(57)【要約】【課題】外力が作用しても特性劣化が起きることがない超電導線材及びその製造方法を提供する。【解決手段】主面１６ａ及び側面１６ｂを有する基材１６と、基材１６の主面１６ａ上に積層された超電導層１４と、超電導層１４上に積層された保護層１５とを備える超電導積層体２０を有する超電導線材１０であって、基材１６の幅方向の少なくとも一方の側面１７に切欠部１７ａを有し、切欠部１７ａの上端は超電導層１４の側面に連続し、かつ、切欠部１７ａ上に基材１６又は超電導層１４に由来する材料を有しない。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
主面及び側面を有する基材と、前記基材の主面上に積層された超電導層と、前記超電導層上に積層された保護層とを備える超電導積層体を有する超電導線材であって、
前記基材の幅方向の少なくとも一方の側面に切欠部を有し、前記切欠部の上端は前記超電導層の側面に連続し、かつ、前記切欠部上に前記基材又は前記超電導層に由来する材料を有しないことを特徴とする超電導線材。
【請求項２】
前記切欠部の幅が、平均１０μｍ以上であることを特徴とする請求項１に記載の超電導線材。
【請求項３】
前記基材は、金属基板と、前記金属基板上に積層された下地層と、前記下地層上に積層された中間層とを有し、前記超電導層は、前記中間層上に積層されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の超電導線材。
【請求項４】
前記切欠部が、前記基材の幅方向の両方の側面に形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の超電導線材。
【請求項５】
前記切欠部が、前記基材の長手方向に直交する横断面において、幅方向に延びる底部と厚さ方向に延びる側部とを有するＬ字状に形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の超電導線材。
【請求項６】
前記切欠部が、前記基材の長手方向に直交する横断面において、湾曲した傾斜面を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の超電導線材。
【請求項７】
前記超電導積層体の周囲が第２保護層によって全周にわたり覆われていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の超電導線材。
【請求項８】
前記第２保護層の外周が安定化層により覆われていることを特徴とする請求項７に記載の超電導線材。
【請求項９】
主面及び側面を有する基材と、前記基材の主面上に積層された超電導層と、前記超電導層上に積層された保護層とを備える超電導積層体を有する超電導線材の製造方法であって、
前記基材上に、前記超電導層及び前記保護層を順に成膜する成膜工程と、
前記基材の長手方向に沿って延び、前記保護層の側から前記超電導層を貫通して前記基材の主面に達する溝を形成する溝加工工程と、
前記溝の内側で前記基材を切断して、前記基材の幅方向の少なくとも一方の側面に切欠部を有し、前記切欠部の上端は前記超電導層の側面に連続し、かつ、前記切欠部上に前記基材又は前記超電導層に由来する材料を有しない前記超電導積層体を得る切断工程と、を有することを特徴とする超電導線材の製造方法。
【請求項１０】
前記切断工程において、前記溝の幅が、平均２０μｍ以上であることを特徴とする請求項９に記載の超電導線材の製造方法。
【請求項１１】
前記成膜工程において、前記基材は、金属基板と、前記金属基板上に積層された下地層と、前記下地層上に積層された中間層とを有し、前記中間層上に前記超電導層を積層することを特徴とする請求項９又は１０に記載の超電導線材の製造方法。
【請求項１２】
前記溝加工工程において、前記溝の深さをｄ、前記金属基板の厚さをｔ１、前記下地層及び前記中間層の合計の厚さをｔ２、前記超電導層及び前記保護層の合計の厚さをｔ３とするとき、ｔ３＜ｄ≦ｔ３＋ｔ２＋０．５ｔ１の範囲内とすることを特徴とする請求項１１に記載の超電導線材の製造方法。
【請求項１３】
前記溝加工工程において形成される溝の幅をｗ３とし、前記切断工程において前記基材が除去される切断幅をｗ４とし、前記超電導積層体において前記切欠部の幅をｗ５とするとき、ｗ３−ｗ４＞ｗ５、かつｗ５＜ｗ３であることを特徴とする請求項９〜１２のいずれか１項に記載の超電導線材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超電導線材及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、特許文献１に記載されているように、基板上に酸化物超電導層が形成された超電導線材が知られている。この種の超電導線材は、製造効率を高めるために、幅が広い基板上に超電導層等を積層した後、超電導線材の用途に応じて所定の幅に切断して細線化する製造方法により製造されている。細線化の手法として、特許文献１では、回転刃で切断する機械スリット加工が開示されている。また、特許文献２では、連続レーザーを照射することで切断するレーザースリット加工が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１２４０６号公報
【特許文献２】特開２０１２−１６９０５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
超電導コイルに通電すると、超電導コイルの厚み方向に電磁力が働く。この電磁力によって酸化物超電導線材の側部に強い圧縮力が作用すると、金属安定化層の側部が損傷を受け、損傷箇所を起点として層剥離、水分浸入などが起き、超電導コイルの特性が劣化する可能性がある。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、外力が作用しても特性劣化が起きることがない超電導線材及びその製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するため、本発明は、主面及び側面を有する基材と、前記基材の主面上に積層された超電導層と、前記超電導層上に積層された保護層とを備える超電導積層体を有する超電導線材であって、前記基材の幅方向の少なくとも一方の側面に切欠部を有し、前記切欠部の上端は前記超電導層の側面に連続し、かつ、前記切欠部上に前記基材又は前記超電導層に由来する材料を有しないことを特徴とする超電導線材を提供する。
【０００７】
前記切欠部の幅が、平均１０μｍ以上であってもよい。
前記基材は、金属基板と、前記金属基板上に積層された下地層と、前記下地層上に積層された中間層とを有し、前記超電導層は、前記中間層上に積層されていてもよい。
前記切欠部が、前記基材の幅方向の両方の側面に形成されていてもよい。
前記切欠部が、前記基材の長手方向に直交する横断面において、幅方向に延びる底部と厚さ方向に延びる側部とを有するＬ字状に形成されていてもよい。
前記切欠部が、前記基材の長手方向に直交する横断面において、湾曲した傾斜面を有してもよい。
【０００８】
前記超電導積層体の周囲が第２保護層によって全周にわたり覆われていてもよい。
前記第２保護層の外周が安定化層により覆われていてもよい。
【０００９】
また、本発明は、主面及び側面を有する基材と、前記基材の主面上に積層された超電導層と、前記超電導層上に積層された保護層とを備える超電導積層体を有する超電導線材の製造方法であって、前記基材上に、前記超電導層及び前記保護層を順に成膜する成膜工程と、前記基材の長手方向に沿って延び、前記保護層の側から前記超電導層を貫通して前記基材の主面に達する溝を形成する溝加工工程と、前記溝の内側で前記基材を切断して、前記基材の幅方向の少なくとも一方の側面に切欠部を有し、前記切欠部の上端は前記超電導層の側面に連続し、かつ、前記切欠部上に前記基材又は前記超電導層に由来する材料を有しない前記超電導積層体を得る切断工程と、を有することを特徴とする超電導線材の製造方法を提供する。
【００１０】
前記切断工程において、前記溝の幅が、平均２０μｍ以上であってもよい。
前記成膜工程において、前記基材は、金属基板と、前記金属基板上に積層された下地層と、前記下地層上に積層された中間層とを有し、前記中間層上に前記超電導層を積層してもよい。
前記溝加工工程において、前記溝の深さをｄ、前記金属基板の厚さをｔ１、前記下地層及び前記中間層の合計の厚さをｔ２、前記超電導層及び前記保護層の合計の厚さをｔ３とするとき、ｔ３＜ｄ≦ｔ３＋ｔ２＋０．５ｔ１の範囲内としてもよい。
【００１１】
前記溝加工工程において形成される溝の幅をｗ３とし、前記切断工程において前記基材が除去される切断幅をｗ４とし、前記超電導積層体において前記切欠部の幅をｗ５とするとき、ｗ３−ｗ４＞ｗ５、かつｗ５＜ｗ３であってもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、外部から超電導線材の幅方向の力を受けたとしても、その影響は超電導層に及びにくい。そのため、超電導線材及びこれを用いた超電導コイルの特性が悪化するのを回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１実施形態の超電導線材を示す断面図である。
【図２】第２実施形態の超電導線材を示す断面図である。
【図３】第３実施形態の超電導線材を示す断面図である。
【図４】第４実施形態の超電導線材を示す断面図である。
【図５】成膜工程で得られた超電導積層体を模式的に示す斜視図である。
【図６】溝加工工程で得られた超電導積層体を模式的に示す斜視図である。
【図７】溝加工工程で得られた超電導線材を模式的に示す斜視図である。
【図８】溝加工工程の一例を示す斜視図である。
【図９】レーザースリット加工による切断工程を例示する斜視図である。
【図１０】機械スリット加工による切断工程を例示する斜視図である。
【図１１】超電導積層体又は超電導線材の加工方法を例示する側面図である。
【図１２】第２保護層及び安定化層を有する超電導線材を例示する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、好適な実施形態に基づき、図面を参照して本発明を説明する。なお、各図面は模式図である。各構成要素の寸法比率は各部を認識可能とするため、適宜変更している。
【００１５】
図１〜４に、第１〜第４実施形態の超電導線材１０，１０Ｗ，１０Ａ，１０Ｂを示す。図１〜４は、超電導積層体２０の長手方向に直交する横断面を示しており、横断面の左右は幅方向、横断面の上下は厚さ方向である。超電導積層体２０の長手方向、幅方向、厚さ方向は、それぞれ基材１６の長手方向、幅方向、厚さ方向に一致する。超電導層１４の幅方向、厚さ方向は、それぞれ基材１６の幅方向、厚さ方向に一致する。超電導線材１０，１０Ｗ，１０Ａ，１０Ｂは、超電導積層体２０の外周に他の構造を含んでいてもよいが、詳細は後述する。
【００１６】
図１に示す第１実施形態の超電導線材１０は、主面１６ａを有する基材１６と、基材１６の主面１６ａ上に積層された超電導層１４と、超電導層１４上に積層された第１保護層１５とを備える超電導積層体２０を有する。ここで、超電導層１４上の保護層を第１保護層１５と称するのは、後述する第２保護層４１と区別するためである。
基材１６は、金属基板１１と、金属基板１１上に積層された下地層１２と、下地層１２上に積層された中間層１３とを有する。この場合、基材１６の主面１６ａは、中間層１３上の面であり、超電導層１４は、中間層１３上に積層されている。基材１６は、幅方向の両側に側面１６ｂ，１７を有し、一方の側面１７に切欠部１７ａを有する。
第１実施形態の場合、他方の側面１６ｂは切欠部１７ａを有せず、切欠部１７ａは、基材１６の長手方向に直交する横断面において、湾曲した傾斜面１７ｃを有する。
【００１７】
図２に示す第２実施形態の超電導線材１０Ｗは、基材１６の幅方向の両方の側面１７に切欠部１７ａを有すること以外は、第１実施形態と同様である。この場合、基材１６の両方の側面１７が、湾曲した傾斜面１７ｃを有する。
図３に示す第３実施形態の超電導線材１０Ａは、切欠部１７ａが、基材１６の長手方向に直交する横断面において、平坦な傾斜面１７ｄを有すること以外は、第１実施形態と同様である。なお、基材１６の両方の側面１７が、平坦な傾斜面１７ｄを有する切欠部１７ａを有してもよい。
図４に示す第４実施形態の超電導線材１０Ｂは、切欠部１７ａが、基材１６の長手方向に直交する横断面において、幅方向に延びる底部１７ｅと厚さ方向に延びる側部１７ｆとを有するＬ字状に形成されていること以外は、第１実施形態と同様である。なお、基材１６の両方の側面１７が、底部１７ｅ及び側部１７ｆを有するＬ字状の切欠部１７ａを有してもよい。
また、基材１６の両方の側面１７に切欠部１７ａを有する場合は、側面１７ごとに切欠部１７ａの形状が異なってもよい。
【００１８】
第１〜第４実施形態に共通して、超電導積層体２０は、基材１６の幅方向の少なくとも一方の側面１７に切欠部１７ａを有する。この切欠部１７ａの上端は超電導層１４の側面に連続している。かつ、切欠部１７ａ上に基材１６又は超電導層１４に由来する材料を有しない。ここで切欠部１７ａ上とは、基材１６の主面１６ａ上に超電導層１４が積層される側を意味する。基材１６の切欠部１７ａを有する側面１７において、切欠部１７ａ上とは反対側である下側の部分１７ｂは、基材１６の主面１６ａに垂直でもよいが、例えば図１に示すように、切欠部１７ａ側から基材１６の裏面１６ｃ側に向かって基材１６の幅が大きくなるように傾斜していてもよい。切欠部１７ａとその下側の部分１７ｂとの境界は、例えば基材１６の裏面１６ｃから単調に連続する面を下側の部分１７ｂとし、そこから幅方向の内側に屈曲する箇所を切欠部１７ａとの境界としてもよい。切欠部１７ａは、超電導積層体２０を構成する各層の界面とは連続しない不連続面であってもよい。ここで、不連続面とは、例えば傾斜等が前記界面とは一致しない面である。
【００１９】
切欠部１７ａの幅ｗは、平均１０μｍ以上であることが好ましい。ここで、切欠部１７ａの幅ｗには、切欠部１７ａより下側の部分１７ｂに傾斜があっても、その傾斜による幅を含まない。幅ｗの平均は、例えば長手方向の座標をｙとするとき、幅ｗの分布ｗ（ｙ）を長さＬの区間で積分し長さを除した値により（１／Ｌ）∫ｗ（ｙ）ｄｙとして算出してもよい。
【００２０】
金属基板１１は、例えばテープ状の金属基板であり、厚さ方向の両側に主面を有する。本実施形態では、超電導層１４が積層される側を主面１６ａとし、その反対側を裏面１６ｃのように区別する。金属基板１１を構成する金属の具体例として、ハステロイ（登録商標）に代表されるニッケル合金、ステンレス鋼、ニッケル合金に集合組織を導入した配向Ｎｉ−Ｗ合金などが挙げられる。金属の結晶の並びを揃えて配向させた配向基板を金属基板１１として用いる場合、下地層１２及び中間層１３を形成せずに、金属基板１１上に直接、超電導層１４を形成することができる。金属基板１１の厚さは、目的に応じて適宜調整すれば良く、例えば１０〜１０００μｍの範囲である。
【００２１】
下地層１２及び中間層１３は、例えば金属基板１１側から超電導層１４側に向かう順で、拡散防止層、ベッド層、配向層、キャップ層等を有してもよい。これらの層は必ずしも１層ずつ設けられるとは限らず、一部の層を省略する場合や、同種の層を２以上繰り返し積層する場合もある。下地層１２及び中間層１３は、金属酸化物であってもよい。配向性に優れた中間層１３の上に超電導層１４を成膜することにより、配向性に優れた超電導層１４を容易に得ることができる。
【００２２】
超電導層１４は、例えば希土類元素を含む酸化物超電導体から構成することができる。酸化物超電導体としては、例えば一般式ＲＥＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−ｘ（ＲＥ１２３）、ＲＥＢＣＯ等で表されるＲＥ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ系酸化物超電導体が挙げられる。希土類元素ＲＥとしては、Ｙ，Ｌａ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｇｄ，Ｅｒ等の１種又は２種以上が挙げられる。超電導層１４は、人工的な結晶欠陥として、異種材料による人工ピンなどが導入されてもよい。超電導層１４の厚さは、例えば０．５〜５μｍ程度である。
【００２３】
次に、超電導線材の製造方法の実施形態として、基材１６の側面１７に切欠部１７ａを有する超電導積層体２０を作製する方法について説明する。
まず、図５に示すように、成膜工程として、基材１６の主面１６ａ上に、超電導層１４及び第１保護層１５を順に成膜して、幅広の超電導積層体２１を得る。超電導積層体２１における基材１６の幅ｗ１としては、例えば１０〜１００ｍｍが挙げられる。
次に、図６に示すように、溝加工工程として、基材１６の長手方向に沿って延び、第１保護層１５の側から超電導層１４を貫通して基材１６の主面１６ａに達する溝１８を形成する。溝加工後の超電導積層体２２の幅方向に複数の溝１８が並列されてもよい。
次に、図７に示すように、切断工程として、溝１８の内側で基材１６を切断する。切断部１９は、溝１８から基材１６の裏面１６ｃに達する。これにより、基材１６の幅方向の少なくとも一方の側面１７に切欠部１７ａを有する超電導積層体２０が得られる。
【００２４】
本実施形態の製造方法によれば、切断工程により、複数本の細線化された超電導積層体２０が得られる。また、溝１８の内側で基材１６を切断することにより、超電導層１４の側面に損傷が生じることを抑制することができる。この場合、溝１８と同じ幅で基材１６を切断した場合に比べて、使用時の超電導層における損傷の発生頻度及び損傷の大きさを低減することができる。
【００２５】
溝加工工程において、溝１８の深さｄは、金属基板１１の厚さｔ１、下地層１２及び中間層１３の合計の厚さｔ２、超電導層１４及び第１保護層１５の合計の厚さｔ３に対して、ｔ３＜ｄ≦ｔ３＋ｔ２＋０．５ｔ１の範囲内とすることが好ましい。これにより、溝１８が形成された箇所においても、金属基板１１が０．５ｔ１以上の厚さで残るため、その後の加工に必要な機械的強度を確保することができる。下地層１２及び中間層１３の合計の厚さｔ２は特に限定されないが、平均０．１μｍ以上が挙げられる。超電導層１４及び第１保護層１５の合計の厚さｔ３は特に限定されないが、平均２μｍ以上が挙げられる。
【００２６】
細線化前の基材１６の幅をｗ１、溝１８の幅方向の中心において基材１６が分割されると仮定したときの分割幅をｗ２、溝１８の幅をｗ３とするとき、ｗ１≒Ｎ×ｗ２及びｗ２≧ｗ３であることが好ましい。ここで、Ｎは、細線化後に基材１６が分割される本数である。この場合、溝１８の本数はＮ−１となる。溝１８の幅ｗ３としては、長手方向にわたる平均で２０μｍ以上が好ましい。溝１８の幅ｗ３の上限は特に制限されないが、細線化後の線材幅の確保又は材料の無駄を抑制する等の観点から、１ｍｍ以下が挙げられる。横断面における溝１８の断面形状は特に限定されず、例えば円弧状、矩形状等が挙げられる。溝１８が複数ある場合は、溝１８ごとに断面形状が異なってもよい。
【００２７】
切断工程において基材１６が除去される切断部１９の幅ｗ４は、溝加工工程で形成する溝１８の幅ｗ３より小さい。これにより、細線化後の超電導積層体２０は、幅がｗ５の切欠部１７ａを有するので、外部から基材１６の幅方向の力を受けたとしても、その影響は超電導層１４に及びにくい。そのため、超電導線材及びこれを用いた超電導コイルの特性が悪化するのを回避することができる。
【００２８】
図８に、溝加工工程の一例を示す。溝加工手段３１は、パルスレーザー光３１ａを照射するためのパルスレーザー装置（図示せず）と、溝加工用アシストガス３１ｂを吹き付けるための装置（図示せず）を有する。溝加工前の超電導積層体２１に対し、パルスレーザー光３１ａを照射することで、溝１８を形成することができる。溝加工工程において、パルス幅１０ｐｓ以下のパルスレーザーを用いることが好ましい。これにより、少なくとも超電導層１４に熱歪が発生する前に加工が終了し、非熱加工を実現することができる。溝１８を加工した部分の周囲で、超電導層１４に熱歪に起因する損傷の発生を防止することができる。
【００２９】
溝１８は、第１保護層１５及び超電導層１４を貫通するため、超電導層１４の分断を非熱加工で行うことができる。溝１８が金属基板１１まで達する場合、切断工程において金属基板１１を加工する際に発生するドロス等が超電導層１４に及びにくくなるので好ましい。溝１８が金属基板１１の一部を除去する場合の深さは、上述したように、金属基板１１の厚さｔ１の０．５倍以下が好ましく、０．１倍、０．２倍、０．３倍、０．４倍、これらの前後又は中間の値が挙げられる。
【００３０】
溝加工工程にパルスレーザー光を用いる場合、レーザー波長１１００ｎｍ以下、パルス幅１０ｐｓ以下、パルスエネルギー２０μＪ以上のパルスレーザーにより、少なくとも超電導層１４を除去することが好ましい。溝加工工程において、溝１８を加工する箇所の周囲に不活性ガス又はアシストガスを吹き付けてもよい。不活性ガスとしては窒素、アルゴン等が挙げられる。アシストガスとしては乾燥空気等が挙げられる。不活性ガスを用いる場合、加工部の周囲の酸化を抑制することができる。
【００３１】
切断工程において、連続波（ＣＷ）レーザー等のレーザー照射により基材１６を切断してもよい。図９に、レーザースリット加工による切断工程の一例を示す。レーザースリット手段３２は、ＣＷレーザー光３２ａを照射するためのＣＷレーザー装置（図示せず）とスリット加工用アシストガス３２ｂを吹き付けるための装置（図示せず）を有する。溝１８の内部にＣＷレーザー光３２ａを照射して、基材１６を切断することができる。溝加工工程に用いるパルスレーザーの光軸と、ＣＷレーザーの光軸が一対となるように位置合わせされていてもよい。例えば、パルスレーザーの射出部とＣＷレーザーの射出部とが長手方向に所定の間隔を介して連動してもよい。
また、切断工程において、機械的に回転刃により基材１６を切断してもよい。図１０に、機械スリット加工による切断工程の一例を示す。機械スリット手段３３は回転刃３３ａを含む。溝１８の内部に回転刃３３ａを挿入して、基材１６を切断することができる。
【００３２】
溝加工工程又は切断工程を行う際、図１１に示すように、送り出しリール３４と巻き取りリール３５との間で超電導積層体２１，２２を搬送し、加工台３６上で加工手段３７により超電導積層体２１，２２を加工してもよい。ここで加工手段３７とは、図８に示す溝加工手段３１、図９に示すレーザースリット手段３２、図１０に示す機械スリット手段３３が挙げられる。なお、図８〜図１０において、加工台３６における超電導積層体２１，２２の幅方向をＸ、長手方向をＹと表示した。また、図１１において、加工台３６における超電導積層体２１，２２の厚さ方向をＺ、長手方向をＹと表示した。
【００３３】
図７に示すように、細線化後の超電導積層体２０は、基材１６の少なくとも一方の側面１７に、溝１８に由来する切欠部１７ａを有する。切欠部１７ａより下側の部分１７ｂは、基材１６を切断した切断部１９に由来する。細線化後の超電導積層体２０は、基材１６の片側に切欠部１７ａを有し、反対側は当初の基材１６の側面１６ｂに由来して切欠部１７ａを有しない構造となる場合と、基材１６の両側に切欠部１７ａを有する場合とがある。いずれの場合も、細線化後の超電導層１４のｗ２ａ又はｗ２ｂは、細線化後の基材１６の幅ｗ６ａ又はｗ６ｂよりも小さくなる。基材１６の片側に切欠部１７ａを有する場合はｗ２ａ＜ｗ６ａ、両側に切欠部１７ａを有する場合はｗ２ｂ＜ｗ６ｂである。
【００３４】
細線化後の超電導積層体２０において切欠部１７ａの幅をｗ５とするとき、溝１８の幅ｗ３及び切断部１９の幅ｗ４に対して、ｗ３−ｗ４＞ｗ５、かつｗ５＜ｗ３となることが好ましい。切欠部１７ａの幅ｗ５としては、平均１０μｍ以上が好ましい。なお、図７に示す切欠部１７ａの幅ｗ５は、図１〜４に示す切欠部１７ａの幅ｗに対応する。
【００３５】
超電導層１４及び第１保護層１５を成膜する場合には、図１２の符号１４ｂ，１４ｃ，１５ｂ，１５ｃに示すように、基材１６の側面１６ｂ又は裏面１６ｃに回り込んで成膜される場合がある。本実施形態のように、成膜工程の後に溝加工工程及び切断工程を行う場合には、切欠部１７ａを有する基材１６の側面１７に超電導層１４及び第１保護層１５が成膜されない構造となる。超電導層１４の成膜工程時に基材１６の主面１６ａに溝等の凹凸がなく、主面１６ａ全体が平坦で、かつ、溝加工工程又は切断工程の後に超電導層１４の成膜工程を行わない製造方法を採用することができる。これにより、基材１６上に加工屑が残った上に超電導層１４を成膜することがなく、全幅にわたって配向不良のない超電導層１４を得ることができる。なお、図１２には図１に対応する構造を例示したが、図２〜４等、他の構造でも同様である。基材１６の両側の側面１７に切欠部１７ａを有する場合は、両側の側面１７に超電導層１４及び第１保護層１５が成膜されない構造とすることができる。なお、側面１６ｂ上の超電導層１４ｂ及び第１保護層１５ｂ、又は裏面１６ｃ上の超電導層１４ｃ及び第１保護層１５ｃは必須の構成ではなく、これらの少なくとも一部が省略されてもよい。
【００３６】
細線化工程後、第２保護層４１又は安定化層４２等の金属層４０を超電導積層体２０の外周に形成する金属層形成工程を行うことが好ましい。図１２は、図１の超電導線材１０が金属層４０として第２保護層４１及び安定化層４２を有する場合を例示する。図２〜４の超電導線材１０Ｗ，１０Ａ，１０Ｂも同様に、金属層４０として第２保護層４１及び安定化層４２を有することができる。第１保護層１５及び第２保護層４１の材質としては、例えば銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、金と銀との合金（Ａｕ−Ａｇ）、その他の銀合金、銅合金、金合金等が挙げられる。第１保護層１５の厚さとしては、例えば０．５〜３０μｍが挙げられる。第２保護層４１の厚さとしては、例えば０．５〜３０μｍが挙げられる。第１保護層１５又は第２保護層４１の厚さの上限は特に３０μｍに制限されるものではないが、成膜の回数又は材料の使用量の増加によるコスト増を回避することが好ましい。
【００３７】
超電導積層体２０の周囲で、少なくとも超電導層１４の表面及び側面を第１保護層１５又は第２保護層４１で覆うことにより、超電導層１４の露出を防ぎ、機械的強度、導電性を確保することができる。超電導層１４又は中間層１３の側面を第２保護層４１で覆う場合、第２保護層４１を超電導積層体２０の外周全体に形成することにより、基材１６の両方の側面１６ｂ，１７を覆うことができる。なお、ここで基材１６の両方の側面１６ｂ，１７を覆う手法は、片方が切欠部１７ａを有しない側面１６ｂである場合に限らず、両方が切欠部１７ａを有する側面１７である場合にも適用することができる。
【００３８】
第１保護層１５及び第２保護層４１は、例えばスパッタリング、蒸着等により形成することができる。切欠部１７ａ上に第２保護層４１を成膜する場合、切欠部１７ａの形状としては、第２保護層４１の材料が直線的に飛来しても切欠部１７ａ上を隈なく覆うことができるように、基材１６の上方及び側方に向かう傾斜面を有することが好ましい。傾斜面としては、例えば図１又は図２に示すように湾曲した傾斜面１７ｃでもよく、図３に示すように平坦な傾斜面１７ｄでもよい。
【００３９】
基材１６が下地層１２及び中間層１３を含む場合には、第２保護層４１が下地層１２及び中間層１３の側面を覆うことが好ましい。これにより、下地層１２及び中間層１３の損傷、劣化等が超電導層１４に波及する等の影響を抑制することができる。第１保護層１５又は第２保護層４１を形成する前又は後に、酸素アニール工程を有してもよい。これにより、超電導積層体２０を構成する層間の密着力を向上することができる。
【００４０】
第２保護層４１の外周には、安定化層４２を有してもよい。安定化層４２はＣｕ等の金属から形成することができる。安定化層４２は、第１保護層１５及び第２保護層４１を有する超電導積層体２０を一体に覆っている。これにより、切欠部１７ａを有する基材１６の側面１７が、第２保護層４１及び安定化層４２により覆われる構造となる。安定化層４２の厚さとしては、例えば５〜３００μｍである。安定化層４２の外周形状は、超電導積層体２０の外周における凹凸形状の起伏を緩和することが好ましい。安定化層４２の厚さが超電導積層体２０の外周における位置の違いに応じて所定範囲内で変動してもよい。安定化層４２は、例えば電解めっきにより形成することができる。
【００４１】
第２保護層４１又は安定化層４２等の金属層４０を超電導積層体２０の周囲に形成する工程において、細線化後の超電導層１４の幅が基材１６の幅より小さいことにより、金属層４０の形成に際して超電導積層体２０を搬送するプーリー、コロ等が超電導積層体２０の側面に接触しても、超電導層１４に損傷が発生することを抑制することができる。
【００４２】
以上、本発明を好適な実施形態に基づいて説明してきたが、本発明は上述の実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。改変としては、各実施形態における構成要素の追加、置換、省略、その他の変更が挙げられる。また、２以上の実施形態に用いられた構成要素を適宜組み合わせることも可能である。
【００４３】
超電導線材の外周には、電気絶縁を確保するため、ポリイミド等の絶縁テープの巻き付け、樹脂層の形成等により電気絶縁層を設けてもよい。超電導線材の外周に安定化層を設ける場合は、安定化層の外周に電気絶縁層が設けられる。なお、電気絶縁層は必須ではなく、超電導線材の用途に応じて電気絶縁層を適宜設けてもよく、あるいは電気絶縁層を有しない構成とすることもできる。
【００４４】
超電導線材を使用して超電導コイルを作製するには、例えば超電導線材を巻き枠の外周面に沿って必要な層数巻き付けてコイル形状の多層巻きコイルを構成した後、巻き付けた超電導線材を覆うようにエポキシ樹脂等の樹脂を含浸させて、超電導線材を固定することができる。
【実施例】
【００４５】
以下、実施例をもって本発明を具体的に説明する。
【００４６】
図５に示すように、金属基板１１上に下地層１２と中間層１３を有する基材１６上に、ＲＥＢＣＯからなる超電導層１４及びＡｇからなる第１保護層１５を順に成膜した。その後、パルスレーザーにより、図６に示すように、２本の溝１８を加工した。その後、溝１８の内部において、連続波（ＣＷ）レーザーにより、図７に示すように、基材１６を金属基板１１まで切断し、３本の細線化された超電導積層体２０を得た。
【００４７】
細線化後の超電導積層体２０において、切欠部１７ａの周囲で第１保護層１５のＡｇをウェットエッチングにより溶解させ、超電導層１４の表面を露出させ、切欠部１７ａの周囲の超電導層１４を観察し、超電導層１４に損傷が発生していないことを確認した。
【符号の説明】
【００４８】
１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｗ…超電導線材、１１…金属基板、１２…下地層、１３…中間層、１４…超電導層、１４ｂ…側面上の超電導層、１４ｃ…裏面上の超電導層、１５…第１保護層、１５ｂ…側面上の第１保護層、１５ｃ…裏面上の第１保護層、１６…基材、１６ａ…基材の主面、１６ｂ…基材の切欠部を有しない側面、１６ｃ…基材の裏面、１７…基材の切欠部を有する側面、１７ａ…切欠部、１７ｂ…切欠部より下側の部分、１７ｃ…湾曲した傾斜面、１７ｄ…平坦な傾斜面、１７ｅ…切欠部の底部、１７ｆ…切欠部の側部、１８…溝、１９…切断部、２０，２１，２２…超電導積層体、３１…溝加工手段、３１ａ…パルスレーザー光、３１ｂ…溝加工用アシストガス、３２…レーザースリット手段、３２ａ…ＣＷレーザー光、３２ｂ…スリット加工用アシストガス、３３…機械スリット手段、３３ａ…回転刃、３４…送り出しリール、３５…巻き取りリール、３６…加工台、３７…加工手段、４０…超電導積層体の周囲の金属層、４１…第２保護層、４２…安定化層。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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