JP6868305B2 - リールツーリール剥離及び第2世代超伝導体の加工 - Google Patents
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Description
i)高アスペクト比(≒1:1000)は、磁化特性(AC)の損失につながり、当該損失は、10’s(J/m)の程度に大きくなる。これは、伝送ケーブル、故障電流制限器、高捕捉磁場同期モータ(large trapped−field synchronous motor)、ジェネレーターなどのワイヤの商業的な利用を77Kの温度に制限してしまう。
ii)超伝導層101の上面のみが、帯100の外部安定化層105,107に対する良好な電流通路として機能するものであるため、超伝導層101は十分に安定化されていない。超伝導層101の下面は絶縁性の酸化物バッファ層102と接触している。結果として、基板に近接した安定化層、すなわち安定化層107は、超伝導層101及び上部安定化層105に比較して流れる電流は少ない(約10%未満)。このような導電性に関する構造的非対称性は、冷却中に、電流による不均一な加熱を生ぜしめ、超伝導層の剥離を生ぜしめて、動作不良の原因となる。
iii)帯100は、高異方性の機械特性を示す。市販の2Gワイヤは、その長さ方向には高い強度を示し、その引張強度は500〜600MPa程度となる。一方、c軸方向の引張(横方向)強度は、10分の1程度と低く、その割さき強度は無視できるレベル(<1MPa)である。このため、超伝導層101と酸化物バッファ層102との接着性は、少なくとも一部において低くなり、中程度の応力(<10MPa)の存在下でも、超伝導層が酸化物バッファ層から予期せず分離してしまい、磁石不良の原因として認識される。
iv)図1に示すような2Gの帯は、パンケーキ型の巻回物とすることができる。しかしながら、このような巻回物からソレノイド型の磁石を組み立てる場合、個々の巻回物をダイアゴナルスプライス(diagonal splice)によって接合する際に多大な労力を必要とする。
v)2Gの構造的特徴では、多重の撚り線からなるケーブルを単純に結合して形成することができない。YBCO層101と上側の安定化層105との間の界面は、典型的には50nΩ/cm2未満の抵抗を有する。しかしながら、YBCO層101と下側の安定化層107との抵抗は、100μΩ/cm2程度である。したがって、多重の撚り線からなるケーブルを製造するには、上側の安定化層同士を接触させるような入念な接合方法が要求される。
Claims (35)
- 超伝導帯を剥離する方法であって、
前記帯は、超伝導層及び基板層を含み、さらに、前記超伝導層及び前記基板層間にバッファ層を含み、
前記方法は、
a)前記帯を連続的な長さで供給する工程と、
b)前記帯に外部作用を加え、前記超伝導層及び前記バッファ層間の応力レベルを増大させ、前記超伝導層を前記バッファ層及び前記基板層から分離する工程と、
c)前記分離した超伝導層と、前記分離したバッファ層及び基板層とを巻回する工程と、
を含み、
前記超伝導層を前記バッファ層及び前記基板層からクリーンに分離するように、分離角αで印加された所定の負荷によって前記帯を引張る工程をさらに含み、
前記分離角αは、2度から30度であり、
前記所定の負荷は、10Nまでであることを特徴とする、超伝導帯の剥離方法。 - 前記帯は第1リールに巻回され、前記分離した超伝導層は第2リールに巻回され、前記分離したバッファ層及び基板層は第3リールに巻回されることを特徴とする、請求項1に記載の超伝導帯の剥離方法。
- さらに、
a)前記第2リールに接続された第1トルクモータと、
b)前記第3リールに接続された第2トルクモータと、
を備え、
これらトルクモータは、前記帯に対して前記所定の負荷を印加することを特徴とする、請求項2に記載の超伝導帯の剥離方法。 - a)前記分離した超伝導層を銀層で被覆する工程と、
b)前記銀層に高周波を印加することにより、前記銀層を加工する工程と、
を含む請求項1に記載の超伝導帯の剥離方法。 - 前記高周波は、2.45GHzの周波数であることを特徴とする、請求項4に記載の超伝導帯の剥離方法。
- 前記加工する工程は、前記銀層に前記高周波を100ms未満の短パルスで印加することによって実行することを特徴とする、請求項5に記載の超伝導帯の剥離方法。
- 前記分離した超伝導層をはんだペーストで被覆する工程と、
前記被覆した超伝導層を高温領域を通過させることにより、前記はんだペーストを溶解させ、連続したはんだ層を形成する工程と、
を含むことを特徴とする、請求項1に記載の超伝導帯の剥離方法。 - 前記帯に外部作用を加える工程は、前記帯を急速加熱する工程を含むことを特徴とする、請求項1に記載の超伝導帯の剥離方法。
- 前記加熱は、誘導コイルで行うことを特徴とする、請求項8に記載の超伝導帯の剥離方法。
- 前記加熱は、赤外線照射によって行うことを特徴とする、請求項8に記載の超伝導帯の剥離方法。
- 前記加熱は、無線周波照射によって行うことを特徴とする、請求項8に記載の超伝導帯の剥離方法。
- 前記帯に外部作用を加える工程は、前記帯を機械的に変形させる工程を含むことを特徴とする、請求項1に記載の超伝導帯の剥離方法。
- 前記分離した超伝導層を巻回する以前に、前記分離した超伝導層をスライスする工程を含むことを特徴とする、請求項1に記載の超伝導帯の剥離方法。
- 前記スライスはレーザビームを用い、前記レーザビームの動作は、前記帯の動作と同期させることを特徴とする、請求項13に記載の超伝導帯の剥離方法。
- 超伝導帯を剥離する方法であって、当該帯は、超伝導層及び基板層を含み、さらに、前記超伝導層及び前記基板層間にバッファ層を含み、
前記方法は、
a)前記帯を連続的な長さで供給する工程と、
b)前記帯に外部作用を加え、前記超伝導層及び前記バッファ層間の応力レベルを増大させ、前記超伝導層を前記バッファ層及び前記基板層から分離して、分離ギャップを画定する工程と、
c)前記帯に第1エアーブレードを向けて、前記分離ギャップに圧縮空気流を供給し、前記超伝導層の、前記バッファ層及び基板層からの均一かつ平坦な分離を容易にする工程と、
を含むことを特徴とする、超伝導帯の剥離方法。 - 前記圧縮空気は、20MPaから50MPaの圧力で輸送されることを特徴とする、請求項15に記載の超伝導帯の剥離方法。
- 分離角βで印加された所定の負荷によって、前記帯を引張る工程を含むことを特徴とする、請求項15に記載の超伝導帯の剥離方法。
- 前記分離角βは、1度から10度であることを特徴とする、請求項17に記載の超伝導帯の剥離方法。
- 前記所定の負荷は、10Nまでであることを特徴とする、請求項18に記載の超伝導帯の剥離方法。
- 前記圧縮空気は加熱されていることを特徴とする、請求項15に記載の超伝導帯の剥離方法。
- 第2エアーブレードを前記帯に向ける工程を含むことを特徴とする、請求項15に記載の超伝導帯の剥離方法。
- 前記帯は第1リールに巻回し、
a)前記分離した超伝導層は第2リールに巻回する工程と、
b)前記分離したバッファ層及び基板層は第3リールに巻回する工程と、
を含むことを特徴とする、請求項15に記載の超伝導帯の剥離方法。 - さらに、
a)前記第2リールに接続された第1トルクモータと、
b)前記第3リールに接続された第2トルクモータと、
を備え、
これらトルクモータは、前記帯に対して所定の負荷を印加することを特徴とする、請求項22に記載の超伝導帯の剥離方法。 - a)前記分離した超伝導層を銀層で被覆する工程と、
b)前記銀層に高周波を印加することにより、前記銀層を加工する工程と、
を含む請求項15に記載の超伝導帯の剥離方法。 - 前記高周波は、2.45GHzの周波数であることを特徴とする、請求項24に記載の超伝導帯の剥離方法。
- 前記加工する工程は、前記銀層に前記高周波を100ms未満の短パルスで印加することによって実行することを特徴とする、請求項25に記載の超伝導帯の剥離方法。
- 前記分離した超伝導層をはんだペーストで被覆する工程と、
前記被覆した超伝導層を高温領域を通過させることにより、前記はんだペーストを溶解させ、連続したはんだ層を形成する工程と、
を含むことを特徴とする、請求項15に記載の超伝導帯の剥離方法。 - 前記帯に外部作用を加える工程は、前記帯を急速加熱する工程を含むことを特徴とする、請求項15に記載の超伝導帯の剥離方法。
- 前記加熱は、誘導コイルで行うことを特徴とする、請求項28に記載の超伝導帯の剥離方法。
- 前記加熱は、赤外線照射によって行うことを特徴とする、請求項28に記載の超伝導帯の剥離方法。
- 前記加熱は、無線周波照射によって行うことを特徴とする、請求項28に記載の超伝導帯の剥離方法。
- 前記帯に外部作用を加える工程は、前記帯を機械的に変形させる工程を含むことを特徴とする、請求項15に記載の超伝導帯の剥離方法。
- 前記分離した超伝導層を巻回する以前に、前記分離した超伝導層をスライスする工程を含むことを特徴とする、請求項15に記載の超伝導帯の剥離方法。
- 前記スライスはレーザビームを用い、前記レーザビームの動作は、前記帯の動作と同期させることを特徴とする、請求項33に記載の超伝導帯の剥離方法。
- 前記エアーブレードは、前記圧縮空気を前記分離ギャップに向けるために、平坦な、スリット状のノズルを含むことを特徴とする、請求項15に記載の超伝導帯の剥離方法。
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