JPH06325634A - 多芯酸化物超電導線材 - Google Patents

多芯酸化物超電導線材

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JPH06325634A
JPH06325634A JP5116021A JP11602193A JPH06325634A JP H06325634 A JPH06325634 A JP H06325634A JP 5116021 A JP5116021 A JP 5116021A JP 11602193 A JP11602193 A JP 11602193A JP H06325634 A JPH06325634 A JP H06325634A
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JP
Japan
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superconducting wire
wire
oxide superconducting
core
cross
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JP5116021A
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English (en)
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Sukeyuki Kikuchi
祐行 菊地
Kiyoshi Nemoto
清 根本
Yasuzo Tanaka
靖三 田中
Chikushi Hara
築志 原
Hideo Ishii
英雄 石井
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Furukawa Electric Co Ltd
Tokyo Electric Power Co Holdings Inc
Original Assignee
Furukawa Electric Co Ltd
Tokyo Electric Power Co Inc
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  • Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、優れた耐曲げ歪特性を有し、交流用
線材として適用可能である多芯酸化物超電導線材を提供
することを目的とする。 【構成】金属材料からなる長尺体と、酸化物超電導体か
らなり、前記長尺体内にその長手方向に沿って連続して
埋設された複数の線状体とを具備する多芯酸化物超電導
線材において、前記線状体の断面形状が偏平であり、前
記線状体の短辺の長さをaとし、長辺の長さをbとした
ときに、a/bの値が0.05〜0.9であり、全横断
面積をS1 とし、横断面における前記線状体が埋設され
ている領域の面積をS2 としたときに、(S1 −S2 )
/S2 の値が3以上であり、前記長尺体が長手方向に沿
って捩じれていることを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、多芯酸化物超電導線材
に関する。
【0002】
【従来の技術】臨界温度(Tc)が液体窒素温度以上で
ある酸化物超電導体として、Y系、Bi系、およびTl
系の酸化物超電導体が知られている。このような酸化物
超電導体を応用するために、酸化物超電導体を種々の形
状に成形することが検討されており、特に、酸化物超電
導体を用いた線材の開発が行われている。
【0003】例えば、酸化物超電導体を線材に作製する
場合、パウダーインチューブ法が一般に用いられてい
る。この方法は、酸化物超電導体の原料粉末を金属パイ
プ内に充填してビレットとし、これに塑性加工を施して
所望形状、寸法に仕上げた後、熱処理を施して酸化物超
電導線材とするものである。金属パイプの材料として
は、Agが一般的に用いられる。塑性加工としては、押
出加工、圧延加工、スウェージング、引き抜き加工等の
従来の方法がそのまま適用されている。線材の形状とし
ては、テープ状、丸線状が挙げられる。また、この技術
を応用して、金属内部に酸化物超電導体が複数配置され
た構造の多芯線材、金属内部に酸化物超電導体が渦巻
状、同心円状に配置された多層線材等も試作検討されて
いる。このような酸化物超電導線材は、例えばケーブル
あるいはコイル等への適用が検討されており、特に交流
用電力ケーブルに用いることが有望視されている。通
常、ケーブル用導体としては、図3に示すように、管状
のフォーマ31の外側に長手方向に沿って、金属マトリ
クス32中に酸化物超電導体33が埋設された複数のテ
ープ状線材34を多層で螺旋状に巻き付けてなるものが
使用されている。
【0004】他方、酸化物超電導線材を交流用電力ケー
ブルに用いる場合には、交流損失を極力低減するため
に、線材の外径をできるだけ小さくしたり、線材を捩じ
って線材内に酸化物超電導体が螺旋状に配置するように
したりすることが望ましい。
【0005】このような捩じれを有する酸化物超電導線
材としては、図4(A)示すように、金属マトリクス3
2中に酸化物超電導体33が埋設された丸型の単芯線材
35を複数本撚り合わせたもの、または図4(B)に示
すように、金属マトリクス32中に複数の酸化物超電導
体33が埋設された多芯線材36を捩じったもの等が挙
げられる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】一般に、図4(A)に
示す単芯線材35や図4(B)に示す多芯線材36はそ
れぞれ断面が円形状であるので、結晶配向性が低下する
ため、臨界電流密度(Jc)が比較的低いという問題が
ある。この問題を解決するためには、これらの線材に加
圧成形を施して図5に示すように断面が矩形である線材
51にすることが考えられる。
【0007】しかしながら、このような断面が矩形であ
る線材は、複数本を撚り合わせることが非常に困難であ
る。したがって、金属マトリクス中に複数の酸化物超電
導体を埋設した丸型の線材にツイスト加工を施した後、
断面矩形に成形したり、断面矩形に成形した後さらにツ
イスト加工を施してさらに断面矩形に成形する等すると
酸化物超電導体が切断されてしまい、高いIc、Jcを
発揮することができなくなる。
【0008】本発明はかかる点に鑑みてなされたもので
あり、優れた耐曲げ歪特性を有し、交流用線材として適
用可能である多芯酸化物超電導線材を提供することを目
的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、金属材料から
なる長尺体と、前記長尺体内にその長手方向に沿って連
続して埋設された複数の酸化物超電導体製の線状体とを
具備する多芯酸化物超電導線材において、前記線状体の
断面形状が偏平であり、前記線状体の短辺の長さをaと
し、長辺の長さをbとしたときに、a/bの値が0.0
5〜0.9であり、多芯酸化物超電導線材の全横断面積
をS1 とし、横断面における前記線状体が埋設されてい
る領域の面積をS2 としたときに、(S1 −S2 )/S
2 の値が3以上であり、前記長尺体が長手方向に沿って
捩じれていることを特徴とする多芯酸化物超電導線材を
提供する。
【0010】ここで、長尺体を構成する金属材料として
は、耐酸化性および酸素透過性に優れるのでAg、Ag
合金を用いることができる。また、酸化物超電導体の種
類としては、Bi系2223相、Tl系2223相等を
用いることができる。なお、長尺体に埋設する酸化物超
電導体の線状体の本数には特に制限はない。
【0011】本発明において、図1に示すように線状体
11の断面形状は偏平となるように作製する。すなわ
ち、短辺aおよび長辺bを有し、a/bの値が0.05
〜0.9となるように設定する。これは、a/bの値が
0.05未満であるとツイスト加工において線状体が切
断されてしまい、a/bの値が0.9を超えるとIc、
Jcを向上させる効果がないからである。
【0012】本発明の多芯酸化物超電導線材は、図2
(A)に示すように、断面が円形状でもよく、図2
(B)に示すように、断面が矩形形状であってもよい。
断面が円形状のものでも充分に耐曲げ歪特性は発揮され
るが、高いJcを得るためには断面が矩形形状であるこ
とが好ましい。なお、図2中21は金属材料からなる長
尺体を示し、22は酸化物超電導体を示す。
【0013】本発明において、多芯酸化物超電導線材の
全横断面積をS1 とし、横断面における線状体が埋設さ
れている領域の面積をS2 としたときに、(S1 −
S2 )/S2 の値が3以上となるように設定する。これ
は、前記値が3未満であると充分な耐曲げ歪特性が達成
されないからである。なお、横断面において線状体が埋
設されている領域S2 とは、線状体が埋設されている部
分を含む金属材料の領域をいう。すなわち、多芯酸化物
超電導線材の外形と相似形であって、すべての線状体を
含む最小の形状の部分、例えば図2(A)においては、
S2 =π・(t1 /2)2 であり、図2(B)において
は、S2 =t2 ・t3 である。
【0014】本発明において多芯酸化物超電導線材中に
配置されている長尺体は、互いに長手方向に沿って捩じ
れている。この捩じれのピッチには、特に制限はない
が、あまり大きすぎると交流用線材に適用する場合に交
流損失が大きくなるので好ましくない。
【0015】本発明の多芯酸化物超電導線材は、複数本
撚り合わされて用いられてもよいし、図3に示すように
フォーマ上に巻き付けて用いられてもよい。このように
撚り合わせても、フォーマ上に巻き付けても耐曲げ歪特
性を発揮することができる。
【0016】次に、本発明の多芯酸化物超電導線材の製
造方法について説明する。
【0017】まず、あらかじめ準備した金属パイプ内に
酸化物超電導体の原料粉末を充填して単芯線を作製す
る。これに塑性加工を施して、例えば丸線材、六角線
材、角型線材等に仕上げる。酸化物超電導体の断面形状
を偏平にするためには、これらの線材に加工を施して断
面形状を偏平にする。
【0018】次いで、この単芯線を複数本束ねて金属パ
イプ内に挿入してビレットを作製する。これに塑性加
工、ツイスト加工、および熱処理を順次施して多芯酸化
物超電導線材を得る。この塑性加工により、図2(A)
または(B)に示すような酸化物超電導線材の断面形状
が決定される。
【0019】ここで使用される塑性加工としては、従来
の押出加工、圧延加工、引き抜き加工、スウェージング
等が挙げられる。また、塑性加工および熱処理を複数回
繰り返して施してもよい。特に、酸化物超電導体がBi
系2223相である場合には、塑性加工および熱処理を
複数回繰り返して施すことにより、高いJcを実現する
ことができる。この場合、ツイスト加工は、中間熱処理
前に施してもよく、最終熱処理前に施してもよい。
【0020】なお、金属パイプの肉厚および加工度を制
御することにより、(S1 −S2 )/S2 の値を3以上
に設定することができ、金属パイプの断面形状によりa
/bの値を0.05〜0.9に設定することができる。
【0021】
【作用】本発明の多芯酸化物超電導線材では、酸化物超
電導体製線状体の断面形状が偏平であり、その短辺の長
さをaとし、長辺の長さをbとしたときに、a/bの値
が所定範囲にあり、かつ多芯酸化物超電導線材の全横断
面積S1 と酸化物超電導体が埋設されている領域の面積
をS2 との比が所定の値であり、かつ長尺体が捩じられ
た配置となっていることを特徴としている。
【0022】(S1 −S2 )/S2 の値を3以上に設定
することにより、酸化物超電導体が埋設されている領域
を覆う金属材料の部分が、酸化物超電導体に加わる歪を
充分に緩和できるようになる。また、酸化物超電導体の
短辺および長辺を100μm以上に設定することによ
り、ツイスト加工の際の酸化物超電導体の切断を防止で
きる。実際には、多芯酸化物超電導線材に、その外径の
3〜5倍程度のピッチでツイスト加工を施しても、酸化
物超電導体は切断せず、高いIc、Jcを実現すること
ができる。
【0023】酸化物超電導体の断面形状を偏平とし、a
/bの値を0.05〜0.9に設定すると、塑性加工に
より酸化物超電導体の結晶配向が可能になり、高いJc
を実現することができる。
【0024】さらに、長尺体が長手方向に沿って互いに
捩じれた配置となっていることにより、交流損失が低減
されるために交流用電力ケーブルに適用することができ
る。
【0025】
【実施例】以下、本発明の実施例を具体的に説明する。
【0026】(実施例1)Bi2 O3 、PbO、SrC
O3 、CaCO3 、CuOの一次原料粉末をモル比でB
i:Pb:Sr:Ca:Cu=1.6:0.4:2:
2:3となるように配合し、混合した後、大気中800
℃×100時間仮焼成して仮焼粉末を得た。
【0027】この仮焼粉末を外径が25mmφであって、
内径が15mmφであるAgパイプ内に充填して単芯線を
作製した。その単芯線に塑性加工を施して断面における
最大寸法が3mmである六角線材に仕上げた。この六角線
材に加工を施して断面形状が偏平(短辺a、長辺b)で
ある偏平線材を作製した。この偏平線材を7〜255本
束ねて外径が25mmφであって、内径が15〜20mmφ
であるAgパイプ内に挿入してビレットを作製した。
【0028】このビレットに塑性加工を施して外径2mm
φに仕上げ、ピッチ10mmとなるようにツイスト加工を
施した。さらに、これに840℃、100時間の熱処理
を施し、外径1.8mmφとなるように引き抜き加工を施
した。最後に、これに840℃、100時間の熱処理を
施して図2(A)に示すような本発明の多芯酸化物超電
導線材(表1中No. 1〜4)を作製した。これらの多芯
酸化物超電導線材は、(S1 −S2 )/S2 の値が3以
上であり、a/bの値が0.05〜0.9であった。
【0029】得られた多芯酸化物超電導線材について、
曲げ歪を与えた状態でのJcを調べた。その結果を下記
表1に示す。なお、Jcは多芯酸化物超電導線材に曲げ
歪ε=0.5%を与えた状態で液体窒素中に浸漬し、0
磁場において測定した。
【0030】また、比較例として、(S1 −S2 )/S
2 の値、aまたはbの長さ、a/b値が本発明の範囲外
となるように設定して作製した多芯酸化物超電導線材
(表1中No. 5〜7)についても上記と同様にして曲げ
歪を与えた状態でのJcを調べた。その結果を下記表1
に併記する。
【0031】
【表1】 表1から明らかなように、本発明にかかる多芯酸化物超
電導線材(No. 1〜4)は、曲げ歪下でのJcが高いこ
とが分かる。これは、ツイスト加工時に酸化物超電導体
が切断されておらず、また曲げられた時に酸化物超電導
体製の長尺体に加わる歪を充分緩和できたためと思われ
る。
【0032】これに対して本発明の範囲外の(S1 −S
2 )/S2 の値またはa/b値である多芯酸化物超電導
線材は、曲げ歪下でのJcが比較的小さく、本発明の範
囲外のaまたはbの長さである多芯酸化物超電導線材
は、ツイスト加工において酸化物超電導体が切断された
ためJcが小さかったと思われる。
【0033】(実施例2)実施例1において作製された
外径2mmφの線材にピッチ10mmとなるようにツイスト
加工を施した。この後、圧延加工を施して厚さ0.3m
m、幅3mmのテープ線材を作製した。これに840℃、
100時間の熱処理を施し、さらに厚さ0.25mmとな
るまで圧延加工を施した。さらに、これに840℃、1
00時間の熱処理を施して図2(B)に示すような本発
明の多芯酸化物超電導線材(表2中No. 8〜11)を作製
した。この多芯酸化物超電導線材は、(S1 −S2 )/
S2 の値が3以上であり、a/bの値が0.05〜0.
9であった。
【0034】得られた多芯酸化物超電導線材について、
曲げ歪を与えた状態でのJcを実施例1と同様にして調
べた。その結果を下記表2に示す。
【0035】また、比較例として、(S1 −S2 )/S
2 の値、aまたはbの長さ、a/b値が本発明の範囲外
となるように設定して作製した多芯酸化物超電導線材
(表2中No. 12〜14)についても実施例1と同様にして
曲げ歪を与えた状態でのJcを調べた。その結果を下記
表2に併記する。
【0036】
【表2】 表2から明らかなように、本発明にかかる多芯酸化物超
電導線材(No. 8〜11)は、実施例1の結果と同様に、
酸化物超電導体が切断されておらず、しかも曲げ歪下で
のJcが高いことが分かる。
【0037】これに対して本発明の範囲外の(S1 −S
2 )/S2 の値またはa/b値である多芯酸化物超電導
線材は、実施例1の結果と同様に、曲げ歪下でのJcが
比較的小さく、本発明の範囲外のaまたはbの長さであ
る多芯酸化物超電導線材は、実施例1の結果と同様に、
ツイスト加工において酸化物超電導体が切断されたため
Jcが小さかった。
【0038】
【発明の効果】以上説明した如く本発明の多芯酸化物超
電導線材は、酸化物超電導体製長尺体の断面形状、寸法
および酸化物超電導体が埋設されている領域の面積を特
定すると共に、長尺体が互いに長手方向に沿って捩じら
れて配置されたものである。この多芯酸化物超電導線材
は、曲げ歪下においても高い超電導特性を示し、ツイス
ト加工を施しても酸化物超電導体が切断されないので、
交流用線材として適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の多芯酸化物超電導線材における酸化物
超電導体の断面形状を示す断面図。
【図2】(A)および(B)は本発明の多芯酸化物超電
導線材の一例を示す斜視図。
【図3】通常のケーブル導体の一例を示す斜視図。
【図4】(A)および(B)は従来の多芯酸化物超電導
線材の一例を示す斜視図。
【図5】従来の多芯酸化物超電導線材の他の例を示す斜
視図。
【符号の説明】
11…線状体、21…長尺体、22…酸化物超電導体。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 靖三 東京都千代田区丸の内2丁目6番1号 古 河電気工業株式会社内 (72)発明者 原 築志 東京都調布市西つつじヶ丘2丁目4番1号 東京電力株式会社技術研究所内 (72)発明者 石井 英雄 東京都調布市西つつじヶ丘2丁目4番1号 東京電力株式会社技術研究所内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 金属材料からなる長尺体と、前記長尺体
    内にその長手方向に沿って連続して埋設された複数の酸
    化物超電導体製の線状体とを具備する多芯酸化物超電導
    線材において、前記線状体の断面形状が偏平であり、前
    記線状体の短辺の長さをaとし、長辺の長さをbとした
    ときに、a/bの値が0.05〜0.9であり、多芯酸
    化物超電導線材の全横断面積をS1 とし、横断面におけ
    る前記線状体が埋設されている領域の面積をS2 とした
    ときに、(S1 −S2 )/S2の値が3以上であり、前
    記長尺体が長手方向に沿って互いに捩じられた配置であ
    ることを特徴とする多芯酸化物超電導線材。
JP5116021A 1993-05-18 1993-05-18 多芯酸化物超電導線材 Pending JPH06325634A (ja)

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