JPH117845A - 超電導線 - Google Patents

超電導線

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Publication number
JPH117845A
JPH117845A JP9159080A JP15908097A JPH117845A JP H117845 A JPH117845 A JP H117845A JP 9159080 A JP9159080 A JP 9159080A JP 15908097 A JP15908097 A JP 15908097A JP H117845 A JPH117845 A JP H117845A
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JP
Japan
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superconducting wire
wire
superconducting
heat treatment
heat
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Pending
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JP9159080A
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English (en)
Inventor
Akira Takagi
亮 高木
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Furukawa Electric Co Ltd
Original Assignee
Furukawa Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by Furukawa Electric Co Ltd filed Critical Furukawa Electric Co Ltd
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Publication of JPH117845A publication Critical patent/JPH117845A/ja
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    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/60Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment

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  • Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 化合物超電導線や酸化物超電導線において
は、超電導物質を生成させるために高温の熱処理過程を
必要とするため、コイルあるいはケーブル等に成形加工
した後、熱処理を行ういわゆるワインドアンドリアクト
法を使用することが出来なかった。また、超電導線を構
成する安定化材等の金属材料も熱処理によって充分な機
械的強度を保証することが難しいという問題があった。 【解決手段】 化合物超電導線または酸化物超電導線の
外周を、アルミナ等の耐熱性絶縁物の層で被覆したタン
グステン等の高強度金属材料3で被覆したことにより、
ワインドアンドリアクト法の使用が可能になった。ま
た、被覆金属に高温で高強度を有する材料を用いている
ため、機械的強度の高い超電導機器の実現が可能になっ
た。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、優れた絶縁特性と
機械的特性を有する絶縁被覆層を外層とした超電導線、
特に化合物超電導線、酸化物超電導線の構造に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】超電導体の電力機器への応用に関しては
古くから検討されており、最近ではコイル、電力ケーブ
ル、変圧器、リニアモータなどへの応用研究も活発に行
われている。これらに使用されるためには、超電導線の
線間や層間を電気的に絶縁する必要があり、また、コイ
ル等の形で使用する際には電磁力によって大きな力が掛
かるので、コイルの剛性を高めるためにある程度の機械
的強度が要求される。
【0003】超電導材料としては、NbTi等の合金超
電導線やNb3 SnやNb3 Alを用いた化合物超電導
線あるいはBi系、Y系、La系等のセラミックスを使
用した酸化物超電導線がある。これらの内、大電力用の
コイルや電力ケーブルには、臨界磁場や臨界電流が大き
いことから化合物超電導体又は酸化物超電導体が注目さ
れている。ところで、Nb3 Sn、Nb3 Al等の化合
物超電導線やBi系、Y系等の酸化物超電導線では、超
電導物質を生成させるために500℃以上の温度で熱処
理する必要がある。一方、超電導線をコイルや電力ケー
ブルに利用するためには、素線間、層間等を電気的に絶
縁する必要がある。
【0004】合金超電導線では、電気的な絶縁を得る方
法として、所定寸法まで断面減少加工した後に超電導体
を生成させる熱処理(以下、超電導体生成熱処理とい
う)を施す必要はないので、ホルマール、ネオマール等
の有機材料で絶縁していた。ところが、所定寸法まで断
面減少加工した後に超電導体生成熱処理をしなければな
らない化合物超電導体や酸化物超電導体では、絶縁に有
機系材料を用いると超電導体生成熱処理の際に絶縁材が
消失してしまうので、ガラスやシリカ等の耐熱性無機系
材料のファイバーを編組加工などしたものを用いて絶縁
していた。このように無機系材料で絶縁した場合は、絶
縁処理された線材を巻いてコイル化した後に超電導体生
成熱処理を行う、ワインドアンドリアクト方式を採用す
ることができる。超電導体生成熱処理による熱で、前記
絶縁用無機系材料にはクラック等の発生する可能性があ
るが、これらはコイル化された超電導線の間に挟まれて
いるので、絶縁機能を維持することができる。
【0005】ところで、酸化物超電導線を用いて電力ケ
ーブルを製造することが研究されているが、電力ケーブ
ルは長尺なのでこれを収容できるような大型の加熱炉が
無いため、ケーブル化後に超電導体生成熱処理を行うこ
とができない。そのため、ケーブル化前に超電導体生成
熱処理を行うリアクトアンドワインド方式を採らざるを
得ない。ところが、前記無機系材料で絶縁した超電導線
材を超電導体生成熱処理後にケーブル化しようとする
と、超電導体生成熱処理によってクラック等の入った絶
縁層がケーブル化時の取り扱いの際に脱落してしまう可
能性が有り、絶縁機能が損なわれる危険性がある。この
ため、酸化物超電導線を用いて電力ケーブルを製造する
場合は、酸化物超電導線に超電導体生成熱処理を施した
後、絶縁処理し、これをケーブル化していた。しかしな
がら、この場合においては、超電導体生成熱処理により
生成した超電導体の特性が、絶縁処理の際に加えられる
張力や曲げ歪等によって劣化する可能性がある。
【0006】他方、超電導体生成熱処理の後にケーブル
化する場合には、ケーブル化の際に超電導線に加わる張
力等の外力に十分耐え得る機械的強度を有する超電導線
が必要であるが、前記超電導体生成熱処理を施すと超電
導線の機械的強度が低下するため、ケーブル化する前に
超電導体生成熱処理を行う場合は、その超電導線材の機
械的強度を改善する対策も必要である。従来は、超電導
線を形成する安定化金属に、添加元素を加えて高強度化
したものを用いることが検討されているが、添加元素が
超電導物質と反応して超電導特性に悪影響を与えるとい
う問題が有った。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、絶縁処理を
予め行った後、超電導体生成熱処理を行い、その後ケー
ブル化、コイル化するのに適した超電導線材を提供する
ことを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の超電導線は、耐
熱性を有する絶縁物の層を設けた耐熱性、かつ、高強度
を有する金属細線で超電導線材の外周を被覆したことを
特徴とする超電導線である。この超電導線によれば、絶
縁処理後の熱処理により絶縁物の層にクラック等が入っ
ても、この絶縁物の層は金属細線と超電導線材との間に
挟まれているので脱落し難く、充分絶縁機能を果たす。
また、この超電導線は金属細線で補強されているので、
超電導体生成熱処理後の加工に対する耐久性が高い。耐
熱性を有する絶縁物の層はアルミナ、シリカ、ジルコニ
ア、マグネシア、イットリアの1種または2種以上によ
って、耐熱性と高強度を有する金属細線は、鋼、タング
ステンまたはタングステン合金、タンタルまたはタンタ
ル合金、モリブデンまたはモリブデン合金によって構成
されていることが望ましい。上記超電導線の外周には、
必要に応じてさらに有機絶縁層を設けても良い。この場
合、有機絶縁層は、超電導体生成熱処理後に設けること
が望ましい。このように、超電導体生成熱処理を行った
後に有機絶縁物の層を形成しても、超電導線が金属細線
で補強されているため、特性劣化は抑制される。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図面を参照して詳
細に説明する。図1は本発明の一実施態様を示すもの
で、10は超電導線材で、安定化物質層となる銅等のパ
イプ1に、銅錫合金及びNbフィラメント等超電導体と
なる物質2を充填し、このパイプを縮径加工して超電導
線材とする。3は該超電導線材10の外周に設けた外装
被覆材で、耐熱性絶縁材であるアルミナ等の粒子でコー
ティングされた高強度金属細線を編組加工したものであ
る。このようにして得られた被覆層3を設けた線材10
を高温熱処理により超電導物質を生成させて超電導線と
する。
【0010】図2は本発明の他の実施態様の例を示すも
ので、高純度の銀のブロック4の内部に酸化物超電導フ
ィラメント5を多数本配置し、これを圧延加工によりテ
ープ状にした銀シース酸化物超電導線材6の外周を、表
面が耐熱性絶縁材である例えばシリカ粒子でコーティン
グされた高強度金属細線を編組加工して絶縁被覆層7を
設け、この編組絶縁被覆酸化物超電導テープ線材を高温
にて超電導体を生成させる熱処理したテープ状の超電導
線である。
【0011】
【実施例】
(実施例1)図1に示すように、銅パイプ1の内部に錫
合金及びNbフィラメントを充填し、これを縮径加工し
て外径0.8mmの超電導線材10とし、該線材10の
外周を、表面がアルミナ粒子でコーティングされた外径
0.1mmのステンレス線を用いて編組加工により絶縁
層3を設けた。このようにして得た金属細線の編組絶縁
層3を設けた線材8を650℃にて5日間熱処理を行
い、超電導線を得た。この超電導複合線の0.2%耐力
は22kg/mm2 であった。
【0012】(比較例)実施例1におけるステンレス線
編組絶縁をしない超電導線のみを、同じく650℃にて
5日間熱処理した場合の0.2%耐力は17kg/mm
2 であった。実施例1と比較して強度が劣るのは、金属
細線による補強がなされていないためである。
【0013】(実施例2)銅錫合金パイプの内部にNb
フィラメントを充填し、これを縮径加工により外径1m
mの超電導線材とし、該線材の外周を、表面がアルミナ
−シリカ混合粒子でコーティングされた外径0.5mm
のステンレス線を使用して編組加工により絶縁した。こ
うして得た編組絶縁超電導線材を700℃にて3日間熱
処理し、超電導線を製造した。このようにして製造した
超電導線の0.2%耐力は26kg/mm2 であり、コ
イルまたは電力ケーブルに適用できる強度を有してい
た。
【0014】(実施例3)図2に示すように、純度9
9.9%銀のブロック4の内部にBi系酸化物超電導フ
ィラメント5を60本配置して、圧延加工により厚さ
0.2mm、幅3.5mmのテープ状にした銀シース酸
化物超電導線材6の外周を、表面がアルミナ粒子でコー
ティングされた外径0.8mmのステンレス線を編組加
工により絶縁層7とし、この編組絶縁酸化物超電導テー
プ線材を820〜850℃で100時間熱処理し、超電
導線を製造した。このようにして製造した超電導線の
0.2%耐力は7kg/mm2 であり、テープ状超電導
線としての強度は十分実用に耐えるものであった。
【0015】(実施例4)純度99.9%銀のブロック
の内部にBi系酸化物超電導フィラメントを60本配置
して、圧延加工により厚さ0.3mm、幅2.5mmの
テープ状にした銀シース酸化物超電導線材の外周を、表
面がアルミナ粒子でコーティングされた外径0.8mm
のタンタル線を用いて編組被覆した。この編組絶縁酸化
物超電導テープ線材を820〜850℃で100時間熱
処理し、超電導線を製造した。この超電導線の0.2%
耐力は12kg/mm2 であった。
【0016】(実施例5)銅パイプの内部に銅錫合金と
Nbフィラメントを充填し、縮径加工により外径0.8
mmの化合物超電導線材とし、該化合物超電導線材の外
周を、表面がアルミナ粒子でコーティングされた外径
0.1mmのステンレス線を編組加工により被覆した。
この編組絶縁超電導線材を650℃にて5日間熱処理を
行い、超電導線を製造し、引き続き、これにエポキシ系
樹脂を含浸し、170℃で3時間熱硬化させた。この超
電導線の0.2%耐力は22kg/mm2 であった。ま
た、この超電導線を用いて超電導コイルを作成した場合
の200V電圧印加時の層間電気抵抗は無限大であっ
た。
【0017】(実施例6)純度99.9%銀のブロック
の内部にBi系酸化物超電導フィラメントを配置し、圧
延加工により厚さ0.2mm、幅3mmのテープ状銀シ
ース酸化物超電導線材とし、該酸化物超電導線材の外周
を、表面がジルコニア粒子でコーティングされた厚さ
0.05mm、幅0.5mmのステンレステープで巻回
した。この酸化物超電導テープ線材を820〜860℃
で200時間熱処理して超電導線を製造した。この超電
導線の0.2%耐力は10kg/mm2 であった。
【0018】(実施例7)Ag−0.3%Mg合金ブロ
ック内部にRe(Re:Y, Nd, Sm, Gd,Ra) 123系超電導フィラメントを121本配置して、これ
を圧延加工により厚さ0.4mm、幅2.5mmのテー
プ状銀合金酸化物超電導線材とし、該酸化物超電導線の
外周を、表面がアルミナ−シリカ粒子でコーティングさ
れたタングステン線を網目状に成型したシートで挟み、
その上からステンレス線を巻回して固定し、これを93
0℃で60時間熱処理して超電導線を製造した。この超
電導線の0.2%耐力は20kg/mm2 であった。
【0019】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明の超
電導線材では、絶縁処理に耐熱性を有する高強度金属細
線に耐熱性絶縁物を積層したものを用いたので、絶縁物
は超電導線と金属細線との間に挟まれており、超電導体
生成熱処理により絶縁物にクラック等が入っても、ケー
ブル化の際、絶縁物の脱落が防止され、絶縁機能が維持
される。更に、本発明の超電導線材では、絶縁処理に用
いた金属細線により機械的強度が補強されるので、これ
によりケーブル化時の張力や局所的な曲げ歪等の外力に
対する耐久性が向上し、優れた性能の超電導コイル、超
電導ケーブルの実現が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第一実施例を示す超電導線の断面図で
ある。
【図2】本発明の他の実施態様を示すものである。
【符号の説明】
1 パイプ(安定化物質層) 2 超電導線となる物質 3 絶縁層 4 ブロック 5 超電導フィラメント 6 超電導線材 7 絶縁被覆層 10 超電導線材

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 耐熱性絶縁物で被覆された、耐熱性と高
    強度を有する金属細線で超電導線の外周を被覆したこと
    を特徴とする超電導線。
  2. 【請求項2】 絶縁物の層がアルミナ、シリカ、ジルコ
    ニア、マグネシア、イットリアの1種または2種以上か
    らなり、耐熱性と高強度を有する金属細線が鋼、タング
    ステンまたはタングステン合金、タンタルまたはタンタ
    ル合金、モリブデンまたはモリブデン合金からなること
    を特徴とする請求項1に記載の超電導線。
  3. 【請求項3】 請求項1の超電導線の外周に有機絶縁物
    の層を設けたことを特徴とする超電導線。
JP9159080A 1997-06-17 1997-06-17 超電導線 Pending JPH117845A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006165342A (ja) * 2004-12-08 2006-06-22 Tohoku Univ 超伝導コイルの製造方法
JP2007305386A (ja) * 2006-05-10 2007-11-22 Sumitomo Electric Ind Ltd 超電導線材、超電導導体、超電導機器、超電導線材の製造方法、および超電導導体の製造方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2006165342A (ja) * 2004-12-08 2006-06-22 Tohoku Univ 超伝導コイルの製造方法
JP2007305386A (ja) * 2006-05-10 2007-11-22 Sumitomo Electric Ind Ltd 超電導線材、超電導導体、超電導機器、超電導線材の製造方法、および超電導導体の製造方法

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