JP5516540B2 - Superconducting coil - Google Patents

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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F6/00—Superconducting magnets; Superconducting coils
    • H01F6/06—Coils, e.g. winding, insulating, terminating or casing arrangements therefor

Description

本発明は、超伝導エネルギー貯蔵装置、高磁場発生装置、又は各種センサに用いられる超伝導コイルに関する。   The present invention relates to a superconducting coil used for a superconducting energy storage device, a high magnetic field generator, or various sensors.

超伝導材料を用いて構成される超伝導コイルの開発が進められており、その一例が特許文献１及び２に開示されている。例えば、特許文献１に示されるように、超伝導コイルは、超伝導線材を含む巻線部を予め用意し、その巻線部を円筒状の支持体の内面に当接させながら螺旋状に巻回させることで作製される。   Development of a superconducting coil composed of a superconducting material is underway, and examples thereof are disclosed in Patent Documents 1 and 2. For example, as disclosed in Patent Document 1, a superconducting coil is prepared in advance with a winding part including a superconducting wire, and the winding part is spirally wound while abutting the winding part against the inner surface of a cylindrical support. It is made by turning.

特開２００２−２５８１８号公報JP 2002-25818 A 特開２００９−２８４６３４号公報JP 2009-284634 A

通電時、超伝導線材には半径方向に電磁力が作用する。円筒状の支持体は、電磁力が作用する超伝導線材を固定して保持するために設けられている。超伝導コイルの信頼性を確保するためには、超伝導線材と支持体を強固に固定する必要がある。しかしながら、予め用意された超伝導線材を巻回する製造方法は、精度を確保することが難しいことから、超伝導線材と支持体の固定方法に不具合が生じ易く、超伝導コイルの信頼性が低いという問題がある。   When energized, an electromagnetic force acts on the superconducting wire in the radial direction. The cylindrical support is provided to fix and hold the superconducting wire on which electromagnetic force acts. In order to ensure the reliability of the superconducting coil, it is necessary to firmly fix the superconducting wire and the support. However, since it is difficult to ensure the accuracy of the manufacturing method of winding a superconducting wire prepared in advance, problems are likely to occur in the fixing method of the superconducting wire and the support, and the reliability of the superconducting coil is low There is a problem.

本明細書で開示される技術では、新規で斬新な形態を採用し、高磁場発生型の超伝導コイルを提供することを目的としている。   The technology disclosed in this specification is intended to provide a high-magnetic-field-generating superconducting coil by adopting a novel and novel form.

本明細書で開示される超伝導コイルは、支持基板と巻線部を備えている。支持基板には、溝が形成されている。巻線部は、溝内に充填されている超伝導線材を有する。本明細書で開示される超伝導コイルでは、超伝導線材が支持基板に形成された溝内に充填されることで保持されている。これにより、超伝導線材に作用する電磁力を支持基板に負担させることができるので、超伝導コイルの信頼性が向上する。   The superconducting coil disclosed in this specification includes a support substrate and a winding portion. A groove is formed in the support substrate. The winding part has a superconducting wire filled in the groove. In the superconducting coil disclosed in this specification, the superconducting wire is held by being filled in a groove formed in the support substrate. Thereby, since the electromagnetic force acting on the superconducting wire can be borne on the support substrate, the reliability of the superconducting coil is improved.

本明細書で開示される超伝導コイルは、溝が軸回りに沿って伸びていてもよい。この態様の超伝導コイルでは、少なくとも１ターンの巻線部が支持基板に構成されている。   In the superconducting coil disclosed in the present specification, the groove may extend around the axis. In the superconducting coil of this aspect, the winding portion of at least one turn is formed on the support substrate.

本明細書で開示される超伝導コイルでは、複数の支持基板が積層していてもよい。この場合、積層方向に隣り合う支持基板では、巻線部の超伝導線材が電気的に接続されているのが望ましい。この態様の超伝導コイルでは、複数の支持基板に亘って電気的に接続された巻線部の超伝導線材によってコイルが構築されている。この態様の超伝導コイルは、支持基板を積層させるという簡易な方法で作製可能である。   In the superconducting coil disclosed in this specification, a plurality of support substrates may be stacked. In this case, it is desirable that the superconducting wires in the winding portion are electrically connected to each other in the support substrate adjacent in the stacking direction. In the superconducting coil of this aspect, the coil is constructed by the superconducting wire of the winding portion electrically connected across the plurality of support substrates. The superconducting coil of this aspect can be manufactured by a simple method of laminating a support substrate.

本明細書で開示される超伝導コイルでは、巻線部が、断面視したときに、複数の超伝導線材の集合として構成されていてもよい。この態様の超伝導コイルでは、巻線部が大電流を流すことができる。   In the superconducting coil disclosed in this specification, the winding portion may be configured as a set of a plurality of superconducting wires when viewed in cross section. In the superconducting coil of this aspect, the winding portion can pass a large current.

本明細書で開示される超伝導コイルでは、巻線部内で隣り合う超伝導線材において、長手方向で観測したときに、接近する部位が繰り返し現れてもよい。この態様の超伝導コイルでは、誘導電流による交流損失が低減される。   In the superconducting coil disclosed in the present specification, in the superconducting wire adjacent in the winding portion, the approaching portion may repeatedly appear when observed in the longitudinal direction. In the superconducting coil of this aspect, the AC loss due to the induced current is reduced.

本明細書で開示される超伝導コイルでは、支持基板の引っ張り強度が１００ＭＰａ以上であるのが望ましい。この態様によると、支持基板が巻線部の超伝導線材に作用する電磁力を良好に負担することができるので、超伝導コイルの信頼性が大幅に向上する。   In the superconducting coil disclosed in the present specification, it is desirable that the tensile strength of the support substrate is 100 MPa or more. According to this aspect, since the support substrate can satisfactorily bear the electromagnetic force acting on the superconducting wire of the winding part, the reliability of the superconducting coil is greatly improved.

本明細書で開示される超伝導コイルは、超伝導エネルギー貯蔵装置に用いられてもよい。小型で大容量な超伝導エネルギー貯蔵装置が得られる。   The superconducting coil disclosed herein may be used in a superconducting energy storage device. A compact and large-capacity superconducting energy storage device can be obtained.

本明細書で開示される超伝導コイルの製造方法は、支持基板に溝を形成する溝形成工程と、その溝内に超伝導線材を充填して巻線部を形成する巻線部形成工程とを備えていてもよい。   A superconducting coil manufacturing method disclosed in the present specification includes a groove forming step of forming a groove in a support substrate, and a winding portion forming step of forming a winding portion by filling the groove with a superconducting wire. May be provided.

本明細書で開示される超伝導コイルの製造方法は、複数の支持基板を積層させる積層工程をさらに備えていてもよい。積層工程では、積層方向に隣り合う支持基板において、巻線部の超伝導線材の電気的な接続を確保しながら支持基板を積層するのが望ましい。この製造方法によると、支持基板を積層させるという簡易な工程を実施するだけで、巻線部の超伝導線材をコイルとして構成することができる。   The manufacturing method of the superconducting coil disclosed in this specification may further include a laminating step of laminating a plurality of support substrates. In the laminating step, it is desirable that the supporting substrates are laminated on the supporting substrates adjacent to each other in the laminating direction while ensuring the electrical connection of the superconducting wires in the winding portion. According to this manufacturing method, the superconducting wire of the winding part can be configured as a coil only by performing a simple process of laminating the support substrate.

溝形成工程では、エッチング技術を利用して、支持基板の表面に溝を形成してもよい。半導体製造技術において汎用されているエッチング技術を利用して、支持基板に溝を形成することができる。この態様の製造方法は、高精度な溝を形成することができるとともに、大量生産に適している。   In the groove forming step, a groove may be formed on the surface of the support substrate using an etching technique. The groove can be formed in the support substrate by using an etching technique widely used in the semiconductor manufacturing technique. The manufacturing method of this aspect can form high-precision grooves and is suitable for mass production.

巻線部形成工程では、蒸着技術を利用して、溝内に超伝導線材を充填してもよい。半導体製造技術において汎用されている蒸着技術を利用して、支持基板の溝に超伝導線材を充填させることができる。この態様の製造方法は、高精度な溝を形成することができるとともに、大量生産に適している。   In the winding part forming step, the superconducting wire may be filled in the groove using a vapor deposition technique. The superconducting wire can be filled in the groove of the support substrate by using a vapor deposition technique widely used in the semiconductor manufacturing technology. The manufacturing method of this aspect can form high-precision grooves and is suitable for mass production.

本明細書で開示される超伝導コイルは、支持基板の溝内に超伝導線材を充填させることで、超伝導線材に作用する電磁力を支持基板で負担するという斬新な形態を備えており、信頼性が高い。   The superconducting coil disclosed in the present specification has a novel form in which the supporting substrate bears the electromagnetic force acting on the superconducting wire by filling the groove of the supporting substrate with the superconducting wire. High reliability.

図１は、超伝導エネルギー貯蔵装置の概略図を示す。FIG. 1 shows a schematic diagram of a superconducting energy storage device. 図２は、超伝導コイルの概略図を示す。FIG. 2 shows a schematic diagram of a superconducting coil. 図３は、超伝導コイルの分解概略図を示す。FIG. 3 shows an exploded schematic view of the superconducting coil. 図４は、超伝導コイルの一部断面図を示す。FIG. 4 shows a partial cross-sectional view of the superconducting coil. 図５は、第１支持基板の平面図を示す。FIG. 5 shows a plan view of the first support substrate. 図６は、第２支持基板の平面図を示す。FIG. 6 is a plan view of the second support substrate. 図７は、巻線部の拡大断面図を示す。FIG. 7 shows an enlarged cross-sectional view of the winding portion. 図８（Ａ）は、巻線部の超伝導線材のレイアウトの一例を示す。図８（Ｂ）は、巻線部の超伝導線材のレイアウトの他の一例を示す。FIG. 8A shows an example of the layout of the superconducting wire in the winding part. FIG. 8B shows another example of the layout of the superconducting wire in the winding part.

本明細書で開示される超伝導コイルは、超伝導エネルギー貯蔵装置、高磁場発生装置、又は各種センサに用いられ、特に、超伝導エネルギー貯蔵装置に用いられるのが望ましい。本明細書で開示される超伝導エネルギー貯蔵装置は、小型であり、高信頼性であり、且つ高密度のエネルギーを貯蔵可能となる。このため、本明細書で開示される超伝導エネルギー貯蔵装置は、戸別単位での一時的な電力貯蔵装置としての利用が可能となる。   The superconducting coil disclosed in the present specification is used in a superconducting energy storage device, a high magnetic field generator, or various sensors, and is particularly preferably used in a superconducting energy storage device. The superconducting energy storage device disclosed in this specification is small in size, highly reliable, and can store high-density energy. For this reason, the superconducting energy storage device disclosed in the present specification can be used as a temporary power storage device in units of doors.

本明細書で開示される超伝導コイルは、複数枚の支持基板を備えている。支持基板の表面には溝が形成されており、その溝内に超伝導線材が充填されている。複数の超伝導線材が集合して巻線部を構成してもよい。巻線部は、軸回りに沿って伸びていてもよい。ここで、軸とは、巻線部によって構築されるコイルの軸のことである。巻線部は、支持基板を平面視したときに、渦巻き状に形成されていてもよい。このように、各支持基板に複数ターンの巻線部が形成されており、それら支持基板が積層するとソレノイド型コイルが構築される。   The superconducting coil disclosed in this specification includes a plurality of support substrates. A groove is formed on the surface of the support substrate, and a superconducting wire is filled in the groove. A plurality of superconducting wires may be assembled to form the winding part. The winding portion may extend along the axis. Here, the axis is an axis of a coil constructed by the winding part. The winding portion may be formed in a spiral shape when the support substrate is viewed in plan. Thus, a plurality of turns of winding portions are formed on each support substrate, and when these support substrates are stacked, a solenoid coil is constructed.

支持基板には、超伝導線材に作用する電磁力を負担することが可能な引っ張り強度を有する材料が選択される。例えば、支持基板の引っ張り強度が１００ＭＰａ以上であれば、超伝導線材に作用する電磁力を支持基板で負担し、超伝導線材が破損することが防止される。より好ましくは、支持基板の引っ張り強度が５００ＭＰａ以上であるのが望ましい。支持基板の引っ張り強度が５００ＭＰａ以上であれば、磁束密度が５Ｔであっても、超伝導線材が破損することが防止される。具体的には、支持基板の一例には、単結晶のシリコン、多結晶のシリコン、単結晶の炭化ケイ素、単結晶の酸化アルミニウム、単結晶の窒化ホウ素からなる群より選択される少なくとも１つを含むのが望ましい。なかでも、支持基板に半導体材料が用いられていると、汎用な半導体製造技術を用いて支持基板に溝を形成することができるという利点がある。   A material having a tensile strength capable of bearing an electromagnetic force acting on the superconducting wire is selected for the support substrate. For example, if the tensile strength of the support substrate is 100 MPa or more, an electromagnetic force acting on the superconducting wire is borne by the support substrate, and the superconducting wire is prevented from being damaged. More preferably, the tensile strength of the support substrate is desirably 500 MPa or more. If the tensile strength of the support substrate is 500 MPa or more, the superconducting wire is prevented from being damaged even if the magnetic flux density is 5T. Specifically, an example of the support substrate includes at least one selected from the group consisting of single crystal silicon, polycrystalline silicon, single crystal silicon carbide, single crystal aluminum oxide, and single crystal boron nitride. It is desirable to include. Among these, when a semiconductor material is used for the support substrate, there is an advantage that grooves can be formed in the support substrate using a general-purpose semiconductor manufacturing technique.

超伝導線材には、超伝導特性を示す様々な材料を選択することができる。金属系の超伝導材料の一例としては、ＮｂＴｉ、Ｎｂ３Ｓｎ、ＭｇＢ２、ＮｂＮを挙げることができる。酸化物系の超伝導材料の一例としては、ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７（ＹＢＣＯ）、Ｂｉ２Ｓｒ２ＣａＣｕ２Ｏｘ（Ｂｉ２２１２）を挙げることができる。有機系の超伝導線材の一例としては、β−（ＢＥＤＴ−ＴＴＦ）２／３、Ｋ３Ｃ６０、Ｒｂ３Ｃ６０、Ｃ６Ｃａ（グラファイト）を挙げることができる。 Various materials exhibiting superconducting characteristics can be selected as the superconducting wire. Examples of metal-based superconducting materials include NbTi, Nb 3 Sn, MgB 2 , and NbN. Examples of the oxide-based superconducting material include YBa 2 Cu 3 O 7 (YBCO) and Bi 2 Sr 2 CaCu 2 Ox (Bi2212). Examples of organic superconducting wires include β- (BEDT-TTF) 2/3, K3C60, Rb 3 C 60 , and C 6 Ca (graphite).

巻線部によって構築されるコイルには、実用的な様々な形態を採用することができる。典型的には、ソレノイド型コイル、トロイド型コイルを採用するのが望ましい。   Various practical forms can be adopted for the coil constructed by the winding portion. Typically, it is desirable to employ a solenoid type coil or a toroid type coil.

支持基板に形成される溝は、様々な方法を利用して形成することができる。例えば、工作機械を利用して支持基板の表面に溝を形成してもよく、エッチング技術を利用して支持基板の表面に溝を形成してもよい。特に、エッチング技術の利用は、高精度な溝を形成することができるとともに、スループットが高く大量生産に適している。   The groove formed in the support substrate can be formed using various methods. For example, a groove may be formed on the surface of the support substrate using a machine tool, or a groove may be formed on the surface of the support substrate using an etching technique. In particular, the use of an etching technique can form a highly accurate groove and has a high throughput and is suitable for mass production.

超伝導線材は、様々な方法を利用して形成することができる。例えば、めっき技術を利用して超伝導線材を溝内に充填してもよく、蒸着技術を利用して超伝導線材を溝内に充填してもよい。特に、蒸着技術の利用は、高精度な超伝導線材を形成することができるとともに、スループットが高く大量生産に適している。   The superconducting wire can be formed using various methods. For example, the groove may be filled with a superconducting wire using a plating technique, and the groove may be filled with a superconducting wire using a vapor deposition technique. In particular, the use of a vapor deposition technique can form a highly accurate superconducting wire and has a high throughput and is suitable for mass production.

図１に示されるように、超伝導エネルギー貯蔵装置１は、４つの超伝導コイル２を備えている。隣り合う超伝導コイル２は、漏れ磁場を低減するために、極性の向きが逆向きとなるように配置されている。なお、４つの超伝導コイル２は、図示しないクライオスタットに収納されており、液体ヘリウムによる冷却が可能となるように構成されている。   As shown in FIG. 1, the superconducting energy storage device 1 includes four superconducting coils 2. The adjacent superconducting coils 2 are arranged so that the polarities are reversed in order to reduce the leakage magnetic field. The four superconducting coils 2 are housed in a cryostat (not shown), and are configured to be cooled with liquid helium.

図２及び図３に示されるように、超伝導コイル２は、複数枚の支持基板３が積層して構成されている。積層方向に隣り合う支持基板３は、陽極接合技術を利用して強固に結合されている。詳細は後述するが、支持基板３には巻線部４が形成されている。超伝導コイル２では、積層方向（紙面上下方向）に隣り合う支持基板３において、巻線部４が電気的に接続されている。これにより、複数の支持基板３に亘って電気的に接続された巻線部４がソレノイド型コイルを構築している。この例では、支持基板３に４インチのシリコンウェハが用いられている。超伝導コイル２は、約５００枚の支持基板３が積層されており、その高さが約３００ｍｍである。   As shown in FIGS. 2 and 3, the superconducting coil 2 is configured by laminating a plurality of support substrates 3. The support substrates 3 adjacent to each other in the stacking direction are firmly bonded using an anodic bonding technique. As will be described in detail later, a winding portion 4 is formed on the support substrate 3. In the superconducting coil 2, the winding part 4 is electrically connected in the support substrate 3 adjacent to the lamination direction (up and down direction on the paper surface). Thereby, the coil | winding part 4 electrically connected over the some support substrate 3 has comprised the solenoid type coil. In this example, a 4-inch silicon wafer is used for the support substrate 3. The superconducting coil 2 is formed by laminating about 500 support substrates 3 and has a height of about 300 mm.

図４に示されるように、支持基板３には、第１支持基板３ａと第２支持基板３ｂの２種類が存在しており、積層方向に交互に積層されている。図５に示されるように、第１支持基板３ａには、軸５の周囲を渦巻状に伸びている巻線部４が形成されている。第１支持基板３ａの巻線部４は、外側端部４Ａから内側端部４Ｂまで時計回りに形成されている。図６に示されるように、第２支持基板３ｂにも、軸５の周囲を渦巻状に伸びている巻線部４が形成されている。第２支持基板３ｂの巻線部４は、外側端部４Ｄから内側端部４Ｃまで反時計回りに形成されている。巻線部４の幅４Ｗは、約１ｍｍである。   As shown in FIG. 4, there are two types of support substrate 3, a first support substrate 3 a and a second support substrate 3 b, which are alternately stacked in the stacking direction. As shown in FIG. 5, the first support substrate 3 a is formed with a winding portion 4 extending in a spiral around the shaft 5. The winding portion 4 of the first support substrate 3a is formed clockwise from the outer end 4A to the inner end 4B. As shown in FIG. 6, the second support substrate 3 b is also formed with a winding portion 4 extending in a spiral shape around the shaft 5. The winding portion 4 of the second support substrate 3b is formed counterclockwise from the outer end portion 4D to the inner end portion 4C. The width 4W of the winding part 4 is about 1 mm.

図４に示されるように、支持基板３ａ，３ｂが積層されると、第１支持基板３ａの巻線部４の外側端部４Ａは、下側に積層される第２支持基板３ｂの巻線部４の外側端部４Ｄに貫通部材６を介して電気的に接続される。さらに、第１支持基板３ａの巻線部４の内側端部４Ｂは、上側に積層される第２支持基板３ｂの巻線部４の内側端部４Ｃに貫通部材６を介して電気的に接続される。なお、貫通部材６には、導電性のプラグが用いられている。貫通部材６には、巻線部４で用いられるものと同一の超伝導材料が用いられるのが望ましい。このように、外側端部４Ａ，４Ｄにおける接続と内側端部４Ｂ，４Ｃにおける接続が、積層方向に沿って交互に行われている。第１支持基板３ａの巻線部４が時計回りに形成されており、第２支持基板３ｂの巻線部４が反時計回りに形成されているので、例えば、紙面下側から紙面上側に向けて複数の支持基板３ａ，３ｂを亘って巻線部４を流れる電流は、平面視したときに、常に時計回りに流れることができる。   As shown in FIG. 4, when the support substrates 3a and 3b are stacked, the outer end 4A of the winding portion 4 of the first support substrate 3a is wound on the second support substrate 3b stacked on the lower side. It is electrically connected to the outer end 4 </ b> D of the portion 4 through the penetrating member 6. Further, the inner end portion 4B of the winding portion 4 of the first support substrate 3a is electrically connected to the inner end portion 4C of the winding portion 4 of the second support substrate 3b stacked on the upper side via the penetrating member 6. Is done. The penetrating member 6 is a conductive plug. The penetrating member 6 is preferably made of the same superconductive material as that used in the winding portion 4. In this manner, the connection at the outer end portions 4A and 4D and the connection at the inner end portions 4B and 4C are alternately performed along the stacking direction. Since the winding portion 4 of the first support substrate 3a is formed clockwise and the winding portion 4 of the second support substrate 3b is formed counterclockwise, for example, from the lower side to the upper side of the page. Thus, the current flowing through the winding portion 4 across the plurality of support substrates 3a and 3b can always flow clockwise when viewed in plan.

図７に示されるように、巻線部４は、複数の巻線要素８の集合として構成されている。例えば、断面視したときに、巻線部４には１０本の巻線要素８が含まれている。巻線要素８は、支持基板３の表面に形成された溝７内に充填されており、超伝導線材８ａとそれを被覆する被膜材８ｂを有する。超伝導線材８ａには、ニオブ・チタン（ＮｂＴｉ）が材料として選択されており、蒸着技術を利用して形成される。被膜材８ｂには、銅（Ｃｕ）が材料として選択されており、蒸着技術を利用して形成される。被膜材８ｂは、クエンチ現象を抑制するために設けられている。巻線要素８の幅８Ｗは、約５０μｍである。   As shown in FIG. 7, the winding portion 4 is configured as a set of a plurality of winding elements 8. For example, when viewed in cross section, the winding portion 4 includes ten winding elements 8. The winding element 8 is filled in a groove 7 formed on the surface of the support substrate 3, and has a superconducting wire 8a and a coating material 8b covering the superconducting wire 8a. Niobium titanium (NbTi) is selected as a material for the superconducting wire 8a, and is formed by using a vapor deposition technique. Copper (Cu) is selected as a material for the coating material 8b, and is formed by using a vapor deposition technique. The coating material 8b is provided to suppress the quench phenomenon. The width 8W of the winding element 8 is about 50 μm.

図８（Ａ）に示されるように、巻線部４では、隣り合う巻線要素８が長手方向に沿って平行に構成されていてもよく、図８（Ｂ）の破線に示されるように、近接する部位が繰り返し現れてもよい。特に、近接する部位が、一定の周期で繰り返し現れるのが望ましい。例えば、近接する部位が約１０μｍの周期で繰り返し現れるのが望ましい。このように、近接する部位が繰り返し現れると、ループ面積が分断され、誘導電流による交流損失が低減される。   As shown in FIG. 8 (A), in the winding portion 4, adjacent winding elements 8 may be configured in parallel along the longitudinal direction, as shown by the broken line in FIG. 8 (B). , Adjacent parts may appear repeatedly. In particular, it is desirable that adjacent parts repeatedly appear at a constant period. For example, it is desirable that adjacent parts repeatedly appear with a period of about 10 μm. In this manner, when adjacent parts repeatedly appear, the loop area is divided, and the AC loss due to the induced current is reduced.

このように、超伝導線材８ａを含む巻線要素８は、支持基板３の表面に形成された溝７内に充填されている。通電時に、超伝導線材８ａには半径方向に電磁力が作用する。支持基板３は、超伝導線材８ａに作用する電磁力を負担することができる。このように、超伝導線材８ａが支持基板３に強固に保持されることから、超伝導コイル２の信頼性が高い。   As described above, the winding element 8 including the superconducting wire 8 a is filled in the groove 7 formed on the surface of the support substrate 3. When energized, an electromagnetic force acts on the superconducting wire 8a in the radial direction. The support substrate 3 can bear an electromagnetic force acting on the superconducting wire 8a. Thus, since the superconducting wire 8a is firmly held on the support substrate 3, the reliability of the superconducting coil 2 is high.

また、超伝導コイル２は、予め２種類の支持基板３ａ，３ｂを用意し、それらを積層させるだけで製造することができる。また、各支持基板３ａ，３ｂは、汎用されている半導体装置の製造技術を利用して製造することができる。このため、超伝導コイル２は、大量生産に適しているとともに、特性の面でも、小型で高密度なエネルギーを貯蔵可能となる。   The superconducting coil 2 can be manufactured by preparing two types of support substrates 3a and 3b in advance and laminating them. The support substrates 3a and 3b can be manufactured using a widely used semiconductor device manufacturing technique. For this reason, the superconducting coil 2 is suitable for mass production and can store small and high-density energy in terms of characteristics.

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。 Specific examples of the present invention have been described in detail above, but these are merely examples and do not limit the scope of the claims. The technology described in the claims includes various modifications and changes of the specific examples illustrated above.
The technical elements described in this specification or the drawings exhibit technical usefulness alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. In addition, the technology exemplified in this specification or the drawings can achieve a plurality of objects at the same time, and has technical usefulness by achieving one of the objects.

１：超伝導エネルギー貯蔵装置
２：超伝導コイル
３：支持基板
４：巻線部
５：軸
６：貫通部材
７：溝
８：巻線要素
８ａ：超伝導線材
８ｂ：被膜材 1: Superconducting energy storage device 2: Superconducting coil 3: Support substrate 4: Winding part 5: Shaft 6: Penetration member 7: Groove 8: Winding element 8a: Superconducting wire 8b: Coating material

Claims (5)

支持基板と巻線部と、を備えており、
前記支持基板には、溝が形成されており、
前記巻線部は、前記溝内に充填されている超伝導線材を有し、
前記巻線部は、断面視したときに、複数の前記超伝導線材の集合として構成されており、
前記巻線部内で隣り合う前記超伝導線材において、長手方向で観測したときに、接近する部位が繰り返し現れる超伝導コイル。 A support substrate and a winding part,
A groove is formed in the support substrate,
The winding unit is configured to have a superconducting wire is filled in the groove,
The winding portion is configured as a set of a plurality of the superconducting wires when viewed in cross section,
In the superconducting wire adjacent in the winding portion, a superconducting coil in which an approaching portion repeatedly appears when observed in the longitudinal direction . 前記溝は、軸回りに沿って伸びている請求項１に記載の超伝導コイル。   The superconducting coil according to claim 1, wherein the groove extends along an axis. 複数の前記支持基板が積層しており、
積層方向に隣り合う前記支持基板では、前記巻線部の前記超伝導線材が電気的に接続されている請求項１又は２に記載の超伝導コイル。 A plurality of the supporting substrates are laminated;
The superconducting coil according to claim 1, wherein the superconducting wire of the winding portion is electrically connected to the support substrate adjacent in the stacking direction. 前記支持基板の引っ張り強度が、１００ＭＰａ以上である請求項１〜３のいずれか一項に記載の超伝導コイル。 The superconducting coil according to any one of claims 1 to 3 , wherein the tensile strength of the support substrate is 100 MPa or more. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の超伝導コイルを備える超伝導エネルギー貯蔵装置。 A superconducting energy storage device comprising the superconducting coil according to any one of claims 1 to 4 .
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EP4154284A1 (en) * 2020-05-20 2023-03-29 Massachusetts Institute Of Technology Mirrored winding pack for stacked-plate superconducting magnets
JP2024504726A (en) * 2021-01-29 2024-02-01 マサチューセッツ インスティテュート オブ テクノロジー Coupling system for stacked plate non-insulated superconducting magnets

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH084044B2 (en) * 1987-09-04 1996-01-17 株式会社フジクラ Superconducting sheet coil
JPH01143308A (en) * 1987-11-30 1989-06-05 Toshiba Corp Oxide superconducting coil
JPH01207905A (en) * 1988-02-16 1989-08-21 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Superconducting coil
JPH01256107A (en) * 1988-04-06 1989-10-12 Fujikura Ltd Manufacture of oxide superconducting coil
JPH02192173A (en) * 1989-01-20 1990-07-27 Fujitsu Ltd Formation of oxide superconductor pattern
JPH02253516A (en) * 1989-03-25 1990-10-12 Showa Electric Wire & Cable Co Ltd Ceramics superconducting line and manufacture thereof
JPH02253515A (en) * 1989-03-25 1990-10-12 Showa Electric Wire & Cable Co Ltd Ceramics superconducting line and manufacture thereof
JPH04114996A (en) * 1990-09-03 1992-04-15 Mitsubishi Kasei Corp Production of thin superconducting element film
JP2009284634A (en) * 2008-05-21 2009-12-03 Toshiba Corp Superconducting power storage device
IT1398934B1 (en) * 2009-06-18 2013-03-28 Edison Spa SUPERCONDUCTIVE ELEMENT AND RELATIVE PREPARATION PROCEDURE

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