(57)【要約】【課題】電流印加時、一方の酸化物超電導層から他方の酸化物超電導層へ電流が流れて電流損失が発生することがなく、充分な超電導特性を発揮することができる酸化物超電導線材を提供する。【解決手段】配向性の金属基板１１の表面のそれぞれに中間層１２ａ、１２ｂを形成させて作製された基材の両面に、ＹＢＣＯ系酸化物超電導層１３ａ、１３ｂ、安定化層１４ａ、１４ｂが順に形成されており、周囲が電気絶縁性の保護層１５により被覆されている酸化物超電導線材。電気絶縁性の保護層の材質が、ＦＲＰである酸化物超電導線材。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
配向性の金属基板表面のそれぞれに中間層が形成された基材の両面に、
酸化物超電導層、安定化層が順に形成されており、
周囲に電気絶縁性の保護層が形成されている
ことを特徴とする酸化物超電導線材。
【請求項２】
前記電気絶縁性の保護層の材質が、ＦＲＰであることを特徴とする請求項１に記載の酸化物超電導線材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、酸化物超電導線材に関し、詳しくは、帯状の基材の両面に酸化物超電導層が形成されている酸化物超電導線材に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体窒素の温度で超電導性を有する高温超電導体の発見以来、ケーブル、限流器、マグネットなどの電力機器への応用を目指した高温超電導線材の開発が活発に行われている。中でも、基板上に酸化物超電導層を形成させた酸化物超電導線材が注目されている。
【０００３】
このような酸化物超電導線材は、一般に、図２に示すように、配向性の金属基板２１上に、中間層２２としてＣｅＯ２（酸化セリウム）、ＹＳＺ（イットリア安定化ジルコニア）、Ｙ２Ｏ３（酸化イットリウム）などの酸化物層をスパッタ法などにより形成させて基材とし、この基材上にＲＥＢＣＯ（ＲＥＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−δ：ＲＥは希土類元素）で示される酸化物超電導体などからなる酸化物超電導層２３を、スパッタ法、パルスレーザ蒸着法（ＰＬＤ法）等の気相法や、塗布熱分解法（ＭＯＤ法）等の液相法等を用いて形成させ、さらにＡｇ（銀）などの安定化層２４を積層した後、めっき法により周囲にＣｕ（銅）などの保護層２５を形成させることにより作製されている（例えば、特許文献１、２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−８０７８０号公報
【特許文献２】特開２００７−３１１２３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、図３に示すように、配向性の金属基板３１の両面に、それぞれ中間層３２ａ、３２ｂが形成された基材上に酸化物超電導層３３ａ、３３ｂ、および安定化層３４ａ、３４ｂが形成され、周囲に保護層３５が形成された酸化物超電導線材３が作製されるようになっている。
【０００６】
しかしながら、このような酸化物超電導線材の場合、２つの酸化物超電導層を同じ臨界電流値Ｉｃとなるように形成することは困難であり、通常は、２つの酸化物超電導層のＩｃは異なっている。このため、電流印加時、一方の酸化物超電導層にＩｃを超える電流が流れると、常電導層である保護層を通って他方の酸化物超電導層に電流が流れ、電流損失が発生して、充分な超電導特性を発揮させることができない。
【０００７】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みて、電流印加時、一方の酸化物超電導層から他方の酸化物超電導層へ電流が流れて電流損失が発生することがなく、充分な超電導特性を発揮することができる酸化物超電導線材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】
【０００８】
本発明者は、鋭意検討の結果、以下に記載の発明により、上記課題が解決できることを見出し本発明を完成させるに至った。
【０００９】
請求項１に記載の発明は、
配向性の金属基板表面のそれぞれに中間層が形成された基材の両面に、
酸化物超電導層、安定化層が順に形成されており、
周囲に電気絶縁性の保護層が形成されている
ことを特徴とする酸化物超電導線材である。
【００１０】
本発明者は、上記課題の解決につき、種々の実験と検討を行った結果、安定化層を厚くすることで、保護層の材質を銅のような導電性のものにしなくてもＩｃを超える電流（過電流）に対する余裕度を充分に確保することができ、保護層の材質を電気絶縁性のものにすることで２つの酸化物超電導層間の電気的接続が発生しないようにすることにより、電流損失の発生を防止できることが分かった。
【００１１】
即ち、本請求項の発明においては、酸化物超電導層が基材の両面のそれぞれに形成されており、さらに周囲が電気絶縁性の保護層により被覆されているため、電流印加時、一方の酸化物超電導層にＩｃを超える電流が流れた場合でも、他方の酸化物超電導層に電流が流れることがなく、電流損失の発生を防止して大きなＩｃを維持することができる。この結果、効率的な電流輸送を行うことができ、充分な超電導特性を発揮させることができる。
【００１２】
そして、このように周囲が電気絶縁性の保護層により被覆された酸化物超電導線材は、コイルの作製に際して、従来の酸化物超電導線材の場合と異なり、線材間に絶縁テープなどを挟み込む必要がないため、コイルの作製工程を簡素化することができる。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、
前記電気絶縁性の保護層の材質が、ＦＲＰであることを特徴とする請求項１に記載の酸化物超電導線材である。
【００１４】
保護層を形成する電気絶縁性材料としては、特に限定されず、ＦＲＰなどの電気絶縁性樹脂を挙げることができる。なお、形成される保護層の厚さとしては、２０〜１００μｍ程度が好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、電流印加時、一方の酸化物超電導層から他方の酸化物超電導層へ電流が流れて電流損失が発生することがなく、充分な超電導特性を発揮することができる酸化物超電導線材を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施の形態の酸化物超電導線材の構造を模式的に示す断面図である。
【図２】従来の酸化物超電導線材の構造を模式的に示す断面図である。
【図３】基材両面に酸化物超電導層が設けられた酸化物超電導線材の構造の一例を模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明を実施の形態に基づき、図面を用いて説明する。
【００１８】
（実施の形態）
１．酸化物超電導線材の構造
図１は、本実施の形態の酸化物超電導線材１の構造を模式的に示す断面図である。図１において、１は酸化物超電導線材、１１は金属基板、１２ａ、１２ｂは中間層、１３ａ、１３ｂは酸化物超電導層、１４ａ、１４ｂは安定化層、１５は保護層である。
【００１９】
（１）配向金属基板
金属基板１１としては、配向金属基板を用いることが好ましく、具体的な配向金属基板としては、ＩＢＡＤ基板、Ｎｉ−Ｗ合金基板、ＳＵＳ等をベース金属としたクラッドタイプの金属基板を挙げることができる。そして、コイルに巻回するためには、１０〜１００ｍ程度に長尺化されていることが好ましい。
【００２０】
（２）中間層
元素拡散を防止する目的、酸化物超電導層との格子整合を良くする目的で、金属基板１１の両面に中間層１２ａ、１２ｂが形成される。具体的にはＹＳＺ、ＣｅＯ２、ＣｅＯ２／ＹＳＺ／ＣｅＯ２３層構造のセラミックなどが用いられる。
【００２１】
中間層１２ａ、１２ｂの形成には種々の手段が用いられるが、長尺にわたり、配向性を維持するため、スパッタ法が好ましい。中間層１２ａ、１２ｂの厚さは必要に応じて適宜適切な厚さに設定され、３８０〜７８０ｎｍ程度が好ましい。
【００２２】
（３）酸化物超電導層の形成
酸化物超電導層１３ａ、１３ｂを形成する酸化物超電導体としては、ＲＥＢＣＯ系酸化物超電導体が好ましく、ＲＥにはイットリウム（Ｙ）、プラセオジウム（Ｐｒ）、ネオジウム（Ｎｄ）、サマリウム（Ｓｍ）、ユウロピウム（Ｅｕ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、ホルミウム（Ｈｏ）、イッテルビウム（Ｙｂ）等が挙げられる。
【００２３】
酸化物超電導層１３ａ、１３ｂは中間層１２ａ、１２ｂ上に酸化物超電導体をエピタキシャル成長させることにより形成されるが、形成方法は両面で同じである必要はなく、例えば、片面をＰＬＤ法、他の片面をＭＯＤ法により形成してもよい。
【００２４】
酸化物超電導層１３ａ、１３ｂの厚さは、良好な結晶配向性が得られること、要求される性能などを考慮して適宜適切な厚さに設定され、１００〜３０００ｎｍ程度が好ましい。
【００２５】
（４）安定化層の形成
電流がＩｃに達した途端に超電導状態が破壊することがないよう、電流値に余裕度を持たせるため酸化物超電導層１３ａ、１３ｂの表面に安定化層１４ａ、１４ｂが形成される。安定化層には銀または銅が好ましく、銀がより好ましい。
【００２６】
安定化層１４ａ、１４ｂの形成手段は特に限定されず、例えばスパッタ法が用いられる。安定化層１４ａ、１４ｂの厚さは必要に応じて適宜適切な厚さに設定される。
【００２７】
（５）保護層の形成
最後に、全周に亘って電気絶縁性の保護層１５が形成されるが、形成手段は特に限定されず、例えば、ディップコートなどの方法を用いることができる。保護層１５を形成する材料としては、前記したとおり、ＦＲＰなどを用いることができる。また、厚さは、酸化物超電導層の厚さや使用される保護材の種類などを考慮して適宜適切な厚さに設定される。
【実施例】
【００２８】
次に、実施例に基づき、本発明をより具体的に説明する。
【００２９】
１．酸化物超電導線材の作製
(実施例）
（１）基材の作製
ＳＵＳ／Ｃｕ／Ｎｉのクラッド材からなる幅３０ｍｍ、長さ１０ｍ、厚さ１２０μｍの金属テープの両面に、厚さ５８０ｎｍのＹ２Ｏ３／ＹＳＺ／ＣｅＯ２３層構造からなる中間層を形成し基材とした。
【００３０】
（２）酸化物超電導層の形成
次に、基材の両面にＭＯＤ法を用いてＹＢＣＯ（ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−δ）の酸化物超電導層を形成した。具体的には、Ｙ、Ｂａ、Ｃｕの各アセチルアセトナート錯体を、Ｙ：Ｂａ：Ｃｕのモル比が１：２：３となるように調整して溶媒に溶解させてＭＯＤ溶液を作製し、基板上に塗布・乾燥後、大気雰囲気下５０５℃で、３．５時間保持して仮焼し、厚さ１μｍの仮焼膜を形成した。次に、酸素濃度１００ｐｐｍのアルゴン／酸素混合ガス雰囲気下、８００℃で９０分間保持して本焼した後、酸素濃度１００％の雰囲気下で冷却し、厚さ０．８μｍの酸化物超電導層を形成した。
【００３１】
（３）安定化層の形成
次に、スパッタ法により、酸化物超電導層の表面に銀からなる厚さ１０μｍの安定化層を形成した。
【００３２】
（４）保護層の形成
最後に、ＦＲＰ樹脂をディップコートの方法により、周囲に厚さ５０μｍの保護層を形成し、実施例の酸化物超電導線材を作製した。
【００３３】
（比較例）
保護層として、めっき法を用いて厚さ５０μｍの銅保護層を形成したこと以外は実施例と同じ方法で比較例の酸化物超電導線材を作製した。
【００３４】
２．酸化物超電導線材のコイル加工
（１）保護層にＦＲＰを用いた酸化物超電導線材（実施例）のコイル加工
実施例の酸化物超電導線材について、長さ１０ｍの酸化物超電導線材を用いて内径５０ｍｍ、巻き数３０のシングルパンケーキコイルを作製した。
【００３５】
（２）保護層に銅を用いた酸化物超電導線材（比較例）のコイル加工
比較例の酸化物超電導線材について、長さ１０ｍの酸化物超電導線材を用いて、片面に厚さ５０μｍのテープ状のＦＲＰを貼り合わせながら、内径５０ｍｍ、巻き数３０のシングルパンケーキコイルを作製した。
【００３６】
３．酸化物超電導線材とシングルパンケーキコイルの評価
（１）評価項目
作製された各酸化物超電導線材のシングルパンケーキコイルについて、電流損失の発生を測定すると共に、短尺試料にてＩｃ（７７．３Ｋ）を測定した。
【００３７】
（２）測定方法
（ａ）電流損失の測定
各酸化物超電導線材のシングルパンケーキコイルについて、通電時の液体窒素の蒸発量を測定することにより電流損失を測定した。
【００３８】
（ｂ）Ｉｃの測定
各酸化物超電導線材の短尺試料について、７７．３Ｋの温度下、４端子法によりＩｃを測定した。
【００３９】
（２）評価結果
実施例では電流損失が０Ｊ、Ｉｃが１５０Ａであったのに対して、比較例では電流損失が２０７Ｊ、Ｉｃが７５Ａであり、電気絶縁性の保護層を設けることにより、電流損失が低減されて、大きなＩｃが維持されることが確認できた。
【００４０】
また、各酸化物超電導線材をシングルパンケーキコイルに加工する際、実施例は、酸化物超電導線材にのみテンションをかけながら治具に巻き付けることにより、シングルパンケーキコイルを作製できた。これに対して、比較例は、酸化物超電導線材と厚さ５０μｍのテープ状のＦＲＰの両方にテンションをかけ、酸化物超電導線材と厚さ５０μｍのテープ状のＦＲＰを貼り合わせるようにして治具に巻き付け、治具に巻き付けている時にずれが生じないよう注意しなければならなかった。この結果、電気絶縁性の保護層を有する酸化物超電導線材の方が、コイル加工が容易であることが確認できた。
【００４１】
以上、本発明を実施の形態に基づいて説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではない。本発明と同一および均等の範囲内において、上記の実施の形態に対して種々の変更を加えることができる。
【符号の説明】
【００４２】
１、２、３                              酸化物超電導線材
１１、２１、３１                        金属基板
１２ａ、１２ｂ、２２、３２ａ、３２ｂ    中間層
１３ａ、１３ｂ、２３、３３ａ、３３ｂ    酸化物超電導層
１４ａ、１４ｂ、２４、３４ａ、３４ｂ    安定化層
１５、２５、３５、                      保護層
【図１】
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【図２】
2013122822.tif 000004
【図３】
2013122822.tif 000005