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超伝導線材、及びコイルユニット UPDATE

国内特許コード P190015880
整理番号 S2017-0881-N0
掲載日 2019年2月25日
出願番号 特願2017-140498
公開番号 特開2019-021553
出願日 平成29年7月20日(2017.7.20)
公開日 平成31年2月7日(2019.2.7)
発明者
  • 關谷 尚人
出願人
  • 国立大学法人山梨大学
発明の名称 超伝導線材、及びコイルユニット UPDATE
発明の概要 【課題】高周波帯で使用した場合であっても高いQ値を実現することが可能な超伝導線材を提供することである。
【解決手段】本発明にかる超伝導線材は、基材11と、基材11の両面の各々に形成された超伝導体層13と、各々の超伝導体層13の表面に形成された導電性保護層14と、を備える。導電性保護層14の各々の厚さは、超伝導線材に高周波電流を流した際の表皮深さの5%以下である。導電性保護層14を構成する材料には、例えば銀を用いることができる。
【選択図】図9
従来技術、競合技術の概要


高周波帯(例えば、数kHz~数100MHz)で用いられる共振器には、核磁気共鳴を用いたMRI(Magnetic Resonance Imaging)装置やNMR(Nuclear Magnetic Resonance)装置の共鳴信号を受信するための検出コイル、核四極共鳴(NQR:Nuclear Quadrupole Resonance)を用いた爆発物や不正薬物を探知する探知装置の検出コイル、無線電力伝送(WPT:Wireless Power Transfer)に用いられる送受電コイルなどがある。



これらの装置の性能(感度や伝送効率)は、Q値が高い(導体損失が低い)コイルを用いることで改善することができる。しかしながら、これらの装置のコイルは銅線を用いて作製されているため、これ以上導体損失を低減することは困難である。このため、MRI装置、NMR装置、NQR装置、WPT装置等の共振器を用いた装置の性能の改善は限界を迎えている。



このような問題を解決する方法の一つとして、超伝導体を用いてコイルを形成する方法が挙げられる。超伝導体は直流では無損失であり、高周波帯では銅と比較して3桁以上低い導体損失となる。したがって、超伝導体をコイルに用いることで飛躍的に高いQ値を実現でき、各種装置の性能改善が期待できる。



非特許文献1では、超伝導体を用いて形成したコイルを高周波帯で使用した場合、周波数が増加するにつれてQ値が低下するという研究結果が報告されている。

産業上の利用分野


本発明は超伝導線材、及びコイルユニットに関し、特に高周波帯で使用される超伝導線材、及びコイルユニットに関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
基材と、
前記基材の両面の各々に形成された超伝導体層と、
前記各々の超伝導体層の表面に形成された導電性保護層と、を備える超伝導線材であって、
前記導電性保護層の各々の厚さは、前記超伝導線材に高周波電流を流した際の表皮深さの5%以下である、
超伝導線材。

【請求項2】
前記導電性保護層の各々の厚さは、前記超伝導線材に高周波電流を流した際の表皮深さの3%以下である、請求項1に記載の超伝導線材。

【請求項3】
前記導電性保護層は銀を用いて形成されている、請求項1または2に記載の超伝導線材。

【請求項4】
基材と、
前記基材の両面の各々に形成された超伝導体層と、
前記各々の超伝導体層の表面に形成された誘電体保護層と、を備える超伝導線材であって、
前記誘電体保護層は、誘電正接(tanδ)の値が0.001以下の材料を用いて構成されている、
超伝導線材。

【請求項5】
前記誘電体保護層は、誘電正接(tanδ)の値が0.0001以下で、且つ厚さが0.5mm以下の材料を用いて構成されている、請求項4に記載の超伝導線材。

【請求項6】
前記誘電体保護層は、誘電正接(tanδ)の値が0.001以下で、且つ厚さが0.05mm以下の材料を用いて構成されている、請求項4に記載の超伝導線材。

【請求項7】
前記誘電体保護層は、厚さが0.5mm以下のポリスチレンを用いて構成されている、請求項4に記載の超伝導線材。

【請求項8】
前記誘電体保護層は、厚さが0.4mm以下のポリイミドを用いて構成されている、請求項4に記載の超伝導線材。

【請求項9】
前記誘電体保護層は、サファイア、酸化マグネシウム、又は酸化セリウムを用いて構成されている、請求項4に記載の超伝導線材。

【請求項10】
前記基材はハステロイで構成されている、請求項1乃至9のいずれか一項に記載の超伝導線材。

【請求項11】
前記ハステロイの幅は4mm以上である、請求項10に記載の超伝導線材。

【請求項12】
前記ハステロイの厚さは100μm~600μmである、請求項10に記載の超伝導線材。

【請求項13】
前記ハステロイの厚さは100μm~200μmである、請求項10に記載の超伝導線材。

【請求項14】
前記超伝導体層は、希土類系超伝導材料を用いて構成されている、請求項1乃至13のいずれか一項に記載の超伝導線材。

【請求項15】
請求項1乃至14のいずれか一項に記載の超伝導線材をスパイラル状に巻いたコイルと、
前記コイルを支持する支持体と、を備え、
前記支持体は誘電体を用いて構成されており、前記コイルの中心から外側に伸びる複数の支持部を備える、
コイルユニット。

【請求項16】
前記支持体は、前記コイルの中心において互いに交わる4本の支持部を備える、請求項15に記載のコイルユニット。

【請求項17】
前記支持体は、発泡スチロールを用いて構成されている、請求項15または16に記載のコイルユニット。

【請求項18】
前記支持体は、サファイアを用いて構成されている、請求項15または16に記載のコイルユニット。

【請求項19】
請求項1乃至14のいずれか一項に記載の超伝導線材を捲回して形成されたコイルと、
前記コイルを支持する支持体と、を備え、
前記支持体はサファイアを用いて構成されている、
コイルユニット。

【請求項20】
第1の基材と、当該第1の基材の表面に形成された第1の超伝導体層と、を備える第1の線材と、
第2の基材と、当該第2の基材の表面に形成された第2の超伝導体層と、を備える第2の線材と、を備え、
前記第1及び第2の線材は、前記第1及び第2の超伝導体層が互いに外向きになるように配置されている、
超伝導線材。

【請求項21】
前記第1の基材と前記第2の基材とが導電性接着剤を用いて互いに接合されている、請求項20に記載の超伝導線材。

【請求項22】
前記超伝導線材の周囲を取り囲むように誘電体テープを貼付することで、前記第1及び第2の線材が固定されている、請求項20または21に記載の超伝導線材。

【請求項23】
前記第1の線材と前記第2の線材との間には、前記超伝導線材を曲げた際に当該超伝導線材の形状を維持することが可能な芯材が更に配置されており、
前記芯材の導電率は、前記第1及び第2の基材の導電率よりも高い、
請求項20に記載の超伝導線材。

【請求項24】
前記第1の基材は前記芯材の一方の面において前記芯材と導電性接着剤を用いて接合されており、
前記第2の基材は前記芯材の前記一方の面と逆側の他方の面において前記芯材と導電性接着剤を用いて接合されている、
請求項23に記載の超伝導線材。

【請求項25】
前記超伝導線材の周囲を取り囲むように誘電体テープを貼付することで、前記第1及び第2の線材と前記芯材とが固定されている、請求項23または24に記載の超伝導線材。

【請求項26】
前記第1及び第2の基材はハステロイを用いて構成されており、
前記芯材は銅を用いて構成されている、
請求項23乃至25のいずれか一項に記載の超伝導線材。

【請求項27】
前記芯材は、前記超伝導線材を曲げた際に当該超伝導線材の形状を維持することが可能な形状維持材料と、当該形状維持材料の周囲に配置された導電性材料と、を用いて構成されている、請求項23乃至25のいずれか一項に記載の超伝導線材。

【請求項28】
前記第1及び第2の超伝導体層の表面には保護膜が形成されている、請求項20乃至26のいずれか一項に記載の超伝導線材。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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出願権利状態 公開
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