(57)【要約】【課題】超電導ケーブル導体としたときに線材外面に傷が付きにくく、それにより高い超電導特性を有する超電導薄膜線材およびその製造方法、ならびにその線材により構成される超電導ケーブル導体を提供する。【解決手段】本発明の超電導薄膜線材１０は、基板１と、基板１の表面上に形成された超電導薄膜４とを有し、超電導薄膜４の厚みをｔとしたときに、基板１の裏面側のエッジに、厚みｔよりも小さい曲率半径Ｒを有する角部がない、つまり厚みｔ以上の曲率半径Ｒを有する角部を有することを特徴とする。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、前記基板の表面上に形成された超電導薄膜とを有する超電導薄膜線材であって、前記超電導薄膜の厚みをｔとしたときに、前記基板の裏面側のエッジに、厚みｔよりも小さい曲率半径Ｒを有する角部がないことを特徴とする、超電導薄膜線材。
【請求項２】
請求項１に記載の前記超電導薄膜線材がフォーマ上に巻回されたことを特徴とする、超電導ケーブル導体。
【請求項３】
前記超電導薄膜線材が前記基板よりも内周側に位置するように前記超電導薄膜線材がフォーマ上に巻回されたことを特徴とする、請求項２に記載の超電導ケーブル導体。
【請求項４】
基板と、前記基板の表面上に形成された超電導薄膜とを有する超電導薄膜線材の製造方法であって、前記超電導薄膜の厚みをｔとしたときに、前記基板の裏面側のエッジに、厚みｔよりも小さい曲率半径Ｒを有する角部がなくなるように面取り加工することを特徴とする、超電導薄膜線材の製造方法。
【請求項５】
前記面取り加工は、前記超電導薄膜の形成前に、所定の曲率半径部分をもつスリット歯を用いて前記基板をスリット加工することにより行なうことを特徴とする、請求項４に記載の超電導薄膜線材の製造方法。
【請求項６】
前記面取り加工は、前記超電導薄膜の形成前であって前記基板のスリット加工後に、前記基板を研磨加工することにより行なうことを特徴とする、請求項４に記載の超電導薄膜線材の製造方法。
【請求項７】
前記面取り加工は、前記超電導薄膜の形成前であって前記基板のスリット加工後に、前記基板をロール圧延加工することにより行なうことを特徴とする、請求項４に記載の超電導薄膜線材の製造方法。
【請求項８】
前記面取り加工は、前記超電導薄膜の形成後に、前記基板と前記超電導薄膜とにロール圧延加工をすることにより行なうことを特徴とする、請求項４に記載の超電導薄膜線材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超電導薄膜線材およびその製造方法、ならびに超電導ケーブル導体に関し、特に、多層積層して巻回するのに適した超電導薄膜線材およびその製造方法、ならびに超電導ケーブル導体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
酸化物超電導線材は、液体窒素温度で超電導状態を示すことから、超電導ケーブルへの応用が期待され、その開発が進められている。この超電導ケーブルとして、図１３に示すように、たとえばビスマス（Ｂｉ）系２２２３相の酸化物超電導体１０１が銀シース１０２によって被覆された線材（以下、Ｂｉ系銀シース超電導線材と称する）１１０を、フォーマ上にスパイラル状に多層積層したものがある。
【０００３】
しかし、銀シース１０２を用いていることから、Ｂｉ系銀シース超電導線材１１０では線材コストの低減に限界がある。そこで、図１４に示すように基板２０１上に超電導薄膜２０４を形成した超電導薄膜線材２１０を、フォーマ上にスパイラル状に多層積層した超電導ケーブルが用いられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この超電導薄膜線材２１０は、Ｂｉ系銀シース超電導線材１１０と構成が異なるため、超電導ケーブルを構成した場合に超電導薄膜２０４に傷が付き易いという問題点があった。以下、そのことを説明する。
【０００５】
超電導ケーブルを構成した場合には、線材を多層積層する必要があるため、必然的に内周側の線材と外周側の線材とにこすれが生じる。Ｂｉ系銀シース超電導線材１１０では、図１３に示すように線材外面の銀シース１０２が比較的柔らかいため、線材１１０同士がこすれても線材外面に傷は付きにくい。
【０００６】
一方、超電導薄膜線材２１０では、図１４に示すように硬い合金基板２０１上に１０μｍ以下程度の薄い超電導薄膜２０４が形成された構成を有しており、線材２１０表面に基板２０１が剥き出しになる可能性がある。このため、図１５に示すようにフォーマ２２０上に、超電導薄膜２０４を内周側として線材２１０を多層積層すると、内周側の線材２１０の基板２０１が外周側の線材２１０の超電導薄膜２０４にこすれる。これにより、図１６に示すように超電導薄膜２０４の基板２０１とこすれる部分に傷が付き、この傷により超電導薄膜２０４の超電導特性が劣化する。
【０００７】
それゆえ、本発明の目的は、超電導ケーブル導体としたときに線材外面に傷が付きにくく、それにより高い超電導特性を有する超電導薄膜線材およびその製造方法、ならびにその線材により構成される超電導ケーブル導体を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の超電導薄膜線材は、基板と、基板の表面上に形成された超電導薄膜とを有する超電導薄膜線材であって、超電導薄膜の厚みをｔとしたときに、基板の裏面側のエッジに、厚みｔよりも小さい曲率半径Ｒを有する角部がないことを特徴とするものである。
【０００９】
本発明の超電導薄膜線材によれば、基板の裏面側エッジは、厚みｔよりも小さい曲率半径Ｒを有する角部を有しない、つまり厚みｔ以上の曲率半径Ｒを有する角部を有しているため、その裏面側エッジはなだらかな形状となる。このため、そのなだらかな形状の裏面側エッジが、他の線材の超電導薄膜にこすれたとしても、超電導薄膜には傷が付きにくくなる。よって、超電導薄膜に傷が付くことによる超電導特性の劣化を抑制することができる。
【００１０】
本発明の超電導ケーブル導体は、上記の超電導薄膜線材がフォーマ上に巻回されて構成されている。
【００１１】
これにより、超電導薄膜線材をフォーマ上に巻回した構成の超電導ケーブル導体においても、超電導薄膜に傷が付くことによる超電導特性の劣化を抑制することができる。
【００１２】
上記の超電導ケーブル導体において好ましくは、超電導薄膜線材が基板よりも内周側に位置するように超電導薄膜線材がフォーマ上に巻回されている。
【００１３】
これにより、内周側の線材の基板が外周側の線材の超電導薄膜にこすれても、超電導薄膜に傷が付くことを抑制でき、それによる超電導特性の劣化を抑制することができる。
【００１４】
本発明の超電導薄膜線材の製造方法は、基板と、基板の表面上に形成された超電導薄膜とを有する超電導薄膜線材の製造方法であって、超電導薄膜の厚みをｔとしたときに、基板の裏面側のエッジに、厚みｔよりも小さい曲率半径Ｒを有する角部がなくなるように面取り加工することを特徴とするものである。
【００１５】
本発明の超電導薄膜線材の製造方法によれば、基板の裏面側エッジは、厚みｔよりも小さい曲率半径Ｒを有する角部を有しない、つまり厚みｔ以上の曲率半径Ｒを有する角部を有しているため、その裏面側エッジはなだらかな形状となるように面取り加工が行なわれる。このため、そのなだらかな形状の裏面側エッジが、他の線材の超電導薄膜にこすれたとしても、超電導薄膜には傷が付きにくくなる。よって、超電導薄膜に傷が付くことによる超電導特性の劣化を抑制することができる。
【００１６】
上記の超電導薄膜線材の製造方法において好ましくは、面取り加工は、超電導薄膜の形成前に、基板を所定の曲率半径部分をもつスリット歯を用いてスリット加工することにより行なわれる。
【００１７】
これにより、スリット加工と同時に所定の曲率半径となるように加工することができるため、加工工程を簡便にすることができる。
【００１８】
上記の超電導薄膜線材の製造方法において好ましくは、面取り加工は、超電導薄膜の形成前であって基板のスリット加工後に、基板を研磨加工することにより行なわれる。
【００１９】
これにより、超電導薄膜の形成前に裏面側エッジを容易に所定の曲率半径とすることができる。
【００２０】
上記の超電導薄膜線材の製造方法において好ましくは、面取り加工は、超電導薄膜の形成前であって基板のスリット加工後に、基板をロール圧延加工することにより行なわれる。
【００２１】
これにより、超電導薄膜の形成後に裏面側エッジを容易に所定の曲率半径とすることができる。
【００２２】
上記の超電導薄膜線材の製造方法において好ましくは、面取り加工は、超電導薄膜の形成後に、基板と超電導薄膜とにロール圧延加工をすることにより行なわれる。
【００２３】
これにより、裏面側エッジを容易に所定の曲率半径とすることができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図に基づいて説明する。
【００２５】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における超電導薄膜線材の構成を示す概略断面図である。図１を参照して、本実施の形態の超電導薄膜線材１０は、たとえばニッケル（Ｎｉ）合金などの高強度材料よりなる基板１と、その基板１上に順に積層された中間層２、キャップ層３、超電導薄膜４および保護層５とを有している。
【００２６】
基板１の裏面側のエッジには、超電導薄膜４の厚みをｔとしたときに、その厚みｔよりも小さい曲率半径Ｒを有する角部がない。つまり、基板１の裏面側のエッジは、超電導薄膜４の厚みｔ以上の曲率半径Ｒを有している。
【００２７】
なお、以下においては中間層２、キャップ層３、超電導薄膜４および保護層５をまとめて超電導層６として説明する。しかし、この超電導層６には、超電導薄膜４が含まれていればよく、中間層２、キャップ層３および保護層５のいずれか若しくは全てがなくてもよい。
【００２８】
次に、図１に示す超電導薄膜線材１０を用いて構成される超電導ケーブル導体について説明する。
【００２９】
図２は、フォーマに図１の超電導薄膜線材を巻回させる様子を示す概略斜視図である。また図３は本発明の実施の形態１における超電導ケーブル導体の構成を示す概略斜視図であり、図４は図３のＩＶ−ＩＶ線に沿う概略断面図である。
【００３０】
図２を参照して、超電導薄膜線材１０が円筒状のフォーマ２０の外周面にスパイラル状に巻回される。このようにして複数本の超電導薄膜線材１０をフォーマ２０上にスパイラル状に多層積層させることにより図３および図４に示す超電導ケーブル導体３０が構成される。超電導薄膜線材１０は、図５に示すように各超電導薄膜線材１０の超電導層６が内周側に、基板１が外周側にそれぞれ位置するように多層積層される。なお、図５は図４の領域Ｐを拡大して示す概略断面図である。
【００３１】
また、第１層１０ａは図中右巻き、第２層１０ｂは図中左巻き、第３層１０ｃは図中右巻き、第４層１０ｄは図中左巻きというように、各層毎に交互に向きを変えて巻回されている。なお、この第１層１０ａ〜第４層１０ｄの巻回方向はこれに限定されるものではなく、如何なる方向に巻回されていてもよい。たとえば第１層１０ａおよび第２層１０ｂが図中右巻きで、第３層１０ｃおよび第４層１０ｄが図中左巻きであってもよく、第１層１０ａ〜第４層１０ｄのすべてが同じ方向に巻回されていてもよい。
【００３２】
本実施の形態によれば、基板１の裏面側エッジは、図１に示すように超電導薄膜４の厚みｔよりも小さい曲率半径Ｒを有する角部を有しない、つまり厚みｔ以上の曲率半径Ｒを有する角部を有しているため、その裏面側エッジはなだらかな形状となる。このため、そのなだらかな形状の裏面側エッジが、図５に示すように他の線材１０の超電導層６にこすれたとしても、超電導層６には傷が付きにくくなる。よって、超電導層６に傷が付くことによる超電導特性の劣化を抑制することができる。
【００３３】
次に、本実施の形態の超電導薄膜線材の製造方法について説明する。
図６は、本発明の実施の形態１における超電導薄膜線材の第１の製造方法を示す概略断面図である。図６を参照して、基板１を準備する際には、基板１が所定の寸法になるようにスリット加工が施される。本方法では、このスリット加工において、所定の曲率半径部分４０ａをもつスリット歯４０が用いられる。ここで、このスリット歯４０の曲率半径部分４０ａの曲率半径は、超電導薄膜４の厚みｔ以上の曲率半径とされる。
【００３４】
このようなスリット歯４０を用いてスリット加工することにより、所定の寸法を有するとともに、裏面側のエッジ部に面取り加工を施された基板１を得ることができる。この面取り加工により、基板１の裏面側のエッジ部は、超電導薄膜４の厚みｔよりも小さい曲率半径Ｒを有する角部を有しない、つまり超電導薄膜４の厚みｔ以上の曲率半径をもつ角部を有することとなる。この後、基板１の表面上に超電導層６を形成することにより、図１に示す超電導薄膜線材が製造される。
【００３５】
この方法によれば、基板１のスリット加工と同時に面取り加工を施すことが可能となるため、加工工程を簡略化することができる。
【００３６】
図７は、本発明の実施の形態１における超電導薄膜線材の第２の製造方法を示す概略断面図である。図７を参照して、基板１をスリット加工した後であって超電導層６を形成する前に、基板１の裏面側エッジ部に研磨シートによる研磨加工によって面取り加工が施される。この面取り加工により、基板１の裏面側のエッジ部は、超電導薄膜４の厚みｔよりも小さい曲率半径Ｒを有する角部を有しない、つまり超電導薄膜４の厚みｔ以上の曲率半径をもつ角部を有することとなる。この後、基板１の表面上に超電導層６を形成することにより、図１に示す超電導薄膜線材が製造される。
【００３７】
また、この研磨加工は、図８に示すように超電導層６が基板１の表面上に形成された後に行なわれてもよい。
【００３８】
図９および図１０は、本発明の実施の形態１における超電導薄膜線材の第４の製造方法を工程順に示す概略断面図である。まず図９を参照して、基板１の表面上に超電導層６が形成される。次に図１０を参照して、基板の裏面エッジ部に、ロール圧延加工による曲げ加工を施すことにより面取りが行なわれる。この面取り加工により、基板１の裏面側のエッジ部は、超電導薄膜４の厚みｔよりも小さい曲率半径Ｒを有する角部を有しない、つまり超電導薄膜４の厚みｔ以上の曲率半径をもつ角部を有することとなる。
【００３９】
なお、図９、図１０においては基板１の表面上に超電導層６が形成された後に、曲げ加工による面取り加工を施したが、基板１にロール圧延加工による曲げ加工で面取りが施された後に、超電導層６が形成されてもよい。
【００４０】
（実施の形態２）
図１１は本発明の実施の形態２における超電導ケーブル導体の構成を示す概略斜視図であり、図１２は図１１のＸＩＩ−ＸＩＩ線に沿う概略断面図である。
【００４１】
図１１および図１２を参照して、本実施の形態の超電導ケーブル導体３０では、多層積層される超電導薄膜線材１０の第１層１０ａと第２層１０ｂとの間、第２層１０ｂと第３層１０ｃとの間、第３層１０ｃと第４層１０ｄとの間というように、各層の間にクッション層１１が設けられていてもよい。クッション層１１としては、２０μｍ〜超電導薄膜線材厚みのクラフト紙を用いることが望ましい。
【００４２】
本実施の形態では、クッション層１１を設けたことにより、内周側の線材１０の基板１と外周側の線材１０の超電導層６とが直接接することが防止できる。このため、内周側の線材１０の基板１が外周側の線材１０の超電導層６をこすることにより超電導層６に傷が生じることは防止でき、それによる超電導特性の劣化も生じない。
【００４３】
今回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えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて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変更が含まれることが意図される。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の超電導薄膜線材およびその製造方法、ならびに超電導ケーブル導体によれば、基板の裏面側エッジは、厚みｔよりも小さい曲率半径Ｒを有する角部を有しない、つまり厚みｔ以上の曲率半径Ｒを有する角部を有しているため、その裏面側エッジはなだらかな形状となる。このため、そのなだらかな形状の裏面側エッジが、他の線材の超電導薄膜にこすれたとしても、超電導薄膜には傷が付きにくくなる。よって、超電導薄膜に傷が付くことによる超電導特性の劣化を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１における超電導薄膜線材の構成を示す概略断面図である。
【図２】フォーマに図１の超電導薄膜線材を巻回させる様子を示す概略斜視図である。
【図３】本発明の実施の形態１における超電導ケーブル導体の構成を示す概略斜視図である。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線に沿う概略断面図である。
【図５】図４の領域Ｐを拡大して示す概略断面図である。
【図６】本発明の実施の形態１における超電導薄膜線材の第１の製造方法を示す概略断面図である。
【図７】本発明の実施の形態１における超電導薄膜線材の第２の製造方法を示す概略断面図である。
【図８】本発明の実施の形態１における超電導薄膜線材の第３の製造方法を示す概略断面図である。
【図９】本発明の実施の形態１における超電導薄膜線材の第４の製造方法の第１工程を示す概略断面図である。
【図１０】本発明の実施の形態１における超電導薄膜線材の第４の製造方法の第２工程を示す概略断面図である。
【図１１】本発明の実施の形態２における超電導ケーブル導体の構成を示す概略断面図である。
【図１２】本発明の実施の形態２における超電導ケーブル導体の構成を示す図１１のＸＩＩ−ＸＩＩ線に沿う概略断面図である。
【図１３】従来のＢｉ系銀シース超電導線材の構成を示す概略断面図である。
【図１４】従来の超電導薄膜線材の構成を示す概略断面図である。
【図１５】従来の超電導薄膜線材を多層積層した様子を示す概略断面図である。
【図１６】従来の超電導薄膜線材の構成では、多層積層した場合に超電導層に傷が付きやすいことを説明するための概略断面図である。
【符号の説明】
１　基板、２　中間層、３　キャップ層、４　超電導薄膜、５　保護層、６　超電導層、１０　超電導薄膜線材、１０ａ　第１層、１０ｂ　第２層、１０ｃ　第３層、１０ｄ　第４層、１１　クッション層、２０　フォーマ、３０　超電導ケーブル導体、４０　スリット歯、４０ａ　曲率半径部分。
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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