超電導ケーブルの製造方法、超電導ケーブル、および薄膜超電導線材
【課題】交流損失を低減することのできる超電導ケーブルの製造方法、超電導ケーブル、および薄膜超電導線材を提供する。
【解決手段】超電導ケーブルの製造方法は、以下の工程を備えている。超電導線材１１６を準備する。フォーマの外周に対応した形状となるように、超電導線材１１６を成形して超電導線材１１０とする。好ましくは、超電導線材１１６にスパイラル状の歪を与えるように成形する。超電導線材１１０をフォーマの外周に巻付ける。製造された超電導ケーブルは、フォーマと、フォーマの外周にスパイラル状に巻付けられた複数の超電導線材１１０とを備えており、複数の超電導線材のパッキング率は９３％以上である。また、製造された超電導線材は、円弧状の断面形状を有しており、かつスパイラル形状を有している。
【解決手段】超電導ケーブルの製造方法は、以下の工程を備えている。超電導線材１１６を準備する。フォーマの外周に対応した形状となるように、超電導線材１１６を成形して超電導線材１１０とする。好ましくは、超電導線材１１６にスパイラル状の歪を与えるように成形する。超電導線材１１０をフォーマの外周に巻付ける。製造された超電導ケーブルは、フォーマと、フォーマの外周にスパイラル状に巻付けられた複数の超電導線材１１０とを備えており、複数の超電導線材のパッキング率は９３％以上である。また、製造された超電導線材は、円弧状の断面形状を有しており、かつスパイラル形状を有している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超電導ケーブルの製造方法、超電導ケーブル、および薄膜超電導線材に関し、より特定的には、交流損失を低減することのできる超電導ケーブルの製造方法、超電導ケーブル、および薄膜超電導線材に関する。
【背景技術】
【０００２】
超電導ケーブルは、送電容量の大容量化・および送電の低損失化を図ることのできる電線として広く知られている。図１０（ａ）は、従来の超電導ケーブルを模式的に示す概略断面図である。図１０（ｂ）は（ａ）のＡ５００部拡大図である。図１０（ａ）および（ｂ）を参照して、従来の超電導ケーブル５００は、フォーマ５０１と、フォーマ５０１の外周に配置された複数の超電導線材５１０（薄膜超電導線材）とを備えている。複数の超電導線材５１０の各々は、基板５１３と、基板５１３上に形成された中間層５１４と、中間層５１４上に形成されたＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7よりなる超電導層５１５とを含んでおり、テープ状の形状をしている。なお、超電導層５１５上には少なくとも銀、銅などからなる保護層（図示せず）が設けられている。
【０００３】
超電導ケーブルにおいては、交流損失を低減することが課題となっている。すなわち、超電導線材５１０の各々は剛性のあるテープ状の形状をしているので、円の断面を有するフォーマ５０１に対して超電導線材５１０の各々を巻き付けると、断面で見た場合の超電導線材５１０の各々の分布は円形状ではなくなる。その結果、超電導線材５１０の各々からは、フォーマ５０１の円周方向に沿った磁界ではなく、矢印Ｂ５００で示すような波状の磁界が発生する。この波状の磁界は、超電導線材５１０の主面に対して垂直な成分を含んでおり、この垂直な成分の磁界が大きな交流損失を生じさせる。
【０００４】
ここで、超電導ケーブルの交流損失を低減するための技術が、たとえば非特許文献１に記載されている。非特許文献１では、超電導線材の幅を狭くし、かつ超電導線材同士の間隔を小さくすることにより、超電導線材の各々の分布を円形状に近づけ、超電導線材の主面に対して垂直な成分の磁界の発生を抑止している。
【非特許文献１】雨宮尚之他、「ＹＢＣＯ超伝導送電ケーブルの交流損失低減−世界最小の交流損失達成−」、第７５回２００６年度秋季低温工学・超電導学会予稿集、２９８頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、超電導線材の幅を狭くすることは難しく、またフォーマの外周に配置する超電導線材同士の間隔を小さくすることは難しい。このため、非特許文献１の方法では交流損失を低減するのに限界があった。
【０００６】
従って、本発明の目的は、交流損失を低減することのできる超電導ケーブルの製造方法、超電導ケーブル、および超電導線材を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明における超電導ケーブルの製造方法は以下の工程を備えている。薄膜超電導線材を準備する。軸部の外周に対応した形状となるように、薄膜超電導線材を成形する。薄膜超電導線材を成形する工程の後で、薄膜超電導線材を軸部の外周に巻付ける。
【０００８】
本発明における超電導ケーブルの製造方法によれば、薄膜超電導線材が予め軸部の外周に対応した形状に成形されているので、軸部の外周に巻付けたときに薄膜超電導線材が軸部の外周に沿った形状となる。これにより、薄膜超電導線材に交流電流を流した際に、薄膜超電導線材の主面に対して垂直な成分の磁界が発生しにくくなるので、交流損失を低減することができる。
【０００９】
ここで、本発明において「薄膜超電導線材」とは、金属基材上に中間層を介して数μｍの厚さの超電導層を有する線材を意味している。
【００１０】
上記製造方法において好ましくは、薄膜超電導線材を成形する工程において、薄膜超電導線材にスパイラル状の歪を与える。これにより、薄膜超電導線材が、円形状の断面を有する軸部の外周に沿った形状となる。
【００１１】
上記製造方法において好ましくは、超電導線材を準備する工程は、金属基板を準備する工程と、金属基板上に超電導層を形成する工程と、金属基板の軟化温度以上の温度に金属基板を加熱する工程とを含んでいる。これにより、金属基板が軟化し、薄膜超電導線材の成形性が向上する。
【００１２】
上記製造方法において好ましくは、薄膜超電導線材を成形する工程は、円柱状体に対して薄膜超電導線材を巻付ける工程を含んでいる。これにより、軸部の外周に対応した形状に薄膜超電導線材を容易に成形することができる。
【００１３】
上記製造方法において好ましくは、円柱状体は、軸部の直径以下の直径を有している。また、上記製造方法において好ましくは、薄膜超電導線材を成形する工程における、円柱状体の中心軸に対する薄膜超電導線材の巻付け角は、薄膜超電導線材を巻付ける工程における、軸部に対する薄膜超電導線材の巻付け角以上である。これにより、薄膜超電導線材の弾性力に起因して成形後に薄膜超電導線材の成形の形状が緩和されても、軸部の外周に沿った形状を保持しやすくなる。
【００１４】
本発明の一の局面に従う超電導ケーブルは、上記の製造方法を用いて製造される。
本発明の他の局面に従う超電導ケーブルは、軸部と、軸部の外周にスパイラル状に巻付けられた複数の薄膜超電導線材とを備えている。複数の薄膜超電導線材のうち少なくとも１本は円弧状の断面形状を有している。
【００１５】
本発明のさらに他の局面に従う超電導ケーブルは、軸部と、軸部の外周にスパイラル状に巻付けられた複数の薄膜超電導線材とを備えている。複数の薄膜超電導線材のパッキング率は９３％以上である。
【００１６】
本発明の超電導ケーブルによれば、交流損失を低減することができる。
本発明の超電導ケーブルにおいて好ましくは、複数の薄膜超電導線材の幅は互いに異なっている。これにより、薄膜超電導線材同士のギャップがなるべく小さくなるように、互いに幅の異なる複数の薄膜超電導線材を適宜選択して使用することにより、層を構成する薄膜超電導線材の分布をより軸部に沿った形状に近づけることができる。
【００１７】
本発明の薄膜超電導線材は、円弧状の断面形状を有しており、かつスパイラル形状を有している。本発明の薄膜超電導線材を用いて超電導ケーブルを製造することにより、交流損失を低減することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の超電導ケーブルの製造方法、超電導ケーブル、および薄膜超電導線材によれば、交流損失を低減することできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の一実施の形態について、図面に基づいて説明する。
図１（ａ）は、本発明の一実施の形態における超電導ケーブルの構成を模式的に示す断面図である。図１（ｂ）は、（ａ）のＡ１００部拡大図である。図２は、本発明の一実施の形態における超電導ケーブルの構成を模式的に示す斜視図である。
【００２０】
図１（ａ）、（ｂ）をおよび図２参照して、本実施の形態における超電導ケーブル１００は、軸部としてのフォーマ１０１と、複数の超電導線材１１０（薄膜超電導線材）とを備えている。フォーマ１０１は、たとえば円の断面形状を有しており、絶縁被覆された銅線を複数本撚り合わせたものよりなっている。フォーマ１０１の外周には複数の超電導線材１１０の各々が巻付けられている。超電導線材１１０の各々は、曲率半径ｒの円弧状の断面形状を有している。この曲率半径ｒはフォーマ１０１の半径と同じであることが好ましい。また、複数の超電導線材１１０のパッキング率は９３％以上となっている。
【００２１】
複数の超電導線材１１０の各々はスパイラル形状を有しており、基板１１３と、基板１１３上に形成された中間層１１４と、中間層１１４上に形成された超電導層１１５とを含んでいる。基板１１３は、たとえばステンレス、ハステロイ、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金、ニッケル、ニッケル合金からなる群より選ばれる少なくとも１種以上の材料よりなっている。これらの材料よりなる基板１１３を用いることにより、超電導層１１５を配向させ易くなる。複数の超電導線材１１０の各々の幅Ｗは、互いに異なっていてもよい。
【００２２】
中間層１１４は配向層および拡散防止層として機能する。中間層１１４はたとえば岩石型、ペロブスカイト型、またはパイロクロア型のいずれかの結晶構造を有する酸化物よりなっており、具体的には、酸化セリウム、イットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）、酸化マグネシウム、酸化イットリウム、酸化イッテルビウム、またはバリウムジルコニアなどの材質よりなっている。
【００２３】
超電導層１１５は、たとえばＲＥ１２３系の組成を有している。ここで、「ＲＥ１２３系の組成」とは、ＲＥxＢａyＣｕzＯ7-dにおいて、０．７≦ｘ≦１．３、１．７≦ｙ≦２．３、２．７≦ｚ≦３．３であることを意味する。また、「ＲＥ１２３系」のＲＥは、希土類元素およびイットリウム元素の少なくともいずれかを含む材質を意味する。また、希土類元素としては、たとえばネオジム（Ｎｄ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、ホルミニウム（Ｈｏ）、サマリウム（Ｓｍ）などが含まれる。ＲＥ１２３系の組成を有する超電導層を含む超電導線材は比較的薄いので、成形性に優れている。
【００２４】
続いて、本実施の形態における超電導ケーブルの製造方法について説明する。
図３を参照して、直線形状を有する超電導線材１１６を準備する。この超電導線材１１６はたとえば以下の方法で準備される。始めに、直線形状を有する基板１１３（金属基板）を準備する。続いて、基板１１３上に中間層１１４を形成する。次に、中間層１１４上に超電導層１１５を形成する。形成された超電導層１１５の結晶は中間層１１４の結晶方位の影響を受けて配向する。超電導層１１５は、たとえばレーザ蒸着法、スパッタリング法、または電子ビーム蒸着法などの気相法や、ＭＯＤ法などの液相法を用いて形成される。なお、中間層１１４は省略されてもよく、たとえば銀、銅などからなる保護層（図示せず）を超電導層１１５上にさらに形成してもよい。
【００２５】
ここで、超電導線材１１０を準備する際に、基板１１３の軟化温度以上の温度（たとえば基板１１３がステンレスよりなる場合、４００〜５００℃の温度）に基板１１３を加熱してもよい。この加熱は、たとえば中間層１１４または超電導層１１５を形成する際に行なわれてもよい。この加熱により、基板１１３が軟化し、超電導線材の成形性が向上する。また、中間層１１４または超電導層１１５を形成する際にこの加熱を行なうことにより、中間層１１４または超電導層１１５の品質を向上することができる。
【００２６】
図４を参照して、次に、フォーマ１０１（図１（ａ））の外周に対応した形状となるように、超電導線材１１６を成形する。具体的には、直線形状を有する超電導線材１１６を、円筒形状を有する自転する回転軸１２０（円柱状体）に対してリール１２１から送出す。そして、回転軸１２０に超電導線材１１６を半回程度または複数回巻付けた後で、リール１２２で巻取る。これにより、超電導線材１１６にスパイラル状の歪が加えられる。なお、この成形は、超電導線材の臨界電流密度に悪影響を与えない程度の大きさの張力を超電導線材に加えながら行なうことが好ましい。張力はたとえば１〜５ｋｇｆ／ｍｍ2であることが好ましく、約３ｋｇｆ／ｍｍ2であることがより好ましい。また、回転軸１２０は回転せずに静止していてもよく、少なくとも円柱状であればよい。また、リール１２１、１２２の直径は回転軸１２０の直径よりも十分大きいことが好ましい。
【００２７】
成形後の超電導線材の構成を図５（ａ）および（ｂ）に示す。図５（ａ）は側面図であり、（ｂ）は端面図である。図５（ａ）および（ｂ）を参照して、成形後の超電導線材１１０はスパイラル形状を有しており、直線形状であった成形前（図３）と比較して、端面から見た場合に、点線で示されるフォーマ１０１の外周に対応した形状となっている。また、超電導線材１１０は円弧状の断面形状を有している。
【００２８】
図６を参照して、次に、超電導線材１１０をフォーマ１０１の外周に巻付ける。ここで、図４および図６を参照して、回転軸１２０に対する超電導線材１１６の巻付け角、すなわち送出される超電導線材１１６と回転軸１２０の中心軸とのなす角α１は、フォーマ１０１に対する超電導線材１１０の巻付け角、すなわち送出される超電導線材１１０とフォーマ１０１の中心軸とのなす角α２以上であることが好ましい。また、回転軸１２０の直径ｄ１は、フォーマ１０１の直径ｄ２以下であることが好ましい。これにより、成形後に超電導線材１１０の弾性力により超電導線材１１０のスパイラル形状が緩和されても、フォーマ１０１の外周に沿った形状を保持しやすくなる。具体的には、角α１は巻きピッチに依存した角度（たとえば約４５°）であり、直径ｄ１は約１０〜２０ｍｍ、好ましくは１５ｍｍである。以上の工程により、図１（ａ）および（ｂ）に示す超電導ケーブル１００が完成する。
【００２９】
本実施の形態における超電導ケーブル１００およびその製造方法によれば、超電導線材１１０が予めフォーマ１０１の外周に対応した形状に成形されているので、フォーマ１０１の外周に巻付けたときに超電導線材１１０がフォーマ１０１の外周に沿った形状となる。これにより、超電導線材１１０に交流電流を流した際に、図１（ｂ）に示すようにフォーマ１０１の円周方向に沿った磁界Ｂ１００が発生し、超電導線材１１０の主面に対して垂直な成分の磁界が発生しにくくなるので、交流損失を低減することができる。
【００３０】
また、超電導線材１１６にスパイラル状の歪を与えることにより、超電導線材１１０が、円形状の断面を有するフォーマ１０１の外周に沿った形状となる。
【００３１】
また、超電導線材１１６を準備する工程は、基板１１３を準備する工程と、基板１１３上に超電導層１１５を形成する工程とを含んでいる。これにより、薄膜超電導線材が得られ、超電導線材１１６の成形性が向上する。
【００３２】
なお、本発明の超電導ケーブルにおいては、軸部に巻付けられる複数の超電導線材のうち少なくとも１本が、上述した製造方法により製造されればよく、また円弧状の断面形状を有していればよい。
【００３３】
さらに、本実施の形態においては、超電導ケーブルが図１（ａ）および（ｂ）に示す構成を有している場合について示したが、本発明の超電導ケーブルは、このような場合の他、たとえば図７に示す構成を有していてもよい。
【００３４】
図７を参照して、超電導ケーブル４００は、フォーマ４０１と、第１層目を構成する複数の超電導線材４０２と、第２層目を構成する複数の超電導線材４０３と、第３層目を構成する複数の超電導線材４０４と、第４層目を構成する複数の超電導線材４０５とを備えている。第１層目を構成する複数の超電導線材４０２の各々は、円筒状もしくは円柱状のフォーマ４０１の外周面にスパイラル状に巻付けられている。複数の超電導線材４０２の各々は、フォーマ４０１の図中端面から見て反時計回りに巻付けられている。第２層目を構成する複数の超電導線材４０３の各々は、フォーマ４０１の図中端面から見て時計回りに、複数の超電導線材４０２の外周面にスパイラル状に巻付けられている。第３層目を構成する複数の超電導線材４０４の各々は、フォーマ４０１の図中端面から見て反時計回りに、複数の超電導線材４０３の外周面にスパイラル状に巻付けられている。第４層目を構成する複数の超電導線材４０５の各々は、フォーマ４０１の図中端面から見て時計回りに、複数の超電導線材４０４の外周面にスパイラル状に巻付けられている。なお、第１層目〜第４層目の超電導線材４０２〜４０５の巻回方向はこれに限定されるものではなく、如何なる方向に巻回されていてもよい。
【実施例】
【００３５】
始めに、本発明例１、本発明例２、比較例１、および比較例２として、図７に示すような形態、すなわち４層の超電導線材でフォーマを被覆した形態の超電導ケーブルを製造した。具体的には以下の製造方法により超電導ケーブルを製造した。
【００３６】
本発明例１：超電導線材として厚みＴ（図３）が０．１７ｍｍ、幅Ｗ（図３）が４ｍｍの直線状のものを準備した。次に、この超電導線材に対して本発明の製造方法を用いてスパイラル状の歪を加えた。スパイラル状の歪を加えた後の超電導線材の写真を図８に示し、その後リールに巻取り、再度リールから巻き戻した後の状態の超電導線材の写真を図９に示す。図８および図９を参照して、一度リールに巻き取るとスパイラル歪が緩和されている（スパイラルのピッチが大きくなっている）。次に、このスパイラル形状の超電導線材をフォーマに巻付けた。フォーマとしては直径が１８ｍｍのもの準備した。超電導線材をフォーマに巻付ける際には、第１層目および第３層目の超電導層についてはＳ字方向（フォーマの一方の端部から見て時計回りの方向）にスパイラル状に巻付け、第２層目および第４層目の超電導層についてはＺ字方向（フォーマの一方の端部から見て反時計回りの方向）にスパイラル状に巻付けた。超電導線材の巻きピッチＰは２００ｍｍとした。巻きピッチＰとは、図２に示すように、超電導線材が軸体の周りを一周して元の位置に戻るまでの軸体の長手方向に沿った長さである。第１層目〜第４層目の各層の間には０．１４ｍｍの厚みの層間紙を挿入した。
【００３７】
本発明例２：超電導線材として幅が４．１ｍｍおよび４．２ｍｍのものを準備した。超電導線材を巻付ける際には、超電導線材同士のギャップＧ（図１（ａ））がなるべく小さくなるように、４．１ｍｍの幅の超電導線材と４．２ｍｍの幅の超電導線材との間で巻付ける超電導線材を適宜選択した。これ以外の製造条件は上述の本発明例１と同様にした。
【００３８】
比較例１：超電導線材として幅が２ｍｍのものを準備した。そして、この超電導線材に対してスパイラル状の歪を加えずに、直線状の形態を有する超電導線材をそのまま巻付けに使用した。これ以外の製造条件は上述の本発明例１と同様にした。
【００３９】
比較例２：超電導線材として幅が４ｍｍのもの（本発明例１と同じ超電導線材）を準備した。そして、この超電導線材に対してスパイラル状の歪を加えずに、直線状の形態を有する超電導線材をそのまま巻付けに使用した。これ以外の製造条件は上述の本発明例１と同様にした。
【００４０】
次に、得られた超電導ケーブルの各々について、各層のパッキング率を測定した。パッキング率は、以下の式１から測定した。
【００４１】
【数１】
【００４２】
ここで、式（１）における巻付け前の超伝導線材の厚みとは、図３に示す巻付け前の超伝導線材の厚みＴである。また、巻付け後の超伝導線材の厚みとは、本発明例１および２においては、図１（ｂ）に示す巻付け後の超伝導線材の厚みＴ１１０であり、比較例１および２においては、図１０（ｂ）に示す巻付け後の超伝導線材の厚みＴ５１０である。本発明例１、本発明例２、比較例１、および比較例２の各々における製造条件およびパッキング率などを表１〜表４に示す。
【００４３】
【表１】
【００４４】
【表２】
【００４５】
【表３】
【００４６】
【表４】
【００４７】
続いて、超電導ケーブルの各々に表１〜表４に示す大きさの交流電流を流し、１ｋＡの交流電流あたりの損失を測定した。その結果、本発明例１の交流損失は０．１１Ｗ／ｍであり、本発明例２の交流損失は０．１０Ｗ／ｍであった。また、比較例１の交流損失は０．１１Ｗ／ｍであり、比較例２の交流損失は０．２０Ｗ／ｍであった。
【００４８】
表１〜表４および上述の交流損失の測定結果を参照して、同じ超電導線材を用いた本発明例１と比較例２とを比較すると、スパイラル形状に成形した超電導線材を使用した本発明例１のパッキング率（９３％）が、直線形状の超電導線材のまま使用した比較例２のパッキング率（７０％）よりも高くなっている。これは、比較例１および２のように直線形状の超電導線材を巻付けた場合、図１０（ｂ）に示すように超電導線材５１０の幅方向における両端部が軸部（フォーマ５０１）の外周に密着しにくく、超電導線材の層の厚みＴ５１０が増加するためである。その結果、本発明例１の交流損失（０．１１Ｗ／ｍ）が、比較例２の交流損失（０．２０Ｗ／ｍ）よりも低くなっている。
【００４９】
また、本発明例１と本発明例２とを比較すると、本発明例２の交流損失（０．１０Ｗ／ｍ）が、本発明例１の交流損失（０．１１Ｗ／ｍ）よりも低くなっている。これは、超電導線材同士のギャップＧがなるべく小さくなるように、互いに幅の異なる複数の超電導線材を適宜選択したためである。
【００５０】
なお、比較例１と比較例２とを比較すると、幅の狭い超電導線材を使用した比較例１のパッキング率（７８％）方が、幅の広い超電導線材を使用した比較例２のパッキング率（７０％）よりも高くなっている。
【００５１】
以上の結果より、本発明によれば交流損失を低減できることがわかる。
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明は、大容量の送電ケーブルとして利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】（ａ）は、本発明の一実施の形態における超電導ケーブルの構成を模式的に示す断面図である。（ｂ）は、（ａ）のＡ１００部拡大図である。
【図２】本発明の一実施の形態における超電導ケーブルの構成を模式的に示す斜視図である。
【図３】本発明の一実施の形態における超電導ケーブルの製造方法の第１工程を示す図である。
【図４】本発明の一実施の形態における超電導ケーブルの製造方法の第２工程を示す図である。
【図５】スパイラル状の歪を加えた後の超電導線材の構成を模式的に示す図である。（ａ）は側面図であり、（ｂ）は端面図である。
【図６】本発明の一実施の形態における超電導ケーブルの製造方法の第３工程を示す図である。
【図７】本発明の一実施の形態における超電導ケーブルの変形例の構成を模式的に示す斜視図である。
【図８】スパイラル状の歪を加えた後の超電導線材の写真である。
【図９】スパイラル状の歪を加えた後リールに巻取り、再度リールから巻き戻した後の状態の超電導線材の写真である。
【図１０】（ａ）は、従来の超電導ケーブルを模式的に示す概略断面図である。（ｂ）は（ａ）のＡ５００部拡大図である。
【符号の説明】
【００５４】
１００，４００，５００ 超電導ケーブル、１０１，４０１，５０１ フォーマ、１１０，１１６，４０２〜４０５，５１０ 超電導線材、１１３，５１３ 基板、１１４，５１４ 中間層、１１５，５１５ 超電導層、１２０ 回転軸、１２１，１２２ リール。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超電導ケーブルの製造方法、超電導ケーブル、および薄膜超電導線材に関し、より特定的には、交流損失を低減することのできる超電導ケーブルの製造方法、超電導ケーブル、および薄膜超電導線材に関する。
【背景技術】
【０００２】
超電導ケーブルは、送電容量の大容量化・および送電の低損失化を図ることのできる電線として広く知られている。図１０（ａ）は、従来の超電導ケーブルを模式的に示す概略断面図である。図１０（ｂ）は（ａ）のＡ５００部拡大図である。図１０（ａ）および（ｂ）を参照して、従来の超電導ケーブル５００は、フォーマ５０１と、フォーマ５０１の外周に配置された複数の超電導線材５１０（薄膜超電導線材）とを備えている。複数の超電導線材５１０の各々は、基板５１３と、基板５１３上に形成された中間層５１４と、中間層５１４上に形成されたＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7よりなる超電導層５１５とを含んでおり、テープ状の形状をしている。なお、超電導層５１５上には少なくとも銀、銅などからなる保護層（図示せず）が設けられている。
【０００３】
超電導ケーブルにおいては、交流損失を低減することが課題となっている。すなわち、超電導線材５１０の各々は剛性のあるテープ状の形状をしているので、円の断面を有するフォーマ５０１に対して超電導線材５１０の各々を巻き付けると、断面で見た場合の超電導線材５１０の各々の分布は円形状ではなくなる。その結果、超電導線材５１０の各々からは、フォーマ５０１の円周方向に沿った磁界ではなく、矢印Ｂ５００で示すような波状の磁界が発生する。この波状の磁界は、超電導線材５１０の主面に対して垂直な成分を含んでおり、この垂直な成分の磁界が大きな交流損失を生じさせる。
【０００４】
ここで、超電導ケーブルの交流損失を低減するための技術が、たとえば非特許文献１に記載されている。非特許文献１では、超電導線材の幅を狭くし、かつ超電導線材同士の間隔を小さくすることにより、超電導線材の各々の分布を円形状に近づけ、超電導線材の主面に対して垂直な成分の磁界の発生を抑止している。
【非特許文献１】雨宮尚之他、「ＹＢＣＯ超伝導送電ケーブルの交流損失低減−世界最小の交流損失達成−」、第７５回２００６年度秋季低温工学・超電導学会予稿集、２９８頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、超電導線材の幅を狭くすることは難しく、またフォーマの外周に配置する超電導線材同士の間隔を小さくすることは難しい。このため、非特許文献１の方法では交流損失を低減するのに限界があった。
【０００６】
従って、本発明の目的は、交流損失を低減することのできる超電導ケーブルの製造方法、超電導ケーブル、および超電導線材を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明における超電導ケーブルの製造方法は以下の工程を備えている。薄膜超電導線材を準備する。軸部の外周に対応した形状となるように、薄膜超電導線材を成形する。薄膜超電導線材を成形する工程の後で、薄膜超電導線材を軸部の外周に巻付ける。
【０００８】
本発明における超電導ケーブルの製造方法によれば、薄膜超電導線材が予め軸部の外周に対応した形状に成形されているので、軸部の外周に巻付けたときに薄膜超電導線材が軸部の外周に沿った形状となる。これにより、薄膜超電導線材に交流電流を流した際に、薄膜超電導線材の主面に対して垂直な成分の磁界が発生しにくくなるので、交流損失を低減することができる。
【０００９】
ここで、本発明において「薄膜超電導線材」とは、金属基材上に中間層を介して数μｍの厚さの超電導層を有する線材を意味している。
【００１０】
上記製造方法において好ましくは、薄膜超電導線材を成形する工程において、薄膜超電導線材にスパイラル状の歪を与える。これにより、薄膜超電導線材が、円形状の断面を有する軸部の外周に沿った形状となる。
【００１１】
上記製造方法において好ましくは、超電導線材を準備する工程は、金属基板を準備する工程と、金属基板上に超電導層を形成する工程と、金属基板の軟化温度以上の温度に金属基板を加熱する工程とを含んでいる。これにより、金属基板が軟化し、薄膜超電導線材の成形性が向上する。
【００１２】
上記製造方法において好ましくは、薄膜超電導線材を成形する工程は、円柱状体に対して薄膜超電導線材を巻付ける工程を含んでいる。これにより、軸部の外周に対応した形状に薄膜超電導線材を容易に成形することができる。
【００１３】
上記製造方法において好ましくは、円柱状体は、軸部の直径以下の直径を有している。また、上記製造方法において好ましくは、薄膜超電導線材を成形する工程における、円柱状体の中心軸に対する薄膜超電導線材の巻付け角は、薄膜超電導線材を巻付ける工程における、軸部に対する薄膜超電導線材の巻付け角以上である。これにより、薄膜超電導線材の弾性力に起因して成形後に薄膜超電導線材の成形の形状が緩和されても、軸部の外周に沿った形状を保持しやすくなる。
【００１４】
本発明の一の局面に従う超電導ケーブルは、上記の製造方法を用いて製造される。
本発明の他の局面に従う超電導ケーブルは、軸部と、軸部の外周にスパイラル状に巻付けられた複数の薄膜超電導線材とを備えている。複数の薄膜超電導線材のうち少なくとも１本は円弧状の断面形状を有している。
【００１５】
本発明のさらに他の局面に従う超電導ケーブルは、軸部と、軸部の外周にスパイラル状に巻付けられた複数の薄膜超電導線材とを備えている。複数の薄膜超電導線材のパッキング率は９３％以上である。
【００１６】
本発明の超電導ケーブルによれば、交流損失を低減することができる。
本発明の超電導ケーブルにおいて好ましくは、複数の薄膜超電導線材の幅は互いに異なっている。これにより、薄膜超電導線材同士のギャップがなるべく小さくなるように、互いに幅の異なる複数の薄膜超電導線材を適宜選択して使用することにより、層を構成する薄膜超電導線材の分布をより軸部に沿った形状に近づけることができる。
【００１７】
本発明の薄膜超電導線材は、円弧状の断面形状を有しており、かつスパイラル形状を有している。本発明の薄膜超電導線材を用いて超電導ケーブルを製造することにより、交流損失を低減することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の超電導ケーブルの製造方法、超電導ケーブル、および薄膜超電導線材によれば、交流損失を低減することできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の一実施の形態について、図面に基づいて説明する。
図１（ａ）は、本発明の一実施の形態における超電導ケーブルの構成を模式的に示す断面図である。図１（ｂ）は、（ａ）のＡ１００部拡大図である。図２は、本発明の一実施の形態における超電導ケーブルの構成を模式的に示す斜視図である。
【００２０】
図１（ａ）、（ｂ）をおよび図２参照して、本実施の形態における超電導ケーブル１００は、軸部としてのフォーマ１０１と、複数の超電導線材１１０（薄膜超電導線材）とを備えている。フォーマ１０１は、たとえば円の断面形状を有しており、絶縁被覆された銅線を複数本撚り合わせたものよりなっている。フォーマ１０１の外周には複数の超電導線材１１０の各々が巻付けられている。超電導線材１１０の各々は、曲率半径ｒの円弧状の断面形状を有している。この曲率半径ｒはフォーマ１０１の半径と同じであることが好ましい。また、複数の超電導線材１１０のパッキング率は９３％以上となっている。
【００２１】
複数の超電導線材１１０の各々はスパイラル形状を有しており、基板１１３と、基板１１３上に形成された中間層１１４と、中間層１１４上に形成された超電導層１１５とを含んでいる。基板１１３は、たとえばステンレス、ハステロイ、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金、ニッケル、ニッケル合金からなる群より選ばれる少なくとも１種以上の材料よりなっている。これらの材料よりなる基板１１３を用いることにより、超電導層１１５を配向させ易くなる。複数の超電導線材１１０の各々の幅Ｗは、互いに異なっていてもよい。
【００２２】
中間層１１４は配向層および拡散防止層として機能する。中間層１１４はたとえば岩石型、ペロブスカイト型、またはパイロクロア型のいずれかの結晶構造を有する酸化物よりなっており、具体的には、酸化セリウム、イットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）、酸化マグネシウム、酸化イットリウム、酸化イッテルビウム、またはバリウムジルコニアなどの材質よりなっている。
【００２３】
超電導層１１５は、たとえばＲＥ１２３系の組成を有している。ここで、「ＲＥ１２３系の組成」とは、ＲＥxＢａyＣｕzＯ7-dにおいて、０．７≦ｘ≦１．３、１．７≦ｙ≦２．３、２．７≦ｚ≦３．３であることを意味する。また、「ＲＥ１２３系」のＲＥは、希土類元素およびイットリウム元素の少なくともいずれかを含む材質を意味する。また、希土類元素としては、たとえばネオジム（Ｎｄ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、ホルミニウム（Ｈｏ）、サマリウム（Ｓｍ）などが含まれる。ＲＥ１２３系の組成を有する超電導層を含む超電導線材は比較的薄いので、成形性に優れている。
【００２４】
続いて、本実施の形態における超電導ケーブルの製造方法について説明する。
図３を参照して、直線形状を有する超電導線材１１６を準備する。この超電導線材１１６はたとえば以下の方法で準備される。始めに、直線形状を有する基板１１３（金属基板）を準備する。続いて、基板１１３上に中間層１１４を形成する。次に、中間層１１４上に超電導層１１５を形成する。形成された超電導層１１５の結晶は中間層１１４の結晶方位の影響を受けて配向する。超電導層１１５は、たとえばレーザ蒸着法、スパッタリング法、または電子ビーム蒸着法などの気相法や、ＭＯＤ法などの液相法を用いて形成される。なお、中間層１１４は省略されてもよく、たとえば銀、銅などからなる保護層（図示せず）を超電導層１１５上にさらに形成してもよい。
【００２５】
ここで、超電導線材１１０を準備する際に、基板１１３の軟化温度以上の温度（たとえば基板１１３がステンレスよりなる場合、４００〜５００℃の温度）に基板１１３を加熱してもよい。この加熱は、たとえば中間層１１４または超電導層１１５を形成する際に行なわれてもよい。この加熱により、基板１１３が軟化し、超電導線材の成形性が向上する。また、中間層１１４または超電導層１１５を形成する際にこの加熱を行なうことにより、中間層１１４または超電導層１１５の品質を向上することができる。
【００２６】
図４を参照して、次に、フォーマ１０１（図１（ａ））の外周に対応した形状となるように、超電導線材１１６を成形する。具体的には、直線形状を有する超電導線材１１６を、円筒形状を有する自転する回転軸１２０（円柱状体）に対してリール１２１から送出す。そして、回転軸１２０に超電導線材１１６を半回程度または複数回巻付けた後で、リール１２２で巻取る。これにより、超電導線材１１６にスパイラル状の歪が加えられる。なお、この成形は、超電導線材の臨界電流密度に悪影響を与えない程度の大きさの張力を超電導線材に加えながら行なうことが好ましい。張力はたとえば１〜５ｋｇｆ／ｍｍ2であることが好ましく、約３ｋｇｆ／ｍｍ2であることがより好ましい。また、回転軸１２０は回転せずに静止していてもよく、少なくとも円柱状であればよい。また、リール１２１、１２２の直径は回転軸１２０の直径よりも十分大きいことが好ましい。
【００２７】
成形後の超電導線材の構成を図５（ａ）および（ｂ）に示す。図５（ａ）は側面図であり、（ｂ）は端面図である。図５（ａ）および（ｂ）を参照して、成形後の超電導線材１１０はスパイラル形状を有しており、直線形状であった成形前（図３）と比較して、端面から見た場合に、点線で示されるフォーマ１０１の外周に対応した形状となっている。また、超電導線材１１０は円弧状の断面形状を有している。
【００２８】
図６を参照して、次に、超電導線材１１０をフォーマ１０１の外周に巻付ける。ここで、図４および図６を参照して、回転軸１２０に対する超電導線材１１６の巻付け角、すなわち送出される超電導線材１１６と回転軸１２０の中心軸とのなす角α１は、フォーマ１０１に対する超電導線材１１０の巻付け角、すなわち送出される超電導線材１１０とフォーマ１０１の中心軸とのなす角α２以上であることが好ましい。また、回転軸１２０の直径ｄ１は、フォーマ１０１の直径ｄ２以下であることが好ましい。これにより、成形後に超電導線材１１０の弾性力により超電導線材１１０のスパイラル形状が緩和されても、フォーマ１０１の外周に沿った形状を保持しやすくなる。具体的には、角α１は巻きピッチに依存した角度（たとえば約４５°）であり、直径ｄ１は約１０〜２０ｍｍ、好ましくは１５ｍｍである。以上の工程により、図１（ａ）および（ｂ）に示す超電導ケーブル１００が完成する。
【００２９】
本実施の形態における超電導ケーブル１００およびその製造方法によれば、超電導線材１１０が予めフォーマ１０１の外周に対応した形状に成形されているので、フォーマ１０１の外周に巻付けたときに超電導線材１１０がフォーマ１０１の外周に沿った形状となる。これにより、超電導線材１１０に交流電流を流した際に、図１（ｂ）に示すようにフォーマ１０１の円周方向に沿った磁界Ｂ１００が発生し、超電導線材１１０の主面に対して垂直な成分の磁界が発生しにくくなるので、交流損失を低減することができる。
【００３０】
また、超電導線材１１６にスパイラル状の歪を与えることにより、超電導線材１１０が、円形状の断面を有するフォーマ１０１の外周に沿った形状となる。
【００３１】
また、超電導線材１１６を準備する工程は、基板１１３を準備する工程と、基板１１３上に超電導層１１５を形成する工程とを含んでいる。これにより、薄膜超電導線材が得られ、超電導線材１１６の成形性が向上する。
【００３２】
なお、本発明の超電導ケーブルにおいては、軸部に巻付けられる複数の超電導線材のうち少なくとも１本が、上述した製造方法により製造されればよく、また円弧状の断面形状を有していればよい。
【００３３】
さらに、本実施の形態においては、超電導ケーブルが図１（ａ）および（ｂ）に示す構成を有している場合について示したが、本発明の超電導ケーブルは、このような場合の他、たとえば図７に示す構成を有していてもよい。
【００３４】
図７を参照して、超電導ケーブル４００は、フォーマ４０１と、第１層目を構成する複数の超電導線材４０２と、第２層目を構成する複数の超電導線材４０３と、第３層目を構成する複数の超電導線材４０４と、第４層目を構成する複数の超電導線材４０５とを備えている。第１層目を構成する複数の超電導線材４０２の各々は、円筒状もしくは円柱状のフォーマ４０１の外周面にスパイラル状に巻付けられている。複数の超電導線材４０２の各々は、フォーマ４０１の図中端面から見て反時計回りに巻付けられている。第２層目を構成する複数の超電導線材４０３の各々は、フォーマ４０１の図中端面から見て時計回りに、複数の超電導線材４０２の外周面にスパイラル状に巻付けられている。第３層目を構成する複数の超電導線材４０４の各々は、フォーマ４０１の図中端面から見て反時計回りに、複数の超電導線材４０３の外周面にスパイラル状に巻付けられている。第４層目を構成する複数の超電導線材４０５の各々は、フォーマ４０１の図中端面から見て時計回りに、複数の超電導線材４０４の外周面にスパイラル状に巻付けられている。なお、第１層目〜第４層目の超電導線材４０２〜４０５の巻回方向はこれに限定されるものではなく、如何なる方向に巻回されていてもよい。
【実施例】
【００３５】
始めに、本発明例１、本発明例２、比較例１、および比較例２として、図７に示すような形態、すなわち４層の超電導線材でフォーマを被覆した形態の超電導ケーブルを製造した。具体的には以下の製造方法により超電導ケーブルを製造した。
【００３６】
本発明例１：超電導線材として厚みＴ（図３）が０．１７ｍｍ、幅Ｗ（図３）が４ｍｍの直線状のものを準備した。次に、この超電導線材に対して本発明の製造方法を用いてスパイラル状の歪を加えた。スパイラル状の歪を加えた後の超電導線材の写真を図８に示し、その後リールに巻取り、再度リールから巻き戻した後の状態の超電導線材の写真を図９に示す。図８および図９を参照して、一度リールに巻き取るとスパイラル歪が緩和されている（スパイラルのピッチが大きくなっている）。次に、このスパイラル形状の超電導線材をフォーマに巻付けた。フォーマとしては直径が１８ｍｍのもの準備した。超電導線材をフォーマに巻付ける際には、第１層目および第３層目の超電導層についてはＳ字方向（フォーマの一方の端部から見て時計回りの方向）にスパイラル状に巻付け、第２層目および第４層目の超電導層についてはＺ字方向（フォーマの一方の端部から見て反時計回りの方向）にスパイラル状に巻付けた。超電導線材の巻きピッチＰは２００ｍｍとした。巻きピッチＰとは、図２に示すように、超電導線材が軸体の周りを一周して元の位置に戻るまでの軸体の長手方向に沿った長さである。第１層目〜第４層目の各層の間には０．１４ｍｍの厚みの層間紙を挿入した。
【００３７】
本発明例２：超電導線材として幅が４．１ｍｍおよび４．２ｍｍのものを準備した。超電導線材を巻付ける際には、超電導線材同士のギャップＧ（図１（ａ））がなるべく小さくなるように、４．１ｍｍの幅の超電導線材と４．２ｍｍの幅の超電導線材との間で巻付ける超電導線材を適宜選択した。これ以外の製造条件は上述の本発明例１と同様にした。
【００３８】
比較例１：超電導線材として幅が２ｍｍのものを準備した。そして、この超電導線材に対してスパイラル状の歪を加えずに、直線状の形態を有する超電導線材をそのまま巻付けに使用した。これ以外の製造条件は上述の本発明例１と同様にした。
【００３９】
比較例２：超電導線材として幅が４ｍｍのもの（本発明例１と同じ超電導線材）を準備した。そして、この超電導線材に対してスパイラル状の歪を加えずに、直線状の形態を有する超電導線材をそのまま巻付けに使用した。これ以外の製造条件は上述の本発明例１と同様にした。
【００４０】
次に、得られた超電導ケーブルの各々について、各層のパッキング率を測定した。パッキング率は、以下の式１から測定した。
【００４１】
【数１】
【００４２】
ここで、式（１）における巻付け前の超伝導線材の厚みとは、図３に示す巻付け前の超伝導線材の厚みＴである。また、巻付け後の超伝導線材の厚みとは、本発明例１および２においては、図１（ｂ）に示す巻付け後の超伝導線材の厚みＴ１１０であり、比較例１および２においては、図１０（ｂ）に示す巻付け後の超伝導線材の厚みＴ５１０である。本発明例１、本発明例２、比較例１、および比較例２の各々における製造条件およびパッキング率などを表１〜表４に示す。
【００４３】
【表１】
【００４４】
【表２】
【００４５】
【表３】
【００４６】
【表４】
【００４７】
続いて、超電導ケーブルの各々に表１〜表４に示す大きさの交流電流を流し、１ｋＡの交流電流あたりの損失を測定した。その結果、本発明例１の交流損失は０．１１Ｗ／ｍであり、本発明例２の交流損失は０．１０Ｗ／ｍであった。また、比較例１の交流損失は０．１１Ｗ／ｍであり、比較例２の交流損失は０．２０Ｗ／ｍであった。
【００４８】
表１〜表４および上述の交流損失の測定結果を参照して、同じ超電導線材を用いた本発明例１と比較例２とを比較すると、スパイラル形状に成形した超電導線材を使用した本発明例１のパッキング率（９３％）が、直線形状の超電導線材のまま使用した比較例２のパッキング率（７０％）よりも高くなっている。これは、比較例１および２のように直線形状の超電導線材を巻付けた場合、図１０（ｂ）に示すように超電導線材５１０の幅方向における両端部が軸部（フォーマ５０１）の外周に密着しにくく、超電導線材の層の厚みＴ５１０が増加するためである。その結果、本発明例１の交流損失（０．１１Ｗ／ｍ）が、比較例２の交流損失（０．２０Ｗ／ｍ）よりも低くなっている。
【００４９】
また、本発明例１と本発明例２とを比較すると、本発明例２の交流損失（０．１０Ｗ／ｍ）が、本発明例１の交流損失（０．１１Ｗ／ｍ）よりも低くなっている。これは、超電導線材同士のギャップＧがなるべく小さくなるように、互いに幅の異なる複数の超電導線材を適宜選択したためである。
【００５０】
なお、比較例１と比較例２とを比較すると、幅の狭い超電導線材を使用した比較例１のパッキング率（７８％）方が、幅の広い超電導線材を使用した比較例２のパッキング率（７０％）よりも高くなっている。
【００５１】
以上の結果より、本発明によれば交流損失を低減できることがわかる。
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明は、大容量の送電ケーブルとして利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】（ａ）は、本発明の一実施の形態における超電導ケーブルの構成を模式的に示す断面図である。（ｂ）は、（ａ）のＡ１００部拡大図である。
【図２】本発明の一実施の形態における超電導ケーブルの構成を模式的に示す斜視図である。
【図３】本発明の一実施の形態における超電導ケーブルの製造方法の第１工程を示す図である。
【図４】本発明の一実施の形態における超電導ケーブルの製造方法の第２工程を示す図である。
【図５】スパイラル状の歪を加えた後の超電導線材の構成を模式的に示す図である。（ａ）は側面図であり、（ｂ）は端面図である。
【図６】本発明の一実施の形態における超電導ケーブルの製造方法の第３工程を示す図である。
【図７】本発明の一実施の形態における超電導ケーブルの変形例の構成を模式的に示す斜視図である。
【図８】スパイラル状の歪を加えた後の超電導線材の写真である。
【図９】スパイラル状の歪を加えた後リールに巻取り、再度リールから巻き戻した後の状態の超電導線材の写真である。
【図１０】（ａ）は、従来の超電導ケーブルを模式的に示す概略断面図である。（ｂ）は（ａ）のＡ５００部拡大図である。
【符号の説明】
【００５４】
１００，４００，５００ 超電導ケーブル、１０１，４０１，５０１ フォーマ、１１０，１１６，４０２〜４０５，５１０ 超電導線材、１１３，５１３ 基板、１１４，５１４ 中間層、１１５，５１５ 超電導層、１２０ 回転軸、１２１，１２２ リール。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
薄膜超電導線材を準備する工程と、
軸部の外周に対応した形状となるように、前記薄膜超電導線材を成形する工程と、
前記薄膜超電導線材を成形する工程の後で、前記薄膜超電導線材を前記軸部の外周に巻付ける工程とを備えた、超電導ケーブルの製造方法。
【請求項２】
前記薄膜超電導線材を成形する工程において、前記薄膜超電導線材にスパイラル状の歪を与える、請求項１に記載の超電導ケーブルの製造方法。
【請求項３】
前記超電導線材を準備する工程は、金属基板を準備する工程と、前記金属基板上に超電導層を形成する工程と、前記金属基板の軟化温度以上の温度に前記金属基板を加熱する工程とを含む、請求項１または２に記載の超電導ケーブルの製造方法。
【請求項４】
前記薄膜超電導線材を成形する工程は、円柱状体に対して前記薄膜超電導線材を巻付ける工程を含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載の超電導ケーブルの製造方法。
【請求項５】
前記円柱状体は、前記軸部の直径以下の直径を有する、請求項４に記載の超電導ケーブルの製造方法。
【請求項６】
前記薄膜超電導線材を成形する工程における、前記円柱状体の中心軸に対する前記薄膜超電導線材の巻付け角は、前記薄膜超電導線材を巻付ける工程における、前記軸部に対する前記薄膜超電導線材の巻付け角以上である、請求項４または５に記載の超電導ケーブルの製造方法。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の製造方法を用いて製造された超電導ケーブル。
【請求項８】
軸部と、
前記軸部の外周にスパイラル状に巻付けられた複数の薄膜超電導線材とを備え、
前記複数の薄膜超電導線材のうち少なくとも１本は円弧状の断面形状を有する、超電導ケーブル。
【請求項９】
軸部と、
前記軸部の外周にスパイラル状に巻付けられた複数の薄膜超電導線材とを備え、
前記複数の薄膜超電導線材のパッキング率は９３％以上である、超電導ケーブル。
【請求項１０】
前記複数の薄膜超電導線材の幅は互いに異なる、請求項８または９に記載の超電導ケーブル。
【請求項１１】
円弧状の断面形状を有し、かつスパイラル形状を有する薄膜超電導線材。
【請求項１】
薄膜超電導線材を準備する工程と、
軸部の外周に対応した形状となるように、前記薄膜超電導線材を成形する工程と、
前記薄膜超電導線材を成形する工程の後で、前記薄膜超電導線材を前記軸部の外周に巻付ける工程とを備えた、超電導ケーブルの製造方法。
【請求項２】
前記薄膜超電導線材を成形する工程において、前記薄膜超電導線材にスパイラル状の歪を与える、請求項１に記載の超電導ケーブルの製造方法。
【請求項３】
前記超電導線材を準備する工程は、金属基板を準備する工程と、前記金属基板上に超電導層を形成する工程と、前記金属基板の軟化温度以上の温度に前記金属基板を加熱する工程とを含む、請求項１または２に記載の超電導ケーブルの製造方法。
【請求項４】
前記薄膜超電導線材を成形する工程は、円柱状体に対して前記薄膜超電導線材を巻付ける工程を含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載の超電導ケーブルの製造方法。
【請求項５】
前記円柱状体は、前記軸部の直径以下の直径を有する、請求項４に記載の超電導ケーブルの製造方法。
【請求項６】
前記薄膜超電導線材を成形する工程における、前記円柱状体の中心軸に対する前記薄膜超電導線材の巻付け角は、前記薄膜超電導線材を巻付ける工程における、前記軸部に対する前記薄膜超電導線材の巻付け角以上である、請求項４または５に記載の超電導ケーブルの製造方法。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の製造方法を用いて製造された超電導ケーブル。
【請求項８】
軸部と、
前記軸部の外周にスパイラル状に巻付けられた複数の薄膜超電導線材とを備え、
前記複数の薄膜超電導線材のうち少なくとも１本は円弧状の断面形状を有する、超電導ケーブル。
【請求項９】
軸部と、
前記軸部の外周にスパイラル状に巻付けられた複数の薄膜超電導線材とを備え、
前記複数の薄膜超電導線材のパッキング率は９３％以上である、超電導ケーブル。
【請求項１０】
前記複数の薄膜超電導線材の幅は互いに異なる、請求項８または９に記載の超電導ケーブル。
【請求項１１】
円弧状の断面形状を有し、かつスパイラル形状を有する薄膜超電導線材。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図１０】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図１０】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１０−８０１９９（Ｐ２０１０−８０１９９Ａ）
【公開日】平成２２年４月８日（２０１０．４．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２４５９９５（Ｐ２００８−２４５９９５）
【出願日】平成２０年９月２５日（２００８．９．２５）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２０年度独立行政法人新エネルギー・産業技術総合開発機構「イットリウム系超電導電力機器技術開発」に関する委託研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年４月８日（２０１０．４．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年９月２５日（２００８．９．２５）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２０年度独立行政法人新エネルギー・産業技術総合開発機構「イットリウム系超電導電力機器技術開発」に関する委託研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【Ｆターム（参考）】
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