KR102302847B1 - 초전도 선재 - Google Patents

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스미토모 덴키 고교 가부시키가이샤
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Abstract

초전도 선재는 제 1 주면을 갖는 제 1 기판과, 제 1 기판에 대향하여 배치되는 제 2 기판과, 제 1 주면과 제 2 기판 사이의 제 1 초전도 재료층을 포함하는 적층체를 구비한다. 초전도 선재의 길이 방향에 직교하는 단면에서의, 초전도 선재의 높이 h에 대한 초전도 선재의 폭 w의 비 w/h는 0.8 이상 10 이하이다. 폭 w는 2㎜ 이하이다.

Description

초전도 선재
본 발명은 초전도 선재에 관한 것이다. 본 출원은, 2016년 11월 1일에 출원한 일본 특허 출원인 특허 출원 제 2016－214257호에 근거하는 우선권을 주장한다. 당해 일본 특허 출원에 기재된 모든 기재 내용은, 참조에 의해 본 명세서에 원용된다.
기판과 기판상에 마련된 초전도 재료층을 구비하는 초전도 선재가 알려져 있다(특허 문헌 1 참조).
특허 문헌 1: 일본 특허 공개 제 2012－156048호 공보
특허 문헌 1에 기재된 초전도 선재의 폭은 초전도 선재의 높이의 약 40배 이상이기 때문에, 초전도 선재의 핸들링성이 열악하다. 또한, 특허 문헌 1에 기재된 초전도 선재는 5㎜와 같이 넓은 폭을 갖고 있기 때문에, 초전도 선재에서의 교류 손실이 크다. 본 발명의 일 태양의 목적은 취급이 용이하고, 또한 낮은 교류 손실을 갖는 초전도 선재를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 태양에 관한 초전도 선재는, 제 1 주면을 갖는 제 1 기판과, 제 1 기판에 대향하여 배치되는 제 2 기판과, 제 1 주면과 제 2 기판 사이의 제 1 초전도 재료층을 포함하는 적층체를 구비한다. 초전도 선재의 길이 방향에 직교하는 단면에서의, 초전도 선재의 높이 h에 대한 초전도 선재의 폭 w의 비 w/h는 0.8 이상 10 이하이다. 폭 w는 2㎜ 이하이다. 폭 w는 이 단면에서 제 1 주면이 연장하는 제 1 방향에서의 초전도 선재의 최대 폭으로서 정의된다. 높이 h는 이 단면에서 제 1 방향에 직교하는 제 2 방향에서의 초전도 선재의 최대 높이로서 정의된다.
본 발명의 일 태양에 따르면, 취급이 용이하고, 또한 낮은 교류 손실을 갖는 초전도 선재를 제공할 수 있다.
(도 1) 도 1은 실시 형태 1에 관한 초전도 선재의 길이 방향에 직교하는 단면에서의 초전도 선재의 개략 단면도이다.
(도 2) 도 2는 실시 형태 1에 관한 초전도 선재의 제조 방법의 일 공정을 나타내는 개략 단면도이다.
(도 3) 도 3은 실시 형태 1에 관한 초전도 선재의 제조 방법의 일 공정을 나타내는 개략 단면도이다.
(도 4) 도 4는 실시 형태 1에 관한 초전도 선재의 제조 방법에서의, 도 2 및 도 3에 나타내는 공정의 다음 공정을 나타내는 개략 단면도이다.
(도 5) 도 5는 실시 형태 1에 관한 초전도 선재의 제조 방법에서의, 도 4에 나타내는 공정의 다음 공정을 나타내는 개략 단면도이다.
(도 6) 도 6은 실시 형태 1에 관한 초전도 선재의 제조 방법에서의, 도 5에 나타내는 공정의 다음 공정을 나타내는 개략 단면도이다.
(도 7) 도 7은 실시 형태 2에 관한 초전도 선재의 길이 방향에 직교하는 단면에서의 초전도 선재의 개략 단면도이다.
(도 8) 도 8은 실시 형태 2에 관한 초전도 선재의 제조 방법의 일 공정을 나타내는 개략 단면도이다.
(도 9) 도 9는 실시 형태 2에 관한 초전도 선재의 제조 방법의 일 공정을 나타내는 개략 단면도이다.
(도 10) 도 10은 실시 형태 2에 관한 초전도 선재의 제조 방법에서의, 도 8및 도 9에 나타내는 공정의 다음 공정을 나타내는 개략 단면도이다.
(도 11) 도 11은 실시 형태 2에 관한 초전도 선재의 제조 방법에서의, 도 10에 나타내는 공정의 다음 공정을 나타내는 개략 단면도이다.
(도 12) 도 12는 실시 형태 2에 관한 초전도 선재의 제조 방법에서의, 도 11에 나타내는 공정의 다음 공정을 나타내는 개략 단면도이다.
(도 13) 도 13은 실시 형태 3에 관한 초전도 선재의 길이 방향에 직교하는 단면에서의, 초전도 선재의 개략 단면도이다.
(도 14) 도 14는 실시 형태 4에 관한 초전도 선재의 길이 방향에 직교하는 단면에서의 초전도 선재의 개략 단면도이다.
(도 15) 도 15는 실시 형태 5에 관한 초전도 선재의 길이 방향에 직교하는 단면에서의 초전도 선재의 개략 단면도이다.
우선 본 발명의 실시 태양을 열거하여 설명한다.
(1) 본 발명의 일 태양에 관한 초전도 선재(1, 2, 3, 4, 5)는, 제 1 주면(11m)을 갖는 제 1 기판(11)과, 제 1 기판(11)에 대향하여 배치되는 제 2 기판(21, 50)과, 제 1 주면(11m)과 제 2 기판(21, 50) 사이의 제 1 초전도 재료층(13)을 포함하는 적층체(8, 8b, 8c, 8d, 8e)를 구비한다. 초전도 선재(1, 2, 3, 4, 5)의 길이 방향(z 방향)에 직교하는 단면(x－y면)에서의, 초전도 선재(1, 2, 3, 4, 5)의 높이 h에 대한 초전도 선재(1, 2, 3, 4, 5)의 폭 w의 비 w/h는 0.8 이상 10 이하이다. 폭 w는 2㎜ 이하이다. 폭 w는 이 단면(x－y면)에서 제 1 주면(11m)이 연장하는 제 1 방향(x 방향)에서의 초전도 선재(1, 2, 3, 4, 5)의 최대 폭으로서 정의된다. 높이 h는 이 단면(x－y면)에서 제 1 방향(x 방향)에 직교하는 제 2 방향(y 방향)에서의 초전도 선재(1, 2, 3, 4, 5)의 최대 높이로서 정의된다.
초전도 선재(1, 2, 3, 4, 5)의 비 w/h는 0.8 이상 10 이하이기 때문에, 초전도 선재(1, 2, 3, 4, 5)의 길이 방향(z 방향)에 직교하는 단면(x－y면)에서의 초전도 선재(1, 2, 3, 4, 5)의 단면 형상은 향상된 대칭성을 갖는다. 취급이 용이한 초전도 선재(1, 2, 3, 4, 5)가 제공될 수 있다. 초전도 선재(1, 2, 3, 4, 5)의 폭 w는 2㎜ 이하이기 때문에, 낮은 교류 손실을 갖는 초전도 선재(1, 2, 3, 4, 5)가 제공될 수 있다.
(2) 상기 (1)에 관한 초전도 선재(1, 2, 3, 4, 5)는 제 2 방향(y 방향)에서의 초전도 선재(1, 2, 3, 4, 5)의 중앙 영역(48)에서, 초전도 선재(1, 2, 3, 4, 5)의 최대 폭을 갖고 있다. 제 1 초전도 재료층(13)은 중앙 영역(48)에 포함된다. 그 때문에, 초전도 선재(1, 2, 3, 4, 5)의 길이 방향(z 방향)에 직교하는 단면(x－y면)에서의 초전도 선재(1, 2, 3, 4, 5)의 단면적에 대한 제 1 초전도 재료층(13)의 단면적의 비율은 크다. 초전도 선재(1, 2, 3, 4, 5)는 높은 임계 전류(Ic)를 갖는다.
(3) 상기 (1) 또는 (2)에 관한 초전도 선재(1, 2, 3, 4, 5)에서, 적층체(8, 8b, 8c, 8d, 8e)는 제 1 초전도 재료층(13)과 제 2 기판(21, 50) 사이에 도전 접합층(30)을 더 포함하고 있다. 도전 접합층(30)은 제 1 초전도 재료층(13)이 초전도 상태(superconducting state)로부터 상전도 상태(nomal conducting state)로 천이할 때에 제 1 초전도 재료층(13)을 흐르고 있던 전류가 커뮤테이팅하는 바이패스로서 기능한다. 제 1 초전도 재료층(13)이 초전도 상태로부터 상전도 상태로 천이할 때에 초전도 선재(1, 2, 3, 4, 5)가 파손되는 것을 방지할 수 있다.
(4) 상기 (1)로부터 (3) 중 어느 하나에 관한 초전도 선재(1, 3, 4, 5)에서, 적층체(8, 8c, 8d, 8e)는 제 1 초전도 재료층(13)과 제 2 기판(21) 사이에 제 1 안정화층(15)을 더 포함하고 있다. 제 1 안정화층(15)은 제 1 초전도 재료층(13)이 초전도 상태로부터 상전도 상태로 천이할 때에 제 1 초전도 재료층(13)을 흐르고 있던 전류가 커뮤테이팅하는 바이패스로서 기능한다. 제 1 초전도 재료층(13)이 초전도 상태로부터 상전도 상태로 천이할 때에 초전도 선재(1, 3, 4, 5)가 파손되는 것을 방지할 수 있다.
(5) 상기 (1)에 관한 초전도 선재(1, 3, 4, 5)에서, 제 2 기판(21)은 제 1 주면(11m)에 대향하는 제 2 주면(21m)을 갖고 있다. 적층체(8, 8c, 8d, 8e)는 제 1 주면(11m)과 제 2 주면(21m) 사이에 제 2 초전도 재료층(23)을 더 포함하고 있다. 그 때문에, 초전도 선재(1, 3, 4, 5)의 길이 방향(z 방향)에 직교하는 단면(x－y면)에서의 초전도 선재(1, 3, 4, 5)의 단면적에 대한 초전도 재료층(제 1 초전도 재료층(13) 및 제 2 초전도 재료층(23))의 단면적의 비율은 크다. 초전도 선재(1, 3, 4, 5)는 높은 임계 전류(Ic)를 갖는다. 제 2 초전도 재료층(23)은 제 1 주면(11m)과 제 1 주면(11m)에 대향하는 제 2 주면(21m) 사이에 마련되어 있기 때문에, 제 2 초전도 재료층(23)은 제 1 기판(11)과 제 2 기판(21)에 의해 기계적으로 보호될 수 있다.
(6) 상기 (5)에 관한 초전도 선재(1, 3, 4, 5)는 제 2 방향(y 방향)에서의 초전도 선재(1, 3, 4, 5)의 중앙 영역(48)에서, 초전도 선재(1, 3, 4, 5)의 최대 폭을 갖고 있다. 제 1 초전도 재료층(13) 및 제 2 초전도 재료층(23)은 중앙 영역(48)에 포함된다. 그 때문에, 초전도 선재(1, 3, 4, 5)의 길이 방향(z 방향)에 직교하는 단면(x－y면)에서의 초전도 선재(1, 3, 4, 5)의 단면적에 대한 초전도 재료층(제 1 초전도 재료층(13) 및 제 2 초전도 재료층(23))의 단면적의 비율은 크다. 초전도 선재(1, 3, 4, 5)는 높은 임계 전류(Ic)를 갖는다.
(7) 상기 (5) 또는 (6)에 관한 초전도 선재(1, 3, 4, 5)에서, 적층체(8, 8c, 8d, 8e)는 제 1 초전도 재료층(13)과 제 2 초전도 재료층(23) 사이에 도전 접합층(30)을 더 포함한다. 도전 접합층(30)은 제 1 초전도 재료층(13) 및 제 2 초전도 재료층(23) 중 적어도 하나가 초전도 상태로부터 상전도 상태로 천이할 때에 제 1 초전도 재료층(13) 및 제 2 초전도 재료층(23) 중 적어도 하나를 흐르고 있던 전류가 커뮤테이팅하는 바이패스로서 기능한다. 제 1 초전도 재료층(13) 및 제 2 초전도 재료층(23)의 적어도 하나가 초전도 상태로부터 상전도 상태로 천이할 때에 초전도 선재(1, 3, 4, 5)가 파손되는 것을 방지할 수 있다.
(8) 상기 (5) 내지 (7) 중 어느 하나에 관한 초전도 선재(1, 3, 4, 5)에서, 적층체(8, 8c, 8d, 8e)는 제 1 초전도 재료층(13)과 제 2 초전도 재료층(23) 사이에 제 1 안정화층(15)을 더 포함한다. 제 1 안정화층(15)은 제 1 초전도 재료층(13) 및 제 2 초전도 재료층(23) 중 적어도 하나가 초전도 상태로부터 상전도 상태로 천이할 때에 제 1 초전도 재료층(13) 및 제 2 초전도 재료층(23) 중 적어도 하나를 흐르고 있던 전류가 커뮤테이팅하는 바이패스로서 기능한다. 제 1 초전도 재료층(13) 및 제 2 초전도 재료층(23) 중 적어도 하나가 초전도 상태로부터 상전도 상태로 천이할 때에 초전도 선재(1, 3, 4, 5)가 파손되는 것을 방지할 수 있다.
(9) 상기 (1) 내지 (4) 중 어느 하나에 관한 초전도 선재(2)에 있어서, 제 2 기판(50)은 안정화 기판이다. 제 1 초전도 재료층(13)이 초전도 상태로부터 상전도 상태로 천이할 때에 초전도 선재(2)가 파손되는 것을 더욱 방지할 수 있다.
(10) 상기 (1) 내지 (9) 중 어느 하나에 관한 초전도 선재(1, 2, 3, 4, 5)에서, 적층체(8, 8b, 8c, 8d, 8e)의 외주를 피복하는 제 2 안정화층(40)을 더 구비한다. 제 2 안정화층(40)은 제 1 초전도 재료층(13) 및 제 2 초전도 재료층(23) 중 적어도 하나가 초전도 상태로부터 상전도 상태로 천이할 때에 제 1 초전도 재료층(13) 및 제 2 초전도 재료층(23) 중 적어도 하나를 흐르고 있던 전류가 커뮤테이팅하는 바이패스로서 기능한다. 제 1 초전도 재료층(13) 및 제 2 초전도 재료층(23) 중 적어도 하나가 초전도 상태로부터 상전도 상태로 천이할 때에 초전도 선재(1, 2, 3, 4, 5)가 파손되는 것을 방지할 수 있다.
(11) 상기 (1) 내지 (10) 중 어느 하나에 관한 초전도 선재(1, 2, 3, 4, 5)에서, 비 w/h는 0.9 이상 7 이하이다. 폭 w는 1㎜ 이하이다. 취급이 용이하고, 또한 낮은 교류 손실을 갖는 초전도 선재(1, 2, 3, 4, 5)가 제공될 수 있다.
(12) 상기 (1) 내지 (10) 중 어느 하나에 관한 초전도 선재(1, 2, 3, 4, 5)에서, 비 w/h는 1 이상 2 이하이다. 폭 w는 0.7㎜ 이하이다. 취급이 용이하고, 또한 낮은 교류 손실을 갖는 초전도 선재(1, 2, 3, 4, 5)가 제공될 수 있다.
(13) 상기 (1) 내지 (12) 중 어느 하나에 관한 초전도 선재(1, 2, 3, 4, 5)는, 이 단면(x－y면)에서, 제 1 방향(x 방향)에서의 초전도 선재(1, 2, 3, 4, 5)의 제 1 중심선(44)에 대하여 선대칭이며, 또한, 제 2 방향(y 방향)에서의 초전도 선재(1, 2, 3, 4, 5)의 제 2 중심선(46)에 대하여 선대칭인 형상을 갖고 있다. 취급이 용이하고, 또한 낮은 교류 손실을 갖는 초전도 선재(1, 2, 3, 4, 5)가 제공될 수 있다.
(14) 상기 (1) 내지 (13) 중 어느 하나에 관한 초전도 선재(1, 2, 3, 4, 5)는, 이 단면(x－y면)에서, 원형, 타원형 및 다각형 중 어느 하나의 형상을 갖고 있다. 취급이 용이하고, 또한 낮은 교류 손실을 갖는 초전도 선재(1, 2, 3, 4, 5)가 제공될 수 있다.
(15) 상기 (1) 내지 (13) 중 어느 하나에 관한 초전도 선재(1, 2, 3, 4, 5)는, 이 단면(x－y면)에서, 원형, 정방형, 마름모 및 정육각형 중 어느 하나의 형상을 갖고 있다. 취급이 용이하고, 또한 낮은 교류 손실을 갖는 초전도 선재(1, 2, 3, 4, 5)가 제공될 수 있다.
(본 발명의 실시 형태의 상세)
다음에, 도면에 근거하여 본 발명의 실시 형태의 상세에 대하여 설명한다. 또, 이하의 도면에서 동일 또는 상당하는 부분에는 동일한 참조 부호를 부여하고, 그 설명은 반복하지 않는다. 이하에 기재하는 실시 형태의 적어도 일부의 구성을 임의로 조합하여도 좋다.
(실시 형태 1)
도 1에 나타내는 바와 같이, 본 실시 형태의 초전도 선재(1)는 제 1 주면(11m)을 갖는 제 1 기판(11)과, 제 1 기판(11)에 대향하여 배치되는 제 2 기판(21)과, 제 1 주면(11m)과 제 2 기판(21) 사이의 제 1 초전도 재료층(13)을 포함하는 적층체(8)를 주로 구비한다. 초전도 선재(1)는 적층체(8)의 외주를 피복하는 제 2 안정화층(40)과, 적층체(8)와 제 2 안정화층(40) 사이에 마련되는 하지층(41)을 더 구비하여도 좋다.
적층체(8)는 제 1 중간층(12)과 제 1 보호층(14)과 제 1 안정화층(15)과 제 2 중간층(22)과 제 2 초전도 재료층(23)과 제 2 보호층(24)과 제 3 안정화층(25)과 도전 접합층(30)을 더 구비하여도 좋다. 구체적으로는, 본 실시 형태의 적층체(8)는 제 1 초전도 선재 부분(10)과, 제 2 초전도 선재 부분(20)과, 제 1 초전도 선재 부분(10)과 제 2 초전도 선재 부분(20) 사이의 도전 접합층(30)을 포함하고 있다. 제 1 초전도 선재 부분(10)은 제 1 기판(11)과 제 1 중간층(12)과 제 1 초전도 재료층(13)과 제 1 보호층(14)를 포함하고 있다. 제 1 초전도 선재 부분(10)은 제 1 안정화층(15)을 더 포함하여도 좋다. 제 2 초전도 선재 부분(20)은 제 2 기판(21)과 제 2 중간층(22)과 제 2 초전도 재료층(23)과 제 2 보호층(24)를 포함하고 있다. 제 2 초전도 선재 부분(20)은 제 3 안정화층(25)를 더 포함하여도 좋다.
제 1 기판(11) 및 제 2 기판(21)은 금속 기판이어도 좋다. 특정적으로는, 제 1 기판(11) 및 제 2 기판(21)은 배향 금속 기판이어도 좋다. 배향 금속 기판은 제 1 주면(11m) 및 제 2 기판(21)의 제 2 주면(21m) 내의 2개의 방향(x 방향 및 z 방향)에 관하여, 결정 방위가 갖추어져 있는 기판을 의미한다. 배향 금속 기판은, 예를 들면, SUS 또는 하스텔로이(Hastelloy, 등록상표)의 베이스 기판상에 니켈층 및 구리층 등이 배치된 클래드 타입(clad-type)의 금속 기판이어도 좋다. 제 1 기판(11) 및 제 2 기판(21)의 재료는 이것들로 한정되지 않고, 예를 들어, 금속 이외의 재료여도 좋다.
제 1 기판(11) 및 제 2 기판(21)은 제 1 초전도 선재 부분(10)과 제 2 초전도 선재 부분(20)에 포함되는 다른 구성 요소(제 1 중간층(12), 제 1 초전도 재료층(13), 제 1 보호층(14), 제 1 안정화층(15), 제 2 중간층(22), 제 2 초전도 재료층(23), 제 2 보호층(24), 제 3 안정화층(25))보다 큰 두께를 갖고 있다. 제 1 기판(11)의 두께 및 제 2 기판(21)의 두께는 특별히 한정되지 않지만, 30㎛ 이상이어도 좋고, 특정적으로는 50㎛ 이상이어도 좋다. 제 1 기판(11) 및 제 2 기판(21)의 생산성 및 비용를 고려하여, 제 1 기판(11)의 두께 및 제 2 기판(21)의 두께는, 각각, 1㎜ 이하여도 좋고, 특정적으로는 200㎛ 이하여도 좋다. 제 1 기판(11)의 두께는 초전도 선재(1)의 길이 방향(z 방향)에 직교하는 단면(x－y면)에서 제 1 주면(11m)의 법선에 평행한 제 2 방향(y 방향)에서의 제 1 기판(11)의 최대 높이로서 정의된다. 제 2 기판(21)의 두께는 초전도 선재(1)의 길이 방향(z 방향)에 직교하는 단면(x－y면)에서 제 2 주면(21m)의 법선에 평행한 제 2 방향(y 방향)에서의 제 2 기판(21)의 최대 높이로서 정의된다.
제 1 중간층(12)은 제 1 기판(11)의 제 1 주면(11m) 상에 마련되어 있다. 제 1 중간층(12)은 제 1 기판(11)과 제 1 초전도 재료층(13) 사이에 배치되어 있다. 제 1 중간층(12)은 제 1 초전도 재료층(13)과의 반응성이 매우 낮고, 제 1 초전도 재료층(13)의 초전도 특성을 저하시키지 않는 것과 같은 재료를 이용할 수 있다. 제 1 중간층(12)은, 고온 프로세스를 이용하여 제 1 초전도 재료층(13)을 형성할 때에, 제 1 기판(11)으로부터 제 1 초전도 재료층(13)에 금속 원자가 확산하는 것을 억제할 수 있다. 제 1 기판(11)이 그 표면에 결정 배향성을 가질 때, 제 1 중간층(12)은 제 1 기판(11)과 제 1 초전도 재료층(13)의 결정 배향성의 차이를 완화하여도 좋다. 제 1 중간층(12)은, 예를 들면, 0.1㎛ 이상 3.0㎛ 이하의 두께를 가져도 좋다.
제 2 중간층(22)은 제 2 기판(21)의 제 2 주면(21m) 상에 마련되어 있다. 제 2 중간층(22)은 제 2 기판(21)과 제 2 초전도 재료층(23) 사이에 배치되어 있다. 제 2 중간층(22)은 제 2 초전도 재료층(23)과의 반응성이 매우 낮고, 제 2 초전도 재료층(23)의 초전도 특성을 저하시키지 않는 것과 같은 재료를 이용할 수 있다. 제 2 중간층(22)은, 고온 프로세스를 이용하여 제 2 초전도 재료층(23)을 형성할 때에, 제 2 기판(21)으로부터 제 2 초전도 재료층(23)으로 금속 원자가 확산되는 것을 억제할 수 있다. 제 2 기판(21)이 그 표면에 결정 배향성을 가질 때, 제 2 중간층(22)은 제 2 기판(21)과 제 2 초전도 재료층(23)의 결정 배향성의 차이를 완화하여도 좋다. 제 2 중간층(22)은, 예를 들면, 0.1㎛ 이상 3.0㎛ 이하의 두께를 가져도 좋다.
제 1 중간층(12) 및 제 2 중간층(22)은, 예를 들면, YSZ(이트리아 안정화 지르코니아), CeO2(산화 세륨), MgO(산화 마그네슘), Y2O3(산화 이트륨), Al2O3(산화 알루미늄), LaMnO3(산화 랜턴 망간), Gd2Zr2O7(지르콘산가돌리늄) 및 SrTiO3(타이타늄산스트론튬) 중 적어도 하나로부터 구성되어도 좋다. 제 1 중간층(12) 및 제 2 중간층(22)의 각각은 복수의 층에 의해 구성되어 있어도 좋다. 제 1 중간층(12) 및 제 2 중간층(22)의 각각이 복수의 층에 의해 구성되는 경우, 복수의 층은 서로 다른 재질로 구성되어도 좋고, 일부가 같은 재질로 구성되고, 또한 나머지는 서로 다른 재질로 구성되어도 좋다. 제 1 기판(11) 및 제 2 기판(21)으로서 SUS 기판 또는 하스텔로이 기판이 이용되는 경우, 제 1 중간층(12) 및 제 2 중간층(22)은, 예를 들면, IBAD(Ion Beam Assisted Deposition) 법에 의해 형성된 결정 배향층이어도 좋다.
제 1 중간층(12)의, 제 1 기판(11)에 면하는 주면과 반대측의 주면 상에, 제 1 초전도 재료층(13)이 마련되어도 좋다. 제 1 초전도 재료층(13)은 제 1 중간층(12)을 사이에 두고 제 1 기판(11)의 제 1 주면(11m)상에 마련되어도 좋다. 제 1 초전도 재료층(13)은 제 1 주면(11m)과 제 2 주면(21m) 사이에 마련되어도 좋다. 제 2 중간층(22)의, 제 2 기판(21)에 면하는 주면과 반대측의 주면상에, 제 2 초전도 재료층(23)이 마련되어도 좋다. 제 2 초전도 재료층(23)은 제 2 중간층(22)을 사이에 두고 제 2 기판(21)의 제 2 주면(21m)상에 마련되어도 좋다. 제 2 초전도 재료층(23)은 제 1 주면(11m)과 제 2 주면(21m) 사이에 마련되어도 좋다. 제 1 초전도 재료층(13) 및 제 2 초전도 재료층(23)은 초전도 선재(1) 중 초전도 전류가 흐르는 부분이다.
제 1 초전도 재료층(13) 및 제 2 초전도 재료층(23)을 구성하는 초전도 재료는, 특히, 한정되지 않지만, 예를 들면, RE－123계의 산화물 초전도체로 하는 것이 바람직하다. RE－123계의 산화물 초전도체는, REBa2Cu3Oy(y는 6~8, 더 바람직하게는 6.8~7, RE로는 이트륨, 또는 Gd, Sm, Ho 등의 희토류 원소를 의미함)로서 표시되는 초전도체를 의미한다.
제 1 초전도 재료층(13) 및 제 2 초전도 재료층(23) 각각의 두께는, 특별히 한정되지 않지만, 제 1 초전도 재료층(13) 및 제 2 초전도 재료층(23) 각각에 흐르는 초전도 전류의 임계 전류(Ic)를 향상시키기 위해, 제 1 초전도 재료층(13)의 두께 및 제 2 초전도 재료층(23)의 두께의 각각은, 0.5㎛ 이상이어도 좋고, 특정적으로는 1.0㎛ 이상이어도 좋다. 제 1 초전도 재료층(13) 및 제 2 초전도 재료층(23)의 생산성을 고려하여, 제 1 초전도 재료층(13)의 두께 및 제 2 초전도 재료층(23)의 두께 각각은 10㎛ 이하여도 좋고, 특정적으로는 5㎛ 이하여도 좋다. 제 1 초전도 재료층(13) 및 제 2 초전도 재료층(23)은 제 1 중간층(12) 및 제 2 중간층(22)보다 두꺼워도 좋다.
제 1 보호층(14)은, 제 1 초전도 재료층(13)의, 제 1 중간층(12)에 면하는 주면과 반대측의 주면상에 형성되어 있다. 제 1 보호층(14)은 제 1 초전도 재료층(13)과 제 1 안정화층(15) 사이에 배치되어 있다. 제 2 보호층(24)은, 제 2 초전도 재료층(23)의, 제 2 중간층(22)에 면하는 주면과 반대측의 주면상에 형성되어 있다. 제 2 보호층(24)은 제 2 초전도 재료층(23)과 제 3 안정화층(25) 사이에 배치되어 있다.
제 1 보호층(14) 및 제 2 보호층(24)의 각각은 도전 재료로 구성되어도 좋다. 제 1 보호층(14) 및 제 2 보호층(24)의 각각은, 예를 들면, 은(Ag) 또는 은 합금으로 구성되어도 좋다. 제 1 보호층(14)의 두께 및 제 2 보호층(24)의 두께의 각각은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면, 0.1㎛ 이상이어도 좋고, 특정적으로는 1㎛ 이상이어도 좋다. 제 1 보호층(14)의 두께 및 제 2 보호층(24)의 두께의 각각은, 예를 들면, 20㎛ 이하여도 좋고, 특정적으로는 10㎛ 이하여도 좋다.
제 1 보호층(14)은 제 1 초전도 재료층(13)의 측면(y－z면) 상에 마련되어도 좋다. 제 1 보호층(14)은 제 1 중간층(12)의 측면(y－z면) 상에 더 마련되어도 좋다. 제 2 보호층(24)은 제 2 초전도 재료층(23)의 측면(y－z면) 상에 마련되어도 좋다. 제 2 보호층(24)은 제 2 중간층(22)의 측면(y－z면) 상에 더 마련되어도 좋다.
제 1 안정화층(15)은 제 1 보호층(14)상에 마련되어도 좋다. 제 1 보호층(14)의, 제 1 초전도 재료층(13)에 면하는 주면과 반대측의 주면상에, 제 1 안정화층(15)이 형성되어도 좋다. 제 3 안정화층(25)은 제 2 보호층(24)상에 마련되어도 좋다. 제 2 보호층(24)의, 제 2 초전도 재료층(23)에 면하는 표면과 반대측의 표면상에, 제 3 안정화층(25)이 형성되어도 좋다.
제 1 안정화층(15) 및 제 3 안정화층(25)은, 제 1 보호층(14) 및 제 2 보호층(24)과 함께, 제 1 초전도 재료층(13) 및 제 2 초전도 재료층(23)의 적어도 하나가 초전도 상태로부터 상전도 상태로 천이할 때에 제 1 초전도 재료층(13) 및 제 2 초전도 재료층(23)의 적어도 하나를 흐르고 있던 전류가 커뮤테이팅하는 바이패스로서 기능한다. 제 1 안정화층(15) 및 제 3 안정화층(25)은, 양호한 도전성의 금속 재료의 박막 또는 도금층 등으로 이루어진다. 제 1 안정화층(15) 및 제 3 안정화층(25)를 구성하는 재료는, 예를 들어, 구리(Cu) 또는 구리 합금 등이 바람직하다. 제 1 안정화층(15) 및 제 3 안정화층(25)의 두께는 특별히 한정되지 않지만, 10㎛ 이상이어도 좋고, 특정적으로는 20㎛ 이상이어도 좋다. 제 1 안정화층(15) 및 제 3 안정화층(25)의 두께는 100㎛ 이하여도 좋고, 특정적으로는 50㎛ 이하여도 좋다. 제 1 안정화층(15) 및 제 3 안정화층(25)은 제 1 보호층(14) 및 제 2 보호층(24)보다 두껍다.
도전 접합층(30)은 제 2 초전도 선재 부분(20)을 제 1 초전도 선재 부분(10)에 접합한다. 제 2 기판(21)의 제 2 주면(21m)이 제 1 기판(11)의 제 1 주면(11m)에 대향하도록, 제 2 초전도 선재 부분(20)은 제 1 초전도 선재 부분(10)에 접합되어도 좋다. 제 2 초전도 재료층(23)이 제 1 초전도 재료층(13)에 대향하도록, 제 2 초전도 선재 부분(20)은 제 1 초전도 선재 부분(10)에 접합되어도 좋다. 도전 접합층(30)은 제 1 초전도 재료층(13) 및 제 2 초전도 재료층(23) 중 적어도 하나가 초전도 상태로부터 상전도 상태로 천이할 때에 제 1 초전도 재료층(13) 및 제 2 초전도 재료층(23) 중 적어도 하나를 흐르고 있던 전류가 커뮤테이팅하는 바이패스로서 기능한다. 도전 접합층(30)의 재료는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면, 땜납이어도 좋다. 도전 접합층(30)의 두께는, 예를 들면, 1㎛ 이상이어도 좋고, 특정적으로는 10㎛ 이상이어도 좋다. 도전 접합층(30)의 두께는 특별히 한정되지는 않지만, 예를 들면, 100㎛ 이하여도 좋고, 특정적으로는 50㎛ 이하여도 좋다.
제 2 안정화층(40)은 적층체(8)의 외주를 피복한다. 제 2 안정화층(40)이 적층체(8)의 외주를 피복하는 것은, 제 2 안정화층(40)이 적층체(8)의 외주상에 직접 형성되는 것과, 제 2 안정화층(40)이 하지층(41)을 거쳐 적층체(8)의 외주상에 형성되는 것을 포함한다. 제 2 안정화층(40)은, 제 1 초전도 재료층(13) 및 제 2 초전도 재료층(23) 중 적어도 하나가 초전도 상태로부터 상전도 상태로 천이할 때에, 제 1 초전도 재료층(13) 및 제 2 초전도 재료층(23) 중 적어도 하나를 흐르고 있던 전류가 커뮤테이팅하는 바이패스로서 기능한다. 제 2 안정화층(40)은 양호한 도전성의 금속 재료의 박막 또는 도금층 등으로 이루어진다. 제 2 안정화층(40)을 구성하는 재료는, 예를 들면, 구리(Cu) 또는 구리 합금 등이 바람직하다. 제 2 안정화층(40)의 두께는 특별히 한정되지는 않지만, 10㎛ 이상이어도 좋고, 15㎛ 이상이어도 좋다. 제 2 안정화층(40)의 두께는, 예를 들면, 500㎛ 이하여도 좋고, 200㎛ 이하여도 좋다.
하지층(41)은 제 1 주면(11m)에 대향하는 제 1 기판(11)의 외표면 상과, 제 1 주면(11m)에 대향하는 제 2 기판(21)의 외표면 상에 마련된다. 하지층(41)은 제 1 기판(11) 및 제 2 기판(21)에 대한 제 2 안정화층(40)의 밀착성을 향상시킨다. 하지층(41)은 제 1 초전도 재료층(13)의 측면(y－z면) 상 및 제 2 초전도 재료층(23)의 측면(y－z면) 상에 더 마련되어도 좋다. 하지층(41)은 제 1 중간층(12)의 측면(y－z면) 상 및 제 2 중간층(22)의 측면(y－z면) 상에 더 마련되어도 좋다. 하지층(41)은 제 1 보호층(14) 및 제 2 보호층(24)과 마찬가지로, 도전 재료로 구성되어도 좋다. 하지층(41)은, 예를 들면, 은(Ag) 또는 은 합금으로 구성되어도 좋다. 하지층(41)의 두께는, 예를 들면, 0.1㎛ 이상 10㎛ 이하여도 좋고, 1㎛ 이상 5㎛ 이하여도 좋다.
초전도 선재(1)는 길이 방향(z 방향)으로 연장하는 긴 선재이다. 초전도 선재(1)의 길이 방향(z 방향)의 길이는 초전도 선재(1)의 높이 h 및 폭 w보다 훨씬 크다. 초전도 선재(1)의 길이 방향(z 방향)의 길이는, 예를 들면, 1m 이상이어도 좋고, 특정적으로는 100m 이상이어도 좋고, 더 특정적으로는 1km 이상이어도 좋다. 본 명세서에서, 초전도 선재(1)의 폭 w는 초전도 선재(1)의 길이 방향(z 방향)에 직교하는 단면(x－y면)에서 제 1 주면(11m)이 연장하는 제 1 방향(x 방향)에서의 초전도 선재(1)의 최대 폭으로서 정의된다. 본 명세서에서, 초전도 선재(1)의 높이 h는 초전도 선재(1)의 길이 방향(z 방향)에 직교하는 단면(x－y면)에서 제 1 방향(x 방향)과 직교하는 제 2 방향(y 방향)에서의 초전도 선재(1)의 최대 높이로서 정의된다.
초전도 선재(1)의 길이 방향(z 방향)에 직교하는 단면(x－y면)에서의 초전도 선재(1)의 높이 h에 대한 폭 w의 비 w/h는 0.8 이상 10 이하이다. 비 w/h는, 0.9 이상이어도 좋고, 1 이상이어도 좋다. 비 w/h는 7 이하여도 좋고, 5 이하여도 좋고, 4 이하여도 좋고, 3 이하여도 좋고, 2 이하여도 좋다.
초전도 선재(1)의 길이 방향(z 방향)에 직교하는 단면(x－y면)에서의 적층체(8)의 높이에 대한 폭의 비는 0.8 이상 10 이하이다. 적층체(8)의 높이에 대한 폭의 비는 0.9 이상이어도 좋고, 1 이상이어도 좋다. 적층체(8)의 높이에 대한 폭의 비는 7 이하여도 좋고, 5 이하여도 좋고, 4 이하여도 좋고, 3 이하여도 좋고, 2 이하여도 좋다. 본 명세서에서, 적층체(8)의 폭은 초전도 선재(1)의 길이 방향(z 방향)에 직교하는 단면(x－y면)에서 제 1 주면(11m)이 연장하는 제 1 방향(x 방향)에서의 적층체(8)의 최대 폭으로서 정의된다. 본 명세서에서, 적층체(8)의 높이는 초전도 선재(1)의 길이 방향(z 방향)에 직교하는 단면(x－y면)에서 제 1 방향(x 방향)과 직교하는 제 2 방향(y 방향)에서의 적층체(8)의 최대 높이로서 정의된다.
초전도 선재(1)는 초전도 선재(1)의 길이 방향(z 방향)에 직교하는 단면(x－y면)에서, 제 1 방향(x 방향)에서의 초전도 선재(1)의 제 1 중심선(44)에 관하여 선대칭이며, 또한, 제 2 방향(y 방향)에서의 초전도 선재(1)의 제 2 중심선(46)에 대하여 선대칭인 형상을 갖고 있다. 본 명세서에서는, 초전도 선재(1)의 길이 방향(z 방향)에 직교하는 단면(x－y면)에서 중심선(44, 46)에 대하여 선대칭인 초전도 선재(1)의 단면 형상은 초전도 선재(1)의 단면 형상(단면(x－y면)에서의 초전도 선재(1)의 형상)을 중심선(44, 46)에서 꺾어 겹쳤을 때에, 초전도 선재(1)의 단면적의 90% 이상이 서로 차례차례 겹쳐지는 것과 같은 형상을 의미한다.
적층체(8)는, 초전도 선재(1)의 길이 방향(z 방향)에 직교하는 단면(x－y면)에서, 제 1 방향(x 방향)에서의 초전도 선재(1)의 제 1 중심선(44)에 대하여 선대칭이며, 또한, 제 2 방향(y 방향)에서의 초전도 선재(1)의 제 2 중심선(46)에 대하여 선대칭인 형상을 갖고 있다. 본 명세서에서는, 초전도 선재(1)의 길이 방향(z 방향)에 직교하는 단면(x－y면)에서 중심선(44, 46)에 대하여 선대칭인 적층체(8)의 단면 형상은 적층체(8)의 단면 형상(단면(x－y면)에서의 초전도 선재(1)의 형상)을 중심선(44, 46)에서 꺾어 겹쳤을 때에, 적층체(8)의 단면적의 90% 이상이 서로 꺾여 겹쳐지는 것과 같은 형상을 의미한다.
초전도 선재(1)는 초전도 선재(1)의 길이 방향(z 방향)에 직교하는 단면(x－y면)에서 원형의 형상을 갖고 있다. 적층체(8)는 초전도 선재(1)의 길이 방향(z 방향)에 직교하는 단면(x－y면)에서 원형의 형상을 갖고 있다. 초전도 선재(1)는 초전도 선재(1)의 길이 방향(z 방향)에 직교하는 단면(x－y면)에서 타원형의 형상을 가져도 좋다. 적층체(8)는, 초전도 선재(1)의 길이 방향(z 방향)에 직교하는 단면(x－y면)에서 타원형의 형상을 가져도 좋다.
초전도 선재(1)의 폭 w는 2㎜ 이하이다. 초전도 선재(1)의 폭 w는 1㎜ 이하여도 좋다. 초전도 선재(1)의 폭 w는 0.7㎜ 이하여도 좋다. 초전도 선재(1)의 폭 w는 0.5㎜ 이하여도 좋다. 적층체(8)의 폭은 2㎜ 이하이다. 적층체(8)의 폭은 1㎜ 이하여도 좋다. 적층체(8)의 폭은 0.7㎜ 이하여도 좋다. 적층체(8)의 폭은 0.5㎜ 이하여도 좋다.
초전도 선재(1)는 제 2 방향(y 방향)에서의 초전도 선재(1)의 중앙 영역(48)에서, 초전도 선재(1)의 최대 폭을 갖는다. 제 1 초전도 재료층(13)은 중앙 영역(48)에 포함되어 있다. 적층체(8)는, 제 2 방향(y 방향)에서의 초전도 선재(1)의 중앙 영역(48)에서, 적층체(8)의 최대 폭을 갖고 있다. 제 2 초전도 재료층(23)도 중앙 영역(48)에 포함되어 있다. 본 명세서에서, 중앙 영역(48)은 제 2 방향(y 방향)에서의 초전도 선재(1)의 제 2 중심선(46)으로부터, 제 2 방향(±y 방향)으로 0.25h만큼 떨어진 한 쌍의 선에 끼워지는 영역을 의미한다.
특정적으로는, 초전도 선재(1)는, 제 2 중심선(46)으로부터 제 2 방향(±y 방향)으로 0.10h만큼 떨어진 한 쌍의 선에 끼워지는 영역에서, 초전도 선재(1)의 최대 폭을 가져도 좋다. 적층체(8)는, 제 2 중심선(46)으로부터 제 2 방향(±y 방향)으로 0.10h만큼 떨어진 한 쌍의 선에 끼워지는 영역에서, 적층체(8)의 최대 폭을 가져도 좋다. 제 1 초전도 재료층(13) 및 제 2 초전도 재료층(23)은 제 2 방향(±y 방향)으로 0.10 h만큼 떨어진 한 쌍의 선에 끼워지는 영역에 포함되어도 좋다. 더 특정적으로는, 초전도 선재(1)는, 제 2 중심선(46)으로부터 제 2 방향(±y 방향)으로 0.05h만큼 떨어진 한 쌍의 선에 끼워지는 영역에서, 초전도 선재(1)의 최대 폭을 가져도 좋다. 적층체(8)는, 제 2 중심선(46)으로부터 제 2 방향(±y 방향)으로 0.05h만큼 떨어진 한 쌍의 선에 끼워지는 영역에서, 적층체(8)의 최대 폭을 가져도 좋다. 제 1 초전도 재료층(13) 및 제 2 초전도 재료층(23)은 제 2 방향(±y 방향)으로 0.05h만큼 떨어진 한 쌍의 선에 끼워지는 영역에 포함되어도 좋다.
도 2 내지 도 6을 참조하여, 본 실시 형태의 초전도 선재(1)의 제조 방법의 일 예를 설명한다.
도 2에 나타내는 바와 같이, 제 1 기판(11)상에, 제 1 중간층(12)과 제 1 초전도 재료층(13)과 제 1 보호층(14)과 제 1 안정화층(15)을 포함하는 제 1 초전도 선재 부분(10)이 형성된다. 구체적으로는, 제 1 기판(11)의 제 1 주면(11m)상에 제 1 중간층(12)이 형성된다. 제 1 중간층(12)의 형성 방법으로서, 예를 들면, 스퍼터링법 등의 물리 증착법이 이용되어도 좋다. 제 1 기판(11)의 제 1 주면(11m)이 배향 결정화되어 있지 않은 경우에는, 이온 빔 어시스트 증착(IBAD, Ion Beam Assisted Deposition) 법에 따라, 배향 결정화된 제 1 중간층(12)이 형성되어도 좋다.
다음에, 제 1 중간층(12)상에 제 1 초전도 재료층(13)이 형성된다. 본 실시 형태에서는, 제 1 중간층(12)의 제 1 기판(11)에 면하는 주면과 반대측의 주면상에, RE－123계의 산화물 초전도체를 포함하는 제 1 초전도 재료층(13)이 형성된다. 예를 들면, 기상 퇴적법, 액상 퇴적법 또는 이들의 조합에 의해, 제 1 초전도 재료층(13)이 형성되어도 좋다. 기상 퇴적법으로는, 펄스 레이저 증착(PLD, Pulsed Laser Deposition)법, 스퍼터링법, 전자빔 증착법, 유기 금속 화학 기상 퇴적(MOCVD, Metal-Organic Chemical Vapor Deposition)법 또는 분자선 에피택시(MBE, Molecular Beam Deposition)법 등이 예시될 수 있다. 용액을 이용한 퇴적법으로서 유기 금속 퇴적(MOD, Metal Organic Deposition)법이 예시될 수 있다.
다음에, 제 1 초전도 재료층(13)상에 제 1 보호층(14)이 형성된다. 구체적으로는, 제 1 초전도 재료층(13)의 제 1 중간층(12)에 면하는 주면과 반대측의 주면상에 제 1 보호층(14)이 형성된다. 제 1 보호층(14)은, 예를 들면, 스퍼터링 등의 물리적 증착법 또는 도금법 등에 의해 형성되어도 좋다. 이렇게 하여, 제 1 기판(11), 제 1 중간층(12) 및 제 1 초전도 재료층(13)으로 구성되는 제 1 적층체 부분(11, 12, 13)이 형성된다. 제 1 초전도 재료층(13)에 산소를 도입하기 위해, 제 1 적층체 부분(11, 12, 13)이 산소 분위기 하에서 어닐링된다.
마지막으로, 제 1 보호층(14)상에 제 1 안정화층(15)이 형성된다. 예를 들면, 제 1 보호층(14)상에 도금을 실시하는 것, 또는 제 1 보호층(14)상에 금속박을 접합하는 것 등에 의해, 제 1 안정화층(15)이 제 1 보호층(14)상에 형성되어도 좋다. 이렇게 하여, 제 1 초전도 선재 부분(10)을 얻을 수 있다.
도 3에 나타내는 바와 같이, 제 2 기판(21)상에, 제 2 중간층(22)과 제 2 초전도 재료층(23)과 제 2 보호층(24)과 제 3 안정화층(25)를 형성하는 것에 의해, 제 2 초전도 선재 부분(20)이 형성된다. 제 2 초전도 선재 부분(20)은 제 1 초전도 선재 부분(10)과 마찬가지의 방법에 의해 제조되어도 좋다.
도 4를 참조하여, 땜납층과 같은 도전 접합층(30)을 이용하여, 제 2 초전도 선재 부분(20)을 제 1 초전도 선재 부분(10)에 접합함으로써, 적층체(8)가 형성된다. 구체적으로는, 도전 접합층(30)은 제 1 안정화층(15)과 제 3 안정화층(25) 사이에 배치된다. 도 4 및 도 5를 참조하여, 분할선(35)에서 적층체(8)가 분할된다. 일 예에서는, 적층체(8)에 레이저 빔을 조사하는 것에 의해, 적층체(8)가 분할되어도 좋다. 다른 예에서는, 회전 칼날을 이용하여 적층체(8)를 기계적으로 절단하는 것(기계 슬릿 가공)에 의해, 적층체(8)가 분할되어도 좋다.
도 6을 참조하여, 적층체(8)의 길이 방향(z 방향)에 직교하는 단면(x－y면)에서의 적층체(8)의 형상이 원형이 되도록, 적층체(8)에 기계적 가공이 실시된다. 이렇게 하여, 도 1 및 도 6에 나타내는 원형의 단면 형상을 갖는 적층체(8)를 얻을 수 있다.
그리고 나서, 적층체(8)의 외주 상에 제 2 안정화층(40)이 형성된다. 예를 들면, 적층체(8)상에 도금을 실시하는 것, 또는 적층체(8)상에 금속박을 접합하는 것 등에 의해, 제 2 안정화층(40)이 적층체(8)의 외주상에 형성되어도 좋다. 제 2 안정화층(40)은 하지층(41)을 거쳐 적층체(8)의 외주상에 형성되어도 좋다. 이렇게 하여, 도 1에 나타내는 초전도 선재(1)를 얻을 수 있다.
본 실시 형태의 초전도 선재(1)의 작용 및 효과에 대해 설명한다.
본 실시 형태의 초전도 선재(1)는 제 1 주면(11m)을 갖는 제 1 기판(11)과, 제 1 기판(11)에 대향하여 배치되는 제 2 기판(21)과, 제 1 주면(11m)과 제 2 기판(21) 사이의 제 1 초전도 재료층(13)을 포함하는 적층체(8)를 구비한다. 초전도 선재(1)의 길이 방향(z 방향)에 직교하는 단면(x－y면)에서의, 초전도 선재(1)의 높이 h에 대한 초전도 선재(1)의 폭 w의 비 w/h는 0.8 이상 10 이하이다. 폭 w는 2㎜ 이하이다. 폭 w는 초전도 선재(1)의 길이 방향(z 방향)에 직교하는 단면(x－y면)에서 제 1 주면(11m)이 연장하는 제 1 방향(x 방향)에서의 초전도 선재(1)의 최대 폭으로서 정의된다. 높이 h는 초전도 선재(1)의 길이 방향(z 방향)에 직교하는 단면(x－y면)에서 제 1 방향(x 방향)에 직교하는 제 2 방향(y 방향)에서의 초전도 선재(1)의 최대 높이로서 정의된다.
초전도 선재(1)의 비 w/h는 0.8 이상 10 이하이기 때문에, 초전도 선재(1)의 길이 방향(z 방향)에 직교하는 단면(x－y면)에서의 초전도 선재(1)의 단면 형상은 향상된 대칭성을 갖는다. 취급이 용이한 초전도 선재(1)가 제공될 수 있다. 또한, 초전도 선재(1)에서의 교류 손실은 초전도 선재(1)의 폭 w가 작아지는 것에 따라 감소한다. 본 실시 형태의 초전도 선재(1)의 폭 w는 2㎜ 이하이며, 좁은 폭을 갖는다. 그 때문에, 초전도 선재(1)는 낮은 교류 손실을 갖는다. 더욱이 제 1 초전도 재료층(13)은 제 1 주면(11m)과 제 2 기판(21) 사이에 마련되어 있기 때문에, 제 1 초전도 재료층(13)은 제 1 기판(11)과 제 2 기판(21)에 의해 기계적으로 보호 될 수 있다.
본 실시 형태의 초전도 선재(1)는, 제 2 방향(y 방향)에서의 초전도 선재(1)의 중앙 영역(48)에서, 초전도 선재(1)의 최대 폭을 갖는다. 제 1 초전도 재료층(13)은 중앙 영역(48)에 포함된다. 그 때문에, 초전도 선재(1)의 길이 방향(z 방향)에 직교하는 단면(x－y면)에서의 초전도 선재(1)의 단면적에 대한 제 1 초전도 재료층(13)의 단면적의 비율은 크다. 초전도 선재(1)는 높은 임계 전류(Ic)를 갖는다.
또한, 제 1 초전도 재료층(13)은 중앙 영역(48)에 포함되기 때문에, 도 6에 나타내는 적층체(8)의 기계 가공 공정에서의 제 1 초전도 재료층(13)의 기계 가공량이 감소될 수 있다. 제 1 초전도 재료층(13)의 결정성의 열화와 제 1 초전도 재료층(13)의 단면적의 감소가 억제될 수 있다. 초전도 선재(1)는 높은 임계 전류(Ic)를 갖는다.
본 실시 형태의 초전도 선재(1)에서는, 적층체(8)는 제 1 초전도 재료층(13)과 제 2 기판(21) 사이에 도전 접합층(30)을 더 포함하고 있다. 도전 접합층(30)은, 제 1 초전도 재료층(13)이 초전도 상태로부터 상전도 상태로 천이할 때에, 제 1 초전도 재료층(13)을 흐르고 있던 전류가 커뮤테이팅하는 바이패스로서 기능한다. 제 1 초전도 재료층(13)이 초전도 상태로부터 상전도 상태로 천이할 때에 초전도 선재(1)가 파손되는 것을 방지할 수 있다.
본 실시 형태의 초전도 선재(1)에서, 적층체(8)는 제 1 초전도 재료층(13)과 제 2 기판(21) 사이에 제 1 안정화층(15)을 더 포함하고 있다. 제 1 안정화층(15)은, 제 1 초전도 재료층(13)이 초전도 상태로부터 상전도 상태로 천이할 때에, 제 1 초전도 재료층(13)을 흐르고 있던 전류가 커뮤테이팅하는 바이패스로서 기능한다. 제 1 초전도 재료층(13)이 초전도 상태로부터 상전도 상태로 천이할 때에 초전도 선재(1)가 파손되는 것을 방지할 수 있다.
본 실시 형태의 초전도 선재(1)에서는, 제 2 기판(21)은 제 1 주면(11m)에 대향하는 제 2 주면(21m)을 갖고 있다. 적층체(8)는 제 1 주면(11m)과 제 2 주면(21m) 사이에 제 2 초전도 재료층(23)을 더 포함하고 있다. 그 때문에, 초전도 선재(1)의 길이 방향(z 방향)에 직교하는 단면(x－y면)에서의 초전도 선재(1)의 단면적에 대한 초전도 재료층(제 1 초전도 재료층(13) 및 제 2 초전도 재료층(23))의 단면적의 비율은 크다. 초전도 선재(1)는 높은 임계 전류(Ic)를 갖는다. 제 1 초전도 재료층(13) 및 제 2 초전도 재료층(23)은 제 1 주면(11m)과 제 1 주면(11m)에 대향하는 제 2 주면(21m) 사이에 배치되어 있기 때문에, 제 1 초전도 재료층(13) 및 제 2 초전도 재료층(23)은 제 1 기판(11) 및 제 2 기판(21)에 의해 기계적으로 보호될 수 있다.
본 실시 형태의 초전도 선재(1)는, 제 2 방향(y 방향)에서의 초전도 선재(1)의 중앙 영역(48)에서, 초전도 선재(1)의 최대 폭을 갖고 있다. 제 1 초전도 재료층(13) 및 제 2 초전도 재료층(23)은 중앙 영역(48)에 포함되어 있다. 그 때문에, 초전도 선재(1)의 길이 방향(z 방향)에 직교하는 단면(x－y면)에서의 초전도 선재(1)의 단면적에 대한 초전도 재료층(제 1 초전도 재료층(13) 및 제 2 초전도 재료층(23))의 단면적의 비율은 크다. 초전도 선재(1)는 높은 임계 전류(Ic)를 갖는다.
또한, 제 1 초전도 재료층(13) 및 제 2 초전도 재료층(23)은 중앙 영역(48)에 포함되기 때문에, 도 6에 나타나는 적층체(8)의 기계 가공 공정에서의 제 1 초전도 재료층(13) 및 제 2 초전도 재료층(23)의 기계 가공량이 더 감소될 수 있다. 제 1 초전도 재료층(13) 및 제 2 초전도 재료층(23)의 결정성의 열화와 제 1 초전도 재료층(13) 및 제 2 초전도 재료층(23)의 단면적의 감소가 더 억제될 수 있다. 초전도 선재(1)는 높은 임계 전류(Ic)를 갖는다.
본 실시 형태의 초전도 선재(1)에서는, 적층체(8)는 제 1 초전도 재료층(13)과 제 2 초전도 재료층(23) 사이에 도전 접합층(30)을 더 포함하고 있다. 도전 접합층(30)은, 제 1 초전도 재료층(13) 및 제 2 초전도 재료층(23) 중 적어도 하나가 초전도 상태로부터 상전도 상태로 천이할 때에, 제 1 초전도 재료층(13) 및 제 2 초전도 재료층(23) 중 적어도 하나를 흐르고 있던 전류가 커뮤테이팅하는 바이패스로서 기능한다. 제 1 초전도 재료층(13) 및 제 2 초전도 재료층(23)의 적어도 하나가 초전도 상태로부터 상전도 상태로 천이할 때에 초전도 선재(1)가 파손되는 것을 방지할 수 있다.
본 실시 형태의 초전도 선재(1)에서, 적층체(8)는 제 1 초전도 재료층(13)과 제 2 초전도 재료층(23) 사이에 제 1 안정화층(15)을 더 포함하고 있다. 제 1 안정화층(15)은, 제 1 초전도 재료층(13) 및 제 2 초전도 재료층(23) 중 적어도 하나가 초전도 상태로부터 상전도 상태로 천이할 때에, 제 1 초전도 재료층(13) 및 제 2 초전도 재료층(23) 중 적어도 하나를 흐르고 있던 전류가 커뮤테이팅하는 바이패스로서 기능한다. 제 1 초전도 재료층(13) 및 제 2 초전도 재료층(23) 중 적어도 하나가 초전도 상태로부터 상전도 상태로 천이할 때에, 초전도 선재(1)가 파손되는 것을 방지할 수 있다.
본 실시 형태의 초전도 선재(1)는 적층체(8)의 외주를 피복하는 제 2 안정화층(40)을 더 구비한다. 제 2 안정화층(40)은, 제 1 초전도 재료층(13) 및 제 2 초전도 재료층(23)의 적어도 하나가 초전도 상태로부터 상전도 상태로 천이할 때에, 제 1 초전도 재료층(13) 및 제 2 초전도 재료층(23) 중 적어도 하나를 흐르고 있던 전류가 커뮤테이팅하는 바이패스로서 기능한다. 제 1 초전도 재료층(13) 및 제 2 초전도 재료층(23) 중 적어도 하나가 초전도 상태로부터 상전도 상태로 천이할 때에, 초전도 선재(1)가 파손되는 것을 방지할 수 있다.
본 실시 형태의 초전도 선재(1)에서는, 비 w/h는 0.9 이상 7 이하여도 좋고, 폭 w는 1㎜ 이하여도 좋다. 초전도 선재(1)의 길이 방향(z 방향)에 직교하는 단면(x－y면)에서의 초전도 선재(1)의 단면 형상은 더 향상된 대칭성을 갖는다. 취급이 용이한 초전도 선재(1)가 제공될 수 있다. 또한, 초전도 선재(1)는 더 좁은 폭을 가지기 때문에, 초전도 선재(1)는 낮은 교류 손실을 갖는다.
본 실시 형태의 초전도 선재(1)에서는, 비 w/h는 1 이상 2 이하여도 좋고, 폭 w는 0.7㎜ 이하여도 좋다. 초전도 선재(1)의 길이 방향(z 방향)에 직교하는 단면(x－y면)에서의 초전도 선재(1)의 단면 형상은 더 향상된 대칭성을 갖는다. 취급이 용이한 초전도 선재(1)가 제공될 수 있다. 또한, 초전도 선재(1)는 더 좁은 폭을 가지기 때문에, 초전도 선재(1)는 낮은 교류 손실을 갖는다.
본 실시 형태의 초전도 선재(1)는 초전도 선재(1)의 길이 방향(z 방향)에 직교하는 단면(x－y면)에서, 제 1 방향(x 방향)에서의 초전도 선재(1)의 제 1 중심선(44)에 대하여 선대칭이며, 또한, 제 2 방향(y 방향)에서의 초전도 선재(1)의 제 2 중심선(46)에 대하여 선대칭인 형상을 갖고 있다. 초전도 선재(1)의 길이 방향(z 방향)에 직교하는 단면(x－y면)에서의 초전도 선재(1)의 단면 형상은 더 향상된 대칭성을 갖는다. 취급이 용이한 초전도 선재(1)가 제공될 수 있다.
본 실시 형태의 초전도 선재(1)는, 초전도 선재(1)의 길이 방향(z 방향)에 직교하는 단면(x－y면)에서, 타원형의 형상, 특정적으로는 원형의 형상을 갖고 있다. 초전도 선재(1)의 길이 방향(z 방향)에 직교하는 단면(x－y면)에서의 초전도 선재(1)의 단면 형상은 더 향상된 대칭성을 갖는다. 취급이 용이한 초전도 선재(1)가 제공될 수 있다.
(실시 형태 2)
도 7을 참조하여, 실시 형태 2의 초전도 선재(2)에 대해 설명한다. 본 실시 형태의 초전도 선재(2)는, 실시 형태 1의 초전도 선재(1)와 마찬가지의 구성을 구비하지만, 이하의 점에서 주로 다르다. 본 실시 형태의 초전도 선재(2)는 적층체(8b)를 구비한다. 적층체(8b)는 제 1 초전도 선재 부분(10b)과, 제 2 기판(50)과, 제 1 초전도 선재 부분(10b)과 제 2 기판(50) 사이의 도전 접합층(30)을 포함하고 있다.
본 실시 형태의 초전도 선재(2)에서는, 실시 형태 1의 제 2 초전도 선재 부분(20)에 대신하여 안정화 기판인 제 2 기판(50)이 이용되고 있다. 제 2 기판(50)은 제 2 주면(50m)을 갖는다. 제 2 기판(50)은, 제 1 보호층(14)과 함께, 제 1 초전도 재료층(13)이 초전도 상태로부터 상전도 상태로 천이할 때에, 제 1 초전도 재료층(13)을 흐르고 있던 전류가 커뮤테이팅하는 바이패스로서 기능한다. 제 2 기판(50)은, 제 1 기판(11)과 함께, 제 1 중간층(12), 제 1 초전도 재료층(13) 및 제 1 보호층(14)를 기계적으로 보호한다. 제 2 기판(50)은 양호한 도전성의 금속 재료로 이루어지는 기판이어도 좋다. 제 2 기판(50)을 구성하는 재료는, 예를 들어, 구리(Cu) 또는 구리 합금 등이 바람직하다.
제 2 기판(50)의 두께는 특별히 한정되지는 않지만, 30㎛ 이상이어도 좋고, 특정적으로는 50㎛ 이상이어도 좋다. 제 2 기판(50)의 생산성 및 비용를 고려하여, 제 2 기판(50)의 두께는 1㎜ 이하여도 좋고, 특정적으로는 200㎛ 이하여도 좋다. 안정화 기판인 제 2 기판(50)은 제 1 기판(11) 또는 실시 형태 1의 제 2 기판(21)과 마찬가지의 두께를 가져도 좋다. 안정화 기판인 제 2 기판(50)은 실시 형태 1의 제 1 안정화층(15) 및 제 3 안정화층(25)보다 큰 두께를 갖는다.
제 1 초전도 선재 부분(10b)은 제 1 기판(11)과 제 1 중간층(12)과 제 1 초전도 재료층(13)과 제 1 보호층(14)를 포함하고 있다. 본 실시 형태의 초전도 선재(2)는 안정화 기판인 제 2 기판(50)을 포함하고 있기 때문에, 제 1 초전도 선재 부분(10b)은 실시 형태 1의 제 1 안정화층(15)을 포함하지 않아도 좋다.
도 8 내지 도 12를 참조하여, 본 실시 형태의 초전도 선재(2)의 제조 방법의 일 예를 설명한다.
도 8에 나타내는 바와 같이, 제 1 기판(11)상에, 제 1 중간층(12)과 제 1 초전도 재료층(13)과 제 1 보호층(14)를 형성한다. 이렇게 하여, 제 1 초전도 선재 부분(10b)을 얻을 수 있다. 본 실시 형태의 제 1 초전도 선재 부분(10b)은 실시 형태 1의 제 1 초전도 선재 부분(10)과 마찬가지의 방법에 따라 제조되어도 좋다. 도 9에 나타내는 바와 같이, 안정화 기판인 제 2 기판(50)이 준비된다.
도 10에 나타내는 바와 같이, 땜납층과 같은 도전 접합층(30)을 이용하여 제 2 기판(50)을 제 1 초전도 선재 부분(10b)에 접합함으로써, 적층체(8b)가 형성된다. 도전 접합층(30)은 제 1 안정화층(15)과 제 2 기판(50)의 제 2 주면(50m) 사이에 배치된다. 도 10 및 도 11에 나타내는 바와 같이, 적층체(8b)가 분할선(35)에서 분할된다. 일 예에서는, 적층체(8b)에 레이저 빔을 조사하는 것에 의해, 적층체(8b)가 분할되어도 좋다. 다른 예에서는, 회전 칼날을 이용하여 적층체(8)를 기계적으로 절단하는 것(기계 슬릿 가공)에 의해, 적층체(8)가 분할되어도 좋다.
도 12를 참조하여, 적층체(8b)의 길이 방향(z 방향)에 직교하는 단면(x－y면)에서의 적층체(8b)의 형상이 원형이 되도록, 적층체(8b)에 기계적 가공이 실시된다. 이렇게 하여, 도 7 및 도 12에 나타내는 적층체(8b)를 얻을 수 있다.
그리고 나서, 적층체(8b)의 외주상에 제 2 안정화층(40)이 형성된다. 예를 들면, 적층체(8b)상에 도금을 실시하는 것, 또는 적층체(8b)상에 금속박을 접합하는 것 등에 의해, 제 2 안정화층(40)이 적층체(8b)의 외주상에 형성되어도 좋다. 제 2 안정화층(40)은 하지층(41)을 거쳐 적층체(8b)의 외주상에 형성되어도 좋다. 이렇게 하여, 도 7에 나타내는 원형의 단면 형상을 갖는 초전도 선재(2)를 얻을 수 있다.
본 실시 형태의 초전도 선재(2)의 작용 및 효과에 대해 설명한다. 본 실시 형태의 초전도 선재(2)는 실시 형태 1의 초전도 선재(1)와 마찬가지의 효과를 성취하지만, 이하의 점에서 다르다.
본 실시 형태의 초전도 선재(2)에서는, 제 2 기판(50)은 안정화 기판이다. 안정화 기판인 제 2 기판(50)은, 제 1 초전도 재료층(13) 및 제 2 초전도 재료층(23) 중 적어도 하나가 초전도 상태로부터 상전도 상태로 천이할 때에, 제 1 초전도 재료층(13) 및 제 2 초전도 재료층(23) 중 적어도 하나를 흐르고 있던 전류가 커뮤테이팅하는 바이패스로서 기능한다. 본 실시 형태의 초전도 선재(2)에 의하면, 제 1 초전도 재료층(13) 및 제 2 초전도 재료층(23) 중 적어도 하나가 초전도 상태로부터 상전도 상태로 천이할 때에, 초전도 선재(2)가 파손되는 것을 더욱 방지할 수 있다.
(실시 형태 3)
도 13을 참조하여, 실시 형태 3의 초전도 선재(3)에 대해 설명한다. 본 실시 형태의 초전도 선재(3)는 실시 형태 1의 초전도 선재(1)와 마찬가지의 구성을 구비하지만, 이하의 점에서 주로 다르다.
본 실시 형태의 초전도 선재(3)는, 초전도 선재(3)의 길이 방향(z 방향)에 직교하는 단면(x－y면)에서, 다각형의 형상, 특정적으로는 마름모의 형상, 더 특정적으로는 정방형의 형상을 갖고 있다. 초전도 선재(3)는 적층체(8c)를 구비한다. 적층체(8c)는, 초전도 선재(3)의 길이 방향(z 방향)에 직교하는 단면(x－y면)에서, 다각형 형상, 특정적으로는 마름모 형상, 더 특정적으로는 정방형 형상을 갖고 있다.
본 실시 형태의 초전도 선재(3)의 제조 방법의 일 예를 설명한다. 본 실시 형태의 초전도 선재(3)의 제조 방법은, 실시 형태 1의 초전도 선재(1)의 제조 방법과 마찬가지지만, 이하의 점에서 다르다. 적층체(8c)의 길이 방향(z 방향)에 직교하는 단면(x－y면)에서의 적층체(8c)의 형상이 다각형, 특정적으로는 정방형이 되도록, 적층체(8c)에 기계적 가공이 실시된다. 본 실시 형태의 초전도 선재(3)의 제조 방법에서는, 도 6에 나타내는 것과 같은 적층체(8c)의 기계 가공 공정이 생략되어도 좋다.
본 실시 형태의 초전도 선재(3)의 작용 및 효과에 대해 설명한다. 본 실시 형태의 초전도 선재(3)는 실시 형태 1의 초전도 선재(1)의 효과에 더하여, 이하의 효과를 성취한다.
본 실시 형태의 초전도 선재(3)는, 초전도 선재(3)의 길이 방향(z 방향)에 직교하는 단면(x－y면)에서, 다각형의 형상을 갖고 있다. 초전도 선재(3)는 기계 가공에 의해 용이하게 형성될 수 있는 단면 형상을 갖고 있다. 초전도 선재(3)는 기계 가공이 생략될 수 있는 단면 형상을 갖고 있다. 초전도 선재(3)에서는 곡면 가공 공정이 생략될 수 있으므로, 본 실시 형태의 초전도 선재(3)는 초전도 선재(3)의 제조 비용를 감소시킬 수 있는 형상을 갖고 있다.
본 실시 형태의 초전도 선재(3)는 마름모 형상, 특정적으로는 정방형 형상을 갖고 있다. 초전도 선재(3)의 길이 방향(z 방향)에 직교하는 단면(x－y면)에서의 초전도 선재(3)의 단면 형상은 더 향상된 대칭성을 갖는다. 취급이 용이한 초전도 선재(3)가 제공될 수 있다.
(실시 형태 4)
도 14를 참조하여, 실시 형태 4의 초전도 선재(4)에 대하여 설명한다. 본 실시 형태의 초전도 선재(4)는 실시 형태 3의 초전도 선재(3)와 마찬가지의 구성을 구비하지만, 이하의 점에서 주로 다르다.
본 실시 형태의 초전도 선재(4)는, 제 2 방향(y 방향)에서의 초전도 선재(4)의 중앙 영역(48)에서, 초전도 선재(4)의 최대 폭을 갖고 있다. 초전도 선재(4)는 적층체(8d)를 구비한다. 적층체(8d)는, 제 2 방향(y 방향)에서의 초전도 선재(4)의 중앙 영역(48)에서, 적층체(8d)의 최대 폭을 갖고 있다. 제 1 초전도 재료층(13) 및 제 2 초전도 재료층(23)은 중앙 영역(48)에 포함되어 있다.
특정적으로는, 초전도 선재(4)는, 제 2 중심선(46)으로부터 제 2 방향(±y 방향)으로 0.10h만큼 떨어진 한 쌍의 선에 끼워지는 영역에서, 초전도 선재(4)의 최대 폭을 가져도 좋다. 적층체(8d)는, 제 2 중심선(46)으로부터 제 2 방향(±y 방향)으로 0.10h만큼 떨어진 한 쌍의 선에 끼워지는 영역에서, 적층체(8d)의 최대 폭을 가져도 좋다. 제 1 초전도 재료층(13) 및 제 2 초전도 재료층(23)은 제 2 방향(±y 방향)으로 0.10h만큼 떨어진 한 쌍의 선에 끼워지는 영역에 포함되어도 좋다. 더 특정적으로는, 초전도 선재(4)는, 제 2 중심선(46)으로부터 제 2 방향(±y 방향)으로 0.05h만큼 떨어진 한 쌍의 선에 끼워지는 영역에서, 초전도 선재(4)의 최대 폭을 가져도 좋다. 적층체(8d)는, 제 2 중심선(46)으로부터 제 2 방향(±y 방향)으로 0.05h만큼 떨어진 한 쌍의 선에 끼워지는 영역에서, 적층체(8d)의 최대 폭을 가져도 좋다. 제 1 초전도 재료층(13) 및 제 2 초전도 재료층(23)은 제 2 방향(±y 방향)으로 0.05h만큼 떨어진 한 쌍의 선에 끼워지는 영역에 포함되어도 좋다.
본 실시 형태의 초전도 선재(4)의 제조 방법은 실시 형태 3의 초전도 선재(3)의 제조 방법과 마찬가지이다.
본 실시 형태의 초전도 선재(4)의 작용 및 효과에 대해 설명한다. 본 실시 형태의 초전도 선재(4)는 실시 형태 3의 초전도 선재(3)의 효과에 더하여 이하의 효과를 성취한다.
본 실시 형태의 초전도 선재(4)는, 제 2 방향(y 방향)에서의 초전도 선재(4)의 중앙 영역(48)에서, 초전도 선재(4)의 최대 폭을 갖고 있다. 제 1 초전도 재료층(13) 및 제 2 초전도 재료층(23)은 중앙 영역(48)에 포함되어 있다. 그 때문에, 초전도 선재(4)의 길이 방향(z 방향)에 직교하는 단면(x－y면)에서의 초전도 선재(4)의 단면적에 대한 초전도 재료층(제 1 초전도 재료층(13) 및 제 2 초전도 재료층(23))의 단면적은 크다. 초전도 선재(4)는 높은 임계 전류(Ic)를 갖는다.
또한, 제 1 초전도 재료층(13) 및 제 2 초전도 재료층(23)은 중앙 영역(48)에 포함되어 있기 때문에, 도 6에 나타내는 것과 같은 적층체(8d)의 기계 가공 공정에서의, 제 1 초전도 재료층(13) 및 제 2 초전도 재료층(23)의 기계 가공량이 더 감소할 수 있다. 제 1 초전도 재료층(13) 및 제 2 초전도 재료층(23)의 결정성의 열화와 제 1 초전도 재료층(13) 및 제 2 초전도 재료층(23)의 단면적의 감소가 더 억제될 수 있다. 초전도 선재(4)는 높은 임계 전류(Ic)를 갖는다.
(실시 형태 5)
도 15를 참조하여, 실시 형태 5의 초전도 선재(5)에 대해 설명한다. 본 실시 형태의 초전도 선재(5)는, 실시 형태 4의 초전도 선재(4)와 마찬가지의 구성을 구비하지만, 이하의 점에서 주로 다르다.
본 실시 형태의 초전도 선재(5)는, 초전도 선재(5)의 길이 방향(z 방향)에 직교하는 단면(x－y면)에서, 다각형의 형상, 특정적으로는 정육각형의 형상을 갖고 있다. 초전도 선재(5)는 적층체(8e)를 구비한다. 적층체(8e)는, 초전도 선재(5)의 길이 방향(z 방향)에 직교하는 단면(x－y면)에서, 다각형 형상, 특정적으로는 정육각형 형상을 갖고 있다.
본 실시 형태의 초전도 선재(5)의 제조 방법은 실시 형태 4의 초전도 선재(4)의 제조 방법과 마찬가지이다.
본 실시 형태의 초전도 선재(5)의 작용 및 효과에 대해 설명한다. 본 실시 형태의 초전도 선재(5)는 실시 형태 4의 초전도 선재(4)의 효과에 더하여 이하의 효과를 성취한다.
본 실시 형태의 초전도 선재(5)는, 초전도 선재(5)의 길이 방향(z 방향)에 직교하는 단면(x－y면)에서, 다각형 형상, 특정적으로는 정육각형 형상을 갖고 있다. 그 때문에, 본 실시 형태의 초전도 선재(5)에서는, 초전도 선재(5)의 길이 방향(z 방향)에 직교하는 단면(x－y면)에서의 초전도 선재(5)의 단면적에 대한 초전도 재료층(제 1 초전도 재료층(13) 및 제 2 초전도 재료층(23))의 단면적의 비율은 크다. 초전도 선재(5)는 높은 임계 전류(Ic)를 갖는다.
또한, 본 실시 형태의 초전도 선재(5)에 따르면, 도 6에 나타내는 것과 같은 적층체(8e)의 기계 가공 공정에서의, 제 1 초전도 재료층(13) 및 제 2 초전도 재료층(23)의 기계 가공량이 더 감소할 수 있다. 제 1 초전도 재료층(13) 및 제 2 초전도 재료층(23)의 결정성의 열화와 제 1 초전도 재료층(13) 및 제 2 초전도 재료층(23)의 단면적의 감소가 더 억제될 수 있다. 초전도 선재(5)는 높은 임계 전류(Ic)를 갖는다.
금번 개시된 실시 형태는 모든 점에서 예시이며, 제한적인 것은 아니라고 생각되어야 할 것이다. 모순이 없는 한, 금번 개시된 실시 형태의 적어도 2개를 조합하여도 좋다. 본 발명의 범위는 상기한 실시 형태는 아니고 청구의 범위에 의해 나타내어지고, 청구의 범위와 균등의 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함되는 것이 의도된다.
1, 2, 3, 4, 5: 초전도 선재, 8, 8b, 8c, 8d, 8e: 적층체, 10, 10b: 제 1 초전도 선재 부분, 11: 제 1 기판, 11m: 제 1 주면, 12: 제 1 중간층, 13: 제 1 초전도 재료층, 14: 제 1 보호층, 15: 제 1 안정화층, 20: 제 2 초전도 선재 부분, 21, 50: 제 2 기판, 21m, 50m: 제 2 주면, 22: 제 2 중간층, 23: 제 2 초전도 재료층, 24: 제 2 보호층, 25: 제 3 안정화층, 30: 도전 접합층, 35: 분할선, 40: 제 2 안정화층, 41: 하지층, 44: 제 1 중심선, 46: 제 2 중심선, 48: 중앙 영역.

Claims (15)

  1. 제 1 주면을 갖는 제 1 기판과,
    상기 제 1 기판에 대향하여 배치되는 제 2 기판과,
    상기 제 1 주면과 상기 제 2 기판 사이의 제 1 초전도 재료층을 포함하는 적층체를 구비하는 초전도 선재로서,
    상기 초전도 선재의 길이 방향에 직교하는 단면에서의, 상기 초전도 선재의 높이 h에 대한 상기 초전도 선재의 폭 w의 비 w/h는, 0.8 이상 10 이하이고,
    상기 폭 w는, 2㎜ 이하이고,
    상기 폭 w는, 상기 단면에서 상기 제 1 주면이 연장하는 제 1 방향에서의 상기 초전도 선재의 최대 폭으로서 정의되고,
    상기 높이 h는, 상기 단면에서 상기 제 1 방향에 직교하는 제 2 방향에서의 상기 초전도 선재의 최대 높이로서 정의되고,
    상기 초전도 선재는, 상기 제 2 방향에서의 상기 초전도 선재의 중앙 영역에서, 상기 초전도 선재의 상기 최대 폭을 갖는,
    초전도 선재.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 초전도 재료층은, 상기 중앙 영역에 포함되는,
    초전도 선재.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 적층체는, 상기 제 1 초전도 재료층과 상기 제 2 기판 사이에 도전 접합층을 더 포함하는, 초전도 선재.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 적층체는, 상기 제 1 초전도 재료층과 상기 제 2 기판 사이에 제 1 안정화층을 더 포함하는, 초전도 선재.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 기판은, 상기 제 1 주면에 대향하는 제 2 주면을 갖고,
    상기 적층체는, 상기 제 1 주면과 상기 제 2 주면 사이에 제 2 초전도 재료층을 더 포함하는, 초전도 선재.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 초전도 재료층 및 상기 제 2 초전도 재료층은, 상기 중앙 영역에 포함되는, 초전도 선재.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 적층체는, 상기 제 1 초전도 재료층과 상기 제 2 초전도 재료층 사이에 도전 접합층을 더 포함하는, 초전도 선재.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 적층체는, 상기 제 1 초전도 재료층과 상기 제 2 초전도 재료층 사이에 제 1 안정화층을 더 포함하는, 초전도 선재.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 기판은, 안정화 기판인, 초전도 선재.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 적층체의 외주를 피복하는 제 2 안정화층을 더 구비하는, 초전도 선재.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 비 w/h는 0.9 이상 7 이하이며, 상기 폭 w는 1㎜ 이하인, 초전도 선재.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 비 w/h는 1 이상 2 이하이며, 상기 폭 w는 0.7㎜ 이하인, 초전도 선재.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 단면에서, 상기 초전도 선재는, 상기 제 1 방향에서의 상기 초전도 선재의 제 1 중심선에 대하여 선대칭이고, 또한, 상기 제 2 방향에서의 상기 초전도 선재의 제 2 중심선에 대하여 선대칭인 형상을 갖는, 초전도 선재.
  14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 초전도 선재는, 상기 단면에서, 원형, 타원형 및 다각형 중 어느 하나의 형상을 갖는, 초전도 선재.
  15. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 초전도 선재는, 상기 단면에서, 원형, 정방형, 마름모 및 정육각형 중 어느 하나의 형상을 갖는, 초전도 선재.
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