JP6371395B2 - 高温超伝導多芯テープ線、その製造方法、および製造装置 - Google Patents
高温超伝導多芯テープ線、その製造方法、および製造装置Info
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Description
本発明は、REBCO層および中間層(バッファ層)のみにスリットが形成されてフィラメント化されており、安定化層にはスリットが形成されていないREBCO多芯テープ線(高温超伝導多芯テープ線)である。本発明に係るREBCO多芯テープ線の構造について説明する。
たスリット16が設けられているのに対し、銀安定化層14および銅安定化層15にはこのようなスリットが設けられていない。中間層12のスリットは設けなくても構わない。なお、図1(b)はREBCO多芯テープ線10の垂直断面を示し、図1(c)はREBCO層13および中間層12の上面から見た図、図1(d)は銀安定化層14および銅安定化層15を上面から見た図である。
(製造方法および製造装置)
第1の実施形態は、REBCO層に1本の連続的なスリットを形成したREBCO多芯テープ線である。以下、本実施形態に係るREBCO多芯テープ線のより詳細な構成および製造方法などについて説明する。
上記のようにして作成したREBCO多芯テープ線の特性について説明する。
まず、銅安定化層15の表面を3次元顕微鏡で観察した結果を図5(a)(b)に示す。図5(a)は、銅安定化層15の表面のうちローラスリッター23bを押し当てた部分を含む部分の観察結果である。図面中の左右方向がテープ線の長手方向、上下方向が幅方向に対応する。図5(a)から分かるように、ローラスリッター23bを押し当てた部分に溝が形成されていることが分かる。図5(b)は、銅安定化層15の溝部分の断面形状を示す図である。溝部分の幅は上端部で67.5μm、下端部で18.3μmであり、深さは8.3μmであった。銅安定化層15の厚さは20μm程度であるので、スリット形成処理によっても銅安定化層15は切断されていないことが分かる。
スリットを形成したREBCO多芯テープ線の磁化測定について説明する。図6は、SQUID磁束計(カンタムデザイン社MPMS)を用いて測定した印加磁場と磁化の強さの関係を示す図である。この磁化測定では、長さ4mmのREBCO多芯テープ線を2枚重ねたものをサンプルとして測定している。測定は、まずサンプルを印加磁場ゼロの状態で4.2Kまで冷却し、4.2Kに保温したままテープ面に垂直な磁場を印加しながら磁化測定することにより行った。
スリットを形成したREBCO多芯テープ線の電流電圧特性測定について説明する。
スリットを形成したREBCO多芯テープ線の機械的強度の測定について説明する。
本実施形態に係るREBCO多芯テープ線は、REBCO層および中間層に対して長手方向のスリットを有しているので、テープ面の反磁性を低減させることができる。したがって、本実施形態に係るREBCO多芯テープ線を用いた超伝導コイルの遮蔽電流磁場や交流損失を低減させることができる。
第1の実施形態では、ローラスリッター23bとガイドローラ23aからなるスリット形成ローラ対23を用いて、REBCOテープ線を部分的に折り曲げてスリットを形成している。しかしながら、REBCOテープ線を変形させなくても、部分的に応力を集中させることによってもスリットを形成することができる。
第1の実施形態では、ローラスリッター23bとガイドローラ23aからなるスリット形成ローラ対23を用いて、REBCOテープ線を部分的に折り曲げてスリットを形成している。しかしながら、REBCOテープ線の幅方向全体に対して荷重を加えてV字形状に折り曲げることによってスリットを形成することもできる。
第1の実施形態では、REBCOテープ線に1本のみのスリットを形成している。本実施形態では、複数本のスリットが形成されたREBCO多芯テープ線およびその製造方法について説明する。
せることができ、超伝導コイルにおける遮蔽電流場や交流損失をより一層低減できる。
第1の実施形態では、REBCOテープ線のREBCO層に、長手方向に連続的なスリットを形成している。本実施形態では、長手方向に断続的なスリット(破線状のスリット)を形成する。
REBCO多芯テープ線の構成は種々の変形が可能である。例えば、上記の説明では、REBCOテープ線を移動させて、スリット形成装置のスリット形成ローラ対によってスリットを形成しているが、REBCOテープ線を固定した状態でスリット形成ローラ対(またはローラスリッター)を移動させてもよい。
11 金属基板
12 中間層
13 REBCO層
14 銀安定化層
15 銅安定化層
16 スリット
20 スリット形成装置
23 スリット形成ローラ対
23a ガイドローラ
23b ローラスリッター
Claims (11)
- テープ状の金属基板上に中間層を介して形成された酸化物超伝導層と当該酸化物超伝導層上に形成された金属製の安定化層を有し、前記酸化物超伝導層および前記中間層に、長手方向のスリットが1つまたは複数形成され、前記金属基板および前記安定化層にはスリットが形成されていない高温超伝導多芯テープ線の製造方法であって、
テープ状の金属基板上に中間層を介して形成された酸化物超伝導層と当該酸化物超伝導層上に形成された安定化層を有する高温超伝導線材を用意するステップと、
前記高温超伝導線材を長手方向に沿って折り曲げることにより、または、前記高温超伝導線材に長手方向に沿って応力を集中させることにより、ないしは、これらの2方法を同時に実行することにより、スリットを設けるスリット形成ステップと、
を含む、高温超伝導多芯テープ線の製造方法。 - 前記スリット形成ステップでは、刃部材を前記高温超伝導線材に押し当てることにより前記スリットを形成する、
請求項1に記載の高温超伝導多芯テープ線の製造方法。 - 前記スリット形成ステップでは、前記高温超伝導線材を、互いに対向して設けられた回転刃部材とガイドローラの間を通過させることにより、前記スリットを形成する、
請求項2に記載の高温超伝導多芯テープ線の製造方法。 - 前記回転刃部材は、円周部の一部に刃部材が設けられておらず、
前記スリット形成ステップでは、前記高温超伝導線材の長手方向に断続的に前記スリットを形成する、
請求項3に記載の高温超伝導多芯テープ線の製造方法。 - 前記スリット形成ステップでは、型押し加工により前記高温超伝導線材をV字形状に折り曲げることにより前記スリットを形成する、
請求項1に記載の高温超伝導多芯テープ線の製造方法。 - 前記スリット形成ステップでは、前記高温超伝導線材を、互いに対向して設けられた外周部が凸状V字型の第1ローラと外周部が凹状V字型の第2ローラの間を通過させること
により、前記スリットを形成する、
請求項5に記載の高温超伝導多芯テープ線の製造方法。 - 前記第1ローラまたは前記第2ローラの少なくとも一方は、外周部の一部に切り欠き部が設けられており、
前記スリット形成ステップでは、前記高温超伝導線材の長手方向に断続的に前記スリットを形成する、
請求項6に記載の高温超伝導多芯テープ線の製造方法。 - テープ状の金属基板上に中間層を介して形成された酸化物超伝導層と当該酸化物超伝導層表面に形成された金属製の安定化層を備えた高温超伝導線材を有し、前記酸化物超伝導層および前記中間層に、前記酸化物超伝導層および前記中間層を分離する長手方向のスリットが1つまたは複数形成され、前記金属基板および前記安定化層にはスリットが形成されていない高温超伝導多芯テープ線の製造装置であって、
ガイドローラと、
前記ガイドローラと対向して設けられた回転刃部材と、
前記高温超伝導線材を、前記ガイドローラと前記回転刃部材の間に送り出す送り出し部および巻き取り部と、
を備え、
前記回転刃部材は、外周部の一部に刃部材が設けられていない、
高温超伝導多芯テープ線の製造装置。 - 前記ガイドローラと前記回転刃部材を複数組備えており、
それぞれの回転刃部材について、刃先の幅方向の位置が異なっている、
請求項8に記載の高温超伝導多芯テープ線の製造装置。 - テープ状の金属基板上に中間層を介して形成された酸化物超伝導層と当該酸化物超伝導層表面に形成された金属製の安定化層を備えた高温超伝導線材を有し、前記酸化物超伝導層および前記中間層に、前記酸化物超伝導層および前記中間層を分離する長手方向のスリットが1つまたは複数形成され、前記金属基板および前記安定化層にはスリットが形成されていない高温超伝導多芯テープ線の製造装置であって、
外周部が凸状の第1ローラと、
前記第1ローラと対向して設けられ、外周が凹状の第2ローラと、
高温超伝導線材を、前記第1ローラおよび前記第2ローラの間に送り出す送り出し部および巻き取り部と、
を備え、
前記第1ローラまたは前記第2ローラの少なくとも一方の外周部に切り欠き部が設けられている、
高温超伝導多芯テープ線の製造装置。 - 前記第1ローラと前記第2ローラを複数組備えており、
それぞれの第1ローラと第2ローラの組について、凸状V字型および凹状V字型の先端部の幅方向の位置が異なっている、
請求項10に記載の高温超伝導多芯テープ線の製造装置。
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