JP7290006B2 - High frequency superconducting laminate - Google Patents
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Description
本発明は、超伝導体、特に、誘電体支持体に挟まれた渦巻状超伝導体コイルを備える高周波用超伝導積層体に関する。 The present invention relates to superconductors, and in particular to high frequency superconductor laminates comprising a spiral superconductor coil sandwiched between dielectric supports.
高周波帯(数KHz~数100MHz)で用いられる共振器には、核磁気共鳴を用いたMRI及びNMR装置の共鳴信号を受信するための検出コイル(共振器)、核四極共鳴(NQR)を用いた爆発物や不正薬物探知装置の検出コイル(共振器)、近年注目されている無線電力伝送(WPT)に用いられる送受電コイル(共振器)などがある。 Resonators used in high-frequency bands (several KHz to several 100 MHz) include detection coils (resonators) for receiving resonance signals from MRI and NMR equipment using nuclear magnetic resonance, and nuclear quadrupolar resonance (NQR). detection coils (resonators) for explosives and illicit drug detection devices, and power transmission/reception coils (resonators) used in wireless power transmission (WPT), which has been attracting attention in recent years.
これら装置の性能(例えば、感度及び伝送効率)を改善する最も基本的な方法は、高いQ値(導体損失が低い)のコイルを用いることである。 The most basic way to improve the performance (eg sensitivity and transmission efficiency) of these devices is to use high Q (low conductor loss) coils.
しかしながら、これらコイルは、通常、銅線を用いて作製されており、これ以上導体損失を低減できない。従って、高いQ値を実現できずMRI、NMR、NQR、WPTの性能改善は限界を迎えている。 However, these coils are usually made of copper wire, and the conductor loss cannot be reduced any further. Therefore, a high Q value cannot be achieved, and performance improvements in MRI, NMR, NQR, and WPT are reaching their limits.
この問題を解決できる方法のひとつとして「超伝導体」の利用がある。 One of the methods that can solve this problem is the use of "superconductors".
超伝導体は、直流の場合、無損失であり、高周波帯では銅と比較して3桁以上低い導体損失となることが期待できる。従って、超伝導体をコイルに用いることで飛躍的に高いQ値を実現でき、各種装置の性能改善が期待できる。 Superconductors are lossless in the case of direct current, and are expected to have a conductor loss that is three orders of magnitude lower than that of copper in the high frequency band. Therefore, by using a superconductor as a coil, a dramatically high Q value can be realized, and performance improvement of various devices can be expected.
しかしながら、現在実用化されている直流用途に開発された希土類系超伝導線材は、直流では無損失であるが高周波帯では導体損失がさほど小さくならないため、それを用いて上記コイルを作製しても高いQ値を実現できなかった。また、超伝導薄膜基板は、平面構造であり、大面積化が困難である。 However, the rare-earth superconducting wire developed for direct current applications currently in practical use has no loss in direct current, but the conductor loss does not become so small in the high frequency band. A high Q value could not be achieved. Moreover, the superconducting thin film substrate has a planar structure, and it is difficult to increase the area.
よって超伝導材料の高周波帯での応用は未開拓であった。非特許文献1は、超伝導線材の新しい構造(高周波用超伝導線材)を提案し、上記問題の解決を図っている。
Therefore, the application of superconducting materials in the high frequency band has not yet been explored.
しかしなら、非特許文献1には、(1)超伝導線材の貼り合わせ方法、(2)超伝導線材を支持するための構造、及び(3)保護膜の薄膜化など、高周波用超伝導線材を実現するために解決すべき課題が存在していた。
However,
本発明者らは、超伝導バルクから製造された渦巻状超伝導体コイルを用いて上記課題の解決を図った。しかしながら、超伝導バルクの直径を大きくすることは技術的に困難なため、単純にコイルの直径を大きくすることで渦巻状超伝導体コイルの巻き数を増やすことは容易ではない。また、渦巻状超伝導体コイルの共振周波数を下げるためには渦巻状超伝導体コイルの巻き数を増やすことが好ましいが、上述のように渦巻状超伝導コイルの直径を大きくすることは困難なため、渦巻状超伝導体コイルの線間距離と線幅を狭めることにより巻き数を増やすことを検討したが、線間距離と線幅を狭めるとQ値が低下してしまうことが判明した。即ち、高いQ値を維持したまま渦巻状超伝導体コイルの共振周波数を下げるのには限界があった。 The inventors attempted to solve the above problems by using a spiral superconducting coil manufactured from a superconducting bulk. However, since it is technically difficult to increase the diameter of the superconducting bulk, it is not easy to increase the number of turns of the spiral superconducting coil simply by increasing the diameter of the coil. In order to lower the resonance frequency of the spiral superconducting coil, it is preferable to increase the number of turns of the spiral superconducting coil. Therefore, it was investigated to increase the number of turns by narrowing the line-to-line distance and line width of the spiral superconductor coil, but it was found that narrowing the line-to-line distance and line width would reduce the Q value. That is, there is a limit to lowering the resonance frequency of the spiral superconductor coil while maintaining a high Q value.
そこで、本発明者らは、鋭意研究の結果、渦巻状超伝導体コイルが誘電体支持体で挟まれた超伝導積層体を用いることで上記課題をすべて解決することを明らかにした。 As a result of intensive research, the inventors of the present invention have found that all of the above problems can be solved by using a superconducting laminate in which a spiral superconducting coil is sandwiched between dielectric supports.
本発明は、
少なくとも1つの渦巻状超伝導体コイルと、
少なくとも2つの誘電体支持体と、を備え、
上記渦巻状超伝導体は、上記誘電体支持体に挟まれており、
上記誘電体支持体の誘電体損失は、7.0×10-5以下である、
高周波用超伝導積層体
である。
The present invention
at least one spiral superconductor coil;
at least two dielectric supports;
The spiral superconductor is sandwiched between the dielectric supports,
The dielectric loss of the dielectric support is 7.0×10 −5 or less.
This is a superconducting laminate for high frequencies.
かかる超伝導積層体は、(1)超伝導線材の貼り合せを必要とせず、(2)コイル形状を維持するための構造を必要とせず、(3)保護膜の成膜工程が超伝導線材とは異なるため、保護膜の薄膜化も容易にできるという利点を有する。 Such a superconducting laminate (1) does not require bonding of superconducting wires, (2) does not require a structure for maintaining the shape of the coil, Therefore, it has the advantage that the thickness of the protective film can be easily reduced.
別途規定されない限り、本願で使用される全ての技術用語及び科学用語は、本発明が属する技術分野の当業者が一般的に理解するのと同じ意味を有する。文脈で別途明記されない限り、単数形「a」、「an」及び「the」は複数の言及を含む。 Unless defined otherwise, all technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Unless the context clearly dictates otherwise, the singular forms "a," "an," and "the" include plural references.
本発明で示す数値範囲及びパラメーターは、近似値であるが、特定の実施例に示されている数値は可能な限り正確に記載している。しかしながら、いずれの数値も本質的に、それぞれの試験測定値に見られる標準偏差から必然的に生じる特定の誤差を含んでいる。また、本明細書で使用する「約」という用語は、一般に、所与の値又は範囲の10%、5%、1%又は0.5%以内を意味する。或いは、用語「約」は、当業者が考慮する場合、許容可能な標準誤差内にあることを意味する。 Although the numerical ranges and parameters set forth herein are approximations, the numerical values set forth in the specific examples are described as precisely as possible. Any numerical value, however, inherently contains certain errors necessarily resulting from the standard deviation found in their respective testing measurements. Also, as used herein, the term "about" generally means within 10%, 5%, 1% or 0.5% of a given value or range. Alternatively, the term "about" means within an acceptable standard error, as considered by one of ordinary skill in the art.
第一実施形態
本実施形態にかかる高周波用超伝導積層体は、1つの渦巻状超伝導体コイルと、2つの誘電体支持体と、を備え、上記渦巻状超伝導体は、上記誘電体支持体に挟まれており、誘電体支持体の誘電体損失は、7.0×10-5以下である。
First Embodiment A high-frequency superconducting laminate according to the present embodiment includes one spiral superconductor coil and two dielectric supports, and the spiral superconductor includes the dielectric support The dielectric loss of the dielectric support is 7.0×10 −5 or less.
高周波用超伝導積層体
図1は、本実施形態にかかる、1つの渦巻状超伝導体コイル10を2つの誘電体支持体20(第一誘電体支持体21と第二誘電体支持体22)が挟む構造の高周波用超伝導積層体1の展開図を示している。図2は、本実施形態にかかる、1つの渦巻状超伝導体コイル10を2つ誘電体支持体20(第一誘電体支持体21と第二誘電体支持体22)が挟んだ状態にある高周波用超伝導積層体1の斜視断面図を示している。図2の通り、高周波用超伝導積層体1の使用時は、渦巻状超伝導体コイル10は、第一誘電体支持体20aと第二誘電体支持体20bに挟まれている。即ち、高周波用超伝導積層体1の使用時は、第一誘電体支持体20aは、渦巻状超伝導体コイル10の一方の面と接しており、第二誘電体支持体20bは、渦巻状超伝導体コイル10の他方の面と接している。渦巻状超伝導体コイル10の一方の面及び他方の面は、渦巻状超伝導体コイル10の中心軸が垂直に通過する面を指し、互いに裏表の関係にある。高周波用超伝導積層体1における渦巻状超伝導体コイル10のQ値は、好ましくは、10000以上であり、より好ましくは18000以上であり、更に好ましくは20000以上である。
1. High Frequency Superconducting Laminate FIG. 1 shows one spiral
渦巻状超伝導体コイル
渦巻状超伝導体コイル10は、平面上における渦巻き形状を有する超伝導体コイルである。渦巻状超伝導体コイル10の直径は、特に限定するものではないが、渦巻状超伝導体コイル10の製造時に使用する超伝導バルクの直径と略同一であってもよい。渦巻状超伝導体コイル10の厚さは、実際の実施環境に基づいて決定してもよく、例えば、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10mmのうちの任意の二点間の範囲内の厚さであってもよく、10mmを超える厚さであってもよい。
Spiral Superconductor Coil The
渦巻状超伝導体コイル10の超伝導材料は、限定するものではないが、合金系材料、銅系酸化物超伝導体材料、及び鉄系超伝導物質からなる群より選択される。合金系材料は、限定するものではないが、NbTi、Nb3Sn、MgB2及びNbNからなる群より選択される。銅系酸化物超伝導体材料は、Bi2Sr2CaCu2O8、Bi2Sr2Ca2Cu3O10、YBa2Cu3O7及びREBa2Cu3O7からなる群より選択される(ただし、RE(希土類元素)は、La、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Dy、Ho、Er、Tm、Yb及びLuからなる群より選択される)。
The superconducting material of the
渦巻状超伝導体コイル10は、例えば、超伝導体材料を結晶化させて得られた超伝導バルクをコイル形状に加工する方法(GF法)、又は、超伝導体材料の成分からなる前駆体をコイル形状に加工した後結晶化させる方法(FG法)によって製造することができる。
The
超伝導バルクは、部分溶融状態からゆっくり冷やして結晶を成長させる溶融結晶方法によって製造してもよい。超伝導バルクは、単結晶状であることが望ましい。ここで、「単結晶状」とは、完璧な単結晶という意味であってもよく、実用に差し支えない欠陥(小傾角粒界など)を有する単結晶という意味であってもよい。 The superconducting bulk may be produced by a melt crystallization method in which the crystal is grown on slow cooling from a partially molten state. The superconducting bulk is desirably monocrystalline. Here, the term "single crystal" may mean a perfect single crystal, or may mean a single crystal having defects (such as low-angle grain boundaries) that do not interfere with practical use.
渦巻状超伝導体コイル10は、超伝導バルクに渦巻状の溝を形成することによって製造することができる。その製造方法は、例えば、(1)超伝導バルクを所定の厚さにスライスし円盤状に加工する工程と、(2)スライスされた超伝導バルクに渦巻状の溝を形成する工程を含む。スライス加工は、ダイヤモンド粉末を埋め込んだブレード等による切断加工が適している。渦巻加工は、小型のダイヤモンドポイント又はサンドブラスト加工によって実施することができる。
渦巻状超伝導体コイル10の線間距離gは、渦巻状超伝導体コイル10のQ値が10000以上であることを実現することができるのであれば特に限定するものではないが、0.2mm以上であることが好ましく、例えば、0.2、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9、2.0、2.1、2.2、2.3、2.4、2.5、2.6、2.7、2.8、2.9、3.0、3.1、3.2、3.3、3.4、3.5、3.6、3.7、3.8、3.9、4.0、4.1、4.2、4.3、4.4、4.5、4.6、4.7、4.8、4.9及び5.0mmのうちの任意の2点間の範囲内である。
The line-to-line distance g of the
渦巻状超伝導体コイル10の線路幅wは、渦巻状超伝導体コイル10のQ値が10000以上であることを実現することができるのであれば特に限定するものではないが、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9、2.0、2.1、2.2、2.3、2.4及び2.5mmのうちの任意の2点間の範囲内であることが好ましい。
The line width w of the
渦巻状超伝導体コイル10のQ値が10000以上であることを実現することができるのであれば、渦巻状超伝導体コイル10には、任意の保護層又は保護膜が設けられてもよいが、保護層又は保護膜は必須ではない。好ましくは、渦巻状超伝導体コイル10は、その表面に人工的な層又は膜形成加工が施されていない。渦巻状超伝導体コイル10のQ値が10000以上であることを実現することができるのであれば、渦巻状超伝導体コイル10の線間を、任意の物質で埋めてもよいが、任意の物質で埋める必要はない。渦巻状超伝導体コイル10の線間は、好ましくは空気が満たされており、より好ましくは真空である。渦巻状超伝導体コイル10の線間を真空とする場合は、高周波用超伝導積層体1は、その内部を真空にすることが可能な密閉された構造であってもよく、高周波用超伝導積層体1を覆う装置の内部を真空にすることが可能な密閉された構造であってもよい。
As long as the Q value of the
誘電体支持体
誘電体支持体20の寸法は、渦巻状超伝導体コイル10を挟んだ際に、渦巻状超伝導体コイル10が覆われる寸法である。誘電体支持体20の形状は、円盤形状であってもよく、四角い板形状であってもよい。また、例えば十字形状などのように、渦巻状超伝導体コイル10の一部が覆われていない形状でもよい。第一誘電体支持体21の寸法は、第二誘電体支持体22の寸法は同一であってもよく、互いに異なる寸法であってもよい。
Dielectric Support The dimensions of the
誘電体支持体20の誘電体損失は、渦巻状超伝導体コイル10のQ値が10000以上であることを実現することができるのであれば特に限定するものではないが、好ましくは7.0×10-5以下であり、より好ましくは1.0×10-5以下であり、更に好ましくは1.0×10-6以下である。誘導体支持体は、MgO又はAl2O3(サファイア)でできていいてもよく、好ましくはAl2O3(サファイア)でできている。Al2O3(サファイア)は、高熱伝導率を有するため、冷凍機冷却をする場合において冷凍機のコールドヘッドから熱伝導を利用して渦巻状超伝導コイルを冷却することができる。すなわち、渦巻状超伝導体コイル10のQ値を高い値に維持したまま渦巻状超伝導体コイル10の冷却を行うことができる.
The dielectric loss of the
誘電体支持体20の厚さは、所望の共振周波数に応じて変更することが可能であり、0.5、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10mmのうちの任意の二点間の範囲内の厚さであってもよく、実際の実施環境に基づいて、10mmを超える厚さであってもよい。
The thickness of the
第二実施形態
図3は、本実施形態にかかる、2つの渦巻状超伝導体コイル100(第一渦巻状超伝導体コイル101、第二渦巻状超伝導体コイル102)と、3つの誘電体支持体200(第一誘電体支持体201、第二誘電体支持体202、第三誘電体支持体203)と、を備える高周波用超伝導積層体2の展開図を示している。第一渦巻状超伝導体コイル101は、第一誘電体支持体201と第二誘電体支持体202に挟まれる。第二渦巻状超伝導体コイル102は、第二誘電体支持体202と第三誘電体支持体203に挟まれる。なお、高周波用超伝導積層体1における渦巻状超伝導体コイル10と誘電体支持体20の各種条件・パラメーター等は、高周波用超伝導積層体2における渦巻状超伝導体コイル100と誘電体支持体200の各種条件・パラメーター等にも当てはまる。
Second Embodiment FIG. 3 shows two spiral superconductor coils 100 (first
第一渦巻状超伝導体コイル101の中心軸は、第二渦巻状超伝導体コイル102の中心軸と同一直線上に存在している。第一渦巻状超伝導体コイル101の渦巻方向は、第二渦巻状超伝導体コイル102の渦巻方向と反対方向である。この対面する二つのコイルの共振周波数が一致していることが重要である。同じ共振周波数のコイルが結合することで,共振周波数が2つにスプリットする。その低周波側の共振周波数を使用することで、コイル1枚のときと同一サイズのコイルを使用しながら、共振周波数を低周波に下げることができる。そのため,同一形状のコイルを2枚用意することがよいが、形状が異なっていても、二つのコイルの共振周波数が合っていれば二つのコイルが結合することで,周波数を下げることができる。すなわち、共振周波数が一致していれば、第一渦巻状超伝導体コイル101の巻き数は、第二渦巻状超伝導体コイル102の巻き数と同じであってもよく、異なっていてもよい。また、第一渦巻状超伝導体コイル101の直径は、第二渦巻状超伝導体コイル102の直径と同じであってもよく、異なっていてもよい。
The central axis of the first
対面する二つのコイルのサイズや形状が同じ場合、第一渦巻状超伝導体コイル101の渦巻方向は、第二渦巻状超伝導体コイル102の渦巻方向と同じ向きでもよい。この場合、結合したコイルの共振周波数が下がることはないが、結合したコイルの厚さは対面した二つのコイルのそれぞれの厚さを足し合わせた厚さと同等となるため、単体のコイルの厚さに製造上の制約があるがより厚いコイルの使用が望まれる場合に適用できる。
If the two facing coils have the same size and shape, the spiral direction of the first
シミュレーション1
図4は、本実施形態にかかる高周波用超伝導積層体1における渦巻状超伝導体コイル10の線間距離(gap)gと線路幅wによるQ値の変化のシミュレーション結果を示すグラフである。シミュレーションには、3次元電磁界シミュレーター(CST Studio Suite)を用いた。渦巻状超伝導体コイル10の導電率が9×1011S/m、渦巻状超伝導体コイル10の直径が65mm、渦巻状超伝導体コイル10の厚さが1mm、渦巻状超伝導体コイル10の線路幅wが1.5mm、2.0mm及び2.5mmの間の場合、渦巻状超伝導体コイル10の線間距離gを0.2mmから5.0mmに設定することで、Q値10000以上を実現することができることが明らかになった。
FIG. 4 is a graph showing simulation results of changes in the Q value depending on the line-to-line distance (gap) g and line width w of the
図5は、本実施形態にかかる高周波用超伝導積層体1における誘電体支持体の誘電体損失(dielectric loss(loss tangent))とQ値との関係のシミュレーション結果を示すグラフである。渦巻状超伝導体コイル10の導電率が9×1011S/m、渦巻状超伝導体コイル10の直径が65mm、渦巻状超伝導体コイル10の厚さが1mm、渦巻状超伝導体コイル10の線路幅wを1.5mm、渦巻状超伝導体コイル10の線間距離gを0.95mm、誘電体支持体の比誘電率eを9.9とした場合、7.0×10-5以下の誘電体損失を持つ誘電体支持体を使用することで、Q値10000以上を実現することができることが明らかになった。
FIG. 5 is a graph showing simulation results of the relationship between the dielectric loss (loss tangent) of the dielectric support and the Q value in the high-
図6は、本実施形態にかかる高周波用超伝導積層体1における誘電体支持体の比誘電率(relative dielectric constant)と共振周波数(resonance frequency [MHz])との関係のシミュレーション結果を示すグラフである。渦巻状超伝導体コイル10の導電率が9×1011S/m、渦巻状超伝導体コイル10の直径が65mm、渦巻状超伝導体コイル10の厚さが1mm、渦巻状超伝導体コイル10の線路幅wを1.5mm、渦巻状超伝導体コイル10の線間距離gを0.95mm、誘電体支持体の誘電体損失を1.0×10-7とした。図6に示す通り、誘電体支持体の比誘電率が大きくなるにつれて共振周波数が減少することが明らかになった。
FIG. 6 is a graph showing simulation results of the relationship between the relative dielectric constant of the dielectric support and the resonance frequency (MHz) in the high-
図7は、本実施形態にかかる高周波用超伝導積層体1における誘電体支持体の厚さと共振周波数との関係のシミュレーション結果を示すグラフである。渦巻状超伝導体コイル10の導電率が9×1011S/m、渦巻状超伝導体コイル10の直径が65mm、渦巻状超伝導体コイル10の厚さが1mm、渦巻状超伝導体コイル10の線路幅wを1.5mm、渦巻状超伝導体コイル10の線間距離gを0.95mm、誘電体支持体は、サファイアでできた誘電体支持体を使用した。図7に示す通り、誘電体支持体の厚さが厚くなるにつれて共振周波数が減少することが明らかになった。
FIG. 7 is a graph showing simulation results of the relationship between the thickness of the dielectric support and the resonance frequency in the high-
以上のシミュレーションの結果から、誘電体損失が7.0×10-5以下の誘電体支持体を使用することにより、渦巻状超伝導体コイルの直径を変えずに、線路幅wが1.5mm、2.0mm及び2.5mmの間の場合、渦巻状超伝導体コイル10の線間距離gを0.2mmから5.0mmに設定することにより高いQ値を実現できる。また、誘電体支持体の比誘電率を大きくする又は厚さを厚くすることによって、高いQ値を維持したまま渦巻状超伝導体コイルの共振周波数を下げることが可能になった。
From the above simulation results, it can be seen that by using a dielectric support with a dielectric loss of 7.0×10 -5 or less, the line width w can be reduced to 1.5 mm and 2.0 mm without changing the diameter of the spiral superconducting coil. and 2.5 mm, a high Q value can be achieved by setting the line-to-line distance g of the
シミュレーション2
図8は、本実施形態にかかる高周波用超伝導積層体2における第一渦巻状超伝導体コイル101と第二渦巻状超伝導体コイル102の線間距離(gap)gと線路幅wによるQ値の変化のシミュレーション結果を示すグラフである。第一渦巻状超伝導体コイル101と第二渦巻状超伝導体コイル102の導電率、直径、厚さ及び線路幅wがそれぞれ9×1011S/m、65mm、1mm、1.5mmの場合、渦巻状超伝導体コイル10の線間距離gを0.4mmから3.9mmに設定することで、Q値10000以上を実現することができることが明らかになった。また、線路幅wが2.0mmの場合は、渦巻状超伝導体コイル10の線間距離gを0.3mmから3.5mmに設定することで、Q値10000以上を実現することができることが明らかになった。
FIG. 8 shows the line distance (gap) g between the first
渦巻状超伝導体コイル10(single、誘電体支持体なし)、高周波用超伝導積層体1(single sand)、第一渦巻状超伝導体コイル101と第二渦巻状超伝導体コイル102(double、誘電体支持体なし)及び高周波用超伝導積層体2(double sand)あの場合のQ値及び共振周波数を求めた。結果を表1に示す。
A spiral superconducting coil 10 (single, without dielectric support), a high frequency superconducting laminate 1 (single sand), a first
表1において、Single sandの共振周波数がSingleの共振周波数より低いのは、誘電体によりLC共振の容量成分が増加したためである。Double及びDouble sandにおいて共振周波数がSingleの共振周波数より低いのはコイル間の結合によるものである。Double sandの共振周波数がDoubleの共振周波数より低いのは、誘電体を入れることでよりコイル間の容量結合が強まることと、LC共振の容量成分が増加することで,周波数のシフト量が大幅に増えるからである。 In Table 1, the reason why the resonance frequency of Single sand is lower than that of Single sand is that the capacitance component of LC resonance is increased by the dielectric. The reason why the resonance frequency of Double and Double sand is lower than that of Single is due to the coupling between the coils. The double sand resonance frequency is lower than the double resonance frequency. because it will increase.
表1の通り、singleからdouble sandにかけて共振周波数は低下している。即ち、渦巻状超伝導体コイルとそれを挟む誘電体支持体の数が多いほど共振周波数を低下させることが明らかとなった。 As shown in Table 1, the resonance frequency decreases from single to double sand. That is, it has been clarified that the resonance frequency decreases as the number of spiral superconducting coils and dielectric supports sandwiching them increases.
第二実施形態及びシミュレーション2の結果より、以下のことが言える。すなわち、二つのコイルを結合させることで共振周波数を低周波にシフトさせることができる。また、共振周波数は二つのコイルの結合の大きさによって決まる。従って二つのコイル間距離が小さい方が結合が大きくなり、周波数が低周波にシフトする。二つのコイルを対面させることで、浮遊容量をコイル間に閉じ込めることができる。それによって、誘電体が近づいても影響が少なくなる。特に誘電体でコイルを挟んだ方が浮遊容量の閉じ込め効果が大きい。
From the results of the second embodiment and
本発明による高周波用超伝導積層体は、無線電力伝送用送受電コイルに用いることで伝送効率を飛躍的に改善できる。また、本発明による高周波用超伝導積層体を各種分析装置(NMR,MRI,NQRなど)などのコイルに用いることで分析装置の感度を飛躍的に改善できる。更に、本発明による高周波用超伝導積層体は、高感度高周波アンテナ及び高周波低損失フィルターに用いることができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The high-frequency superconducting laminate according to the present invention can dramatically improve transmission efficiency by using it in a power transmission/reception coil for wireless power transmission. Also, by using the high-frequency superconducting laminate according to the present invention for coils of various analyzers (NMR, MRI, NQR, etc.), the sensitivity of the analyzers can be dramatically improved. Furthermore, the high-frequency superconducting laminate according to the present invention can be used for high-sensitivity high-frequency antennas and high-frequency low-loss filters.
1 高周波用超伝導積層体
2 高周波用超伝導積層体
10 渦巻状超伝導体コイル
100 渦巻状超伝導体コイル
101 第一渦巻状超伝導体コイル
102 第二渦巻状超伝導体コイル
20 誘電体支持体
200 誘電体支持体
21 第一誘電体支持体
22 第二誘電体支持体
201 第一誘電体支持体
202 第二誘電体支持体
203 第三誘電体支持体
g 渦巻状超伝導体コイルの線間距離
w 渦巻状超伝導体コイルの線路幅
1 high-
Claims (6)
2つの誘電体支持体と、を備え、
前記渦巻状超伝導体コイルは、前記誘電体支持体に挟まれており、
前記誘電体支持体の誘電体損失は、7.0×10-5以下であり、
前記渦巻状超伝導体コイルの線間距離は、0.5mmから2.5mmであり、
前記渦巻状超伝導体コイルの線路幅は、1.5から2.5mmであり、
前記渦巻状超伝導体コイルのQ値は、18000以上である、
高周波用超伝導積層体。 a spiral superconductor coil;
two dielectric supports;
The spiral superconductor coil is sandwiched between the dielectric supports,
The dielectric loss of the dielectric support is 7.0×10 −5 or less,
the spiral superconductor coil has a line-to-line distance of 0.5 mm to 2.5 mm;
The spiral superconductor coil has a line width of 1.5 to 2.5 mm,
The Q value of the spiral superconductor coil is 18000 or more,
High frequency superconducting laminate.
3つの誘電体支持体と、を備え、
前記渦巻状超伝導体コイルは、前記誘電体支持体に挟まれており、
前記誘電体支持体の誘電体損失は、7.0×10-5以下であり、
前記渦巻状超伝導体コイルの線間距離は、1.0mmから3.0mmであり、
前記渦巻状超伝導体コイルの線路幅は、1.5から2.0mmであり、
前記渦巻状超伝導体コイルのQ値は、18000以上であり、
各渦巻状超伝導体コイルの中心軸は、同一直線上に存在する、高周波用超伝導積層体。 two spiral superconductor coils;
three dielectric supports;
The spiral superconductor coil is sandwiched between the dielectric supports,
The dielectric loss of the dielectric support is 7.0×10 −5 or less,
The spiral superconductor coil has a line-to-line distance of 1.0 mm to 3.0 mm,
The spiral superconductor coil has a line width of 1.5 to 2.0 mm,
The Q value of the spiral superconductor coil is 18000 or more,
A high-frequency superconducting laminate, wherein the central axes of the spiral superconducting coils are on the same straight line.
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