WO2016185751A1 - 超電導線材 - Google Patents

超電導線材 Download PDF

Info

Publication number
WO2016185751A1
WO2016185751A1 PCT/JP2016/055343 JP2016055343W WO2016185751A1 WO 2016185751 A1 WO2016185751 A1 WO 2016185751A1 JP 2016055343 W JP2016055343 W JP 2016055343W WO 2016185751 A1 WO2016185751 A1 WO 2016185751A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
layer
superconducting wire
laminate
metal
superconducting
Prior art date
Application number
PCT/JP2016/055343
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
健彦 吉原
永石　竜起
高史 山口
Original Assignee
住友電気工業株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 住友電気工業株式会社 filed Critical 住友電気工業株式会社
Priority to KR1020177032746A priority Critical patent/KR20180008475A/ko
Priority to DE112016002194.1T priority patent/DE112016002194T5/de
Priority to US15/573,516 priority patent/US20180122534A1/en
Priority to JP2017519036A priority patent/JPWO2016185751A1/ja
Priority to CN201680027654.0A priority patent/CN107533888A/zh
Publication of WO2016185751A1 publication Critical patent/WO2016185751A1/ja

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N60/00—Superconducting devices
    • H10N60/20—Permanent superconducting devices
    • H10N60/203—Permanent superconducting devices comprising high-Tc ceramic materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B12/00—Superconductive or hyperconductive conductors, cables, or transmission lines
    • H01B12/02—Superconductive or hyperconductive conductors, cables, or transmission lines characterised by their form
    • H01B12/06—Films or wires on bases or cores
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G1/00—Methods of preparing compounds of metals not covered by subclasses C01B, C01C, C01D, or C01F, in general
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G3/00—Compounds of copper
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G3/00—Compounds of copper
    • C01G3/006—Compounds containing, besides copper, two or more other elements, with the exception of oxygen or hydrogen
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F6/00—Superconducting magnets; Superconducting coils
    • H01F6/06—Coils, e.g. winding, insulating, terminating or casing arrangements therefor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2002/00—Crystal-structural characteristics
    • C01P2002/50—Solid solutions
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/40—Electric properties

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 is generally manufactured by forming a superconducting material layer on a metal substrate and further forming a metal layer of silver (Ag) or copper (Cu) (for example, international JP 2001/008234 A (Patent Document 1) and JP 2012-84478 A (Patent Document 2)).
  • the oxide superconducting wire having the above-described configuration When the oxide superconducting wire having the above-described configuration is wound into a coil shape and cooled to the critical temperature, the diameter of the coil with respect to the superconducting material layer is caused by the difference in the thermal expansion coefficient between the metal layer and the superconducting material layer. There is a problem that local peeling occurs in the superconducting material layer because tensile stress acts in the direction. As a result, a part of the superconducting material layer is easily damaged or deformed, resulting in deterioration of superconducting characteristics.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a superconducting material capable of suppressing the separation of the superconducting wire without reducing the critical current density of the superconducting wire. It is to provide a wire rod.
  • a superconducting wire includes a laminate including a substrate having a main surface and a superconducting material layer formed on the main surface, and reinforcement disposed on both side surfaces of the laminate in the width direction of the substrate. And a layer.
  • the laminate has a bottom surface on which the substrate is located and an upper surface opposite to the bottom surface.
  • the reinforcing layer has an exposed end surface located on at least one of the bottom surface and the top surface of the laminate.
  • the total ratio of the width of the reinforcing layer to the width of the stacked body is 1% or more and 15% or less.
  • peeling of the superconducting wire can be suppressed without reducing the critical current density of the superconducting wire.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of a superconducting wire according to Embodiment 1.
  • FIG. It is a cross-sectional schematic diagram which shows the structure of the superconducting wire which concerns on an Example.
  • 5 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of a superconducting wire according to Comparative Example 1.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of a superconducting wire according to Comparative Example 2.
  • FIG. 5 is a flowchart showing a method for manufacturing a superconducting wire according to Embodiment 2.
  • 6 is a schematic cross-sectional view for explaining a method for manufacturing a superconducting wire according to Embodiment 2.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view for explaining a method for manufacturing a superconducting wire according to Embodiment 2.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view for explaining a method for manufacturing a superconducting wire according to Embodiment 2.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view for explaining a method for manufacturing a superconducting wire according to Embodiment 2.
  • FIG. 10 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of a superconducting wire according to a modification of the second embodiment.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of a superconducting wire according to Embodiment 3.
  • FIG. 10 is a flowchart showing a method of manufacturing a superconducting wire according to Embodiment 3.
  • 10 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of a superconducting wire according to a modification of Embodiment 3.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of a superconducting wire according to Embodiment 4.
  • FIG. 6 is a flowchart showing a method for manufacturing a superconducting wire according to a fourth embodiment. It is sectional drawing which shows schematically the state in which the mask layer in Embodiment 4 was formed.
  • FIG. 10 is a flowchart showing a method of manufacturing a superconducting wire according to Embodiment 3.
  • 10 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of a superconducting wire according to a modification of Embodiment 3.
  • FIG. 10 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of a superconducting wire according to a fifth embodiment.
  • 10 is a flowchart showing a method for manufacturing a superconducting wire according to a fifth embodiment.
  • FIG. 10 is a schematic diagram for explaining a method for manufacturing a superconducting wire according to a fifth embodiment.
  • a superconducting wire 10 (see FIG. 1) according to one embodiment of the present invention includes a laminate 20 and a reinforcing layer 12.
  • the stacked body 20 includes a substrate 1 having a main surface and a superconducting material layer 5 formed on the main surface.
  • the reinforcing layer 12 is disposed on both side surfaces of the stacked body 20 in the width direction of the substrate 1.
  • the stacked body 20 has a bottom surface 20B where the substrate 1 is located and a top surface 20A opposite to the bottom surface 20B.
  • the reinforcing layer 12 has an exposed end surface located on at least one side of the bottom surface 20B and the top surface 20A of the laminate 20.
  • the total ratio of the width of the reinforcing layer 12 to the width of the stacked body 20 is 1% or more and 15% or less.
  • the tensile stress acting on the laminate 20 can be dispersed in the reinforcing layers 12 arranged on both side surfaces of the laminate 20, the tensile strength of the superconducting wire 10 is improved. Therefore, when the superconducting wire 10 is wound in a coil shape and cooled to an extremely low temperature equal to or lower than the critical temperature, it is possible to suppress the occurrence of local peeling in the laminate 20. This eliminates the need for a thick-film metal tape that covers the outer peripheral surface of the laminate 20, so that an increase in the cross-sectional area of the superconducting wire can be suppressed to improve tensile strength. As a result, it is possible to prevent the superconducting wire from peeling without reducing the critical current density.
  • the total ratio of the width of the reinforcing layer 12 to the width of the stacked body 20 is 1% or more and 15% or less, preferably 3% or more and 15% or less, more preferably 5% or more. It can be 12% or less.
  • the superconducting wire 10A according to the above (1) further includes a coating layer 9 disposed on either one of the upper surface 20A and the bottom surface 20B of the laminate 20.
  • the width of the covering layer 9 is wider than the width of the stacked body 20.
  • the reinforcing layer 12 is a conductive joining member 28 that joins the stacked body 20 and the covering layer 9.
  • the joining member 28 functions as the reinforcing layer 12, even if the covering layer 9 is arranged on either the upper surface or the bottom surface of the laminate 20, the superconducting wire is peeled off. Can be suppressed.
  • the reinforcing layer 12 includes the metal member 30 bonded to both side surfaces of the laminate 20, and the outer periphery of the laminate 20 and the metal member 30. And a covering layer 34 covering the surface.
  • the metal member 30 functions as the reinforcing layer 12, it is possible to prevent the superconducting wire 10 ⁇ / b> B from being peeled even when the thin coating layer 34 is arranged.
  • the reinforcing layer 12 further includes a bonding layer 32 for bonding the metal member 30 extending along the extending direction of the stacked body 20 to both side surfaces of the stacked body 20. Including.
  • coating layer 34 is a foil or plating made of a metal material provided so as to cover the outer peripheral surfaces of laminate 20 and metal member 30. Composed of layers.
  • the coating layer 34 can be made into a thin film, it is possible to suppress the occurrence of peeling in the superconducting wire 10B without reducing the critical current density.
  • the reinforcing layer 12 has extending portions extending from both side surfaces of the laminated body 20 to a part of the bottom surface 20B and the top surface 20A. Further, the metal layer 38 is included.
  • the metal layer 38 functions as the reinforcing layer 12, it is possible to prevent the superconducting wire 10C from being peeled off.
  • the superconducting wire 10C according to the above (6) further includes a coating layer 36 that covers the upper surface 20A and the bottom surface 20B of the laminate 20.
  • the metal layer 38 is formed integrally with the covering layer 36.
  • the metal layer 38 and the covering layer 36 function as the reinforcing layer 12, it is possible to suppress the superconducting wire 10C from being peeled off.
  • the metal layer 38 and the coating layer 36 are preferably formed of a plating layer.
  • the coating layer 36 can be made a thin film while giving the metal layer 38 the necessary thickness as the reinforcing layer 12, the superconducting wire 10C can be peeled off without reducing the critical current density. Generation
  • production can be suppressed.
  • the superconducting wire 10D according to the above (1) further includes a covering layer 42 that covers the upper surface 20A and the bottom surface 20B of the laminate 20.
  • the reinforcing layer 12 is formed integrally with the covering layer 42.
  • the coating layer 42 is constituted by a solder layer.
  • the covering layer 42 positioned on both sides of the laminate 20 has a necessary thickness as the reinforcing layer 12 while the covering layer 42 positioned on the top and bottom surfaces of the laminate 20 is formed as a thin film. Therefore, it is possible to prevent the superconducting wire 10D from peeling without reducing the critical current density.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of the superconducting wire according to the first embodiment.
  • 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 length in the vertical direction (hereinafter also referred to as “thickness direction”) and the left-right direction (hereinafter also referred to as “width direction”) in a rectangular cross-section for easy viewing of the drawing
  • thickness direction the length in the vertical direction
  • width direction the left-right direction
  • superconducting wire 10 As shown in FIG. 1, superconducting wire 10 according to Embodiment 1 has a long shape (tape shape) with a rectangular cross section, and here is a relatively large portion extending in the longitudinal direction of the long shape. The surface is the main surface.
  • Superconducting wire 10 includes substrate 1, intermediate layer 3, superconducting material layer 5, protective layer 7, covering layer 9, and reinforcing layer 12.
  • 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 100 ⁇ m, 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 or a silver alloy.
  • the thickness of the protective layer 7 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 stacked body 20 has a bottom surface 20B where the substrate 1 is located and a top surface 20A opposite to the bottom surface 20B.
  • a coating layer 9 is formed on the upper surface 20A of the laminate 20.
  • the covering layer 9 may be formed on the bottom surface 20B of the stacked body 20 instead of the top surface 20A or in addition to the top surface 20A.
  • the width W2 of the covering layer 9 is preferably equal to the width W1 of the stacked body 20 or wider than the width W1 of the stacked body 20 (W2 ⁇ W1).
  • the covering layer 9 is made of a foil or a plating layer of a highly conductive metal material.
  • the covering layer 9 along with the protective layer 7 functions as a bypass through which the current of the superconducting material layer 5 commutates when the superconducting material layer 5 transitions from the superconducting state to the normal conducting state.
  • the material constituting the coating layer 9 is preferably copper, a copper alloy, solder, or the like, for example.
  • the thickness of the covering layer 9 is preferably about 20 ⁇ m to 100 ⁇ m from the viewpoint of reducing the cross-sectional area of the superconducting wire 10 while physically protecting the protective layer 7 and the superconducting material layer 5.
  • the reinforcing layer 12 is disposed on both side surfaces of the stacked body 20 in the width direction of the substrate 1.
  • the reinforcing layer 12 is made of a highly conductive metal material.
  • the material constituting the reinforcing layer 12 is preferably, for example, copper or copper alloy, nickel or nickel alloy, or solder.
  • the width W2 of the covering layer 9 is wider than the width W1 of the laminate 20 (W2> W1). Therefore, both end portions in the width direction of the covering layer 9 protrude from both side surfaces of the stacked body 20.
  • the reinforcing layer 12 has an exposed end surface located on at least one side of the upper surface 20A and the bottom surface 20B of the laminate 20.
  • the end face located on the bottom surface side of the stacked body 20 is exposed by disposing the covering layer 9 wider than the stacked body 20 on the upper surface 20 ⁇ / b> A of the stacked body 20.
  • the total ratio (W3 ⁇ 2 / W1) of the width W3 of the reinforcing layer 12 to the width W1 of the stacked body 20 is preferably 1% or more and 15% or less.
  • the ratio is more preferably 3% or more and 15% or less, and further preferably 5% or more and 12% or less.
  • the reinforcing layers 12 are arranged on both side surfaces of the laminate 20.
  • the effects of the superconducting wire 10 according to the present embodiment will be described with reference to the example shown in FIG. 2 and the comparative example shown in FIGS. 3 and 4.
  • the superconducting wire according to the present embodiment is not limited to these examples.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view illustrating the configuration of the superconducting wire according to the embodiment.
  • FIG. 2 shows a cross section of the superconducting wire cut in the width direction.
  • a superconducting wire provided with a laminate 20, a reinforcing layer 12, and a covering layer 9 was prepared.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of the superconducting wire according to Comparative Example 1.
  • Comparative Example 1 a conventional superconducting wire having a 3ply structure was prepared.
  • the 3ply structure is obtained by laminating a metal tape wider than the superconducting tape on the top and bottom surfaces of the superconducting tape, and then integrating the superconducting tape and the metal tape.
  • the laminate 20 has the same structure as the laminate 20 in the examples.
  • the outer peripheral surface of the laminate 20 is covered with metal tapes 23 and 25.
  • the metal tape 23 is disposed on the upper surface side and the bottom surface side of the laminate 20.
  • the width W 2 of the metal tape 23 is wider than the width W 1 of the laminate 20, and both end portions of the metal tape 23 protrude from both side surfaces of the laminate 20.
  • the metal tape 25 is disposed between the protruding portions of the metal tape 23.
  • the metal tape 25 in Comparative Example 1 has the same shape as the reinforcing layer 12 in the example.
  • the thickness of the superconducting wire is thicker than that of the example because the metal tapes 23 are disposed on the top surface and the bottom surface of the laminate 20 respectively.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of the superconducting wire according to Comparative Example 2.
  • Comparative Example 2 a laminate 20 having the same structure as that of the example was prepared. That is, in Comparative Example 2, the outer peripheral surface of the laminate 20 is not covered.
  • tensile stress F ⁇ b> 1 acts on the upper surface and the bottom surface of the laminate 20.
  • the laminated body 20 has a tensile strength of about 1 Mpa (1 N / mm 2 ), for example.
  • the tensile stress F1 is applied to the laminate 20
  • the tensile stress F2 is also applied to the reinforcing layers 12 disposed on both side surfaces of the laminate 20.
  • the reinforcing layer 12 is made of a metal material, it has a tensile strength higher than the tensile strength of the laminate 20.
  • the reinforcing layer 12 has a tensile strength of about 220 MPa.
  • the tensile strength of the superconducting wire was calculated by adding the tensile strength of the laminate 20 and the tensile strength of the reinforcing layer 12 by the area ratio of the laminate 20 and the reinforcing layer 12 on the main surface of the superconducting wire. .
  • the tensile strength of the superconducting wire according to Comparative Example 1 is obtained by adding the tensile strength of the laminate 20 and the tensile strength of the metal tape 25 by the area ratio of the laminate 20 and the metal tape 25 on the main surface of the superconducting wire.
  • the metal tape 25 is made of copper, the metal tape 25 has a tensile stress of about 220 MPa.
  • the critical current density of each superconducting wire was calculated by setting the critical current Ic flowing through the laminate 20 to 200 A and dividing the set critical current Ic by the cross-sectional area of each superconducting wire.
  • the example has a higher tensile strength than Comparative Example 2 that does not have the reinforcing layer 12.
  • the reinforcing layer 12 is responsible for most of the tensile stress applied to the laminated body 20 by arranging the reinforcing layers 12 having higher tensile strength than the laminated body 20 on both side surfaces of the laminated body 20.
  • the tensile stress can be dispersed in the reinforcing layer 12.
  • Comparative Example 1 as in the example, the tensile stress applied to the laminate 20 is dispersed in the metal tape 25 disposed on the side surface of the laminate 20, so that the tensile strength equivalent to the example can be obtained. ing.
  • the critical current density of the superconducting wire is highest in Comparative Example 2, and lowers in the order of Example and Comparative Example 1.
  • the thickness of the superconducting wire is reduced because the thickness of the metal layer provided on the upper surface and the bottom surface side of the laminate 20 is smaller than that of the comparative example 1. Therefore, the Example achieves a higher critical current density than Comparative Example 1 while ensuring the same tensile strength as Comparative Example 1.
  • an Example since the cross-sectional area of a superconducting wire is small compared with the comparative example 1 in an Example, when winding a superconducting wire and forming a coil, an Example has the same number of turns compared with the comparative example 1.
  • the coil diameter is reduced.
  • the diameter of the coil is the same, the number of turns of the superconducting wire is larger in the embodiment than in the first comparative example.
  • the laminate when the superconducting wire is wound in a coil shape and cooled to an extremely low temperature below the critical temperature without reducing the critical current density, the laminate It can suppress that peeling generate
  • the total ratio (W3 ⁇ 2 / W1) of the width W3 of the reinforcing layer 12 to the width W1 of the stacked body 20 in the cross section in the width direction of the substrate 1 is 1% or more. It is preferable that it is 15% or less. The ratio is more preferably 3% or more and 15% or less, and further preferably 5% or more and 12% or less.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of the superconducting wire 10A according to the second embodiment.
  • FIG. 6 shows a cross section when the superconducting wire 10A is cut in the width direction.
  • the superconducting wire 10 ⁇ / b> A includes a laminate 20, a covering layer 9, and a joining member 28.
  • the covering layer 9 is disposed on the upper surface 20 ⁇ / b> A of the stacked body 20.
  • the width of the covering layer 9 is wider than the width of the stacked body 20.
  • the laminated body 20 and the coating layer 9 are joined by a conductive joining member 28.
  • a material of the joining member 28 for example, solder is used.
  • the joining member 28 extends from between the covering layer 9 and the upper surface 20 ⁇ / b> A of the stacked body 20 to the side surface of the stacked body 20.
  • the joining member 28 located on the side surface of the laminate 20 constitutes the reinforcing layer 12 in the superconducting wire 10 shown in FIG.
  • the reinforcement layer 12 becomes a structure which the end surface located in the bottom face side of the laminated body 20 exposed.
  • the tensile stress acting on the laminate 20 when the superconducting wire 10A wound in a coil shape is cooled to a very low temperature is located on both side surfaces of the laminate 20. It can be dispersed in the joining member 28. Thereby, it can suppress that peeling generate
  • FIG. Further, by adopting a configuration in which the thin coating layer 9 is disposed only on the upper surface 20A of the stacked body 20, it is possible to suppress an increase in the cross-sectional area of the superconducting wire in order to improve the tensile strength. As a result, it is possible to suppress the separation of the superconducting wire 10A without reducing the critical current density.
  • FIG. 7 is a flowchart showing a method of manufacturing the superconducting wire 10A according to the second embodiment. As FIG. 7 shows, the manufacturing method of 10 A of superconducting wires is equipped with a laminated body formation process (S10) and a coating layer bonding process (S20).
  • S10 laminated body formation process
  • S20 coating layer bonding process
  • a substrate preparation step (S11) is performed. Specifically, referring to FIG. 8, a substrate 1 made of an oriented metal substrate 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.
  • 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 (S13 in FIG. 7) is performed. Specifically, referring to FIG. 10, superconducting material layer 5 made of RE-123 series oxide superconductor is formed on the main surface of intermediate layer 3 opposite to the main surface facing substrate 1. .
  • a film forming method for the superconducting material layer 5 any film forming method can be used. Examples of the vapor phase method include laser vapor deposition, sputtering, and electron beam vapor deposition.
  • protective layer forming step (S14 in FIG. 7) is performed.
  • protective layer 7 made of silver (Ag) or a silver alloy is sputtered, for example, on the main surface of superconducting material layer 5 opposite to the main surface facing intermediate layer 3. It is formed by physical vapor deposition or electroplating.
  • 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 covering layer bonding step (S20 in FIG. 7) is performed. Specifically, first, the coating layer 9 having a width larger than the width of the stacked body 20 is prepared.
  • the covering layer 9 is a foil made of, for example, copper or a copper alloy, and has a thickness of, for example, 30 ⁇ m.
  • the coating layer 9 is bonded to either the top surface 20A or the bottom surface 20B of the laminate 20 using a joining member 28 such as solder.
  • the method for attaching the coating layer 9 is not particularly limited, and the joining member 28 may be melted by heating and pressurized as necessary.
  • a mask layer is formed so as to cover the bottom surface 20B of the stacked body 20.
  • the formation method of a mask layer is not specifically limited, For example, it can apply
  • the laminate 20 and the coating layer 9 are passed through a solder bath. Thereafter, the mask layer is peeled off from the bottom surface 20 ⁇ / b> B, and the laminate 20 and the coating layer 9 are integrated and passed between a pair of heating and pressure rolls.
  • the joining member 28 is formed on the main surface of the coating layer 9 on the side facing the upper surface 20A of the laminate 20. Thereafter, the laminate 20, the joining member 28 and the coating layer 9 are integrally passed between a pair of heating / pressurizing rolls.
  • the coating layer 9 protrudes from both side surfaces of the laminate 20, the space between the coating layer 9 and both sides of the laminate 20 is filled with solder. Thereby, the reinforcing layers 12 (FIG. 1) are formed on both side surfaces of the stacked body 20.
  • FIG. 12 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of superconducting wire 10A # according to a modification of the second embodiment.
  • Superconducting wire 10A # according to the modification of the second embodiment has basically the same structure as superconducting wire 10A shown in FIG. 6, except that coating layer 9 is disposed on the bottom surface side of laminate 20. This is different from the superconducting wire 10A shown in FIG. Even with such a structure, the same effect as the superconducting wire 10A shown in FIG. 6 can be obtained.
  • the superconducting wire 10A # according to this modification can be manufactured by bonding the coating layer 9 to the bottom surface 20B of the laminate 20 in the coating layer bonding step (S20 in FIG. 7).
  • FIG. 13 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of superconducting wire 10B according to the third embodiment.
  • FIG. 13 shows a cross section cut in a direction crossing the extending direction of the superconducting wire 10B.
  • the superconducting wire 10 ⁇ / b> B includes a laminate 20, a metal member 30, a bonding layer 32, and a coating layer 34.
  • the metal member 30 has a columnar outer shape extending along the extending direction of the stacked body 20.
  • the cross-sectional shape in the direction perpendicular to the extending direction of the metal member 30 is a rectangular shape.
  • the material constituting the metal member 30 is preferably copper or a copper alloy, nickel or a nickel alloy, for example.
  • the columnar metal member 30 is bonded to both side surfaces of the laminate 20 by a conductive bonding material such as a solder bonding material or a conductive adhesive.
  • a bonding layer 32 is formed between the metal member 30 and both side surfaces of the stacked body 20.
  • the covering layer 34 is provided so as to cover the upper surface 20 ⁇ / b> A and the bottom surface 20 ⁇ / b> B of the stacked body 20 and also cover the outer peripheral surface of the metal member 30.
  • the covering layer 34 is configured by a foil or a plating layer made of a metal material.
  • the thickness of the coating layer 34 is about 20 ⁇ m to 100 ⁇ m.
  • the metal material constituting the coating layer 34 is preferably, for example, copper or a copper alloy.
  • metal member 30, bonding layer 32, and covering layer 34 located on the outer peripheral surface of metal member 30 constitute reinforcing layer 12 in superconducting wire 10 shown in FIG.
  • the reinforcement layer 12 becomes a structure which the end surface located in the upper surface side and the bottom face side of the laminated body 20 exposed.
  • the tensile stress acting on the laminate 20 when the superconducting wire 10B wound in a coil shape is cooled to an extremely low temperature is located on both side surfaces of the laminate 20. It can be mainly dispersed in the metal member 30. Thereby, it can suppress that peeling generate
  • FIG. 14 is a flowchart showing a method for manufacturing superconducting wire 10B according to the third embodiment. As shown in FIG. 14, the method of manufacturing the superconducting wire 10B includes a laminated body forming step (S10), a metal member bonding step (S30), and a coating layer plating step (S40).
  • S10 laminated body forming step
  • S30 metal member bonding step
  • S40 coating layer plating step
  • the laminated body 20 is formed by performing the laminated body formation process (S10) shown in FIG.
  • a metal member bonding step (S20) is performed.
  • the method for bonding the metal member 30 is not particularly limited, and the conductive bonding material may be melted by heating and pressurized as necessary.
  • the laminated body 20 is passed through a solder bath, and then the laminated body 20 and the metal member 30 are integrally passed between a pair of heating / pressure rolls.
  • the bonding layer 32 made of a conductive bonding member is formed on the surface of the metal member 30 on the side facing the side surface of the stacked body 20. Thereafter, the laminate 20 and the metal member 30 are integrated and passed between a pair of heating / pressure rolls. Thereby, the metal member 30 is joined to the both side surfaces of the multilayer body 20 via the joining layer 32 made of solder.
  • a coating layer plating step (S40) is performed. Specifically, a coating layer 34 made of a metal layer (plating layer) is formed on the outer peripheral surfaces of the laminate 20 and the metal member 30 by plating. In addition, as a process of forming the coating layer 34, instead of the plating process described above, a process of integrally covering the outer peripheral surfaces of the laminate 20 and the metal member 30 with a foil made of a metal material may be performed.
  • FIG. 15 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of superconducting wire 10B # according to a modification of the third embodiment.
  • FIG. 15 shows a cross section cut in a direction crossing the extending direction of superconducting wire 10B #.
  • the superconducting wire 10B # according to the present modification basically has the same structure as the superconducting wire 10B shown in FIG. 13, but the shape of the metal member 30 is shown in FIG. It is different from the superconducting wire 10B.
  • the cross-sectional shape in the direction perpendicular to the extending direction of metal member 30 is circular. Therefore, the side surface of superconducting wire 10B # is also formed in an arc shape. Even with such a structure, the same effect as the superconducting wire 10B shown in FIG. 13 can be obtained.
  • the shape of the cross section in the direction perpendicular to the extending direction of the metal member 30 is not limited to a rectangular shape or a circular shape, and may be an arbitrary shape such as a polygonal shape and an elliptical shape other than a rectangular shape.
  • FIG. 16 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of a superconducting wire 10C according to the fourth embodiment.
  • FIG. 16 shows a cross section of the superconducting wire 10C cut in the width direction.
  • the superconducting wire 10 ⁇ / b> C includes a laminate 20, a coating layer 36, and a metal layer 38.
  • the covering layer 36 is provided so as to cover the upper surface 20 ⁇ / b> A and the bottom surface 20 ⁇ / b> B of the stacked body 20 and also cover the side surface of the stacked body 20.
  • the coating layer 36 is configured by a plating layer made of a metal material.
  • the thickness of the coating layer 36 is about 20 ⁇ m to 100 ⁇ m.
  • the metal material constituting the coating layer 36 is preferably copper or a copper alloy, for example.
  • the metal layer 38 is disposed on both side surfaces of the stacked body 20.
  • the metal layer 38 has an extending portion that extends to a part of the bottom surface 20B and the top surface 20A of the stacked body 20. That is, the metal layer 38 is integrally formed with the covering layer 36 that covers the upper surface 20A and the bottom surface 20B of the stacked body 20.
  • the metal layer 38 is configured by a plating layer made of a metal material.
  • the material constituting the metal layer 38 is preferably, for example, copper or a copper alloy.
  • coating layer 36 and metal layer 38 positioned on the side surface of laminate 20 constitute reinforcing layer 12 in superconducting wire 10 shown in FIG.
  • the reinforcement layer 12 becomes a structure which the end surface located in the upper surface side and the bottom face side of the laminated body 20 exposed.
  • the tensile stress acting on the laminate 20 when the superconducting wire 10C wound in a coil shape is cooled to a very low temperature is located on both side surfaces of the laminate 20.
  • the metal layer 38 and the coating layer 36 can be dispersed. Thereby, it can suppress that peeling generate
  • FIG. Further, by adopting a configuration in which the thin coating layer 36 is disposed on the upper surface side and the bottom surface side of the stacked body 20, it is possible to suppress an increase in the cross-sectional area of the superconducting wire in order to improve tensile strength. As a result, it is possible to suppress the separation of the superconducting wire 10C without reducing the critical current density.
  • FIG. 17 is a flowchart showing a method for manufacturing the superconducting wire 10C according to the fourth embodiment. As shown in FIG. 17, the method for manufacturing the superconducting wire 10C includes a laminated body forming step (S10), a coating layer plating step (S50), and a metal layer plating step (S60).
  • the laminated body 20 is formed by performing the laminated body formation process (S10) shown in FIG.
  • a coating layer plating step (S50) is performed.
  • a coating layer 36 made of a metal layer (plating layer) is formed on the outer peripheral surface of the laminate 20 by plating.
  • a step of integrally covering the outer peripheral surface of the laminate 20 with a foil made of a metal material may be performed instead of the step of forming the plating layer described above.
  • a metal layer plating step (S60) is performed. Specifically, first, as shown in FIG. 18, a mask layer 40 is formed so as to cover a part of the coating layer 36.
  • the formation method of the mask layer 40 is not specifically limited, For example, it can apply
  • the mask layer 40 is disposed on each of the upper surface side and the bottom surface side of the stacked body 20, and the width thereof is narrower than the width of the stacked body 20.
  • a plating layer (metal layer 38) is formed so as to cover the coating layer 36 on which the mask layer 40 is formed.
  • the plating layer has an extending portion that extends to a part of the bottom surface 20B and the top surface 20A of the stacked body 20.
  • the plating layer may be formed on both side surfaces of the stacked body 20 and may not be formed on the upper surface side and the bottom surface side of the stacked body 20.
  • the formation method of a plating layer is not specifically limited, For example, it forms by the electroplating method.
  • the mask layer 40 is removed.
  • the removal method of the mask layer 40 is not specifically limited, For example, it can remove by etching etc.
  • the metal layer 38 which consists of a plating layer can be formed on the both sides
  • a coating layer plating process after implementing a metal layer plating process (S60) may be performed.
  • the plating layer to be the metal layer 38 is formed on both side surfaces of the stacked body 20
  • the plating layer to be the covering layer 36 is formed so as to cover the outer peripheral surfaces of the stacked body 20 and the metal layer 38.
  • FIG. 19 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of superconducting wire 10D according to the fifth embodiment.
  • FIG. 19 shows a cross section of the superconducting wire 10D cut in the width direction.
  • the superconducting wire 10 ⁇ / b> D includes a laminate 20 and a coating layer 42.
  • the covering layer 42 is provided so as to cover the outer peripheral surface of the stacked body 20.
  • the covering layer 42 is composed of a solder layer.
  • the thickness of the covering layer 42 located on both side surfaces of the stacked body 20 is thicker than the thickness of the covering layer 42 positioned on the upper surface side and the bottom surface side of the stacked body 20. .
  • the reinforcing layer 12 is constituted by the covering layers 42 located on both side surfaces of the laminate 20. In other words, the reinforcing layer 12 is formed integrally with the covering layer 42.
  • the tensile stress acting on the laminate 20 when the superconducting wire 10D wound in a coil shape is cooled to a very low temperature is located on both side surfaces of the laminate 20. It can be dispersed in the covering layer 42 (solder layer). Thereby, it can suppress that peeling generate
  • FIG. Further, by adopting a configuration in which the thin coating layer 36 is disposed on the upper surface side and the bottom surface side of the stacked body 20, it is possible to suppress an increase in the cross-sectional area of the superconducting wire in order to improve the tensile strength. As a result, it is possible to suppress the separation of the superconducting wire 10D without reducing the critical current density.
  • FIG. 20 is a flowchart showing a method for manufacturing superconducting wire 10D according to the fifth embodiment.
  • the method for manufacturing the superconducting wire 10 ⁇ / b> D includes a laminated body forming step (S ⁇ b> 10) and a solder layer forming step (S ⁇ b> 70).
  • the laminated body 20 is formed by performing the laminated body formation process (S10) shown in FIG.
  • a solder layer forming step (S70) is performed.
  • the solder bath 100 is rolled using the rolls 112 and 114 while the entire laminate 20 is immersed in the molten solder solution 110 in the solder bath 100. Let it pass.
  • a pair of ringer rolls 116 and 118 are provided on the exit side of the solder bath 100.
  • the solder adhered to the upper surface 20A and the bottom surface 20B of the multilayer body 20 is squeezed out by a pair of ringer rolls 116 and 118, whereby a coating layer 42 made of a solder layer is formed.
  • the thickness of the solder layer located on the upper surface and the bottom surface of the laminate 20 and the thickness of the solder layer located on both sides of the laminate 20 are determined depending on the pressing conditions in the pair of ringer rolls 116 and 118, and the laminate 20. It can be adjusted depending on the speed of conveyance.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)

Abstract

超電導線材（１０）は、主面を有する基板（１）および上記主面上に形成された超電導材料層（５）を含む積層体（２０）と、基板（１）の幅方向における積層体（２０）の両側面上に配置された補強層（１２）とを備える。補強層（１２）は、積層体（２０）の底面（２０Ｂ）および上面（２０Ａ）の少なくとも一方側に位置する端面が露出している。基板（１）の幅方向での断面において、積層体（２０）の幅に対する補強層（１２）の幅の合計の比率は１％以上１５％以下である。

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、転位温度が液体窒素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、金属基板上に超電導材料層を形成し、さらに、銀（Ａｇ）や銅（Ｃｕ）の金属層を形成することにより製造されている（たとえば国際公開第２００１／００８２３４号（特許文献１）および特開２０１２－８４４７８号公報（特許文献２）参照）。
国際公開第２００１／００８２３４号 特開２０１２－８４４７８号公報
　上述した構成の酸化物超電導線材をコイル状に巻回して臨界温度にまで冷却する際、金属層と超電導材料層との熱膨張係数の違いに起因して、超電導材料層に対してコイルの径方向に引張応力が働くために、超電導材料層に局所的な剥がれが発生するという問題があった。これにより、超電導材料層の一部に破損や変形等が生じ易くなり、結果として超電導特性の劣化につながっていた。
　超電導材料層の剥がれ対策としては、たとえば、超電導線材の外周全体を、膜厚の金属テープで覆う構成を採用することができる。しかしながら、上記構成では、金属テープの厚みによって超電導線材全体の断面積が大きくなってしまうため、臨界電流密度（Ｊｃ）が低下するという不具合が生じ得る。
　この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の目的は、超電導線材の臨界電流密度を低下させることなく、超電導線材の剥離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、主面を有する基板および上記主面上に形成された超電導材料層を含む積層体と、基板の幅方向における積層体の両側面上に配置された補強層とを備える。積層体は、基板が位置する底面と、底面と反対側の上面とを有する。補強層は、積層体の底面および上面の少なくとも一方側に位置する端面が露出している。基板の幅方向での断面において、積層体の幅に対する補強層の幅の合計の比率は１％以上１５％以下である。
　上記によれば、超電導線材の臨界電流密度を低下させることなく、超電導線材の剥離を抑制することができる。
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。 実施例に係る超電導線材の構成を示す断面模式図である。 比較例１に係る超電導線材の構成を示す断面模式図である。 比較例２に係る超電導線材の構成を示す断面模式図である。 超電導線材に働く引張応力を説明するための模式図である。 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。 実施の形態２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２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２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２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２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２の変形例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３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３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３の変形例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４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４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４におけるマスク層を形成した状態を概略的に示す断面図である。 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。 実施の形態５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５に係る超電導線材の製造方法を説明するための模式図である。
　[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、補強層１２とを備える。積層体２０は、主面を有する基板１と、上記主面上に形成された超電導材料層５とを含む。補強層１２は、基板１の幅方向における積層体２０の両側面上に配置される。積層体２０は、基板１が位置する底面２０Ｂと、底面２０Ｂと反対側の上面２０Ａとを有する。補強層１２は、積層体２０の底面２０Ｂおよび上面２０Ａの少なくとも一方側に位置する端面が露出している。基板１の幅方向での断面において、積層体２０の幅に対する補強層１２の幅の合計の比率は１％以上１５％以下である。
　このようにすれば、積層体２０に働く引張応力を、積層体２０の両側面上に配置された補強層１２に分散させることができるため、超電導線材１０の引張強度が向上する。したがって、超電導線材１０をコイル状に巻回して臨界温度以下の極低温に冷却した場合に、積層体２０に局所的な剥離が発生することを抑制することができる。これにより、積層体２０の外周面を覆う厚膜の金属テープが不要となるため、引張強度の向上のために超電導線材の断面積が増えることを抑制することができる。この結果、臨界電流密度を低下させることなく、超電導線材に剥離が発生することを抑制することができる。
　なお、基板１の幅方向での断面において、積層体２０の幅に対する補強層１２の幅の合計の比率は１％以上１５％以下、好ましくは３％以上１５％以下、より好ましくは５％以上１２％以下とすることができる。
　（２）上記（１）に係る超電導線材１０Ａ（図６参照）において好ましくは、積層体２０の上面２０Ａおよび底面２０Ｂのいずれか一方側に配置された被覆層９をさらに備える。基板１の幅方向での断面において、被覆層９の幅は、積層体２０の幅より広い。補強層１２は、積層体２０と被覆層９とを接合する導電性の接合部材２８である。
　このようにすれば、接合部材２８が補強層１２として機能するため、積層体２０の上面および底面のいずれか一方側に被覆層９を配置する構成としても、超電導線材に剥離が発生することを抑制することができる。
　（３）上記（１）に係る超電導線材１０Ｂ（図１３参照）において好ましくは、補強層１２は、積層体２０の両側面に接合された金属部材３０と、積層体２０および金属部材３０の外周面を覆う被覆層３４とを含む。
　このようにすれば、金属部材３０が補強層１２として機能するため、薄膜の被覆層３４を配置する構成としても、超電導線材１０Ｂに剥離が発生することを抑制することができる。
　（４）上記（３）に係る超電導線材１０Ｂにおいて好ましくは、補強層１２は、積層体２０の延在方向に沿って延びる金属部材３０を積層体２０の両側面に接合する接合層３２をさらに含む。
　このようにすれば、金属部材３０および接合層３２が補強層１２として機能するため、超電導線材１０Ｂに剥離が発生することを抑制することができる。
　（５）上記（３）または（４）に係る超電導線材１０Ｂにおいて好ましくは、被覆層３４は、積層体２０および金属部材３０の外周面を覆うように設けられた、金属材料からなる箔またはめっき層により構成される。
　このようにすれば、被覆層３４を薄膜とすることができるため、臨界電流密度を低下させることなく、超電導線材１０Ｂに剥離が発生することを抑制することができる。
　（６）上記（１）に係る超電導線材１０Ｃ（図１６参照）において好ましくは、補強層１２は、積層体２０の両側面上から底面２０Ｂおよび上面２０Ａの一部上にまで延びる延在部をさらに含む金属層３８である。
　このようにすれば、金属層３８が補強層１２として機能するため、超電導線材１０Ｃに剥離が発生することを抑制することができる。
　（７）上記（６）に係る超電導線材１０Ｃにおいて好ましくは、積層体２０の上面２０Ａおよび底面２０Ｂを覆う被覆層３６をさらに備える。金属層３８は、被覆層３６と一体的に形成される。
　このようにすれば、金属層３８および被覆層３６が補強層１２として機能するため、超電導線材１０Ｃに剥離が発生することを抑制することができる。
　（８）上記（７）に係る超電導線材１０Ｃにおいて好ましくは、金属層３８および被覆層３６は、めっき層により構成される。
　このようにすれば、金属層３８に補強層１２としての必要な厚みを持たせつつ、被覆層３６を薄膜とすることができるため、臨界電流密度を低下させることなく、超電導線材１０Ｃに剥離が発生することを抑制することができる。
　（９）上記（１）に係る超電導線材１０Ｄ（図１９参照）において好ましくは、積層体２０の上面２０Ａおよび底面２０Ｂを覆う被覆層４２をさらに備える。補強層１２は、被覆層４２と一体的に形成される。
　このようにすれば、積層体２０の両側面上に位置する被覆層４２が補強層１２として機能するため、超電導線材１０Ｄに剥離が発生することを抑制することができる。
　（１０）上記（９）に係る超電導線材１０Ｄにおいて好ましくは、被覆層４２は、半田層により構成される。
　このようにすれば、積層体２０の両側面上に位置する被覆層４２に補強層１２としての必要な厚みを持たせつつ、積層体２０の上面および底面上に位置する被覆層４２を薄膜とすることができるため、臨界電流密度を低下させることなく、超電導線材１０Ｄに剥離が発生することを抑制することができる。
　[本発明の実施形態の詳細]
　以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。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符号を付してその説明は繰返さない。
　＜実施の形態１＞
　実施の形態１では、本発明の実施の形態に係る超電導線材１０の基本構成について説明し、その後実施の形態２～４において、超電導線材１０の具体的構成およびその製造方法について説明する。
　（超電導線材の基本構成）
　図１は、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の超電導電流が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に示されるように、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、被覆層９と、補強層１２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１００μｍ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、たとえば銀または銀合金からなる。保護層７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。積層体２０は、基板１が位置する底面２０Ｂと、底面２０Ｂと反対側の上面２０Ａとを有する。この積層体２０の上面２０Ａ上に被覆層９が形成されている。被覆層９は、上面２０Ａに代えて、または上面２０Ａに加えて積層体２０の底面２０Ｂ上に形成されていてもよい。基板１の幅方向での断面において、被覆層９の幅Ｗ２は、積層体２０の幅Ｗ１と等しい、もしくは積層体２０の幅Ｗ１よりも広いことが好ましい（Ｗ２≧Ｗ１）。
　被覆層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。被覆層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。被覆層９を構成する材料は、たとえば銅または銅合金、半田などが好ましい。被覆層９の厚みは、保護層７および超電導材料層５を物理的に保護しつつ、超電導線材１０の断面積を小さくする観点から２０μｍ～１００μｍ程度であることが好ましい。
　補強層１２は、基板１の幅方向における積層体２０の両側面上に配置される。補強層１２は、良導電性の金属材料からなる。補強層１２を構成する材料は、たとえば銅または銅合金、ニッケルまたはニッケル合金、半田などが好ましい。
　図１に示す超電導線材１０では、被覆層９の幅Ｗ２は、積層体２０の幅Ｗ１よりも広くなっている（Ｗ２＞Ｗ１）。そのため、被覆層９の幅方向における両端部は、積層体２０の両側面から突出している。補強層１２は、積層体２０の両側面および被覆層９の突出した部分に接続するように設けられている。したがって、補強層１２の幅Ｗ３の合計は、被覆層９の幅Ｗ２と積層体２０の幅Ｗ１との差分に相当する（Ｗ３×２＝Ｗ２－Ｗ１）。
　補強層１２は、積層体２０の上面２０Ａおよび底面２０Ｂの少なくとも一方側に位置する端面が露出している。図１に示す超電導線材１０では、積層体２０の上面２０Ａ上に、積層体２０よりも幅広の被覆層９を配置したことで、積層体２０の底面側に位置する端面が露出している。なお、図示を省略するが、被覆層９の幅Ｗ２が積層体２０の幅Ｗ１と等しい場合（Ｗ１＝Ｗ２）には、補強層１２の両端面がそれぞれ露出することになる。
　基板１の幅方向での断面において、積層体２０の幅Ｗ１に対する補強層１２の幅Ｗ３の合計の比率（Ｗ３×２／Ｗ１）は、１％以上１５％以下であることが好ましい。当該比率は、より好ましくは３％以上１５％以下、さらに好ましくは５％以上１２％以下とすることができる。
　このように、本実施の形態に係る超電導線材１０においては、積層体２０の両側面上に補強層１２が配置されている。これにより、超電導線材１０の臨界電流密度（Ｊｃ）を低下させることなく、超電導線材１０をコイル状に巻回して臨界温度以下の極低温に冷却した場合において、積層体２０に局所的な剥離が発生することを抑制することができる。
　以下、図２に示す実施例と、図３および図４に示す比較例とを参照しながら、本実施の形態に係る超電導線材１０の作用効果について説明する。ただし、本実施の形態に係る超電導線材はこれらの例によって限定されるものではない。
　（実施例）
　図２は、実施例に係る超電導線材の構成を示す断面模式図である。図２は、超電導線材の幅方向に切断した断面を示している。
　図２に示されるように、実施例として、積層体２０と、補強層１２と、被覆層９とを備える超電導線材を準備した。実施例に係る超電導線材において、積層体２０は、幅４ｍｍ（Ｗ１＝４ｍ）とし、厚み１００μｍ（Ｌ１＝１００μｍｍ）とした。また、補強層１２は、銅からなり、幅０．２ｍｍ（Ｗ３＝０．２ｍｍ）とし、厚みを積層体２０の厚みと同じとした。被覆層９は、幅４．４ｍｍ（Ｗ２＝４，４ｍｍ）とし、厚みを３０μｍ（Ｌ２＝３０μｍ）とした。すなわち、実施例では、積層体２０の幅Ｗ１に対する補強層１２の幅Ｗ３の合計の比率を１０％とした（Ｗ３×２／Ｗ１＝１０％）。
　（比較例１）
　図３は、比較例１に係る超電導線材の構成を示す断面模式図である。図３に示されるように、比較例１として、従来の３ｐｌｙ構造の超電導線材を準備した。３ｐｌｙ構造は、たとえば特許文献１に示されるように、超電導テープの上面および底面上に超電導テープよりも幅広の金属テープを積層した後、超電導テープおよび金属テープを一体化したものである。
　比較例１において、積層体２０は、実施例における積層体２０と同様の構造とした。積層体２０の外周面は、金属テープ２３，２５によって覆われている。金属テープ２３は、積層体２０の上面側および底面側にそれぞれ配置されている。金属テープ２３の幅Ｗ２は積層体２０の幅Ｗ１より広く、金属テープ２３の両端部は積層体２０の両側面から突出している。金属テープ２５は、金属テープ２３の突出した部分の間に配置されている。金属テープ２３は、幅４．４ｍｍ（Ｗ２＝４．４ｍｍ）とし、厚み２００μｍ（Ｌ３＝２００μｍ）とした。
　すなわち、比較例１における金属テープ２５を、実施例における補強層１２と同じ形状としている。一方、比較例１では、積層体２０の上面および底面にそれぞれ金属テープ２３を配置したことで、実施例に比べて超電導線材の厚みが厚くなっている。
　（比較例２）
　図４は、比較例２に係る超電導線材の構成を示す断面模式図である。図４に示されるように、比較例２として、実施例と同様の構造からなる積層体２０を準備した。すなわち、比較例２において、積層体２０の外周面は被覆されていない。
　実施例および比較例１および２の各々について、超電導線材の引張強度および臨界電流密度をシミュレーションにより評価した。各超電導線材のシミュレーション結果を表１に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　図５に示されるように、コイル状に巻回された超電導線材を極低温に冷却した場合、積層体２０において、基板１および保護層７を形成する金属材料と、中間層３および超電導材料層５を形成するセラミックス材料との熱膨張係数の違いに起因して、積層体２０の上面および底面に引張応力Ｆ１が働く。積層体２０は、たとえば１Ｍｐａ（１Ｎ／ｍｍ２）程度の引張強度を有する。
　積層体２０に引張応力Ｆ１が働いているとき、積層体２０の両側面上に配置された補強層１２に対しても引張応力Ｆ２が働く。補強層１２は金属材料から構成されているため、積層体２０の引張強度よりも高い引張強度を有している。たとえば補強層１２が銅からなる場合、補強層１２は２２０ＭＰａ程度の引張強度を有する。
　実施例において、超電導線材の引張強度は、積層体２０の引張強度および補強層１２の引張強度を、超電導線材の主面における積層体２０と補強層１２との面積比率で足し合わせることにより算出した。同様に、比較例１に係る超電導線材の引張強度は、積層体２０の引張強度および金属テープ２５の引張強度を、超電導線材の主面における積層体２０と金属テープ２５との面積比率で足し合わせることにより算出した。金属テープ２５が銅からなる場合、金属テープ２５は２２０ＭＰａ程度の引張応力を有する。
　また、各超電導線材の臨界電流密度は、積層体２０を流れる臨界電流Ｉｃを２００Ａに設定し、設定した臨界電流Ｉｃを、各々の超電導線材の断面積で除算することにより算出した。
　表１を参照して、実施例は、補強層１２を有しない比較例２と比較して、高い引張強度を有している。これは、実施例では、積層体２０よりも引張強度が高い補強層１２を積層体２０の両側面上に配置したことによって、積層体２０にかかる引張応力の大部分を補強層１２が受け持つことになり、結果的に引張応力を補強層１２に分散させることができることによる。比較例１においても、実施例と同様に、積層体２０にかかる引張応力が、積層体２０の側面上に配置された金属テープ２５に分散されるため、実施例と同等の引張強度が得られている。
　その一方で、超電導線材の臨界電流密度は、比較例２が最も高く、実施例、比較例１の順で低くなっている。実施例は、比較例１に比べて、積層体２０の上面および底面側に設けられる金属層の厚みが薄いため、超電導線材の厚みが薄型化されている。そのため、実施例は、比較例１と同程度の引張強度を確保しながら、比較例１よりも高い臨界電流密度を実現している。
　そして、実施例は比較例１に比べて超電導線材の断面積が小さいため、超電導線材を巻回してコイルを形成する場合、実施例は、比較例１と比べて、同じターン数であってもコイルの直径が小さくなる。また、同じコイルの直径であれば、実施例は、比較例１と比べて、超電導線材のターン数が多くなる。
　以上のように、本実施の形態に係る超電導線材１０によれば、臨界電流密度を低下させることなく、超電導線材をコイル状に巻回して臨界温度以下の極低温に冷却した場合において、積層体２０に剥離が発生することを抑制することができる。
　本実施の形態に係る超電導線材１０は、基板１の幅方向での断面において、積層体２０の幅Ｗ１に対する補強層１２の幅Ｗ３の合計の比率（Ｗ３×２／Ｗ１）が、１％以上１５％以下であることが好ましい。当該比率は、より好ましくは３％以上１５％以下、さらに好ましくは５％以上１２％以下とすることができる。
　＜実施の形態２＞
　実施の形態２～５では、実施の形態１に係る超電導線材１０（図１参照）を実現するための具体的な構成およびその製造方法を説明する。
　（超電導線材の構成）
　図６は、実施の形態２に係る超電導線材１０Ａの構成を示す断面模式図である。図６は、超電導線材１０Ａを幅方向に切断したときの断面を示している。
　図６に示されるように、超電導線材１０Ａは、積層体２０と、被覆層９と、接合部材２８とを備える。被覆層９は、積層体２０の上面２０Ａ上に配置されている。被覆層９の幅は、積層体２０の幅よりも広くなっている。
　積層体２０と被覆層９とは、導電性の接合部材２８によって接合されている。接合部材２８の材料としては、たとえば半田が用いられる。図６に示されるように、接合部材２８は、被覆層９と積層体２０の上面２０Ａとの間から積層体２０の側面上にまで延在している。
　超電導線材１０Ａにおいては、積層体２０の側面上に位置する接合部材２８が、図１に示す超電導線材１０における補強層１２を構成する。そして、補強層１２は、積層体２０の底面側に位置する端面が露出した構成となっている。
　上記構成とすることにより、実施の形態２では、コイル状に巻回した超電導線材１０Ａを極低温にまで冷却したときに積層体２０に働く引張応力を、積層体２０の両側面上に位置する接合部材２８に分散させることができる。これにより、積層体２０に剥離が発生することを抑制することができる。また、薄膜の被覆層９を積層体２０の上面２０Ａ上にのみ配置した構成とすることで、引張強度の向上のために超電導線材の断面積が増えることを抑制することができる。この結果、臨界電流密度を低下させることなく、超電導線材１０Ａに剥離が発生することを抑制することができる。
　（超電導線材の製造方法）
　図７は、実施の形態２に係る超電導線材１０Ａの製造方法を示すフローチャートである。図７に示されるように、超電導線材１０Ａの製造方法は、積層体形成工程（Ｓ１０）と、被覆層貼り合せ工程（Ｓ２０）とを備える。
　積層体形成工程（Ｓ１０）では、まず基板準備工程（Ｓ１１）が実施される。具体的には、図８を参照して、配向金属基板からなる基板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よく、通常は１０μｍ～５００μｍの範囲とすることができる。
　次に、中間層形成工程（図７のＳ１２）が実施される。具体的には、図９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、超電導材料層形成工程（図７のＳ１３）が実施される。具体的には、図１０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。
　次に、保護層形成工程（図７のＳ１４）が実施される。具体的には、図１１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。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Ｓ１１～Ｓ１４を実施することにより、積層体２０が形成される。
　次に、被覆層貼り合せ工程（図７のＳ２０）が実施される。具体的には、まず、積層体２０の幅よりも大きい幅を有する被覆層９が準備される。被覆層９は、たとえば銅または銅合金からなる箔であり、その厚みはたとえば３０μｍである。
　次に、半田などの接合部材２８を用いて、積層体２０の上面２０Ａおよび底面２０Ｂのいずれかに被覆層９を貼り合わせる。被覆層９を貼り合わせる方法については特に制限されず、加熱により接合部材２８を溶融させ、必要に応じて加圧すればよい。たとえば、積層体２０の上面２０Ａに被覆層９を貼り合せる場合、まず、積層体２０の底面２０Ｂを覆うようにマスク層を形成する。マスク層の形成方法は特に限定されず、たとえば、コーターやスプレー方式により塗布することができる。次に、積層体２０および被覆層９を半田浴に通過させる。その後、底面２０Ｂからマスク層を剥がし、積層体２０および被覆層９を一体として一対の加熱・加圧ロール間を通過させる。
　あるいは、最初に、被覆層９の、積層体２０の上面２０Ａと対向する側の主面上に接合部材２８を形成する。その後、積層体２０、接合部材２８および被覆層９を一体として一対の加熱・加圧ロール間を通過させる。
　上記２通りの方法のいずれにおいても、被覆層９は積層体２０の両側面から突出しているため、被覆層９と積層体２０の両側面との間の空間が半田で満たされる。これにより、積層体２０の両側面上に補強層１２（図１）が形成される。
　（実施の形態２の変形例）
　図１２は、実施の形態２の変形例に係る超電導線材１０Ａ♯の構成を示す断面模式図である。実施の形態２の変形例に係る超電導線材１０Ａ♯は、基本的には図６に示した超電導線材１０Ａと同様の構造を備えるが、被覆層９が、積層体２０の底面側に配置されている点が、図６に示した超電導線材１０Ａとは異なっている。このような構造によっても、図６に示した超電導線材１０Ａと同様の効果を得ることができる。
　なお、本変形例に係る超電導線材１０Ａ♯は、被覆層貼り合せ工程（図７のＳ２０）において、積層体２０の底面２０Ｂに被覆層９を貼り合せることによって製造することができる。
　＜実施の形態３＞
　（超電導線材の構成）
　図１３は、実施の形態３に係る超電導線材１０Ｂの構成を示す断面模式図である。図１３は、超電導線材１０Ｂの延在方向に交差する方向に切断した断面を示している。
　図１３に示されるように、超電導線材１０Ｂは、積層体２０と、金属部材３０と、接合層３２と、被覆層３４とを備える。金属部材３０は、積層体２０の延在方向に沿って延びる、柱状の外形を有している。金属部材３０の延在方向に垂直な方向における断面の形状は、矩形状である。金属部材３０を構成する材料は、たとえば銅または銅合金、ニッケルまたはニッケル合金などが好ましい。
　柱状の金属部材３０は、たとえば半田接合材または導電性接着剤などの導電性接合材によって積層体２０の両側面に接合される。金属部材３０と積層体２０の両側面との間には接合層３２が形成される。
　被覆層３４は、積層体２０の上面２０Ａおよび底面２０Ｂを覆うとともに、金属部材３０の外周面をも覆うように設けられる。被覆層３４は、金属材料からなる箔またはめっき層により構成される。被覆層３４の厚みは２０μｍ～１００μ程度である。被覆層３４を構成する金属材料は、たとえば銅または銅合金などが好ましい。
　超電導線材１０Ｂにおいては、金属部材３０、接合層３２、および金属部材３０の外周面上に位置する被覆層３４が、図１に示す超電導線材１０における補強層１２を構成する。そして、補強層１２は、積層体２０の上面側および底面側に位置する端面が露出した構成となっている。
　上記構成とすることにより、実施の形態３では、コイル状に巻回した超電導線材１０Ｂを極低温にまで冷却したときに積層体２０に働く引張応力を、積層体２０の両側面上に位置する金属部材３０に主に分散させることができる。これにより、積層体２０に剥離が発生することを抑制することができる。したがって、被覆層３４の厚みを薄くすることができるため、引張強度の向上のために超電導線材の断面積が増えることを抑制することができる。この結果、臨界電流密度Ｊｃを低下させることなく、超電導線材１０Ｂに剥離が発生することを抑制することができる。
　（超電導線材の製造方法）
　図１４は、実施の形態３に係る超電導線材１０Ｂの製造方法を示すフローチャートである。図１４に示されるように、超電導線材１０Ｂの製造方法は、積層体形成工程（Ｓ１０）と、金属部材貼り合せ工程（Ｓ３０）と、被覆層めっき工程（Ｓ４０）とを備える。
　まず、図７に示した積層体形成工程（Ｓ１０）を実施することにより、積層体２０が形成される。次に、金属部材貼り合せ工程（Ｓ２０）が実施される。金属部材貼り合せ工程（Ｓ２０）において、金属部材３０を貼り合わせる方法について特に制限されず、加熱により導電性接合材を溶融させ、必要に応じて加圧すればよい。たとえば、積層体２０を半田浴に通過させ、その後、積層体２０および金属部材３０を一体として一対の加熱・加圧ロール間を通過させる。あるいは、最初に、金属部材３０の、積層体２０の側面と対向する側の表面上に導電性の接合部材からなる接合層３２を形成する。その後、積層体２０および金属部材３０を一体として一対の加熱・加圧ロール間を通過させる。これにより、半田からなる接合層３２を介して積層体２０の両側面に金属部材３０が接合される。
　最後に、被覆層めっき工程（Ｓ４０）が実施される。具体的には、めっき法により積層体２０および金属部材３０の外周面に金属層（めっき層）からなる被覆層３４が形成される。なお、被覆層３４を形成する工程として、上述しためっき工程に代えて、積層体２０および金属部材３０の外周面を、金属材料からなる箔で一体的に覆う工程を実施してもよい。
　（実施の形態３の変形例）
　図１５は、実施の形態３の変形例に係る超電導線材１０Ｂ♯の構成を示す断面模式図である。図１５は、超電導線材１０Ｂ♯の延在方向に交差する方向に切断した断面を示している。
　図１５に示されるように、本変形例に係る超電導線材１０Ｂ♯は、基本的には図１３に示した超電導線材１０Ｂと同様の構造を備えるが、金属部材３０の形状が図１３に示した超電導線材１０Ｂとは異なっている。本変形例に係る超電導線材１０Ｂ♯では、金属部材３０の延在方向に垂直な方向における断面の形状が円形状となっている。このため、超電導線材１０Ｂ♯の側面も円弧状に形成されている。このような構造によっても、図１３に示した超電導線材１０Ｂと同様の効果を得ることができる。なお、金属部材３０の延在方向に垂直な方向における断面の形状は、矩形状または円形状に限定されず、矩形以外の多角形状および楕円形状など任意の形状とすることができる。
　＜実施の形態４＞
　（超電導線材の構成）
　図１６は、実施の形態４に係る超電導線材１０Ｃの構成を示す断面模式図である。図１６は、超電導線材１０Ｃの幅方向に切断した断面を示している。
　図１６に示されるように、超電導線材１０Ｃは、積層体２０と、被覆層３６と、金属層３８とを備える。
　被覆層３６は、積層体２０の上面２０Ａおよび底面２０Ｂを覆うとともに、積層体２０の側面をも覆うように設けられる。被覆層３６は、金属材料からなるめっき層により構成される。被覆層３６の厚みは２０μｍ～１００μ程度である。被覆層３６を構成する金属材料は、たとえば銅または銅合金などが好ましい。
　金属層３８は、積層体２０の両側面上に配置される。金属層３８は、積層体２０の底面２０Ｂおよび上面２０Ａの一部上にまで延びる延在部を有している。すなわち、金属層３８は、積層体２０の上面２０Ａおよび底面２０Ｂを覆う被覆層３６と一体的に形成される。金属層３８は、金属材料からなるめっき層により構成される。金属層３８を構成する材料は、たとえば銅または銅合金などが好ましい。
　超電導線材１０Ｃにおいては、積層体２０の側面上に位置する被覆層３６および金属層３８が、図１に示す超電導線材１０における補強層１２を構成する。そして、補強層１２は、積層体２０の上面側および底面側に位置する端面が露出した構成となっている。
　上記構成とすることにより、実施の形態４では、コイル状に巻回した超電導線材１０Ｃを極低温にまで冷却したときに積層体２０に働く引張応力を、積層体２０の両側面上に位置する金属層３８および被覆層３６に分散させることができる。これにより、積層体２０に剥離が発生することを抑制することができる。また、薄膜の被覆層３６を積層体２０の上面側および底面側に配置した構成とすることで、引張強度の向上のために超電導線材の断面積が増えることを抑制することができる。この結果、臨界電流密度を低下させることなく、超電導線材１０Ｃに剥離が発生することを抑制することができる。
　（超電導線材の製造方法）
　図１７は、実施の形態４に係る超電導線材１０Ｃの製造方法を示すフローチャートである。図１７に示されるように、超電導線材１０Ｃの製造方法は、積層体形成工程（Ｓ１０）と、被覆層めっき工程（Ｓ５０）と、金属層めっき工程（Ｓ６０）とを備える。
　まず、図７に示した積層体形成工程（Ｓ１０）を実施することにより、積層体２０が形成される。次に、被覆層めっき工程（Ｓ５０）が実施される。具体的には、めっき法により積層体２０の外周面に金属層（めっき層）からなる被覆層３６が形成される。なお、被覆層３６を形成する工程で、上述しためっき層を形成する工程に代えて、積層体２０の外周面を、金属材料からなる箔で一体的に覆う工程を実施してもよい。
　次に、金属層めっき工程（Ｓ６０）が実施される。具体的には、まず、図１８に示されるように、被覆層３６の一部分を覆うようにマスク層４０を形成する。マスク層４０の形成方法は特に限定されず、たとえば、コーターやスプレー方式により塗布することができる。マスク層４０は、積層体２０の上面側および底面側にそれぞれ配置されており、その幅は積層体２０の幅よりも狭い。
　その後、マスク層４０を形成した被覆層３６を覆うようにめっき層（金属層３８）を形成する。めっき層は、積層体２０の底面２０Ｂおよび上面２０Ａの一部上にまで延びる延在部を有している。ただし、めっき層は、積層体２０の両側面側に形成すればよく、積層体２０の上面側および底面側には形成されていなくてもよい。めっき層の形成方法は特に限定されず、たとえば電気めっき法により形成される。その後、マスク層４０を除去する。マスク層４０の除去方法は特に限定されず、たとえばエッチングなどにより除去することができる。これにより、めっき層からなる金属層３８を積層体２０の両側面上に形成することができる。
　なお、図１７のフローチャートでは、被覆層めっき工程（Ｓ５０）を実施した後に金属層めっき工程（Ｓ６０）を実施する構成について説明したが、金属層めっき工程（Ｓ６０）を実施した後に被覆層めっき工程（Ｓ５０）を実施してもよい。この場合、積層体２０の両側面上に金属層３８となるめっき層が形成された後、積層体２０および金属層３８の外周面を覆うように被覆層３６となるめっき層が形成される。
　＜実施の形態５＞
　図１９は、実施の形態５に係る超電導線材１０Ｄの構成を示す断面模式図である。図１９は、超電導線材１０Ｄの幅方向に切断した断面を示している。
　図１９に示されるように、超電導線材１０Ｄは、積層体２０と、被覆層４２とを備える。
　被覆層４２は、積層体２０の外周面を覆うように設けられる。被覆層４２は、半田層により構成される。基板１の幅方向における断面において、積層体２０の両側面上に位置する被覆層４２の厚みは、積層体２０の上面側および底面側上に位置する被覆層４２の厚みよりも厚くなっている。
　超電導線材１０Ｄにおいては、積層体２０の両側面上に位置する被覆層４２によって補強層１２が構成される。言い換えば、補強層１２は被覆層４２と一体的に形成される。
　上記構成とすることにより、実施の形態５では、コイル状に巻回した超電導線材１０Ｄを極低温にまで冷却したときに積層体２０に働く引張応力を、積層体２０の両側面上に位置する被覆層４２（半田層）に分散させることができる。これにより、積層体２０に剥離が発生することを抑制することができる。また、薄膜の被覆層３６を積層体２０の上面側および底面側に配置した構成とすることによって、引張強度の向上のために超電導線材の断面積が増えることを抑制することができる。この結果、臨界電流密度を低下させることなく、超電導線材１０Ｄに剥離が発生することを抑制することができる。
　（超電導線材の製造方法）
　図２０は、実施の形態５に係る超電導線材１０Ｄの製造方法を示すフローチャートである。図２０に示されるように、超電導線材１０Ｄの製造方法は、積層体形成工程（Ｓ１０）と、半田層形成工程（Ｓ７０）とを備える。
　まず、図７に示した積層体形成工程（Ｓ１０）を実施することにより、積層体２０が形成される。次に、半田層形成工程（Ｓ７０）が実施される。半田層形成工程（Ｓ７０）では、図２１に示されるように、積層体２０全体を半田浴１００内の溶融された半田液１１０中に浸漬しながら、ロール１１２，１１４を用いて半田浴１００を通過させる。半田浴１００の出側には、一対のリンガーロール１１６，１１８が設けられている。積層体２０の上面２０Ａおよび底面２０Ｂに付着した半田が、一対のリンガーロール１１６，１１８によって絞り取られることにより、半田層からなる被覆層４２が形成される。積層体２０の上面および底面上に位置する半田層の厚み、および、積層体２０の両側面上に位置する半田層の厚みは、一対のリンガーロール１１６，１１８における加圧条件、積層体２０を搬送させる速度などによって調整することができる。
　今回開示された実施の形態および実施例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実施の形態および実施例ではなく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。
　１　基板、３　中間層、５　超電導材料層、７　保護層、９，３４，３６　被覆層、１０，１０Ａ～１０Ｄ　超電導線材、１２　補強層、２０　積層体、３０　金属部材、３２　接合層、３８　金属層、４０　マスク層、１００　半田浴、１１０　半田液、１１２，１１４　ロール、１１６，１１８　リンガーロール

Claims (10)

  1. 　主面を有する基板および前記主面上に形成された超電導材料層を含む積層体と、
    　前記基板の幅方向における前記積層体の両側面上に配置された補強層とを備え、
    　前記積層体は、前記基板が位置する底面と前記底面と反対側の上面とを有し、
    　前記補強層は、前記積層体の前記底面および前記上面の少なくとも一方側に位置する端面が露出しており、かつ、
    　前記基板の幅方向での断面において、前記積層体の幅に対する前記補強層の幅の合計の比率は１％以上１５％以下である、超電導線材。
  2. 　前記積層体の前記上面および前記底面のいずれか一方側に配置された被覆層をさらに備え、
    　前記基板の幅方向での断面において、前記被覆層の幅は、前記積層体の幅より広く、
    　前記補強層は、前記積層体と前記被覆層とを接合する導電性の接合部材である、請求項１に記載の超電導線材。
  3. 　前記補強層は、
    　前記積層体の両側面に接合された金属部材と、
    　前記積層体および前記金属部材の外周面を覆う被覆層とを含む、請求項１に記載の超電導線材。
  4. 　前記補強層は、前記積層体の延在方向に沿って延びる前記金属部材を前記積層体の両側面に接合する接合層をさらに含む、請求項３に記載の超電導線材。
  5. 　前記被覆層は、前記積層体および前記金属部材の外周面を覆うように設けられた、金属材料からなる箔またはめっき層により構成される、請求項３または請求項４に記載の超電導線材。
  6. 　前記補強層は、前記積層体の両側面上から前記底面および前記上面の一部上にまで延びる延在部をさらに含む金属層である、請求項１に記載の超電導線材。
  7. 　前記積層体の前記上面および前記底面を覆う被覆層をさらに備え、
    　前記金属層は、前記被覆層と一体的に形成される、請求項６に記載の超電導線材。
  8. 　前記金属層および前記被覆層は、めっき層により構成される、請求項７に記載の超電導線材。
  9. 　前記積層体の前記上面および前記底面を覆う被覆層をさらに備え、
    　前記補強層は、前記被覆層と一体的に形成される、請求項１に記載の超電導線材。
  10. 　前記被覆層は、半田層により構成される、請求項９に記載の超電導線材。
PCT/JP2016/055343 2015-05-15 2016-02-24 超電導線材 WO2016185751A1 (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020177032746A KR20180008475A (ko) 2015-05-15 2016-02-24 초전도 선재
DE112016002194.1T DE112016002194T5 (de) 2015-05-15 2016-02-24 Supraleitender Draht
US15/573,516 US20180122534A1 (en) 2015-05-15 2016-02-24 Superconducting wire
JP2017519036A JPWO2016185751A1 (ja) 2015-05-15 2016-02-24 超電導線材
CN201680027654.0A CN107533888A (zh) 2015-05-15 2016-02-24 超导线

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015100166 2015-05-15
JP2015-100166 2015-05-15

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2016185751A1 true WO2016185751A1 (ja) 2016-11-24

Family

ID=57319872

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2016/055343 WO2016185751A1 (ja) 2015-05-15 2016-02-24 超電導線材

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20180122534A1 (ja)
JP (1) JPWO2016185751A1 (ja)
KR (1) KR20180008475A (ja)
CN (1) CN107533888A (ja)
DE (1) DE112016002194T5 (ja)
WO (1) WO2016185751A1 (ja)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010212134A (ja) * 2009-03-11 2010-09-24 Sumitomo Electric Ind Ltd 薄膜超電導線材および超電導ケーブル導体
JP2010218730A (ja) * 2009-03-13 2010-09-30 Sumitomo Electric Ind Ltd 超電導線材および超電導線材の製造方法
JP2011003494A (ja) * 2009-06-22 2011-01-06 Toshiba Corp 補強高温超電導線およびそれを巻線した高温超電導コイル

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6444917B1 (en) * 1999-07-23 2002-09-03 American Superconductor Corporation Encapsulated ceramic superconductors
JP2014167847A (ja) * 2013-02-28 2014-09-11 Fujikura Ltd 酸化物超電導線材及び超電導コイル並びに酸化物超電導線材の製造方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010212134A (ja) * 2009-03-11 2010-09-24 Sumitomo Electric Ind Ltd 薄膜超電導線材および超電導ケーブル導体
JP2010218730A (ja) * 2009-03-13 2010-09-30 Sumitomo Electric Ind Ltd 超電導線材および超電導線材の製造方法
JP2011003494A (ja) * 2009-06-22 2011-01-06 Toshiba Corp 補強高温超電導線およびそれを巻線した高温超電導コイル

Also Published As

Publication number Publication date
CN107533888A (zh) 2018-01-02
KR20180008475A (ko) 2018-01-24
US20180122534A1 (en) 2018-05-03
JPWO2016185751A1 (ja) 2018-03-01
DE112016002194T5 (de) 2018-01-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4864785B2 (ja) 高温超電導線材、高温超電導コイルおよびその製造方法
JP6064086B2 (ja) 酸化物超電導線材及び酸化物超電導線材の製造方法
US20190172612A1 (en) Oxide superconducting wire
KR20120038410A (ko) 산화물 초전도 선재용 금속 적층 기판의 제조 방법 및 산화물 초전도 선재용 금속 적층 기판
US10319500B2 (en) Superconducting wire material having laminated structure and manufacturing method therefor
US9691532B2 (en) Connection structure of high-temperature superconducting wire piece, high-temperature superconducting wire using connection structure, and high-temperature superconducting coil using connection structure
JP6256244B2 (ja) 超電導線材
JP6012658B2 (ja) 酸化物超電導線材とその製造方法
WO2013153973A1 (ja) 補強材付き酸化物超電導線材
JP5395870B2 (ja) 高温超電導コイルおよびその製造方法
JP6688914B1 (ja) 酸化物超電導線材及び超電導コイル
JP2011040176A (ja) 超電導テープ線およびそれを用いた超電導コイル
WO2016185751A1 (ja) 超電導線材
KR102315482B1 (ko) 초전도 선재
JP5701247B2 (ja) 酸化物超電導線材の接続構造体及び接続方法
JP2015228357A (ja) 酸化物超電導線材、超電導機器及び酸化物超電導線材の製造方法
JP2017117772A (ja) 酸化物超電導線材の製造方法及び超電導コイルの製造方法
JP2016033883A (ja) 超電導線材
JP6484658B2 (ja) 酸化物超電導線材及び超電導コイル
JP6078522B2 (ja) 超電導線材及びこれを使用した超電導コイル
JP2018206521A (ja) 高温超電導線材及び超電導コイル
JP6492205B2 (ja) 酸化物超電導線材の製造方法
JP2017152210A (ja) 酸化物超電導線材及びその製造方法
JP6031494B2 (ja) 超電導線材及びこれを使用した超電導コイル
JP6652447B2 (ja) 超電導線材の製造方法及び超電導コイルの製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 16796146

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2017519036

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20177032746

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 15573516

Country of ref document: US

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 112016002194

Country of ref document: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 16796146

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1