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公開番号2021068583
公報種別公開特許公報(A)
公開日20210430
出願番号2019192751
出願日20191023
発明の名称超電導線材接続構造
出願人住友電気工業株式会社
代理人特許業務法人深見特許事務所
主分類H01B 12/06 20060101AFI20210402BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】接続用膜の作製に要する時間を短縮することが可能な超電導線材接続構造を提供する。
【解決手段】一実施形態に係る超電導線材接続構造は、第1基材と、第1基材上に配置された第1中間層と、第1中間層上に配置された第1超電導層とを有する第1超電導線材と、第2基材と、第2基材上に配置された第2中間層と、第2中間層上に配置された第2超電導層とを有する第2超電導線材と、第1超電導層及び第2超電導層上に配置された第3超電導層を有する接続用膜とを備えている。第1超電導層、第2超電導層及び第3超電導層は、REBCOにより形成されている。第3超電導層は、第1超電導層及び第2超電導層からエピタキシャル成長している第1層と、第1層上に配置され、REBCOの多結晶体からなる第2層とを含む。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項1】
第1基材と、前記第1基材上に配置された第1中間層と、前記第1中間層上に配置された第1超電導層とを有する第1超電導線材と、
第2基材と、前記第2基材上に配置された第2中間層と、前記第2中間層上に配置された第2超電導層とを有する第2超電導線材と、
前記第1超電導層及び前記第2超電導層上に配置された第3超電導層を有する接続用膜とを備え、
前記第1超電導層、前記第2超電導層及び前記第3超電導層は、REBCOにより形成されており、
前記第3超電導層は、前記第1超電導層及び前記第2超電導層からエピタキシャル成長している第1層と、前記第1層上に配置され、REBCOの多結晶体からなる第2層とを含む、超電導線材接続構造。
続きを表示(約 860 文字)【請求項2】
前記接続用膜は、前記第3超電導層上に配置された支持部材をさらに有する、請求項1に記載の超電導線材接続構造。
【請求項3】
前記第1超電導層、前記第2超電導層及び前記第3超電導層は、GdBa

Cu


7−x
により形成されている、請求項2に記載の超電導線材接続構造。
【請求項4】
前記支持部材は、800℃において前記第3超電導層中に拡散しない材料により形成されている、請求項3に記載の超電導線材接続構造。
【請求項5】
前記支持部材は、800℃において酸化されない材料により形成されている、請求項3又は請求項4に記載の超電導線材接続構造。
【請求項6】
前記支持部材を構成する材料の熱膨張係数は、REBCOの熱膨張係数の0.9倍以上4.3倍以下である、請求項2から請求項5のいずれか1項に記載の超電導線材接続構造。
【請求項7】
前記支持部材は、前記第3超電導層側を向いている主面を有し、
前記主面は、{100}面により構成されており、
前記支持部材を構成している結晶は、前記支持部材の長手方向が<100>方向に沿うように配列されている、請求項2から請求項6のいずれか1項に記載の超電導線材接続構造。
【請求項8】
前記支持部材は、Au、Pt、Pd、Rh、Ir、Ru又はOsにより形成されている、請求項2から請求項7のいずれか1項に記載の超電導線材接続構造。
【請求項9】
前記支持部材は、イットリア安定化ジルコニア、SrTiO

又はサファイアにより形成されている、請求項2から請求項7のいずれか1項に記載の超電導線材接続構造。
【請求項10】
前記支持部材は、REBCOの単結晶体により形成されている、請求項2から請求項7のいずれか1項に記載の超電導線材接続構造。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本開示は、超電導線材接続構造に関する。
続きを表示(約 3,800 文字)【背景技術】
【0002】
非特許文献1には、超電導線材接続構造が記載されている。非特許文献1に記載の超電導線材接続構造の形成においては、第1に、第1超電導線材と、第2超電導線材と、接続用膜とが準備される。第1超電導線材は、第1基材と、第1基材上に配置された第1中間層と、第1中間層上に配置された第1超電導層とを有している。第2超電導線材は、第2基材と、第2基材上に配置された第2中間層と、第2中間層上に配置された第2超電導層とを有している。
【0003】
接続用膜は、第3基材と、第3基材上に配置された第3中間層と、第3中間層上に配置された第3超電導層と、第3超電層上に配置された微結晶層とを有している。第1超電導層、第2超電導層及び第3超電導層は、REBa

Cu


7−x
(REは希土類元素、以下においては、「REBCO」という)により形成されている。微結晶層は、REBCOの多結晶体により形成されている。
【0004】
非特許文献1に記載の超電導線材接続構造の形成においては、第2に、第1超電導層上及び第2超電導層上に微結晶層が位置するように接続用膜を配置した状態で、微結晶層と第1超電導層及び第2超電導層との間に圧力が印加されるとともに、圧力が印加されている当該部分が加熱保持される(以下においては、「加圧・加熱工程」という)。これにより、微結晶層を構成しているREBCOの多結晶体が第1超電導層及び第2超電導層並びに第3超電導層からエピタキシャル成長して第4超電導層となり、第1超電導層と第2超電導層とが第4超電導層により接続される。
【0005】
加圧・加熱工程により、接続部にある超電導層に含まれる酸素が脱離する。そのため、非特許文献1に記載の超電導線材接続構造の形成においては、第3に、接続部を酸素雰囲気下において加熱保持することにより、接続部にある超電導層に酸素が再導入される(以下においては、「酸素再導入工程」という)。以上の工程により、第1超電導線材と第2超電導線材とが、接続用膜を用いて超電導接続される。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【0006】
大木 康太郎ほか4名,「薄膜高温超電導線材の超電導接続」,SEIテクニカルレビュー第192号,2018年1月
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
非特許文献1に記載の接続用膜は、第3基材と、第3中間層と、第3超電導層と、微結晶層とからなる多層構造を有しているため、作製に長い時間を要する。
【0008】
本開示は、接続用膜の作製に要する時間を短縮することが可能な超電導線材接続構造を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本開示の超電導線材接続構造は、第1基材と、第1基材上に配置された第1中間層と、第1中間層上に配置された第1超電導層とを有する第1超電導線材と、第2基材と、第2基材上に配置された第2中間層と、第2中間層上に配置された第2超電導層とを有する第2超電導線材と、第1超電導層及び第2超電導層上に配置された第3超電導層を有する接続用膜とを備える。第1超電導層、第2超電導層及び第3超電導層は、REBCOにより形成されている。第3超電導層は、第1超電導層及び第2超電導層からエピタキシャル成長している第1層と、第1層上に配置され、REBCOの多結晶体からなる第2層とを含む。
【発明の効果】
【0010】
本開示の超電導線材接続構造によると、接続用膜の作製に要する時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
図1は、超電導線材接続構造100の断面図である。
図2は、第1超電導線材1の斜視図である。
図3は、第2超電導線材2の斜視図である。
図4は、第1変形例に係る超電導線材接続構造100における第1超電導線材1及び第2超電導線材2の配置を示す斜視図である。
図5は、第2変形例に係る超電導線材接続構造100における断面図である。
図6は、超電導線材接続構造100の製造方法の工程図である。
図7は、準備工程S10において準備される接続用膜3の断面図である。
図8は、超電導線材接続構造100の製造方法における加圧・加熱工程S20の模式的な説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
[本開示の実施形態の説明]
まず、実施形態を列記して説明する。
【0013】
(1)本開示の一実施形態に係る超電導線材接続構造は、第1基材と、第1基材上に配置された第1中間層と、第1中間層上に配置された第1超電導層とを有する第1超電導線材と、第2基材と、第2基材上に配置された第2中間層と、第2中間層上に配置された第2超電導層とを有する第2超電導線材と、第1超電導層及び第2超電導層上に配置された第3超電導層を有する接続用膜とを備える。第1超電導層、第2超電導層及び第3超電導層は、REBCOにより形成されている。第3超電導層は、第1超電導層及び第2超電導層からエピタキシャル成長している第1層と、第1層上に配置され、REBCOの多結晶体からなる第2層とを含む。
【0014】
上記(1)の超電導線材接続構造によると、接続用膜の作製に要する時間を短縮することができる。
【0015】
(2)上記(1)の超電導線材接続構造において、接続用膜は、第3超電導層上に配置された支持部材をさらに有していてもよい。
【0016】
(3)上記(2)の超電導線材接続構造において、第1超電導層、第2超電導層及び第3超電導層は、GdBa

Cu


7−x
により形成されていてもよい。
【0017】
(4)上記(3)の超電導線材接続構造において、支持部材は、800℃において第3超電導層中に拡散しない材料により形成されていてもよい。
【0018】
上記(4)の超電導線材接続構造によると、支持部材を構成する材料が接続時に第3超電導層中へ拡散することにより、接続部の超電導特性が劣化することを抑制できる。
【0019】
(5)上記(3)又は(4)の超電導線材接続構造において、支持部材は、800℃において酸化されない材料により形成されていてもよい。
【0020】
上記(5)の超電導線材接続構造によると、支持部材を構成する材料が接続時に酸化されて構造が変化してしまうことを抑制できる。
【0021】
(6)上記(2)から(5)の超電導線材接続構造において、支持部材の熱膨張係数は、REBCOの熱膨張係数の0.9倍以上4.3倍以下であってもよい。
【0022】
上記(6)の超電導線材接続構造によると、熱膨張係数の違いに起因して支持部材が第3超電導層から剥離することを抑制できる。
【0023】
(7)上記(2)から(6)の超電導線材接続構造において、支持部材は、第3超電導層側を向いている主面を有していてもよい。主面は、{100}面により構成されていてもよい。支持部材を構成している結晶は、支持部材の長手方向が<100>方向に沿うように配列されていてもよい。
【0024】
上記(7)の超電導線材接続構造によると、支持部材と第3超電導層との界面から第1層に向かって粗大なREBCOが結晶成長することを抑制できる。
【0025】
(8)上記(2)から(7)の超電導線材接続構造において、支持部材は、Au、Pt、Pd、Rh、Ir、Ru又はOsにより形成されていてもよい。
【0026】
上記(8)の超電導線材接続構造によると、支持部材が導電性のある金属材料により形成されていることになるため、接続部にある超電導層がクエンチした際に、支持部材に電流をバイパスさせることができる。
【0027】
(9)上記(2)から(7)の超電導線材接続構造において、支持部材は、イットリア安定化ジルコニア、SrTiO

又はサファイアにより形成されていてもよい。
【0028】
(10)上記(2)から(7)の超電導線材接続構造において、支持部材は、REBCOの単結晶体により形成されていてもよい。
【0029】
[本開示の実施形態の詳細]
次に、実施形態の詳細を、図面を参酌しながら説明する。以下の図面においては、同一又は相当する部分に同一の参照符号を付し、重複する説明は繰り返さないものとする。
【0030】
以下に、実施形態に係る超電導線材接続構造(以下においては、「超電導線材接続構造100」とする)の構成を説明する。
(【0031】以降は省略されています)

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