KR102315482B1 - 초전도 선재 - Google Patents
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Abstract
초전도 선재(10)는 기판(1) 및 초전도 재료층(5)을 구비한다. 기판(1)은, 제 1 주면(1a)과, 제 1 주면(1a)과 반대측의 제 2 주면(1b)을 포함한다. 초전도 재료층(5)은 제 1 주면(1a) 상에 배치된다. 초전도 선재(10)가 연장되는 방향의 적어도 일부에 있어, 초전도 재료층(5)은 기판(1)의 폭 방향에 있어서의 기판(1)의 측면과 제 2 주면(1b)의 적어도 일부를 덮도록 마련된다. 제 1 주면(1a) 상에 위치하는 초전도 재료층(5)의 두께는 폭 방향으로 변화하고 있다. 제 2 주면(1b) 상에 위치하는 초전도 재료층(5)의 최대 두께는 제 1 주면(1a) 상에 위치하는 초전도 재료층(5)의 최대 두께보다 작다.
Description
본 발명은, 초전도 선재에 관한 것으로, 보다 특정적으로는, 기판 상에 초전도 재료층이 형성된 초전도 선재에 관한 것이다.
최근, 금속 기판 상에 초전도 재료층이 형성된 초전도 선재의 개발이 진행되고 있다. 그 중에서도, 전이 온도가 액체 질소 온도 이상의 고온 초전도체인 산화물 초전도체로 이루어지는 초전도 재료층이 마련된 산화물 초전도 선재가 주목받고 있다.
이러한 산화물 초전도 선재는, 일반적으로, 배향성의 금속 기판 상에 중간층을 형성하고, 해당 중간층 상에 산화물 초전도 재료층을 형성하고, 게다가 은(Ag)이나 구리(Cu)의 안정화층을 형성하는 것에 의해 제조되고 있다(예를 들어 일본특허공개 제2013-12406호 공보(특허문헌 1) 참조).
상술한 구성의 초전도 선재는, 금속 기판 상에, 중간층 및 초전도 재료층으로 이루어지는 세라믹스층이 형성된 적층 구조를 가지고 있다. 이러한 초전도 선재를 임계 온도까지 냉각하는 때, 상기 적층 구조에서는, 금속 기판과 세라믹스층의 열팽창 계수의 차이에 기인하여, 세라믹스층에는 금속 기판으로부터의 응력이 작용한다. 그렇지만, 세라믹스층은 응력에 추종할 수 없기 때문에, 금속 기판과 세라믹스층의 계면에 있어서의 접합 강도가 저하하고, 결과적으로, 세라믹스층의 에지 부분에 국소적인 박리(벗겨짐)가 발생한다고 하는 문제가 있었다. 이것에 의해, 초전도 재료층의 일부에 있어 파손이나 변형 등이 생기고 쉬워지고, 결과적으로, 초전도 특성의 열화로 이어지고 있었다.
본 발명의 목적은, 국소적인 초전도 재료층의 박리를 억제하는 것에 의해, 안정된 초전도 특성을 가지는 초전도 선재를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 태양과 관련된 초전도 선재는, 제 1 주면과 제 1 주면과 반대 측에 위치하는 제 2 주면을 포함하는 기판과, 기판의 제 1 주면 상에 배치된 초전도 재료층을 구비한다. 초전도 선재가 연장되는 방향의 적어도 일부에 있어, 초전도 재료층은 기판의 폭 방향에 있어서의 기판의 측면과 제 2 주면의 적어도 일부를 덮도록 마련된다. 제 1 주면 상에 위치하는 초전도 재료층의 두께는 폭 방향으로 변화하고 있다. 제 2 주면 상에 위치하는 초전도 재료층의 최대 두께는 제 1 주면 상에 위치하는 초전도 재료층의 최대 두께보다 작다.
상기에 의하면, 기판 상에 초전도 재료층이 형성된 초전도 선재에 있어, 국소적인 초전도 재료층의 박리를 억제할 수 있다. 이것에 의해, 안정된 초전도 특성을 가지는 초전도 선재를 실현할 수 있다.
도 1은 실시 형태 1과 관련되는 초전도 선재의 구성을 나타내는 단면 모식도이다.
도 2는 실시 형태 1과 관련되는 적층체의 구성을 나타내는 단면 모식도이다.
도 3은 비교예와 관련되는 초전도 선재의 적층체의 구성을 나타내는 단면 모식도이다.
도 4는 실시 형태 1과 관련되는 초전도 선재의 제조 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 5는 실시 형태 1과 관련되는 초전도 선재의 제조 방법을 설명하기 위한 개략 단면도이다.
도 6은 실시 형태 1과 관련되는 초전도 선재의 제조 방법을 설명하기 위한 개략 단면도이다.
도 7은 실시 형태 1과 관련되는 초전도 선재의 제조 방법을 설명하기 위한 개략 단면도이다.
도 8은 실시 형태 1과 관련되는 초전도 선재의 제조 방법을 설명하기 위한 개략 단면도이다.
도 9는 실시 형태 1의 제 1 변형예와 관련되는 초전도 선재의 구성을 나타내는 단면 모식도이다.
도 10은 실시 형태 1의 제 2 변형예와 관련되는 초전도 선재의 구성을 나타내는 단면 모식도이다.
도 11은 실시 형태 2와 관련되는 초전도 선재의 구성을 나타내는 단면 모식도이다.
도 12는 실시 형태 3과 관련되는 초전도 선재의 구성을 나타내는 단면 모식도이다.
도 13은 실시 형태 4와 관련되는 초전도 선재의 구성을 나타내는 단면 모식도이다.
도 14는 실시 형태 4와 관련되는 초전도 선재의 제조 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 15는 실시 형태 5와 관련되는 초전도 선재의 구성을 나타내는 단면 모식도이다.
도 16은 실시 형태 5와 관련되는 초전도 선재의 제조 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 17은 세선 가공 공정에 이용되는 슬리터의 구성을 모식적으로 나타내는 도이다.
도 18은 실시 형태 5와 관련되는 초전도 선재의 제조 방법을 설명하기 위한 개략 단면도이다.
도 19는 실시 형태 5의 변형예와 관련되는 초전도 선재의 구성을 나타내는 단면 모식도이다.
도 2는 실시 형태 1과 관련되는 적층체의 구성을 나타내는 단면 모식도이다.
도 3은 비교예와 관련되는 초전도 선재의 적층체의 구성을 나타내는 단면 모식도이다.
도 4는 실시 형태 1과 관련되는 초전도 선재의 제조 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 5는 실시 형태 1과 관련되는 초전도 선재의 제조 방법을 설명하기 위한 개략 단면도이다.
도 6은 실시 형태 1과 관련되는 초전도 선재의 제조 방법을 설명하기 위한 개략 단면도이다.
도 7은 실시 형태 1과 관련되는 초전도 선재의 제조 방법을 설명하기 위한 개략 단면도이다.
도 8은 실시 형태 1과 관련되는 초전도 선재의 제조 방법을 설명하기 위한 개략 단면도이다.
도 9는 실시 형태 1의 제 1 변형예와 관련되는 초전도 선재의 구성을 나타내는 단면 모식도이다.
도 10은 실시 형태 1의 제 2 변형예와 관련되는 초전도 선재의 구성을 나타내는 단면 모식도이다.
도 11은 실시 형태 2와 관련되는 초전도 선재의 구성을 나타내는 단면 모식도이다.
도 12는 실시 형태 3과 관련되는 초전도 선재의 구성을 나타내는 단면 모식도이다.
도 13은 실시 형태 4와 관련되는 초전도 선재의 구성을 나타내는 단면 모식도이다.
도 14는 실시 형태 4와 관련되는 초전도 선재의 제조 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 15는 실시 형태 5와 관련되는 초전도 선재의 구성을 나타내는 단면 모식도이다.
도 16은 실시 형태 5와 관련되는 초전도 선재의 제조 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 17은 세선 가공 공정에 이용되는 슬리터의 구성을 모식적으로 나타내는 도이다.
도 18은 실시 형태 5와 관련되는 초전도 선재의 제조 방법을 설명하기 위한 개략 단면도이다.
도 19는 실시 형태 5의 변형예와 관련되는 초전도 선재의 구성을 나타내는 단면 모식도이다.
[본 발명의 실시 형태의 설명]
먼저 본 발명의 실시형태를 열거하여 설명한다.
(1) 본 발명의 일 태양과 관련되는 초전도 선재(10)(도 1 참조)는 기판(1)과 초전도 재료층(5)을 구비한다. 기판(1)은 제 1 주면(1a)과 제 1 주면(1a)과 반대 측에 위치하는 제 2 주면(1b)을 포함한다. 초전도 재료층(5)은 기판의 제 1 주면(1a) 상에 배치된다. 초전도 선재(10)가 연장되는 방향의 적어도 일부에 있어, 초전도 재료층(5)은 기판(1)의 폭 방향에 있어서의 기판(1)의 측면(제 1 측면(1c) 및 제 2 측면(1d)의 적어도 한쪽)과 제 2 주면(1b)의 적어도 일부를 덮도록 마련된다. 제 1 주면(1a) 상에 위치하는 초전도 재료층(5)의 두께는 폭 방향으로 변화하고 있다. 기판(1)의 제 2 주면(1b) 상에 위치하는 초전도 재료층(5)의 최대 두께 T2는 제 1 주면(1a) 상에 위치하는 초전도 재료층(5)의 최대 두께 T1보다 작다.
이와 같이 하면, 초전도 재료층(5)은, 기판(1)의 제 1 주면(1a)을 덮음과 아울러, 기판(1)의 측면 및 제 2 주면(1b)의 적어도 일부를 덮도록 형성되어 있다. 그 때문에, 기판(1)의 폭 방향에 있어서의 단부에서, 기판(1)과 초전도 재료층(5)의 접합 강도를 높일 수 있다. 이것에 의해, 국소적인 초전도 재료층(5)의 박리의 발생을 억제할 수 있기 때문에, 초전도 선재(10)에 있어서의 초전도 특성의 열화를 억제할 수 있다.
또, 최대 두께 T2를 최대 두께 T1보다 작게 하는 것에 의해, 제 2 주면(1b) 상에 위치하는 초전도 재료층(5)의 강도는 제 1 주면(1a) 상에 위치하는 초전도 재료층(5)의 강도에 비해 작아진다. 이것에 의해, 초전도 재료층(5)에 걸리는 응력에 대해서, 제 2 주면(1b) 상에 위치하는 초전도 재료층(5)이 제 1 주면(1a) 상에 위치하는 초전도 재료층(5)에 앞서 꺾일 가능성이 높아지기 때문에, 결과적으로, 제 1 주면(1a) 상에 위치하는 초전도 재료층(5)을, 제 2 주면(1b) 상에 위치하는 초전도 재료층(5)에 대해서 우선적으로 파손이나 변형으로부터 보호할 수 있다. 제 1 주면(1a) 상에 위치하는 초전도 재료층(5)은, 초전도 전류가 흐르는 경로의 주요한 부분이기 때문에, 이 부분이 우선적으로 보호됨으로써, 초전도 선재(10)에 있어서의 초전도 특성의 열화를 효과적으로 억제할 수 있다. 이 결과, 안정된 초전도 특성을 가지는 초전도 선재(10)를 실현할 수 있다.
(2) 상기 초전도 선재(10)는 기판(1)의 제 1 주면(1a)과 초전도 재료층(5)의 사이에 배치된 중간층(3)을 더 구비한다. 초전도 선재(10)가 연장되는 방향의 적어도 일부에 있어, 중간층(3)은 기판(1)의 측면과 제 2 주면(1b)의 적어도 일부를 덮도록 마련된다. 제 2 주면(1b) 상에 위치하는 중간층(3)의 최대 두께 T4는 제 1 주면(1a) 상에 위치하는 중간층(3)의 최대 두께 T3보다 작다(도 8 참조).
이와 같이 하면, 기판(1)의 폭 방향에 있어서의 단부에 있어, 기판(1)과 중간층(3)의 접합 강도를 높일 수 있기 때문에, 기판(1)으로부터 중간층(3)이 벗겨지는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 중간층(3)의 박리에 기인하는 초전도 재료층(5)의 박리의 발생을 억제할 수 있다. 또, 최대 두께 T4를 최대 두께 T3보다 작게 하는 것에 의해, 제 2 주면(1b) 상에 위치하는 중간층(3)의 강도는, 제 1 주면(1a) 상에 위치하는 중간층(3)의 강도에 비해 작아진다. 이것에 의해, 중간층(3)에 걸리는 응력에 대해서, 제 2 주면(1b) 상에 위치하는 중간층(3)이, 제 1 주면(1a) 상에 위치하는 중간층(3)에 앞서 꺾일 가능성이 높아진다. 이 결과, 제 1 주면(1a) 상에 위치하는 중간층(3) 및 초전도 재료층(5)을, 제 2 주면(1b) 상에 위치하는 중간층(3) 및 초전도 재료층(5)에 대해 우선적으로 파손이나 변형으로부터 보호할 수 있다.
(3) 상기 초전도 선재(10)는 초전도 재료층(5) 상에 형성된 보호층(7)을 더 구비한다. 초전도 선재(10)가 연장되는 방향의 적어도 일부에 있어, 보호층(7)은, 기판(1)의 측면과 제 2 주면(1b)의 적어도 일부를 덮도록 마련된다. 제 2 주면(1b) 상에 위치하는 보호층(7)의 최대 두께 T6은 제 1 주면(1a) 상에 위치하는 보호층(7)의 최대 두께 T5보다 작다.
이와 같이 하면, 기판(1)의 측면 및 제 2 주면(1b)의 적어도 일부를 덮고 있는 초전도 재료층(5)을 덮도록 보호층(7)을 형성할 수 있기 때문에, 초전도 재료층(5)을 보호함과 아울러, 초전도 재료층(5)의 박리 방지에 기여할 수 있다. 또, 최대 두께 T6를 최대 두께 T5보다 작게 하는 것에 의해, 제 2 주면(1b) 상에 위치하는 초전도 재료층(5) 및 보호층(7)은, 제 1 주면(1a) 상에 위치하는 초전도 재료층(5) 및 보호층(7)에 비해, 전체의 두께가 작아지기 때문에, 강도도 작아진다. 이것에 의해, 제 2 주면(1b) 상에 위치하는 초전도 재료층(5)이, 제 1 주면(1a) 상에 위치하는 초전도 재료층(5)에 앞서 꺾일 가능성을 방해하는 경우는 없다.
(4) 상기 초전도 선재(10)(도 1 참조)에서는, 제 1 주면(1a) 상에 위치하는 초전도 재료층(5)의 두께는, 폭 방향의 중앙부의 두께가 폭 방향의 적어도 한쪽의 단부의 두께보다 커지도록, 폭 방향으로 변화하고 있다. 이러한 초전도 선재(10)에 있어서도, 국소적인 초전도 재료층(5)의 박리의 발생을 억제할 수 있기 때문에, 초전도 선재(10)에 있어서의 초전도 특성의 열화를 억제할 수 있다. 이 결과, 안정된 초전도 특성을 실현할 수 있다.
(5) 상기 초전도 선재(10)(도 11 참조)에서는, 제 1 주면(1a) 상에 위치하는 초전도 재료층(5)의 두께는, 폭 방향의 적어도 한쪽의 단부의 두께가 폭 방향의 중앙부의 두께보다 커지도록, 폭 방향으로 변화하고 있다. 이러한 초전도 선재(10)에 있어서도, 국소적인 초전도 재료층(5)의 박리의 발생을 억제할 수 있기 때문에, 초전도 선재(10)에 있어서의 초전도 특성의 열화를 억제할 수 있다. 이 결과, 안정된 초전도 특성을 실현할 수 있다.
(6) 상기 초전도 선재(10)에서는, 초전도 선재(10)이 연장하는 방향의 적어도 일부에 있어, 제 2 주면(1b)의 폭 방향의 한쪽의 단부 상에 위치하는 초전도 재료층(5)과 제 2 주면(1b)의 폭 방향의 다른쪽의 단부 상에 위치하는 초전도 재료층(5)은 이격되어 있다. 즉, 초전도 재료층(5)은, 폭 방향에 있어서의 한쪽의 단부가 제 1 측면(1c) 상으로부터 제 2 주면(1b)의 일부 상으로까지 연장하도록 형성되어 있고, 또한 폭 방향에 있어서의 다른쪽의 단부가, 제 2 측면(1d) 상으로부터 제 2 주면(1b)의 일부 상으로까지 연장하도록 형성되어 있다. 그리고, 제 2 주면(1b) 상에 있어, 초전도 재료층(5)의 2개의 단부가 서로 이격되어 있다. 이러한 초전도 선재(10)에 있어서도, 국소적인 초전도 재료층(5)의 박리 발생을 억제할 수 있기 때문에, 초전도 선재(10)에 있어서의 초전도 특성의 열화를 억제할 수 있다. 이 결과, 안정된 초전도 특성을 실현할 수 있다.
(7) 상기 초전도 선재(10)에 있어, 초전도 재료층(5)은 기판(1)의 제 1 주면(1a) 상에 직접적 또는 간접적으로 마련되어 있다. 아울러, 여기서 제 1 주면(1a) 상에 간접적으로 마련된다는 것은, 제 1 주면(1a)과 초전도 재료층(5)의 사이에, 중간층(3) 혹은 다른 층이 개재하고 있는 것을 의미한다. 제 1 주면(1a) 상에 초전도 재료층(5)이 직접적으로 마련되는 경우 및 제 1 주면(1a) 상에 초전도 재료층(5)이 간접적으로 마련되는 경우 모두, 기판(1)과 초전도 재료층(5)의 접합 강도를 높일 수가 있기 때문에, 국소적인 초전도 재료층(5)의 박리의 발생을 억제할 수 있다.
(8) 상기 초전도 선재(10)(도 15 참조)에 있어, 기판(1)의 제 1 주면(1a)은 곡면 형상의 부분을 포함한다. 이것에 의해, 제 1 주면(1a)이 평탄한 기판(1)에 비해 제 1 주면(1a)의 표면적이 증가하기 때문에, 제 1 주면(1a)과 초전도 재료층(5)의 접합 강도를 한층 더 높일 수 있다. 따라서, 초전도 재료층(5)의 박리의 발생을 강력하게 억제할 수 있다.
(9) 상기 초전도 선재(10)(도 19 참조)에 있어, 상기 곡면 형상의 부분은, 기판(1)의 제 1 주면(1a)에 대해 기판(1)의 폭 방향에 있어서의 단부에 위치한다. 이와 같이 하면, 제 1 주면(1a)의 폭 방향 단부에 대해, 기판(1)의 수축에 대한 초전도 재료층(5)의 추종성을 향상시킬 수 있기 때문에, 초전도 재료층(5)의 박리의 발생을 억제할 수 있다.
(10) 상기 초전도 선재(10)에 있어, 초전도 재료층(5)은 산화물 초전도 재료로 이루어진다. 이것에 의해, 국소적인 산화물 초전도 재료층의 박리를 억제할 수 있기 때문에, 안정된 초전도 특성을 가지는 산화물 초전도 선재를 실현할 수 있다.
[본 발명의 실시 형태의 상세]
이하, 본 발명의 실시 형태에 대해 도면에 근거하여 설명한다. 아울러 이하의 도면에 있어, 동일 또는 상당하는 부분에는 동일한 참조 번호를 부여하고 그 설명은 반복하지 않는다.
<실시 형태 1>
(초전도 선재의 구성)
도 1은 실시 형태 1과 관련되는 초전도 선재의 구성을 나타내는 단면 모식도이다. 도 1은, 실시 형태 1과 관련되는 초전도 선재(10)가 연장되는 방향에 교차하는 방향으로 절단한 단면을 나타내고 있다. 이 때문에, 지면에 교차하는 방향이 초전도 선재의 길이 방향이고, 초전도 재료층(5)의 초전도 전류는 지면에 교차하는 방향에 따라 흐르는 것으로 한다. 또, 도 1 및 이후의 단면 모식도에 대해서는, 도면을 보기 쉽게 하기 위해서 직사각형의 단면에 있어서의 상하 방향(이하, 「두께 방향」이라고도 칭한다)과 좌우 방향(이하, 「폭 방향」이라고도 칭한다)과의 길이의 차이를 작게 하고 있지만, 실제는 해당 단면의 두께 방향의 길이는 폭 방향의 길이에 비해 충분히 작다.
도 1을 참조하여, 실시 형태 1과 관련되는 초전도 선재(10)는, 단면이 직사각형을 이루는 장척 형상(테이프 형상)이며, 여기에는 장척 형상의 길이 방향으로 연장하는 상대적으로 큰 표면을 주면으로 한다. 초전도 선재(10)는 기판(1)과 중간층(3)과 초전도 재료층(5)과 보호층(7)과 안정화층(9)을 구비한다.
기판(1)은 제 1 주면(1a)과 제 2 주면(1b)을 가진다. 제 2 주면(1b)은 제 1 주면(1a)과는 반대 측에 위치한다. 기판(1)은 제 1 측면(1c)과 제 1 측면(1c)에 대향하는 제 2 측면(1d)을 더 가진다. 기판(1)은, 예를 들어 금속으로 이루어지고, 단면이 직사각형을 이루는 장척 형상(테이프 형상)으로 하는 것이 바람직하다. 코일에 권회하기 위해서는, 기판(1)은 2km 정도로 장척화되어 있는 것이 바람직하다.
기판(1)은 배향 금속 기판을 이용하는 것이 더 바람직하다. 아울러 배향 금속 기판이란, 기판 표면의 면내의 2축 방향에 관해서, 결정 방위가 정렬되어 있는 기판을 의미한다. 배향 금속 기판으로서는, 예를 들어 니켈(Ni), 구리(Cu), 크롬(Cr), 망간(Mn), 코발트(Co), 철(Fe), 팔라듐(Pd), 은(Ag), 및 금(Au) 중 2 이상의 금속으로 이루어지는 합금이 적절하게 이용된다. 이들 금속을 다른 금속 또는 합금과 적층할 수도 있고, 예를 들어 고강도 재료인 SUS 등의 합금을 이용할 수도 있다. 또, 기판(1)의 재료는 특히 이것에 한정되지 않고, 예를 들어 금속 이외의 재료를 이용해도 좋다.
초전도 선재(10)의 폭 방향의 길이는, 예를 들어 4㎜ ~ 10㎜ 정도이다. 초전도 선재(10)에 흐르는 전류 밀도를 크게 하기 위해서는, 기판(1)의 단면적이 작은 것이 바람직하다. 단, 기판(1)의 두께(도 1에 있어서의 상하 방향)를 너무 얇게 하면, 기판(1)의 강도가 열화될 가능성이 있다. 따라서, 기판(1)의 두께는 예를 들어 0.1㎜ 정도로 하는 것이 바람직하다.
중간층(3)은 기판(1)의 제 1 주면(1a) 상에 형성되어 있다. 초전도 재료층(5)은, 중간층(3)의, 기판(1)과 대향하는 주면과 반대측의 주면(도 1에 있어서의 위쪽의 주면) 상에 형성되어 있다. 즉, 초전도 재료층(5)은 중간층(3)을 사이에 두고 기판(1)의 제 1 주면(1a) 상에 배치되어 있다. 중간층(3)을 구성하는 재료는, 예를 들어 이트리아 안정화 산화 지르코늄(YSZ), 산화 세륨(CeO2), 산화 마그네슘(MgO), 산화 이트륨(Y2O3) 및 티탄산 스트론튬(SrTiO3) 등이 바람직하다. 이러한 재료는, 초전도 재료층(5)과의 반응성이 지극히 낮아, 초전도 재료층(5)과 접촉하고 있는 경계면에 있어서도 초전도 재료층(5)의 초전도 특성을 저하시키지 않는다. 특히, 기판(1)을 구성하는 재료로서 금속을 이용하는 경우에는, 표면에 결정 배향성을 가지는 기판(1)과 초전도 재료층(5)의 배향성의 차이를 완화하여, 초전도 재료층(5)을 고온에서 형성하는 때에, 기판(1)으로부터 초전도 재료층(5)으로의 금속 원자의 유출을 방지하는 역할을 할 수 있다. 덧붙여, 중간층(3)을 구성하는 재료는 특히 이것으로 한정되지 않는다.
또, 중간층(3)은, 복수의 층에 의해 구성되어 있어도 좋다. 중간층(3)이 복수의 층에 의해 구성되는 경우, 중간층(3)을 구성하는 각각의 층은 서로 상이한 재질 또는 일부가 동일한 재질에 의해 구성되어 있어도 좋다.
초전도 재료층(5)은, 초전도 선재(10) 중, 초전도 전류가 흐르는 박막층이다. 초전도 재료는 특히 한정되지 않지만, 예를 들어 RE-123계의 산화물 초전도체로 하는 것이 바람직하다. 덧붙여 RE-123계의 산화물 초전도체는 REBa2Cu3Oy(y는 6~8, 보다 바람직하게는 6.8~7, RE는 이트륨, 또는 Gd, Sm, Ho 등의 희토류 원소를 의미한다)로서 나타내지는 초전도체를 의미한다. 또, 초전도 재료층(5)에 흐르는 초전도 전류의 값을 향상시키기 위해서는, 초전도 재료층(5)의 두께는 0.5㎛~10㎛인 것이 바람직하다.
보호층(7)은 초전도 재료층(5)의, 중간층(3)과 대향하는 주면과 반대측의 주면(도 1에 있어서의 위쪽의 주면) 상에 형성되어 있다. 보호층(7)은, 예를 들어 은(Ag) 또는 은 합금으로 이루어지고, 그 두께는 0.1㎛ 이상 50㎛ 이하로 하는 것이 바람직하다.
이상에서 언급한 기판(1), 중간층(3), 초전도 재료층(5) 및 보호층(7)에 의해 적층체(20)가 형성되어 있다. 그리고, 이 적층체(20)의 주위를 덮도록 안정화층(9)이 배치되어 있다. 본 실시 형태에서는, 적층체(20)의 외주를 덮도록, 즉, 적층체(20)의 외측의 최표면의 거의 전면을 덮도록, 안정화층(9)이 배치되어 있다. 단, 본 발명에 있어서의 「적층체의 주위」란, 전체 둘레로 한정되는 것이 아니고, 적층체의 주면만이어도 좋다.
안정화층(9)은 양호한 도전성의 금속 재료의 박 또는 도금층 등으로 이루어진다. 안정화층(9)은 보호층(7)과 함께, 초전도 재료층(5)이 초전도 상태로부터 상전도 상태로 천이하는 때에 초전도 재료층(5)의 전류가 전류(轉流: commutation)하는 바이패스로서 기능한다. 안정화층(9)을 구성하는 재료는, 예를 들어 구리(Cu) 또는 구리 합금 등이 바람직하다. 안정화층(9)의 두께는 특별히 한정되지 않지만, 보호층(7) 및 초전도 재료층(5)을 물리적으로 보호하는 관점으로부터 10㎛ ~ 500㎛인 것이 바람직하다.
도 2는 실시 형태 1과 관련되는 적층체(20)의 구성을 나타내는 단면 모식도이다. 도 2는 실시 형태 1과 관련되는 초전도 선재(10)가 연장되는 방향에 교차하는 방향으로 절단한 단면을 나타내고 있다.
실시 형태 1과 관련되는 적층체(20)에 있어, 초전도 재료층(5)은 기판(1)의 폭 방향(도 2의 좌우 방향)에 있어서의 측면 및 제 2 주면(1b)의 적어도 일부를 덮도록 마련되어 있다.
구체적으로는, 도 2에 나타낸 적층체(20)에서는, 초전도 재료층(5)은 폭 방향에 있어서의 한쪽의 단부가 제 1 측면(1c) 상으로부터 제 2 주면(1b)의 일부 상으로까지 연장되도록 형성되고, 또한 폭 방향에 있어서의 다른쪽의 단부가 제 2 측면(1d) 상으로부터 제 2 주면(1b)의 일부 상으로까지 연장되도록 형성되어 있다. 그리고, 이들 2개의 단부는 제 2 주면(1b) 상에서 서로 이격되어 있다. 즉, 초전도 재료층(5)은, 기판(1)의 제 1 주면(1a) 및 측면(1c, 1d)의 전체 영역을 덮음과 아울러, 제 2 주면(1b)의 일부를 덮도록 마련되어 있다.
이러한 구성으로 하는 것에 의해, 초전도 재료층(5)이 기판(1)의 제 1 주면(1a)만을 덮고 있는 종래의 초전도 선재와 비교하여, 기판(1)과 초전도 재료층(5)의 접합 강도를 높일 수 있다.
상세하게는, 금속 기판 상에 세라믹스층인 초전도 재료층이 형성된 초전도 선재를 임계 온도까지 냉각할 때, 금속과 세라믹스의 열팽창 계수의 차이로 기인하여, 금속 기판과 초전도 재료층의 사이에는 응력이 발생한다. 구체적으로는, 초전도 선재를 냉각하면, 선재의 각 층은 수축한다. 이 때, 초전도 재료층은, 금속 기판보다 열팽창 계수가 작기 때문에, 금속 기판의 수축에 추종할 수 없고 응력을 받는다. 그 결과, 종래의 초전도 선재에서는, 특히 기판의 폭 방향에 있어서의 단부에서, 초전도 재료층에 박리가 발생하는 일이 있었다.
또, 기판과 초전도 재료층의 사이에 중간층이 개재하고 있는 초전도 선재에 있어서도, 중간층이 세라믹스층이기 때문에, 상기 초전도 재료층과 마찬가지로, 기판의 폭 방향에 있어서의 단부에 있어, 중간층의 박리가 발생하는 일이 있었다. 이와 같이 초전도 재료층이나 중간층에 박리가 발생하면, 초전도 재료층의 파손이나 변형 등이 생기기 쉬워지기 때문에, 결과적으로 초전도 특성이 열화하는 일이 있었다.
실시 형태 1과 관련되는 초전도 선재(10)에서는, 초전도 재료층(5)이 기판(1)의 측면(1c, 1d) 상으로부터 제 2 주면(1b)의 적어도 일부 상으로까지 연장되도록 형성되어 있다. 이와 같이 하면, 종래의 초전도 선재와 비교하여, 기판(1)과 초전도 재료층(5)의 접합 면적을 늘릴 수 있기 때문에, 기판(1)과 초전도 재료층(5)의 접합 강도를 높일 수 있다. 이것에 의해, 초전도 선재(10)의 냉각 시에 있어 기판(1)의 수축에 대한 초전도 재료층(5)의 추종성이 향상되기 때문에, 기판(1)으로부터 초전도 재료층(5)이 박리되는 것을 억제할 수 있다. 이 결과, 초전도 재료층(5)의 파손이나 변형을 방지할 수 있기 때문에, 초전도 선재(10)에 있어서의 초전도 특성의 열화를 억제할 수 있다.
도 2에 나타낸 적층체(20)에서는 또한 중간층(3)은, 기판(1)의 제 1 주면(1a) 및 측면(1c, 1d)의 전체를 덮음과 아울러, 제 2 주면(1b)의 일부를 덮도록 마련되어 있다. 이것에 의하면, 초전도 재료층(5)과 마찬가지로, 기판(1)과 중간층(3)의 접합 강도를 높일 수 있기 때문에, 기판(1)으로부터 중간층(3)이 박리되는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 중간층(3)의 박리에 기인하는 초전도 재료층(5)의 박리의 발생을 억제할 수 있다. 또 도 2에 나타내듯이, 초전도 재료층(5)은 중간층(3)의 폭 방향에 있어서의 단부를 덮고 있는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 중간층(3)의 박리를 보다 억제할 수 있다.
또한, 도 2에 나타낸 적층체(20)에서는, 보호층(7)은, 기판(1)의 제 1 주면(1a) 및 측면(1c, 1d)의 전체를 덮음과 아울러, 제 2 주면(1b)의 일부를 덮도록 마련되어 있다. 이와 같이 하면, 기판(1)의 측면(1c, 1d) 및 제 2 주면(1b)을 덮고 있는 초전도 재료층(5)을 덮도록 보호층(7)을 형성할 수 있기 때문에, 초전도 재료층(5)을 보호함과 아울러, 초전도 재료층(5)의 박리 방지에 기여할 수 있다. 또 도 2에 나타내듯이, 보호층(7)은, 초전도 재료층(5)의 폭 방향에 있어서의 단부를 덮고 있는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 초전도 재료층(5)의 박리를 보다 억제할 수 있다.
또, 본 실시 형태 1과 관련되는 초전도 선재(10)에 있어, 초전도 재료층(5), 중간층(3) 및 보호층(7)이 제 2 주면(1b)의 적어도 일부를 덮고 있는 부분은, 초전도 선재(10)가 연장하는 방향(길이 방향)의 적어도 일부에 있어 존재하고 있으면, 기판(1)과 초전도 재료층(5) 및 중간층(3) 간의 접합 강도를 높일 수 있다.
도 2에 나타내는 적층체(20)에 있어, 제 1 주면(1a) 상에 위치하는 중간층(3), 초전도 재료층(5) 및 보호층(7)은 각각, 폭 방향의 중앙부가 돌출하도록 하는 단면 형상으로 되어 있다. 즉, 중간층(3), 초전도 재료층(5) 및 보호층(7)의 상부 표면이, 외측으로 볼록한 곡면 형상으로 되어 있다. 그 때문에, 제 1 주면(1a) 상에 위치하는 중간층(3), 초전도 재료층(5) 및 보호층(7)은 각각, 두께가 폭 방향에서 변화하고 있다. 도 2의 예에서는, 곡면 형상의 정상부가 각각의 상부 표면에 있어서의 폭 방향의 거의 중앙부에 위치한다. 그 때문에, 중간층(3), 초전도 재료층(5) 및 보호층(7)은 각각, 폭 방향 중앙부의 두께가 폭 방향 단부의 두께보다 크게 되어 있다.
여기서, 적층체(20)에 있어, 제 1 주면(1a) 상에 위치하는 초전도 재료층(5)의 최대 두께를 T1로 하고, 제 2 주면(1b) 상에 위치하는 초전도 재료층(5)의 최대 두께를 T2로 하면, T2는 T1보다 작다(T2<T1).
T2를 T1보다 작게 하는 것에 의해, 제 2 주면(1b) 상에 위치하는 초전도 재료층(5)의 강도는 제 1 주면(1a) 상에 위치하는 초전도 재료층(5)의 강도에 비해 작아진다. 그 때문에, 초전도 재료층(5)이 기판(1)으로부터 응력을 받았을 때에, 제 2 주면(1b) 상에 위치하는 초전도 재료층(5)이, 제 1 주면(1a) 상에 위치하는 초전도 재료층(5)에 앞서 꺾일 가능성이 높아진다. 이 결과, 초전도 재료층(5)에 걸리는 응력에 대해, 제 1 주면(1a) 상에 위치하는 초전도 재료층(5)가 우선적으로 보호되게 된다. 제 1 주면(1a) 상에 위치하는 초전도 재료층(5)은, 초전도 전류가 흐르는 경로의 주요한 부분이기 때문에, 이 부분이 우선적으로 보호됨으로써, 초전도 특성의 열화를 효과적으로 억제하는 것이 가능해진다.
한편, T2를 T1에 비해 현저히 작게 하면, 제 2 주면(1b)과 초전도 재료층(5)의 사이에 충분한 접합 강도를 유지할 수 없을 가능성이 있다. 이러한 관점으로부터, T1에 대한 T2의 비율(T2/T1)은 0.1% 이상 95% 이하인 것이 바람직하다. 상기 비율이 95% 이하이면, 제 2 주면(1b) 상에 위치하는 초전도 재료층(5)의 강도를, 제 1 주면(1a) 상에 위치하는 초전도 재료층(5)의 강도보다 확실히 작게 할 수 있기 때문에, 상술한 효과를 충분히 발휘할 수 있다. 한편, 상기 비율이 0.1% 미만에서는, 제 2 주면(1b) 상에 있어 기판(1)과 초전도 재료층(5)의 사이에 충분한 접합 강도를 유지할 수 없어 상술한 효과를 충분히 발휘할 수 없을 가능성이 있다.
실시 형태 1과 관련되는 초전도 선재(10)는 도 3에 나타내는 비교예에 대해서도 더 유리한 효과를 발휘할 수 있다. 도 3은 비교예와 관련되는 초전도 선재에 있어서의 적층체의 구성을 나타내는 단면 모식도이다. 도 3은 비교예와 관련되는 초전도 선재가 연장되는 방향에 교차하는 방향으로 절단한 단면을 나타내고 있다.
도 3을 참조하면, 비교예와 관련되는 적층체(200)는 도 2에 나타낸 적층체(20)와 기본적으로 동일한 구성을 가지고 있다. 그러나, 적층체(200)는, 중간층(3), 초전도 재료층(5) 및 보호층(7)이 기판(1)의 제 1 주면(1a)과 측면(1c, 1d)의 일부를 덮도록 마련되어 있는 점에서, 도 2에 나타낸 적층체(20)와는 상이하다.
즉, 적층체(200)에서는, 초전도 재료층(5) 및 중간층(3)이 제 2 주면(1b) 상으로까지 연장되지 않는다. 따라서, 적층체(200)에 비해, 도 2에 나타낸 적층체(20)는 기판(1)과 초전도 재료층(5)의 접합 면적 및 기판(1)과 중간층(3)의 접합 면적이 함께 크게 되어 있다.
또, 냉각 시에는 기판(1)이 폭 방향뿐만 아니라, 두께 방향으로도 수축한다고 생각된다. 도 2에 나타낸 적층체(20)에서는, 초전도 재료층(5) 및 중간층(3)이 제 2 주면(1b) 상으로까지 연장되어 있기 때문에, 폭 방향의 수축뿐만 아니라, 두께 방향의 수축에 대해서도 양호한 추종성을 발휘할 수 있다. 한편, 적층체(200)에서는, 측면(1c, 1d) 상에 위치하는 초전도 재료층(5) 및 중간층(3)에 의해, 기판(1)의 폭 방향의 수축에 대한 추종성을 얻을 수 있지만, 기판(1)의 두께 방향의 수축에 대한 추종성이 떨어진다고 생각된다.
게다가 도 2에 나타낸 적층체(20)에서는, 그 단면에서 보아, 초전도 재료층(5)의 폭 방향에 있어서의 단부가 U 자형의 형상을 하고 있다. 그 때문에, 실질적으로, 초전도 재료층(5)의 폭 방향의 단부가 제 2 주면(1b)에 걸린 상태로 되어 있다. 이 상태에 있어, 해당 단부는 구조상 초전도 재료층(5)을 기판(1)에 고정시키기 위한 후크로서의 역할을 가진다. 그 결과, 비교예에 비해, 기판(1)으로부터의 응력에 대한 내성이 높아진 구조가 실현될 수 있다.
이상의 이유에 의해, 실시 형태 1과 관련되는 초전도 선재(10)는, 비교예와 관련되는 초전도 선재에 비해, 기판(1)으로부터 초전도 재료층(5)이나 중간층(3)이 박리되는 것을 보다 강력하게 억제할 수 있다.
아울러, 실시 형태 1에 있어, 기판(1)의 측면과 제 2 주면(1b)의 적어도 일부 상을 덮는 중간층(3) 및 초전도 재료층(5)은 각각, 도 1 및 도 2에 나타내듯이, 제 1 측면(1c) 및 제 2 측면(1d)의 양쪽을 덮도록 형성되어도 좋고, 제 1 측면(1c) 및 제 2 측면(1d)의 어느 한쪽만을 덮도록 형성되어도 좋다. 바꾸어 말하면, 제 1 측면(1c) 및 제 2 측면(1d)의 적어도 한쪽과 제 2 주면(1b)의 적어도 일부를 덮도록, 중간층(3) 및 초전도 재료층(5)이 마련되어 있으면 좋다. 어느 구성에 있어서도, 종래의 초전도 선재 및 비교예(도 3)에 비해, 기판(1)과 중간층(3) 및 초전도 재료층(5)간의 접합 강도를 높일 수 있다.
(초전도 선재의 제조 방법)
다음에, 도 4 ~ 도 8을 참조하여, 실시 형태 1과 관련되는 초전도 선재의 제조 방법에 대해 설명한다.
도 4는 실시 형태 1과 관련되는 초전도 선재의 제조 방법을 나타내는 흐름도다. 이하에서는, 4㎜ 폭으로 세선 가공된 기판(1)을 이용하여 초전도 선재(10)를 제조하는 방법을 예로 들어 본 실시 형태를 설명한다.
도 4를 참조하여, 우선 기판 준비 공정(S10)이 실시된다. 구체적으로는, 도 5를 참조하면, 배향 금속 기판으로 이루어지고, 소망의 폭(예를 들어 4㎜ 폭)의 테이프 형상을 가지는 기판(1)이 준비된다. 기판(1)은, 제 1 주면(1a)과, 제 1 주면(1a)과는 반대 측에 위치하는 제 2 주면(1b)과, 제 1 측면(1c)과, 제 1 측면(1c)에 대향하는 제 2 측면(1d)을 가진다. 기판(1)의 두께는 목적에 따라 적당히 조정하면 좋고, 통상은 10㎛ ~ 500㎛의 범위로 할 수 있다. 기판(1)의 두께는, 예를 들어 100㎛ 정도이다.
다음에, 기판(1) 상에 중간층(3)을 형성하는 중간층 형성 공정(도 4의 S20)이 실시된다. 구체적으로는, 도 6을 참조하면, 기판(1)의 제 1 주면(1a) 상에 중간층(3)이 성막된다. 중간층(3)의 성막 방법으로서는, 임의의 성막 방법을 이용할 수 있지만, 예를 들어 펄스 레이저 증착법(Pulsed Laser Deposition: PLD법) 등의 물리 증착법을 이용할 수 있다.
다음에, 중간층(3) 상에 초전도 재료층(5)을 형성하는 초전도 재료층 형성 공정(도 4의 S30)이 실시된다. 구체적으로는, 도 7을 참조하면, 중간층(3)의 기판(1)과 대향하는 주면과 반대측의 주면(도 7에 있어서의 위쪽의 주면) 상에, RE-123계의 산화물 초전도체로 이루어지는 초전도 재료층(5)을 형성한다. 초전도 재료층(5)의 성막 방법으로서는, 임의의 성막 방법을 이용할 수 있지만, 예를 들어 기상법 및 액상법, 또는 이들의 조합에 의해 형성한다. 기상법으로서는, 예를 들어 레이저 증착법, 스퍼터링법, 및 전자빔 증착법 등을 들 수 있다. 레이저 증착법, 스퍼터링법, 전자빔법, 및 유기 금속 퇴적법의 적어도 1개에 의해 행해지면, 결정 배향성 및 표면 평활성이 우수한 표면을 가지는 초전도 재료층(5)을 형성할 수 있다.
다음에, 초전도 재료층(5) 상에 보호층(7)을 형성하는 보호층 형성 공정(도 4의 S40)이 실시된다. 구체적으로는, 도 8을 참조하면, 초전도 재료층(5)의 중간층(3)과 대향하는 주면과 반대측의 주면(도 8에 있어서의 위쪽의 주면) 상에, 은(Ag) 또는 은 합금으로 이루어지는 보호층(7)을, 예를 들어 스퍼터 등의 물리적 증착법이나 전기 도금법 등에 의해 형성한다. 보호층(7)을 형성하는 것에 의해, 초전도 재료층(5)의 표면을 보호할 수 있다. 그 후, 산소 분위기 하에서 가열 처리하는 산소 어닐링을 행하고(산소 도입 공정), 초전도 재료층(5)에 산소를 도입한다. 이상의 공정이 실시되는 것에 의해, 폭 방향의 길이가 30㎜ 정도인 적층체(20)가 형성된다.
다음에, 적층체(20)의 주위에 안정화층(9)을 형성하는 안정화층 형성 공정(도 4의 S50)이 실시된다. 구체적으로는, 적층체(20)의 외주를 덮도록, 즉 적층체(20)의 외측의 최표면의 거의 전면을 덮도록, 구리(Cu) 또는 구리 합금으로 이루어지는 안정화층(9)을, 공지의 도금법에 의해 형성한다. 안정화층(9)을 형성하는 방법으로서는, 도금법 이외에, 구리박을 접합하는 방법이 있다. 이상의 공정이 실시되는 것에 의해, 도 1에 나타내는 실시 형태 1과 관련되는 초전도 선재(10)가 제조된다.
도 8에 나타낸 적층체(20)에 있어, 제 1 주면(1a) 상에 위치하는 중간층(3)의 최대 두께를 T3으로 하고, 제 2 주면(1b) 상에 위치하는 중간층(3)의 최대 두께를 T4로 하면, T4는 T3보다 작은 것이 바람직하다(T4<T3).
T4를 T3보다 작게 하는 것에 의해, 제 2 주면(1b) 상에 위치하는 중간층(3)의 강도는 제 1 주면(1a) 상에 위치하는 중간층(3)의 강도에 비해 작아진다. 그 때문에, 중간층(3)이 기판(1)으로부터 응력을 받았을 때에, 제 2 주면(1b) 상에 위치하는 중간층(3)이, 제 1 주면(1a) 상에 위치하는 중간층(3)에 앞서 꺾일 가능성이 높아진다. 이것에 의해, 중간층(3)에 걸리는 응력에 대해서, 제 1 주면(1a) 상에 위치하는 중간층(3)이 우선적으로 보호되게 되기 때문에, 결과적으로, 제 1 주면(1a) 상에 위치하는 초전도 재료층(5)을 우선적으로 파손이나 변형으로부터 보호할 수 있다.
또한, 적층체(20)에 있어, 제 1 주면(1a) 상에 위치하는 보호층(7)의 최대 두께를 T5로 하고, 제 2 주면(1b) 상에 위치하는 보호층(7)의 최대 두께를 T6으로 하면, T6는 T5보다 작은 것이 바람직하다(T6<T5).
T6를 T5보다 작게 하는 것에 의해, 제 2 주면(1b) 상에 위치하는 중간층(3), 초전도 재료층(5) 및 보호층(7)은, 제 1 주면(1a) 상에 위치하는 중간층(3), 초전도 재료층(5) 및 보호층(7)에 비해, 전체의 두께가 작아지기 때문에, 강도도 작아진다. 이것에 의해, 제 2 주면(1b) 상에 위치하는 초전도 재료층(5)이, 제 1 주면(1a) 상에 위치하는 초전도 재료층(5)에 앞서 꺾일 가능성을 방해하는 경우가 없다.
(실시 형태 1의 변형예)
이하, 도 9 및 도 10을 참조하여, 실시 형태 1과 관련되는 초전도 선재의 변형예를 설명한다.
도 9는 실시 형태 1의 제 1 변형예와 관련되는 초전도 선재(10A)의 구성을 나타내는 단면 모식도이다. 도 9는 초전도 선재(10A)가 연장되는 방향에 교차하는 방향으로 절단한 단면을 나타내고 있다.
도 9를 참조하면, 제 1 변형예와 관련되는 초전도 선재(10A)는, 기본적으로는 도 1에 나타낸 초전도 선재(10)와 동일한 구조를 갖지만, 안정화층(9)의 형상이 초전도 선재(10)와 상이하다.
초전도 선재(10A)에 있어서는, 기판(1)의 제 1 주면(1a)의 폭 방향 단부 상에 위치하는 안정화층(9)의 두께가, 제 1 주면(1a)의 폭 방향 중앙부 상에 위치하는 안정화층(9)의 두께보다 크게 되어 있다. 또, 기판(1)의 제 2 주면(1b)의 폭 방향 단부 상에 위치하는 안정화층(9)의 두께가, 제 2 주면(1b)의 폭 방향 중앙부상에 위치하는 안정화층(9)의 두께보다 크게 되어 있다.
초전도 선재(10A)에 있어서도, 중간층(3) 및 초전도 재료층(5)이 기판(1)의 측면(1c, 1d) 상으로부터 제 2 주면(1b)의 일부 상으로까지 연장하도록 형성되어 있다. 또한, 제 2 주면(1b) 상에 위치하는 초전도 재료층(5)의 최대 두께 T2는, 제 1 주면(1a) 상에 위치하는 초전도 재료층(5)의 최대 두께 T1보다 작게 되어 있다. 게다가 제 2 주면(1b) 상에 위치하는 중간층(3) 및 보호층(7)의 최대 두께는 각각, 제 1 주면(1a) 상에 위치하는 중간층(3) 및 보호층(7)의 최대 두께보다 작게 되어 있다. 이 때문에, 초전도 선재(10A)는, 도 1에 나타낸 초전도 선재(10)와 동일한 효과를 얻을 수 있다.
초전도 선재(10A)의 제조 방법은, 도 4 ~ 도 8에 근거하여 설명한 실시 형태 1과 관련되는 초전도 선재의 제조 방법과 기본적으로 동일한 구성을 가지고 있다. 단, 안정화층 형성 공정(도 4의 S50)의 성막 조건이 실시 형태 1과는 다르다. 예를 들어, 적층체(20)의 외주를 덮도록, 전기 도금법을 이용하여 안정화층(9)을 형성할 때, 적층체(20)의 모서리 부분에 전류가 집중하기 쉬워 해당 모서리 부분을 덮는 도금층이 두껍게 되는 것에 의해, 도 9에 나타낸 안정화층(9)을 형성할 수 있다. 이 결과, 초전도 선재(10A)를 얻는다.
도 10은 실시 형태 1의 제 2 변형예와 관련되는 초전도 선재(10B)의 구성을 나타내는 단면 모식도이다. 도 10은, 초전도 선재(10B)가 연장되는 방향에 교차하는 방향으로 절단한 단면을 나타내고 있다.
도 10을 참조하면, 제 2 변형예와 관련되는 초전도 선재(10B)는, 기본적으로는 도 1에 나타낸 초전도 선재(10)와 동일한 구조를 갖지만, 적층체(20)의 구조가 도 2에 나타낸 적층체(20)와 상이하다.
초전도 선재(10B)에 있어서는, 제 2 주면(1b) 상에 위치하는 보호층(7)이, 제 2 주면(1b)의 전부를 덮도록 마련되어 있다. 초전도 선재(10B)에 있어서도, 중간층(3) 및 초전도 재료층(5)이 기판(1)의 측면(1c,1d) 상으로부터 제 2 주면(1b)의 일부 상으로까지 연장되도록 형성되어 있다. 또, 제 2 주면(1b) 상에 위치하는 초전도 재료층(5)의 최대 두께 T2는 제 1 주면(1a) 상에 위치하는 초전도 재료층(5)의 최대 두께 T1보다 작게 되어 있다. 게다가 제 2 주면(1b) 상에 위치하는 중간층(3) 및 보호층(7)의 최대 두께는 각각, 제 1 주면(1a) 상에 위치하는 중간층(3) 및 보호층(7)의 최대 두께보다 작게 되어 있다. 이 때문에, 초전도 선재(10B)는 도 1에 나타낸 초전도 선재(10)와 동일한 효과를 얻을 수 있다.
초전도 선재(10B)의 제조 방법은, 도 4 ~ 도 8에 근거하여 설명한 실시 형태 1과 관련되는 초전도 선재의 제조 방법과 기본적으로 동일한 구성을 가지고 있다. 단, 보호층 형성 공정(도 4의 S40, 도 8)의 성막 조건이 실시 형태 1과는 상이하다. 예를 들어, 초전도 재료층(5)의 중간층(3)과 대향하는 주면과 반대측의 주면 상에, 보호층(7)을 전기 도금법을 이용하여 형성할 때, 제 2 주면(1b)의 전부에 도금이 붙는 것에 의해, 도 10에 나타낸 보호층(7)을 형성할 수 있다. 이 결과, 초전도 선재(10B)를 얻는다.
아울러, 도 9 및 도 10에 나타낸 변형예에 있어서도, 초전도 재료층(5)이 제 2 주면(1b)의 일부를 덮고 있는 부분은, 초전도 선재의 길이 방향의 적어도 일부에서 존재하고 있으면, 기판(1)과 초전도 재료층(5)의 접합 강도를 높일 수 있다. 또, 중간층(3)이 제 2 주면(1b)의 일부를 덮고 있는 부분 및 보호층(7)이 제 2 주면(1b)의 적어도 일부를 덮고 있는 부분은, 초전도 선재의 길이 방향의 적어도 일부에서 존재하고 있으면 좋다.
<실시 형태 2>
도 11은 실시 형태 2와 관련되는 초전도 선재(10C)의 구성을 나타내는 단면 모식도이다. 도 11은 초전도 선재(10C)가 연장되는 방향에 교차하는 방향으로 절단한 단면을 나타내고 있다.
도 11을 참조하면, 실시 형태 2와 관련되는 초전도 선재(10C)는, 기본적으로는 도 1에 나타낸 초전도 선재(10)와 동일한 구조를 갖지만, 적층체(20)의 구조가 도 2에 나타낸 적층체(20)와는 상이하다.
초전도 선재(10C)에 있어서는, 제 1 주면(1a) 상에 위치하는 중간층(3), 초전도 재료층(5) 및 보호층(7)이 각각, 폭 방향 양단부가 돌출하여 결과적으로 폭 방향 중앙부가 기판(1) 측으로 향하여 파인(오목한) 것과 같은 단면 형상으로 되어 있다. 즉, 중간층(3), 초전도 재료층(5) 및 보호층(7)의 상부 표면이, 기판(1) 측으로 오목한 곡면 형상으로 되어 있다. 그 때문에, 제 1 주면(1a) 상에 위치하는 중간층(3), 초전도 재료층(5) 및 보호층(7)은 각각, 두께가 폭 방향에서 변화하고 있다. 도 11의 예에서는, 중간층(3), 초전도 재료층(5) 및 보호층(7)은 각각, 폭 방향 단부의 두께가 폭 방향 중앙부의 두께보다 크게 되어 있다.
초전도 선재(10C)에 있어서도, 제 2 주면(1b) 상에 위치하는 초전도 재료층(5)의 최대 두께 T2는 제 1 주면(1a) 상에 위치하는 초전도 재료층(5)의 최대 두께 T1보다 작게 되어 있다. 또, 제 2 주면(1b) 상에 위치하는 중간층(3) 및 보호층(7)의 최대 두께는 각각, 제 1 주면(1a) 상에 위치하는 중간층(3) 및 보호층(7)의 최대 두께보다 작게 되어 있다. 이 때문에, 초전도 선재(10C)는 도 1에 나타낸 초전도 선재(10)와 동일한 효과를 얻을 수 있다.
초전도 선재(10C)의 제조 방법은, 도 4 ~ 도 8에 근거하여 설명한 실시 형태 1과 관련되는 초전도 선재의 제조 방법과 기본적으로 동일한 구성을 가지고 있다. 다만, 중간층 형성 공정(도 4의 S20, 도 6), 초전도 재료층 형성 공정(도 4의 S30, 도 7) 및 보호층 형성 공정(도 4의 S40, 도 8)의 각각의 성막 조건이 실시 형태 1과는 상이하다.
<실시 형태 3>
도 12는 실시 형태 3과 관련되는 초전도 선재(10D)의 구성을 나타내는 단면 모식도이다. 도 12는 초전도 선재(10D)가 연장하는 방향에 교차하는 방향으로 절단한 단면을 나타내고 있다.
도 12를 참조하면, 실시 형태 3과 관련되는 초전도 선재(10D)는, 기본적으로는 도 1에 나타낸 초전도 선재(10)와 동일한 구조를 갖지만, 적층체(20)의 구조가 도 2에 나타낸 적층체(20)와는 상이하다.
초전도 선재(10D)에 있어서는, 제 2 주면(1b) 상에 위치하는 중간층(3), 초전도 재료층(5) 및 보호층(7)은 각각, 제 2 주면(1b)의 전부를 덮도록 마련되어 있다. 초전도 선재(10D)에 있어서도, 제 2 주면(1b) 상에 위치하는 초전도 재료층(5)의 최대 두께 T2는, 제 1 주면(1a) 상에 위치하는 초전도 재료층(5)의 최대 두께 T1보다 작게 되어 있다. 또, 제 2 주면(1b) 상에 위치하는 중간층(3) 및 보호층(7)의 최대 두께는 각각, 제 1 주면(1a) 상에 위치하는 중간층(3) 및 보호층(7)의 최대 두께보다 작게 되어 있다. 이 때문에, 초전도 선재(10D)는 도 1에 나타낸 초전도 선재(10)와 동일한 효과를 얻을 수 있다.
아울러, 초전도 재료층(5)이 제 2 주면(1b)의 전부를 덮고 있는 부분은, 초전도 선재(10D)의 길이 방향의 적어도 일부에 있어 존재하고 있으면, 기판(1)과 초전도 재료층(5)의 접합 강도를 높일 수 있다. 또, 중간층(3)이 제 2 주면(1b)의 전부를 덮고 있는 부분 및 보호층(7)이 제 2 주면(1b)의 전부를 덮고 있는 부분은 초전도 선재(10D)의 길이 방향의 적어도 일부에 있어 존재하고 있으면 좋다.
초전도 선재(10D)의 제조 방법은, 도 4 ~ 도 8에 근거하여 설명한 실시 형태 1과 관련되는 초전도 선재의 제조 방법과 기본적으로 동일한 구성을 가지고 있다. 단, 중간층 형성 공정(도 4의 S20, 도 6), 초전도 재료층 형성 공정(도 4의 S30, 도 7) 및 보호층 형성 공정(도 4의 S40, 도 8)의 성막 조건이 실시 형태 1과는 상이하다.
<실시 형태 4>
도 13은 실시 형태 4와 관련되는 초전도 선재(10E)에 있어서의 적층체의 구성을 나타내는 단면 모식도이다. 도 13은 초전도 선재(10E)가 연장되는 방향에 교차하는 방향으로 절단한 단면을 나타내고 있다.
도 13을 참조하면, 실시 형태 4와 관련되는 초전도 선재(10E)는, 기본적으로는 도 1에 나타낸 초전도 선재(10)와 동일한 구조를 갖지만, 적층체(20)의 구조가 도 2에 나타낸 적층체(20)와는 다르다.
초전도 선재(10E)에 있어서는, 중간층(3), 초전도 재료층(5) 및 보호층(7)은, 기판(1)의 제 1 주면(1a) 및 제 1 측면(1c)의 전체를 덮음과 아울러, 제 2 주면(1b)의 일부를 덮도록 마련되어 있다. 한편, 기판(1)의 제 2 측면(1d)은 중간층(3), 초전도 재료층(5) 및 보호층(7)에 의해 덮여 있지 않다.
초전도 선재(10E)에서는, 제 1 주면(1a) 상에 위치하는 중간층(3), 초전도 재료층(5) 및 보호층(7)이 각각, 폭 방향의 한쪽 단부가 돌출하는 것과 같은 단면 형상으로 되어 있다. 즉, 중간층(3), 초전도 재료층(5) 및 보호층(7)의 상부 표면이, 외측으로 볼록한 곡면 형상으로 되어 있다. 그 때문에, 제 1 주면(1a) 상에 위치하는 중간층(3), 초전도 재료층(5) 및 보호층(7)은 각각, 두께가 폭 방향에서 변화하고 있다. 도 13의 예에서는, 중간층(3), 초전도 재료층(5) 및 보호층(7)은 각각, 폭 방향에 있어서의 한쪽 단부의 두께가 다른쪽 단부의 두께보다 크게 되어 있다.
초전도 선재(10E)에 있어서도, 제 2 주면(1b) 상에 위치하는 초전도 재료층(5)의 최대 두께 T2는 제 1 주면(1a) 상에 위치하는 초전도 재료층(5)의 최대 두께 T1보다 작게 되어 있다. 또, 제 2 주면(1b) 상에 위치하는 중간층(3) 및 보호층(7)의 최대 두께는 각각, 제 1 주면(1a) 상에 위치하는 중간층(3) 및 보호층(7)의 최대 두께보다 작게 되어 있다. 이 때문에, 초전도 선재(10E)는 도 1에 나타낸 초전도 선재(10)와 동일한 효과를 얻을 수 있다.
도 14는 실시 형태 4와 관련되는 초전도 선재의 제조 방법을 나타내는 흐름도다. 도 14를 참조하면, 실시 형태 4와 관련되는 초전도 선재의 제조 방법은, 도 4 ~ 도 8에 근거하여 설명한 실시 형태 1과 관련되는 초전도 선재의 제조 방법과 기본적으로 동일한 구성을 가지고 있다. 그러나, 세선 가공 공정을 가지고 있다는 점에서 실시 형태 1과는 다르다.
도 14를 참조하면, 우선 기판 준비 공정(S10)이 실시된다. 구체적으로는, 배향 금속 기판으로 이루어지고, 광폭의 테이프 형상을 가지는 기판(1)이 준비된다. 이 때의 기판(1)의 폭은, 예를 들어, 초전도 선재(10E)에 있어서의 기판(1)의 폭(예를 들어 4㎜ 폭)의 2배 정도의 크기(예를 들어 8㎜ 폭)로 할 수 있다.
다음에, 광폭의 기판(1)에 대해, 중간층 형성 공정(S20), 초전도 재료층 형성 공정(S30) 및 보호층 형성 공정(S40)이 이 순서로 실시된다. 중간층 형성 공정, 초전도 재료층 형성 공정 및 보호층 형성 공정은 각각, 실시 형태 1의 경우와 마찬가지로 실시된다. 이상의 공정이 실시되는 것에 의해, 광폭의 적층체(20)가 형성된다.
다음에, 광폭의 적층체(20)를 소정의 폭(예를 들어 4㎜ 폭)으로 절단하는 세선 가공 공정(S60)이 실시된다. 구체적으로는, 회전 블레이드를 이용하여 8㎜ 폭의 적층체를 기계적으로 절단하는 기계 슬리팅 가공을 행하는 것에 의해, 적층체를 4㎜ 폭으로 세선화한다.
세선 가공 공정(S60)에서는, 예를 들어, 폭 방향의 길이가 8㎜ 정도인 적층체(20)를 폭 방향으로 2 등분으로 절단하는 것에 의해, 4㎜ 폭의 적층체(20)가 2개 얻어진다. 도 13에 나타낸 적층체(20)는 이 중의 1개이다. 절단면은, 상기 2개의 적층체(20)의 각각에 있어, 폭 방향에 있어서의 한쪽의 단면으로 될 수 있다. 도 13에 나타낸 적층체(20)에서는, 기판(1)의 제 2 측면(1d)이 노출되어 있고, 중간층(3), 초전도 재료층(5) 및 보호층(7)에 의해 덮이지 않은 상태로 된다. 아울러, 도 13에 나타낸 적층체(20)와 절단면에 있어 대향하는, 적층체(20)(도시하지 않음)에 있어서는, 기판(1)의 제 1 측면(1c)이 노출된 상태로 된다. 즉, 도시하지 않은 적층체(20)에서는, 중간층(3), 초전도 재료층(5) 및 보호층(7)이, 기판(1)의 제 1 주면(1a) 및 제 2 측면(1d)의 전체를 덮음과 아울러, 제 2 주면(1b)의 일부를 덮고 있는 한편, 제 1 측면(1c)이 중간층(3), 초전도 재료층(5) 및 보호층(7)에 의해 덮이지 않고 노출된 상태로 된다.
아울러, 세선 가공 공정(S60)에서는 레이저 가공에 의해 적층체를 세선화해도 좋다. 해당 레이저 가공의 가공 조건을 조정하는 것에 의해서도, 도 13에 나타낸 적층체(20)를 얻을 수 있다.
다음에, 세선 가공된 적층체(20)의 주위에 안정화층(9)을 형성하는 안정화 형성 공정(S50)이 실시된다. 안정화 형성 공정은 실시 형태 1의 경우와 마찬가지로 실시된다. 이상의 공정이 실시되는 것에 의해, 도 13에 나타낸 초전도 선재(10E)가 제조된다.
<실시 형태 5>
도 15는 실시 형태 5와 관련되는 초전도 선재(10F)에 있어서의 적층체의 구성을 나타내는 단면 모식도이다. 도 15는 초전도 선재(10F)가 연장되는 방향에 교차하는 방향으로 절단한 단면을 나타내고 있다.
도 15를 참조하면, 실시 형태 5와 관련되는 초전도 선재(10F)는, 기본적으로는 도 1에 나타낸 초전도 선재(10)와 동일한 구조를 갖지만, 적층체(20)의 구조가 도 2에 나타낸 적층체(20)와는 다르다.
초전도 선재(10F)에서는, 기판(1)의 제 1 주면(1a)이 외측으로 볼록한 곡면 형상으로 되어 있다. 해당 곡면 형상에 있어서의 정상부는 제 1 주면(1a)에 있어서의 폭 방향의 거의 중앙부에 위치한다. 해당 곡면 형상에 있어서의 단부는, 제 1 주면(1a)의 폭 방향에 있어서의 단부에 위치한다. 제 1 주면(1a)에 따르도록, 중간층(3), 초전도 재료층(5) 및 보호층(7)이 형성되어 있다. 이 때문에, 적층체(20)의 상부 표면(보호층(7)의 상부 표면)도 외측으로 볼록한 곡면 형상으로 되어 있다. 중간층(3), 초전도 재료층(5) 및 보호층(7)은 각각, 두께가 폭 방향으로 변화하고 있다. 도 15에 나타낸 적층체(20)에 있어서도, 제 2 주면(1b) 상에 위치하는 초전도 재료층(5)의 최대 두께 T2는 제 1 주면(1a) 상에 위치하는 초전도 재료층(5)의 최대 두께 T1보다 작게 되어 있다.
초전도 선재(10F)에 있어서는, 제 1 주면(1a)가 곡면 형상으로 되어 있으므로, 제 1 주면(1a)이 평탄한 기판(1)에 비해, 제 1 주면(1a)의 표면적을 늘릴 수 있다. 그리고, 곡면 형상의 부분을 가지는 제 1 주면(1a)의 전체를 덮도록 중간층(3) 및 초전도 재료층(5)이 형성되기 때문에, 기판(1)과 중간층(3)의 접합 면적, 및 기판(1)과 초전도 재료층(5)의 접합 면적을 늘릴 수 있다. 이것에 의해, 기판(1)과 중간층(3)의 접합 강도, 및 기판(1)과 초전도 재료층(5)의 접합 강도를 한층 더 높일 수 있다.
아울러, 곡면 형상의 표면 부분은, 도 15에 나타내듯이, 제 1 주면(1a)의 전체 영역에 걸쳐 형성되어도 좋고, 제 1 주면(1a)에 부분적으로 형성되어도 좋다. 또, 곡면 형상의 표면 부분은, 외측으로 볼록한 곡면 형상이어도 좋고, 제 2 주면(1b)측으로 향하여 파인 곡면 형상(오목 형상)이어도 좋다.
도 16은 실시 형태 5와 관련되는 초전도 선재의 제조 방법을 나타내는 흐름도다. 도 16을 참조하면, 실시 형태 5와 관련되는 초전도 선재의 제조 방법은, 도 4 ~ 도 8에 근거하여 설명한 실시 형태 1과 관련되는 초전도 선재의 제조 방법과 기본적으로 동일한 구성을 가지고 있다. 그러나, 세선 가공 공정을 가지고 있다는 점에서 실시 형태 1과는 다르다.
도 16을 참조하면, 우선 기판 준비 공정(S10)이 실시된다. 구체적으로는, 배향 금속 기판으로 이루어지고, 광폭(예를 들어 30㎜ 정도)의 테이프 형상을 가지는 기판(1)이 준비된다.
다음에, 30㎜ 폭의 기판(1)을 소정의 폭(예를 들어 4㎜ 폭)으로 절단하는 세선 가공 공정(S70)이 실시된다. 구체적으로는, 도 17에 나타내듯이, 회전 블레이드를 이용하여 30㎜ 폭의 기판(1)을 기계적으로 절단하는 기계 슬리팅 가공을 행하는 것에 의해 기판(1)을 4㎜ 폭으로 세선화한다.
도 17은 세선 가공 공정에 이용되는 슬리터(slitter)의 구성을 모식적으로 나타내는 도면이다. 도 17의 우측에는 슬리터(30)에 의해 슬리팅(slitting)되는 기판(1)의 구성을 나타내고 있다.
도 17을 참조하면, 슬리터(30)는 복수의 회전 블레이드(31)와 복수의 스페이서(32)를 가진다. 슬리터(30)는, 예를 들어 합계 7매의 회전 블레이드(31)를 가지고 있다. 슬리터(30)의 위쪽의 회전축에는, 약 4㎜ 폭의 회전 블레이드(31)가 3매 배치되어 있다. 회전축 방향으로 인접하는 회전 블레이드(31) 사이에는 스페이서(32)가 배치되어 있다. 슬리터(30)의 아래쪽의 회전축에도 약 4㎜ 폭의 회전 블레이드(31)가 4매 배치되어 있다. 아울러 위쪽의 회전축과 아래쪽의 회전축에 마련하는 회전 블레이드(31)의 폭은 임의로 설정할 수 있다.
도 17에 나타내듯이, 제 2 주면(1b)측으로부터 회전 블레이드(31)가 접촉하여 슬리팅된 기판(1)은, 인접하는 회전 블레이드(31)간의 거리나 중첩(overlap) 높이 등의 슬리팅 조건을 조정하는 것에 의해, 제 1 주면(1a)의 폭 방향 중앙부가 돌출하는 것(제 1 주면(1a)이 볼록 형상으로 되는 것)과 같은 단면 형상이 되어 있다. 이것에 의해, 도 18에 나타내는 것과 같은 단면 형상의 기판(1)을 얻을 수 있다. 아울러, 제 1 주면(1a)측으로부터 회전 블레이드(31)가 접촉하여 슬리팅된 기판(1)은, 인접하는 회전 블레이드(31) 간의 거리나 중첩 높이 등의 슬리팅 조건을 조정하는 것에 의해, 제 2 주면(1b)의 폭 방향 중앙부가 돌출하는 것(제 2 주면(1b)이 볼록 형상으로 되는 것)과 같은 단면 형상이 된다.
위에서 설명한 바와 같이, 기계 슬리팅 가공에서는, 상하로 서로 대향하는 회전 블레이드(31)를 이용하여 전단에 의해 기판(1)을 절단하고 있다. 얻어진 세선(기판(1))의 각각에 있어, 회전 블레이드(31)가 들어가는 방향(슬리팅 방향)을 따라 에지 부분에 만곡이 발생한다. 구체적으로는, 위쪽의 회전 블레이드(31)에 의해 제 1 주면(1a)측으로부터 슬리팅한 세선(기판(1e))의 에지 부분에서는, 기판(1)이 제 1 주면(1a)측으로 만곡한다. 한편, 아래쪽의 회전 블레이드(31)에 의해 제 2 주면(1b)측으로부터 슬리팅한 세선(기판(1f))의 에지 부분에서는, 기판(1)이 제 2 주면(1b)측으로 만곡하여, 결과적으로, 제 1 주면(1a)이 볼록 형상으로 된다.
게다가, 도 17에 나타낸 기계 슬리팅 가공에 있어, 제 1 주면(1a)측으로 넣는 회전 블레이드(31)의 폭과 제 2 주면(1b)측으로 넣는 회전 블레이드(31)의 폭을 동일하게 했지만, 제 2 주면(1b) 측으로부터 넣는 회전 블레이드(31)에 소정의 선폭(예를 들어 4㎜ 폭)에 대응하는 회전 블레이드(31)를 이용함과 아울러, 제 1 주면(1a)측으로부터 넣는 회전 블레이드(31)로서 보다 폭이 좁은 회전 블레이드(31)를 이용하도록 해도 좋다. 이것에 의해, 제 2 주면(1b)측으로부터 슬리팅되어 얻어지는 세선(도 18에 나타내듯이 제 1 주면(1a)이 볼록 형상으로 된 기판(1))의 수를 많게 할 수 있다.
다음에, 도 18에 나타낸 기판(1)에 대해, 중간층 형성 공정(S20), 초전도 재료층 형성 공정(S30) 및 보호층 형성 공정(S40)이 이 순서로 실시된다. 중간층 형성 공정, 초전도 재료층 형성 공정 및 보호층 형성 공정은 각각, 실시 형태 1의 경우와 마찬가지로 실시된다. 이상의 공정이 실시되는 것에 의해, 도 15에 나타낸 적층체(20)가 형성된다.
다음에, 적층체(20)의 주위에 안정화층(9)을 형성하는 안정화 형성 공정(S50)이 실시된다. 안정화 형성 공정은, 실시 형태 1의 경우와 마찬가지로 실시된다. 이상의 공정이 실시되는 것에 의해, 도 15에 나타낸 초전도 선재(10F)가 제조된다.
(실시 형태 5의 변형예)
도 19는 실시 형태 5의 변형예와 관련되는 초전도 선재(10G)의 구성을 나타내는 단면 모식도이다. 도 19는 초전도 선재(10G)가 연장되는 방향에 교차하는 방향으로 절단한 단면을 나타내고 있다.
도 19를 참조하면, 변형예와 관련되는 초전도 선재(10G)는, 기본적으로는 도 1에 나타낸 초전도 선재(10)와 동일한 구조를 갖지만, 적층체(20)의 구조가 도 2에 나타낸 적층체(20)와 상이하다.
초전도 선재(10G)에 있어서는, 기판(1)의 제 1 주면(1a)에 대해 기판(1)의 폭 방향에 있어서의 단부에 곡면 형상의 부분이 마련되어 있다. 이것에 의해, 제 1 주면(1a)은 외측으로 볼록한 곡면 형상으로 되어 있다. 중간층(3), 초전도 재료층(5) 및 보호층(7)은 각각, 두께가 폭 방향으로 변화하고 있다. 초전도 선재(10G)에 있어서도, 제 2 주면(1b) 상에 위치하는 초전도 재료층(5)의 최대 두께 T2는 제 1 주면(1a) 상에 위치하는 초전도 재료층(5)의 최대 두께 T1보다 작게 되어 있다. 또, 제 2 주면(1b) 상에 위치하는 중간층(3) 및 보호층(7)의 최대 두께는 제 1 주면(1a) 상에 위치하는 중간층(3) 및 보호층(7)의 최대 두께보다 작게 되어 있다.
기판(1)의 폭 방향에 있어서의 단부에 곡면 형상의 부분을 마련하는 것에 의해, 제 1 주면(1a)의 폭 방향 단부에서, 기판(1)의 수축에 대한 중간층(3) 및 초전도 재료층(5)의 추종성을 향상시킬 수 있다. 이것에 의해, 기판(1)으로부터 중간층(3) 및 초전도 재료층(5)이 박리되는 것을 방지할 수 있다.
다음에, 도 19에 나타낸 초전도 선재(10G)의 제조 방법을 설명한다. 초전도 선재(10G)는, 기본적으로, 도 16에 나타낸 공정(S10) ~ 공정(S70)을 실시하는 것에 의해 얻을 수 있다. 아울러, 상술한 공정(S70)에 있어서의 세선 가공 공정에서는, 레이저 가공에 의해 광폭의 기판(1)을 소망의 폭으로 절단한 후, 절단된 기판(1)의 제 1 주면(1a)의 폭 방향 단부에 곡면 형상의 부분을 형성하기 위한 가공을 해도 좋다.
덧붙여 상기 실시 형태 1 ~ 5에서는, 초전도 재료층이 기판의 측면 및 제 2 주면의 적어도 일부를 덮도록 마련되는 구성으로서, 중간층, 초전도 재료층 및 보호층의 각각이 기판의 측면 및 제 2 주면의 적어도 일부를 덮는 구성에 대해 예시했지만, 본 발명은, 본 실시 형태에 한정되지 않고, 중간층 및 초전도 재료층이 기판의 측면 및 제 2 주면의 적어도 일부를 덮는 구성, 초전도 재료층만이 기판의 측면과 제 2 주면의 적어도 일부를 덮는 구성, 및, 초전도 재료층 및 보호층이 기판의 측면과 제 2 주면의 적어도 일부를 덮는 구성을 더 포함하고 있다. 이러한 구성 중, 중간층 및 초전도 재료층이 기판의 측면과 제 2 주면의 적어도 일부를 덮는 구성은, 기판의 측면 및 제 2 주면에 있어서도, 제 1 주면과 마찬가지로, 초전도 재료층의 배향성을 향상시킬 수 있는 점, 및, 중간층의 박리를 방지할 수 있는 점에서 바람직하다.
또, 상기의 실시 형태 1 ~ 5에서는, 적층체의 외주를 덮도록 안정화층을 형성하는 구성에 대해 예시했지만, 적어도 적층체의 표면에 안정화층을 마련하는 구성으로 해도 좋다. 이 경우, 보호층 상에 안정화층을 형성한 후에, 초전도 선재를 보호하는 관점으로부터, 초전도 선재의 외주를 절연 피복층으로 피복하는 구성으로 해도 좋다.
금번 개시된 실시 형태는 모든 점에서 예시이며, 제한적인 물건은 아니라고 생각되어야 하는 것이다. 본 발명의 범위는 상기한 실시 형태는 아니고 청구의 범위에 의해 나타내어지고, 청구의 범위와 균등한 의미, 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함되는 것이 의도된다.
1, 1e, 1f: 기판
3: 중간층
5: 초전도 재료층
7: 보호층
9: 안정화층
10, 10A~10G: 초전도 선재
20: 적층체
30: 슬리터
31: 회전 블레이드
32: 스페이서
3: 중간층
5: 초전도 재료층
7: 보호층
9: 안정화층
10, 10A~10G: 초전도 선재
20: 적층체
30: 슬리터
31: 회전 블레이드
32: 스페이서
Claims (10)
- 초전도 선재로서,
제 1 주면과, 상기 제 1 주면과 반대 측에 위치하는 제 2 주면을 포함하는 기판과,
상기 기판의 상기 제 1 주면 상에 배치된 초전도 재료층
을 구비하고,
상기 초전도 선재가 연장하는 방향의 적어도 일부에 있어, 상기 초전도 재료층은 상기 기판의 폭 방향에 있어서의 상기 기판의 측면과 상기 제 2 주면의 적어도 일부를 덮도록 마련되고,
상기 제 1 주면 상에 위치하는 상기 초전도 재료층의 두께는 상기 폭 방향으로 변화하고 있고, 또한 상기 제 2 주면 상에 위치하는 상기 초전도 재료층의 최대 두께는 상기 제 1 주면 상에 위치하는 상기 초전도 재료층의 최대 두께보다 작은
초전도 선재.
- 제 1 항에 있어서,
상기 기판의 상기 제 1 주면과 상기 초전도 재료층 사이에 배치된 중간층을 더 구비하고,
상기 초전도 선재가 연장하는 방향의 적어도 일부에 있어, 상기 중간층은 상기 기판의 상기 측면과 상기 제 2 주면의 적어도 일부를 덮도록 마련되고,
상기 제 2 주면 상에 위치하는 상기 중간층의 최대 두께는, 상기 제 1 주면 상에 위치하는 상기 중간층의 최대 두께보다 작은
초전도 선재.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 초전도 재료층 상에 형성된 보호층을 더 구비하고,
상기 초전도 선재가 연장하는 방향의 적어도 일부에 있어, 상기 보호층은 상기 기판의 상기 측면과 상기 제 2 주면의 적어도 일부를 덮도록 마련되고,
상기 제 2 주면 상에 위치하는 상기 보호층의 최대 두께는, 상기 제 1 주면 상에 위치하는 상기 보호층의 최대 두께보다 작은
초전도 선재.
- 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 주면 상에 위치하는 상기 초전도 재료층의 두께는 상기 폭 방향의 중앙부의 두께가 상기 폭 방향의 적어도 한쪽의 단부의 두께보다 커지도록, 상기 폭 방향으로 변화하고 있는
초전도 선재. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 주면 상에 위치하는 상기 초전도 재료층의 두께는 상기 폭 방향의 적어도 한쪽의 단부의 두께가 상기 폭 방향의 중앙부의 두께보다 커지도록, 상기 폭 방향으로 변화하고 있는
초전도 선재.
- 제 1 항에 있어서,
상기 초전도 선재가 연장하는 방향의 적어도 일부에 있어, 상기 제 2 주면의 상기 폭 방향의 한쪽의 단부 상에 위치하는 상기 초전도 재료층과, 상기 제 2 주면의 상기 폭 방향의 다른쪽의 단부 상에 위치하는 상기 초전도 재료층은 이격되어 있는
초전도 선재.
- 제 1 항에 있어서,
상기 초전도 재료층은 상기 기판의 상기 제 1 주면 상에 직접적 또는 간접적으로 마련되어 있는
초전도 선재. - 제 1 항에 있어서,
상기 기판의 상기 제 1 주면은 곡면 형상의 부분을 포함하는
초전도 선재.
- 제 8 항에 있어서,
상기 곡면 형상의 부분은 상기 제 1 주면에 있어 상기 폭 방향에 있어서의 단부에 위치하는
초전도 선재.
- 제 1 항에 있어서,
상기 초전도 재료층은 산화물 초전도 재료로 이루어지는
초전도 선재.
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2015
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