ПРОВОД НА ОСНОВЕ ОКСИДНОГО СВЕРХПРОВОДНИКА И СВЕРХПРОВОДЯЩАЯ КАТУШКА Российский патент 2016 года по МПК H01B12/06 H01F6/06 

Область техники

[0001] Настоящее изобретение относится к проводу на основе оксидного сверхпроводника и сверхпроводящей катушке.

Испрашивается приоритет заявки на патент Японии с порядковым № 2012-131927, поданной 11 июня 2012 года, содержание которой включено сюда посредством ссылки.

Предпосылки создания изобретения

[0002] Провод на основе металлического сверхпроводника, например, на основе NbTi, который используется в традиционном уровне техники, предлагается, например, круглого или углового сечения, и степень свободы для его формы высока.

С другой стороны, в оксидном сверхпроводнике на основе Bi (висмута), Y (иттрия) или тому подобного, у которого критическая температура составляет приблизительно 90-100К, слой оксидного сверхпроводника образуется из керамики.

Кроме того, предпочтительно, чтобы структура провода, образованного на основе такого оксидного сверхпроводника, имела форму ленты, имеющей высокое аспектное отношение.

Слой оксидного сверхпроводника образуется из одного вида керамики.

Провод на основе сверхпроводника на основе оксида редкоземельного элемента, который известен как оксид на основе иттрия, имеет структуру, в которой множество тонких пленок наслаивается на металлической подложке, предусмотренной в виде прочностного элемента.

Например, провод на основе оксидного сверхпроводника на основе оксида редкоземельного элемента имеет структуру, в которой слой оксидного сверхпроводника наслаивается на лентообразную металлическую подложку через промежуточный слой, имеющий управляемую кристаллическую ориентацию, а стабилизирующий слой, образованный из материала с высокой удельной электропроводностью, такого как Сu, наслаивается на упомянутый слой оксидного сверхпроводника.

[0003] Сверхпроводящую катушку производят, используя вышеописанный провод на основе сверхпроводника на основе оксида редкоземельного элемента.

Кроме того, после наматывания лентообразного провода на основе оксидного сверхпроводника, катушку упрочняют пропитывающей смолой для повышения прочности сверхпроводящей катушки.

Однако, металлическая подложка, на которую наносят провод на основе оксидного сверхпроводника, образуется из сплава никеля, который пригоден в качестве прочностного элемента, например, из сплава никеля HASTELLOY (торговое наименование, произведено Haynes International Inc.), а стабилизирующий слой образуется из материала с высокой удельной электропроводностью, такого как Сu.

В то же время пропитывающая смола, окружающая катушку, образуется из смолы.

Следовательно, из-за различия коэффициента линейного расширения или различия коэффициента усадки между этими материалами, генерируется напряжение.

Например, поскольку сверхпроводящую катушку охлаждают до температуры жидкого азота или ниже и используют при низкой температуре, коэффициенты линейного расширения этих материалов являются нелинейными.

Следовательно, когда сопоставление выполняют, используя коэффициент усадки, при котором отношение длины при комнатной температуре к длине при низкой температуре представляет собой процентное отношение, во время охлаждения прикладывается отслаивающее напряжение в направлении толщины провода на основе сверхпроводника.

Следовательно, когда изготавливают сверхпроводящую катушку, и она имеет структуру, пропитанную смолой, во время охлаждения прикладывается отслаивающее напряжение в направлении толщины провода со сверхпроводником.

В результате, после образования сверхпроводящей катушки, сверхпроводимость может ухудшиться.

[0004] Для того, чтоб избежать эту проблему отслаивающего напряжения, вызванную различием в коэффициенте усадки, Патентный документ 1 раскрывает технологию покрытия всей периферической поверхности провода на основе сверхпроводника слоем изолирующего покрытия и образования слоя разделительного материала только на части поверхности слоя изолирующего покрытия.

Фиг.9 иллюстрирует композитный провод 103 на основе сверхпроводника, раскрытый в Патентном документе 1, в котором вся периферия провода 100 на основе оксидного сверхпроводника, образованного из прямоугольного материала, покрывается слоем 101 изолирующего материала, и вдоль одной поверхности слоя 101 изолирующего материала предусматривается слой 102 разделительного материала.

Кроме того, Патентный документ 1 описывает сверхпроводящую катушку 105, проиллюстрированную на Фиг.10, которая образуется посредством наматывания композитного провода 103 на основе сверхпроводника, проиллюстрированного на Фиг.9, и последующего упрочнения полученной катушки слоем 104 отвержденной смолы который пропитывается и отверждается с помощью термоотверждаемой синтетической смолы, такой как эпоксидная смола.

Патентный документ 1 раскрывает тот факт, что слой 101 изолирующего материала образуется из сложных полиэфиров или полиуретанов, и тот факт, что слой 102 разделительного материала образуется из восков, силиконовых масел или разнообразных смол.

Кроме того, Патентный документ 2 раскрывает технологию намотки катушки петлевым наматыванием, когда провод со сверхпроводником наматывают в катушку, при этом вокруг лентообразного провода на основе сверхпроводника наматывают изолирующую ленту.

Документы предшествующего уровня техники

Патентные документы

[0005] [Патентный документ 1]

Нерассмотренная заявка на патент Японии, первая публикация под порядковым номером № 2011-198469 [Патентный документ 2]

Нерассмотренная заявка на патент Японии, первая публикация под порядковым номером № 2010-267835.

Раскрытие изобретения

Проблема, решаемая с помощью изобретения

[0006] Предполагается, что технологии, раскрытые в Патентных документах 1 и 2, являются эффективными для случаев, когда сверхпроводимость сверхпроводящей катушки может ухудшаться из-за отслаивающего напряжения, которое прикладывается в направлении толщины провода на основе сверхпроводника во время охлаждения сверхпроводящей катушки.

Однако когда провод на основе сверхпроводника образуется в форме катушки, необходимо, чтобы заново образовался слой 102 разделительного материала. Поэтому число процессов во время наматывания увеличивается.

Кроме того, в технологии, раскрытой в Патентном документе 1, толщина слоя 102 разделительного материала не раскрывается. Однако, когда слой 102 разделительного материала толстый, коэффициент заполнения слоем 102 разделительного материала площади поперечного сечения сверхпроводящей катушки увеличивается, и исключительная площадь самого провода на основе сверхпроводника уменьшается соответствующим образом.

Следовательно, учитывается, что толщина слоя 102 разделительного материала предпочтительно меньше чем или равна приблизительно 10 мкм.

Однако, с точки зрения удобоукладываемости наматывания катушки, сложно наматывать слой 102 разделительного материала, имеющего толщину приблизительно 10 мкм или меньше, наряду с проводом на основе сверхпроводника во время наматывания катушки.

Кроме того, когда не находят способа образования однородного слоя 102 разделительного материала, имеющего толщину 10 мкм или меньше, в слое 102 разделительного материала смешиваются толстые и тонкие участки.

В результате деформация, вызванная отслаивающим напряжением, может быть локально сконцентрирована на части сверхпроводящей катушки.

Соответственно считается, что провод на основе сверхпроводника может ухудшиться.

[0007] Настоящее изобретение осуществлено с рассмотрением таких обстоятельств традиционного уровня техники и его задачей является обеспечение провода на основе оксидного сверхпроводника, имеющего структуру, в которой подавляется приложение напряжения к проводу на основе сверхпроводника, когда сверхпроводящая катушка используется в охлажденном состоянии, и при этом провод на основе оксидного сверхпроводника имеет структуру, при которой подавляется ухудшение сверхпроводимости; и обеспечение сверхпроводящей катушки, которая образуется с использованием провода на основе оксидного сверхпроводника.

Средства решения проблем

[0008] Для решения вышеописанной проблемы, в соответствии с первым аспектом настоящего изобретения обеспечивают провод на основе оксидного сверхпроводника, содержащий: слоистую структуру со сверхпроводником, который содержит подложку, которая образуется в форме ленты, и промежуточный слой, слой оксидного сверхпроводника и стабилизирующий слой металла, которые наслаивают на подложке; и слой изолирующего покрытия, который покрывает наружную поверхность слоистой структуры со сверхпроводником. Также либо вся наружная поверхность, либо вся внутренняя поверхность слоя изолирующего покрытия покрывается слоем покрытия, образованного из фторкаучука.

Если провод на основе оксидного сверхпроводника содержит слой покрытия, образованного из фторкаучука, в случае, когда наружная поверхность провода на основе оксидного сверхпроводника покрывается пропитывающей смолой, сила сцепления между слоем покрытия и пропитывающей смолой может быть уменьшена.

В результате этого, если слой оксидного сверхпроводника используют в сверхпроводящем состоянии, благодаря охлаждению слоя оксидного сверхпроводника, напряжение, генерируемое под влиянием усадки пропитывающей смолы, может быть снято с помощью отслаивания на границе раздела между слоем покрытия и пропитывающей смолой.

То есть отслаивающая сила, приложенная в направлении толщины слоистой структуры с оксидным сверхпроводником, может быть подавлена.

Следовательно, можно обеспечить провод на основе оксидного сверхпроводника, в котором подавляется ухудшение сверхпроводимости при использовании в охлажденном состоянии.

[0009] Кроме того, предпочтительно, чтобы как вся наружная поверхность, так и вся внутренняя поверхность слоя изолирующего покрытия была покрыта слоем покрытия.

Кроме того, предпочтительно, чтобы слой изолирующего покрытия был образован посредством наматывания изолирующей ленты вокруг слоистой структуры со сверхпроводником, причем эта изолирующая лента является покрытой слоем покрытия.

Если слой покрытия образуется как на внутренней поверхности, так и на наружной поверхности слоя изолирующего покрытия, границе раздела между слоистой структурой со сверхпроводником и слоем изолирующего покрытия может быть придано свойство скольжения в дополнение к вышеописанному эффекту релаксации напряжений, полученному, когда наружная поверхность покрыта пропитывающей смолой.

Соответственно часть напряжений, которые прикладываются к слоистой структуре со сверхпроводником, может также быть снята с использованием слоя покрытия, образованного на внутренней поверхности.

Кроме того, предполагается случай, когда слой изолирующего покрытия образуется посредством наматывания изолирующей ленты вокруг наружной поверхности слоистой структуры со сверхпроводником. В этом случае, если слой изолирующего покрытия наматывают вокруг наружной поверхности слоистой структуры со сверхпроводником и совмещают, используя наматывающее устройство и наматывающий шаблон, даже если металлические части наматывающего устройства и наматывающего шаблона трутся об изолирующую ленту, операции наматывания и совмещения конечной поверхности могут быть выполнены без разрезания изолирующей ленты.

Следовательно, по вышеописанной схеме можно обеспечить провод на основе оксидного сверхпроводника, содержащий слой изолирующего покрытия, которое образуется из изолирующей ленты, не имеющего нерегулярного наматывания, поврежденных участков и малых дефектов.

[0010] Кроме того, предпочтительно, чтобы по меньшей мере одна прослойка изолирующей ленты наматывалась вокруг слоистой структуры со сверхпроводником с тем, чтобы покрывать всю его наружную поверхность.

Кроме того, предпочтительно, чтобы толщина слоя покрытия составляла 1-10 мкм.

Если слой покрытия образуется из фторкаучука посредством погружения, то с использованием фторкаучука может быть образован однородный слой покрытия, имеющий толщину, которая составляет часть толщины слоя изолирующего покрытия, например, составляет приблизительно 1-10 мкм.

Следовательно, если провод на основе оксидного сверхпроводника образуется в форме катушки для образования сверхпроводящей катушки, может быть уменьшен коэффициент заполнения слоем покрытия площади поперечного сечения катушки и отношение площади слоя оксидного сверхпроводника к площади поперечного сечения слоистой структуры с оксидным сверхпроводником может быть закреплено на высоком соотношении.

Следовательно, ухудшение плотности тока, вызванное обеспечением слоя покрытия, может быть подавлено.

Кроме того, если слой покрытия образуется с помощью погружения, его толщина может быть проще сделана однородной.

Следовательно, вероятность того, что напряжение может быть сконцентрировано на участках слоя покрытия, имеющего неоднородную толщину, также снижается.

Если толщина слоя покрытия, образованного с помощью погружения, находится в диапазоне от 1 до 10 мкм, толщина слоя покрытия является однородной, что является благоприятным с учетом стоимости.

Кроме того, возможно обеспечение провода на основе оксидного сверхпроводника, содержащего изолирующий слой, где нет разрезанных или порванных участков в тех случаях, когда провод на основе оксидного сверхпроводника трется о металлические части устройств для манипуляции с проводом.

Кроме того, если слой изолирующего покрытия содержит слой покрытия, который образуется с помощью погружения, как на внутренней, так и на наружной поверхности его, даже если на слое изолирующего покрытия имеются микроотверстия, слои покрытия на обеих поверхностях могут закрыть собой эти микроотверстия, тем самым образуя слой покрытия без дефектов.

[0011] В соответствии со вторым аспектом настоящего изобретения обеспечивается сверхпроводящая катушка, содержащая тело катушки, которая образуется посредством наматывания вкруговую провода на основе оксидного сверхпроводника согласно первому аспекту.

В соответствии с третьим аспектом настоящего изобретения обеспечивается сверхпроводящая катушка, содержащая тело катушки, которая образуется посредством наматывания провода на основе оксидного сверхпроводника согласно первому аспекту, при этом отношение наружного диаметра сверхпроводящей катушки к внутреннему диаметру сверхпроводящей катушки больше чем или равно 2.

Предпочтительно, чтобы тело катушки было покрыто пропитывающей смолой.

Предполагается случай, когда сверхпроводящая катушка содержит слой покрытия из фторкаучука, который образуется на наружной поверхности провода на основе оксидного сверхпроводника, а слой пропитывающей смолы обеспечивается снаружи этого слоя покрытия.

В этом случае, если сверхпроводящую катушку используют посредством охлаждения ниже критической температуры сверхпроводящего слоя, даже если к проводу на основе оксидного сверхпроводника прикладывается напряжение в направлении отслаивания из-за усадки слоя пропитывающей смолы, вызванной охлаждением, происходит отслаивание на границе раздела между слоем покрытия и пропитывающей смолой и напряжение снимается.

Соответственно напряжение, которое прикладывается к проводу на основе оксидного сверхпроводником, может быть снято.

Следовательно, возможно обеспечение сверхпроводящей катушки, в которой не происходит ухудшения сверхпроводимости во время охлаждения.

Эффекты изобретения

[0012] В соответствии с вышеописанными аспектами настоящего изобретения слой покрытия, образованный из фторкаучука, образуется на всей наружной поверхности слоя изолирующего покрытия, который покрывает всю наружную поверхность слоистой структуры со сверхпроводником.

Соответственно если наружная поверхность сверхпроводящей катушки покрывается пропитывающей смолой, сила сцепления между слоем покрытия и пропитывающей смолой может быть уменьшена.

В результате, когда слой оксидного сверхпроводника используют в сверхпроводящем состоянии, благодаря охлаждению слоя оксидного сверхпроводника, напряжение, сгенерированное усилием усадки пропитывающей смолы, может быть снято отслаиванием на границе раздела между слоем покрытия и пропитывающей смолой.

То есть отслаивающая сила, прикладываемая в направлении толщины слоистой структуры с оксидным сверхпроводником, может быть подавлена.

Следовательно, когда сверхпроводящая катушка образуется из провода на основе оксидного сверхпроводника, упрочняется пропитывающей смолой и используется в охлажденном состоянии, возможно создание провода на основе оксидного сверхпроводника, в котором ухудшение сверхпроводимости подавляется.

Краткое описание чертежей

[0013] Фиг.1 представляет собой общий вид, иллюстрирующий пример структуры сверхпроводящей катушки, которая образуется с использованием провода на основе оксидного сверхпроводника в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения.

Фиг.2 представляет собой поперечное сечение, схематически иллюстрирующее часть сверхпроводящей катушки, проиллюстрированной на Фиг.1.

Фиг.3 представляет собой поперечное сечение, иллюстрирующее провод на основе оксидного сверхпроводника в соответствии с первым вариантом осуществления, который применяется в сверхпроводящей катушке, проиллюстрированной на Фиг.1.

Фиг.4 представляет собой поперечное сечение в перспективе, иллюстрирующее часть провода на основе оксидного сверхпроводника в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения, который применяется в сверхпроводящей катушке, проиллюстрированной на Фиг.1.

Фиг.5 представляет собой поперечное сечение в перспективе, иллюстрирующее часть провода на основе оксидного сверхпроводника в соответствии с третьим вариантом осуществления настоящего изобретения, который применяется в сверхпроводящей катушке, проиллюстрированной на Фиг.1.

Фиг.6 представляет собой поперечное сечение в перспективе, иллюстрирующее часть провода на основе оксидного сверхпроводника в соответствии с четвертым вариантом осуществления настоящего изобретения, который применяется в сверхпроводящей · катушке, проиллюстрированной на Фиг.1.

Фиг.7 представляет собой поперечное сечение в перспективе, иллюстрирующее часть провода на основе оксидного сверхпроводника в соответствии с пятым вариантом осуществления настоящего изобретения, который применяется в сверхпроводящей катушке, проиллюстрированной на Фиг.1.

Фиг.8 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую пример технологии, которую применяют, когда тонкий провод на основе сверхпроводника покрывают слоем изолирующего покрытия.

Фиг.9 представляет собой поперечное сечение, иллюстрирующее в состоянии при приложенном напряжении провод на основе сверхпроводника из традиционного уровня техники, содержащего разделительный слой.

Фиг.10 представляет собой поперечное сечение, иллюстрирующее часть примера сверхпроводящей катушки, которая образуется с использованием провода на основе сверхпроводника по Фиг.9, содержащего разделительный слой.

Варианты осуществления выполнения изобретения

[0014] В дальнейшем в этом документе провод на основе оксидного сверхпроводника и сверхпроводящая катушка в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения будут описаны на основе чертежей.

[Первый вариант осуществления]

Фиг.1 иллюстрирует сверхпроводящую катушку 1, которая образуется посредством наматывания провода на основе оксидного сверхпроводника в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения. В этом примере сверхпроводящая катушка 1 образуется как двухслойная дисковая катушка, в которой наслаиваются тело 2 дисковой катушки на верхней стороне и тело 3 дисковой катушки на нижней стороне.

Каждое из тел 2 и 3 катушки образуется посредством наматывания лентообразного провода 5 на основе оксидного сверхпроводника, имеющего структуру поперечного сечения, проиллюстрированную на Фиг.2, в форме спирали, так что одна ее поверхность представляет собой внутреннюю поверхность, а другая поверхность представляет собой наружную поверхность.

В примере на Фиг.1 тело 2 катушки на верхней стороне образуется посредством наматывания провода 5 на основе оксидного сверхпроводника по часовой стрелке, а тело 3 катушки на нижней стороне образуется посредством наматывания провода 5 на основе оксидного сверхпроводника против часовой стрелки.

Кроме того, как проиллюстрировано на Фиг.2, провод 5 на основе оксидного сверхпроводника снабжается слоем 6 покрытия, описанным ниже, на наружной поверхности.

Наружная поверхность каждого из тел 2 и 3 катушки покрывается пропитывающей смолой 7, имеющей заданную толщину.

Однако на Фиг.1 пропитывающая смола 7, которая предусматривается на наружной поверхности, не иллюстрируется, а иллюстрируются только каждое из тел 2 и 3 катушки.

[0015] В проводе 5 на основе оксидного сверхпроводника, имеющем структуру поперечного сечения, проиллюстрированную на фигурах 2 и 3, промежуточный слой 11, слой 12 оксидного сверхпроводника, первый стабилизирующий слой 13 металла и второй стабилизирующий слой 14 металла образуются на одной поверхности лентообразной подложки 10 с образованием слоистой структуры 15 со сверхпроводником.

Дополнительно образуется слой 17 изолирующего покрытия с тем, чтобы покрывать всю наружную поверхность слоистой структуры 15 со сверхпроводником, а слой 6 покрытия образуется как на внутренней, так и на наружной поверхностях слоя 17 изолирующего покрытия.

Первый стабилизирующий слой 13 металла образуется на слое 12 оксидного сверхпроводника.

Второй стабилизирующий слой 14 металла образуется с тем, чтобы покрывать всю наружную поверхность структуры, в которой наслаиваются подложка 10, промежуточный слой 11, слой 12 оксидного сверхпроводника и стабилизирующий слой 13 металла.

Дополнительно образуется слой 17 изолирующего покрытия с тем, чтобы покрывать наружную периферию второго стабилизирующего слоя 14.

В этом варианте осуществления слой 17 изолирующего покрытия содержит слой 6 покрытия, который образуется как на внутренней, так и на наружной поверхностях слоя 17 изолирующего покрытия.

Однако слой 6 покрытия может быть образован либо на наружной поверхности, либо на внутренней поверхности слоя 17 изолирующего покрытия.

Кроме того, на боковой поверхности слоя 17 изолирующего покрытия не обязательно образуется слой 6 покрытия.

В этой детализации наружная поверхность относится к поверхности каждого слоя (элемента), а именно к дальней от подложки, а внутренняя поверхность относится к поверхности каждого слоя (элемента), а именно к ближней к подложке.

[0016] Как правило, подложка 10 не является особо ограниченной при условии, что она может быть использована в качестве подложки для провода на основе сверхпроводника.

Предпочтительно, чтобы подложка имела форму гибкой ленты и была образована из термостойкого металла.

Среди термостойких металлов предпочтительным является сплав никеля (Ni).

Среди сплавов никеля предпочтительным является HASTELLOY (торговое наименование, произведено Haynes International Inc.) как имеющийся в продаже продукт.

Например, может быть использован любой из сплавов HASTELLOY В, С, G, N и W, имеющих различные количества элементов, таких как молибден (Mo), хром (Cr), железо (Fe) и кобальт (Со).

Кроме того, ориентированная металлическая подложка, в которой в сплав никеля включается текстура, или что-либо подобное, может использоваться в качестве подложки 10, а промежуточный слой 11 и слой 12 оксидного сверхпроводника могут быть образованы на ориентированной металлической подложке.

Предпочтительно, чтобы толщина подложки 10 была соответствующим образом отрегулирована в соответствии с целью.

Как правило, толщина предпочтительно составляет от 10 до 500 мкм, а более предпочтительно от 20 до 200 мкм.

[0017] Промежуточный слой 11 функционирует как буферный слой для уменьшения различий в физических свойствах (например, коэффициента теплового расширения и постоянной решетки) между подложкой 10 и слоем 12 оксидного сверхпроводника, который образуется на промежуточном слое 11.

Предпочтительно, чтобы промежуточный слой 11 был оксидом металла, имеющим значения физических свойств, промежуточные между подложкой 10 и слоем 12 оксидного сверхпроводника.

Конкретные примеры оксида металла, который может использоваться в качестве промежуточного слоя 11, включают Gd₂Zr₂O₇, MgO, ZrO₂-Y₂O₃ (YSZ), SrTiO₃, CeO₂, Y₂O₃, Al₂O₃, Gd₂O₃, Zr₂O₃, Ho₂O₃ и Nd₂O₃.

Промежуточный слой 11 может состоять из единственного слоя или множества слоев.

Если промежуточный слой 11 является многослойным, предпочтительно, чтобы по меньшей мере крайний слой (слой, который является самым близким к слою 12 оксидного сверхпроводника) имел такую же кристаллическую ориентацию, как и ориентация монокристалла.

Промежуточный слой 11 может иметь многослойную структуру, в которой слой основания предусматривается на той стороне, где обеспечена подложка 10.

Необязательно предусмотренный слой основания образуется, например, из оксида иттрия (У ₂ О ₃ ) , нитрида кремния (Si₃N₄) или оксида алюминия (Al₂O₃, также упоминается как "окись алюминия").

Толщина слоя основания составляет, например, 10-200 нм.

[0018] Более того, в настоящих вариантах осуществления, промежуточный слой 11 может иметь многослойную структуру, в которой слой предотвращения диффузии и слой основания наслаиваются на подложку 10.

В этом случае слой предотвращения диффузии располагается между подложкой 10 и слоем основания.

Слой предотвращения диффузии имеет однослойную или многослойную структуру, которая образуется, например, из нитрида кремния (Si ₃ N ₄ ), оксида алюминия (Al₂O₃) или оксида редкоземельного металла, и его толщина составляет, например, 10-400 нм.

Промежуточный слой 11 может иметь многослойную структуру, в которой верхний защитный слой дополнительно наслаивают на вышеописанный слой оксида металла.

Верхний защитный слой имеет функцию управления ориентацией слоя 12 оксидного сверхпроводника.

Верхний защитный слой особо не ограничивается и предпочтительно образуется из СеO₂, Y₂O_3/ Al₂O₃, Gd₂O₃, Zr₂O₃, Но₂O₃ и Nd₂O₃.

Если материалом верхнего защитного слоя является СеO₂, верхний защитный слой может содержать оксид на основе Се-М-О, в котором часть Се замещается другими металлическими элементами или другими ионами металлов.

[0019]

В качестве слоя 12 оксидного сверхпроводника [В1] провода на основе сверхпроводника можно широко применять оксидный сверхпроводник, имеющий хорошо известный состав, и его примеры включают REBa₂Cu₃O_y (RE представляет редкоземельный элемент, такой как Y, La, Nd, Sm, Er или Gd), конкретно, Υ123 (YBa₂Cu₃O_y) или Gd123 (GdBa₂Cu₃O_y).

Кроме того, излишне говорить, что могут использоваться другие оксидные сверхпроводники, например, оксидный сверхпроводник, имеющий высокую критическую температуру, который представлен составом Bi₂Sr₂Ca_n-1Cu_nO_4+2n+δ.

Толщина слоя 12 оксидного сверхпроводника составляет приблизительно 0,5-5 мкм, и она предпочтительно однородна.

[0020] Первый стабилизирующий слой 13 металла, который наслаивается на слой 12 оксидного сверхпроводника, образуется из металлического материала, такого как Ag или сплав Ag, который имеет высокую удельную электропроводность и имеет низкое контактное сопротивление и высокую совместимость со слоем 12 оксидного сверхпроводника.

Причиной, почему Ag используют в качестве материала для образования первого стабилизирующего слоя 13 металла, является то, что, например, в процессе отжига для допирования слоя 12 оксидного сверхпроводника кислородом, Ag имеет свойство подавления утечки допированного кислорода из слоя 12 оксидного сверхпроводника.

Когда первый стабилизирующий слой 13 металла образуется из Ag, предпочтительно, чтобы использовался метод образования пленки, такой как метод распыления, и чтобы толщина первого стабилизирующего слоя 13 металла составляла приблизительно 1-30 мкм.

[0021] Второй стабилизирующий слой 14 металла образуется из металлического материала с высокой удельной электропроводностью.

Когда слой 12 оксидного сверхпроводника переключается из сверхпроводящего состояния в обычное проводящее состояние, второй стабилизирующий слой 14 металла функционирует в качестве обходного канала для коммутации тока слоя 12 оксидного сверхпроводника вместе с первым стабилизирующим слоем 13 металла.

Металлический материал для образования второго стабилизирующего слоя 14 металла особо не ограничивается при условии, что он имеет высокую удельную электропроводность.

Предпочтителен относительно дешевый материал, например, медь, латунь (сплав Cu-Zn), сплав меди, такой как сплав Cu-Ni, или нержавеющая столь.

Медь более предпочтительна среди них с точек зрения высокой удельной электропроводности и дешевизны.

Когда провод на основе сверхпроводника используют в качестве сверхпроводящего ограничителя тока повреждения, второй стабилизирующий слой 14 металла образуется из металлического материала с высоким удельным электросопротивлением, и можно использовать, например, сплав на основе Ni, такой как Ni-Cr.

[0022] Способ образования второго стабилизирующего слоя 14 металла особо не ограничивается.

Например, с помощью образования слоя нанесенного покрытия с использованием провода с высокой удельной электропроводностью, такого как медь, второй стабилизирующий слой 14 металла может быть образован таким образом, чтобы покрывать всю периферию слоистой структуры со сверхпроводником, в которой промежуточный слой 11, слой 12 оксидного сверхпроводника и первый стабилизирующий слой 13 образуются на подложке 10.

Кроме того, возможно освоение структуры, в которой второй стабилизирующий слой 14 металла образуется только на первом стабилизирующем слое 13 металла с использованием ленты из Cu ИЛИ тому подобного, ИЛИ структуру, в которой второй стабилизирующий слой 14 металла образуется с использованием ленты из Cu с тем, чтобы покрывать всю периферию слоистой структуры.

Эти структуры будут описаны во втором варианте осуществления с использованием Фиг.4 или в третьем или последующем варианте осуществления с использованием Фиг.5.

Толщина второго стабилизирующего слоя 14 металла может быть соответствующим образом скорректирована без особых ограничений.

Например, толщина предпочтительно составляет 10-300 мкм.

[0023] Слой 17 изолирующего покрытия, который покрывает наружную периферию второго стабилизирующего слоя 14 металла, может образоваться посредством наматывания изолирующей ленты из смолы вокруг всей наружной периферии слоистой структуры 15 со сверхпроводником или с помощью покрытия всей наружной периферии слоистой структуры 15 со сверхпроводником смолой, а затем запеканием итогового продукта.

Верхний предел толщины слоя 17 изолирующего покрытия особо не ограничен, но она предпочтительно меньше чем или равна 100 мкм.

Посредством управления толщиной слоя 17 изолирующего покрытия, чтобы она была меньше чем или равна 100 мкм, можно уменьшить коэффициент заполнения слоем 17 изолирующего покрытия площади поперечного сечения слоистой структуры 15 со сверхпроводником.

Соответственно может быть уменьшен размер провода на основе оксидного сверхпроводника 5.

Кроме того, когда провод 5 на основе оксидного сверхпроводника наматывают в виде катушки, может быть увеличена общая плотность тока.

Например, когда слой 17 изолирующего покрытия образуется посредством наматывания изолирующей ленты, можно использовать изолирующую ленту, имеющую толщину в диапазоне от 5 до 20 мкм.

Кроме того, когда изолирующую ленту наматывают вокруг второго стабилизирующего слоя 14 металла, предпочтительно, чтобы по меньшей мере одна прослойка изолирующей ленты была с намоткой встык или с намоткой петлей с тем, чтобы покрывать всю наружную периферийную поверхность слоистой структуры 15 со сверхпроводником.

Кроме того, наматывание встык, способное к наматыванию ленты без образования петель ленты, более предпочтительно, поскольку можно уменьшить толщину изолирующего слоя.

Наматывание встык относится к способу наматывания ленты вокруг слоистой структуры со сверхпроводником, делающему края ленты в направлении ее ширины уложенными встык друг с другом так, что края не перекрывают друг друга.

Петлевое наматывание относится к способу наматывания ленты вокруг слоистой структуры со сверхпроводника таким образом, что края ленты в направлении ее ширины перекрывают друг друга, например, приблизительно на 1/2 от ширины ленты.

[0024] Предпочтительно, чтобы четыре угловых участка 15а в поперечном сечении слоистой структуры 15 со сверхпроводником были изогнутыми участками.

Посредством образования угловых участков 15а слоистой структуры 15 со сверхпроводником в изогнутой форме когда слой 17 изолирующего покрытия образуется с помощью изолирующей ленты, при этом изолирующая лента может наматываться вокруг угловых участков, имеющих острый угол, без разрезания.

Кроме того, когда слой 17 изолирующего покрытия представляет собой слой, образованный посредством запекания раствора смолы, угловые участки 15а могут покрываться раствором смолы, имеющим желаемую толщину.

Затем, после запекания, слой 17 изолирующего покрытия, имеющий желаемую толщину, может быть образован даже на наружных поверхностях угловых участков 15а.

[0025] Слой 17 изолирующего покрытия может быть образован посредством наматывания изолирующей ленты из смолы, такой как полиимид, полиамид, полиамидимид, полиуретан, сложный полиэфир, поливинилбутираль или поливинилформаль, или посредством наматывания стекловолоконной ленты.

Когда слой 17 изолирующего покрытия представляет собой слой запеченной смолы, можно использовать, например, слои из запеченной смолы из ацецатформальдегидных смол, уретановых смол, полиимидных смол, полиамидимидных смол, сложнополиэфирных смол, полиэфирэфиркетоновых смол (смол РЕЕК) или эмалевых смол.

[0026] В проводе 5 на основе оксидного сверхпроводника в соответствии с этим вариантом осуществления, как внутренние, так и наружные поверхности слоя 17 изолирующего покрытия покрывают слоем 6 покрытия, образованного из фторкаучука.

Например, слой 6 покрытия может быть получен посредством нанесения материала покрытия, содержащего фторкаучук, в желаемое положение при желаемой толщине и сушкой материала покрытия.

Примеры фторкаучука, который может использоваться, включают PTFE (политетрафторэтилен), FEP (сополимер тетрафторэтилена-гексафторпропилена), PFA (перфторалкокси сополимер фторкаучука) и ETFE (сополимер этилена-тетрафторэтилена).

Необязательно органическое связующее или тому подобное добавляют к фторкаучуку для образования материала покрытия из фторкаучука, и посредством нанесения этого материала покрытия в желаемое положение и сушкой материала покрытия может быть образован слой 6 покрытия, имеющий толщину приблизительно 1 - 10 мкм.

Кроме того, в качестве способа нанесения материала покрытия, содержащего фторкаучук, можно использовать хорошо известный способ нанесения покрытия, такой как способ погружения, способ нанесения покрытия распылением, способ нанесения покрытия валиком или центрифугированное окрашивание способом струйного полива.

Среди этих способов согласно способу погружения, когда слой 17 изолирующего покрытия образуется с помощью изолирующей ленты, слой 6 покрытия, имеющий однородную толщину 1-10 мкм, может быть легко образован либо на внутренней поверхности, либо на наружной поверхности изолирующей ленты.

С точки зрения простоты образования слоя покрытия, слой покрытия может быть обеспечен как на внутренней, так и на наружней поверхностях ленты из смолы.

Когда толщина слоя 6 покрытия, образованного на одной поверхности ленты из смолы, меньше, чем 1 мкм, другим словами, когда общая толщина слоев покрытия, как на внутренней, так и на наружной поверхностях ленты из смолы меньше чем или равна 2 мкм, не может быть сохранена однородность слоя 6 покрытия и образуется островковая структура.

Следовательно, предпочтительно, чтобы толщина слоя 6 покрытия на каждой поверхности ленты из смолы составляла по меньшей мере 1 мкм.

Кроме того, чем больше толщина слоя 6 покрытия, тем выше стоимость.

Следовательно, предпочтительно, чтобы толщина единственной поверхности была меньше чем или равна 10 мкм, и чтобы общая толщина обеих поверхностей была меньше чем или равна 20 мкм.

[0027] Когда слой 17 изолирующего покрытия образуется посредством наматывания ленты из смолы, слой 17 изолирующего покрытия, содержащий слой 6 покрытия, может быть образован посредством образования слоя 6 покрытия на ленте из смолы с использованием способа погружения или тому подобного и наматывания встык или петлевого наматывания ленты из смолы, при которой образуется слой покрытия, вокруг наружной поверхности слоистой структуры 15 со сверхпроводником.

Кроме того, в случае, когда слой 17 изолирующего покрытия образуется с использованием запеченного слоя смолы, после образования слоя 17 изолирующего покрытия с использованием запеченного слоя смолы может быть образован слой 6 покрытия на наружной поверхности слоя 17 изолирующего покрытия с использованием способа нанесения покрытия, такого как способ погружения.

Когда слой 17 изолирующего покрытия имеет вышеописанную толщину, имеется опасение, что могут образоваться микроотверстия.

С другой стороны, когда слой 17 изолирующего покрытия имеет структуру, в которой обе его поверхности покрыты с помощью погружения слоем 6 покрытия, микроотверстие может быть надежно скрыто.

В результате периферийная поверхность слоистой структуры 15 со сверхпроводником может быть покрыта слоем 17 изолирующего покрытия, не имеющим микроотверстий.

[0028] Катушку изготавливают посредством наматывания провода 5 на основе оксидного сверхпроводника, который содержит слой 6 покрытия на его наиболее удаленной поверхности, по часовой стрелке, и катушку изготавливают посредством наматывания провода 5 на основе оксидного сверхпроводника против часовой стрелки.

Эти катушки объединяют вертикально с получением двухслойной дисковой катушки.

Затем желаемое количество двухслойных дисковых катушек наслаивают на блок намоточных барабанов, и полученную слоистую структуру пропитывают и фиксируют эпоксидной смолой, используя способ, такой как пропитка в вакууме, так что покрывается вся его поверхность.

В результате получают структуру поперечного сечения, проиллюстрированную на Фиг.2, и может быть получена сверхпроводящая катушка 1, содержащая тела 2 и 3 катушки, которые покрывают пропитывающей смолой 7.

Эта сверхпроводящая катушка 1 используется посредством охлаждения до критической температуры слоя 12 сверхпроводника или ниже, например, до температуры жидкого азота (77 К) или ниже.

Для охлаждения сверхпроводящая катушка 1 может быть охлаждена посредством погружения сверхпроводящей катушки 1 в жидкий азот или посредством размещения сверхпроводящей катушки 1 в изолирующем контейнере, содержащем холодильник.

Слой 12 оксидного сверхпроводника находится в сверхпроводящем состоянии после охлаждения до критической температуры или ниже.

Следовательно, через слой 12 оксидного сверхпроводника может протекать ток.

При применении в сверхпроводящем магните, например, эта сверхпроводящая катушка 1 может быть использована для генерирования напряженности магнитного поля.

[0029] Поскольку сверхпроводящая катушка 1 обеспечивается при комнатной температуре, перед использованием в охлажденном состоянии сверхпроводящую катушку 1 охлаждают от комнатной температуры до диапазона температур жидкого азота или ниже.

Поскольку наибольшая площадь поверхности поперечного сечения провода 5 на основе оксидного сверхпроводника занято металлической подложкой 10 и стабилизирующим слоем 14, провод 5 на основе оксидного сверхпроводника имеет коэффициент теплового расширения, который приблизительно близок к коэффициенту теплового расширения металла.

С другой стороны, пропитывающая смола 7 представляет собой смолу и имеет коэффициент линейного расширения, который больше, чем коэффициент линейного расширения у металла.

Следовательно, когда сверхпроводящую катушку 1 охлаждают, к проводу 5 на основе оксидного сверхпроводника из-за теплового расширения пропитывающей смолы 7, вызванного охлаждением, прикладывается напряжение.

Слой 6 покрытия, образованный из фторкаучука, образуется на наружной поверхности провода 5 на основе оксидного сверхпроводника, и прочность сцепления на границе раздела между слоем 6 покрытия и пропитывающей смолой 7 не является такой уж высокой.

Соответственно когда прикладывается вышеописанное напряжение, на границе раздела между слоем 6 покрытия и пропитывающей смолой 7 происходит отслаивание.

Часть вышеописанного напряжения снимается с помощью этого отслаивания.

В результате напряжение, которое вызывает отслаивание в проводе 5 на основе оксидного сверхпроводника, может быть исключено или подавлено.

Следовательно, когда сверхпроводящую катушку 1 используют в охлажденном состоянии, ухудшение сверхпроводимости подавляется.

В частности, когда отношение (наружный диаметр катушки/внутренний диаметр катушки) наружного диаметра сверхпроводящей катушки 1 к внутреннему ее диаметру больше чем или равно 2, предпочтительно, чтобы по меньшей мере одна прослойка изолирующей ленты (слоя 17 изолирующего покрытия) наматывалась встык с тем, чтобы покрывать всю наружную поверхность слоистой структуры 15 со сверхпроводником, поскольку ухудшение сверхпроводимости подавляется.

[0030] [Второй вариант осуществления]

Фиг.4 представляет собой поперечное сечение в перспективе, иллюстрирующее часть провода на основе оксидного сверхпроводника для образования сверхпроводящей катушки в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения.

Провод 20 на основе оксидного сверхпроводника, имеющий структуру поперечного сечения, проиллюстрированную на Фиг.4, содержит слоистую структуру 21 со сверхпроводником, которая образуется посредством наслаивания промежуточного слоя 11, слоя 12 оксидного сверхпроводника, первого стабилизирующего слоя 13 металла и второго стабилизирующего слоя 16 металла на одной поверхности лентообразной подложки 10; слоя 17 изолирующего покрытия, который снабжен слоем покрытия и образован таким образом, чтобы покрывать всю наружную поверхность слоистой структуры 21 со сверхпроводником; и слоя 6 покрытия, который образуется как на внутренней, так и на наружной поверхностях слоя 17 изолирующего покрытия.

Кроме того, первый стабилизирующий слой 13 металла наслаивается только на слой 12 оксидного сверхпроводника, и второй стабилизирующий слой 16 металла наслаивается только на первый стабилизирующий слой 13.

Дополнительно слой 17 изолирующего покрытия, содержащий слой 6 покрытия, образуется таким образом, чтобы покрывать всю периферию слоистой структуры 21 со сверхпроводником.

В этом варианте осуществления слой 6 покрытия образуется как на внутренней, так и наружной поверхностях слоя 17 изолирующего покрытия. Однако, слой 6 покрытия может быть образован только на наружной поверхности слоя 17 изолирующего покрытия.

[0031] Провод 20 на основе оксидного сверхпроводника в соответствии с настоящим вариантом осуществления отличается от провода 5 на основе оксидного сверхпроводника в соответствии с первым вариантом осуществления тем, что второй стабилизирующий слой 16 металла образуется только на первом стабилизирующем слое 13 металла, но прочие их конфигурации являются одинаковыми.

В проводе 20 на основе оксидного сверхпроводника, проиллюстрированном на Фиг.4, одинаковые компоненты, такие же, как у провода 5 на основе оксидного сверхпроводника, проиллюстрированного на фигурах 2 и 3, представлены с помощью одинаковых ссылочных номеров и их описание не будет повторяться.

[0032] Когда слой 12 оксидного сверхпроводника переключается из сверхпроводящего состояния в обычное проводящее состояние, второй стабилизирующий слой 16 металла функционирует в качестве обходного канала для коммутации тока слоя 12 оксидного сверхпроводника вместе с первым стабилизирующим слоем 13 металла.

Второй стабилизирующий слой 16 металла образуется посредством присоединения целиком металлической ленты, которая образуется, например, из Cu ИЛИ сплава Cu, на первый стабилизирующий слой 13 металла с использованием проводящего соединительного материала, такого как припой.

Припой, который может использоваться, когда металлическая лента наслаивается на первый стабилизирующий слой 13 металла с помощью припоя с образованием второго стабилизирующего слоя 16 металла, особо не ограничивается, и может быть использован припой, хорошо известный из традиционного уровня техники.

Примеры припоя включают в себя припои без свинца, которые образуются из Sn или сплавов, содержащих Sn в качестве главного компонента, таких как сплав Sn-Ag, сплав Sn-Bi, сплав Sn-Cu или сплав Sn-Zn; припои на основе сплавов Pb-Sn; эвтектические припои; и низкотемпературные припои.

Эти припои могут быть использованы отдельно или в сочетании двух или более их видов.

Среди них предпочтительно используются припои, имеющие температуру плавления 300°С или ниже.

В результате, поскольку металлическая лента может быть припаяна к первому стабилизирующему слою 13 металла при температуре 300°С или ниже, ухудшение свойств слоя 12 оксидного сверхпроводника под действием тепла пайки может быть подавлено.

Толщина второго стабилизирующего слоя 16 металла может быть изменена соответствующим образом, без особых ограничений.

Например, толщина предпочтительно составляет от 10 до 300 мкм.

[0033] В проводе 20 на основе оксидного сверхпроводника, проиллюстрированном на Фиг.4, аналогично угловые участки 21а в поперечном сечении слоистой структуры 21 со сверхпроводником представляют собой угловые участки, имеющие некоторый радиус кривизны.

Как результат, при образовании слоя 17 изолирующего покрытия с использованием изолирующей ленты проявляется эффект, например, предотвращения разрезания изолирующей ленты.

С этой точки зрения второй вариант осуществления похож на первый вариант осуществления.

[0034] В этом варианте осуществления катушку изготавливают наматыванием провода 20 на основе оксидного сверхпроводника, который содержит слой 6 покрытия на наиболее удаленной его поверхности, по часовой стрелке, и катушку изготавливают наматыванием провода 20 на основе оксидного сверхпроводника против часовой стрелки.

Эти катушки объединяют вертикально с получением двухслойной дисковой катушки. Затем желаемое количество двухслойных дисковых катушек наслаивают на блок намоточных барабанов, и полученное слоистое изделие пропитывают и фиксируют эпоксидной смолой с использованием способа, такого как пропитка в вакууме, так что покрывается вся его поверхность.

В результате может быть получена сверхпроводящая катушка, имеющая такую же форму, как сверхпроводящая катушка 1, описанная в первом варианте осуществления.

Эта сверхпроводящая катушка может быть использована посредством охлаждения этой сверхпроводящей катушки до критической температуры или ниже, что вызывает протекание тока через нее.

[0035] Когда эта сверхпроводящая катушка используется в охлажденном состоянии при критической температуре или ниже, к проводу 5 на основе оксидного сверхпроводника из-за вызванного охлаждением теплового расширения пропитывающей смолы 7 прикладывается напряжение.

Слой 6 покрытия, образованный из фторкаучука, образуется на наружной поверхности провода 20 из оксидного сверхпроводника, и прочность сцепления на границе раздела между слоем 6 покрытия и пропитывающей смолой 7 не является такой уж высокой. Соответственно когда прикладывается вышеописанное напряжение, происходит отслаивание на границе раздела между слоем 6 покрытия и пропитывающей смолой 7. Часть вышеописанного напряжения снимается с помощью этого отслоения.

В результате напряжение, которое вызывает отслаивание в проводе 20 на основе оксидного сверхпроводника, может быть устранено или подавлено.

Следовательно, когда сверхпроводящую катушку используют в охлажденном состоянии, ухудшение сверхпроводимости подавляется.

[0036] [Третий вариант осуществления]

Фиг.5 представляет собой поперечное сечение в перспективе, иллюстрирующее часть провода на основе оксидного сверхпроводника для образования сверхпроводящей катушки в соответствии с третьим вариантом осуществления настоящего изобретения.

Провод 23 на основе оксидного сверхпроводника, имеющий структуру поперечного сечения, проиллюстрированную на Фиг.5, содержит слоистую структуру 25 со сверхпроводником, которая образуется посредством образования промежуточного слоя 11, слоя 12 оксидного сверхпроводника и первого стабилизирующего слоя 13 металла на одной поверхности лентообразной подложки 10 и образования второго стабилизирующего слоя 24 металла с тем, чтобы покрывать периферию итогового продукта; и слоя 17 изолирующего покрытия, который образуется с тем, чтобы покрывать всю наружную поверхность слоистой структуры 2 5 со сверхпроводником.

Кроме того, слой 17 изолирующего покрытия содержит слой 6 покрытия, а слой 6 покрытия образуется как на внутренней, так и на наружной поверхностях слоя 17 изолирующего покрытия.

В этом варианте осуществления, первый стабилизирующий слой 13 металла образуется только на слое 12 оксидного сверхпроводника, а второй стабилизирующий слой 24 металла образуется с тем, чтобы покрывать всю периферию слоистой структуры, в которой наслаиваются подложка 10, промежуточный слой 11, слой 12 оксидного сверхпроводника и первый стабилизирующий слой 13 металла.

Дополнительно слой 17 изолирующего покрытия, содержащий слой покрытия, образуется с тем, чтобы покрывать наружную периферию второго стабилизирующего слоя 24 металла.

В этом варианте осуществления слой 6 покрытия образуется как на внутренней, так и на наружной поверхностях слоя 17 изолирующего покрытия.

Однако слой 6 покрытия может быть образован только на наружной поверхности слоя 17 изолирующего покрытия.

Кроме того, поскольку имеется случай, когда как внутренняя, так и наружная поверхности второго стабилизирующего слоя 24 металла могут быть подвергнуты воздействию покрытия припоя, слой припоя может быть образован даже на наружной поверхности второго стабилизирующего слоя 2 4 металла.

[0037] Второй стабилизирующий слой 24 металла в соответствии со вторым вариантом осуществления покрывает периферию слоистой структуры (слоистая структура, в которой наслаиваются подложка 10, промежуточный слой 11, слой 12 оксидного сверхпроводника и первый стабилизирующий слой 13 металла) таким образом, чтобы образовать С-образную форму в поперечном сечении, за исключением центрального участка подложки 10 на обратной стороне, где промежуточный слой 11 не образуется.

Второй стабилизирующий слой 24 металла образуется из такого же материала, как и второй стабилизирующий слой 14 металла в соответствии с первым вариантом осуществления.

Например, второй стабилизирующий слой 24 металла образуется посредством образования металлической ленты с использованием валика или тому подобного и покрытия периферии слоистой структуры металлической лентой.

Центральный участок подложки 10 на обратной стороне, который не покрыт вторым стабилизирующим слоем 24 металла, покрывается слоем 26 припоя.

Слой 26 припоя образуется с тем, чтобы закрыть углубленный участок, образованный краями второго стабилизирующего слоя 14.

В проводе 23 на основе оксидного сверхпроводника, проиллюстрированном на Фиг.5, такие же компоненты, как для провода 5 на основе оксидного сверхпроводника, проиллюстрированного на Фиг.1, представлены с помощью одинаковых ссылочных номеров, и их подробное описание не будет повторяться.

Когда второй стабилизирующий слой 24 металла образуется посредством образования металлической ленты и покрытия периферии слоистой структуры металлической лентой, предпочтительно, чтобы второй стабилизирующий слой 24 металла был электрически и механически интегрирован с использованием проводящего соединительного материала, такого как припой, который используют для фиксирования второго стабилизирующего слоя 16 металла в вышеописанном втором варианте осуществления.

[0038] В этом варианте осуществления, катушку изготавливают посредством наматывания провода 23 на основе оксидного сверхпроводника, который содержит слой 6 покрытия на ее наиболее удаленной поверхности, по часовой стрелке, и катушку изготавливают посредством наматывания провода 23 на основе оксидного сверхпроводника против часовой стрелки.

Эти катушки объединяют вертикально с получением двухслойной дисковой катушки.

Затем желаемое количество двухслойных дисковых катушек наслаивают на блок намоточных барабанов, и полученное слоистое изделие пропитывают и фиксируют эпоксидной смолой с использованием способа, такого как пропитка в вакууме, так что покрывается вся его поверхность.

В результате можно получить сверхпроводящую катушку, имеющую такую же форму, как вышеописанная сверхпроводящая катушка 1.

Посредством охлаждения этой сверхпроводящей катушки до критической температуры или ниже вызывается протекание тока через нее, и сверхпроводящая катушка может быть использована вместе с тем для генерирования напряженности магнитного поля.

[0039] Когда эту сверхпроводящую катушку используют в охлажденном состоянии при критической температуре или ниже, из-за теплового расширения пропитывающей смолы 7, вызванного охлаждением, к проводу 23 на основе оксидного сверхпроводника прикладывается напряжение.

Слой 6 покрытия, образованный из фторкаучука, образуется на наружной поверхности провода 23 на основе оксидного сверхпроводника, и прочность сцепления на границе раздела между слоем 6 покрытия и слоем пропитывающей смолы не является такой уж высокой.

Соответственно когда прикладывается вышеописанное напряжение, происходит отслаивание на границе раздела между слоем 6 покрытия и слоем пропитывающей смолы.

Часть вышеописанного напряжения снимается с помощью этого отслаивания.

В результате напряжение, которое вызывает отслаивание в проводе 23 на основе оксидного сверхпроводника, может быть устранено или подавлено.

Следовательно, когда сверхпроводящую катушку используют в охлажденном состоянии, ухудшение сверхпроводимости подавляется.

То есть даже в структуре в соответствии с третьим вариантом осуществления может быть получена такая же структура и воздействия, как для первого варианта осуществления.

[0040] [Четвертый вариант осуществления]

Фиг.6 представляет собой поперечное сечение в перспективе, иллюстрирующее часть провода на основе оксидного сверхпроводника для образования сверхпроводящей катушки в соответствии с четвертым вариантом осуществления настоящего изобретения.

В проводе 30 на основе оксидного сверхпроводника, проиллюстрированном на Фиг.6, слоистая структура 25 со сверхпроводником образуется посредством образования промежуточного слоя 11, слоя 12 оксидного сверхпроводника и первого стабилизирующего слоя 13 металла на одной поверхности лентообразной подложки 10 и образования второго стабилизирующего слоя 24 металла с тем, чтобы покрывать периферию полученного продукта.

Кроме того, предусматривается третий стабилизирующий слой 32 металла на одной поверхности слоистой структуры 25 со сверхпроводником, а слой 17 изолирующего покрытия, содержащий слой покрытия, образуется с тем, чтобы покрывать всю поверхность итогового продукта.

В этом варианте осуществления слой 6 покрытия образуется как на внутренней, так и на наружной поверхности слоя 17 изолирующего покрытия.

В этом варианте осуществления слой 6 покрытия образуется как на внутренней, так и на наружной поверхности слоя 17 изолирующего покрытия.

Однако слой 6 покрытия может образоваться только на наружной поверхности слоя 17 изолирующего покрытия.

[0041] Второй стабилизирующий слой 24 металла в соответствии с этим вариантом осуществления является таким же, как и для вышеописанных вариантов осуществления, при этом второй стабилизирующий слой 24 металла образуется в С-образной форме в поперечном сечении таким образом, чтобы покрывать слоистую структуру.

Однако второй стабилизирующий слой 24 металла в соответствии с этим вариантом осуществления отличается от второго варианта осуществления тем, что третий стабилизирующий слой 32, образованный с использованием металлической ленты, наслаивается на наружной поверхности второго стабилизирующего слоя 24 металла на той стороне, где предусматривается слой 26 припоя; и тем, что слой 17 изолирующего покрытия и слой 6 покрытия выполняются таким образом, чтобы покрывать всю поверхность слоистой структуры, в которой образуются слоистая структура 25 со сверхпроводником и третий стабилизирующий слой 32.

Кроме того, поскольку имеется случай, где как внутренняя, так и наружная поверхность второго стабилизирующего слоя 24 металла могут быть подвергнуты воздействию покрытия припоя, слой припоя может быть образован даже на наружной поверхности второго стабилизирующего слоя 24 металла.

В проводе 30 на основе оксидного сверхпроводника, проиллюстрированном на Фиг.6, такие же компоненты, как и в проводе 23 на основе оксидного сверхпроводника, проиллюстрированном на Фиг.5, представлены с помощью одинаковых ссылочных номеров и их подробное описание не будет повторяться.

[0042] В этом варианте осуществления катушку изготавливают посредством наматывания провода 30 на основе оксидного сверхпроводника, который содержит слой 6 покрытия на его наиболее удаленной поверхности, по часовой стрелке, и катушку изготавливают посредством наматывания провода 30 на основе оксидного сверхпроводника против часовой стрелки.

Эти катушки объединяют вертикально с получением двухслойной дисковой катушки.

Дополнительно, желаемое количество двухслойных дисковых катушек наслаивают на блок намоточных барабанов, и полученное слоистое изделие пропитывают и фиксируют эпоксидной смолой с использованием способа, такого как пропитка в вакууме, так что покрывается вся его поверхность.

В результате может быть получена сверхпроводящая катушка, имеющая такую же форму, как вышеописанная сверхпроводящая катушка.

Посредством охлаждения этой сверхпроводящей катушки до критической температуры или ниже вызывается протекание тока через нее, и может генерироваться желаемая напряженность магнитного поля, когда сверхпроводящую катушку применяют в сверхпроводящем магните.

[0043] Когда эту сверхпроводящую катушку используется в охлажденном состоянии при критической температуре или ниже, из-за теплового расширения пропитывающей смолы, вызванного охлаждением, к проводу 30 на основе оксидного сверхпроводника прикладывается напряжение.

Слой 6 покрытия, образованный из фторкаучука, образуется на наружной поверхности провода 30 на основе оксидного сверхпроводника, и прочность сцепления на границе раздела между слоем 6 покрытия и слоем пропитывающей смолы не является такой уж высокой.

Соответственно, когда прикладывается вышеописанное напряжение, происходит отслаивание на границе раздела между слоем 6 покрытия и слоем пропитывающей смолы.

Часть вышеописанного напряжения снимается с помощью этого отслаивания.

В результате напряжение, которое вызывает отслаивание в проводе 30 на основе оксидного сверхпроводника, может быть устранено или подавлено.

Следовательно, когда сверхпроводящую катушку используют в охлажденном состоянии, ухудшение сверхпроводимости подавляется.

То есть даже в структуре в соответствии с четвертым вариантом осуществления может быть получена такая же структура и воздействия, как и в первом варианте осуществления.

[0044] [Пятый вариант осуществления]

Фиг.7 представляет собой поперечное сечение в перспективе, иллюстрирующее часть провода на основе оксидного сверхпроводника для образования сверхпроводящей катушки в соответствии с пятым вариантом осуществления настоящего изобретения.

В проводе 33 на основе оксидного сверхпроводника, имеющем структуру поперечного сечения, проиллюстрированную на Фиг.7, слоистая структура 35 со сверхпроводником образуется посредством образования промежуточного слоя 11, слоя 12 оксидного сверхпроводника и первого стабилизирующего слоя 13 металла на одной поверхности лентообразной подложки 10 и образования второго стабилизирующего слоя 34 металла на периферии итогового продукта.

Кроме того, образуется слой 17 изолирующего покрытия, содержащий слой покрытия, с тем, чтобы покрывать всю поверхность слоистой структуры 35 со сверхпроводником, и образуется слой 6 покрытия, как на внутренней, так и на наружной поверхности слоя 17 изолирующего покрытия.

В этом варианте осуществления слой 6 покрытия образуется как на внутренней, так и на наружной поверхности слоя 17 изолирующего покрытия.

Однако слой 6 покрытия может быть образован только на наружной поверхности слоя 17 изолирующего покрытия.

В этом варианте осуществления, сделав края металлической ленты встык друг с другом и спаивая или сваривая эти края, второй стабилизирующий слой 34 металла располагается таким образом, чтобы покрывать всю периферию слоистой структуры 35 со сверхпроводником, находясь в продольно присоединенном состоянии в С-образной форме в поперечном сечении.

Кроме того, поскольку имеется случай, когда как внутренняя, так и наружная поверхности второго стабилизирующего слоя 34 металла могут быть подвергнуты воздействию покрытия припоя, слой припоя может быть образован даже на наружной поверхности второго стабилизирующего слоя 34 металла.

В проводе 33 на основе оксидного сверхпроводника, проиллюстрированном на Фиг.7, такие же компоненты, как для проводов на основе оксидного сверхпроводника в соответствии с другими вариантами осуществления, представлены с помощью одинаковых ссылочных номеров, и их подробное описание не будет повторяться.

[0045] В этом варианте осуществления катушку изготавливают посредством наматывания провода 33 на основе оксидного сверхпроводника, который содержит слой 6 покрытия на наиболее его удаленной поверхности, по часовой стрелке, и катушку изготавливают посредством наматывания провода 33 на основе оксидного сверхпроводника против часовой стрелки.

Эти катушки объединяют вертикально с получением двухслойной дисковой катушки.

Затем желаемое количество двухслойных дисковых катушек наслаивают на блоке намоточных барабанов и полученное слоистое изделие пропитывают и фиксируют эпоксидной смолой с использованием способа, такого как пропитка в вакууме, так что покрывается вся его поверхность.

В результате может быть получена сверхпроводящая катушка, имеющая такую же форму, как у вышеописанной сверхпроводящей катушки.

Посредством охлаждения этой сверхпроводящей катушки до критической температуры или ниже вызывается протекание тока через нее, и может генерироваться желаемая напряженность магнитного поля, когда сверхпроводящую катушку применяют в сверхпроводящем магните.

[0046] В этом примере когда эту сверхпроводящую катушку используют в охлажденном состоянии при критической температуре или ниже, к проводу 33 на основе оксидного сверхпроводника из-за теплового расширения пропитывающей смолы, вызванного охлаждением, прикладывается напряжение.

Слой 6 покрытия, образованный из фторкаучука, образуется на наружной поверхности провода 33 на основе оксидного сверхпроводника, и прочность сцепления на границе раздела между слоем 6 покрытия и слоем пропитывающей смолы не является такой уж высокой.

Соответственно когда прикладывается вышеописанное напряжение, происходит отслаивание на границе раздела между слоем 6 покрытия и слоем пропитывающей смолы.

Часть вышеописанного напряжения снимается с помощью этого отслаивания.

В результате напряжение, которое вызывает отслаивание в проводе 33 на основе оксидного сверхпроводника, может быть устранено или подавлено.

Следовательно, когда сверхпроводящую катушку используют в охлажденном состоянии, ухудшение сверхпроводимости подавляется.

То есть даже в структуре в соответствии с пятым вариантом осуществления может быть получена такая же структура и воздействия, как и в первом варианте осуществления.

[0047] Фиг.8 представляет собой схему, схематически иллюстрирующую конфигурацию части транспортной линии, которая применяется в процессе наматывания слоя изолирующего покрытия, включая слой покрытия вокруг наружной периферии слоистой структуры со сверхпроводником.

В этой транспортной линии изолирующая лента, на которой образуется слой 6 покрытия, наматывается вокруг наружной поверхности слоистой структуры 15 со сверхпроводником с использованием намоточной машины (не проиллюстрирована) с образованием слоя 17 изолирующего покрытия на слоистой структуре 15 со сверхпроводником.

Кроме того, после получения провода 5 на основе оксидного сверхпроводника, провод 5 на основе оксидного сверхпроводника направляется через металлический направляющий элемент 50 для предотвращения отделения от линии провода 5 на основе оксидного сверхпроводника.

Провод 5 на основе оксидного сверхпроводника, содержащий слой изолирующего покрытия, изменяет свое направление движения вдоль линии с помощью валика 51 и переносится на следующую линию при этом руководствуясь направляющим элементом 50 с тем, чтобы не быть отделенным от линии.

[0048] При этом имеет место случай, когда провод 5 на основе оксидного сверхпроводника отделяется от транспортной линии приблизительно на несколько миллиметров.

В этом случае, когда направляющий элемент 50 прижимает провод 5 на основе оксидного сверхпроводника с большим усилием, наружная поверхность слоя 17 изолирующего покрытия сильно трется о направляющую поверхность направляющего элемента 50 из-за этого прижимающего усилия.

В результате имеет место проблема, что часть слоя 17 изолирующего покрытия может быть разрезана или повреждена.

В этом варианте осуществления предусматривается слой 6 покрытия из фторкаучука на наружной поверхности слоя 17 изолирующего покрытия.

Следовательно, даже если слой 17 изолирующего покрытия сильно трется об вышеописанный направляющий элемент 50, в результате понижения трения слой 17 изолирующего покрытия не разрезается или не повреждается.

[Примеры]

[0049] Слой Аl₂O₃ (слой предотвращения диффузии; толщина: 150 нм) был образован с использованием способа напыления на подложку, изготовленную из HASTELLOY (торговое наименование, произведено Haynes International Inc.), которая имела форму ленты, имеющую ширину 10 мм, толщину 0,1 мм и длину 50 м.

Затем был образован слой Y₂O₃ (слой основания; толщина: 20 нм) на слое Al₂O₃ с использованием метода ионного распыления.

Следующим был образован слой MgO (промежуточный слой; толщина:10 нм) на слое основания с использованием метода ионно-лучевого осаждения (метод IBAD).

Затем был образован слой СеO₂ (верхний защитный слой), имеющий толщину 1,0 мкм, на слое MgO с использованием метода осаждения с помощью импульсного лазера (метод PLD).

Следующим был образован слой GdBa₂Cu₃O₇ (слой оксидного сверхпроводника), имеющий толщину 1,0 мкм, на слое СеO₂ с использованием метода PLD.

Дополнительно был образован слой серебра (первый стабилизирующий слой металла), имеющий толщину 8 мкм, на слое оксидного сверхпроводника с использованием метода распыления.

Следующей была присоединена медная лента (второй стабилизирующий слой металла), имеющая толщину 0,1 мм, на слой серебра с использованием оловянного припоя (температура плавления: 230°С) с получением слоистой структуры со сверхпроводником.

Далее была подготовлена полиимидная лента, имеющая общую толщину 15 мкм и ширину 4 мм, на которой был образован слой покрытия из FEP, имеющий толщину 1,25 мкм, на обеих ее поверхностях.

Эта полиимидная лента была обмотана вокруг слоистой структуры со сверхпроводником посредством наматывания встык с образованием слоя изолирующего покрытия, который покрыл наружную поверхность слоистой структуры со сверхпроводником.

В результате был получен провод на основе оксидного сверхпроводника.

Характеристику критического тока провода на основе оксидного сверхпроводника в его продольном направлении оценивали с использованием метода намагничивания до и после испытания на отслаивание, описанного ниже.

[0050] При испытании на отслаивание, касательно провода на основе оксидного сверхпроводника, подготовленного, как описано выше, эпоксидная смола была прикреплена к кончику алюминиевой шпильки (φ=7,1 мм), и эту шпильку прижимали к покрывающему слою из FEP на поверхности слоя изолирующего покрытия с последующим термическим отверждением.

В результате шпилька связывалась со слоем изолирующего покрытия, снабженного слоем покрытия из FEP.

Далее эту шпильку тянули в направлении от слоя изолирующего покрытия, вдоль ее аксиального направления.

Когда эта шпилька отделялась от слоя изолирующего покрытия, снабженного слоем покрытия из FEP, измеряли сопротивление отслаиванию.

Кроме того, разрывается ли полиимидная лента образца после испытания или нет, поверхностное свойство полиимидной ленты обследовали с помощью визуального осмотра, и его результаты показаны в Таблице 1 ниже, как антиадгезионные свойства.

[Сравнительный пример]

Была изготовлена полиимидная лента (толщина: 12,5 мкм), которая не подвергалась воздействию покрытия из FEP, и эту полиимидную ленту обматывали вокруг вышеизготовленного провода на основе сверхпроводника посредством наматывания встык при таких же условиях, как в вышеописанном примере, с образованием слоя изолирующего покрытия, который покрыл наружную поверхность провода на основе сверхпроводника.

В результате получили провод на основе оксидного сверхпроводника в соответствии со сравнительным примером.

Осуществляли такое же испытание на отслаивание, как в вышеописанном примере, для измерения сопротивления отслаиванию.

Кроме того, разрывается ли полиимидная лента образца после испытания или нет, поверхностное свойство полиимидной ленты обследовали с помощью визуального осмотра, и его результаты показаны в Таблице 1 ниже, как антиадгезионные свойства.

В Таблице 1 "превосходно", показанное в графе "Результат оценки критического тока до и после проведения испытания", представляет, что удовлетворяется следующее выражение отношения: Iс/Iс0>0,95, выражение отношения, показывающее отношение значения плотности критического тока (Ic0) провода на основе оксидного сверхпроводника, измеренной до проведения испытания, к значению плотности критического тока (Iс) провода на основе оксидного сверхпроводника, измеренной после проведения испытания.

[0051] [Таблица 1]

[0052] В соответствии с результатами испытаний, показанными в Таблице 1, во всех образцах в соответствии со сравнительным примером, часть полиимидной ленты разорвалась, будучи прикрепленной к шпильке.

С другой стороны, во всех образцах примера, шпилька отслаивалась от полиимидной ленты, содержащей слой покрытия из FEP.

Из этих результатов можно увидеть следующие факты.

Когда полиимидную ленту, содержащую слой покрытия из FEP, используют в качестве изолирующего слоя покрытия, если к проводу на основе оксидного сверхпроводника прикладывается напряжение в направлении отслаивания, участок эпоксидной смолы гарантированно отслаивается от слоя покрытия из FEP, и таким образом, напряжение, которое прикладывается к слоистой структуре провода на основе оксидного сверхпроводника, может быть снято.

С другой стороны, когда используют слой изолирующего покрытия, на котором была образована полиимидная лента, которую не подвергают воздействию покрытия из FEP, полиимидная лента и эпоксидная смола прочно связываются друг с другом, и таким образом, напряжение прикладывается так, что разрывается полиимидная лента или отслаивается любой слой в проводе на основе оксидного сверхпроводника со слоистой структурой.

[0053] Из результатов испытаний можно сделать вывод, что когда сверхпроводящая катушка, которую получают с помощью наматывания провода на основе оксидного сверхпроводника, пропитывается и фиксируется эпоксидной смолой и сверхпроводящая катушка охлаждается до критической температуры или ниже, напряжение, генерируемое под действием усадки пропитывающей смолы, прикладывается непосредственно к проводу на основе оксидного сверхпроводника.

С другой стороны, в структуре примера когда напряжение, сгенерированное под действием усадки пропитывающей смолы, прикладывается к сверхпроводящей катушке, образованной с использованием провода на основе оксидного сверхпроводника, происходит отслаивание на границе раздела между пропитывающей смолой и слоем покрытия из FEP, и таким образом часть напряжений может сниматься.

Следовательно, считается, что когда сверхпроводящая катушка, образованная с использованием провода на основе оксидного сверхпроводника, укрепляется пропитывающей смолой, ухудшение сверхпроводимости подавляется.

Кроме того, когда значение критического тока провода на основе оксидного сверхпроводника измеряют до и после наматывания в катушку, удовлетворяется соотношение Iс/Iс0>0,95.

Следовательно, ухудшения характеристики критического тока для провода на основе сверхпроводника не наблюдается.

[0054] < Проведение испытания сверхпроводящей катушки >

Используя подложку, изготовленную из HASTELLOY (торговое наименование, произведено Haynes International Inc.), которая имела форму ленты, имеющую ширину 5 мм, толщину 0,1 мм и длину 50 м, подготавливали провод на основе оксидного сверхпроводника, имеющего такую же слоистую структуру, как в вышеописанном примере.

Наружная периферия провода на основе оксидного сверхпроводника представляла собой слой изолирующего покрытия, который был образован с использованием полиимидной ленты, на которой был образован слой покрытия из FEP на обеих ее поверхностях.

Используя этот провод на основе оксидного сверхпроводника, подготавливали двойную дисковую катушку, имеющую внутренний диаметр 70 мм и высоту 10,5 мм, и со сверхпроводящей катушкой проводили испытания при условии числа витков равного 200 виткам (100 витков × 2 слоя).

Кроме того, для сравнения со сверхпроводящей катушкой проводили испытания таким же образом, используя провод на основе оксидного сверхпроводника, снабженного слоем изолирующего покрытия, который был образован с использованием полиимидной ленты, на которой не был образован слой покрытия из FEP.

Условия проведения испытания показаны в Таблице 2.

[0055] [Таблица 2]

[0056] В Примере 2 Таблицы 2 толщина полиимидной ленты составляла 12,5 мкм, а толщина слоя покрытия из фторкаучука составляла 1,25 - мкм (общая толщина двух слоев, как на внутренней, так и на наружной поверхности, составляла 2,5 мкм).

В Примере 3 толщина полиимидной ленты составляла 7,5 мкм (общая толщина двух слоев, как на внутренней, так и на наружной поверхности, составляла 2,5 мкм).

Из результатов, показанных в Таблице 2, можно увидеть, что при сравнении сверхпроводящей катушки Примера 2 со сверхпроводящей катушкой Сравнительного примера 2, протекающий ток является одинаковым, а плотность тока в катушке и магнитное поле в центре катушки слегка уменьшаются; однако, демонстрируется одинаковая сверхпроводимость, по существу, такого же размера.

[0057] Далее будут описываться результаты испытаний, при которых провод на основе оксидного сверхпроводника, имеющий вышеописанную структуру и длину 25 м, транспортировался вдоль линии с использованием валика и направляющего элемента, проиллюстрированных на Фиг.8.

В испытании с транспортировкой по линии отдельно были подготовлены провод на основе оксидного сверхпроводника, имеющий такую же структуру, как и вышеописанный провод на основе оксидного сверхпроводника (Пример 2) для проведения испытания сверхпроводящей катушки и имеющий длину 25 м, при этом провод на основе оксидного сверхпроводника оборачивался вокруг валика, имеющего конфигурацию, проиллюстрированную на Фиг.8, и наружный диаметр 200 мм при прочности на разрыв 2 кг, так что его направление на входной стороне изменяется на 180° к направлению на выходной стороне, и провод на основе оксидного сверхпроводника транспортировали вдоль линии, удерживая с помощью кубоидального направляющего элемента (куб, имеющий размеры: длина 40 мм × ширина 20 мм × высота 20 мм) , проиллюстрированный на Фиг.8.

Направляющий элемент предусматривается в положении, которое удалено на 15 см от положения (положение контакта между проводом на основе сверхпроводника и наружной периферией валика), где провод на основе оксидного сверхпроводника был отделен от наружной периферии валика.

Провод на основе оксидного сверхпроводника, который используется при испытании с транспортировкой по линии, представляет собой провод на основе оксидного сверхпроводника, снабженный слоем изолирующего покрытия, полученного посредством наматывания встык полиимидной ленты, имеющей ширину 4 мм, которая содержала слой покрытия из фторкаучука.

Кроме того, отдельно был подготовлен провод на основе оксидного сверхпроводника, имеющий такую же структуру, как структура для проведения испытания сверхпроводящей катушки в соответствии со Сравнительным примером 2, и имеющий длину 25 м.

Был направлен провод на основе оксидного сверхпроводника, снабженный слоем изолирующего покрытия, который был подвергнут наматыванию встык при таких же условиях, как выше.

Эти провода на основе оксидного сверхпроводника отличаются друг от друга тем, что слой покрытия из фторкаучука образуется на обеих поверхностях полиимидной ленты только для провода на основе оксидного сверхпроводника Примера 2.

[0058] Результат испытаний с транспортировкой по линии с использованием направляющего элемента заключался в том, что когда использовали провод на основе оксидного сверхпроводника, имеющий такую же структуру, как и в Сравнительном примере 2, в котором состояние края было острым и лента легко разрезалась, изолирующая лента разрезалась в 5 или более местах в партии.

Однако в проводе на основе оксидного сверхпроводника, снабженного слоем покрытия из фторкаучука, слой покрытия не разрывается.

Из результата испытания транспортировки по линии четко видно, что когда провод на основе оксидного сверхпроводника, содержащий слой покрытия из фторкаучука, транспортируется вдоль линии, имеются преимущественные эффекты над случаями, где транспортируется провод на основе оксидного сверхпроводника.

Провод на основе оксидного сверхпроводника может представлять собой длинный элемент, имеющий длину от нескольких десятков до нескольких сотен метров в соответствии с целью.

Следовательно, в области производства, где рабочий участок ограничивается, необходимо, чтобы различные виды обработок с нанесением покрытия и операции выполнялись с изменением направления транспортировки.

Соответственно необходимо, чтобы направление транспортировки изменялось с использованием валика и направляющего элемента, проиллюстрированными на Фиг.8.

[0059] <Оценка сверхпроводящей катушки>

Используя подложку, изготовленную из HASTELLOY (торговое наименование, произведено Haynes International Inc.), которая имеет форму ленты, имеющей ширину 5 мм, толщину 0,1 мм и длину 50 м; и медную ленту (второго стабилизирующий слоя металла), имеющей толщину 0,1 мм, подготавливали провод на основе оксидного сверхпроводника, имеющий такую же слоистую структуру, как и в вышеописанном Примере 1.

Используя этот провод на основе сверхпроводника, проводили испытания двух видов сверхпроводящих катушек (двойные дисковые катушки) Примера А и Примера В, проиллюстрированные в Таблице 3, в которых отношение наружного диаметра катушки к ее внутреннему диаметру выше чем или равно 2.

В Примере А и Примере В конфигурации слоев изолирующих покрытий различались.

Конкретно в Примере А полиимидная лента (толщина: 12,5 мкм) наматывалась встык вокруг слоистой структуры со сверхпроводником и полиимидная лента (толщина: 15 мкм), содержащая слой покрытия из фторкаучука, нанесенная в виде покрытия на наружную поверхность провода на основе сверхпроводника в состоянии, когда имеется одна ее прослойка, была прикреплена в продольном направлении.

В результате был образован слой изолирующего покрытия и был получен провод на основе оксидного сверхпроводника.

С другой стороны, в Примере В по меньшей мере одна прослойка полиимидной ленты (толщина: 12,5 мкм), содержащая слой покрытия из фторкаучука, наматывалась встык с тем, чтобы покрыть слоистую структуру со сверхпроводником.

В результате был образован слой изолирующего покрытия и был получен провод на основе оксидного сверхпроводника.

Таблица 3 ниже показывает критические токи в катушке и значения η этих проводов на основе оксидного сверхпроводника при 77 К до и после пропитывающего фиксирования.

Дополнительно при испытании на тепловой цикл процесс выдерживания образца в окружающей среде при 77·К в течение заданного времени, а затем выдерживание образца при комнатной температуре в течение заданного времени, рассматривали как один цикл.

Таблица 3 ниже показывает критические токи в катушке и значения η при 77 К после повторения вышеописанного цикла три раза и пять раз.

[0060] [Таблица 3]

[0061] Обнаружено, что когда отношение наружного диаметра катушки к внутреннему диаметру катушки было выше чем или равно 2, в сверхпроводящей катушке, в которой одну прослойку полиимидной ленты, содержащей слой покрытия из фторкаучука, присоединяли продольно, как в случае Примера А, критические токи и значения η после пропитывания и после многократных испытаний на тепловой цикл уменьшились, и свойства ухудшились.

С другой стороны, в сверхпроводящей катушке, которая была образована с использованием провода на основе сверхпроводника, образованного посредством наматывания по меньшей мере одной прослойки полиимидной ленты, содержащей слой покрытия из фторкаучука, таким образом, чтобы покрывать слоистую структуру со сверхпроводником, как в случае Примера В, результаты не только после пропитывания, но и после многократных испытаний на термический цикл были превосходными.

[0062] Далее в Таблице 4 показаны результаты оценки толщины слоя покрытия из фторкаучука.

[0063] [Таблица 4]

[0064] Из Таблицы 4 было установлено, что когда толщина слоя покрытия увеличивается, происходит забивание на линии во время резания ленты и возникает проблема с технологичностью.

Промышленное применение

[0065] Настоящее изобретение может быть применено в сверхпроводящих катушках, которые используют в различных видах сверхпроводящих устройств, таких как устройство сверхпроводящего магнита, сверхпроводящий двигатель и ограничитель тока.

Описание ссылочных номеров

[0066]

1 сверхпроводящая катушка

2, 3 тело катушки

5 провод на основе оксидного сверхпроводника

6 слой покрытия

7 слой изолирующего покрытия

10 подложка

11 промежуточный слой

12 слой оксидного сверхпроводника

13 первый стабилизирующий слой металла

14, 16, 24, 34 второй стабилизирующий слой металла

15, 21, 25, 35 слоистая структура со сверхпроводником

17 слой изолирующего покрытия

20, 23, 30, 33, 40 провод на основе оксидного сверхпроводника.

Изобретение относится к области электротехники, а именно, к проводу на основе оксидного сверхпроводника, и сверхпроводящей катушке, образованной посредством наматывания указанного провода. Провод на основе оксидного сверхпроводника включает в себя слоистую структуру со сверхпроводником, которая содержит подложку, которая образована в форме ленты, и промежуточный слой, слой оксидного сверхпроводника и стабилизирующий слой металла, которые наслоены на подложку, и слой изолирующего покрытия, которым покрыта наружная поверхность слоистой структуры со сверхпроводником, при этом либо вся наружная поверхность, либо вся внутренняя поверхность слоя изолирующего покрытия покрыта слоем из фторкаучука, обеспечивающим снижение деформации сверхпроводящей катушки, вызванной отслаивающим напряжением на границе раздела между слоем покрытия из фторкаучука и пропитывающей смолой, что является техническим результатом изобретения. Достигнуто также улучшение сверхпроводимости провода в охлажденном состоянии. 3 н. и 5 з.п. ф-лы, 10 ил., 4 табл.

1. Провод на основе оксидного сверхпроводника, содержащий
слоистую структуру со сверхпроводником, которая содержит подложку, которая образована в форме ленты, и промежуточный слой, слой оксидного сверхпроводника и стабилизирующий слой металла, которые наслоены на подложку, и
слой изолирующего покрытия, которым покрыта наружная поверхность слоистой структуры со сверхпроводником, при этом
либо вся наружная поверхность, либо вся внутренняя поверхность слоя изолирующего покрытия покрыта слоем покрытия, образованного из фторкаучука.

2. Провод на основе оксидного сверхпроводника по п.1, при этом
как вся наружная поверхность, так и вся внутренняя поверхность слоя изолирующего покрытия покрыты слоем покрытия.

3. Провод на основе оксидного сверхпроводника по п.1, при этом
слой изолирующего покрытия образован посредством наматывания изолирующей ленты вокруг слоистой структуры со сверхпроводником, причем изолирующая лента покрыта слоем покрытия.

4. Провод на основе оксидного сверхпроводника по п.3, при этом
по меньшей мере одна прослойка изолирующей ленты намотана вокруг слоистой структуры со сверхпроводником таким образом, чтобы покрывать всю ее наружную поверхность.

5. Провод на основе оксидного сверхпроводника по любому из пп.1-4, при этом толщина слоя покрытия составляет 1-10 мкм.

6. Сверхпроводящая катушка, содержащая
тело катушки, которое образовано посредством наматывания провода на основе оксидного сверхпроводника по любому из пп.1-5 вкруговую.

7. Сверхпроводящая катушка, содержащая
тело катушки, которое образовано посредством наматывания провода на основе оксидного сверхпроводника по п.4, при этом
отношение наружного диаметра сверхпроводящей катушки к внутреннему диаметру сверхпроводящей катушки больше чем или равно 2.

8. Сверхпроводящая катушка по п.6 или 7, при этом
тело катушки покрыто пропитывающей смолой.