WO2016017203A1 - 超電導線材 - Google Patents

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superconducting wire
superconducting
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material layer
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高史 山口
永石　竜起
昌也 小西
康太郎 大木
元気 本田
健彦 吉原
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Sumitomo Electric Industries Ltd
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    • Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment

Definitions

  • This invention relates to a superconducting wire, and more particularly to a superconducting wire having a superconducting material layer formed on a substrate.
  • Such an oxide superconducting wire generally has an intermediate layer formed on an oriented metal substrate, an oxide superconducting material layer formed on the intermediate layer, and silver (Ag) or copper (Cu ) Stabilization layer (see, for example, JP-A-2013-12406 (Patent Document 1)).
  • the superconducting wire having the above-described configuration is wound into, for example, a coil to form a superconducting coil.
  • the surface of the wound superconducting wire (particularly the stabilization layer surface on which the superconducting material layer is formed) is in contact with the superconducting wire or other member laminated on the surface, and the surface is There was a case where it was damaged.
  • the superconducting material layer of the superconducting wire is also damaged due to the damage, and as a result, the characteristics of the superconducting wire may be deteriorated.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a superconducting wire capable of suppressing deterioration of superconducting characteristics.
  • the superconducting wire includes a laminate and a coating layer.
  • the laminate includes a substrate having a main surface and a superconducting material layer formed on the main surface.
  • the covering layer is disposed at least on the superconducting material layer.
  • the surface portion located on the superconducting material layer has a concave shape.
  • the surface portion of the coating layer of the superconducting wire has a concave shape, it is possible to reduce the possibility that other members stacked on the surface portion come into contact with the recessed region of the surface portion. For this reason, the deterioration of the superconducting characteristics due to the contact can be suppressed.
  • FIG. 3 is a flowchart showing a method for manufacturing a superconducting wire according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view for illustrating the method for manufacturing the superconducting wire according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view for illustrating the method for manufacturing the superconducting wire according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view for illustrating the method for manufacturing the superconducting wire according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view for illustrating the method for manufacturing the superconducting wire according to the first embodiment.
  • a superconducting wire 10 (see FIG. 1) according to one embodiment of the present invention includes a laminate 20 and a coating layer (stabilization layer 9 or protective layer 7).
  • the stacked body 20 includes a substrate 1 having a main surface and a superconducting material layer 5 formed on the main surface.
  • the covering layer (stabilizing layer 9 or protective layer 7) is disposed on at least the superconducting material layer 5.
  • the surface portion (surface portion 25 of stabilizing layer 9 or the upper surface of protective layer 7) located on superconducting material layer 5 has a concave shape.
  • the superconducting material layer 5 can be formed directly on the main surface of the substrate 1 or indirectly via the intermediate layer 3 or the like.
  • the surface portion of the coating layer (stabilization layer 9 or protective layer 7) of the superconducting wire 10 has a concave shape, another member (for example, the superconducting wire 10 is laminated on the surface portion).
  • the other part or the like contacts the recessed area of the surface part 25 can be reduced. For this reason, since possibility that the superconducting material layer 5 will be damaged due to the said contact can be reduced, deterioration of the superconducting characteristic in the superconducting wire 10 can be suppressed.
  • the distance L1 in the thickness direction of the substrate between the top portion 21 and the bottom portion 23 of the concave portion of the surface portion 25 in the cross section in the width direction of the substrate 1 is 1 ⁇ m. It may be 100 ⁇ m or less. In this case, it is possible to reduce the possibility that another member or the like will come into contact with the concave surface portion 25, so that the possibility of breakage of the superconducting material layer 5 described above can be reliably reduced.
  • the top portion 21 means a region farthest from the superconducting material layer 5 (for example, a region protruding in a convex shape) in the surface portion 25 having a concave shape.
  • the bottom portion 23 refers to a region closest to the superconducting material layer 5 in the surface portion 25 (for example, a deepest region inside the concave shape). If the distance L1 is less than 1 ⁇ m, the concave shape of the surface portion 25 does not have a sufficient depth, and the above-described effects cannot be exhibited sufficiently. Further, when the distance L1 exceeds 100 ⁇ m, the top portion 21 of the surface portion 25 protrudes too much, and there is a high possibility that the top portion 21 is damaged.
  • the lower limit of the distance L1 is preferably 5 ⁇ m, more preferably 10 ⁇ m, and even more preferably 15 ⁇ m.
  • the upper limit of the distance L1 is preferably 80 ⁇ m, more preferably 70 ⁇ m, and even more preferably 50 ⁇ m.
  • the width W1 of the surface portion 25 in the cross section in the width direction of the substrate 1 is the region (back surface portion 26) located on the opposite side of the surface portion in the superconducting wire. It may be narrower than the width W2.
  • the superconducting wire 10 is wound to form a coil or the like, between the portion of the superconducting wire 10 on the outer peripheral side and the other portion located on the inner peripheral side of the portion of the superconducting wire 10. A gap can be formed. For this reason, the possibility that the surface portion 25 of the laminated superconducting wire 10 is damaged by other portions of the superconducting wire 10 laminated can be reduced.
  • the shape of the back surface portion 26 located on the opposite side of the front surface portion 25 in the superconducting wire 10 is either a flat shape (for example, see FIG. 1) or a concave shape (for example, see FIG. 29). There may be.
  • the back surface portion 26 is directly on the central portion (for example, a concave bottom portion). Can be prevented from touching.
  • the shape of the back surface portion 26 located on the opposite side of the surface portion 25 in the superconducting wire 10 may be a convex curved surface.
  • the shape of the surface portion 25 may be a concave curved surface.
  • the curvature radius of the back surface portion 26 may be larger than the curvature radius of the front surface portion 25. In this case, since the curvature radii of the front surface portion 25 and the back surface portion 26 are different when the superconducting wire 10 is stacked, it is possible to prevent the back surface portion 26 from coming into direct contact with the central portion of the front surface portion 25 and the like.
  • the superconducting material layer 5 has a thickness T1 of the coating layer (stabilizing layer 9) on the central portion of the superconducting material layer 5 in the cross section in the width direction of the substrate 1.
  • the thickness T2 of the coating layer (stabilizing layer 9) on the end of the substrate may be thicker.
  • the top in the concave shape of the surface portion 25 of the coating layer is a region on the end of the superconducting material layer 5.
  • region of the coating layer on the edge part of the said superconducting material layer 5 becomes high possibility that it will contact directly with another member (For example, other part of the superconducting wire 10 laminated
  • the thickness T2 of the coating layer in the region where the other member is in contact is sufficiently thick. The possibility that the resulting pressure adversely affects the superconducting material layer 5 can be reduced.
  • a superconducting wire 10 (see FIG. 16) according to an aspect of the present invention includes a substrate 1 having a main surface and a superconducting material layer 5 formed on the main surface.
  • the surface of the superconducting material layer 5 has a concave shape.
  • the upper surface (surface portion 25) of the coating layer is easily made concave. be able to.
  • the distance L2 in the thickness direction of the substrate 1 may be 1 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less.
  • the value of the internal stress due to the concave shape of the surface in the superconducting material layer 5 can be suppressed to a level that does not adversely affect the superconducting characteristics, and on the surface of the superconducting material layer 5 (see FIG. 16).
  • the upper surface of the coating layer to be formed can be surely made concave.
  • the top 41 is a region farthest from the back surface of the substrate 1 (the back surface opposite to the surface on which the superconducting material layer 5 is formed) on the surface of the concave superconducting material layer 5 (for example, Means a region protruding in a convex shape.
  • the bottom 43 refers to a region closest to the back surface of the substrate 1 on the surface of the superconducting material layer 5 (for example, a deepest region inside the concave shape).
  • the lower limit of the distance L2 is preferably 5 ⁇ m, more preferably 10 ⁇ m, and even more preferably 15 ⁇ m.
  • the upper limit of the distance L2 is preferably 80 ⁇ m, more preferably 70 ⁇ m, and even more preferably 50 ⁇ m.
  • a superconducting wire 10 (see FIG. 20) according to an aspect of the present invention includes a substrate 1 having a main surface and a superconducting material layer 5 formed on the main surface.
  • the main surface 55 (see FIG. 18) of the substrate 1 has a concave shape.
  • the upper surface (surface portion 25) of the coating layer can be easily formed. It can be a concave shape. As a result, it is possible to reduce the possibility that other members (for example, other portions of the superconducting wire 10) stacked on the upper surface come into contact with the recessed region of the surface portion 25.
  • the distance L3 in the thickness direction of the substrate 1 may be 1 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less.
  • the value of the internal stress generated due to the concave shape of the main surface 55 is set to a level at which no adverse effect on the superconducting characteristics occurs.
  • the upper surface of the coating layer formed on the surface of the superconducting material layer 5 can be surely made concave.
  • the top portion 51 is a region (for example, a convex shape) that is farthest from the back surface of the substrate 1 (the back surface opposite to the surface on which the superconducting material layer 5 is formed) on the surface of the substrate 1 having a concave shape. Or the thickest region of the substrate 1 on the main surface of the substrate 1).
  • the bottom 53 is a region closest to the back surface of the substrate 1 on the surface of the substrate 1 (for example, a deepest region inside the concave shape or a portion where the thickness of the substrate 1 is the thinnest in the main surface 55 of the substrate 1). .
  • the distance L3 is less than 1 ⁇ m, the concave shape of the surface portion 25 of the covering layer (stabilizing layer 9) formed on the surface of the laminate 20 including the main surface 55 of the substrate 1 and the superconducting material layer 5 is sufficient. However, the above-described effects cannot be exhibited sufficiently. Further, when the distance L3 exceeds 100 ⁇ m, an excessive internal stress may be generated in the superconducting material layer 5 formed on the main surface 55 of the substrate 1, and as a result, the superconducting characteristics may be deteriorated. .
  • the lower limit of the distance L3 is preferably 5 ⁇ m, more preferably 10 ⁇ m, and even more preferably 15 ⁇ m.
  • the upper limit of the distance L3 is preferably 80 ⁇ m, more preferably 70 ⁇ m, and even more preferably 50 ⁇ m.
  • the width W3 of the main surface 55 is a region located on the opposite side of the main surface 55 in the substrate 1 in the cross section in the width direction of the substrate 1 ( It may be narrower than the width W4 of the back surface 56) in FIG.
  • the superconducting wire 10 is wound to form a coil or the like, between the portion of the superconducting wire 10 on the outer peripheral side and the other portion located on the inner peripheral side of the portion of the superconducting wire 10. A gap can be formed.
  • the back surface 56 located on the opposite side of the main surface 55 (see FIG. 18 or 27) on the substrate 1 has a planar shape (see FIG. 18) and Any one of the concave shapes (see FIG. 27) may be used.
  • the back surface portion 26 is in direct contact with the central portion (for example, a concave bottom portion) of the front surface portion 25 that has a concave shape along the shape of the main surface 55. Can be prevented.
  • the shape of the back surface 56 (see FIG. 24) located on the opposite side of the main surface 55 (see FIG. 24) on the substrate 1 is a convex curved surface.
  • the shape of the main surface 55 may be a concave curved surface.
  • the curvature radius of the back surface 56 may be larger than the curvature radius of the main surface 55.
  • the surface (surface portion 25) of superconducting wire 10 located on the main surface 55 side of substrate 1 and the superconducting wire located on the back surface 56 side of substrate 1 are overlapped. Since the curvature radius of the back surface 10 (back surface portion 26) can be easily made different, the back surface portion 26 can be prevented from coming into direct contact with the central portion of the front surface portion 25 and the like.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of the superconducting wire according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 1 shows a cross section cut in a direction intersecting the extending direction of the superconducting wire 10 according to the first embodiment. For this reason, it is assumed that the direction intersecting the paper surface is the longitudinal direction of the superconducting wire, and the superconducting current of the superconducting material layer 5 flows along the direction intersecting the paper surface. Further, in FIG.
  • the vertical direction hereinafter also referred to as “thickness direction”
  • the left-right direction hereinafter also referred to as “width direction”
  • the length in the thickness direction of the cross section is sufficiently smaller than the length in the width direction.
  • superconducting wire 10 has a long shape (tape shape) having a rectangular cross section, and here, a relatively large surface extending in the longitudinal direction of the long shape. Is the main surface.
  • Superconducting wire 10 includes substrate 1, intermediate layer 3, superconducting material layer 5, protective layer 7, and stabilizing layer 9.
  • the substrate 1 has a first main surface and a second main surface.
  • the second main surface is located on the opposite side to the first main surface.
  • the substrate 1 is preferably made of, for example, metal and has a long shape (tape shape) having a rectangular cross section. In order to wind around a coil, it is preferable that the board
  • substrate 1 is lengthened to about 2 km, for example.
  • the substrate 1 is more preferably an oriented metal substrate.
  • the oriented metal substrate means a substrate having a uniform crystal orientation with respect to the biaxial direction in the plane of the substrate surface.
  • Examples of oriented metal substrates include nickel (Ni), copper (Cu), chromium (Cr), manganese (Mn), cobalt (Co), iron (Fe), palladium (Pd), silver (Ag), and gold ( An alloy made of two or more metals of Au) is preferably used. These metals can be laminated with other metals or alloys. For example, an alloy such as SUS, which is a high-strength material, can be used.
  • substrate 1 is not specifically limited to this, For example, you may use materials other than a metal.
  • the length of the superconducting wire 10 in the width direction is, for example, about 4 mm to 10 mm.
  • the cross-sectional area of the substrate 1 is small.
  • the thickness of the substrate 1 is preferably about 0.1 mm, for example.
  • the intermediate layer 3 is formed on the first main surface of the substrate 1.
  • the superconducting material layer 5 is formed on the main surface of the intermediate layer 3 opposite to the main surface facing the substrate 1 (upper main surface in FIG. 1). That is, the superconducting material layer 5 is disposed on the first main surface of the substrate 1 with the intermediate layer 3 interposed therebetween.
  • the material constituting the intermediate layer 3 is preferably yttria stabilized zirconia (YSZ), cerium oxide (CeO 2 ), magnesium oxide (MgO), yttrium oxide (Y 2 O 3 ), strontium titanate (SrTiO 3 ), or the like. .
  • these materials have extremely low reactivity with the superconducting material layer 5 and do not deteriorate the superconducting characteristics of the superconducting material layer 5 even at the interface in contact with the superconducting material layer 5.
  • the difference in orientation between the substrate 1 having crystal orientation on the surface and the superconducting material layer 5 is relaxed, and the superconducting material layer 5 is formed at a high temperature. At this time, it is possible to prevent metal atoms from flowing out from the substrate 1 to the superconducting material layer 5.
  • middle layer 3 is not specifically limited to this.
  • the intermediate layer 3 may be composed of a plurality of layers.
  • each layer constituting the intermediate layer 3 may be composed of a different material or a part of the same material.
  • the superconducting material layer 5 is a thin film layer through which a superconducting current flows in the superconducting wire 10.
  • the superconducting material is not particularly limited, but it is preferable to use, for example, a RE-123 oxide superconductor.
  • the RE-123-based oxide superconductor is REBa 2 Cu 3 O y (y is 6 to 8, more preferably 6.8 to 7, RE is yttrium, or a rare earth such as Gd, Sm, or Ho. Means a superconductor expressed as).
  • the thickness of the superconducting material layer 5 is preferably 0.5 ⁇ m to 10 ⁇ m.
  • the protective layer 7 is formed on the main surface of the superconducting material layer 5 opposite to the main surface facing the intermediate layer 3 (upper main surface in FIG. 1).
  • the protective layer 7 is made of, for example, silver (Ag) or a silver alloy, and the thickness is preferably 0.1 ⁇ m or more and 50 ⁇ m or less.
  • a laminated body 20 is formed by the substrate 1, the intermediate layer 3, the superconducting material layer 5 and the protective layer 7 described above.
  • the stabilization layer 9 is arrange
  • the stabilization layer 9 is disposed so as to cover the outer periphery of the stacked body 20, that is, to cover substantially the entire outermost surface of the stacked body 20.
  • the “periphery of the laminated body” in the present invention is not limited to the entire circumference, and may be only the main surface of the laminated body.
  • the stabilization layer 9 is made of a foil or a plating layer of a highly conductive metal material.
  • the stabilization layer 9 functions together with the protective layer 7 as a bypass through which the current of the superconducting material layer 5 is commutated when the superconducting material layer 5 transitions from the superconducting state to the normal conducting state.
  • the material constituting the stabilization layer 9 is preferably, for example, copper (Cu) or a copper alloy.
  • the thickness of the stabilization layer 9 is not particularly limited, but is preferably 10 ⁇ m to 500 ⁇ m from the viewpoint of physically protecting the protective layer 7 and the superconducting material layer 5.
  • both end portions in the direction (width direction) perpendicular to the extending direction of the stacked body 20 protrude in the direction toward the surface of the protective layer 7. That is, the surface of the protective layer 7 of the stacked body 20 has a concave shape in a cross section in a direction (width direction) perpendicular to the extending direction of the stacked body 20 described above.
  • the back surface of the substrate 1 in the stacked body 20 (the second main surface located on the opposite side of the substrate 1 from the first main surface on which the intermediate layer 3 is formed) has a flat shape.
  • the surface portion 25 which is the surface on the side where the superconducting material layer 5 is formed is also perpendicular to the extending direction of the stacked body 20.
  • the cross-sectional shape in any direction is concave.
  • the back surface portion 26 that is the surface of the portion located on the back surface of the substrate 1 has a flat shape.
  • a distance L1 in the thickness direction of the substrate 1 between the bottom 23 and the top 21 in the surface portion 25 can be set to, for example, 1 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less.
  • the bottom portion 23 is located substantially at the center in the width direction of the surface portion 25. Further, the top portion 21 is located at an end portion in the width direction of the surface portion 25.
  • the surface portion 25 of the stabilization layer 9 on the side where the superconducting material layer 5 is formed has a concave shape. Therefore, when the superconducting wire 10 is wound in a coil shape, It is possible to suppress the occurrence of a problem that the superconducting material layer 5 is damaged as a result of contact with the other member or the other part of the wound superconducting wire 10.
  • FIG. 2 is a flowchart showing a method of manufacturing a superconducting wire according to the first embodiment.
  • a substrate preparation step S10 is performed.
  • a substrate 1 made of an oriented metal substrate and having a tape shape with a width of 30 mm is prepared.
  • the substrate 1 has a first main surface and a second main surface located on the opposite side of the first main surface.
  • the thickness of the substrate 1 may be appropriately adjusted according to the purpose, and can usually be in the range of 10 ⁇ m to 500 ⁇ m.
  • the thickness of the substrate 1 is, for example, about 100 ⁇ m.
  • an intermediate layer forming step (S20 in FIG. 2) for forming the intermediate layer 3 on the substrate 1 is performed. Specifically, referring to FIG. 4, intermediate layer 3 is formed on the first main surface of substrate 1.
  • any film formation method can be used.
  • a physical vapor deposition method such as a pulsed laser deposition method (PLD method) can be used.
  • PLD method pulsed laser deposition method
  • a superconducting material layer forming step (S30 in FIG. 2) for forming the superconducting material layer 5 on the intermediate layer 3 is performed. Specifically, referring to FIG. 5, an RE-123 series oxide superconductor is formed on the main surface opposite to the main surface opposite to substrate 1 of intermediate layer 3 (the upper main surface in FIG. 5). A superconducting material layer 5 is formed.
  • any film forming method can be used. Examples of the vapor phase method include laser vapor deposition, sputtering, and electron beam vapor deposition.
  • the superconducting material layer 5 When performed by at least one of a laser vapor deposition method, a sputtering method, an electron beam method, and an organometallic deposition method, the superconducting material layer 5 having a surface excellent in crystal orientation and surface smoothness can be formed.
  • a protective layer forming step (S40 in FIG. 2) for forming the protective layer 7 on the superconducting material layer 5 is performed.
  • silver (Ag) or a silver alloy is formed on the main surface opposite to the main surface facing the intermediate layer 3 of the superconducting material layer 5 (the upper main surface in FIG. 6).
  • the protective layer 7 is formed by physical vapor deposition such as sputtering, electroplating, or the like.
  • oxygen annealing is performed in which heat treatment is performed in an oxygen atmosphere (oxygen introduction step), and oxygen is introduced into the superconducting material layer 5.
  • a thin wire processing step for cutting the laminated body 20 having a width of 30 mm into a predetermined width (for example, 4 mm width) is performed.
  • the laminated body 20 is thinned to 4 mm width by performing mechanical slit processing that mechanically cuts the laminated body 20 having a width of 30 mm using a rotary blade.
  • FIG. 7 is a diagram schematically showing the configuration of the slitter 30 used in the fine wire processing step.
  • the right side of FIG. 7 shows the configuration of the stacked body 20 that is slit by the slitter 30.
  • the laminate 20 is formed by laminating the intermediate layer 3, the superconducting material layer 5, and the protective layer 7 in this order on the substrate 1.
  • the slitter 30 includes a plurality of rotary blades 31 and a plurality of spacers 32.
  • the slitter 30 has, for example, a total of seven rotary blades 31.
  • Three rotary blades 31 having a width of about 4 mm are arranged on the rotary shaft on the upper side of the slitter 30.
  • a spacer 32 is disposed between the rotary blades 31 adjacent in the rotation axis direction.
  • Four rotating blades 31 having a width of about 4 mm are also arranged on the lower rotating shaft of the slitter 30.
  • variety of the rotary blade 31 installed in an upper rotating shaft and a lower rotating shaft can be set arbitrarily.
  • the laminated body 20 b slit by contact with the rotary blade 31 from the protective layer 7 side is adjusted by adjusting slit conditions such as the distance between adjacent rotary blades 31 and the overlapping height.
  • the end portions in the width direction of the superconducting material layer 5 and the protective layer 7 protrude (the surface of the protective layer 7 has a concave shape).
  • the laminated body 20b (4 mm width thin wire
  • the edge portion is curved according to the direction (slit direction) in which the rotary blade 31 enters.
  • the substrate 1 is curved toward the protective layer 7 at the edge portion of the thin wire (laminated body 20b) slit from the protective layer 7 side by the upper rotary blade 31.
  • the protective layer 7 and the ceramic layer are curved toward the substrate 1 side.
  • the width of the rotary blade 31 inserted from the substrate 1 side and the width of the rotary blade 31 inserted from the protective layer 7 side are the same, but the rotary blade 31 inserted from the protective layer 7 side.
  • the rotary blade 31 corresponding to a predetermined line width (for example, 4 mm width) may be used, and the rotary blade 31 having a narrow width may be used by the rotary blade 31 inserted from the substrate 1 side.
  • a stabilization layer forming step for forming the stabilization layer 9 around the thin-lined laminate 20 is performed.
  • the stabilization layer 9 made of copper (Cu) or a copper alloy is publicly known so as to cover the outer periphery of the stacked body 20, that is, to cover almost the entire outermost surface of the stacked body 20. It is formed by a plating method.
  • a method of forming the stabilization layer 9 there is a method of bonding a copper foil in addition to the plating method.
  • superconducting wire 10 basically has the same structure as the superconducting wire shown in FIG. 1, but the back surface of substrate 1 constituting laminate 20 (upper portion on which intermediate layer 3 is formed).
  • the back surface located on the opposite side of the front surface has a curved surface that is convex outward, and the back surface portion 26 of the stabilization layer 9 (the side opposite to the side on which the superconducting material layer 5 is formed as viewed from the substrate 1). 1 is different from the superconducting wire 10 shown in FIG. 1 in that the surface of the stabilization layer 9 located on the outer surface is curved outwardly. Further, in the superconducting wire 10 shown in FIG.
  • both end surfaces (two side surfaces connecting the front surface portion 25 and the back surface portion 26) of the stabilization layer 9 are inclined with respect to each other.
  • both end surfaces of the laminate 20 two side surfaces from which the substrate 1, the intermediate layer 3, the superconducting material layer 5, and the protective layer 7 are exposed) are also inclined in directions intersecting each other.
  • the same effect as that of the superconducting wire 10 shown in FIG. 1 can be obtained by the superconducting wire 10 having such a structure.
  • the widths of the front surface portion 25 and the back surface portion 26 are different, so that they are wound and laminated.
  • a gap can be formed between the portion located on the inner peripheral side of the superconducting wire 10 and the portion located on the outer peripheral side. For this reason, compared with the case where the laminated
  • the superconducting wire 10 shown in FIG. 9 basically has the same structure as the superconducting wire 10 shown in FIG. 8, but the curvature radius of the front surface portion 25 and the curvature radius of the back surface portion 26 are different. Specifically, in the superconducting wire 10 shown in FIG. 9, the curvature radius of the back surface portion 26 is larger than the curvature radius of the front surface portion 25. If it does in this way, when superconducting wire 10 is wound and laminated, it can prevent that surface part 25 of superconducting wire 10 of a lower layer side and back part 26 of superconducting wire 10 of the upper layer side stick. For this reason, it is possible to prevent the surface portion 25 from being damaged by other portions of the superconducting wire 10 laminated on the surface portion 25.
  • superconducting wire 10 basically has the same structure as the superconducting wire shown in FIG. 1, except that back surface portion 26 of stabilizing layer 9 is recessed (curved surface) on the substrate 1 side. Part). Also in the superconducting wire 10 having such a structure, the same effect as that of the superconducting wire 10 shown in FIG. 1 can be obtained, and when the superconducting wire 10 is wound and laminated, the surface portion of the laminated superconducting wire 10 is obtained. 25 and the area of the superconducting wire 10 positioned on the front surface portion 25 (the back surface portion 26) can be reduced in area. For this reason, the probability that the surface part 25 will be damaged can be reduced. As a result, it is possible to suppress the occurrence of a problem that a defect occurs in the superconducting material layer 5 due to the scratch and the superconducting characteristics deteriorate.
  • any method can be used.
  • the electric field strength at the end of the laminate 20 in the width direction is set to other portions.
  • a method can be used in which the thickness of the stabilization layer 9 at the end portion is relatively increased by increasing the electric field strength at.
  • the superconducting wire 10 shown in FIG. 11 basically has the same structure as that of the superconducting wire shown in FIG. 10, but the back surface of the substrate 1 constituting the laminate 20 (opposite to the surface on which the intermediate layer 3 is formed).
  • the shape of the surface located on the side is different from the substrate 1 of the superconducting wire 10 shown in FIG. That is, the back surface of the substrate 1 of the superconducting wire 10 shown in FIG. 11 has a curved shape recessed toward the superconducting material layer 5 side.
  • the shape of the back surface portion 26 of the stabilization layer 9 is also a curved concave shape along the shape of the back surface of the substrate 1.
  • corner of the cross section of the substrate 1 of the superconducting wire 10 shown in FIG. 10 is an acute angle or a substantially right angled corner where two straight lines intersect, but the substrate 1 of the superconducting wire 10 shown in FIG.
  • the corners in the cross section are curved. For this reason, the corners of the four corners of the outer periphery of the stabilization layer 9 in the cross section in the width direction of the superconducting wire 10 are also curved so as to follow the corners of the substrate 1.
  • the laminated body 20 constituting the superconducting wire 10 shown in FIG. 11 can be obtained, for example, by laser slitting the wide laminated body 20. Further, the stabilization layer 9 shown in FIG. 11 can be formed by using any conventionally known method such as a plating method so as to cover the surface of the laminate 20.
  • superconducting wire 10 basically has the same structure as superconducting wire 10 shown in FIG. 1, but the shape of laminated body 20 is a laminated body 20 of superconducting wire 10 shown in FIG. The shape is different. That is, in the superconducting wire 10 shown in FIG. 12, the upper surfaces of the substrate 1, the intermediate layer 3, the superconducting material layer 5, and the protective layer 7 are substantially flat. Therefore, on the surface of the protective layer 7, the thickness T2 of the stabilizing layer 9 on the end portion of the protective layer 7 is thicker than the thickness T1 of the stabilizing layer 9 in the central portion of the protective layer 7.
  • the thickness T2 of the stabilization layer 9 is sufficient. Since the thickness is increased, the influence of the pressure on the protective layer 7 and the superconducting material layer 5 can be reduced. Therefore, the risk that the superconducting material layer 5 is damaged by the stress from the outside can be reduced.
  • a laminate 20 of the superconducting wire 10 shown in FIG. 12 prepares, for example, a substrate 1 having a rectangular cross-sectional shape that is the width of the laminate 20, and an intermediate layer 3 and a superconducting material layer on the main surface of the substrate 1. 5 and the protective layer 7 can be sequentially formed.
  • the stabilization layer 9 shown in FIG. 12 can be formed by the same method as the stabilization layer 9 in the superconducting wire 10 shown in FIG. 10, for example.
  • FIG. 13 is a schematic sectional view showing a fifth embodiment of the superconducting wire 10 according to the present invention. A fifth embodiment of the superconducting wire according to the present invention will be described with reference to FIG.
  • superconducting wire 10 basically has the same structure as superconducting wire 10 shown in FIG. 1, but the shape of surface portion 25 of laminate 20 and stabilizing layer 9 is shown in FIG. 1. It differs from the superconducting wire 10 shown. That is, in the superconducting wire 10 shown in FIG. 13, only one end portion of the upper surface of the substrate 1, the intermediate layer 3, the superconducting material layer 5 and the protective layer 7 constituting the laminate 20 is compared with the other end portion. Are configured to protrude. For this reason, the shape of the surface portion 25 of the stabilization layer 9 is also a concave shape and a curved surface shape while the one protruding end side of the laminate 20 protrudes.
  • the shape of the surface portion 25 that has a concave curved surface as a result of one end projecting is also referred to as a concave shape in this specification.
  • wound resulting from the contact with the other member in the surface part 25 etc. can be suppressed similarly to the superconducting wire 10 shown in FIG.
  • the laminated body 20 of the superconducting wire 10 shown in FIG. 13 is a portion located at the end of the wide laminated body 20 (base material) to be thinned, for example, in the slitter 30 shown in FIG. (In other words, a portion where only one end is cut by the rotary blade 31) can be obtained as the laminate 20 shown in FIG.
  • the stabilization layer 9 shown in FIG. 13 can be formed by a conventionally known method such as a plating method so as to surround the periphery of the stacked body 20.
  • FIG. 14 is a schematic diagram showing an intermediate stage of the manufacturing process of the superconducting wire according to the sixth embodiment of the present invention.
  • intermediate layer 3 and superconducting material layer 5 are formed on the upper surface of substrate 1. Further, at this time, the surface of the superconducting material layer 5 is a curved concave portion that is recessed toward the substrate 1 side.
  • the structure as shown in FIG. 14 can be obtained by any conventionally known method. For example, the substrate 1 having the cross-sectional shape as shown in FIG.
  • the substrate 14 is prepared as the substrate 1, and the intermediate layer 3 and the superconducting material layer 5 are formed on the main surface (main surface recessed in a concave shape) of the substrate 1. May be.
  • the intermediate layer 3 and the superconducting material layer 5 may be thinned using a slitter or the like shown in FIG.
  • a cross-sectional structure (a laminated body of the substrate 1, the intermediate layer 3, and the superconducting material layer 5) may be obtained.
  • the distance L2 in the thickness direction of the substrate 1 between the bottom 43 located at the center in the width direction of the superconducting material layer 5 and the top 41 located at the end in the width direction of the superconducting material layer 5 is, for example, 1 ⁇ m or more. It can be set to 100 ⁇ m or less.
  • the laminated body 20 shown in FIG. 15 can be obtained by forming the protective layer 7 on the superconducting material layer 5.
  • FIG. 7 After forming the intermediate
  • FIG. 15 a structure as shown in FIG. 15 may be obtained.
  • the shape of the surface portion 25 of the stabilization layer 9 is as shown in FIG. It can be easily made into a curved shape (concave portion) that is recessed.
  • the same effect as that of the superconducting wire 10 shown in FIG. 1 can be obtained by the superconducting wire 10 having the structure shown in FIG.
  • the portion located at the end of the thinned laminate 20 is the slitting blade 31 of the slitter as described with respect to the method of manufacturing the superconducting wire 10 shown in FIG. 17 so that only one end in the width direction of the superconducting material layer 5 (and the protective layer 7) protrudes as shown in FIG.
  • the surfaces of the superconducting material layer 5 and the protective layer 7 can be formed to have a concave curved surface.
  • the distance L2 between the top 41 of the superconducting material layer 5 (the end on the protruding side of the superconducting material layer 5) and the bottom 43 (the end opposite to the protruding side of the superconducting material layer 5) is set. It can be 1 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less.
  • a superconducting wire as shown in FIG. 13 may be configured by forming the stabilization layer 9 so as to cover the outer periphery of the laminate 20 using the laminate 20 having such a structure. Also in this case, the same effect as the superconducting wire shown in FIG. 1 can be obtained.
  • FIG. 18 is a schematic cross-sectional view showing a substrate 1 for constituting a seventh embodiment of the superconducting wire according to the present invention.
  • the substrate 1 shown in FIG. 18 has a concave curved surface shape (concave portion) in which the upper surface (main surface) is recessed.
  • the back surface of the substrate 1 (the back surface opposite to the upper surface) has a flat shape.
  • the distance L3 (the distance in the thickness direction of the substrate 1) between the top 51 and the bottom 53 of the upper surface can be 1 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less.
  • the intermediate layer 3, the superconducting material layer 5, and the protective layer 7 are formed on the main surface of the substrate 1 as shown in FIG.
  • the shapes of the upper surfaces of the intermediate layer 3, the superconducting material layer 5 and the protective layer 7 are concave along the shape of the main surface of the substrate 1.
  • a laminate 20 composed of the substrate 1, the intermediate layer 3, the superconducting material layer 5, and the protective layer 7 can be obtained as shown in FIG.
  • the stabilization layer 9 (see FIG. 20) is formed so as to surround the periphery of the stacked body 20. As a result, as shown in FIG.
  • FIG. 21 is a schematic cross-sectional view showing a substrate 1 for constituting an eighth embodiment of the superconducting wire according to the present invention.
  • the width W4 of the other main surface (back surface 56) is wider than the width W3 of one main surface 55.
  • one main surface 55 of the substrate 1 is a curved concave portion that is recessed toward the inside in the thickness direction of the substrate 1.
  • the other main surface (back surface 56) is a curved convex portion protruding from the inside of the substrate 1 toward the outside.
  • the intermediate layer 3, the superconducting material layer 5, and the protective layer 7 are formed on one main surface 55 (the main surface 55 having a concave curved surface) of the substrate 1 as shown in FIG. As a result, the laminate 20 shown in FIG. 22 can be obtained.
  • the process conditions at the time of thinning using the slitter 30 shown in FIG. 7 are adjusted. By doing so, you may obtain the laminated body 20 of a cross-sectional shape as shown in FIG.
  • the stabilization layer 9 is formed around the laminate 20 as shown in FIG.
  • the back surface portion 26 of the stabilization layer 9 (the surface of the stabilization layer 9 at a position facing the back surface 56 of the substrate 1) is a curved surface portion (convex shape portion) having a convex shape protruding outward from the substrate 1. It has become.
  • the width of the back surface portion 26 is wider than the width of the front surface portion 25 of the stabilization layer 9 as in the superconducting wire 10 shown in FIG. Can be reduced and the probability of occurrence of a problem such that contact is made between the portions of the superconducting wire 10 that are stacked and scratches occur in the surface portion 25 can be reduced.
  • a modification of the substrate 1 shown in FIG. 21 will be described with reference to FIG.
  • the substrate 1 shown in FIG. 24 basically has the same structure as the substrate 1 shown in FIG. 21, but the curvature radius of the back surface 56 is larger than the curvature radius of the main surface 55 of the substrate 1.
  • a laminated body 20 can be obtained by forming the intermediate layer 3, the superconducting material layer 5, and the protective layer 7 on the main surface 55 of the substrate 1 thus configured as shown in FIG.
  • the superconducting wire 10 as shown in FIG. 26 can be obtained by covering the outer periphery of the laminate 20 with the stabilization layer 9.
  • the shapes of the front surface portion 25 and the back surface portion 26 of the stabilization layer 9 are in accordance with the shapes of the main surface 55 and the back surface 56 of the substrate 1, respectively.
  • the curvature radius of the back surface portion 26 is larger than the curvature radius of the front surface portion 25 of the stabilization layer 9.
  • the superconducting wire 10 shown in FIG. 26 can obtain the same effect as the superconducting wire shown in FIG.
  • the superconducting wire 10 shown in FIG. 26 prepares the substrate 1 having the cross-sectional shape as shown in FIG. 24 from the beginning, and forms the intermediate layer 3, the superconducting material layer 5, the protective layer 7 and the like on the substrate 1.
  • the stabilization layer 9 may be further formed.
  • the intermediate layer 3, the superconducting material layer 5, the protective layer are formed on the main surface of the substrate 1 having a rectangular cross-sectional shape.
  • the laminate 20 having a cross-sectional shape as shown in FIG. 25 may be obtained by adjusting processing conditions when thinning using the slitter 30 shown in FIG.
  • FIG. 27 shows a substrate 1 constituting a ninth embodiment of the superconducting wire according to the present invention.
  • the main surface 55 and the back surface 56 each have a concave curved shape that is recessed toward the inside of the substrate 1.
  • the intermediate layer 3 On the main surface 55 of the substrate 1, the intermediate layer 3, the superconducting material layer 5, and the protective layer 7 are formed as shown in FIG.
  • a laminate 20 as shown in FIG. 28 is obtained.
  • the stabilization layer 9 is formed as shown in FIG. 29 so that the outer periphery of this laminated body 20 may be covered.
  • FIG. 29 shows a result, as shown in FIG.
  • the superconducting wire 10 shown in FIG. 29 it is possible to obtain the superconducting wire 10 in which the surface portion 25 and the back surface portion 26 of the stabilization layer have curved shapes that are recessed toward the substrate 1, respectively. Also by the superconducting wire 10 shown in FIG. 29, the same effect as the superconducting wire shown in FIG. 10 can be obtained.
  • the shape of the back surface 56 of the substrate 1 of the laminate 20 and the upper surface of the protective layer 7 is a curved shape recessed toward the superconducting material layer 5 side. Therefore, by forming the stabilization layer 9 along the surface of the stacked body 20, it is possible to easily form the concave-shaped (curved surface) surface portion 25 and the back surface portion 26. And the effect similar to the superconducting wire 10 shown in FIG. 10 can be acquired also by the superconducting wire 10 shown in FIG.
  • the present invention is advantageously applied particularly to a superconducting wire having a superconducting material layer formed on the surface of a substrate.

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Abstract

　超電導線材（１０）は、積層体（２０）と被覆層（安定化層（９）または保護層（７））とを備える。積層体（２０）は、主面を有する基板（１）と、当該主面上に形成された超電導材料層（５）とを含む。被覆層（安定化層（９）または保護層（７））は、少なくとも超電導材料層（５）上に配置される。被覆層（安定化層（９）または保護層（７））において、超電導材料層（５）上に位置する表面部分（安定化層（９）の表面部分（２５）または保護層（７）の上部表面）は凹形状になっている。

Description

超電導線材
　この発明は、超電導線材に関し、より特定的には、基板上に超電導材料層が形成された超電導線材に関する。
　近年、金属基板上に超電導材料層が形成された超電導線材の開発が進められている。中でも、転移温度が液体窒素温度以上の高温超電導体である酸化物超電導体からなる超電導材料層が設けられた酸化物超電導線材が注目されている。
　このような酸化物超電導線材は、一般的に、配向性の金属基板上に中間層を形成し、当該中間層上に酸化物超電導材料層を形成し、さらに、銀（Ａｇ）や銅（Ｃｕ）の安定化層を形成することにより製造されている（たとえば特開２０１３－１２４０６号公報（特許文献１）参照）。
特開２０１３－１２４０６号公報
　上述した構成の超電導線材は、たとえばコイル状に巻回されて超電導コイルを構成する。このとき、巻回された超電導線材の表面（特に超電導材料層が形成された側の安定化層表面）が、当該表面上に積層された超電導線材や他の部材と接触して、当該表面が損傷する場合があった。この場合、当該損傷に起因して超電導線材の超電導材料層も損傷し、結果的に超電導線材の特性が劣化することがあった。
　この発明は、上記のような課題を解決するために成されたものであり、この発明の目的は、超電導特性の劣化を抑制することが可能な超電導線材を提供することである。
　本発明の一態様に係る超電導線材は、積層体と被覆層とを備える。積層体は、主面を有する基板と、当該主面上に形成された超電導材料層とを含む。被覆層は、少なくとも超電導材料層上に配置される。被覆層において、超電導材料層上に位置する表面部分は凹形状になっている。
　上記によれば、超電導線材の被覆層における表面部分が凹形状になっているので、表面部分上に積層配置された他の部材などが表面部分の凹んだ領域に接触する可能性を低減できる。このため、上記接触に起因する超電導特性の劣化を抑制できる。
本発明の実施の形態１に係る超電導線材の構成を示す断面模式図である。 実施の形態１に係る超電導線材の製造方法を示すフローチャートである。 実施の形態１に係る超電導線材の製造方法を説明するための断面模式図である。 実施の形態１に係る超電導線材の製造方法を説明するための断面模式図である。 実施の形態１に係る超電導線材の製造方法を説明するための断面模式図である。 実施の形態１に係る超電導線材の製造方法を説明するための断面模式図である。 細線加工工程に用いられるスリッターの構成を模式的に示す図である。 本発明の実施の形態２に係る超電導線材の構成を示す断面模式図である。 図８に示した超電導線材の変形例を示す断面模式図である。 本発明の実施の形態３に係る超電導線材の構成を示す断面模式図である。 図１０に示した超電導線材の変形例を示す断面模式図である。 本発明の実施の形態４に係る超電導線材の構成を示す断面模式図である。 本発明の実施の形態５に係る超電導線材の構成を示す断面模式図である。 本発明の実施の形態６に係る超電導線材の製造方法を説明するための断面模式図である。 本発明の実施の形態６に係る超電導線材の製造方法を説明するための断面模式図である。 本発明の実施の形態６に係る超電導線材を説明するための断面模式図である。 本発明の実施の形態６に係る超電導線材の変形例の製造方法を説明するための断面模式図である。 本発明の実施の形態７に係る超電導線材の製造方法を説明するための断面模式図である。 本発明の実施の形態７に係る超電導線材の製造方法を説明するための断面模式図である。 本発明の実施の形態７に係る超電導線材を説明するための断面模式図である。 本発明の実施の形態８に係る超電導線材の製造方法を説明するための断面模式図である。 本発明の実施の形態８に係る超電導線材の製造方法を説明するための断面模式図である。 本発明の実施の形態８に係る超電導線材を説明するための断面模式図である。 本発明の実施の形態８に係る超電導線材の変形例の製造方法を説明するための断面模式図である。 本発明の実施の形態８に係る超電導線材の変形例の製造方法を説明するための断面模式図である。 本発明の実施の形態８に係る超電導線材の変形例を説明するための断面模式図である。 本発明の実施の形態９に係る超電導線材の製造方法を説明するための断面模式図である。 本発明の実施の形態９に係る超電導線材の製造方法を説明するための断面模式図である。 本発明の実施の形態９に係る超電導線材を説明するための断面模式図である。
　[本発明の実施形態の説明]
　最初に本発明の実施態様を列記して説明する。
　（１）　本発明の一態様に係る超電導線材１０（図１参照）は、積層体２０と被覆層（安定化層９または保護層７）とを備える。積層体２０は、主面を有する基板１と、当該主面上に形成された超電導材料層５とを含む。被覆層（安定化層９または保護層７）は、少なくとも超電導材料層５上に配置される。被覆層（安定化層９または保護層７）において、超電導材料層５上に位置する表面部分（安定化層９の表面部分２５または保護層７の上部表面）は凹形状になっている。なお、上記超電導材料層５は、基板１の主面上に直接的または中間層３などを介して間接的に形成され得る。
　このようにすれば、超電導線材１０の被覆層（安定化層９または保護層７）における表面部分が凹形状になっているので、表面部分上に積層配置された他の部材（たとえば超電導線材１０の他の部分など）が表面部分２５の凹んだ領域に接触する可能性を低減できる。このため、上記接触に起因して超電導材料層５が破損する可能性を低減できるので、超電導線材１０における超電導特性の劣化を抑制できる。
　（２）　上記超電導線材１０では、基板１の幅方向での断面において、表面部分２５の凹形状になっている領域の頂部２１と底部２３との間の、基板の厚み方向における距離Ｌ１が１μｍ以上１００μｍ以下であってもよい。この場合、凹形状になっている表面部分２５に他の部材などが接触する可能性を低減できるので、上述した超電導材料層５の破損の可能性を確実に低減できる。なお、ここで頂部２１とは、凹形状になっている表面部分２５において超電導材料層５から最も離れた領域（たとえば、凸状に突出した領域）を意味する。また、底部２３とは、表面部分２５において超電導材料層５に最も近い領域（たとえば、凹形状内部において最も深い領域）をいう。なお、上記距離Ｌ１が１μｍ未満では表面部分２５の凹形状が十分な深さとならず、上述した効果を十分発揮できない。また、上記距離Ｌ１が１００μｍ超えの場合、表面部分２５の頂部２１が突出しすぎて当該頂部２１の破損などの可能性が高くなる。また、上記距離Ｌ１の下限は好ましくは５μｍ、より好ましくは１０μｍ、さらに好ましくは１５μｍとすることができる。また、上記距離Ｌ１の上限は、好ましくは８０μｍ、より好ましくは７０μｍ、さらに好ましくは５０μｍとすることができる。
　（３）　上記超電導線材１０（図８参照）では、基板１の幅方向での断面において、表面部分２５の幅Ｗ１は、超電導線材において表面部分と反対側に位置する領域（裏面部分２６）の幅Ｗ２より狭くてもよい。この場合、超電導線材１０を巻回してコイルなどを形成するときに、積層された外周側の超電導線材１０の部分と、当該超電導線材１０の部分の内周側に位置する他の部分との間で隙間を形成することができる。このため、積層された超電導線材１０の表面部分２５が積層された超電導線材１０の他の部分により損傷を受ける可能性を低減できる。
　（４）　上記超電導線材１０では、超電導線材１０において表面部分２５と反対側に位置する裏面部分２６の形状が平面状（たとえば図１参照）および凹形状（たとえば図２９参照）のいずれか一方であってもよい。この場合、超電導線材１０を重ねたときに、表面部分２５と裏面部分２６との形状が異なるため、当該裏面部分２６が表面部分２５の中央部（たとえば凹形状の底の部分など）に直接的に接触することを防止できる。
　（５）　上記超電導線材１０（図９参照）では、超電導線材１０において表面部分２５と反対側に位置する裏面部分２６の形状は凸状の曲面状であってもよい。表面部分２５の形状は凹状の曲面状であってもよい。基板１の幅方向での断面において、裏面部分２６の曲率半径は表面部分２５の曲率半径より大きくてもよい。この場合、超電導線材１０を重ねたときに、表面部分２５と裏面部分２６との曲率半径が異なるため、当該裏面部分２６が表面部分２５の中央部などに直接的に接触することを防止できる。
　（６）　上記超電導線材１０（図１２参照）では、基板１の幅方向での断面において、超電導材料層５の中央部上における被覆層（安定化層９）の厚みＴ１より、超電導材料層５の端部上における被覆層（安定化層９）の厚みＴ２の方が厚くてもよい。この場合、被覆層の表面部分２５の凹形状における頂部が超電導材料層５の端部上の領域となる。そして、当該超電導材料層５の端部上の被覆層の領域は、他の部材（たとえば積層配置された超電導線材１０の他の部分）と直接的に接触する可能性が高くなる。このように他の部材が上記被覆層の領域に接触した場合であっても、他の部材が接触した領域における上記被覆層の厚みＴ２が十分厚くなっているため、当該他の部材の接触に起因する圧力が超電導材料層５にまで悪影響を及ぼす可能性を低減できる。
　（７）　本発明の一態様に係る超電導線材１０（図１６参照）は、主面を有する基板１と、主面上に形成された超電導材料層５とを備える。超電導材料層５の表面は凹形状になっている。このようにすれば、超電導材料層５の表面上に保護層７や安定化層９などの被覆層を形成するときに、当該被覆層の上部表面（表面部分２５）を容易に凹形状とすることができる。この結果、上部表面上に積層配置された他の部材（たとえば超電導線材１０の他の部分など）が表面部分２５の凹んだ領域に接触する可能性を低減できる。
　（８）　上記超電導線材１０（図１６参照）では、基板１の幅方向での断面において、超電導材料層５の表面の凹形状になっている領域の頂部４１（図１４参照）と底部４３（図１４参照）との間の、基板１の厚み方向における距離Ｌ２が１μｍ以上１００μｍ以下であってもよい。この場合、超電導材料層５において表面を凹形状としたことによる内部応力の値を、超電導特性に対する悪影響が発生しないレベルに抑えることができるとともに、超電導材料層５（図１６参照）の表面上に形成する被覆層の上部表面を確実に凹形状とすることができる。なお、ここで頂部４１とは、凹形状になっている超電導材料層５の表面において基板１の裏面（超電導材料層５が形成された表面と反対側の裏面）から最も離れた領域（たとえば、凸状に突出した領域）を意味する。また、底部４３とは、超電導材料層５の表面において基板１の裏面に最も近い領域（たとえば、凹形状内部において最も深い領域）をいう。なお、上記距離Ｌ２が１μｍ未満では、超電導材料層５の表面上に形成される被覆層（安定化層９）の表面部分２５の凹形状が十分な深さとならず、上述した効果を十分発揮できない。また、上記距離Ｌ２が１００μｍ超えの場合、超電導材料層５において過大な内部応力が発生する可能性があり、この結果超電導特性が劣化する可能性がある。また、上記距離Ｌ２の下限は好ましくは５μｍ、より好ましくは１０μｍ、さらに好ましくは１５μｍとすることができる。また、上記距離Ｌ２の上限は、好ましくは８０μｍ、より好ましくは７０μｍ、さらに好ましくは５０μｍとすることができる。
　（９）　本発明の一態様に係る超電導線材１０（図２０参照）は、主面を有する基板１と、主面上に形成された超電導材料層５とを備える。基板１の主面５５（図１８参照）は凹形状になっている。このようにすれば、当該超電導材料層５（図２０参照）上に保護層７や安定化層９などの被覆層を形成するときに、当該被覆層の上部表面（表面部分２５）を容易に凹形状とすることができる。この結果、上部表面上に積層配置された他の部材（たとえば超電導線材１０の他の部分など）が表面部分２５の凹んだ領域に接触する可能性を低減できる。
　（１０）　上記超電導線材１０（図２０参照）では、基板１の幅方向での断面において、基板１の主面５５（図１８参照）の凹形状になっている領域の頂部５１と底部５３との間の、基板１の厚み方向における距離Ｌ３が１μｍ以上１００μｍ以下であってもよい。この場合、基板１の主面５５上に形成した超電導材料層５において当該主面５５が凹形状となっていることに起因して発生する内部応力の値を、超電導特性に対する悪影響が発生しないレベルに抑えることができるとともに、超電導材料層５の表面上に形成する被覆層の上部表面を確実に凹形状とすることができる。なお、ここで頂部５１とは、凹形状になっている基板１の表面において基板１の裏面（超電導材料層５が形成された表面と反対側の裏面）から最も離れた領域（たとえば、凸状に突出した領域、あるいは基板１の主面において基板１の厚みの最も厚い領域）を意味する。また、底部５３とは、基板１の表面において基板１の裏面に最も近い領域（たとえば、凹形状内部において最も深い領域、あるいは基板１の主面５５において基板１の厚みが最も薄い部分）をいう。また、上記距離Ｌ３が１μｍ未満では、基板１の主面５５および超電導材料層５を含む積層体２０の表面上に形成される被覆層（安定化層９）の表面部分２５の凹形状が十分な深さとならず、上述した効果を十分発揮できない。また、上記距離Ｌ３が１００μｍ超えの場合、基板１の主面５５上に形成される超電導材料層５において過大な内部応力が発生する可能性があり、この結果超電導特性が劣化する可能性がある。また、上記距離Ｌ３の下限は好ましくは５μｍ、より好ましくは１０μｍ、さらに好ましくは１５μｍとすることができる。また、上記距離Ｌ３の上限は、好ましくは８０μｍ、より好ましくは７０μｍ、さらに好ましくは５０μｍとすることができる。
　（１１）　上記超電導線材１０（図２３参照）では、基板１の幅方向での断面において、主面５５（図２１）の幅Ｗ３は、基板１において主面５５と反対側に位置する領域（図２１における裏面５６）の幅Ｗ４より狭くてもよい。この場合、超電導線材１０を巻回してコイルなどを形成するときに、積層された外周側の超電導線材１０の部分と、当該超電導線材１０の部分の内周側に位置する他の部分との間で隙間を形成することができる。このため、積層された超電導線材１０の超電導材料層５が形成された側の表面（表面部分２５）が積層された超電導線材１０の他の部分により損傷を受ける可能性を低減できる。
　（１２）　上記超電導線材１０（図２０または図２９参照）では、基板１において主面５５（図１８または図２７参照）と反対側に位置する裏面５６の形状は平面状（図１８参照）および凹形状（図２７参照）のいずれか一方であってもよい。この場合、超電導線材１０を重ねたときに、基板１の主面５５側の表面（図２０または図２９の表面部分２５）と基板１の裏面５６側の表面（図２０または図２９の裏面部分２６）との形状が異なるため、当該裏面部分２６が、主面５５の形状に沿った凹形状となった表面部分２５の中央部（たとえば凹形状の底の部分など）に直接的に接触することを防止できる。
　（１３）　上記超電導線材１０（図２６参照）では、基板１において主面５５（図２４参照）と反対側に位置する裏面５６（図２４参照）の形状は凸状の曲面状であってもよく、主面５５の形状は凹状の曲面状であってもよい。基板１の幅方向での断面において、裏面５６の曲率半径は主面５５の曲率半径より大きくてもよい。この場合、超電導線材１０（図２６参照）を重ねたときに、基板１の主面５５側に位置する超電導線材１０の表面（表面部分２５）と、基板１の裏面５６側に位置する超電導線材１０の裏面（裏面部分２６）との曲率半径を容易に異なるようにできるので、当該裏面部分２６が表面部分２５の中央部などに直接的に接触することを防止できる。
　[本発明の実施形態の詳細]
　以下、本発明の実施の形態について図に基づいて説明する。なお、以下の図面において、同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰り返さない。
　＜実施の形態１＞
　（超電導線材の構成）
　図１は、本発明の実施の形態１に係る超電導線材の構成を示す断面模式図である。図１は、実施の形態１に係る超電導線材１０の延在する方向に交差する方向に切断した断面を示している。このため、紙面に交差する方向が超電導線材の長手方向であり、超電導材料層５の超電導電流は紙面に交差する方向に沿って流れるものとする。また、図１および以降の断面模式図においては、図を見やすくするために矩形状の断面における上下方向（以下、「厚み方向」とも称する）と左右方向（以下、「幅方向」とも称する）との長さの差を小さくしているが、実際は当該断面の厚み方向の長さは幅方向の長さに比べて十分に小さい。
　図１を参照して、実施の形態１に係る超電導線材１０は、断面が矩形をなす長尺形状（テープ状）であり、ここでは長尺形状の長手方向に延在する相対的に大きな表面を主面とする。超電導線材１０は、基板１と、中間層３と、超電導材料層５と、保護層７と、安定化層９とを備える。
　基板１は、第１の主面と、第２の主面とを有する。第２の主面は、第１の主面とは反対側に位置する。基板１は、たとえば金属からなり、断面が矩形をなす長尺形状（テープ状）とすることが好ましい。コイルに巻回するためには、基板１はたとえば２ｋｍ程度に長尺化されていることが好ましい。
　基板１は、配向金属基板を用いることがさらに好ましい。なお、配向金属基板とは、基板表面の面内の２軸方向に関して、結晶方位が揃っている基板を意味する。配向金属基板としては、たとえばニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、クロム（Ｃｒ）、マンガン（Ｍｎ）、コバルト（Ｃｏ）、鉄（Ｆｅ）、パラジウム（Ｐｄ）、銀（Ａｇ）、および金（Ａｕ）のうちの２以上の金属からなる合金が好適に用いられる。これらの金属を他の金属または合金と積層することもでき、たとえば高強度材料であるＳＵＳなどの合金を用いることもできる。なお、基板１の材料は特にこれに限定されず、たとえば金属以外の材料を用いてもよい。
　超電導線材１０の幅方向の長さは、たとえば４ｍｍ～１０ｍｍ程度である。超電導線材１０に流れる電流密度を大きくするためには、基板１の断面積が小さい方が好ましい。ただし、基板１の厚み（図１における上下方向）を薄くしすぎると、基板１の強度が劣化する可能性がある。したがって、基板１の厚みはたとえば０．１ｍｍ程度にすることが好ましい。
　中間層３は、基板１の第１の主面上に形成されている。超電導材料層５は、中間層３の、基板１と対向する主面と反対側の主面（図１における上側の主面）上に形成されている。すなわち、超電導材料層５は、中間層３を挟んで基板１の第１の主面上に配置されている。中間層３を構成する材料は、たとえばイットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）、酸化セリウム（ＣｅＯ２）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）およびチタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ３）などが好ましい。これらの材料は、超電導材料層５との反応性が極めて低く、超電導材料層５と接触している境界面においても超電導材料層５の超電導特性を低下させない。特に、基板１を構成する材料として金属を用いる場合には、表面に結晶配向性を有する基板１と超電導材料層５との配向性の差を緩和して、超電導材料層５を高温で形成する際に、基板１から超電導材料層５への金属原子の流出を防止する役割を果たすことができる。なお、中間層３を構成する材料は特にこれに限定されない。
　また、中間層３は、複数の層により構成されていてもよい。中間層３が複数の層により構成される場合、中間層３を構成するそれぞれの層は互いに異なる材質または一部が同じ材質により構成されていてもよい。
　超電導材料層５は、超電導線材１０のうち、超電導電流が流れる薄膜層である。超電導材料は特に限定されないが、たとえばＲＥ－１２３系の酸化物超電導体とすることが好ましい。なお、ＲＥ－１２３系の酸化物超電導体とは、ＲＥＢａ２Ｃｕ３Ｏｙ（ｙは６～８、より好ましくは６．８～７、ＲＥとはイットリウム、またはＧｄ、Ｓｍ、Ｈｏなどの希土類元素を意味する）として表される超電導体を意味する。また、超電導材料層５に流れる超電導電流の値を向上させるためには、超電導材料層５の厚みは０．５μｍ～１０μｍであることが好ましい。
　保護層７は、超電導材料層５の、中間層３と対向する主面と反対側の主面（図１における上側の主面）上に形成されている。保護層７は、たとえば銀（Ａｇ）または銀合金からなり、その厚みは０．１μｍ以上５０μｍ以下とすることが好ましい。
　以上に述べた基板１、中間層３、超電導材料層５および保護層７により積層体２０が形成されている。そして、この積層体２０の周囲を覆うように安定化層９が配置されている。本実施の形態では、積層体２０の外周を覆うように、すなわち、積層体２０の外側の最表面のほぼ全面を覆うように、安定化層９が配置されている。ただし、本発明における「積層体の周囲」とは、全周に限定されるものではなく、積層体の主面だけでもよい。
　安定化層９は、良導電性の金属材料の箔またはめっき層などからなる。安定化層９は、保護層７とともに、超電導材料層５が超電導状態から常電導状態に遷移する際に超電導材料層５の電流が転流するバイパスとして機能する。安定化層９を構成する材料は、たとえば銅（Ｃｕ）または銅合金などが好ましい。安定化層９の厚みは特に限定されないが、保護層７および超電導材料層５を物理的に保護する観点から１０μｍ～５００μｍであることが好ましい。
　図１に示すように、積層体２０において、積層体２０の延在方向に対して垂直な方向（幅方向）における両端部は、保護層７の表面に向かう方向に突出している。すなわち、積層体２０の保護層７の表面は上述した積層体２０の延在方向に対して垂直な方向（幅方向）における断面において凹形状となっている。なお、積層体２０における基板１の裏面（基板１において中間層３が形成された第１の主面と反対側に位置する第２の主面）は、平坦な形状となっている。
　この積層体２０の外周を覆うように形成されている安定化層９において、超電導材料層５が形成されている側の表面である表面部分２５も、積層体２０の延在方向に対して垂直な方向における断面の形状が凹形状となっている。また、安定化層９において、基板１の裏面上に位置する部分の表面である裏面部分２６は平坦な形状となっている。表面部分２５における底部２３と頂部２１との間の基板１の厚さ方向における距離Ｌ１は、たとえば１μｍ以上１００μｍ以下とすることができる。底部２３は、表面部分２５の幅方向におけるほぼ中央部に位置する。また、頂部２１は、表面部分２５の幅方向における端部に位置する。
　このように、超電導材料層５が形成された側の安定化層９の表面部分２５が凹形状となっているため、超電導線材１０をコイル状に巻回したような場合に表面部分２５が他の部材もしくは巻回された超電導線材１０の他の部分と接触して結果的に超電導材料層５がダメージを受けるといった問題の発生を抑制できる。
　（超電導線材の製造方法）
　図２～図７を参照して、図１に示した超電導線材１０の製造方法を説明する。以下では、３０ｍｍ幅に作製された積層体２０から４ｍｍ幅に細線加工された積層体２０を用いて超電導線材１０を製造する方法を例に挙げ、本実施の形態を具体的に説明する。
　図２は、実施の形態１に係る超電導線材の製造方法を示すフローチャートである。図２を参照して、まず基板準備工程（Ｓ１０）が実施される。具体的には、図３を参照して、配向金属基板からなり、３０ｍｍ幅のテープ状を有する基板１が準備される。基板１は、第１の主面と、第１の主面とは反対側に位置する第２の主面とを有する。基板１の厚みは目的に応じて適宜調整すれば良く、通常は１０μｍ～５００μｍの範囲とすることができる。基板１の厚みはたとえば１００μｍ程度である。
　次に、基板１上に中間層３を形成する中間層形成工程（図２のＳ２０）が実施される。具体的には、図４を参照して、基板１の第１の主面上に中間層３が成膜される。中間層３の成膜方法としては、任意の成膜方法を用いることができるが、たとえばパルスレーザ蒸着法（Pulsed　Laser　Deposition：ＰＬＤ法）などの物理蒸着法を用いることができる。
　次に、中間層３上に超電導材料層５を形成する超電導材料層形成工程（図２のＳ３０）が実施される。具体的には、図５を参照して、中間層３の基板１と対向する主面と反対側の主面（図５における上側の主面）上に、ＲＥ－１２３系の酸化物超電導体からなる超電導材料層５を形成する。超電導材料層５の成膜方法としては、任意の成膜方法を用いることができるが、たとえば気相法および液相法、またはそれらの組合せにより形成する。気相法としては、たとえばレーザ蒸着法、スパッタリング法、および電子ビーム蒸着法などが挙げられる。レーザ蒸着法、スパッタリング法、電子ビーム法、および有機金属堆積法の少なくとも１つにより行なわれると、結晶配向性および表面平滑性に優れた表面を有する超電導材料層５を形成することができる。
　次に、超電導材料層５上に保護層７を形成する保護層形成工程（図２のＳ４０）が実施される。具体的には、図６を参照して、超電導材料層５の中間層３と対向する主面と反対側の主面（図６における上側の主面）上に、銀（Ａｇ）または銀合金からなる保護層７を、たとえばスパッタなどの物理的蒸着法や電気めっき法などにより形成する。保護層７を形成することで、超電導材料層５の表面を保護することができる。その後、酸素雰囲気下で加熱処理する酸素アニールを行ない（酸素導入工程）、超電導材料層５に酸素を導入する。以上の工程が実施されることにより、幅方向の長さが３０ｍｍ程度である積層体２０が形成される。
　次に、３０ｍｍ幅の積層体２０を所定の幅（たとえば４ｍｍ幅）に切断する細線加工工程（図３のＳ５０）が実施される。具体的には、図７に示されるように、回転刃を用いて３０ｍｍ幅の積層体２０を機械的に切断する機械スリット加工を行なうことにより、積層体２０を４ｍｍ幅に細線化する。図７は、細線加工工程に用いられるスリッター３０の構成を模式的に示す図である。図７の右側には、スリッター３０によりスリットされる積層体２０の構成を示している。積層体２０は、基板１上に中間層３、超電導材料層５および保護層７をこの順に積層してなる。
　図７を参照して、スリッター３０は、複数の回転刃３１と、複数のスペーサ３２とを有する。本実施の形態においては、スリッター３０はたとえば合計７枚の回転刃３１を有している。スリッター３０の上側の回転軸には、約４ｍｍ幅の回転刃３１が３枚配置されている。回転軸方向に隣接する回転刃３１の間にはスペーサ３２が配置されている。スリッター３０の下側の回転軸にも約４ｍｍ幅の回転刃３１が４枚配置されている。なお、上側の回転軸と下側の回転軸とに設置する回転刃３１の幅は、任意に設定することができる。
　図７に示すように、保護層７側から回転刃３１が接触してスリットされた積層体２０ｂは、隣接する回転刃３１間の距離や重なり高さなどのスリット条件を調整することにより、図１に示すように超電導材料層５や保護層７の幅方向端部が突出する（保護層７の表面が凹形状となる）ような断面形状となっている。これにより、図１に示すような断面形状の積層体２０ｂ（４ｍｍ幅の細線）を得ることができる。
　上述のように、機械スリット加工においては、上下で互いに対向する回転刃３１を用いてせん断によって切断している。得られた細線（積層体２０ａ、２０ｂ）の各々において、回転刃３１が入る方向（スリット方向）に応じてエッジ部分に湾曲が発生する。具体的には、上側の回転刃３１により保護層７側からスリットした細線（積層体２０ｂ）のエッジ部分では、基板１が保護層７側に湾曲する。一方、下側の回転刃３１により基板１側からスリットした細線（積層体２０ａ）のエッジ部分では、保護層７およびセラミックス層が基板１側に湾曲する。
　なお、図７に示した機械スリット加工において、基板１側から入れる回転刃３１の幅と保護層７側から入れる回転刃３１の幅とを同じにしたが、保護層７側から入れる回転刃３１に所定の線幅（たとえば４ｍｍ幅）に対応した回転刃３１を用いるとともに、基板１側から入れる回転刃３１により幅が狭い回転刃３１を用いるようにしてもよい。これにより、保護層７側からスリットされて得られる細線（図１に示すように保護層７の上部表面が凹形状となった積層体２０）の数を多くすることができる。
　再び図２を参照して、最後に、細線加工された積層体２０の周囲に安定化層９を形成する安定化層形成工程（図２のＳ６０）が実施される。具体的には、積層体２０の外周を覆うように、すなわち、積層体２０の外側の最表面のほぼ全面を覆うように、銅（Ｃｕ）または銅合金からなる安定化層９を、公知のめっき法により形成する。安定化層９を形成する方法としては、めっき法以外に、銅箔を貼り合せる方法がある。以上の工程が実施されることにより、図１に示す実施の形態１に係る超電導線材１０が製造される。
　＜実施の形態２＞
　図８を参照して、本発明による超電導線材の実施の形態２を説明する。
　図８を参照して、超電導線材１０は、基本的には図１に示した超電導線材と同様の構造を備えるが、積層体２０を構成する基板１の裏面（中間層３が形成された上部表面と反対側に位置する裏面）が外側に凸となった曲面状となっている点および安定化層９の裏面部分２６（基板１から見て超電導材料層５が形成された側と反対側に位置する安定化層９の表面）が外側に凸の曲面状となっている点が図１に示した超電導線材１０と異なっている。さらに、図８に示した超電導線材１０においては、安定化層９の表面部分２５の幅Ｗ１よりも裏面部分２６の幅Ｗ２の方が大きくなっている。さらに、安定化層９の両端面（表面部分２５と裏面部分２６との間を接続する２つの側面）が、互いに傾斜した状態となっている。なお、積層体２０の両端面（基板１、中間層３、超電導材料層５および保護層７が露出している２つの側面）も互いに交差する方向に傾斜している。
　このような構造の超電導線材１０によっても、図１に示した超電導線材１０と同様の効果を得ることができる。さらに、図８に示した超電導線材１０においては、当該超電導線材１０をコイル状に巻回したような場合に、表面部分２５と裏面部分２６との幅が異なっているため、巻回して積層配置された超電導線材１０の内周側に位置する部分と外周側に位置する部分との間に隙間を形成することができる。このため、積層した超電導線材１０同士が密着する場合に比べて超電導線材１０の表面部分２５に傷などが発生する確率を低減できる。
　図９を参照して、本発明による超電導線材１０の実施の形態２の変形例を説明する。図９に示した超電導線材１０は、基本的には図８に示した超電導線材１０と同様の構造を備えるが、表面部分２５の曲率半径と裏面部分２６の曲率半径とが異なっている。具体的には、図９に示した超電導線材１０では、裏面部分２６の曲率半径が、表面部分２５の曲率半径よりも大きくなっている。このようにすれば、超電導線材１０を巻回して積層した場合に、下層側の超電導線材１０の表面部分２５と、上層側の超電導線材１０の裏面部分２６とが密着することを防止できる。このため、表面部分２５上に積層された超電導線材１０の他の部分によって当該表面部分２５に傷などが発生することを防止できる。
　＜実施の形態３＞
　図１０を参照して、本発明による超電導線材の実施の形態３を説明する。
　図１０を参照して、超電導線材１０は、基本的には図１に示した超電導線材と同様の構造を備えるが、安定化層９の裏面部分２６が基板１側に凹んだ凹部（曲面状部）となっている。このような構造の超電導線材１０においても、図１に示した超電導線材１０と同様の効果を得ることができるとともに、超電導線材１０を巻回して積層したときに、積層した超電導線材１０の表面部分２５と当該表面部分２５上に位置する超電導線材１０の他の部分（裏面部分２６）とが接触する領域の面積を小さくできる。このため、表面部分２５に傷などが発生する確率を低減できる。この結果、当該傷に起因して超電導材料層５に欠陥が発生し超電導特性が劣化するといった問題の発生を抑制できる。
　なお、図１０に示した超電導線材１０における安定化層９の製造方法としては、任意の方法を用いることができるが、たとえば積層体２０の幅方向端部におけるめっき時の電界強度を他の部分における電界強度より高めるといったことにより、当該端部での安定化層９の厚みを相対的に厚くする、といった方法を用いることができる。
　図１１を参照して、図１０に示した超電導線材の変形例を説明する。図１１に示した超電導線材１０は、基本的には図１０に示した超電導線材と同様の構造を備えるが、積層体２０を構成する基板１の裏面（中間層３が形成された表面と反対側に位置する表面）の形状が図１０に示した超電導線材１０の基板１とは異なっている。すなわち、図１１に示した超電導線材１０の基板１の裏面は超電導材料層５側に凹んだ曲面状となっている。そして、安定化層９の裏面部分２６の形状も、当該基板１の裏面の形状に沿った曲面状の凹部形状となっている。また、図１０に示した超電導線材１０の基板１の断面における角部は２つの直線が交わった鋭角またはほぼ直角の角部となっているが、図１１に示した超電導線材１０の基板１の断面における角部は曲面状になっている。このため、超電導線材１０の幅方向での断面における安定化層９の外周の四隅の角部も基板１の上記角部に沿うように曲面状になっている。
　このような構造の超電導線材１０によっても、図１０に示した超電導線材１０と同様の効果を得ることができる。
　図１１に示した超電導線材１０を構成する積層体２０は、たとえば幅広の積層体２０をレーザスリットすることによって得ることができる。また、図１１に示した安定化層９は、当該積層体２０の表面を覆うようにめっき法など従来周知の任意の方法を用いて形成できる。
　＜実施の形態４＞
　図１２を参照して、本発明による超電導線材の実施の形態４を説明する。図１２を参照して、超電導線材１０は、基本的には図１に示した超電導線材１０と同様の構造を備えるが、積層体２０の形状が図１に示した超電導線材１０の積層体２０の形状と異なっている。すなわち、図１２に示した超電導線材１０においては、基板１、中間層３、超電導材料層５および保護層７の上部表面がほぼ平坦な形状となっている。そのため、保護層７の表面上において保護層７の中央部における安定化層９の厚みＴ１より、保護層７の端部上における安定化層９の厚みＴ２の方が厚くなっている。このため、安定化層９の図１２における端部側（安定化層９の凹形状となっている上部表面の端部）に応力が加わった場合においても、安定化層９の厚みＴ２が十分厚くなっているため、保護層７および超電導材料層５に当該圧力が及ぼす影響を軽減できる。したがって、超電導材料層５が外部からの当該応力により破損するといった危険性を低減できる。
　図１２に示した超電導線材１０の積層体２０は、たとえば当該積層体２０の幅となる断面形状が矩形状の基板１を準備し、当該基板１の主面上に中間層３、超電導材料層５、保護層７を順次形成する、といった方法により得ることができる。また、図１２に示した安定化層９は、たとえば図１０に示した超電導線材１０における安定化層９と同様の手法により形成できる。
　＜実施の形態５＞
　図１３は、本発明による超電導線材１０の実施の形態５を示す断面模式図である。図１３を参照して、本発明による超電導線材の実施の形態５を説明する。
　図１３を参照して、超電導線材１０は、基本的には図１に示した超電導線材１０と同様の構造を備えるが、積層体２０および安定化層９の表面部分２５の形状が図１に示した超電導線材１０とは異なっている。すなわち、図１３に示した超電導線材１０においては、積層体２０を構成する基板１、中間層３、超電導材料層５および保護層７の上部表面における一方の端部のみが他方の端部に比べて突出するように構成されている。このため、安定化層９の表面部分２５の形状も、当該積層体２０の突出した一方の端部側が突出するとともに、凹形状でありかつ曲面状になっている。このような一方の端部が突出することによって結果的に凹形状の曲面となった表面部分２５の形状も、本明細書においては凹形状と呼ぶ。そして、図１３に示した超電導線材１０によっても、図１に示した超電導線材１０と同様に、表面部分２５における他の部材との接触などに起因する傷の発生を抑制することができる。
　なお、図１３に示した超電導線材１０の積層体２０は、たとえば図７に示したスリッター３０において、細線化の対象である幅広の積層体２０（母材）のうちの端部に位置する部分（つまり、一方の端部のみが回転刃３１により切断される部分）を図１３に示した積層体２０として得ることができる。また、図１３に示した安定化層９は、積層体２０の周囲を囲むように、めっき法など従来周知の方法により形成することができる。
　＜実施の形態６＞
　図１４は、本発明による超電導線材の実施の形態６の製造工程の途中段階を示す模式図である。図１４を参照して、本発明による超電導線材の実施の形態６の製造方法においては、基板１の上部表面上に中間層３および超電導材料層５が形成される。また、このとき、超電導材料層５の表面が基板１側に凹んだ曲面状の凹部となっている。図１４に示したような構造は、従来周知の任意の方法により得ることができる。たとえば、基板１として図１４に示したような断面形状の基板１を準備し、当該基板１の主面（凹形状に凹んでいる主面）上に中間層３および超電導材料層５を形成してもよい。あるいは、断面形状が矩形状の基板１の主面上に中間層３、超電導材料層５を形成した後、図７に示したスリッターなどを用いて細線化することにより、図１４に示すような断面形状の構造（基板１、中間層３、超電導材料層５の積層体）を得てもよい。
　このとき、超電導材料層５の幅方向における中央部に位置する底部４３と超電導材料層５の幅方向における端部に位置する頂部４１との間の基板１の厚み方向における距離Ｌ２はたとえば１μｍ以上１００μｍ以下とすることができる。そして、図１５に示すように、超電導材料層５上に保護層７を形成することにより、図１５に示した積層体２０を得ることができる。なお、断面形状が矩形状の基板１の主面上に中間層３、超電導材料層５、保護層７を形成した後、図７に示すようにスリッターを用いて細線加工工程（Ｓ５０）（図２参照）を実施することで図１５に示すような構造を得てもよい。このような積層体２０を得ることにより、当該積層体の周囲に図１６に示すように安定化層９を形成した場合に、安定化層９の表面部分２５の形状を、図１６に示すように凹んだ曲面状（凹形状部）へと容易にすることができる。そして、図１６に示すような構造の超電導線材１０によっても、図１に示した超電導線材１０と同様の効果を得ることができる。
　なお、上述した細線加工工程（Ｓ５０）において、細線化した積層体２０の端部に位置する部分については、図１３に示した超電導線材１０の製造方法に関して説明したように、スリッターの回転刃３１によって切断された一方端が突出するように変形することで、図１７に示すように超電導材料層５（および保護層７）の幅方向の一方の端部のみが突出したような形状であって、超電導材料層５および保護層７の表面が凹状の曲面状となるように形成することができる。この場合も、超電導材料層５の頂部４１（超電導材料層５の突出した側の端部）と底部４３（超電導材料層５の突出した側と反対側の端部）との間の距離Ｌ２を１μｍ以上１００μｍ以下とすることができる。このような構造の積層体２０を用いて、当該積層体２０の外周を覆うように安定化層９を形成することで、図１３に示すような超電導線材を構成してもよい。この場合も、図１に示した超電導線材と同様の効果を得ることができる。
　＜実施の形態７＞
　図１８は、本発明による超電導線材の実施の形態７を構成するための基板１を示す断面模式図である。図１８に示す基板１は、その上部表面（主面）が窪んだ凹形状の曲面状（凹部）となっている。なお、基板１の裏面（上部表面と反対側意の裏面）は平坦な形状である。また、当該上部表面の頂部５１と底部５３との間の距離Ｌ３（基板１の厚み方向における距離）は１μｍ以上１００μｍ以下とすることができる。
　このような基板１の主面上に、図１９に示すように中間層３、超電導材料層５および保護層７を形成する。中間層３、超電導材料層５および保護層７の上部表面の形状は、基板１の主面の形状に沿って凹形状となっている。この結果、図１９に示すように基板１、中間層３、超電導材料層５および保護層７からなる積層体２０を得ることができる。次に、この積層体２０の周囲を囲うように安定化層９（図２０参照）を形成する。この結果、図２０に示すように、超電導材料層５側の表面である表面部分２５が窪んだ曲面状部分である凹形状部となった超電導線材１０を容易に得ることができる。そして、図２０に示した超電導線材１０によっても、図１０に示した超電導線材と同様の効果を得ることができる。
　＜実施の形態８＞
　図２１は、本発明による超電導線材の実施の形態８を構成するための基板１を示す断面模式図である。図２１に示した基板１は、一方の主面５５の幅Ｗ３よりも他方の主面（裏面５６）の幅Ｗ４の方が広くなっている。また、基板１の一方の主面５５は基板１の厚み方向の内側に向けて窪んだ曲面状の凹部となっている。また、他方の主面（裏面５６）は、基板１の内部から外側に向かって突出する曲面状の凸部となっている。
　このような基板１の一方の主面５５（窪んだ曲面状となっている主面５５）上に、図２２に示すように中間層３、超電導材料層５および保護層７を形成する。この結果、図２２に示す積層体２０を得ることができる。なお、断面形状が矩形状の基板１の主面上に中間層３、超電導材料層５、保護層７を形成した後、図７に示すスリッター３０を用いて細線化するときの加工条件を調整することで、図２２に示すような断面形状の積層体２０を得てもよい。
　このような積層体２０の周囲に、図２３に示すように安定化層９を形成する。この結果、安定化層９の超電導材料層５側の表面である表面部分２５は、基板１の一方の主面５５（または保護層７の上部表面）に沿った窪んだ曲面状部の凹形状部となる。一方、安定化層９の裏面部分２６（基板１の裏面５６と対向する位置における安定化層９の表面）は、基板１から外側に突出する凸形状となった曲面状部（凸形状部分）となっている。このような超電導線材１０においては、図８に示した超電導線材１０と同様に安定化層９の表面部分２５の幅よりも裏面部分２６の幅の方が広くなっているため、当該超電導線材１０を巻回して積層した場合に、積層された超電導線材１０の部分同士の間で接触がおき表面部分２５において傷が発生するといった問題の発生確率を低減できる。
　図２４を参照して、図２１に示した基板１の変形例を説明する。図２４に示した基板１は、基本的には図２１に示した基板１と同様の構造を備えるが、基板１の主面５５の曲率半径よりも裏面５６の曲率半径の方が大きくなっている。このように構成された基板１の主面５５上に、図２５に示したように中間層３、超電導材料層５および保護層７を形成することにより積層体２０を得ることができる。そして、この積層体２０の外周を安定化層９によって覆うことにより、図２６に示すような超電導線材１０を得ることができる。
　図２６に示した超電導線材１０において、安定化層９の表面部分２５および裏面部分２６の形状は、それぞれ基板１の主面５５および裏面５６の形状に沿っている。このため、安定化層９の表面部分２５の曲率半径よりも裏面部分２６の曲率半径の方が大きくなっている。この結果、図２６に示した超電導線材１０は、図９に示した超電導線材と同様の効果を得ることができる。
　なお、図２６に示した超電導線材１０は、図２４に示したような断面形状の基板１を最初から準備して当該基板１上に中間層３、超電導材料層５、保護層７などを形成し積層体２０を得てから、さらに安定化層９を形成するといった方法により製造してもよいが、断面形状が矩形状の基板１の主面上に中間層３、超電導材料層５、保護層７を形成した後、図７に示すスリッター３０を用いて細線化するときの加工条件を調整することで、図２５に示すような断面形状の積層体２０を得てもよい。
　＜実施の形態９＞
　図２７は、本発明による超電導線材の実施の形態９を構成する基板１を示している。図２７に示した基板１においては、主面５５および裏面５６がそれぞれ基板１の内側に向けて窪んだ凹形状の曲面状となっている。この基板１の主面５５上に、図２８に示すように中間層３、超電導材料層５および保護層７を形成する。この結果、図２８に示すような積層体２０を得る。そして、この積層体２０の外周を覆うように、図２９に示すように安定化層９を形成する。この結果、図２９に示すように安定化層の表面部分２５と裏面部分２６とがそれぞれ基板１側に窪んだ曲面状の形状となっている超電導線材１０を得ることができる。図２９に示した超電導線材１０によっても、図１０に示した超電導線材と同様の効果を得ることができる。また、図２９に示した超電導線材１０においては、積層体２０の基板１の裏面５６および保護層７の上部表面の形状が超電導材料層５側に窪んだ曲面状となっている。そのため、安定化層９を積層体２０の表面に沿って形成することで、容易に窪んだ凹形状（曲面状）の表面部分２５および裏面部分２６を形成することができる。そして、図２９に示した超電導線材１０によっても、図１０に示した超電導線材１０と同様の効果を得ることができる。
　今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
　この発明は、特に基板の表面上に超電導材料層が形成された超電導線材に有利に適用される。
１　基板、３　中間層、５　超電導材料層、７　保護層、９　安定化層、１０　超電導線材、２０，２０ａ、２０ｂ　積層体、２１，４１，５１　頂部、２３，４３，５３　底部、２５　表面部分、２６　裏面部分、３０　スリッター、３１　回転刃、３２　スペーサ、５５　主面、５６　裏面

Claims (13)

  1. 　主面を有する基板と、前記主面上に形成された超電導材料層とを含む積層体と、
    　少なくとも前記超電導材料層上に配置された被覆層とを備え、
    　前記被覆層において、前記超電導材料層上に位置する表面部分は凹形状になっている、超電導線材。
  2. 　前記基板の幅方向での断面において、前記表面部分の前記凹形状になっている領域の頂部と底部との間の、前記基板の厚み方向における距離は、１μｍ以上１００μｍ以下である、請求項１に記載の超電導線材。
  3. 　前記基板の幅方向での断面において、前記表面部分の幅は、前記超電導線材において前記表面部分と反対側に位置する領域の幅より狭い、請求項１または請求項２に記載の超電導線材。
  4. 　前記超電導線材において前記表面部分と反対側に位置する裏面部分の形状は平面状および凹形状のいずれか一方である、請求項１～請求項３のいずれか１項に記載の超電導線材。
  5. 　前記超電導線材において前記表面部分と反対側に位置する裏面部分の形状は凸状の曲面状であり、
    　前記表面部分の形状は凹状の曲面状であり、
    　前記基板の幅方向での断面において、前記裏面部分の曲率半径は前記表面部分の曲率半径より大きい、請求項１～請求項３のいずれか１項に記載の超電導線材。
  6. 　前記基板の幅方向での断面において、前記超電導材料層の中央部上における前記安定化層の厚みより、前記超電導材料層の端部上における前記被覆層の厚みの方が厚い、請求項１～請求項５のいずれか１項に記載の超電導線材。
  7. 　主面を有する基板と、
    　前記主面上に形成された超電導材料層とを備え、
    　前記超電導材料層の表面は凹形状になっている、超電導線材。
  8. 　前記基板の幅方向での断面において、前記超電導材料層の表面の凹形状になっている領域の頂部と底部との間の、前記基板の厚み方向における距離は、１μｍ以上１００μｍ以下である、請求項７に記載の超電導線材。
  9. 　主面を有する基板と、
    　前記主面上に形成された超電導材料層とを備え、
    　前記基板の前記主面は凹形状になっている、超電導線材。
  10. 　前記基板の幅方向での断面において、前記基板の前記主面の凹形状になっている領域の頂部と底部との間の、前記基板の厚み方向における距離は、１μｍ以上１００μｍ以下である、請求項９に記載の超電導線材。
  11. 　前記基板の幅方向での断面において、前記主面の幅は、前記基板において前記主面と反対側に位置する領域の幅より狭い、請求項９または請求項１０に記載の超電導線材。
  12. 　前記基板において前記主面と反対側に位置する裏面の形状は平面状および凹形状のいずれか一方である、請求項９～請求項１１のいずれか１項に記載の超電導線材。
  13. 　前記基板において前記主面と反対側に位置する裏面の形状は凸状の曲面状であり、
    　前記主面の形状は凹状の曲面状であり、
    　前記基板の幅方向での断面において、前記裏面の曲率半径は前記主面の曲率半径より大きい、請求項９～請求項１１のいずれか１項に記載の超電導線材。
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