JPH0982519A - 超電導マグネット用ソレノイドコイルおよび酸化物超電導多芯線材 - Google Patents
超電導マグネット用ソレノイドコイルおよび酸化物超電導多芯線材Info
- Publication number
- JPH0982519A JPH0982519A JP7231730A JP23173095A JPH0982519A JP H0982519 A JPH0982519 A JP H0982519A JP 7231730 A JP7231730 A JP 7231730A JP 23173095 A JP23173095 A JP 23173095A JP H0982519 A JPH0982519 A JP H0982519A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- wire
- oxide superconducting
- solenoid coil
- superconducting
- magnetic field
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 20
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims abstract description 8
- 229910001316 Ag alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 239000002994 raw material Substances 0.000 abstract description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 16
- 235000012771 pancakes Nutrition 0.000 description 12
- 239000002887 superconductor Substances 0.000 description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 description 6
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 5
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 4
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 3
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 3
- 238000011160 research Methods 0.000 description 3
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 2
- 241000252233 Cyprinus carpio Species 0.000 description 1
- 206010027476 Metastases Diseases 0.000 description 1
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 1
- 229910052745 lead Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 230000009401 metastasis Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000010587 phase diagram Methods 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- 238000003892 spreading Methods 0.000 description 1
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
- 238000005491 wire drawing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment
Landscapes
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 酸化物超電導線材によって高分解能ＮＭＲ分
析装置等で用いる超電導マグネットに適用可能なソレノ
イドコイルを実現すること、およびその様なソレノイド
コイルの素材として有用な酸化物超電導線材を提供する
こと。 【解決手段】 銀または銀合金製のシース材中に、多数
のＢｉ系２２１２型酸化物超電導フィラメントが埋設さ
れた酸化物超電導多芯線材であって、前記フィラメント
厚みを５０μｍ以下としたものであり、こうした多芯線
材によって上記の様なソレノイドコイルが実現できる。
析装置等で用いる超電導マグネットに適用可能なソレノ
イドコイルを実現すること、およびその様なソレノイド
コイルの素材として有用な酸化物超電導線材を提供する
こと。 【解決手段】 銀または銀合金製のシース材中に、多数
のＢｉ系２２１２型酸化物超電導フィラメントが埋設さ
れた酸化物超電導多芯線材であって、前記フィラメント
厚みを５０μｍ以下としたものであり、こうした多芯線
材によって上記の様なソレノイドコイルが実現できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、酸化物超電導体に
よる強磁場発生を利用し、高分解能ＮＭＲ分析装置等で
用いる超電導マグネットの素材として有用なソレノイド
コイル、および該ソレノイドコイルを作製するのに有用
な酸化物超電導多芯線材に関するものである。
よる強磁場発生を利用し、高分解能ＮＭＲ分析装置等で
用いる超電導マグネットの素材として有用なソレノイド
コイル、および該ソレノイドコイルを作製するのに有用
な酸化物超電導多芯線材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】超電導現象は、抵抗ゼロで大電流を流す
ことができるものであり、この現象を利用して大電流送
電や強磁場発生機器等、各方面での利用が広がりつつあ
る。例えば、高分解能ＮＭＲ分析装置等で用いる超電導
マグネットは、コイルに大電流通電を行なうことによる
強磁場発生や、抵抗ゼロを利用した永久電流運転を達成
するものであり、超電導現象によって初めて実現可能な
応用技術の典型例である。特に、高分解能ＮＭＲ分析装
置で用いる超電導マグネット（以下、「ＮＭＲマグネッ
ト」と呼ぶことがある）は発生磁場が高ければ高いほど
分解能が高まるので、近年ますます高磁場化が要求され
る傾向にある。
ことができるものであり、この現象を利用して大電流送
電や強磁場発生機器等、各方面での利用が広がりつつあ
る。例えば、高分解能ＮＭＲ分析装置等で用いる超電導
マグネットは、コイルに大電流通電を行なうことによる
強磁場発生や、抵抗ゼロを利用した永久電流運転を達成
するものであり、超電導現象によって初めて実現可能な
応用技術の典型例である。特に、高分解能ＮＭＲ分析装
置で用いる超電導マグネット（以下、「ＮＭＲマグネッ
ト」と呼ぶことがある）は発生磁場が高ければ高いほど
分解能が高まるので、近年ますます高磁場化が要求され
る傾向にある。
【０００３】現在、ＮＭＲマグネットの素材として一般
的に利用されているものは、ＮｂＴｉ線やＮｂ3 Ｓｎ線
等の金属系超電導線材である。これらの線材における臨
界磁場（超伝導特性を保持できる最高磁場）は、夫々約
１１Ｔ，２３Ｔであるので、中・低磁場用マグネットは
ＮｂＴｉ線で作製され、高磁場用マグネットは外層マグ
ネットをＮｂＴｉ線で、内層マグネットをＮｂ3 Ｓｎ線
で夫々作製してこれらを組み合せて構成されるのが一般
的である。
的に利用されているものは、ＮｂＴｉ線やＮｂ3 Ｓｎ線
等の金属系超電導線材である。これらの線材における臨
界磁場（超伝導特性を保持できる最高磁場）は、夫々約
１１Ｔ，２３Ｔであるので、中・低磁場用マグネットは
ＮｂＴｉ線で作製され、高磁場用マグネットは外層マグ
ネットをＮｂＴｉ線で、内層マグネットをＮｂ3 Ｓｎ線
で夫々作製してこれらを組み合せて構成されるのが一般
的である。
【０００４】一方、ＮＭＲマグネットの更なる高磁場化
を達成する技術として、外・中層マグネットを夫々Ｎｂ
Ｔｉ線、Ｎｂ3 Ｓｎ線で作製し、内層マグネットを酸化
物超電導線材で作製することが提案されている。佐藤ら
は、この方向を目指した研究として、２０Ｔ中で１．４
Ｔを発生させることができたとの報告を行なっている
（International Workshop on superconductivity, 199
5, June 18-21, Hawaii,P234)。但し、この技術におけ
る内層コイルは、シース材を用いてテープ状に線材化し
た酸化物超電導線材をパンケーキ状に巻回し、これを積
層したいわゆるパンケーキコイルである。
を達成する技術として、外・中層マグネットを夫々Ｎｂ
Ｔｉ線、Ｎｂ3 Ｓｎ線で作製し、内層マグネットを酸化
物超電導線材で作製することが提案されている。佐藤ら
は、この方向を目指した研究として、２０Ｔ中で１．４
Ｔを発生させることができたとの報告を行なっている
（International Workshop on superconductivity, 199
5, June 18-21, Hawaii,P234)。但し、この技術におけ
る内層コイルは、シース材を用いてテープ状に線材化し
た酸化物超電導線材をパンケーキ状に巻回し、これを積
層したいわゆるパンケーキコイルである。
【０００５】ところで酸化物超電導体は、従来の金属系
超電導体に比べて超電導遷移温度（以下、Ｔｃと記す）
および上記臨海磁場（以下、Ｈｃ2 と記す）が高いとい
う特徴を有しているので、様々な分野への応用が期待さ
れている。例えばＢｉ系酸化物は、Ｔｃが８０Ｋ程度の
低Ｔｃ相のものと１１０Ｋ程度の高Ｔｃ相のものが存在
し、Ｂｉ，Ｓｒ，Ｃａ，Ｃｕのモル比がほぼ２：２：
１：２の場合（Ｂｉ系２２１２型）には低Ｔｃ相とな
り、およそ２：２：２：３の場合（Ｂｉ系２２２２３
型、但しＢｉの一部がＰｂにより置換されている）には
高Ｔｃ相になることが知られており、いずれも良好なＴ
ｃ値を示す物質として有望視されている。
超電導体に比べて超電導遷移温度（以下、Ｔｃと記す）
および上記臨海磁場（以下、Ｈｃ2 と記す）が高いとい
う特徴を有しているので、様々な分野への応用が期待さ
れている。例えばＢｉ系酸化物は、Ｔｃが８０Ｋ程度の
低Ｔｃ相のものと１１０Ｋ程度の高Ｔｃ相のものが存在
し、Ｂｉ，Ｓｒ，Ｃａ，Ｃｕのモル比がほぼ２：２：
１：２の場合（Ｂｉ系２２１２型）には低Ｔｃ相とな
り、およそ２：２：２：３の場合（Ｂｉ系２２２２３
型、但しＢｉの一部がＰｂにより置換されている）には
高Ｔｃ相になることが知られており、いずれも良好なＴ
ｃ値を示す物質として有望視されている。
【０００６】こうした酸化物超電導体を超電導マグネッ
トに適用するには、シース材を用いてテープ状に線材化
した酸化物超電導線材を、上記の様なパンケーキコイル
として作製される。これは、酸化物超電導体は異方性が
大きく、結晶粒を配向させないと線材の臨界電流密度
（以下、Ｊｃと記す）を大きくできないからであり、テ
ープ状に加工することによって酸化物の配向度を高めて
いるのである。またテープ状線材で作製されるコイル
は、必然的にパンケーキコイル形式になってしまう。こ
の様な状況の下で、酸化物超電導線材では、高性能のソ
レノイドコイル（円筒状に巻回したコイル）は実現され
ていない。
トに適用するには、シース材を用いてテープ状に線材化
した酸化物超電導線材を、上記の様なパンケーキコイル
として作製される。これは、酸化物超電導体は異方性が
大きく、結晶粒を配向させないと線材の臨界電流密度
（以下、Ｊｃと記す）を大きくできないからであり、テ
ープ状に加工することによって酸化物の配向度を高めて
いるのである。またテープ状線材で作製されるコイル
は、必然的にパンケーキコイル形式になってしまう。こ
の様な状況の下で、酸化物超電導線材では、高性能のソ
レノイドコイル（円筒状に巻回したコイル）は実現され
ていない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ＮＭＲマグネットに要
求される特性は、高い磁場を発生するだけではなく、高
い磁場安定性と磁場均一性が要求される。これらの特性
のうち、磁場安定性については、パンケーキコイルの場
合は、各段のパンケーキ同士を何ケ所も超電導接続しな
ければならないので、接続部分が永久電流スイッチの部
分だけで済むソレノイドコイルに比較して磁場安定性が
劣ることは容易に予想できる。
求される特性は、高い磁場を発生するだけではなく、高
い磁場安定性と磁場均一性が要求される。これらの特性
のうち、磁場安定性については、パンケーキコイルの場
合は、各段のパンケーキ同士を何ケ所も超電導接続しな
ければならないので、接続部分が永久電流スイッチの部
分だけで済むソレノイドコイルに比較して磁場安定性が
劣ることは容易に予想できる。
【０００８】一方、磁場均一性についてはこれまで全く
と言って良いほど検討されていないが、本発明者らはパ
ンケーキコイルにおいてはたして必要な磁場均一性が確
保できるかシミュレーション計算を行った。まず図１に
示す様に、内径：７５ｍｍφ，外径：１３０ｍｍφ，１
段ダブルパンケーキ厚さ：１８．４ｍｍ，各段間の絶縁
層厚み：１．２ｍｍで２７段重ねのコイル（全長：４９
６ｍｍ）を想定し、常法に従って磁場均一性を評価した
（例えば、「超電導工学」（社）電気学会編、１９９０
年第２版，Ｐ１４７〜１５１）。その結果を下記表１に
示すが、中央部のパンケーキがわずか０．１ｍｍ（１０
０μｍ）軸方向にずれるだけで、Ｚ2 項は１３ｐｐｍも
ずれてしまうことが分かる。
と言って良いほど検討されていないが、本発明者らはパ
ンケーキコイルにおいてはたして必要な磁場均一性が確
保できるかシミュレーション計算を行った。まず図１に
示す様に、内径：７５ｍｍφ，外径：１３０ｍｍφ，１
段ダブルパンケーキ厚さ：１８．４ｍｍ，各段間の絶縁
層厚み：１．２ｍｍで２７段重ねのコイル（全長：４９
６ｍｍ）を想定し、常法に従って磁場均一性を評価した
（例えば、「超電導工学」（社）電気学会編、１９９０
年第２版，Ｐ１４７〜１５１）。その結果を下記表１に
示すが、中央部のパンケーキがわずか０．１ｍｍ（１０
０μｍ）軸方向にずれるだけで、Ｚ2 項は１３ｐｐｍも
ずれてしまうことが分かる。
【０００９】
【表１】
【００１０】上記の結果から換算すると、シムコイルの
補正も考慮して、２０ｍｍφ級で０．０１ｐｐｍという
ＮＭＲマグネットに必要な磁場均一性を達成するには、
組立精度を１０μｍ以内にする必要がある。しかしなが
ら、この１０μｍ以内という数値は、パンケーキコイル
の組立精度を超えているので、パンケーキコイルで高均
一度の超電導マグネットを作製することは現実的には不
可能である。
補正も考慮して、２０ｍｍφ級で０．０１ｐｐｍという
ＮＭＲマグネットに必要な磁場均一性を達成するには、
組立精度を１０μｍ以内にする必要がある。しかしなが
ら、この１０μｍ以内という数値は、パンケーキコイル
の組立精度を超えているので、パンケーキコイルで高均
一度の超電導マグネットを作製することは現実的には不
可能である。
【００１１】以上の結果から、高分解能ＮＭＲ装置等で
用いる超電導マグネットを酸化物超電導線材で作製する
には、ソレノイドコイル以外には考えられないので、本
発明者らは酸化物超電導線材によるソレノイドコイルの
設計を試みた。
用いる超電導マグネットを酸化物超電導線材で作製する
には、ソレノイドコイル以外には考えられないので、本
発明者らは酸化物超電導線材によるソレノイドコイルの
設計を試みた。
【００１２】本発明者らは、まず前記図１に示したパン
ケーキコイルと同等の大きさのソレノイドコイルを想定
した。そしてコイル巻線部の線材占積率を０．７、線材
全断面積に対して酸化物超電導体が占める断面積比を
０．４とすると、２１Ｔ中で２．５Ｔを発生させる為に
必要な酸化物超電導体部分のＪｃは、２．５×１０4 Ａ
／ｃｍ2 となる。尚２１Ｔ中で２．５Ｔを発生させると
いう条件は、１ＧＨｚ級のＮＭＲ分析装置を想定したも
のである。
ケーキコイルと同等の大きさのソレノイドコイルを想定
した。そしてコイル巻線部の線材占積率を０．７、線材
全断面積に対して酸化物超電導体が占める断面積比を
０．４とすると、２１Ｔ中で２．５Ｔを発生させる為に
必要な酸化物超電導体部分のＪｃは、２．５×１０4 Ａ
／ｃｍ2 となる。尚２１Ｔ中で２．５Ｔを発生させると
いう条件は、１ＧＨｚ級のＮＭＲ分析装置を想定したも
のである。
【００１３】上記Ｊｃの値、即ち２．５×１０4 Ａ／ｍ
2 は、ソレノイドコイルとして適用できる丸・平角状の
酸化物超電導線材としては、現在知られている最高レベ
ルの値となる。但し、ＮＭＲマグネットにおいては、動
作電流（以下、Ｉｏｐと記す）を酸化物超電導線材自体
の臨界電流（以下、Ｉｃと記す）の近くに設定したので
は（Ｉｏｐ≒Ｉｃ）、必要な磁場安定性は全く確保され
ずすぐ減衰してしまうことになる。本発明者らが検討し
たところによると、良好な磁場安定性を確保する為に
は、前記ＩｏｐとＩｃとの比が０．４未満（Ｉｏｐ／Ｉ
ｃ＜０．４）であることが必要であった。結局のとこ
ろ、２１Ｔ中で２．５Ｔを発生させる超電導マグネット
として安定して動作させる為には、前記Ｊｃの値は６．
３×１０4 Ａ／ｃｍ2 よりも大きいことが必要となる。
しかしながらこのＪｃの値は、ソレノイドコイルとして
適用できる丸・平角状の酸化物超電導線材としては、現
在知られている最高レベルの値を２倍以上も上回る値で
ある。即ち、従来の酸化物超電導線材によっては、上記
の様な特性を満足する様なＮＭＲマグネット用のソレノ
イドコイルを実現することはできない。
2 は、ソレノイドコイルとして適用できる丸・平角状の
酸化物超電導線材としては、現在知られている最高レベ
ルの値となる。但し、ＮＭＲマグネットにおいては、動
作電流（以下、Ｉｏｐと記す）を酸化物超電導線材自体
の臨界電流（以下、Ｉｃと記す）の近くに設定したので
は（Ｉｏｐ≒Ｉｃ）、必要な磁場安定性は全く確保され
ずすぐ減衰してしまうことになる。本発明者らが検討し
たところによると、良好な磁場安定性を確保する為に
は、前記ＩｏｐとＩｃとの比が０．４未満（Ｉｏｐ／Ｉ
ｃ＜０．４）であることが必要であった。結局のとこ
ろ、２１Ｔ中で２．５Ｔを発生させる超電導マグネット
として安定して動作させる為には、前記Ｊｃの値は６．
３×１０4 Ａ／ｃｍ2 よりも大きいことが必要となる。
しかしながらこのＪｃの値は、ソレノイドコイルとして
適用できる丸・平角状の酸化物超電導線材としては、現
在知られている最高レベルの値を２倍以上も上回る値で
ある。即ち、従来の酸化物超電導線材によっては、上記
の様な特性を満足する様なＮＭＲマグネット用のソレノ
イドコイルを実現することはできない。
【００１４】本発明はこうした状況のもとになされたも
のであって、その目的は、酸化物超電導線材によって高
分解能ＮＭＲ分析装置等で用いる超電導マグネットに適
用可能なソレノイドコイルを実現すること、および上記
の様なソレノイドコイルの素材として有用な酸化物超電
導線材を提供することにある。
のであって、その目的は、酸化物超電導線材によって高
分解能ＮＭＲ分析装置等で用いる超電導マグネットに適
用可能なソレノイドコイルを実現すること、および上記
の様なソレノイドコイルの素材として有用な酸化物超電
導線材を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、酸化物超
電導多芯線材の超電導特性を格段に向上させることによ
り、高分解能ＮＭＲ分析装置等で用いる超電導マグネッ
トに適用可能なソレノイドコイルを、酸化物超電導線材
によって作製することに成功したのである。
電導多芯線材の超電導特性を格段に向上させることによ
り、高分解能ＮＭＲ分析装置等で用いる超電導マグネッ
トに適用可能なソレノイドコイルを、酸化物超電導線材
によって作製することに成功したのである。
【００１６】上記ソレノイドコイルで用いる酸化物超電
導多芯線材は、具体的には、銀または銀合金製のシース
材中に、多数のＢｉ系２２１２型酸化物超電導フィラメ
ントが埋設された酸化物超電導多芯線材であって、前記
フィラメント厚みを５０μｍ以下としたものである。
導多芯線材は、具体的には、銀または銀合金製のシース
材中に、多数のＢｉ系２２１２型酸化物超電導フィラメ
ントが埋設された酸化物超電導多芯線材であって、前記
フィラメント厚みを５０μｍ以下としたものである。
【００１７】即ち、上記の様な酸化物超電導多芯線材を
ソレノイドコイル状に作製することによって、ＮＭＲマ
グネットに適用可能なソレノイドコイルが実現できたの
である。
ソレノイドコイル状に作製することによって、ＮＭＲマ
グネットに適用可能なソレノイドコイルが実現できたの
である。
【００１８】
【発明の実施の形態】本発明が完成された経緯に沿っ
て、本発明の作用について説明する。Ｂｉ系２２１２型
酸化物超電導体を用いて酸化物超電導線材コイルを製造
するに当たっては、一般に次の方法が用いられる。まず
ＢｉＯ2 Ｏ3 ，ＳｒＣＯ3 ，ＣａＣＯ3，ＣｕＯ等から
なる原料粉末を秤量して粉砕混合し、熱処理を行って仮
焼する。次に、銀または銀合金製のパイプ（シース材）
に充填し、これを押し出し伸線およびロール圧延を行な
って線材とする。この線材表面に絶縁処理を施してから
コイル状に成形し、更に熱処理を施すことによってシー
ス材中の酸化物を結晶化させる。
て、本発明の作用について説明する。Ｂｉ系２２１２型
酸化物超電導体を用いて酸化物超電導線材コイルを製造
するに当たっては、一般に次の方法が用いられる。まず
ＢｉＯ2 Ｏ3 ，ＳｒＣＯ3 ，ＣａＣＯ3，ＣｕＯ等から
なる原料粉末を秤量して粉砕混合し、熱処理を行って仮
焼する。次に、銀または銀合金製のパイプ（シース材）
に充填し、これを押し出し伸線およびロール圧延を行な
って線材とする。この線材表面に絶縁処理を施してから
コイル状に成形し、更に熱処理を施すことによってシー
ス材中の酸化物を結晶化させる。
【００１９】本発明者らは上記製造プロセスに従い、断
面：０．５ｍｍ×２．０ｍｍの銀合金シースＢｉ系２２
１２型酸化物超電導単芯線材を作製し、これを用いて外
径：７１ｍｍφ，内径：３５ｍｍφ，長さ：１５０ｍｍ
のソレノイドコイルとした。これを図２に示す熱処理パ
ターンで熱処理し、得られたソレノイドコイルを１８Ｔ
の外部磁場のもとで励磁テストを行なった。その結果、
１．６Ｔの磁場を発生させることができた。このときの
Ｊｃを計算すると、２．１×１０4 Ａ／ｃｍ2と高いレ
ベルとなるが、これは前記図２に示した熱処理パターン
を行なうことによって初めて達成されたものである。
面：０．５ｍｍ×２．０ｍｍの銀合金シースＢｉ系２２
１２型酸化物超電導単芯線材を作製し、これを用いて外
径：７１ｍｍφ，内径：３５ｍｍφ，長さ：１５０ｍｍ
のソレノイドコイルとした。これを図２に示す熱処理パ
ターンで熱処理し、得られたソレノイドコイルを１８Ｔ
の外部磁場のもとで励磁テストを行なった。その結果、
１．６Ｔの磁場を発生させることができた。このときの
Ｊｃを計算すると、２．１×１０4 Ａ／ｃｍ2と高いレ
ベルとなるが、これは前記図２に示した熱処理パターン
を行なうことによって初めて達成されたものである。
【００２０】本発明者らは、酸化物超電導線材を製造す
る際の最適な熱処理条件についてかねてより研究を進め
ており、その研究の一環として、温度−酸素分圧相図に
おける部分溶融温度曲線に基づいて、処理雰囲気中の酸
素分圧を制御する方法について既に提案している（特願
平６−８３４７７号）。前記図２に示した熱処理パター
ンは、この方法に基づく熱処理パターン例である。尚こ
の熱処理パターンは、酸素分圧（Ｐｏ2 ）を２．４ｂａ
ｒ（Ｏ2 ＝２０％，Ｎ2 ＝８０％，全圧＝６．０ｂａ
ｒ）に制御したものである。
る際の最適な熱処理条件についてかねてより研究を進め
ており、その研究の一環として、温度−酸素分圧相図に
おける部分溶融温度曲線に基づいて、処理雰囲気中の酸
素分圧を制御する方法について既に提案している（特願
平６−８３４７７号）。前記図２に示した熱処理パター
ンは、この方法に基づく熱処理パターン例である。尚こ
の熱処理パターンは、酸素分圧（Ｐｏ2 ）を２．４ｂａ
ｒ（Ｏ2 ＝２０％，Ｎ2 ＝８０％，全圧＝６．０ｂａ
ｒ）に制御したものである。
【００２１】上記の様な熱処理パターンで熱処理を行な
うことによって、酸化物超電導線材のＪｃを、最高レベ
ルにまで引き上げることができたのであるが、前記Ｊｃ
の値（２．１×１０4 Ａ／ｃｍ2 ）は前述した様に、Ｎ
ＭＲマグネットに要求されるＪｃ値の約１／３でしかな
い。
うことによって、酸化物超電導線材のＪｃを、最高レベ
ルにまで引き上げることができたのであるが、前記Ｊｃ
の値（２．１×１０4 Ａ／ｃｍ2 ）は前述した様に、Ｎ
ＭＲマグネットに要求されるＪｃ値の約１／３でしかな
い。
【００２２】そこで本発明者らは、酸化物超電導線材の
Ｊｃを更に高めるべく検討を進めた。まず上記の様にし
て得られたソレノイドコイルの一部を切り取り、線材断
面を観察した。その結果を図３に模式的に示す。この図
３において、１はシース材に埋設された酸化物超電導導
体部分、２は銀または銀合金製のシース材を夫々示し、
前記酸化物超電導導体部分のうち、３と４は結晶粒が高
配向した部分、結晶粒がランダムな方位をとっている部
分を夫々示している。図３に示す通り、酸化物超電導導
体部分１は銀シース材２との界面付近では、界面に沿っ
て良く配向しているが（高配向部分３）、中央部では結
晶粒がランダムな方向を取っている（部分４）ことが判
明した。こうしたランダムな方位を取っている部分４の
存在が、酸化物超電導線材全体のＪｃを低くする原因で
あると考えられた。また高配向部分３の厚さは、界面か
ら厚くても２０数μｍ程度であることも分かった。
Ｊｃを更に高めるべく検討を進めた。まず上記の様にし
て得られたソレノイドコイルの一部を切り取り、線材断
面を観察した。その結果を図３に模式的に示す。この図
３において、１はシース材に埋設された酸化物超電導導
体部分、２は銀または銀合金製のシース材を夫々示し、
前記酸化物超電導導体部分のうち、３と４は結晶粒が高
配向した部分、結晶粒がランダムな方位をとっている部
分を夫々示している。図３に示す通り、酸化物超電導導
体部分１は銀シース材２との界面付近では、界面に沿っ
て良く配向しているが（高配向部分３）、中央部では結
晶粒がランダムな方向を取っている（部分４）ことが判
明した。こうしたランダムな方位を取っている部分４の
存在が、酸化物超電導線材全体のＪｃを低くする原因で
あると考えられた。また高配向部分３の厚さは、界面か
ら厚くても２０数μｍ程度であることも分かった。
【００２３】上記の様な配向状態は、多芯化が熱心に試
みられているＢｉ系２２２３型酸化物超電導体線材と比
べて、様相をかなり異にしている。このＢｉ系２２２３
型酸化物超電導線材の場合には、一方向に線材をプレス
することによって高い配向性を得ているので、Ｂｉ系２
２２３型酸化物超電導線材のＪｃは、単芯のテープ線材
のものが圧倒的に高く、次に多芯のテープ線材で、この
Ｊｃは単芯線材の場合の約１／４、多芯の平角・丸線材
に至っては単芯のテープ線材の約１／１０程度のＪｃし
か達成できないのが実状である。この様なＢｉ系２２２
３型酸化物超電導線材の断面を観察したところ、酸化物
超電導フィラメントとシース材との界面部分の配向度
は、中央部での配向度と大きな差は見られない。
みられているＢｉ系２２２３型酸化物超電導体線材と比
べて、様相をかなり異にしている。このＢｉ系２２２３
型酸化物超電導線材の場合には、一方向に線材をプレス
することによって高い配向性を得ているので、Ｂｉ系２
２２３型酸化物超電導線材のＪｃは、単芯のテープ線材
のものが圧倒的に高く、次に多芯のテープ線材で、この
Ｊｃは単芯線材の場合の約１／４、多芯の平角・丸線材
に至っては単芯のテープ線材の約１／１０程度のＪｃし
か達成できないのが実状である。この様なＢｉ系２２２
３型酸化物超電導線材の断面を観察したところ、酸化物
超電導フィラメントとシース材との界面部分の配向度
は、中央部での配向度と大きな差は見られない。
【００２４】これに対し、Ｂｉ系２２１２型酸化物超電
導線材では、熱処理条件によって、高配向部分３の厚さ
が影響を受けることになる。そこで本発明者らは、熱処
理条件によって生成が予想される高配向部分３の厚さに
応じて酸化物超電導体フィラメントの厚さを規定してや
れば、前記ランダムな方位をとっている部分４が大きく
なることが阻止され、良好なＪｃが得られると考えた。
こうした知見に基づき、更に検討を進めた結果、Ｂｉ系
２２１２型酸化物超電導線材を多芯化すると共に、埋設
された酸化物超電導フィラメントの厚みを５０μｍ以下
とすれば、上記目的が見事に達成されることを見出し、
本発明を完成した。
導線材では、熱処理条件によって、高配向部分３の厚さ
が影響を受けることになる。そこで本発明者らは、熱処
理条件によって生成が予想される高配向部分３の厚さに
応じて酸化物超電導体フィラメントの厚さを規定してや
れば、前記ランダムな方位をとっている部分４が大きく
なることが阻止され、良好なＪｃが得られると考えた。
こうした知見に基づき、更に検討を進めた結果、Ｂｉ系
２２１２型酸化物超電導線材を多芯化すると共に、埋設
された酸化物超電導フィラメントの厚みを５０μｍ以下
とすれば、上記目的が見事に達成されることを見出し、
本発明を完成した。
【００２５】図４は本発明線材の断面を示す模式図であ
り、図中２は前記図３と同じ意味である。本発明におい
ては、Ｂｉ系２２１２型酸化物超電導線材中の酸化物超
電導導体部分１（以下、「酸化物超電導フィラメント」
と呼ぶ）の厚さｄを５０μｍ以下としたのである。こう
すれば、酸化物超電導フィラメント１のどの部分をとっ
ても、シース材２との界面から２５μｍ以下にあること
になり、該フィラメント１の全断面で高い配向度が実現
できたのである。またこの様な酸化物超電導線材を用い
てソレノイドコイルを作製することによって、高分解能
ＮＭＲ分析装置等で用いる超電導マグネットの素材とし
て有用なソレノイドコイルが得られたのである。
り、図中２は前記図３と同じ意味である。本発明におい
ては、Ｂｉ系２２１２型酸化物超電導線材中の酸化物超
電導導体部分１（以下、「酸化物超電導フィラメント」
と呼ぶ）の厚さｄを５０μｍ以下としたのである。こう
すれば、酸化物超電導フィラメント１のどの部分をとっ
ても、シース材２との界面から２５μｍ以下にあること
になり、該フィラメント１の全断面で高い配向度が実現
できたのである。またこの様な酸化物超電導線材を用い
てソレノイドコイルを作製することによって、高分解能
ＮＭＲ分析装置等で用いる超電導マグネットの素材とし
て有用なソレノイドコイルが得られたのである。
【００２６】尚本発明の線材を製造する際の熱処理パタ
ーンについては、特に限定されるものではなく、生成さ
れる高配向部分３の厚さｄに応じて熱処理パターンを設
定すれば良いが、前記図１に記した熱処理パターンを実
施すれば高配向部分３の厚さｄをできるだけ厚くできる
ので好ましい。
ーンについては、特に限定されるものではなく、生成さ
れる高配向部分３の厚さｄに応じて熱処理パターンを設
定すれば良いが、前記図１に記した熱処理パターンを実
施すれば高配向部分３の厚さｄをできるだけ厚くできる
ので好ましい。
【００２７】また本発明の線材は多芯化する必要がある
が、これは酸化物超電導フィラメント１をできるだけ分
散し、夫々のフィラメントの厚さｄを小さくするという
理由からである。更に、本発明線材の断面形状について
も、特に限定できるものではなく、ソレノイドコイル状
に形成できるものであれば丸状や平角状のいずれでも採
用できる。
が、これは酸化物超電導フィラメント１をできるだけ分
散し、夫々のフィラメントの厚さｄを小さくするという
理由からである。更に、本発明線材の断面形状について
も、特に限定できるものではなく、ソレノイドコイル状
に形成できるものであれば丸状や平角状のいずれでも採
用できる。
【００２８】以下本発明を実施例によって更に詳細に説
明するが、下記実施例は本発明を限定する性質のもので
なく、前・後記の趣旨に徴して設計変更することはいず
れも本発明の技術的範囲に含まれるものである。
明するが、下記実施例は本発明を限定する性質のもので
なく、前・後記の趣旨に徴して設計変更することはいず
れも本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【００２９】
【実施例】多芯化する以外は前記の手順に従って、Ｂｉ
系２２１２型酸化物多芯線材を作製した。このとき、押
し出し伸線を２回繰り返し、４９芯の多芯線材とした。
この線材表面に絶縁処理を施した後、外径：７４ｍｍ
φ、内径：３５ｍｍφ、長さ：１５０ｍｍのソレイドコ
イルとし、前記図２に示した熱処理パターンで熱処理し
た。
系２２１２型酸化物多芯線材を作製した。このとき、押
し出し伸線を２回繰り返し、４９芯の多芯線材とした。
この線材表面に絶縁処理を施した後、外径：７４ｍｍ
φ、内径：３５ｍｍφ、長さ：１５０ｍｍのソレイドコ
イルとし、前記図２に示した熱処理パターンで熱処理し
た。
【００３０】得られたソレノンドコイルについて、１８
Ｔの外部磁場のもとで励磁テストを行なったところ、５
Ｔ発生してもまだ転移は観測されなかった。この時点で
励磁を中断したが、これは電磁力による線材破断を恐れ
た為である。このコイルの一部分を切り出してＪｃを測
定したところ、４．２Ｋ，２０Ｔ中で１９．８×１０ 4
Ａ／ｃｍ2 とほぼこれまでの単芯テープ線材で報告され
ている最高値に匹敵する値が得られていた。この線材で
は多芯化により、銀比（銀シース材／酸化物超電導フィ
ラメントの面積比）は単芯の場合の２．７から７．０と
大きくなっていたが、それでもこの値は２１Ｔ中で２．
５Ｔを発生する１ＧＨｚ級のＮＭＲ分析装置を想定した
とき、Ｉｏｐ／Ｉｃ＝０．２８となり、必要値０．４よ
り余裕をもって低くできることになる。また、このコイ
ル単独での磁場均一度を測定したところ、２０ｍｍφで
０．００５ｐｐｍとなっており、非常に高い磁場均一度
が達成されていることがわかった。
Ｔの外部磁場のもとで励磁テストを行なったところ、５
Ｔ発生してもまだ転移は観測されなかった。この時点で
励磁を中断したが、これは電磁力による線材破断を恐れ
た為である。このコイルの一部分を切り出してＪｃを測
定したところ、４．２Ｋ，２０Ｔ中で１９．８×１０ 4
Ａ／ｃｍ2 とほぼこれまでの単芯テープ線材で報告され
ている最高値に匹敵する値が得られていた。この線材で
は多芯化により、銀比（銀シース材／酸化物超電導フィ
ラメントの面積比）は単芯の場合の２．７から７．０と
大きくなっていたが、それでもこの値は２１Ｔ中で２．
５Ｔを発生する１ＧＨｚ級のＮＭＲ分析装置を想定した
とき、Ｉｏｐ／Ｉｃ＝０．２８となり、必要値０．４よ
り余裕をもって低くできることになる。また、このコイ
ル単独での磁場均一度を測定したところ、２０ｍｍφで
０．００５ｐｐｍとなっており、非常に高い磁場均一度
が達成されていることがわかった。
【００３１】
【発明の効果】本発明は以上の様に構成されており、高
いＪｃを有するＢｉ系２２１２型酸化物超電導多芯線材
が得られた。またこの多芯線材を用いることによって、
高分解能ＮＭＲ装置等で用いる超電導マグネットに適用
できるソレノイドコイルが実現できる。
いＪｃを有するＢｉ系２２１２型酸化物超電導多芯線材
が得られた。またこの多芯線材を用いることによって、
高分解能ＮＭＲ装置等で用いる超電導マグネットに適用
できるソレノイドコイルが実現できる。
【図１】パンケーキコイルの形状例を示す模式図であ
る。
る。
【図２】Ｂｉ系２２１２型酸化物超電導単芯線の断面を
示す模式図である。
示す模式図である。
【図３】熱処理パターン例を示すグラフである。
【図４】本発明に係るＢｉ系２２１２型酸化物超電導多
芯線の断面を示す模式図である。
芯線の断面を示す模式図である。
１ 酸化物超電導導体部分（酸化物超電導フィラメン
ト） ２ シース材 ３ 高配向部分 ４ ランダムな方位部分
ト） ２ シース材 ３ 高配向部分 ４ ランダムな方位部分
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 尾崎 修 兵庫県神戸市西区高塚台１丁目５番５号 株式会社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内
Claims (3)
- 【請求項１】 酸化物超電導多芯線材を用いて作製され
たものであることを特徴とする超電導マグネット用ソレ
ノイドコイル。 - 【請求項２】 銀または銀合金製のシース材中に、多数
のＢｉ系２２１２型酸化物超電導フィラメントが埋設さ
れた酸化物超電導多芯線材であって、前記フィラメント
厚みを５０μｍ以下としたものであることを特徴とする
酸化物超電導多芯線材。 - 【請求項３】 請求項１に記載の酸化物超電導多芯線材
が、請求項２に記載の酸化物超電導多芯線材である超電
導マグネット用ソレノイドコイル。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7231730A JPH0982519A (ja) | 1995-09-08 | 1995-09-08 | 超電導マグネット用ソレノイドコイルおよび酸化物超電導多芯線材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7231730A JPH0982519A (ja) | 1995-09-08 | 1995-09-08 | 超電導マグネット用ソレノイドコイルおよび酸化物超電導多芯線材 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0982519A true JPH0982519A (ja) | 1997-03-28 |
Family
ID=16928138
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7231730A Withdrawn JPH0982519A (ja) | 1995-09-08 | 1995-09-08 | 超電導マグネット用ソレノイドコイルおよび酸化物超電導多芯線材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0982519A (ja) |
-
1995
- 1995-09-08 JP JP7231730A patent/JPH0982519A/ja not_active Withdrawn
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0638942B1 (en) | Oxide superconducting wire, manufacturing method thereof, oxide superconducting coil and cable conductor | |
| JPH09511098A (ja) | 超電導磁気コイル | |
| EP0472333A2 (en) | Elongate superconductor elements comprising oxide superconductors, superconducting coils and methods of making such elements | |
| US6194985B1 (en) | Oxide-superconducting coil and a method for manufacturing the same | |
| WO1998047155A1 (en) | Low resistance cabled conductors comprising superconducting ceramics | |
| Okada | Development of Bi-2212/Ag round-shaped wire and magnet application | |
| JPH10512387A (ja) | 超電導酸化物複合体物品の捩りテキスチャー形成 | |
| Motowidlo et al. | Influence of filament size and atmosphere on the microstructure and Jc of round multifilament Bi2Sr2Ca1Cu2Ox wires | |
| Goldfarb et al. | Hysteresis losses in fine filament internal-tin superconductors | |
| Kamisada et al. | R&D of Ag-sheathed Bi-2223 superconducting tapes | |
| JP4011131B2 (ja) | テープ状酸化物超電導線材ならびにそれを用いた超電導マグネットおよび電流リード | |
| JPH065414A (ja) | 超電導マグネット | |
| JPH0982519A (ja) | 超電導マグネット用ソレノイドコイルおよび酸化物超電導多芯線材 | |
| JPH0737443A (ja) | Ｂｉ系酸化物超電導線およびその製造方法 | |
| JP3657367B2 (ja) | ビスマス系酸化物多芯超電導線およびその製造方法 | |
| JP3158408B2 (ja) | 酸化物超電導線材およびその製造方法 | |
| Han et al. | Superconducting Bi/sub 2/Sr/sub 2/Ca/sub 2/Cu/sub 3/O/sub x/closed-loop coils carrying persistent current at temperatures above 77 K | |
| Scanlan et al. | Multifilamentary Nb 3 Sn for superconducting generator applications | |
| JPH09223417A (ja) | 化合物系超電導線材 | |
| Miura et al. | Characteristics of multifilamentary wires for ac use developed by the bronze process using diffusion barrier techniques | |
| Bigoni et al. | Development of Bi-2223/Ag tapes and coils | |
| Motowidlo et al. | The influence of filament size and atmosphere on the microstructure and J/sub c/of round multifilament Bi/sub 2/Sr/sub 2/Ca/sub 1/Cu/sub 2/O/sub x/wires | |
| JP2844632B2 (ja) | 酸化物超電導線材およびその製造方法 | |
| Zhang | 1162 zyxwvutsrqponmlkjihgfedcbaZ | |
| JP2001357734A (ja) | Ｎｂ▲３▼Ｓｎ超電導線材およびそれを用いた超電導マグネット |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20021203 |