WO2019239574A1 - 超電導線材、積層超電導線材、超電導コイル及び超電導ケーブル - Google Patents

超電導線材、積層超電導線材、超電導コイル及び超電導ケーブル Download PDF

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WO2019239574A1
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superconducting
layer
superconducting wire
wire
substrate
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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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    • 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
    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R4/00—Electrically-conductive connections between two or more conductive members in direct contact, i.e. touching one another; Means for effecting or maintaining such contact; Electrically-conductive connections having two or more spaced connecting locations for conductors and using contact members penetrating insulation
    • H01R4/58—Electrically-conductive connections between two or more conductive members in direct contact, i.e. touching one another; Means for effecting or maintaining such contact; Electrically-conductive connections having two or more spaced connecting locations for conductors and using contact members penetrating insulation characterised by the form or material of the contacting members
    • H01R4/68—Connections to or between superconductive connectors
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • 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

  • the present disclosure relates to a superconducting wire, a laminated superconducting wire, a superconducting coil, and a superconducting cable.
  • Patent Document 1 a superconducting wire described in JP 2012-156048 A (Patent Document 1) is known.
  • the superconducting wire described in Patent Document 1 includes a substrate, an intermediate layer disposed on the substrate, an oxide superconductor layer disposed on the intermediate layer, and a stable disposed on the oxide superconductor layer. It has a chemical layer.
  • the intermediate layer is made of an insulating material.
  • the superconducting wire includes a first member and a second member.
  • the first member is disposed on the first substrate composed of a conductive material, the first intermediate layer disposed on the first substrate and composed of the conductive material, and the first intermediate layer, And a first superconducting layer made of a superconducting material.
  • the second member is disposed on the second substrate composed of a conductive material, the second intermediate layer disposed on the second substrate and composed of the conductive material, and the second intermediate layer, And a second superconducting layer made of a superconducting material.
  • the first member and the second member are stacked along the thickness direction of the superconducting wire such that the first superconducting layer and the second superconducting layer face each other.
  • the first superconducting layer is electrically connected to the second superconducting layer.
  • FIG. 1 is a top view of a superconducting wire 10 according to the embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II in FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line III-III in FIG.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view parallel to the longitudinal direction at the first end 10a of the superconducting wire 10 according to the first modification of the embodiment.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view parallel to the longitudinal direction at the first end portion 10a of the superconducting wire 10 according to the second modification of the embodiment.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of a superconducting wire 10 according to a third modification of the embodiment.
  • FIG. 1 is a top view of a superconducting wire 10 according to the embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II in FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line III-III in FIG.
  • FIG. 4 is a cross
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of a superconducting wire 10 according to a fourth modification of the embodiment.
  • FIG. 8 is a top view of the laminated superconducting wire 20 according to the embodiment.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view taken along the line IX-IX in FIG.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of the laminated superconducting wire 20 according to the first modification of the embodiment.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view of a laminated superconducting wire 20 according to a second modification of the embodiment.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view of the laminated superconducting wire 20 according to the third modification of the embodiment.
  • FIG. 13 is a perspective view of the superconducting coil 30 according to the embodiment.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view orthogonal to the central axis A of the superconducting coil 30 according to the embodiment.
  • FIG. 15 is a side view of the superconducting cable 40 according to the embodiment.
  • 16 is a cross-sectional view taken along the line XVI-XVI of FIG.
  • the present disclosure provides a superconducting wire that can improve quench resistance.
  • the superconducting wire according to the present disclosure can improve quench resistance.
  • a superconducting wire includes a first member and a second member.
  • the first member is disposed on the first substrate composed of a conductive material, the first intermediate layer disposed on the first substrate and composed of the conductive material, and the first intermediate layer, And a first superconducting layer made of a superconducting material.
  • the second member is disposed on the second substrate composed of a conductive material, the second intermediate layer disposed on the second substrate and composed of the conductive material, and the second intermediate layer, And a second superconducting layer made of a superconducting material.
  • the first member and the second member are stacked along the thickness direction of the superconducting wire such that the first superconducting layer and the second superconducting layer face each other.
  • the first superconducting layer is electrically connected to the second superconducting layer.
  • the current flowing through the first superconducting layer (second superconducting layer) is the second superconducting layer ( It flows to the first superconducting layer) and the first substrate (second substrate). That is, in the superconducting wire of (1) above, there are two paths through which current is bypassed when quenching occurs. Therefore, according to the superconducting wire of (1) above, the quench resistance can be improved.
  • the first superconducting layer and the second superconducting layer are arranged near the neutral line of the superconducting wire. Therefore, according to the superconducting wire of (1) above, bending stress applied to the first superconducting layer and the second superconducting layer when the superconducting wire is bent can be reduced.
  • the first superconducting layer may be superconductingly joined to the second superconducting layer.
  • the superconducting wire of (2) above when quenching occurs in the first superconducting layer (second superconducting layer), the current flowing in the first superconducting layer (second superconducting layer) is passed through the normal conductor. Without this, the second superconducting layer (first superconducting layer) can be bypassed. Further, according to the superconducting wire of (2) above, since the thickness of the superconducting layer is substantially increased by superconducting the first superconducting layer and the second superconducting layer, local deterioration in characteristics of the superconducting layer occurs. Is less likely to occur.
  • the first member may further include a first protective layer disposed on the first superconducting layer and made of silver or a silver alloy.
  • the second member may further have a second protective layer disposed on the second superconducting layer and made of silver or a silver alloy.
  • the first protective layer may be directly joined to the second protective layer.
  • the current flowing through the first superconducting layer is relatively reduced in resistance value. Can be bypassed to the second superconducting layer (first superconducting layer) without going through a high material.
  • the superconducting wire of (1) may further include a bonding layer.
  • the first member may further include a first protective layer that is disposed on the first superconducting layer and made of a conductive material.
  • the second member may further include a second protective layer that is disposed on the second superconducting layer and is made of a conductive material. The first protective layer may be bonded to the second protective layer via the bonding layer.
  • quench resistance can be improved.
  • the first protective layer and the second protective layer may be made of silver or a silver alloy.
  • the joining layer may be made of solder.
  • the bonding layer is exposed by removing one of the first member and the second member at the end in the longitudinal direction of the superconducting wire. Also good.
  • the thickness of the first protective layer and the thickness of the second protective layer may be 5 ⁇ m or less.
  • the first protective layer is a layer through which current is bypassed to the second superconducting layer (first superconducting layer) when quenching occurs in the first superconducting layer (second superconducting layer). Therefore, even if the first protective layer and the second protective layer are formed relatively thin, the influence on the quench resistance is small. On the other hand, since the first protective layer and the second protective layer are formed relatively thin, the first superconducting layer and the second superconducting layer are disposed closer to the neutral line of the superconducting wire. When bending is applied, bending stress applied to the first superconducting layer and the second superconducting layer can be further reduced. From the above, according to the superconducting wire of (7) above, the bending stress applied to the first superconducting layer and the second superconducting layer can be further reduced while improving the quench resistance.
  • the first substrate is disposed between the first base layer, the first base layer and the first intermediate layer, and constitutes the first base layer And a first conductive layer made of a material having a lower resistivity than the material to be made.
  • the second substrate is disposed between the second base layer, the second base layer, and the second intermediate layer, and is made of a material having a resistivity lower than that of the material constituting the second base layer. And two conductive layers.
  • the current flowing in the first superconducting layer is also bypassed to the first substrate (second substrate).
  • the bypassed current flows through the first conductive layer (second conductive layer) having a relatively low resistance value, according to the superconducting wire of (8), the resistance value when the current is bypassed. Can be reduced.
  • the first conductive layer may be exposed by removing the first base layer at the end in the longitudinal direction.
  • the superconducting wire (9) is electrically connected to an external power source via the first conductive layer having a relatively low resistivity. Therefore, according to the superconducting wire (9), the connection resistance with the external power source can be reduced.
  • the second conductive layer may be exposed by removing the second base layer at the end in the longitudinal direction.
  • the superconducting wire of (10) is electrically connected to an external power source through a second conductive layer having a relatively low resistivity. Therefore, according to the superconducting wire of (10) above, the connection resistance with the external power source can be reduced.
  • the first conductive layer and the second conductive layer may be made of copper or a copper alloy.
  • the first substrate and the second substrate may be made of stainless steel or hastelloy.
  • the resistance value when this current is bypassed can be reduced.
  • the first member and the second member may be separated from each other at the end in the longitudinal direction of the superconducting wire.
  • a laminated superconducting wire includes a plurality of superconducting wires (1) to (12). Each of the superconducting wires is superposed along the thickness direction of the laminated superconducting wire. The value obtained by dividing the thickness of the laminated superconducting wire by the width of the laminated superconducting wire in the direction orthogonal to the longitudinal direction of the laminated superconducting wire is 0.5 or more and 2.0 or less.
  • a superconducting coil according to an aspect of the present disclosure includes the superconducting wires (1) to (12) and an insulating material.
  • the superconducting wire is wound around the central axis of the superconducting coil and impregnated with an insulating material.
  • the tensile stress in the direction of peeling off the superconducting layer acts on the superconducting wire due to the difference in thermal expansion coefficient from the insulating material. This tensile stress causes the superconducting layer to peel from the superconducting wire.
  • the superconducting wires (1) to (12) have a structure in which the superconducting layer is sandwiched between the first substrate and the second substrate, so that tensile stress is unlikely to act on the superconducting layer.
  • the superconducting coil of (14) it is possible to suppress the superconducting layers (the first superconducting layer and the second superconducting layer) from being peeled off due to the tensile stress resulting from the difference in thermal expansion coefficient between the superconducting wire and the insulating material.
  • the superconducting wire may have a routing portion drawn from a portion wound around the central axis of the superconducting coil.
  • the minimum value of the radius of curvature of the superconducting wire in the routing portion may be 20 mm or less.
  • the first superconducting layer and the second superconducting layer are disposed near the neutral line of the superconducting wire, and the superconducting wire is bent. Further, bending stress applied to the first superconducting layer and the second superconducting layer can be reduced. Therefore, according to the superconducting coil of the above (15), it is possible to configure a superconducting coil in which the minimum value of the radius of curvature at the routing portion is 20 mm or less.
  • a superconducting cable includes the superconducting wires (1) to (12) and a former.
  • the superconducting wire is wound in a spiral around the central axis of the former on the outer peripheral surface of the former.
  • the minimum value of the radius of curvature of the superconducting wire is 20 mm or less.
  • the first superconducting layer and the second superconducting layer are disposed near the neutral line of the superconducting wire, and the superconducting wire is bent. Further, bending stress applied to the first superconducting layer and the second superconducting layer can be reduced. Therefore, according to the superconducting cable of (16), it is possible to configure a superconducting cable in which the minimum value of the radius of curvature is 20 mm or less.
  • FIG. 1 is a top view of a superconducting wire 10 according to an embodiment.
  • the superconducting wire 10 has a first end portion 10a and a second end portion 10b.
  • the first end portion 10 a is an end portion in the longitudinal direction of the superconducting wire 10.
  • the second end portion 10b is an end portion of the superconducting wire 10 on the opposite side to the first end portion 10a.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II in FIG. As shown in FIG. 2, the superconducting wire 10 has a first member 11, a second member 12, and a bonding layer 13.
  • the first member 11 includes a first substrate 11a, a first intermediate layer 11b, a first superconducting layer 11c, and a first protective layer 11d.
  • the first substrate 11a is made of a conductive material.
  • the first substrate 11a has a first base layer 11aa and a first conductive layer 11ab.
  • the first base layer 11aa and the first conductive layer 11ab are made of a conductive material.
  • the resistivity of the first conductive layer 11ab is lower than the resistivity of the first base layer 11aa.
  • the first conductive layer 11ab is disposed on the first base layer 11aa.
  • the first base layer 11aa is made of, for example, stainless steel or Hastelloy (registered trademark).
  • the first conductive layer 11ab is made of, for example, copper (Cu) or a copper alloy.
  • materials constituting the first base layer 11aa and the first conductive layer 11ab are not limited to these.
  • the first intermediate layer 11b is disposed on the first substrate 11a. More specifically, the first intermediate layer 11b is disposed on the first conductive layer 11ab.
  • the first intermediate layer 11b is made of a conductive material.
  • the first intermediate layer 11b is made of, for example, strontium titanate (SrTiO 3 ) doped with niobium (Nb).
  • Nb niobium
  • middle layer 11b is not restricted to this.
  • the first superconducting layer 11c is composed of a superconductor.
  • the first superconducting layer 11c is made of, for example, an oxide superconductor.
  • the oxide superconductor constituting the first superconducting layer 11c is, for example, REBaCu 3 O x (x: 6 to 8, RE: yttrium (Y), gadolin (Gd), samarium (Sm), Ho (holmium). Rare earth elements).
  • the first superconducting layer 11c is disposed on the first intermediate layer 11b.
  • the material constituting the first superconducting layer 11c is not limited to this.
  • the first intermediate layer 11b is made of a conductive material
  • the first superconducting layer 11c and the first substrate 11a are electrically connected.
  • the first protective layer 11 d is arranged so as to surround the first member 11. More specifically, the first protective layer 11d is formed on the upper surface of the first superconducting layer 11c, on the side surfaces of the first base layer 11aa, the first conductive layer 11ab, the first intermediate layer 11b, and the first superconducting layer 11c, and Arranged on the bottom surface of the first base layer 11aa.
  • the first protective layer 11d is made of a conductive material.
  • the first protective layer 11d is made of, for example, silver (Ag) or a silver alloy. However, the material constituting the first protective layer 11d is not limited to this.
  • the thickness T1 of the first protective layer 11d on the first superconducting layer 11c is, for example, 10 ⁇ m or less.
  • the thickness T1 is preferably 5 ⁇ m or less.
  • the thickness T1 is, for example, 1 ⁇ m or more.
  • the second member 12 includes a second substrate 12a, a second intermediate layer 12b, a second superconducting layer 12c, and a second protective layer 12d.
  • the second substrate 12a is made of a conductive material.
  • the second substrate 12a has a second base layer 12aa and a second conductive layer 12ab.
  • the second base layer 12aa and the second conductive layer 12ab are made of a conductive material.
  • the resistivity of the second conductive layer 12ab is lower than the resistivity of the second base layer 12aa.
  • the second conductive layer 12ab is disposed on the second base layer 12aa.
  • the first substrate 11a has the first base layer 11aa and the first conductive layer 11ab
  • the second substrate 12a has the second base layer 12aa and the second conductive layer 12ab.
  • at least one of the first substrate 11a and the second substrate 12a may be composed of only the base layer.
  • the second base layer 12aa is made of, for example, stainless steel or Hastelloy (registered trademark).
  • the second conductive layer 12ab is made of, for example, copper or a copper alloy.
  • the materials constituting the second base layer 12aa and the second conductive layer 12ab are not limited to these.
  • the second intermediate layer 12b is disposed on the second substrate 12a. More specifically, the second intermediate layer 12b is disposed on the second conductive layer 12ab.
  • the second intermediate layer 12b is made of a conductive material.
  • the second intermediate layer 12b is made of, for example, strontium titanate doped with niobium.
  • middle layer 12b is not restricted to this.
  • the second superconducting layer 12c is composed of a superconductor.
  • the second superconducting layer 12c is made of, for example, an oxide superconductor.
  • the oxide superconductor constituting the second superconducting layer 12c is, for example, REBaCu 3 O x .
  • the material constituting the second superconducting layer 12c is not limited to this.
  • the second superconducting layer 12c is disposed on the second intermediate layer 12b.
  • the second intermediate layer 12b is made of a conductive material, the second superconducting layer 12c and the second substrate 12a (second conductive layer 12ab) are electrically connected.
  • the second protective layer 12d is arranged so as to surround the periphery of the second member 12. More specifically, the second protective layer 12d is formed on the upper surface of the second superconducting layer 12c, on the side surfaces of the second base layer 12aa, the second conductive layer 12ab, the second intermediate layer 12b, and the second superconducting layer 12c, and The second base layer 12aa is disposed on the bottom surface.
  • the second protective layer 12d is made of a conductive material.
  • the second protective layer 12d is made of, for example, silver or a silver alloy. However, the material constituting the second protective layer 12d is not limited to this.
  • a thickness T2 of the second protective layer 12d on the second superconducting layer 12c is, for example, 10 ⁇ m or less.
  • the thickness T2 is preferably 5 ⁇ m or less.
  • the thickness T2 is, for example, 1 ⁇ m or more.
  • the thickness of the superconducting wire 10 is such that the first member 11 and the second member 12 are opposed to each other with the first superconducting layer 11c and the second superconducting layer 12c interposed between the first protective layer 11d and the second protective layer 12d. It is stacked along the direction.
  • the bonding layer 13 is disposed between the first member 11 and the second member 12. Specifically, the bonding layer 13 is disposed between the first protective layer 11d on the first superconducting layer 11c and the second protective layer 12d on the second superconducting layer 12c. The bonding layer 13 bonds the first protective layer 11d on the first superconducting layer 11c and the second protective layer 12d on the second superconducting layer 12c. The bonding layer 13 may be disposed so as to reach the side surface of the first member 11 and the side surface of the second member 12. The bonding layer 13 is made of a conductive material. The bonding layer 13 is, for example, solder. The thickness T3 of the bonding layer 13 is, for example, 10 ⁇ m or less.
  • the first protective layer 11d, the second protective layer 12d, and the bonding layer 13 are made of a conductive material, the first superconducting layer 11c and the second superconducting layer 12c are electrically connected. Has been.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line III-III in FIG.
  • the first conductive layer 11ab is exposed at the first end 10a by removing the first base layer 11aa.
  • the second conductive layer 12ab is exposed by removing the second base layer 12aa.
  • the superconducting wire 10 is connected to an external power source at the first end portion 10a through the exposed first conductive layer 11ab and second conductive layer 12ab.
  • At least one of the first base layer 11aa and the second base layer 12aa is removed at the second end 10b, so that at least one of the first conductive layer 11ab and the second conductive layer 12ab is Exposed.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view parallel to the longitudinal direction of the first end portion 10a of the superconducting wire 10 according to the first modification of the embodiment.
  • the second member 12 may be removed at the first end 10a.
  • the bonding layer 13 is exposed at the first end portion 10a.
  • the bonding layer 13 may be exposed by removing the first member 11.
  • the superconducting wire 10 is connected to an external power source.
  • the bonding layer 13 may be exposed by removing either the first member 11 or the second member 12 at the second end 10b.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view parallel to the longitudinal direction at the first end portion 10a of the superconducting wire 10 according to the second modification of the embodiment.
  • the first member 11 and the second member 12 may be separated from each other at the first end 10 a.
  • the first member 11 and the second member 12 are separated from each other by, for example, melting the bonding layer 13 at the first end 10a.
  • a lead 15 may be sandwiched between the first member 11 and the second member 12 at the first end 10a.
  • the lead 15 is made of, for example, copper.
  • Superconducting wire 10 is connected to an external power source via leads 15.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of a superconducting wire 10 according to a third modification of the embodiment.
  • the superconducting wire 10 may not have the bonding layer 13. That is, in the superconducting wire 10, the first protective layer 11d on the first superconducting layer 11c may be directly joined to the second protective layer 12d on the second superconducting layer 12c.
  • the first member 11 and the second member are the first member 11 and The second member 12 is heated to a predetermined temperature and joined together by pressurizing both members.
  • This predetermined temperature is, for example, 500 ° C. or more and 600 ° C. or less.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of a superconducting wire 10 according to a fourth modification of the embodiment.
  • the superconducting wire 10 does not have the first protective layer 11 d and the second protective layer 12 d, and may have a bonding layer 14 instead of the bonding layer 13.
  • the bonding layer 14 is composed of a superconductor constituting the first superconducting layer 11c and the second superconducting layer 12c. That is, the first superconducting layer 11c and the second superconducting layer 12c may be superconducting bonded.
  • the superconducting junction between the first superconducting layer 11c and the second superconducting layer 12c is achieved by the following method.
  • the organic compound film contains a constituent element of the superconductor constituting the bonding layer 14.
  • the organic compound film becomes a precursor of a superconductor constituting the bonding layer 14 (hereinafter, the organic compound film on which the pre-baking has been performed is referred to as a pre-baked film).
  • the temporary firing is performed at a temperature lower than the generation temperature of the material constituting the bonding layer 14.
  • heat treatment is performed on the calcined film after calcining.
  • membrane is decomposed
  • the first member 11 and the second member 12 are heated and pressurized in a state where the first superconducting layer 11c and the second superconducting layer 12c are overlapped with each other with the microcrystalline film interposed therebetween. .
  • the superconductors constituting the first superconducting layer 11c and the second superconducting layer 12c included in the microcrystalline film are epitaxially grown on the first superconducting layer 11c and the second superconducting layer 12c.
  • the superconducting junction between the first superconducting layer 11c and the second superconducting layer 12c is achieved.
  • FIG. 8 is a top view of the laminated superconducting wire 20 according to the embodiment.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view taken along the line IX-IX in FIG.
  • the laminated superconducting wire 20 has a plurality of superconducting wires 10.
  • the laminated superconducting wire 20 is formed by superposing a plurality of superconducting wires 10 along the thickness direction.
  • each superconducting wire 10 is bonded to each other using a bonding layer made of, for example, solder.
  • the laminated superconducting wire 20 has a thickness T4 and a width W in a cross section orthogonal to the longitudinal direction.
  • the thickness T4 is measured at the portion where the thickness of the laminated superconducting wire 20 is maximum, and the width W is measured at the portion where the width of the laminated superconducting wire 20 is maximized.
  • a value obtained by dividing the thickness T4 by the width W is not less than 0.5 and not more than 2.0.
  • the value obtained by dividing the thickness T4 by the width W is preferably 0.75 or more and 1.25 or less.
  • the first base layer 11aa (second base layer 12aa) has a thickness of about 50 ⁇ m to 100 ⁇ m
  • the first conductive layer 11ab (second conductive layer 12ab) has a thickness of about 10 ⁇ m to 50 ⁇ m
  • the first intermediate layer The thickness of 11b (second intermediate layer 12b) is about 0.1 ⁇ m to 0.5 ⁇ m
  • the thickness of the first superconducting layer 11c (second superconducting layer 12c) is 2 to 4 ⁇ m
  • the first protective layer 11d (first 2
  • the thickness T4 is about 150 ⁇ m to 300 ⁇ m
  • the width W is about 1 mm. In this case, if several superconducting wires 10 are laminated, the thickness is within the range of 0.5 ⁇ thickness T4 / width W ⁇ 2.0.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of the laminated superconducting wire 20 according to the first modification of the embodiment.
  • the cross-sectional shape orthogonal to the longitudinal direction of the laminated superconducting wire 20 may have a circular shape, for example. .
  • FIG. 11 is a cross-sectional view of a laminated superconducting wire 20 according to a second modification of the embodiment. As shown in FIG. 11, the cross-sectional shape orthogonal to the longitudinal direction of the laminated superconducting wire 20 may be, for example, a rhombus.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view of a laminated superconducting wire 20 according to a third modification of the embodiment.
  • the cross-sectional shape orthogonal to the longitudinal direction of the laminated superconducting wire 20 may be a regular hexagonal shape, for example.
  • the cross-sectional shape orthogonal to the longitudinal direction of the laminated superconducting wire 20 is not limited to that shown in FIGS. 10 to 12, and may be other polygonal shapes or elliptical shapes.
  • the laminated superconducting wire 20 having the structure shown in FIGS. 10 to 12 is formed by performing machining such as cutting after superposing the plurality of superconducting wires 10 along the thickness direction. In any of the cross-sectional shapes shown in FIGS. 10 to 12, the relationship of 0.5 ⁇ thickness T4 / width W ⁇ 2.0 is satisfied.
  • FIG. 13 is a perspective view of the superconducting coil 30 according to the embodiment.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view orthogonal to the central axis A of the superconducting coil 30 according to the embodiment.
  • the superconducting coil 30 is, for example, a pancake coil.
  • the superconducting coil 30 is not limited to this.
  • the superconducting coil 30 may be a solenoid coil, for example.
  • the superconducting coil 30 has a central axis A.
  • the superconducting coil 30 is formed by winding the superconducting wire 10 around the central axis A.
  • the shape of the superconducting wire 10 is fixed by being impregnated with an insulating material 31 such as an epoxy resin while being wound around the central axis A.
  • superconducting wire 10 is drawn from a portion wound around central axis A to be connected to an external power source (drawn from a portion wound around central axis A).
  • the portion of the superconducting wire 10 is called the handling portion 32).
  • the minimum value R min of the radius of curvature at the handling portion 32 of the superconducting coil 30 is, for example, 20 mm or less.
  • FIG. 15 is a side view of the superconducting cable 40 according to the embodiment.
  • the superconducting cable 40 includes a former 41 and a superconducting wire 10.
  • the superconducting wire 10 is wound on the outer peripheral surface of the former 41 in a spiral shape around the central axis of the former 41.
  • the minimum value R min of the radius of curvature of the superconducting wire 10 is 20 mm or less when wound on the outer peripheral surface of the former 41.
  • the first superconducting layer 11c is electrically connected to the first substrate 11a made of a conductive material via the first intermediate layer 11b made of a conductive material. Yes.
  • the first superconducting layer 11c is also electrically connected to the second superconducting layer 12c. Therefore, when quenching occurs in the first superconducting layer 11c, the current flowing through the first superconducting layer 11c is bypassed to the first substrate 11a and the second superconducting layer 12c. Similarly, when quenching occurs in the second superconducting layer 12c, the current flowing through the second superconducting layer 12c is bypassed to the second substrate 12a and the first superconducting layer 11c.
  • the first member 11 and the second member 12 are overlapped along the thickness direction so that the first superconducting layer 11c and the second superconducting layer 12c face each other.
  • the 2nd superconducting layer 12c is arrange
  • the first protective layer 11d and the second protective layer 12d are made of silver or a silver alloy
  • the first protective layer 11d and the second protective layer 12d are relatively easily deformed.
  • the first protective layer 11d and the second protective layer 12d can be directly joined.
  • silver or silver alloy has a lower resistivity than the material (typically tin (Sn) alloy) constituting the bonding layer 13, in this case, the first superconducting layer 11c (second superconducting layer 12c)
  • the resistance at the time of bypassing the current flowing through the second superconducting layer 12c (first superconducting layer 11c) can be reduced.
  • the silver or the silver alloy is excellent in bondability with the material constituting the bonding layer 13 (typically, a tin alloy). Therefore, good bonding is achieved between the first protective layer 11d and the second protective layer 12d and the bonding layer 13.
  • the first protective layer 11d causes the current to flow through the second superconducting layer 12c (first superconducting layer 11c) when the first superconducting layer 11c (second superconducting layer 12c) is quenched. It is only a layer that goes through on the way to bypass. Therefore, even if the first protective layer 11d and the second protective layer 12d are formed relatively thin, the influence on the quenching resistance is small. On the other hand, since the first protective layer 11d and the second protective layer 12d are formed relatively thin, the first superconducting layer 11c and the second superconducting layer 12c are disposed closer to the neutral wire of the superconducting wire 10. Therefore, the bending stress applied to the first superconducting layer 11c and the second superconducting layer 12c when the superconducting wire 10 is bent can be further reduced.
  • the current flowing in the first superconducting layer 11c is the first substrate 11a (second substrate). 12a) is also bypassed.
  • the bypassed current has a relatively low resistance value. Since the first conductive layer 11ab (second conductive layer 12ab) flows, the resistance value when the current is bypassed can be further reduced.
  • At least one of the first conductive layer 11ab and the second conductive layer 12ab is exposed by removing at least one of the first base layer 11aa and the second base layer 12aa at the first end 10a (second end 10b).
  • connection to an external power source can be performed through the first conductive layer 11ab and the second conductive layer 12ab having a relatively low resistivity.
  • both the first base layer 11aa and the second base layer 12aa are removed, so that both the first conductive layer 11ab and the second conductive layer 12ab are exposed.
  • first end portion 10a (second end portion 10b) only one of the first conductive layer 11ab and the second conductive layer 12ab is exposed by removing only one of the first base layer 11aa and the second base layer 12aa.
  • the second base layer 12aa (first base layer 12aa) can be connected to the external power source via the first conductive layer 11ab (second conductive layer 12ab) having a relatively low resistivity.
  • the rigidity of the first end portion 10a (second end portion 10b) can be maintained by the layer 11aa). As a result, the handling property of the superconducting wire 10 can be improved.
  • the width may be several tens of times the thickness.
  • Such a superconducting wire may have a problem in handling properties due to such dimensions.
  • the laminated superconducting wire 20 by stacking a plurality of superconducting wires 10 in the thickness direction, 0.5 ⁇ thickness T4 / width W ⁇ 2.0, so that the handling property can be improved.
  • the superconducting wire 10 has a structure in which the first superconducting layer 11c and the second superconducting layer 12c are sandwiched between the first substrate 11a and the second substrate 12a, the first superconducting layer 11c and the second superconducting layer 12c are connected to each other.
  • the acting tensile stress is reduced. Therefore, according to the superconducting coil 30, it is possible to suppress the separation of the first superconducting layer 11c and the second superconducting layer 12c due to the tensile stress caused by the difference in thermal expansion coefficient between the superconducting wire 10 and the insulating material 31.
  • the radius of curvature at the handling portion 32 tends to be relatively small.
  • the first superconducting layer 11 c and the second superconducting layer 12 c are disposed near the neutral line of the superconducting wire 10. Therefore, when the superconducting wire 10 is bent, the first superconducting layer 11 c And the bending stress which acts on the 2nd superconducting layer 12c can be reduced. Therefore, by using the superconducting wire 10, it is possible to configure the superconducting coil 30 such that the minimum value R min of the radius of curvature in the routing portion 32 is 20 mm or less.
  • 10 superconducting wire 10a first end, 10b second end, 11 first member, 11a first substrate, 11aa first base layer, 11ab first conductive layer, 11b first intermediate layer, 11c first superconducting layer, 11d first protective layer, 12 second member, 12a second substrate, 12aa second base layer, 12ab second conductive layer, 12b second intermediate layer, 12c second superconducting layer, 12d second protective layer, 13 bonding layer, 14 bonding layer, 15 lead, minimum value of R min radius of curvature, T1, T2, T3, T4 thickness, W width, 20 laminated superconducting wire, 30 superconducting coil, 31 insulating material, 32 routing part, 40 superconducting cable, 41 Forma.

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Abstract

本開示の一態様に係る超電導線材は、第１部材と、第２部材とを備える。第１部材は、導電性の材料で構成される第１基板と、第１基板上に配置され、かつ導電性の材料で構成される第１中間層と、第１中間層上に配置され、かつ超電導材料で構成される第１超電導層とを有する。第２部材は、導電性の材料で構成される第２基板と、第２基板上に配置され、かつ導電性の材料で構成される第２中間層と、第２中間層上に配置され、かつ超電導材料で構成される第２超電導層とを有する。第１部材と第２部材とは、第１超電導層と第２超電導層とが対向するように超電導線材の厚さ方向に沿って重ねられる。第１超電導層は、第２超電導層と電気的に接続されている。

Description

超電導線材、積層超電導線材、超電導コイル及び超電導ケーブル
　本開示は、超電導線材、積層超電導線材、超電導コイル及び超電導ケーブルに関する。
　従来から、例えば、特開２０１２－１５６０４８号公報（特許文献１）に記載の超電導線材が知られている。
　特許文献１に記載の超電導線材は、基材と、基材上に配置される中間層と、中間層上に配置される酸化物超電導体層と、酸化物超電導体層上に配置される安定化層とを有している。中間層は、絶縁性の材料で構成されている。
特開２０１２－１５６０４８号公報
　本開示の一態様に係る超電導線材は、第１部材と、第２部材とを備える。第１部材は、導電性の材料で構成される第１基板と、第１基板上に配置され、かつ導電性の材料で構成される第１中間層と、第１中間層上に配置され、かつ超電導材料で構成される第１超電導層とを有する。第２部材は、導電性の材料で構成される第２基板と、第２基板上に配置され、かつ導電性の材料で構成される第２中間層と、第２中間層上に配置され、かつ超電導材料で構成される第２超電導層とを有する。第１部材と第２部材とは、第１超電導層と第２超電導層とが対向するように超電導線材の厚さ方向に沿って重ねられる。第１超電導層は、第２超電導層と電気的に接続されている。
図１は、実施形態に係る超電導線材１０の上面図である。 図２は、図１のＩＩ－ＩＩにおける断面図である。 図３は、図１のＩＩＩ－ＩＩＩにおける断面図である。 図４は、実施形態の第１変形例に係る超電導線材１０の第１端部１０ａにおける長手方向に平行な断面図である。 図５は、実施形態の第２変形例に係る超電導線材１０の第１端部１０ａにおける長手方向に平行な断面図である。 図６は、実施形態の第３変形例に係る超電導線材１０の断面図である。 図７は、実施形態の第４変形例に係る超電導線材１０の断面図である。 図８は、実施形態に係る積層超電導線材２０の上面図である。 図９は、図８のＩＸ－ＩＸにおける断面図である。 図１０は、実施形態の第１変形例に係る積層超電導線材２０の断面図である。 図１１は、実施形態の第２変形例に係る積層超電導線材２０の断面図である。 図１２は、実施形態の第３変形例に係る積層超電導線材２０の断面図である。 図１３は、実施形態に係る超電導コイル３０の斜視図である。 図１４は、実施形態に係る超電導コイル３０の中心軸Ａに直交する断面図である。 図１５は、実施形態に係る超電導ケーブル４０の側面図である。 図１６は、図１５のＸＶＩ－ＸＶＩにおける断面図である。
　［本開示が解決しようとする課題］
　特許文献１に記載の超電導線材においては、酸化物超電導体層に局所的な特性劣化に起因するクエンチ（超電導状態から常電導状態へと移行する現象）が生じた場合に、酸化物超電導体層に流れていた電流が、安定化層にバイパスされる。すなわち、特許文献１に記載の超電導線材においては、クエンチが生じた場合に電流がバイパスされる経路は、１つしかない。そのため、特許文献１に記載の超電導線材において耐クエンチ性を確保するために安定化層を厚く形成する必要があり、コスト増を招いてしまう。このように、特許文献１に記載の超電導線材は、耐クエンチ性に関して、改善の余地がある。
　本開示は、上記のような従来技術の問題点に鑑みてなされたものである。より具体的には、本開示は、耐クエンチ性を改善することができる超電導線材を提供する。
　［本開示の効果］
　本開示に係る超電導線材によると、耐クエンチ性を改善することができる。
　［本開示の実施形態の説明］
　まず、本開示の実施態様を列記する。
　（１）本開示の一態様に係る超電導線材は、第１部材と、第２部材とを備える。第１部材は、導電性の材料で構成される第１基板と、第１基板上に配置され、かつ導電性の材料で構成される第１中間層と、第１中間層上に配置され、かつ超電導材料で構成される第１超電導層とを有する。第２部材は、導電性の材料で構成される第２基板と、第２基板上に配置され、かつ導電性の材料で構成される第２中間層と、第２中間層上に配置され、かつ超電導材料で構成される第２超電導層とを有する。第１部材と第２部材とは、第１超電導層と第２超電導層とが対向するように超電導線材の厚さ方向に沿って重ねられる。第１超電導層は、第２超電導層と電気的に接続されている。
　上記（１）の超電導線材においては、第１超電導層（第２超電導層）にクエンチが生じた場合に、第１超電導層（第２超電導層）を流れていた電流は、第２超電導層（第１超電導層）及び第１基板（第２基板）に流れる。すなわち、上記（１）の超電導線材においては、クエンチが生じた場合に電流のバイパスされる経路が、２つとなる。ぞのため、上記（１）の超電導線材によると、耐クエンチ性を改善することができる。なお、上記（１）の超電導線材においては、第１超電導層及び第２超電導層が、超電導線材の中立線近くに配置されることになる。したがって、上記（１）の超電導線材によると、超電導線材に曲げが加わった際に第１超電導層及び第２超電導層に加わる曲げ応力を低減することができる。
　（２）上記（１）の超電導線材において、第１超電導層は、第２超電導層と超電導接合されていてもよい。
　上記（２）の超電導線材によると、第１超電導層（第２超電導層）にクエンチが生じた場合に、第１超電導層（第２超電導層）に流れていた電流を、常電導体を経由することなく、第２超電導層（第１超電導層）にバイパスさせることができる。また、上記（２）の超電導線材によると、第１超電導層と第２超電導層とが超電導接合されることにより超電導層の厚さが実質的に大きくなるため、超電導層に局所的な特性劣化が生じにくくなる。
　（３）上記（１）の超電導線材において、第１部材は、第１超電導層上に配置され、かつ銀又は銀合金で構成される第１保護層をさらに有していてもよい。第２部材は、第２超電導層上に配置され、かつ銀又は銀合金で構成される第２保護層をさらに有していてもよい。第１保護層は、第２保護層と直接接合されていてもよい。
　上記（３）の超電導線材によると、第１超電導層（第２超電導層）にクエンチが生じた場合に、第１超電導層（第２超電導層）に流れていた電流を、相対的に抵抗値が高い材料を経由することなく、第２超電導層（第１超電導層）にバイパスさせることができる。
　（４）上記（１）の超電導線材は、接合層をさらに備えていてもよい。第１部材は、第１超電導層上に配置され、かつ導電性の材料で構成される第１保護層をさらに有していてもよい。第２部材は、第２超電導層上に配置され、かつ導電性の材料で構成される第２保護層をさらに有していてもよい。第１保護層は、接合層を介して第２保護層に接合されていてもよい。
　上記（４）の超電導線材においては、クエンチが生じた場合の電流がバイパスされる経路が２つとなるため、耐クエンチ性を改善することができる。
　（５）上記（４）の超電導線材において、第１保護層及び第２保護層は、銀又は銀合金で構成されていてもよい。接合層は、はんだで構成されていてもよい。
　上記（５）の超電導線材によると、耐クエンチ性を改善しつつ、接合層による第１部材と第２部材との接合性を改善することができる。
　（６）上記（４）又は（５）の超電導線材において、超電導線材の長手方向における端部では、第１部材及び第２部材のいずれか一方が除去されることにより接合層が露出していてもよい。
　上記（６）の超電導線材によると、接合層を利用して外部電源との接続を行うことができる。
　（７）上記（４）～（６）の超電導線材において、第１保護層の厚さ及び第２保護層の厚さは、５μｍ以下であってもよい。
　第１保護層（第２保護層）は、第１超電導層（第２超電導層）にクエンチが生じた際に電流を第２超電導層（第１超電導層）へとバイパスさせる途中に経由する層に過ぎないため、第１保護層及び第２保護層を相対的に薄く形成したとしても、耐クエンチ性に対する影響は小さい。他方で、第１保護層及び第２保護層が相対的に薄く形成されることで、第１超電導層及び第２超電導層が超電導線材の中立線のより近くに配置されるため、超電導線材に曲げが加わった際に第１超電導層及び第２超電導層に加わる曲げ応力をさらに低減することができる。以上から、上記（７）の超電導線材によると、耐クエンチ性を改善しつつ、第１超電導層及び第２超電導層に加わる曲げ応力をさらに低減することができる。
　（８）上記（１）～（７）の超電導線材において、第１基板は、第１ベース層と、第１ベース層と第１中間層との間に配置され、かつ第１ベース層を構成する材料よりも抵抗率が低い材料で構成される第１導電層とを含んでいてもよい。また、第２基板は、第２ベース層と、第２ベース層と第２中間層との間に配置され、かつ第２ベース層を構成する材料よりも抵抗率が低い材料で構成される第２導電層とを含んでいてもよい。
　上記のとおり、第１超電導層（第２超電導層）にクエンチが生じた場合、第１超電導層（第２超電導層）に流れていた電流は、第１基板（第２基板）にもバイパスされる。このバイパスされた電流は、相対的に抵抗値が低い第１導電層（第２導電層）を流れることになるため、上記（８）の超電導線材によると、この電流をバイパスさせる際の抵抗値を低減することができる。
　（９）上記（８）の超電導線材において、長手方向における端部では、第１ベース層が除去されることにより第１導電層が露出していてもよい。
　上記（９）の超電導線材は、相対的に抵抗率が低い第１導電層を介して、外部電源と電気的に接続される。そのため、上記（９）の超電導線材によると、外部電源との接続抵抗を低減することができる。
　（１０）上記（８）又は（９）の超電導線材において、長手方向における端部では、第２ベース層が除去されることにより第２導電層が露出していてもよい。
　上記（１０）の超電導線材は、相対的に抵抗率が低い第２導電層を介して、外部電源と電気的に接続される。そのため、上記（１０）の超電導線材によると、外部電源との接続抵抗を低減することができる。
　（１１）上記（８）～（１０）の超電導線材において、第１導電層及び第２導電層は、銅又は銅合金で構成されていてもよい。第１基板及び第２基板は、ステンレス鋼又はハステロイで構成されていてもよい。
　上記（１１）の超電導線材によると、この電流をバイパスさせる際の抵抗値を低減することができる。
　（１２）上記（１）の超電導線材において、超電導線材の長手方向における端部では、第１部材及び第２部材が互いに離間していてもよい。
　上記（１２）の超電導線材によると、第１部材及び第２部材の間にリードを挿入することにより、外部電源との接続を行うことができる。
　（１３）本開示の一態様に係る積層超電導線材は、上記（１）～（１２）の超電導線材を複数備える。超電導線材の各々は、積層超電導線材の厚さ方向に沿って重ねられる。積層超電導線材の厚さを積層超電導線材の長手方向に直交する方向での積層超電導線材の幅で除した値は、０．５以上２．０以下である。
　上記（１３）の積層超電導線材によると、長手方向に直交する方向での幅に対する厚さの比率が相対的に大きくなるため、線材の取り扱いが容易になる。
　（１４）本開示の一態様に係る超電導コイルは、上記（１）～（１２）の超電導線材と絶縁材料とを備える。超電導線材は、超電導コイルの中心軸周りに巻き回され、かつ絶縁材料に含浸される。
　超電導線材には、絶縁材料との熱膨張係数の違いに起因して、超電導層を引き剥がす方向の引張応力が作用する。この引張応力は、超電導層が超電導線材から剥離する原因となる。しかしながら、上記（１）～（１２）の超電導線材においては、超電導層が第１基板及び第２基板に挟み込まれた構造となっているため、超電導層には、引張応力が作用しにくい。そのため、上記（１４）の超電導コイルによると、超電導線材と絶縁材料との熱膨張係数差に起因した引張応力により超電導層（第１超電導層及び第２超電導層）が剥離することを抑制できる。
　（１５）上記（１４）の超電導コイルにおいて、超電導線材は、超電導コイルの中心軸周りに巻き回された部分から引き出された取り回し部を有していてもよい。取り回し部における超電導線材の曲率半径の最小値は、２０ｍｍ以下であってもよい。
　上記のとおり、上記（１）～（１２）の超電導線材においては、第１超電導層及び第２超電導層が超電導線材の中立線近くに配置されることになり、超電導線材に曲げが加わった際に第１超電導層及び第２超電導層に加わる曲げ応力を低減することができる。そのため、上記（１５）の超電導コイルによると、取り回し部における曲率半径の最小値が２０ｍｍ以下となるような超電導コイルを構成することができる。
　（１６）本開示の一態様に係る超電導ケーブルは、上記（１）～（１２）の超電導線材と、フォーマとを備える。超電導線材は、フォーマの外周面上において、フォーマの中心軸周りのらせん状に巻き回される。超電導線材の曲率半径の最小値は、２０ｍｍ以下である。
　上記のとおり、上記（１）～（１２）の超電導線材においては、第１超電導層及び第２超電導層が超電導線材の中立線近くに配置されることになり、超電導線材に曲げが加わった際に第１超電導層及び第２超電導層に加わる曲げ応力を低減することができる。そのため、上記（１６）の超電導ケーブルによると、曲率半径の最小値が２０ｍｍ以下となるような超電導ケーブルを構成することができる。
　［本開示の実施形態の詳細］
　次に、本開示の実施形態の詳細を、図面を参照しながら説明する。なお、以下の図面においては、同一又は相当する部分に同一の参照符号を付し、重複する説明は繰り返さないものとする。
　（実施形態に係る超電導線材の構成）
　以下に、実施形態に係る超電導線材１０の構成を説明する。
　図１は、実施形態に係る超電導線材１０の上面図である。図１に示されるように、超電導線材１０は、第１端部１０ａと、第２端部１０ｂとを有している。第１端部１０ａは、超電導線材１０の長手方向における端部である。第２端部１０ｂは、第１端部１０ａとは反対側の超電導線材１０の端部である。
　図２は、図１のＩＩ－ＩＩにおける断面図である。図２に示されるように、超電導線材１０は、第１部材１１と、第２部材１２と、接合層１３とを有している。
　第１部材１１は、第１基板１１ａと、第１中間層１１ｂと、第１超電導層１１ｃと、第１保護層１１ｄとを有している。
　第１基板１１ａは、導電性の材料で構成されている。第１基板１１ａは、第１ベース層１１ａａと、第１導電層１１ａｂとを有している。第１ベース層１１ａａ及び第１導電層１１ａｂは、導電性の材料で構成されている。第１導電層１１ａｂの抵抗率は、第１ベース層１１ａａの抵抗率よりも低い。第１導電層１１ａｂは、第１ベース層１１ａａ上に配置されている。
　第１ベース層１１ａａは、例えば、ステンレス鋼、ハステロイ（登録商標）で構成されている。第１導電層１１ａｂは、例えば、銅（Ｃｕ）、銅合金で構成されている。但し、第１ベース層１１ａａ及び第１導電層１１ａｂを構成する材料は、これらに限られるものではない。
　第１中間層１１ｂは、第１基板１１ａ上に配置されている。より具体的には、第１中間層１１ｂは、第１導電層１１ａｂ上に配置されている。第１中間層１１ｂは、導電性の材料で構成されている。第１中間層１１ｂは、例えば、ニオブ（Ｎｂ）がドープされたチタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ３）で構成されている。但し、第１中間層１１ｂを構成する材料は、これに限られるものではない。
　第１超電導層１１ｃは、超電導体で構成されている。第１超電導層１１ｃは、例えば、酸化物超電導体で構成されている。第１超電導層１１ｃを構成する酸化物超電導体は、例えばＲＥＢａＣｕ３Ｏｘである（ｘ：６以上８以下、ＲＥ：イットリウム（Ｙ）、ガドリウム（Ｇｄ）、サマリウム（Ｓｍ）、Ｈｏ（ホルミウム）等の希土類元素）。第１超電導層１１ｃは、第１中間層１１ｂ上に配置されている。但し、第１超電導層１１ｃを構成する材料は、これに限られるものではない。
　上記のとおり、第１中間層１１ｂは、導電性の材料で構成されているため、第１超電導層１１ｃと第１基板１１ａ（第１導電層１１ａｂ）とは、電気的に接続されている。
　第１保護層１１ｄは、第１部材１１の周囲を取り囲むように配置されている。より具体的には、第１保護層１１ｄは、第１超電導層１１ｃの上面上、第１ベース層１１ａａ、第１導電層１１ａｂ、第１中間層１１ｂ及び第１超電導層１１ｃの側面上、並びに第１ベース層１１ａａの底面上に配置されている。第１保護層１１ｄは、導電性の材料で構成されている。第１保護層１１ｄは、例えば、銀（Ａｇ）又は銀合金で構成されている。但し、第１保護層１１ｄを構成する材料は、これに限られるものではない。第１超電導層１１ｃ上にある第１保護層１１ｄの厚さＴ１は、例えば、１０μｍ以下である。厚さＴ１は、好ましくは、５μｍ以下である。厚さＴ１は、例えば、１μｍ以上である。
　第２部材１２は、第２基板１２ａと、第２中間層１２ｂと、第２超電導層１２ｃと、第２保護層１２ｄとを有している。
　第２基板１２ａは、導電性の材料で構成されている。第２基板１２ａは、第２ベース層１２ａａと、第２導電層１２ａｂとを有している。第２ベース層１２ａａ及び第２導電層１２ａｂは、導電性の材料で構成されている。第２導電層１２ａｂの抵抗率は、第２ベース層１２ａａの抵抗率よりも低い。第２導電層１２ａｂは、第２ベース層１２ａａ上に配置されている。なお、上記の例では、第１基板１１ａが第１ベース層１１ａａ及び第１導電層１１ａｂを有し、第２基板１２ａが第２ベース層１２ａａ及び第２導電層１２ａｂを有するものとして説明しているが、第１基板１１ａ及び第２基板１２ａの少なくとも一方は、ベース層のみで構成されていてもよい。
　第２ベース層１２ａａは、例えば、ステンレス鋼、ハステロイ（登録商標）で構成されている。第２導電層１２ａｂは、例えば銅、銅合金で構成されている。但し、第２ベース層１２ａａ及び第２導電層１２ａｂを構成する材料は、これらに限られるものではない。
　第２中間層１２ｂは、第２基板１２ａ上に配置されている。より具体的には、第２中間層１２ｂは、第２導電層１２ａｂ上に配置されている。第２中間層１２ｂは、導電性の材料で構成されている。第２中間層１２ｂは、例えば、ニオブがドープされたチタン酸ストロンチウムで構成されている。但し、第２中間層１２ｂを構成する材料は、これに限られるものではない。
　第２超電導層１２ｃは、超電導体で構成されている。第２超電導層１２ｃは、例えば、酸化物超電導体で構成されている。第２超電導層１２ｃを構成する酸化物超電導体は、例えばＲＥＢａＣｕ３Ｏｘである。但し、第２超電導層１２ｃを構成する材料は、これに限られるものではない。第２超電導層１２ｃは、第２中間層１２ｂ上に配置されている。
　上記のとおり、第２中間層１２ｂは、導電性の材料で構成されているため、第２超電導層１２ｃと第２基板１２ａ（第２導電層１２ａｂ）とは、電気的に接続されている。
　第２保護層１２ｄは、第２部材１２の周囲を取り囲むように配置されている。より具体的には、第２保護層１２ｄは、第２超電導層１２ｃの上面上、第２ベース層１２ａａ、第２導電層１２ａｂ、第２中間層１２ｂ及び第２超電導層１２ｃの側面上、並びに第２ベース層１２ａａの底面上に配置されている。第２保護層１２ｄは、導電性の材料で構成されている。第２保護層１２ｄは、例えば、銀又は銀合金で構成されている。但し、第２保護層１２ｄを構成する材料は、これに限られるものではない。第２超電導層１２ｃ上にある第２保護層１２ｄの厚さＴ２は、例えば１０μｍ以下である。厚さＴ２は、好ましくは、５μｍ以下である。厚さＴ２は、例えば１μｍ以上である。
　第１部材１１と第２部材１２とは、第１保護層１１ｄ及び第２保護層１２ｄを介して第１超電導層１１ｃ及び第２超電導層１２ｃが互いに対向するように、超電導線材１０の厚さ方向に沿って重ねられている。
　接合層１３は、第１部材１１と第２部材１２との間に配置されている。具体的には、接合層１３は、第１超電導層１１ｃ上にある第１保護層１１ｄと第２超電導層１２ｃ上にある第２保護層１２ｄとの間に配置されている。接合層１３は、第１超電導層１１ｃ上にある第１保護層１１ｄと第２超電導層１２ｃ上にある第２保護層１２ｄとを接合している。接合層１３は、第１部材１１の側面上及び第２部材１２の側面上に達するように配置されていてもよい。接合層１３は、導電性の材料で構成されている。接合層１３は、例えば、はんだである。接合層１３の厚さＴ３は、例えば１０μｍ以下である。
　上記のとおり、第１保護層１１ｄ、第２保護層１２ｄ及び接合層１３は、導電性の材料で構成されているため、第１超電導層１１ｃと第２超電導層１２ｃとは、電気的に接続されている。
　図３は、図１のＩＩＩ－ＩＩＩにおける断面図である。図３に示されるように、第１端部１０ａでは、第１ベース層１１ａａが除去されることにより、第１導電層１１ａｂが露出している。第１端部１０ａでは、第２ベース層１２ａａが除去されることにより、第２導電層１２ａｂが露出している。第１端部１０ａでは、第１ベース層１１ａａ及び第２ベース層１２ａａの少なくとも一方が除去されることにより、第１導電層１１ａｂ及び第２導電層１２ａｂの少なくとも一方が露出していればよい。なお、超電導線材１０は、第１端部１０ａにおいて、露出している第１導電層１１ａｂ及び第２導電層１２ａｂを介して外部電源と接続されている。
　図示されていないが、第２端部１０ｂにおいても、第１ベース層１１ａａ及び第２ベース層１２ａａの少なくとも一方が除去されることにより、第１導電層１１ａｂ及び第２導電層１２ａｂの少なくとも一方が露出している。
　図４は、実施形態の第１変形例に係る超電導線材１０の第１端部１０ａにおける長手方向に平行な断面図である。図４に示されるように、第１端部１０ａにおいては、第２部材１２が除去されていてもよい。これにより、第１端部１０ａにおいては、接合層１３が露出している。なお、第１端部１０ａにおいては、第１部材１１が除去されることにより、接合層１３が露出していてもよい。第２部材１２（第１部材１１）が除去されることにより露出している接合層１３において、超電導線材１０は、外部電源に接続される。図示されていないが、第２端部１０ｂにおいても、第１部材１１及び第２部材１２のいずれか一方が除去されることにより、接合層１３が露出していてもよい。
　図５は、実施形態の第２変形例に係る超電導線材１０の第１端部１０ａにおける長手方向に平行な断面図である。図５に示されるように、第１端部１０ａにおいては、第１部材１１及び第２部材１２が互いに離間していてもよい。第１部材１１及び第２部材１２は、例えば、第１端部１０ａにある接合層１３を溶融させることにより、互いに離間される。第１端部１０ａにある第１部材１１及び第２部材１２の間には、リード１５が挟み込まれていてもよい。リード１５は、例えば、銅で形成されている。超電導線材１０は、リード１５を介して、外部電源に接続される。
　図６は、実施形態の第３変形例に係る超電導線材１０の断面図である。図６に示されるように、超電導線材１０は、接合層１３を有していなくてもよい。すなわち、超電導線材１０において、第１超電導層１１ｃ上にある第１保護層１１ｄは、第２超電導層１２ｃ上にある第２保護層１２ｄと直接接合されていてもよい。
　この場合、第１部材１１と第２部材とは（第１超電導層１１ｃ上にある第１保護層１１ｄと第２超電導層１２ｃ上にある第２保護層１２ｄとは）、第１部材１１及び第２部材１２を所定の温度に加熱するとともに、両部材を相互に加圧することで接合される。この所定の温度は、例えば５００℃以上６００℃以下である。
　図７は、実施形態の第４変形例に係る超電導線材１０の断面図である。図７に示されるように、超電導線材１０は、第１保護層１１ｄ及び第２保護層１２ｄを有しておらず、接合層１３に代えて、接合層１４を有していてもよい。接合層１４は、第１超電導層１１ｃ及び第２超電導層１２ｃを構成する超電導体で構成されている。すなわち、第１超電導層１１ｃと第２超電導層１２ｃとが、超電導接合されていてもよい。
　この場合、第１超電導層１１ｃと第２超電導層１２ｃとの超電導接合は、以下の方法により達成される。第１に、第１超電導層１１ｃ及び第２超電導層１２ｃのいずれか一方の上に、有機化合物膜が形成される。有機化合物膜は、接合層１４を構成する超電導体の構成元素を含有している。
　第２に、有機化合物膜に対する仮焼成が行われる。仮焼成により、有機化合物膜は、接合層１４を構成する超電導体の前駆体となる（以下においては、仮焼成が行われた有機化合物膜を、仮焼膜という）。仮焼成は、接合層１４を構成する材料の生成温度未満の温度で行われる。第３に、仮焼成の後に、仮焼膜に対する熱処理が行われる。これにより、仮焼膜に含まれる炭化物が分解されて、第１超電導層１１ｃ及び第２超電導層１２ｃを構成する超電導体の微結晶を含む微結晶膜が形成される。
　第４に、第１部材１１と第２部材１２とが、第１超電導層１１ｃ及び第２超電導層１２ｃが微結晶膜を挟んで対向するように重ね合わされた状態で、加熱・加圧される。これにより、微結晶膜に含まれる第１超電導層１１ｃ及び第２超電導層１２ｃを構成する超電導体が、第１超電導層１１ｃ上及び第２超電導層１２ｃ上にエピタキシャル成長する。以上により、第１超電導層１１ｃと第２超電導層１２ｃとの超電導接合が達成される。
　（実施形態に係る積層超電導線材の構成）
　以下に、実施形態に係る積層超電導線材２０の構成を説明する。
　図８は、実施形態に係る積層超電導線材２０の上面図である。図９は、図８のＩＸ－ＩＸにおける断面図である。図８及び図９に示されるように、積層超電導線材２０は、複数の超電導線材１０を有している。積層超電導線材２０は、複数の超電導線材１０を厚さ方向に沿って重ね合わせることで形成されている。図示されていないが、各々の超電導線材１０は、例えばはんだ等で構成される接合層を用いて互いに接合されている。
　積層超電導線材２０は、長手方向に直交する断面において、厚さＴ４と、幅Ｗとを有している。なお、厚さＴ４は、積層超電導線材２０の厚さが最大となる部分で測定され、幅Ｗは、積層超電導線材２０の幅が最大となる部分で測定される。厚さＴ４を幅Ｗで除した値は、０．５以上２．０以下である。厚さＴ４を幅Ｗで除した値は、０．７５以上１．２５以下であることが好ましい。
　なお、第１ベース層１１ａａ（第２ベース層１２ａａ）の厚さを５０μｍから１００μｍ程度とし、第１導電層１１ａｂ（第２導電層１２ａｂ）の厚さを１０μｍから５０μｍ程度とし、第１中間層１１ｂ（第２中間層１２ｂ）の厚さを０．１μｍから０．５μｍ程度とし、第１超電導層１１ｃ（第２超電導層１２ｃ）の厚さを２μｍから４μｍとし、第１保護層１１ｄ（第２保護層１２ｄ）の厚さを１μｍから１０μｍ程度とし、接合層１３の厚さを１０μｍ程度とした場合、厚さＴ４は、１５０μｍから３００μｍ程度の値となるため、幅Ｗを１ｍｍ程度である場合、超電導線材１０を数枚程度積層すれば、０．５≦厚さＴ４／幅Ｗ≦２．０の範囲に収まる。
　図１０は、実施形態の第１変形例に係る積層超電導線材２０の断面図である。図１０に示されるように、積層超電導線材２０の長手方向に直交する断面形状は、例えば、円形形状を有していてもよい。
。
　図１１は、実施形態の第２変形例に係る積層超電導線材２０の断面図である。図１１に示されるように、積層超電導線材２０の長手方向に直交する断面形状は、例えば、菱形であってもよい。
　図１２は、実施形態の第３変形例に係る積層超電導線材２０の断面図である。図１２に示されるように、積層超電導線材２０の長手方向に直交する断面形状は、例えば、正六角形形状であってもよい。
　なお、積層超電導線材２０の長手方向に直交する断面形状は、図１０～図１２に示されるものに限定されず、その他の多角形形状や、楕円形状であってもよい。図１０～図１２に示される構造の積層超電導線材２０は、複数の超電導線材１０を厚さ方向に沿って重ね合わせた後に切削等の機械加工を行うことで形成される。また、図１０～図１２に示されるいずれの断面形状においても、０．５≦厚さＴ４／幅Ｗ≦２．０との関係は充足されている。
　（実施形態に係る超電導コイル）
　以下に、実施形態に係る超電導コイル３０の構成を説明する。
　図１３は、実施形態に係る超電導コイル３０の斜視図である。図１４は、実施形態に係る超電導コイル３０の中心軸Ａに直交する断面図である。図１３及び図１４に示されるように、超電導コイル３０は、例えば、パンケーキコイルである。但し、超電導コイル３０は、これに限られるものではない。超電導コイル３０は、例えば、ソレノイドコイルであってもよい。
　超電導コイル３０は、中心軸Ａを有している。超電導コイル３０は、中心軸Ａ回りに超電導線材１０を巻き回すことにより形成されている。なお、超電導線材１０は、中心軸Ａ周りに巻き回された状態でエポキシ樹脂等の絶縁材料３１に含浸されることにより、形状が固定されている。
　超電導コイル３０においては、超電導線材１０が、外部の電源と接続するために中心軸Ａ周りに巻き回されている部分から引き出されている（中心軸Ａ周りに巻き回されている部分から引き出された超電導線材１０の部分を、取り回し部３２という）。超電導コイル３０の取り回し部３２における曲率半径の最小値Ｒｍｉｎは、例えば２０ｍｍ以下である。
　（実施形態に係る超電導ケーブル）
　以下に、実施形態に係る超電導ケーブル４０の構成を説明する。
　図１５は、実施形態に係る超電導ケーブル４０の側面図である。図１５に示されるように、超電導ケーブル４０は、フォーマ４１と、超電導線材１０とを有している。超電導線材１０は、フォーマ４１の外周面上において、フォーマ４１の中心軸周りのらせん状に巻き回されている。
　図１６は、図１５のＸＶＩ－ＸＶＩにおける断面図である。図１６に示すように、超電導線材１０の曲率半径の最小値Ｒｍｉｎは、フォーマ４１の外周面上に巻き回された状態において、２０ｍｍ以下である。
　（実施形態に係る超電導線材、積層超電導線材、超電導コイル及び超電導ケーブルの効果）
　以下に、実施形態に係る超電導線材１０、積層超電導線材２０、超電導コイル３０及び超電導ケーブル４０の効果を説明する。
　＜実施形態に係る超電導線材の効果＞
　まず、超電導線材１０の基本的な効果を説明する。
　超電導線材１０において、第１超電導層１１ｃは、導電性の材料で構成されている第１中間層１１ｂを介して、導電性の材料で構成されている第１基板１１ａに電気的に接続されている。また、第１超電導層１１ｃは、第２超電導層１２ｃにも、電気的に接続されている。そのため、第１超電導層１１ｃにクエンチが発生した場合、第１超電導層１１ｃを流れていた電流は、第１基板１１ａ及び第２超電導層１２ｃにバイパスされる。同様にして、第２超電導層１２ｃにクエンチが発生した場合、第２超電導層１２ｃを流れていた電流は、第２基板１２ａ及び第１超電導層１１ｃにバイパスされる。
　このように、超電導線材１０は、第１超電導層１１ｃ（第２超電導層１２ｃ）にクエンチが発生した場合に、２つの経路によって第１超電導層１１ｃ（第２超電導層１２ｃ）を流れていた電流がバイパスされる。そのため、超電導線材１０によると、耐クエンチ性が改善される。
　超電導線材１０においては、第１部材１１及び第２部材１２が、第１超電導層１１ｃ及び第２超電導層１２ｃが対向するように厚さ方向に沿って重ね合わされているため、第１超電導層１１ｃ及び第２超電導層１２ｃが、超電導線材１０の中立線に相対的に近い位置に配置されている。
　曲げ応力δ、曲げモーメントＭ、断面二次モーメントＩ及び中立線からの距離ｙの関係は、δ＝（Ｍ／Ｉ）×ｙとなる。すなわち、超電導線材１０の中立線に相対的に近い部分は、上記のｙの値が小さくなるため、作用する曲げ応力が小さくなる。したがって、超電導線材１０においては、第１超電導層１１ｃ及び第２超電導層１２ｃに作用する曲げ応力を低減することができ、その結果として、第１超電導層１１ｃ及び第２超電導層１２ｃの破損を抑制することができる。
　次に、超電導線材１０の付随的な効果を説明する。
　第１超電導層１１ｃと第２超電導層１２ｃとが超電導接合されている場合、第１超電導層１１ｃ（第２超電導層１２ｃ）にクエンチが生じた場合に、第１超電導層１１ｃ（第２超電導層１２ｃ）に流れていた電流を、常電導体（第１保護層１１ｄ及び第２保護層１２ｄ）を経由することなく、第２超電導層１２ｃ（第１超電導層１１ｃ）にバイパスさせることができる。また、この場合には、超電導層の厚さが実質的に大きくなるため、超電導層（第１超電導層１１ｃ及び第２超電導層１２ｃ）に特性の局所的な劣化が生じにくくなる。
　第１保護層１１ｄ及び第２保護層１２ｄが銀又は銀合金で構成されている場合、第１保護層１１ｄ及び第２保護層１２ｄが相対的に変形しやすいため、加熱・加圧を行うことで第１保護層１１ｄと第２保護層１２ｄとが直接接合することができる。銀又は銀合金は、接合層１３を構成する材料（典型的には、スズ（Ｓｎ）合金）よりも抵抗率が低いため、この場合には、第１超電導層１１ｃ（第２超電導層１２ｃ）を流れていた電流を第２超電導層１２ｃ（第１超電導層１１ｃ）にバイパスさせる際の抵抗を低減することができる。
　第１保護層１１ｄ及び第２保護層１２ｄが銀又は銀合金で構成されている場合、銀又は銀合金は、接合層１３を構成する材料（典型的には、スズ合金）と良好な接合性を示すため、第１保護層１１ｄ及び第２保護層１２ｄと接合層１３との間で良好な接合が達成される。
　上記のとおり、第１保護層１１ｄ（第２保護層１２ｄ）は、第１超電導層１１ｃ（第２超電導層１２ｃ）にクエンチが生じた場合に電流を第２超電導層１２ｃ（第１超電導層１１ｃ）へとバイパスさせる途中に経由する層に過ぎない。そのため、第１保護層１１ｄ及び第２保護層１２ｄを相対的に薄く形成したとしても、耐クエンチ性に対する影響は小さい。他方で、第１保護層１１ｄ及び第２保護層１２ｄが相対的に薄く形成されることにより、第１超電導層１１ｃ及び第２超電導層１２ｃが超電導線材１０の中立線のより近くに配置されるため、超電導線材１０に曲げが加わった際に第１超電導層１１ｃ及び第２超電導層１２ｃに加わる曲げ応力をさらに低減することができる。
　上記のとおり、第１超電導層１１ｃ（第２超電導層１２ｃ）にクエンチが生じた場合、第１超電導層１１ｃ（第２超電導層１２ｃ）に流れていた電流は、第１基板１１ａ（第２基板１２ａ）にもバイパスされる。第１基板１１ａが第１導電層１１ａｂを有している場合（第２基板１２ａが第２導電層１２ａｂを有している場合）、このバイパスされた電流は、相対的に抵抗値が低い第１導電層１１ａｂ（第２導電層１２ａｂ）を流れることになるため、電流をバイパスさせる際の抵抗値をさらに低減することができる。
　第１端部１０ａ（第２端部１０ｂ）において、第１ベース層１１ａａ及び第２ベース層１２ａａの少なくとも一方が除去されることで第１導電層１１ａｂ及び第２導電層１２ａｂの少なくとも一方が露出している場合、相対的に抵抗率が低い第１導電層１１ａｂ、第２導電層１２ａｂを介して外部電源との接続を行うことができる。
　第１端部１０ａ（第２端部１０ｂ）において、第１ベース層１１ａａ及び第２ベース層１２ａａの双方が除去されることで第１導電層１１ａｂ及び第２導電層１２ａｂの双方が露出している場合、相対的に抵抗率が低い第１導電層１１ａｂ及び第２導電層１２ａｂの双方を介して外部電源との接続を行うことができる。すなわち、この場合には、外部電源との接続抵抗をさらに低減することができる。
　第１端部１０ａ（第２端部１０ｂ）において、第１ベース層１１ａａ及び第２ベース層１２ａａの一方のみが除去されることで第１導電層１１ａｂ及び第２導電層１２ａｂの一方のみが露出している場合には、相対的に抵抗率が低い第１導電層１１ａｂ（第２導電層１２ａｂ）を介して外部電源との接続を行うことができるとともに、第２ベース層１２ａａ（第１ベース層１１ａａ）により第１端部１０ａ（第２端部１０ｂ）の剛性を維持することができる。その結果、超電導線材１０のハンドリング性を改善できる。
　＜実施形態に係る積層超電導線材の効果＞
　通常の超電導線材において、幅が厚さの数十倍に及ぶことがある。このような超電導線材は、このような寸法に起因して、ハンドリング性に問題がある場合がある。積層超電導線材２０においては、超電導線材１０を厚さ方向に複数枚積層することにより、０．５≦厚さＴ４／幅Ｗ≦２．０となるため、ハンドリング性を改善することができる。
　＜実施形態に係る超電導コイルの効果＞
　中心軸Ａ周りに巻き回された状態で超電導線材１０が絶縁材料３１に含浸されると、超電導線材１０と絶縁材料３１との間の熱膨張係数の違いに起因して、超電導層を引き剥がす方向の引張応力が加わる。このような引張応力は、超電導線材から超電導層が剥離する原因となりうる。
　超電導線材１０においては、第１超電導層１１ｃ及び第２超電導層１２ｃが第１基板１１ａ及び第２基板１２ａに挟み込まれた構造となっているため、第１超電導層１１ｃ及び第２超電導層１２ｃに作用する引張応力が低減される。したがって、超電導コイル３０によると、超電導線材１０と絶縁材料３１との熱膨張係数差に起因した引張応力による第１超電導層１１ｃ及び第２超電導層１２ｃの剥離を抑制することができる。
　超電導コイル３０においては、取り回し部３２における曲率半径が相対的に小さくなりやすい。超電導線材１０においては、第１超電導層１１ｃ及び第２超電導層１２ｃが超電導線材１０の中立線近くに配置されることになるため、超電導線材１０に曲げが加わった際に、第１超電導層１１ｃ及び第２超電導層１２ｃに作用する曲げ応力を低減することができる。そのため、超電導線材１０を用いることにより、取り回し部３２における曲率半径の最小値Ｒｍｉｎが２０ｍｍ以下となるような超電導コイル３０を構成することが可能になる。
　＜実施形態に係る超電導ケーブルの効果＞
　上記のとおり、超電導線材１０においては、超電導線材１０に曲げが加わった際に第１超電導層１１ｃ及び第２超電導層１２ｃに作用する曲げ応力を低減することができる。そのため、超電導線材１０を用いることにより、曲率半径の最小値Ｒｍｉｎが２０ｍｍ以下となるような超電導ケーブル４０を構成することが可能となる。
　今回開示された実施の形態は全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の実施の形態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及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
　１０　超電導線材、１０ａ　第１端部、１０ｂ　第２端部、１１　第１部材、１１ａ　第１基板、１１ａａ　第１ベース層、１１ａｂ　第１導電層、１１ｂ　第１中間層、１１ｃ　第１超電導層、１１ｄ　第１保護層、１２　第２部材、１２ａ　第２基板、１２ａａ　第２ベース層、１２ａｂ　第２導電層、１２ｂ　第２中間層、１２ｃ　第２超電導層、１２ｄ　第２保護層、１３　接合層、１４　接合層、１５　リード、Ｒｍｉｎ　曲率半径の最小値、Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４　厚さ、Ｗ　幅、２０　積層超電導線材、３０　超電導コイル、３１　絶縁材料、３２　取り回し部、４０　超電導ケーブル、４１　フォーマ。

Claims (16)

  1. 　第１部材と、第２部材とを備える超電導線材であって、
    　前記第１部材は、導電性の材料で構成される第１基板と、前記第１基板上に配置され、かつ、導電性の材料で構成される第１中間層と、前記第１中間層上に配置され、かつ、超電導材料で構成される第１超電導層とを有し、
    　前記第２部材は、導電性の材料で構成される第２基板と、前記第２基板上に配置され、かつ、導電性の材料で構成される第２中間層と、前記第２中間層上に配置され、かつ、超電導材料で構成される第２超電導層とを有し、
    　前記第１部材と前記第２部材とは、前記第１超電導層と前記第２超電導層とが対向するように前記超電導線材の厚さ方向に沿って重ねられ、
    　前記第１超電導層は、前記第２超電導層と電気的に接続されている、超電導線材。
  2. 　前記第１超電導層は、前記第２超電導層と超電導接合されている、請求項１に記載の超電導線材。
  3. 　前記第１部材は、前記第１超電導層上に配置され、かつ、銀又は銀合金で構成される第１保護層をさらに有し、
    　前記第２部材は、前記第２超電導層上に配置され、かつ、銀又は銀合金で構成される第２保護層をさらに有し、
    　前記第１保護層は、前記第２保護層と直接接合されている、請求項１に記載の超電導線材。
  4. 　接合層をさらに備え、
    　前記第１部材は、前記第１超電導層上に配置され、かつ、導電性の材料で構成される第１保護層をさらに有し、
    　前記第２部材は、前記第２超電導層上に配置され、かつ、導電性の材料で構成される第２保護層をさらに有し、
    　前記第１保護層は、前記接合層を介して前記第２保護層に接合されている、請求項１に記載の超電導線材。
  5. 　前記第１保護層及び前記第２保護層は、銀又は銀合金で構成され、
    　前記接合層は、はんだで構成される、請求項４に記載の超電導線材。
  6. 　前記超電導線材の長手方向における端部では、前記第１部材及び前記第２部材のいずれか一方が除去されることにより前記接合層が露出している、請求項４又は請求項５に記載の超電導線材。
  7. 　前記第１保護層及び前記第２保護層の厚さは、５μｍ以下である、請求項４～請求項６のいずれか１項に記載の超電導線材。
  8. 　前記第１基板は、第１ベース層と、前記第１ベース層と前記第１中間層との間に配置され、かつ、前記第１ベース層を構成する材料よりも抵抗率が低い材料で構成される第１導電層とを含み、
    　前記第２基板は、第２ベース層と、前記第２ベース層と前記第２中間層との間に配置され、かつ、前記第２ベース層を構成する材料よりも抵抗率が低い材料で構成される第２導電層とを含む、請求項１～請求項６のいずれか１項に記載の超電導線材。
  9. 　前記超電導線材の長手方向における端部では、前記第１ベース層が除去されることにより前記第１導電層が露出している、請求項８に記載の超電導線材。
  10. 　前記超電導線材の長手方向における端部では、前記第２ベース層が除去されることにより前記第２導電層が露出している、請求項８又は請求項９に記載の超電導線材。
  11. 　前記第１導電層及び前記第２導電層は、銅又は銅合金で構成され、
    　前記第１基板及び前記第２基板は、ステンレス鋼又はハステロイで構成される、請求項８～請求項１０のいずれか１項に記載の超電導線材。
  12. 　前記超電導線材の長手方向における端部では、前記第１部材及び前記第２部材が互いに離間している、請求項１に記載の超電導線材。
  13. 　複数の請求項１～請求項１２のいずれか１項に記載の前記超電導線材を備える積層超電導線材であって、
    　前記超電導線材の各々は、前記積層超電導線材の厚さ方向に沿って重ねられ、
    　前記積層超電導線材の厚さを前記積層超電導線材の長手方向に直交する方向での前記積層超電導線材の幅で除した値は、０．５以上２．０以下である、積層超電導線材。
  14. 　請求項１～請求項１２のいずれか１項に記載の前記超電導線材と、絶縁材料とを備える超電導コイルであって、
    　前記超電導線材は、前記超電導コイルの中心軸周りに巻き回され、かつ前記絶縁材料に含浸されている、超電導コイル。
  15. 　前記超電導線材は、前記超電導コイルの中心軸周りに巻き回された部分から引き出された取り回し部を有しており、
    　前記取り回し部における前記超電導線材の曲率半径の最小値は、２０ｍｍ以下である、請求項１４に記載の超電導コイル。
  16. 　請求項１～請求項１２のいずれか１項に記載の前記超電導線材と、フォーマとを備える超電導ケーブルであって、
    　前記超電導線材は、前記フォーマの外周面上において、前記フォーマの中心軸周りのらせん状に巻き回され、
    　前記超電導線材の曲率半径の最小値は、２０ｍｍ以下である、超電導ケーブル。
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