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公開番号2025025333
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-21
出願番号2023130011
出願日2023-08-09
発明の名称バンドル型超電導線材および超電導コイル
出願人株式会社東芝,東芝エネルギーシステムズ株式会社
代理人弁理士法人東京国際特許事務所
主分類H01F 6/06 20060101AFI20250214BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】熱伝導が良く、超電導層の劣化が生じにくいバンドル型超電導線材とし、かつバンドル型超電導線材を構成する複数の超電導線材同士のテープ幅方向の位置ずれを抑制する。
【解決手段】バンドル型超電導線材1は、金属の基板22上に他の層とともに積層された酸化物の超電導層25を有し、テープ状を成し、かつテープ面60が互いに向き合うように束ねられた複数枚の超電導線材20と、複数枚の超電導線材20の周囲を一体的に覆い、絶縁性を有する絶縁材層41と、複数枚の超電導線材20の対向するテープ面60の間の少なくとも一部に設けられ、粘着性を有する粘着剤層42とを備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
金属の基板上に他の層とともに積層された酸化物の超電導層を有し、テープ状を成し、かつテープ面が互いに向き合うように束ねられた複数枚の超電導線材と、
複数枚の前記超電導線材の周囲を一体的に覆い、絶縁性を有する絶縁材層と、
複数枚の前記超電導線材の対向する前記テープ面の間の少なくとも一部に設けられ、粘着性を有する粘着剤層と、
を備える、
バンドル型超電導線材。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
前記絶縁材層は、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、ポリイミド、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリウレタン、ポリエステル、ポリビニルブチラール、ポリビニルホルマールからなる群より選ばれた少なくとも１つの材料からなり、
前記粘着剤層は、アクリル系粘着剤、ウレタン系粘着剤、シリコーン系粘着剤、ゴム系粘着剤からなる群より選ばれた少なくとも１つの材料からなる、
請求項１に記載のバンドル型超電導線材。
【請求項３】
前記粘着剤層と前記超電導線材との単位面積当たりの粘着力は、前記粘着剤層のガラス転移温度以下になったとき、前記絶縁材層と前記超電導線材との単位面積当たりの接着力よりも小さく、かつ前記超電導層の単位面積当たりの許容剥離力よりも小さくなる、
請求項１または請求項２に記載のバンドル型超電導線材。
【請求項４】
前記粘着剤層は、複数枚の前記超電導線材同士の間隙のうち、少なくとも前記超電導線材のテープ幅方向の両端部に設けられており、かつ前記テープ幅方向の中央部に前記粘着剤層が設けられていない領域が存在する、
請求項１または請求項２に記載のバンドル型超電導線材。
【請求項５】
前記超電導線材は、テープ幅方向の中央部に比べて端部が厚くなっており、
複数枚の前記超電導線材は、前記テープ幅方向の端部の少なくとも一部が互いに直に接触している、
請求項１または請求項２に記載のバンドル型超電導線材。
【請求項６】
前記超電導線材の２つの前記テープ面のうち、それぞれの前記テープ面から前記基板および前記超電導層までの距離を比較したときに、前記基板よりも前記超電導層に近い位置にある前記テープ面を近位面とし、前記基板よりも前記超電導層から遠い位置にある前記テープ面を遠位面とした場合に、
複数枚の前記超電導線材は、互いに前記近位面と前記遠位面が対向するように配置されている、
請求項１または請求項２に記載のバンドル型超電導線材。
【請求項７】
前記超電導線材の２つの前記テープ面のうち、それぞれの前記テープ面から前記基板および前記超電導層までの距離を比較したときに、前記基板よりも前記超電導層に近い位置にある前記テープ面を近位面とし、前記基板よりも前記超電導層から遠い位置にある前記テープ面を遠位面とした場合に、
複数枚の前記超電導線材のうち、積層される方向で最も外側に配置されている前記超電導線材は、前記近位面が他の前記超電導線材と対向し、かつ前記遠位面が外側を向くように配置されている、
請求項１または請求項２に記載のバンドル型超電導線材。
【請求項８】
請求項１または請求項２に記載のバンドル型超電導線材を巻き回して形成されている、
超電導コイル。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、バンドル型超電導線材および超電導コイルに関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、レアアース（ＲＥ：Rare Earth）を含む（ＲＥ）Ｂａ
２
Ｃｕ
３
Ｏ
７
を用いたＲＥＢＣＯ線材を代表とする高温超電導線材を用いた超電導コイルの研究が盛んにされている。特に、厚さ５０～１００μｍ程度の基板上に、複数の種類の層を形成して製作される高温超電導線材は、高磁場下での電流容量が大きいという特性があり、高磁場を発生させる超電導コイルの実現が期待されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特許第５３９５８７０号公報
特許第６５０５５６５号公報
特開２０１８－２６２３３号公報
特開２０２１－１５７２９号公報
特許第５５５８７９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
高温超電導線材を巻き回し、樹脂を含浸して得られる超電導コイルは、含浸樹脂と高温超電導線材との熱収縮率の差に起因して高温超電導線材の内部の超電導層に剥離力が働き、層間剥離が生じて超電導特性が劣化する可能性があるという課題がある。この層間剥離を回避する技術としては、超電導コイルを非含浸（樹脂を含浸させずに）で製作する技術、コイルターン間を離型する技術が知られる。しかし、超電導コイルを非含浸で製作する場合は、機械的強度が低下するというデメリットが生じる。
【０００５】
また、コイルターン間を離型する技術としては、超電導線材と離型材テープを共巻する技術が知られている。しかし、この技術では、離型材テープの厚み分だけ、超電導コイルの外径が増大してしまい、超電導コイルとしての電流密度が低下してしまうという課題がある。また、離型材テープの厚みを薄くする試みもなされたが、薄い離型材テープは、扱いが難しく、容易に断線したり変形したりしてしまう。このため、離型材テープを薄くすることによる電流密度の向上にも限界がある。これらの事情から、コイルターン間を離型せずとも、超電導線材の層間剥離による劣化を回避することが求められている。
【０００６】
超電導線材自体に離型作用を持たせる技術としては、２枚の超電導線材を重ねた（束ねた）構造（いわゆるバンドル構造）において、超電導線材の幅方向の端部同士を結合させることで、超電導線材の幅方向の中央部付近に空洞を作る技術が知られている。しかし、この技術では、超電導線材の幅方向の端部の結合部分を長手方向に安定して形成するのが難しい。実際には長手方向の超電導線材同士の間に隙間ができてしまい、この隙間部分に含浸樹脂が入り込んで劣化してしまうという課題がある。また、この技術では、離型材テープが不要であるが、ターン間の絶縁材は必要となるため、絶縁材を共巻きすることで電流密度が低下するという課題がある。
【０００７】
また、超電導線材の幅方向の端部を金属部材で接続し、テープ面には非接着層を設ける技術が知られている。この技術では、金属部材を追加することにより電流密度が低下するという課題がある。
【０００８】
また、２枚の超電導線材の間に錫からなる接合材を満たす技術が知られている。この技術では、超電導線材同士の間に含浸樹脂が入り込まないが、２枚の超電導線材同士が錫により強固に固着されてしまうため、離型作用が得られず、超電導線材の層間剥離による劣化を回避することが困難であるという課題がある。また、超電導線材の周囲に離型材を塗布する技術が知られている。しかし、この技術は、含浸コイルを製作したときに、超電導線材が周囲の含浸樹脂層から離型されてしまい、熱伝導が阻害されてしまうという課題がある。
【０００９】
同様の着想で複数枚の超電導線材を束ねる技術として、複数枚の超電導線材を束ねて周囲を絶縁テープでラップ巻きし、超電導線材の間には、離型材を設ける技術が知られている。この技術では、樹脂含浸コイルを製作した場合に、絶縁テープ同士の隙間から染み込んだ含浸樹脂が超電導線材同士の間に入り込み、離型材と混合したり、置き換わったりすることで、離型作用を阻害するおそれがあるという課題がある。また、超電導線材同士が互いに接着されていない状態で束ねられているので、束ねた超電導線材同士がテープ幅方向に位置ずれしてしまうという課題がある。
【００１０】
本発明の実施形態は、このような事情を考慮してなされたもので、熱伝導が良く、超電導層の劣化が生じにくいバンドル型超電導線材とし、かつバンドル型超電導線材を構成する複数枚の超電導線材同士のテープ幅方向の位置ずれを抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
（【００１１】以降は省略されています）

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