(57)【要約】  超電導線材が、基板と前記基板に積層された中間層と超電導層と金属安定化層とを有する超電導積層体と、前記超電導積層体の外面を覆い、樹脂材料を焼付けることにより形成された絶縁被覆層と、を備え、前記超電導積層体の全外面のうち、前記絶縁被覆層に覆われる部分の最大高さＲｚが８９０ｎｍ以下である。
2013129568.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超電導線材であって、
基板と、前記基板に積層された中間層と超電導層と金属安定化層とを有する超電導積層体と、
前記超電導積層体の外面を覆い、樹脂材料を焼付けることにより形成された絶縁被覆層と、を備え、
前記絶縁被覆層に覆われた前記超電導積層体の外面の少なくとも一部の最大高さＲｚが８９０ｎｍ以下であることを特徴とする超電導線材。
【請求項２】
請求項１に記載の超電導線材であって、
前記絶縁被覆層に覆われた前記超電導積層体の外面の少なくとも一部の表面粗さＲａが８０ｎｍ以下であることを特徴とする超電導線材。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の超電導線材であって、
前記超電導積層体の外面の少なくとも一部は前記超電導層の外方に積層される層の外面を含むことを特徴とする超電導線材。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の超電導線材であって、
前記金属安定化層が、第１安定化層と、前記第１安定化層上に積層された第２安定化層を有し、
前記第２安定化層が金属テープまたは前記金属テープと接合材とで形成され、前記金属テープの外面または前記接合材の外面が前記絶縁被覆層で覆われることを特徴とする超電導線材。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の超電導線材であって、
前記金属安定化層が、前記超電導層上に被覆された第１安定化層と、前記基板、前記中間層、前記超電導層、および前記第１安定化層の周囲を囲んで設けられ、金属テープで形成される第２安定化層と、を有し、前記第２安定化層の外面が前記絶縁被覆層で覆われていることを特徴とする超電導線材。
【請求項６】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の超電導線材であって、
前記金属安定化層が、前記超電導層上に被覆された第１安定化層と、前記基板、前記中間層、前記超電導層、および前記第１安定化層の周囲を囲んで設けられる第２安定化層と、前記第２安定化層の外面に積層された接合層を有し、
前記接合層の外面が前記絶縁被覆層で覆われることを特徴とする超電導線材。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の超電導線材で形成されることを特徴とする超電導コイル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、絶縁被覆を施した超電導線材および超電導コイルに関する。
本願は、２０１２年２月２９日に、日本に出願された特願２０１２−０４４５５４号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
従来から使用されてきたＮｂＴｉなどの材料で形成される金属系超電導線材は、丸線または平角線などの形態で提供されており、形状の自由度が高い。これに対し、Ｂｉ系またはＹ系などの材料で形成される臨界温度が９０〜１００Ｋ程度の高温酸化物超電導線材は、超電導層がセラミックスから形成されており、また、その線材構造もテープ形状であるので、曲げ及び捻回などの機械特性について劣化し易い。【０００３】
例えば、図４に示すようにＢｉ系の材料で形成される超電導線材１００は、Ｂｉ系の材料で形成される超電導層１０１をＡｇで形成されるシース材１０２で被覆した構造となるようにPowder In Tube法（ＰＩＴ法）などにより製造される。一方、Ｙなどの希土類系の超電導線材２００は、例えば図５に示すように、構造が全く異なる。
図５に示す超電導線材２００は、テープ状の金属基材２０１上に中間層２０２を介して成膜法により酸化物超電導層２０３を積層し、その上にＡｇ及びＣｕなどの安定化層２０４、２０５が積層される。そのため、図４に示すＢｉ系の超電導線材１００のように厚さ方向に対称的な構造の線材を用いて超電導コイルを設計する場合と異なり、希土類系の超電導線材２００を用いて超電導コイルを形成するには、曲げ及び捻回などの方向性を考慮して設計する必要がある。【０００４】
テープ状の超電導線材を巻回してコイルにするためには、超電導線材間の電気的な絶縁性を確保するため、超電導線材を絶縁材で被覆する必要がある。
超電導線材を絶縁被覆する方法としては、テープ状の超電導線材の外周にポリイミドテープ等の樹脂テープを巻き付ける方法、及び超電導線材の外周面に樹脂を塗布して前記樹脂を焼付けることにより、超電導線材の外周面に樹脂被膜を形成する方法（特許文献１参照）が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】日本国特開２０００−３１１５２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載の技術は、酸化物超電導体の原料粉末を金属管に充填して縮径加工するＰＩＴ法により形成されたＢｉ系の超電導線材に適用される技術である。ＰＩＴ法により形成されたＢｉ系の超電導線材は、図４に示すように断面が楕円形状であり、超電導線材の外周全体に樹脂を塗布・焼付けして樹脂被膜を形成することができる。【０００７】
これに対し、図５に示す希土類系の超電導線材２００は、その断面が矩形状であり、四隅が角張っている。従って、この超電導線材２００に絶縁被覆を行うために、ポリイミドテープなどの絶縁テープを重ね巻きして絶縁被覆とする、または、その外周面に厚く樹脂層を塗布し、これを焼き付けて絶縁被膜とする方法が研究されている。
また、樹脂を含浸させた超電導コイルでは、含浸材であるエポキシ樹脂と、超電導線材２００を構成する金属製の基材２０１及びＣｕ製の安定化層２０５との熱膨張差、あるいは、低温での熱膨張の非線形を考慮した収縮率に起因して、超電導コイルの冷却時に超電導線材２００の垂直方向に剥離応力が作用し、超電導線材が劣化する可能性がある。
なお、エポキシ樹脂を含浸させる場合、真空含浸法を用いてコイルの隅々までエポキシ樹脂を浸透させる処理を行っている。一方、真空含浸法以外の方法で樹脂含浸を行うと、超電導コイルの機械的強度（コイル剛性）の低下を招くおそれがある。従って、真空含浸法が最も望ましいと考えられている。【０００８】
ところで、絶縁被覆された超電導線材を用いて超電導コイルを構成し、この超電導コイルを真空含浸法などにより樹脂含浸した場合、上述のように熱膨張差に起因して超電導線材２００の垂直方向に剥離力が作用する。上述のように多くの層が積層された希土類系の超電導線材２００においては剥離応力に対する強度が弱くなる場合があった。
例えば、金属基材２０１上に中間層２０２と酸化物超電導層２０３と安定化層２０４、２０５を積層した構造の場合、前述の剥離応力の作用によって、中間層２０２または超電導層２０３の一部の膜が剥がれるおそれがあった。【０００９】
本発明は、このような従来の実情に鑑みなされたもので、コイル加工して剥離応力が作用したとしても、中間層及び超電導層層の一部で剥離が起こらない積層構造を有する超電導線材の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、本発明の第１態様にかかる超電導線材は、基板と、前記基板に積層された中間層と超電導層と金属安定化層とを有する超電導積層体と、前記超電導積層体の外面を覆い、樹脂材料を焼付けることにより形成された絶縁被覆層と、を備え、前記絶縁被覆層に覆われた前記超電導積層体の外面の少なくとも一部の最大高さＲｚが８９０ｎｍ以下である。
絶縁被覆層が密着される超電導積層体の外面の最大高さが８９０ｎｍ以下であれば、絶縁被覆層が超電導積層体外面に適度な密着力で付着する。従って、絶縁被覆層を含む超電導線材に応力が作用し、各層を剥離する方向に力が作用したとしても、絶縁被覆層と安定化層との界面で剥離が生じることで中間層と超電導層とでの剥離を抑制する。このため、超電導線材を超電導コイルに加工して含浸樹脂により固定し、冷媒で冷却し、金属と樹脂との熱膨張係数差に起因する熱応力を作用させたとしても、中間層及び超電導層で剥離を生じない超電導コイルを提供できる。
また、絶縁被覆層によって超電導積層体の全周を覆えば、外部からの水分の侵入を防止できる構造の超電導線材を提供できる。【００１１】
前記絶縁被覆層に覆われた前記超電導積層体の外面の少なくとも一部の表面粗さＲａが８０ｎｍ以下であってもよい。
絶縁被覆層が密着される超電導積層体の外面の表面粗さＲａが８０ｎｍ以下であれば、絶縁被覆層が超電導積層体の外面に適度な密着力で付着する。従って、絶縁被覆層を含む超電導線材に応力が作用し、各層を剥離する力が作用したとしても、絶縁被覆層と超電導積層体との界面で剥離が生じることで中間層及び超電導層がそれぞれ密着する層から剥離することを抑制する。【００１２】
前記超電導積層体の外面の少なくとも一部は前記超電導層の外方に積層される層の外面を含んでもよい。
最大高さあるいは表面粗さを規定した超電導積層体の外面が超電導層の外方に積層される部分であることで、層間剥離を起こす方向に作用する応力を絶縁被覆層の超電導積層体からの剥離により緩和し、中間層及び超電導層がそれぞれ密着する層から剥離することを抑制する。【００１３】
前記金属安定化層が、第１安定化層と、前記第１安定化層上に積層された第２安定化層を有し、前記第２安定化層が金属テープまたは前記金属テープと接合材とで形成され、前記金属テープの外面または前記接合材の外面が前記絶縁被覆層で覆われていてもよい。
金属安定化層が第１安定化層と第２安定化層の２層構造である場合、上述の応力緩和性を具備した上に、超電導特性の安定性に優れた構造を提供できる。【００１４】
前記金属安定化層が、前記超電導層上に被覆された第１安定化層と、前記基板、前記中間層、前記超電導層、および前記第１安定化層の周囲を囲んで設けられ、金属テープで形成される第２安定化層と、を有し、前記第２安定化層の外面が前記絶縁被覆層で覆われていてもよい。
超電導線材が、基板、中間層、超電導層、および第１安定化層の周囲を囲んで設けられた金属テープの第２安定化層を備えるならば、層間剥離を起こす方向に作用する応力を絶縁被覆層の超電導積層体からの剥離により緩和し、中間層及び超電導層がそれぞれ密着する層から剥離することを抑制する。また、金属テープの第２安定化層は、超電導層に流している電流を分流させる場合のバイパスとして作用する。【００１５】
前記金属安定化層が、第１安定化層と、前記基板、前記中間層、前記超電導層、および前記第１安定化層の周囲を囲んで設けられる第２安定化層と、前記第２安定化層の一方の面に沿って設けられる第３安定化層とを有し、前記第２安定化層と前記第３安定化層との外面が前記絶縁被覆層で覆われていてもよい。
超電導線材が第１安定化層と第２安定化層に加えて第３安定化層を備えるならば、上述の応力緩和性を具備した上に、超電導層に流している電流を分流させる場合の金属安定化層の断面積をできるだけ確保することができる。従って、安定性向上に寄与する。
前記金属安定化層が、前記超電導層上に被覆された第１安定化層と、前記基板、前記中間層、前記超電導層、および前記第１安定化層の周囲を囲んで設けられる第２安定化層と、前記第２安定化層の外面に積層された接合層を有し、
前記接合層の外面が前記絶縁被覆層で覆われていてもよい。
超電導線材が第１安定化層と第２安定化層に加えて接合層を備え、接合層の外面の最大高さあるいは表面粗さを規定の範囲に揃えることで、層間剥離を起こす方向に作用する応力を絶縁被覆層の接合層からの剥離により緩和し、中間層及び超電導層がそれぞれ密着する層から剥離することを抑制することができる。
本発明の第２態様にかかる超電導コイルは、前述したいずれかの構造の超電導線材で形成される。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の態様によれば、絶縁被覆層が密着される超電導積層体の外面の最大高さＲｚを８９０ｎｍ以下として、超電導積層体と絶縁被覆層との密着強度が必要以上に高くならないようにした。したがって、絶縁被覆層に剥離応力が作用した場合、絶縁被覆層とその下地の部分とで剥離し、中間層及び超電導層の一部がそれぞれ密着する層から剥離することの無い構造を提供できる。
よって、本発明の態様に係る超電導線材をコイル化し、樹脂を含浸させて固定した場合であっても、超電導積層体の中間層の積層部分及び超電導層の積層部分において剥離することのない超電導線材を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１実施形態に係る超電導線材を示す断面模式図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係る超電導線材を示す断面模式図である。
【図３】本発明の第３実施形態に係る超電導線材を示す断面模式図である。
【図４】Ｂｉ系の超電導線材の一例構造を示す断面模式図である。
【図５】希土類系の超電導線材の一例構造を示す断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態に係る超電導線材について図面に基づいて説明するが、本発明は以下に説明する実施形態に制限されない。
［第１実施形態］
図１は本発明の第１実施形態に係る超電導線材の幅方向に沿う一部を断面とした斜視図である。図１に示す超電導線材１０において、超電導積層体５は、基板１の一面上に中間層２と酸化物超電導層３と金属安定化層４とがこの順に積層されることで形成される。つまり、基板１の一面上に中間層２が形成され、その外方に酸化物超電導層３が形成され、さらにその外方に金属安定化層４が形成される。さらに、超電導線材１０は、絶縁被覆層７が超電導積層体５の外面全体を覆うことで形成される。本実施形態において金属安定化層４は、酸化物超電導層３上に形成された第１安定化層８と、第１安定化層８上に形成された第２安定化層９とにより構成される。ここで、本願において、外方とは、各層（要素）の、基板が設けられる側とは反対側をいい、外面とは、各層（要素）の外に露出した面をいう。
【００１９】
基板１１は、通常の超電導線材の基板として使用できれば良く、長尺のテープ状であることが好ましく、耐熱性の金属で形成されることが好ましい。耐熱性の金属の中でもニッケル（Ｎｉ）合金がより好ましい。中でも、市販品であればハステロイ（商品名、米国ヘインズ社製）が好適であり、モリブデン（Ｍｏ）、クロム（Ｃｒ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）等の成分量が異なる、ハステロイＢ、Ｃ、Ｇ、Ｎ、及びＷ等のいずれの種類も使用できる。また、基板１としてニッケル合金などに集合組織を導入した配向金属基板を用い、その上に中間層２および酸化物超電導層３を形成してもよい。基板１の厚さは、目的に応じて適宜調整すれば良く、通常は、１０〜５００μｍであることが好ましく、２０〜２００μｍであることがさらに好ましい。
【００２０】
中間層２は、酸化物超電導層３の結晶配向性を制御し、基板１中の金属元素の酸化物超電導層３側への拡散を防止する。さらに、中間層２は、基板１と酸化物超電導層３との物理的特性（熱膨張率や格子定数等）の差を緩和するバッファー層として機能し、中間層２の材質は、物理的特性が基板１と酸化物超電導層３との中間的な値を示す金属酸化物であることが好ましい。
中間層２の構成材料として具体的には、Ｇｄ２Ｚｒ２Ｏ７、ＭｇＯ、ＺｒＯ２−Ｙ２Ｏ３（ＹＳＺ）、ＳｒＴｉＯ３、ＣｅＯ２、Ｙ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、Ｚｒ２Ｏ３、Ｈｏ２Ｏ３、Ｎｄ２Ｏ３等の金属酸化物を例示できる。
中間層２は、単層でも良いし、複層でも良い。例えば、前記金属酸化物で形成される層（金属酸化物層）は、結晶配向性を有していることが好ましく、複層である場合は、最外層（最も酸化物超電導層３に近い層）が少なくとも結晶配向性を有していることが好ましい。
【００２１】
中間層２は、基板１側にベッド層が介在された複層構造を有していてもよい。ベッド層は、耐熱性が高く、界面反応性を低減するための層であり、その上に配される膜の配向性を得るために用いる。このようなベッド層は、必要に応じて配置され、例えば、イットリア（Ｙ２Ｏ３）、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３、「アルミナ」とも呼ぶ）等から構成される。このベッド層の厚さは例えば１０〜２００ｎｍである。
さらに、中間層２は、基板１側に拡散防止層とベッド層が積層された複層構造でもよい。この場合、中間層２は、基板１とベッド層との間に拡散防止層が介在された構造を有する。拡散防止層は、基板１の構成元素拡散を防止する目的で形成される。拡散防止層の材料は、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、あるいは希土類金属酸化物等で構成され、拡散防止層の厚さは例えば１０〜４００ｎｍである。基板１とベッド層との間に拡散防止層を介在させる場合の例としては、拡散防止層としてＡｌ２Ｏ３、ベッド層としてＹ２Ｏ３を用いる組み合わせを例示することができる。
【００２２】
中間層２は、前記金属酸化物層の上に、さらにキャップ層が積層された複層構造でも良い。キャップ層は、酸化物超電導層３の配向性を制御する機能を有するとともに、酸化物超電導層３を構成する元素の中間層２への拡散、及び酸化物超電導層３を積層する時に使用するガスと中間層２との反応を抑制する機能等を有する。
【００２３】
キャップ層は、前記金属酸化物層の表面に対してエピタキシャル成長し、その後、横方向（面方向）に粒成長（オーバーグロース）して、結晶粒が面内方向に選択成長するという過程を経て形成されることが好ましい。このようなキャップ層は、前記金属酸化物層よりも高い面内配向度が得られる。
キャップ層の材質は、上記機能を発現し得る材質であれば特に限定されない。好ましくは、具体的には、ＣｅＯ２、Ｙ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、Ｚｒ２Ｏ３、Ｈｏ２Ｏ３、Ｎｄ２Ｏ３等が例示できる。キャップ層の材質がＣｅＯ２である場合、キャップ層は、Ｃｅの一部が他の金属原子又は金属イオンで置換されたＣｅ−Ｍ−Ｏ系酸化物を含んでいても良い。
中間層１２の厚さは、目的に応じて適宜調整すれば良いが、通常は、０．１〜５μｍである。
中間層１２は、イオンビームアシスト蒸着法（以下、ＩＢＡＤ法と略記する）等の物理的蒸着法；化学気相成長法（ＣＶＤ法）；有機金属塗布熱分解法（ＭＯＤ法）；溶射等、公知の方法で積層できる。特に、ＩＢＡＤ法で形成された前記金属酸化物層は、結晶配向性が高く、酸化物超電導層３及びキャップ層の結晶配向性を制御する効果が高い点で好ましい。
【００２４】
酸化物超電導層３の材料は通常知られている組成の酸化物超電導体を形成する材料を広く適用することができ、ＲＥＢａ２Ｃｕ３Ｏｙ（ＲＥはＹ、Ｌａ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｒ、Ｇｄ等の希土類元素を表す）で表される材質、具体的には、Ｙ１２３（ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏｙ）又はＧｄ１２３（ＧｄＢａ２Ｃｕ３Ｏｙ）を例示することができる。
酸化物超電導層１３は、スパッタ法、真空蒸着法、レーザ蒸着法、電子ビーム蒸着法等の物理的蒸着法；化学気相成長法（ＣＶＤ法）；塗布熱分解法（ＭＯＤ法）等で積層でき、中でもレーザ蒸着法が好ましい。
酸化物超電導層１３の厚みは、０．５〜５μｍ程度であって、均一な厚みであることが好ましい。
【００２５】
酸化物超電導層３上に積層されている第１安定化層８は、Ａｇあるいは貴金属などの良電導性かつ酸化物超電導層３と接触抵抗が低くなじみの良い金属材料で形成される。Ａｇで形成される第１安定化層８の場合、その厚さは１〜３０μｍ程度である。
【００２６】
第１安定化層８上に積層された第２安定化層９は、良導電性の金属材料で形成され、酸化物超電導層３が超電導状態から常電導状態に遷移しようとした時に、第１安定化層８とともに、酸化物超電導層３の電流が転流するバイパスとして機能する。
第２安定化層９を構成する金属材料としては、良導電性を有する材料であればよく、特に限定されないが、銅、黄銅（Ｃｕ−Ｚｎ合金）、Ｃｕ−Ｎｉ合金等の銅合金、またはステンレス等の比較的安価な材質で形成される材料を用いることが好ましく、中でも高い導電性を有し、安価であることから銅製が好ましい。
なお、酸化物超電導線材１０を超電導限流器に使用する場合、第２安定化層９は抵抗金属材料で形成され、Ｎｉ−Ｃｒ等のＮｉ系合金などを使用できる。
【００２７】
第２安定化層９の形成方法は特に限定されないが、例えば、銅などの良導電性材料で形成される金属テープを半田などの接合材を介し第１安定化層８上に貼り付けることで積層できる。また、その他、第２安定化層９の形成方法として、接合材を介さずに金属テープを設けてもよい。また、第２安定化層９として、その表面が接合材で覆われた金属テープを用いてもよい。
第２安定化層９の外面、即ち、図１に示す第２安定化層９の上面と両側面とは、それらの最大高さ（最大高さ粗さ）Ｒｚ（ＪＩＳ Ｂ ０６０１：２００１）を８９０ｎｍ以下としている。第２安定化層９の外面の最大高さは、８８７ｎｍ以下であることが好ましく、１８９〜８８７ｎｍの範囲であることがより好ましい。
また、第２安定化層９の外面の表面粗さ（算術平均粗さ）Ｒａ（ＪＩＳ Ｂ ０６０１：２００１）は、８０ｎｍ以下であることが好ましい。更に、第２安定化層９の外面の表面粗さＲａについて、３０〜７７ｎｍの範囲であることがより好ましい。なお、第２安定化層９の外面が前述の最大高さＲｚの範囲を満たし、かつ、前述の表面粗さＲａの範囲を満たすことがより好ましい。
【００２８】
第２安定化層９の外面には絶縁被覆層７が密着されているが、第２安定化層９の外面の凹凸の状態は、絶縁被覆層７の密着性に影響を及ぼす。第２安定化層９の外面の凹凸が大きい場合、大きな凹凸によってアンカー効果が生じ、絶縁被覆層７の密着力が増加する。一方、凹凸が小さい場合、絶縁被覆層７の密着力が低下する。酸化物超電導線材１０に対し層間剥離する方向に応力が作用した場合、外面の凹凸が大きすぎて絶縁被覆層７の密着力が高くなりすぎると、第２安定化層９と絶縁被覆層７との境界部分で剥離せずに中間層２及び超電導層３の一部がそれぞれ密着する層から剥離するおそれがある。このため、絶縁被覆層７として必要な密着力を有し、かつ、応力が作用した場合、中間層２及び超電導層３がそれぞれ密着する層から剥離せず、絶縁被覆層７と第２安定化層９との界面で剥離する程度の密着力であることが好ましい。このため、第２安定化層９の外面の最大高さと表面粗さを前述の範囲に設定することが好ましい。
【００２９】
次に、半田を介して金属テープを第１安定化層８上に積層して第２安定化層９を形成する場合に使用できる半田としては、特に限定されないが、従来公知の半田を使用可能であり、例えば、Ｓｎ−Ａｇ系合金、Ｓｎ−Ｂｉ系合金、Ｓｎ−Ｃｕ系合金、またはＳｎ−Ｚｎ系合金などのＳｎを主成分とする合金で形成される鉛フリー半田、Ｐｂ−Ｓｎ系合金半田、共晶半田、及び低温半田などが挙げられ、これらの半田を１種または２種以上組み合わせて使用することができる。これらの中でも、融点が３００℃以下の半田を用いることが好ましい。これにより、３００℃以下の温度で金属テープと第１安定化層８を半田付けすることが可能であるので、半田付けの熱によって酸化物超電導層３の特性が劣化することを抑止できる。
第２安定化層９の厚さは特に限定されず、適宜調整可能であるが、１０〜３００μｍであることが好ましい。
【００３０】
基板１と中間層２と酸化物超電導層３と第１安定化層８と第２安定化層９とが積層された横断面略矩形状の超電導積層体５は、その幅方向に沿う断面における４隅の角部５ａがいずれも曲率半径を有する曲面であることが好ましい。角部５ａが曲率半径を有する曲面であることにより、後述する絶縁被覆層７を形成する際に、超電導積層体５の角部５ａを含む外周全体に均一に樹脂を塗布・焼付け（硬化）することができ、超電導積層体５の外周全体を完全に覆う絶縁被覆層７を形成できる。この場合、絶縁被覆層７により超電導積層体５を完全に外部から封止できる。なお、図１に示す構造の超電導線材１０においては、基材１の底面側の両隅部分が曲面であり、さらに、第２安定化層９の上面側の両隅部分が曲面であり、合計４つの角部５ａが形成されている。角部５ａの曲率半径としては、１５μｍ〜１５０μｍの範囲に設定されることが好ましい。
【００３１】
超電導積層体５の角部５ａを曲面に加工する方法としては、従来公知の面取り加工方法が適用でき、例えば、超電導積層体５の角部を鑢などの工具あるいは研磨装置により研磨することにより所望の曲率半径の角部となるように加工できる。
超電導積層体５の角部５ａを曲面に加工する場合、超電導積層体５を形成した後に角部を加工してもよい。また、予め基板１の両角部および第２安定化層９の両角部を曲面に加工した後に、各層を積層して超電導積層体５を形成してもよい。
【００３２】
超電導積層体５の外周全体を覆う絶縁被覆層７は、超電導積層体５の外周全体に樹脂を塗布した後、焼付け（硬化）することにより形成されており、その厚さは例えば１２μｍ以上に設定されていることが好ましい。
絶縁被覆層７の厚さの上限は特に限定されないが、２０μｍ以下とすることが好ましい。絶縁被覆層７の厚さを２０μｍ以下とすることにより、超電導線材１０の横断面積中に占める絶縁被覆層７の面積を削減できる。従って、超電導線材１０を小型化できるとともに、超電導線材１０をコイル加工した場合に、必要な超電導層３の断面積を確保して電流密度の低下を抑制できる。
【００３３】
絶縁被覆層７を構成する樹脂としては、焼付け（硬化）により層を形成できれば特に限定されず、例えば、ホルマール樹脂、ウレタン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエーテル・エーテル・ケトン樹脂（ＰＥＥＫ樹脂）、ポリテトラフルオロエチレン（四フッ素化樹脂、ＰＴＦＥ）等のフッ素樹脂が挙げられる。
これらの中でも、２００℃以下、例えば、１７０〜２００℃の温度で焼付け可能な樹脂が好ましい。このような樹脂を用いることにより、絶縁被覆層７の形成時に、焼付け温度が高くなり過ぎることがなく、半田等を介した金属テープの貼り合わせにより形成されている第２安定化層９が半田の溶融により剥離することがない。
【００３４】
絶縁被覆層７形成時の樹脂の焼付けは、２００℃以下、例えば、１７０〜２００℃の温度で行うことが好ましく、焼付け時間は適宜調整すればよい。このような条件で樹脂の焼付けを行うことにより、半田の溶融による第２安定化層９の剥離、及び酸化物超電導層３の劣化を抑止できる。
樹脂を塗布する方法は、特に限定されず、ディップコート法またはスプレーコート法等、従来公知の方法を適用することができる。
超電導積層体５に絶縁被覆層７を形成する方法は、樹脂の塗布・焼付け処理を一度だけ行ってもよく、所望の厚さの絶縁被覆層７が形成されるまで樹脂の塗布・焼付け処理を複数回繰り返し行ってもよい。
【００３５】
本実施形態の高温超電導線材１０は、超電導積層体５の角部５ａを含む外周全体を絶縁被覆層７により完全に覆った構造を実現できる。したがって、本実施形態の高温超電導線材１０は、超電導積層体５を絶縁被覆層７により外部から封止しており、水分などが酸化物超電導層３に侵入することを低減でき、超電導特性の劣化を抑止できる。希土類系酸化物超電導体の一部の組成は、水分と反応するため、水分に弱い。従って、絶縁被覆層９で完全に覆うことで水分の影響を排除できる。
また、酸化物超電導線材１０をボビンに巻き付けてコイル化した後に含浸樹脂で固定し、冷媒で臨界温度以下に冷却した場合、酸化物超電導線材１０において専有断面積の大きな基板１と第２安定化層９とが金属製であり、含浸樹脂と絶縁被覆層７とが樹脂製であるので、金属と樹脂との熱膨張差に起因して応力が作用する。従って、酸化物超電導線材１０の厚さ方向に層間剥離を起こす応力が作用する。この場合、絶縁被覆層７は第２安定化層９に対し適度な接着力で密着しているので、層間剥離を起こす方向に強い力が作用した場合、中間層２と超電導層３との界面で剥離が起こる前に絶縁被覆層７が第２安定化層９から剥離することで応力を緩和する。
このため、本実施形態の酸化物超電導線材１０は、コイル化してから含浸樹脂で固定され、冷媒で冷却された場合であっても、中間層２と超電導層３との層間剥離が生じず、超電導特性の劣化しない酸化物超電導線材１０および超電導コイルを得ることができる。
【００３６】
［第２実施形態］
図２は本発明の第２実施形態に係る超電導線材の幅方向に沿う断面模式図である。
図２に示す超電導線材１０Ｂにおいて、積層基体Ｓ２は、基板１の一方の面上に中間層２と酸化物超電導層３と第１安定化層８とがこの順に積層されることで形成され、矩形断面を有する。また、超電導積層体５Ｂは、上記積層基体Ｓ２を中央に備え、第２安定化層１２が上記積層基体Ｓ２の周囲（外周面のほぼ全体）を覆うことで形成され、横断面が略矩形状である。さらに、超電導線材１０Ｂは、絶縁被覆層７Ｂが前記超電導積層体５Ｂの外周面全体を覆うことで形成される。本実施形態において金属安定化層４Ｂは、酸化物超電導層３上に形成された第１安定化層８と、積層基体Ｓ２の外周面のほぼ全周を覆う第２安定化層１２とで構成されている。
【００３７】
本実施形態の第２安定化層１２は、良導電性の金属材料で形成され、酸化物超電導層３が超電導状態から常電導状態に遷移する時、第１安定化層８とともに、酸化物超電導層３の電流を転流させるバイパスとして機能する。なお、金属テープ状の第２安定化層１２は、積層基体Ｓ２の周面に沿って横断面略Ｃ字型に配置され、積層基体Ｓ２のほぼ全周面を覆うように設けられている。さらに詳述すると、第２安定化層１２は基板１の他方の面（中間層２が形成されていない面）側の中央部を除いて積層基体Ｓ２のほぼ全周を覆うように配置されている。基板１の他方の面側の中央部において第２安定化層１２により覆われていない部分は、第２安定化層１２の２つの端縁の間の凹部を埋めるように充填された半田層１３により覆われている。また、本実施形態のように半田１３を用いて積層基体Ｓ２と第２安定化層１２とを一体化する場合、積層基体Ｓ２と第２安定化層１２との間に半田層を設けてもよい。
第２安定化層１２を構成する金属材料は、先に説明した第１実施形態の第２安定化層９を構成する金属材料を適用でき、その厚さについても同等の範囲を選択できる。なお、図２では略されているが、金属テープ状の第２安定化層１２を積層基体Ｓ２の外周に半田を介して一体化する場合は、積層基体Ｓ２と第２安定化層１２との間には半田層が存在する。
【００３８】
本実施形態の超電導線材１０Ｂにおいては、積層基体Ｓ２の外周面において半田層１３を設けた部分以外のほぼ全周を第２安定化層１２が覆っている点で先の第１実施形態の超電導線材１０と異なる。
図２に示す超電導線材１０Ｂにおいて図１に示す超電導線材１０と同一の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明を略する。
【００３９】
超電導積層体５Ｂは、その幅方向に沿う断面における第２安定化層１２の角部１２ａが曲率半径を有する曲面である。このため、絶縁被覆層７Ｂを形成する際に、角部１２ａを含む外周全体に樹脂を塗布・焼付けすることができ、第２安定化層１２の外周全体を覆う絶縁被覆層７Ｂを形成できる。角部１２ａの曲率半径としては、１５μｍ〜１５０μｍの範囲に設定されることが好ましい。
絶縁被覆層７Ｂは、第２安定化層１２の外周全体に樹脂を塗布した後、焼付けすることにより形成されている。絶縁被覆層７Ｂを構成する樹脂としては、焼付けにより層を形成できれば特に限定されず、前記第１実施形態の超電導線材１０で用いた樹脂と同様の樹脂材料が挙げられる。
【００４０】
第２安定化層１２の外面、即ち、図２に示す第２安定化層１２の周面は、その最大高さ（最大高さ粗さ）Ｒｚ（ＪＩＳ Ｂ０６０１：２００１）が８９０ｎｍ以下となるように形成される。また、第２安定化層９の外面の最大高さＲｚは、８８７ｎｍ以下であることが好ましく、１８９〜８８７ｎｍの範囲であることがより好ましい。
前記第２安定化層１２の外面は、表面粗さ（算術平均粗さ）Ｒａにおいて８０ｎｍ以下であることが好ましい。更に、第２安定化層１２の外面の表面粗さＲａについて、３０〜７７ｎｍの範囲であることがより好ましい。更に、第２安定化層１２の外面の最大高さを前記範囲に規定した上に前述の表面粗さＲａの範囲を満たすことがより好ましい。なお、本実施形態において、第２安定化層１２の外面の全部が上述の最大高さＲｚと平均粗さＲａの値の範囲で形成されている必要はない。本実施形態の第２安定化層１２は中間層２及び酸化物超電導層３の一部がそれぞれ密着する層から剥離することを防止するために設けられるので、中間層２と超電導層３が積層された位置の上方に位置する第２安定化層１２の外面のみを前述の最大高さまたは平均粗さに形成すればよい。
【００４１】
本実施形態の超電導線材１０Ｂは、超電導積層体５Ｂの角部１２ａを含む外周全体を絶縁被覆層７Ｂにより完全に覆った構造を実現できる。したがって、本実施形態の高温超電導線材１０Ｂは、超電導積層体５Ｂを絶縁被覆層７Ｂにより外部から封止しており、水分などが酸化物超電導層３に侵入することを低減でき、超電導特性の劣化を抑止できる。なお、角部１２ａが曲面でない場合、樹脂を塗布した時に角部周りの樹脂が脱落するか薄くなってしまい、角部を覆うために必要な絶縁被覆層を形成できなくなるおそれがある。従って、角部１２ａは樹脂が十分回り込む（角部１２ａ上に形成される）程度の曲面であることが好ましい。
【００４２】
また、酸化物超電導線材１０Ｂをボビンに巻き付けてコイル化した後に含浸樹脂で固定し、冷媒で臨界温度以下に冷却した場合、金属と樹脂の熱膨張差に起因して応力が作用し、酸化物超電導線材１０Ｂの厚さ方向に沿って層間剥離を起こす応力が作用するおそれがある。この層間剥離を起こす方向に強い力が作用した場合、中間層２及び超電導層３がそれぞれ密着する層から剥離を起こす前に絶縁被覆層７Ｂが第２安定化層１２から剥離することで応力を緩和する。即ち、上述のように適切な最大高さ範囲または適切な表面粗さ範囲に第２安定化層１２の外面を調節し、絶縁被覆層７Ｂが適度な密着力で第２安定化層１２に付着している。そのため、中間層２及び超電導層３の一部がそれぞれ密着する層から剥離を起こすことなく絶縁被覆層７Ｂを第２安定化層１２から剥離させることで上述の応力を緩和できる。
このため、本実施形態の酸化物超電導線材１０Ｂは、コイル化してから含浸樹脂で固定され、冷媒で冷却された場合であっても、中間層２及び超電導層３がそれぞれ密着する層から層間剥離しない。したがって、超電導特性の劣化しない酸化物超電導線材１０Ｂおよび超電導コイルを得ることができる。
【００４３】
［第３実施形態］
図３は本発明の第３実施形態に係る高温超電導線材の幅方向に沿う断面模式図である。
図３に示す高温超電導線材１０Ｆにおいて、積層基体Ｓ６は、基板１上に中間層２と酸化物超電導層３と第１安定化層８とがこの順に積層されることで形成される。さらに超電導積層体５Ｆは、積層基体Ｓ６を中央に備え、この積層基体Ｓ６の外周全体が第２安定化層２２により覆われることで形成され、超電導積層体５Ｆの横断面は略矩形状である。さらに、超電導積層体５Ｆの外周面上に、スズで形成される接合層２３を介して超電導積層体５Ｆの外周面全体を覆う絶縁被覆層７Ｆが形成されている。また、接合層２３は超電導積層体５Ｆの全外周面上に形成されていてもよい。なお、図３では、積層基体Ｓ６の外周全体が第２安定化層２２により覆われているが、本発明はそれに限られず、第２実施形態のように積層基体Ｓ６の一部が覆われておらず、一部に半田が形成されていてもよい。第２実施形態と同様に、半田を用いて積層基体Ｓ６と第２安定化層２２とを一体化する場合、積層基体Ｓ６と第２安定化層２２との間に半田層を設けてもよい。また、接合層２３を形成する材料はスズに限られず、その他の半田を用いることができる。図３に示す超電導線材１０Ｆにおいて図１に示す超電導線材１０と同一の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
【００４４】
図３に示す超電導線材１０Ｆにおいて、接合層２３の周面の最大高さ（最大高さ粗さ）Ｒｚを８９０ｎｍ以下とする。
また、接合層２３の外面の最大高さは、８８７ｎｍ以下であることが好ましく、１８９〜８８７ｎｍの範囲であることがより好ましい。
前記接合層２３の外面は、表面粗さＲａにおいて８０ｎｍ以下であることが好ましい。
更に、接合層２３の外面の表面粗さＲａについて、３０〜７７ｎｍの範囲であることがより好ましい。更に、接合層２３の外面が前述の最大高さＲｚの範囲を満たし、かつ、前述の表面粗さＲａの範囲を満たすことがより好ましい。
なお、本実施形態において、接合層２３の外面の全部が上述の最大高さ及び平均粗さに形成されている必要はない。本実施形態は中間層２及び酸化物超電導層がそれぞれ密着する層から剥離することを防止すればよいので、中間層２と超電導層３が積層された位置の上方に位置する接合層２３の外面のみを前述の最大高さまたは平均粗さに形成してもよい。
【００４５】
横断面略矩形状の超電導積層体５Ｆにおいて、第２安定化層２２の幅方向に沿う断面における角部２２ａが曲率半径を有する曲面である。これにより、絶縁被覆層７Ｆを形成する際に、角部２２ａを含む第２安定化層２２の外周全体に樹脂を完全に塗布・焼付けすることができ、超電導積層体５Ｆの外周全体を覆う絶縁被覆層７Ｆを形成できる。角部２２ａの曲率半径としては、１５μｍ〜１５０μｍの範囲に設定されることが好ましい。
【００４６】
この第３実施形態の構造においても前述の第１、第２実施形態の構造と同様の作用効果を得ることができる。
即ち、層間剥離を起こす方向に強い力が作用した場合、中間層２及び超電導層３がそれぞれ密着する層から剥離する前に絶縁被覆層７Ｆが接合層２３の外面から剥離することで応力を緩和する。
このため、本実施形態の酸化物超電導線材１０Ｆは、コイル化してから含浸樹脂で固定され、冷媒で冷却された場合であっても、中間層２及び超電導層３がそれぞれ密着する層から層間剥離せず、超電導特性の劣化しない酸化物超電導線材１０Ｆおよび超電導コイルを得ることができる。
【実施例】
【００４７】
以下、実施例を示して本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されない。
幅５ｍｍ、厚さ０．１ｍｍのテープ状のハステロイ（米国ヘインズ社製商品名）製の基板上に、スパッタ法によりＡｌ２Ｏ３（拡散防止層；膜厚１５０ｎｍ）を成膜した上に、イオンビームスパッタ法によりＹ２Ｏ３（ベッド層；膜厚２０ｎｍ）を成膜した。次いで、このベッド層上に、イオンビームアシストスパッタ法（ＩＢＡＤ法）によりＭｇＯ（金属酸化物層；膜厚１０ｎｍ）を形成し、このＭｇＯ層上に、パルスレーザー蒸着法（ＰＬＤ法）により１．０μｍ厚のＣｅＯ２（キャップ層）を成膜した。次いで、ＣｅＯ２層上にＰＬＤ法により１．０μｍ厚のＧｄＢａ２Ｃｕ３Ｏ７（酸化物超電導層）を形成し、さらに酸化物超電導層上にスパッタ法により２μｍ厚のＡｇ層（第１安定化層）を形成した積層体を複数作製した。
その後、これらの積層体に０．１ｍｍ厚のＣｕテープ（第２安定化層）あるいは０．０５ｍｍ厚のＣｕテープを、スズ半田（融点２３０℃）によりＡｇ層上に貼り合わせ、幅５ｍｍ、厚さ０．１９ｍｍあるいは厚さ０．１４ｍｍの超電導積層体を作製した。【００４８】
次に、作製した各超電導積層体に、焼付温度１８５℃で、ホルマール樹脂（例えばチッソ社製、ビニレックＦ）を焼き付けて、厚さ２０μｍの絶縁被覆層を形成して図１に示す積層構造の超電導線材を複数作製し、実施例１及び２の試料を得た。
また、前述の実施例において、０．１ｍｍ厚あるいは０．０５ｍｍ厚の銅テープに代え、積層体に厚さ２０μｍの銅めっき層を被覆して超電導積層体を構成し、この超電導積層体に実施例１及び２と同じホルマール樹脂の絶縁被覆層を形成し、比較例１の試料を得た。
次に、前述の実施例において、０．１ｍｍ厚あるいは０．０５ｍｍ厚の銅テープに代え、表面にスズめっきを施した銅テープをロールを用いたフォーミングを超電導積層体の周囲に被覆した構造の超電導線材を作製し、実施例３の試料を得た。なお、実施例３において、後述する絶縁被覆層の下地は、スズめっきとなる。
作製した各超電導線材試料について、超電導特性、剥離試験の評価を行った。
超電導特性の測定は、ホルマール樹脂の焼付け前の超電導積層体と焼付け後の超電導線材について７７Ｋにおける臨界電流値を測定し、ホルマール樹脂焼付け前と焼付け後の臨界電流値の比を求めた。
剥離試験は、スタッドプル法に従い、φ２．７ｍｍのアルミニウム製の円柱状のピンを用い、このピンの先端に接着剤を付けて絶縁被覆層の上面中央部に押しつけ、加熱硬化後にピンを軸方向に絶縁被覆層から離れる方向に引張り、その際の破壊強度を剥離強度とした。【００４９】
【表１】
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【００５０】
表１に示す結果から、樹脂被覆層の下地となる銅の安定化層において、その表面の最大高さＲｚの値が大きい比較例１の試料は、剥離強度の値は高いが、中間層か超電導層の一部が剥離した。これは銅安定化層表面の凹凸が大きい場合、絶縁被覆層が安定化層の凹凸によるアンカー効果で強く密着するので、樹脂被覆層をピンを介し外側に強く引っ張った場合、樹脂被覆層と安定化層の界面で剥離を生じる前に、中間層及び超電導層がそれぞれ密着する層との密着力が弱く、中間層と超電導層とがそれぞれ密着する層で剥離することによる結果と思われる。
これに対し、最大高さＲｚの値が比較例１の試料よりも小さい実施例１〜３の試料は、いずれも絶縁被覆層が安定化層から剥離したが、中間層と超電導層とがそれぞれ密着する部分で剥離を生じることは無かった。絶縁被覆層は絶縁のために形成されている。従って、多少剥離を生じたとしても絶縁被覆層がＣｕの安定化層の上に存在していれば絶縁効果は得られるので使用に支障はない。これに対し、中間層あるいは超電導層の部分で剥離が生じると、超電導層を部分的に損傷するため、超電導特性に悪影響を及ぼす。【００５１】
表１に示す試験結果から、樹脂被覆層の下地を形成するＣｕの安定化層表面の最大高さＲｚが、８９０ｎｍ以下であれば、中間層及び超電導層の一部がそれぞれ密着する層から剥離を生じなくなることが分かる。また、表１に示す結果から安定化層表面のＲｚが８８７ｎｍ以下であれば、中間層及び超電導層がそれぞれ密着する層から剥離を生じなくなくなり、実施例１〜３の結果から鑑みて安定化層表面の最大高さＲｚを１８９〜８８７ｎｍの範囲にすると、中間層及び超電導層の一部がそれぞれ密着する層から剥離しない。なお、最大高さＲｚを小さくするほど樹脂被覆層はＣｕの安定化層から剥離しやすくなるので、中間層と超電導層とを保護し、絶縁被覆層をＣｕの安定化層から剥離するために、最大高さＲｚの下限は特に規定しない。
また、表１に示す試験結果から、樹脂被覆層の下地となる銅安定化層表面の平均粗さＲａが、８０ｎｍ以下であれば、中間層及び超電導層の一部がそれぞれ密着する層から剥離を生じなくなることが分かる。また、表１に示す結果から７７ｎｍ以下であれば、中間層及び超電導層の一部がそれぞれ密着する層から剥離を生じなくなくなる。また、実施例１〜３の結果からみて平均粗さＲａを３０〜７７ｎｍの範囲にすれば、中間層及び超電導層の一部がそれぞれ密着する層から剥離を生じない。
なお、比較例１では第２安定化層に銅めっき層を用いる例を示しているが、銅めっき層の最大高さＲｚ及び平均粗さＲａが上記範囲であれば、本発明に銅めっき層を用いることは除外されず、上記範囲を満たす銅めっき層を用いてもよい。【００５２】
次に、上述した実施例３に示した構造を有する超電導線材を用いて超電導コイルを作製する場合の設計例について説明する。
線材幅１０ｍｍ、０．１９ｍｍ厚（０．１ｍｍ厚のハステロイ基板＋Ａｇの安定化層厚２μｍ＋銅の安定化層の厚さ２０μｍ、絶縁被覆層による被覆厚２０μｍ）とした超電導線材を用い、超電導コイルとしてコイル内径７０ｍｍ、高さ２０．５ｍｍのダブルパンケーキ型コイルを作製した。なお、基板上に形成した拡散防止層とベッド層と金属酸化物層とキャップ層と酸化物超電導層とは先の実施例３の各層と同等である。
コイルのターン数を２００ターン（１００ターン×２）としてＧＦＲＰ製の巻き枠に巻き付け、超電導コイルを作製した。
以上の超電導コイルの各パラメータを以下の表２に記載する。
また、実施例３の構造に対し、従来例として、ホルマール樹脂で被覆する代わりに厚さ１２．５μｍのポリイミドテープを２枚重ね巻きして絶縁被覆層を形成した超電導線材を用意し、この超電導線材を用いて上述の超電導コイルと同等条件で超電導コイルを構成した場合と対比した。
以上の結果を以下の表２に併せて記載する。【００５３】
【表２】
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【００５４】
表２に示す対比結果のように、ホルマール樹脂を焼き付けて構成した絶縁被覆層を備えた超電導線材の方が、ポリイミドテープを巻き付けた超電導線材に比較し、超電導コイルの電流密度を６％向上可能であることが分かった。
この差は、ほぼ同じコイル高さ、コイル内外径、ターン数、層数であっても、実施例のコイルの方が絶縁層を薄くできるためにコイル電流密度を向上できたためである。【００５５】
＜超電導コイルの製造例＞
幅５ｍｍ、厚さ０．１９ｍｍ（ハステロイ基板厚：０．１ｍｍ、Ａｇの第１安定化層厚２μｍ、安定化銅層厚２０μｍ、被覆層厚２０μｍ）の超電導線材（線材臨界電流Ｉｃ＝２０５〜２２１Ａ（７７Ｋ、自己磁場中））を用意した。この超電導線材をＧＦＲＰ製の巻枠の表面に約３１ターン巻き付け、エポキシ樹脂を真空含浸により巻き付け部に供給し、巻き枠表面の超電導線材を含浸樹脂により固定し、超電導コイル実施例１を得た。
エポキシ樹脂を真空含浸する前と後において、それぞれ液体窒素中における超電導線材の臨界電流Ｉｃを測定した。超電導コイルは２個作製し、エポキシ樹脂の含浸前後で１０％以上、臨界電流値が低下している超電導コイルが１個でもある場合は、評価を×印とし、２個とも臨界電流の低下が見られなかった場合は評価を○印とした。
また、比較のために、従来例として、幅１０ｍｍ、厚さ０．１９ｍｍ（ハステロイ基板厚：０．１ｍｍ、Ａｇの第１安定化層厚２μｍ、安定化銅めっき層厚２０μｍ、被覆層厚２０μｍ）の超電導線材（線材臨界電流Ｉｃ＝４９２〜５２０Ａ（７７Ｋ、自己磁場中））を用意した。
この超電導線材をＧＦＲＰ製の巻枠の表面に約３１ターン巻き付け、エポキシ樹脂を真空含浸により巻き付け部に供給し、巻き枠表面の超電導線材を含浸樹脂により固定し、超電導コイル従来例１を得た。
エポキシ樹脂を真空含浸する前と後において、それぞれ液体窒素中における超電導線材の臨界電流Ｉｃを測定した。超電導コイルは２個作製し、エポキシ樹脂の含浸前後で１０％以上、臨界電流値が低下している超電導コイルが１個でもある場合は、評価を×印とし、２個とも臨界電流の低下が見られなかった場合は評価を○印とした。【００５６】
【表３】
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【００５７】
表３に示す超電導コイルにおいて、コイル作製のために先の表１に示した各超電導線材を用いているので、最大高さＲｚの値と表面粗さＲａの値は、表１の超電導線材の場合と同等である。
表３に示すように実施例１の試料は臨界電流の低下が見られず、優れた結果を示した。
なお、従来例１の超電導コイルを構成した超電導線材は幅１０ｍｍ、実施例１の超電導コイルを構成した超電導線材は幅５ｍｍであるので、両者の線材Ｉｃ値は異なっている。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明は、例えば超電導モータ、限流器など、各種超電導機器に用いられる超電導コイルに利用できる超電導線材を提供する。
【符号の説明】
【００５９】
１…基板、２…中間層、３…酸化物超電導層、４、４Ｂ、４Ｆ…金属安定化層、５、５Ｂ、５Ｆ…超電導積層体、５ａ、１２ａ、２２ａ…角部、７、７Ｂ、７Ｆ…絶縁被覆層、８…第１安定化層、９、１２、２２…第２安定化層、１０、１０Ｂ、１０Ｆ…超電導線材、１３…半田層、Ｓ２、Ｓ６…積層基体、２３…接合層。
【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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【手続補正書】
【提出日】平成26年12月26日(2014.12.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超電導線材であって、
基板と、前記基板に積層された中間層と超電導層と金属安定化層とを有する超電導積層体と、
前記超電導積層体の外面を覆い、樹脂材料を焼付けることにより形成された絶縁被覆層と、を備え、
前記絶縁被覆層に覆われた前記超電導積層体の外面の最大高さＲｚが８９０ｎｍ以下および表面粗さＲａが８０ｎｍ以下であることを特徴とする超電導線材。
【請求項２】
請求項１に記載の超電導線材であって、
前記超電導積層体の外面の少なくとも一部は前記超電導層の外方に積層される層の外面を含むことを特徴とする超電導線材。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の超電導線材であって、
前記金属安定化層が、第１安定化層と、前記第１安定化層上に積層された第２安定化層を有し、
前記第２安定化層が金属テープまたは前記金属テープと接合材とで形成され、前記金属テープの外面または前記接合材の外面が前記絶縁被覆層で覆われることを特徴とする超電導線材。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載の超電導線材であって、
前記金属安定化層が、前記超電導層上に被覆された第１安定化層と、前記基板、前記中間層、前記超電導層、および前記第１安定化層の周囲を囲んで設けられ、金属テープで形成される第２安定化層と、を有し、前記第２安定化層の外面が前記絶縁被覆層で覆われていることを特徴とする超電導線材。
【請求項５】
請求項１または請求項２に記載の超電導線材であって、
前記金属安定化層が、前記超電導層上に被覆された第１安定化層と、前記基板、前記中間層、前記超電導層、および前記第１安定化層の周囲を囲んで設けられる第２安定化層と、前記第２安定化層の外面に積層された接合層を有し、
前記接合層の外面が前記絶縁被覆層で覆われることを特徴とする超電導線材。
【請求項６】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の超電導線材で形成されることを特徴とする超電導コイル。
【国際調査報告】
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