(57)【要約】【課題】超電導線材の基材面に垂直な方向の応力が作用しても、その方向の応力に対する強度を向上することが可能な超電導線材及びこれを使用した超電導コイルを提供する。【解決手段】テープ状の基材１１の一方の面１１ａ上に中間層１２と酸化物超電導層１３と保護層１４がこの順に積層された構成の超電導積層体１５と、その周囲で保護層１４側から幅方向に屈曲した金属テープからなる安定化材１６と、超電導積層体１５と安定化材１６とを接合する接合材１７，１８と、を含む超電導線材１０であって、超電導線材１０の厚さを、厚さ方向において、超電導積層体１５、安定化材１６又は接合材１７，１８が存在する任意の２点間距離のうち最大の距離と定義して、幅方向の中央部における厚さよりも両側端縁における厚さが大きく、かつ、厚さ方向の両面において、幅方向の中央部よりも幅方向の両側端縁が突出している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
テープ状の基材の一方の面上に中間層と酸化物超電導層と保護層がこの順に積層された構成の超電導積層体と、
前記超電導積層体の周囲で前記保護層側から幅方向に屈曲した金属テープからなる安定化材と、
前記超電導積層体と安定化材とを接合する接合材と、
を含む超電導線材であって、
前記超電導線材の厚さを、前記幅方向に垂直な厚さ方向において、前記超電導積層体、前記安定化材又は前記接合材が存在する任意の２点間距離のうち最大の距離と定義して、前記超電導線材の幅方向の中央部における厚さよりも前記超電導線材の幅方向の両側端縁における厚さが大きく、かつ、前記超電導線材の厚さ方向の両面において、幅方向の中央部よりも幅方向の両側端縁が突出していることを特徴とする超電導線材。
【請求項２】
前記安定化材は、前記超電導積層体の前記保護層を覆う第１の部分と、前記超電導積層体の両側面をそれぞれ覆う一対の第２の部分と、前記基材の裏面の両側端縁をそれぞれ覆う一対の第３の部分とを含み、前記第１の部分の幅方向の両側にそれぞれ前記第２の部分及び前記第３の部分をこの順で有することを特徴とする請求項１に記載の超電導線材。
【請求項３】
前記超電導積層体の両側面は、前記超電導線材の幅方向の中央部の厚さよりも厚さが大きい部材で覆われていることを特徴とする請求項１又は２に記載の超電導線材。
【請求項４】
前記保護層上の幅方向の両側端縁及び前記基材の裏面の両側端縁が、それぞれ、前記接合材で覆われていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の超電導線材。
【請求項５】
前記安定化材は、前記両側端縁を覆う前記接合材により、前記中央部よりも前記両側端縁が突出するように屈曲していることを特徴とする請求項４に記載の超電導線材。
【請求項６】
前記超電導積層体の両側面、前記保護層上の幅方向の両側端縁又は前記基材の裏面の両側端縁には、前記超電導線材の幅方向の中央部に設けられる接合材よりも融点の高い接合材が設けられていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の超電導線材。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の超電導線材を使用した超電導コイル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超電導線材及びこれを使用した超電導コイルに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、一般式Ｂｉ２Ｓｒ２ＣａＣｕ２Ｏ８＋δ（Ｂｉ２２１２）またはＢｉ２Ｓｒ２Ｃａ２Ｃｕ３Ｏ１０＋δ（Ｂｉ２２２３）で表されるＢｉ系超電導体、あるいは、一般式ＲＥＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−Ｘ（ＲＥ１２３）で表される希土類系超電導体を用いた超電導線材の開発が進められている。なお、希土類元素ＲＥがＹの場合に限らず、希土類系は、しばしばＹ系と呼ばれている。
【０００３】
希土類系の超電導線材の構成の一つとして、金属テープ等からなる基材上に中間層を介して酸化物超電導層を積層した後、酸化物超電導層を保護するＡｇ等の保護層を形成し、さらに、Ｃｕ等の安定化材を形成した構造が知られている。安定化材は、酸化物超電導層が何らかの原因で超電導状態から常電導状態に転移した際（クエンチ時）に発生する過電流をバイパスするための電流経路（パス）として設けられている。Ｎｉ合金等の強度が高い材料からなるテープ状の基材を用いた場合、長手方向に高い引張強度を有する。しかし、テープの面に垂直な方向の応力に対する強度は、一般に長手方向の強度に比べて弱いと言われている。
【０００４】
超電導コイルの酸化物超電導体が超電導状態を維持するためには、液体窒素などの冷媒や冷凍機などの冷却装置を用いて酸化物超電導体の臨界温度以下に冷却する必要がある。多層巻きコイル等のコイル形状に加工した場合に、酸化物超電導層を効率よく冷却する必要がある。例えば超電導線材のコイル形状を固定するため、エポキシ樹脂などの樹脂を含浸させた超電導コイルの場合、冷却時に超電導線材と樹脂の熱収縮差により、また、通電時にフープ応力（超電導コイルを外側に拡張する方向に作用する応力）等により、基材面に垂直な方向の剥離応力が作用して、超電導線材が劣化する可能性がある。
【０００５】
特許文献１には、超電導線材の層間剥離を抑制するため、超電導線材の幅方向の端部に、中間部より厚い絶縁被覆層を設ける技術が提案されている。この場合、絶縁被覆層が樹脂から形成されるので、絶縁被覆層と超電導線材との間で熱収縮差等により、剥離応力が作用して、超電導線材が劣化する可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１３−２４６８８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、超電導線材の基材面に垂直な方向の応力が作用しても、その方向の応力に対する強度を向上することが可能な超電導線材及びこれを使用した超電導コイル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】
前記課題を解決するため、本発明は、テープ状の基材の一方の面上に中間層と酸化物超電導層と保護層がこの順に積層された構成の超電導積層体と、前記超電導積層体の周囲で前記保護層側から幅方向に屈曲した金属テープからなる安定化材と、前記超電導積層体と安定化材とを接合する接合材と、を含む超電導線材であって、前記超電導線材の厚さを、前記幅方向に垂直な厚さ方向において、前記超電導積層体、前記安定化材又は前記接合材が存在する任意の２点間距離のうち最大の距離と定義して、前記超電導線材の幅方向の中央部における厚さよりも前記超電導線材の幅方向の両側端縁における厚さが大きく、かつ、前記超電導線材の厚さ方向の両面において、幅方向の中央部よりも幅方向の両側端縁が突出していることを特徴とする超電導線材を提供する。
【０００９】
前記安定化材は、前記超電導積層体の前記保護層を覆う第１の部分と、前記超電導積層体の両側面をそれぞれ覆う一対の第２の部分と、前記基材の裏面の両側端縁をそれぞれ覆う一対の第３の部分とを含み、前記第１の部分の幅方向の両側にそれぞれ前記第２の部分及び前記第３の部分をこの順で有することができる。
【００１０】
前記超電導積層体の両側面は、前記超電導線材の幅方向の中央部の厚さよりも厚さが大きい部材で覆われていてもよい。
前記保護層上の幅方向の両側端縁及び前記基材の裏面の両側端縁が、それぞれ、前記接合材で覆われていてもよい。
前記安定化材は、前記両側端縁を覆う前記接合材により、前記中央部よりも前記両側端縁が突出するように屈曲していてもよい。
前記超電導積層体の両側面、前記保護層上の幅方向の両側端縁又は前記基材の裏面の両側端縁には、前記超電導線材の幅方向の中央部に設けられる接合材よりも融点の高い接合材が設けられていてもよい。
また、本発明は、前記超電導線材を使用した超電導コイルを提供する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、金属からなる安定化材又は接合材により超電導線材の厚さが幅方向の中央部よりも両側端縁で増加した構造とすることで、超電導線材の基材面に交差する方向の応力に対する強度を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の超電導線材の一例を示す断面図である。
【図２】超電導積層体の一例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、好適な実施形態に基づき、図面を参照して本発明を説明する。
【００１４】
図１に、本実施形態の超電導線材の断面図を示す。この断面図は、超電導線材の長手方向に垂直な断面の構造を模式的に示している。超電導線材１０は、超電導積層体１５と、超電導積層体の周囲に設けられた安定化材１６と、超電導積層体１５と安定化材１６とを接合する接合材１７，１８とを含む。
【００１５】
図２に、超電導積層体１５の断面図を示す。超電導積層体１５は、テープ状の基材１１と、基材１１の一方の面１１ａ上に、中間層１２と酸化物超電導層１３と保護層１４がこの順に積層された構成を有する。基材１１、中間層１２、酸化物超電導層１３、保護層１４等の各層が積層される方向が厚さ方向である。幅方向は、長手方向及び厚さ方向に垂直な方向である。
【００１６】
基材１１は、テープ状の金属基材であり、厚さ方向の両側に、それぞれ主面（一方の面１１ａ及びこれに対向する裏面１１ｂ）を有する。基材１１を構成する金属の具体例として、ハステロイ（登録商標）に代表されるニッケル合金、ステンレス鋼、ニッケル合金に集合組織を導入した配向Ｎｉ−Ｗ合金などが挙げられる。基材１１の厚さは、目的に応じて適宜調整すれば良く、例えば１０〜５００μｍの範囲である。
【００１７】
中間層１２は、基材１１と酸化物超電導層１３との間に設けられる。中間層１２は、多層構成でもよく、例えば基材１１側から酸化物超電導層１３側に向かう順で、拡散防止層、ベッド層、配向層、キャップ層等を有してもよい。これらの層は必ずしも１層ずつ設けられるとは限らず、一部の層を省略する場合や、同種の層を２以上繰り返し積層する場合もある。
【００１８】
拡散防止層は、基材１１の成分の一部が拡散し、不純物として酸化物超電導層１３側に混入することを抑制する機能を有する。拡散防止層は、例えば、Ｓｉ３Ｎ４、Ａｌ２Ｏ３、ＧＺＯ（Ｇｄ２Ｚｒ２Ｏ７）等から構成される。拡散防止層の厚さは、例えば１０〜４００ｎｍである。
【００１９】
ベッド層は、基材１１と酸化物超電導層１３との界面における反応を低減し、ベッド層の上に形成される層の配向性を向上するために用いられる。ベッド層の材質としては、例えばＹ２Ｏ３、Ｅｒ２Ｏ３、ＣｅＯ２、Ｄｙ２Ｏ３、Ｅｒ２Ｏ３、Ｅｕ２Ｏ３、Ｈｏ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３等が挙げられる。ベッド層の厚さは、例えば１０〜１００ｎｍである。
【００２０】
配向層は、その上のキャップ層の結晶配向性を制御するために２軸配向する物質から形成される。配向層の材質としては、例えば、Ｇｄ２Ｚｒ２Ｏ７、ＭｇＯ、ＺｒＯ２−Ｙ２Ｏ３（ＹＳＺ）、ＳｒＴｉＯ３、ＣｅＯ２、Ｙ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、Ｚｒ２Ｏ３、Ｈｏ２Ｏ３、Ｎｄ２Ｏ３等の金属酸化物を例示することができる。この配向層はＩＢＡＤ（Ion-Beam-Assisted Deposition）法で形成することが好ましい。
【００２１】
キャップ層は、上述の配向層の表面に成膜されて、結晶粒が面内方向に自己配向し得る材料からなる。キャップ層の材質としては、例えば、ＣｅＯ２、Ｙ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、ＺｒＯ２、ＹＳＺ、Ｈｏ２Ｏ３、Ｎｄ２Ｏ３、ＬａＭｎＯ３等が挙げられる。キャップ層の厚さは、５０〜５０００ｎｍの範囲が挙げられる。
【００２２】
酸化物超電導層１３は、酸化物超電導体から構成される。酸化物超電導体としては、特に限定されないが、例えば一般式ＲＥＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−Ｘ（ＲＥ１２３）で表される希土類系酸化物超電導体が挙げられる。希土類元素ＲＥとしては、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕのうちの１種又は２種以上が挙げられる。中でも、Ｙ、Ｇｄ、Ｅｕ、Ｓｍの１種か、又はこれら元素の２種以上の組み合わせが好ましい。超電導層の厚さは、例えば０．５〜５μｍ程度である。この厚さは、長手方向に均一であることが好ましい。酸素欠損量ｘは、例えば０．０〜０．５程度である。
【００２３】
保護層１４は、事故時に発生する過電流をバイパスしたり、酸化物超電導層１３と保護層１４の上に設けられる層との間で起こる化学反応を抑制したりする等の機能を有する。保護層１４の材質としては、例えば銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、金と銀との合金、その他の銀合金又は金合金が挙げられる。
【００２４】
安定化材１６は、図１に示すように、超電導積層体１５の周囲で保護層１４側から幅方向に屈曲した断面形状を有する金属テープからなる。これにより、酸化物超電導層１３の側面を安定に覆うことができるため、超電導線材１０の耐水性を向上することができる。安定化材１６に用いられる材料は、超電導線材１０の用途により異なってもよい。例えば、超電導ケーブルや超電導モータなどに使用する場合は、常電導状態への転移時に発生する過電流を転流させるバイパスのメイン部として機能する必要があるため、良導電性の金属が好適に用いられる。良導電性の金属として、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金等の金属が挙げられる。また、超電導限流器に使用する場合は、常電導状態への転移時に発生する過電流を瞬時に抑制する必要があるため、高抵抗金属が好適に用いられる。高抵抗金属として、例えば、Ｎｉ−Ｃｒ等のＮｉ系合金などが挙げられる。
【００２５】
本実施形態の場合、安定化材１６は、超電導積層体１５の保護層１４を覆う第１の部分１６ａと、超電導積層体１５の両側面を覆う一対の第２の部分１６ｂ，１６ｂと、基材裏面１１ｂの両側端縁を覆う一対の第３の部分１６ｃ，１６ｃとを含む。安定化材１６を構成する金属テープは、第１の部分１６ａの幅方向の両側にそれぞれ第２の部分１６ｂ及び第３の部分１６ｃをこの順で有することができる。第３の部分１６ｃは、基材１１の裏面１１ｂ上において、両側端縁から幅方向の中央部に向けてさらに延在することができる。
【００２６】
安定化材１６は、接合材１７，１８により、超電導積層体１５と接合される。例えば、安定化材１６の第１の部分１６ａと保護層１４との間（接合材１７ａ）、安定化材１６の第２の部分１６ｂと超電導積層体１５の側面との間（接合材１７ｂ）、安定化材１６の第３の部分１６ｃと基材裏面１１ｂとの間（接合材１７ｃ）に、それぞれ接合材１７ａ，１７ｂ，１７ｃを設けてもよい。図１では、超電導積層体１５の側面及び基材裏面１１ｂの両側端縁を覆う接合材１７ｂは、第１の部分１６ａと保護層１４との間を覆う接合材１７ａ、及び、第３の部分１６ｃと基材裏面１１ｂとの間を覆う接合材１７ｃよりも厚い。
【００２７】
接合材１７は、安定化材１６の内面と超電導積層体１５の外面との間に設けられる。接合材１７を構成する材料としては、例えばＳｎ−Ｐｂ系、Ｐｂ−Ｓｎ−Ｓｂ系、Ｓｎ−Ｐｂ−Ｂｉ系、Ｂｉ−Ｓｎ系、Ｓｎ−Ｃｕ系、Ｓｎ−Ｐｂ−Ｃｕ系、Ｓｎ−Ａｇ系などの半田、Ｓｎ、Ｓｎ合金、Ｉｎ（インジウム）、Ｉｎ合金などの金属が挙げられる。
【００２８】
接合材１８は、基材１１の裏面１１ｂと安定化材１６の第３の部分１６ｃとで囲まれる部分に設けられる。接合材１８は、接合材１７の材料として例示されたのと同様な半田などの金属を供給して形成することができる。このほか、溶接部により接合材１８を構成することもできる。溶接部は、溶接時に周囲の部材から拡散した材料、例えば基材１１、安定化材１６、接合材１７（１７ｃ）等の材料を含んでもよい。溶接部を形成する際、さらに外部から金属等の材料が供給されてもよい。図１では、基材１１の裏面１１ｂは、安定化材１６又は接合材１７ｃ，１８により全面が覆われているが、裏面１１ｂの一部が露出されることもあり得る。また、図１では、接合材１８と接合材１７ｃとの境界を明瞭に図示しているが、接合材１８が半田付け、溶接等により形成された結果、接合材１８と接合材１７ｃとの境界が明瞭でなくともよい。接合材１８を形成する前に、接合材１７ｃが裏面１１ｂの全面等（接合材１８が形成される領域を含む範囲）を覆っていてもよい。
【００２９】
本実施形態では、超電導線材１０の幅方向の中央部における厚さよりも、超電導線材１０の幅方向の両側端縁における厚さが大きい。図１の場合、超電導線材１０は幅方向に両側端縁２１，２２と中央部２３とを含み、両側端縁２１，２２における厚さが、中央部２３における厚さよりも大きい。また、超電導線材１０の厚さ方向の両面において、幅方向の中央部２３よりも幅方向の両側端縁２１，２２が突出している。中央部２３には、超電導線材１０の長手方向に連続した溝状の凹部２４が形成される。また、両側端縁２１，２２には、超電導線材１０の長手方向に連続した突出部２５が形成される。
【００３０】
ここで、超電導線材１０の厚さは、幅方向に垂直な厚さ方向において、超電導積層体１５、安定化材１６又は接合材１７，１８が存在する任意の２点間距離のうち最大の距離と定義される。この定義による厚さの範囲には、超電導積層体１５、安定化材１６又は接合材１７，１８のうち１又は２以上が含まれるが、範囲内にさらに他の部材や空隙等からなる領域が含まれてもよい。図１の場合、第１の部分１６ａと第３の部分１６ｃ又は接合材１８との間の距離（外面間の最大距離）が、超電導線材１０の厚さに相当する。
【００３１】
超電導線材１０をコイル状にしたとき、含浸樹脂の収縮等により超電導線材１０に生じる応力は、中央部２３より両側端縁２１，２２で大きくなる。そこで、両側端縁２１，２２における超電導線材１０の厚さを、中央部２３における超電導線材１０の厚さよりも大きくすることにより、超電導線材１０の基材１１の面に交差する方向の応力に対する強度を向上することができる。
【００３２】
図１において、接合材１７は、保護層１４上の幅方向の両側端縁、超電導積層体１５の両側面及び基材裏面１１ｂの幅方向の両側端縁を覆うように形成されている。接合材１７の厚さは、例えば１０〜５０μｍである。
【００３３】
超電導積層体１５の表裏両面で、接合材１７が超電導積層体１５の両側端縁を覆うことにより、安定化材１６に使用される金属テープの厚さを部分的に変化しなくても、両側端縁２１，２２における超電導線材１０の厚さを大きくすることができる。
【００３４】
また、接合材１７が超電導積層体１５の両側面を覆うことにより、超電導積層体１５を構成する各層が、側面に接する端部から剥離することを抑制することができる。この場合、接合材１７が超電導積層体１５の両側面に密着することが好ましい。
【００３５】
超電導積層体１５の周囲に安定化材１６及び接合材１７を設ける方法は特に限定されないが、接合材１７を超電導積層体１５の外面又は安定化材１６の内面に設ける工程、超電導積層体１５の周囲に安定化材１６を配置する工程、超電導積層体１５の外形に沿って安定化材１６を折り曲げる工程（フォーミング）、超電導積層体１５及び安定化材１６を加熱及び加圧して接合材１７の一部又は全部を溶融させる工程（再溶融、リフロー）、加圧を継続しながら全体を冷却して接合材を固化させる工程を含む方法が挙げられる。
【００３６】
安定化材１６の材料として準備される金属テープの幅は、超電導積層体１５の外周よりも短いことが好ましい。これにより、金属テープが超電導積層体１５の外周を囲むように成形したとき、金属テープの幅方向の両端部同士が重なり合わないので、安定化材１６の端部が超電導積層体１５から浮き上がりにくくなる。金属テープの幅方向の両端部の間に生じる隙間は、半田や溶接等により接合材１８（接合部、溶接部等）を設けて密閉することが好ましい。
【００３７】
図１に示すように、局所的に厚さが大きい接合材１７を形成する方法として、安定化材１６と重ね合わせる前に、超電導積層体１５の両側面及び両側端縁に高融点の接合材（第１の接合材）を積層した後、超電導積層体１５と安定化材１６との間を低融点の接合材（第２の接合材）で接合する方法が挙げられる。フォーミングの際、両側面及び両側端縁に設けた接合材１７に沿って安定化材１６を折り曲げることにより、凹部２４と突出部２５とが形成される。フォーミングに使用する治具が、凹部２４の溝に対応した形状を有すると、第１の部分１６ａ及び第３の部分１６ｃを超電導積層体１５の表裏両面に対して、よりよく密着させることができるので好ましい。
【００３８】
第１の接合材と第２の接合材との融点差は、第２の接合材を再溶融させる際に、第１の接合材が溶融せず、局所的な厚さを維持できることが望ましい。これらの接合材の融点差は、例えば５０℃以上が好ましい。第２の接合材は、第１の接合材が積層されていない超電導積層体の表面、超電導積層体上に積層された第１の接合材の表面、安定化材の表面（特に内面）の１又は２以上の領域で、全体的又は部分的に設けることができる。第１の接合材は、超電導積層体の両側面のうち一方又は両方の側面、保護層上の幅方向の両側端縁のうち一方又は両方の側端縁、基材の裏面の両側端縁のうち一方又は両方の側端縁から選択される１又は２以上の部分の一部又は全部に設けることができる。
【００３９】
接合材は、１種類又は２種類に限らず、３種類以上使用することも可能である。このうち２種以上が第１の接合材に該当してもよく、また２種以上が第２の接合材に該当してもよい。
【００４０】
フォーミングの具体例として、平坦な金属テープの上に超電導積層体を配置した後、フォーミングロール等を用いて、金属テープの幅方向の両端部をそれぞれ超電導積層体の側面に向けて折り曲げ、さらに、金属テープの幅方向の両端部を基材裏面に向かって折り曲げる工程が挙げられる。フォーミングによれば、同様の断面形状が超電導線材の長手方向に連続した製品を効率よく製造することができる。
【００４１】
金属テープの上に超電導積層体を配置する前に、金属テープの所定箇所で所定の折り曲げ角度の一部又は全部を予め折り曲げておくことも可能である。この場合、折り曲げた金属テープの内部に超電導積層体を容易に挿入できるよう、挿入の前は、超電導積層体の側面を覆うべき第２の部分と、基材裏面を覆うべき第３の部分との間で、折り曲げの角度を直角より小さくして、金属テーブの幅方向の両端部の隙間を広げておくことが好ましい。
【００４２】
安定化材１６の幅方向の両端部の隙間を覆う接合材１８は、安定化材１６を超電導積層体１５に接合する工程の後で設けることも可能である。また、安定化材１６を超電導積層体１５に接合する工程中、再溶融した第２の接合材を基材１１の裏面１１ｂ又は安定化材１６の内面に沿って濡れ拡がらせることにより、隙間を塞いで接合材１８を形成することも可能である。基材１１の裏面１１ｂは、接合材が濡れやすいよう、メッキ等の表面処理を施してもよい。また、第１の接合材又は第２の接合材の濡れる範囲を規制するため、表面処理の有無や種類を領域ごとに異ならせることもできる。
【００４３】
テープ状の超電導線材１０を用いて超電導コイルを作製するには、超電導線材１０を巻き枠の外周面に沿って必要な層数巻き付けてコイル形状（多層巻きコイル）とした後、巻き付けた超電導線材１０を覆うようにエポキシ樹脂等の樹脂を含浸させて超電導線材１０を固定することができる。超電導線材１０をコイル形状に巻き付ける際、主として超電導線材１０の厚さ方向がコイルの径方向となればよい。超電導積層体１５における基材１１側（裏側）と保護層１４側（表側）のいずれかコイルの巻き中心側になるかは限定されない。
【００４４】
超電導線材１０の両側端縁２１，２２は、主としてコイルの軸方向に向かう。コイルで隣接するループ間では、主として超電導線材１０の表側と裏側（場合により表側同士又は裏側同士）が向かい合う。そして、向かい合う超電導線材１０の間には、含浸樹脂が充填されて、超電導線材１０を相互に接着する。なお、局所的に超電導線材１０にねじれや折り曲げ、接続部等を設けてコイルにおける超電導線材１０の向きを変更することも可能である。
【００４５】
超電導コイルの使用時には、含浸樹脂により周囲を覆われた状態で冷媒や冷却装置により冷却される。このとき、含浸樹脂は超電導積層体より熱膨張係数が大きいので、常温から低温に冷却される過程で、含浸樹脂の収縮、変形により超電導線材１０に応力が作用する。この応力に対し、超電導線材１０の中央部２３よりも両側端縁２１，２２の厚さが大きいので、両側端縁２１，２２でより大きな応力が作用しても、超電導線材１０の剥離や劣化を抑制することができる。
【００４６】
本実施形態では、安定化材が、１枚の金属テープから、屈曲した断面形状を有するように成形されるので、耐久性が高く、加工コストも低減することができる。
【００４７】
以上、本発明を好適な実施形態に基づいて説明してきたが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。
【００４８】
超電導線材は、安定化材の内部に空隙を有してもよい。例えば、屈曲した断面形状の安定化材と超電導積層体の側面との間に空隙を設けることもできる。
安定化材は、溶融押出や切削加工などにより、屈曲した断面形状となるように成形することも可能である。
安定化材の外面に、半田、メッキ等により局所的に金属層を形成することにより、両側端縁で超電導線材の厚さを増大することも可能である。
超電導線材は、外部端子を有することができる。外部端子を有する箇所では、他の箇所と異なる断面構造を有してもよい。
【符号の説明】
【００４９】
１０…超電導線材、１１…基材、１１ａ…一方の面、１１ｂ…基材の裏面、１２…中間層、１３…酸化物超電導層、１４…保護層、１５…超電導積層体、１６…安定化材、１７，１８…接合材、２１，２２…超電導線材の幅方向の側端縁、２３…超電導線材の幅方向の中央部、２４…凹部、２５…突出部。
【図１】
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【図２】
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