JP6678509B2 - Superconducting tape wire, superconducting current lead using superconducting tape, permanent current switch and superconducting coil - Google Patents
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Description
本発明の実施形態は、超電導テープ線、超電導テープを用いた超電導電流リード、永久電流スイッチおよび超電導コイルに関するものである。 Embodiments of the present invention relate to a superconducting tape wire, a superconducting current lead using a superconducting tape, a permanent current switch, and a superconducting coil.
超電導技術の向上に伴い、例えば磁気共鳴画像診断装置（所謂、ＭＲＩ）や、超電導磁気エネルギー貯蔵装置（所謂、ＳＭＥＳ)、単結晶引き上げ装置などが実用化されている。これらの機器には、超電導線を巻回してなる超電導コイルが使用されており、超電導状態を維持するため、超電導コイルは極低温下で保持するように構成されている。 With the improvement of superconducting technology, for example, a magnetic resonance image diagnostic apparatus (so-called MRI), a superconducting magnetic energy storage apparatus (so-called SMES), a single crystal pulling apparatus, and the like have been put into practical use. In these devices, a superconducting coil formed by winding a superconducting wire is used. In order to maintain a superconducting state, the superconducting coil is configured to be maintained at an extremely low temperature.
超電導コイルに電流を流すためには、外部の電源装置より超電導電流リードを介して電流を供給する構成が採用されているが、超電導コイルを極低温下で保持するためには、熱を伝えにくい構成にしておくことが重要である。超電導体は、超電導現象を起こし始める転移温度（臨界温度ともいう。）以下では電気抵抗がほぼゼロであって、熱伝導率が低い特性を示すため、例えば、超電導電流リードの材質として最適である。 In order to pass current through the superconducting coil, a configuration is used in which current is supplied from an external power supply via a superconducting current lead, but in order to maintain the superconducting coil at extremely low temperatures, it is difficult to conduct heat. It is important to keep the configuration. A superconductor has a characteristic of having a low thermal conductivity at a temperature lower than a transition temperature (also referred to as a critical temperature) at which a superconducting phenomenon starts to occur, and thus is suitable as a material for a superconducting current lead, for example. .
従来の超電導電流リードでは、比較的高い転移温度で超電導が起こる高温超電導体としてのＹＢＣＯ（イットリウム系超電導体）やＢｉ２２２３（ビスマルク）のバルク材を用いたものが提案されているが、バルク材は脆く破損しやすい性質を有するため、その取り扱いには注意が必要であった。 Conventional superconducting current leads have been proposed using a YBCO (yttrium-based superconductor) or Bi2223 (Bismarck) bulk material as a high-temperature superconductor in which superconductivity occurs at a relatively high transition temperature. Since it has the property of being fragile and easily broken, care must be taken in its handling.
一方、次世代の線材として、金属基板上に中間層を形成し、その上にＹＢＣＯ等のＲＥ１２３（ＲＥＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−ｘ）系における高温超電導体の薄膜を超電導層として積層させた超電導テープ線の開発が進められている。超電導テープ線は、金属基板として高強度材料を用いているため、機械強度に優れているという特徴を有している。 On the other hand, as a next-generation wire, a superconducting layer in which an intermediate layer is formed on a metal substrate and a thin film of a high-temperature superconductor of RE123 (REBa 2 Cu 3 O 7 -x) such as YBCO is laminated thereon as a superconducting layer. Tape wire development is underway. The superconducting tape wire has a feature of being excellent in mechanical strength because a high-strength material is used as a metal substrate.
そのため、超電導電流リードとして超電導テープ線を用いて構成することが検討されているが、超電導層は、水分や湿気等と反応して分解する性質があることや、常伝導転移時に超電導層に電流が流れ、超電導層が常伝導転移による抵抗になって発熱すると、熱によって超電導層が破壊されて消失する性質があることなどが知られている。そのため、超電導層の表面に数μｍ程度の厚さを有する金属保護層を形成して、超電導テープ線を構成することが提案されている。 Therefore, it has been studied to use a superconducting tape wire as the superconducting current lead.However, the superconducting layer has the property of decomposing by reacting with moisture, moisture, etc. It is known that when the superconducting layer becomes a resistance due to the normal conduction transition and generates heat, the superconducting layer is destroyed by heat and disappears. Therefore, it has been proposed to form a superconducting tape wire by forming a metal protective layer having a thickness of about several μm on the surface of the superconducting layer.
金属保護層は、超電導層が水等と反応しないように防止する保護用としての機能を奏するとともに、常伝導転移時に超電導層に電流が流れるのを防止するため、金属保護層をバイパス回路として機能させている。そして、金属保護層を設けることによって、常伝導転移時には、電流が超電導層ではなく超電導層よりも電気抵抗の小さな金属保護層に流れるように構成している。尚、転移温度以下では、超電導層の電気抵抗はゼロになるので、金属保護層よりも電気抵抗は低くなる。 The metal protective layer functions as a protection to prevent the superconducting layer from reacting with water, etc., and also functions as a bypass circuit to prevent current from flowing through the superconducting layer during normal conduction transition. Let me. By providing the metal protective layer, at the time of the normal conduction transition, the current flows not to the superconducting layer but to the metal protective layer having smaller electric resistance than the superconducting layer. When the temperature is lower than the transition temperature, the electric resistance of the superconducting layer becomes zero, so that the electric resistance is lower than that of the metal protective layer.
超電導テープ線を用いて超電導電流リードを作製する際に、超電導テープ線の端部における電気抵抗を小さくしておくためには、ハンダ付けで金属製の電極と超電導テープ線とを電気的に接続する必要がある。 When making a superconducting current lead using a superconducting tape wire, in order to keep the electric resistance at the end of the superconducting tape wire small, the metal electrode and the superconducting tape wire are electrically connected by soldering. There is a need to.
しかも、超電導テープ線を用いて超電導電流リードを構成するためには、超電導テープ線における熱伝導率を低く構成しておくことが必要であり、そのためには、保護層が数μｍ程度の厚さとなるように薄く構成する必要がある。 Moreover, in order to form a superconducting current lead using a superconducting tape wire, it is necessary to configure the superconducting tape wire to have a low thermal conductivity, and for that, the protective layer has a thickness of about several μm. It is necessary to make it as thin as possible.
しかし、保護層を構成している金や銀は、熱によってハンダ材として用いられている鉛、錫、インジウム等の金属やそれらの合金に溶け込み易い性質を有するため、ハンダ付け作業の際に、保護層が消失してしまうことが発生する可能性がある。 However, gold and silver that constitute the protective layer have the property of easily dissolving into metals such as lead, tin, and indium, and their alloys, which are used as solder materials by heat. The loss of the protective layer may occur.
保護層が消失してしまうと、バイパス回路が無くなり、常伝導転移時において電流が超電導層を流れることになり、電流通電時における超電導層の電気抵抗が大きくなって、超電導電流リードが焼損する問題が生じる。 If the protective layer disappears, there is no bypass circuit, and the current flows through the superconducting layer during normal conduction transition, increasing the electrical resistance of the superconducting layer when current flows, causing the superconducting current lead to burn out. Occurs.
そこで、金属製の電極に接続する超電導テープ線の端部において、金属製の電極に接続する端部における保護層の厚みのみを厚くした構成や超電導テープ線の端部に拡散防止層を設けた構成あるいはＢｉ２２２３銀シース線を介して超電導テープ線の端部と金属製の電極とを接続した構成などが提案されている。 Therefore, at the end of the superconducting tape wire connected to the metal electrode, a configuration in which only the thickness of the protective layer at the end connected to the metal electrode was increased, and a diffusion prevention layer was provided at the end of the superconducting tape wire A configuration or a configuration in which an end of a superconducting tape wire is connected to a metal electrode via a Bi2223 silver sheath wire has been proposed.
また、超電導テープ線は、永久電流スイッチの構成においても用いられている。例えば、超電導コイルに対して外部から電流を供給した後に、超電導状態になった超電導コイルを閉ループ回路の一部として構成しておくことにより、超電導状態になった閉ループ回路では電気抵抗ゼロの状態で電流が流れ続けることになるので、外部電源不要で超電導コイルに磁場を発生させ続けることができる。 Superconducting tape wires are also used in the configuration of permanent current switches. For example, by supplying a current to the superconducting coil from the outside and then configuring the superconducting coil in the superconducting state as a part of the closed loop circuit, the closed loop circuit in the superconducting state has zero electric resistance. Since the current continues to flow, a magnetic field can be continuously generated in the superconducting coil without an external power supply.
そして、超電導コイルに対して、常伝導転移時には電流を供給し、超電導状態では、超電導コイルとの間で電気抵抗ゼロの閉ループ回路を構成するものとして永久電流スイッチが用いられている。 A current is supplied to the superconducting coil at the time of normal conduction transition, and in the superconducting state, a permanent current switch is used as a closed loop circuit having zero electric resistance with the superconducting coil.
そこで、永久電流スイッチを超電導コイルと並列に配置して閉ループ回路を構成するとともに、閉ループ回路に外部電源から電流を供給できるように構成する。そして、永久電流スイッチの電気抵抗を大きくした常伝導状態において、外部電源から超電導コイルに電流を通電して、超電導コイルが定格状態になるまで通電する。定格状態になった後で、永久電流スイッチおよび永久電流スイッチを常伝導状態から超電導状態に切替えることにより、永久電流スイッチと超電導コイルとで構成された閉ループ回路は電気抵抗がゼロの状態となり、超電導コイルにおいて磁場を発生させ続けることができる。 Therefore, a permanent current switch is arranged in parallel with the superconducting coil to form a closed loop circuit, and a current is supplied to the closed loop circuit from an external power supply. Then, in the normal conduction state in which the electric resistance of the permanent current switch is increased, an electric current is supplied from the external power supply to the superconducting coil, and the electric current is supplied until the superconducting coil reaches the rated state. After the rated state, the permanent current switch and the permanent current switch are switched from the normal conduction state to the superconducting state, so that the closed loop circuit composed of the permanent current switch and the superconducting coil has a state where the electric resistance is zero, and The magnetic field can continue to be generated in the coil.
常伝導状態時において永久電流スイッチでの電気抵抗を大きくするためには、永久電流スイッチを構成している超電導テープ線に形成した保護層の厚さを数μｍ程度に薄く構成しておくことが必要となる。しかし、上述した超電導電流リードの場合と同様にハンダ付け作業の際に、永久電流スイッチにおいても保護層を薄く構成しておくと、超電導層が消失してしまう問題が生じることになる。 In order to increase the electric resistance of the permanent current switch in the normal conduction state, it is necessary to make the thickness of the protective layer formed on the superconducting tape wire constituting the permanent current switch as thin as several μm. Required. However, as in the case of the above-described superconducting current lead, if the protective layer is made thin even in the permanent current switch at the time of soldering, there is a problem that the superconducting layer disappears.
特許文献１に記載されているように、超電導テープ線の端部に形成した保護層の厚さだけを厚く構成しておくためには、最初に薄い保護層を超電導テープ線の全長に亘って形成した後、端部の保護層のみを再度処理して、端部における保護層の厚みを厚く構成する必要がある。 As described in Patent Document 1, in order to make only the thickness of the protective layer formed at the end of the superconducting tape wire thicker, first, a thin protective layer is formed over the entire length of the superconducting tape wire. After the formation, it is necessary to treat only the protective layer at the end again to increase the thickness of the protective layer at the end.
また、超電導テープ線の両端部間における熱伝導は、超電導テープ線の断面積に比例し、長さに反比例する性質があるので、端部における保護層の長さや当該保護層の厚さの調整が困難となる。このことは、特許文献２に記載されている拡散防止層を端部のみに設けた構成の場合でも同様の問題が生じることになる。 In addition, since the heat conduction between both ends of the superconducting tape wire is proportional to the cross-sectional area of the superconducting tape wire and inversely proportional to the length, the length of the protective layer at the end and the thickness of the protective layer are adjusted. Becomes difficult. This causes the same problem even in the case where the diffusion preventing layer described in Patent Document 2 is provided only at the end.
また、超電導テープ線の端部を金属製の電極との間でハンダ付けする際には、熱が超電導テープ線に伝わってしまうため、保護層の厚さが薄い箇所があると、その箇所が劣化してしまう問題が生じる。 Also, when soldering the end of the superconducting tape wire to the metal electrode, heat is transmitted to the superconducting tape wire. There is a problem of deterioration.
また、特許文献２に記載されたように、超電導電流リードの構成として超電導テープ線の両端部にＢｉ２２２３銀シース線を接続し、Ｂｉ２２２３銀シース線に金属製の電極をハンダ付けする構成の場合には、金属基板として高強度材料を用いている超電導テープ線に比べてＢｉ２２２３銀シース線の機械強度が低いため、特性劣化を起こしてしまう問題が生じる。 Further, as described in Patent Document 2, as a configuration of a superconducting current lead, a Bi2223 silver sheath wire is connected to both ends of a superconducting tape wire, and a metal electrode is soldered to the Bi2223 silver sheath wire. However, since the mechanical strength of the Bi2223 silver sheath wire is lower than that of a superconducting tape wire using a high-strength material as a metal substrate, there is a problem that the characteristics are deteriorated.
本発明は、金属基板として高強度材料を用いて構成した２種類の高温超電導テープ線を組み合わせて超電導テープ線を構成することにより、ハンダ付け作業の際に保護層が消失せず、安定性を向上させることができる超電導テープ線と、当該超電導テープ線を用いて構成し、安定性を向上させた超電導テープを用いた超電導電流リード、永久電流スイッチおよび超電導コイルの提供を目的としている。 The present invention provides a superconducting tape wire by combining two types of high-temperature superconducting tape wires composed of a high-strength material as a metal substrate, so that the protective layer does not disappear during soldering work and stability is improved. It is an object of the present invention to provide a superconducting tape wire that can be improved, and a superconducting current lead, a permanent current switch, and a superconducting coil that are configured using the superconducting tape wire and that use a superconducting tape with improved stability.
上述の目的を達成するため、本発明の実施形態に係る超電導テープ線は、金属基板上に中間層を介して積層される高温超電導体からなる超電導層と、当該超電導層上に積層され、金または銀あるいは金と銀のうち少なくとも一方を含有する合金からなる保護層と、から構成される第１高温超電導テープ線と、金属基板上に中間層を介して積層される高温超電導体からなる超電導層と、当該超電導層上に積層され、金または銀あるいは金と銀のうち少なくとも一方を含有する合金からなる保護層と、当該保護層上に積層され、銅または銅を含有する合金からなる安定化層と、から構成される第２高温超電導テープ線と、を有し、前記第１高温超電導テープ線と前記第２高温超電導テープ線は電気的に接続され、前記第２高温超電導テープ線は金属電極に電気的に接続され、前記安定化層を含む前記第２高温超電導テープ線の長さを第１高温超電導テープ線より短く構成して極低温部側への熱侵入量を減らすことを特徴とする。 In order to achieve the above object, a superconducting tape wire according to an embodiment of the present invention includes a superconducting layer made of a high-temperature superconductor laminated on a metal substrate via an intermediate layer, and a superconducting layer laminated on the superconducting layer. A first high-temperature superconducting tape wire composed of a protective layer composed of silver or an alloy containing at least one of gold and silver; and a superconducting layer composed of a high-temperature superconductor laminated on a metal substrate via an intermediate layer. A protective layer made of gold or silver or an alloy containing at least one of gold and silver, laminated on the superconducting layer, and a stable layer made of copper or an alloy containing copper laminated on the protective layer. and a second high-temperature superconducting tape wire composed of a layer, the first high-temperature superconducting tape wire and the second high-temperature superconducting tape wires are electrically connected, the second high-temperature superconducting tape wire Money It is electrically connected to the electrode, characterized by reducing the amount of inserted heat of the length of the second high-temperature superconducting tape wire which comprises a stabilizing layer constituted shorter than the first high temperature superconducting tape wire to the cryogenic portion And
本発明の実施形態に係る超電導電流リードは、金属基板上に中間層を介して積層される高温超電導体からなる超電導層と、当該超電導層上に積層され、金または銀あるいは金と銀のうち少なくとも一方を含有する合金からなる保護層と、から構成される第１高温超電導テープ線と、金属基板上に中間層を介して積層される高温超電導体からなる超電導層と、当該超電導層上に積層され、金または銀あるいは金と銀のうち少なくとも一方を含有する合金からなる保護層と、当該保護層上に積層され、銅または銅を含有する合金からなる安定化層と、から構成される第２高温超電導テープ線と、を有し、前記第１高温超電導テープ線と前記第２高温超電導テープ線は電気的に接続され、前記第２高温超電導テープ線は金属電極に電気的に接続され、前記安定化層を含む前記第２高温超電導テープ線の長さを第１高温超電導テープ線より短く構成して極低温部側への熱侵入量を減らすことを特徴とする。
また、本発明の実施形態に係る永久電流スイッチは、金属基板上に中間層を介して積層される高温超電導体からなる超電導層と、当該超電導層上に積層され、金または銀あるいは金と銀のうち少なくとも一方を含有する合金からなる保護層と、から構成される第１高温超電導テープ線と、金属基板上に中間層を介して積層される高温超電導体からなる超電導層と、当該超電導層上に積層され、金または銀あるいは金と銀のうち少なくとも一方を含有する合金からなる保護層と、当該保護層上に積層され、銅または銅を含有する合金からなる安定化層と、から構成される第２高温超電導テープ線と、を有し、前記第１高温超電導テープ線と前記第２高温超電導テープ線は電気的に接続され、前記第２高温超電導テープ線は金属電極に電気的に接続され、前記安定化層を含む前記第２高温超電導テープ線の長さを第１高温超電導テープ線より短く構成して極低温部側への熱侵入量を減らすことを特徴とする。
また、本発明の実施形態に係る超電導コイルは、金属基板上に中間層を介して積層される高温超電導体からなる超電導層と、当該超電導層上に積層され、金または銀あるいは金と銀のうち少なくとも一方を含有する合金からなる保護層と、から構成される第１高温超電導テープ線と、金属基板上に中間層を介して積層される高温超電導体からなる超電導層と、当該超電導層上に積層され、金または銀あるいは金と銀のうち少なくとも一方を含有する合金からなる保護層と、当該保護層上に積層され、銅または銅を含有する合金からなる安定化層と、から構成される第２高温超電導テープ線と、を有し、前記第１高温超電導テープ線と前記第２高温超電導テープ線は電気的に接続され、前記第２高温超電導テープ線は金属電極に電気的に接続され、前記安定化層を含む前記第２高温超電導テープ線の長さを第１高温超電導テープ線より短く構成して極低温部側への熱侵入量を減らすことを特徴とする。
The superconducting current lead according to the embodiment of the present invention is a superconducting layer composed of a high-temperature superconductor laminated on a metal substrate via an intermediate layer, and laminated on the superconducting layer, and gold or silver or gold and silver A first high-temperature superconducting tape wire composed of a protective layer composed of an alloy containing at least one of them, a superconducting layer composed of a high-temperature superconductor laminated on a metal substrate via an intermediate layer, and Laminated, a protective layer composed of gold or silver or an alloy containing at least one of gold and silver, and a stabilizing layer laminated on the protective layer and composed of copper or an alloy containing copper, A second high-temperature superconducting tape line, wherein the first high-temperature superconducting tape line and the second high-temperature superconducting tape line are electrically connected, and the second high-temperature superconducting tape line is electrically connected to a metal electrode. And wherein the reducing heat penetration amount into the length of the second high-temperature superconducting tape wire which comprises a stabilizing layer constituted shorter than the first high temperature superconducting tape wire cryogenic unit side.
Further, the persistent current switch according to the embodiment of the present invention is a superconducting layer composed of a high-temperature superconductor laminated on a metal substrate via an intermediate layer, and laminated on the superconducting layer, gold or silver or gold and silver A first high-temperature superconducting tape wire composed of a protective layer composed of an alloy containing at least one of the following, a superconducting layer composed of a high-temperature superconductor laminated on a metal substrate via an intermediate layer, and the superconducting layer. A protective layer laminated on the upper layer and made of gold or silver or an alloy containing at least one of gold and silver, and a stabilizing layer laminated on the protective layer and made of copper or an alloy containing copper. A second high-temperature superconducting tape line, wherein the first high-temperature superconducting tape line and the second high-temperature superconducting tape line are electrically connected, and the second high-temperature superconducting tape line is electrically connected to a metal electrode. Contact Is characterized by reducing the amount of inserted heat of the length of the second high-temperature superconducting tape wire comprising said stabilizing layer to the first high temperature superconductor composed shorter than the tape line cryogenic unit side.
Further, the superconducting coil according to the embodiment of the present invention, a superconducting layer consisting of a high-temperature superconductor laminated on a metal substrate via an intermediate layer, laminated on the superconducting layer, gold or silver or gold and silver A first high-temperature superconducting tape wire composed of a protective layer composed of an alloy containing at least one of them, a superconducting layer composed of a high-temperature superconductor laminated on a metal substrate via an intermediate layer, and A protective layer composed of gold or silver or an alloy containing at least one of gold and silver, and a stabilizing layer laminated on the protective layer and composed of copper or an alloy containing copper. A second high-temperature superconducting tape wire, wherein the first high-temperature superconducting tape wire and the second high-temperature superconducting tape wire are electrically connected, and the second high-temperature superconducting tape wire is electrically connected to a metal electrode. Sa Characterized by reducing the amount of inserted heat of the length of the second high-temperature superconducting tape wire comprising said stabilizing layer to the first high temperature superconductor composed shorter than the tape line cryogenic unit side.
本発明に係る超電導テープ線によれば、２種類の第１高温超電導テープ線と第２高温超電導テープ線を組み合わせた構成になっているので、ハンダ付け作業の際に保護層が消失することがなく、安定性を向上させた超電導テープ線を提供することができるとともに、超電導テープ線を用いて安定性を向上させた超電導電流リード、永久電流スイッチおよび超電導コイルを提供することができる。 According to the superconducting tape wire according to the present invention, since the two types of the first high-temperature superconducting tape wire and the second high-temperature superconducting tape wire are combined, the protective layer may be lost during the soldering operation. In addition, a superconducting tape wire having improved stability can be provided, and a superconducting current lead, a permanent current switch, and a superconducting coil having improved stability using a superconducting tape wire can be provided.
以下、本発明に係る超電導テープ線、超電導テープ線を用いて構成した超電導電流リード、永久電流スイッチおよび超電導コイルの実施形態について、図を参照して説明する。尚、各図において、共通する部材には同一の部材符号を付与して、重複する説明は適宜省略する。 Hereinafter, embodiments of a superconducting tape wire, a superconducting current lead, a permanent current switch, and a superconducting coil formed using the superconducting tape wire according to the present invention will be described with reference to the drawings. In each of the drawings, the same members are given the same reference numerals, and overlapping descriptions will be omitted as appropriate.
［実施形態１］
（超電導テープ線の構成）
超電導電流リードを例に挙げて、図１、図２を用いて超電導テープ線１５の構成について説明する。超電導テープ線１５は、図２（ａ）に示した第１高温超電導テープ線１と図２（ｂ）に示した第２高温超電導テープ線２とを、図１（ｂ）に示すように第１のハンダ４ａで電気的に接続させた構成になっている。
[Embodiment 1]
(Structure of superconducting tape wire)
The configuration of the superconducting tape wire 15 will be described using a superconducting current lead as an example with reference to FIGS. As shown in FIG. 1B, the superconducting tape wire 15 is formed by combining the first high-temperature superconducting tape wire 1 shown in FIG. 2A and the second high-temperature superconducting tape wire 2 shown in FIG. It is configured to be electrically connected by one solder 4a.
図２（ａ）に示すように、第１高温超電導テープ線１は、金属基板２０上に配向層２１を積層し、配向層２１の上に中間層２２を介して高温超電導体からなる超電導層２３を積層し、超電導層２３の上に保護層２４を積層した構成になっている。また、第２高温超電導テープ線２は、金属基板２０上に配向層２１、中間層２２、高温超電導体からなる超電導層２３および保護層２４をこの順番で積層した構成に関しては、第１高温超電導テープ線１における構成と同様の構成になっているが、保護層２４の上と金属基板２０の下面に更に安定化層２５を積層した構成になっている。 As shown in FIG. 2A, the first high-temperature superconducting tape wire 1 has a superconducting layer made of a high-temperature superconductor formed by laminating an orientation layer 21 on a metal substrate 20 and an intermediate layer 22 on the orientation layer 21. 23, and a protective layer 24 is laminated on the superconducting layer 23. The second high-temperature superconducting tape wire 2 has a structure in which an orientation layer 21, an intermediate layer 22, a superconducting layer 23 composed of a high-temperature superconductor, and a protective layer 24 are laminated on a metal substrate 20 in this order. The configuration is the same as the configuration of the tape wire 1, except that a stabilizing layer 25 is further laminated on the protective layer 24 and the lower surface of the metal substrate 20.
尚、配向層２１を積層した構成について説明を行ったが、金属基板２０の結晶粒を３次元的に配向させることができる場合には、配向層２１を積層していない構成にしておくことができる。 Although the configuration in which the alignment layers 21 are stacked has been described, when the crystal grains of the metal substrate 20 can be three-dimensionally aligned, the configuration in which the alignment layers 21 are not stacked may be employed. it can.
金属基板２０としては、例えば、Ｎｉ基合金等を用いて構成することができ、配向層２１としては、例えば、イオンビームアシスト蒸着法（ＩＢＡＤ法）等によりセラミック薄膜を金属基板２０上に成膜していくことにより構成することができる。尚、配向層２１を用いない構成の場合には、結晶粒を配向した金属基板２０上に中間層２２を作製させた構成にしておくことができる。 As the metal substrate 20, for example, a Ni-based alloy or the like can be used. As the orientation layer 21, a ceramic thin film is formed on the metal substrate 20 by, for example, an ion beam assisted vapor deposition method (IBAD method). By doing so, it can be configured. In the case where the orientation layer 21 is not used, a configuration in which the intermediate layer 22 is formed on the metal substrate 20 in which crystal grains are oriented can be used.
中間層２２としては、例えば、酸化セリウム、酸化マグネシウム等をＩＢＡＤ法などにより３次元的に配向させて配向層２１上に構成することができる。超電導層２３としては、高温超電導体から構成されており、例えば、パルスレーザー蒸着法（ＰＬＤ法）等を用いて中間層２２上にＲＥ１２３系の薄膜超電導層をエピタキシャルに成長させていくことで構成することができる。 The intermediate layer 22 can be formed on the alignment layer 21 by, for example, aligning cerium oxide, magnesium oxide, or the like three-dimensionally by an IBAD method or the like. The superconducting layer 23 is composed of a high-temperature superconductor, for example, by epitaxially growing a RE123-based thin-film superconducting layer on the intermediate layer 22 using a pulsed laser deposition method (PLD method) or the like. can do.
保護層２４としては、金（Ａｕ）や銀（Ａｇ）あるいは金と銀のうち少なくとも一方を含有する合金から構成することができ、安定化層２５としては、銅（Ｃｕ）や銅を含有する合金、または銅・クロム合金（Ｃｕ−Ｃｒ合金）等を用いて構成することができる。 The protective layer 24 can be made of gold (Au) or silver (Ag) or an alloy containing at least one of gold and silver, and the stabilizing layer 25 contains copper (Cu) or copper. An alloy or a copper-chromium alloy (Cu-Cr alloy) can be used.
図１に示すように、第１高温超電導テープ線１の端部に第１のハンダ４ａを用いて第２高温超電導テープ線２の一端部を電気的に接続させることにより、超電導テープ線１５を作製することができる。超電導テープ線１５の端部、即ち、第２高温超電導テープ線２の他端部では、第２のハンダ４ｂを用いて、外部電流を供給するための金属電極３を電気的に接続させることができる。 As shown in FIG. 1, the one end of the second high-temperature superconducting tape wire 2 is electrically connected to the end of the first high-temperature superconducting tape wire 1 using the first solder 4a, whereby the superconducting tape wire 15 is connected. Can be made. At the end of the superconducting tape wire 15, that is, at the other end of the second high-temperature superconducting tape wire 2, the metal electrode 3 for supplying an external current can be electrically connected using the second solder 4 b. it can.
第１高温超電導テープ線１および第２高温超電導テープ線２における保護層２４の厚みは１μｍ程度の厚さとして構成しておくことができ、第２高温超電導テープ線２における安定化層２５の厚みは１０μｍ程度の厚さとして構成しておくことができる。尚、上述した保護層２４の厚みおよび安定化層２５の厚みは、例示であって、超電導テープ線１５を使用する用途等に応じた適宜の厚さに、本発明の技術思想を適用することで構成することができる。そのため、本実施形態では、上述した厚みの数値に限定されるものではない。 The thickness of the protective layer 24 in the first high-temperature superconducting tape wire 1 and the second high-temperature superconducting tape wire 2 can be set to a thickness of about 1 μm, and the thickness of the stabilizing layer 25 in the second high-temperature superconducting tape wire 2. Can be configured to have a thickness of about 10 μm. Note that the thickness of the protective layer 24 and the thickness of the stabilizing layer 25 described above are merely examples, and the technical idea of the present invention may be applied to an appropriate thickness according to the application in which the superconducting tape wire 15 is used. Can be configured. Therefore, in the present embodiment, the present invention is not limited to the numerical values of the thickness described above.
このように構成された超電導テープ線１５は、例えば、全体をエポキシ樹脂やポリアミド絶縁体等を用いて被覆しておくことができる。エポキシ樹脂で超電導テープ線１５を被覆した構成例としては、後述する図６に示すような構成にしておくことができる。図６では、超電導テープ線１５をエポキシ樹脂等の含浸材６にて樹脂含浸し、樹脂含浸した外表面側をＦＲＰ（繊維強化プラスチック）でコーティングしている構成例を示している。 The superconducting tape wire 15 thus configured can be entirely coated with, for example, an epoxy resin or a polyamide insulator. As a configuration example in which the superconducting tape wire 15 is covered with the epoxy resin, a configuration as shown in FIG. 6 described later can be used. FIG. 6 shows a configuration example in which the superconducting tape wire 15 is impregnated with resin with an impregnating material 6 such as an epoxy resin, and the outer surface side impregnated with the resin is coated with FRP (fiber reinforced plastic).
（超電導テープ線の作用、効果）
次に、図３〜図５を用いて、第１高温超電導テープ線１と第２高温超電導テープ線２とを第１のハンダ４ａを用いて接合した超電導テープ線１５の構成によって奏される作用、効果について説明するとともに、第２高温超電導テープ線２と金属電極３とを第２のハンダ４ｂを用いて接合したことによって奏される作用、効果について説明する。
(Function and effect of superconducting tape wire)
Next, referring to FIG. 3 to FIG. 5, the operation performed by the configuration of the superconducting tape wire 15 in which the first high-temperature superconducting tape wire 1 and the second high-temperature superconducting tape wire 2 are joined using the first solder 4a. The effect and effect of joining the second high-temperature superconducting tape wire 2 and the metal electrode 3 using the second solder 4b will be described.
両端の間で温度差が生じている超電導テープ線１５において、極低温部側への熱侵入量を減らすための構成として、または、常伝導状態時における電気抵抗を大きくするためには、超電導テープ線１５における熱伝導率が低いことが望ましい構成となる。 In the superconducting tape wire 15 in which a temperature difference occurs between both ends, as a configuration for reducing the amount of heat entering the cryogenic part or to increase the electric resistance in the normal conduction state, the superconducting tape is used. It is desirable that the thermal conductivity of the wire 15 be low.
以下では、熱伝導率等について説明するため、超電導テープ線１５において、保護層２４として銀（Ａｇ）を用いて構成され、安定化層２５が銅（Ｃｕ）を用いて構成され、金属基板２０としてニッケル（Ｎｉ）を用いて構成されている場合を例に挙げて、説明を続ける。 Hereinafter, in order to explain the thermal conductivity and the like, in the superconducting tape wire 15, the protective layer 24 is formed using silver (Ag), the stabilizing layer 25 is formed using copper (Cu), and the metal substrate 20 is formed. The description will be continued by taking as an example a case where the device is configured using nickel (Ni).
尚、超電導テープ線１５における金属基板２０、保護層２４および安定化層２５の材質について記載したが、この材質の記載は例示であって、この材質に限定されるものではない。以下で説明するよう、本実施形態１に係る超電導テープ線１５として作用効果を奏することができるものであれば、本発明の技術思想を適用することによってそれらの材質を適宜選択することができる。 Although the material of the metal substrate 20, the protective layer 24, and the stabilizing layer 25 in the superconducting tape wire 15 has been described, the description of the material is an example, and the material is not limited to this. As will be described below, as long as the superconducting tape wire 15 according to the first embodiment can exert the function and effect, the material thereof can be appropriately selected by applying the technical idea of the present invention.
図３は、超電導テープ線１５を構成する主な構成材料についての熱伝導率と温度（ケルビン温度）の関係を示したグラフであり、横軸はケルビン温度（Ｋ＝ｔ（℃）＋２７３．１５（℃））を示しており、縦軸は熱伝導率（ｗ／ｍ／ｋ）を示している。 FIG. 3 is a graph showing the relationship between the thermal conductivity and the temperature (Kelvin temperature) of the main constituent materials constituting the superconducting tape wire 15, and the horizontal axis is the Kelvin temperature (K = t (° C.) + 273.15). (° C.)), and the vertical axis indicates the thermal conductivity (w / m / k).
図４は、銀の厚みと接続抵抗値の関係を示したグラフであり、横軸は銀の厚みを示しており、縦軸は、銀の厚みを１０μｍとしたときの接続抵抗値を基準値にして、銀の厚み毎の接続抵抗値を規格化したときの値を示している。 FIG. 4 is a graph showing the relationship between the thickness of silver and the connection resistance value. The horizontal axis represents the thickness of silver, and the vertical axis represents the connection resistance value when the thickness of silver is 10 μm. Shows the value when the connection resistance value for each silver thickness is normalized.
図５は、加熱温度と接続抵抗の関係を示すグラフであり、横軸は加熱温度（℃）を示しており、縦軸は、１８５℃の加熱温度における接続抵抗値を基準値にして、加熱温度毎の接続抵抗値を規格化したときの値を示している。 FIG. 5 is a graph showing the relationship between the heating temperature and the connection resistance. The horizontal axis represents the heating temperature (° C.), and the vertical axis represents the heating resistance at the heating temperature of 185 ° C. as a reference value. The values when the connection resistance value for each temperature is normalized are shown.
図３から分かるように、保護層２４を構成している銀（Ａｇ）や安定化層２５を構成している銅（Ｃｕ）の熱伝導率は、金属基板２０を構成しているニッケル（Ｎｉ）の熱伝導率と比較して、２桁以上大きい値となっている。 As can be seen from FIG. 3, the thermal conductivity of silver (Ag) forming the protective layer 24 and copper (Cu) forming the stabilizing layer 25 is determined by the nickel (Ni) forming the metal substrate 20. ) Is larger than the thermal conductivity of (2) by two digits or more.
また、図４から分かるように、銀の厚みを０．５μｍに構成した場合には、銀の厚みを１μｍや１０μｍに構成した場合に比較すると、接続抵抗値が２倍以上の大きな値になっている。 Further, as can be seen from FIG. 4, when the silver thickness is set to 0.5 μm, the connection resistance value is twice or more as large as when the silver thickness is set to 1 μm or 10 μm. ing.
このことから、両端部間において温度勾配が存在する超電導テープ線１５では、超電導テープ線１５の極低温部側への熱侵入量を減らすためには、安定化層２５を含む第２高温超電導テープ線２の長さを第１高温超電導テープ線１より短く構成しておくことが必要になる。因みに、第１高温超電導テープ線１および第２超高温電導テープ線２におけるそれぞれの両端部間における伝熱は、それぞれの断面積に比例し、それぞれの長さに反比例する。 For this reason, in the superconducting tape wire 15 having a temperature gradient between both ends, the second high-temperature superconducting tape including the stabilizing layer 25 must be used in order to reduce the amount of heat penetration of the superconducting tape wire 15 into the cryogenic part. It is necessary to make the length of the wire 2 shorter than the first high-temperature superconducting tape wire 1. Incidentally, the heat transfer between both ends of the first high-temperature superconducting tape wire 1 and the second ultra-high-temperature conductive tape wire 2 is proportional to each cross-sectional area and inversely proportional to each length.
そして、第１高温超電導テープ線１および第２高温超電導テープ線２の保護層２４の厚さ、少なくとも第１高温超電導テープ線１の保護層２４を構成している銀の厚さを１０μｍ以下に構成しておくことが望ましい構成となる。 Then, the thickness of the protective layer 24 of the first high-temperature superconducting tape wire 1 and the second high-temperature superconducting tape wire 2, at least the thickness of the silver constituting the protective layer 24 of the first high-temperature superconducting tape wire 1 is reduced to 10 μm or less. This is a desirable configuration.
同様に熱侵入量と電気抵抗との間には相関関係が存在しており、常伝導状態における超電導テープ線１５における電気抵抗を大きく構成しておくためには、第２高温超電導テープ線２の長さを、第１高温超電導テープ線１の長さよりも短く構成すると共に、少なくとも第１高温超電導テープ線１における保護層２４の厚さを１０μｍ以下に構成しておくことが望ましい構成となる。 Similarly, there is a correlation between the amount of heat penetration and the electric resistance, and in order to configure the electric resistance of the superconducting tape wire 15 in the normal conduction state to be large, the second high-temperature superconducting tape wire 2 It is desirable that the length be shorter than the length of the first high-temperature superconducting tape wire 1 and that the thickness of the protective layer 24 in the first high-temperature superconducting tape wire 1 be at least 10 μm or less.
尚、第１高温超電導テープ線１および第２超高温電導テープ線２の保護層２４として、金を用いて構成した場合については特に説明を行わないが、従来から公知の金の厚みに関する熱伝導率や接続抵抗値の値を用いることにより、上述した銀を用いて保護層２４を構成した場合と同様にして、金を用いた保護層２４の厚さを設定することができる。 The case where gold is used as the protective layer 24 of the first high-temperature superconducting tape wire 1 and the second ultra-high-temperature conductive tape wire 2 will not be particularly described, but the heat conduction related to the conventionally known thickness of gold is not described. By using the ratio and the value of the connection resistance value, the thickness of the protective layer 24 using gold can be set in the same manner as in the case where the protective layer 24 is formed using silver as described above.
上述した説明では、保護層２４の厚さを１０μｍ以下に構成しておくことが望ましい構成であると説明を行ったが、保護層２４の厚さを薄く構成し過ぎると、第１高温超電導テープ線１と第２高温超電導テープ線２を単純にハンダにて電気的に接続する作業を行う際には、ハンダからの熱によって保護層２４を構成している銀がハンダ材に溶け込んでしまうことになる。金を用いて保護層２４を構成した場合においても、ハンダからの熱によって、保護層２４の金がハンダ材に溶け込んでしまうことになる。 In the above description, it has been described that the thickness of the protective layer 24 is desirably 10 μm or less. However, if the thickness of the protective layer 24 is too small, the first high-temperature superconducting tape When performing the work of simply electrically connecting the wire 1 and the second high-temperature superconducting tape wire 2 with solder, the silver constituting the protective layer 24 may melt into the solder material due to heat from the solder. become. Even when the protection layer 24 is formed using gold, the heat of the solder causes the gold of the protection layer 24 to melt into the solder material.
保護層２４の銀がハンダ材に溶け込むと、常伝導転移時において保護層２４はバイパス回路としての機能を奏さなくなり、超電導テープ線１５における超電導層２３の接続抵抗値が増えてしまうことになる。 When the silver in the protective layer 24 dissolves into the solder material, the protective layer 24 does not function as a bypass circuit during normal conduction transition, and the connection resistance value of the superconducting layer 23 in the superconducting tape wire 15 increases.
図４のグラフから、銀の厚みを１０μｍとしたときの接続抵抗値と、厚みを１μｍにしたときの接続抵抗値の値は、大きく変化していないことが分かる。そこで、銀を用いて構成した保護層２４の厚さが１μｍの第１高温超電導テープ線１を使用することにより、超電導テープ線１５の接続抵抗値を低く構成することができる。そして、例えば、この超電導テープ線１５を用いて超電導電流リードや永久電流スイッチ、超電導コイルを構成した場合には、これらの接続抵抗値を低く構成しておくことができる。 It can be seen from the graph of FIG. 4 that the connection resistance value when the thickness of silver is 10 μm and the connection resistance value when the thickness is 1 μm do not change significantly. Therefore, by using the first high-temperature superconducting tape wire 1 having a protective layer 24 made of silver and having a thickness of 1 μm, the connection resistance value of the superconducting tape wire 15 can be reduced. For example, when a superconducting current lead, a permanent current switch, or a superconducting coil is formed using the superconducting tape wire 15, these connection resistance values can be reduced.
このようにして超電導テープ線１５を用いた超電導電流リードなどの接続抵抗値を低くすることができるが、上述したように保護層２４を構成している銀は、ハンダ接続時の加熱温度や加熱時間の影響も受けることになる。 In this way, the connection resistance value of the superconducting current lead or the like using the superconducting tape wire 15 can be reduced. However, as described above, the silver forming the protective layer 24 depends on the heating temperature and heating during solder connection. It will also be affected by time.
図５は、加熱温度と接続抵抗の関係をグラフで示しており、横軸は加熱温度（℃）を示しており、縦軸は、１８５℃の加熱温度における接続抵抗値を基準値にして、加熱温度毎の接続抵抗値を規格化したときの値を示している。 FIG. 5 is a graph showing the relationship between the heating temperature and the connection resistance. The horizontal axis shows the heating temperature (° C.), and the vertical axis shows the connection resistance value at the heating temperature of 185 ° C. as a reference value. The values when connection resistance values for each heating temperature are normalized are shown.
図５から分かるように、加熱温度が２２０℃の場合における接続抵抗値の値としては、加熱温度が１８５℃や１９５℃の場合における接続抵抗値に比較して、１．７倍程度になっており、加熱温度が２４０℃の場合には、３０倍近くも大きな接続抵抗値となっていることが分かる。 As can be seen from FIG. 5, the connection resistance value when the heating temperature is 220 ° C. is about 1.7 times as large as the connection resistance value when the heating temperature is 185 ° C. or 195 ° C. It can be seen that when the heating temperature is 240 ° C., the connection resistance value is nearly 30 times as large.
このことから、第１高温超電導テープ線１を金属電極３に比べて熱容量が小さい第２高温超電導テープ線２との間でハンダ接続することにより、加熱時間を少なく抑えることができる。また、金属電極３と接続する際には、金属電極３の熱容量が大きいため、加熱時間が長くなってしまう。 Thus, by connecting the first high-temperature superconducting tape wire 1 with the second high-temperature superconducting tape wire 2 having a smaller heat capacity than the metal electrode 3, the heating time can be reduced. Further, when connecting to the metal electrode 3, the heating time becomes long because the heat capacity of the metal electrode 3 is large.
そこで、本実施形態１では、安定化層２５を有した第２高温超電導テープ線２と金属電極３とを第２のハンダ４ｂにて電気的に接続するとともに、安定化層２５の厚みを１０μｍ以上の厚さとして構成しておくことで、第２高温超電導テープ線２がハンダ付けによって特性劣化することを防止している。 Therefore, in the first embodiment, the second high-temperature superconducting tape wire 2 having the stabilizing layer 25 is electrically connected to the metal electrode 3 with the second solder 4b, and the thickness of the stabilizing layer 25 is set to 10 μm. With the above thickness, the second high-temperature superconducting tape wire 2 is prevented from being deteriorated in characteristics due to soldering.
（効果）
本実施形態１に係る超電導テープ線１５では、銀を用いて構成した保護層２４の厚さを１μｍとして構成することで、第１高温超電導テープ線１と第２高温超電導テープ線２をハンダ付けする際に、保護層２４を構成している銀の消失を防ぐことができる。これにより、常伝導転移時における第１高温超電導テープ線１での接続抵抗値の増加を防ぐことができ、安定性を向上させることができる。また、第２高温超電導テープ線２と金属電極３をハンダ付けする際には、安定化層２５の厚みを１０μｍとすることで、ハンダ付けを行っている際の熱による特性劣化を防止することができる。
(effect)
In the superconducting tape wire 15 according to the first embodiment, the first high-temperature superconducting tape wire 1 and the second high-temperature superconducting tape wire 2 are soldered by configuring the protective layer 24 made of silver to have a thickness of 1 μm. In this case, it is possible to prevent the silver constituting the protective layer 24 from disappearing. Thereby, it is possible to prevent an increase in the connection resistance value of the first high-temperature superconducting tape wire 1 at the time of the normal conduction transition, and to improve the stability. When the second high-temperature superconducting tape wire 2 and the metal electrode 3 are soldered, the thickness of the stabilizing layer 25 is set to 10 μm to prevent deterioration in characteristics due to heat during soldering. Can be.
尚、本実施形態１における超電導テープ線１５の構成としては、保護層２４の厚さを１μｍ、安定化層２５の厚みを１０μｍとした構成に限定されるものではなく、超電導テープ線１５を用いる用途に応じて、また、超電導テープ線１５を用いて構成する超電導電流リードや永久電流スイッチ、超電導コイルを使用する用途に応じて、本実施形態１における超電導テープ線１５として上述した効果を奏することができる適宜の値に構成しておくことができる。 The configuration of the superconducting tape wire 15 in the first embodiment is not limited to the configuration in which the thickness of the protective layer 24 is 1 μm and the thickness of the stabilizing layer 25 is 10 μm, but the superconducting tape wire 15 is used. The above-described effects can be obtained as the superconducting tape wire 15 in the first embodiment according to the use and the superconducting current lead, the persistent current switch, and the superconducting coil using the superconducting tape wire 15. Can be configured to an appropriate value.
［実施形態２］
図５を用いて、本発明の実施形態２に係る超電導テープ線１５における第１高温超電導テープ線１と第２高温超電導テープ線２とを接続する第１のハンダ４ａと、第２高温超電導テープ線２と金属電極３とを接続する第２のハンダ４ｂの構成について説明する。
[Embodiment 2]
Referring to FIG. 5, first solder 4a for connecting first high-temperature superconducting tape wire 1 and second high-temperature superconducting tape wire 2 in superconducting tape wire 15 according to Embodiment 2 of the present invention, and second high-temperature superconducting tape The configuration of the second solder 4b that connects the wire 2 and the metal electrode 3 will be described.
尚、実施形態１と同一の構成には同一の符号を付しており、重複する説明は省略する。また、実施形態２に係る超電導テープ線１５の構成、第２高温超電導テープ線２と金属電極３とを接続する構成に関しては、図１および図２に示した構成を用いることができる。 Note that the same components as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted. The configuration shown in FIGS. 1 and 2 can be used for the configuration of the superconducting tape wire 15 according to the second embodiment and the configuration for connecting the second high-temperature superconducting tape wire 2 and the metal electrode 3.
（第１のハンダおよび第２のハンダの構成）
実施形態１において、図５のグラフを用いて説明したように、加熱温度が１８５℃や１９５℃の場合の方が、これより加熱温度が高くなる場合よりも接続抵抗値は、小さくなっていることが分かる。
(Configuration of First Solder and Second Solder)
In the first embodiment, as described using the graph of FIG. 5, the connection resistance value is lower when the heating temperature is 185 ° C. or 195 ° C. than when the heating temperature is higher than this. You can see that.
実施形態２に係る超電導テープ線１５では、第１高温超電導テープ線１と第２高温超電導テープ線２とを電気的に接続する第１のハンダ４ａとして、融点が１４３℃となるハンダ材を用いており、また、第２高温超電導テープ線２と金属電極３とを電気的に接続する第２のハンダ４ｂとしては、融点が１７３℃となるハンダ材を用いている。
第１のハンダ４ａや第２のハンダ４ｂとしては、例えば、Ｓｎ−Ｂｉ系の低融点ハンダを用いることができる。
In the superconducting tape wire 15 according to the second embodiment, a solder material having a melting point of 143 ° C. is used as the first solder 4 a for electrically connecting the first high-temperature superconducting tape wire 1 and the second high-temperature superconducting tape wire 2. In addition, as the second solder 4b for electrically connecting the second high-temperature superconducting tape wire 2 and the metal electrode 3, a solder material having a melting point of 173 ° C. is used.
As the first solder 4a and the second solder 4b, for example, a Sn-Bi based low melting point solder can be used.
（第１のハンダおよび第２のハンダの作用）
ハンダ接続する際には、実際には融点以上の温度にすることがあるため、加熱温度を１９５℃以下としておくためには、第１のハンダ４ａ及び第２のハンダ４ｂにおけるそれぞれの融点は１８０℃以下であることが望ましい。
(Operation of First Solder and Second Solder)
At the time of solder connection, since the temperature may actually be higher than the melting point, in order to keep the heating temperature at 195 ° C. or lower, the melting point of each of the first solder 4a and the second solder 4b is 180 °. It is desirable that the temperature be less than or equal to ° C.
実施形態２の超電導テープ線１５では、第１のハンダ４ａとして融点が１４３℃のハンダを使用しているため、接続抵抗値を減らすことができ、しかもハンダ接続時に保護層２４の銀が消失してしまう危険性を減らしている。また、第２高温超電導テープ線２と金属電極３との接続には、融点が１７３℃の第２のハンダ４ｂを用いているが、第２高温超電導テープ線２は安定化層２５で覆われているため、保護層２４の銀が消失する問題が生じにくく、かつハンダからの熱に対して特性劣化しにくい構成となっている。 In the superconducting tape wire 15 of the second embodiment, since the solder having a melting point of 143 ° C. is used as the first solder 4a, the connection resistance value can be reduced, and silver of the protective layer 24 disappears during solder connection. Reducing the risk of getting The second high-temperature superconducting tape wire 2 is connected to the metal electrode 3 using the second solder 4 b having a melting point of 173 ° C., but the second high-temperature superconducting tape wire 2 is covered with the stabilizing layer 25. Therefore, the problem that silver in the protective layer 24 disappears hardly occurs, and the characteristics are hardly deteriorated by heat from solder.
このように、第２高温超電導テープ線２に安定化層２５を構成しているので、第２のハンダ４ｂの融点が第１のハンダ４ａの融点に比べて高いハンダを使用することができる。その結果、第２高温超電導テープ線２と金属電極３との接続部における機械強度を高めることができる。 As described above, since the stabilizing layer 25 is formed on the second high-temperature superconducting tape wire 2, it is possible to use a solder having a higher melting point of the second solder 4b than the melting point of the first solder 4a. As a result, the mechanical strength at the connection between the second high-temperature superconducting tape wire 2 and the metal electrode 3 can be increased.
（効果）
このように、実施形態２に係る超電導テープ線１５では、融点が１４３℃の第１のハンダ４ａを使用し、第２のハンダ４ｂとしては、融点が１７３℃のハンダ材を使用することで、接続抵抗を減らすことができる。しかも、第１高温超電導テープ線１と第２高温超電導テープ線２をハンダ付けする際に、保護層２４における銀の消失を防ぐことができるため、超電導テープ線１５における接続抵抗値の増加を防ぐことができ、安定性を向上させることができる。
(effect)
Thus, in the superconducting tape wire 15 according to the second embodiment, the first solder 4a having a melting point of 143 ° C. is used, and the second solder 4b is formed by using a solder material having a melting point of 173 ° C. Connection resistance can be reduced. Moreover, when the first high-temperature superconducting tape wire 1 and the second high-temperature superconducting tape wire 2 are soldered, the loss of silver in the protective layer 24 can be prevented, so that an increase in the connection resistance value of the superconducting tape wire 15 is prevented. And stability can be improved.
また、第２高温超電導テープ線２と金属電極３との接続には融点が、第１のハンダ４ａにおける融点よりも高いハンダを使用しているため、第２高温超電導テープ線２と金属電極３との接続部における機械強度を高めることができ、安定性が向上する。 Further, since the melting point of the second high-temperature superconducting tape wire 2 and the metal electrode 3 is higher than the melting point of the first solder 4a, the second high-temperature superconducting tape wire 2 and the metal electrode 3 are connected. The mechanical strength at the connection portion with the substrate can be increased, and the stability is improved.
更に、超電導テープ線１５を用いて構成した超電導電流リードや超電導コイル、永久電流スイッチにおける接続抵抗値の増加を防ぐことができ、それぞれの安定性を向上させることができる。 Furthermore, it is possible to prevent an increase in the connection resistance value of the superconducting current lead, the superconducting coil, and the permanent current switch formed using the superconducting tape wire 15, and to improve the stability of each.
尚、第１のハンダ４ａの融点が１４３℃、第２のハンダ４ｂの融点が１７３℃とした構成について説明を行ったが、実施形態２における構成としては、ハンダにおける融点がこの数値に限定されたハンダ材を使用するものに限定されるものではない。超電導テープ線１５における第１のハンダ４ａの構成、第２高温超電導テープ線２と金属電極３とを接続する第２のハンダ４ｂの構成としては、ハンダ付けの際に加熱温度が１９５℃以下となるハンダ材を用いることができる。 Although the configuration in which the melting point of the first solder 4a is 143 ° C. and the melting point of the second solder 4b is 173 ° C. has been described, the configuration in the second embodiment is such that the melting point of the solder is limited to this numerical value. However, the present invention is not limited to the use of a solder material. The configuration of the first solder 4a in the superconducting tape wire 15 and the configuration of the second solder 4b for connecting the second high-temperature superconducting tape wire 2 and the metal electrode 3 are as follows. Can be used.
［実施形態３］
図６を用いて、本発明の実施形態３に係る超電導電流リード１６の構成について説明する。超電導電流リード１６を構成する超電導テープ線１５の構成および第２高温超電導テープ線２と金属電極３との接続構成は、実施形態１、２における構成と同様の構成になっている。そのため、実施形態１、２と同一の構成には同一の符号を付しており、重複する説明は省略する。
[Embodiment 3]
The configuration of the superconducting current lead 16 according to Embodiment 3 of the present invention will be described with reference to FIG. The configuration of the superconducting tape wire 15 constituting the superconducting current lead 16 and the connection configuration between the second high-temperature superconducting tape wire 2 and the metal electrode 3 are the same as those in the first and second embodiments. Therefore, the same components as those in the first and second embodiments are denoted by the same reference numerals, and duplicate description will be omitted.
（構成）
図６（ａ）に示すように、第１高温超電導テープ線１と第２高温超電導テープ線２を第１のハンダ４ａにて電気的に接続した３本の超電導テープ線１５を並列に配設して、第２のハンダ４ｂによって金属電極３と電気的に接続している。その後、図６（ａ）に示すように、点線で囲んだＦＲＰ等からなる補強材５で被覆し、補強材５の内部を含浸材６により樹脂含浸させた構成になっている。これによって、超電導電流リード１６が構成されている。
(Constitution)
As shown in FIG. 6A, three superconducting tape wires 15 in which a first high-temperature superconducting tape wire 1 and a second high-temperature superconducting tape wire 2 are electrically connected by a first solder 4a are arranged in parallel. Thus, it is electrically connected to the metal electrode 3 by the second solder 4b. Thereafter, as shown in FIG. 6A, the structure is covered with a reinforcing material 5 made of FRP or the like surrounded by a dotted line, and the inside of the reinforcing material 5 is impregnated with a resin with an impregnating material 6. Thus, a superconducting current lead 16 is formed.
図６（ａ）では、補強材５及び含浸材６による被覆を除いた超電導電流リード１６の構成を示すため、補強材５の構成を点線で示しており、含浸材６の図示は省略している。また、図６（ｂ）には、図６（ａ）のＡ−Ａ断面図を示しており、第１のハンダ４ａによる第１高温超電導テープ線１と第２高温超電導テープ線２との接続状態、第２のハンダ４ｂによる第２高温超電導テープ線２と金属電極３との接続状態、および補強材５内の含浸材６の充填状態を示している。 In FIG. 6A, the structure of the superconducting current lead 16 is shown with a dotted line in order to show the configuration of the superconducting current lead 16 without covering with the reinforcing material 5 and the impregnating material 6, and the impregnating material 6 is not shown. I have. FIG. 6B is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 6A, and the connection between the first high-temperature superconducting tape wire 1 and the second high-temperature superconducting tape wire 2 by the first solder 4a. 5 shows a state, a connection state between the second high-temperature superconducting tape wire 2 and the metal electrode 3 by the second solder 4b, and a filling state of the impregnating material 6 in the reinforcing material 5.
（作用）
超電導テープ線１５を超電導電流リード１６として使用する場合には、電流容量に応じて必要な本数の超電導テープ線１５を選定することができる。そして、必要な本数を並列に配設した超電導テープ線１５をＦＲＰ等からなる補強材５内に配設して、エポキシ樹脂等の含浸材６にて樹脂含浸することにより、超電導電流リード１６における機械強度を高めることができる。
(Action)
When the superconducting tape wire 15 is used as the superconducting current lead 16, a required number of superconducting tape wires 15 can be selected according to the current capacity. Then, the necessary number of superconducting tape wires 15 are arranged in a reinforcing material 5 made of FRP or the like, and are impregnated with an impregnating material 6 such as an epoxy resin. Mechanical strength can be increased.
（効果）
機械強度を高めて構成することができるので、超電導電流リード１６をマグネットに取り付ける際に生じる特性劣化や、電磁力による特性劣化を防止することができる。そして、特性劣化が防止された超電導電流リード１６の性能を向上させることができる。
(effect)
Since it is possible to increase the mechanical strength, it is possible to prevent characteristic deterioration caused when the superconducting current lead 16 is attached to the magnet and characteristic deterioration due to electromagnetic force. Then, the performance of the superconducting current lead 16 in which characteristic deterioration is prevented can be improved.
［実施形態４］
図７（ａ）、（ｂ）を用いて、本発明の実施形態４に係る超電導コイル１７または永久電流スイッチ１８におけるコイル部の構成について説明する。超電導コイル１７や永久電流スイッチ１８を構成する超電導テープ線１５の構成は、実施形態１、２における構成と同様の構成になっている。そのため、実施形態１、２と同一の構成には同一の符号を付しており、重複する説明は省略する。
[Embodiment 4]
The configuration of the coil portion in the superconducting coil 17 or the permanent current switch 18 according to the fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The configuration of the superconducting tape wire 15 constituting the superconducting coil 17 and the permanent current switch 18 is the same as the configuration in the first and second embodiments. Therefore, the same components as those in the first and second embodiments are denoted by the same reference numerals, and duplicate description will be omitted.
（構成）
第１高温超電導テープ線１と、第１高温超電導テープ線１に対して第２高温超電導テープ線２を第１のハンダ４ａにて電気的に接続した超電導テープ線１５を２本並列に組み合わせ、一対の第１高温超電導テープ線１間に絶縁テープ７を介在させている。そして、２本の第２高温超電導テープ線２の端部同士を第２のハンダ４ｂで電気的に接続している。
(Constitution)
The first high-temperature superconducting tape wire 1 and two superconducting tape wires 15 in which the second high-temperature superconducting tape wire 2 is electrically connected to the first high-temperature superconducting tape wire 1 with the first solder 4a are combined in parallel, An insulating tape 7 is interposed between the pair of first high-temperature superconducting tape wires 1. The ends of the two second high-temperature superconducting tape wires 2 are electrically connected to each other by a second solder 4b.
この絶縁テープ７を挟持した２本の超電導テープ線１５を巻回させることで、図７（ｂ）に示すような、無誘導巻形状の超電導コイル１７またはこの超電導コイル１７を備えた永久電流スイッチ１８のコイル部を構成している。永久電流スイッチ１８としては、コイル状に巻回させた形状のコイル部を有する構成としておくことも、図７（ａ）に示すように直線状の形状を有する構成にしておくこともできる。 By winding the two superconducting tape wires 15 holding the insulating tape 7 therebetween, a superconducting coil 17 having a non-inductive winding shape or a permanent current switch provided with the superconducting coil 17 as shown in FIG. 18 coil portions. The permanent current switch 18 may be configured to have a coil portion wound in a coil shape, or may be configured to have a linear shape as shown in FIG.
しかし、直線状の形状とした場合には、永久電流スイッチ１８を装置内に配設するためには設置スペースを広く構成しておくことが必要になる。そのため、永久電流スイッチ１８を直線状で使用することが難しくなるので、設置スペースや取り扱いの容易さから、永久電流スイッチ１８の構成として、コイル状の巻形状やらせん状の巻形状、レイヤー巻きの形状等のコイル部を有する構成にしておくことができる。
絶縁テープ７としては、絶縁材を用いた構成にしておくことも、ステンレステープなどの高抵抗材料で構成しておくこともできる。
However, in the case of a linear shape, it is necessary to provide a large installation space in order to dispose the permanent current switch 18 in the device. For this reason, it is difficult to use the permanent current switch 18 in a straight line shape. Therefore, from the viewpoint of installation space and ease of handling, the permanent current switch 18 is configured as a coiled coil, a spiral coil, a layer coil, or the like. A configuration having a coil portion such as a shape can be provided.
The insulating tape 7 may be configured using an insulating material, or may be configured using a high-resistance material such as a stainless steel tape.
（作用）
一対の第１高温超電導テープ線１は絶縁テープ７によって電気的に絶縁状態となっているので、図７（ａ）に示すように、上方側の超電導テープ線１５に矢印方向の電流を流すと、下方側の超電導テープ線１５にはこれとは逆向きの電流が流れることになる。これによって、一対の超電導テープ線１５を無誘導状態として構成することができる。そして、一対の超電導テープ線１５をコイル状に巻回することにより、無誘導巻形状の超電導コイル１７またはこの超電導コイル１７を備えた永久電流スイッチ１８を構成することができる。
(Action)
Since the pair of first high-temperature superconducting tape wires 1 are electrically insulated by the insulating tape 7, as shown in FIG. A current in the opposite direction flows through the lower superconducting tape wire 15. Thereby, the pair of superconducting tape wires 15 can be configured in a non-guided state. Then, by winding the pair of superconducting tape wires 15 in a coil shape, a superconducting coil 17 having a non-induction winding shape or a permanent current switch 18 including the superconducting coil 17 can be configured.
第１高温超電導テープ線１の保護層２４の厚さを２μｍとすると、ケルビン温度が１００Ｋのとき保護層２４を構成している銀の抵抗率が７．４ｎΩｍになる。そこで、例えば、第１高温超電導テープ線１の幅を４ｍｍ、長さを１１ｍにすると、常伝導状態での電気抵抗を１０Ωにすることができる。これにより、図７（ａ）、（ｂ）のように形成した超電導コイル１７や永久電流スイッチ１８の常伝導状態における電気抵抗を高く設定することができる。 Assuming that the thickness of the protective layer 24 of the first high-temperature superconducting tape wire 1 is 2 μm, when the Kelvin temperature is 100 K, the resistivity of the silver constituting the protective layer 24 becomes 7.4 nΩm. Therefore, for example, when the width of the first high-temperature superconducting tape wire 1 is 4 mm and the length is 11 m, the electrical resistance in the normal conduction state can be 10Ω. Thereby, the electric resistance in the normal conduction state of the superconducting coil 17 and the permanent current switch 18 formed as shown in FIGS. 7A and 7B can be set high.
また、第１高温超電導テープ線１は、第２高温超電導テープ線２と第１のハンダ４ａによって接続し、第１のハンダ４ａの融点を、例えば、１４３℃とすることで、保護層２４の消失を防ぐことができる。また、絶縁テープ７として、ステンレステープなどの高抵抗材料を一対の第１高温超電導テープ線１間に挿入した場合には、高抵抗材料に電流を通電することで、高温抵抗材料をヒータとして使用することもできる。即ち、永久電流スイッチ１８をＯＮ−ＯＦＦさせるヒータとして使用することができる。 Further, the first high-temperature superconducting tape wire 1 is connected to the second high-temperature superconducting tape wire 2 by the first solder 4a, and the melting point of the first solder 4a is set to, for example, 143 ° C., so that the protective layer 24 is formed. Loss can be prevented. When a high-resistance material such as a stainless steel tape is inserted between the pair of first high-temperature superconducting tape wires 1 as the insulating tape 7, a current is applied to the high-resistance material to use the high-temperature resistance material as a heater. You can also. That is, it can be used as a heater for turning on and off the permanent current switch 18.
（効果）
図７（ａ）、（ｂ）に示すようにして永久電流スイッチ１８を構成した場合には、永久電流スイッチ１８の常伝導状態における電気抵抗を高く設定することができ、かつ特性劣化も防止できる。これによって、永久電流スイッチ１８の安定性を向上させることができる。
(effect)
When the permanent current switch 18 is configured as shown in FIGS. 7A and 7B, the electric resistance of the permanent current switch 18 in the normal conduction state can be set high, and the characteristic deterioration can be prevented. . Thus, the stability of the permanent current switch 18 can be improved.
また、図７（ａ）、（ｂ）に示すようにして超電導コイル１７を構成した場合には、無誘導巻形状のコイルを構成することができ、超電導コイル１７としての安定化を向上させることができる。 When the superconducting coil 17 is configured as shown in FIGS. 7A and 7B, a non-inductive winding coil can be configured, and the stabilization of the superconducting coil 17 can be improved. Can be.
［実施形態５］
図８、図９（ａ）、（ｂ）を用いて、本発明の実施形態５に係る超電導コイル１７または永久電流スイッチ１８におけるコイル部の構成について説明する。超電導コイル１７や永久電流スイッチ１８を構成する超電導テープ線１５の構成は、実施形態１、２における構成と同様の構成になっている。そのため、実施形態１、２と同一の構成には同一の符号を付しており、重複する説明は省略する。
[Embodiment 5]
The configuration of the coil portion of the superconducting coil 17 or the permanent current switch 18 according to the fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 8, 9A and 9B. The configuration of the superconducting tape wire 15 constituting the superconducting coil 17 and the permanent current switch 18 is the same as the configuration in the first and second embodiments. Therefore, the same components as those in the first and second embodiments are denoted by the same reference numerals, and duplicate description will be omitted.
（構成）
超電導コイル１７や永久電流スイッチ１８におけるコイル部としての超電導コイル１７を備えた構成の形成方法について、図８を用いて説明する。図８に示すように、巻枠９に固定したコイル電極８に対して、超電導テープ線１５における第２高温超電導テープ線２の端部を第２のハンダ４ｂを用いて電気的に接続する。
(Constitution)
A method of forming a configuration including the superconducting coil 17 as a coil portion in the superconducting coil 17 and the permanent current switch 18 will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 8, the end of the second high-temperature superconducting tape wire 2 of the superconducting tape wire 15 is electrically connected to the coil electrode 8 fixed to the winding frame 9 using the second solder 4b.
その後、超電導テープ線１５を巻枠９の回りに巻回させていき、図示例の場合には、時計回り方向に巻回させていくことで、図９（ａ）に示すようなパンケーキコイル１０となった超電導コイル１７が形成される。このようにして形成された超電導コイル１７は、内径側にコイル電極８を有し、外周径側に第２高温超電導テープ線２が配設されることになる。 Thereafter, the superconducting tape wire 15 is wound around the winding frame 9, and in the case of the illustrated example, the superconducting tape wire 15 is wound clockwise to obtain a pancake coil as shown in FIG. A superconducting coil 17 of 10 is formed. The superconducting coil 17 thus formed has the coil electrode 8 on the inner diameter side, and the second high-temperature superconducting tape wire 2 is disposed on the outer diameter side.
図９（ｂ）に示すように、同じ向きに巻回した２枚のパンケーキコイル１０を軸方向に沿って重ね合わせ、接続電極１１を用いて外周径側に配設された第２高温超電導テープ線２同士を電気的に接続する。接続電極１１と第２高温超電導テープ線２とのハンダ付けは、第２のハンダ４ｂを用いて行うことができる。 As shown in FIG. 9B, two pancake coils 10 wound in the same direction are superposed along the axial direction, and the second high-temperature superconducting member disposed on the outer diameter side using the connection electrode 11. The tape wires 2 are electrically connected to each other. The soldering between the connection electrode 11 and the second high-temperature superconducting tape wire 2 can be performed using the second solder 4b.
このようにして構成された、軸方向に２枚のパンケーキコイル１０が重なり合った形状を有する超電導コイル１７は、無誘導巻コイルとして構成されることになる。また、２枚のパンケーキコイル１０の外周径側に配設した第２高温超電導テープ線２同士を接続電極１１で接続した構成を説明したが、内径側に配設したコイル電極８をパンケーキコイル１０を軸方向に延設させた構成にして、このコイル電極８を接続電極の代わりに用いた構成にしておくこともできる。 The superconducting coil 17 configured in this manner and having a shape in which the two pancake coils 10 are overlapped in the axial direction is configured as a non-induction winding coil. In addition, the configuration has been described in which the second high-temperature superconducting tape wires 2 arranged on the outer diameter side of the two pancake coils 10 are connected to each other by the connection electrode 11, but the coil electrode 8 arranged on the inner diameter side is A configuration in which the coil 10 extends in the axial direction and the coil electrode 8 is used in place of the connection electrode may be used.
（作用）
軸方向に重なり合った２枚のパンケーキコイル１０のうち一方のパンケーキコイル１０に流れる電流の向きと、他方のパンケーキコイル１０に流れる電流の向きが、逆方向になるので、一方のパンケーキコイル１０で発生した磁界と他方のパンケーキコイル１０で発生した磁界とが互いにキャンセルし合って、無誘導状態になることができる。
(Action)
The direction of the current flowing through one pancake coil 10 of the two pancake coils 10 overlapping in the axial direction and the direction of the current flowing through the other pancake coil 10 are opposite to each other. The magnetic field generated by the coil 10 and the magnetic field generated by the other pancake coil 10 cancel each other, and a non-inductive state can be achieved.
上述した説明では、軸方向に重なり合った２枚のパンケーキコイル１０における巻回し方向が、同じ巻回し方向とした場合について説明を行ったが、軸方向に重なり合った２枚のパンケーキコイル１０における巻回し方向が逆向きとなるように配置した場合には、超電導コイル１７の磁力を倍に構成することができる。即ち、磁力を高めた超電導磁石を構成することができる。 In the above description, the case where the winding direction of the two pancake coils 10 overlapping in the axial direction is the same winding direction has been described. However, in the two pancake coils 10 overlapping in the axial direction, When the winding direction is reversed, the magnetic force of superconducting coil 17 can be doubled. That is, a superconducting magnet having an increased magnetic force can be configured.
（効果）
このように構成することにより、超電導コイル１７を備えた永久電流スイッチ１８の常伝導状態における電気抵抗を高く設定することができ、かつ特性劣化も防止できる。これによって、永久電流スイッチ１８の安定性を向上させることができる。
また、超電導コイル１７として使用する場合には、無誘導巻形状のコイルとして使用することも、磁力を高めた超電導磁石として使用することもできる。
(effect)
With such a configuration, the electric resistance of the permanent current switch 18 including the superconducting coil 17 in the normal conduction state can be set high, and the characteristic deterioration can be prevented. Thus, the stability of the permanent current switch 18 can be improved.
Further, when used as the superconducting coil 17, it can be used as a non-induction winding-shaped coil or as a superconducting magnet with an increased magnetic force.
以上、本発明に係るいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、組み合わせ、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 While some embodiments according to the present invention have been described above, these embodiments have been presented by way of example only, and are not intended to limit the scope of the inventions. These new embodiments can be implemented in other various forms, and various omissions, combinations, replacements, and changes can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and their modifications are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the invention described in the claims and their equivalents.
１…第１高温超電導テープ線、２…第２高温超電導テープ線、３…金属電極、４ａ…第１のハンダ、４ｂ…第２のハンダ、５…補強材、６…含浸材、７…絶縁テープ、８…コイル電極、９…巻枠、１０…パンケーキコイル、１１…接続電極、１５…超電導テープ線、１６…超電導電流リード、１７…超電導コイル、１８…永久電流スイッチ、２０…金属基板、２１…配向層、２２…中間層、２３…超電導層、２４…保護層、２５…安定化層 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... 1st high temperature superconducting tape wire, 2 ... 2nd high temperature superconducting tape wire, 3 ... metal electrode, 4a ... 1st solder, 4b ... 2nd solder, 5 ... reinforcement material, 6 ... impregnation material, 7 ... insulation Tape, 8: coil electrode, 9: winding frame, 10: pancake coil, 11: connection electrode, 15: superconducting tape wire, 16: superconducting current lead, 17: superconducting coil, 18: permanent current switch, 20: metal substrate , 21: orientation layer, 22: intermediate layer, 23: superconducting layer, 24: protective layer, 25: stabilizing layer
Claims (11)
金属基板上に中間層を介して積層される高温超電導体からなる超電導層と、当該超電導層上に積層され、金または銀あるいは金と銀のうち少なくとも一方を含有する合金からなる保護層と、当該保護層上に積層され、銅または銅を含有する合金からなる安定化層と、から構成される第２高温超電導テープ線と、を有し、
前記第１高温超電導テープ線と前記第２高温超電導テープ線は電気的に接続され、
前記第２高温超電導テープ線は金属電極に電気的に接続され、前記安定化層を含む前記第２高温超電導テープ線の長さを第１高温超電導テープ線より短く構成して極低温部側への熱侵入量を減らすことを特徴とする超電導テープ線。 A superconducting layer composed of a high-temperature superconductor laminated on a metal substrate via an intermediate layer, and a protective layer laminated on the superconducting layer and composed of gold or silver or an alloy containing at least one of gold and silver, A first high-temperature superconducting tape wire composed of:
A superconducting layer composed of a high-temperature superconductor laminated on a metal substrate via an intermediate layer, and a protective layer laminated on the superconducting layer and composed of gold or silver or an alloy containing at least one of gold and silver, A second high-temperature superconducting tape wire, which is laminated on the protective layer and is made of copper or an alloy containing copper, and
The second high-temperature superconducting tape wire and the first high-temperature superconducting tape wires are electrically connected,
The second high-temperature superconducting tape wire is electrically connected to a metal electrode, the length of the second high-temperature superconducting tape wire including the stabilizing layer is made shorter than the first high-temperature superconducting tape wire, and is directed to the cryogenic portion. Superconducting tape wire characterized by reducing the amount of heat infiltration .
一対の前記第１高温超電導テープ線および前記第２高温超電導テープ線間に設けられた絶縁テープと、を有し、
前記一対の第２高温超電導テープ線の他端部間を電気的に接続したことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の超電導テープ線。 A pair of second high-temperature superconducting tape wires respectively connected to the pair of first high-temperature superconducting tape wires,
An insulating tape provided between a pair of the first high-temperature superconducting tape wire and the second high-temperature superconducting tape wire,
The superconducting tape wire according to any one of claims 1 to 3, wherein the other end portions of the pair of second high-temperature superconducting tape wires are electrically connected.
金属基板上に中間層を介して積層される高温超電導体からなる超電導層と、当該超電導層上に積層され、金または銀あるいは金と銀のうち少なくとも一方を含有する合金からなる保護層と、当該保護層上に積層され、銅または銅を含有する合金からなる安定化層と、から構成される第２高温超電導テープ線と、を有し、
前記第１高温超電導テープ線と前記第２高温超電導テープ線は電気的に接続され、
前記第２高温超電導テープ線は金属電極に電気的に接続され、前記安定化層を含む前記第２高温超電導テープ線の長さを第１高温超電導テープ線より短く構成して極低温部側への熱侵入量を減らすことを特徴とする超電導電流リード。 A superconducting layer composed of a high-temperature superconductor laminated on a metal substrate via an intermediate layer, and a protective layer laminated on the superconducting layer and composed of gold or silver or an alloy containing at least one of gold and silver, A first high-temperature superconducting tape wire composed of:
A superconducting layer composed of a high-temperature superconductor laminated on a metal substrate via an intermediate layer, and a protective layer laminated on the superconducting layer and composed of gold or silver or an alloy containing at least one of gold and silver, A second high-temperature superconducting tape wire, which is laminated on the protective layer and is made of copper or an alloy containing copper, and
The first high-temperature superconducting tape wire and the second high-temperature superconducting tape wire are electrically connected,
The second high-temperature superconducting tape wire is electrically connected to a metal electrode, the length of the second high-temperature superconducting tape wire including the stabilizing layer is made shorter than the first high-temperature superconducting tape wire, and is directed to the cryogenic portion. A superconducting current lead characterized in that the amount of heat infiltration is reduced .
金属基板上に中間層を介して積層される高温超電導体からなる超電導層と、当該超電導層上に積層され、金または銀あるいは金と銀のうち少なくとも一方を含有する合金からなる保護層と、当該保護層上に積層され、銅または銅を含有する合金からなる安定化層と、から構成される第２高温超電導テープ線と、を有し、
前記第１高温超電導テープ線と前記第２高温超電導テープ線は電気的に接続され、
前記第２高温超電導テープ線は金属電極に電気的に接続され、前記安定化層を含む前記第２高温超電導テープ線の長さを第１高温超電導テープ線より短く構成して極低温部側への熱侵入量を減らすことを特徴とする永久電流スイッチ。 A superconducting layer composed of a high-temperature superconductor laminated on a metal substrate via an intermediate layer, and a protective layer laminated on the superconducting layer and composed of gold or silver or an alloy containing at least one of gold and silver, A first high-temperature superconducting tape wire composed of:
A superconducting layer composed of a high-temperature superconductor laminated on a metal substrate via an intermediate layer, and a protective layer laminated on the superconducting layer and composed of gold or silver or an alloy containing at least one of gold and silver, A second high-temperature superconducting tape wire, which is laminated on the protective layer and is made of copper or an alloy containing copper, and
The first high-temperature superconducting tape wire and the second high-temperature superconducting tape wire are electrically connected,
The second high-temperature superconducting tape wire is electrically connected to a metal electrode, the length of the second high-temperature superconducting tape wire including the stabilizing layer is made shorter than the first high-temperature superconducting tape wire, and is directed to the cryogenic portion. A permanent current switch characterized by reducing the amount of heat infiltration .
金属基板上に中間層を介して積層される高温超電導体からなる超電導層と、当該超電導層上に積層され、金または銀あるいは金と銀のうち少なくとも一方を含有する合金からなる保護層と、当該保護層上に積層され、銅または銅を含有する合金からなる安定化層と、から構成される第２高温超電導テープ線と、を有し、
前記第１高温超電導テープ線と前記第２高温超電導テープ線は電気的に接続され、
前記第２高温超電導テープ線は金属電極に電気的に接続され、前記安定化層を含む前記第２高温超電導テープ線の長さを第１高温超電導テープ線より短く構成して極低温部側への熱侵入量を減らすことを特徴とする超電導コイル。 A superconducting layer composed of a high-temperature superconductor laminated on a metal substrate via an intermediate layer, and a protective layer laminated on the superconducting layer and composed of gold or silver or an alloy containing at least one of gold and silver, A first high-temperature superconducting tape wire composed of:
A superconducting layer composed of a high-temperature superconductor laminated on a metal substrate via an intermediate layer, and a protective layer laminated on the superconducting layer and composed of gold or silver or an alloy containing at least one of gold and silver, A second high-temperature superconducting tape wire, which is laminated on the protective layer and is made of copper or an alloy containing copper, and
The first high-temperature superconducting tape wire and the second high-temperature superconducting tape wire are electrically connected,
The second high-temperature superconducting tape wire is electrically connected to a metal electrode, the length of the second high-temperature superconducting tape wire including the stabilizing layer is made shorter than the first high-temperature superconducting tape wire, and is directed to the cryogenic portion. A superconducting coil characterized by reducing the amount of heat infiltration .
隣接するパンケーキコイルの外周径側の端部同士、または内周径側の端部同士を電気的に接続する接続電極と、を有し、
隣接するパンケーキが前記超電導テープ線を同方向または逆方向に巻回させていることを特徴とする請求項１０に記載の超電導コイル。 The superconducting coil, at least two pancake coils wound around the superconducting tape wire,
Having a connection electrode for electrically connecting the ends on the outer diameter side or the inner diameter sides of the adjacent pancake coils,
The superconducting coil according to claim 10 , wherein an adjacent pancake winds the superconducting tape wire in the same direction or in the opposite direction.
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