RU2791030C1

RU2791030C1 - Oxide superconducting wire and superconducting coil

Info

Publication number: RU2791030C1
Application number: RU2022127628A
Authority: RU
Inventors: Синдзи ФУДЗИТА
Original assignee: Фудзикура Лтд.
Filing date: 2020-04-06
Publication date: 2023-03-01

Abstract

FIELD: oxide superconducting wire and superconducting coil.

SUBSTANCE: invention relates to an oxide superconducting wire and superconducting coil. A superconducting wire contains a superconducting layered structure comprising a substrate, an oxide superconducting layer and a stabilizing copper coating layer formed around the superconducting layered structure. The thickness of the stabiliser layer ranges from 2 to 100 µm and the ratio of the stabiliser layer outer surface average roughness to the stabiliser layer thickness ranges from 0.005 to 0.03. The the stabiliser layer thickness is wtihin the range of 10 to 40 µm. The ratio (Ic/Ic0) of the critical current (Ic) after repeating the tensile test for 100000 times to the initial critical current (Ic0) measured before the tensile test is 0.99 or more.

EFFECT: invention provides for increasing resistance to repeated application of tensile force.

5 cl, 3 dwg, 1 tbl

Description

Область техникиTechnical field

Настоящее изобретение относится к оксидному сверхпроводящему проводу и сверхпроводящей катушке.The present invention relates to an oxide superconducting wire and a superconducting coil.

Уровень техникиState of the art

В сверхпроводящей катушке, сформированной путем намотки сверхпроводящего провода, имеющего оксидный сверхпроводящий слой, наслоенный на подложку, может многократно прикладываться сильное растягивающее усилие в продольном направлении сверхпроводящего провода. Поэтому важно, чтобы сверхпроводящий провод, используемый для сверхпроводящей катушки, обладал стойкостью к многократному растягивающему усилию.In a superconducting coil formed by winding a superconducting wire having an oxide superconducting layer layered on a substrate, a strong tensile force can be repeatedly applied in the longitudinal direction of the superconducting wire. Therefore, it is important that the superconducting wire used for the superconducting coil has multiple tensile force resistance.

В качестве конфигурации сверхпроводящего провода, вокруг сверхпроводящей слоистой структуры может формироваться стабилизирующий слой медного покрытия.As a configuration of the superconductive wire, a copper plating stabilization layer may be formed around the superconductive layer structure.

В Патентном документе 1, чтобы надежно предотвратить набухание и отслаивание полимерного покрытия, раскрыт сверхпроводящий провод, имеющий шероховатость верхней поверхности и нижней поверхности стабилизирующего слоя меди, сформированного на внешней периферии, от 0,3 до 1 мкм, что основано на средней арифметической шероховатости Ra по стандарту JIS B0601: 2013.In Patent Document 1, in order to reliably prevent swelling and peeling of the resin coating, a superconducting wire is disclosed having a roughness of the upper surface and the lower surface of the stabilizing copper layer formed on the outer periphery of 0.3 to 1 µm, which is based on the arithmetic average roughness Ra of JIS B0601:2013 standard.

В Патентном документе 2, чтобы предотвратить отслаивание сверхпроводящего слоя, когда полимерный материал спекается, чтобы покрыть внешнюю поверхность сверхпроводящей слоистой структуры для формирования изолирующего покрывающего слоя, раскрыт сверхпроводящий провод, в котором внешняя поверхность сверхпроводящей слоистой структуры имеет максимальную высоту Rz 890 нм или менее по стандарту JIS B0601: 2013.In Patent Document 2, in order to prevent peeling of the superconductive layer when a resin material is sintered to cover the outer surface of the superconductive layer structure to form an insulating cover layer, a superconductive wire is disclosed in which the outer surface of the superconductive layer structure has a maximum height of Rz of 890 nm or less in the standard JIS B0601: 2013.

Список цитированияCitation list

Патентные документыPatent Documents

Патентный документ 1Patent document 1

Японский патент № 6307987Japanese Patent No. 6307987

Патентный документ 2Patent document 2

Международная патентная публикация № 2013129568International Patent Publication No. 2013129568

Раскрытие сущности изобретенияDisclosure of the essence of the invention

Техническая проблемаTechnical problem

Как описано в Патентном документе 2, стабилизирующий слой, образованный медным покрытием, обычно имеет гладкую внешнюю поверхность и небольшую шероховатость поверхности. В Патентном документе 1 описано, что шероховатость поверхности стабилизирующего слоя увеличивается путем регулирования условий меднения. Однако при многократном приложении растягивающего усилия стабилизирующий слой отвердевает, и если стабилизирующий слой слишком шероховатый, сверхпроводящие характеристики могут ухудшиться или по меньшей мере часть сверхпроводящего провода разрушается из-за шероховатости поверхности.As described in Patent Document 2, the stabilizing layer formed by the copper coating generally has a smooth outer surface and a slight surface roughness. Patent Document 1 describes that the surface roughness of the stabilization layer is increased by adjusting the copper plating conditions. However, if the tensile force is repeatedly applied, the stabilizing layer hardens, and if the stabilizing layer is too rough, the superconductive performance may deteriorate or at least part of the superconductive wire is destroyed due to the surface roughness.

Настоящее изобретение было сделано с учетом вышеописанных обстоятельств, и целью настоящего изобретения является предложение оксидного сверхпроводящего провода или сверхпроводящей катушки, характеристики которых вряд ли ухудшатся даже при многократном приложении растягивающего усилия.The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and it is an object of the present invention to provide an oxide superconducting wire or a superconducting coil whose performance is unlikely to deteriorate even if a tensile force is repeatedly applied.

Решение проблемыSolution

Чтобы решить вышеописанные проблемы, оксидный сверхпроводящий провод согласно первому аспекту настоящего изобретения представляет собой сверхпроводящую слоистую структуру, включающую в себя подложку и оксидный сверхпроводящий слой, и стабилизирующий слой медного покрытия, сформированный вокруг сверхпроводящей слоистой структуры, в которой толщина d стабилизирующего слоя находится в диапазоне от 2 до 100 мкм, а отношение Ra/d среднеарифметической шероховатости Ra внешней поверхности стабилизирующего слоя к толщине d стабилизирующего слоя находится в диапазоне от 0,005 до 0,05.In order to solve the above-described problems, the oxide superconducting wire according to the first aspect of the present invention is a superconductive layer structure including a substrate and an oxide superconductive layer, and a copper plating stabilizing layer formed around the superconductive layer structure, in which the thickness d of the stabilizing layer is in the range of 2 to 100 μm, and the ratio Ra/d of the arithmetic mean roughness Ra of the outer surface of the stabilizing layer to the thickness d of the stabilizing layer is in the range from 0.005 to 0.05.

В оксидном сверхпроводящем проводе вышеописанного аспекта средняя арифметическая шероховатость Ra внешней поверхности может находиться в диапазоне от 0,1 до 1,0 мкм.In the oxide superconducting wire of the above aspect, the arithmetic average outer surface roughness Ra may be in the range of 0.1 to 1.0 µm.

Кроме того, толщина подложки может находиться в диапазоне от 50 до 75 мкм.In addition, the thickness of the substrate may be in the range of 50 to 75 µm.

Вокруг стабилизирующего слоя может предусматриваться изоляционный слой полимерной ленты.An insulating layer of polymeric tape may be provided around the stabilizing layer.

Между подложкой и оксидным сверхпроводящим слоем может располагаться промежуточный слой, толщина d стабилизирующего слоя может находиться в диапазоне от 10 до 40 мкм, и когда проводится испытание на растяжение оксидного сверхпроводящего провода в продольном направлении в диапазоне усилий от 180 до 600 МПа в жидком азоте, отношение (I_c/I_c0) критического тока (I_c) при многократном растяжении 100 000 раз к начальному критическому току (I_c0), измеренному до испытания на растяжение, составляет 0,99 или более.An intermediate layer may be disposed between the substrate and the oxide superconducting layer, the thickness d of the stabilizing layer may be in the range of 10 to 40 μm, and when the tensile test of the oxide superconducting wire in the longitudinal direction in the force range of 180 to 600 MPa in liquid nitrogen is performed, the ratio (I _c /I _c0 ) of the critical current (I _c ) when repeatedly stretched 100,000 times to the initial critical current (I _c0 ) measured before the tensile test is 0.99 or more.

Сверхпроводящая катушка согласно второму аспекту настоящего изобретения конфигурируется путем намотки оксидного сверхпроводящего провода, выполненного согласно первому аспекту.The superconducting coil according to the second aspect of the present invention is configured by winding the oxide superconducting wire made according to the first aspect.

Полезные эффекты изобретенияUseful effects of the invention

Согласно вышеописанным аспектам, отношение Ra/d среднеарифметической шероховатости Ra внешней поверхности стабилизирующего слоя к толщине d стабилизирующего слоя регулируется в соответствующем диапазоне относительно толщины d стабилизирующего слоя медного покрытия. Таким образом, можно предложить оксидный сверхпроводящий провод или сверхпроводящую катушку, характеристики которых не ухудшаются даже при многократном приложении растягивающего усилия.According to the aspects described above, the ratio Ra/d of the arithmetic average roughness Ra of the outer surface of the stabilizing layer to the thickness d of the stabilizing layer is adjusted in an appropriate range with respect to the thickness d of the stabilizing layer of the copper plating. Thus, it is possible to provide an oxide superconducting wire or a superconducting coil whose performance does not deteriorate even when the tensile force is repeatedly applied.

Краткое описание чертежейBrief description of the drawings

На фиг. 1 схематически представлен вид в перспективе поперечного сечения оксидного сверхпроводящего провода.In FIG. 1 is a schematic perspective view of a cross section of an oxide superconducting wire.

На фиг. 2 показан вид в перспективе примера сверхпроводящей катушки.In FIG. 2 is a perspective view of an example of a superconducting coil.

На фиг. 3 представлен вид в перспективе примера оксидного сверхпроводящего провода с изоляционным слоем из полимерной ленты.In FIG. 3 is a perspective view of an example of an oxide superconducting wire with a resin tape insulating layer.

Осуществление изобретенияImplementation of the invention

Здесь и далее со ссылкой на прилагаемые к описанию чертежи описываются предпочтительные варианты осуществления изобретения.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, the preferred embodiments of the invention are described.

На фиг. 1 схематически показан пример структуры оксидного сверхпроводящего провода (далее просто называемого сверхпроводящим проводом 10). Сверхпроводящий провод 10 включает в себя сверхпроводящую слоистую структуру 5, состоящую из подложки 1 и оксидного сверхпроводящего слоя 3, и стабилизирующий слой 6, сформированный вокруг сверхпроводящей слоистой структуры 5. Сверхпроводящая слоистая структура 5 данного варианта осуществления включает в себя промежуточный слой 2 между подложкой 1 и оксидным сверхпроводящим слоем 3, и защитный слой 4 на оксидном сверхпроводящем слое 3 на противоположной стороне подложки 1. То есть, промежуточный слой 2, оксидный сверхпроводящий слой 3 и защитный слой 4 наслоены в таком порядке на одной основной поверхности 1a лентообразной подложки 1.In FIG. 1 schematically shows an example of the structure of an oxide superconducting wire (hereinafter simply referred to as superconducting wire 10). The superconductive wire 10 includes a superconductive layer structure 5 composed of a substrate 1 and an oxide superconductor layer 3, and a stabilizing layer 6 formed around the superconductive layer structure 5. The superconductive layer structure 5 of this embodiment includes an intermediate layer 2 between the substrate 1 and oxide superconductive layer 3, and a protective layer 4 on the oxide superconductive layer 3 on the opposite side of the substrate 1. That is, the intermediate layer 2, the oxide superconductive layer 3, and the protective layer 4 are layered in this order on one main surface 1a of the tape-like substrate 1.

Подложка 1 имеет форму ленты и включает в себя основные поверхности 1a и 1b с обеих сторон в направлении толщины, соответственно. Подложка 1 изготовлена, например, из металла. Конкретные примеры металла, образующего подложку 1, включают в себя никелевые сплавы, типичные для Hastelloy (зарегистрированный товарный знак), нержавеющую сталь и ориентированные сплавы NiW, в которых текстура внедрена в никелевый сплав. Толщина подложки 1 может быть соответствующим образом отрегулирована в зависимости от цели и находится, например, в диапазоне от 10 до 500 мкм. Для того чтобы сделать сверхпроводящий провод 10 тонким, толщина подложки 1 предпочтительно находится в диапазоне от 50 до 75 мкм. Если подложка 1 слишком толстая, плотность тока на единицу площади поперечного сечения сверхпроводящего провода 10 уменьшается. Если подложка 1 слишком тонкая, прочность сверхпроводящего провода 10 уменьшается при приложении внешней силы, например, электромагнитной силы. В подложке 1 поверхность, на которой сформирован промежуточный слой 2, называется первой основной поверхностью 1a, а поверхность, противоположная первой основной поверхности 1a, называется второй основной поверхностью 1b.The substrate 1 is in the form of a ribbon and includes major surfaces 1a and 1b on both sides in the thickness direction, respectively. The substrate 1 is made of metal, for example. Specific examples of the metal constituting the substrate 1 include nickel alloys typical of Hastelloy (registered trademark), stainless steel, and oriented NiW alloys in which the texture is embedded in the nickel alloy. The thickness of the substrate 1 can be appropriately adjusted depending on the purpose and is, for example, in the range of 10 to 500 µm. In order to make the superconducting wire 10 thin, the thickness of the substrate 1 is preferably in the range of 50 to 75 µm. If the substrate 1 is too thick, the current density per unit cross-sectional area of the superconducting wire 10 decreases. If the substrate 1 is too thin, the strength of the superconducting wire 10 decreases when an external force such as an electromagnetic force is applied. In the substrate 1, the surface on which the intermediate layer 2 is formed is called the first main surface 1a, and the surface opposite the first main surface 1a is called the second main surface 1b.

С точки зрения управления ориентацией оксидного сверхпроводящего слоя 3, предпочтительно обеспечить промежуточный слой 2 на первой основной поверхности 1a подложки 1 и сформировать оксидный сверхпроводящий слой 3 на основной поверхности 2a промежуточного слоя 2. Основная поверхность 2a промежуточного слоя 2 представляет собой поверхность, противоположную стороне подложки 1. Промежуточный слой 2 может иметь многослойную структуру и может иметь слой предотвращения диффузии, подстилающий слой, ориентирующий слой, покрывающий слой и тому подобное в порядке, например, от стороны подложки 1 до стороны оксидного сверхпроводящего слоя 3. Эти слои не всегда располагаются один за другим, и некоторые слои могут быть опущены, или два или более слоев одного типа могут наноситься многократно. Когда первая основная поверхность 1a подложки 1 имеет ориентацию, промежуточный слой 2 может не формироваться.From the point of view of controlling the orientation of the oxide superconductive layer 3, it is preferable to provide the intermediate layer 2 on the first main surface 1a of the substrate 1, and to form the oxide superconductive layer 3 on the main surface 2a of the intermediate layer 2. The main surface 2a of the intermediate layer 2 is the surface opposite the side of the substrate 1 The intermediate layer 2 may have a multi-layer structure and may have a diffusion prevention layer, an underlayer, an alignment layer, a cover layer, and the like in order, for example, from the side of the substrate 1 to the side of the oxide superconducting layer 3. These layers are not always arranged one after the other. , and some layers may be omitted, or two or more layers of the same type may be applied multiple times. When the first major surface 1a of the substrate 1 has an orientation, the intermediate layer 2 may not be formed.

Слой предотвращения диффузии имеет функцию подавления диффузии части компонентов подложки 1 в оксидный сверхпроводящий слой 3 в качестве примесей. Примеры материала слоя предотвращения диффузии включают в себя Si₃N₄, Al₂O₃, GZO (Gd₂Zr₂O₇) и тому подобное. Толщина слоя предотвращения диффузии составляет, например, от 10 до 400 нм.The diffusion prevention layer has a function of suppressing diffusion of a portion of the components of the substrate 1 into the oxide superconducting layer 3 as impurities. Examples of the diffusion prevention layer material include Si ₃ N ₄ , Al ₂ O ₃ , GZO (Gd ₂ Zr ₂ O ₇ ) and the like. The thickness of the diffusion prevention layer is, for example, 10 to 400 nm.

Подстилающий слой используется для уменьшения реакции на границе раздела между подложкой 1 и оксидным сверхпроводящим слоем 3 для улучшения ориентации слоя, формируемого на подстилающем слое. Примеры материала подстилающего слоя включают в себя Y₂O₃, Er₂O₃, CeO₂, Dy₂O₃, Eu₂O₃, Ho₂O₃, La₂O₃ и тому подобное. Толщина подстилающего слоя составляет, например, от 10 до 100 нм.The underlayer is used to reduce the reaction at the interface between the substrate 1 and the oxide superconducting layer 3 to improve the orientation of the layer formed on the underlay. Examples of the base layer material include Y ₂ O ₃ , Er ₂ O ₃ , CeO ₂ , Dy ₂ O ₃ , Eu ₂ O ₃ , Ho ₂ O ₃ , La ₂ O ₃ and the like. The thickness of the underlying layer is, for example, from 10 to 100 nm.

Ориентирующий слой формируется из двуосно ориентируемого вещества для управления ориентацией кристаллов покрывающего слоя, формируемого на нем. Примеры материала ориентирующего слоя включают в себя оксиды металлов, такие как Gd₂Zr₂O₇, MgO, ZrO₂-Y₂O₃(YSZ), SrTiO₃, CeO₂, Y₂O₃, Al₂O₃, Gd₂O₃, Zr₂O₃, Ho₂O₃, Nd₂O₃ и тому подобное. Ориентирующий слой предпочтительно формируется методом осаждения с помощью ионного луча (IBAD).The alignment layer is formed from a biaxially oriented substance to control the crystal orientation of the overlay layer formed thereon. Examples of the alignment layer material include metal oxides such as Gd ₂ Zr ₂ O ₇ , MgO, ZrO ₂ -Y ₂ O ₃ (YSZ), SrTiO ₃ , CeO ₂ , Y ₂ O ₃ , Al ₂ O ₃ , Gd ₂ O ₃ , Zr ₂ O ₃ , Ho ₂ O ₃ , Nd ₂ O ₃ and the like. The alignment layer is preferably formed by ion beam deposition (IBAD).

Покрывающий слой формируется на поверхности вышеописанного ориентирующего слоя из материала, в котором кристаллические зерна могут быть ориентированы в плоскостном направлении. Примеры материала покрывающего слоя включают в себя CeO₂, Y₂O₃, Al₂O₃, Gd₂O₃, ZrO₂, YSZ, Ho₂O₃, Nd₂O₃, LaMnO₃ и тому подобное. Толщина покрывающего слоя составляет, например, от 50 до 5000 нм.A cover layer is formed on the surface of the above-described alignment layer from a material in which crystal grains can be oriented in a planar direction. Examples of the cover layer material include CeO ₂ , Y ₂ O ₃ , Al ₂ O ₃ , Gd ₂ O ₃ , ZrO ₂ , YSZ, Ho ₂ O ₃ , Nd ₂ O ₃ , LaMnO ₃ and the like. The thickness of the coating layer is, for example, 50 to 5000 nm.

Оксидный сверхпроводящий слой 3 состоит из оксидного сверхпроводника. Оксидный сверхпроводник особо не ограничивается, и его примеры включают в себя оксидный сверхпроводник на основе RE-Ba-Cu-O, представленный общей формулой REBa₂Cu₃O_x (RE123). Примеры редкоземельного элемента RE включают в себя одно или более из Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb и Lu. Толщина оксидного сверхпроводящего слоя 3 составляет, например, приблизительно от 0,5 до 5 мкм. Примеры способа создания слоистой структуры оксидного сверхпроводящего слоя 3 включают в себя способ напыления, способ вакуумного осаждения из паровой фазы, способ лазерного осаждения из паровой фазы, способ осаждения из паровой фазы электронным лучом, способ импульсного лазерного осаждения (PLD-способ), метод химического осаждения из паровой фазы (CVD-способ), способ металлоорганического разложения (MOD-способ) и тому подобное. Прежде всего, с точки зрения производительности и тому подобного, предпочтительно наслаивать оксидный сверхпроводящий слой 3 PLD-способом. Оксидный сверхпроводящий слой 3 может включать в себя примеси, такие как искусственные контакты.The oxide superconducting layer 3 is composed of an oxide superconductor. The oxide superconductor is not particularly limited, and examples thereof include an oxide superconductor based on RE-Ba-Cu-O represented by the general formula REBa ₂ Cu ₃ O _x (RE123). Examples of the rare earth element RE include one or more of Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, and Lu. The thickness of the oxide superconducting layer 3 is, for example, about 0.5 to 5 µm. Examples of the layered structure forming method of the oxide superconducting layer 3 include sputtering method, vacuum vapor deposition method, laser vapor deposition method, electron beam vapor deposition method, pulsed laser deposition (PLD) method, chemical deposition method. vapor phase (CVD method), organometallic decomposition method (MOD method), and the like. First of all, from the viewpoint of productivity and the like, it is preferable to layer the oxide superconducting layer 3 in a PLD manner. The oxide superconducting layer 3 may include impurities such as artificial contacts.

Защитный слой 4 выполняет такие функции, как шунтирование сверхтока, возникающего во время аварии, и подавление химической реакции, происходящей между оксидным сверхпроводящим слоем 3 и слоем, нанесенным на защитный слой 4. Примеры материала защитного слоя 4 включают в себя серебро (Ag), медь (Cu), золото (Au) и сплавы, включающие один или несколько из этих материалов. Когда в качестве защитного слоя 4 используется слой Ag или слой сплава Ag, предпочтительно, чтобы защитный слой 4 включал 50% или более серебра в молярном или весовом соотношении. Защитный слой 4 покрывает по меньшей мере основную поверхность 3a оксидного сверхпроводящего слоя 3. Основная поверхность 3a оксидного сверхпроводящего слоя 3 является поверхностью, противоположной стороне промежуточного слоя 2. Защитный слой 4 может покрывать часть или всю область, выбранную на боковой поверхности оксидного сверхпроводящего слоя 3, боковой поверхности промежуточного слоя 2, боковой поверхности и задней поверхности подложки 1. Защитный слой 4 может состоять из двух или более видов или двух или более металлических слоев. Толщина защитного слоя 4 особо не ограничивается; однако она может составлять, например, приблизительно от 1 до 30 мкм.The protective layer 4 performs functions such as shunting the overcurrent generated during an accident and suppressing the chemical reaction occurring between the oxide superconducting layer 3 and the layer deposited on the protective layer 4. Examples of the material of the protective layer 4 include silver (Ag), copper (Cu), gold (Au), and alloys containing one or more of these materials. When an Ag layer or an Ag alloy layer is used as the protective layer 4, it is preferable that the protective layer 4 includes 50% or more of silver in a molar or weight ratio. The protective layer 4 covers at least the main surface 3a of the oxide superconductive layer 3. The main surface 3a of the oxide superconductive layer 3 is the surface opposite the side of the intermediate layer 2. The protective layer 4 may cover a part or all of an area selected on the side surface of the oxide superconductive layer 3, the side surface of the intermediate layer 2, the side surface and the back surface of the substrate 1. The protective layer 4 may be composed of two or more kinds or two or more metal layers. The thickness of the protective layer 4 is not particularly limited; however, it may be, for example, from about 1 to 30 microns.

Сверхпроводящая слоистая структура 5 имеет первую основную поверхность 5a и вторую основную поверхность 5c. Первая основная поверхность 5a сверхпроводящей слоистой структуры 5 является поверхностью на стороне, на которую наслоен оксидный сверхпроводящий слой 3, если смотреть со стороны подложки 1. Когда сверхпроводящая слоистая структура 5 включает в себя защитный слой 4, первая основная поверхность 5a может быть основной поверхностью 4a защитного слоя 4. Основная поверхность 4a защитного слоя 4 является поверхностью, противоположной стороне оксидного сверхпроводящего слоя 3. Вторая основная поверхность 5c сверхпроводящей слоистой структуры 5 является поверхностью, противоположной первой основной поверхности 5a в направлении толщины сверхпроводящей слоистой структуры 5. Вторая основная поверхность 5c сверхпроводящей слоистой структуры 5 может быть второй основной поверхностью 1b подложки 1. Когда защитный слой 4 нанесен на вторую основную поверхность 1b подложки 1, по меньшей мере часть второй основной поверхности 5c сверхпроводящей слоистой структуры 5 может представлять собой внешнюю поверхность защитного слоя 4.The superconducting layer structure 5 has a first main surface 5a and a second main surface 5c. The first main surface 5a of the superconductive layer structure 5 is the surface on the side on which the oxide superconductive layer 3 is deposited as viewed from the side of the substrate 1. When the superconductive layer structure 5 includes the protective layer 4, the first main surface 5a may be the main surface 4a of the protective layer 4. The main surface 4a of the protective layer 4 is a surface opposite the side of the oxide superconductive layer 3. The second main surface 5c of the superconductive layer structure 5 is the surface opposite the first main surface 5a in the thickness direction of the superconductive layer structure 5. The second main surface 5c of the superconductive layer structure 5 may be the second major surface 1b of the substrate 1. When the protective layer 4 is deposited on the second major surface 1b of the substrate 1, at least a portion of the second major surface 5c of the superconductive layered structure 5 may be an outer surface. thickness of the protective layer 4.

Кроме того, сверхпроводящая слоистая структура 5 имеет боковые поверхности 5b с обеих сторон в направлении ширины. Боковая поверхность 5b сверхпроводящей слоистой структуры 5 может включать в себя боковую поверхность подложки 1, боковую поверхность промежуточного слоя 2, боковую поверхность оксидного сверхпроводящего слоя 3 и боковую поверхность защитного слоя 4. Когда по меньшей мере часть боковой поверхности 5b сверхпроводящего слоистой структуры 5 покрыта защитным слоем 4, по меньшей мере часть боковой поверхности 5b сверхпроводящего слоистой структуры 5 может представлять собой внешнюю поверхность защитного слоя 4.In addition, the superconducting layer structure 5 has side surfaces 5b on both sides in the width direction. The side surface 5b of the superconductive layer structure 5 may include a side surface of the substrate 1, a side surface of the intermediate layer 2, a side surface of the oxide superconductive layer 3, and a side surface of the protective layer 4. When at least a portion of the side surface 5b of the superconductive layer structure 5 is covered with a protective layer 4, at least part of the side surface 5b of the superconductive layer structure 5 may be the outer surface of the protective layer 4.

Стабилизирующий слой 6 сформирован таким образом, чтобы покрывать по меньшей мере часть внешней поверхности сверхпроводящей слоистой структуры 5. В частности, стабилизирующий слой 6 покрывает по меньшей мере часть первой основной поверхности 5a и по меньшей мере часть второй основной поверхности 5c сверхпроводящей слоистой структуры 5. Предпочтительно, чтобы стабилизирующий слой 6 покрывал всю первую основную поверхность 5a, две боковых поверхности 5b и вторую основную поверхность 5c сверхпроводящей слоистой структуры 5. Толщина d стабилизирующего слоя 6 особо не ограничивается; однако она составляет, например, приблизительно от 1 до 300 мкм. С точки зрения придания сверхпроводящему проводу 10 небольшой толщины и обеспечения стойкости к многократному растяжению, толщина d стабилизирующего слоя 6 предпочтительно находится в диапазоне от 2 до 100 мкм.The stabilizing layer 6 is formed to cover at least a part of the outer surface of the superconductive layer structure 5. Specifically, the stabilizing layer 6 covers at least a part of the first main surface 5a and at least a part of the second main surface 5c of the superconductive layer structure 5. Preferably so that the stabilizing layer 6 covers the entire first main surface 5a, two side surfaces 5b, and the second main surface 5c of the superconducting layer structure 5. The thickness d of the stabilizing layer 6 is not particularly limited; however, it is, for example, about 1 to 300 µm. From the viewpoint of making the superconducting wire 10 thin and resistant to repeated stretching, the thickness d of the stabilizing layer 6 is preferably in the range of 2 to 100 µm.

Стабилизирующий слой 6 выполняет функцию обходного участка для коммутации сверхтока, возникающего при переводе оксидного сверхпроводящего слоя 3 в нормальное проводящее состояние. Примеры материала стабилизирующего слоя 6 включают в себя металлы, такие как медь, медные сплавы (например, сплав Cu-Zn, сплав Cu-Ni и тому подобное), алюминий, алюминиевые сплавы и серебро. Стабилизирующий слой 6 может формироваться путем нанесения покрытия, например, электролитического покрытия. С точки зрения проводимости, стоимости и тому подобного, предпочтительно, чтобы стабилизирующий слой 6 состоял из меди. Перед этапом формирования стабилизирующего слоя 6 посредством меднения, слой основного металла (на чертеже не показан) может формироваться на внешней поверхности сверхпроводящей слоистой структуры 5 посредством напыления или тому подобного. В качестве материала основного металлического слоя обычно используется тот же металл, что и металл для нанесения покрытия. Толщина слоя основного металла может составлять от 0,1 до 10 мкм. Слой основного металла предпочтительно формируется тоньше, чем стабилизирующий слой 6.The stabilizing layer 6 performs the function of a bypass section for switching the overcurrent that occurs when the oxide superconducting layer 3 is transferred to the normal conductive state. Examples of the material of the stabilization layer 6 include metals such as copper, copper alloys (eg, Cu-Zn alloy, Cu-Ni alloy, and the like), aluminum, aluminum alloys, and silver. The stabilizing layer 6 may be formed by coating, for example electroplating. From the point of view of conductivity, cost, and the like, it is preferable that the stabilizing layer 6 is composed of copper. Before the step of forming the stabilization layer 6 by copper plating, a base metal layer (not shown in the drawing) may be formed on the outer surface of the superconducting layer structure 5 by sputtering or the like. The base metal layer material is usually the same metal as the coating metal. The thickness of the base metal layer can be from 0.1 to 10 µm. The base metal layer is preferably formed thinner than the stabilizing layer 6.

Ниже описывается средство для улучшения стойкости к многократному приложению растягивающего усилия. Когда растягивающее усилие прикладывается многократно, а толщина стабилизирующего слоя 6 является локально малой, или средняя арифметическая шероховатость Ra внешней поверхности стабилизирующего слоя 6 является локально большой (шероховатый участок), напряжение концентрируется на тонких или шероховатых участках. Поэтому, начиная с этих точек, может произойти ухудшение сверхпроводящих характеристик или разрушение по меньшей мере части сверхпроводящего провода.The means for improving the repeated tensile strength is described below. When a tensile force is repeatedly applied and the thickness of the stabilizing layer 6 is locally small, or the arithmetic average roughness Ra of the outer surface of the stabilizing layer 6 is locally large (rough area), the stress is concentrated in thin or rough areas. Therefore, starting from these points, deterioration of the superconducting performance or destruction of at least a portion of the superconducting wire may occur.

Когда толщина стабилизирующего слоя 6 увеличена в целом, напряжение рассеивается по всей толщине и улучшается стойкость к многократному растягивающему усилию; однако при этом увеличивается площадь поперечного сечения или толщина сверхпроводящего провода 10. То есть, отношение площади поперечного сечения или толщины оксидного сверхпроводящего слоя 3 к площади поперечного сечения или к толщине сверхпроводящего провода 10 уменьшается. Поэтому в применяемых изделиях, таких как сверхпроводящие катушки и сверхпроводящие кабели, плотность тока при усреднении по площади поперечного сечения применяемых изделий является низкой. Поэтому, чтобы улучшить характеристики применяемого изделия, предпочтительно уменьшают площадь поперечного сечения или толщину сверхпроводящего провода 10.When the thickness of the stabilizing layer 6 is increased as a whole, the stress is dissipated throughout the thickness and the multiple tensile strength is improved; however, the cross-sectional area or thickness of the superconducting wire 10 increases. That is, the ratio of the cross-sectional area or thickness of the oxide superconducting layer 3 to the cross-sectional area or thickness of the superconducting wire 10 decreases. Therefore, in applied products such as superconducting coils and superconducting cables, the current density when averaged over the cross-sectional area of the applied products is low. Therefore, in order to improve the performance of the product to be used, it is preferable to reduce the cross-sectional area or the thickness of the superconducting wire 10.

Для того чтобы улучшить стойкость к многократному растяжению при уменьшении толщины d стабилизирующего слоя 6, предпочтительно, чтобы чем меньше толщина d стабилизирующего слоя 6, тем меньше должна быть среднеарифметическая шероховатость Ra внешней поверхности стабилизирующего слоя 6. Поэтому, если отношение Ra/d среднеарифметической шероховатости Ra внешней поверхности стабилизирующего слоя к толщине d стабилизирующего слоя находится в заранее заданном небольшом диапазоне, можно предположить, что это поспособствует улучшению стойкости. В частности, отношение Ra/d предпочтительно находится в диапазоне от 0,005 до 0,05, более предпочтительно 0,04 или менее, и еще более предпочтительно – 0,03 или менее. В результате можно получить сверхпроводящий провод 10, характеристики которого вряд ли ухудшатся даже при многократном приложении растягивающего усилия.In order to improve the resistance to multiple stretching by decreasing the thickness d of the stabilizing layer 6, it is preferable that the thinner the thickness d of the stabilizing layer 6, the smaller the arithmetic average roughness Ra of the outer surface of the stabilizing layer 6 should be. Therefore, if the ratio Ra/d of the arithmetic average roughness Ra the outer surface of the stabilizing layer to the thickness d of the stabilizing layer is in a predetermined small range, it can be assumed that this will contribute to the improvement of resistance. In particular, the Ra/d ratio is preferably in the range of 0.005 to 0.05, more preferably 0.04 or less, and even more preferably 0.03 or less. As a result, it is possible to obtain a superconducting wire 10 whose performance is unlikely to deteriorate even if the tensile force is repeatedly applied.

Когда среднеарифметическая шероховатость Ra внешней поверхности стабилизирующего слоя 6 мала, возникает проблема в выборе условий нанесения покрытия и производительности, например, замедление скорости нанесения покрытия при формировании слоя способом меднения. Поэтому эффективным является контроль отношения Ra/d, как описано выше, чтобы уменьшить толщину d стабилизирующего слоя 6 без чрезмерного уменьшения средней арифметической шероховатости Ra внешней поверхности стабилизирующего слоя 6, и улучшить стойкость к многократному растяжению. Среднеарифметическая шероховатость Ra внешней поверхности стабилизирующего слоя 6 предпочтительно находится в диапазоне от 0,1 до 1,0 мкм. В таком диапазоне может быть обеспечена достаточная адгезия между стабилизирующим слоем 6 и описываемой ниже полимерной пропиткой.When the arithmetic mean roughness Ra of the outer surface of the stabilizing layer 6 is small, there is a problem in selecting the plating conditions and productivity, such as slowing down the plating speed when forming the layer by the copper plating method. Therefore, it is effective to control the Ra/d ratio as described above to reduce the thickness d of the stabilization layer 6 without excessively reducing the arithmetic average roughness Ra of the outer surface of the stabilization layer 6, and to improve the multiple stretching resistance. The arithmetic mean roughness Ra of the outer surface of the stabilizing layer 6 is preferably in the range of 0.1 to 1.0 µm. In such a range, sufficient adhesion between the stabilizing layer 6 and the resin impregnation described below can be ensured.

Когда толщина d стабилизирующего слоя 6 или значение среднеарифметической шероховатости Ra внешней поверхности стабилизирующего слоя 6 различны для каждой области внешней поверхности стабилизирующего слоя 6, предпочтительно, чтобы для каждой области значение толщины d стабилизирующего слоя 6 и значение отношения Ra/d находились в пределах диапазонов, описанных выше. Например, в качестве области, составляющей внешнюю поверхность стабилизирующего слоя 6, можно упомянуть первую основную поверхность 6a, две боковые поверхности 6b, вторую основную поверхность 6c и четыре угловых участка 6d. В пределах области, где не ожидается значительного изменения значений толщины d стабилизирующего слоя 6 или среднеарифметической шероховатости Ra внешней поверхности стабилизирующего слоя 6, значение толщины d стабилизирующего слоя 6 или отношения Ra/d могут определяться репрезентативными значениями, например, среднеарифметическими значениями. Первая основная поверхность 6a стабилизирующего слоя 6 представляет собой область, соответствующую первой основной поверхности 5a сверхпроводящей слоистой структуры 5. Боковая поверхность 6b стабилизирующего слоя 6 представляет собой область, соответствующую боковой поверхности 5b сверхпроводящей слоистой структуры 5. Вторая основная поверхность 6c стабилизирующего слоя 6 представляет собой область, соответствующую второй основной поверхности 5c сверхпроводящей слоистой структуры 5. Угловой участок 6d стабилизирующего слоя 6 представляет собой область между основными поверхностями 6a и 6c и боковой поверхностью 6b.When the thickness d of the stabilization layer 6 or the value of the arithmetic average roughness Ra of the outer surface of the stabilization layer 6 is different for each region of the outer surface of the stabilization layer 6, it is preferable that for each region the thickness value d of the stabilization layer 6 and the value of the Ra/d ratio are within the ranges described higher. For example, as the area constituting the outer surface of the stabilizing layer 6, the first main surface 6a, two side surfaces 6b, the second main surface 6c, and four corner portions 6d can be mentioned. Within the region where no significant change in the values of the thickness d of the stabilizing layer 6 or the arithmetic average roughness Ra of the outer surface of the stabilizing layer 6 is not expected, the value of the thickness d of the stabilizing layer 6 or the ratio Ra/d can be determined by representative values, for example, arithmetic average values. The first main surface 6a of the stabilizing layer 6 is an area corresponding to the first main surface 5a of the superconductive layer structure 5. The side surface 6b of the stabilizing layer 6 is an area corresponding to the side surface 5b of the superconductive layer structure 5. The second main surface 6c of the stabilizing layer 6 is an area corresponding to the second main surface 5c of the superconducting layer structure 5. The corner portion 6d of the stabilization layer 6 is the region between the main surfaces 6a and 6c and the side surface 6b.

Способ изготовления сверхпроводящего провода 10 включает в себя, например, этап наслоения и этап формирования стабилизирующего слоя. На этапе наслоения оксидный сверхпроводящий слой 3 наносится на подложку 1 с промежуточным слоем 2 или без него для изготовления сверхпроводящей слоистой структуры 5. На этапе формирования стабилизирующего слоя вокруг сверхпроводящей слоистой структуры 5 формируется стабилизирующий слой 6. При изготовлении сверхпроводящего провода 10 толщина d стабилизирующего слоя 6 и среднеарифметическая шероховатость Ra внешней поверхности стабилизирующего слоя 6 регулируются таким образом, чтобы толщина d стабилизирующего слоя 6 и отношение Ra/d находились в пределах описанных выше диапазонов. Например, на этапе формирования стабилизирующего слоя, если стабилизирующий слой 6 формируется путем нанесения медного покрытия, толщина d стабилизирующего слоя 6 и среднеарифметическая шероховатость Ra внешней поверхности стабилизирующего слоя 6 регулируются путем задания условий нанесения медного покрытия. Кроме того, после этапа формирования стабилизирующего слоя средняя арифметическая шероховатость Ra может быть отрегулирована, например, путем обработки внешней поверхности стабилизирующего слоя 6 абразивным материалом, таким как полировальная бумага.The method for manufacturing the superconducting wire 10 includes, for example, a layering step and a step of forming a stabilizing layer. In the layering step, an oxide superconducting layer 3 is deposited on a substrate 1 with or without an intermediate layer 2 to fabricate a superconducting layered structure 5. In a step of forming a stabilizing layer, a stabilizing layer 6 is formed around the superconducting layered structure 5. In manufacturing the superconducting wire 10, the thickness d of the stabilizing layer 6 and the arithmetic mean roughness Ra of the outer surface of the stabilizing layer 6 are adjusted so that the thickness d of the stabilizing layer 6 and the ratio Ra/d are within the ranges described above. For example, in the step of forming the stabilizing layer, if the stabilizing layer 6 is formed by applying copper plating, the thickness d of the stabilizing layer 6 and the arithmetic average roughness Ra of the outer surface of the stabilizing layer 6 are controlled by setting the copper plating conditions. In addition, after the step of forming the stabilizing layer, the arithmetic average roughness Ra can be adjusted, for example, by treating the outer surface of the stabilizing layer 6 with an abrasive material such as polishing paper.

На фиг. 2 показан пример сверхпроводящей катушки 100, выполненной из сверхпроводящего провода 10. Для изготовления сверхпроводящей катушки 100, сверхпроводящий провод 10 наматывается, например, вдоль внешней периферийной поверхности сердечника обмотки для формирования многослойного корпуса 101 катушки. В корпусе 101 катушки сверхпроводящий провод 10 наслаивается в направлении толщины. Множество элементов сверхпроводящего провода 10 могут соединяться для формирования одного корпуса 101 катушки. Далее, сверхпроводящая катушка 100 получается путем пропитки корпуса 101 катушки полимером, таким как эпоксидная смола, чтобы покрыть корпус 101 катушки для фиксации сверхпроводящего провода 10.In FIG. 2 shows an example of a superconducting coil 100 made from a superconducting wire 10. To manufacture the superconducting coil 100, the superconducting wire 10 is wound along the outer circumferential surface of the winding core, for example, to form a multilayer coil body 101. In the coil body 101, the superconducting wire 10 is layered in the thickness direction. A plurality of elements of the superconducting wire 10 may be connected to form one coil body 101 . Further, the superconducting coil 100 is obtained by impregnating the coil body 101 with a resin such as epoxy resin to coat the coil body 101 to fix the superconducting wire 10.

Сверхпроводящая катушка 100, показанная на фиг. 2, сконфигурирована путем наслоения множества корпусов 101 катушек, которые представляют собой блинные катушки. Блинная катушка – это катушка, сформированная путем намотки лентообразного сверхпроводящего провода 10 таким образом, чтобы он перекрывался в направлении толщины. Каждый корпус 101 катушки является кольцевым. Множество корпусов 101 катушек могут электрически соединяться друг с другом. Сверхпроводящая катушка 100 может использоваться в сверхпроводящем устройстве. Количество корпусов 101 катушек, включенных в сверхпроводящую катушку 100, особо не ограничено. То есть, сверхпроводящая катушка 100 может включать один или более корпусов 101 катушек.The superconducting coil 100 shown in FIG. 2 is configured by layering a plurality of coil bodies 101, which are pancake coils. The pancake coil is a coil formed by winding the ribbon-like superconducting wire 10 so that it overlaps in the thickness direction. Each coil body 101 is annular. The plurality of coil bodies 101 may be electrically connected to each other. The superconductive coil 100 may be used in a superconductive device. The number of coil bodies 101 included in the superconducting coil 100 is not particularly limited. That is, the superconducting coil 100 may include one or more coil cases 101.

В сверхпроводящей катушке 100, в которой сверхпроводящий провод 10 намотан в форме катушки, во время охлаждения может возникать усилие (усилие отслаивания) в направлении, в котором отслаивается каждый слой, например, в направлении толщины сверхпроводящей слоистой структуры 5 из-за разницы в коэффициенте теплового расширения сверхпроводящего провода 10 и полимера. Поскольку сверхпроводящий провод 10 данного варианта осуществления изобретения имеет превосходную стойкость к многократно прикладываемому растягивающему усилию, стойкость к отслаиванию сверхпроводящей катушки 100 также становится превосходной.In the superconducting coil 100 in which the superconducting wire 10 is wound in the form of a coil, during cooling, a force (peel force) may be generated in the direction in which each layer is peeled off, for example, in the thickness direction of the superconductive layer structure 5 due to the difference in thermal coefficient. expansion of the superconducting wire 10 and the polymer. Since the superconducting wire 10 of this embodiment has excellent resistance to repeated tensile force, the peel resistance of the superconducting coil 100 also becomes excellent.

Предпочтительно, чтобы на внешней периферии сверхпроводящего провода 10 был предусмотрен изоляционный слой для обеспечения электрической изоляции от периферии сверхпроводящего провода 10. Когда сверхпроводящий провод 10 используется для изготовления сверхпроводящей катушки 100, сверхпроводящий провод 10 имеет изолирующий слой, так что электрическая изоляция сверхпроводящего провода 10, составляющего корпус 101 катушки, может быть легко обеспечена независимо от степени адгезии пропитывающего полимера.It is preferable that an insulating layer be provided on the outer periphery of the superconducting wire 10 to provide electrical insulation from the periphery of the superconducting wire 10. the coil body 101 can be easily provided regardless of the degree of adhesion of the impregnating resin.

На фиг. 3 показан пример сверхпроводящего провода 10, имеющего изоляционный слой в виде полимерной ленты. На фиг. 3 показано состояние, в котором полимерная лента 11 наматывается вокруг сверхпроводящего провода 10; однако, в конце концов, полимерная лента 11 наматывается без зазора по всей длине сверхпроводящего провода 10. То есть, изоляционный слой 12 формируется полимерной лентой 11 по всей длине сверхпроводящего провода 10. В сверхпроводящем проводе 10 рассматриваемого варианта осуществления изобретения предпочтительно, чтобы изоляционный слой 12 был сформирован путем намотки полимерной ленты 11 вокруг внешней поверхности стабилизирующего слоя 6. Примеры полимерной ленты 11 включают в себя изоляционную ленту, такую как полиимид. Полимерная лента 11 имеет толщину, например, от 5 до 50 мкм, и более предпочтительно – от 7,5 до 12,5 мкм.In FIG. 3 shows an example of a superconducting wire 10 having a resin tape insulating layer. In FIG. 3 shows the state in which the resin tape 11 is wound around the superconducting wire 10; however, in the end, the resin tape 11 is wound without gap along the entire length of the superconducting wire 10. That is, the insulating layer 12 is formed by the resin tape 11 along the entire length of the superconducting wire 10. In the superconducting wire 10 of the present embodiment, it is preferable that the insulating layer 12 was formed by winding the resin tape 11 around the outer surface of the stabilization layer 6. Examples of the resin tape 11 include an insulating tape such as polyimide. The resin tape 11 has a thickness of, for example, 5 to 50 µm, and more preferably 7.5 to 12.5 µm.

Примеры способа намотки ленты 11 вокруг сверхпроводящего провода 10 включают в себя намотку встык и намотку внахлест. Намотка встык – это способ, при котором боковые поверхности полимерной ленты 11 соединяются встык и наматываются по спирали так, что концевые участки полимерной ленты 11 в направлении ширины не перекрываются друг с другом. Намотка внахлест – это способ, при котором концевые участки полимерной ленты 11 в направлении ширины перекрываются и наматываются по спирали. При намотке встык и намотке внахлест две или более смоляных лент 11 могут наматываться параллельно вокруг сверхпроводящего провода 10. Способ формирования изоляционного слоя 12 из полимерной ленты 11 не ограничивается спиральной намоткой, и, например, может использоваться вертикальная намотка. Вертикальная намотка представляет собой способ обертывания сверхпроводящего провода 10 полимерной лентой 11 путем совмещения продольного направления сверхпроводящего провода 10 с продольным направлением полимерной ленты 11.Examples of the method of winding the tape 11 around the superconducting wire 10 include end-to-end winding and overlap winding. Butt winding is a method in which the side surfaces of the resin tape 11 are butted and wound in a spiral so that the end portions of the resin tape 11 in the width direction do not overlap with each other. Overlap winding is a method in which the end portions of the resin tape 11 in the width direction are overlapped and wound in a spiral. In butt-wound and overlap-wound, two or more resin tapes 11 may be wound in parallel around the superconducting wire 10. The method of forming the insulating layer 12 of the resin tape 11 is not limited to spiral winding, and vertical winding may be used, for example. Vertical winding is a method of wrapping the superconducting wire 10 with the resin tape 11 by aligning the longitudinal direction of the superconducting wire 10 with the longitudinal direction of the resin tape 11.

По сравнению со случаем, когда изоляционный слой 12 образован путем покрытия жидким изолирующим полимером или тому подобным, если изоляционный слой 12 образован полимерной лентой 11, изоляционный слой 12 не полностью прилипает к внешней периферийной поверхности стабилизирующего слоя 6. Поэтому, когда сверхпроводящий провод 10 охлаждается до низкой температуры ниже критической температуры, вокруг полимерной ленты 11 остается воздушный слой, или сверхпроводящий провод 10 неоднократно сжимается и расширяется в ответ на изменение температуры от низкой до нормальной температуры, что, возможно, влияет на усилие отслаивания. Поэтому, регулируя соотношение Ra/d, как описано выше, можно улучшить стойкость к многократному приложению растягивающего усилия. То есть, установка отношения Ra/d в пределах вышеописанного диапазона является более эффективной, если изоляционный слой 12 формируется с использованием полимерной ленты 11.Compared with the case where the insulating layer 12 is formed by coating with a liquid insulating resin or the like, if the insulating layer 12 is formed by the resin tape 11, the insulating layer 12 does not fully adhere to the outer peripheral surface of the stabilizing layer 6. Therefore, when the superconducting wire 10 is cooled to low temperature below the critical temperature, an air layer remains around the resin tape 11, or the superconducting wire 10 repeatedly contracts and expands in response to a change in temperature from low to normal temperature, possibly affecting the peel force. Therefore, by adjusting the Ra/d ratio as described above, the repeated tensile strength can be improved. That is, setting the Ra/d ratio within the above-described range is more effective if the insulating layer 12 is formed using the resin tape 11.

Хотя настоящее изобретение было описано выше на примере предпочтительного варианта осуществления, изобретение не ограничивается вышеописанным вариантом осуществления, и различные модификации могут быть сделаны без отхода от сути настоящего изобретения. Модификации включают в себя добавление, замену, исключение и другие изменения в составе компонентов в каждом варианте осуществления. Также можно соответствующим образом комбинировать компоненты, используемые в двух или более вариантах воплощения.Although the present invention has been described above with reference to the preferred embodiment, the invention is not limited to the above described embodiment, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention. Modifications include the addition, substitution, deletion, and other changes in the composition of components in each embodiment. It is also possible to appropriately combine the components used in two or more embodiments.

ПримерыExamples

Здесь и далее вышеупомянутый вариант осуществления изобретения будет описан со ссылкой на Примеры.Hereinafter, the above embodiment of the invention will be described with reference to Examples.

В качестве подложки 1 был использован Hastelloy (зарегистрированный товарный знак) толщиной 75 мкм. Сверхпроводящий слой 3 из GdBCO был наслоен на подложку 1 через промежуточный слой 2, и защитный слой 4 из Ag был наслоен на сверхпроводящий слой 3 для получения сверхпроводящей слоистой структуры 5. Стабилизирующий слой 6 из меди был сформирован на внешней периферии сверхпроводящей слоистой структуры 5 путем электролитического осаждения до получения заранее заданной толщины, и был изготовлен сверхпроводящий провод 10 шириной 4 мм. Шероховатость внешней поверхности стабилизирующего слоя 6 была отрегулирована с помощью наждачной бумаги для подготовки множества образцов 1-9. Были проведены испытания на растяжение, в которых каждый образец 1-9 растягивался в продольном направлении в жидком азоте с приложением усилия в диапазоне от 180 до 600 МПа. При испытании на растяжение критический ток (I_c) измерялся через каждые 1000 раз повторного растяжения (каждый раз, когда достигалось значение, кратное 1000). Если отношение (I_c/I_c0) критического тока (I_c) к начальному критическому току (I_c0), измеренному перед испытанием на растяжение, было менее 0,99, считалось, что характеристики сверхпроводящего провода 10 ухудшились. Если ухудшение характеристик не наблюдалось, даже если число многократных растяжений превышало 100 000, испытание на растяжение завершалось без указания числа многократных растяжений до ухудшения характеристик.As substrate 1, Hastelloy (registered trademark) 75 µm thick was used. The GdBCO superconductive layer 3 was layered on the substrate 1 through the intermediate layer 2, and the Ag protective layer 4 was layered on the superconductive layer 3 to obtain a superconductive layer structure 5. A copper stabilization layer 6 was formed on the outer periphery of the superconductive layer structure 5 by electrolytic deposited to a predetermined thickness, and a 4 mm wide superconducting wire 10 was fabricated. The roughness of the outer surface of the stabilization layer 6 was adjusted with sandpaper to prepare a plurality of samples 1-9. Tensile tests were carried out in which each sample 1-9 was stretched in the longitudinal direction in liquid nitrogen with a force in the range from 180 to 600 MPa. In the tensile test, the critical current (I _c ) was measured every 1000 times of re-stretching (each time a multiple of 1000 was reached). If the ratio (I _c /I _c0 ) of the critical current (I _c ) to the initial critical current (I _{c 0} ) measured before the tensile test was less than 0.99, the performance of the superconducting wire 10 was considered to be degraded. If no deterioration was observed even if the number of repeated stretches exceeded 100,000, the tensile test was terminated without specifying the number of repeated stretches before the deterioration.

Таблица 1Table 1

Образец №Sample No. D, мкмD, µm Ra, мкмRa, µm Ra/dRa/d Количество раз приложения растягивающего усилия до ухудшения характеристик образцаNumber of times the tensile force is applied before the specimen degrades 11 1010 0,10.1 0,010.01 >100000>100000 22 1010 0,30.3 0,030.03 >100000>100000 33 1010 0,50.5 0,050.05 1500015000 44 2020 0,10.1 0,0050.005 >100000>100000 55 2020 0,50.5 0,0250.025 >100000>100000 66 2020 1,01.0 0,0500.050 4200042000 77 4040 0,50.5 0,01250.0125 >100000>100000 88 4040 1,01.0 0,0250.025 >100000>100000 99 4040 2,02.0 0,0500.050 10001000

Для каждого образца, характеризующегося толщиной d [мкм] стабилизирующего слоя 6, среднеарифметической шероховатостью Ra [мкм] внешней поверхности стабилизирующего слоя 6 и отношением Ra/d, в таблице 1 приведены количества раз многократного приложения растягивающего усилия до наступления ухудшения характеристик. Для образцов, характеристики которых не ухудшились, даже когда количество раз многократного приложения растягивающего усилия превысило 100 000, в колонке количества раз до ухудшения характеристик указано "> 100 000".For each sample characterized by the thickness d [μm] of the stabilizing layer 6, the arithmetic mean roughness Ra [μm] of the outer surface of the stabilizing layer 6, and the ratio Ra/d, Table 1 shows the number of times the tensile force is repeatedly applied before deterioration occurs. For specimens whose performance is not degraded even when the number of times the tensile force is repeatedly applied exceeds 100,000, "> 100,000" is indicated in the column for the number of times until the performance is degraded.

Как показано в таблице 1, в образцах 1, 2, 4, 5, 7 и 8, имеющих отношение Ra/d менее 0,05, характеристики сверхпроводящего провода не ухудшились даже тогда, когда количество раз многократного приложения растягивающего усилия достигло 100000.As shown in Table 1, in Samples 1, 2, 4, 5, 7, and 8 having a Ra/d ratio of less than 0.05, the performance of the superconducting wire did not deteriorate even when the number of times of repeated application of the tensile force reached 100,000.

Как описано выше, превосходный сверхпроводящий провод 10 может быть получен при установке отношения Ra/d в диапазоне от 0,005 до 0,03, а значение I_c/I_c0, когда количество раз многократного приложения растягивающего усилия достигает 100000, составляет 0,99 или более.As described above, excellent superconducting wire 10 can be obtained by setting Ra/d in the range of 0.005 to 0.03, and the value of I _c /I _c0 when the number of times of repeated application of tensile force reaches 100,000 is 0.99 or more. .

В описанных выше образцах 1-9, толщина d стабилизирующего слоя находилась в диапазоне от 10 до 40 мкм, а средняя арифметическая шероховатость Ra внешней поверхности стабилизирующего слоя 6 находилась в диапазоне от 0,1 до 2,0. Однако если отношение Ra/d находится в диапазоне от 0,005 до 0,03, тот же эффект может быть получен даже при изменении толщины d стабилизирующего слоя и среднеарифметической шероховатости Ra внешней поверхности стабилизирующего слоя 6.In the examples 1 to 9 described above, the thickness d of the stabilizing layer was in the range of 10 to 40 µm, and the arithmetic average roughness Ra of the outer surface of the stabilizing layer 6 was in the range of 0.1 to 2.0. However, if the ratio Ra/d is in the range of 0.005 to 0.03, the same effect can be obtained even by changing the thickness d of the stabilizing layer and the arithmetic average roughness Ra of the outer surface of the stabilizing layer 6.

Список ссылочных позицийList of reference positions

1: Подложка1: Substrate

1a: Первая основная поверхность подложки1a: First main surface of the substrate

1b: Вторая основная поверхность подложки1b: Second main surface of the substrate

2: Промежуточный слой2: Intermediate layer

2a: Основная поверхность промежуточного слоя2a: Main surface of the intermediate layer

3: Оксидный сверхпроводящий слой3: Oxide superconducting layer

3a: Основная поверхность оксидного сверхпроводящего слоя3a: Main surface of the oxide superconducting layer

4: Защитный слой4: Protective layer

4a: Основная поверхность защитного слоя4a: Main surface of the protective layer

5: Сверхпроводящая слоистая структура5: Superconducting layered structure

5a: Первая основная поверхность сверхпроводящей слоистой структуры5a: First major surface of the superconducting layered structure

5b: Боковая поверхность сверхпроводящей слоистой структуры5b: Side surface of the superconducting layered structure

5c: Вторая основная поверхность сверхпроводящей слоистой структуры5c: Second main surface of the superconducting layered structure

6: Стабилизирующий слой6: Stabilizing layer

6a: Первая основная поверхность стабилизирующего слоя6a: First main surface of the stabilizing layer

6b: Боковая поверхность стабилизирующего слоя6b: Side surface of the stabilizing layer

6c: Вторая основная поверхность стабилизирующего слоя6c: Second main surface of the stabilizing layer

6d: Угловой участок стабилизирующего слоя6d: Corner section of the stabilizing layer

10: Оксидный сверхпроводящий провод10: Oxide superconducting wire

11: Полимерная лента11: Resin tape

12: Изоляционный слой12: Insulation layer

100: Сверхпроводящая катушка100: Superconducting coil

101: Корпус катушки101: Coil housing

Claims

1. An oxide superconducting wire comprising:

a superconducting layered structure including a substrate and an oxide superconducting layer; And

a copper plating stabilizing layer formed around the superconducting layered structure, wherein

the ratio Ra/d of the arithmetic mean roughness Ra of the outer surface of the stabilizing layer to the thickness d of the stabilizing layer is in the range from 0.005 to 0.03,

wherein between the substrate and the oxide superconducting layer is an intermediate layer;

the thickness d of the stabilizing layer is in the range from 10 to 40 µm; And

when carrying out a tensile test of an oxide superconducting wire in the longitudinal direction in the force range from 180 to 600 MPa in liquid nitrogen, the ratio (I _c /I _c0 ) of the critical current (I _c ) after repeated stretching 100,000 times to the initial critical current (I _c0 ), measured before the tensile test is 0.99 or more.

2. The oxide superconducting wire according to claim 1, wherein the outer surface arithmetic average roughness Ra is in the range of 0.1 to 1.0 μm.

3. The oxide superconducting wire according to claim 1 or 2, wherein the thickness of the substrate is in the range of 50 to 75 µm.

4. Oxide superconducting wire according to any one of paragraphs. 1-3, in which around the stabilizing layer there is an insulating layer made of a polymer tape.

5. A superconducting coil configured by winding an oxide superconducting wire according to any one of paragraphs. 1-4.