JP6083725B2 - 高温超伝導体平テープ線材を用いた環状線構造体 - Google Patents
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w={W−(2n−1)・t}/2n
となるため、超伝導線路幅を広く取るためにはスリット幅は細いほうが良い。そのためスリットは化学溶解エッチング、レーザー切削加工、電解加工、放電加工または機械切削加工により細幅加工で設置される。
図1、図2に、直交する2つのインダクタを内包する構造体の作製について示す。図1、図2はそれぞれ上記のn=1、2であり、各々1ターン、2ターンの巻き線構造となる。具体的には、テープ線材に、長さ方向に沿って、テープ線材裏面まで切り通した細いスリット(ナロースリット)を作製する。この時、スリットによって加工されたテープ線材上の線路が、行き止まり部分を持たない一筆書きで繋がらなければならない。つぎにテープ線材側面から見たときに、接線の傾き変化が連続である閉曲線をなすように、テープ線材の、スリットで分割され、かつ隣接する線路部分を、それぞれテープ面に鉛直かつ逆方向に曲げ、屈曲部を持たない閉曲線をなすように湾曲させ、固定する。
磁束トランス応用の場合には磁束の取り出し口として、磁束センサを結合するための小インダクタ部分をテープ面内に設置する場合には、化学溶解エッチング、レーザー切削加工、電解加工、放電加工または機械切削加工によりテープ面上から超伝導体を剥離し、平面コイル形状を付帯的に作製することができる。
図4では2つのコイルを逆巻きにすることで、平均磁場により誘起される超伝導電流が打ち消しあい、差分磁場のみが検知できる勾配計(グラジオメーター)が構成されており、(ア)水平型、(イ)垂直型のグラジオメーター構造となる。
本発明の第1は、高温超伝導単線テープ線材に、その線長方向に沿ってスリットを設け、前記スリットにより分割された前記テープ線材を相隣る分割部分ごとにそれぞれ逆方向に、前記スリットが屈曲部を持たない閉曲線をなすように湾曲させてなる構造を有し、超伝導体線路による閉回路構造を構成する超伝導環状線構造体において、前記線路の一部を、スリットを挟んで併走するように維持すると共に、当該併走部分にあるスリットにおいては、前記テープ面上から超伝導体が剥離されて形成されたエッチング線を有し、前記エッチング線を挟んだ状態での複数の環状線構造を一本のテープ線材上に作製することにより電気的に直列に接続した複数の環状線を一つの構造体内に有し、当該複数の環状線のコイルを逆巻きにすることで、平均磁場により誘起される超伝導電流が打ち消しあい、差分磁場のみが検知できる水平型勾配計として使用されることを特徴とする超伝導環状線構造体である。
本発明の第2は、本発明の第1において、超伝導環状線構造体における環状線路の円電流から生じる磁気ベクトルが、非同軸の並列配置であることを特徴とする。
本発明の第3は、高温超伝導単線テープ線材に、その線長方向に沿って2個のスリットを設け、前記スリットにより分割された前記テープ線材を相隣る分割部分ごとにそれぞれ逆方向に、前記スリットが屈曲部を持たない閉曲線をなすように湾曲させてなる構造を有し、超伝導体線路による閉回路構造を構成する超伝導環状線構造体において、前記線路の一部を、前記スリットを挟んで併走するように維持すると共に、当該併走部分にあるスリットにおいては、前記テープ面上から超伝導体が剥離されて形成されたエッチング線を有し、前記エッチング線を挟んだ状態での複数の環状線構造を一本のテープ線材上に作製することにより電気的に並列に接続した複数の環状線を一つの構造体内に有し、当該複数の環状線のコイルを逆巻きにすることで、平均磁場により誘起される超伝導電流が打ち消しあい、差分磁場のみが検知できる垂直型勾配計として使用されることを特徴とする超伝導環状線構造体である。
本発明の第4は、本発明の第3において、超伝導環状線構造体における環状線路の円電流から生じる磁気ベクトルが、同軸配置であることを特徴とする。
図1における、n=1の場合の1ターン構造体を作製した。テープ線材にはTHEVA社(ドイツ)製 RE1Ba2Cu3y(RE=Dy)平テープ線材を用いた。この線材は0.1mmのハステロイ−C合金テープ上に結晶配向化処理を施したMgO層、その上に0.5μm厚さの超伝導層、2μmのAgカバー層の積層構造を持つ。幅10mm、長さ210mmの上記線材を用いて、幅方向中央に、長さ方向に沿ってナロースリットを作製した。スリットの切断加工には0.2mm厚さのダイヤモンドホイールを用い、ガイドを用いて直線加工した。スリットの長さは187.5mmであり、両端のそれぞれ5mm、17.5mmを切断しない個所として残した。図1に示すとおり線材を湾曲させ、外周95mmの塩化ビニル製パイプを保持芯として環状構造内に挿入し、さらにカプトンテープを用いて線材を保持芯に固定し、構造体を作製した。
ゼロ磁場および磁場中冷却試験における、構造体中心軸上の磁場測定値から、構造体の冷却時における永久磁石の有無によって、超伝導転移に伴う、環状線による磁気シールド効果の差異が生じていることが分かる。また磁場中冷却試験における永久磁石の取り出し後の磁場測定値から、環状線において磁束トラップ効果が生じていることが分かり、更に環状線の一部加熱により磁束トラップの消失が生じていることが分かるので、環状線全体にわたり超伝導性が維持されていることがわかる。
同形状の構造体を、ポリイミドテープ表面に銅をめっきした、フレキシブル導線用のプリント基板材(株式会社サンハヤト製 NZ−M2K)を用いて作製し、実施例1と同位置に永久磁石を置き、実施例1及び実施例2と同様の実験を行った。永久磁石を静置した状態では、構造体外部及び構造体中心軸上の高さ50mmおける磁場はそれぞれ21mT、86mTであり、永久磁石の除去によってそれぞれ0.10mT、0.10mTへ変化した。この値は、磁石の除去と線路の冷却の順序を入れ替えても同じであった。
Claims (4)
- 高温超伝導単線テープ線材に、その線長方向に沿ってスリットを設け、前記スリットにより分割された前記テープ線材を相隣る分割部分ごとにそれぞれ逆方向に、前記スリットが屈曲部を持たない閉曲線をなすように湾曲させてなる構造を有し、超伝導体線路による閉回路構造を構成する超伝導環状線構造体において、
前記線路の一部を、スリットを挟んで併走するように維持すると共に、当該併走部分にあるスリットにおいては、前記テープ面上から超伝導体が剥離されて形成されたエッチング線を有し、
前記エッチング線を挟んだ状態での複数の環状線構造を一本のテープ線材上に作製することにより電気的に直列に接続した複数の環状線を一つの構造体内に有し、
当該複数の環状線のコイルを逆巻きにすることで、平均磁場により誘起される超伝導電流が打ち消しあい、差分磁場のみが検知できる水平型勾配計として使用されることを特徴とする超伝導環状線構造体。 - 超伝導環状線構造体における環状線路の円電流から生じる磁気ベクトルが、非同軸の並列配置であることを特徴とする請求項1に記載の超伝導環状線構造体。
- 高温超伝導単線テープ線材に、その線長方向に沿って2個のスリットを設け、前記スリットにより分割された前記テープ線材を相隣る分割部分ごとにそれぞれ逆方向に、前記スリットが屈曲部を持たない閉曲線をなすように湾曲させてなる構造を有し、超伝導体線路による閉回路構造を構成する超伝導環状線構造体において、
前記線路の一部を、前記スリットを挟んで併走するように維持すると共に、当該併走部分にあるスリットにおいては、前記テープ面上から超伝導体が剥離されて形成されたエッチング線を有し、
前記エッチング線を挟んだ状態での複数の環状線構造を一本のテープ線材上に作製することにより電気的に並列に接続した複数の環状線を一つの構造体内に有し、
当該複数の環状線のコイルを逆巻きにすることで、平均磁場により誘起される超伝導電流が打ち消しあい、差分磁場のみが検知できる垂直型勾配計として使用されることを特徴とする超伝導環状線構造体。 - 超伝導環状線構造体における環状線路の円電流から生じる磁気ベクトルが、同軸配置であることを特徴とする請求項3に記載の超伝導環状線構造体。
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