JPH02177512A - 超電導酸化物コイル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ 本発明は超電導酸化物を導体として使用し、小型で強力
な電磁マグネットの製造を可能にする超電導酸化物コイ
ルに関する。

［従来の技術］ 従来の超電導酸化物コイルは以下に示すようにして製造
されている。先ず、銀パイプ中にＢｉｇ、７　　　Ｐｂ
ｇ、３　　　Ｓｒ　　　Ｃａ　　　Ｃｕ２　　０ｘ等の
超電導酸化物組成の粉末を充填して封入し、この粉末が
充填されたパイプを伸線、圧延又はスウェジング加工を
施すことにより細線化した後、コイル状に成形する。そ
の後、この線材を約８５０℃の酸化性雰囲気で数時間乃
至数１０時間加熱して焼成し、超電導化させる０次いで
、銀パイプを酸により溶解して超電導線材を得る。この
場合に、製造された超電導酸化物コイルの臨界電流密度
は約５０ＯＡ／ａｄである。

又は、金属製コイルを超電導酸化物組成の融液に浸漬し
て金属製コイルの表面に超電導酸化物組成の被覆層を形
成した後、このコイル及び被覆層の全体を熱処理して前
記被覆層を超電導化させる。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上述の如く製造された超電導酸化物コイ
ルは、可撓性を有しないという欠点がある。即ち、パイ
プ引抜法により製造した超電導酸化物コイルは圧粉成形
焼結晶であるため、粉体粒子間の結合が弱く、脆性破壊
しやすい、また、溶融浸漬法により金属製コイルの被覆
層として形成された超電導酸化物コイルは形状的に可撓
性を有しない、即ち、約１０００°Ｃの熱処理において
も、金属製コイルが軟化せず、形状が崩れないようにす
るためには、コイル素線が大径のコイルを使用する必要
があるため、可撓性が犠牲になってしまう。

いずれの方法により製造した超電導酸化物コイルも可視
性を有しないため、後工程の電極取付工程等で若干の変
形を受けても超電導酸化物コイルにクラックが発生しや
すい、このため、特性が変化しやすいと共に、長尺のコ
イルを製造することができない。

また、従来の超電導酸化物コイルはその臨界電流密度が
低いという欠点も有する。即ち、パイプ引抜法により製
造した超電導酸化物コイルは圧粉成形焼結晶であるので
、ポーラスであるため超電導バスが短いと共に、配向性
を有しないため、多数の超電導バスが得られない。一方
、溶融浸漬法により形成された超電導線材は、緻密な組
織を有するものの、超電導相が線材の半径方向に配向し
た組織であるため、臨界電流密度が低い。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、
十分な超電導バスを有すると共に緻密な組織を有してお
り、また超電導相がコイル線の長手方向に配向していて
臨界電流密度が高くζ更に可撓性が優れた超電導酸化物
コイルを提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明に係る超電導酸化物コイルは、その長手方向に延
長する複数本の溝がその周方向に相互間に適長間隔をお
いて設けられておりコイル状に成形された金属又は合金
製芯線と、前記各溝内に埋設されその超電導相が前記溝
の長手方向に配向して存在する複数本の酸化物超電導線
部とを有することを特徴とする。

［作用］ 本発明においては、コイル状に成形された金属又は合金
製芯線の周面に、その長手方向に延長する複数本の溝を
相互間に適長間隔をおいて設け、この溝内に埋設して複
数本の酸化物超電導線部を設けである。そして、この酸
化物超電導線部の超電導相は前記溝の長手方向に配向さ
せである。

このように、各酸化物超電導線部は前記溝内に埋設され
ているから、芯線の周方向に分断されて細線化されてい
るため、可視性が優れている。また、酸化物超電導線部
の超電導相がその電流通過方向に配向しているため、臨
界電流密度が高い。

［実施例コ 以下、本発明の実施例について添付の図面を参照して具
体的に説明する。

第１図は本発明の実施例に係る超電導酸化物コイルのコ
イル素線の一部を示す部分側面図、第２図は同じくその
長手方向に直交する方向のコイル素線の断面図である。

金属又は合金製芯線１は銅線、銀線又は鋼線の周囲に銅
を被覆した銅被覆鋼線等であり、コイル状に成形されて
いる。そして、この芯！１１の周面には複数本（図示例
は１２本）の溝２が刻設されている。この溝２は芯線１
の長手方向に延長し、芯線１の周方向に相互間に適長間
隔をおいて配置されている。渭２は断面が例えば半円形
をなし、この溝２内に酸化物超電導線部３が埋設されて
いる。この酸化物超電導線部３はその表面が芯線１の周
面と面一であり、従って各酸化物超電導線部３は相互間
が物理的及び電気的に分離されている。また、この酸化
物超電導線部３の組織は超電導相が講２の長手方向、即
ち酸化物超電導線部３の長手方向に延びており、この長
手方向に配向性を有するものになっている。

このように構成された超電導酸化物コイルにおいては、
各酸化物超電導線部３が相互に分断されて独立したもの
になっており、細線化されているので、この酸化物超電
導線部３は可撓性が高い。

また、その超電導相は酸化物超電導線部３の長手方向に
配向しているため、臨界電流密度が高い。

次に、この超電導酸化物コイルの製造方法について説明
する。先ず第２図に示すように、その周面に長手方向に
延長する複数本の７１１２が形成され、コイル状に成形
された芯線１に対し、Ｂ１−Ｐｂ−５ｒ−Ｃａ−Ｃｕ−
０系の超電導特性を示す所定組成の粉末を、例えば泳動
電着により被覆する。

これにより、第３図に示すように、超電導酸化物組成の
酸化物被覆層６を形成し、第４図に示すように、超電導
酸化物被覆コイル４を得る。

なお、この被覆層６は芯線１の渭２間の凸部に多く電着
されているので、例えば、後述するコイル状の抵抗発熱
体７を芯線１に嵌合してその長手方向に移動させる方法
等により、超電導酸化物被覆層６を一旦溶融させて第３
図に示すように被覆層６の表面を滑らかにする。

この被覆層６は芯線１の溝２内に充填されると共に、芯
線１の周面の全体を連続的に被覆しているので、この被
覆層６を溝２間の芯線１部分が露出するまで、硝酸等の
酸を使用して溶解する。これにより、第２図に示すよう
に、渭２内にのみ被覆層６が残存し、この溝２内の被覆
層６と芯線１の溝２間の部分とは略々面一になる。従っ
て、溝２内に残存した被覆層６は相互に物理的及び電気
的に分断された複数本の細線になる。

次いで、第４図及び第５図に示すように、この被覆層６
を溶融凝固処理することにより、超電導化する。第４図
は上述の如く被覆層６が分断されて被着された超電導酸
化物被覆コイル４を示す斜視図、第５図はコイル４の素
線の長手方向についての一部拡大断面図である０分断さ
れた被覆層６が被着された芯線１を取囲むようにして、
例えば、白金製のコイル状の抵抗発熱体７を芯線１に対
して同軸的に嵌合し、発熱体７に通電することにより抵
抗発熱させて被覆層６を局部的に加熱する。

これにより、被覆層６が溶融して溶融状態又は半溶融状
態になり、発熱体７の近傍に溶融又は半溶融部８が形成
される。この場合に、被覆層６が前述の組成の場合には
、被覆層６を約８４５℃に加熱することにより被覆層６
が半溶融状態になる。なお、液滴となって落下しない程
度の溶融状態であれば、被覆層６を溶融状態にまで加熱
してもよい。

このようにして、溶融又は半溶融部８を形成した後、発
熱体７を芯線１の長手方向に相対的に移動させる。これ
は、発熱体７を固定しておき、コイル４をその中心軸の
周りに回転させつつ、その軸方向に移動させることによ
り行ってもよいし、また発熱体７を固定されたコイル４
の芯線１に沿って移動させることにより行ってもよい、
そうすると、溶融又は半溶融部８が発熱体７と共に芯線
１の長手方向に移動し、この溶融又は半溶融部８の通過
により、酸化物超電導組成の被覆層６は一旦溶融又は半
溶融した後凝固する。これにより、被覆層６が超電導化
されて酸化物超電導線部３が得られる。この場合に溶融
又は半溶融部８の凝固界面においては、酸化物超電導線
部３の凝固部に向かって熱が流れ、この長手方向への一
方向凝固により凝固反応が生じるので、凝固して得られ
た酸化物超電導線部３はその超電導相９が長手方向へ延
びており、超電導相９がその長手方向に配向した繊維状
組織となっている。

このようにして製造された超電導酸化物コイルは酸化物
超電導線部３が相互に分断された複数本の細線として芯
線１の周面に配置されるため、極めて可撓性が優れてい
る。また、圧粉体を焼結して得た超電導線材はポーラス
であるのに対し、上述の如くして製造された超電導線材
は組織が緻密であり、また芯線の長手方向への一方向凝
固により超電導相が芯線の長手方向に配向しているので
、臨界電流密度が極めて高い。

次に、本実施例に係る超電導酸化物コイルを実際に製造
し、その特性を評価した結果について第１図乃至第５図
を参照して説明する。

先ず、芯線１として幅が０．０２５ｍｍの半円状の溝が
周囲に１２本刻設されている外径が０　、１　＋ｕの銅
被覆鋼線を使用して、この芯線１を５龍のピッチで巻回
して、内径が５０龍、長さが１００ｍｍのコイルを得た
。

一方、Ｂｉ２Ｏ３を０．３５モｎｙ、Ｐｂ０ｔ−０，３
モル、ＳｒＯを１モル、ＣａＯを１モル及びＣｕＯを２
モルの比率で配合し、これを仮焼した後粉砕して超電導
酸化物組成の粉末を得た。そして、この超電導酸化物粉
末を泳動電着により芯線１に被着した。

次に、線径が０．５ｍｍの白金線を１０ターン巻回して
成形した内径が２ｍ−の発熱体７を芯線１に嵌合し、発
熱体７の中心に芯線１を配置した。そして、この発熱体
７に通電して超電導酸化物被覆層６をその表面温度が８
７０℃になるように加熱しつつ、発熱体７を芯線１の一
方の端部から他方の端部までコイルの螺旋形状に沿って
６００ｍｍ　／時の速度で移動させ、被覆層６の表面を
溶融して平滑化した。

その結果、被覆層６を含めて直径が０　、１１　ｉｎの
酸化物被覆コイルが得られた。

このコイルを濃度が２０体積％の硝酸水溶液中に挿入し
、その直径が０　、１　＋ｕになるように被覆層６の一
部を溶解除去したところ、溝３内にのみ被覆層６が残存
した酸化物被覆コイル４が得られた。

このコイル４の芯線１に前述の発熱体７を嵌合して発熱
体７の中心に芯線１を位置させ、この発熱体７に通電し
て被覆層６を表面温度が８４５℃になるように加熱して
半溶融部８を形成した。そして、発熱体７を線材の一端
部から他端部に向けて５０龍／時の速度で移動させた。

これにより、酸化物超電導線部３が得られた。

その後、この超電導酸化物コイルに電極を取り付け、液
体窒素中に浸漬して酸化物超電導線部３に電流を流した
ところ、０．７４Ａという高電流を流しても超電導特性
を示した、これは約２５，０ＯＯＡ／ｃｎ１の電流密度
に相当し、極めて高い臨界電流密度が得られた。また、
この線材に０．２％の曲げ歪みを与えても、臨界電流密
度への影響はなかった。

なお、前述の発熱体７による加熱温度を８４５°Ｃの替
わりに、８７０°Ｃと高くし、被覆層６を溶融状態にし
ても臨界電流は０．７０Ａであり、同様の効果が得られ
た。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明に係る超電導酸化物コイル
は、コイル芯線の長手方向に延長する複数個の溝内に酸
化物超電導線部を埋設し、その超電導相を芯線の長手方
向に配向させたから、極めて可視性が優れていると共に
、臨界電流密度が著しく高い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係る超電導酸化物コイルの線
材を一部を示す部分側面図、第２図は同じくその芯線の
長手方向に直交する方向の断面図、第３図は同じくその
製造工程における芯線を示すその長手方向に直交する方
向の断面図、第４図は同じくその製造工程における超電
導酸化物被覆コイル示す斜視図、第５図は同じくその芯
線の長手方向の断面図である。 １；芯線、２；講、３；酸化物超電導線部、４；酸化物
被覆コイル、６：被覆層、７；発熱体、８；溶融又は半
溶融部、９；超電導相

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）その長手方向に延長する複数本の溝がその周方向
   に相互間に適長間隔をおいて設けられておりコイル状に
   成形された金属又は合金製芯線と、前記各溝内に埋設さ
   れその超電導相が前記溝の長手方向に配向して存在する
   複数本の酸化物超電導線部とを有することを特徴とする
   超電導酸化物コイル。