特許 7279723 超電導線材及び永久電流スイッチ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-05-15

(45)【発行日】2023-05-23

(54)【発明の名称】超電導線材及び永久電流スイッチ

(51)【国際特許分類】

   H10N 60/30 20230101AFI20230516BHJP

   H01B 12/06 20060101ALI20230516BHJP

   H01F 6/06 20060101ALI20230516BHJP

   H01F 6/00 20060101ALI20230516BHJP

【ＦＩ】

H10N60/30

H01B12/06

H01F6/06 140

H01F6/00 180

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2020571011

(86)(22)【出願日】2019-12-04

(86)【国際出願番号】 JP2019047393

(87)【国際公開番号】W WO2020162018

(87)【国際公開日】2020-08-13

【審査請求日】2022-06-21

(31)【優先権主張番号】P 2019021621

(32)【優先日】2019-02-08

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

【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２９年度、国立研究開発法人科学技術振興機構、未来社会創造事業「高温超電導線材接合技術の超高磁場ＮＭＲと鉄道き電線への社会実装」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

(73)【特許権者】

【識別番号】000002130

【氏名又は名称】住友電気工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】山口 高史

(72)【発明者】

【氏名】大木 康太郎

(72)【発明者】

【氏名】永石 竜起

【審査官】杉山 芳弘

(56)【参考文献】

【文献】特開平７－０３７４４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－３４０５３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－０９８３３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－２７８３４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－１１８１２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－２９８１２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６１－２６５８８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平５－２５０９３２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ１０Ｎ ６０／３０

Ｈ０１Ｂ １２／０６

Ｈ０１Ｆ ６／０６

Ｈ０１Ｆ ６／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

超電導線材であって、
基材と、前記基材上に形成された中間層と、前記中間層上に形成された超電導層と、前記超電導層上に形成された保護層とを備え、
前記超電導層は、前記超電導線材の長手方向に沿って、第１部分と、第２部分と、前記第１部分と前記第２部分との間にある第３部分とを有しており、
前記第３部分上にある前記保護層は、少なくとも部分的に除去されている、超電導線材。

【請求項2】

前記第３部分上にある前記保護層は、全て除去されている、請求項１に記載の超電導線材。

【請求項3】

平面視における前記超電導層の周縁は、平面視における前記中間層の周縁よりも内側に位置している、請求項２に記載の超電導線材。

【請求項4】

平面視における前記保護層の周縁は、平面視における前記中間層の周縁よりも内側に位置している、請求項２又は請求項３に記載の超電導線材。

【請求項5】

前記基材は、第１層と、前記第１層上に形成された第２層とを有しており、
前記第１層は、ステンレス鋼、ニッケル基合金又はニッケル合金で構成されており、
前記第２層は、銅で構成されている、請求項３又は請求項４に記載の超電導線材。

【請求項6】

請求項１～請求項５のいずれか１項に記載の前記超電導線材と、
前記第３部分と対向するように配置されたヒータとを備える、永久電流スイッチ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、超電導線材及び永久電流スイッチに関する。本出願は、２０１９年２月８日に出願した日本特許出願である特願２０１９－２１６２１号に基づく優先権を主張する。当該日本特許出願に記載された全ての記載内容は、参照によって本明細書に援用される。

【背景技術】

【0002】

特許文献１（特開２０１８－１１７０４２号公報）には、永久電流スイッチが記載されている。特許文献１に記載の永久電流スイッチは、超電導線材と、超電導線材を加熱するヒータ線材とを有している。

【0003】

超電導線材は、基層と、基層上に形成された配向層と、配向層上に形成された中間層と、中間層上に形成された超電導層と、超電導層上に形成された保護層とを有している。ヒータ線材が超電導線材を加熱することにより、超電導線材中の超電導層が常電導状態となる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１８－１１７０４２号公報

【発明の概要】

【0005】

本開示の一態様に係る超電導線材は、基材と、基材上に形成された中間層と、中間層上に形成された超電導層と、超電導層上に形成された保護層とを備えている。超電導層は、超電導線材の長手方向に沿って、第１部分と、第２部分と、第１部分と第２部分との間にある第３部分とを有している。第３部分上にある保護層は、少なくとも部分的に除去されている。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】図１は、第１実施形態に係る超電導線材の斜視図である。

【図2】図２は、図１のＩＩ－ＩＩにおける断面図である。

【図3】図３は、図１のＩＩＩ－ＩＩＩにおける断面図である。

【図4】図４は、図１のＩＶ－ＩＶにおける断面図である。

【図5】図５は、第１実施形態に係る超電導線材の製造方法を示す工程図である。

【図6】図６は、超電導部材準備工程における超電導部材の断面斜視図である。

【図7】図７は、切断工程における超電導部材２０の断面斜視図である。

【図8】図８は、第１実施形態に係る永久電流スイッチの構成を示す模式図である。

【図9】図９は、第１実施形態に係る永久電流スイッチにおける超電導線材及びヒータの分解斜視図である。

【図10】図１０は、第２実施形態に係る超電導線材の斜視図である。

【図11】図１１は、図１０のＸＩ－ＸＩにおける断面図である。

【図12】図１２は、図１０のＸＩＩ－ＸＩＩにおける断面図である。

【図13】図１３は、図１０のＸＩＩＩ－ＸＩＩＩにおける断面図である。

【図14】図１４は、第２実施形態の変形例に係る超電導線材５０の斜視図である。

【図15】図１５は、第２実施形態に係る超電導線材の製造方法を示す工程図である。

【図16】図１６は、第２実施形態に係る永久電流スイッチの模式図である。

【図17】図１７は、第３実施形態に係る超電導線材の斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0007】

[本開示が解決しようとする課題]
特許文献１においては、超電導層上に保護層が形成されている。ヒータ線材の加熱により超電導層が常電導状態になったとしても、超電導層を流れていた電流は、主として電気抵抗値の低い保護層にバイパスされる。そのため、特許文献１に記載の永久電流スイッチおいては、高抵抗化のために加熱長を長くする必要がある。加熱長を長くするには加熱量を増大させる必要があるが、加熱量を増大させた場合、冷媒の蒸発量が増大してしまう。また、加熱量を増大させた場合、冷凍機を高性能化する必要がある。さらに、加熱長を長くすると、永久電流スイッチ自体が大型化してしまう。このように、特許文献１に記載の永久電流スイッチは、加熱長を長くしないと高抵抗化できないことに起因して、運用コストが増大してしまう。

【0008】

本開示は、上記のような従来技術の問題点に鑑みてなされたものである。より具体的には、本開示は、短い加熱長で高抵抗化が可能な超電導線材及びそれを用いた永久電流スイッチを提供する。
[本開示の効果]
本開示の一態様に係る超電導線材によると、加熱による超電導線材の高抵抗化が可能になる。

【0009】

［本開示の実施形態の説明］
まず、本開示の実施形態を列記して説明する。

【0010】

（１）実施形態に係る超電導線材は、基材と、基材上に形成された中間層と、中間層上に形成された超電導層と、超電導層上に形成された保護層とを備えている。超電導層は、超電導線材の長手方向に沿って、第１部分と、第２部分と、第１部分と第２部分との間にある第３部分とを有している。第３部分上にある保護層は、少なくとも部分的に除去されている。

【0011】

上記（１）の超電導線材においては、第３部分上にある保護層が、少なくとも部分的に除去されている。第３部分上にある保護層が全て除去されている場合、第１部分上にある保護層と第２部分上にある保護層とが分離しているため、第３部分をバイパスする電流経路は存在せず、第３部分が加熱されることにより常電導状態になると、電流は、常電導化により電気抵抗値が高くなった第３部分を流れる。また、第３部分上にある保護層が部分的に除去されている場合、第３部分が加熱されることにより常電導状態になると、電流は第３部分上にある保護層に電流がバイパスされるが、部分的な除去により第３部分上にある保護層の電気抵抗は高くなっている。このように、上記（１）の超電導線材によると、短い加熱長で超電導線材の高抵抗化が可能になる。

【0012】

（２）上記（１）の超電導線材において、第３部分上にある保護層は、全て除去されていてもよい。

【0013】

（３）上記（２）の超電導線材において、平面視における超電導層の周縁は、平面視における中間層の周縁よりも内側に位置していてもよい。

【0014】

（４）上記（２）又は（３）の超電導線材において、平面視における保護層の周縁は、平面視における中間層の周縁よりも内側に位置していてもよい。

【0015】

（５）上記（３）又は（４）の超電導線材において、基材は、第１層と、第２層とを有していてもよい。第１層は、ステンレス鋼で構成されていてもよく、第２層は、銅で構成されていてもよい。

【0016】

超電導線材が機械スリットで形成されている場合、機械スリットで基材又は保護層の少なくとも一方が変形することにより、超電導層と基材とが電気的に接続されてしまうことがある。超電導層と基材とが電気的に接続されてしまうと、第３部分が常電導状態となった場合、第３部分から基材へと電流がバイパスされてしまう結果、超電導線材を高抵抗化することができないおそれがある。このことは、基材が相対的に柔らかい銅で構成される層を有している場合に、特に懸念される。

【0017】

この点、上記（３）～（５）の超電導線材においては、平面視における超電導層の周縁（又は平面視における保護層の周縁）が、平面視における中間層の周縁よりも内側に位置しているため、機械スリットの際に基材又は保護層の少なくとも一方が変形したとしても、超電導層と基材とが電気的に接続されがたい。そのため、上記（３）～（５）の超電導線材によると、より確実に短い加熱長で超電導線材を高抵抗化することが可能となる。

【0018】

（６）実施形態に係る永久電流スイッチは、上記（１）～（５）の超電導線材と、ヒータとを備える。ヒータは、超電導層の第３部分と対向するように配置されている。

【0019】

［本開示の実施形態の詳細］
次に、実施形態の詳細を、図面を参照しながら説明する。以下の図面においては、同一又は相当する部分に同一の参照符号を付し、重複する説明は繰り返さないものとする。

【0020】

（第１実施形態）
第１実施形態に係る超電導線材１０の構成を説明する。

【0021】

図１は、第１実施形態に係る超電導線材１０の斜視図である。図１に示されるように、超電導線材１０は、第１端１０ａと、第２端１０ｂとを有している。第１端１０ａ及び第２端１０ｂは、超電導線材１０の長手方向における端である。第２端１０ｂは、第１端１０ａの反対側の端である。

【0022】

図２は、図１のＩＩ－ＩＩにおける断面図である。図３は、図１のＩＩＩ－ＩＩＩにおける断面図である。図４は、図１のＩＶ－ＩＶにおける断面図である。図２～図４に示されるように、超電導線材１０は、基材１１と、中間層１２と、超電導層１３と、保護層１４ａ及び保護層１４ｂとを有している。

【0023】

基材１１は、好ましくは、第１層１１ａと、第２層１１ｂと、第３層１１ｃとを有している。第２層１１ｂは、第１層１１ａ上に形成されている。第３層１１ｃは、第２層１１ｂ上に形成されている。第１層１１ａは、例えばステンレス鋼で構成されている。第１層１１ａは、例えばハステロイ（登録商標）等のニッケル（Ｎｉ）基合金、集合組織を導入したニッケル－タングステン（Ｗ）等の配向ニッケル合金で構成されていてもよい。第２層１１ｂは、例えば、銅（Ｃｕ）で構成されている。第２層１１ｂが銅合金で構成されている場合も、「第２層１１ｂが銅で構成されている」に含まれる。第３層１１ｃは、ニッケルで構成されている。基材１１は、第２層１１ｂ及び第３層１１ｃを有しておらず、第１層１１ａのみで構成されていてもよい。

【0024】

中間層１２は、基材１１上（第３層１１ｃ上）に形成されている。中間層１２は、絶縁材料で構成されている。中間層１２は、例えば安定化ジルコニア（ＹＳＺ）、酸化イットリウム（Ｙ_２Ｏ_３）、酸化セリウム（ＣｅＯ_２）等により構成されている。中間層１２を構成する材料は、これに限られるものではない。

【0025】

超電導層１３は、中間層１２上に形成されている。超電導層１３は、超電導線材１０の長手方向に沿って、第１部分１３ａと、第２部分１３ｂと、第３部分１３ｃとを有している。第１部分１３ａは、第１端１０ａ側にある。第２部分１３ｂは、第２端１０ｂ側にある。第３部分１３ｃは、超電導線材１０の長手方向において、第１部分１３ａと第２部分１３ｂとの間にある（第１部分１３ａと第２部分１３ｂとに挟み込まれている）。

【0026】

超電導層１３は、例えば、酸化物超電導体により構成されている。この酸化物超電導体の例は、ＲＥＢａＣｕ_３Ｏ_ｙ（なお、ＲＥは希土類元素）である。この希土類元素は、例えばイットリウム（Ｙ）、プラセオジウム（Ｐｒ）、ネオジム（Ｎｄ）、サマリウム（Ｓｍ）、ユウロビウム（Ｅｕ）、ガドリウム（Ｇｄ）、ホルミウム（Ｈｏ）、イッテルビウム（Ｙｂ）等である。ＲＥＢａＣｕ_３Ｏ_ｙには、２種類以上の希土類元素が含まれていてもよい。

【0027】

保護層１４ａは、第１部分１３ａ上に形成されている。保護層１４ｂは、第２部分１３ｂ上に形成されている。このことを別の観点からいえば、第３部分１３ｃ上においては、保護層が全て除去されており（保護層が形成されておらず）、保護層１４ａ及び保護層１４ｂが超電導線材１０の長手方向に沿って互いに分離している。保護層１４ａ及び保護層１４ｂは、例えば銀（Ａｇ）で構成されている。このことをさらに別の観点からいえば、第３部分１３ｃが、超電導線材１０の表面から露出している。図示されていないが、保護層１４ａ上及び保護層１４ｂ上には、安定化層が形成されていてもよい。安定化層は、例えば銅、銅合金等で構成されている。

【0028】

第１実施形態に係る超電導線材１０の製造方法を説明する。
図５は、第１実施形態に係る超電導線材１０の製造方法を示す工程図である。図５に示されるように、超電導線材１０の製造方法は、超電導部材準備工程Ｓ１と、切断工程Ｓ２と、保護層除去工程Ｓ３とを有している。

【0029】

超電導部材準備工程Ｓ１においては、超電導部材２０の準備が行われる。図６は、超電導部材準備工程Ｓ１における超電導部材２０の断面斜視図である。超電導部材２０は、図６に示されるように、基材１１と、中間層１２と、超電導層１３と、保護層１４とを有している。保護層１４は、例えば銀で構成されている。

【0030】

切断工程Ｓ２においては、超電導部材２０の切断が行われる。この切断は、好ましくは、機械加工により（機械スリットで）行われる。この切断は、レーザ加工により（レーザスリットで）行われてもよい。図７は、切断工程Ｓ２における超電導部材２０の断面斜視図である。図７に示されるように、切断工程Ｓ２において、超電導部材２０からは、複数の線材が切り出される。この線材は、第１部分１３ａ、第２部分１３ｂ及び第３部分１３ｃ上に保護層１４が形成されている点を除き、超電導線材１０の構造と同様である。

【0031】

保護層除去工程Ｓ３においては、超電導部材２０から切り出された線材に対して、保護層１４の部分的な除去が行われる。保護層１４の部分的な除去は、エッチングで行われる。このエッチングは、第１部分１３ａ及び第２部分１３ｂ上にある保護層１４がマスクで被覆されるが、第３部分１３ｃ上にある保護層１４がマスクで被覆されない状態で、線材をエッチング液に浸漬することにより行われる。以上により、図１～図４に示される構造の超電導線材１０が製造される。なお、上記においては、保護層除去工程Ｓ３が切断工程Ｓ２の後に行われる例を示したが、切断工程Ｓ２が保護層除去工程Ｓ３の後に行われてもよい。

【0032】

第１実施形態に係る永久電流スイッチ１００の構成を説明する。
図８は、第１実施形態に係る永久電流スイッチ１００の構成を示す模式図である。図８に示されるように、永久電流スイッチ１００は、超電導線材１０と、ヒータ３０（図８中において図示せず、図９参照）とを有している。永久電流スイッチ１００は、超電導コイル４０を永久電流モードで動作させる。超電導線材１０及び超電導コイル４０は、電源ＰＷに並列に接続されている。なお、超電導線材１０及び超電導コイル４０は、超電導転移温度以下の温度になるように冷却されている。

【0033】

図９は、第１実施形態に係る永久電流スイッチ１００における超電導線材１０及びヒータ３０の分解斜視図である。図９に示されるように、ヒータ３０は、第３部分１３ｃに対向するように配置されている。ヒータ３０は、例えば、ニクロム線で形成されている。

【0034】

ヒータ３０がオフ状態にある場合（ヒータ３０に電流が流れていない場合）、超電導コイル４０はコイルインピーダンスを有しているため、電源ＰＷから電流を流した場合、その電流は、もっぱら超電導状態となっている超電導線材１０中の超電導層１３を流れる。そのため、超電導コイル４０は、励磁されない（この状態を、第１状態という）。

【0035】

第１状態においてヒータ３０がオン状態にされると（ヒータ３０に電流が流されると）、超電導線材１０中の超電導層１３（第３部分１３ｃ）が常電導状態となる。この状態で電流を流し始めると、超電導コイル４０にも、電流が流れ始める（この状態を、第２状態という）。そして、運転電流まで徐々に電流を上げ、運転電流に到達してから所定の時間が経過すると、超電導線材１０には電流が流れなくなり、電流は、もっぱら超電導コイル４０に流れるようになる（この状態を、第３状態という）。

【0036】

第３状態となった後にヒータ３０を再びオフ状態にすると、超電導線材１０中の超電導層１３（第３部分１３ｃ）は、超電導状態に戻る。その状態で電源ＰＷからの電流を徐々に下げていくと、超電導コイル４０に流れている電流の一部が超電導線材１０に流れるようになる（この状態を、第４状態という）。

【0037】

第４状態になってから、さらに電源ＰＷからの電流を徐々に０アンペアまで下げ、それから所定の時間が経過すると、電流は、超電導線材１０及び超電導コイル４０のみを流れるようになる（この状態を、第５状態という）。第５状態に達すると、電源ＰＷを遮断しても、電流は、超電導線材１０及び超電導コイル４０を流れ続ける（永久電流モード）。このように、永久電流スイッチ１００は、超電導コイル４０を永久電流モードで動作させることができる。

【0038】

以下に、第１実施形態の超電導線材１０の効果を説明する。
保護層１４ａは、超電導層１３の第１部分１３ａ上に形成されており、保護層１４ｂは、超電導層１３の第２部分１３ｂ上に形成されている。すなわち、超電導層１３の第３部分１３ｃ上には保護層が形成されておらず（保護層が除去されており）、保護層１４ａと保護層１４ｂとが分離している。また、第３部分１３ｃは、中間層１２上に形成されているため、基材１１からも絶縁されている。

【0039】

そのため、第３部分１３ｃが加熱されることにより常電導状態になった場合、第３部分１３ｃをバイパスする電流経路は存在せず、第３部分１３ｃに電流が流れることになる。第３部分１３ｃは常電導状態となっているため、電気抵抗値が高くなっている。このように、超電導線材１０においては、短い加熱長で超電導線材１０を高抵抗化することができる。

【0040】

超電導線材１０においては、超電導層１３（第３部分１３ｃ）が部分的に保護層１４ａ及び保護層１４ｂから露出しているため、第３部分１３ｃに対する加熱を効率的に行うことができる。

【0041】

（第２実施形態）
第２実施形態に係る超電導線材５０の構成を説明する。以下においては、第１実施形態に係る超電導線材１０の構成と異なる点を主に説明し、重複する説明は繰り返さない。

【0042】

超電導線材５０は、長手方向において、第１端５０ａと、第１端５０ａの反対側の端である第２端５０ｂを有している。超電導線材５０は、基材１１と、基材１１上に形成された中間層１２と、中間層１２上に形成された超電導層１３と、保護層１４ａ及び保護層１４ｂとを有している。基材１１は、第１層１１ａと、第１層１１ａ上に形成された第２層１１ｂと、第２層１１ｂ上に形成された第３層１１ｃとを有している。

【0043】

超電導層１３は、超電導線材５０の長手方向に沿って、第１部分１３ａと、第第２部分１３ｂと、第１部分１３ａと第２部分１３ｂとの間にある第３部分１３ｃとを有している。第１部分１３ａ上には保護層１４ａが形成されており、第２部分１３ｂ上には保護層１４ｂが形成されている。すなわち、第３部分１３ｃ上においては、保護層が除去されている。これらの点に関して、超電導線材５０の構成は、超電導線材１０の構成と共通している。

【0044】

図１０は、第２実施形態に係る超電導線材５０の斜視図である。図１１は、図１０のＸＩ－ＸＩにおける断面図である。図１２は、図１０のＸＩＩ－ＸＩＩにおける断面図である。図１３は、図１０のＸＩＩＩ－ＸＩＩＩにおける断面図である。図１０～図１３に示されるように、超電導線材５０においては、平面視における超電導層１３の周縁が、平面視における中間層１２の周縁よりも、内側に位置している。また、保護層１４ａの平面視における周縁及び保護層１４ｂの平面視における周縁も、平面視における中間層１２の周縁よりも内側に位置している。ここでいう「平面視」とは、超電導線材５０の表面に直交する方向から見た場合をいう。

【0045】

より具体的には、長手方向での平面視における超電導層１３、保護層１４ａ及び保護層１４ｂの周縁は、長手方向での平面視における中間層１２の周縁よりも内側に位置しており、幅方向（長手方向に交差する方向）での平面視における超電導層１３、保護層１４ａ及び保護層１４ｂの周縁は、幅方向での平面視における中間層１２の周縁よりも内側に位置している。これらの点に関して、超電導線材５０の構成は、超電導線材１０の構成と異なっている。

【0046】

図１４は、第２実施形態の変形例に係る超電導線材５０の斜視図である。図１４に示されるように、保護層１４ａの平面視における周縁及び保護層１４ｂの平面視における周縁のみが中間層１２の平面視における周縁よりも内側に位置しており、超電導層１３の平面視における周縁が中間層１２の平面視における周縁よりも内側に位置していなくてもよい。

【0047】

第２実施形態に係る超電導線材５０の製造方法を説明する。以下においては、第１実施形態に係る超電導線材１０の製造方法と異なる点を主に説明し、重複する説明は繰り返さないものとする。

【0048】

超電導線材５０の製造方法は、超電導部材準備工程Ｓ１と、切断工程Ｓ２と、保護層除去工程Ｓ３とを有している。この点に関して、超電導線材５０の製造方法は、超電導線材１０の製造方法と共通している。

【0049】

超電導線材５０の製造方法は、保護層除去工程Ｓ３の詳細に関して、超電導線材１０の製造方法と異なっている。図１５は、第２実施形態に係る超電導線材５０の製造方法を示す工程図である。図１５に示されるように、超電導線材５０の製造方法は、超電導層除去工程Ｓ４をさらに有している点に関しても、超電導線材１０の製造方法と異なっている。

【0050】

超電導線材５０の製造方法では、保護層除去工程Ｓ３においては、図１０に示される保護層１４ａ及び保護層１４ｂの形状にあわせて、保護層１４がマスクで被覆される。この点に関して、超電導線材５０の製造方法における保護層除去工程Ｓ３は、超電導線材１０の製造方法における保護層除去工程Ｓ３と異なっている。

【0051】

超電導層除去工程Ｓ４においては、平面視における超電導層１３の周縁が平面視における中間層１２の周縁よりも内側に位置するように、超電導層１３が部分的に除去される。超電導層１３の部分的な除去は、例えば、エッチングにより行われる。以上により、図１０～図１４に示される構造の超電導線材５０が製造される。

【0052】

第２実施形態に係る永久電流スイッチ２００の構成を説明する。なお、以下においては、第１実施形態に係る永久電流スイッチ１００の構成と異なる点を主に説明し、重複する説明は繰り返さない。

【0053】

図１６は、第２実施形態に係る永久電流スイッチの模式図である。図１６に示されるように、第２実施形態に係る永久電流スイッチの構成は、超電導線材１０に代えて超電導線材５０が用いられている点を除き、第１実施形態に係る永久電流スイッチの構成と同様である。

【0054】

以下に、第２実施形態に係る超電導線材５０の効果を説明する。なお、以下においては、第１実施形態に係る超電導線材１０の効果と異なる点を主に説明し、重複する説明は繰り返さないものとする。

【0055】

超電導部材２０の切断が機械スリットで行われる場合、機械スリットに際して基材１１又は保護層（保護層１４ａ、保護層１４ｂ）の少なくとも一方が変形することにより、超電導層１３と基材１１とが電気的に接続されてしまうことがある。超電導層１３と基材１１とが電気的に接続されると、第３部分１３ｃが常電導状態となった場合に、第３部分１３ｃをバイパスして基材１１へと電流が流れてしまうおそれがある。このことは、基材１１が相対的に柔らかい銅で構成される層（第２層１１ｂ）を有している場合、特に懸念される。

【0056】

超電導線材５０においては、平面視における超電導層１３及び保護層（保護層１４ａ、保護層１４ｂ）の周縁が、平面視における中間層１２の周縁よりも内側に位置しているため、機械スリットの際に基材１１及び保護層の少なくともいずれかが変形しても、超電導層１３と基材１１とが電気的に接続されがたい。そのため、超電導線材５０によると、より確実に短い加熱長さで高抵抗化させることが可能となる。

【0057】

（第３実施形態）
第３実施形態に係る超電導線材６０の構成を説明する。以下においては、第１実施形態に係る超電導線材１０の構成と異なる点を主に説明し、重複する説明は繰り返さない。

【0058】

超電導線材６０は、長手方向において、第１端６０ａと、第１端６０ａの反対側の端である第２端６０ｂを有している。超電導線材６０は、基材１１と、基材１１上に形成された中間層１２と、中間層１２上に形成された超電導層１３と、保護層１４ａ及び保護層１４ｂとを有している。

【0059】

超電導層１３は、超電導線材６０の長手方向に沿って、第１部分１３ａと、第第２部分１３ｂと、第１部分１３ａと第２部分１３ｂとの間にある第３部分１３ｃとを有している。第１部分１３ａ上には保護層１４ａが形成されており、第２部分１３ｂ上には保護層１４ｂが形成されている。これらの点に関して、超電導線材６０の構成は、超電導線材１０の構成と共通している。

【0060】

図１７は、第３実施形態に係る超電導線材６０の斜視図である。図１７に示されるように、超電導線材６０においては、第３部分１３ｃ上において保護層が部分的に残存している。すなわち、超電導線材６０は、第３部分１３ｃ上に形成された保護層１４ｃをさらに有している。保護層１４ｃは、第３部分１３ｃ上にある保護層を部分的に除去することにより形成されている。保護層１４ｃは、保護層１４ａと保護層１４ｂとを電気的に接続していてもよい。保護層１４ｃは、平面視において、蛇行形状を有していてもよい。これら点に関して、超電導線材６０の構成は、超電導線材１０の構成と異なっている。

【0061】

第３実施形態に係る超電導線材６０の製造方法を説明する。以下においては、第１実施形態に係る超電導線材１０の製造方法と異なる点を主に説明し、重複する説明は繰り返さないものとする。

【0062】

超電導線材６０の製造方法は、超電導部材準備工程Ｓ１と、切断工程Ｓ２と、保護層除去工程Ｓ３とを有している点に関して、超電導線材１０の製造方法と共通している。しかしながら、超電導線材６０の製造方法は、保護層除去工程Ｓ３において、第３部分１３ｃ上にある保護層１４が部分的に除去されることにより保護層１４ｃが形成される。この点に関して、超電導線材６０の製造方法は、超電導線材１０の製造方法と異なっている。

【0063】

以下に、第３実施形態に係る超電導線材６０の効果を説明する。なお、以下においては、第１実施形態に係る超電導線材１０の効果と異なる点を主に説明し、重複する説明は繰り返さないものとする。

【0064】

超電導線材６０においては、第３部分１３ｃが加熱されることにより常電導状態になった場合、電流が保護層１４ｃにパイパスされることになる。しかしながら、保護層１４ｃに電流がバイパスされるとはいえ、保護層１４ｃにおいては、保護層１４ａ及び保護層１４ｂと比較して電流経路が狭くなっているため、当該バイパス電流に対する電気抵抗値は高くなる。そのため、超電導線材６０は、短い加熱長で高抵抗化することができる。

【0065】

今回開示された実施の形態は全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、上記した実施形態ではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0066】

１０ 超電導線材、１０ａ 第１端、１０ｂ 第２端、１１ 基材、１１ａ 第１層、１１ｂ 第２層、１１ｃ 第３層、１２ 中間層、１３ 超電導層、１３ａ 第１部分、１３ｂ 第２部分、１３ｃ 第３部分、１４，１４ａ，１４ｂ，１４ｃ 保護層、２０ 超電導部材、３０ ヒータ、４０ 超電導コイル、５０ 超電導線材、５０ａ 第１端、５０ｂ 第２端、６０ 超電導線材、６０ａ 第１端、６０ｂ 第２端、１００，２００ 永久電流スイッチ、ＰＷ 電源、Ｓ１ 超電導部材準備工程、Ｓ２ 切断工程、Ｓ３ 保護層除去工程、Ｓ４ 超電導層除去工程。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】