JP5320098B2 - Superconducting wire and superconducting cable using the same - Google Patents

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Description

本発明は、基板上に超電導層が形成された超電導線材及びそれを用いた超電導ケーブルに関する。特に、交流損失の低減が可能であり、かつ信頼性の高い超電導線材に関する。   The present invention relates to a superconducting wire having a superconducting layer formed on a substrate and a superconducting cable using the same. In particular, the present invention relates to a highly reliable superconducting wire that can reduce AC loss.

超電導ケーブルは、大容量の電流を低損失で送電できることから、省エネルギー技術として期待されている。そして、超電導ケーブルの実用化に向けて、超電導線材の研究開発が行われている（例えば、特許文献１〜３を参照）。   The superconducting cable is expected as an energy saving technology because it can transmit a large amount of current with low loss. Then, research and development of superconducting wires are being conducted for the practical application of superconducting cables (see, for example, Patent Documents 1 to 3).

超電導ケーブルは、超電導導体層を有するケーブルコアを二重管構造の断熱管内に収納し、この断熱管内に冷媒（例、液体窒素（LN2））を流通させることで、超電導導体層を冷却して超電導状態とする構造のものが代表的である。 A superconducting cable cools a superconducting conductor layer by storing a cable core having a superconducting conductor layer in a heat insulating pipe having a double pipe structure and circulating a refrigerant (eg, liquid nitrogen (LN 2 )) in the heat insulating pipe. A typical structure is a superconducting state.

図６は、超電導ケーブルの代表的な基本構造を示す図である。超電導ケーブル100は、３心のケーブルコア10を撚り合わせた状態で断熱管20内に一括に収納した構造である。断熱管20は、内管21と外管22とからなる二重管構造のコルゲート管であり、両管21、22の間に断熱材23が配置されている。また、断熱管20（外管22）の外周には防食層24が形成されている。   FIG. 6 is a diagram showing a typical basic structure of a superconducting cable. The superconducting cable 100 has a structure in which three cable cores 10 are twisted and housed together in a heat insulating tube 20. The heat insulating tube 20 is a corrugated tube having a double tube structure including an inner tube 21 and an outer tube 22, and a heat insulating material 23 is disposed between both the tubes 21 and 22. An anticorrosion layer 24 is formed on the outer periphery of the heat insulating tube 20 (outer tube 22).

一方、ケーブルコア10は、中心から順にフォーマ12、超電導導体層11、絶縁層13、超電導シールド層14、常電導保護層15を配置した構造である。フォーマ12は、通常、断面円形状である。また、超電導線材1は、テープ状をしており、超電導導体層11は、フォーマの外周に複数の超電導線材1をスパイラル巻きで巻回することで形成している。なお、超電導導体層11は、単層としても、或いは図示するように多層としてもよい（図６参照）。   On the other hand, the cable core 10 has a structure in which a former 12, a superconducting conductor layer 11, an insulating layer 13, a superconducting shield layer 14, and a normal conducting protective layer 15 are arranged in order from the center. The former 12 is usually circular in cross section. The superconducting wire 1 has a tape shape, and the superconducting conductor layer 11 is formed by winding a plurality of superconducting wires 1 in a spiral winding around the outer periphery of the former. The superconducting conductor layer 11 may be a single layer or a multilayer as shown (see FIG. 6).

超電導線材として、Bi（ビスマス）系銀シース超電導線材やRE123系薄膜超電導線材が知られている（RE：希土類元素、例えばY（イットリウム）、Ho（ホルミウム）、Nd（ネオジウム）、Sm（サマリウム）、Gd（ガドリウム）など）。Bi系銀シース超電導線材は、銀又は銀合金のシース内に例えばBi2Sr2CaCu2Ox（Bi2212）或いはBi2Sr2Ca2Cu3O10+d（Bi2223）で表される超電導体の原料粉末を充填し、伸線・焼結・圧延加工することで製造されている。一方、RE123系薄膜超電導線材は、Ni基合金（例：ハステロイ（登録商標））などの基板上に例えばREBa2Cu3O7-d（RE123）で表される超電導体を蒸着して超電導層を形成することで製造されている。RE123系薄膜超電導線材は、超電導層の厚みが非常に薄いため、線材の長手・幅方向に平行な磁場成分（平行磁場）に対する交流損失が極めて小さい特徴がある。 As superconducting wires, Bi (bismuth) -based silver sheathed superconducting wires and RE123-based thin film superconducting wires are known (RE: rare earth elements such as Y (yttrium), Ho (holmium), Nd (neodymium), Sm (samarium). , Gd (gadolinium). Bi-based silver sheath superconducting wire is a superconductor represented by, for example, Bi 2 Sr 2 CaCu 2 O x (Bi2212) or Bi 2 Sr 2 Ca 2 Cu 3 O 10 + d (Bi2223) in a silver or silver alloy sheath. It is manufactured by filling the raw material powder and drawing, sintering and rolling. On the other hand, RE123-based thin film superconducting wire is a superconducting layer obtained by evaporating a superconductor such as REBa 2 Cu 3 O 7-d (RE123) on a substrate such as a Ni-based alloy (eg Hastelloy (registered trademark)). It is manufactured by forming. The RE123-based thin film superconducting wire has a characteristic that the AC loss with respect to a magnetic field component (parallel magnetic field) parallel to the longitudinal and width directions of the wire is extremely small because the thickness of the superconducting layer is very thin.

ところで、RE123系薄膜超電導線材には、引張強度などの機械的強度を付与することを目的として、一般的に基板に剛性の高い材料が用いられている。そのため、RE123系薄膜超電導線材線材をフォーマにスパイラル巻きしたとき、線材が円周に沿って湾曲変形し難く、図７に例示するように、線材1が巻回されたフォーマ12を断面視した場合、線材1が描く外形（輪郭）が多角形になる。そうすると、線材の長手・幅方向に垂直な磁場成分（垂直磁場）に対する交流損失が発生し、結果として交流損失の増加を招く。   By the way, in the RE123-based thin film superconducting wire, a material having high rigidity is generally used for a substrate for the purpose of imparting mechanical strength such as tensile strength. Therefore, when the RE123-based thin film superconducting wire rod is spirally wound around the former, the wire rod is difficult to bend and deform along the circumference, and as shown in FIG. 7, when the former 12 around which the wire rod 1 is wound is viewed in cross section The outer shape (outline) drawn by the wire 1 becomes a polygon. If it does so, the alternating current loss with respect to the magnetic field component (vertical magnetic field) perpendicular | vertical to the longitudinal direction / width direction of a wire will generate | occur | produce, and the increase in alternating current loss will be caused as a result.

そこで、RE123系薄膜超電導線材を用いた超電導ケーブルにおいて、交流損失の低減を図るため、線材をスパイラル巻きしたときに線材が描く外形をできるだけ円形に近づけることが望ましい。   Therefore, in a superconducting cable using a RE123-based thin film superconducting wire, it is desirable to make the outer shape drawn by the wire as close to a circle as possible when the wire is spirally wound in order to reduce AC loss.

特開平５‐１５１８３７号公報JP-A-5-151837 特開平７‐７３７５７号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 7-73757 特開２００６‐２７９５８号公報JP 2006-27958 A

線材が描く外形を円形に近づける一手段として、線材をより細線化することが考えられる。しかし、線材の細線化は、線材の使用本数の増加に伴う巻回作業性の低下により、巻回作業に多大な時間を要する。また、線材の使用本数の増加により、隣り合う線材間のギャップの管理が難しくなる。   As a means for bringing the outer shape drawn by the wire closer to a circle, it is conceivable to make the wire thinner. However, the thinning of the wire rod requires a lot of time for the winding work due to a decrease in winding workability accompanying an increase in the number of wires used. Moreover, management of the gap between adjacent wires becomes difficult due to an increase in the number of wires used.

また、例えば特許文献１及び２には、線材の細線化と巻回作業性の向上との両立を図ろうとする技術が提案されている。これら文献に記載の技術は、超電導線材の長手方向に沿ってスリットを設けると共に、線材が完全に切り離されて分割されないように長手方向の一部にスリットを設けない残存部を設けるものである。また、このスリットは、カッター或いは打ち抜きによって形成し、線材の厚み方向の表裏に抜けるように切断するものである。   Further, for example, Patent Documents 1 and 2 propose a technique for achieving both thinning of a wire and improvement in winding workability. In the techniques described in these documents, slits are provided along the longitudinal direction of the superconducting wire, and a remaining portion without slits is provided in a part of the longitudinal direction so that the wire is not completely separated and divided. Further, the slit is formed by a cutter or punching and is cut so as to come out from the front and back in the thickness direction of the wire.

ところで、現状の技術レベルでは、長尺（全長100m超）のRE123系薄膜超電導線材を製造しようとすると、超電導層の一部に性能不良が生じることがある。また、超電導ケーブルの製造中或いは運転中に、超電導層の一部に性能劣化が生じることもある。図５(b)に示すように、このような劣化部位Fが超電導層4においてある程度の大きさ（例えば、超電導層4の幅と同程度の幅）で存在すると、スリットSが設けられた局所領域では、劣化部位Fのある超電導層4の電流がスリットSを越えて隣接する超電導層4に迂回することができない。そのため、劣化部位Fのある超電導層4に電流が流れない或いは流れ難くなり、細線化するほどその割合が増加することから、信頼性の点で問題がある。   By the way, at the current technical level, when trying to manufacture a long (over 100 m in total length) RE123-based thin film superconducting wire, a performance defect may occur in a part of the superconducting layer. Further, performance degradation may occur in a part of the superconducting layer during the production or operation of the superconducting cable. As shown in FIG. 5 (b), when such a degradation site F exists in the superconducting layer 4 with a certain size (for example, a width approximately equal to the width of the superconducting layer 4), the local area where the slit S is provided. In the region, the current of the superconducting layer 4 with the degradation site F cannot bypass the slit S and pass to the adjacent superconducting layer 4. For this reason, current does not flow or hardly flows in the superconducting layer 4 having the deteriorated portion F, and the ratio increases as the wire is thinned.

また、線材に上記のスリットを形成すると、少量とはいえ超電導層が削り取られるため、その分線材自体のIcが低下する問題がある。さらに、超電導層までスリット加工が及ぶため、線材の超電導特性に悪影響を与えかねない。   In addition, when the above-mentioned slit is formed in the wire, the superconducting layer is scraped even though the amount is small, and there is a problem that Ic of the wire itself is lowered. Furthermore, since the slit processing extends to the superconducting layer, it may adversely affect the superconducting characteristics of the wire.

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的の一つは、交流損失の低減が可能であり、かつ信頼性の高い超電導線材、及びそれを用いた超電導ケーブルを提供することにある。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and one of its purposes is to provide a highly reliable superconducting wire that can reduce AC loss and a superconducting cable using the same. There is.

本発明の超電導線材は、基板上に超電導層が形成された超電導線材であって、基板に以下の要件を満たすスリットが形成されていることを特徴とする。
1)基板の超電導層が形成された面とは反対側の面に形成されている
2)基板の厚みの途中までの深さを有する
3)超電導線材の長手方向と直交する任意の断面において、少なくとも１つ存在する The superconducting wire of the present invention is a superconducting wire having a superconducting layer formed on a substrate, wherein a slit satisfying the following requirements is formed on the substrate.
1) It is formed on the surface opposite to the surface on which the superconducting layer is formed
2) Has a depth up to the middle of the thickness of the substrate
3) At least one exists in any cross section orthogonal to the longitudinal direction of the superconducting wire.

また、本発明の超電導ケーブルは、フォーマの外周に超電導線材をスパイラル巻きした構造のケーブルコアを備える超電導ケーブルであって、この超電導線材が本発明の超電導線材であることを特徴とする。   The superconducting cable of the present invention is a superconducting cable having a cable core having a structure in which a superconducting wire is spirally wound around the outer periphery of the former, and this superconducting wire is the superconducting wire of the present invention.

本発明の超電導線材によれば、基板の超電導層が形成された面（以下、超電導層形成面と呼ぶ）とは反対側の面から基板の厚みの途中までスリットを設けているため、超電導層は分断されることがない。このように超電導層においては幅方向の分断箇所をなくすことによって、図５(a)に示すように、超電導層4の一部に劣化部位Fが存在していても、その箇所を迂回するように電流が流れることになるため信頼性が高い。また、超電導層4までスリットSが及んでいないため、超電導層が削り取られることもない。   According to the superconducting wire of the present invention, the slit is provided from the surface opposite to the surface on which the superconducting layer of the substrate is formed (hereinafter referred to as the superconducting layer forming surface) to the middle of the thickness of the substrate. Will not be divided. In this way, by eliminating the dividing portion in the width direction in the superconducting layer, even if the degradation site F exists in a part of the superconducting layer 4 as shown in FIG. Since the current flows through the capacitor, the reliability is high. Further, since the slit S does not reach the superconducting layer 4, the superconducting layer is not scraped off.

基板に形成されているスリットは、超電導線材の幅方向における湾曲性を向上させるためのものであり、線材の長手方向と直交する任意の断面において少なくとも１つ存在する。このように線材の幅方向の湾曲性を向上させることで、線材をスパイラル巻きしたときに線材が円周に沿って湾曲変形し易く、スパイラル巻きしたときに線材が描く外形（輪郭）を円形に近づけることができる。その結果、超電導ケーブルにおける交流損失の低減が可能である。   The slit formed in the substrate is for improving the bendability in the width direction of the superconducting wire, and exists in at least one arbitrary cross section perpendicular to the longitudinal direction of the wire. By improving the curvature of the wire in the width direction in this way, the wire is easy to bend and deform along the circumference when the wire is spirally wound, and the outer shape (contour) drawn by the wire when it is spirally wound is made circular. You can get closer. As a result, AC loss in the superconducting cable can be reduced.

なお、スリットの深さは、基板の厚みの途中までであって、線材の幅方向における湾曲性が向上する程度であればよく、例えば基板の厚みの半分以上とすることが好ましい。一方、深さの上限については、超電導線材に必要な機械的強度を確保する観点から、例えばスリットの頂点から基板の超電導層形成面までの距離で表される基板の最小厚みが10μm〜40μmとなるように設定することが挙げられるが、これに限定されるものではない。   In addition, the depth of the slit may be up to the middle of the thickness of the substrate as long as the curvature in the width direction of the wire is improved. For example, the depth of the slit is preferably half or more of the thickness of the substrate. On the other hand, for the upper limit of the depth, from the viewpoint of securing the mechanical strength necessary for the superconducting wire, for example, the minimum thickness of the substrate represented by the distance from the top of the slit to the superconducting layer forming surface of the substrate is 10 μm to 40 μm. However, the present invention is not limited to this.

本発明の超電導線材において、スリットが、超電導線材の長手方向と平行に形成されていることが好ましい。   In the superconducting wire of the present invention, the slit is preferably formed in parallel with the longitudinal direction of the superconducting wire.

この構成によれば、スリットの形成が容易である。   According to this configuration, the slit can be easily formed.

本発明の超電導線材において、スリットが、超電導線材をスパイラル巻きしたときに、このスパイラルの軸方向と平行になるように、超電導線材の長手方向に対して所定の角度をなす方向に形成されていることが好ましい。   In the superconducting wire of the present invention, when the superconducting wire is spirally wound, the slit is formed in a direction forming a predetermined angle with respect to the longitudinal direction of the superconducting wire so as to be parallel to the axial direction of the spiral. It is preferable.

超電導線材を用いて超電導ケーブルを構成したとき、線材はスパイラル巻きされた状態で保持される。この構成によれば、線材をスパイラル巻きしたときに線材を円周に沿ってより湾曲変形させ易く、超電導ケーブルにおける交流損失を効果的に低減することができる。   When a superconducting cable is formed using a superconducting wire, the wire is held in a spirally wound state. According to this configuration, when the wire is spirally wound, the wire is more easily bent and deformed along the circumference, and the AC loss in the superconducting cable can be effectively reduced.

本発明の超電導線材及び超電導ケーブルは、基板に所定の要件を満たすスリットが形成されていることで、交流損失の低減が可能であり、かつ信頼性が高い。   The superconducting wire and the superconducting cable of the present invention are capable of reducing AC loss and having high reliability by forming slits that satisfy predetermined requirements on the substrate.

本発明に係る超電導線材の構造の一例を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows an example of the structure of the superconducting wire which concerns on this invention. スリットの形成方向の一例を説明する模式図である。(a)は、スリットを超電導線材の長手方向と平行に形成した例を示し、(b)は、この超電導線材をフォーマにスパイラル巻きした状態の外観図を示す。It is a schematic diagram explaining an example of the formation direction of a slit. (a) shows an example in which the slit is formed in parallel with the longitudinal direction of the superconducting wire, and (b) shows an external view of the superconducting wire spirally wound around a former. スリットの形成方向の別の一例を説明する模式図である。(a)は、スリットを超電導線材の長手方向に対して所定の角度をなす方向に形成した例を示し、(b)は、この超電導線材をフォーマにスパイラル巻きした状態の外観図を示す。It is a schematic diagram explaining another example of the formation direction of a slit. (a) shows an example in which the slit is formed in a direction that forms a predetermined angle with respect to the longitudinal direction of the superconducting wire, and (b) shows an external view of the superconducting wire spirally wound around a former. 本発明に係る超電導線材をスパイラル巻きしたときの線材の状態を説明する模式図である。(a)は、スリットの開口側がスパイラルの内側に位置する場合を、(b)は、スリットの開口側がスパイラルの外側に位置する場合を、それぞれ示す。It is a schematic diagram explaining the state of a wire when spirally winding the superconducting wire according to the present invention. (a) shows the case where the opening side of the slit is located inside the spiral, and (b) shows the case where the opening side of the slit is located outside the spiral. 超電導線材における電流の流れを説明する模式図である。(a)は、本発明に係る超電導線材において超電導層に劣化部位が存在する場合を、(b)は、従来の超電導線材において超電導層に劣化部位が存在する場合を、それぞれ説明する。It is a schematic diagram explaining the flow of the electric current in a superconducting wire. (a) illustrates a case where the superconducting wire according to the present invention has a deteriorated portion in the superconducting layer, and (b) illustrates a case where the conventional superconducting wire has a deteriorated portion in the superconducting layer. 超電導ケーブルの代表的な基本構造を示す概略斜視図である。It is a schematic perspective view which shows the typical basic structure of a superconducting cable. 従来の超電導線材をフォーマに巻回した状態を説明する概略断面図である。It is a schematic sectional drawing explaining the state which wound the conventional superconducting wire around the former.

以下、本発明の実施の形態を図を用いて説明する。また、図中において同一部材には同一符号を付している。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Moreover, the same code | symbol is attached | subjected to the same member in the figure.

［超電導線材の構造］
図１は、本発明に係る超電導線材を線材の長手方向に直交する方向（幅方向）に切断した断面を示している。図１に示すように、超電導線材1は、基板2上に中間層3、超電導層4が順に形成され積層されており、保護層5が被覆された構造をしている。超電導線材1は、Y（イットリウム）系薄膜超電導線材であり、ここでは幅が10mmである。ここで、超電導線材1の最も特徴とするところは、基板2にスリットSが形成されているところにある。 [Structure of superconducting wire]
FIG. 1 shows a cross section of the superconducting wire according to the present invention cut in a direction (width direction) perpendicular to the longitudinal direction of the wire. As shown in FIG. 1, a superconducting wire 1 has a structure in which an intermediate layer 3 and a superconducting layer 4 are sequentially formed and laminated on a substrate 2 and a protective layer 5 is covered. The superconducting wire 1 is a Y (yttrium) thin film superconducting wire, and here has a width of 10 mm. Here, the most characteristic feature of the superconducting wire 1 is that a slit S is formed in the substrate 2.

基板2は、ステンレスやハステロイ（登録商標）で構成されており、適度な機械的強度を有する。基板2の厚みtは、例えば50μm〜200μmであり、ここではt＝100μmとする。   The substrate 2 is made of stainless steel or Hastelloy (registered trademark) and has an appropriate mechanical strength. The thickness t of the substrate 2 is, for example, 50 μm to 200 μm, and here, t = 100 μm.

スリットSは、超電導線材1の幅方向における湾曲性を向上させるためのものであり、超電導線材1の幅やスパイラル巻きしたときの曲げ径（フォーマ径）などに応じて、数（間隔c）や形状（深さd、断面形状、開口部の幅wなど）を適宜決定することができる。ここでは、スリットSが基板2の幅方向に複数等間隔に設けられており、スリットSの間隔cを2mmとする。また、スリットSの深さdは、基板2の厚みtの半分以上とすることが好ましく、例えば60μm〜90μmであり、ここではd＝70μmとする。スリットSの断面形状は、適宜な形状を選択することができ、例えばＶ字状、Ｕ字状、矩形状、台形状であり、ここではＶ字状とする。スリットSの開口部の幅wは、超電導線材1をスパイラル巻きしたときのスリットSの開口側がスパイラルの内側に位置するか或いは外側に位置するかによっても適宜決定すればよく、例えば0.01mm〜0.4mmであり、ここではw＝0.2mmとする。   The slit S is for improving the bendability in the width direction of the superconducting wire 1. Depending on the width of the superconducting wire 1 and the bending diameter (former diameter) when spirally wound, the number (interval c) The shape (depth d, cross-sectional shape, opening width w, etc.) can be determined as appropriate. Here, a plurality of slits S are provided at equal intervals in the width direction of the substrate 2, and the interval c of the slits S is 2 mm. The depth d of the slit S is preferably at least half of the thickness t of the substrate 2, for example, 60 μm to 90 μm, and d = 70 μm here. As the cross-sectional shape of the slit S, an appropriate shape can be selected, for example, a V shape, a U shape, a rectangular shape, or a trapezoidal shape, which is a V shape here. The width w of the opening of the slit S may be appropriately determined depending on whether the opening side of the slit S when the superconducting wire 1 is spirally wound is located inside or outside the spiral, for example, 0.01 mm to 0.4 mm, where w = 0.2 mm.

スリットの形成には、機械切削加工の他、例えばレーザ加工、放電加工、ウォータジェット加工を利用することができる。   For the slit formation, for example, laser machining, electric discharge machining, and water jet machining can be used in addition to mechanical cutting.

中間層3は、例えばCeO2（酸化セリウム）、YSZ（イットリア安定化ジルコニア）、安定化ジルコニア、BaZrO3（バリウムジルコネート）、SrTiO3、LaAlO3（アルミン酸ランタン）、Gd2Zr2O7、SmGdO3、RE2O3（RE：Y、ランタノイド）及びAl2O3の群から選択される１種以上で構成されており、単層又は多層に形成してもよい。中間層3の形成には、例えばスパッタリング法などの物理蒸着法を利用することができる。ここでは中間層3の厚みが100nmである。 The intermediate layer 3 includes, for example, CeO 2 (cerium oxide), YSZ (yttria stabilized zirconia), stabilized zirconia, BaZrO 3 (barium zirconate), SrTiO 3 , LaAlO 3 (lanthanum aluminate), Gd 2 Zr 2 O 7 , SmGdO 3 , RE 2 O 3 (RE: Y, lanthanoid) and Al 2 O 3 , and may be formed in a single layer or multiple layers. For the formation of the intermediate layer 3, for example, a physical vapor deposition method such as a sputtering method can be used. Here, the thickness of the intermediate layer 3 is 100 nm.

超電導層4は、YBa2Cu3O7（YBCO）で表される超電導体を蒸着することで形成されている。超電導層4の形成には、例えばPLD法（パルスレーザ堆積法）などの物理蒸着法を利用することができる。ここでは超電導層4の厚みが1μmである。また、超電導層4の上に、Agをスパッタ又は蒸着することで安定化層を形成してもよい。また、超電導層4はスリットSにより分断されていないため、細線化した線材と比較して、信頼性を高めることができる。 The superconducting layer 4 is formed by evaporating a superconductor represented by YBa 2 Cu 3 O 7 (YBCO). For the formation of the superconducting layer 4, for example, a physical vapor deposition method such as a PLD method (pulse laser deposition method) can be used. Here, the thickness of the superconducting layer 4 is 1 μm. In addition, a stabilization layer may be formed on the superconducting layer 4 by sputtering or evaporating Ag. In addition, since the superconducting layer 4 is not divided by the slits S, the reliability can be improved as compared with a thin wire.

保護層5は、Cuをメッキすることで形成されており、ここでは厚みが20μmである。   The protective layer 5 is formed by plating Cu, and here has a thickness of 20 μm.

なお、スリットSは、超電導線材1を作製する際に予め基板2に形成しておく他、基板2上に中間層3、超電導層4を順に形成し、保護層5を被覆した後に基板2に形成することで設けてもよい。また、図１では、スリットSの壁面に保護層5が形成されている例を示したが、必ずしもスリットSの壁面に保護層5が形成されている必要はない。保護層5を被覆した後に基板2にスリットSを形成した場合は、スリットSの壁面に保護層5が形成されないことがある。   The slit S is formed in advance on the substrate 2 when the superconducting wire 1 is manufactured.In addition, the intermediate layer 3 and the superconducting layer 4 are sequentially formed on the substrate 2, and the protective layer 5 is coated on the substrate 2. You may provide by forming. 1 shows an example in which the protective layer 5 is formed on the wall surface of the slit S, the protective layer 5 is not necessarily formed on the wall surface of the slit S. When the slit S is formed in the substrate 2 after covering the protective layer 5, the protective layer 5 may not be formed on the wall surface of the slit S.

［スリットの形成方向］
スリットSの形成方向の例を図２、３を用いて説明する。図２(a)は、スリットSが長手方向と平行に形成された超電導線材1pを示している。また、図２(b)は、この超電導線材1pをフォーマ12にスパイラル巻きしたときの状態を示している。ここでは、線材間に適度なギャップgが形成されるようにスパイラル巻きして、スパイラル傾斜角度θは例えば3°〜50°とする。スパイラル傾斜角度とは、スパイラル（フォーマ12）の軸方向と線材とがなす角度のことである。なお、スパイラル傾斜角度θは、例えばフォーマの径や巻きピッチに応じて適宜決定されるが、具体例としては、直径16mmのフォーマに1000mmの巻きピッチで巻回するときは3°、直径40mmのフォーマに100mmの巻きピッチで巻回するときは50°とすることが挙げられる。 [Slit formation direction]
An example of the formation direction of the slit S will be described with reference to FIGS. FIG. 2A shows a superconducting wire 1p in which slits S are formed in parallel with the longitudinal direction. FIG. 2B shows a state where the superconducting wire 1p is spirally wound around the former 12. Here, spiral winding is performed so that an appropriate gap g is formed between the wires, and the spiral inclination angle θ is set to 3 ° to 50 °, for example. The spiral inclination angle is an angle formed by the axial direction of the spiral (former 12) and the wire. Note that the spiral inclination angle θ is appropriately determined according to, for example, the diameter and winding pitch of the former, but as a specific example, when winding the former with a diameter of 16 mm at a winding pitch of 1000 mm, the spiral inclination angle θ is 3 ° and the diameter of 40 mm. When the former is wound at a winding pitch of 100 mm, the angle may be set to 50 °.

一方、図３(a)は、スリットSが長手方向に対して所定の角度をなす方向に形成された超電導線材1dを示している。また、図３(b)は、この超電導線材1dをフォーマ12にスパイラル巻きしたときの状態を示している。なお、線材間のギャップg、及びスパイラル傾斜角度θは、図２を用いて説明した超電導線材1pの場合と同じである。ところで、超電導線材1dでは、線材の長手方向とスリットSとがなす角度aを、スパイラル巻きしたときにスリットSがスパイラルの軸方向、即ちフォーマ12の軸方向と平行になるように設定している。具体的には、角度aをスパイラル傾斜角度θと一致させている。   On the other hand, FIG. 3A shows a superconducting wire 1d in which the slit S is formed in a direction that forms a predetermined angle with respect to the longitudinal direction. FIG. 3B shows a state where the superconducting wire 1d is spirally wound around the former 12. Note that the gap g between the wires and the spiral inclination angle θ are the same as those of the superconducting wire 1p described with reference to FIG. By the way, in the superconducting wire 1d, the angle a formed by the longitudinal direction of the wire and the slit S is set so that the slit S is parallel to the axial direction of the spiral, that is, the axial direction of the former 12, when spirally wound. . Specifically, the angle a is matched with the spiral inclination angle θ.

［超電導線材をスパイラル巻きしたときの線材の状態］
超電導線材1をスパイラル巻きしたときの線材の状態を図４を用いて説明する。図４(a)では、超電導線材1のスリットSの開口側をスパイラルの内側に位置させた場合の、線材を幅方向に切断した断面の状態を示している。また、図４(b)では、超電導線材1のスリットSの開口側をスパイラルの外側に位置させた場合の、線材を幅方向に切断した断面の状態を示している。いずれの場合であっても、スリットSが形成されていることで、超電導線材1の幅方向の湾曲性が向上し、線材が円周に沿って湾曲変形している。したがって、超電導線材1をスパイラル巻きしたときに線材が描く外形（輪郭）を円形に近づけることができるので、超電導ケーブルにおける交流損失の低減を図ることができる。 [The state of the wire when the superconducting wire is spirally wound]
The state of the wire when the superconducting wire 1 is spirally wound will be described with reference to FIG. FIG. 4 (a) shows a cross-sectional state in which the wire is cut in the width direction when the opening side of the slit S of the superconducting wire 1 is positioned inside the spiral. FIG. 4B shows a cross-sectional state of the wire cut in the width direction when the opening side of the slit S of the superconducting wire 1 is positioned outside the spiral. In any case, since the slit S is formed, the curvature in the width direction of the superconducting wire 1 is improved, and the wire is curved and deformed along the circumference. Accordingly, since the outer shape (contour) drawn by the wire when the superconducting wire 1 is spirally wound can be made close to a circle, the AC loss in the superconducting cable can be reduced.

ここで、超電導線材1をフォーマにスパイラル巻きしたとき、スリットSの開口側を内側に位置させると、基板が超電導層に対してフォーマ側に位置することになる。即ち、超電導層側がケーブルコアの径方向外周側に位置することになり、この場合、超電導ケーブルの端末処理が容易である。一方、スリットSの開口側を外側に位置させると、超電導層側がケーブルコアの径方向内周側に位置することになり、超電導層に圧縮応力が作用する点で好ましい。   Here, when the superconducting wire 1 is spirally wound around the former, if the opening side of the slit S is positioned inside, the substrate is positioned on the former side with respect to the superconducting layer. That is, the superconducting layer side is located on the radially outer peripheral side of the cable core. In this case, the terminal treatment of the superconducting cable is easy. On the other hand, if the opening side of the slit S is located outside, the superconducting layer side is located on the radially inner peripheral side of the cable core, which is preferable in that compressive stress acts on the superconducting layer.

なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、スリットの数や形状を適宜変更してもよい。また、超電導層をHoBa2Cu3O7（HoBCO）などの超電導体で構成してもよい。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be modified as appropriate without departing from the gist of the present invention. For example, the number and shape of the slits may be changed as appropriate. Further, the superconducting layer may be composed of a superconductor such as HoBa 2 Cu 3 O 7 (HoBCO).

本発明の超電導線材及び超電導ケーブルは、超電導の分野に好適に利用可能である。   The superconducting wire and superconducting cable of the present invention can be suitably used in the field of superconductivity.

1,1p,1d 超電導線材（RE123系薄膜超電導線材）
2 基板 3 中間層 4 超電導層 5 保護層
10 ケーブルコア
11 超電導導体層 12 フォーマ 13 絶縁層
14 超電導シールド層 15 常電導保護層
20 断熱管
21 内管 22 外管 23 断熱材 24 防食層
100 超電導ケーブル
S スリット g ギャップ F 劣化部位 1,1p, 1d Superconducting wire (RE123 thin film superconducting wire)
2 Substrate 3 Intermediate layer 4 Superconducting layer 5 Protective layer
10 Cable core
11 Superconducting conductor layer 12 Former 13 Insulating layer
14 Superconducting shield layer 15 Normal conducting protective layer
20 Insulated pipe
21 Inner pipe 22 Outer pipe 23 Insulation 24 Anticorrosion layer
100 superconducting cable
S Slit g Gap F Degraded part

Claims (5)

基板上に超電導層が形成された超電導線材であって、
前記超電導線材はＲＥ１２３系薄膜超電導線材であり、
前記超電導線材を幅方向に湾曲できるように、前記基板に以下の要件を満たすスリットが形成されている超電導線材。
1)前記基板の前記超電導層が形成された面とは反対側の面に形成されている
2)前記基板の厚みの途中までの深さを有する
3)前記超電導線材の長手方向と直交する任意の断面において、少なくとも１つ存在する A superconducting wire having a superconducting layer formed on a substrate,
The superconducting wire is a RE123-based thin film superconducting wire,
A superconducting wire in which a slit satisfying the following requirements is formed in the substrate so that the superconducting wire can be bent in the width direction .
1) formed on the surface of the substrate opposite to the surface on which the superconducting layer is formed
2) Having a depth up to the middle of the thickness of the substrate
3) At least one exists in any cross section orthogonal to the longitudinal direction of the superconducting wire. 前記スリットが、前記超電導線材の長手方向と平行に形成されている請求項１に記載の超電導線材。 Said slit, superconducting wire according to 請 Motomeko 1 longitudinal direction that is parallel to the superconducting wire. 前記スリットが、前記超電導線材をスパイラル巻きしたときに、このスパイラルの軸方向と平行になるように、前記超電導線材の長手方向に対して所定の角度をなす方向に形成されている請求項１に記載の超電導線材。 Said slit, when the wound spiral the superconducting wire, so as to be parallel to the axial direction of the spiral, 請 Motomeko 1 with respect to the longitudinal direction of the superconducting wire that has been formed in a direction forming a predetermined angle The superconducting wire described in 1. 前記スリットの深さが、基板の厚みの半分以上である請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の超電導線材。The superconducting wire according to any one of claims 1 to 3, wherein a depth of the slit is half or more of a thickness of the substrate. フォーマの外周に超電導線材をスパイラル巻きした構造のケーブルコアを備える超電導ケーブルであって、
前記超電導線材は、請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の超電導線材である超電導ケーブル。 A superconducting cable comprising a cable core having a structure in which a superconducting wire is spirally wound around the outer periphery of a former,
The superconducting wire, superconducting cable Ru superconducting wire Der according to any one of claims 1 to 4.
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