(57)【要約】  酸化物超電導コイルは、少なくとも１枚以上のテープ状の酸化物超電導線材と、外周に電気絶縁性および離型性を有する補強線材とを備え、前記酸化物超電導線材と前記補強線材とが共巻きされ、前記酸化物超電導線材と前記補強線材との間に樹脂が充填されている。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１枚以上のテープ状の酸化物超電導線材と、
外周に電気絶縁性および離型性を有する補強線材とを備え、
前記酸化物超電導線材と前記補強線材とが共巻きされ、
前記酸化物超電導線材と前記補強線材との間に樹脂が充填されている
酸化物超電導コイル。
【請求項２】
前記補強線材の外周に、電気絶縁層および離型層を含む積層構造、または電気絶縁性および離型性を兼ね備える層が設けられている
請求項１に記載の酸化物超電導コイル。
【請求項３】
前記補強線材が導電性の金属から構成されている
請求項１または２に記載の酸化物超電導コイル。
【請求項４】
前記補強線材が電気絶縁性及び離型性を有する材質から構成されている
請求項１または２に記載の酸化物超電導コイル。
【請求項５】
前記酸化物超電導線材の少なくとも一部において、前記酸化物超電導線材と前記補強線材とが電気的に接続している
請求項１〜４のいずれか１項に記載の酸化物超電導コイル。
【請求項６】
前記補強線材の長手方向に、５ＭＰａ以上、０．２％耐力以下の引張応力が印加されている
請求項１〜５のいずれか１項に記載の酸化物超電導コイル。
【請求項７】
少なくとも１枚以上のテープ状の酸化物超電導線材と、外周に電気絶縁性および離型性を有する補強線材とを共巻きする工程と、
前記酸化物超電導線材と前記補強線材との間に含浸樹脂を供給する工程と、を有する
酸化物超電導コイルの製造方法。
【請求項８】
前記補強線材を、前記酸化物超電導線材の外周側に配して共巻きする
請求項７に記載の酸化物超電導コイルの製造方法。
【請求項９】
前記補強線材の長手方向に、引張応力を印加しながら共巻きする
請求項７または８に記載の酸化物超電導コイルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、酸化物超電導コイルおよびその製造方法に関する。
本願は、２０１８年９月２８日に日本に出願された特願２０１８-１８４１７１号について優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
近年、Ｂｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ等のＢｉ系超電導線材、ＲＥ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ等のＹ系超電導線材（ＲＥは希土類元素）といった酸化物超電導線材及びこれを用いた酸化物超電導コイルの開発が進んでいる。酸化物超電導コイルを磁場中で励磁すると、電磁力によって線材が長手方向に引張応力（引張負荷）を受ける。電磁力に起因する劣化を抑制するため、特許文献１には、補強線材を設けた超電導コイルが開示されている。【０００３】
一方で、超電導コイルを含浸樹脂で含浸した含浸コイルでは、コイル冷却の過程で熱応力が発生する。熱応力に起因する劣化を抑制するため、特許文献２には、境界部分の接着力が低く設定された超電導コイルが開示されている。特許文献３には、超電導部材と補強板とを長手方向に相互に摺動可能に包囲して拘束する絶縁テープを備えた超電導線材が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】日本国特開２００９−１８８１０８号公報
【特許文献２】日本国特開２０１０−２６７８３５号公報
【特許文献３】日本国特開２０１１−１１３９３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、超電導線材と補強線材が一体になった構造では、全体の強度が超電導線材の強度に制限され、補強線材に十分な予備負荷を付与することができない。このため、電磁力等に対する補強効果は低減されると考えられる。また、特許文献３により超電導コイルを作製する場合は、絶縁テープで包囲した構造の周囲に含浸樹脂を設けるため、超電導線材と冷却部材との熱接触が十分に取れず、温度が上昇し、最終的に焼損に至る局所クエンチを誘発する可能性がある。【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、局所クエンチを回避しつつ、熱応力や電磁力が超電導線材に作用しても通電特性の劣化を抑制することができる酸化物超電導コイルおよびその製造方法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】
【０００７】
本発明の第一態様に係る酸化物超電導コイルは、少なくとも１枚以上のテープ状の酸化物超電導線材と、外周に電気絶縁性および離型性を有する補強線材とを備え、前記酸化物超電導線材と前記補強線材とが共巻きされ、前記酸化物超電導線材と前記補強線材との間に樹脂が充填されている。【０００８】
前記補強線材の外周に、電気絶縁層および離型層を含む積層構造、または電気絶縁性および離型性を兼ね備える層が設けられていてもよい。
前記補強線材が導電性の金属から構成されていてもよい。
前記補強線材が電気絶縁性及び離型性を有する材質から構成されていてもよい。
前記酸化物超電導線材の少なくとも一部において、前記酸化物超電導線材と前記補強線材とが電気的に接続していてもよい。
前記補強線材の長手方向に、５ＭＰａ以上、０．２％耐力以下の引張応力が印加されていてもよい。【０００９】
本発明の第二態様に係る酸化物超電導コイルの製造方法は、少なくとも１枚以上のテープ状の酸化物超電導線材と、外周に電気絶縁性および離型性を有する補強線材とを共巻きする工程と、前記酸化物超電導線材と前記補強線材との間に含浸樹脂を供給する工程と、を有する。
前記補強線材を、前記酸化物超電導線材の外周側に配して共巻きしてもよい。
前記補強線材の長手方向に、引張応力を印加しながら共巻きしてもよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の上記態様によれば、外周に電気絶縁性および離型性を有する補強線材が、酸化物超電導線材と共巻きされた状態で、酸化物超電導線材と補強線材との間に樹脂が充填されているため、熱接触を確保して局所クエンチを回避しつつ、熱応力や電磁力が超電導線材に作用しても通電特性の劣化を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１実施形態の酸化物超電導コイルの断面図である。
【図２】第２実施形態の酸化物超電導コイルの断面図である。
【図３】酸化物超電導線材の一例を示す断面図である。
【図４】補強線材の第１例を示す断面図である。
【図５】補強線材の第２例を示す断面図である。
【図６】補強線材の第３例を示す断面図である。
【図７】酸化物超電導線材と補強線材とを共巻きする工程を例示する正面図である。
【図８】酸化物超電導線材の一部を補強線材と電気的に接続させた構造を例示する断面図である。
【図９】酸化物超電導コイルに用いられる電圧検出回路である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
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。
【００１３】
図１は、第１実施形態の酸化物超電導コイルの断面図である。図２は、第２実施形態の酸化物超電導コイルの断面図である。これらの断面図は、酸化物超電導線材の長手方向に垂直な断面を示す。図１、２における紙面上下方向は、酸化物超電導線材１，１Ａ，１Ｂの幅方向に相当する。図１、２における紙面左右方向は、酸化物超電導コイル５の径方向に相当する。左右のいずれが外側または内側でもよい。図１、２の左右方向には同様の断面構造が続き得るが、図示を省略している。
【００１４】
酸化物超電導線材１，１Ａ，１Ｂはテープ状であり、補強線材２と共巻きにされている。酸化物超電導線材１，１Ａ，１Ｂと、補強線材２とは巻回単位３を構成する。酸化物超電導コイル５の径方向に沿って、巻回単位３に含まれる酸化物超電導線材１，１Ａ，１Ｂおよび補強線材２が同じ順序で現れ、巻回単位３が繰り返されている。第１実施形態の場合は、１本の酸化物超電導線材１と１本の補強線材２とにより巻回単位３を構成している。第２実施形態の場合は、２本の酸化物超電導線材１Ａ，１Ｂと１本の補強線材２とにより巻回単位３を構成している。
【００１５】
補強線材２は、酸化物超電導線材１，１Ａ，１Ｂと同程度の幅を有するテープ状であることが好ましい。図１及び図２では、補強線材２の幅と酸化物超電導線材１，１Ａ，１Ｂの幅とが同程度としているがこれに限らない。
巻回単位３における酸化物超電導線材１，１Ａ，１Ｂおよび補強線材２の本数は特に限定されず、それぞれ少なくとも１枚以上であればよい。以下の説明では、巻回単位３に含まれる本数を区別せず、酸化物超電導線材１および補強線材２という場合がある。
【００１６】
酸化物超電導コイル５の径方向における酸化物超電導線材１と補強線材２との間には、含浸樹脂４が充填されている。さらに、酸化物超電導コイル５の幅方向における酸化物超電導線材１の両端部及び補強線材２の両端部を覆うように、含浸樹脂４が設けられている。
酸化物超電導線材１と含浸樹脂４との間は、補強線材２が介在せずに接着できるので、酸化物超電導線材１は、含浸樹脂４を介して酸化物超電導コイル５の外部と十分な熱接触を得ることができる。これにより、酸化物超電導線材１の急激な温度上昇に対しても、局所的な焼損が抑制され、酸化物超電導コイル５のクエンチを防ぐことができる。
【００１７】
補強線材２は、外周に電気絶縁性および離型性を有する。これにより、補強線材２と、酸化物超電導線材１とを共巻きする際に、酸化物超電導線材１よりも大きな巻線張力を付加して、補強線材２の長手方向に、引張応力（予備負荷）を印加することができる。これにより、補強線材２は、その内部の残留応力として、補強線材２の長手方向に沿う引張応力を有する。このため、酸化物超電導コイル５では、全体の強度が酸化物超電導線材１の強度に制限されることなく、補強線材２が十分に強度を負担することができ、電磁力に対する補強効果を高めることができる。引張応力の大きさは、例えば５ＭＰａ以上、０．２％耐力以下が好ましい。また、冷却による熱応力が印加された際に、補強線材２の外周に離型性を有するので、補強線材２と含浸樹脂４との間が優先的に剥離する。したがって、酸化物超電導線材１には熱応力が伝わらず、酸化物超電導線材１の劣化を抑制することができる。
【００１８】
電気絶縁性および離型性を有する材料が、補強線材２に兼ね備えられているので、共巻き時に巻回単位３にまとめる線材の本数が必要以上に増加することがない。これにより、酸化物超電導コイル５の寸法精度および生産性の向上に寄与することができる。
【００１９】
図３に、酸化物超電導線材の一例を示す。この断面図は、酸化物超電導線材の長手方向に垂直な断面を示す。図３における紙面上下方向は、酸化物超電導線材１０の厚さ方向に相当する。
図３における紙面左右方向は、酸化物超電導線材１０の幅方向に相当する。厚さ方向のいずれがコイル径方向の外側または内側でもよい。
この酸化物超電導線材１０は、基板１１の厚さ方向の一方の主面上に、中間層１２を介して超電導層１３が形成された積層構造を有する。本実施形態の場合、超電導層１３の上には金属からなる保護層１４が形成されている。酸化物超電導線材１０の厚さ方向には、基板１１、中間層１２、超電導層１３、保護層１４が、この順に積層されている。
【００２０】
基板１１は、テープ状の金属基板である。基板１１は、厚さ方向の両面に、それぞれ主面を有する。
基板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。基板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。
【００２１】
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、例えば一般式ＲＥＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−δ（ＲＥ１２３）で表されるＲＥ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ系酸化物超電導体が挙げられる。希土類元素ＲＥとしては、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、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。酸化物超電導層１３の厚さは、例えば０．５〜５μｍ程度である。
【００２２】
基板１１と超電導層１３との間に中間層１２が設けられていてもよい。中間層１２は、多層構成でもよく、例えば基板１１側から超電導層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。
【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、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、超電導層１３への水分の浸入を防止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）、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、金と銀との合金、その他の銀合金、銅合金、金合金などが挙げられる。保護層１４が同種または異種の金属からなる２層以上を含んでもよい。保護層１４は、少なくとも超電導層１３の表面、すなわち厚さ方向において、基板１１側に対する反対側の面を覆っている。保護層１４が、酸化物超電導線材１０の外周の他の面を覆ってもよい。すなわち、保護層１４が基板１１、中間層１２、超電導層１３の幅方向の端面を覆ったり、基板１１の、中間層１２が形成されていない主面を覆ってもよい。
【００２４】
なお、安定化層（図示略）が、少なくとも保護層１４の表面、すなわち厚さ方向において、基板１１側に対する反対側の面を覆っていてもよい。安定化層は、酸化物超電導層が常電導状態に転移した時に発生する過電流を転流させるバイパス部としての機能を有する。安定化層の構成材料としては、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、スズ（Ｓｎ）、クロム（Ｃｒ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）等の金属又はこれらの１種以上を含む合金が挙げられる。導電性、経済性等の観点からは、安定化層が銅めっき、銅箔等から構成されることが好ましい。
【００２５】
図４から図６に、補強線材の構成例を示す。図４に示す補強線材２０は、補強線材本体２１の外周に、電気絶縁層２２および離型層２３を含む積層構造を有する。図５に示す補強線材２０Ａは、補強線材本体２１の外周に、電気絶縁性および離型性を兼ね備える電気絶縁性離型層２４を有する。図６に示す補強線材２０Ｂは、補強線材本体２５が、電気絶縁性及び離型性を有する材質から構成されている。
【００２６】
補強線材本体２１は、金属テープなどの金属から構成されることが好ましい。補強線材本体２１を構成する金属としては、鉄（Ｆｅ）系合金、ニッケル（Ｎｉ）合金、チタン（Ｔｉ）合金、銅（Ｃｕ）合金、アルミニウム（Ａｌ）合金、タングステン（Ｗ）合金などが挙げられる。補強線材本体２１，２５は、カーボンファイバー等の非金属導体、ガラス繊維等の電気絶縁体から構成することもできる。補強線材本体２５が、電気絶縁性及び離型性を有する材質である場合、電気絶縁層２２、離型層２３、電気絶縁性離型層２４を省略してもよい。カーボンファイバー、ガラス繊維などの繊維材料をテープ状の線材に用いる場合、複数の繊維を編組等に構成してもよい。
【００２７】
電気絶縁層２２としては、金属酸化物等の無機物、樹脂等の有機物の中から、補強線材本体２１に一体化できる電気絶縁体を選択して構成することができる。離型層２３としては、例えばフッ素樹脂、シリコーン樹脂、パラフィン等の脂肪族化合物などが挙げられる。図４では、補強線材本体２１の外周上に、電気絶縁層２２が内側（離型層２３を外側）とした構成を示しているが、電気絶縁層２２が外側（離型層２３を内側）とした構成であってもよい。図５に示すように、電気絶縁性および離型性を兼ね備える電気絶縁性離型層２４を採用することも可能である。電気絶縁性離型層２４を構成する材料としては、フッ素樹脂、ポリエチレン（ＰＥ）樹脂、ポリプロピレン（ＰＰ）樹脂、ポリイミド（ＰＩ）樹脂などが挙げられる。
【００２８】
図４及び図５に示すように、電気絶縁層２２、離型層２３または電気絶縁性離型層２４は、補強線材本体２１の全周にわたり構成されてもよいが、電気絶縁性または離型性の効果を奏する一部分に構成されてもよい。
電気絶縁性の効果を奏するように電気絶縁層２２を設ける領域としては、例えば、補強線材２が酸化物超電導線材１と対向する側の面が挙げられる。電気絶縁層２２が、所定の領域にベタ状に設けられてもよく、点状、帯状、網状、格子状等の分布を有してもよい。例えば、補強線材２の幅方向において電気絶縁層２２を省略してもよい。
離型性の効果を奏するように離型層２３を設ける領域は特に限定されず、補強線材２が酸化物超電導線材１または含浸樹脂４に対して長手方向に離型（分離）が可能であればよい。離型層２３が、所定の領域にベタ状に設けられてもよく、点状、帯状、網状、格子状等の分布を有してもよい。補強線材２の長手方向において、離型層２３が連続的に設けられてもよく、間欠的に設けられてもよい。
電気絶縁性離型層２４は、電気絶縁層２２と離型層２３の効果を奏する領域に設けられればよい。
【００２９】
電気絶縁層２２、離型層２３または電気絶縁性離型層２４の形成方法は、特に限定されず、テープ材料の巻き付け、材料の塗布、コーティング等が挙げられる。電気絶縁層２２、離型層２３または電気絶縁性離型層２４が含浸樹脂４によって補強線材本体２１と一体化されてもよい。樹脂を含浸させる前の補強線材単体において、電気絶縁層２２、離型層２３または電気絶縁性離型層２４が補強線材本体２１に固着されていてもよい。特に図示しないが、補強線材本体２１の外周に、電気絶縁層２２または離型層２３の一方のみを設けてもよい。補強線材本体２１の外周に、２層以上または２種以上の電気絶縁層２２、２層以上または２種以上の離型層２３、２層以上または２種以上の電気絶縁性離型層２４を設けてもよい。
【００３０】
含浸樹脂４としては、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、紫外線硬化性樹脂などが挙げられる。含浸施工は、真空含浸、塗巻含浸、半硬化樹脂共巻き含浸などが挙げられる。すなわち、樹脂含浸工程が、共巻き工程の後で酸化物超電導線材１と補強線材２との間に含浸樹脂を供給する方法でもよく、共巻き工程の前または途中で酸化物超電導線材１または補強線材２に含浸樹脂を供給する方法でもよい。
【００３１】
酸化物超電導線材１と補強線材２とを共巻きにする共巻き工程においては、図７に示すように、補強線材２を、酸化物超電導線材１の外周側に配して共巻きし、酸化物超電導コイル６を作製することが好ましい。共巻きにより作製される酸化物超電導コイル６は、上述したように、含浸樹脂を供給する前段階でもよく、未硬化または半硬化の含浸樹脂が線材に供給されていてもよい。
【００３２】
含浸樹脂４を有する酸化物超電導コイルは、図８に示すように、酸化物超電導線材１の少なくとも一部において、酸化物超電導線材１と補強線材２とが電気的に接続した導通構造を有してもよい。例えば補強線材２の外周の少なくとも一部に、図４または図５に示す電気絶縁層２２、離型層２３または電気絶縁性離型層２４を有しない領域を設け、半田等の導体金属からなる導通部２６を介して酸化物超電導線材１と補強線材２とを電気的に接続させてもよい。具体的には、導通部２６は、補強線材２の補強線材本体２１と、酸化物超電導線材１の保護層１４、または、上述した安定化層と電気的に接続されている。酸化物超電導線材１と補強線材２との導通は、導通部２６に代えて導体線を用いてもよく、または、導通部２６と導体線の両方を用いてもよい。導通構造は、例えば電圧検出回路、コイル昇温回路などの回路の一部とすることができる。
【００３３】
電圧検出回路としては、例えば、図９に示すように、電圧検出回路４０を用いることができる。電圧検出回路４０は、酸化物超電導コイル３０に設けられている。なお、酸化物超電導コイル３０は、第１実施形態または第２実施形態の酸化物超電導コイル５を用いることができる。このため、同様の構成には同一の符号を付してその説明は省略し、異なる点についてのみ説明する。
【００３４】
電圧検出回路４０は、図９に示すように、電圧計４１と、制御部４２と、ダイオード４３と、抵抗４４と、電流源４５と、スイッチ４６とを備えている。
【００３５】
酸化物超電導コイル３０は、酸化物超電導線材１と補強線材２とが共巻きされた構成となっており、酸化物超電導線材１からなる超電導線材コイル３１と、補強線材２からなる補強線材コイル３２とを含んでいる。超電導線材コイル３１と補強線材コイル３２とは、酸化物超電導コイル３０の第一端３０ａ側に設けられた導通部２６によって導通されている。
【００３６】
酸化物超電導コイル３０の第二端３０ｂ側では、超電導線材コイル３１と補強線材コイル３２とは導通されていない。酸化物超電導コイル３０の第二端３０ｂ側には、電圧計４１が接続され、電圧計４１に制御部４２が接続されている。
電圧計４１は、超電導線材コイル３１と補強線材コイル３２との間の端子電圧を測定し、酸化物超電導コイル３０に生じる抵抗電圧を検出する。
【００３７】
制御部４２は、電圧計４１によって検出された抵抗電圧に応じて酸化物超電導コイル３０にクエンチが発生したか否かを判断する。クエンチが発生したか否かを判定するアルゴリズムは、例えば、研究論文（共巻きコイルを用いたＨＴＳコイルクエンチ検出の高感度化  低温工学  ５２巻１号  ２０１７年）に基づいて設定可能である。
制御部４２は、クエンチが発生したと判断すると、電流源４５から供給される電流を減衰モードへと移行させる。
【００３８】
本実施形態の酸化物超電導コイル３０には、電圧検出回路４０が設けられているため、電圧計４１によって検出された抵抗電圧に応じて、電流を減衰させることにより、局所クエンチを回避しつつ、熱応力や電磁力が超電導線材に作用しても通電特性の劣化を抑制することができる。
【００３９】
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ず、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。改変としては、各実施形態における構成要素の追加、置換、省略、その他の変更が挙げられる。また、２以上の実施形態に用いられた構成要素を適宜組み合わせることも可能である。
【実施例】
【００４０】
以下、本発明の実施例を示す。【００４１】
＜実施例１＞
１枚の希土類系酸化物超電導線材（幅４ｍｍ、厚さ０．１３ｍｍ）と、絶縁処理を施したＳＵＳテープ（幅４ｍｍ、厚さ０．１ｍｍ）とを共巻きし、半製品のシングルパンケーキコイル（内径３０ｍｍ、外径６０ｍｍ）を作製した。共巻きの際、ＳＵＳテープの巻線張力は３００ＭＰａとし、酸化物超電導線材の巻線張力は２５ＭＰａとした。ＳＵＳテープの外周の絶縁は、ポリイミドテープの２重ラップ巻きによって施した。ＳＵＳテープからなる補強線材の最外周に離型層が構成されるように、外側のポリイミドテープの片側にフッ素樹脂コートを設けた。共巻き後にエポキシ樹脂を用いて真空含浸により半製品コイルに含浸樹脂を施した。樹脂が含浸された後のコイルに熱処理を施して、酸化物超電導コイルを完成させた。
液体窒素を用いて酸化物超電導コイルを７７Ｋまで冷却し、超電導コイルの通電試験を実施した。劣化基準となるｎ値が２５と高い値を示し、健全であることが確認された。【００４２】
＜参考例１＞
実施例１の効果を確認するため、離型層のフッ素樹脂コートを設けないこと以外は実施例１と同じ条件で、酸化物超電導コイルを作製した。
液体窒素を用いて酸化物超電導コイルを７７Ｋまで冷却し、超電導コイルの通電試験を実施したところ、ｎ値が５と低い値を示し、劣化していることが示された。【００４３】
＜実施例２＞
２枚の酸化物超電導線材をバンドルして、絶縁処理を施したハステロイ（登録商標）からなるＮｉ合金テープと共巻きし、ダブルパンケーキコイルを作製した。Ｎｉ合金テープにはワニス絶縁を施し、片側にシリコーングリースを塗布して離型層を形成した。Ｎｉ合金テープの巻線張力は４００ＭＰａとし、酸化物超電導線材の巻線張力は２５ＭＰａとした。エポキシ樹脂を用いて塗巻含浸を施し、酸化物超電導コイルを完成させた。
液体窒素を用いて酸化物超電導コイルを７７Ｋまで冷却し、超電導コイルの通電試験を実施したところ、ｎ値が２０と高い値を示し、健全であることが確認された。また、この酸化物超電導コイルを５Ｔの磁場中で５００Ａ通電したところ、７７Ｋにおけるｎ値が低下せず、高い電磁力環境においても強い耐性を有することが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明によれば、外周に電気絶縁性および離型性を有する補強線材が、酸化物超電導線材と共巻きされた状態で、酸化物超電導線材と補強線材との間に樹脂が充填されているため、熱接触を確保して局所クエンチを回避しつつ、熱応力や電磁力が超電導線材に作用しても通電特性の劣化を抑制することができる。
【符号の説明】
【００４５】
１，１Ａ，１Ｂ，１０…酸化物超電導線材、２，２０，２０Ａ，２０Ｂ…補強線材、３…巻回単位、４…含浸樹脂、５，６…酸化物超電導コイル、１１…基板、１２…中間層、１３…酸化物超電導層、１４…保護層、２１，２５…補強線材本体、２２…電気絶縁層、２３…離型層、２４…電気絶縁性離型層、２６…導通部
【図１】
2020067335.tif 000003
【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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【手続補正書】
【提出日】令和3年2月8日(2021.2.8)
【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】
少なくとも１枚以上のテープ状の酸化物超電導線材と、
外周に電気絶縁性および離型性を有する補強線材とを備え、
前記酸化物超電導線材と前記補強線材とが共巻きされ、
前記酸化物超電導線材と前記補強線材との間に樹脂が充填され、
前記酸化物超電導線材の少なくとも一部において、前記酸化物超電導線材と前記補強線材とが電気的に接続している
酸化物超電導コイル。
【請求項２】
前記補強線材の外周に、電気絶縁層および離型層を含む積層構造、または電気絶縁性および離型性を兼ね備える層が設けられている
請求項１に記載の酸化物超電導コイル。
【請求項３】
前記補強線材が導電性の金属から構成されている
請求項１または２に記載の酸化物超電導コイル。
【請求項４】
前記補強線材の長手方向に、５ＭＰａ以上、０．２％耐力以下の引張応力が印加されている
請求項１〜３のいずれか１項に記載の酸化物超電導コイル。
【請求項５】
少なくとも１枚以上のテープ状の酸化物超電導線材と、外周に電気絶縁性および離型性を有する補強線材とを共巻きする工程と、
前記酸化物超電導線材と前記補強線材との間に含浸樹脂を供給する工程と、を有し、
前記酸化物超電導線材の少なくとも一部において、前記酸化物超電導線材と前記補強線材とが電気的に接続している
酸化物超電導コイルの製造方法。
【請求項６】
前記補強線材を、前記酸化物超電導線材の外周側に配して共巻きする
請求項５に記載の酸化物超電導コイルの製造方法。
【請求項７】
前記補強線材の長手方向に、引張応力を印加しながら共巻きする
請求項５または６に記載の酸化物超電導コイルの製造方法。
【国際調査報告】
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