JPH0982520A - 超電導コイル及びその製造方法 - Google Patents
超電導コイル及びその製造方法Info
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- JPH0982520A JPH0982520A JP23173395A JP23173395A JPH0982520A JP H0982520 A JPH0982520 A JP H0982520A JP 23173395 A JP23173395 A JP 23173395A JP 23173395 A JP23173395 A JP 23173395A JP H0982520 A JPH0982520 A JP H0982520A
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Landscapes
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 Ａｇシース材から漏出する液相酸化物との反
応性が低く、超電導特性の劣化を引き起こすことのない
超電導コイルの提供を第１の課題とし、さらに、超電導
線材の占積率を高めることにより発生磁場の大きな超電
導コイルの提供を第２の課題とする。 【解決手段】 上記第１の課題を解決した本発明の超電
導コイルとは、酸化物超電導体がＡｇシース材により被
覆されたテープ状の酸化物超電導線材を用いてなる超電
導コイルであって、上記線材間に配設する絶縁材とし
て、両表面に酸化Ｎｉ層が形成されたテープ状絶縁材料
を用いてなることを特徴とする。また上記テープ状絶縁
材料として、ステンレス鋼からなる基層の両表面に酸化
Ｎｉ層が形成されたものを用いれば、前記テープ状絶縁
材料の厚さを１００μｍ以下にすることができ、前記第
２の課題を解決することができる。
応性が低く、超電導特性の劣化を引き起こすことのない
超電導コイルの提供を第１の課題とし、さらに、超電導
線材の占積率を高めることにより発生磁場の大きな超電
導コイルの提供を第２の課題とする。 【解決手段】 上記第１の課題を解決した本発明の超電
導コイルとは、酸化物超電導体がＡｇシース材により被
覆されたテープ状の酸化物超電導線材を用いてなる超電
導コイルであって、上記線材間に配設する絶縁材とし
て、両表面に酸化Ｎｉ層が形成されたテープ状絶縁材料
を用いてなることを特徴とする。また上記テープ状絶縁
材料として、ステンレス鋼からなる基層の両表面に酸化
Ｎｉ層が形成されたものを用いれば、前記テープ状絶縁
材料の厚さを１００μｍ以下にすることができ、前記第
２の課題を解決することができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】酸化物超電導体は、Ｎｂ3 Ｓ
ｎ等の様な金属系超電導体に比較して、超電導遷移温度
（以下Ｔｃと言う）と上部臨界磁場（以下Ｈｃ2 と言
う）が高いという実用上の利点を有するため、様々な応
用が期待されている。該酸化物超電導体の中でも、Ｂｉ
系酸化物超電導体はＴｃが８０Ｋ程度の低Ｔｃ相（Ｂｉ
−２２１２相）と１１０Ｋ程度の高Ｔｃ相（Ｂｉ−２２
２３相）が存在し、共にＨｃ2 が１００Ｔを超えること
が予想されている。
ｎ等の様な金属系超電導体に比較して、超電導遷移温度
（以下Ｔｃと言う）と上部臨界磁場（以下Ｈｃ2 と言
う）が高いという実用上の利点を有するため、様々な応
用が期待されている。該酸化物超電導体の中でも、Ｂｉ
系酸化物超電導体はＴｃが８０Ｋ程度の低Ｔｃ相（Ｂｉ
−２２１２相）と１１０Ｋ程度の高Ｔｃ相（Ｂｉ−２２
２３相）が存在し、共にＨｃ2 が１００Ｔを超えること
が予想されている。
【０００２】従って、これらの結晶相を用いて次の様な
応用が検討されている。第１に、Ｂｉ系酸化物超電導体
では両相共にＴｃが高い為、従来の金属系超電導体を冷
却する上で不可欠であった液体ヘリウムの代わりに液体
窒素を使用して超電導マグネット（超電導コイルとそれ
を冷却するクライオスタットを含めた装置）を製造する
ことが可能である。極低温の液体ヘリウムは取扱いに熟
練した技術を要するうえに高価である。さらに室温部と
の断熱状態を良好に保つために冷却システムが複雑にな
るという欠点を有している。Ｂｉ系酸化物超電導体を用
いる液体窒素による冷却系ではこのような大掛かりな制
約から解放され、超電導マグネットを簡便に冷却保持す
ることが可能となる。さらに、冷凍機等で冷却する場合
にはランニングコストも大幅に軽減できる。
応用が検討されている。第１に、Ｂｉ系酸化物超電導体
では両相共にＴｃが高い為、従来の金属系超電導体を冷
却する上で不可欠であった液体ヘリウムの代わりに液体
窒素を使用して超電導マグネット（超電導コイルとそれ
を冷却するクライオスタットを含めた装置）を製造する
ことが可能である。極低温の液体ヘリウムは取扱いに熟
練した技術を要するうえに高価である。さらに室温部と
の断熱状態を良好に保つために冷却システムが複雑にな
るという欠点を有している。Ｂｉ系酸化物超電導体を用
いる液体窒素による冷却系ではこのような大掛かりな制
約から解放され、超電導マグネットを簡便に冷却保持す
ることが可能となる。さらに、冷凍機等で冷却する場合
にはランニングコストも大幅に軽減できる。
【０００３】第２の応用として、Ｈｃ2 が高いというこ
とを利用することによって、従来の金属系超電導マグネ
ットよりも強い磁場を発生する超電導マグネットを提供
することができる。例えば複雑な高分子量タンパク質の
分子構造を決定するために非常に重要な役割を担ってい
るＮＭＲ分析装置では、磁場が強くなればなる程得られ
る情報量が増加し、より詳細な分子構造の決定が可能と
なる。Ｂｉ系酸化物超電導体はＨｃ2 が高く、これを用
いた超電導マグネットが得られれば、より強い磁場を発
生させる高性能ＮＭＲ分析装置の開発が期待できる。
とを利用することによって、従来の金属系超電導マグネ
ットよりも強い磁場を発生する超電導マグネットを提供
することができる。例えば複雑な高分子量タンパク質の
分子構造を決定するために非常に重要な役割を担ってい
るＮＭＲ分析装置では、磁場が強くなればなる程得られ
る情報量が増加し、より詳細な分子構造の決定が可能と
なる。Ｂｉ系酸化物超電導体はＨｃ2 が高く、これを用
いた超電導マグネットが得られれば、より強い磁場を発
生させる高性能ＮＭＲ分析装置の開発が期待できる。
【０００４】本発明は、上記の様な酸化物超電導体を用
いた超電導コイルに関し、詳細には酸化物超電導体のＡ
ｇシーステープ線材を用いた超電導コイル及びその製造
方法に関するものである。
いた超電導コイルに関し、詳細には酸化物超電導体のＡ
ｇシーステープ線材を用いた超電導コイル及びその製造
方法に関するものである。
【０００５】
【従来の技術】酸化物超電導体を用いた超電導コイルを
製造するにあたっては、酸化物超電導粉末原料をＡｇパ
イプに充填した後、伸線・圧延してＡｇシーステープ線
材を作製する方法が知られている。テープ状に加工する
目的は、酸化物部分の結晶性及び配向性が向上し、臨界
電流（以下Ｉｃと言う）を単位面積当りの値に換算した
臨界電流密度（以下Ｊｃと言う）が増大するからであ
る。上記Ａｇシーステープ線材をコイル化する方法に
は、それを絶縁材と共にコイル状に巻いた後、熱処理に
より該テープ内の酸化物超電導体の結晶化を行うＷｉｎ
ｄ ＆ Ｒｅａｃｔ法（以下Ｗ＆Ｒ法と略す）と、Ａｇ
シーステープ線材の状態で先に熱処理を行ってから絶縁
材と共に巻線を行うＲｅａｃｔ ＆ Ｗｉｎｄ法（以下
Ｒ＆Ｗ法と略す）の２通りがある。
製造するにあたっては、酸化物超電導粉末原料をＡｇパ
イプに充填した後、伸線・圧延してＡｇシーステープ線
材を作製する方法が知られている。テープ状に加工する
目的は、酸化物部分の結晶性及び配向性が向上し、臨界
電流（以下Ｉｃと言う）を単位面積当りの値に換算した
臨界電流密度（以下Ｊｃと言う）が増大するからであ
る。上記Ａｇシーステープ線材をコイル化する方法に
は、それを絶縁材と共にコイル状に巻いた後、熱処理に
より該テープ内の酸化物超電導体の結晶化を行うＷｉｎ
ｄ ＆ Ｒｅａｃｔ法（以下Ｗ＆Ｒ法と略す）と、Ａｇ
シーステープ線材の状態で先に熱処理を行ってから絶縁
材と共に巻線を行うＲｅａｃｔ ＆ Ｗｉｎｄ法（以下
Ｒ＆Ｗ法と略す）の２通りがある。
【０００６】後者のＲ＆Ｗ法では、絶縁材については熱
処理を施す必要がないことから、絶縁性さえ良好であれ
ば耐熱性等を考慮しなくても良いので、極薄の材料（例
えば、厚さ２０μｍ程度のポリイミドテープ）が使用可
能である。従って、コイル中の超電導体部分が占める体
積比率（占積率）を高くすることができ、コイルのコン
パクト化が可能である。但し、この方法では、酸化物超
電導テープ線材を熱処理後に巻線する為、巻線時に該テ
ープ内で歪みが発生しやすく超電導特性の劣化を招くと
いう問題を有している。そこで酸化物超電導体を多芯構
造にする方法が採用されているが、多芯構造のテープ線
材は加工が難しく、長尺線材を作製する場合には、途中
で酸化物超電導体が断線する可能性が高い。
処理を施す必要がないことから、絶縁性さえ良好であれ
ば耐熱性等を考慮しなくても良いので、極薄の材料（例
えば、厚さ２０μｍ程度のポリイミドテープ）が使用可
能である。従って、コイル中の超電導体部分が占める体
積比率（占積率）を高くすることができ、コイルのコン
パクト化が可能である。但し、この方法では、酸化物超
電導テープ線材を熱処理後に巻線する為、巻線時に該テ
ープ内で歪みが発生しやすく超電導特性の劣化を招くと
いう問題を有している。そこで酸化物超電導体を多芯構
造にする方法が採用されているが、多芯構造のテープ線
材は加工が難しく、長尺線材を作製する場合には、途中
で酸化物超電導体が断線する可能性が高い。
【０００７】これに対し前者のＷ＆Ｒ法では、熱処理後
に酸化物超電導テープ線材を曲げ加工することがないの
で、熱処理で得られた特性がそのまま超電導コイルの特
性として活かされる。また、歪み緩和のために酸化物超
電導体を多芯化する必要もなく、酸化物超電導テープ線
材の加工が比較的容易であるので、長尺化に適してい
る。但し、この方法に用いられる絶縁材は、酸化物超電
導テープ線材と積層された状態で熱処理を受けるので、
耐熱性に優れていることが要求される。
に酸化物超電導テープ線材を曲げ加工することがないの
で、熱処理で得られた特性がそのまま超電導コイルの特
性として活かされる。また、歪み緩和のために酸化物超
電導体を多芯化する必要もなく、酸化物超電導テープ線
材の加工が比較的容易であるので、長尺化に適してい
る。但し、この方法に用いられる絶縁材は、酸化物超電
導テープ線材と積層された状態で熱処理を受けるので、
耐熱性に優れていることが要求される。
【０００８】この様な絶縁材として市販されているの
は、補強用のバインダ材を含んだＡｌ2 Ｏ3 テープだ
けであるが、他にも下記，に示すような絶縁技術が
提案されている。即ち、ＳｉＯ2 を主成分として、Ａ
ｌ2 Ｏ3 ，ＭｇＯ，ＺｒＯ2 等を含む材料を有機バイン
ダと混練し、ゾルの状態で酸化物超電導線材を被覆した
後に熱処理を施すことにより絶縁材を形成する方法（特
開平５−１４４６２６）や、図１に示す様に、Ｔｉ，
Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖなどを含む厚さ１００μｍ以上の酸化物
絶縁材３とＡｇシーステープ線材２を積層した状態で巻
線するという方法（特開平５−２１１０１３）である。
は、補強用のバインダ材を含んだＡｌ2 Ｏ3 テープだ
けであるが、他にも下記，に示すような絶縁技術が
提案されている。即ち、ＳｉＯ2 を主成分として、Ａ
ｌ2 Ｏ3 ，ＭｇＯ，ＺｒＯ2 等を含む材料を有機バイン
ダと混練し、ゾルの状態で酸化物超電導線材を被覆した
後に熱処理を施すことにより絶縁材を形成する方法（特
開平５−１４４６２６）や、図１に示す様に、Ｔｉ，
Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖなどを含む厚さ１００μｍ以上の酸化物
絶縁材３とＡｇシーステープ線材２を積層した状態で巻
線するという方法（特開平５−２１１０１３）である。
【０００９】しかしながら、上記〜の絶縁材は、い
ずれも下記の様な問題点を有している。まず、のＡｌ
2 Ｏ3 テープは、補強用のバインダ材が、熱処理中にＡ
ｇシーステープ線材から外部に漏出する液相酸化物と反
応して超電導特性を劣化させることが指摘されていた。
ずれも下記の様な問題点を有している。まず、のＡｌ
2 Ｏ3 テープは、補強用のバインダ材が、熱処理中にＡ
ｇシーステープ線材から外部に漏出する液相酸化物と反
応して超電導特性を劣化させることが指摘されていた。
【００１０】現段階では、実用レベルの数１０００ｍに
亘って、Ａｇシース材の厚みを一定に保ちながらテープ
形状に加工することが困難であることから、熱処理を施
すとＡｇシーステープ線材の比較的薄い部分から液相酸
化物が漏出することがある。そこで本発明者らは、Ａｇ
シーステープ線材中のＡｇシース部分の厚みを増すこと
により、熱処理中にＡｇシーステープ線材から漏出する
酸化物の量を低減できることを見出し、既に出願を済ま
せている（特願平７−４８５７８）。但し、より高い磁
場を発生させるためには、Ａｇシーステープ線材の厚み
を低減して超電導部分の占積率を高めることが肝要であ
るから、厚みは薄く設定されることが多い。従って絶縁
材としては、熱処理中にＡｇシーステープ線材から漏出
する液相酸化物との反応性が低いことが重要な特性とな
る。しかしながら、上記のＡｌ 2 Ｏ3 テープは、液相
酸化物との反応性が十分低いものではなかった。さら
に、上記Ａｌ2 Ｏ3 テープの厚さは最も薄いものでも
２００μｍ以上あり、占積率も低く改善の余地を有して
いる。
亘って、Ａｇシース材の厚みを一定に保ちながらテープ
形状に加工することが困難であることから、熱処理を施
すとＡｇシーステープ線材の比較的薄い部分から液相酸
化物が漏出することがある。そこで本発明者らは、Ａｇ
シーステープ線材中のＡｇシース部分の厚みを増すこと
により、熱処理中にＡｇシーステープ線材から漏出する
酸化物の量を低減できることを見出し、既に出願を済ま
せている（特願平７−４８５７８）。但し、より高い磁
場を発生させるためには、Ａｇシーステープ線材の厚み
を低減して超電導部分の占積率を高めることが肝要であ
るから、厚みは薄く設定されることが多い。従って絶縁
材としては、熱処理中にＡｇシーステープ線材から漏出
する液相酸化物との反応性が低いことが重要な特性とな
る。しかしながら、上記のＡｌ 2 Ｏ3 テープは、液相
酸化物との反応性が十分低いものではなかった。さら
に、上記Ａｌ2 Ｏ3 テープの厚さは最も薄いものでも
２００μｍ以上あり、占積率も低く改善の余地を有して
いる。
【００１１】液相酸化物との反応性の点では、前記，
の方法も同様であり、前記の方法では、熱処理中に
シース材の内部から外に漏出する酸化物のＣｕ成分と絶
縁成分のＳｉＯ2 とが反応して、酸化物超電導体の良好
な結晶化が阻害されていた。また熱処理により形成され
るＳｉＯ2 製絶縁材料がポーラスな構造であるため、毛
細管現象により液相酸化物の漏出を促進するという問題
を有していた。
の方法も同様であり、前記の方法では、熱処理中に
シース材の内部から外に漏出する酸化物のＣｕ成分と絶
縁成分のＳｉＯ2 とが反応して、酸化物超電導体の良好
な結晶化が阻害されていた。また熱処理により形成され
るＳｉＯ2 製絶縁材料がポーラスな構造であるため、毛
細管現象により液相酸化物の漏出を促進するという問題
を有していた。
【００１２】前記の方法の場合には、上記の２例と同
様、熱処理中に、Ａｇシース材２から外部に漏出した液
相酸化物と反応して、酸化物超電導体１の結晶化が阻害
される。さらに絶縁材３の厚みが１００μｍ以上である
為、作製されたコイルの占積率が低く、発生磁場が十分
ではなかった。
様、熱処理中に、Ａｇシース材２から外部に漏出した液
相酸化物と反応して、酸化物超電導体１の結晶化が阻害
される。さらに絶縁材３の厚みが１００μｍ以上である
為、作製されたコイルの占積率が低く、発生磁場が十分
ではなかった。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記事情に着
目してなされたものであって、Ａｇシース材から漏出す
る液相酸化物との反応性が低く、超電導特性の劣化を引
き起こすことのない超電導コイルの提供を第１の課題と
し、さらに、超電導線材の占積率を高めることにより発
生磁場の大きな超電導コイルの提供を第２の課題とする
ものである。
目してなされたものであって、Ａｇシース材から漏出す
る液相酸化物との反応性が低く、超電導特性の劣化を引
き起こすことのない超電導コイルの提供を第１の課題と
し、さらに、超電導線材の占積率を高めることにより発
生磁場の大きな超電導コイルの提供を第２の課題とする
ものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】上記第１の課題を解決し
た本発明の超電導コイルとは、酸化物超電導体がＡｇシ
ース材により被覆されたテープ状の酸化物超電導線材を
用いてなる超電導コイルであって、上記線材間に配設す
る絶縁材として、両表面に酸化Ｎｉ層が形成されたテー
プ状絶縁材料を用いてなることを要旨とするものであ
る。
た本発明の超電導コイルとは、酸化物超電導体がＡｇシ
ース材により被覆されたテープ状の酸化物超電導線材を
用いてなる超電導コイルであって、上記線材間に配設す
る絶縁材として、両表面に酸化Ｎｉ層が形成されたテー
プ状絶縁材料を用いてなることを要旨とするものであ
る。
【００１５】また上記テープ状絶縁材料として、ステン
レス鋼からなる基層の両表面に酸化Ｎｉ層が形成された
ものを用いれば、前記テープ状絶縁材料の厚さを１００
μｍ以下にすることができ、前記第２の課題を解決する
ことができる。
レス鋼からなる基層の両表面に酸化Ｎｉ層が形成された
ものを用いれば、前記テープ状絶縁材料の厚さを１００
μｍ以下にすることができ、前記第２の課題を解決する
ことができる。
【００１６】上記本発明の超電導コイルを製造するにあ
たっては、真空中でステンレス鋼製テープの両表面に、
Ｎｉ製テープを添着し、次いで酸素を含む雰囲気中で酸
化することにより、表面に酸化Ｎｉ層を形成したテープ
状絶縁材料を用いる方法を採用すれば良い。尚、上記Ａ
ｇシース材に代え、耐力向上を目的としてＮｉやＭｇ等
を含有するＡｇ合金製シース材を用いても良い。
たっては、真空中でステンレス鋼製テープの両表面に、
Ｎｉ製テープを添着し、次いで酸素を含む雰囲気中で酸
化することにより、表面に酸化Ｎｉ層を形成したテープ
状絶縁材料を用いる方法を採用すれば良い。尚、上記Ａ
ｇシース材に代え、耐力向上を目的としてＮｉやＭｇ等
を含有するＡｇ合金製シース材を用いても良い。
【００１７】
【発明の実施の形態】本発明者らは、まずＡｇシーステ
ープ線材から外部に漏出する液相酸化物の反応性が低い
材料を求めて、種々の材料の検索を行った。その結果、
以下に示す様に、塩基性が高い酸化物ほど反応性が低い
ことを見出し、本発明に想到した。
ープ線材から外部に漏出する液相酸化物の反応性が低い
材料を求めて、種々の材料の検索を行った。その結果、
以下に示す様に、塩基性が高い酸化物ほど反応性が低い
ことを見出し、本発明に想到した。
【００１８】Ａｇシースの厚みが２０μｍであるＢｉ−
２２１２Ａｇシーステープ線材を各種絶縁用酸化物粉末
で挟んで、同時に酸素雰囲気中で熱処理した時の、Ｂｉ
−２２１２Ａｇシーステープ線材の臨界電流値（４．２
Ｋ外部磁場ゼロにおける）を測定した結果と、夫々の絶
縁用酸化物の塩基性の強さを表１に示す。尚、塩基性の
強さについては、Ｉ＝２Ｚ／ａ2 （但し、Ｚ：金属イオ
ンのイオン価、ａ：イオン間距離）の値が小さい程強く
なることが知られている。また、Ｂｉ−２２２３Ａｇシ
ーステープ線材を用いた実験（但し、熱処理は、８％酸
素，９２％窒素の混合雰囲気中で行った）の結果を表１
に併記する。
２２１２Ａｇシーステープ線材を各種絶縁用酸化物粉末
で挟んで、同時に酸素雰囲気中で熱処理した時の、Ｂｉ
−２２１２Ａｇシーステープ線材の臨界電流値（４．２
Ｋ外部磁場ゼロにおける）を測定した結果と、夫々の絶
縁用酸化物の塩基性の強さを表１に示す。尚、塩基性の
強さについては、Ｉ＝２Ｚ／ａ2 （但し、Ｚ：金属イオ
ンのイオン価、ａ：イオン間距離）の値が小さい程強く
なることが知られている。また、Ｂｉ−２２２３Ａｇシ
ーステープ線材を用いた実験（但し、熱処理は、８％酸
素，９２％窒素の混合雰囲気中で行った）の結果を表１
に併記する。
【００１９】
【表１】
【００２０】一般に、アルカリ金属やアルカリ土類金属
の酸化物は塩基性が高いことが知られており、表１の結
果からも、ＣａやＮａの酸化物であるＣａＯ，Ｎａ2 Ｏ
は塩基性が強く、同時に高いＩｃが得られていることが
分かる。但し、これらの金属は非常に活性であることか
ら、空気中でも容易に酸化され、金属の状態でテープ状
に加工することは困難である。
の酸化物は塩基性が高いことが知られており、表１の結
果からも、ＣａやＮａの酸化物であるＣａＯ，Ｎａ2 Ｏ
は塩基性が強く、同時に高いＩｃが得られていることが
分かる。但し、これらの金属は非常に活性であることか
ら、空気中でも容易に酸化され、金属の状態でテープ状
に加工することは困難である。
【００２１】これに対しＮｉは、展性及び延性に優れ、
空気中での酸化反応がゆっくりと進行するので、容易に
テープ状に加工できる。しかも、表１の結果からも明ら
かな様に、酸化Ｎｉは塩基性が高く、熱処理中にＡｇシ
ーステープ線材から外部に漏出する酸化物との反応性が
低いことから、高いＩｃが得られている。
空気中での酸化反応がゆっくりと進行するので、容易に
テープ状に加工できる。しかも、表１の結果からも明ら
かな様に、酸化Ｎｉは塩基性が高く、熱処理中にＡｇシ
ーステープ線材から外部に漏出する酸化物との反応性が
低いことから、高いＩｃが得られている。
【００２２】さらに、Ｎｉをテープ状に加工し、ステン
レス鋼製のテープ材の両表面に添着させ、これを酸化す
れば、絶縁用酸化物の強度不足をステンレス鋼製テープ
材で補うことができ、表面の絶縁用酸化物層の強度は低
くとも絶縁材全体としての強度を向上させることが可能
である。
レス鋼製のテープ材の両表面に添着させ、これを酸化す
れば、絶縁用酸化物の強度不足をステンレス鋼製テープ
材で補うことができ、表面の絶縁用酸化物層の強度は低
くとも絶縁材全体としての強度を向上させることが可能
である。
【００２３】しかも、ステンレス鋼製テープは可及的に
薄く形成することができ、１００μｍ以下の厚さで形成
することも可能である。例えば、５μｍ程度までの厚さ
のものを用いることができ、占積率を８０％程度まで高
めることができる。尚、本発明に係る絶縁材は、Ｗ＆Ｒ
法において優れた特性を発揮するものであるが、Ｒ＆Ｗ
法に採用してもよく、その場合には以下の様な効果が期
待できる。
薄く形成することができ、１００μｍ以下の厚さで形成
することも可能である。例えば、５μｍ程度までの厚さ
のものを用いることができ、占積率を８０％程度まで高
めることができる。尚、本発明に係る絶縁材は、Ｗ＆Ｒ
法において優れた特性を発揮するものであるが、Ｒ＆Ｗ
法に採用してもよく、その場合には以下の様な効果が期
待できる。
【００２４】例えば酸化物超電導コイルを前述の高磁場
ＮＭＲ分析装置等に応用する場合において、高磁場中で
通電すると酸化物超電導線材に高い引張応力（フープス
トレス）がかかる。そのために純Ａｇ製のシース材と前
記ポリイミドテープを用いた場合にはそのフープストレ
スに耐えられず、酸化物超電導線材が断線することが予
想される。そこで酸化物超電導線材の強度を向上させる
試みとして、純ＡｇにＮｉ，Ｍｇ，Ｍｎ等を添加して合
金化する方法が提案されているが、純Ａｇに比較して高
価であり、しかもＪｃが低下するという問題を有してい
る。
ＮＭＲ分析装置等に応用する場合において、高磁場中で
通電すると酸化物超電導線材に高い引張応力（フープス
トレス）がかかる。そのために純Ａｇ製のシース材と前
記ポリイミドテープを用いた場合にはそのフープストレ
スに耐えられず、酸化物超電導線材が断線することが予
想される。そこで酸化物超電導線材の強度を向上させる
試みとして、純ＡｇにＮｉ，Ｍｇ，Ｍｎ等を添加して合
金化する方法が提案されているが、純Ａｇに比較して高
価であり、しかもＪｃが低下するという問題を有してい
る。
【００２５】前記ポリイミドテープに代えて、基層がス
テンレス鋼からなり両表面に酸化Ｎｉ層が形成された絶
縁材を用いれば、ステンレス鋼の強度によりフープスト
レスに耐えることができ、断線を防止することが可能で
ある。
テンレス鋼からなり両表面に酸化Ｎｉ層が形成された絶
縁材を用いれば、ステンレス鋼の強度によりフープスト
レスに耐えることができ、断線を防止することが可能で
ある。
【００２６】尚、本発明では、絶縁材の基層としてステ
ンレス鋼を示したが、適度の強度と非磁性である材料で
あればよく、ステンレス鋼以外にも、例えばハステロイ
等を用いても良い。
ンレス鋼を示したが、適度の強度と非磁性である材料で
あればよく、ステンレス鋼以外にも、例えばハステロイ
等を用いても良い。
【００２７】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
はなく、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
はなく、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。
【００２８】
【実施例】まず、以下の要領で、本発明に係る超電導コ
イルＮｏ．１〜４を作製した。 ［Ｎｏ．１］従来の絶縁材であるＡｌ2 Ｏ3 テープ（幅
８ｍｍ，厚さ２００μｍ）を用いて、Ｂｉ−２２１２Ａ
ｇシーステープ線材を同時に巻線し、純酸素１ａｔｍ中
での熱処理により結晶化させ、内径５０ｍｍ，外径１０
０ｍｍ，高さ１００ｍｍの超電導コイルＮｏ．１を作製
した。
イルＮｏ．１〜４を作製した。 ［Ｎｏ．１］従来の絶縁材であるＡｌ2 Ｏ3 テープ（幅
８ｍｍ，厚さ２００μｍ）を用いて、Ｂｉ−２２１２Ａ
ｇシーステープ線材を同時に巻線し、純酸素１ａｔｍ中
での熱処理により結晶化させ、内径５０ｍｍ，外径１０
０ｍｍ，高さ１００ｍｍの超電導コイルＮｏ．１を作製
した。
【００２９】［Ｎｏ．２］幅８ｍｍ，厚さ１９０μｍの
Ｎｉテープを用い、大気中（酸素分圧０．２ａｔｍ）に
おいて、８００℃で１０時間の熱処理を行った。熱処理
後の上記Ｎｉテープは、両表面に酸化Ｎｉ層が形成さ
れ、酸化層の厚みが増加したことにより、全体の厚さは
２００μｍとなった。尚、テープの内部までは酸化が進
行しておらず、金属Ｎｉ層が残存していた。Ｎｉは、強
磁性体であるので、発生磁束がその中に取り込まれ、超
電導コイルのボア中心に発生する磁場を減少させる原因
となる。この絶縁用テープとＢｉ−２２１２Ａｇシース
テープ線材を同時に巻線し、酸素雰囲気中で熱処理を行
うことにより、内径８０ｍｍ，外径１６０ｍｍ，高さ１
６０ｍｍの超電導コイルＮｏ．２を作製した。
Ｎｉテープを用い、大気中（酸素分圧０．２ａｔｍ）に
おいて、８００℃で１０時間の熱処理を行った。熱処理
後の上記Ｎｉテープは、両表面に酸化Ｎｉ層が形成さ
れ、酸化層の厚みが増加したことにより、全体の厚さは
２００μｍとなった。尚、テープの内部までは酸化が進
行しておらず、金属Ｎｉ層が残存していた。Ｎｉは、強
磁性体であるので、発生磁束がその中に取り込まれ、超
電導コイルのボア中心に発生する磁場を減少させる原因
となる。この絶縁用テープとＢｉ−２２１２Ａｇシース
テープ線材を同時に巻線し、酸素雰囲気中で熱処理を行
うことにより、内径８０ｍｍ，外径１６０ｍｍ，高さ１
６０ｍｍの超電導コイルＮｏ．２を作製した。
【００３０】［Ｎｏ．３］図２に示す様に、幅８ｍｍ，
厚さ５μｍの２枚のＮｉテープ４を幅８ｍｍ，厚さ１８
０μｍのステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）テープ５の両面
に配設し、これら３枚のテープをセラミックス製の巻枠
に巻つけ、真空中において８００℃で１０時間の熱処理
を行った。上記３枚のテープは熱処理により互いに固着
し一体化していた。次に、大気中（酸素分圧０．２ａｔ
ｍ）において、８００℃で１０時間の熱処理を行った。
得られたテープは、全体の厚みが２００μｍであり、図
３に示す様に、両表面は酸化Ｎｉ層６が形成され、内部
には酸化していないステンレス鋼５が存在していること
が確認された。また、Ｎｉの酸化は十分に進行してお
り、金属Ｎｉ層は残存していなかった。尚、ステンレス
鋼テープとして、ＳＵＳ３０４に変えて、ＳＵＳ３１６
を用いても同様な結果が得られた。この絶縁用テープと
Ｂｉ−２２１２Ａｇシーステープ線材を同時に巻線し、
酸素雰囲気中で熱処理してＮｏ．２と同サイズの超電導
コイルＮｏ．３を作製した。その断面を図４に示す。
厚さ５μｍの２枚のＮｉテープ４を幅８ｍｍ，厚さ１８
０μｍのステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）テープ５の両面
に配設し、これら３枚のテープをセラミックス製の巻枠
に巻つけ、真空中において８００℃で１０時間の熱処理
を行った。上記３枚のテープは熱処理により互いに固着
し一体化していた。次に、大気中（酸素分圧０．２ａｔ
ｍ）において、８００℃で１０時間の熱処理を行った。
得られたテープは、全体の厚みが２００μｍであり、図
３に示す様に、両表面は酸化Ｎｉ層６が形成され、内部
には酸化していないステンレス鋼５が存在していること
が確認された。また、Ｎｉの酸化は十分に進行してお
り、金属Ｎｉ層は残存していなかった。尚、ステンレス
鋼テープとして、ＳＵＳ３０４に変えて、ＳＵＳ３１６
を用いても同様な結果が得られた。この絶縁用テープと
Ｂｉ−２２１２Ａｇシーステープ線材を同時に巻線し、
酸素雰囲気中で熱処理してＮｏ．２と同サイズの超電導
コイルＮｏ．３を作製した。その断面を図４に示す。
【００３１】［Ｎｏ．４］上記Ｎｏ．３で用いたステン
レス鋼テープの厚さを１８０μｍから３０μｍに変更し
た以外は、Ｎｏ．３と同様にして絶縁用テープを作製し
た。得られた絶縁用テープでは、表面に酸化Ｎｉ層が形
成され、金属Ｎｉ層は残存していないことを確認した。
この絶縁用テープの厚さは、全体で５０μｍであった。
この絶縁用テープとＢｉ−２２１２Ａｇシーステープ線
材を同時に巻線し、酸素雰囲気中で熱処理してＮｏ．１
と同サイズの超電導コイルＮｏ．４を作製した。
レス鋼テープの厚さを１８０μｍから３０μｍに変更し
た以外は、Ｎｏ．３と同様にして絶縁用テープを作製し
た。得られた絶縁用テープでは、表面に酸化Ｎｉ層が形
成され、金属Ｎｉ層は残存していないことを確認した。
この絶縁用テープの厚さは、全体で５０μｍであった。
この絶縁用テープとＢｉ−２２１２Ａｇシーステープ線
材を同時に巻線し、酸素雰囲気中で熱処理してＮｏ．１
と同サイズの超電導コイルＮｏ．４を作製した。
【００３２】上記Ｎｏ．１〜４の超電導コイルを用い
て、４．２Ｋの温度下において、まず外部磁場のない中
で通電し、臨界電流と発生磁場の強さを測定し、次い
で、各超電導コイルを金属系超電導マグネットに挿入し
て、２０Ｔの外部磁場の中で通電を行い、臨界電流と発
生磁場の強さを測定した。結果は表２に示す。
て、４．２Ｋの温度下において、まず外部磁場のない中
で通電し、臨界電流と発生磁場の強さを測定し、次い
で、各超電導コイルを金属系超電導マグネットに挿入し
て、２０Ｔの外部磁場の中で通電を行い、臨界電流と発
生磁場の強さを測定した。結果は表２に示す。
【００３３】また、Ｂｉ−２２１２に変えてＢｉ−２２
２３を用いたこと以外は、上記Ｎｏ．１〜４の超電導コ
イルと同様にして、Ｎｏ．１〜４の夫々に相当する超電
導コイルを作製して、同様に超電導特性を調べた。結果
は表２に併記する。
２３を用いたこと以外は、上記Ｎｏ．１〜４の超電導コ
イルと同様にして、Ｎｏ．１〜４の夫々に相当する超電
導コイルを作製して、同様に超電導特性を調べた。結果
は表２に併記する。
【００３４】
【表２】
【００３５】表２から明らかな様に、本発明で規定する
要件を満足する実施例のものは、熱処理時における液相
酸化物との反応性が低いので、超電導特性への悪影響が
少なく、従来例に比べて臨界電流が高い。さらに、テー
プの厚さを薄くして占積率を高めた本発明例Ｎｏ．４
は、発生磁場が大幅に向上していることが分かる。
要件を満足する実施例のものは、熱処理時における液相
酸化物との反応性が低いので、超電導特性への悪影響が
少なく、従来例に比べて臨界電流が高い。さらに、テー
プの厚さを薄くして占積率を高めた本発明例Ｎｏ．４
は、発生磁場が大幅に向上していることが分かる。
【００３６】
【発明の効果】本発明は上記の様に構成されているの
で、Ａｇシース材から酸化物が漏出しても、超電導特性
の劣化することのない超電導コイルの提供が可能とな
り、さらに、超電導線材の占積率を高めて発生磁場が高
い超電導コイルの提供が可能となった。
で、Ａｇシース材から酸化物が漏出しても、超電導特性
の劣化することのない超電導コイルの提供が可能とな
り、さらに、超電導線材の占積率を高めて発生磁場が高
い超電導コイルの提供が可能となった。
【図１】従来の酸化物超電導コイル（特開平５−２１１
０１３）の断面構造を示す説明図である。
０１３）の断面構造を示す説明図である。
【図２】実施例Ｎｏ．３で用いた絶縁用テープ（熱処理
前）の断面構造を示す説明図である。
前）の断面構造を示す説明図である。
【図３】実施例Ｎｏ．３で用いた絶縁用テープ（熱処理
後）の断面構造を示す説明図である。
後）の断面構造を示す説明図である。
【図４】実施例Ｎｏ．３で作製した酸化物超電導コイル
の断面構造を示す説明図である。
の断面構造を示す説明図である。
Claims (4)
- 【請求項１】 酸化物超電導体がＡｇシース材により被
覆されたテープ状の酸化物超電導線材を用いてなる超電
導コイルであって、 上記コイルにおける巻回積層線材間に配設する絶縁材と
して、両表面に酸化Ｎｉ層が形成されたテープ状絶縁材
料を用いてなることを特徴とする超電導コイル。 - 【請求項２】 前記テープ状絶縁材料は、ステンレス鋼
からなる基層の両表面に酸化Ｎｉ層が形成されたもので
ある請求項１に記載の超電導コイル。 - 【請求項３】 前記テープ状絶縁材料の厚さが１００μ
ｍ以下である請求項１または２に記載の超電導コイル。 - 【請求項４】 真空中でステンレス鋼製テープの両表面
に、Ｎｉ製テープを添着し、次いで酸素を含む雰囲気中
で酸化することにより表面に酸化Ｎｉ層を形成したテー
プ状絶縁材料を用いる請求項２または３に記載の超電導
コイルの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23173395A JPH0982520A (ja) | 1995-09-08 | 1995-09-08 | 超電導コイル及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23173395A JPH0982520A (ja) | 1995-09-08 | 1995-09-08 | 超電導コイル及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0982520A true JPH0982520A (ja) | 1997-03-28 |
Family
ID=16928188
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23173395A Withdrawn JPH0982520A (ja) | 1995-09-08 | 1995-09-08 | 超電導コイル及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0982520A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2021513219A (ja) * | 2018-02-01 | 2021-05-20 | トカマク エナジー リミテッド | 部分絶縁ｈｔｓコイル |
-
1995
- 1995-09-08 JP JP23173395A patent/JPH0982520A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2021513219A (ja) * | 2018-02-01 | 2021-05-20 | トカマク エナジー リミテッド | 部分絶縁ｈｔｓコイル |
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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 |