WO2018078876A1 - 超電導線材および超電導コイル - Google Patents

超電導線材および超電導コイル Download PDF

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永石　竜起
高史 山口
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住友電気工業株式会社
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    • H01B12/02—Superconductive or hyperconductive conductors, cables, or transmission lines characterised by their form
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    • 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
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • 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 disclosure relates to a superconducting wire and a superconducting coil.
  • an oxide superconducting wire provided with a superconducting material layer made of an oxide superconductor which is a high-temperature superconductor having a transition temperature equal to or lower than the liquid nitrogen temperature has attracted attention.
  • Such an oxide superconducting wire is generally manufactured by forming a main body portion including an oxide superconducting material layer and further covering the outer periphery of the main body portion with a covering portion of silver (Ag) or copper (Cu).
  • a covering portion of silver (Ag) or copper (Cu) For example, refer to JP2013-12321A (Patent Document 1) and JP2013-134856A (Patent Document 2)).
  • the superconducting wire of the present disclosure includes a main body portion, a substrate, and a covering portion.
  • the main body has a first main surface and a second main surface located on the opposite side of the first main surface, and includes a superconducting material portion.
  • the substrate supports the second main surface of the main body.
  • the covering portion is formed on at least the first main surface of the main body portion. In the covering portion, the surface roughness of the central portion in the width direction of the superconducting wire is smaller than the surface roughness of the end portion in the width direction.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of the superconducting wire according to the present embodiment.
  • FIG. 2 is a perspective view showing a coil body using the superconducting wire according to the present embodiment.
  • FIG. 3 is a perspective view of a superconducting coil using the superconducting wire according to the present embodiment.
  • 4 is a cross-sectional view taken along line AA shown in FIG.
  • FIG. 5 is an enlarged view of a covering portion that is a part of the superconducting wire according to the present embodiment.
  • a conventional superconducting wire is wound in a coil shape, for example, and impregnated and cured with a resin to constitute a superconducting coil.
  • the impregnated resin generally has a larger heat shrinkage rate than the superconducting wire.
  • stress is applied to the superconducting wire.
  • the superconducting material layer of the superconducting wire is damaged under stress, and as a result, the superconducting characteristics may be deteriorated.
  • an object is to provide a superconducting wire and a superconducting coil capable of suppressing deterioration of superconducting characteristics.
  • a superconducting wire 10 (see FIG. 1) according to an aspect of the present invention includes a main body portion 7, a substrate 2, and a covering portion 8.
  • the main body portion 7 includes a first main surface 7a and a second main surface 7b located on the opposite side of the first main surface 7a, and includes the superconducting material portion 4.
  • the substrate 2 supports the second main surface 7 b of the main body 7.
  • the covering portion 8 is formed on at least the first main surface 7 a of the main body portion 7. In the covering portion 8, the surface roughness of the central portion in the width direction of the superconducting wire 10 is smaller than the surface roughness of the end portion in the width direction.
  • the adhesion between the covering portion 8 and the resin 16 depends on the surface roughness of the covering portion 8.
  • the adhesion between the covering portion 8 and the resin 16 in the central portion is It becomes low compared with the adhesiveness of the coating
  • a superconducting device that cools the superconducting coil 20 using a refrigerator
  • cooling plates are arranged at both ends in the coil axial direction, and the pair of cooling plates are cooled to cool the superconducting coil.
  • the superconducting device a heat transfer path through which heat is transferred from the end portion in the width direction of the superconducting wire 10 to the cooling plate via the resin 16 is formed.
  • the superconducting wire 10 at the end in the width direction, even if stress is applied to the superconducting wire 10 due to thermal contraction of the resin 16, peeling at the interface between the covering portion 8 and the resin 16 is suppressed. Therefore, a decrease in thermal conductivity between the superconducting wire 10 and the resin 16 can be prevented. Therefore, the superconducting coil 20 can be efficiently cooled.
  • the surface roughness of the central portion of the covering portion 8 may be 0.8 ⁇ m or less.
  • the surface roughness of the end portion of the covering portion 8 may be greater than 0.8 ⁇ m and 1.2 ⁇ m or less.
  • the covering portion 8 may be formed as a metal layer covering the periphery of the main body portion 7 and the substrate 2.
  • the metal layer located on the first main surface 7a of the main body 7 has a surface roughness at the center in the width direction that is smaller than the surface roughness at the end in the width direction.
  • a superconducting coil 20 (see FIG. 3) according to an aspect of the present invention includes a coil body 12 around which the superconducting wire 10 is wound, and a resin 16 impregnated in the coil body 12.
  • FIG. 1 shows a cross section of the superconducting wire 10 according to the present embodiment, cut in a direction intersecting the direction (longitudinal direction) in which the superconducting wire 10 extends.
  • the superconducting current flows along the longitudinal direction of the superconducting wire 10.
  • the width direction of the superconducting wire 10 is the x-axis direction
  • the longitudinal direction is the y-axis direction
  • the thickness direction is the z-axis direction.
  • the superconducting wire 10 may have a tape shape in which the length in the longitudinal direction is larger than the thickness and the width, and the width is larger than the thickness.
  • the surface (xy plane) extending in the width direction and the longitudinal direction of the superconducting wire 10 is referred to as a main surface.
  • the superconducting wire 10 mainly includes a main body portion 7, a substrate 2, and a covering portion 8.
  • the main body 7 has a first main surface 7a and a second main surface 7b opposite to the first main surface 7a.
  • the substrate 2 supports the second main surface 7 b of the main body 7.
  • the covering portion 8 is formed on at least the first main surface 7 a of the main body portion 7.
  • the substrate 2 may be made of metal, for example, and may have a tape shape with a rectangular cross section. In order to wind in a coil shape, the substrate 2 is preferably elongated to about 1 km, for example.
  • the thickness of the substrate 2 may be appropriately adjusted according to the purpose, and can usually be in the range of 50 ⁇ m to 200 ⁇ m.
  • the substrate 2 is preferably an oriented metal substrate.
  • An oriented metal substrate means a substrate in which crystal orientations are aligned with respect to two axial directions (x-axis direction and y-axis direction) in the plane of the substrate surface.
  • the oriented metal substrate include Ni (nickel), 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.
  • the oriented metal substrate may be formed, for example, by bonding an oriented metal film to the surface of another metal or alloy.
  • As the alloy for example, SUS which is a high-strength material can be used.
  • the material constituting the alignment metal film examples include NiW (nickel tungsten) and copper (Cu).
  • substrate 2 is not specifically limited to this.
  • a non-oriented substrate whose surface is not oriented and crystallized such as a SUS substrate or a Hastelloy substrate, is used as the substrate 2, a crystal formed as an intermediate layer 3 by, for example, an IBAD (Ion Beam Assisted Deposition) method.
  • An alignment layer may be used.
  • the main body 7 may include an intermediate layer 3, a superconducting material layer 4, and a protective layer 5.
  • the main body 7 only needs to include at least the superconducting material layer 4.
  • the intermediate layer 3 may be formed on the main surface of the substrate 2.
  • the intermediate layer 3 may be made of a material that has extremely low reactivity with the superconducting material layer 4 and does not deteriorate the superconducting characteristics of the superconducting material layer 4.
  • the intermediate layer 3 can be made of a material that prevents metal atoms from flowing out from the substrate 2 to the superconducting material layer 4 when the superconducting material layer 4 is formed using a high-temperature process.
  • the intermediate layer 3 is preferably made of, for example, YSZ (yttrium stabilized zirconia), CeO 2 (cerium oxide), MgO (magnesium oxide), Y 2 O 3 (yttrium oxide), Al 2 O 3 (aluminum oxide), LaMnO. 3 (lanthanum manganese oxide) and SrTiO 3 (strontium titanate).
  • 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 4 may be formed on the main surface of the intermediate layer 3 opposite to the main surface facing the substrate 2 (upper main surface in FIG. 1).
  • the superconducting material layer 4 is a portion of the superconducting wire 10 through which a superconducting current flows.
  • Superconducting material layer 4 corresponds to the “superconducting material portion” in the present embodiment.
  • the superconducting material layer 4 that is a superconducting material part is a thin film layer substantially composed of a superconducting material.
  • the superconducting material that can be used for the superconducting material layer 4 is not particularly limited.
  • An RE-123 series oxide superconductor may be used as the superconducting material.
  • the RE-123 series 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 element such as Gd, Sm, or Ho. ) Means a superconductor represented as).
  • the thickness of the superconducting material layer 4 is preferably 0.5 ⁇ m or more.
  • the thickness of the superconducting material layer 4 is not particularly limited, but is preferably 10 ⁇ m or less in consideration of productivity.
  • the protective layer 5 may be formed on the main surface of the superconducting material layer 4 opposite to the main surface facing the intermediate layer 3 (upper main surface in FIG. 1).
  • the protective layer 5 has a function of protecting the superconducting material layer 4.
  • the protective layer 5 is made of, for example, silver (Ag) or a silver alloy.
  • the thickness of the protective layer 5 is preferably 2 ⁇ m or less, more preferably 0.05 ⁇ m or more and 2 ⁇ m or less.
  • the covering portion 8 only needs to cover at least the first main surface 7 a of the main body portion 7.
  • a covering portion 8 is provided so as to cover the entire circumference of the main body portion 7 and the substrate 2.
  • the covering portion 8 is composed of a metal layer such as a foil or a plating layer of a highly conductive metal material.
  • the cover 8 together with the protective layer 5 functions as a bypass through which the current of the superconducting material layer 4 is commutated when the superconducting material layer 4 transitions from the superconducting state to the normal conducting state.
  • the covering portion 8 further has a function of protecting the main body portion 7 from external force and moisture.
  • the covering portion 8 preferably has a thickness of 10 ⁇ m or more and 500 ⁇ m or less.
  • the material constituting the covering portion 8 is not particularly limited as long as it can be formed into a thin foil or can be formed by plating, but is not particularly limited. Copper (Cu), NiCr (Ni—Cr alloy), stainless steel, Cu—Ni Copper alloys such as alloys are preferred.
  • the covering portion 8 is preferably a high-resistance metal material, for example, a Ni-based alloy such as NiCr.
  • a method for manufacturing the superconducting wire 10 according to the present embodiment will be described.
  • a step of preparing the substrate 2 is performed. Specifically, a substrate 2 made of an oriented metal substrate is preferably prepared.
  • the step of forming the intermediate layer 3 on the substrate 2 is performed.
  • the intermediate layer 3 is formed on the main surface of the substrate 2.
  • a method for forming the intermediate layer 3 for example, a physical vapor deposition method such as a sputtering method can be used.
  • the oriented intermediate layer 3 may be formed by the IBAD method.
  • the step of forming the superconducting material layer 4 on the intermediate layer 3 is performed.
  • the material layer 4 is formed.
  • the superconducting material layer 4 that is a thin film layer may be formed by a vapor deposition method and a liquid deposition method, or a combination thereof.
  • the vapor deposition method examples include a pulse laser deposition method (PLD method), a sputtering method, an electron beam deposition method, a metal organic chemical volume vapor deposition (MOCVD) method, and a molecular beam epitaxy (MBE) method.
  • PLD method pulse laser deposition method
  • MOCVD metal organic chemical volume vapor deposition
  • MBE molecular beam epitaxy
  • a step of forming the protective layer 5 on the superconducting material layer 4 is performed. Specifically, silver (Ag) or silver alloy is formed on the main surface opposite to the main surface facing the intermediate layer 3 of the superconducting material layer 4 (the main surface on the upper side of the superconducting material layer 4 in FIG. 1). A protective layer 5 is formed.
  • the protective layer 5 may be formed by a physical vapor deposition method such as sputtering.
  • a step of annealing the main body portion 7 in an oxygen atmosphere is performed.
  • oxygen is introduced into the superconducting material layer 4.
  • the main body 7 including the intermediate layer 3, the superconducting material layer 4, and the protective layer 5 is formed on the substrate 2.
  • a step of forming the covering portion 8 so as to cover the main body portion 7 and the substrate 2 is performed.
  • the covering portion 8 only needs to cover at least the first main surface 7 a of the main body portion 7.
  • the covering portion 8 is provided so as to cover the entire circumference of the main body portion 7 and the substrate 2. For example, you may form the coating
  • the main body portion 7 and the substrate 2 are thinned to a predetermined width, for example, by subjecting the main body portion 7 and the substrate 2 to mechanical slit processing or laser slit processing.
  • the thinned main body portion 7 and the substrate 2 can be obtained from one main body portion 7 and the substrate 2 by processing the 30 mm width main body portion 7 and the substrate 2 into a 4 mm width thin line.
  • a step of processing the substrate 2 into a thin line may be performed.
  • the substrate 2 having a width of 30 mm is processed into a thin line having a width of 4 mm.
  • the intermediate layer 3, the superconducting material layer 4, and the protective layer 5 in this order on the substrate 2 processed into a thin wire the thinned main body portion 7 can be obtained.
  • the superconducting wire 10 shown in FIG. 1 is manufactured.
  • an example of the superconducting coil 20 using the superconducting wire 10 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.
  • FIG. 2 is a perspective view showing a coil body 12 using the superconducting wire 10 according to the embodiment.
  • the superconducting wire 10 is generally wound around the winding frame 14 in a single pancake shape or a double pancake shape into a coil shape.
  • FIG. 2 illustrates a double pancake coil 18.
  • the double pancake coil 18 includes two coil bodies 12 stacked on each other.
  • the winding direction of the superconducting wire 10 in one coil body 12 and the winding direction in the other coil body 12 are opposite to each other. End portions located on the inner peripheral side of the superconducting wire 10 of the two coil bodies 12 are electrically connected to each other via a connection portion (not shown). Thus, the two coil bodies 12 are connected in series between the end portion located on the outer peripheral side of one coil body 12 and the end portion located on the outer peripheral side of the other coil body 12.
  • the coil body 12 is wound with the side on which the main body portion 7 of the superconducting wire 10 is formed as the inner side and the substrate 2 side as the outer side.
  • the superconducting coil 20 is formed by covering the entire double pancake coil 18 shown in FIG.
  • FIG. 3 is a perspective view of a superconducting coil 20 formed by covering the double pancake coil 18 shown in FIG.
  • the entire double pancake coil 18 is integrally covered with the resin 16 by impregnating and curing the double pancake coil 18 with the resin 16. Thereby, the relative positional relationship between the superconducting wires 10 can be maintained with respect to the electromagnetic force, and a stable magnetic field can be formed.
  • thermosetting resin such as an epoxy resin, a phenol resin, a urea resin, or a melamine resin
  • the resin 16 can be infiltrated into every corner of the double pancake coil 18 by using a vacuum impregnation method. Thereby, the mechanical strength of the double pancake coil 18 can be improved.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line AA shown in FIG. As shown in FIG. 4, the resin 16 is filled between the superconducting wires 10 by being impregnated with the resin 16 so as to cover the superconducting wires 10.
  • cooling plates are disposed at both ends of the superconducting coil 20 in the coil axial direction. And it is comprised so that the superconducting coil 20 may be cooled by cooling these cooling plates.
  • a heat transfer path is formed between the superconducting wire 10 and the cooling plate, in which heat is transferred from the end portion in the width direction of the superconducting wire 10 to the cooling plate via the resin 16.
  • Superconducting wire 10 according to the present embodiment is such that surface roughness of the central portion in the width direction (x-axis direction) is the end in the width direction in covering portion 8 located on first main surface 7a of main body portion 7. It is smaller than the surface roughness of the part.
  • FIG. 5 is an enlarged view of the covering portion 8 which is a part of the superconducting wire 10 according to the present embodiment.
  • the covering portion 8 located on the first main surface 7 a of the main body portion 7 is partially shown.
  • the end portion 10a is located at one end in the width direction (x-axis direction), and the end portion 10b is located at the other end in the width direction.
  • the center part 10c is located so that the centerline of the width direction may be included.
  • the ratio of the width W1 to the width W is preferably 10% or more and 30%. It is as follows.
  • the ratio of the width W2 to the width W is preferably 40% or more and 80% or less.
  • the surface roughness of each of the end portions 10a and 10b and the central portion 10c can be obtained by measuring the surface shape of the main surface of the covering portion 8.
  • the surface shape was measured using a stylus surface shape measuring device (device name: DEKTAK 3030, manufactured by Bruker Nano).
  • the surface of the covering portion 8 corresponding to each of the end portions 10a, 10b and the central portion 10c was traced in the width direction within a range of 500 ⁇ m using the stylus shape measuring instrument.
  • a curve obtained by this measurement represents a cross-sectional curve of the surface of the covering portion 8.
  • the reference length for example, 50 micrometers
  • the sum (maximum height) of the maximum valley depth and the maximum mountain height in this extraction part was measured.
  • Table 1 shows the results of measuring the surface roughness of each of the superconducting wires 10 according to Examples 1 to 4.
  • Each of the superconducting wires 10 according to Examples 1 to 4 is manufactured by the above-described manufacturing method, and has the superconducting wire structure shown in FIG. In addition, about the surface roughness of the edge part, it was set as the value which averaged the measured value of the surface roughness of the edge part 10a, and the measured value of the surface roughness of the edge part 10b.
  • Example 3 As shown in Table 1, in each of Examples 1, 2, and 4, the surface roughness of the central portion is smaller than the surface roughness of the end portion. In Example 3, the surface roughness of the central part is equal to the surface roughness of the end part.
  • the surface roughness of the central portion 10c of the covering portion 8 can be preferably 0.8 ⁇ m or less, more preferably 0.6 ⁇ m or less. Further, the surface roughness of the end portions 10a and 10b of the covering portion 8 is preferably larger than 0.8 ⁇ m and 1.2 ⁇ m or less.
  • the surface roughness of the central portion 10c is made smaller than the surface roughness of the end portions 10a and 10b, for example, in the step of forming the covering portion 8 when the covering portion 8 is a plating layer.
  • This can be realized by controlling the surface shape of the main surface of the covering portion 8 with the additive contained in the plating solution.
  • coated part 8 is metal foil, in the process of forming the coating
  • the impregnated resin When the superconducting coil is used after being cooled below the critical temperature, the impregnated resin generally has a larger heat shrinkage rate than the superconducting wire.
  • stress is applied to the superconducting wire. This stress acts exclusively in the thickness direction of the superconducting wire. That is, stress is applied to the main surface of the superconducting wire. Therefore, the superconducting wire is subject to stress, and local breakage or deformation is likely to occur in the superconducting material layer. As a result, the superconducting characteristics of the superconducting coil may be deteriorated.
  • stress resulting from the difference in thermal shrinkage between the superconducting wire 10 and the resin 16 is mainly applied to the outermost covering portion 8 of the superconducting wire 10.
  • the adhesion between the covering portion 8 and the resin 16 depends on the surface roughness of the covering portion 8. Specifically, as the surface of the covering portion 8 becomes rougher, the resin 16 tends to bite into minute irregularities formed on the surface of the covering portion 8, so that the adhesiveness increases.
  • the surface roughness of the central portion 10c in the width direction is smaller than the surface roughness of the end portions 10a and 10b in the width direction. It has become. Therefore, the adhesiveness between the covering portion 8 and the resin 16 at the central portion 10c is lower than the adhesiveness between the covering portion 8 and the resin 16 at the end portions 10a and 10b.
  • the adhesiveness between the covering portion 8 and the resin 16 is high at the end portions 10a and 10b. Therefore, even if a stress is about to act due to the thermal contraction of the resin 16, peeling at the interface between the covering portion 8 and the resin 16 can be suppressed at the end portions 10 a and 10 b. Therefore, since the adhesion between the superconducting wire 10 and the resin 16 is maintained, a decrease in thermal conductivity can be suppressed. Therefore, the superconducting coil 20 can be efficiently cooled.
  • the surface roughness of the end portions 10a and 10b increases, the adhesion between the covering portion 8 and the resin 16 tends to increase.
  • the electric field tends to concentrate near the end portions 10a and 10b when the superconducting coil 20 is used. Thereby, when an overvoltage is generated in the superconducting coil 20, there is a possibility that dielectric breakdown occurs between the winding turns of the coil body 12.
  • the surface roughness of the end portions 10a, 10b is preferably 1.2 ⁇ m or less.
  • 2 substrate 3 intermediate layer, 4 superconducting material layer, 5 protective layer, 7 body part, 7a first main surface, 7b second main surface, 8 covering part, 10 superconducting wire, 10a, 10b end, 10c center Part, 12 coil body, 16 resin, 18 double pancake coil, 20 superconducting coil.

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Abstract

超電導線材は、本体部と、基板と、被覆部とを備える。本体部は、第１の主面と、第１の主面と反対側に位置する第２の主面とを有し、超電導材料部を含む。基板は本体部の第２の主面を支持する。被覆部は、少なくとも本体部の第１の主面上に形成される。被覆部において、超電導線材の幅方向における中央部の表面粗さは、幅方向における端部の表面粗さよりも小さい。

Description

超電導線材および超電導コイル
　本開示は、超電導線材および超電導コイルに関する。
　近年、転移温度が液体窒素温度以下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、酸化物超電導材料層を含む本体部を形成し、さらに、本体部の外周を銀（Ａｇ）や銅（Ｃｕ）の被覆部で覆うことにより製造されている（たとえば、特開２０１３－１２３２１号公報（特許文献１）および特開２０１３－１３４８５６号公報（特許文献２）参照）。
特開２０１３－１２３２１号公報 特開２０１３－１３４８５６号公報
　本開示の超電導線材は、本体部と、基板と、被覆部とを備える。本体部は、第１の主面と、第１の主面と反対側に位置する第２の主面とを有し、超電導材料部を含む。基板は本体部の前記第２の主面を支持する。被覆部は、少なくとも本体部の第１の主面上に形成される。被覆部において、超電導線材の幅方向における中央部の表面粗さは、幅方向における端部の表面粗さよりも小さい。
図１は、本実施の形態に係る超電導線材の断面図である。 図２は、本実施の形態に係る超電導線材を用いたコイル体を示す斜視図である。 図３は、本実施の形態に係る超電導線材を用いた超電導コイルの斜視図である。 図４は、図３に示すＡ－Ａ線に沿う断面図である。 図５は、本実施の形態に係る超電導線材の一部である被覆部の拡大図である。
　[本開示が解決しようとする課題]
　従来の超電導線材は、たとえばコイル状に巻回され、樹脂で含浸硬化されて超電導コイルを構成する。超電導コイルを臨界温度以下に冷却して使用する場合、一般的に、超電導線材の熱収縮率に比べて、含浸された樹脂の熱収縮率が大きいため、この熱収縮率の差に起因して、超電導線材に応力が加わる場合がある。この場合、応力を受けて超電導線材の超電導材料層が損傷し、結果的に超電導特性が劣化することがあった。
　そこで、超電導特性の劣化を抑制することができる超電導線材および超電導コイルを提供することを目的とする。
　[本開示の効果]
　本開示によれば、超電導特性の劣化を抑制することができる超電導線材および超電導コイルを提供することができる。
　[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、本体部７と、基板２と、被覆部８とを備える。本体部７は、第１の主面７ａと、第１の主面７ａと反対側に位置する第２の主面７ｂとを有し、超電導材料部４を含む。基板２は本体部７の第２の主面７ｂを支持する。被覆部８は、少なくとも本体部７の第１の主面７ａ上に形成される。被覆部８において、超電導線材１０の幅方向における中央部の表面粗さは、幅方向における端部の表面粗さよりも小さい。
　超電導線材１０が巻回され、樹脂１６で含浸硬化された超電導コイル２０（図３参照）においては、被覆部８と樹脂１６との接着性は被覆部８の表面粗さに依存する。上記のように、被覆部８において、幅方向における中央部の表面粗さを、幅方向における端部の表面粗さよりも小さくすることにより、中央部における被覆部８と樹脂１６との接着性は、端部における被覆部８と樹脂１６との接着性に比べて低くなる。
　このようにすると、超電導コイル２０を冷却した際に、超電導線材１０と樹脂１６との熱収縮率の差に起因して、超電導線材１０の厚さ方向に応力が作用した場合、中央部では被覆部８と樹脂１６との界面に剥離が生じることで応力が開放される。よって、超電導線材１０に加わる応力を軽減することができる。この結果、超電導線材１０の超電導材料層４の損傷を防止できるため、超電導特性の劣化を抑制することができる。
　超電導コイル２０を冷凍機を用いて冷却する超電導機器においては、コイル軸方向の両端部にそれぞれ冷却板を配置し、この一対の冷却板を冷却することで、超電導コイルを冷却するように構成されたものがある。当該超電導機器では、超電導線材１０の幅方向の端部から樹脂１６を経由して冷却板に熱が伝わる伝熱経路が形成される。上記超電導線材１０によれば、幅方向の端部では、樹脂１６の熱収縮により超電導線材１０に応力が作用しても被覆部８と樹脂１６との界面の剥離が抑制される。そのため、超電導線材１０と樹脂１６との間の熱伝導度の低下を防ぐことができる。よって、超電導コイル２０を効率良く冷却することができる。
　（２）上記超電導線材１０においては、被覆部８の中央部の表面粗さは０．８μｍ以下であってもよい。被覆部８の端部の表面粗さは０．８μｍより大きく、かつ、１．２μｍ以下であってもよい。
　この場合、冷却に伴なう樹脂１６の収縮により超電導線材１０の厚さ方向に応力が作用した際、被覆部８の中央部では、被覆部８と樹脂１６との界面に剥離が生じ易くなり、この界面での剥離によって超電導線材１０に加わる応力を開放することができる。一方、被覆部８の端部では、被覆部８と樹脂１６との界面の剥離が抑制されるため、超電導線材１０と樹脂１６との間の熱伝導度の低下を抑制することができる。
　（３）上記超電導線材１０では、被覆部８は、本体部７および基板２の周囲を覆う金属層として形成されてもよい。
　このようにすると、本体部７の第１の主面７ａ上に位置する金属層は、幅方向の中央部の表面粗さが幅方向の端部の表面粗さよりも小さくなっており、そのため、超電導コイル２０の使用時に超電導線材１０の中央部に加わる応力が開放されて、超電導材料層４の損傷を防止することができる。また、超電導コイル２０を効率良く冷却することができる。
　（４）本発明の一態様に係る超電導コイル２０（図３参照）は、上記超電導線材１０を巻回したコイル体１２と、コイル体１２に含浸される樹脂１６とを備える。
　このようにすると、超電導線材１０の臨界温度以下に冷却されて使用される場合に、熱収縮に起因する応力によって超電導特性が劣化が起こり難く、かつ、冷却効率が良い超電導コイル２０を実現することができる。
　[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符号を付し、その説明は繰り返さない。
　最初に、図１を参照して、本発明の実施の形態に係る超電導線材１０について説明する。
　図１は、超電導線材１０が延在する方向（長手方向）に交差する方向に切断した、本実施の形態に係る超電導線材１０の断面を示す。超電導線材１０において超電導電流は超電導線材１０の長手方向に沿って流れる。図１に示されるように、超電導線材１０の幅方向をｘ軸方向とし、長手方向をｙ軸方向とし、厚み方向をｚ軸方向とする。
　本実施の形態に係る超電導線材１０は、長手方向の長さが厚みおよび幅に比べて大きく、かつ、厚みに比べて幅が大きいテープ形状を有していてもよい。本明細書では、超電導線材１０の幅方向および長手方向に延在する表面（ｘｙ平面）を主面と呼ぶ。
　図１に示すように、超電導線材１０は、主に、本体部７と、基板２と、被覆部８とを備える。本体部７は、第１の主面７ａと、第１の主面７ａとは反対側の第２の主面７ｂとを有する。基板２は、本体部７の第２の主面７ｂを支持する。被覆部８は、少なくとも本体部７の第１の主面７ａ上に形成される。
　基板２は、たとえば金属からなり、断面が矩形をなすテープ形状を有していてもよい。コイル形状に巻回するためには、基板２はたとえば１ｋｍ程度に長尺化されていることが好ましい。基板２の厚みは目的に応じて適宜調整すればよく、通常は５０μｍ～２００μｍの範囲とすることができる。
　基板２は、配向金属基板を用いることが好ましい。配向金属基板とは、基板表面の面内の２軸方向（ｘ軸方向およびｙ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Ｎｉ（ニッケル）、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。配向金属基板は、たとえば他の金属または合金の表面に配向金属膜を貼り合せることによって形成されてもよい。合金としては、たとえば高強度材料であるＳＵＳを用いることができる。配向金属膜を構成する材料としては、ＮｉＷ（ニッケルタングステン）や銅（Ｃｕ）を例示することができる。なお、基板２の材料は特にこれに限定されない。なお、基板２としてＳＵＳ基板またはハステロイ基板等、表面が配向結晶化されていない無配向基板が用いられる場合には、中間層３として、たとえばＩＢＡＤ（Ion　Beam　Assisted　Deposition）法にて形成された結晶配向層を用いてもよい。
　本体部７は、中間層３と、超電導材料層４と、保護層５とを含んでもよい。本体部７は、少なくとも超電導材料層４を含んでいればよい。
　中間層３は、基板２の主面上に形成されてもよい。中間層３は、超電導材料層４との反応性が極めて低く、超電導材料層４の超電導特性を低下させないような材料を用いることができる。中間層３は、高温プロセスを利用して超電導材料層４を形成する際に、基板２から超電導材料層４へ金属原子が流出することを防止する材料を用いることができる。中間層３は、好ましくは、たとえば、ＹＳＺ（イットリウム安定化ジルコニア）、ＣｅＯ２（酸化セリウム）、ＭｇＯ（酸化マグネシウム）、Ｙ２Ｏ３（酸化イットリウム）、Ａｌ２Ｏ３（酸化アルミニウム）、ＬａＭｎＯ３（酸化ランタンマンガン）およびＳｒＴｉＯ３（チタン酸ストロンチウム）の少なくとも１つから構成される。
　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料または一部が同じ材料により構成されてもよい。
　超電導材料層４は、中間層３の、基板２に対向する主面と反対側の主面（図１における上側の主面）上に形成されてもよい。超電導材料層４は、超電導線材１０のうち、超電導電流が流れる部分である。超電導材料層４は本実施の形態における「超電導材料部」に相当する。本実施の形態では、超電導材料部である超電導材料層４は、超電導材料から実質的に構成される薄膜層である。
　超電導材料層４に用いることのできる超電導材料は特に限定されない。超電導材料として、ＲＥ－１２３系の酸化物超電導体を用いてもよい。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はイットリウム、またはＧｄ、Ｓｍ、Ｈｏなどの希土類元素である）として表される超電導体を意味する。
　臨界電流Ｉｃを向上させるために、超電導材料層４の厚みは０．５μｍ以上であることが好ましい。超電導材料層４の厚みは特に限定されるものではないが、生産性を考慮すると１０μｍ以下が望ましい。
　保護層５は、超電導材料層４の、中間層３に対向する主面とは反対側の主面（図１における上側の主面）上に形成されてもよい。保護層５は、超電導材料層４を保護する機能を有する。保護層５は、たとえば銀（Ａｇ）または銀合金からなる。保護層５の厚みは、好ましくは２μｍ以下であり、より好ましくは０．０５μｍ以上２μｍ以下である。
　被覆部８は、少なくとも本体部７の第１の主面７ａを覆っていればよい。本実施の形態では、本体部７および基板２の全周を覆うように被覆部８が設けられている。
　被覆部８は、良導電性の金属材料の箔またはめっき層などの金属層で構成される。被覆部８は、保護層５とともに、超電導材料層４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４の電流が転流するバイパスとして機能する。被覆部８はさらに、外力や水分などから本体部７を保護する機能を有する。被覆部８が保護層５および超電導材料層４を物理的に保護するために、被覆部８は、１０μｍ以上５００μｍ以下の厚みを有することが好ましい。
　被覆部８を構成する材料は、薄い箔に成形できるもの、または、めっき形成できるものであればよく、特に限定されないが、銅（Ｃｕ）、ＮｉＣｒ（Ｎｉ－Ｃｒ合金）、ステンレス、Ｃｕ－Ｎｉ合金等の銅合金が好ましい。なお、超電導線材１０を超電導限流器に使用する場合、被覆部８は高抵抗の金属材料であることが好ましく、たとえばＮｉＣｒ等のＮｉ系合金であることが好ましい。
　次に、本実施の形態に係る超電導線材１０の製造方法について説明する。
　まず、基板２を準備する工程が実施される。具体的には、好ましくは配向金属基板からなる基板２が準備される。
　次に、基板２上に中間層３を形成する工程が実施される。具体的には、基板２の主面上に中間層３が形成される。中間層３の形成方法としては、たとえばスパッタ法などの物理蒸着法を用いることができる。基板２の表面が配向結晶化されていない場合には、ＩＢＡＤ法によって、配向された中間層３が形成されてもよい。
　次に、中間層３上に超電導材料層４を形成する工程が実施される。本実施の形態では、中間層３の基板２と対向する主面と反対側の主面（図１における中間層３の上側の主面）上にＲＥ－１２３系の酸化物超電導体を含む超電導材料層４を形成する。たとえば、気相堆積法および液相堆積法、またはそれらの組合せにより、薄膜層である超電導材料層４を形成してもよい。気相堆積法としては、パルスレーザ蒸着法（ＰＬＤ法）、スパッタリング法、電子ビーム蒸着法、有機金属化学体積気相堆積（ＭＯＣＶＤ）法や分子線エピタキシー（ＭＢＥ）法を例示することができる。これらの堆積法のうち少なくとも１つによって超電導材料層４を成膜すると、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４を形成することができる。
　次に、超電導材料層４上に保護層５を形成する工程が実施される。具体的には、超電導材料層４の中間層３と対向する主面と反対側の主面（図１における超電導材料層４の上側の主面）上に、銀（Ａｇ）またが銀合金からなる保護層５を形成する。保護層５は、たとえばスパッタなどの物理的蒸着法により形成してもよい。
　次に、本体部７を酸素雰囲気下でアニールする工程が実施される。このアニール工程によって、超電導材料層４に酸素が導入される。以上の工程が実施されることにより、基板２の上に、中間層３と超電導材料層４と保護層５とを含む本体部７が形成される。
　最後に、本体部７および基板２を覆うように被覆部８を形成する工程が実施される。被覆部８は、少なくとも本体部７の第１の主面７ａを覆っていればよい。本実施の形態では、本体部７および基板２の全周を覆うように、被覆部８が設けられる。たとえば、めっき法、または箔を貼り合せる方法により、被覆部８を本体部７および基板２上に形成してもよい。
　なお、線材の幅を調整するために、保護層５を形成する工程と被覆部８を形成する工程との間に、本体部７および基板２を細線に加工する工程を行なってもよい。本体部７および基板２を細線に加工する工程では、本体部７および基板２に、たとえば機械スリット加工またはレーザスリット加工を施すことにより、本体部７および基板２を所定の幅に細線化する。たとえば、３０ｍｍ幅の本体部７および基板２を４ｍｍ幅の細線に加工して、１本の本体部７および基板２から７本の細線化された本体部７および基板２を得ることができる。
　あるいは、基板２を準備する工程において、基板２を細線に加工する工程を行なってもよい。たとえば、３０ｍｍ幅の基板２を４ｍｍ幅の細線に加工する。細線に加工された基板２上に中間層３、超電導材料層４、保護層５を順に形成することにより、細線化された本体部７を得ることができる。
　以上の工程が実施されることにより、図１に示す超電導線材１０が製造される。
　次に、本実施の形態に係る超電導線材１０を用いた超電導コイル２０の一例について、図２および図３を基に説明する。
　図２は、実施の形態に係る超電導線材１０を用いたコイル体１２を示す斜視図である。超電導線材１０は、一般的に、巻枠１４に対してシングルパンケーキ状あるいはダブルパンケーキ状に巻回されてコイル形状にされる。図２には、ダブルパンケーキコイル１８が例示されている。ダブルパンケーキコイル１８は、互いに積層された２つのコイル体１２を含む。
　ダブルパンケーキコイル１８において、一方のコイル体１２における超電導線材１０の巻回し方向と他方のコイル体１２における巻回し方向とは互いに逆である。２つのコイル体１２の超電導線材１０の内周側に位置する端部同士は図示しない接続部を介して電気的に接続されている。これにより、一方のコイル体１２の外周側に位置する端部と、他方のコイル体１２の外周側に位置する端部との間で、２つのコイル体１２は互いに直列に接続されている。
　なお、本実施の形態において、コイル体１２は、超電導線材１０の本体部７が形成された側を内側とし、基板２側を外側として巻回されている。
　図２に示したダブルパンケーキコイル１８全体を樹脂１６で覆うことにより超電導コイル２０が形成される。図３は、図２に示すダブルパンケーキコイル１８を樹脂１６で覆い構成された超電導コイル２０の斜視図である。
　図３に示すように、ダブルパンケーキコイル１８を樹脂１６で含浸硬化することによって、ダブルパンケーキコイル１８全体が樹脂１６により一体的に覆われる。これにより、電磁力に対しても超電導線材１０同士の相対位置関係を維持することができ、安定した磁界を形成することができる。
　樹脂１６としては、たとえば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂等の熱硬化性樹脂などを用いることができる。たとえば真空含浸法を用いることにより、ダブルパンケーキコイル１８の隅々にまで樹脂１６を浸透させることができる。これにより、ダブルパンケーキコイル１８の機械的強度を向上させることができる。
　図４は、図３に示すＡ－Ａ線に沿う断面図である。図４に示されるように、超電導線材１０を覆うように樹脂１６が含浸されることにより、超電導線材１０間にも樹脂１６が充填されている。
　超電導コイル２０を冷凍機を用いて冷却する超電導機器においては、超電導コイル２０のコイル軸方向の両端部に、それぞれ冷却板（図示せず）が配置される。そして、これらの冷却板を冷却することで、超電導コイル２０を冷却するように構成されている。このような超電導機器では、超電導線材１０と冷却板との間には、主に、超電導線材１０の幅方向の端部から樹脂１６を経由して冷却板に熱が伝わる伝熱経路が形成される。
　以下、本実施の形態の作用および効果について説明する。
　本実施の形態に係る超電導線材１０は、本体部７の第１の主面７ａ上に位置する被覆部８において、幅方向（ｘ軸方向）における中央部の表面粗さが、幅方向における端部の表面粗さよりも小さくなっている。
　図５は、本実施の形態に係る超電導線材１０の一部である被覆部８の拡大図である。図５には、本体部７の第１の主面７ａ上に位置する被覆部８が部分的に示されている。
　図５に示すように、被覆部８において、端部１０ａは幅方向（ｘ軸方向）の一方端に位置し、端部１０ｂは幅方向の他方端に位置する。また、被覆部８において、中央部１０ｃは幅方向の中央線を含むように位置する。
　超電導線材１０の幅をＷとし、端部１０ａ，１０ｂの幅をＷ１とし、中央部１０ｃの幅をＷ２すると、幅Ｗに対する幅Ｗ１の比率（Ｗ１／Ｗ）は、好ましくは１０％以上３０％以下である。また、幅Ｗに対する幅Ｗ２の比率は、好ましくは４０％以上８０％以下である。
　端部１０ａ，１０ｂおよび中央部１０ｃの各々の表面粗さは、被覆部８の主面の表面形状を測定することにより求めることができる。本実施の形態では、表面形状の測定は、触針表面形状計測器（装置名：ＤＥＫＴＡＫ　３０３０、Ｂｒｕｋｅｒ　Ｎａｎｏ製）を用いて行なった。
　表面形状の測定では、端部１０ａ，１０ｂおよび中央部１０ｃの各々に相当する被覆部８の表面を、上記触針形状計測器を用いて、５００μｍの範囲内で幅方向になぞった。この測定で得られた曲線は、被覆部８の表面の断面曲線を表す。そして、得られた断面曲線から基準長さ（たとえば、５０μｍ）だけを抜き取り、この抜き取り部分での最大谷深さと最大山高さとの和（最大高さ）を計測した。
　実施例１～４に係る超電導線材１０の各々について、表面粗さを計測した結果を表１に示す。実施例１～４に係る超電導線材１０はいずれも、上述した製造方法によって製造されたものであり、図１に示した超電導線材構造を有している。なお、端部の表面粗さについては、端部１０ａの表面粗さの計測値と端部１０ｂの表面粗さの計測値とを平均した値とした。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　表１に示されるように、実施例１，２，４の各々において、中央部の表面粗さは、端部の表面粗さよりも小さくなっている。実施例３では、中央部の表面粗さと端部の表面粗さとが等しくなっている。
　本実施の形態に従う超電導線材１０において、被覆部８の中央部１０ｃの表面粗さは、好ましくは０．８μｍ以下、より好ましくは０．６μｍ以下とすることができる。また、被覆部８の端部１０ａ，１０ｂの表面粗さは、好ましくは０．８μｍより大きく、かつ、１．２μｍ以下とすることができる。
　なお、被覆部８において、中央部１０ｃの表面粗さを端部１０ａ，１０ｂの表面粗さよりも小さくすることは、たとえば、被覆部８がめっき層である場合、被覆部８を形成する工程において、めっき液中に含まれる添加剤によって被覆部８の主面の表面形状を制御することで実現することができる。被覆部８が金属箔である場合には、金属箔によって被覆部８を形成する工程において、金属箔を表面加工することで実現することができる。
　本実施の形態によれば、超電導線材１０を用いて作製された超電導コイル２０（図３参照）において、超電導特性の劣化を抑制することができる。以下、この理由について説明する。
　超電導コイルを臨界温度以下に冷却して使用する場合、一般的に、超電導線材の熱収縮率に比べて、含浸された樹脂の熱収縮率が大きいため、この熱収縮率の差に起因して、超電導線材に応力が加わる場合がある。この応力は専ら超電導線材の厚さ方向に作用する。すなわち、超電導線材の主面に対して応力が加わることになる。そのため、超電導線材では、応力を受けて超電導材料層において局所的な破損や変形が生じ易くなる。この結果、超電導コイルの超電導特性が劣化する可能性がある。
　本実施の形態に係る超電導コイル２０では、超電導線材１０と樹脂１６との熱収縮率の差に起因する応力は、主に、超電導線材１０の最外周の被覆部８に加わることになる。
　ここで、超電導コイル２０において、被覆部８と樹脂１６との接着性は被覆部８の表面粗さに依存する。詳細には、被覆部８の表面が粗くなるほど、樹脂１６が被覆部８の表面に形成された微小な凹凸に食い込みやすくなるため、接着性が高くなる。
　上記のように、本体部７の第１の主面７ａ上に位置する被覆部８において、幅方向における中央部１０ｃの表面粗さは、幅方向における端部１０ａ，１０ｂの表面粗さよりも小さくなっている。したがって、中央部１０ｃにおける被覆部８と樹脂１６との接着性は、端部１０ａ，１０ｂにおける被覆部８と樹脂１６との接着性に比べて低くなっている。
　これにより、冷却に伴なう樹脂１６の収縮により超電導線材１０の厚さ方向に応力が作用した際、中央部１０ｃでは、被覆部８と樹脂１６との界面に剥離が生じ易くなる。この界面での剥離によって超電導線材１０に加わる応力が開放されることとなり、結果的に超電導線材１０に作用する応力を軽減することができる。したがって、超電導材料層４の破損および変形が抑制されるため、超電導特性の劣化を抑制することができる。
　一方、被覆部８と樹脂１６との界面に剥離が生じると、当該界面で隙間が生じるため、超電導線材１０と樹脂１６との間の熱伝導度が低下する可能性がある。その結果、上述した、超電導コイル２０を冷凍機を用いて冷却するように構成された超電導機器では、超電導線材１０から樹脂１６を経由して冷却板への熱伝導性が低下し、結果的に超電導コイル２０の冷却効率が低下する可能性がある。
　本実施の形態に係る超電導線材１０では、端部１０ａ，１０ｂにおいて被覆部８と樹脂１６との接着性が高くなっている。そのため、樹脂１６の熱収縮により応力が作用しようとしても、端部１０ａ，１０ｂでは被覆部８と樹脂１６との界面の剥離が抑制され得る。よって、超電導線材１０と樹脂１６との接着が保たれるため、熱伝導度の低下を抑制することができる。したがって、超電導コイル２０を効率良く冷却することができる。
　ここで、端部１０ａ，１０ｂの表面粗さが大きくなるほど、被覆部８と樹脂１６との接着性が高くなる傾向がある。ただし、端部１０ａ，１０ｂの表面粗さが大きくなると、超電導コイル２０の使用時において、端部１０ａ，１０ｂ近傍に電界が集中しやすくなる。これにより、超電導コイル２０に過電圧が生じると、コイル体１２の巻線ターン間で絶縁破壊が生じる可能性がある。超電導コイル２０の絶縁強度を確保するためには、端部１０ａ，１０ｂの表面粗さは１．２μｍ以下であることが好ましい。
　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。
　２　基板、３　中間層、４　超電導材料層、５　保護層、７　本体部、７ａ　第１の主面、７ｂ　第２の主面、８　被覆部、１０　超電導線材、１０ａ，１０ｂ　端部、１０ｃ　中央部、１２　コイル体、１６　樹脂、１８　ダブルパンケーキコイル、２０　超電導コイル。

Claims (4)

  1. 　超電導線材であって、
    　第１の主面と、前記第１の主面と反対側に位置する第２の主面とを有し、超電導材料部を含む本体部と、
    　前記本体部の前記第２の主面を支持する基板と、
    　少なくとも前記本体部の前記第１の主面上に形成された被覆部とを備え、
    　前記被覆部において、前記超電導線材の幅方向における中央部の表面粗さは、前記幅方向における端部の表面粗さよりも小さい、超電導線材。
  2. 　前記被覆部の前記中央部の表面粗さは０．８μｍ以下であり、
    　前記被覆部の前記端部の表面粗さは０．８μｍより大きく、かつ、１．２μｍ以下である、請求項１に記載の超電導線材。
  3. 　前記被覆部は、前記本体部および前記基板の周囲を覆う金属層として形成される、請求項１または請求項２に記載の超電導線材。
  4. 　請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の前記超電導線材を巻回したコイル体と、
    　前記コイル体に含浸される樹脂とを備える、超電導コイル。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021205495A1 (ja) * 2020-04-06 2021-10-14 株式会社フジクラ 酸化物超電導線材及び超電導コイル
CN114207745A (zh) * 2019-10-09 2022-03-18 株式会社藤仓 氧化物超导线材
RU2791030C1 (ru) * 2020-04-06 2023-03-01 Фудзикура Лтд. Оксидный сверхпроводящий провод и сверхпроводящая катушка
EP4033552A4 (en) * 2019-09-20 2023-05-03 Sumitomo Electric Industries, Ltd. STRUCTURE FOR HOLDING A SUPERCONDUCTING WIRE MATERIAL

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3624143A4 (en) * 2017-05-12 2021-01-20 Fujikura Ltd. SUPRAL CONDUCTIVE WIRE AND SUPRAL CONDUCTIVE COIL
KR20200143976A (ko) 2019-06-17 2020-12-28 주식회사 엘지화학 냉각부재를 구비한 배터리 모듈 및 배터리 팩 및 전력 저장장치
CN110957100A (zh) * 2019-12-10 2020-04-03 广东电网有限责任公司 一种螺线管式高温超导线圈及其固化方法
CN111613383B (zh) * 2020-06-16 2021-12-21 深圳供电局有限公司 一种提高热稳定性的高温超导带材

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012216504A (ja) * 2011-03-31 2012-11-08 Fujikura Ltd 高温超電導線材および高温超電導コイル
JP5693784B2 (ja) * 2012-02-29 2015-04-01 株式会社フジクラ 超電導線材および超電導コイル
JP2016054050A (ja) * 2014-09-03 2016-04-14 住友電気工業株式会社 超電導線材

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5269694B2 (ja) * 2009-05-14 2013-08-21 株式会社東芝 超電導コイル装置
JP5513154B2 (ja) * 2010-02-12 2014-06-04 昭和電線ケーブルシステム株式会社 酸化物超電導線材及び酸化物超電導線材の製造方法
JP5693398B2 (ja) 2011-06-28 2015-04-01 株式会社フジクラ 酸化物超電導導体とその製造方法
JP2013134856A (ja) 2011-12-26 2013-07-08 Fujikura Ltd 酸化物超電導線材とその製造方法
US20150024942A1 (en) * 2012-04-06 2015-01-22 Furukawa Electric Co., Ltd. Superconducting wire
KR101459583B1 (ko) * 2013-09-11 2014-11-10 주식회사 서남 초전도체 및 이의 제조 방법
JP6809794B2 (ja) * 2015-02-23 2021-01-06 古河電気工業株式会社 超電導線材、超電導コイル及び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
JP2012216504A (ja) * 2011-03-31 2012-11-08 Fujikura Ltd 高温超電導線材および高温超電導コイル
JP5693784B2 (ja) * 2012-02-29 2015-04-01 株式会社フジクラ 超電導線材および超電導コイル
JP2016054050A (ja) * 2014-09-03 2016-04-14 住友電気工業株式会社 超電導線材

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4033552A4 (en) * 2019-09-20 2023-05-03 Sumitomo Electric Industries, Ltd. STRUCTURE FOR HOLDING A SUPERCONDUCTING WIRE MATERIAL
CN114207745A (zh) * 2019-10-09 2022-03-18 株式会社藤仓 氧化物超导线材
US20220285051A1 (en) * 2019-10-09 2022-09-08 Fujikura Ltd. Oxide superconducting wire
US11756709B2 (en) * 2019-10-09 2023-09-12 Fujikura Ltd. Oxide superconducting wire
CN114207745B (zh) * 2019-10-09 2024-04-16 株式会社藤仓 氧化物超导线材
WO2021205495A1 (ja) * 2020-04-06 2021-10-14 株式会社フジクラ 酸化物超電導線材及び超電導コイル
GB2608090A (en) * 2020-04-06 2022-12-21 Fujikura Ltd Oxide superconducting wire, and superconducting coil
RU2791030C1 (ru) * 2020-04-06 2023-03-01 Фудзикура Лтд. Оксидный сверхпроводящий провод и сверхпроводящая катушка
GB2608090B (en) * 2020-04-06 2023-06-14 Fujikura Ltd Oxide superconducting wire and superconducting coil
US11710583B2 (en) 2020-04-06 2023-07-25 Fujikura Ltd. Oxide superconducting wire and superconducting coil

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