped superconducting conductors 18 at the positions. Further, the adhesive portion 32a is attached to the non-adhesive portion 33 by passing the one end portion 30a of the dislocation twisted structure holding tape 30 through the periphery of the one laminated body 18a to form an annular shape. Furthermore, the other end portion 30b is formed in a ring shape of the dislocation twist structure holding tape 30 through the periphery of the annular portion of the tape 30 surrounding the one laminate 18a and the periphery of the other laminate 18a in sequence. Adhesive part 30b is stuck on the surface of the part (surface opposite to the adhesive part forming surface). Here, when winding the dislocation twist structure holding tape 30, it is preferable that the adhesive portions 32 a and 32 b are not in direct contact with the tape-shaped superconducting conductor 18.
In this way, a dislocation superconducting tape unit 15 as shown in FIG. 1 is obtained. Here, the length of the dislocation twisting and crossing portion P is set in a range of about 20 mm to 500 mm.
[0037]
According to the dislocation superconducting tape unit 15 of the present embodiment, the dislocation twisted structure holding tape 30 is wound around the dislocation superconducting tape unit with play, and a part of the dislocation twisted structure holding tape 30 is a plurality of pieces. Even if a stress such as bending strain is applied when winding the dislocation superconducting tape unit 15, the tape-shaped superconducting conductor 18 is interposed between the laminated bodies 18 a and 18 a of the tape-shaped superconducting conductor 18. The conductor 18 is not integrated, and the stress-applied tape-shaped superconducting conductor 18 can be deformed and moved so as to relieve the stress without breaking the dislocation twist structure.
In particular, since each tape-shaped superconducting conductor 18 is provided with an insulating coating 21 having surface smoothness on the outermost layer, stress such as bending strain is applied when the dislocation superconducting tape unit 15 is wound. In this case, since the friction force between the tape-shaped superconducting conductors 18 and 18 is small, the tape-shaped superconducting conductor 18 can be smoothly deformed and moved so as to relieve stress, which is advantageous.
Further, since a part of the dislocation twist structure holding tape 30 is interposed between the laminated bodies 18a and 18a of a plurality of tape-shaped superconducting conductors 18, the tape-shaped superconducting conductors 18. Direction) can be prevented.
Therefore, the dislocation superconducting tape unit 15 of the present embodiment can maintain a dislocation twist structure even when bending strain is applied by winding or the like, can reduce AC loss when alternating current is applied, and can suppress drift. As described above, the dislocation superconducting tape unit 15 of the present embodiment can maintain the dislocation twist structure even when bending strain is applied due to winding processing or the like, and therefore, compared to the conventional dislocation superconducting tape unit to which an adhesive tape is attached. Flexibility can be improved.
[0038]
In addition, when the insulating coating 21 is formed of an ultraviolet curable resin, after the ultraviolet curable resin liquid is attached and the superconducting element 19 is passed through the die 28, the ultraviolet curable resin film is immediately formed by simply irradiating the ultraviolet rays. Since it can be cured, the linear velocity in the insulating film forming process can be increased, the film thickness can be easily controlled, the insulating film forming process can be simplified, and the production efficiency can be improved. When the insulating film is formed from formal (polyvinyl formal), a baking process is required after applying the film forming material to the superconducting element wire 19, and this baking process takes time, so the line length of the insulating film forming process is long. It becomes long and manufacturing efficiency deteriorates.
In addition, when the insulating coating 21 is formed from an ultraviolet curable resin, the tape-shaped superconducting conductor 18 can ensure insulation resistance and strength in addition to surface smoothness.
In the present embodiment, the tape-shaped superconducting conductor 18 has been described with respect to the case where the high resistance film 20 formed by sulfidation treatment is provided between the superconducting element wire 19 and the insulating film 21. The insulating coating 21 may be directly formed on the surface.
[0039]
(Second Embodiment of Dislocation Superconducting Tape Unit)
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a second embodiment of the dislocation superconducting tape unit of the present invention.
The dislocation superconducting tape unit 45 of the second embodiment differs from the dislocation superconducting tape unit 15 of the first embodiment shown in FIG. 1 in that a dislocation twist structure as shown in FIG. 6 is provided around the dislocation superconducting tape unit. The holding tape 40 is wound around with play. The dislocation twist structure holding tape 40 is provided at each position between dislocation twisting and crossing portions of the dislocation superconducting tape unit.
[0040]
As shown in FIG. 6, the dislocation twist structure holding tape 40 has an adhesive portion 42a made of an adhesive or the like formed on one end portion 40a of one surface, and the remaining portion of the one surface has A non-adhesive portion 43 is formed. The other end 40b of the dislocation twist structure holding tape 40 is led to the outside through a plurality of tape-like superconductors 18a, 18a, and one end 42a is one laminate 18a. The adhesive part 42a is stuck on the surface opposite to the adhesive part forming surface of the dislocation twist structure holding tape 40 through the periphery of the other and the other laminate 18a sequentially.
As described above, the dislocation twist structure holding tape 40 has the adhesive portion 42a partially formed only on one surface, and the adhesive portion 42a is opposite to the adhesive portion forming surface of the dislocation twist structure holding tape 40. The tape-shaped superconducting conductors 18 are not fixed to the dislocation twisted structure holding tape 40, and are not bonded to the tape-shaped superconducting conductors 18; Although 18 are bundled, a plurality of tape-shaped superconducting conductors 18 are separated from each other without being integrated.
[0041]
According to the dislocation superconducting tape unit 45 of the present embodiment, the dislocation twist structure holding tape 40 is wound around the dislocation superconducting tape unit with play, and a part of the dislocation twist structure holding tape 40 is a plurality of pieces. Since the tape-shaped superconducting conductor 18 is interposed between the laminated bodies 18a and 18a, even when stress such as bending strain is applied when the dislocation superconducting tape unit 45 is processed by winding or the like, a plurality of tape-shaped superconducting conductors 18a and 18a are provided. The superconducting conductor 18 is not integrated, and the tape-like superconducting conductor 18 to which stress is applied can be deformed and moved so as to relieve the stress without breaking the dislocation twist structure.
Further, since a part of the dislocation twist structure holding tape 40 is interposed between the laminated bodies 18a and 18a of a plurality of tape-shaped superconducting conductors 18, the tape-shaped superconducting conductors 18. Direction) can be prevented.
In particular, since each tape-shaped superconducting conductor 18 is provided with an insulating coating 21 having surface smoothness on the outermost layer, stress such as bending strain is applied when the dislocation superconducting tape unit 45 is wound. In this case, since the friction force between the tape-shaped superconducting conductors 18 and 18 is small, the tape-shaped superconducting conductor 18 can be smoothly deformed and moved so as to relieve stress, which is advantageous.
Therefore, the dislocation superconducting tape unit 45 according to the present embodiment can maintain the dislocation twist structure even when bending strain is applied by winding or the like, can reduce AC loss when alternating current is applied, and can suppress drift. As described above, the dislocation superconducting tape unit 45 of the present embodiment can maintain the dislocation twist structure even when bending strain is applied due to winding processing or the like, and therefore, compared to the conventional dislocation superconducting tape unit to which the adhesive tape is attached. Flexibility can be improved.
[0042]
(Third embodiment of dislocation superconducting tape unit)
FIG. 7 is a perspective view showing a third embodiment of the dislocation superconducting tape unit of the present invention.
The dislocation superconducting tape unit 55 of the third embodiment is different from the dislocation superconducting tape unit 15 of the first embodiment shown in FIG. 1 in that a dislocation twist structure around the dislocation superconducting tape unit as shown in FIG. The holding tape 50 is wound with play, and another dislocation twist structure holding tape 60 is interposed between the laminated bodies 18a and 18a of a plurality of tape-shaped superconducting conductors 18. .
[0043]
This dislocation twist structure holding tape 50 is made of the same material as the dislocation twist structure holding tape 30 used in the first embodiment. Although the dislocation twist structure holding tape 50 is not shown, adhesive portions made of an adhesive or the like are partially formed at both ends of one surface, and a non-adhesive portion 53 is formed between the adhesive portions. Has been. The dislocation twist structure holding tape 50 is spirally wound around the dislocation superconducting tape unit, and the one end portion (one winding terminal portion) of the dislocation twist structure holding tape 50 wound earlier is provided. The adhesive part is adhered to the surface (front surface) opposite to the adhesive part forming surface, and the other end part (the other winding terminal part) forms the adhesive part of the dislocation twist structure holding tape 50 wound earlier. The adhesive part is stuck on the surface (surface) opposite to the surface.
As described above, the dislocation twist structure holding tape 50 has the adhesive portion partially formed only on one surface, and these adhesive portions are surfaces opposite to the adhesive portion forming surface of the dislocation twist structure holding tape 50 ( The tape-shaped superconducting conductors 18 are not fixed to the dislocation twist structure holding tape 50, and are not bonded to the tape-shaped superconducting conductor 18. Although 18 are bundled, a plurality of tape-like superconducting conductors 18 are separated from each other without being integrated.
[0044]
The other dislocation twist structure holding tape 60 is disposed vertically between the laminated bodies 18a and 18a arranged side by side.
As a material of the dislocation twist structure holding tape 60, a material selected from polyimide tape such as Kapton (trade name) manufactured by du Pont, polypropylene tape, polyester tape, plastic tape, paper tape, or the like may be used. preferable.
Moreover, as a material of the dislocation twist structure holding tape 60, a material selected from austenitic stainless steel such as SUS304 and SUS316, Cu alloy tape, etc. also serving as reinforcement (also improving mechanical strength). It may be used, and one selected from Cu tape, Ag tape, Al tape, etc. may also be used to stabilize the superconducting characteristics.
The cross-sectional shape of the dislocation twist structure holding tape 60 is preferably a rectangular shape similar to the cross-sectional shape of the superconducting conductor 18. The concrete dimensions of the reinforcing member 16 are in the range of about 1.0 mm to 5.0 mm in width and about 0.1 mm to 1.0 mm in thickness.
No adhesive portion is formed on the dislocation twist structure holding tape 60.
[0045]
Next, in the method of manufacturing the dislocation superconducting tape unit 55 shown in FIG. 7, after disposing the dislocation twist structure holding tape 60 vertically between the laminated bodies 18a, 18a of the plurality of tape-shaped superconducting conductors 18, the tape A plurality of superconducting conductors 18 (12 in this embodiment) are twisted together at a predetermined dislocation pitch to obtain a dislocation superconducting tape unit, and a dislocation twisted structure holding tape 50 is spirally wound around the dislocation superconducting tape unit. The dislocation superconducting tape unit 55 is obtained by winding in the shape.
In addition, when the material of the dislocation twist structure holding tape 60 used here is the metal material or the alloy, it can be formed as follows.
A linear body made of the above-mentioned metal material or alloy (dislocation twist structure holding tape 60 before forming into a tape) is rolled and flattened to a predetermined thickness by a rolling process such as roll rolling. As an apparatus used for the rolling process here, for example, the linear body is rolled between a double rolling mill having a pair of upper and lower rolls, a delivery drum for feeding the linear body between the rolls, and the roll. A rolling device (not shown) composed of a conveying machine composed of a winding drum for winding the dislocation twist structure holding tape 60 obtained in this manner is suitably used. In order to roll the linear body using such a rolling device, the linear body is fed from the feed drum between the rolls and rolled, and the dislocation twist structure holding tape 60 obtained by rolling is wound. It is performed by winding with a take-up drum.
Further, the rolling process (or press process) is repeated a plurality of times to form the dislocation twist structure holding tape 60 having a predetermined thickness.
[0046]
According to the dislocation superconducting tape unit 55 of the present embodiment, the dislocation twist structure holding tape 50 is wound around the dislocation superconducting tape unit with play, and a laminated body of a plurality of tape-shaped superconducting conductors 18. Since another dislocation twist structure holding tape 60 is disposed vertically between 18a and 18a, even when stress such as bending strain is applied when winding the dislocation superconducting tape unit 55, a plurality of dislocation twist structure holding tapes 60 are provided. The tape-shaped superconducting conductor 18 is not integrated, and the stress-applied tape-shaped superconducting conductor 18 can be deformed or moved so that the dislocation twist structure does not collapse and the stress is relaxed.
In particular, since each tape-shaped superconducting conductor 18 is formed with an insulating coating 21 having surface smoothness on the outermost layer, stress such as bending strain is applied when the dislocation superconducting tape unit 55 is wound. In this case, since the friction force between the tape-shaped superconducting conductors 18 and 18 is small, the tape-shaped superconducting conductor 18 can be smoothly deformed and moved so as to relieve stress, which is advantageous.
Therefore, the dislocation superconducting tape unit 55 according to the present embodiment can maintain the dislocation twist structure even when bending strain is applied by winding or the like, can reduce AC loss when alternating current is applied, and can suppress drift. As described above, the dislocation superconducting tape unit 55 of the present embodiment can maintain the dislocation twist structure even when bending strain is applied due to winding processing or the like, and therefore, compared to the conventional dislocation superconducting tape unit to which an adhesive tape is attached. Flexibility can be improved.
[0047]
Further, since the dislocation twist structure holding tape 60 is interposed between the laminated bodies 18a and 18a of a plurality of tape-shaped superconducting conductors 18, the tape-shaped superconducting conductors 18... Can be prevented from being displaced.
Further, by selecting the material of the dislocation twist structure holding tape 60 interposed between the laminates 18a and 18a, the dislocation superconducting tape unit can have various characteristics.
Further, in the dislocation superconducting tape unit 55 of the present embodiment, a dislocation twist structure holding tape 60 is disposed at the center, and the dislocation twist structure holding tape 50 is spirally wound around the dislocation superconducting tape unit. Therefore, compared to the dislocation superconducting tape units 15 and 45 of the first and second embodiments, the dislocation twisting process can be simplified and the linear velocity can be improved, and the production efficiency can be improved.
[0048]
In the present embodiment, the case where the number of the tape-like superconducting conductors 18 used in the dislocation superconducting tape unit is twelve is described. However, the number of the tape-like superconducting conductors 18 is selected according to the required superconducting characteristics. By doing so, it is possible to provide a dislocation superconducting tape unit having the desired superconducting characteristics.
[0049]
(Embodiment of superconducting cable)
FIG. 8 is a perspective view showing one embodiment of a superconducting cable using the dislocation superconducting tape unit of the embodiment of the present invention.
The superconducting cable 70 has a structure in which drift is suppressed when energizing an alternating current, and the dislocation superconducting tape unit 15 of the first embodiment is spirally wound around a pipe-shaped former (tubing body) 77. A plurality of superconductor layers 84 are laminated, and an interlayer insulating layer 85 made of an insulating tape or the like is interposed between the superconductor layers 84 and 84.
The winding direction of the dislocation superconducting tape unit 15 is the direction of S winding (right winding) or Z winding (left winding).
[0050]
The former 77 is made of stainless steel or the like. Such a surface of the former 77 is subjected to an insulation treatment in order to suppress energization between the former 77 and the dislocation superconducting tape unit 15. The inside of the former 77 is a flow path for a cooling medium such as liquid nitrogen, and the plurality of tape-shaped superconducting conductors 18 constituting the dislocation superconducting tape unit 15 are cooled.
[0051]
As a method of manufacturing the superconducting cable 70 having such a configuration, for example, Z winding or S winding at a predetermined spiral pitch around a former 77 in which a plurality of sets of the dislocation superconducting tape unit 15 are insulated on the surface thereof. When forming a plurality of superconductor layers 84 by winding, superconducting cable 70 as shown in FIG. 8 is obtained by interposing the interlayer insulating layer 85 between the adjacent superconductor layers 84 and 84. The spiral pitch here is in the range of about 100 to 2000 mm.
Outside the superconducting cable 70 having such a configuration, a semiconductor layer, an insulating layer, a protective layer, a heat insulating layer, an anticorrosive layer, and the like (not shown) are formed and used as necessary.
[0052]
The superconducting cable 70 of the present embodiment has a dislocation superconducting tape unit 15 that can maintain a dislocation twisted structure even when a bending strain is applied due to winding processing or the like, can reduce an AC loss when an AC current is applied, and can suppress a deviation. Since it is used, it is possible to prevent the dislocation twist structure from being disturbed when the dislocation superconducting tape unit 15 is wound around the former 77, so that it has excellent characteristics.
[0053]
(Embodiment of superconducting magnet)
FIG. 9 is a perspective view showing one embodiment of a superconducting magnet using the dislocation superconducting tape unit of the embodiment of the present invention.
The superconducting magnet 90 of this embodiment is configured by winding the dislocation superconducting tape unit 15 of the first embodiment around a winding frame 93 including a winding drum 91 and gutters 92 and 92. Then, the non-end portion 95a of the dislocation superconducting tape unit 15 is pulled out to the outside of the plate 92 through a notch-like passage hole 92a formed in the outer peripheral edge of the plate 92, and passes through the passage hole 92a. A front portion 95b of the lead portion of the dislocation superconducting tape unit 15 is covered with a reinforcing plate 97 fixed to the outer peripheral edge portion of the flange plate 92. In addition, the dislocation superconducting tape unit 15 in the portion penetrating the cover plate 92 is fixed to the cover plate 92 with an adhesive portion 98 such as an epoxy resin adhesive.
[0054]
The superconducting magnet 90 of the present embodiment has a dislocation superconducting tape unit 15 that can maintain a dislocation twisted structure even when a bending strain is applied by winding or the like, can reduce an AC loss when an alternating current is applied, and can suppress a deviation. Since it is used, it is possible to prevent the dislocation twist structure from being disturbed when the dislocation superconducting tape unit 15 is wound around the winding frame 93, so that it can have excellent characteristics.
[0055]
(Embodiment of superconducting transformer)
FIG. 10 is a perspective view showing one embodiment of a superconducting transformer using the dislocation superconducting tape unit of the embodiment of the present invention. 11 is a cross-sectional view taken along line XI-XI in FIG.
The superconducting transformer 100 of the present embodiment is a bobbin 102 having a cylindrical winding drum 102a, and a first embodiment in which the bobbin 102 is wound in multiple layers from one axial end to the other end of the winding drum 102a. The dislocation superconducting tape unit 15 and a spacer 105 separating the layers of the dislocation superconducting tape unit 15 are provided. The bobbin 102 includes a winding drum 102a and flanges 102b and 102c provided at both ends thereof. A dislocation superconducting tape unit 15 is wound around the outer periphery of the winding drum 102a of the bobbin 102 in multiple layers. .
The spacer 105 is provided to separate the layers of the dislocation superconducting tape unit 15 so that the dislocation superconducting tape unit 15 is efficiently cooled by the refrigerant, and its longitudinal direction is along the bobbin axial direction. A plurality of the bobbins 102 are provided at intervals in the circumferential direction.
[0056]
The distance between the layers of the dislocation superconducting tape unit 15 and the distance between the dislocation superconducting tape unit 15 and the flanges 102b and 102c are the cooling channel 104 serving as a refrigerant flow path.
When the superconducting transformer 100 is used, in order to maintain the superconducting state of the dislocation superconducting tape unit 15, the superconducting transformer 100 is cooled by being immersed in a refrigerant such as liquid helium. In the superconducting transformer 100, the spacer 105 is provided between the dislocation superconducting tape units 15, so that an alternating current is passed through the plurality of tape-shaped superconducting conductors 18 constituting the dislocation superconducting tape unit 15. Even when the dislocation superconducting tape unit 15 generates heat due to an alternating current loss occurring at that time, the refrigerant can be circulated through the cooling channel 104 between the layers, and the superconducting state of the dislocation superconducting tape unit 1 can be maintained.
[0057]
The superconducting transformer 100 of this embodiment can maintain a dislocation twisted structure even when bending strain is applied by winding or the like, can reduce AC loss when an AC current is applied, and can suppress deviation. Therefore, when the dislocation superconducting tape unit 15 is wound around the bobbin 102, it is possible to prevent the dislocation twist structure from being disturbed, so that excellent characteristics can be obtained.
[0058]
In the superconducting cable, superconducting transformer, and superconducting magnet of the above-described embodiment, the case where the above-described dislocation superconducting tape unit 15 of the first embodiment is used as the dislocation superconducting tape unit has been described. The dislocation superconducting tape unit 45 of the embodiment or the dislocation superconducting tape unit 55 of the third embodiment may be used, or two or more of the first to third dislocation superconducting tape units 15, 45, 55 are combined. May be used.
Further, in the above-described embodiment, the case where the dislocation superconducting tape unit of the embodiment of the present invention is used for a superconducting cable, a superconducting transformer, and a superconducting magnet has been described, but the dislocation superconducting tape unit of the present invention has a superconducting current limit. It can be used for the winding part of superconducting application equipment such as a ceramic. The superconducting application device in which the dislocation superconducting tape unit of the present invention is used for the winding portion can have excellent characteristics.
[0059]
【The invention's effect】
As described above, in the dislocation superconducting tape unit of the present invention, the dislocation twisted structure holding tape is wound around the dislocation superconducting tape unit with play, and a part of the dislocation twisted structure holding tape is the above-mentioned By interposing between the laminated bodies of multiple tape-shaped superconducting conductors, even if bending strain is applied due to winding processing, etc., the dislocation twist structure can be maintained, and AC loss when AC current is applied can be reduced. , Drift can be suppressed. As described above, the dislocation superconducting tape unit 15 of the present embodiment can maintain the dislocation twist structure even when bending strain is applied due to winding processing or the like, and therefore, compared to the conventional dislocation superconducting tape unit to which an adhesive tape is attached. Flexibility can be improved. In particular, since each tape-shaped superconducting conductor used in the dislocation superconducting tape unit has an insulating coating having a surface smoothness formed on the outermost layer, bending distortion or the like occurs when the dislocation superconducting tape unit is wound. When the stress is applied, the frictional force between the tape-shaped superconducting conductors is small, so that the tape-shaped superconducting conductor can be smoothly deformed and moved so as to relieve the stress, which is advantageous.
In addition, according to the superconducting application device of the present invention, even if bending strain is applied by winding processing or the like, the dislocation twist structure can be maintained, the AC loss at the time of alternating current application can be reduced, and the drift can be suppressed. Since a dislocation superconducting tape unit is used, it is possible to prevent the dislocation twist structure from being disturbed even when bending strain is applied to the dislocation superconducting tape unit when it is subjected to winding processing or the like, and thus has excellent characteristics. Can be.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a view for explaining a first embodiment of a dislocation superconducting tape unit according to the present invention, wherein (a) is a perspective view and (b) is a cross-sectional view.
FIG. 2 is an explanatory diagram of a superconducting element wire used for a tape-shaped superconducting element wire constituting the dislocation superconducting tape unit of FIG.
FIG. 3 is a plan view showing a dislocation twist structure holding tape used in the dislocation superconducting tape unit of the first embodiment.
4 is a diagram showing a method of winding the dislocation twist structure holding tape of FIG. 3 around a dislocation superconducting tape unit. FIG.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a second embodiment of the dislocation superconducting tape unit of the present invention.
FIG. 6 is a plan view showing a dislocation twist structure holding tape used in the dislocation superconducting tape unit of the second embodiment.
FIG. 7 is a perspective view showing a third embodiment of the dislocation superconducting tape unit of the present invention.
FIG. 8 is a perspective view showing an embodiment of the superconducting cable of the present invention.
FIG. 9 is a perspective view showing one embodiment of a superconducting magnet using a dislocation superconducting tape unit according to an embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a perspective view showing one embodiment of a superconducting transformer using the dislocation superconducting tape unit of the embodiment of the present invention.
11 is a cross-sectional view taken along line XI-XI in FIG.
FIG. 12 is a schematic configuration diagram showing an example of an insulating film forming apparatus.
FIG. 13 is a perspective view showing an example of a superconducting cable provided with a conventional dislocation superconducting tape unit.
14 is an explanatory diagram of a dislocation superconducting tape unit provided in the superconducting cable of FIG. 13, wherein (a) is a perspective view and (b) is a cross-sectional view.
[Explanation of symbols]
15, 45, 55 ... Dislocation superconducting tape unit, 18 ... Tape-like superconducting conductor (superconducting tape), 19 ... Tape-like superconducting wire, 20 ... High resistance film, 21 ... Insulating coating, 25... Superconducting multi-core wire (superconducting wire), 27... Superconductor or material to be a superconductor, 28... Core portion, 29 .. base (sheath material), 30 40, 50, 60: Dislocation twist structure holding tape, 30a, 30b, 40a, 40b ... end, 32a, 32b, 42a ... adhesive part, 33, 43, 53 ... non-adhesive 70: Superconducting cable, 77 ... Former (tube), 90 ... Superconducting magnet (superconducting application equipment), 100 ... Superconducting transformer.

Claims (10)

複数本のテープ状の超電導導体の積層体同士が並列され、これら積層体を構成する複数本のテープ状の超電導導体が転位撚り合わされてなる転位超電導テープユニットであって、
前記転位超電導テープユニットの周囲に転位撚り構造保持用テープが遊びを持たせて巻き付けられ、該転位撚り構造保持用テープの一部分は前記複数本のテープ状の超電導導体の積層体の間に介在されており、前記の各テープ状の超電導導体は最外層に表面平滑性を有する絶縁被膜が形成されたものであることを特徴とする転位超電導テープユニット。A plurality of tape-shaped superconducting conductor laminates are arranged in parallel, and a plurality of tape-shaped superconducting conductors constituting these laminates are dislocation superconducting tape units,
A dislocation twist structure holding tape is wound around the dislocation superconducting tape unit with play, and a part of the dislocation twist structure holding tape is interposed between the plurality of tape-shaped superconducting laminates. Each of the tape-shaped superconducting conductors has a dislocation superconducting tape unit in which an outermost layer is provided with an insulating coating having surface smoothness. 前記転位撚り構造保持用テープは一方の面の両端部に粘着部が形成されたものであり、前記転位撚り構造保持用テープの粘着部間に位置する非粘着部は、前記複数本のテープ状の超電導導体の積層体の間に介在されており、前記転位撚り構造保持用テープの一方の端部は前記一方の積層体の周囲を通って前記粘着部が前記非粘着部に貼着され、他方の端部は前記一方の積層体の周囲と他方の積層体の周囲を順次通って前記転位撚り構造保持用テープの粘着部形成面と反対側の面に前記粘着部が貼着されていることを特徴とする請求項１記載の転位超電導テープユニット。The dislocation twist structure holding tape has adhesive portions formed at both end portions of one surface, and the non-adhesive portion positioned between the adhesive portions of the dislocation twist structure holding tape is the plurality of tape-shaped portions. Is interposed between the superconductor conductor laminates, one end of the dislocation twist structure holding tape passes through the periphery of the one laminate, the adhesive portion is attached to the non-adhesive portion, The other end portion passes through the periphery of the one laminate and the periphery of the other laminate in order, and the adhesive portion is adhered to the surface opposite to the adhesive portion forming surface of the dislocation twist structure holding tape. The dislocation superconducting tape unit according to claim 1. 前記転位撚り構造保持用テープは一方の面の一方の端部に粘着部が形成されたものであり、前記転位撚り構造保持用テープの他方の端部は前記複数本のテープ状の超電導導体の積層体の間に介在されるか、又は前記積層体の間を通って外側に導出され、前記一方の端部は前記一方の積層体の周囲と他方の積層体の周囲を順次通って前記転位撚り構造保持用テープの粘着部形成面と反対側の面に前記粘着部が貼着されていることを特徴とする請求項１記載の転位超電導テープユニット。The dislocation twist structure holding tape has an adhesive portion formed at one end of one surface, and the other end of the dislocation twist structure holding tape is made of the plurality of tape-shaped superconducting conductors. Interposed between the laminated bodies, or led out through the laminated bodies, and the one end portion sequentially passes around the one laminated body and around the other laminated body. The dislocation superconducting tape unit according to claim 1, wherein the adhesive portion is adhered to a surface opposite to the adhesive portion forming surface of the twisted structure holding tape. 複数本のテープ状の超電導導体の積層体同士が並列され、これら積層体を構成する複数本のテープ状の超電導導体が転位撚り合わされてなる転位超電導テープユニットであって、
該転位超電導テープユニットの周囲に転位撚り構造保持用テープが遊びを持たせて巻き付けられており、前記複数本のテープ状の超電導導体の積層体の間に他の転位撚り構造保持用テープが介在されており、前記の各テープ状の超電導導体は最外層に表面平滑性を有する絶縁被膜が形成されたものであることを特徴とする転位超電導テープユニット。A plurality of tape-shaped superconducting conductor laminates are arranged in parallel, and a plurality of tape-shaped superconducting conductors constituting these laminates are dislocation superconducting tape units,
A dislocation twist structure holding tape is wound around the dislocation superconducting tape unit with play, and another dislocation twist structure holding tape is interposed between the laminated bodies of the plurality of tape-shaped superconducting conductors. Each of the tape-shaped superconducting conductors is a dislocation superconducting tape unit in which an outermost layer is provided with an insulating coating having surface smoothness. 前記他の転位撚り構造保持用テープは、前記複数本のテープ状の超電導導体の積層体の間に縦に配置されていることを特徴とする請求項４記載の転位超電導テープユニット。5. The dislocation superconducting tape unit according to claim 4, wherein the other dislocation twist structure holding tape is vertically disposed between the laminated bodies of the plurality of tape-shaped superconducting conductors. 前記表面平滑性を有する絶縁被膜のヤング率が１５０ＭＰａ以上であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の転位超電導テープユニット。The dislocation superconducting tape unit according to any one of claims 1 to 5, wherein the insulating coating having surface smoothness has a Young's modulus of 150 MPa or more. 前記表面平滑性を有する絶縁被膜の硬度がロックウエル硬さでＭ５０以上であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の転位超電導テープユニット。The dislocation superconducting tape unit according to any one of claims 1 to 6, wherein the insulating film having surface smoothness has a Rockwell hardness of M50 or more. 前記絶縁被膜は紫外線硬化型樹脂であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の転位超電導テープユニット。The dislocation superconducting tape unit according to any one of claims 1 to 7, wherein the insulating coating is an ultraviolet curable resin. 請求項１乃至８のいずれか一項に記載の転位超電導テープユニットを用いたことを特徴とする超電導応用機器。A superconducting application device using the dislocation superconducting tape unit according to any one of claims 1 to 8. 請求項１乃至８のいずれか一項に記載の転位超電導テープユニットが管体の周囲に巻回されてなることを特徴とする超電導ケーブル。A superconducting cable, wherein the dislocation superconducting tape unit according to any one of claims 1 to 8 is wound around a tubular body.
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