Title:
Verbindungsstruktur von supraleitendem Hochtemperaturdrahtstück, supraleitender Hochtemperaturdraht, welcher die Verbindungsstruktur verwendet, und supraleitende Hochtemperaturspule, welche die Verbindungsstruktur verwendet
Kind Code:
A1


Abstract:

Eine Verbindungsstruktur eines Mehrschichtdrahts umfasst zumindest ein Substrat, eine supraleitende Hochtemperaturschicht, einen bandartigen laminierten Körper, eine Leiterschicht und einen Durchflussausbildungskörper. Die supraleitende Hochtemperaturschicht ist auf einer Oberfläche des Substrats ausgebildet. Der bandartige laminierte Körper umfasst zumindest das Substrat und die supraleitende Hochtemperaturschicht. Die Leiterschicht bedeckt einen Außenumfang des bandartigen laminierten Körpers. Der Durchflussausbildungskörper dient als ein Durchflusspfad eines in dem supraleitenden Hochtemperaturdrahtstück erzeugten supraleitenden Stroms. Der Durchflussausbildungskörper ist durch ein Bonding-Material gebondet, das an einer Seitenfläche der Leiterschicht angebracht ist, wobei die Seitenfläche an einer der supraleitenden Hochtemperaturschicht mit Bezug auf das Substrat gegenüberliegenden Seite angeordnet ist.




Inventors:
Tosaka, Taizo (Tokyo, JP)
Miyazaki, Hiroshi (Tokyo, JP)
Iwai, Sadanori (Tokyo, JP)
Takayama, Shigeki (Tokyo, JP)
Koyanagi, Kei (Tokyo, JP)
Tasaki, Kenji (Tokyo, JP)
Application Number:
DE102016001501A
Publication Date:
08/18/2016
Filing Date:
02/11/2016
Assignee:
KABUSHIKI KAISHA TOSHIBA (Tokyo, JP)
International Classes:



Foreign References:
JP2015026789A2015-02-05
JP2000133067A2000-05-12
JP2008140930A2008-06-19
JP2011018536A2011-01-27
Attorney, Agent or Firm:
Patentanwälte Henkel, Breuer & Partner, 80333, München, DE
Claims:
1. Verbindungsstruktur eines supraleitenden Hochtemperaturdrahtstücks, aufweisend:
ein Substrat,
eine supraleitende Hochtemperaturschicht, die auf einer Oberfläche des Substrats ausgebildet ist,
einen bandartigen laminierten Körper, der zumindest das Substrat und die supraleitende Hochtemperaturschicht umfasst,
eine Leiterschicht, die einen Außenumfang des bandartigen laminierten Körpers bedeckt, und
einen Durchflussausbildungskörper, der als ein Durchflusspfad eines in dem supraleitenden Hochtemperaturdrahtstück erzeugten supraleitenden Stroms dient, wobei
der Durchflussausbildungskörper durch ein an einer Seitenfläche der Leiterschicht angebrachtes Bonding-Material gebondet ist, wobei die Seitenfläche an einer der supraleitenden Hochtemperaturschicht mit Bezug auf das Substrat gegenüberliegenden Seite angeordnet ist.

2. Verbindungsstruktur des supraleitenden Hochtemperaturdrahtstücks nach Anspruch 1, wobei
der Durchflussausbildungskörper ein zweites supraleitendes Hochtemperaturdrahtstück ist,
das zweite supraleitende Hochtemperaturdrahtstück ein zweites Substrat, eine zweite supraleitende Hochtemperaturschicht, die auf einer Oberfläche des zweiten Substrats ausgebildet ist, einen zweiten bandartigen laminierten Körper, der zumindest das zweite Substrat und die zweite supraleitende Hochtemperaturschicht umfasst, und eine zweite Leiterschicht, die einen Außenumfang des zweiten bandartigen laminierten Körpers bedeckt, umfasst, und
das Bonding-Material an einer Seitenfläche der zweiten Leiterschicht angebracht ist, wobei die Seitenfläche an einer der zweiten supraleitenden Hochtemperaturschicht mit Bezug auf das zweite Substrat gegenüberliegenden Seite angeordnet ist.

3. Verbindungsstruktur des supraleitenden Hochtemperaturdrahtstücks nach Anspruch 1, wobei der Durchflussausbildungskörper eine Anschlusselektrode ist, welche mit einem Endabschnitt der supraleitenden Hochtemperaturdrahtstücke verbunden ist, die in einer Spule gewickelt sind, um zu ermöglichen, dass der supraleitende Strom zu der Außenseite der Spule fließt.

4. Verbindungsstruktur des supraleitenden Hochtemperaturdrahtstücks nach Anspruch 1, wobei der Durchflussausbildungskörper ein Verbindungsleiter ist, welcher zwei Spulen elektrisch verbindet, wobei jede Spule durch Wickeln des supraleitenden Hochtemperaturdrahtstücks ausgebildet ist.

5. Verbindungsstruktur des supraleitenden Hochtemperaturdrahtstücks nach Anspruch 1, wobei der Durchflussausbildungskörper ein mit Silber ummantelter supraleitender Hochtemperaturdraht ist.

6. Verbindungsstruktur des supraleitenden Hochtemperaturdrahtstücks nach Anspruch 5, wobei der Durchflussausbildungskörper ein Drahtstück ist, dessen Länge entlang einer Bandlängsrichtung des supraleitenden Hochtemperaturdrahtstücks das 50-fache oder weniger einer Länge in einer Richtung senkrecht zu der Bandlängsrichtung ist.

7. Supraleitender Hochtemperaturdraht nach Anspruch 6, mit einer Verbindungsstruktur, in welcher die Seitenflächen von zwei oder mehreren der supraleitenden Hochtemperaturdrahtstücke in derselben Richtung angeordnet und durch das Drahtstück miteinander verbunden sind.

8. Supraleitender Hochtemperaturdraht, der die Verbindungsstruktur des supraleitenden Hochtemperaturdrahtstücks nach Anspruch 1 verwendet.

9. Supraleitende Hochtemperaturspule, welche die Verbindungsstruktur des supraleitenden Hochtemperaturdrahtstücks nach Anspruch 1 verwendet.

Description:

Diese Anmeldung basiert auf der am 13. Februar 2015 eingereichten japanischen Patentanmeldung Nr. 2015-026789 und nimmt ihre Priorität in Anspruch, deren gesamter Inhalt hier unter Bezugnahme enthalten ist.

Hintergrund der ErfindungTechnisches Gebiet der Erfindung

Hier beschriebene Ausführungsbeispiele beziehen sich auf eine Technik zum Verbinden von Mehrschichtdrahtstücken, von welchen jedes aus einer laminierten Dünnschicht ausgebildet und in einer Bandform ausgebildet ist.

Beschreibung des Stands der Technik

In den vergangenen Jahren ist die Entwicklung einer supraleitenden Hochtemperaturspule aktiv durchgeführt worden, die einen supraleitenden Hochtemperaturdraht verwendet, der durch einen REBCO-Draht dargestellt wird, der (RE)Ba2Cu3O7 einschließlich seltener Erde (RE) verwendet.

Insbesondere weist ein supraleitender Hochtemperaturdraht (nachstehend als „Mehrschichtdraht” bezeichnet), der durch Bilden einer Vielzahl von Schichttypen auf einem Substrat mit einer Dicke von ungefähr 100 μm hergestellt ist, die Eigenschaft auf, dass er eine hohe Stromkapazität unter einem hohen magnetischen Feld aufweist.

Der Mehrschichtdraht weist die Eigenschaft auf, dass er supraleitende Eigenschaften nicht verliert, sogar wenn er in der Bandlängsrichtung eine hohe Belastung bzw. Beanspruchung erfährt.

Es wird erwartet, dass eine supraleitende Hochtemperaturspule realisiert wird, welche eine hohe Belastung bzw. Beanspruchung und eine zum Erzeugen eines hohen magnetischen Feldes erforderliche hohe Stromdichte zulässt.

Wenn der Mehrschichtdraht für einen MRI-Magneten, einen Magneten für eine Einzelkristallzüchtungsvorrichtung, einen Beschleunigungsmagneten und dergleichen angewendet wird, wird die für den Magneten erforderliche Drahtlänge einige [km] bis zu einigen Hundert km lang.

Da eine supraleitende Hochtemperaturschicht eine hohe Kristallinität erfordert, ist es schwierig, einen langen Mehrschichtdraht zu erhalten. Unter den gegebenen Umständen reicht die Länge eines einzelnen Mehrschichtdrahts von einigen Zehn [m] bis zu einigen Hundert [m].

Es wird eine Vielzahl der Drähte benötigt, wenn eine supraleitende Hochtemperaturspule durch Verbinden der Mehrschichtdrahtstücke hergestellt wird.

Derzeit werden einige Anstrengungen bezüglich der verwendeten Mehrschichtdrahtstücke gemacht, um den Verbindungswiderstand soweit wie möglich zu verringern, da ein Verfahren für eine Nullwiderstandsverbindung, eine sogenannte supraleitende Verbindung, nicht errichtet worden ist.

Jede von oberen und unteren Schichten, welche die Schichten des Mehrschichtdrahts bilden, ist normalerweise eine durch Beschichtung, wie etwa Kupferbeschichtung, ausgebildete Stabilisierungsschicht.

Ein durch die supraleitende Hochtemperaturschicht fließender supraleitender Strom fließt leichter in die an derselben Seite wie die supraleitende Schicht mit Bezug auf das Substrat angeordnete Stabilisierungsschicht, wobei die Seite dieser Stabilisierungsschicht nachstehend als „Vorderseite” bezeichnet wird.

Deren Vorderseiten sind zum Verringern des Widerstands gebondet, wenn Mehrschichtdrähte verlängert werden, indem sie durch ein Lötmittel miteinander verbunden werden.

Wenn in ähnlicher Weise der Mehrschichtdraht mit einem normalen Leiter, wie etwa einer Elektrode, verbunden wird, wird der Verbindungswiderstand verringert, indem die Vorderseite mit dem normalen Leiter verbunden wird.

Es ist zu beachten, dass die Wärme, welche erzeugt wird, wenn der supraleitende Strom durch den normalen Leiter, wie etwa das Lötmittel, fließt, beinahe keinen Effekt auf die Supraleitfähigkeit des supraleitenden Hochtemperaturdrahts hat.

D. h., die Wärmedichte, welche der normale Leiter erzeugt, ist gering, und somit geht, wenn die supraleitende Spule ausreichend gekühlt wird, die Funktion der supraleitenden Spule nicht verloren.

Wenn allerdings die supraleitende Schicht beschädigt ist, wird die Dichte der an dem beschädigten Abschnitt erzeugten Wärme signifikant erhöht.

Es ist schwierig, den beschädigten Abschnitt durch Kühlen in einer Kühlvorrichtung oder dergleichen auf einer niedrigen Temperatur zu halten, und somit wird berücksichtigt, dass ein thermisches Durchgehen auftritt. In diesem Fall ist z. B. auf die folgenden Patentschriften verwiesen: Offengelegtes Japanisches Patent Nr. 2000-133067, Nr. 2008-140930 und Nr. 2011-018536.

Wie vorstehend beschrieben ist, weist der Mehrschichtdraht bezüglich der supraleitenden Eigenschaften den Vorteil auf, dass er eine hohe zulässige Belastung bzw. Beanspruchung in der sogenannten Bandlängsrichtung aufweist.

Allerdings wird bestätigt, dass die zulässige Belastung bzw. Beanspruchung in der Bandlängsrichtung verringert wird, wenn der Mehrschichtdraht durch Löten an der Vorderseite verbunden ist.

Es ist herausgefunden worden, dass die Verringerung der zulässigen Belastung bzw. Beanspruchung aufgrund der Belastungs- bzw. Beanspruchungskonzentration an dem Verbindungsendabschnitt auftritt.

Der Mehrschichtdraht weist im Allgemeinen eine hohe zulässige Belastung bzw. Beanspruchung in der Bandlängsrichtung auf, aber weist andererseits eine geringe zulässige Belastung bzw. Beanspruchung in der Richtung auf, in welcher die Schichten, die den Mehrschichtdraht bilden, abgelöst sind (nachstehend als „Ablösungsrichtung” bezeichnet).

Die Verringerung der zulässigen Belastung bzw. Beanspruchung in der Bandlängsrichtung ist durch die Tatsache bedingt, dass eine Belastung bzw. Beanspruchung an kleinen Abschnitten an beiden Enden des Verbindungsabschnitts konzentriert ist, wenn eine Zugkraft in der Bandlängsrichtung ausgeübt wird.

Es wird erwartet, dass ein Teil der konzentrierten Belastung bzw. Beanspruchung eine Belastungs- bzw. Beanspruchungskomponente in der Ablösungsrichtung wird (nachstehend als „Ablösungsbelastung bzw. -beanspruchung” bezeichnet), welche den laminierten Körper einschließlich der supraleitenden Schicht beschädigt.

Wie vorstehend beschrieben ist, kann die Beschädigung des laminierten Körpers zu einem thermischen Durchgehen führen.

Die aus den Mehrschichtdrahtstücken gebildete supraleitende Hochtemperaturspule kann normalerweise die Funktion als die supraleitende Spule nicht durchführen, sogar wenn in einem Teil der Mehrschichtdrahtstücke die Supraleitfähigkeit aufgrund des thermischen Durchgehens oder dergleichen verloren geht.

Andererseits wird, für den Fall, dass der Außenumfang des Mehrschichtdrahts mit einem Material einer hohen Festigkeit und eines hohen elektrischen Widerstands verstärkt ist, die zulässige Belastung bzw. Beanspruchung der Dünnschicht in der Bandlängsrichtung nicht verringert, sogar wenn die Mehrschichtdrahtstücke miteinander verbunden sind.

Das liegt daran, dass die supraleitende Schicht in dem Mehrschichtdraht durch die Ablösungsbelastung bzw. -beanspruchung kaum beeinträchtigt wird, da die an beiden Enden des Verbindungsabschnitts erzeugte Ablösungsbelastung bzw. -beanspruchung dem Verstärkungsmaterial auferlegt wird.

Sobald der Außenumfang des Mehrschichtdrahts verstärkt ist, wird allerdings die Querschnittsfläche des Mehrschichtdrahts mit Bezug auf die stromtragende Kapazität vergrößert, und dadurch wird die Stromdichte der supraleitenden Hochtemperaturspule insgesamt verringert.

Die Verringerung der Stromdichte ist von dem Standpunkt eines effektiven Erzeugens eines hohen magnetischen Feldes aus gesehen nachteilig.

Zusammenfassung der Erfindung

Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind in Anbetracht der vorstehenden Umstände implementiert worden und haben die Aufgabe, eine Verbindungsstruktur eines supraleitenden Hochtemperaturdrahtstücks bereitzustellen, dessen Struktur verhindert, dass die zulässige Belastung bzw. Beanspruchung des supraleitenden Hochtemperaturdrahtstücks aufgrund einer Verlängerung oder Verbindung des supraleitenden Hochtemperaturdrahtstücks verringert wird, und einen supraleitenden Hochtemperaturdraht bereitzustellen, welcher die Verbindungsstruktur verwendet, sowie eine supraleitende Hochtemperaturspule, welche die Verbindungsstruktur verwendet.

Die vorstehenden und andere Aufgaben können gemäß den Ausführungsbeispielen gelöst werden, indem eine Verbindungsstruktur eines supraleitenden Hochtemperaturdrahtstücks gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung bereitgestellt wird, in welchem eine Struktur des Außenumfangs eines bandartigen laminierten Körpers mit zumindest einem Substrat und einer supraleitenden Hochtemperaturschicht, die auf einer Oberfläche des Substrats ausgebildet ist, mit einer Leiterschicht bedeckt ist, wobei ein Durchflussausbildungskörper, der als ein Durchflusspfad eines in dem supraleitenden Hochtemperaturdrahtstück erzeugten supraleitenden Stroms dient, durch ein Bonding-Material gebondet ist, das an der Seitenfläche der Leiterschicht angebracht ist, die an einer der supraleitenden Schicht mit Bezug auf das Substrat gegenüberliegenden Seite angeordnet ist.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

1 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Konfiguration eines allgemein verwendeten Mehrschichtdrahts zeigt;

2 ist eine perspektivische Ansicht, die zwei Mehrschichtdrahtstücke, die unter Verwendung einer Verbindungsstruktur der Mehrschichtdrahtstücke verbunden sind, gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel zeigt;

3 ist eine Querschnittsansicht entlang der Schnittebene in 1 der Verbindungsstruktur des Mehrschichtdrahts gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;

4 ist eine Ansicht, die eine Ablösungsbelastung bzw. -beanspruchung zeigt, die erzeugt wird, wenn eine Zugkraft in der Bandlängsrichtung auf die herkömmliche Verbindungsstruktur des Mehrschichtdrahts ausgeübt wird;

5 ist eine Ansicht, die eine Ablösungsbelastung bzw. -beanspruchung zeigt, die erzeugt wird, wenn eine Zugkraft in der Bandlängsrichtung auf die Verbindungsstruktur der Mehrschichtdrahtstücke gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ausgeübt wird;

6 ist eine Querschnittsansicht in der Bandbreitenrichtung eines Mehrschichtdrahts, der zur Anwendung der Verbindungsstruktur des Mehrschichtdrahts gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel geeignet ist;

7 ist eine Querschnittsansicht in der Bandbreitenrichtung eines Mehrschichtdrahts, der zur Anwendung der Verbindungsstruktur eines Mehrschichtdrahts gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel geeignet ist;

8 ist eine perspektivische Schnittansicht eines mit Silber ummantelten supraleitenden Hochtemperaturdrahts, der als ein Durchflussausbildungskörper in einem zweiten Ausführungsbeispiel verwendet wird;

9 ist eine Bandlängsschnittansicht, die einen Verbindungsabschnitt des supraleitenden Hochtemperaturdrahts zeigt, der eine Mehrschichtdrahtverbindungsstruktur gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel verwendet;

10 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Flachspule zeigt, die durch Wickeln des supraleitenden Hochtemperaturdrahts hergestellt ist, wobei der mit Silber ummantelte Draht mit dem Mehrschichtdraht verbunden ist;

11 ist eine Bandbreitenrichtungsschnittansicht, die eine Modifikation des in dem zweiten Ausführungsbeispiel verwendeten mit Silber ummantelten Drahts zeigt;

12 ist eine Bandlängsschnittansicht, die einen Verbindungsabschnitt eines supraleitenden Hochtemperaturdrahts zeigt, der eine Mehrschichtdrahtverbindungsstruktur gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel verwendet;

13 ist eine Bandlängsschnittansicht, die eine Modifikation des Verbindungsabschnitts des supraleitenden Hochtemperaturdrahts zeigt, der die Mehrschichtdrahtverbindungsstruktur gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel verwendet;

14 ist eine Ansicht, die ein Beispiel einer Lage eines Durchlassausbildungskörpers an der supraleitenden Hochtemperaturspule zeigt;

15 ist eine Bandlängsschnittansicht, die eine Verbindungsstruktur eines Mehrschichtdrahts gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel zeigt;

16 ist eine perspektivische Schnittansicht eines Beispiels einer supraleitenden Hochtemperaturspule, bezüglich welcher die Verbindungsstruktur des Mehrschichtdrahts gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel angewendet wird;

17 ist eine Bandlängsschnittansicht, die eine Verbindungsstruktur eines Mehrschichtdrahts gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel zeigt;

18 ist eine Bandlängsschnittansicht, die eine Modifikation der Verbindungsstruktur des Mehrschichtdrahts gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel zeigt; und

19 ist eine Bandlängsschnittansicht, die eine Modifikation der Verbindungsstruktur des Mehrschichtdrahts gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel zeigt.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung Die vorliegenden Ausführungsbeispiele werden nachstehend mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.

Zunächst wird eine Konfiguration eines bandartigen supraleitenden Hochtemperaturdrahts 20 (nachstehend als „Mehrschichtdraht 20” bezeichnet), der eine Schichtstruktur bildet, mit Bezug auf 1 beschrieben.

1 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Konfiguration eines allgemeinen Mehrschichtdrahts 20 zeigt.

Der Mehrschichtdraht 20 ist ein Draht, wie etwa ein REBCO-Draht einschließlich einer supraleitenden Hochtemperaturschicht 25 (nachstehend als „supraleitende Schicht 25” bezeichnet), die z. B. aus RE-Oxid hergestellt ist.

Der Mehrschichtdraht 20 ist durch ein Substrat 22, welches aus einem metallischen Material mit hoher Festigkeit, wie etwa einer Nickel-basierten Legierung, Edelstahl oder Kupfer hergestellt ist, eine Zwischenschicht 24, welche eine durch thermische Kontraktion des Substrats 22 und der auf dem Substrat 22 ausgebildeten supraleitenden Schicht 25 bewirkte Wärmeverformung verhindert, eine Ausrichtungsschicht 23, welche die Zwischenschicht 24 auf der Oberfläche des Substrats 22 ausrichtet und aus Magnesium oder dergleichen hergestellt ist, die supraleitende Schicht 25, welche auf der Zwischenschicht 24 ausgebildet und aus einem Oxid hergestellt ist, eine Schutzschicht 26, welche aus Silber, Gold, Platin oder dergleichen ausgebildet ist und die supraleitende Schicht 25 schützt, indem verhindert wird, dass in der supraleitenden Schicht 25 enthaltener Sauerstoff von der supraleitenden Schicht 25 diffundiert, und eine Stabilisierungsschicht 21 konfiguriert, welche aus einem gut leitenden Metall, wie etwa Kupfer, Aluminium oder dergleichen, hergestellt ist und als ein Ersatzpfad dient, der verhindert, dass ein überschüssiger supraleitender Strom in die supraleitende Schicht 25 fließt, und dadurch das Auftreten eines Löschphänomens verhindert.

Die Art und Anzahl der Schichten, die jeweils den Mehrschichtdraht 20 bilden, sind auf diese Konfiguration nicht beschränkt und können nach Bedarf mehr oder weniger sein.

(Erstes Ausführungsbeispiel)

2 ist eine perspektivische Ansicht von zwei Stücken des Mehrschichtdrahts 20, die unter Verwendung einer Verbindungsstruktur 10 der Mehrschichtdrahtstücke (nachstehend als „Verbindungsstruktur 10” bezeichnet) gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel miteinander verbunden sind.

In 2 weist ein Teil des Mehrschichtdrahts 20 einen in der Bandlängsrichtung gemachten Querschnitt auf.

Unter Schichten, die einen laminierten Körper 30 bilden, sind Schichten, die sich von dem Substrat 22 und der supraleitenden Schicht 25 unterscheiden, welche für die Ausführungsbeispiele wesentlich sind, in jeder der Ansichten von 2 und nachfolgenden Figuren zur Vereinfachung der Beschreibung weggelassen.

Wie in 2 gezeigt ist, ist die Verbindungsstruktur 10 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel derart konfiguriert, dass der Außenumfang des bandartigen laminierten Körpers 30 (in 1 gezeigt), welcher zumindest das Substrat 22 und die supraleitende Schicht 25 umfasst, die auf einer Oberfläche des Substrats 22 ausgebildet ist, mit der Leiterschicht 21 bedeckt ist, und derart, dass ein Durchflussausbildungskörper 12, welcher als ein Durchflusspfad eines in dem Mehrschichtdraht 20 (nachstehend falls erforderlich als „erster Draht 20a” bezeichnet) erzeugten supraleitenden Stroms 11 dient, durch ein Bonding-Material 14 gebondet ist, das an einer Seitenfläche 13 (nachstehend als „Rückseite 13” bezeichnet) der Leiterschicht 21 an der der supraleitenden Schicht 25 mit Bezug auf das Substrat 22 gegenüberliegenden Seite angebracht ist.

In dem in 1 gezeigten Beispiel umfasst der laminierte Körper 30 das Substrat 22, die Ausrichtungsschicht 23, die Zwischenschicht 24, die supraleitende Schicht 25 und die Schutzschicht 26.

Die Leiterschicht 21, die den Außenumfang des laminierten Körpers 30 bedeckt, ist normalerweise die Stabilisierungsschicht 21.

Der Durchflussausbildungskörper 12 in dem ersten Ausführungsbeispiel ist ein zweiter Mehrschichtdraht 20b (20), welcher durch Bedecken des laminierten Körpers 30 mit der Leiterschicht 21 ähnlich zu dem ersten Draht 20a ausgebildet ist.

Die Rückseite 13 des zweiten Drahts 20b ist so angebracht, dass sie der Rückseite 13 des ersten Drahts 20a zugewandt ist.

Außerdem ist das vordere Ende der Rückseite 13 des ersten Drahts 20a, das dem hinteren Ende der Rückseite 13 des zweiten Drahts 20b zugewandt ist, durch die Bonding-Materialien 14, wie etwa ein Lötmittel 14a (14), gebondet.

3 ist eine Querschnittsansicht entlang einer Ebene Ω (2), die in der Bandbreitenrichtung der Verbindungsstruktur 10 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel von 2 eingestellt ist.

Die Zwischenschicht 24 (in 1 gezeigt), welche das Substrat 22 von der supraleitenden Schicht 25 trennt, ist im Allgemeinen ein elektrisch isolierender Körper.

Der durch die supraleitende Schicht 25 fließende supraleitende Strom 11 kann die Zwischenschicht 24 nicht durchqueren, um zu der Rückseite 13 zu fließen.

Der erste Draht 20a und der zweite Draht 20b in dem ersten Ausführungsbeispiel sind allerdings derart ausgebildet, dass die Stabilisierungsschicht 21 den Außenumfang des laminierten Körpers 30 bedeckt, wie in 2 und 3 gezeigt ist.

Der durch die supraleitende Schicht 25 des ersten Drahts 20a fließende supraleitende Strom 11 fließt durch den durch die Stabilisierungsschicht 21 ausgebildeten Umleitungspfad und fließt in die Rückseite 13, wie in 3 gezeigt ist.

In ähnlicher Weise fließt der von der Rückseite 13 des ersten Drahts 20a zu der Rückseite 13 des zweiten Drahts 20b fließende supraleitende Strom 11 durch den durch die Stabilisierungsschicht 21 ausgebildeten Umleitungspfad und fließt in die supraleitende Schicht 25.

Der durch den ersten Draht 20a fließende supraleitende Strom 11 fließt in den zweiten Draht 20b über das Lötmittel 14a und fließt durch den zweiten Draht 20b.

D. h., der erste Draht 20a und der zweite Draht 20b als Ganzes, welche auf diese Weise miteinander gebondet sind, ist ein supraleitender Hochtemperaturdraht 50.

4 ist eine Ansicht, die eine Ablösungsbelastung bzw. -beanspruchung 17 zeigt, die erzeugt wird, wenn eine Zugkraft 16 in der Bandlängsrichtung in der herkömmlichen Verbindungsstruktur ausgeübt wird.

D. h., 4 ist eine Ansicht, die einen Zustand zeigt, in welchem Seitenflächen 19 (nachstehend als „Vorderseiten 19” bezeichnet) der Stabilisierungsschichten 21, von welchen jede an derselben Seite wie die supraleitende Schicht 25 mit Bezug auf das Substrat 22 angeordnet ist, gegenüberliegend miteinander verbunden sind.

Wenn die Zugkraft 16 in der Bandlängsrichtung ausgeübt wird, wird eine lokale Verformung an jedem Endabschnitt eines Bereichs 36 (nachstehend als „Verbindungsbereich 36” bezeichnet) erzeugt, an welchem das vordere Ende des ersten Drahts 20a mit dem hinteren Ende des zweiten Drahts 20b verbunden ist.

Ein Teil der Komponenten der Belastung bzw. Beanspruchung, die an jedem Endabschnitt des Verbindungsbereichs 36, der durch die Zugkraft 16 verformt wird, konzentriert ist, wird zu der Belastung bzw. Beanspruchung 17 (Ablösungsbelastung bzw. -beanspruchung 17), welche den Mehrschichtdraht 20 in der Laminatrichtung ablöst.

Die Stabilisierungsschicht 21, welche ein relativ weiches Metall mit geringem Widerstand ist, wie etwa Kupfer, das ausgebildet ist, um eine Dicke im Zehnerbereich von μm aufzuweisen, weist eine geringe mechanische Festigkeit auf und überträgt somit die Ablösungsbelastung bzw. -beanspruchung 17 an den laminierten Körper 30.

Da Mehrschichtdrähte herkömmlicherweise durch Löten jeder Vorderseite 19 gebondet sind, wird die supraleitende Schicht 25, welche an derselben Seite der Vorderseiten 19 mit Bezug auf das Substrat 22 angebracht ist, in hohem Maße durch die Ablösungsbelastung bzw. -beanspruchung 17 beeinträchtigt.

Wie vorstehend beschrieben ist, weist die supraleitende Schicht 25, die Zwischenschicht 24 oder dergleichen der laminierten Körper 30 eine zulässige Belastung bzw. Beanspruchung auf, die in der Ablösungsrichtung extrem niedrig ist, und somit wird sie durch die Ablösungsbelastung bzw. -beanspruchung 17 leicht beschädigt.

Andererseits ist 5 eine Ansicht, welche die Ablösungsbelastung bzw. -beanspruchung 17 zeigt, die erzeugt wird, wenn die Zugkraft 16 in der Bandlängsrichtung auf die Verbindungsstruktur 10 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ausgeübt wird.

Wenn die Stücke des Mehrschichtdrahts 20 in den Verbindungsstrukturen 10 miteinander verbunden sind, ist das Substrat 22 zwischen den supraleitenden Schichten 25 und der Stabilisierungsschicht 21 angebracht, die an der mit dem Lötmittel 14a vorgesehenen Rückseite 13 angeordnet ist.

Das Substrat 22 weist eine Dicke von einigen Hundert μm auf, welche ein Vielfaches der Dicke der Stabilisierungsschicht 21 ist, und das Substrat 22 ist aus einem Material mit harter und hoher Festigkeit, wie etwa einer Ni-basierten Legierung, gebildet.

Der Einfluss der Belastung bzw. Beanspruchung auf die supraleitende Schicht 25 ist sehr klein, sogar wenn die Belastung bzw. Beanspruchung an einem Teil des Verbindungsbereichs 36 konzentriert ist.

D. h., es kann mit der Verbindungsstruktur 10 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel verhindert werden, dass die zulässige Belastung bzw. Beanspruchung des supraleitenden Hochtemperaturdrahts 50 in der Bandlängsrichtung durch die elektrische Verbindung zwischen den Mehrschichtdrähten 20 verringert wird.

Es ist zu beachten, dass obwohl die Leiterschicht 21 als die Stabilisierungsschicht 21 erklärt wird, der Mehrschichtdraht 20, auf welchen die Verbindungsstruktur 10 geeignet angewendet wird, nicht auf den Fall beschränkt ist, in welchem der laminierte Körper 30 mit der Stabilisierungsschicht 21 bedeckt ist.

Beispielsweise ist jede von 6 und 7 eine Bandbreitenrichtungsschnittansicht des Mehrschichtdrahts 20, auf welchen die Verbindungsstruktur 10 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel geeignet angewendet wird.

Wie in 6 gezeigt ist, kann ein Metallband 33 mit geringem Widerstand an beiden Seiten des laminierten Körpers 30 durch ein Lötmaterial 32 oder dergleichen gebondet werden, um als die Leiterschicht 21 zu dienen, die den laminierten Körper 30 als Ganzes bedeckt.

Außerdem kann der laminierte Körper 30 durch das Metallband 33 umschlossen werden, und das Metallband 33 kann an dem laminierten Körper 30 durch das Lötmaterial 32 fixiert werden, wie in 7 gezeigt ist.

D. h., die Verbindungsstruktur 10 kann auf den Mehrschichtdraht 20 geeignet angewendet werden, solange der Mehrschichtdraht 20 einen Umleitungspfad aufweist, welcher mit der supraleitenden Schicht 25 verbunden ist, und welcher ermöglicht, dass der supraleitende Strom 11 den laminierten Körper 30 umgeht.

Wie vorstehend beschrieben ist, kann mit der Verbindungsstruktur 10 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel verhindert werden, dass die zulässige Belastung bzw. Beanspruchung des supraleitenden Hochtemperaturdrahts 50 in der Bandlängsrichtung durch die elektrische Verbindung zwischen den Mehrschichtdrahtstücken 20 verringert wird.

(Zweites Ausführungsbeispiel)

8 ist eine perspektivische Schnittansicht eines mit Silber ummantelten supraleitenden Hochtemperaturdrahts 12a (12), der als ein Durchflussausbildungskörper 12 in einem zweiten Ausführungsbeispiel verwendet wird.

Es ist zu beachten, dass 8 auch eine in der Bandlängsrichtung eines Teils des bandartigen mit Silber ummantelten Drahts 12a gemachte Querschnittansicht ist.

9 ist eine Bandlängsschnittansicht, die einen Verbindungsabschnitt eines supraleitenden Hochtemperaturdrahts 50 zeigt, der eine Verbindungsstruktur 10 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel verwendet.

Wie in 8 oder 9 gezeigt ist, wird in dem Durchlassausbildungskörper 12, auf welchen die Verbindungsstruktur 10 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel angewendet wird, ein mit Silber ummantelter Draht 12a anstelle des zweiten Drahts 12b als der Mehrschichtdraht 20 des ersten Ausführungsbeispiels verwendet.

Der mit Silber ummantelte Draht 12a weist eine Struktur auf, die von der laminierten Struktur des Mehrschichtdrahts 20 sehr verschieden ist, und ist derart konfiguriert, dass supraleitende Heizdrähte 44 in einer Silbermatrix 37 als ein Basismaterial eingebettet sind.

Der mit Silber ummantelte Draht 12a weist keine laminierte Struktur auf, und weist somit eine hohe zulässige Belastung bzw. Beanspruchung in der Ablösungsrichtung auf.

Bi2Sr2Ca2Cu3O10 wird allgemein als das Material des supraleitenden Heizdrahts 44 verwendet.

Der Mehrschichtdraht 20 weist eine Eigenschaft auf, die ermöglicht, dass ein supraleitender Strom 11 mit einer sehr hohen Stromdichte dort hindurch fließt.

Ein supraleitender Hochtemperaturdraht 50 muss allerdings nicht durch die Mehrschichtdrahtstücke 20 gleichförmig konfiguriert sein.

Beispielsweise ist 10 eine perspektivische Ansicht, die eine Flachspule 40 zeigt, die durch Wickeln des supraleitenden Hochtemperaturdrahts 50 mit dem mit Silber ummantelten Draht 12a, der mit dem Mehrschichtdraht 20 verbunden ist, hergestellt wird.

In dem Außenumfangsabschnitt der Flachspule 40 wird eine große Verformung durch ein externes magnetisches Feld erzeugt.

In einigen Fällen ist es vorzuziehen, den mit Silber ummantelten Draht 12a anstelle des Mehrschichtdrahts 20 mit einer geringen zulässigen Belastung bzw. Beanspruchung in der Ablösungsrichtung anzubringen, wie in 10 gezeigt ist.

Die auf jede der gestapelten Flachspulen 40 ausgeübte Belastung bzw. Beanspruchung ist in Abhängigkeit von der Position der Flachspule 40 in einer supraleitenden Hochtemperaturspule 60 (in 14 gezeigt), die durch Stapeln einer Vielzahl der Flachspulen 40 konfiguriert ist, verschieden, und somit ist es in einigen Fällen vorzuziehen, dass gemäß der Umgebung, in welcher der supraleitende Hochtemperaturdraht 50 verwendet wird, der Mehrschichtdraht 20 mit einem anderen supraleitenden Hochtemperaturdraht, wie etwa dem mit Silber ummantelten Draht 12a, kombiniert wird.

Deshalb sind in dem zweiten Ausführungsbeispiel der Mehrschichtdraht 20 und der mit Silber ummantelte Draht 12a unter Verwendung der Verbindungsstruktur 10 miteinander verbunden.

Im Gegensatz zu dem Fall des Mehrschichtdrahts 20 müssen die Vorderseite 19 und die Rückseite 13 des mit Silber ummantelten Drahts 12a normalerweise nicht unterschieden werden.

Im Gegensatz zu dem Fall des Mehrschichtdrahts 20 ist der mit Silber ummantelte Draht 12a nicht mit der Zwischenschicht 24 als der elektrisch isolierende Körper vorgesehen, und ermöglicht somit, dass ein Strom mit geringem elektrischem Widerstand in die Richtung fließt, die vertikal durch die Bandbreitenoberfläche verläuft (in die Banddickenrichtung).

11 ist eine Bandbreitenrichtungschnittansicht, die eine Modifikation des in dem zweiten Ausführungsbeispiel verwendeten mit Silber ummantelten Drahts 12a zeigt.

Der mit Silber ummantelte Draht 12a, dessen Außenumfang mit einem Lötmaterial 32 oder einem Metallband 33 verstärkt ist, wird verwendet, wie in 11 gezeigt ist.

Außer dass der mit Silber ummantelte Draht 12a anstelle des zweiten Drahts 20b verwendet wird, weist das zweite Ausführungsbeispiel dieselbe Struktur und dieselben Betriebsprozeduren wie das erste Ausführungsbeispiel auf, und somit wird auf eine doppelte Beschreibung derselben verzichtet.

In den Figuren sind die Abschnitte mit gemeinsamen Konfigurationen oder Funktionen durch dieselben Bezugszeichen und Zeichen bezeichnet, und auf eine doppelte Beschreibung derselben wird verzichtet.

Auf diese Weise können dieselben Effekte wie in dem ersten Ausführungsbeispiel erhalten werden, wenn der Mehrschichtdraht 20 mit einem supraleitenden Hochtemperaturdraht gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel verbunden ist, der sich von dem Mehrschichtdraht 20 mit der Verbindungsstruktur 10 unterscheidet.

D. h., der supraleitende Hochtemperaturdraht 50, der eine Konfiguration gemäß der Umgebung aufweist, in welcher der supraleitende Hochtemperaturdraht 50 verwendet wird, kann hergestellt werden, während die Effekte des ersten Ausführungsbeispiels erhalten werden.

(Drittes Ausführungsbeispiel)

12 ist eine Bandlängsschnittansicht, die einen Verbindungsabschnitt eines supraleitenden Hochtemperaturdrahts 50 zeigt, der eine Verbindungsstruktur 10 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel verwendet.

13 ist eine Bandlängsschnittansicht, die eine Modifikation des Verbindungsabschnitts des supraleitenden Hochtemperaturdrahts 50 zeigt, der die Verbindungsstruktur 10 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel verwendet.

Es ist zu beachten, dass die zweidimensionale Ebene sowohl von 12 als auch von 13 gezeigt ist, als ob ein supraleitender Strom 11 einen laminierten Körper 30 durchquert, aber in dem tatsächlichen dreidimensionalen Raum fließt der supraleitende Strom 11 durch einen Umleitungspfad einer Stabilisierungsschicht 21.

Wie in 12 und 13 gezeigt ist, ist ein Durchflussausbildungskörper 12 der Verbindungsstruktur 10 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel ein Drahtstück 121 (12), in welchem eine Bandlängslänge (nachstehend als „Drahtstücklänge” bezeichnet) eines Mehrschichtdrahts 20 das 50-fache oder weniger der Länge in der Richtung senkrecht zu der Bandlängsrichtung (nachstehend als „Drahtstückbreite” bezeichnet) ist.

Das in dem Verbindungsabschnitt verwendete Drahtstück 121 weist normalerweise die Drahtstücklänge von ungefähr 50 bis 100 mm, das 10-20-fache der Drahtstückbreite auf.

Das Drahtstück 121 ist mit einer Rückseite 13 eines zweiten Drahts 20b über ein Lötmittel 14a verbunden.

Der spezifische elektrische Widerstand von Kupfer oder dergleichen, das für die Stabilisierungsschicht 21 verwendet wird, ist im Allgemeinen kleiner als der spezifische elektrische Widerstand des für das Lötmittel 14a verwendeten Materials.

Der Wert der „Längs/Querschnittsfläche” des durch die Stabilisierungsschicht 21 ausgebildeten Umleitungspfads ist allerdings um einige Größenordnungen größer als der Wert der „Längs/Querschnittsfläche” des Pfads des Lötmittels 14a, in welchen der supraleitende Strom 11 fließt.

Der innere elektrische Widerstand in dem Mehrschichtdraht 20 ist dominanter als der elektrische Widerstand des Lötmittels 14a in dem Verbindungswiderstand, wenn die Verbindungsstruktur 10 verwendet wird.

Der Bereich, welcher als der Umleitungspfad der Stabilisierungsschichten 21 dient, muss erweitert werden, indem ein Verbindungsbereich 36 soweit wie möglich vergrößert wird, um den Verbindungswiderstand zu verringern.

Der Wert der „Längs/Querschnittsfläche” kann verringert werden, indem die wesentliche Querschnittsfläche des Umleitungspfads vergrößert wird.

In dem dritten Ausführungsbeispiel wird deshalb das Drahtstück 121 verwendet, so dass die Verbindungslänge zwischen dem Drahtstück 121 und dem Mehrschichtdraht 20 verlängert werden kann, und dadurch der Verbindungsbereich 36 zwischen dem ersten Draht 20a und dem zweiten Draht 20b vergrößert werden kann.

Der vorstehend beschriebene mit Silber ummantelte Draht 12a1 (211) wird vorzugsweise als das Drahtstück 121 verwendet.

Wie vorstehend beschrieben ist, ermöglicht der mit Silber ummantelte Draht 12a1, dass der supraleitende Strom 11 auch in die Banddickenrichtung mit einem geringen elektrischen Widerstand fließt.

Deshalb wird, sogar wenn der Verbindungsbereich zwischen den mit Silber ummantelten Drähten 12a1 klein ist, der kleine Verbindungswiderstand zwischen den mit Silber ummantelten Drähten 12a1 erhalten.

Es ist nicht erforderlich, dass der supraleitende Strom 11 die Zwischenschicht 24 umgeht, wenn der supraleitende Strom 11 den mit Silber ummantelten Draht 12a1 durchquert, während es erforderlich ist, wenn die Brückenverbindung mit den Stücken des Mehrschichtdrahts 20 mit derselben Länge vorgesehen ist.

D. h., wenn der mit Silber ummantelte Draht 12a1 als das Drahtstück 121 verwendet wird, kann der Umleitungspfad verkürzt werden, um dadurch den Verbindungswiderstand verglichen zu dem Fall, in welchem die Brückenverbindung mit den Mehrschichtdrahtstücken 20 vorgesehen ist, zu verringern.

Insbesondere kann, wie in 12 und 13 gezeigt ist, die Verbindungsstruktur 10, die das Drahtstück 121 verwendet, grob in zwei Arten bzw. Typen klassifiziert werden.

12 zeigt den Fall, in welchem die Rückseite 13 des ersten Drahts 20a und die Rückseite 13 des zweiten Drahts 20b einander zugewandt sind, und die einander zugewandten Rückseiten 13 durch das Drahtstück 121 miteinander verbunden sind.

13 zeigt den Fall, in welchem der erste Draht 20a und der zweite Draht 20b, deren Rückseiten 13 in derselben Richtung orientiert sind, Seite an Seite angebracht sind, und die Seite an Seite angebrachten Rückseiten 13 über eine Brücke miteinander durch das Drahtstück 121 verbunden sind.

Wie in 13 gezeigt ist, kann die Richtung der Rückseite 13 des ersten Drahts 20a und des zweiten Drahts 20b in derselben Richtung orientiert sein, wenn die Rückseiten 13 über eine Brücke miteinander durch das Drahtstück 121 verbunden sind.

Diese Verbindungsstruktur ist besonders effektiv, wenn die Richtung einer supraleitenden Schicht 25 betrachtet werden muss, wie etwa wenn es erwünscht ist, dass die auf die supraleitende Schicht 25 ausgeübte elektromagnetische Kraft in der Richtung eines Drückens eines Substrats 22 wirkt.

Es ist zu beachten, dass ein Abschnitt, in welchem die Stücke des Mehrschichtdrahts 20 lediglich durch den mit Silber ummantelten Draht 12a1 untereinander verbunden sind und sich nicht gegenseitig überlappen, hinsichtlich der mechanischen Festigkeit für den supraleitenden Hochtemperaturdraht 50 defekt wird, wenn lediglich der mit Silber ummantelte Draht 12a1 in der Brückenverbindung verwendet wird.

Der Abschnitt kann verstärkt werden, indem ein Verstärkungsmaterial 38 mit der an der Vorderseite 19 des Mehrschichtdrahts 20 angeordneten Stabilisierungsschicht 21 verbunden wird, wie in 13 gezeigt ist.

Wenn der Abschnitt durch das Verstärkungsmaterial 38 auf diese Weise verstärkt wird, kann eine Ablösungsbelastung bzw. -beanspruchung 17 erzeugt und auf den laminierten Körper 30 an beiden Enden des Verstärkungsmaterials 38 ausgeübt werden.

Der supraleitende Strom 11 fließt durch den mit Silber ummantelten Draht 12a1, um die Abschnitte zu umgehen, und somit geht die Funktion als der supraleitende Draht nicht verloren, sogar wenn der laminierte Körper 30 an beiden Endabschnitten des Verstärkungsmaterials 38 beschädigt wird.

Mit dem vorstehend beschriebenen dritten Ausführungsbeispiel kann der Umleitungspfad im Wesentlichen verlängert werden, indem der Verbindungsbereich 36 unter Verwendung des Drahtstücks 121 vergrößert wird, und dadurch kann der Wert der „Längs/Querschnittsfläche” korrespondierend zu dem Verbindungswiderstand verringert werden.

Ferner geht, sogar wenn die Brückenverbindung durch eine Verbindung mit dem Verstärkungsmaterial 38 verstärkt wird, die Funktion als der supraleitende Draht nicht verloren.

Außer dass die Verbindungsstruktur 10 des ersten Ausführungsbeispiels mit dem Drahtstück 121 vorgesehen ist, weist das dritte Ausführungsbeispiel dieselbe Struktur und dieselben Betriebsprozeduren wie das erste Ausführungsbeispiel auf, und somit wird auf die doppelte Beschreibung derselben verzichtet.

In den Figuren sind die Abschnitte mit gemeinsamen Konfigurationen oder Funktionen durch dieselben Bezugszeichen und Zeichen bezeichnet, und auf die doppelte Beschreibung derselben wird verzichtet.

Auf diese Weise kann der Verbindungsbereich 36 mit der Verbindungsstruktur 10 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel unter Verwendung des Drahtstücks 121 vergrößert werden, und somit kann der Umleitungspfad als ein Teil der Stabilisierungsschicht 21 im Wesentlichen vergrößert werden.

D. h., mit der Verbindungsstruktur 10 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel kann der Effekt eines Verringerns des Verbindungswiderstands des Mehrschichtdrahts 20 zusätzlich zu dem in dem ersten Ausführungsbeispiel enthaltenen Effekt erhalten werden.

Wenn ferner das Drahtstück 121 verwendet wird, können die Rückseiten 13 von zwei Stücken des Mehrschichtdrahts 20 angebracht werden, um derselben Richtung zugewandt zu sein, und dadurch kann die Gestaltungsfreiheit erhöht werden.

(Viertes Ausführungsbeispiel)

14 ist eine perspektivische Schnittansicht, die ein Beispiel einer Lage eines Durchflussausbildungskörpers 12 an einer supraleitenden Hochtemperaturspule 60 zeigt.

Wie in 14 gezeigt ist, ist der Durchflussausbildungskörper 12, auf welchen eine Verbindungsstruktur 10 gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel angewendet wird, ein Zusatzleiter 41, der so vorgesehen ist, dass ein supraleitender Hochtemperaturdraht 50 als die supraleitende Hochtemperaturspule 60 verwendet werden kann.

Normalerweise ist, wenn der supraleitende Hochtemperaturdraht 50 als die supraleitende Hochtemperaturspule 60 verwendet wird, eine Vielzahl der supraleitenden Hochtemperaturdrähte 50, von welchen jeder in einer Flachspule 40 ausgebildet ist (in 10 gezeigt), gestapelt und durch Flansche 43 befestigt, um als eine supraleitende Hochtemperaturspule 60 ausgebildet zu sein.

Ferner ist jedes Paar der benachbarten gestapelten Flachspulen 40 normalerweise an dem innersten oder äußersten Umfang derselben elektrisch miteinander verbunden.

Der Zusatzleiter 41 ist z. B. ein Verbindungsleiter 41b, welcher das Paar von benachbarten Flachspulen 40 an dem innersten oder äußersten Umfang derselben miteinander verbindet.

Ferner ist eine Anschlusselektrode 41a, die an dem Flansch 43 oder dergleichen befestigt ist, mit jeder der Flachspulen 40 verbunden, welche an beiden Enden der supraleitenden Hochtemperaturspule 60 angeordnet sind und jeweils in Kontakt zu den Flanschen 43 stehen.

Die Anschlusselektrode 41a ist auch der Zusatzleiter 41, durch welchen ein durch die supraleitende Hochtemperaturspule 60 fließender supraleitender Strom 11 in eine andere Spule fließt.

Ein Zusatzleiter 41 ist nicht auf das vorstehend beschriebene Beispiel beschränkt, solange der Zusatzleiter 41 vorgesehen ist, um die supraleitenden Hochtemperaturdrähte 50 zu konfigurieren, um die supraleitende Hochtemperaturspule 60 zu sein, und um einen Pfad auszubilden, in welchen der supraleitende Strom 11 fließen kann.

Beispielsweise kann der Zusatzleiter 41 ein Wicklungsrahmen (nicht gezeigt) und dergleichen sein.

Ferner ist 15 eine Bandlängsschnittansicht, welche die Verbindungsstruktur 10 gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel zeigt.

Sogar wenn beispielsweise ein Mehrschichtdraht 20 mit dem Zusatzleiter 41 verbunden ist, wie in 15 gezeigt ist, wird ähnlich zu dem ersten Ausführungsbeispiel oder dergleichen der Zusatzleiter 41 mit einer Rückseite 13 des Mehrschichtdrahts 20 über ein Lötmittel 14a, das an der Rückseite 13 vorgesehen ist, gebondet.

Es ist zu beachten, dass die mit dem Zusatzleiter 41 vorgesehene Spule nicht auf die durch die Flachspulen 40 ausgebildete Konfiguration beschränkt ist.

Die Beispiele der mit dem Zusatzleiter 41 vorgesehenen Spule umfassen einen in 16 gezeigten Solenoidtyp (Schichtwicklung), einen nicht kreisförmig gewickelten Rennbahntyp, einen Satteltyp und dergleichen, aber die Spulenform ist auf diese nicht beschränkt.

Außer dass der Mehrschichtdraht 20 unter Verwendung der Verbindungsstruktur 10 mit dem Zusatzleiter 41 verbunden ist, weist das vierte Ausführungsbeispiel dieselbe Struktur und dieselben Betriebsprozeduren wie das dritte Ausführungsbeispiel auf, und somit wird auf die doppelte Beschreibung derselben verzichtet.

In den Figuren sind die Abschnitte mit gemeinsamen Konfigurationen oder Funktionen durch dieselben Bezugszeichen und Zeichen bezeichnet, und auf die doppelte Beschreibung derselben wird verzichtet.

Auf diese Weise kann mit der Verbindungsstruktur 10 gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel die Verringerung der zulässigen Belastung bzw. Beanspruchung des Mehrschichtdrahts 20 in der Bandlängsrichtung verhindert werden, indem der Mehrschichtdraht 20 mit den Zusatzleitern 41 elektrisch verbunden wird.

Ferner kann mit der supraleitenden Hochtemperaturspule 60, die unter Verwendung der Verbindungsstruktur 10 hergestellt wird, verhindert werden, dass die Austrittsrate eines thermischen Durchgehens bei der Verbindung des Mehrschichtdrahts 20 erhöht wird.

(Fünftes Ausführungsbeispiel)

17 ist eine Bandlängsschnittansicht, die eine Verbindungsstruktur 10 gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel zeigt.

Wie in 17 gezeigt ist, wird in der Verbindungsstruktur 10 gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel ein Drahtstück 121 als ein Durchflussausbildungskörper 12 zum Verbinden eines Mehrschichtdrahts 20 mit Zusatzleitern 41 verwendet.

Ähnlich zu der Beschreibung des vierten Ausführungsbeispiels sind die Zusatzleiter 41 z. B. eine Anschlusselektrode 41a oder die verbundenen Leiter 41b. Ähnlich zu dem zweiten Ausführungsbeispiel und dergleichen wird ein mit Silber ummantelter Draht 12a für das Drahtstück 121 geeignet verwendet, und das Drahtstück 121 wird an eine Rückseite 13 durch ein Lötmittel 14a gebondet.

Die Zusatzleiter 41 sind die Anschlusselektrode 41a, der Verbindungsleiter 41b oder dergleichen, und somit ist die Form der Zusatzleiter 41 bezüglich der Spulenausgestaltung beschränkt.

Wenn der Mehrschichtdraht 20 mit den Zusatzleitern 41 verbunden ist, kann ein Verbindungsbereich 36 nicht leicht ausgeweitet werden, wie für den Fall gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel, in welchem die Stücke des Mehrschichtdrahts 20 miteinander verbunden sind.

Für den Fall, in welchem der Mehrschichtdraht 20 mit dem Zusatzleiter 41 über das Drahtstück 121 verbunden ist, kann allerdings der Verbindungswiderstand, sogar wenn der Verbindungsbereich 36 klein ist, wegen desselben Grunds wie in dem zweiten Ausführungsbeispiel verringert werden.

Wenn ferner der Mehrschichtdraht 20 mit dem Zusatzleiter 41 über das Drahtstück 121 verbunden ist, wird der Mehrschichtdraht 20 gewickelt, indem eine der Rückseite 13 und der Vorderseite 19 der Außenseite zugewandt ist.

Wenn beispielsweise die an dem Außenumfang der in 14 gezeigten supraleitenden Hochtemperaturspule 60 angebrachte Anschlusselektrode 41a direkt mit der Rückseite 13 gebondet ist, ist die Rückseite 13 des Mehrschichtdrahts 20 angebracht, um der Außenseite zugewandt zu sein.

Wenn andererseits die Brückenverbindung mit dem Drahtstück 121 vorgesehen ist, ist die Vorderseite 19 der Außenseite zugewandt, und die Anschlusselektrode 41a ist mit der Rückseite 13 elektrisch verbunden.

D. h., wenn die Richtung der Vorderseite 19 in einem solchen Fall wichtig ist, in welchem es erforderlich ist, zu verhindern, dass die elektromagnetische Kraft auf einen laminierten Körper 30 in der Ablösungsrichtung wirkt, kann die Gestaltungsfreiheit erhöht werden.

Jede von 18 und 19 ist eine Bandlängsschnittansicht, die eine Modifikation der Verbindungsstruktur 10 gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel zeigt.

Jede von 18 und 19 ist ein Beispiel, in welchem der Mehrschichtdraht 20 und der Zusatzleiter 41 auf die in dem zweiten Ausführungsbeispiel beschriebene Weise über eine Brücke miteinander verbunden sind.

Die Bezugszeichen der Rückseite 13 und der Vorderseite 19 sind der Einfachheit halber in 17 bis 19 weggelassen.

Wie in 18 gezeigt ist, kann ein Abschnitt, in welchem die Stücke des Mehrschichtdrahts 20 nur durch das Drahtstück 121 miteinander verbunden sind und einander nicht überlappen, mit einem Verstärkungsmaterial 38 verbunden sein (13) für den Fall, in welchem der Abschnitt hinsichtlich mechanischer Festigkeit für den supraleitenden Hochtemperaturdraht 50 defekt ist.

Für den Fall, in welchem das Verstärkungsmaterial 38 mit der Vorderseite 19 ähnlich zu dem zweiten Ausführungsbeispiel verbunden ist, sogar wenn der laminierte Körper 30 an beiden Endabschnitten beschädigt ist, die mit dem Verstärkungsmaterial 38 verbunden sind, fließt der supraleitende Strom 11 durch das Drahtstück 121, um die Abschnitte zu umgehen, und somit geht die Funktion als die supraleitende Spule nicht verloren.

Außer dass der Mehrschichtdraht 20 mit dem Zusatzleiter 41 unter Verwendung der mit dem Drahtstück 121 vorgesehenen Verbindungsstruktur 10 verbunden ist, weist das fünfte Ausführungsbeispiel dieselbe Struktur und dieselben Betriebsprozeduren wie das vierte Ausführungsbeispiel auf, und somit wird auf die doppelte Beschreibung derselben verzichtet.

In den Figuren sind die Abschnitte mit gemeinsamen Konfigurationen oder Funktionen durch dieselben Bezugszeichen und Zeichen bezeichnet, und auf die doppelte Beschreibung derselben wird verzichtet.

Auf diese Weise ist mit der Verbindungsstruktur 10 gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel der Mehrschichtdraht 20 mit dem Zusatzleiter 41 über das Drahtstück 121 verbunden, und somit kann, sogar wenn die Länge des Zusatzleiters 41 beschränkt ist, die Verbindungsstruktur 10 mit geringem Verbindungswiderstand erhalten werden.

Wenn ferner die Brückenverbindung mit dem Drahtstück 121 vorgesehen ist, kann die Richtung der Rückseite 13 frei bestimmt werden, und dadurch kann die Gestaltungsfreiheit erhöht werden.

Mit der Verbindungsstruktur 10 gemäß zumindest einem der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele liegt das Bonding-Material 14 auf der Rückseite 13 des Mehrschichtdrahts 20, und dadurch kann verhindert werden, dass die zulässige Belastung bzw. Beanspruchung aufgrund der Verlängerung oder Verbindung des Mehrschichtdrahts 20 verringert wird.

Es ist zu beachten, dass, obwohl einige Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung vorstehend beschrieben worden sind, diese Ausführungsbeispiele als Beispiele präsentiert worden sind und nicht beabsichtigen, den Umfang der Erfindung zu beschränken.

Während bestimmte Ausführungsbeispiele beschrieben worden sind, sind diese Ausführungsbeispiele lediglich beispielhaft präsentiert worden und beabsichtigen nicht, den Umfang der Erfindung zu beschränken. Tatsächlich können die hier beschriebenen neuen Ausführungsbeispiele in einer Vielzahl von anderen Formen ausgestaltet sein; außerdem können verschiedene Weglassungen, Ersetzungen und Änderungen in der Form der hier beschriebenen Ausführungsbeispiele gemacht werden, ohne von dem Geiste der Erfindung abzuweichen. Die begleitenden Patentansprüche und ihre Äquivalente beabsichtigen, solche Formen oder Modifikationen abzudecken, die in den Bereich und den Geiste der Erfindung fallen würden.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG

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Zitierte Patentliteratur

  • JP 2015-026789 [0001]
  • JP 2000-133067 [0018]
  • JP 2008-140930 [0018]
  • JP 2011-018536 [0018]