WO2021020382A1 - 絶縁性超電導線材、絶縁性超電導線材の製造方法、超電導コイルおよび絶縁性超電導線材用のチャネル - Google Patents

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insulating
superconducting
wire
channel groove
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PCT/JP2020/028860
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桜井　英章
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三菱マテリアル株式会社
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    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D13/00—Electrophoretic coating characterised by the process
    • C25D13/04—Electrophoretic coating characterised by the process with organic material
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    • H01B12/00—Superconductive or hyperconductive conductors, cables, or transmission lines
    • H01B12/02—Superconductive or hyperconductive conductors, cables, or transmission lines characterised by their form
    • H01B12/10—Multi-filaments embedded in normal conductors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
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    • Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment

Definitions

  • the present invention relates to an insulating superconducting wire having a wire-in-channel structure and a method for manufacturing the same.
  • the present invention also relates to a superconducting coil using the insulating superconducting wire and a channel for the insulating superconducting wire.
  • Superconducting wires are used as superconducting cables and superconducting coils.
  • Superconducting cables are used, for example, as power transmission lines.
  • Superconducting coils are used in fields such as magnetic resonance imaging (MRI) devices, magnetic resonance imaging (NMR) devices, particle accelerators, linear motor cars, and power storage devices.
  • MRI magnetic resonance imaging
  • NMR magnetic resonance imaging
  • a structure in which a superconducting core wire is housed and fixed in a channel groove of a channel (also referred to as a stabilizing material) having a channel groove is known.
  • a superconducting core wire a superconducting multi-core wire (also referred to as a superconducting core) composed of a metal base material and a plurality of superconducting filaments embedded in the metal base material is widely used.
  • Patent Document 1 discloses, as a superconducting wire having a WIC structure that can be wound into a coil, an insulating superconducting wire that is housed and fixed in a channel groove with the periphery of the superconducting multi-core wire covered with an electrically insulating layer. There is.
  • the insulating superconducting wire having a WIC structure in which only the periphery of the superconducting core wire described in Patent Document 1 is covered with an electrically insulating layer is a channel because the channels are electrically connected to each other in a coiled state. Eddy currents are likely to be generated inside. The generation of eddy currents in the channel results in the loss of electrical energy flowing through the superconducting coil. Therefore, it is necessary to suppress the generation of eddy currents.
  • the superconducting state when the temperature of the superconducting core wire rises, the superconducting state may be partially broken and transferred to the normal conducting state. In such a case, in order to restore the superconducting core wire to the superconducting state at an early stage, it is effective to efficiently transfer the heat of the superconducting core wire to the channel and quickly lower the temperature of the superconducting core wire.
  • the electrically insulating layer covering the periphery of the superconducting core wire needs to be thickened in order to secure the insulating property. Therefore, there is a problem that the heat transfer efficiency between the superconducting core wire and the channel is low, and it is difficult to efficiently transfer the heat of the superconducting core wire to the channel.
  • the present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and an object of the present invention is that eddy currents are unlikely to be generated in the channel in a coiled state, and the heat transfer efficiency between the superconducting core wire and the channel is high. It is an object of the present invention to provide an insulating superconducting wire having a high WIC structure and a method for producing the same. Another object of the present invention is to provide a superconducting coil in which eddy currents are less likely to be generated in the channel and the heat transfer efficiency between the superconducting core wire and the channel is high. Another object of the present invention is to provide a channel for an insulating superconducting wire that can be advantageously used in the production of the insulating superconducting wire having the above WIC structure.
  • the insulating superconducting wire material has a channel having a surface on which a channel groove is formed and a surface on which the channel groove is not formed, and the channel groove of the channel.
  • the channel is provided with a superconducting core wire material housed in the above, and the surface on which the channel groove is not formed is covered with an insulating film, and the superconducting core wire material is not covered with an insulating film. It is characterized by.
  • the surface of the channel where the channel groove is not formed is covered with an insulating film, so that the superconducting core wire and the insulating film of the channel are coiled so as to come into contact with each other. It can be wound around, which prevents the superconducting core wires from being electrically connected to each other and causing a short circuit. Further, in a state where the insulating superconducting wire is wound in a coil shape, it is difficult for the channels to be electrically connected to each other, so that an eddy current is unlikely to be generated in the channel. Further, since the superconducting core wire is not covered with the insulating film, the heat transfer efficiency between the superconducting core wire and the channel is high.
  • the channel groove of the channel is covered with an insulating film, and the thickness of the insulating film covering the channel groove is the thickness of the channel groove.
  • the structure may be thinner than the thickness of the insulating film that covers the surface on which the is not formed.
  • the thickness of the insulating film covering the channel groove is thinner than the thickness of the insulating film covering the surface where the channel groove is not formed, the heat transfer efficiency between the superconducting core wire and the channel is higher. can do.
  • the method for manufacturing an insulating superconducting wire according to one aspect of the present invention is the above-mentioned method for manufacturing an insulating superconducting wire, which includes a channel having a surface having a channel groove and a surface having no channel groove.
  • an insulating channel in which the surface on which the channel groove is not formed is covered with an insulating film is prepared in advance, so that the above-mentioned insulating superconducting wire can be industrially used. It can be manufactured advantageously.
  • an insulating channel there is a manufacturing process for the insulating channel, and in the manufacturing step for the insulating channel, charged insulating resin particles are dispersed.
  • An insulating resin is applied to the channel by immersing the channel in an electrodeposition solution and applying a DC voltage between the electrode arranged around the surface of the channel where the channel groove is not formed and the channel.
  • An electrodeposition step of electrodepositing particles to form an electrodeposition film, a step of taking out the channel on which the electrodeposition film is formed from the electrodeposition liquid, and a heating of the channel on which the electrodeposition film is formed are heated. Therefore, a baking step of baking the electrodeposition film on the channel may be included.
  • the electrodes are arranged around the surface where the channel groove is not formed, so that the insulating resin particles are placed on the surface where the channel groove is not formed.
  • the electrodeposition film can be formed by preferentially electrodepositing. Therefore, the thickness of the insulating film covering the surface on which the channel groove of the channel is not formed can be relatively thick, and the thickness of the insulating film covering the channel groove can be relatively thin.
  • the above-mentioned insulating superconducting wire is wound so that the outer surface of the superconducting core wire and the insulating film covering the surface on which the channel groove is not formed are in contact with each other. It is characterized by being done. According to the superconducting coil having this configuration, since the above-mentioned insulating superconducting wire is used, eddy currents are less likely to be generated in the channel, and the heat transfer efficiency between the superconducting core wire and the channel is high.
  • the channel for the insulating superconducting wire has a surface on which a channel groove is formed and a surface on which the channel groove is not formed, and the channel groove and the surface on which the channel groove is not formed. Is each coated with an insulating film, and the thickness of the insulating film covering the channel groove is thinner than the thickness of the insulating film covering the surface on which the channel groove is not formed. It is said. In the channel for the insulating superconducting wire having this configuration, the thickness of the insulating film covering the channel groove is thinner than the thickness of the insulating film covering the surface on which the channel groove is not formed. Therefore, by using the channel for the insulating superconducting wire of the present invention, it is possible to manufacture the insulating superconducting wire having high heat transfer efficiency between the superconducting core wire and the channel.
  • an insulating superconducting wire having a WIC structure in which eddy currents are unlikely to be generated in the channel in a coiled state and the heat transfer efficiency between the superconducting core wire and the channel is high, and production thereof. It becomes possible to provide a method. Further, according to one aspect of the present invention, it is possible to provide a superconducting coil in which eddy currents are less likely to be generated in the channel and the heat transfer efficiency between the superconducting core wire and the channel is high. Further, according to one aspect of the present invention, it is possible to provide a channel for an insulating superconducting wire that can be advantageously used in the production of the insulating superconducting wire having the above WIC structure.
  • FIG. 3 is a sectional view taken along line IV-IV of FIG.
  • an insulating superconducting wire a method for manufacturing an insulating superconducting wire, a superconducting coil, and a channel for the insulating superconducting wire, which are one embodiments of the present invention, will be described with reference to the attached drawings.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of an insulating superconducting wire according to an embodiment of the present invention.
  • the insulating superconducting wire 10 according to the present embodiment includes an insulating channel 20 and a superconducting core wire 30.
  • the superconducting core wire 30 is housed in the channel groove 22 of the insulating channel 20.
  • a protruding portion 23 is formed in the channel groove 22 so as to project along the shape of the superconducting core wire material 30, and the superconducting core wire 30 is fixed to the channel groove 22 by the protruding portion 23.
  • the insulating channel 20 includes a channel 21 and an insulating film 26 that covers the outer periphery of the channel 21.
  • the channel 21 has one plane 24 on which the channel groove 22 is formed and three planes 25a, 25b, 25c on which the channel groove 22 is not formed, and has a substantially square cross-sectional shape with curvature at the corners. It is said that.
  • the insulating film 26 has a function of preventing the superconducting core wires 30 from being electrically connected to each other and causing a short circuit when the insulating superconducting wire 10 is wound in a coil shape, and the channels 21 to be electrically connected to each other. It has a function of suppressing the generation of an eddy current in the channel 21.
  • the plane 24 on which the channel groove 22 is formed (the surface on which the superconducting core wire 30 is housed and fixed) and the planes 25a, 25b, 25c on which the channel groove 22 is not formed overlap.
  • the thickness of the insulating film 26 that covers the channel groove 22 can be made thinner than the thickness of the insulating film 26 that covers the planes 25a, 25b, and 25c in which the channel groove is not formed.
  • the insulating film 26 that covers the channel groove 22 has a higher thermal conductivity than the insulating film 26 that covers the planes 25a, 25b, and 25c in which the channel groove is not formed, and the superconducting core wire 30 and the channel The heat transfer efficiency between the 21 and the 21 is increased.
  • the thickness of the insulating film 26 covering the channel groove 22 is 1/100 or more and 9/10 or less of the thickness of the insulating film 26 covering the planes 25a, 25b, 25c in which the channel groove 22 is not formed. It is preferably in the range of 1/10 or more and 2/3 or less, and particularly preferably in the range of 1/10 or more and 1/3 or less.
  • the thickness of the insulating film 26 covering the channel groove 22 is preferably in the range of 0.5 ⁇ m or more and 40 ⁇ m or less, and more preferably in the range of 0.5 ⁇ m or more and 20 ⁇ m or less.
  • the thickness of the insulating film 26 covering the planes 25a, 25b, and 25c on which the channel groove 22 is not formed is preferably in the range of 5 ⁇ m or more and 60 ⁇ m or less.
  • the material of the channel 21 for example, copper, a copper alloy, aluminum, or an aluminum alloy can be used.
  • an insulating resin such as a polyimide resin, a polyamide-imide resin, a polyesterimide resin, a polyester resin, a polyurethane resin, or a formal resin can be used.
  • the superconducting core wire 30 is a superconducting multi-core wire 33 composed of a metal base material 31 and a plurality of superconducting filaments 32 embedded in the metal base material 31.
  • a material of the metal base material 31 of the superconducting multi-core wire 33 for example, copper, copper alloy, aluminum, or aluminum alloy can be used.
  • the material of the superconducting filament 32 of the superconducting multi-core wire 33 for example, NbTi alloy and Nb 3 Sn can be used.
  • the outer periphery of the superconducting core wire 30 is not covered with an insulating film, that is, the superconducting core wire 30 is housed in the channel groove 22 with the outer surface exposed.
  • the heat transfer efficiency between the superconducting core wire 30 and the channel 21 is increased. Further, when the outer circumference of the superconducting core wire 30 is covered with an insulating film, it is necessary to bake the insulating film on the superconducting core wire 30, but the superconducting characteristics of the superconducting core wire 30 are obtained by heating during this baking. The critical current value may decrease. On the other hand, in the present embodiment, since the outer circumference of the superconducting core wire 30 is not covered with the insulating film, the conductivity is unlikely to decrease due to heating.
  • FIG. 2A and 2B are cross-sectional views showing one step of a method for manufacturing an insulating superconducting wire according to an embodiment of the present invention.
  • the method for manufacturing the insulating superconducting wire 10 of the present embodiment includes a preparation step and a housing step.
  • the preparation step as shown in FIG. 2A, the channel 21 having the plane 24 on which the channel groove 22 is formed and the planes 25a, 25b, 25c on which the channel groove 22 is not formed, and the insulation covering the outer periphery of the channel 21
  • An insulating channel 20 including the sex film 26 is prepared.
  • the superconducting core wire 30 is accommodated in the channel groove 22 of the insulating channel 20.
  • the insulating channel 20 is pressurized from the side surface toward the center (in the direction of the arrow) to form the protrusion 23 on the inner wall of the opening of the channel groove 22.
  • the superconducting core wire 30 is fixed to the channel groove 22.
  • FIG. 3 is a schematic view showing an example of a configuration of an insulating film forming apparatus that can be advantageously used in a method for manufacturing an insulating channel used in an insulating superconducting wire according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a sectional view taken along line IV-IV of FIG.
  • the insulating film forming apparatus 40 includes an electrodeposition liquid tank 41, a heating furnace 46, and a transfer roller 47.
  • the channel 21 is arranged as a roll-shaped channel roll 21R.
  • the elongated channel 21 unwound from the channel roll 21R is conveyed from the bottom to the top by the transfer roller 47.
  • the electrodeposition liquid tank 41 contains the electrodeposition liquid 42.
  • the electrodeposition liquid 42 contains a solvent and insulating resin particles dispersed in the solvent.
  • the insulating resin particles have an electric charge.
  • the solvent include N-methylpyrrolidone (NMP), N, N-dimethylformamide (DMF), N, N-dimethylacetamide (DMAc), 1,3 dimethylimidazolidinone, dimethyl sulfoxide (DMSO), and ⁇ -.
  • NMP N-methylpyrrolidone
  • DMF N, N-dimethylformamide
  • DMAc N-dimethylacetamide
  • 1,3 dimethylimidazolidinone dimethyl sulfoxide
  • ⁇ -BL A polar solvent such as butyrolactone ( ⁇ -BL) can be used.
  • One of these solvents may be used alone, or two or more of these solvents may be used in combination.
  • an insulating resin such as a polyimide resin, a polyamide-imide resin, a polyesterimide resin, a polyester resin, a polyurethane resin, or a formal resin
  • a polyimide resin such as a polyimide resin, a polyamide-imide resin, a polyesterimide resin, a polyester resin, a polyurethane resin, or a formal resin
  • One of these insulating resins may be used alone, or two or more thereof may be used in combination.
  • the electrodeposition liquid 42 is prepared by, for example, adding and mixing water or a base, which is a poor solvent of the insulating resin, to an insulating resin solution in which the above insulating resin is dissolved in the above solvent to precipitate the insulating resin. It can be prepared by producing particles.
  • the insulating resin particles of the electrodeposition liquid 42 preferably have an average particle diameter measured by a laser diffraction method in the range of 0.01 ⁇ m or more and 10 ⁇ m or less, and more preferably in the range of 0.05 ⁇ m or more and 1 ⁇ m or less. preferable.
  • the content of the insulating resin particles in the electrodeposition liquid 42 is preferably in the range of 1% by mass or more and 20% by mass or less.
  • the electrodeposition liquid tank 41 includes an electrode 43. As shown in FIG. 4, the electrode 43 does not face the plane 24 on which the channel groove 22 is formed (the surface on which the superconducting core wire 30 is housed and fixed), and the plane 25a on which the channel groove 22 is not formed. It is arranged so as to face only 25b and 25c. By forming the electrode 43 in such a shape, the insulating film 26 can be preferentially formed on the planes 25a, 25b, and 25c in which the channel groove 22 is not formed. Further, the electrode 43 is connected to the negative terminal of the DC power supply 44. The positive terminal of the DC power supply 44 is connected to the channel roll 21R via the conductive wire 45.
  • the production of the insulating channel 20 using the insulating film forming apparatus 40 having such a configuration is performed by a method including an electrodeposition step, an extraction step, and a baking step.
  • the long channel 21 unwound from the channel roll 21R is sent to the electrodeposition liquid tank 41 by the transfer roller 47.
  • the channel 21 sent to the electrodeposition liquid tank 41 is immersed in the electrodeposition liquid 42.
  • the insulating resin particles are preferentially applied to the planes 25a, 25b, and 25c in which the channel groove 22 of the channel 21 is not formed. Is electrodeposited to form an electrodeposited film.
  • the DC voltage applied between the electrode 43 and the channel 21 is preferably in the range of 1 V or more and 300 V or less.
  • the time for applying the DC voltage between the electrode 43 and the channel 21 is preferably in the range of 0.01 seconds or more and 30 seconds or less.
  • an electrodeposition film having a uniform thickness can be formed on the surfaces of the planes 25a, 25b, and 25c of the channel 21.
  • the thickness of the electrodeposited film varies depending on the thickness of the target insulating film 26, but is usually in the range of 5 ⁇ m or more and 60 ⁇ m or less.
  • the electrodeposition film-attached channel 21a on which the electrodeposition film is formed is taken out from the electrodeposition liquid 42.
  • the electrodeposition liquid 42 tends to remain in the channel groove 22. If the electrodeposition liquid 42 remains in the channel groove 22, the insulating resin particles in the electrodeposition liquid 42 are baked into the channel groove 22 in the next baking step, and a thick insulating film 26 is formed on the surface of the channel groove 22. May be covered with. Therefore, it is preferable to remove the electrodeposited liquid 42 remaining in the channel groove 22.
  • a method of removing the electrodeposited liquid 42 remaining in the channel groove 22 for example, a method of blowing air into the channel groove 22 can be used.
  • the electrodeposition film-attached channel 21a on which the electrodeposition film is formed is heated by using the heating furnace 46, and the electrodeposition film is baked on the channel 21.
  • the heating temperature and time of the electrodeposited film channel 21a are not particularly limited as long as the electrodeposition film is cured to form the insulating film 26.
  • the heating temperature that is, the set temperature of the heating furnace 46 is, for example, in the range of 200 ° C. or more and 450 ° C. or less, and the heating time is, for example, in the range of 30 seconds or more and 240 seconds or less.
  • the insulating superconducting wire 10 of the present embodiment can be used as a superconducting cable or a superconducting coil.
  • the insulating superconducting wire 10 is wound so that the outer surface of the superconducting core wire 30 and the insulating film 26 covering the flat surfaces 25a, 25b, 25c in which the channel grooves are not formed are in contact with each other. ..
  • the insulating superconducting wire 10 is wound so that the outer surface of the superconducting core wire 30 and the insulating film 26 covering the flat surface 25b on the opposite side of the flat surface 24 on which the channel groove 22 is formed are in contact with each other. Is preferable.
  • the superconducting core wire 30 and the insulating channel 20 are insulated. It can be wound in a coil shape so as to come into contact with the sex film 26, whereby it is possible to prevent the superconducting core wires 30 from being electrically connected to each other and causing a short circuit. Further, in the state where the insulating superconducting wire 10 is wound in a coil shape, the insulating channels 20 are not electrically connected to each other, so that eddy currents are less likely to be generated in the channels 21. Further, since the superconducting core wire 30 is not covered with the insulating film, the heat transfer efficiency between the superconducting core wire 30 and the channel 21 becomes high.
  • the thickness of the insulating film 26 covering the channel groove 22 is set to the insulating film 26 covering the planes 25a, 25b, 25c in which the channel groove 22 is not formed. By making it thinner than the thickness of, the heat transfer efficiency between the superconducting core wire 30 and the channel 21 can be made higher.
  • the insulating channel 20 whose outer circumference is covered with the insulating film 26 is prepared in advance, so that the above-mentioned insulating superconducting wire 10 is industrially advantageous. Can be manufactured.
  • the electrode 43 is arranged around the surface of the channel 21 where the channel groove 22 is not formed, so that the channel groove 22 of the channel 21 is formed.
  • Insulating resin particles can be preferentially electrodeposited on the planes 25a, 25b, and 25c on which the is not formed to form an electrodeposited film. Therefore, the thickness of the insulating film 26 covering the planes 25a, 25b, and 25c on which the channel groove 22 of the channel 21 is not formed is relatively thick, and the thickness of the insulating film 26 covering the channel groove 22 is relative. Can be thinned.
  • the superconducting coil of the present embodiment uses the above-mentioned insulating superconducting wire 10, eddy currents are unlikely to be generated in the channel, and the heat transfer efficiency between the superconducting core wire 30 and the channel 21 is high.
  • the thickness of the insulating film 26 covering the channel groove 22 is the insulating film 26 covering the planes 25a, 25b, 25c in which the channel groove 22 is not formed.
  • the insulating superconducting wire 10 of the present embodiment has the following configuration, but is not limited to this.
  • the insulating superconducting wire 10 includes a channel 21 having a channel groove 22 and a superconducting core wire 30 housed in the channel groove 22.
  • the channel 21 is a prismatic body having four planes 24, 25a, 25b, and 25c and having a substantially quadrangular cross-sectional shape with curvatures at the corners, and a channel groove 22 is formed on one plane 24.
  • the channel grooves 22 are not formed on the other planes 25a, 25b, and 25c.
  • the channel 21 is covered with the insulating film 26, and the thickness of the insulating film 26 covering the channel groove 22 is the thickness of the insulating film 26 covering the planes 25a, 25b, 25c on which the channel groove 22 is not formed. Thinner than the thickness.
  • the superconducting core wire 30 is not covered with an insulating film.
  • the channel 21 does not have to be a prismatic shape whose cross-sectional shape is substantially quadrangular with curvature at the corners.
  • the channel 21 may be a columnar body having a circular cross section.
  • the channel groove is formed on the outer peripheral surface on the side where the channel groove is not formed among the semicircular outer peripheral surfaces separated by the second center line orthogonal to the first center line passing through the channel groove 22.
  • it may be coated with an insulating film.
  • the channel groove 22 is preferably formed on a flat surface. That is, it is preferable that the channel 21 has at least one flat surface and the channel groove 22 is formed on the flat surface.
  • the shape of the surface on which the channel groove 22 is not formed may be a flat surface or a curved surface.
  • the channel groove 22 may not be covered with the insulating film 26.
  • the heat transfer efficiency between the superconducting core wire 30 and the insulating channel 20 is further increased.
  • the insulating channel 20 in which the channel groove 22 is not covered with the insulating film 26 can be manufactured, for example, by a method of masking the channel groove 22 when the insulating film 26 is formed on the channel 21.
  • the superconducting core wire 30 is a superconducting multi-core wire 33 composed of a metal base material 31 and a plurality of superconducting filaments 32 embedded in the metal base material 31.
  • the superconducting core wire 30 may be a single superconducting wire.
  • the cross-sectional shape of the superconducting core wire 30 is circular, the cross-sectional shape of the superconducting core wire 30 is not particularly limited, and may be, for example, a flat shape having a curvature at a corner.
  • the superconducting core wire 30 and the channel groove 22 are fixed by the protruding portion 23 formed in the channel groove 22, but the present invention is not limited to this.
  • the superconducting core wire 30 and the channel groove 22 may be fixed with an adhesive.
  • the insulating film 26 in the production of the insulating channel 20 a method of baking an electrodeposited film formed by electrodepositing insulating resin particles around the channel 21 has been described.
  • the method for forming the insulating film is not limited to this.
  • the insulating film 26 may be formed by baking a coating film formed by applying a solution of an insulating resin around the channel 21 onto the channel 21.
  • Example 1 of the present invention As a superconducting multi-core wire rod, a wire rod having a circular cross section (diameter: 0.66 mm, heat resistant temperature: 300 ° C.) composed of a copper base material and an NbTi alloy filament embedded in the base material was prepared. Further, as a channel, a copper channel having a channel groove (groove width: 0.66 mm) (a prismatic channel having a substantially quadrangular cross section having a curvature at a corner) was prepared.
  • An insulating film was formed on the outer periphery of the prepared channel using the insulating film forming apparatus shown in FIGS. 3 and 4.
  • a negatively charged polyamide-imide (PAI) particle and an electrodeposition solution containing water and a base were used as the electrodeposition solution.
  • PAI particles were electrodeposited around the channel to form an electrodeposition film.
  • the electrodeposition condition was a condition in which the thickness of the electrodeposition film formed on the surface on which the channel groove was not formed was 15 ⁇ m. Then, the electrodeposition film-attached channel on which the electrodeposition film was formed was taken out from the electrodeposition solution.
  • the channel with an electrodeposition film was heated at a temperature of 280 ° C. for 4 minutes using a heating furnace, and the generated insulating film (PAI film) was baked onto the channel to prepare an insulating channel.
  • the thickness of the insulating film covering the channel groove was 3 ⁇ m
  • the thickness of the insulating film covering the flat surface on which the channel groove was not formed was 15 ⁇ m.
  • the superconducting multi-core wire rod was housed in the channel groove of the produced insulating channel.
  • the insulating channel was pressurized from the side surface toward the center to form a protrusion on the inner wall of the opening of the channel groove to obtain an insulating superconducting wire.
  • the obtained insulating superconducting wire is wound so that the outer surface of the superconducting multi-core wire and the insulating film covering the surface opposite to the surface on which the channel groove is formed come into contact with each other to obtain a superconducting coil. It was. In the obtained superconducting coil, eddy currents are less likely to be generated in the channel, and the heat transfer efficiency between the superconducting core wire and the channel becomes high.
  • the insulating superconducting wire of the present embodiment does not easily generate an eddy current in the channel when it is wound in a coil shape, so that the loss of electrical energy flowing in the superconducting coil is small.
  • the heat transfer efficiency between the superconducting core wire and the channel is high, when the superconducting state is partially broken and transferred to the normal conducting state, the heat of the superconducting core wire is efficiently transferred to the channel. Since the temperature of the superconducting core wire can be quickly lowered, the superconducting core wire can be returned to the superconducting state at an early stage. Therefore, the insulating superconducting wire of the present embodiment can be advantageously used as a superconducting cable or a superconducting coil.
  • Insulating superconducting wire 10 Insulating superconducting wire 20 Insulating channel 21 Channel 21a Channel with electrodeposition film 21R Channel roll 22 Channel groove 23 Protruding parts 24, 25a, 25b, 25c Flat surface 26 Insulating film 30 Superconducting core wire 31 Metal base material 32 Superconducting filament 33 Superconducting multi-core wire 40 Insulating film forming device 41 Electroplated liquid tank 42 Electrodeed liquid 43 Electrode 44 DC power supply 45 Conductive wire 46 Heating furnace 47 Conveying roller

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Abstract

絶縁性超電導線材（１０）は、チャネル溝（２２）が形成されている平面（２４）およびチャネル溝２２が形成されていない平面（２５ａ）、（２５ｂ）、（２５ｃ）を有するチャネル（２１）と、チャネル（２１）のチャネル溝（２２）に収容されている超電導芯線材（３０）とを備え、チャネル（２１）は、チャネル溝（２２）が形成されていない平面（２５ａ）、（２５ｂ）、（２５ｃ）が、絶縁性皮膜（２６）で被覆されていて、超電導芯線材（３０）は絶縁性皮膜で被覆されていない。

Description

絶縁性超電導線材、絶縁性超電導線材の製造方法、超電導コイルおよび絶縁性超電導線材用のチャネル
　本発明は、ワイヤー・イン・チャネル構造の絶縁性超電導線材およびその製造方法に関する。本発明はまた、上記絶縁性超電導線材を用いた超電導コイルおよび上記絶縁性超電導線材用のチャネルにも関する。
　本願は、２０１９年７月２９日に日本に出願された特願２０１９－１３８７９９号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　超電導線材は、超電導ケーブル、超電導コイルとして利用されている。超電導ケーブルは、例えば、送電線として使用されている。超電導コイルは、例えば、磁気共鳴画像（ＭＲＩ）装置、核磁気共鳴（ＮＭＲ）装置、粒子加速器、リニアモーターカー、さらに電力貯蔵装置などの分野で使用されている。
　超電導線材としては、超電導芯線材を、チャネル溝を備えたチャネル（安定化材ともいう）のチャネル溝に収容固定した構造（ワイヤー・イン・チャネル（ＷＩＣ）構造）のものが知られている。超電導芯線材としては、金属母材と、この金属母材に埋設されている複数本の超電導フィラメントとからなる超電導多芯線材（超電導コア材ともいう）が広く利用されている。
　上記ＷＩＣ構造の超電導線材を超電導コイルとして用いる場合には、超電導線材の超電導芯線材同士が、電気的に接続して短絡しないように絶縁することが必要となる。
　特許文献１には、コイル状に巻回可能なＷＩＣ構造の超電導線材として、超電導多芯線材の周囲を電気絶縁層で被覆した状態で、チャネル溝に収容固定した絶縁性超電導線材が開示されている。
特表２０１７－５３３５７９号公報
　特許文献１に記載されている超電導芯線材の周囲のみを電気絶縁層で被覆したＷＩＣ構造の絶縁性超電導線材は、コイル状に巻回した状態では、チャネル同士が電気的に接続するため、チャネル内に渦電流が発生しやすくなる。チャネル内に渦電流が発生することは、超電導コイル内を流れる電気エネルギーの損失となる。このため、渦電流の発生は抑える必要がある。
　また、ＷＩＣ構造の超電導線材では、超電導芯線材の温度が上昇すると、超電導状態が部分的に破れて常電導状態に転移することがある。このような場合、超電導芯線材を超電導状態に早期に復帰させるため、超電導芯線材の熱をチャネルに効率よく伝熱させて、超電導芯線材の温度を速やかに低下させることが有効である。しかしながら、特許文献１に記載されているＷＩＣ構造の絶縁性超電導線材では、超電導芯線材の周囲を被覆している電気絶縁層は絶縁性を確保するために、厚さを厚くする必要がある。このため、超電導芯線材とチャネルとの間の伝熱効率が低く、超電導芯線材の熱をチャネルに効率よく伝熱させることが難しいという問題があった。
　本発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、コイル状に巻回した状態でチャネル内に渦電流が発生しにくく、超電導芯線材とチャネルとの間の伝熱効率が高いＷＩＣ構造の絶縁性超電導線材およびその製造方法を提供することにある。本発明はまた、チャネル内に渦電流が発生しにくく、超電導芯線材とチャネルとの間の伝熱効率が高い超電導コイルを提供することもその目的とする。本発明はさらに、上記のＷＩＣ構造の絶縁性超電導線材の製造に有利に用いることができる絶縁性超電導線材用のチャネルを提供することもその目的とする。
　上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る絶縁性超電導線材は、チャネル溝が形成されている面およびチャネル溝が形成されていない面を有するチャネルと、前記チャネルの前記チャネル溝に収容されている超電導芯線材とを備え、前記チャネルは、前記チャネル溝が形成されていない面が、絶縁性皮膜で被覆されていて、前記超電導芯線材は絶縁性皮膜で被覆されていないことを特徴としている。
　この構成の絶縁性超電導線材によれば、チャネルのチャネル溝が形成されていない面は絶縁性皮膜で被覆されているので、超電導芯線材とチャネルの絶縁性皮膜とが接触するようにコイル状に巻回することができ、これにより超電導芯線材同士が電気的に接続して短絡することを防止することができる。また、絶縁性超電導線材をコイル状に巻回した状態では、チャネル同士が電気的に接続しにくいため、チャネル内に渦電流が発生しにくくなる。さらに、超電導芯線材は絶縁性皮膜で被覆されていないので、超電導芯線材とチャネルとの間の伝熱効率が高くなる。
　ここで、本発明の一態様に係る絶縁性超電導線材においては、前記チャネルの前記チャネル溝が絶縁性皮膜で被覆されていて、前記チャネル溝を被覆する絶縁性皮膜の厚さが、前記チャネル溝が形成されていない面を被覆する絶縁性皮膜の厚さよりも薄い構成とされていてもよい。
　この場合、チャネルのチャネル溝が絶縁性皮膜で被覆されているので、チャネル内に渦電流がさらに発生しにくくなる。また、チャネル溝を被覆する絶縁性皮膜の厚さが、チャネル溝が形成されていない面を被覆する絶縁性皮膜の厚さよりも薄いので、超電導芯線材とチャネルとの間の伝熱効率をより高くすることができる。
　本発明の一態様に係る絶縁性超電導線材の製造方法は、上述の絶縁性超電導線材の製造方法であって、チャネル溝が形成されている面およびチャネル溝が形成されていない面を有するチャネルと、前記チャネル溝が形成されていない面を被覆する絶縁性皮膜とを備える絶縁性チャネルを用意する用意工程と、前記絶縁性チャネルの前記チャネル溝に、超電導芯線材を収容する収容工程と、を含むことを特徴としている。
　この構成の絶縁性超電導線材の製造方法によれば、チャネル溝が形成されていない面が絶縁性皮膜で被覆されている絶縁性チャネルを予め用意するので、上述の絶縁性超電導線材を工業的に有利に製造することができる。
　ここで、本発明の一態様に係る絶縁性チャネルの製造方法においては、前記絶縁性チャネルの製造工程を有し、前記絶縁性チャネルの製造工程は、電荷を有する絶縁樹脂粒子が分散されている電着液に前記チャネルを浸漬して、前記チャネルの前記チャネル溝が形成されていない面の周囲に配置した電極と、前記チャネルとの間に直流電圧を印加することによって、前記チャネルに絶縁樹脂粒子を電着させて電着膜を形成する電着工程、前記電着膜が形成された前記チャネルを前記電着液から取り出す取出工程、および前記電着膜が形成された前記チャネルを加熱して、前記電着膜を前記チャネルに焼き付ける焼付工程を含んでもよい。
　この構成の絶縁性チャネルの製造方法によれば、電着工程において、電極をチャネルのチャネル溝が形成されていない面の周囲に配置するので、チャネル溝が形成されていない面に絶縁樹脂粒子を優先的に電着させて電着膜を形成することができる。よって、チャネルのチャネル溝が形成されていない面を被覆する絶縁性皮膜の厚さは相対的に厚く、チャネル溝を被覆する絶縁性皮膜の厚さは相対的に薄くすることができる。
　本発明の一態様に係る超電導コイルは、上述の絶縁性超電導線材が、前記超電導芯線材の外面と、前記チャネル溝が形成されていない面を被覆する絶縁性皮膜とが接触するように巻回されていることを特徴としている。
　この構成の超電導コイルによれば、上述の絶縁性超電導線材を用いているため、チャネル内に渦電流が発生しにくく、超電導芯線材とチャネルとの間の伝熱効率が高くなる。
　本発明の一態様に係る絶縁性超電導線材用のチャネルは、チャネル溝が形成されている面およびチャネル溝が形成されていない面を有し、前記チャネル溝および前記チャネル溝が形成されていない面はそれぞれ絶縁性皮膜で被覆されていて、前記チャネル溝を被覆する前記絶縁性皮膜の厚さが、前記チャネル溝が形成されていない面を被覆する前記絶縁性皮膜の厚さよりも薄いことを特徴としている。
　この構成の絶縁性超電導線材用のチャネルは、チャネル溝を被覆する絶縁性皮膜の厚さが、チャネル溝が形成されていない面を被覆する絶縁性皮膜の厚さよりも薄い。このため、本発明の絶縁性超電導線材用のチャネルを用いることによって、超電導芯線材とチャネルとの間の伝熱効率が高い絶縁性超電導線材を製造することができる。
　本発明の一態様によれば、コイル状に巻回した状態でチャネル内に渦電流が発生しにくく、超電導芯線材とチャネルとの間の伝熱効率が高いＷＩＣ構造の絶縁性超電導線材およびその製造方法を提供することが可能となる。また、本発明の一態様によれば、チャネル内に渦電流が発生しにくく、超電導芯線材とチャネルとの間の伝熱効率が高い超電導コイルを提供することが可能となる。さらに、本発明の一態様によれば、上記のＷＩＣ構造の絶縁性超電導線材の製造に有利に用いることができる絶縁性超電導線材用のチャネルを提供することが可能となる。
本発明の一実施形態に係る絶縁性超電導線材の横断面図である。 本発明の一実施形態に係る絶縁性超電導線材の製造方法の一工程を示す横断面図である。 本発明の一実施形態に係る絶縁性超電導線材の製造方法の一工程を示す横断面図である。 本発明の一実施形態に係る絶縁性超電導線材において用いられる絶縁性チャネルの製造方法に有利に用いることができる絶縁性皮膜形成装置の構成の一例を示す概略図である。 図３のIV－IV線断面図である。
　以下に、本発明の一実施形態である絶縁性超電導線材、絶縁性超電導線材の製造方法、超電導コイルおよび絶縁性超電導線材用のチャネルについて、添付した図面を参照して説明する。
　図１は、本発明の一実施形態に係る絶縁性超電導線材の横断面図である。
　図１に示すように、本実施形態に係る絶縁性超電導線材１０は、絶縁性チャネル２０と、超電導芯線材３０とを備える。超電導芯線材３０は、絶縁性チャネル２０のチャネル溝２２に収容されている。チャネル溝２２には、超電導芯線材３０の形状に沿って突出した突出部２３が形成されており、この突出部２３によって、超電導芯線材３０はチャネル溝２２に固定されている。
　絶縁性チャネル２０は、チャネル２１と、チャネル２１の外周を被覆する絶縁性皮膜２６とを備える。チャネル２１は、チャネル溝２２が形成されている一つの平面２４と、チャネル溝２２が形成されていない３つの平面２５ａ、２５ｂ、２５ｃを有し、断面形状が角部に曲率のある略四角形状とされている。絶縁性皮膜２６は、絶縁性超電導線材１０をコイル状に巻回したときに、超電導芯線材３０同士が電気的に接続して短絡することを防止する機能と、チャネル２１同士が電気的に接続することを防止して、チャネル２１内での渦電流の発生を抑制する機能とを有する。
　絶縁性超電導線材１０は、チャネル溝２２が形成されている平面２４（超電導芯線材３０が収容固定されている面）と、チャネル溝２２が形成されていない平面２５ａ、２５ｂ、２５ｃとが重なるように巻回することによって、超電導芯線材３０同士が電気的に接続して短絡することを防止することができる。このため、チャネル溝２２を被覆する絶縁性皮膜２６の厚さは、チャネル溝が形成されていない平面２５ａ、２５ｂ、２５ｃを被覆する絶縁性皮膜２６の厚さよりも薄くすることができる。これによって、チャネル溝２２を被覆する絶縁性皮膜２６は、チャネル溝が形成されていない平面２５ａ、２５ｂ、２５ｃを被覆する絶縁性皮膜２６よりも熱伝導度が高くなり、超電導芯線材３０とチャネル２１との間の伝熱効率が高くなる。チャネル溝２２を被覆する絶縁性皮膜２６の厚さは、チャネル溝２２が形成されていない平面２５ａ、２５ｂ、２５ｃを被覆する絶縁性皮膜２６の厚さに対して１／１００以上９／１０以下の範囲内にあることが好ましく、１／５０以上２／３以下の範囲内にあることがより好ましく、１／１０以上１／３以下の範囲内にあることが特に好ましい。チャネル溝２２を被覆する絶縁性皮膜２６の厚さは、０．５μｍ以上４０μｍ以下の範囲内にあることが好ましく、０．５μｍ以上２０μｍ以下の範囲内にあることがさらに好ましい。チャネル溝２２が形成されていない平面２５ａ、２５ｂ、２５ｃを被覆する絶縁性皮膜２６の厚さは５μｍ以上６０μｍ以下の範囲内にあることが好ましい。
　チャネル２１の材料としては、例えば、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金を用いることができる。絶縁性皮膜２６の材料としては、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエステルイミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ホルマール樹脂などの絶縁樹脂を用いることができる。
　超電導芯線材３０は、金属母材３１と、金属母材３１に埋設されている複数本の超電導フィラメント３２とからなる超電導多芯線材３３とされている。超電導多芯線材３３の金属母材３１の材料としては、例えば、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金を用いることができる。超電導多芯線材３３の超電導フィラメント３２の材料としては、例えば、ＮｂＴｉ合金、Ｎｂ３Ｓｎを用いることができる。超電導芯線材３０は外周が絶縁性皮膜で被覆されていない状態、すなわち、超電導芯線材３０は、外面が露出している状態でチャネル溝２２に収容されている。このため、超電導芯線材３０とチャネル２１との間の伝熱効率が高くなる。また、超電導芯線材３０の外周を絶縁性皮膜で被覆する場合、超電導芯線材３０に絶縁性皮膜を焼き付けることが必要となるが、この焼き付け時の加熱によって、超電導芯線材３０の超電導特性である臨界電流値が低下することがある。これに対して、本実施形態では超電導芯線材３０は外周が絶縁性皮膜で被覆されていないので、加熱による導電性の低下が起こりにくい。
　次に、本実施形態に係る絶縁性超電導線材１０の製造方法について説明する。
　図２Ａ及び図２Ｂは、本発明の一実施形態に係る絶縁性超電導線材の製造方法の一工程を示す横断面図である。
　本実施形態の絶縁性超電導線材１０の製造方法は、用意工程と収容工程とを含む。用意工程では、図２Ａに示すように、チャネル溝２２が形成されている平面２４およびチャネル溝２２が形成されていない平面２５ａ、２５ｂ、２５ｃを有するチャネル２１と、チャネル２１の外周を被覆する絶縁性皮膜２６とを備える絶縁性チャネル２０を用意する。そして、収容工程では、絶縁性チャネル２０のチャネル溝２２に、超電導芯線材３０を収容する。
　次いで、図２Ｂに示すように、絶縁性チャネル２０を側面から中央方向（矢印方向）に加圧して、チャネル溝２２の開口部の内壁に突出部２３を形成させる。この突出部２３を形成することによって、超電導芯線材３０はチャネル溝２２に固定される。
　次に、本実施形態の絶縁性チャネル２０の製造方法について説明する。
　図３は、本発明の一実施形態に係る絶縁性超電導線材において用いられる絶縁性チャネルの製造方法に有利に用いることができる絶縁性皮膜形成装置の構成の一例を示す概略図である。図４は、図３のIV－IV線断面図である。
　図３、４に示すように、絶縁性皮膜形成装置４０は、電着液タンク４１と、加熱炉４６と、搬送ローラ４７とを備える。チャネル２１はロール状に巻かれたチャネルロール２１Ｒとして配置されている。チャネルロール２１Ｒから巻きだされた長尺状のチャネル２１は、搬送ローラ４７によって下から上に向けて搬送される。
　電着液タンク４１は、電着液４２が収容されている。電着液４２は溶剤と、溶剤に分散されている絶縁樹脂粒子を含む。絶縁樹脂粒子は電荷を有する。溶剤としては、例えば、Ｎ－メチルピロリドン（ＮＭＰ）、Ｎ，Ｎ－ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、Ｎ，Ｎ－ジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）、１，３ジメチルイミダゾリジノン、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、γ－ブチロラクトン（γ－ＢＬ）などの極性溶剤を用いることができる。これらの溶剤は、１種を単独で使用してもよいし、２種以上を組合せて使用してもよい。絶縁樹脂粒子の材料としては、例えば、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエステルイミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ホルマール樹脂などの絶縁樹脂を用いることができる。これらの絶縁樹脂は、１種を単独で使用してもよいし、２種以上を組合せて使用してもよい。電着液４２は、例えば、上記の絶縁樹脂を上記の溶剤に溶解させた絶縁樹脂溶液に、上記の絶縁樹脂の貧溶媒である水や塩基を添加混合して絶縁樹脂を析出させて絶縁樹脂粒子を生成させることによって調製することができる。
　電着液４２の絶縁樹脂粒子は、レーザー回折法によって測定される平均粒子径が０．０１μｍ以上１０μｍ以下の範囲内にあることが好ましく、０．０５μｍ以上１μｍ以下の範囲内にあることがより好ましい。
　電着液４２の絶縁樹脂粒子の含有量は、１質量％以上２０質量％以下の範囲にあることが好ましい。
　電着液タンク４１は、電極４３を備える。電極４３は、図４に示すように、チャネル溝２２が形成されている平面２４（超電導芯線材３０が収容固定される面）には対向せず、チャネル溝２２が形成されていない平面２５ａ、２５ｂ、２５ｃにのみ対向するように配置されている。電極４３を、このような形状とすることによって、チャネル溝２２が形成されていない平面２５ａ、２５ｂ、２５ｃに優先的に絶縁性皮膜２６を形成することができる。
　また、電極４３は、直流電源４４のマイナス端子と接続している。直流電源４４のプラス端子は導電線４５を介してチャネルロール２１Ｒに接続している。
　このような構成とされた絶縁性皮膜形成装置４０を用いた絶縁性チャネル２０の製造は、電着工程と、取出工程と、焼付工程とを含む方法によって行われる。
（電着工程）
　電着工程では、チャネルロール２１Ｒから巻きだされた長尺状のチャネル２１を、搬送ローラ４７によって電着液タンク４１に送る。電着液タンク４１に送られたチャネル２１は、電着液４２に浸漬される。そして、直流電源４４を用いて、電極４３とチャネル２１との間に直流電圧を印加することによって、チャネル２１のチャネル溝２２が形成されていない平面２５ａ、２５ｂ、２５ｃに優先的に絶縁樹脂粒子を電着させて電着膜を形成する。電極４３とチャネル２１との間に印加する直流電圧の電圧は１Ｖ以上３００Ｖ以下の範囲内にあることが好ましい。また、電極４３とチャネル２１との間に直流電圧を印加する時間は、０．０１秒以上３０秒以下の範囲内とすることが好ましい。このような条件で電極４３とチャネル２１との間に直流電圧を印加することによって、チャネル２１の平面２５ａ、２５ｂ、２５ｃの表面に、厚さが均一な電着膜を形成することができる。電着膜の厚さは、目的とする絶縁性皮膜２６の厚さによっても異なるが、通常は、５μｍ以上６０μｍ以下の範囲内である。
（取出工程）
　取出工程では、電着膜が形成された電着膜付きチャネル２１ａを電着液４２から取り出す。電着液４２から取り出した電着膜付きチャネル２１ａは、チャネル溝２２に電着液４２が残留しやすい。チャネル溝２２に電着液４２が残留していると、次の焼付工程において、電着液４２中の絶縁樹脂粒子がチャネル溝２２に焼き付けられて、チャネル溝２２の表面に厚い絶縁性皮膜２６で被覆されるおそれがある。このため、チャネル溝２２に残留している電着液４２は除去することが好ましい。チャネル溝２２に残留している電着液４２を除去する方法としては、例えば、チャネル溝２２に空気を吹き付ける方法を用いることができる。
（焼付工程）
　焼付工程では、電着膜が形成された電着膜付きチャネル２１ａを、加熱炉４６を用いて加熱して、電着膜をチャネル２１に焼き付ける。電着膜付きチャネル２１ａの加熱温度および時間は、電着膜が硬化して絶縁性皮膜２６を生成する温度であれば特に制限はない。加熱温度すなわち加熱炉４６の設定温度は、例えば、２００℃以上４５０℃以下の範囲内であり、加熱時間は、例えば、３０秒以上２４０秒以下の範囲内である。
　本実施形態の絶縁性超電導線材１０は、超電導ケーブルや超電導コイルとして利用することができる。超電導コイルは、絶縁性超電導線材１０が、超電導芯線材３０の外面と、チャネル溝が形成されていない平面２５ａ、２５ｂ、２５ｃを被覆する絶縁性皮膜２６とが接触するように巻回されている。絶縁性超電導線材１０は、超電導芯線材３０の外面と、チャネル溝２２が形成されている平面２４とは反対側の平面２５ｂを被覆する絶縁性皮膜２６とが接触するように巻回されていることが好ましい。
　以上のような構成とされた本実施形態の絶縁性超電導線材１０によれば、絶縁性チャネル２０の周囲が絶縁性皮膜２６で被覆されているので、超電導芯線材３０と絶縁性チャネル２０の絶縁性皮膜２６とが接触するようにコイル状に巻回することができ、これにより超電導芯線材３０同士が電気的に接続して短絡することを防止することができる。また、絶縁性超電導線材１０をコイル状に巻回した状態では、絶縁性チャネル２０同士が電気的に接続しないため、チャネル２１内に渦電流が発生しにくくなる。さらに、超電導芯線材３０は絶縁性皮膜で被覆されていないので、超電導芯線材３０とチャネル２１との間の伝熱効率が高くなる。
　また、本実施形態の絶縁性超電導線材１０においては、チャネル溝２２を被覆する絶縁性皮膜２６の厚さを、チャネル溝２２が形成されていない平面２５ａ、２５ｂ、２５ｃを被覆する絶縁性皮膜２６の厚さよりも薄くすることによって、超電導芯線材３０とチャネル２１との間の伝熱効率をより高くすることができる。
　本実施形態の絶縁性超電導線材１０の製造方法によれば、外周が絶縁性皮膜２６で被覆されている絶縁性チャネル２０を予め用意するので、上述の絶縁性超電導線材１０を工業的に有利に製造することができる。
　また、本実施形態の絶縁性チャネル２０の製造方法によれば、電着工程において、電極４３をチャネル２１のチャネル溝２２が形成されていない面の周囲に配置するので、チャネル２１のチャネル溝２２が形成されていない平面２５ａ、２５ｂ、２５ｃに絶縁樹脂粒子を優先的に電着させて電着膜を形成することができる。よって、チャネル２１のチャネル溝２２が形成されていない平面２５ａ、２５ｂ、２５ｃを被覆する絶縁性皮膜２６の厚さは相対的に厚く、チャネル溝２２を被覆する絶縁性皮膜２６の厚さは相対的に薄くすることができる。
　本実施形態の超電導コイルは、上述の絶縁性超電導線材１０を用いているため、チャネル内に渦電流が発生しにくく、超電導芯線材３０とチャネル２１との間の伝熱効率が高くなる。
　本実施形態の絶縁性超電導線材用のチャネル２１は、チャネル溝２２を被覆する絶縁性皮膜２６の厚さが、チャネル溝２２が形成されていない平面２５ａ、２５ｂ、２５ｃを被覆する絶縁性皮膜２６の厚さよりも薄いので、このチャネル２１を用いることによって、超電導芯線材３０との間の伝熱効率が高い絶縁性超電導線材１０を製造することができる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
　すなわち、本実施形態の絶縁性超電導線材１０は、以下の構成を有するが、これに限定されるものではい。
　絶縁性超電導線材１０は、チャネル溝２２を有するチャネル２１と、チャネル溝２２に収容されている超電導芯線材３０とを備える。チャネル２１は、４つの平面２４、２５ａ、２５ｂ、２５ｃを有し、断面形状が角部に曲率のある略四角形状である角柱状体であり、一つの平面２４にチャネル溝２２が形成されていて、その他の平面２５ａ、２５ｂ、２５ｃには、チャネル溝２２が形成されていない。チャネル２１は絶縁性皮膜２６で被覆されていて、チャネル溝２２を被覆する絶縁性皮膜２６の厚さが、チャネル溝２２が形成されていない平面２５ａ、２５ｂ、２５ｃを被覆する絶縁性皮膜２６の厚さよりも薄い。超電導芯線材３０は絶縁性皮膜で被覆されていない。
　例えば、チャネル２１は、断面形状が角部に曲率のある略四角形状である角柱状でなくてもよい。チャネル２１は、断面形状が円形状である円柱状体であってもよい。この場合は、チャネル溝２２を通る第１中心線と直交する第２中心線によって分けられる半円状の外周面のうち、チャネル溝が形成されていない側の外周面をチャネル溝が形成されていない面として、絶縁性皮膜で被覆してもよい。なお、チャネル溝２２は平面に形成されていることが好ましい。すなわち、チャネル２１は、少なくとも一つは平面を有し、その平面にチャネル溝２２が形成されている形状であることが好ましい。チャネル溝２２が形成されていない面の形状は、平面であってもよいし、曲面であってもよい。
　また、例えば、チャネル溝２２は絶縁性皮膜２６で被覆されていなくてもよい。この場合は、超電導芯線材３０と絶縁性チャネル２０とが直接接触するので、超電導芯線材３０と絶縁性チャネル２０との間の伝熱効率がさらに高くなる。なお、チャネル溝２２が絶縁性皮膜２６で被覆されていない絶縁性チャネル２０は、例えば、チャネル２１に絶縁性皮膜２６を形成する際に、チャネル溝２２をマスキングする方法により製造することができる。
　また、本実施形態の絶縁性超電導線材１０では、超電導芯線材３０は、金属母材３１と、金属母材３１に埋設されている複数本の超電導フィラメント３２とからなる超電導多芯線材３３とされているが、超電導芯線材３０は単一の超電導線材であってもよい。またさらに、超電導芯線材３０の断面形状は円形とされているが、超電導芯線材３０の断面形状は特に制限はなく、例えば、角部に曲率のある平角形状であってもよい。
　さらに、本実施形態の絶縁性超電導線材１０では、チャネル溝２２に形成された突出部２３によって、超電導芯線材３０とチャネル溝２２とを固定しているが、これに限定されるものではない。例えば、超電導芯線材３０とチャネル溝２２とを接着剤を用いて固定してもよい。
　またさらに、本実施形態では、絶縁性チャネル２０の製造に際して、絶縁性皮膜２６を生成させる方法として、チャネル２１の周囲に絶縁樹脂粒子を電着させて形成した電着膜を焼き付ける方法を説明したが、絶縁性皮膜の生成方法はこれに限定されるものではない。例えば、チャネル２１の周囲に絶縁樹脂の溶解液を塗布して形成した塗布膜をチャネル２１に焼き付けることによって絶縁性皮膜２６を形成してもよい。
　次に、本発明の作用効果を実施例により説明する。
［本発明例１］
　超電導多芯線材として、銅製の母材と、この母材に埋設されているＮｂＴｉ合金フィラメントとからなる断面円形状の線材（直径：０．６６ｍｍ、耐熱温度：３００℃）を用意した。また、チャネルとして、チャネル溝（溝の幅：０．６６ｍｍ）を備えた銅製のチャネル（断面が角部に曲率のある略四角形状である角柱状のチャネル）を用意した。
　用意したチャネルの外周に、図３、４に示す絶縁性皮膜形成装置を用いて、絶縁性皮膜を形成した。電着液としては、負の電荷を有するポリアミドイミド（ＰＡＩ）粒子と水と塩基を含有する電着液を用いた。この電着液に、チャネルを浸漬して、電極とチャネルとの間に直流電圧を印加することによって、チャネルの周囲にＰＡＩ粒子を電着させて電着膜を形成した。電着の条件は、チャネル溝が形成されていない面に形成された電着膜の厚さが１５μｍとなる条件とした。次いで、電着液から電着膜が形成された電着膜付きチャネルをから取り出した。そして、電着膜付きチャネルを、加熱炉を用いて２８０℃の温度で４分間加熱して、生成した絶縁性皮膜（ＰＡＩ皮膜）をチャネルに焼き付けて、絶縁性チャネルを作製した。得られた絶縁性チャネルは、チャネル溝を被覆する絶縁性皮膜の厚さが３μｍで、チャネル溝が形成されていない平面を被覆する絶縁性皮膜の厚さが１５μｍであった。
　次に、図２Ａに示すように、作製した絶縁性チャネルのチャネル溝に超電導多芯線材を収容した。その後、図２Ｂに示すように、絶縁性チャネルを側面から中央方向に向かって加圧して、チャネル溝の開口部の内壁に突出部を形成させて、絶縁性超電導線材を得た。
　得られた絶縁性超電導線材を、超電導多芯線材の外面とチャネル溝が形成されている面とは反対側の面を被覆する絶縁性皮膜とが接触するように巻回して、超電導コイルを得た。得られた超電導コイルは、チャネル内に渦電流が発生しにくく、超電導芯線材とチャネルとの間の伝熱効率が高くなる。
　本実施形態の絶縁性超電導線材は、コイル状に巻回した状態でチャネル内に渦電流が発生しにくいため、超電導コイル内を流れる電気エネルギーの損失が少ない。また、超電導芯線材とチャネルとの間の伝熱効率が高いので、超電導状態が部分的に破れて常電導状態に転移した場合には、超電導芯線材の熱をチャネルに効率よく伝熱させて、超電導芯線材の温度を速やかに低下させることができるので、超電導芯線材を超電導状態に早期に復帰させることができる。このため、本実施形態の絶縁性超電導線材は、超電導ケーブルや超電導コイルとして有利に利用することができる。
　１０　絶縁性超電導線材
　２０　絶縁性チャネル
　２１　チャネル
　２１ａ　電着膜付きチャネル
　２１Ｒ　チャネルロール
　２２　チャネル溝
　２３　突出部
　２４、２５ａ、２５ｂ、２５ｃ　平面
　２６　絶縁性皮膜
　３０　超電導芯線材
　３１　金属母材
　３２　超電導フィラメント
　３３　超電導多芯線材
　４０　絶縁性皮膜形成装置
　４１　電着液タンク
　４２　電着液
　４３　電極
　４４　直流電源
　４５　導電線
　４６　加熱炉
　４７　搬送ローラ

Claims (6)

  1. 　チャネル溝が形成されている面およびチャネル溝が形成されていない面を有するチャネルと、前記チャネルの前記チャネル溝に収容されている超電導芯線材とを備え、
    　前記チャネルは、前記チャネル溝が形成されていない面が、絶縁性皮膜で被覆されていて、
    　前記超電導芯線材は絶縁性皮膜で被覆されていないことを特徴とする絶縁性超電導線材。
  2. 　請求項１に記載の絶縁性超電導線材において、
    　前記チャネルの前記チャネル溝が絶縁性皮膜で被覆されていて、前記チャネル溝を被覆する絶縁性皮膜の厚さが、前記チャネル溝が形成されていない面を被覆する絶縁性皮膜の厚さよりも薄いことを特徴とする絶縁性超電導線材。
  3. 　請求項１または２に記載の絶縁性超電導線材の製造方法であって、
    　チャネル溝が形成されている面およびチャネル溝が形成されていない面を有するチャネルと、前記チャネル溝が形成されていない面を被覆する絶縁性皮膜とを備える絶縁性チャネルを用意する用意工程と、
    　前記絶縁性チャネルの前記チャネル溝に、超電導芯線材を収容する収容工程と、
    　を含むことを特徴とする絶縁性超電導線材の製造方法。
  4. 　前記絶縁性チャネルの製造工程を有し、
    　前記絶縁性チャネルの製造工程は、電荷を有する絶縁樹脂粒子が分散されている電着液に前記チャネルを浸漬して、前記チャネルの前記チャネル溝が形成されていない面の周囲に配置した電極と、前記チャネルとの間に直流電圧を印加することによって、前記チャネルに絶縁樹脂粒子を電着させて電着膜を形成する電着工程、前記電着膜が形成された前記チャネルを前記電着液から取り出す取出工程、および前記電着膜が形成された前記チャネルを加熱して、前記電着膜を前記チャネルに焼き付ける焼付工程を含むことを特徴とする請求項３に記載の絶縁性超電導線材の製造方法。
  5. 　請求項１または２に記載の絶縁性超電導線材が、前記超電導芯線材の外面と、前記チャネル溝が形成されていない面を被覆する絶縁性皮膜とが接触するように巻回されていることを特徴とする超電導コイル。
  6. 　チャネル溝が形成されている面およびチャネル溝が形成されていない面を有し、
    　前記チャネル溝および前記チャネル溝が形成されていない面はそれぞれ絶縁性皮膜で被覆されていて、
    　前記チャネル溝を被覆する前記絶縁性皮膜の厚さが、前記チャネル溝が形成されていない面を被覆する前記絶縁性皮膜の厚さよりも薄いことを特徴とする絶縁性超電導線材用のチャネル。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2000294053A (ja) * 1999-04-12 2000-10-20 Kobe Steel Ltd 安定化複合超電導線材およびその製造方法
JP2009544113A (ja) * 2006-07-14 2009-12-10 シーメンス マグネット テクノロジー リミテッド 線材内蔵チャネル型超伝導体
JP2017186623A (ja) * 2016-04-06 2017-10-12 三菱マテリアル株式会社 超伝導安定化材、超伝導線及び超伝導コイル

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000294053A (ja) * 1999-04-12 2000-10-20 Kobe Steel Ltd 安定化複合超電導線材およびその製造方法
JP2009544113A (ja) * 2006-07-14 2009-12-10 シーメンス マグネット テクノロジー リミテッド 線材内蔵チャネル型超伝導体
JP2017186623A (ja) * 2016-04-06 2017-10-12 三菱マテリアル株式会社 超伝導安定化材、超伝導線及び超伝導コイル

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