(57)【要約】【課題】交流損失を低減するとともに超電導体が劣化することを防止する、ビスマス系酸化物超電導素線、ビスマス系酸化物超電導導体、超電導コイル、およびそれらの製造方法を提供する。【解決手段】ビスマス系酸化物超電導素線１００の製造方法は、以下の工程を実施する。まず、ビスマス系酸化物超電導体１１１を有するテープ状線材を準備する工程を実施する。次に、テープ状線材の長手方向に沿って切断することにより、テープ状線材よりも幅の狭い線材１１０ｃを形成する工程を実施する。次に、幅の狭い線材１１０ｃの切断面とを半田からなる被覆層１２０で覆う工程を実施する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ビスマス系酸化物超電導体を有するテープ状線材を準備する工程と、
前記テープ状線材の長手方向に沿って切断することにより、前記テープ状線材よりも幅の狭い線材を形成する工程と、
前記幅の狭い線材の切断面を半田からなる被覆層で覆う工程とを備えた、ビスマス系酸化物超電導素線の製造方法。
【請求項２】
前記覆う工程は、前記幅の狭い線材の長手方向に延びる少なくとも一方の表面を前記被覆層で覆う工程を含み、
前記被覆層と接触して、前記幅の狭い線材の長手方向に延びる少なくとも一方の表面上に、前記幅の狭い線材よりも機械的強度が高い補強材を形成する工程をさらに備えた、請求項１に記載のビスマス系酸化物超電導素線の製造方法。
【請求項３】
最外周面を絶縁被膜で覆う工程をさらに備える、請求項１または２に記載のビスマス系酸化物超電導素線の製造方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載のビスマス系酸化物超電導素線の製造方法によりビスマス系酸化物超電導素線を製造する工程と、
前記ビスマス系酸化物超電導素線を複数集合させる工程とを備えた、ビスマス系酸化物超電導導体の製造方法。
【請求項５】
請求項４に記載のビスマス系酸化物超電導導体の製造方法によりビスマス系酸化物超電導導体を製造する工程と、
前記ビスマス系酸化物超電導導体を巻く工程とを備えた、超電導コイルの製造方法。
【請求項６】
ビスマス系酸化物超電導体を有するテープ状線材が長手方向に沿って切断されることにより形成される前記テープ状線材よりも幅の狭い線材と、
前記幅の狭い線材の切断面を覆う半田からなる被覆層とを備えた、ビスマス系酸化物超電導素線。
【請求項７】
前記被覆層は、前記幅の狭い線材の長手方向に延びる少なくとも一方の表面をさらに覆い、
前記被覆層と接触して、前記幅の狭い線材の長手方向に延びる少なくとも一方の表面上に、前記幅の狭い線材よりも機械的強度が高い補強材をさらに備えた、請求項６に記載のビスマス系酸化物超電導素線。
【請求項８】
最外周面を覆う絶縁被膜をさらに備えた、請求項６または７に記載のビスマス系酸化物超電導素線。
【請求項９】
請求項６〜８のいずれかに記載のビスマス系酸化物超電導素線を複数集合させてなる、ビスマス系酸化物超電導導体。
【請求項１０】
請求項９に記載のビスマス系酸化物超電導導体を備えた、超電導コイル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ビスマス系酸化物超電導素線、ビスマス系酸化物超電導導体、超電導コイル、およびそれらの製造方法に関し、たとえば交流損失を低減できるビスマス系酸化物超電導素線、ビスマス系酸化物超電導導体、超電導コイル、およびそれらの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、たとえばＢｉ２２２３相などを有するＢｉ（ビスマス）系酸化物超電導体を銀などのシース部で被覆した多芯線からなるテープ状のＢｉ系酸化物超電導線材は、液体窒素温度での使用が可能であり、比較的高い臨界電流密度が得られること、および長尺化が比較的容易であることから、超電導コイルやマグネットへの応用が期待されている。
【０００３】
たとえば超電導コイルを製造する際に超電導線材はコイル状に巻かれ、このときに超電導線材には大きな曲げ応力が加わる。このため、超電導線材には外部からの応力に耐え得る高い機械的強度および可撓性が求められている。超電導線材においては、シース部が機械的強度を確保する役割や、セラミックスである超電導体に可撓性を持たせる役割を果たしている。
【０００４】
シース部は超電導体と電気的接触を良好にする役割も果たしているので、シース部の材料を自由に選択することはできず、超電導線材の機械的強度を向上することには限度があった。そこで、超電導線材の機械的強度をさらに向上し得る技術が、たとえば米国特許第５，８０１，１２４号明細書（特許文献１）および米国特許第６，６４９，２８０号明細書（特許文献２）に開示されている。特許文献１および２には、超電導線材の一方または両方の主面にステンレス鋼の薄板を貼り付け、超電導線材とステンレス鋼とを半田で接合した構造が開示されている。
【０００５】
しかし、上記特許文献１および２の超電導線材に交流電流を印加すると、交流損失が発生する。交流損失を小さくできる技術が、特開２００１−３０７５６６号公報（特許文献３）に開示されている。特許文献３には、超電導線材の長手方向に沿って切れ目を入れることにより、幅の狭い超電導線材を得る方法が開示されている。
【特許文献１】米国特許第５，８０１，１２４号明細書
【特許文献２】米国特許第６，６４９，２８０号明細書
【特許文献３】特開２００１−３０７５６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献３に開示の超電導線材においては、線材を切断すると、切断された面から、冷却するために用いられる液体窒素などが侵入して超電導体が劣化してしまうという問題があった。特に、上記特許文献３に開示の超電導線材では、切れ目において超電導体が露出するので、超電導体が劣化しやすい。
【０００７】
それゆえ本発明の目的は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、交流損失を低減するとともに超電導体が劣化することを防止する、ビスマス系酸化物超電導素線、ビスマス系酸化物超電導導体、超電導コイル、およびそれらの製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のビスマス系酸化物超電導素線の製造方法は、以下の工程を実施する。まず、ビスマス系酸化物超電導体を有するテープ状線材を準備する工程を実施する。次に、テープ状線材の長手方向に沿って切断することにより、テープ状線材よりも幅の狭い線材を形成する工程を実施する。次に、幅の狭い線材の切断面を半田からなる被覆層で覆う工程を実施する。
【０００９】
本発明のビスマス系酸化物超電導素線は、幅の狭い線材と、被覆層とを備えている。幅の狭い線材は、ビスマス系酸化物超電導体を有するテープ状線材が長手方向に沿って切断されることにより形成され、テープ状線材よりも幅が狭い。被覆層は、幅の狭い線材の切断面を覆い、半田からなる。
【００１０】
本発明のビスマス系酸化物超電導素線の製造方法およびビスマス系酸化物超電導素線によれば、幅の狭い線材において超電導体が露出する切断面を被覆層で覆っているため、切断面から冷却するために用いられる液体窒素などの冷却剤が侵入することを防止できる。また、被覆層は半田からなるので、幅の狭い線材の幅の狭い線材の切断面を隙間なく容易に覆うことができる。そのため、冷却剤によってビスマス系酸化物超電導体が劣化することを防止できる。
【００１１】
また、テープ状線材の長手方向に沿って切断することによって、元のテープ状線材の幅よりも狭い幅の線材が得られる。そのため、幅の狭い線材に交流電流を印加すると、交流損失を低減できる。さらに、被覆層を備えているので、強度を向上することができる。
【００１２】
上記ビスマス系酸化物超電導素線の製造方法において好ましくは、覆う工程は、幅の狭い線材の長手方向に延びる少なくとも一方の表面を被覆層で覆う工程を含み、被覆層と接触して、幅の狭い線材の長手方向に延びる少なくとも一方の表面上に、幅の狭い線材よりも機械的強度が高い補強材を形成する工程をさらに備えている。
【００１３】
上記ビスマス系酸化物超電導素線において好ましくは、被覆層は、幅の狭い線材の長手方向に延びる少なくとも一方の表面をさらに覆い、被覆層と接触して、幅の狭い線材の長手方向に延びる少なくとも一方の表面上に、幅の狭い線材よりも機械的強度が高い補強材をさらに備えている。
【００１４】
補強材により、ビスマス系酸化物超電導素線の強度を向上できる。なお、上記「機械的強度」とは、たとえば引張強度を意味する。
【００１５】
上記ビスマス系酸化物超電導素線の製造方法において好ましくは、最外周面を絶縁被膜で覆う工程をさらに備えている。
【００１６】
上記ビスマス系酸化物超電導素線において好ましくは、最外周面を覆う絶縁被膜をさらに備えている。
【００１７】
これにより、複数のビスマス系酸化物超電導素線において互いに絶縁することができる。そのため、ビスマス系酸化物超電導体間の抵抗が十分に高くなり、交流損失をより低減できる。
【００１８】
本発明のビスマス系酸化物超電導導体の製造方法は、上記ビスマス系酸化物超電導素線の製造方法によりビスマス系酸化物超電導素線を製造する工程と、ビスマス系酸化物超電導素線を複数集合させる工程とを備えている。
【００１９】
本発明のビスマス系酸化物超電導導体は、上記ビスマス系酸化物超電導素線を複数集合させてなる。
【００２０】
本発明のビスマス系酸化物超電導導体の製造方法およびビスマス系酸化物超電導導体によれば、幅の狭い線材において切断面を覆う被覆層を有するビスマス系酸化物超電導素線を複数集合させてなるので、交流損失を低減するとともに超電導体が劣化することを防止することのできるビスマス系酸化物超電導導体が得られる。
【００２１】
本発明の超電導コイルの製造方法は、上記ビスマス系酸化物超電導導体の製造方法によりビスマス系酸化物超電導導体を製造する工程と、ビスマス系酸化物超電導導体を巻く工程とを備えている。
【００２２】
本発明の超電導コイルは、上記ビスマス系酸化物超電導素線を複数集合させてなる。
本発明の超電導コイルおよび超電導コイルの製造方法によれば、幅の狭い線材において切断面を覆う被覆層を有するビスマス系酸化物超電導導体を備えているので、交流損失を低減するとともに超電導体が劣化することを防止することのできる超電導コイルが得られる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明のビスマス系酸化物超電導素線の製造方法およびビスマス系酸化物超電導素線によれば、幅の狭い線材の切断面を覆う被覆層を備えているので、交流損失を低減するとともに超電導体が劣化することを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には、同一の参照符号を付し、その説明は繰り返さない。
【００２５】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１におけるビスマス系酸化物超電導素線を模式的に示す部分断面斜視図である。図１を参照して、本発明の実施の形態１におけるビスマス系酸化物超電導素線を説明する。図１に示すように、ビスマス系酸化物超電導素線１００は、幅の狭い線材１１０ｃと、被覆層１２０と、補強材１３０と、絶縁被膜１４０とを備えている。
【００２６】
なお、図１に示すように、互いに垂直な３軸であるｘ軸、ｙ軸およびｚ軸のうち、ｘ軸を、ビスマス系酸化物超電導素線１００の長手方向とし、ｙ軸方向およびｚ軸方向の長さのうち、長い方を幅、短い方を厚みとする。本実施の形態では、断面形状において超電導体１１１の径のうち、相対的に長い径の方向がｙ軸方向であり、相対的に短い径の方向がｚ軸方向である。この場合、ビスマス系酸化物超電導素線１００において、長さはｘ軸方向の長さであり、幅はｙ軸方向の長さであり、厚みはｚ軸方向の長さである。
【００２７】
幅の狭い線材１１０ｃは、ビスマス系酸化物超電導体１１１を有するテープ状線材が長手方向に沿って切断されることにより形成され、テープ状線材よりも幅の狭い複数の線材の１つである。
【００２８】
幅の狭い線材１１０ｃは、長手方向に延びる複数本の超電導体１１１と、複数の超電導体１１１の側面を被覆するシース部１１２とを有している。シース部１１２は超電導体１１１に接触している。複数本の超電導体１１１の各々は、たとえばＢｉ−Ｐｂ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ系の組成を有するビスマス系超電導体が好ましく、特に、（ビスマスと鉛）：ストロンチウム：カルシウム：銅の原子比がほぼ２：２：２：３の比率で近似して表されるＢｉ２２２３相を含む材質が最適である。シース部１１２の材質は、たとえば銀や銀合金よりなっている。
【００２９】
ビスマス系酸化物超電導素線１００において、複数本の超電導体１１１の中には、シース部１１２で実質的に覆われていない部分を含む超電導体を有する。すなわち、超電導体１１１は、部分的にシース部１１２から露出している。本実施の形態では、長手方向における側面１１５および両端面において、超電導体１１１は、シース部１１２に被覆されず露出している。なお、幅の狭い線材１１０ｃの外周面は、長手方向に延びる主面１１３と、主面１１３と反対側の裏面１１４と、主面１１３および裏面１１４と連なる長手方向に延びる側面１１５と、長手方向における両端面（図示せず）とを含んでいる。切断面は、両端面を除く面において超電導体１１１が露出している面であり、本実施の形態では側面１１５である。
【００３０】
また、幅の狭い線材１１０ｃのアスペクト比（長手方向に垂直で、かつ互いに垂直な２方向の長さを幅および厚み（幅＞厚み）と規定したときの、厚みに対する幅の比）は１〜２であることが好ましい。
【００３１】
なお、上記においては幅の狭い線材１１０ｃが複数本の超電導体１１１を有している構造（多芯線）である場合について説明したが、幅の狭い線材１１０ｃは１本の超電導体のみを有している構造（単芯線）であってもよい。
【００３２】
被覆層１２０は、幅の狭い線材１１０ｃの切断面である側面１１５を覆っている。本実施の形態では、幅の狭い線材１１０ｃの長手方向に延びる少なくとも一方の表面をさらに覆っている。すなわち、幅の狭い線材１１０ｃの長手方向に延びる主面１１３と、主面１１３と反対側の裏面１１４と、主面１１３および裏面１１４と連なる幅の狭い線材１１０ｃの長手方向に延びる側面１１５とを覆っている。なお、被覆層１２０は、長手方向における両端部をさらに被覆していてもよいし、被覆していなくてもよい。すなわち、被覆層１２０は、幅の狭い線材１１０ｃの外周を全て覆っていてもよい。
【００３３】
被覆層１２０は、半田からなり、たとえばＳｎ（スズ）合金などが用いられ、強度およびシース部１１２への影響が小さい観点から、Ｓｎ−Ａｇ（銀）−Ｃｕ合金が好適に用いられる。
【００３４】
補強材１３０は、被覆層１２０と接触して、幅の狭い線材１１０ｃの長手方向に延びる少なくとも一方の表面（主面１１３および裏面１１４の少なくとも一方）上に形成されている。本実施の形態では、補強効果をより高めるため、主面１１３および裏面１１４の両方に形成されている。
【００３５】
また、補強材１３０は、幅の狭い線材１１０ｃよりも機械的強度が高く、たとえば、ステンレス鋼および銅などが用いられ、強度の観点からステンレス鋼が好適に用いられる。
【００３６】
また、補強材１３０の幅Ｗ130は、補強効果をより高めるため、幅の狭い線材１１０ｃの幅Ｗ110ｃと同じ、またはそれより大きいことが好ましい。
【００３７】
絶縁被膜１４０は、交流に用いられる場合に他のビスマス系酸化物超電導素線と絶縁するために設けられている。絶縁被膜１４０は、最外周面を覆っている。すなわち、絶縁被膜１４０は、主面１１３および裏面１１４と対向する被覆層１２０の外周側に配置され、補強材１３０が形成されている面については、補強材１３０の外周側に配置される。
【００３８】
絶縁被膜１４０は、絶縁材料からなっていれば特に限定されないが、たとえばＰＶＦ（ポリビニルホルマール）やポリイミドなどの電気絶縁材料を用いることが好ましい。
【００３９】
ここで、ビスマス系酸化物超電導素線１００の具体的寸法の一例を示すと、幅の狭い線材１１０ｃの長さはたとえば１ｋｍであり、幅Ｗ110ｃはたとえば１．３ｍｍであり、厚みはたとえば０．２３ｍｍである。被覆層１２０の厚みは、たとえば５μｍ〜５０μｍである。補強材１３０の幅Ｗ130はたとえば１．４ｍｍであり、厚み（図１中縦方向の長さ）はたとえば０．０２ｍｍである。
【００４０】
次に、図１〜図６を参照して、本発明の実施の形態１におけるビスマス系酸化物超電導素線の製造方法について説明する。なお、図２は、本発明の実施の形態１におけるビスマス系酸化物超電導素線の製造方法を示すフローチャートである。図３は、本発明の実施の形態１における準備する工程で準備するテープ状線材を模式的に示す部分断面斜視図である。図４は、本発明の実施の形態１における幅の狭い線材を形成する工程により形成される幅の狭い線材を模式的に示す部分断面斜視図である。図５は、本発明の実施の形態１における被覆層で覆う工程により形成されたビスマス系酸化物超電導素線を模式的に示す部分断面斜視図である。図６は、本発明の実施の形態１における補強材を形成する工程により形成されたビスマス系酸化物超電導素線を模式的に示す部分断面斜視図である。
【００４１】
まず、図２および図３に示すように、ビスマス系酸化物超電導体１１１を有するテープ状線材１１０を準備する工程（Ｓ１０）を実施する。準備する工程（Ｓ１０）では、Ｂｉ２２２３相を含む材質からなるテープ状線材を準備することが好ましい。
【００４２】
準備する工程（Ｓ１０）では、具体的には、Ｂｉ（ビスマス）、Ｐｂ（鉛）、Ｓｒ（ストロンチウム）、Ｃａ（カルシウム）およびＣｕ（銅）が所定の組成比となるように、酸化物あるいは炭酸化物の原料粉を混合する。この混合粉に熱処理と粉砕とを繰り返すことにより、Ｂｉ２２２３相とＢｉ２２１２相と非超電導相とから構成される前駆体粉末が作製される。次に、この前駆体粉末を金属管に充填する。その後、前駆体粉末が金属管に充填されたものに対して伸線加工を行なう。この際には伸線加工と中間軟化処理とを繰り返し、前駆体フィラメントを芯材として金属管で被覆されたクラッド線となる。次に、複数のクラッド線を束ねて再び金属管に嵌合する。これにより、たとえば５５芯を有する多芯線が作製される。次に、多芯線に対して伸線加工を施す。これにより、Ｂｉ２２２３相を含む酸化物超電導体の前駆体粉末をシース部１１２で被覆した形態を有する線材が作製される。その後、この多芯線に対して複数回の圧延加工と熱処理とを繰り返す。この熱処理は酸素雰囲気中で行なわれ、雰囲気中の酸素分圧はたとえば０．０１ＭＰａ以下とされる。その結果、前駆体粉末が変化し、超電導体１１１となる。また、圧延加工により線材がテープ状となる。以上の工程により、超電導体１１１と、超電導体１１１の全周を被覆するシース部１１２とを有するテープ状線材１１０が形成される。
【００４３】
次に、図２〜図４に示すように、テープ状線材１１０の長手方向に沿って切断することにより、テープ状線材１１０よりも幅の狭い線材１１０ｃを形成する工程（Ｓ２０）を実施する。この工程（Ｓ２０）によって、図４に示す幅の狭い線材１１０ｃが得られる。幅の狭い線材１１０ｃにおける切断面には、超電導体１１１が露出する。
【００４４】
幅の狭い線材１１０ｃを形成する工程（Ｓ２０）では、具体的には、図３に示す点線に沿って、テープ状線材１１０を切断する。すべての点線は、テープ状線材１１０の長手方向（ｘ軸）に平行である。この切断により、テープ状線材１１０は、５本の幅の狭い線材１１０ａ〜１１０ｅに分割される。切断する順序は特に限定されず、たとえば、図３に示す複数の点線に沿ってテープ状線材１１０を同時に切断してもよいし、一方の端から他方の端に向けて順に切断してもよいし、両端を切断してから他の部分を切断してもよい。
【００４５】
本実施の形態では、幅の狭い線材１１０ａ〜１１０ｅのうち、テープ状線材１１０の両端部に相当する幅の狭い線材１１０ａ，１１０ｅは、超電導体１１１がほとんど存在しないように切断している。このように、超電導体１１１の存在しないまたはほとんど存在しない部分を除去することによって、単位容量当たりの断面積がより狭い、よりコンパクトな幅の狭い線材１１０ｂ〜１１０ｄを得ることができる。このような切断は、超電導体１１１が相対的に存在しない端部がテープ状線材１１０において顕著な体積を占める場合、特に有利である。
【００４６】
なお、テープ状線材１１０の両端部に相当する幅の狭い線材１１０ａ，１１０ｅは、超電導体１１１が他の幅の狭い線材１１０ｂ〜１１０ｄと同程度に存在するように切断してもよい。この場合には、テープ状線材１１０の両側面に相当する幅の狭い線材１１０ａ，１１０ｅを、ビスマス系酸化物超電導素線に用いることができる。この場合の幅の狭い線材１１０ａ，１１０ｅにおける切断面は、テープ状線材１１０の両側面は含まれない。
【００４７】
テープ状線材１１０から幅の狭い線材１１０ａ〜１１０ｅに切断する方法は、特に限定されず、一般公知の方法を採用でき、たとえば押し切り、ダイヤモンド等の硬質材料が付与されたホイールソー、水のジェット噴射、またはレーザー（たとえばレーザーブレード）などの方法が好適に用いられる。
【００４８】
以上の工程により、テープ状線材１１０から幅の狭い線材１１０ａ〜１１０ｅが得られる。超電導体１１１が相対的に多く存在する幅の狭い線材１１０ｂ〜１１０ｄでは、超電導体１１１が部分的に露出する。幅の狭い線材１１０ｂ〜１１０ｄは、テープ状線材１１０と比較して、臨界電流値Ｉｃで規格化される値である垂直磁場中の交流損失を低減できる。
【００４９】
ここで、幅の狭い線材１１０ｂ〜１１０ｄを得る工程（Ｓ２０）により得られる幅の狭い線材１１０ｂ〜１１０ｄの具体的寸法の一例を示すと、準備する工程（Ｓ１０）で準備するテープ状線材１１０の長さはたとえば１ｋｍであり、幅（図３中横方向の長さ）はたとえば４．３ｍｍであり、厚み（図３中縦方向の長さ）はたとえば０．２３ｍｍである。幅の狭い線材１１０ａ〜１１０ｅを得る工程（Ｓ２０）で得られる幅の狭い線材１１０ｂ〜１１０ｄの長さはたとえば１ｋｍであり、幅Ｗ110ｃはたとえば１．３ｍｍであり、厚みはたとえば０．２３ｍｍである。また、超電導体１１１をほとんど有していない幅の狭い線材１１０ａ，１１０ｅの長さはたとえば１ｋｍであり、幅（図３中横方向の長さ）はたとえば０．２ｍｍであり、厚みはたとえば０．２３ｍｍである。幅の狭い線材１１０ｂ〜１１０ｄは、テープ状線材１１０の幅のおよそ１／３になるので、臨界電流値Ｉｃで規格化される値である垂直磁場中の交流損失もテープ状線材１１０の交流損失の１／３になる。
【００５０】
また、テープ状線材１１０を切断することにより得られた幅の狭い線材１１０ｂ〜１１０ｄを焼結のための熱処理に供してもよい。
【００５１】
また、テープ状線材１１０を切断することにより得られた幅の狭い線材１１０ｂ〜１１０ｄを加工してもよい。切断により得られる幅の狭い線材１１０ｂ〜１１０ｄは、通常、矩形、正方形またはそれらに近い断面を有する。そのような断面を加工によって変え、導体により適したものにすることができる。たとえば、幅の狭い線材１１０ｂ〜１１０ｄの角を取る加工（たとえば面取り加工）を行なってもよい。面取りの結果、幅の狭い線材１１０ｂ〜１１０ｄの断面は、典型的に８角形等の多角形になる。このように加工された線材は、超電導導体により適している。そのような加工する工程の後、焼結のための熱処理を行なってもよい。なお、加工する工程を実施した場合であっても、テープ状線材１１０における切断面は、切断された全ての面を含む。
【００５２】
なお、図３に示すテープ状線材１１０は、その断面にわたってほぼ均一な超電導特性（臨界電流密度Ｊｃ、臨界電流値Ｉｃなど）を有し得るので、切断により得られた複数の幅の狭い線材１１０ｂ〜１１０ｄも、ほぼ同じ超電導特性を有し得る。したがって、比較的簡単な作業により、高い収率で必要な特性を有する幅の狭い多芯線を得ることができる。なお、幅の狭い線材１１０ｂ〜１１０ｄを塑性加工によって得ようとすると、種々の問題が生じ得る。特に、幅を１ｍｍ以下にする塑性加工では、超電導体のソーセージング現象（超電導体が長手方向に直線的でなく、波打った形状になる現象）や超電導体の切断が起こりやすくなり、好ましい超電導特性を有する線材を得ることが困難になってくる。これに対し、幅の狭い線材を準備する工程（Ｓ２０）での切断は、テープ状線材１１０の超電導特性をほぼ維持して、行なうことができる。
【００５３】
次に、図２および図５に示すように、幅の狭い線材１１０ｃの切断面を半田からなる被覆層で覆う工程（Ｓ３０）を実施する。本実施の形態における工程（Ｓ３０）では、切断面である側面１１５を被覆層１２０で覆う。この工程（Ｓ３０）は、幅の狭い線材１１０ｃの長手方向に延びる少なくとも一方の表面（主面１１３および裏面１１４の少なくとも一方）を被覆層１２０で覆う工程を含んでいることが好ましい。
【００５４】
被覆層で覆う工程（Ｓ３０）では、たとえば溶融めっき法や浸漬被覆（ディップコート）法などを用いて、たとえばメッキ法や蒸着法などで被覆層１２０を形成する。被覆層１２０は、たとえばＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ合金などを用いて溶融メッキ法で形成することが好ましい。
【００５５】
この工程（Ｓ３０）を実施することによって、図５に示す幅の狭い線材１１０ｃと、幅の狭い線材１１０ｃを被覆する被覆層１２０とを備えるビスマス系酸化物超電導素線が得られる。
【００５６】
次に、図２および図６に示すように、被覆層１２０と接触して、幅の狭い線材１１０ｃの長手方向に延びる少なくとも一方の表面上に、幅の狭い線材１１０ｃよりも機械的強度が高い補強材１３０を形成する工程（Ｓ４０）を実施する。この工程（Ｓ４０）を実施することによって、図６に示す幅の狭い線材１１０ｃと、幅の狭い線材１１０ｃの切断面を被覆する被覆層１２０と、被覆層１２０と接触して、主面１１３および裏面１１４の少なくとも一方上に形成される補強材１３０とを備えるビスマス系酸化物超電導素線が得られる。なお、補強材１３０を形成する工程（Ｓ４０）は省略されてもよいが、強度をより向上したビスマス系酸化物超電導素線１００を製造する場合には実施されることが好ましい。
【００５７】
補強材１３０を形成する工程（Ｓ４０）では、具体的には、幅の狭い線材１１０ｃよりも機械的強度の高い材料からなる補強材１３０を準備する。補強材１３０として、たとえばステンレス鋼および銅などの金属テープを準備し、強度の観点からステンレス鋼を準備することが好ましい。続いて、被覆層１２０を介して、幅の狭い線材１１０ｃの主面１１３および裏面１１４の少なくとも一方と補強材１３０とを接合する。これにより、幅の狭い線材１１０ｃの長手方向に延びる少なくとも一方の表面上に補強材１３０を形成できる。なお、補強材１３０を形成する工程（Ｓ４０）では、上記工程に特に限定されず、たとえば蒸着法により補強材１３０を形成してもよい。
【００５８】
なお、補強材１３０を形成する工程（Ｓ４０）では、幅の狭い線材１１０ｃの長手方向に延びる両方の表面（主面１１３および裏面１１４の両面）上に、補強材１３０を形成することが好ましい。これにより、ビスマス系酸化物超電導素線の強度をより向上できる。なお、補強材１３０を形成する工程（Ｓ４０）では、幅の狭い線材１１０ｃの主面１１３、裏面１１４および側面１１５に補強材１３０を形成してもよい。
【００５９】
また、補強効果をより高めるため、幅の狭い線材１１０ｃの幅Ｗ110ｃ（図１参照）と同じ、またはそれより大きい幅Ｗ130（図１参照）を有する補強材１３０を形成することが好ましい。
【００６０】
次に、図１および図２に示すように、最外周面を絶縁被膜１４０で覆う工程（Ｓ５０）を実施する。なお、この工程（Ｓ５０）は、省略されてもよいが、交流用途のビスマス系酸化物超電導素線１００を製造する場合には実施されることが好ましい。
【００６１】
絶縁被膜１４０で覆う工程（Ｓ５０）では、具体的には、たとえばＰＶＦやポリイミドなどの電気絶縁材料を準備する。そして、幅の狭い線材１１０ｃおよび被覆層１２０の外周側の面に電気絶縁材料を塗布する。なお、補強材１３０を形成する工程（Ｓ４０）を実施した場合には、幅の狭い線材１１０ｃ、被覆層１２０および補強材１３０の最外周側の面に塗布する。この工程（Ｓ５０）を実施することにより、他のビスマス系酸化物超電導素線と絶縁する効果を高めることができる。
【００６２】
上記工程（Ｓ１０〜Ｓ５０）を実施することによって、図１に示すビスマス系酸化物超電導素線１００を製造することができる。なお、上記では、幅の狭い線材を形成する工程（Ｓ２０）において図３に示すテープ状線材１１０から得られた１本の幅の狭い線材１１０ｃを例に挙げて説明したが、他の幅の狭い線材１１０ｂ，１１０ｄについても同様の工程（Ｓ１０〜Ｓ５０）を実施することによって、１本のテープ状線材１１０から複数本のビスマス系酸化物超電導素線１００が得られる。本発明は、１本以上のビスマス系酸化物超電導素線１００が得られれば、上述したように、テープ状線材１１０から切断することにより得られた１本の幅の狭い線材１１０ｃをビスマス系酸化物超電導素線１００に製造する方法に特に限定されない。たとえば、幅の狭い線材を形成する工程（Ｓ２０）で得られた全ての幅の狭い線材１１０ｂ〜１１０ｄを用いてビスマス系酸化物超電導素線１００を製造してもよい。
【００６３】
以上説明したように、本発明の実施の形態１におけるビスマス系酸化物超電導素線１００の製造方法は、テープ状線材１１０の長手方向に沿って切断することにより、テープ状線材１１０よりも幅の狭い線材１１０ｃを形成する工程（Ｓ２０）と、幅の狭い線材１１０ｃの切断面である側面１１５とを半田からなる被覆層１２０で覆う工程（Ｓ３０）とを備えている。
【００６４】
また、本発明の実施の形態１におけるビスマス系酸化物超電導素線１００は、ビスマス系酸化物超電導体を有するテープ状線材１１０が長手方向に沿って切断されることにより形成されるテープ状線材１１０よりも幅の狭い線材１１０ｃと、幅の狭い線材１１０ｃの切断面である側面１１５とを覆う半田からなる被覆層１２０とを備えている。
【００６５】
本発明の実施の形態１におけるビスマス系酸化物超電導素線１００の製造方法およびビスマス系酸化物超電導素線１００によれば、幅の狭い線材１１０ｃにおいて少なくとも切断面（図１では、側面１１５）を被覆層１２０で覆っているので、超電導体１１１が露出している部分を含んでいる切断面から冷却するために用いられる液体窒素などの冷却剤が侵入することを防止できる。また、被覆層１２０は半田からなるので、幅の狭い線材１１０ｃの切断面である側面１１５を隙間なく容易に覆うことができる。そのため、冷却剤によってビスマス系酸化物超電導体が劣化することを防止できる。
【００６６】
また、テープ状線材１１０の長手方向に沿って切断することによって、元のテープ状線材１１０の幅よりも狭い幅の線材１１０ｃが得られる。超電導線材は印加される磁場の方向に対して異方性を有しているが、複数の幅の狭い線材１１０ｃが電気的に接続されていなければ、外部の磁場の変動が生じても、ビスマス系酸化物超電導体１１１間の抵抗が十分に高くなり、交流損失を低減できる。そのため、幅の狭い線材１１０ｃに交流電流を印加すると、交流損失を低減できる。なお、テープ状線材１１０の形状のまま交流電流を印加すると、交流損失の低減は難しい。
【００６７】
さらに、本発明のビスマス系酸化物超電導素線１００は被覆層１２０を備えているので、被覆層１２０を備えていないビスマス系酸化物超電導素線と比較して、その強度を向上することができる。
【００６８】
（実施の形態２）
図７（Ａ）および（Ｂ）は、本発明の実施の形態２におけるビスマス系酸化物超電導導体を模式的に示す部分断面斜視図である。図７（Ａ）および（Ｂ）を参照して、本発明の実施の形態２におけるビスマス系酸化物超電導導体を説明する。
【００６９】
図７（Ａ）および（Ｂ）に示すように、ビスマス系酸化物超電導導体２００は、実施の形態１におけるビスマス系酸化物超電導素線１００を複数集合させてなる。本実施の形態では、ビスマス系酸化物超電導導体２００は、６本の実施の形態１におけるビスマス系酸化物超電導素線１００を束ねた構成を有している。
【００７０】
また、ビスマス系酸化物超電導導体２００は、図７（Ａ）に示すように、複数のビスマス系酸化物超電導素線１００を単に撚り合わせてなっていてもよいが、図７（Ｂ）に示すように、各ビスマス系酸化物超電導素線１００がビスマス系酸化物超電導導体２００の内周側から外周側へ、または外周側から内周側へと径方向位置を変更しながらその長手方向に延びるように集合されている転位導体であることが好ましい。
【００７１】
ビスマス系酸化物超電導導体２００は、それぞれのビスマス系酸化物超電導導体２００の磁場に対する異方性を小さくして、ビスマス系酸化物超電導導体２００の外部に集中して流れる偏流を抑制して、交流損失を低減できる構造にすることが好ましい。本実施の形態では、複数のビスマス系酸化物超電導素線１００は、互いに電気的に接続されていない構造としている。すなわち、図７（Ａ）および（Ｂ）に示すように、複数のビスマス系酸化物超電導素線１００のうち接触している部分には、少なくとも一本のビスマス系酸化物超電導素線１００において絶縁被膜１４０が形成されている面が存在している。本実施の形態では、ビスマス系酸化物超電導素線１００の接触している部分は、互いに絶縁被膜１４０が接触している。
【００７２】
次に、図７（Ａ）および（Ｂ）を参照して、ビスマス系酸化物超電導導体の製造方法を説明する。まず、実施の形態１におけるビスマス系酸化物超電導素線１００の製造方法によりビスマス系酸化物超電導素線１００を製造する工程を実施する。この工程（Ｓ１０〜Ｓ５０）は、実施の形態１と同様であるので、その説明は繰り返さない。なお、本実施の形態では、６本のビスマス系酸化物超電導素線１００を製造する。
【００７３】
次に、ビスマス系酸化物超電導素線１００を複数集合させる工程を実施する。この工程では、各ビスマス系酸化物超電導素線１００が転位されるように形成することが好ましい。また、複数集合させる工程では、各ビスマス系酸化物超電導素線１００同士が電気的に接続されないように集合させることが好ましい。
【００７４】
複数のビスマス系酸化物超電導素線１００を撚り合わせる方法は特に限定されず、一般公知の方法を採用できる。たとえば、回転数の調整等の制御ができるビスマス系酸化物超電導素線１００を撚り合わせる装置などを用いることができる。
【００７５】
なお、集合させる工程では、図７（Ｂ）に示す巻き方に特に限定されず、たとえば、複数のビスマス系酸化物超電導素線１００の外周縁が別の矩形になるようにしてもよい。
【００７６】
以上説明したように、本発明の実施の形態２におけるビスマス系酸化物超電導導体２００の製造方法は、実施の形態１におけるビスマス系酸化物超電導素線１００の製造方法によりビスマス系酸化物超電導素線１００を製造する工程と、ビスマス系酸化物超電導素線１００を複数集合させる工程とを備えている。
【００７７】
また、本発明の実施の形態２におけるビスマス系酸化物超電導導体２００は、ビスマス系酸化物超電導素線１００を複数集合させてなる。
【００７８】
本発明の実施の形態２におけるビスマス系酸化物超電導導体２００の製造方法およびビスマス系酸化物超電導導体２００によれば、幅の狭い線材１１０ｃにおいて少なくとも切断面である側面１１５を覆う被覆層１２０を有するビスマス系酸化物超電導素線１００を複数集合させてなる。そのため、交流損失を低減するとともに超電導体１１１が劣化することを防止することのできるビスマス系酸化物超電導導体２００が得られる。そのため、ビスマス系酸化物超電導導体２００は交流電流が印加される用途において好適に用いることができる。
【００７９】
また、ビスマス系酸化物超電導導体２００を構成するビスマス系酸化物超電導素線１００は被覆層１２０を備えているので、集合させる（特に転位させる）際に加わる耐曲げ歪みを向上できる。そのため、ビスマス系酸化物超電導導体２００の強度を向上できる。なお、ビスマス系酸化物超電導導体２００を構成するビスマス系酸化物超電導素線１００が補強材１３０を備えていると、耐曲げ歪みをより向上できるため、強度をより向上できる。
【００８０】
（実施の形態３）
図８は、本発明の実施の形態３における超電導コイルを示す概略斜視図である。図８を参照して、本発明の実施の形態３における超電導コイルを説明する。
【００８１】
図８に示すように、超電導コイル３００は、実施の形態２におけるビスマス系酸化物超電導導体２００を備えている。
【００８２】
本実施の形態における超電導コイル３００は、超電導コイル３００は、複数のビスマス系酸化物超電導素線１００を含むビスマス系酸化物超電導導体２００を備えるパンケーキ型コイルである。
【００８３】
なお、超電導コイル３００は、図８に示す形状に特に限定されず、たとえば、らせん状にビスマス系酸化物超電導導体２００が巻かれてなる円筒形状であってもよい。また、超電導コイル３００は、１本または複数本のビスマス系酸化物超電導導体２００からなっていてもよい。
【００８４】
次に、本発明の実施の形態３における超電導コイルの製造方法について説明する。まず、実施の形態２におけるビスマス系酸化物超電導導体２００の製造方法によりビスマス系酸化物超電導導体２００を製造する工程を実施する。この工程は、上述した方法と同様であるので、その説明は繰り返さない。なお、この工程では、超電導コイル３００を製造するために必要な数のビスマス系酸化物超電導導体２００を製造する。
【００８５】
次に、ビスマス系酸化物超電導導体２００を巻く工程を実施する。この工程では、１本のビスマス系酸化物超電導導体２００を円筒状に巻く。あるいは、超電導コイルを製造するために要する長さになるように複数のビスマス系酸化物超電導素線１００の超電導体１１１を電気的に接続した後、たとえば円筒状に巻く。
【００８６】
なお、巻く工程は特に限定されず、任意の方法でビスマス系酸化物超電導導体２００を巻くことができ、たとえば、パンケーキ型に巻いたり、らせん状に巻いたりすることができる。
【００８７】
以上説明したように、本発明の実施の形態３における超電導コイル３００の製造方法は、実施の形態２におけるビスマス系酸化物超電導導体２００の製造方法によりビスマス系酸化物超電導導体２００を製造する工程と、ビスマス系酸化物超電導導体２００を巻く工程とを備えている。
【００８８】
また、本発明の実施の形態３における超電導コイル３００は、ビスマス系酸化物超電導導体２００を備えている。
【００８９】
本発明の実施の形態３における超電導コイル３００の製造方法および超電導コイル３００によれば、幅の狭い線材１１０ｃにおいて少なくとも切断面を覆う被覆層１２０を有するビスマス系酸化物超電導導体２００を備えているので、交流損失を低減するとともに超電導体が劣化することを防止することのできる超電導コイルが得られる。そのため、超電導コイル３００は交流電流が印加される用途に好適に用いることができる。
【００９０】
以上に開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考慮されるべきである。本発明の範囲は、以上の実施の形態ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての修正や変形を含むものと意図される。
【産業上の利用可能性】
【００９１】
本発明のビスマス系酸化物超電導素線の製造方法により製造されるビスマス系酸化物超電導素線によれば、交流損失を低減するとともに超電導体が劣化することを防止することができる。そのため、交流電流が加えられる用途に好適に用いられる。また、このようなおよびビスマス系酸化物超電導素線は、交流用のビスマス系酸化物超電導導体、超電導コイル、および超電導マグネットなどに好適に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】本発明の実施の形態１におけるビスマス系酸化物超電導素線を模式的に示す部分断面斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態１におけるビスマス系酸化物超電導素線の製造方法を示すフローチャートである。
【図３】本発明の実施の形態１における準備する工程で準備するテープ状線材を模式的に示す部分断面斜視図である。
【図４】本発明の実施の形態１における幅の狭い線材を形成する工程により形成される幅の狭い線材を模式的に示す部分断面斜視図である。
【図５】本発明の実施の形態１における被覆層で覆う工程により形成されたビスマス系酸化物超電導素線を模式的に示す部分断面斜視図である。
【図６】本発明の実施の形態１における補強材を形成する工程により形成されたビスマス系酸化物超電導素線を模式的に示す部分断面斜視図である。
【図７】（Ａ）および（Ｂ）は、本発明の実施の形態２におけるビスマス系酸化物超電導導体を模式的に示す部分断面斜視図である。
【図８】本発明の実施の形態３における超電導コイルを示す概略斜視図である。
【符号の説明】
【００９３】
１００  ビスマス系酸化物超電導素線、１１０  テープ状線材、１００ａ〜１１０ｅ  幅の狭い線材、１１１  超電導体、１１２  シース部、１１３  主面、１１４  裏面、１１５  側面、１２０  被覆層、１３０  補強材、１４０  絶縁被膜、２００  ビスマス系酸化物超電導導体、３００  超電導コイル、Ｗ110c，Ｗ130  幅。
【図１】
2008282566.tif 000003
【図２】
2008282566.tif 000004
【図３】
2008282566.tif 000005
【図４】
2008282566.tif 000006
【図５】
2008282566.tif 000007
【図６】
2008282566.tif 000008
【図７】
2008282566.tif 000009
【図８】
2008282566.tif 000010