(57)【要約】テープ状の金属基板上に中間層を介して形成された酸化物超伝導層と当該酸化物超伝導層上に形成された金属製の安定化層を有し、前記酸化物超伝導層および前記中間層に、長手方向のスリットが1つまたは複数形成され、前記金属基板および前記安定化層にはスリットが形成されていない高温超伝導多芯テープ線の製造方法であって、テープ状の金属基板上に中間層を介して形成された酸化物超伝導層と当該酸化物超伝導層上に形成された安定化層を有する高温超伝導線材を用意するステップと、前記高温超伝導線材に荷重を加えてスリットを設けるスリット形成ステップと、を含む。超伝導性能や機械強度を損なうことなく超伝導層を細線化した高温超伝導線材を簡易に製造することができる。
2016024528.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
テープ状の金属基板上に中間層を介して形成された酸化物超伝導層と当該酸化物超伝導層上に形成された金属製の安定化層を有し、
前記酸化物超伝導層および前記中間層に、長手方向のスリットが1つまたは複数形成され、
前記金属基板および前記安定化層にはスリットが形成されていない、
ことを特徴とする、高温超伝導多芯テープ線。
【請求項２】
前記酸化物超伝導層は、ＲＥＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-δ（ただし、ＲＥは一つまたは複数の希土類元素）からなる、
ことを特徴とする請求項１に記載の高温超伝導多芯テープ線。
【請求項３】
前記スリットは、長手方向に連続的に形成される、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の高温超伝導多芯テープ線。
【請求項４】
前記スリットは、長手方向に断続的に形成される、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の高温超伝導多芯テープ線。
【請求項５】
テープ状の金属基板上に中間層を介して形成された酸化物超伝導層と当該酸化物超伝導層上に形成された金属製の安定化層を有し、前記酸化物超伝導層および前記中間層に、長手方向のスリットが1つまたは複数形成され、前記金属基板および前記安定化層にはスリットが形成されていない高温超伝導多芯テープ線の製造方法であって、
テープ状の金属基板上に中間層を介して形成された酸化物超伝導層と当該酸化物超伝導層上に形成された安定化層を有する高温超伝導線材を用意するステップと、
前記高温超伝導線材を長手方向に沿って折り曲げることにより、または、前記高温超伝導線材に長手方向に沿って応力を集中させることにより、ないしは、これらの2方法を同時に実行することにより、スリットを設けるスリット形成ステップと、
を含む、高温超伝導多芯テープ線の製造方法。
【請求項６】
前記スリット形成ステップでは、刃部材を前記高温超伝導線材に押し当てることにより前記スリットを形成する、
請求項５に記載の高温超伝導多芯テープ線の製造方法。
【請求項７】
前記スリット形成ステップでは、前記高温超伝導線材を、互いに対向して設けられた回転刃部材とガイドローラの間を通過させることにより、前記スリットを形成する、
請求項６に記載の高温超伝導多芯テープ線の製造方法。
【請求項８】
前記回転刃部材は、円周部の一部に刃部材が設けられておらず、
前記スリット形成ステップでは、前記高温超伝導線材の長手方向に断続的に前記スリットを形成する、
請求項７に記載の高温超伝導多芯テープ線の製造方法。
【請求項９】
前記スリット形成ステップでは、型押し加工により前記高温超伝導線材をＶ字形状に折り曲げることにより前記スリットを形成する、
請求項５に記載の高温超伝導多芯テープ線の製造方法。
【請求項１０】
前記スリット形成ステップでは、前記高温超伝導線材を、互いに対向して設けられた外周部が凸状Ｖ字型の第１ローラと外周部が凹状Ｖ字型の第２ローラの間を通過させることにより、前記スリットを形成する、
請求項９に記載の高温超伝導多芯テープ線の製造方法。
【請求項１１】
前記第１ローラまたは前記第２ローラの少なくとも一方は、外周部の一部に切り欠き部が設けられており、
前記スリット形成ステップでは、前記高温超伝導線材の長手方向に断続的に前記スリットを形成する、
請求項１０に記載の高温超伝導多芯テープ線の製造方法。
【請求項１２】
テープ状の金属基板上に中間層を介して形成された酸化物超伝導層と当該酸化物超伝導層表面に形成された金属製の安定化層を有し、前記酸化物超伝導層および前記中間層に、前記酸化物超伝導層および前記中間層を分離する1つまたは長手方向のスリットが1つまたは複数形成され、前記金属基板および前記安定化層にはスリットが形成されていない高温超伝導多芯テープ線の製造装置であって、
ガイドローラと、
前記ガイドローラと対向して設けられた回転刃部材と、
高温超伝導線材を、前記ガイドローラと前記回転刃部材の間に送り出す送り出し部および巻き取り部と、
を備える高温超伝導多芯テープ線の製造装置。
【請求項１３】
前記回転刃部材は、外周部の一部に刃部材が設けられていない、
請求項１２に記載の高温超伝導多芯テープ線の製造装置。
【請求項１４】
前記ガイドローラと前記回転刃部材を複数組備えており、
それぞれの回転刃部材について、刃先の幅方向の位置が異なっている、
請求項１２または１３に記載の高温超伝導多芯テープ線の製造装置。
【請求項１５】
テープ状の金属基板上に中間層を介して形成された酸化物超伝導層と当該酸化物超伝導層表面に形成された安定化層を有し、前記酸化物超伝導層および前記中間層に、前記酸化物超伝導層および前記中間層を分離する1つまたは長手方向のスリットが1つまたは複数形成され、前記金属基板および前記安定化層にはスリットが形成されていない高温超伝導多芯テープ線の製造装置であって、
外周部が凸状の第１ローラと、
前記第１ローラと対向して設けられ、外周が凹状の第２ローラと、
高温超伝導線材を、前記第１ローラおよび前記第２ローラの間に送り出す送り出し部および巻き取り部と、
を備える高温超伝導多芯テープ線の製造装置。
【請求項１６】
前記第１ローラまたは前記第２ローラの少なくとも一方の外周部に切り欠き部が設けられている、
請求項１５に記載の高温超伝導多芯テープ線の製造装置。
【請求項１７】
前記第１ローラと前記第２ローラを複数組備えており、
それぞれの第１ローラと第２ローラの組について、凸状Ｖ字型および凹状Ｖ字型の先端部の幅方向の位置が異なっている、
請求項１５または１６に記載の高温超伝導多芯テープ線の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超伝導層を分割して細線化した高温超伝導多芯テープ線、その製造方法、およびその製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
超伝導線材は、ＮＭＲ（Nuclear Magnetic Resonance）装置や、ＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging）装置などに広く用いられている。近年は、希土類系の高温超伝導線材（ＲＥＢＣＯ線材）が生産されており、これを用いた研究開発が行われている。【０００３】
超伝導線材を用いたコイルでは、遮蔽電流磁場や交流損失（ＡＣロス）を低減するために、超伝導層を細線化することが求められる。しかし、高い臨界電流を持つREBCO線材を製造するには結晶成長で配向をそろえる必要があるため、NbTiのように断面が円形の多芯線ができず、通常幅が数mmで厚さ数百μmの単芯テープ線になっている。これを解決しようとして、線材の基板上に複数の溝を長手方向に形成させて超伝導層を複数フィラメント化したスクライビング線材が提案されている。スクライビングの手法として、機械的な研削や、化学的なエッチング、レーザによる切断などが提案されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１４１６８８号公報
【特許文献２】特開２０１１−９６５６６号公報
【特許文献３】特表２０１３−５０３４２２号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】T Machi, K Nakao, T Kato, T Hirayama and K Tanabe, "Reliable fabrication process for long-length multi-filamentary coated conductors by a laser scribing method for reduction of AC loss", Supercond. Sci. Technol. 26 (2013) 105016 (15pp)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、機械的な研削や化学的なエッチングによるスクライビング方法では、フィラメント間の最小溝幅が約0.2mmであるため、溝を複数形成させると臨界電流が半分程度に低下していることが報告されている（非特許文献１）。また、これらの手法では、安定化層が切断されてしまうため、線材の機械的強度が低下するという問題もある。【０００７】
一方、レーザを用いたスクライビング方法ではレーザスポット径を小さくすることにより溝幅を狭くできるため、機械的な研削や化学的なエッチングと比較して交流損失の低減が期待される。しかしながら、この手法では、フィラメント間の溝に安定化層材料由来の溶融物（屑）が残るためフィラメント間の電気抵抗が低下し、カップリング効果により交流損失の低減効果が得られなくなるといった問題がある（特許文献２、特許文献３）。このため、弱いレーザを用いてゆっくり例えば数m/h程度の速度でスクライビングすることや、レーザ照射工程以外に溶融物を除去するための工程（例えばエッチング工程）などが必要となり、製造工程の煩雑化やコストの高騰を招く可能性がある。また、機械的な研削や化学的なエッチングによる方法と同様に、安定化層が切断されてしまうため、線材の機械的強度の問題もある。【０００８】
このような課題を考慮し、本発明は、超伝導性能や機械強度を損なうことなく超伝導層を細線化した高温超伝導線材を簡易かつ量産的に製造することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第一の態様は、テープ状の金属基板上に中間層を介して形成された酸化物超伝導層と当該酸化物超伝導層上に形成された金属製の安定化層を有し、前記酸化物超伝導層および前記中間層に、長手方向のスリットが1つまたは複数形成され、前記金属基板および前記安定化層にはスリットが形成されていない高温超伝導多芯テープ線の製造方法である。本発明の第一の態様は、テープ状の金属基板上に中間層を介して形成された酸化物超伝導層と当該酸化物超伝導層上に形成された安定化層を有する高温超伝導線材を用意するステップと、前記高温超伝導線材を長手方向に沿って折り曲げることにより、または、前記高温超伝導線材に長手方向に沿って応力を集中させることにより、スリットを設けるスリット形成ステップを含むことを特徴とする。【００１０】
本明細書において、金属基板上に中間層を介して形成された酸化物超伝導層と当該酸化物超伝導層上に形成された金属製の安定化層を積層としてなる構造の高温超伝導線材において、酸化物超伝導層及び中間層または酸化物超伝導層のみに形成された長手方向のスリットのことを「内部スリット」と称する。内部スリットは、長手方向に連続したものであってもよいし、不連続なものであってもよい。本発明に係る高温超伝導多芯テープ線は、内部スリットを有する高温超伝導線材と表現することもできる。上記のスリット形成ステップは、前記高温超伝導線材に内部スリットを形成するステップであると表現することもできる。【００１１】
また、ある材料にスリットが形成されるとは、その部分で材料が切断されることを意味する。特に、酸化物超伝導層にスリットが形成されるとは、その部分を超伝導電流が流れないように切断されることを意味する。【００１２】
ここで、線材を長手方向に沿って折り曲げるとは、長手方向を折り線として折り曲げることを意味する。なお、応力を集中させるとは、線材幅方向で応力集中点を有することを意味する。【００１３】
このような製造方法によれば、高温超伝導線材に対する荷重によって、セラミック材料である酸化物超伝導層（および中間層）は切断されるのに対し、金属基板および安定化層は回復されることで切断されないようにできる。したがって、酸化物超伝導層および中間層のみにスリットを設けることができる。酸化物超伝導層がスリットにより分割されるため、酸化物超伝導層の細線化が実現でき、線材面に垂直な磁場に対する反磁性を低減することができる。したがって、このような高温超伝導多芯テープ線を用いた超伝導コイルを製造することで遮蔽電流磁場や交流損失などを低減することができる。また、金属基板および安定化層は切断されないことから機械的強度の低下が少ない。また、荷重による酸化物超伝導層の切断では、スリット幅が機械的研削や化学的エッチングなどによる溝幅（損傷の大きさ）と比較してより小さくできることから、超伝導性能の劣化を抑制できる。したがって、さらに多数のスリットを入れて酸化物超伝導層を大幅に細線化することができる。【００１４】
本発明のスリット形成ステップでは、高温超伝導線材を長手方向に沿って折り曲げる手法と、高温超伝導線材を変形せずに応力集中させる方法、および折り曲げと応力集中の両方が採用できる。折り曲げる手法では、酸化物超伝導層の幅方向の一部分のみに荷重を加えて折り曲げる手法（部分曲げ）と、幅方向全体に荷重を加えて折り曲げる手法（全体曲げ）が採用できる。加える荷重の強さは、酸化物超伝導層が切断できるが、金属基板および安定化層が回復して切断されない程度の強さとする。【００１５】
本発明のスリット形成ステップでは、刃部材を前記高温超伝導線材に押し当てることにより前記スリットを形成することができる。ここで、軟質部材に載せた線材に対して刃部材を押し当てることで、刃部材を押し当てた部分を折り曲げることができる。また、硬質部材に載せた線材に対して刃部材を押し当てることで、刃部材を押した部分に応力を集中できる。【００１６】
例えば、互いに対向して設けられた回転刃部材とガイドローラの間を通過させることにより、高温超伝導線材の幅方向の一部分のみに荷重を加えることで、長手方向に折り曲げる、もくしは、応力を集中させることができる。このような手法によれば、長尺な高温超伝導線材に対して簡単に連続的なスリットを形成できる。なお、この回転刃部材として、円周部の一部に刃部材が設けられていないものを採用すれば、線材が断続的に折り曲げられる、もしくは、応力が集中されることになり、長手方向のスリットを断続的に形成することができる。長手方向に断続的なスリットとは、長手方向に破線状のスリットと表現することもできる。破線状のスリットを入れるもう一つの方法としては、加工過程で線材へ完全にスリットが入る加重をより小さくすることで実現できる。スリットが断続的に設けられることで、フィラメント間の分流機能を持たせられ、臨界電流を向上させることができ、カップリング効果を低減することもできる。【００１７】
本発明のスリット形成ステップでは、刃先の幅方向位置が異なる複数の回転刃部材を通過させることで、複数のスリットを設けることもできる。また、異なる幅方向位置に複数の刃先を備えた回転刃部材を通過させることでも、複数のスリットを設けることができる。【００１８】
全体曲げの手法を採用する場合は、本発明のスリット形成ステップでは、型押し加工により高温超伝導線材の幅方向全体に対して荷重を加えて、高温超伝導線材をＶ字形状に折り曲げ、これによりスリットを形成することができる。このような手法によって、Ｖ字形状の角部でスリットを設けることができる。【００１９】
例えば、互いに対向して設けられた外周部が凸状Ｖ字型の第１ローラと外周部が凹状Ｖ字型の第２ローラの間を通過させることにより前記高温超伝導線材をＶ字形状に折り曲げてスリットを形成することができる。このような手法によっても、長尺な高温超伝導線材に対して簡単に連続的なスリットを形成できる。なお、第１ローラまたは第２ローラの少なくとも一方について、外周部の一部に切り欠き部が設けられており、この部分で型押し加工がされないローラを採用すれば、断続的なスリット（破線状のスリット）を形成することができる。【００２０】
本発明のスリット形成ステップでは、Ｖ字の山の部分の幅方向位置が異なる複数の第１ローラおよび第２ローラの組を通過させることで、複数のスリットを設けることもできる。【００２１】
また、本発明の第二の態様は、テープ状の金属基板上に中間層を介して形成された酸化物超伝導層と当該酸化物超伝導層上に形成された金属製の安定化層を有し、前記酸化物超伝導層および前記中間層に、長手方向のスリットが1つまたは複数形成され、前記金属基板および前記安定化層にはスリットが形成されていないことを特徴とする、高温超伝導多芯テープ線である。【００２２】
本態様において、酸化物超伝導層としてＲＥＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-δ（ただし、ＲＥは一つまたは複数の希土類元素）を採用することができる。安定化層は、酸化物超伝導層上のみに形成されてもよいし、酸化物超伝導層および金属基板の周囲に形成されてもよい。また、安定化層は単層であっても複層であってもよい。【００２３】
内部スリットの幅は、２００μm以下であることが好ましく、５０μｍ以下であることがより好ましく、３０μｍ以下であることが更に好ましい。【００２４】
本発明における内部スリットは、長手方向に連続して形成されたものであってもよいし、長手方向に断続的に形成されたものであってもよい。線材幅方向でのスリット間隔より長いスリットを断続的に形成する場合は、スリットが形成されない部分（スリットが途切れている部分）の長さは、細線化された高温超伝導線材の幅方向長さ（フィラメント幅）以上であることが好ましい。これにより、スリット間の分流機能を最適化し、臨界電流が向上できる。また、１つのスリットの長さは、この高温超伝導多芯テープ線を用いて作成するコイルの形状によって適切な値が決まり、コイルの直径以上であることが好ましい。ここでスリットは等間隔でなくてもよい、スリット間隔とは隣り合うスリット間の距離であり、スリットが平行ではない場合は幅方向での最短距離を意味する。【００２５】
本発明の第三の態様は、高温超伝導多芯テープ線の製造装置であって、ガイドローラと、前記ガイドローラと対向して設けられた回転刃部材と、高温超伝導線材を、前記ガイドローラと前記回転刃部材の間に送り出す送り出し部および巻き取り部と、を備える高温超伝導多芯テープ線の製造装置である。【００２６】
本発明の第四の態様は、高温超伝導多芯テープ線の製造装置であって、外周部が凸状の第１ローラと、前記第１ローラと対向して設けられ、外周が凹状の第２ローラと、高温超伝導線材を、前記第１ローラおよび前記第２ローラの間に送り出す送り出し部および巻き取り部と、を備える高温超伝導多芯テープ線の製造装置である。【００２７】
これらの製造装置によれば、酸化物超伝導層および中間層のみが切断され、金属基板および安定化層が切断されていない高温超伝導多芯テープ線を簡易かつ短時間に製造することができる。【００２８】
また、本発明は、上記のようにして接続された高温超伝導線材を用いた超伝導コイルとしても捉えることができる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、超伝導性能や機械強度をほぼ損なうことなく超伝導層を細線化した高温超伝導線材を簡易に製造することができる。超伝導層を細線化することで線材面に垂直な磁場に対する反磁性を低下させることができ、このような高温超伝導線材を用いて超伝導コイルを製造することで、遮蔽電流磁場および交流損失を低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】図１（ａ）−図１（ｄ）は、本発明に係るＲＥＢＣＯ多芯テープ線の構造を説明する図である。
【図２】図２（ａ）および図２（ｂ）は、本発明に係るＲＥＢＣＯ多芯テープ線のＲＥＢＣＯ層に形成される線材内部のスリットを説明する模式図である。
【図３】図３（ａ）−図３（ｃ）は、本発明に係るＲＥＢＣＯ多芯テープ線の製造方法を説明する模式図である。
【図４】図４（ａ）および図４（ｃ）は、第１の実施形態に係るＲＥＢＣＯ多芯テープ線の製造装置を説明する模式図である。
【図５】図５（ａ）−図５（ｄ）は、第１の実施形態に係るＲＥＢＣＯ多芯テープ線の銅安定化層表面およびＲＥＢＣＯ層表面の外観観察の結果を示す図である。
【図６】図６は、第１の実施形態に係るＲＥＢＣＯ多芯テープ線の磁化測定の結果を示す図である。
【図７】図７（ａ）および図７（ｃ）は、第１の実施形態に係るＲＥＢＣＯ多芯テープ線の電流電圧特性測定の結果を示す図である。
【図８】図８（ａ）および図８（ｃ）は、第１の実施形態に係るＲＥＢＣＯ多芯テープ線の機械強度測定の結果を示す図である。
【図９】図９（ａ）および図９（ｃ）は、第１の実施形態に係るＲＥＢＣＯ多芯テープ線の製造装置および製造方法の変形例を示す図である。
【図１０】図１０（ａ）−図１０（ｃ）は、第２の実施形態に係るＲＥＢＣＯ多芯テープ線の構造およびその製造装置を説明する模式図である。
【図１１】図１１（ａ）−図１１（ｃ）は、スリットの本数を変えて行った磁化測定、電流電圧特性測定、機械強度測定の結果を示す図である。
【図１２】図１２（ａ）−図１２（ｃ）は、第３の実施形態に係るＲＥＢＣＯ多芯テープ線の構造およびその製造装置を説明する模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００３２】
＜概要説明＞
本発明は、ＲＥＢＣＯ層および中間層（バッファ層）のみにスリットが形成されてフィラメント化されており、安定化層にはスリットが形成されていないＲＥＢＣＯ多芯テープ線（高温超伝導多芯テープ線）である。本発明に係るＲＥＢＣＯ多芯テープ線の構造について説明する。
【００３３】
ＲＥＢＣＯ多芯テープ線１０の構造を図１（ａ）に示す。一実施形態に係るＲＥＢＣＯ多芯テープ線１０は、金属基板１１、中間層１２、ＲＥＢＣＯ層１３、銀安定化層１４、銅安定化層１５からなる多層構造を有する。ここで、ＲＥＢＣＯ層１３および中間層１２には、図１（ｂ）〜（ｄ）に示すように、ＲＥＢＣＯ多芯テープ線１０の長手方向に沿ったスリット１６が設けられているのに対し、銀安定化層１４および銅安定化層１５にはこのようなスリットが設けられていない。中間層１２のスリットは設けなくても構わない。なお、図１（ｂ）はＲＥＢＣＯ多芯テープ線１０の垂直断面を示し、図１（ｃ）はＲＥＢＣＯ層１３および中間層１２の上面から見た図、図１（ｄ）は銀安定化層１４および銀安定化層１４を上面から見た図である。
【００３４】
スリット１６は、ＲＥＢＣＯ層１３のＲＥＢＣＯ材料をその部分で切断したものである。スリット１６によって、ＲＥＢＣＯ材料は電気的に分離される。なお、ＲＥＢＣＯ材料が電気的に分離されるというのは、その部分において超伝導電流が流れないことを意味する。１本のスリット１６によってＲＥＢＣＯ層１３は２本のフィラメントに分割され、フィラメント１本あたりの太さはスリットがない場合と比較して半分となる。
【００３５】
ここでは、スリット１６が１本のみ形成されたＲＥＢＣＯ多芯テープ線１０を例示したが、図２（ａ）に示すように、複数本のスリット１６が形成されてもよい。スリット１６を複数形成することにより、ＲＥＢＣＯ材料をより一層細線化することができる。図２（ａ）では３本のスリットが形成された例を示しているが、超伝導性が劣化しない範囲であれば何本のスリット１６を設けても構わない。
【００３６】
また、スリット１６は長手方向に連続的に形成されたＲＥＢＣＯ材料を例示したが、図２（ｂ）に示すように、長手方向に断続的なスリット１７が形成されてもよい。すなわち、長手方向に関して、スリットが形成された部分１７ａとスリットが形成されていない部分１７ｂとが交互に現れるような構成としてもよい。スリットが形成されていない部分１７ｂの存在により、分離されたＲＥＢＣＯフィラメント間に分流機能を持たせられ、したがってＲＥＢＣＯ多芯テープ線１０の超伝導性能を向上できる。なお、このような断続的なスリットも、上述のように複数本形成してもよい。また、連続的なスリットと断続的なスリットを混在させても構わない。
【００３７】
スリットを形成する方法としては、主に３つの方法がある。第１の手法は、図３（ａ）に示すように、ＲＥＢＣＯ線材に刃先を押し当てることで、線材の一部を折り曲げる手法である。ＲＥＢＣＯ線材が軟質材料上にある状態で上方から刃先を押し当てることで、ＲＥＢＣＯ線材を部分的に曲げることができる。ＲＥＢＣＯ層１３および中間層１２はセラミックなので曲げに対する可逆応力限界が小さいのに対し、金属基板１１および安定化層１４，１５は金属なので部分的に塑性変形しても切断までの耐力は大きい。したがって、上述のようにＲＥＢＣＯ線材を長手方向に折り曲げることで、金属基板１１や安定化層１４，１５を切断することなく、ＲＥＢＣＯ層１３および中間層１２を切断することができる。
【００３８】
第２の手法は、図３（ｂ）に示すように、型押し加工（プレス加工）の要領でＲＥＢＣＯ線材全体に応力を加えて、ＲＥＢＣＯ線材をＶ字状に折り曲げる手法である。本手法によっても、上記と同様に、長手方向に折り曲げることで、ＲＥＢＣＯ層１３および中間層１２のみを切断することができる。
【００３９】
第３の手法は、ＲＥＢＣＯ線材に刃先を押し当てる点で第１の手法と同様であるが、ＲＥＢＣＯ線材を硬質部材上に置いている点で異なる。ＲＥＢＣＯ線材が硬質部材上にあるのでＲＥＢＣＯ線材は折り曲がらないが、刃先が押し当てられた部分に応力が集中する。長手方向に沿った直線部分に応力を集中させることで、ＲＥＢＣＯ層１３および中間層１２のみを切断することができる。
【００４０】
なお、第１および第２の手法は折り曲げるによるスリット形成手法といえ、第３の手法は応力集中によるスリット形成手法といえる。また、折り曲げによるスリット形成手法のうち、第１の手法は部分曲げによるスリット形成手法といえ、第２の手法は全体曲げによるスリット形成手法といえる。
【００４１】
＜第１の実施形態＞
（製造方法および製造装置）
第１の実施形態は、ＲＥＢＣＯ層に１本の連続的なスリットを形成したＲＥＢＣＯ多芯テープ線である。以下、本実施形態に係るＲＥＢＣＯ多芯テープ線のより詳細な構成および製造方法などについて説明する。
【００４２】
まず、ＲＥＢＣＯ層にスリットが形成されていないＲＥＢＣＯテープ線を用意する。ここで用意するＲＥＢＣＯテープ線は既存の任意のものであって構わない。ただし、本実施形態では折り曲げによってスリットを形成することから、曲げによる劣化が少なく加工しやすいように薄いことが好ましく、厚さが０．３ｍｍ以下のＲＥＢＣＯテープ線を用いることが好ましい。例えば、ＳｕｐｅｒＰｏｗｅｒ製のＳＣＳ４５４０を用いることができる。このＲＥＢＣＯテープ線は、幅４ｍｍで、厚さ０．１ｍｍであり、図１（ａ）に示す構造を有する。金属基板１１は、ニッケルまたはニッケル合金等の各種金属材料等から構成され、厚さが約５０μｍである。中間層（バッファ層）１２は、単層構造あるいは複層構造であり金属酸化物からなり、厚さ約０．２μｍである。ＲＥＢＣＯ層１３は、希土類系酸化物超伝導材料（ＲＥＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-δ）からなり、厚さ約１μｍである。ここで、ＲＥは、一つまたは複数の希土類元素を表す。希土類元素には、Ｓｃ，Ｙ，Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｐｍ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂ，Ｌｕが含まれる。銀安定化層１４は銀（Ａｇ）からなり、厚さ約１μｍである。銅安定化層１５は銅（Ｃｕ）からなり、厚さ約２０μｍである。このＲＥＢＣＯテープ線では、安定化層１４、１５は、ＲＥＢＣＯ層１３の上だけでなく、金属基板１１〜ＲＥＢＣＯ層１３の周囲を覆うように設けられる。
【００４３】
このようなＲＥＢＣＯテープ線に対して、ローラースリッター（回転刃部材）を備えるスリット形成装置による処理を施すことで、ＲＥＢＣＯテープ線のＲＥＢＣＯ層にスリットを形成する。
【００４４】
スリット形成装置２０の構造について、図４を参照して説明する。図４（ａ）はスリット形成装置２０の全体概要を示す図である。スリット形成装置は、送り出し部２１、ガイドローラ対２２，スリット形成ローラ対２３、ガイドローラ対２４、巻き取り部２５を備える。
【００４５】
送り出し部２１は、ＲＥＢＣＯテープ線が巻き線されたリールを含み、巻き取り部２５は、ＲＥＢＣＯテープ線を巻き取る電動式のローラを含む。巻き取り部２５がＲＥＢＣＯテープ線を巻き取ることで、ＲＥＢＣＯテープ線が送り出し部２１と巻き取り部２５の間を走行する。なお、送り出し部２１のリールには、走行方向と反対の回転力を付勢するブレーキが備えられており、ＲＥＢＣＯテープ線に対して所定の強さの張力を発生させる。本実施形態では、約１０ＭＰａ〜５０ＭＰａ程度の張力をかけることが適切である。
【００４６】
ガイドローラ対２２は、ＲＥＢＣＯテープ線の幅方向への移動を規制するためのものである。ガイドローラ対２２は、互いに対向して設けられた下側ローラ２２ａと上側ローラ２２ｂからなる。下側ローラ２２ａの外周部には、後述するガイドローラ２３ａと同様にテープ線幅（４ｍｍ）程度の溝（凹部）が設けられている。上側ローラ２２ｂには、下側ローラ２２ａの溝と嵌合する凸部が設けられる。下側ローラ２２ａと上側ローラ２２ｂがＲＥＢＣＯテープ線を溝部に挟み込むことで、ＲＥＢＣＯテープ線の幅方向の位置が位置決めされる。ガイドローラ対２４も、ガイドローラ対２２と同様の構成を有する。
【００４７】
スリット形成ローラ対２３は、ＲＥＢＣＯテープ線のＲＥＢＣＯ層（および中間層）にスリットを形成するためのものである。スリット形成ローラ対２３は、互いに対向して設けられたガイドローラ２３ａとローラスリッター２３ｂからなる。スリットローラ対２３を、テープ線の走行方向から見た図を図４（ｂ）に示す。
【００４８】
ガイドローラ２３ａの外周部には、テープ線幅（４ｍｍ）程度の溝（凹部）Ｇが設けられている。ガイドローラ２３ａのうち、少なくとも溝部の底面部は、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）などの軟質材料で構成される。これは、ローラスリッター２３ｂによってＲＥＢＣＯテープ線に応力が加えられたときに、ＲＥＢＣＯテープ線が折り曲がるようにするためである。
【００４９】
ローラスリッター２３ｂの外周部には全周にわたって刃先（刃部材）Ｂが設けられる。刃先Ｂの材料は、十分な硬度が得られれば任意の材料であってよく、通常のカッターの刃先として用いられる超硬合金を用いることができる。また、刃先の幅は本実施形態では、２０μｍである。また、ローラスリッター２３ｂには、所定の応力が印加できるように応力制御部が接続される。所定の応力とは、応力印加によるＲＥＢＣＯテープ線の折り曲げに伴って、ＲＥＢＣＯ層１３（および中間層１２）は切断されるが、金属基板１１および安定化層１４，１５は切断されない程度の応力である。この所定の応力は、刃先の太さや処理対象のＲＥＢＣＯテープ線やガイドローラ２３ａの材料などによって異なるが、本実施形態では、印加応力を５０Ｎとして刃先の集中応力が約１００〜３００ＭＰａとなるようにしている。応力制御部は、例えば、ロードセル（応力検知部）とロードセルの出力に応じて応力を印加する応力印加部を備える。あるいは、応力制御部はローラスリッター２３ｂをガイドローラ２３ａ方向に付勢するバネであってもよい。
【００５０】
スリット形成ローラ対２３の位置においてＲＥＢＣＯテープ線がローラスリッター２３ｂ側に凸な曲線状となるように、ガイドローラ対２２、２４をスリット形成ローラ対２３よりも下側（ガイドローラ２３ａ側）に配置している。これにより、ＲＥＢＣＯテープ線とガイドローラ２３ａの接触面積が大きくなり幅方向の規制が十分に行える。また、ＲＥＢＣＯテープ線とローラスリッター２３ｂの接触面積が小さくなりローラスリッター２３ｂの横方向（テープ線の幅方向）の移動を抑制できる、ＲＥＢＣＯテープ線のＶ字型の曲げを抑制できるなどの効果が得られる。
【００５１】
ＲＥＢＣＯテープ線を、このように構成されたスリット形成装置２０のスリット形成ローラ対２３の間を通過させることで、ＲＥＢＣＯテープ線は長手方向に沿って折り曲げられて、長手方向のスリットがＲＥＢＣＯ層１３（および中間層１２）に形成される。
【００５２】
スリット形成ローラ対２３によってＲＥＢＣＯテープ線は折り曲げられ変形するが、ガイドローラ対２４によってＲＥＢＣＯテープ線を平らに戻すことができる。
【００５３】
なお、スリット形成装置２０はより簡易なものであってもよい。例えば、送り出し部２１や巻き取り部２５を備えずに手動でＲＥＢＣＯテープ線を移動させて、スリット形成ローラ対２３によってスリットを形成してもよい。また、ガイドローラ対２２，２４のいずれかまたは両方を省略しても構わない。
【００５４】
（測定結果）
上記のようにして作成したＲＥＢＣＯ多芯テープ線の特性について説明する。
【００５５】
・外観観察
まず、銅安定化層１５の表面を３次元顕微鏡で観察した結果を図５（ａ）（ｂ）に示す。図５（ａ）は、銅安定化層１５の表面のうちローラスリッター２３ｂを押し当てた部分を含む部分の観察結果である。図面中の左右方向がテープ線の長手方向、上下方向が幅方向に対応する。図５（ａ）から分かるように、ローラスリッター２３ｂを押し当てた部分に溝が形成されていることが分かる。図５（ｂ）は、銅安定化層１５の溝部分の断面形状を示す図である。溝部分の幅は上端部で６７．５μｍ、下端部で１８．３μｍであり、深さは８．３μｍであった。銅安定化層１５の厚さは２０μｍ程度であるので、スリット形成処理によっても銅安定化層１５は切断されていないことが分かる。
【００５６】
次に、ＲＥＢＣＯ層表面を３次元顕微鏡で観察した結果を説明する。図５（ｃ）（ｄ）は、ＲＥＢＣＯ層１３から金属基板１１を剥離して、露出したＲＥＢＣＯ層１３の表面を３次元顕微鏡で観察した観察結果を示す。図５（ｃ）は、ローラスリッター２３ｂを押し当てた部分を含む部分の観察結果である。図面中の左右方向がテープ線の長手方向、上下方向が幅方向に対応し、ローラスリッター２３ｂを押し当てた部分を含む長手方向および幅方向にそれぞれ約７０μｍ程度の領域を示している。図の略中央部分に皺状の破壊の形跡が見られる。破壊が見られる部分は、幅が約３３μｍであり、深さが約３．３μであった。この部分が、スリット形成装置２０によって形成されたスリットといえる。なお、スリット部分においてＲＥＢＣＯ層が粉砕されていない（粉状になっていない）ことも見てとれる。粉砕されていないので、スリット部の接着強度が保たれ、線材の機械的強度はほぼ維持可能である。図５（ｄ）は、ローラスリッター２３ｂを押し当てた部分のより広い範囲を示す図である。この図から、スリットは一定の幅で長手方向（図中左右方向）に連続して形成されていることが分かる。
【００５７】
・磁化測定
スリットを形成したＲＥＢＣＯ多芯テープ線の磁化測定について説明する。図６は、ＳＱＵＩＤ磁束計（カンタムデザイン社ＭＰＭＳ）を用いて測定した印加磁場と磁化の強さの関係を示す図である。この磁化測定では、長さ４ｍｍのＲＥＢＣＯ多芯テープ線を２枚重ねたものをサンプルとして測定している。測定は、まずサンプルを印加磁場ゼロの状態で４．２Ｋまで冷却し、４．２Ｋに保温したままテープ面に垂直な磁場を印加しながら磁化測定することにより行った。
【００５８】
図６のグラフの横軸は印加磁場の強さを表し、縦軸はサンプルの磁化の強さを表す。比較のために、スリット形成前のＲＥＢＣＯテープ線と、現在ＮＭＲ装置において実用されているＢｉ２２２３多芯線もサンプルとして同様の磁化測定を行っている。図６のグラフのうち、６１がスリットを形成したＲＥＢＣＯテープ線（ＲＥＢＣＯ多芯テープ線）、６２がスリットを形成していないＲＥＢＣＯテープ線、６３がＢｉ２２２３多芯線の測定結果である。
【００５９】
図６から分かるように、スリットを形成したＲＥＢＣＯ多芯テープ線では、スリットを形成していないＲＥＢＣＯテープ線と比較して反磁性が大幅に改善していることが分かる。反磁性が減少することで、超伝導コイルにおける遮蔽電流場や交流損失を低減できる。
【００６０】
・電流電圧特性測定
スリットを形成したＲＥＢＣＯ多芯テープ線の電流電圧特性測定について説明する。
【００６１】
まず、スリットによって電気的な分離がなされていることを確認するために、幅４ｍｍと長さ７０ｍｍのＲＥＢＣＯテープ線に対して幅方向にスリットを形成したサンプルを用意し、このスリットを挟んで電流電圧特性を測定した。測定手順は、以下の通りである。スリットを挟んで１０ｍｍの間隔で電圧端子を配置したサンプルを液体窒素（７７Ｋ）に入れて、サンプルに流れる電流を１０Ａ／ｍｉｎで上げながら電圧測定を行った。このときの外部印加磁場はゼロである。得られた電流電圧特性曲線を図７（ａ）に示す。この結果から、サンプルには超伝導電流は流れず、スリットによってＲＥＢＣＯ層（超伝導層）が完全に切断（電気的に分離）されていることが分かる。
【００６２】
次に、テープ線の長手方向にスリットを形成した本実施形態に係るＲＥＢＣＯ多芯テープ線の臨界電流を測定した。電圧端子は、長手方向に１０ｍｍの間隔で配置し、ＲＥＢＣＯ線全体での電流電圧特性を測定した。測定は上記と同様の手順で行っており、サンプルを液体窒素（７７Ｋ）で冷却して、外部印加磁場ゼロの状態で、電流を１０Ａ／ｍｉｎで上昇させた。得られた電流電圧特性曲線を図７（ｂ）に示す。なお、図７（ｂ）には、スリットを形成した本実施形態のＲＥＢＣＯ多芯テープ線の電流電圧特性（黒丸）とともに、スリット形成前のＲＥＢＣＯテープ線の電流電圧特性（四角）も示している。臨界電流の基準は１μＶ／ｃｍに定義した。この結果から、スリット１本の形成により臨界電流は１％程度しか低下しないことが分かる。
【００６３】
・機械強度測定
スリットを形成したＲＥＢＣＯ多芯テープ線の機械的強度の測定について説明する。
【００６４】
まず、本実施形態に係るＲＥＢＣＯ多芯テープ線の可逆限界応力を測定した。測定手順は、以下の通りである。サンプルとして長手方向にスリットを形成した長さ４０ｍｍで幅４ｍｍのＲＥＢＣＯ多芯テープ線に、電圧端子を１０ｍｍの間隔で配置する。引張用ジグでサンプルの両端を１０ｍｍずつねじ式固定板で固定し、それを液体窒素（７７Ｋ）に入れて引っ張った状態で電流を流して電圧を測定した。外部印加磁場はゼロであり、電流の上昇速度は５０−１００Ａ／ｍｉｎである。
【００６５】
結果を図８（ａ）に示す。図８（ａ）の横軸は張力を表し、縦軸は臨界電流（張力０のときの臨界電流で正規化）を表す。ここで、臨界電流の９０％となる応力を引張強度と定義すると、本実施形態のＲＥＢＣＯ多芯テープ線の引張強度は約８３７ＭＰａである。なお、図８（ａ）には、スリットを形成する前のＲＥＢＣＯテープ線についての同様の結果も示してあり、その引張強度は約８７３ＭＰａである。この実験結果から、本実施形態に係るＲＥＢＣＯ多芯テープ線は、スリット形成による機械的強度の劣化が約４％と少なく、８００ＭＰａ以上の非常に高い機械的強度を有することが分かる。
【００６６】
次に、張力を与えた状態での臨界電流の磁場依存性を測定した。この測定では、本実施形態のＲＥＢＣＯ多芯テープ線に対して長手方向に５０ＭＰａの一定の張力を加え、外部印加磁場を変えながら臨界電流を測定した。結果を図８（ｂ）に示す。図８（ｂ）の横軸は外部印加磁場の強さを表し、縦軸は臨界電流（外部印加磁場０のときの臨界電流で正規化）を表す。図８（ｂ）には、スリットを形成する前のＲＥＢＣＯテープ線についての同様の結果も示している。この結果から分かるように、スリットを形成しても、張力印加時の臨界磁場の低下は見られず、高磁場にも強いといえる。
【００６７】
（本実施形態の有利な効果）
本実施形態に係るＲＥＢＣＯ多芯テープ線は、ＲＥＢＣＯ層および中間層に対して長手方向のスリットを有しているので、テープ面の反磁性を低減させることができる。したがって、本実施形態に係るＲＥＢＣＯ多芯テープ線を用いた超伝導コイルの遮蔽電流磁場や交流損失を低減させることができる。
【００６８】
また、ＲＥＢＣＯ層に形成されるスリットの幅を約３３μｍと細くできることから、超伝導性能の劣化を抑制できる。スリットを形成する前と比較して、臨界電流の低下を１％程度に抑制できる。なお、従来の機械的研削や化学的エッチングによる溝形成では、溝幅は２００μｍ程度が限界である。したがって、本実施形態によれば、機械的研削や化学的エッチングによる手法と比較して、スリット幅を１／６にすることができる。
【００６９】
また、本実施形態に係るＲＥＢＣＯ多芯テープ線では、金属基板および安定化層にはスリットが形成されず破壊されていないことから、機械的強度を保つことができ、高磁場での使用に支障がない。
【００７０】
また、本実施形態で説明したＲＥＢＣＯ多芯テープ線の製造方法は、簡易かつ高速な加工処理が可能であり、量産が可能である。レーザを用いた溝形成では溝幅の狭く十分な機械的強度を持つ多芯テープ線の製造が可能であるが、非常に長い製造時間がかかってしまう。本実施形態によれば、短時間で大量に長尺の多芯テープ線を製造可能である。
【００７１】
＜第１の実施形態の変形例１＞
第１の実施形態では、ローラスリッター２３ｂとガイドローラ２３ａからなるスリット形成ローラ対２３を用いて、ＲＥＢＣＯテープ線を部分的に折り曲げてスリットを形成している。しかしながら、ＲＥＢＣＯテープ線を変形させなくても、部分的に応力を集中させることによってもスリットを形成することができる。
【００７２】
すなわち、上記で説明したスリット形成装置２０において、スリット形成ローラ対２３のガイドローラ２３ａの外周部を軟質部材ではなく、超硬合金やＳＵＳのような硬質材料で構成してもよい。刃先の形状（幅）や印加応力は、刃先の集中応力が適切な値となるように適宜設計する。このようなガイドローラとローラスリッター２３ｂによってＲＥＢＣＯテープ線を挟むことで、ローラスリッター２３ｂの刃先が当てられた部分に応力が集中し、この部分のＲＥＢＣＯ層にスリットを形成することができる。
【００７３】
なお、応力集中によってスリットを形成する場合には、比較的厚いＲＥＢＣＯテープ線を用いることが好ましい。具体的には、厚さが０．２ｍｍ以上のものを用いることが好適であり、例えばフジクラ製のFYSC-SC05を用いることができる。
【００７４】
＜第１の実施形態の変形例２＞
第１の実施形態では、ローラスリッター２３ｂとガイドローラ２３ａからなるスリット形成ローラ対２３を用いて、ＲＥＢＣＯテープ線を部分的に折り曲げてスリットを形成している。しかしながら、ＲＥＢＣＯテープ線の幅方向全体に対して荷重を加えてＶ字形状に折り曲げることによってスリットを形成することもできる。
【００７５】
本変形例では、スリット形成装置２０においてスリット形成ローラ対２３の代わりに、図９（ａ）または図９（ｂ）に示すスリット形成ローラ対９１または９２が用いられる。図９（ａ）および図９（ｂ）は、本変形例に係るスリット形成ローラ対９１、９２をテープ線の走行方向から見た図である。
【００７６】
図９（ａ）に示すスリット形成ローラ対９１は、互いに対向して設けられた下側ローラ９１ａと上側ローラ９１ｂからなる。下側ローラ９１ａの外周部はテープ線幅（４ｍｍ）程度の溝が設けられており、溝の底面は凸状Ｖ字形状となっている。上側ローラ９１ｂの外周部は、下側ローラ９１ａの溝と嵌合するように同程度の幅で凹状Ｖ字形状となっている。下側ローラ９１ａおよび上側ローラ９１ｂの少なくとも外周部分は硬質材料、例えば、超硬合金やＳＵＳなどで構成される。
【００７７】
図９（ｂ）に示すスリット形成ローラ対９２は、下側ローラ９２ａは底面が凹状Ｖ字形状の溝を外周部に有し、上側ローラ９２ｂの外周部が凸状Ｖ字形状となっている。その他は図９（ａ）のスリット形成ローラ対９１と同様である。
【００７８】
ＲＥＢＣＯテープ線をスリット形成ローラ対９１または９２の間を通過させることで、テープ線をＶ字形状に折り曲げることができ、折り曲げた部分（Ｖ字の頂点部分）にスリットを形成することができる。
【００７９】
＜第２の実施形態＞
第１の実施形態では、ＲＥＢＣＯテープ線に１本のみのスリットを形成している。本実施形態では、複数本のスリットが形成されたＲＥＢＣＯ多芯テープ線およびその製造方法について説明する。
【００８０】
図１０（ａ）は、本実施形態に係るＲＥＢＣＯ多芯テープ線１０に設けられるスリットを説明する図である。本実施形態に係るＲＥＢＣＯ多芯テープ線１０のＲＥＢＣＯ層１３および中間層１２には、ＲＥＢＣＯ層１３および中間層１２を幅方向に等分するように５本のスリット１６−１〜１６−５が設けられる。これら５本のスリットによって、ＲＥＢＣＯ層１３および中間層１２は６分割される。
【００８１】
本実施形態では、図１０（ｂ）に示すスリット形成装置１００を用いてＲＥＢＣＯテープ線にスリットを形成する。スリット形成装置１００は、第１の実施形態におけるスリット形成装置２０と基本的に同様であるが、５つのスリット形成ローラ対２３−１〜２３−５が設けられている点で異なる。スリット形成ローラ対２３−１〜２３−５は、それぞれ対向して設けられたガイドローラ２３−１ａ〜２３−５ａとローラスリッター２３−１ｂ〜２３−５ｂからなる。ガイドローラ２３−１ａ〜２３−５ａは同じ構成を有する。ローラスリッター２３−１ｂ〜２３−５ｂは、基本的に同じ構成だが刃先の幅方向位置が異なる。図１０（ｃ）は、テープ線の走行方向から見た、スリット形成ローラ対２３−１〜２３−５の模式図であり、ローラスリッター２３−１ｂ〜２３−５ｂの刃先の位置を説明する図である。図に示すように、それぞれの刃先の位置がテープ線の幅方向にずれていて、これにより幅方向の異なる位置にスリットが形成できる。それぞれのローラスリッター２３−１ｂ〜２３−５ｂには応力制御部が接続されて、ローラスリッターごとに適切な応力制御がなされる。
【００８２】
なお、図１０（ｃ）では、刃先の位置が一端から他端にかけて徐々にずれるように配置しているが、このように順番に配置せずに適当な順番で配置されてもよい。また、１つのローラスリッターが複数の刃先を有して、１つのスリット形成ローラ対によって複数本のスリットを同時に形成してもよい。
【００８３】
また、図１０（ｂ）では、スリット形成装置１００を走行するテープ線が円弧状または楕円弧状になるように各ローラを配置している。これにより、各スリット形成ローラ対において、ローラスリッターの刃先とテープ線の設置面積を小さくできる。しかしながら、各スリット形成ローラ対の部分において、テープ線がローラスリッター側に凸になるような走行経路であれば、必ずしも全体を円弧状や楕円弧状としなくても構わない。
【００８４】
このように５本のスリットを設けることで、ＲＥＢＣＯ層を６分割でき、フィラメント幅を１／６にできる。１本のスリットにより２分割する第１の実施形態と比較しても、フィラメント幅を１／３にできる。したがって、テープ面の反磁性をより低減させることができる。このようなＲＥＢＣＯ多芯テープ線を用いた超伝導コイルを用いた超伝導コイルは、遮蔽電流磁場や交流損失がより低減される。また、１本あたりのスリット幅が狭いことから５本のスリットを設けても超伝導性能の劣化、すなわち臨界電流の低下はそれほど大きくならない。安定化層は切断されないので、機械的強度も保たれる。
【００８５】
ここでは、５本のスリットを設ける例について説明したが、スリットの本数はこれより多くても少なくても構わない。超伝導テープ線の臨界電流の低下が許容される範囲内でできるだけ多くのスリットを設けることが好ましいといえる。
【００８６】
スリットの本数を１本から４本とした場合の磁化測定、電流電圧特性測定、機械強度測定の結果を、図１１（ａ）〜図１１（ｃ）に示す。
【００８７】
図１１（ａ）は、第１の実施形態と同様の磁化測定を行った結果を示す。図１１（ａ）において、６１，６４，６５，６６がそれぞれスリット１本から４本を形成したＲＥＢＣＯテープ線（ＲＥＢＣＯ多芯テープ線）の測定結果である。比較のために、スリットを形成していないＲＥＢＣＯテープ線の測定結果６２と、Ｂｉ２２２３多芯線の測定結果６３も示している。スリットの本数を増やすことで反磁性がより減少させることができ、超伝導コイルにおける遮蔽電流場や交流損失をより一層低減できる。
【００８８】
図１１（ｂ）は、第１の実施形態と同様の電流電圧特性測定を行った結果であり、スリット本数に応じた臨界電流（スリット無しの場合の臨界電流で正規化）を示している。なお、第１の実施形態における測定（図７（ｂ））と同様に１μＶ／ｃｍの電位差が生じる電流を臨界電流と定義している。スリット１本の形成により臨界電流の低下は１％程度であり、スリットの本数が増えるにしたがって臨界電流は徐々に減少する。しかしながら、４本のスリットを形成した場合でも、臨界電流はスリット無しの場合の約９５％を保つことができる。
【００８９】
図１１（ｃ）は、第１の実施形態と同様に機械強度測定を行った結果であり、スリット本数に応じた引張強度を示している。引張強度の定義は、第１の実施形態と同様に、臨界電流が応力０の場合の９０％となる応力である。この結果から、スリットの本数を増やしてもＲＥＢＣＯ多芯テープ線の引張強度はスリット本数によってほぼ変化しないことがわかる。すなわち、４本のスリットを形成しても機械的強度の劣化は約４％以下と少なく、８００ＭＰａ以上の非常に高い機械的強度を有することが分かる。
【００９０】
なお、上記ではローラスリッターの刃先を押し当てて、テープ線を部分的に折り曲げてスリットを設ける製造方法を説明したが、応力集中や全体曲げの手法（第１の実施形態の変形例１，２の手法）によっても同様にスリットが形成できる。応力集中の手法の場合は、スリット形成ローラ対にガイドローラの底面部を硬質部材で形成すればよい。また全体曲げの手法の場合には、図９で示したようなプレスによるスリット形成ローラ対を複数用い、それぞれにおけるＶ字形状の先端部の位置を幅方向にずらせばよい。
【００９１】
＜第３の実施形態＞
第１の実施形態では、ＲＥＢＣＯテープ線のＲＥＢＣＯ層に、長手方向に連続的なスリットを形成している。本実施形態では、長手方向に断続的なスリット（破線状のスリット）を形成する。
【００９２】
図１２（ａ）は、本実施形態に係るＲＥＢＣＯ多芯テープ線１０に設けられるスリットを説明する図である。図に示すように、ＲＥＢＣＯ層１３には、長さＬのスリットが間隔Ｓを空けて長手方向に断続的なスリット１７が形成される。このように、スリットがない部分を設けることで、長尺テープ線のフィラメント間に分流機能を持たせることができ、テープ線の臨界電流を向上できる。なお、線材のカップリング電流がスリットのない部分を通ることで、カップリング電流の減衰時間（時定数）が短くできるため、カップリング影響を大いに低減できる。臨界電流の観点からは、スリットの間隔Ｓはフィラメント幅Ｗよりも大きければ大きいほどよい。しかしながら、スリットの間隔Ｓを大きくしすぎると反磁性の低減効果が弱まる。したがって、超伝導コイルの遮蔽電流や交流損失低減の観点からは、間隔Ｓは、このテープ線を用いて作成するコイルの内径の半分程度を上限とすることが好ましい。また、１つのスリットの長さＬは、このテープ線を用いて作成するコイルの直径よりも長いことが好ましい。スリットの長さがコイルの直径よりも短い場合には、側面からの磁場に対して反磁性のループが形成され、遮蔽電流に対する性能が下がるためである。スリットの長さＬをコイルの直径よりも長くすることで、連続的なスリットの場合と同等の遮蔽電流効果を得ることができる。
【００９３】
次に、図１２（ｂ）を参照して、本実施形態に係るＲＥＢＣＯ多芯テープ線の製造方法について説明する。図１２（ｂ）は、部分曲げの手法によって本実施形態に係るＲＥＢＣＯ多芯テープ線を製造する場合のローラスリッター２６を示す図である。このローラスリッター２６は外周部の一部２６ａに刃先（刃部材）が設けられていない。このようなローラスリッター２６を、図４に示すスリット形成装置のローラスリッター２３ｂの代わりに適用すればよい。刃先が設けられている部分ではローラスリッターの刃先とガイドローラによってテープ線が折り曲げられスリットが形成されるのに対して、刃先が設けられていない部分ではテープ線は折り曲げられずスリットが形成されない。ただし、ローラスリッター２６の外周部の一部２６ａに刃先を設けない代わりに、刃先にかける応力をスリット形成に必要な応力よりも小さくして、外周部２６の刃先で不完全なスリットをいれることによっても、図１２（ｃ）のような断続的なスリットを形成することができる。その場合のスリット長さＬとスリット間隔Ｓは十分短いものの、数μｍから数百μｍ程度になれる。
【００９４】
全体曲げによる手法の場合は、図９に示すスリット形成ローラ対において、上側ローラまたは下側ローラの少なくとも一方の一部に、対向するローラの外周部と接触しないようにするための切り欠き部を設ければよい。このような構成によっても、この切り欠き部分ではテープ線が折り曲げられずにスリットが形成されないので、断続的なスリットを形成できる。また、テープ線を折り曲げずに応力集中によってスリットを形成する場合は、上記と同様に一部に刃先が設けられていないローラスリッターを用いてテープ線に荷重をかけることで断続的なスリットを形成できる。なお、ローラに印加する加重をスリット形成に必要な応力より小さくすることでも断続的なスリットが可能である。
【００９５】
図１２（ａ）では、ＲＥＢＣＯ多芯テープ線に１本の断続的なスリットが設けられているが、図１２（ｃ）に示すように複数本の断続的なスリットを設けてもよい。この場合、隣接する幅方向に隣接スリット間でスリットが設けられていない隙間部分が重複しないようにずらすことが好ましい。図１２（ｃ）では、スリットの隙間部分の長手方向位置が、隣接するスリットのスリット形成部分の長手方向中央に一致するようにしている。スリットの長さＬおよび間隔Ｓについての好ましい条件は、上記と同様である。すなわち、間隔Ｓは、フィラメント幅Ｗより大きく、作成するコイルの内径の半分以下であることが好ましい。また、長さＬは、作成するコイルよりも長いことが好ましい。図１２（ｃ）では幅方向に３本のスリットを設けているが、その数はより多くても構わない。
【００９６】
＜その他の実施形態＞
ＲＥＢＣＯ多芯テープ線の構成は種々の変形が可能である。例えば、上記の説明では、ＲＥＢＣＯテープ線を移動させて、スリット形成装置のスリット形成ローラ対によってスリットを形成しているが、ＲＥＢＣＯテープ線を固定した状態でスリット形成ローラ対（またはローラスリッター）を移動させてもよい。
【００９７】
また、安定化層が金属基板およびＲＥＢＣＯ層の周囲全体を覆うように設けられているＲＥＢＣＯテープ線ではなく、安定化層がＲＥＢＣＯ層上だけに設けられたＲＥＢＣＯテープ線を用いても構わない。
【００９８】
また、上記の説明では幅３３μｍのスリットを形成しているが、スリットの幅はこれ以上の大きさであっても構わない。スリット幅は小さいほど好ましいといえるが、少なくともＲＥＢＣＯ層および中間層のみにスリットが形成され、安定化層にはスリットが形成されなければ、機械的強度を損なうことなく反磁性を低減することができる。なお、機械的研削や化学的エッチングによって形成されるスリット幅の下限が２００μｍ程度であることを考慮すると、スリット幅は２００μｍ以下であることが好ましく、さらにはそれ以下の１００μｍ以下であることより好ましく、５０μｍ以下であることがより好ましく、３３μｍ以下であることが更に好ましい。
【００９９】
刃先を押し当てて線材にスリットを形成する場合、刃先を押し当てる表面は、超伝導層側でも基板側でもよい。すなわち、刃先を押し当てる際に、基板に対して刃先と超伝導層が同じ側に位置するようにしてもよいし、基板に対して刃先と超伝導層が反対側に位置するようにしてもよい。線材を折り曲げてスリットを形成する場合、山折りにしてもよいし谷折りにしてもよい。また、複数のスリットを形成する場合、スリットごとに、刃先を押し当てる表面を変えたり、山折りにするか谷折りにするかを変えたりしてもよい。
【０１００】
線材に複数のスリットを形成する場合、それぞれのスリットについてスリット形成手法（部分曲げ、全体曲げ、応力集中）を異ならせてもよい。また、１つのスリットを形成する際に、これら複数の手法を組み合わせて実行してスリットを形成してもよい。
【符号の説明】
【０１０１】
１０  ＲＥＢＣＯ多芯テープ線
１１  金属基板
１２  中間層
１３  ＲＥＢＣＯ層
１４  銀安定化層
１５  銅安定化層
１６  スリット
２０  スリット形成装置
２３  スリット形成ローラ対
２３ａ  ガイドローラ
２３ｂ  ローラスリッター
【図１】
2016024528.tif 000003
【図２】
2016024528.tif 000004
【図３】
2016024528.tif 000005
【図４】
2016024528.tif 000006
【図５】
2016024528.tif 000007
【図６】
2016024528.tif 000008
【図７】
2016024528.tif 000009
【図８】
2016024528.tif 000010
【図９】
2016024528.tif 000011
【図１０】
2016024528.tif 000012
【図１１】
2016024528.tif 000013
【図１２】
2016024528.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成29年2月21日(2017.2.21)
【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】
テープ状の金属基板上に中間層を介して形成された酸化物超伝導層と当該酸化物超伝導層上に形成された金属製の安定化層を有し、前記酸化物超伝導層および前記中間層に、長手方向のスリットが１つまたは複数形成され、前記金属基板および前記安定化層にはスリ
ットが形成されていない高温超伝導多芯テープ線の製造方法であって、
テープ状の金属基板上に中間層を介して形成された酸化物超伝導層と当該酸化物超伝導層上に形成された安定化層を有する高温超伝導線材を用意するステップと、
前記高温超伝導線材を長手方向に沿って折り曲げることにより、または、前記高温超伝導線材に長手方向に沿って応力を集中させることにより、ないしは、これらの２方法を同
時に実行することにより、スリットを設けるスリット形成ステップと、
を含む、高温超伝導多芯テープ線の製造方法。
【請求項２】
前記スリット形成ステップでは、刃部材を前記高温超伝導線材に押し当てることにより前記スリットを形成する、
請求項１に記載の高温超伝導多芯テープ線の製造方法。
【請求項３】
前記スリット形成ステップでは、前記高温超伝導線材を、互いに対向して設けられた回転刃部材とガイドローラの間を通過させることにより、前記スリットを形成する、
請求項２に記載の高温超伝導多芯テープ線の製造方法。
【請求項４】
前記回転刃部材は、円周部の一部に刃部材が設けられておらず、
前記スリット形成ステップでは、前記高温超伝導線材の長手方向に断続的に前記スリットを形成する、
請求項３に記載の高温超伝導多芯テープ線の製造方法。
【請求項５】
前記スリット形成ステップでは、型押し加工により前記高温超伝導線材をＶ字形状に折り曲げることにより前記スリットを形成する、
請求項１に記載の高温超伝導多芯テープ線の製造方法。
【請求項６】
前記スリット形成ステップでは、前記高温超伝導線材を、互いに対向して設けられた外周部が凸状Ｖ字型の第１ローラと外周部が凹状Ｖ字型の第２ローラの間を通過させることにより、前記スリットを形成する、
請求項５に記載の高温超伝導多芯テープ線の製造方法。
【請求項７】
前記第１ローラまたは前記第２ローラの少なくとも一方は、外周部の一部に切り欠き部が設けられており、
前記スリット形成ステップでは、前記高温超伝導線材の長手方向に断続的に前記スリットを形成する、
請求項６に記載の高温超伝導多芯テープ線の製造方法。
【請求項８】
テープ状の金属基板上に中間層を介して形成された酸化物超伝導層と当該酸化物超伝導層表面に形成された金属製の安定化層を有し、前記酸化物超伝導層および前記中間層に、前記酸化物超伝導層および前記中間層を分離する1つまたは長手方向のスリットが1つまたは複数形成され、前記金属基板および前記安定化層にはスリットが形成されていない高温超伝導多芯テープ線の製造装置であって、
ガイドローラと、
前記ガイドローラと対向して設けられた回転刃部材と、
高温超伝導線材を、前記ガイドローラと前記回転刃部材の間に送り出す送り出し部および巻き取り部と、
を備え、
前記回転刃部材は、外周部の一部に刃部材が設けられていない、
高温超伝導多芯テープ線の製造装置。
【請求項９】
前記ガイドローラと前記回転刃部材を複数組備えており、
それぞれの回転刃部材について、刃先の幅方向の位置が異なっている、
請求項８に記載の高温超伝導多芯テープ線の製造装置。
【請求項１０】
テープ状の金属基板上に中間層を介して形成された酸化物超伝導層と当該酸化物超伝導層表面に形成された安定化層を有し、前記酸化物超伝導層および前記中間層に、前記酸化物超伝導層および前記中間層を分離する1つまたは長手方向のスリットが1つまたは複数形成され、前記金属基板および前記安定化層にはスリットが形成されていない高温超伝導多芯テープ線の製造装置であって、
外周部が凸状の第１ローラと、
前記第１ローラと対向して設けられ、外周が凹状の第２ローラと、
高温超伝導線材を、前記第１ローラおよび前記第２ローラの間に送り出す送り出し部および巻き取り部と、
を備え、
前記第１ローラまたは前記第２ローラの少なくとも一方の外周部に切り欠き部が設けられている、
高温超伝導多芯テープ線の製造装置。
【請求項１１】
前記第１ローラと前記第２ローラを複数組備えており、
それぞれの第１ローラと第２ローラの組について、凸状Ｖ字型および凹状Ｖ字型の先端部の幅方向の位置が異なっている、
請求項１０に記載の高温超伝導多芯テープ線の製造装置。
【請求項１２】
テープ状の金属基板上に中間層を介して形成された酸化物超伝導層と当該酸化物超伝導層上に形成された金属製の安定化層を有し、
前記酸化物超伝導層および前記中間層に、長手方向に断続的なスリットが複数形成され、
前記金属基板および前記安定化層にはスリットが形成されておらず、
前記スリットの長手方向の間隔が、前記スリットの幅方向の間隔以上である、
ことを特徴とする、高温超伝導多芯テープ線。
【請求項１３】
請求項１２に記載の高温超伝導多芯テープ線を用いた超伝導コイルであって、
前記スリットの長手方向の間隔が、前記超伝導コイルの内径の半分以下である、
ことを特徴とする、超伝導コイル。
【請求項１４】
前記スリットの長手方向の長さが、前記超伝導コイルの直径よりも長い、
請求項１３に記載の超伝導コイル。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
【図１】図１（ａ）−図１（ｄ）は、本発明に係るＲＥＢＣＯ多芯テープ線の構造を説明する図である。
【図２】図２（ａ）および図２（ｂ）は、本発明に係るＲＥＢＣＯ多芯テープ線のＲＥＢＣＯ層に形成される線材内部のスリットを説明する模式図である。
【図３】図３（ａ）−図３（ｃ）は、本発明に係るＲＥＢＣＯ多芯テープ線の製造方法を説明する模式図である。
【図４】図４（ａ）および図４（ｂ）は、第１の実施形態に係るＲＥＢＣＯ多芯テープ線の製造装置を説明する模式図である。
【図５】図５（ａ）−図５（ｄ）は、第１の実施形態に係るＲＥＢＣＯ多芯テープ線の銅安定化層表面およびＲＥＢＣＯ層表面の外観観察の結果を示す図である。
【図６】図６は、第１の実施形態に係るＲＥＢＣＯ多芯テープ線の磁化測定の結果を示す図である。
【図７】図７（ａ）および図７（ｂ）は、第１の実施形態に係るＲＥＢＣＯ多芯テープ線の電流電圧特性測定の結果を示す図である。
【図８】図８（ａ）および図８（ｂ）は、第１の実施形態に係るＲＥＢＣＯ多芯テープ線の機械強度測定の結果を示す図である。
【図９】図９（ａ）−図９（ｃ）は、第１の実施形態に係るＲＥＢＣＯ多芯テープ線の製造装置および製造方法の変形例を示す図である。
【図１０】図１０（ａ）−図１０（ｃ）は、第２の実施形態に係るＲＥＢＣＯ多芯テープ線の構造およびその製造装置を説明する模式図である。
【図１１】図１１（ａ）−図１１（ｃ）は、スリットの本数を変えて行った磁化測定、電流電圧特性測定、機械強度測定の結果を示す図である。
【図１２】図１２（ａ）−図１２（ｃ）は、第３の実施形態に係るＲＥＢＣＯ多芯テープ線の構造およびその製造装置を説明する模式図である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３３】
ＲＥＢＣＯ多芯テープ線１０の構造を図１（ａ）に示す。一実施形態に係るＲＥＢＣＯ多芯テープ線１０は、金属基板１１、中間層１２、ＲＥＢＣＯ層１３、銀安定化層１４、銅安定化層１５からなる多層構造を有する。ここで、ＲＥＢＣＯ層１３および中間層１２には、図１（ｂ）〜（ｄ）に示すように、ＲＥＢＣＯ多芯テープ線１０の長手方向に沿っ
たスリット１６が設けられているのに対し、銀安定化層１４および銅安定化層１５にはこのようなスリットが設けられていない。中間層１２のスリットは設けなくても構わない。なお、図１（ｂ）はＲＥＢＣＯ多芯テープ線１０の垂直断面を示し、図１（ｃ）はＲＥＢＣＯ層１３および中間層１２の上面から見た図、図１（ｄ）は銀安定化層１４および銅安定化層１５を上面から見た図である。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４７】
スリット形成ローラ対２３は、ＲＥＢＣＯテープ線のＲＥＢＣＯ層（および中間層）にスリットを形成するためのものである。スリット形成ローラ対２３は、互いに対向して設けられたガイドローラ２３ａとローラスリッター２３ｂからなる。スリット形成ローラ対２３を、テープ線の走行方向から見た図を図４（ｂ）に示す。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５６】
次に、ＲＥＢＣＯ層表面を３次元顕微鏡で観察した結果を説明する。図５（ｃ）（ｄ）は、ＲＥＢＣＯ層１３から金属基板１１を剥離して、露出したＲＥＢＣＯ層１３の表面を３次元顕微鏡で観察した観察結果を示す。図５（ｃ）は、ローラスリッター２３ｂを押し当てた部分を含む部分の観察結果である。図面中の左右方向がテープ線の長手方向、上下方向が幅方向に対応し、ローラスリッター２３ｂを押し当てた部分を含む長手方向および幅方向にそれぞれ約７０μｍ程度の領域を示している。図の略中央部分に皺状の破壊の形跡が見られる。破壊が見られる部分は、幅が約３３μｍであり、深さが約３．３μｍであった。この部分が、スリット形成装置２０によって形成されたスリットといえる。なお、スリット部分においてＲＥＢＣＯ層が粉砕されていない（粉状になっていない）ことも見てとれる。粉砕されていないので、スリット部の接着強度が保たれ、線材の機械的強度はほぼ維持可能である。図５（ｄ）は、ローラスリッター２３ｂを押し当てた部分のより広い範囲を示す図である。この図から、スリットは一定の幅で長手方向（図中左右方向）に連続して形成されていることが分かる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８７】
図１１（ａ）は、第１の実施形態と同様の磁化測定を行った結果を示す。図１１（ａ）において、６１，６４，６５，６６がそれぞれスリット１本から４本を形成したＲＥＢＣＯテープ線（ＲＥＢＣＯ多芯テープ線）の測定結果である。比較のために、Ｂｉ２２２３多芯線の測定結果６３も示している。スリットの本数を増やすことで反磁性がより減少さ
せることができ、超伝導コイルにおける遮蔽電流場や交流損失をより一層低減できる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８８】
図１１（ｃ）は、第１の実施形態と同様の電流電圧特性測定を行った結果であり、スリット本数に応じた臨界電流（スリット無しの場合の臨界電流で正規化）を示している。なお、第１の実施形態における測定（図７（ｂ））と同様に１μＶ／ｃｍの電位差が生じる電流を臨界電流と定義している。スリット１本の形成により臨界電流の低下は１％程度であり、スリットの本数が増えるにしたがって臨界電流は徐々に減少する。しかしながら、４本のスリットを形成した場合でも、臨界電流はスリット無しの場合の約９５％を保つことができる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８９】
図１１（ｂ）は、第１の実施形態と同様に機械強度測定を行った結果であり、スリット本数に応じた引張強度を示している。引張強度の定義は、第１の実施形態と同様に、臨界電流が応力０の場合の９０％となる応力である。この結果から、スリットの本数を増やしてもＲＥＢＣＯ多芯テープ線の引張強度はスリット本数によってほぼ変化しないことがわかる。すなわち、４本のスリットを形成しても機械的強度の劣化は約４％以下と少なく、８００ＭＰａ以上の非常に高い機械的強度を有することが分かる。
【国際調査報告】
2016024528.tif 000015
2016024528.tif 000016
2016024528.tif 000017
2016024528.tif 000018