DE69621183T2

DE69621183T2 - Draht aus supraleitendem Oxid und Verfahren zu dessen Herstellung

Info

Publication number: DE69621183T2
Application number: DE69621183T
Authority: DE
Inventors: Jun Fujikami; Kazuya Ohmatsu; C/O Osaka Works Of Sumitomo Elec. Saga; Kenichi Sato
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1995-04-07
Filing date: 1996-04-09
Publication date: 2002-12-19
Anticipated expiration: 2016-04-10
Also published as: EP0736914A1; JP3658841B2; US6566609B2; US6305069B1; JPH08335414A; DE69621183D1; ATE217734T1; EP0736914B8; DK0736914T3; EP0736914B1; US20020028749A1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren der Vorbereitung eines oxidisch supraleitenden Drahts und einen Kabelleiter, der durch Zusammenfügen solcher oxidisch supraleitenden Drähte gebildet wird, und sie bezieht sich noch genauer auf ein Verfahren der Vorbereitung eines oxidisch supraleitenden Drahts, der in einer Wechselstromanwendung einen großen Strom tragen kann, und einen Kabelleiter, der durch Zusammenfügen solcher oxidisch supraleitenden Drähte gebildet wird.

Beschreibung des Stands der Technik

Die grundlegende Eigenschaft eines oxidischen Supraleiters besteht darin, dass sich dieser auch bei einer Temperatur höher als der Temperatur von flüssigem Stickstoff in einem supraleitenden Zustand befindet. Daher wird ein Draht, der aus einem solchen oxidischen Supraleiter besteht, zur Anwendung in einer supraleitenden Vorrichtung als ein Material angesehen, das unter Kühlung mit flüssigem Stickstoff verwendet werden kann.
Die Erfinder haben einen bandförmigen Bi-basierten Ag-beschichteten Multifilamentdraht entwickelt, der aus Filamenten eines oxidischen Supraleiters mit einem Stabilisator aus Silber vorbereitet wird. Ein Bi-basierter Ag- beschichteter Draht kann durch Füllen eines Metallrohrs mit Rohmaterialpulver, das als ein Vorläufer für einen Bi-oxidischen Supraleiter dient, durch Drahtziehen des Rohrs und danach durch mehrfach wiederholtes Rollen und Wärmebehandeln vorbereitet werden.
Andererseits kann ein Multifilamentdraht vorbereitet werden, indem Metallrohre mit Rohmaterialpulver gefüllt und drahtgezogen werden, eine Vielzahl solcher Drähte in ein Metallrohr eingebracht werden, um eine Multifillamentsubstanz zu bilden, durch weiteres Drahtziehen und anschließend mehrfach wiederholtes Rollen und Wärmebehandeln derselben.
Unter diesen Vorbereitungsschritten wirkt der Rollschritt zur Verbesserung der Orientierung von Kristallkörnern im Bi-Supraleiter, die eine plattenartige Kristallstruktur aufweisen, zur Verstärkung der Verbindung zwischen den Kristallkörnern und zur Verbesserung der Dichte der Filamente, und er wird als unerlässlich zum Erreichen einer hohen kritischen Stromdichte bei der Vorbereitung eines Bi-basierten Ag-umhüllten Drahts angesehen.
Zudem wird das Seitenverhältnis eines Abschnitts des Drahts durch dieses Rollen erhöht, wodurch das Seitenverhältnis eines Abschnitts jedes Filaments ebenfalls erhöht wird. Dies ist für das Wachstum der plattenartigen Kristalle vorteilhaft, und folglich erhält man eine hohe kritische Stromdichte.
Andererseits ist der Wärmebehandlungsschritt zum Zweck des Sinterns ebenfalls unerlässlich zum Bilden des Supraleiters, zum Erreichen eines Kristallwachstums und zum Verstärken der Bindung zwischen den Kristallkörnern, da der oxidische Supraleiter keramisch ist.
Der Bi-basierte Ag-beschichtete Draht, der in der vorstehend beschriebenen Weise vorbereitet wird, weist exzellente Biegeeigenschaften auf und ermöglicht es, einen langen Draht vorzubereiten, der eine kritische Stromdichte aufweist, die 104 A/cm² überschreitet, und daher wird erwartet, dass er zur Anwendung in einem Supraleiterkabel oder Magnet geeignet ist.
Bei der Wechselstromanwendung eines solchen oxidisch supraleitenden Drahts tritt jedoch ein Wechselstromverlust auf, der aus einem fluktuierenden Magnetfeld beim Betrieb resultiert. In einem Kabelleiter, der durch Zusammenfügen von Supraleiterdrähten gebildet wird, entsteht weiterhin ein neues Problem, das in der Gleichstromanwendung nicht hervorgerufen wird und das gelöst werden muss, wie ein Driftphänomen, das sich aus der Uneinheitlichkeit zwischen Impedanzen der Drähte ergibt. Aufgrund einer derart hervorgerufenen Drift wird weiterhin der Verlust bei der Bildung des Leiters nachteilig über die Summe der Wechselstromverlustwerte der Einzellitzen erhöht.
Mit Bezug auf diese Probleme bei der Wechselstromanwendung wurden beispielsweise mit Bezug auf Metallsupraleiterdrähte verschiedene Gegenmaßnahmen im Allgemeinen untersucht. Genauer gesagt wurden als Gegenmaßnahmen die Anordnung von Hochwiderstandsbarriereschichten um oder zwischen Filamenten oder das Vorbereiten eines extra dünnen Multifilamentdrahtes aus Supraleiterfilamenten, Erhöhen des spezifischen Widerstands einer Matrix und Ähnliches untersucht, um den Wechselstromverlust zu verringern. Um eine Stromdrift durch Vereinheitlichen der Impedanzen der Litzen oder Drähte in einem Leiter für einen Wechselstrommagnet zu unterdrücken, werden andererseits Gegenmaßnahmen wie Verdrillen der Filamente oder Drähte, Verschieben der Drähte oder Filamente und Ähnliches geprüft.
Um einen großen Strom zu erzielen, wird weiterhin eine Gegenmaßnahme der weiteren Verdrillung von Primärlitzendrähten, die jeweils durch Verdrillen von supraleitenden Litzen vorbereitet werden, um eine flachgepresste Mehrfachstruktur zu erhalten, und Ähnliches untersucht.
Während eine Gegenmaßnahme des weiteren Verdrillens von Primärlitzendrähten zum Erhalt einer Mehrfachstruktur ergriffen werden muß, um den vorstehend erwähnten Bi-basierten Ag-umhüllten Draht für eine Wechselstromanwendung ähnlich wie den Metallsupraleiterdraht zu verwenden, ist es jedoch unmöglich, die vorstehend erwähnte Mehrfachstruktur für einen oxidisch supraleitenden Draht mit einem Verfahren zu erhalten, das vollständig mit dem für den Metallsupraleitenden Draht identisch ist. Dies ist so, weil ein Bi-basierter Ag-umhüllter Mehrfachlitzendraht unbedingt Roll- und Sintervorgänge wie vorstehend beschrieben benötigt, während keine solchen Roll- und Sinterschritte zum Vorbereiten eines Metallsupraleiterdrahts nötig sind.
Insbesondere ist es schwierig, Drähte aus einem Bioxidischen Supraleiter nach dem Sintern zu verdrillen, weil der Bi-oxidische Supraleiter aus Keramik besteht, die gegenüber einer Biegebeanspruchung schwach ist. Selbst wenn solche Drähte verdrillt werden können, kann keine hohe kritische Stromdichte erreicht werden. Weiterhin ist es schwierig, Drähte zu verdrillen, in denen die Seitenverhältnisse der Abschnitte durch Rollen erhöht wurden. Selbst wenn solche Drähte verdrillt werden können, werden in dem Litzendraht eine Anzahl von Leerstellen festgelegt, wenn man ihn mit dem vergleicht, der durch Verdrillen runder Drähte vorbereitet wird, und eine hohe kritische Stromdichte kann nicht erreicht werden.
Die EP-A-0 638 942 offenbart einen oxidisch supraleitenden Draht und ein Herstellverfahren dafür. Der oxidisch supraleitende Draht ist ein bandförmiger Litzendraht, der durch Verdrillen einer Vielzahl von metallbeschichteten Einzellitzen gebildet wird, die jeweils aus einem oxidischen Supraleiter bestehen. Ein Querschnitt jeder der Litzen weist ein Seitenverhältnis im Bereich von 10 auf. Die Metallhüllen der Litzen bestehen aus Silber oder einer Silberlegierung. Dieser oxidisch supraleitende Draht weist weiterhin Hüllschichten auf, die aus einem Material bestehen, das einen höheren Widerstand als Silber aufweist und auf den äußeren Oberflächen der Metallumhüllungen gebildet wird.
Die EP-A-0 503 525 offenbart eine Drahtvorform zur Herstellung eines oxidisch supraleitenden Drahts. Diese Drahtvorform besteht aus einer Vielzahl von gestapelten bandförmigen Drähten, wobei jeder Draht aus einem Kern aus einem Bi-oxidisch Supraleitermaterial besteht und mit einer Silberhülle bedeckt ist. Diese gestapelten bandförmigen Drähte werden durch eine Metallbedeckung zusammengehalten, um die Drahtvorform zu erhalten.
Die EP-A-0 412 442 offenbart einen oxidisch supraleitenden Kabelleiter, der durch Zusammenfügen von bandartigen oxidisch supraleitenden Drähten auf einem zylindrischen Formteil gebildet wird.

BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Um die vorstehend erwähnten Probleme zu lösen, ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen oxidisch supraleitenden Kabelleiter zu schaffen, der gebildet wird, indem oxidisch supraleitende Drähte auf einem zylindrischen Formteil zusammengefügt werden, der eine hohe kritische Stromdichte aufrechterhält und eine kleine Stromdrift mit niedrigem Wechselstromverlust aufweist, wenn er einen Wechselstrom trägt. Eine weitere Aufgabe ist es, ein Verfahren zur Vorbereitung eines oxidisch supraleitenden Drahts zu schaffen.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein oxidisch supraleitender Kabelleiter nach Anspruch 1 geschaffen.
In der gesamten Beschreibung bezeichnet die Benennung "Seitenverhältnis" das Verhältnis der Breite zur Dicke in einem Querschnitt des oxidisch supraleitenden Drahts.
In den Litzen vorgesehene supraleitende Filamente können in flache Formen gebracht werden, die ein hohes Seitenverhältnis aufweisen, indem die Litzen auf ein Seitenverhältnis von mindestens 2 festgelegt werden. Folglich kann man einen supraleitenden Draht mit einer hohen kritischen Stromdichte erhalten. Insbesondere liegt das Seitenverhältnis der supraleitenden Filamente bevorzugt bei ungefähr 10. Der Querschnitt jeder Litze weist bevorzugt ein Seitenverhältnis von nicht mehr als 20 auf. Es ist schwierig, das Seitenverhältnis der Litzen im Falle des Verdrillens und Pressens derselben über 20 zu erhöhen.
In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung werden die Litzen aufgrund des Verdrillens vollständig verschoben, wodurch die Impedanzen der Litzen, die den Litzendraht bilden, einander angeglichen werden können.
In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung weist der Litzendraht weiterhin eine rechteckige Querschnittsform auf. Daher kann der Draht dicht gewunden werden, um vorteilhaft raumsparend angeordnet zu sein, wenn er für eine Spule oder ein Kabel verwendet wird.
Bevorzugt bestehen die Metallbeschichtungen der Litzen aus Silber oder einer Silberlegierung, und Deckschichten, die aus einem inorganischen isolierenden Material hergestellt sind, werden auf den äußeren Oberflächen der Metallschichten vorgesehen.
Aufgrund des Vorhandenseins solcher Deckschichten können die Litzen daran gehindert werden, sich im Litzendraht miteinander zu verbinden, so dass Wechselstromverluste effektiv verringert werden.
Wenn keine solchen Deckschichten, die aus einem inorganischen isolierenden Material bestehen, vorhanden sind, werden Metallmatrizen aus Silber oder Ähnlichem während der Wärmebehandlung so verteilt, dass die Litzen nachteiligerweise miteinander verbunden werden, und daher kann der Verbindungsverlust zwischen den Litzen erhöht werden. Die isolierenden Deckschichten wirken effektiv, um einen solchen Bindungsverlust zu verringern.
Das inorganische Isoliermaterial wird aus einem oxidischen isolierenden Material wie MgO oder CuO vorbereitet, das man beispielsweise durch Oxidation von Mg oder Cu erhält. Eine Verbindung zwischen den Litzen kann durch die Hüllschichten, die aus einem solchen Isoliermaterial bestehen, vollständig verhindert werden. Zudem wird der Effekt der Verschiebung weiter verbessert.
Nach einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Vorbereitung eines oxidisch supraleitenden Drahts nach Anspruch 3 geschaffen. Dieses Verfahren weist die Schritte des Vorbereitens eines Litzendrahtes durch Verdrillen einer Vielzahl von Litzen auf, die jeweils durch Metallbeschichten eines oxidischen Supraleiters oder Rohmaterialpulvers dafür, Flachpressen des vorbereiteten Litzendrahtes und mehrfach wiederholtes Rollen und Wärmebehandeln bei mindestens 800ºC für den flachgepressten Litzendraht gebildet werden.
Insbesondere wird eine Vielzahl von runden drahtartigen Litzen, die jeweils durch Metallbeschichten eines oxidischen Supraleiters oder Rohmaterialpulvers dafür gebildet werden, die nicht als Drähte gesintert werden, vorbereitet. Dann wird die Vielzahl von Einzeldrähten verdrillt, um einen Litzendraht vorzubereiten. Bezüglich der Anzahl von verdrillten Litzen können beispielsweise drei, sieben oder zwölf Litzen verdrillt werden.
Dieser Litzendraht wird flachgepresst und danach weiter gerollt, wodurch supraleitende Filamente, die kreisförmige Querschnitte aufweisen, die in den Litzen vorgesehen sind, in die Form von flachen Platten verformt werden können, die ein hohes Seitenverhältnis aufweisen. Die Dimensionen der supraleitenden Filamente liegen bevorzugt in den Bereichen von 0,1 bis 100 um in der Dicke und 1 um bis 1 mm in der Breite. Beim Flachpressen können die supraleitenden Filamente gleichzeitig durch Anwendung von rollenden Lasten von oberhalb und unterhalb des Drahts verformt werden.
Danach wird der Schritt der Durchführung des Rollens und einer Hitzebehandlung mindestens zweimal durchgeführt, wodurch ein oxidisch supraleitender Draht, in dem die Litzen vollständig verschoben sind, erhalten werden kann, um ihn in einem Wechselstromdraht anzuwenden.
In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung werden die jeweiligen Filamente sowohl einer Verdrillung als auch einem Rollen unterzogen. Im erfindungsgemäßen Draht sind daher die Impedanzen der jeweiligen Filamente durch Verdrillen vereinheitlicht. Auch wenn der Draht einen Wechselstrom trägt, kann daher der Strom gleichförmig in die jeweiligen Filamente eingespeist werden. Weiterhin werden Verbindungsströme zwischen den Filamenten unterdrückt, um effektiv einen Wechselstromverlust zu verringern. Wenn die Oberflächen der Drähte isoliert sind, ist es möglich, die Verbindungsströme weiter zu unterdrücken und den Wechselstromverlust weiter zu verringern.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird der flachgepresste Litzendraht gerollt und wärmebehandelt. Daher kann eine hohe kritische Stromdichte auch erreicht werden, indem die Kornbindung verstärkt wird, die durch die Verzerrung bei der Bildung des Litzendrahtes aufgebrochen wird, und indem eine gestörte Orientierung regularisiert wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es weiterhin ebenfalls möglich, einen flachgepressten Mehrfachlitzendraht vorzubereiten, indem eine Vielzahl von Primärlitzendrähten verdrillt wird, die jeweils durch Verdrillen einer Vielzahl von Litzen erhalten werden. Bezüglich der Anzahl von verdrillten Litzendrähten können beispielsweise neun Primärlitzendrähte verdrillt werden.
Es ist besonders wichtig, den Verdrillschritt mehrfach auszuführen, um die vorstehend erwähnten Effekte zu erhalten, wenn die Anzahl der Litzen, die zum Zweck des Erhaltens einer hohen Kapazität verdrillt werden, erhöht wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird weiterhin ein Litzendraht durch Stapeln und Vereinigen einer Vielzahl von bandförmigen Litzen miteinander und anschließendes Verdrillen derselben vorbereitet. Insbesondere im Fall eines silberumhüllten Bi-2223-supraleitenden Drahts ist es wichtig, bandförmige Litzen zum Erhalt einer hohen kritischen Stromdichte vorzubereiten. Das Verdrillen wird durch das Stapeln der bandförmigen Litzen aufeinander vereinfacht, um das Seitenverhältnis der Querschnitte zu verringern und diese anschließend zu verdrillen, and eine charakteristische Verschlechterung, die durch Biegeverzerrung oder ähnliches hervorgerufen wird, kann effektiv verhindert werden.
Die Litzen können beispielsweise durch ein Verfahren der Wärmebehandlung der gestapelten Litzen und Verbinden derselben miteinander durch die Diffusion von Silber, ein Verfahren des Durchführens einer Pressumformung oder ein Verfahren des Stapelns der Litzen in einem flachen Rohr miteinander vereinigt werden. Im Falle eines langen Drahts ist es effektiv, die Litzen nach dem Vereinigen miteinander drahtzuziehen und zu verdrillen.
Die bandförmigen Litzen werden bevorzugt vor dem Verdrillen zunächst wärmebehandelt. Es ist möglich, die Kornbindung des oxidischen Supraleiters zu verstärken, um eine hohe kritische Stromdichte zu erhalten, indem nach dem Bilden des oxidischen Supraleiters durch diese Wärmebehandlung eine weitere Wärmebehandlung und der Schritt des Verdrillens etc. durchgeführt wird.
Das Verfahren weist weiterhin einen Schritt auf, in welchem zunächst der äußere Umfang der Litzen vor dem Verdrillen mit einem inorganischen Isoliermaterial umhüllt wird.
Die Deckschichten, die aus einem inorganischen Isoliermaterial bestehen, können beispielsweise durch ein Verfahren der Anwendung einer Lösung gebildet werden, in der ein Pulver eines oxidischen Isoliermaterials wie Al&sub2;O&sub3; auf die äußeren Oberflächen der Litzen dispergiert wird.
Alternativ können Deckschichten, die aus einem Metall wie Mg oder Cu bestehen, auf den äußeren Umfangsflächen der Litzen so gebildet werden, dass diese Schichten danach oxidiert werden, um Deckschichten zu bilden, die aus einem oxidischen Isoliermaterial wie MgO oder CuO bestehen. Insbesondere kann eine hervorragende Verarbeitbarkeit durch Durchführen eines Oxidationsschritts nach dem Rollen des Litzendrahtes erhalten werden. Mg oder Cu sind besser verformbar als MgO oder CuO, und daher kann der Litzendraht beim Oxidieren der Deckschichten nach dem Durchführen des Verdrillens und Rollens in eine bessere Form gepresst und gerollt werden.
Nach der vorliegenden Erfindung weist das Verfahren vorzugsweise weiterhin einen Schritt auf, in welchem der flachgepresste Litzendraht vor dem Rollen mit einem Metall beschichtet wird.
Wenn die äußerste Schicht eines flachgepressten Mehrfachlitzendrahtes so dünn ist, dass supraleitende Filamente durch den nachfolgenden Rollschritt hervortreten könnten, wird der Litzendraht vorzugsweise zuvor mit einem Metall überzogen.
Metalldeckschichten können weiterhin auf den äußeren Umfangsflächen der Litzen gebildet werden, die mit einem Metall wie Silber oder einer Silberlegierung umhüllt sind, indem eine Metallbeschichtung auf der Oberfläche des flachgepressten Mehrfachlitzendrahtes durchgeführt wird oder dieser in ein flaches Metallrohr eingebracht wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist weiterhin jede Litze bevorzugt ein Multifilamentdraht, der durch Einbetten einer Vielzahl von Supraleitern in eine Metallmatrix gebildet wird. Aufgrund von einer Vielzahl von in jeder Litze vorgesehenen supraleitenden Filamenten wird die Flexibilität des Drahts erhöht.
Gemäß der vorliegenden Erfindung werden die Litzen selbst bevorzugt einer Verdrillung unterworfen. Aufgrund einer solchen Verdrillung der Litzen selbst werden Bindungsverluste und Wirbelstromverluste verringert, wodurch im Ergebnis Wechselstromverluste verringert werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung weist das Verfahren vorzugsweise weiterhin einen Schritt der vorübergehenden Wärmebehandlung des flachgepressten Litzendrahtes vor dem Rollen auf. Die Verarbeitbarkeit beim Rollen kann durch eine Wärmebehandlung des flachgepressten Litzendrahtes bei ungefähr 800ºC, um die Litzen miteinander durch Diffusion zu verbinden, verbessert werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird weiterhin ein Schritt des Wickelns von Litzen um einen Kern eines flachgepressten Litzendrahtes und Flachpressens derselben bevorzugt eine Vielzahl von Malen wiederholt.
Ein Draht, der niedrige Verluste und eine hohe Kapazität aufweist, kann durch mehrfaches Wiederholen des Verdirllens und Flachpressens erhalten werden. Ein solcher Draht ist als ein Material zum Bilden eines kompakten Kabelleiters, der niedrige Verluste und eine hohe Kapazität aufweist, geeignet.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein oxidisch supraleitender Kabelleiter geschaffen. Dieser oxidisch supraleitende Kabelleiter wird durch Zusammenfügen von oxidisch supraleitenden Kabeln auf einem zylindrischen Formteil gebildet. Jeder oxidisch supraleitende Draht ist ein flachgepresster Litzendraht, der durch Verdrillen einer Vielzahl von metallbeschichteten, aus einem oxidischen Supraleiter bestehenden Litzen gebildet wird. Dieser flachgepresste Litzendraht weist einen rechteckigen Querschnitt auf, wobei ein Querschnitt jeder Litze, die den flachgepressten Litzendraht bildet, ein Seitenverhältnis von mindestens 2 aufweist.
In einem Einzelschichtkabelleiter, der beispielsweise durch Zusammenfügen von oxidisch supraleitenden Drähten auf einem Formteil in einer Einzelschicht gebildet wird, werden alle Litzen verschoben, um Positionen einzunehmen, die einander elektromagnetisch vollständig äquivalent sind, wodurch die Stromverteilung in dem Leiter so gleichförmig gemacht wird, dass eine Erhöhung des Wechselstromverlusts aufgrund einer Drift verhindert werden kann. Wenn Drähte spiralförmig auf ein Formteil gewickelt werden, ist es andererseits zweckmäßig, den Leiter in einer Zweilagenstruktur auszubilden, so dass erste und zweite Lagen in entgegengesetzten Richtungen gewickelt werden, um eine magnetische Feldkomponente entlang der Längsrichtung des Leiters auszulöschen. Daher kann eine durch Impedanzunterschiede zwischen den Schichten hervorgerufene Drift ebenso wie der daraus folgende Wechselstromverlust im Vergleich zu einem Mehrschichtleiter durch Ausbilden des Leiters in einer Einzel- oder Zweilagenstruktur minimiert werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung erhält man wie vorstehend beschrieben einen metallumhüllten oxidisch supraleitenden Draht mit einer hohen kritischen Stromdichte, der einen Strom mit geringen Verlusten übertragen kann.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es weiterhin auch möglich, den kritischen Strom pro Draht über 100 A zu erhöhen, indem die Anzahl der Einzellitzen und der Grad der Verdrillung, d. h. die Anzahl der Verdrillungen, erhöht werden, so dass der erfindungsgemäße Draht praktisch für ein oxidisch supraleitendes Kabel oder einen Supraleitermagnet verwendet werden kann, der genutzt wird, um einen hochkapazitiven Wechselstrom zu tragen.
Die vorstehenden und anderen Aufgaben, Eigenschaften, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachstehenden genauen Beschreibung der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen noch deutlicher.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHUNG

Fig. 1 ist ein Querschnitt, der ein Zwischenprodukt in einem Schritt der Vorbereitung eines oxidisch supraleitenden Drahts nach Beispiel 1 zeigt;
Fig. 2 ist ein Querschnitt, der die Struktur des oxidisch supraleitenden Drahts nach Beispiel 1 zeigt;
Fig. 3 ist ein Querschnitt, der ein Zwischenprodukt in einem Schritt der Vorbereitung eines oxidisch supraleitenden Drahts nach Beispiel 5 zeigt;
Fig. 4 ist ein Querschnitt, der ein Zwischenprodukt in einem anderen Schritt der Vorbereitung eines oxidisch supraleitenden Drahts nach Beispiel 5 zeigt;
Fig. 5 ist ein Querschnitt, der die Struktur eines anderen beispielhaften oxidisch supraleitenden Drahts nach Beispiel 5 zeigt;
Fig. 6 ist ein Querschnitt, der die Struktur einer Litze zeigt, die einen oxidisch supraleitenden Draht nach Beispiel 6 bildet;
Fig. 7 ist ein Querschnitt, der die Struktur einer Litze zeigt, die für einen oxidisch supraleitenden Draht gemäß Beispiel 7 verwendet wird;
Fig. 8 ist ein Querschnitt, der ein Zwischenprodukt in einem Schritt der Vorbereitung eines oxidisch supraleitenden Drahts nach Beispiel 7 zeigt;
Fig. 9 ist ein Querschnitt, der ein Zwischenprodukt in einem anderen Schritt der Vorbereitung eines oxidisch supraleitenden Drahts nach Beispiel 7 zeigt;
Fig. 10 ist ein Querschnitt, der die Struktur des oxidisch supraleitenden Drahts nach Beispiel 7 zeigt;
Fig. 11 ist ein Querschnitt, der ein Zwischenprodukt in einem Schritt der Vorbereitung eines oxidisch supraleitenden Drahts nach Beispiel 8 zeigt;
Fig. 12 ist ein Querschnitt, der die Struktur des oxidisch supraleitenden Drahts nach Beispiel 8 zeigt;
Fig. 13 ist eine perspektivische Ansicht, die die Struktur eines oxidisch supraleitenden Kabelleiters nach Beispiel 12 zeigt;
Fig. 14 ist ein Querschnitt, der die Struktur des oxidisch supraleitenden Kabelleiters nach Beispiel 12 zeigt; und
Fig. 15 ist ein Querschnitt, der die Struktur eines oxidisch supraleitenden Drahts nach Beispiel 13 zeigt.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

(Beispiel 1)

Bi&sub2;O&sub3;, PbO, SrCO&sub3;, CaCO&sub3; und CuO werden so miteinander vermischt, dass Bi, Pb, Sr, Ca und Cu in Mischverhältnissen von 1,81 : 0,30 : 1,92 : 2,01 : 3,03 stehen. Das gemischte Pulver wird mehrmals wärmebehandelt. Dieses Pulver wird nach jeder Wärmebehandlung zerkleinert. Das durch eine solche Wärmebehandlung und Zerkleinerung erhaltene Pulver wird weiter durch eine Kugelmühle zerkleinert, um Submikronpulver zu erhalten.
Das auf die vorstehend erwähnte Weise erhaltene Vorläuferpulver wird bei 800ºC für 2 Stunden wärmebehandelt und danach in ein Silberrohr mit 12 mm Außendurchmesser und 8 mm Innendurchmesser gefüllt. Dann wird das mit dem Pulver gefüllte Silberrohr auf 0,9 mm gezogen, um Litzen vorzubereiten. Sieben solcher Litzen werden verdrillt, um den sogenannten Primärlitzendraht vorzubereiten. Weiterhin werden 15 solcher Primärlitzendrähte verdrillt und danach formgepresst, um einen flachgepressten Sekundärlitzendraht vorzubereiten.
Fig. 1 ist eine Querschnittsansicht, die die Struktur des Sekundärlitzendrahtes zeigt, der in der vorstehend erwähnten Weise vorbereitet ist. Mit Bezug auf Fig. 1 werden 15 Primärlitzendrähte 12, die jeweils durch Verdrillen von sieben Litzen 11 gebildet werden, weiter verdrillt.
Dann wird der Sekundärlitzendraht bei 800ºC für 2 Stunden wärmebehandelt, so dass die Litzen miteinander durch Diffusionsbonden verbunden werden, und anschließend gerollt. Dann wird der Litzendraht bei 845ºC für 50 Stunden wärmebehandelt, weiterhin gerollt und anschließend bei 840ºC für 50 Stunden wärmebehandelt.
Fig. 2 ist eine Querschnittsansicht, die die Struktur eines in der vorstehend beschriebenen Weise erhaltenen oxidisch supraleitenden Drahts zeigt. Mit Bezug auf Fig. 2 weist der flachgepresste Litzendraht eine rechteckige Querschnittsform in diesem Draht auf, und jede Litze 11 weist einen flachen Querschnitt auf, der ein Seitenverhältnis (W1/T1) von ungefähr 4 aufweist.
Der in der vorstehend beschriebenen Weise erhaltene oxidisch supraleitende Draht wurde einer Messung des kritischen Stromwerts Ic in flüssigem Stickstoff unterzogen. Dieser Draht zeigte demnach einen Wert Ic von 50 A.
Wechselstromverlustwerte eines Mehrschichtleiters, der durch Stapeln von fünf Bi-basierten Ag-umhüllten Einzelfilamentdrähten gebildet wird, die einen kritischen Stromwert Ic von 10 A aufweisen, und des erfindungsgemäßen Drahts wurden durch ein elektrisches Vier-Sonden- Energieerregungsverfahren gemessen. Es wurde dabei festgestellt, dass der Wechselstromverlust des erfindungsgemäßen Drahts in einem Bereich von nicht mehr als 50 Ap kleiner als der des Mehrschichtleiters war.

(Beispiel 2)

Vorläuferpulver mit einer Zusammensetzung gleich der des Vorläuferpulvers, das in Beispiel 1 verwendet wird, das ähnlich wie in Beispiel 1 hergestellt wurde, wird bei 800ºC für 2 Stunden wärmebehandelt und anschließend in ein Silberrohr mit 12 mm Außendurchmesser und 9 mm Innendurchmesser gefüllt. Dann wird das mit dem Pulver gefüllte Silberrohr auf 0,9 mm gezogen, um Litzen vorzubereiten. Sieben solcher Litzen werden verdrillt, um den sogenannten Primärlitzendraht zu bilden. Weiterhin werden 15 solcher Primärlitzendrähte verdrillt und anschließend formgepresst, um einen flachgepressten Sekundärlitzendraht vorzubereiten.
Dann wird der Sekundärlitzendraht in ein flaches Silberrohr mit 1 mm Dicke eingebracht, bei 800ºC für 2 Stunden diffusionsgebondet und anschließend gerollt. Dann wird das Rohr bei 845ºC für 50 Stunden wärmebehandelt, weitergerollt und anschließend bei 840ºC für 50 Stunden wärmebehandelt.
In der Struktur eines in der vorstehend beschriebenen Weise erhaltenen oxidisch supraleitenden Drahts weist der flachgepresste Litzendraht eine rechteckige Querschnittsform auf, und jede Litze weist einen flachen Querschnitt auf, der ähnlich wie in Beispiel 1 ein Seitenverhältnis von ungefähr 4 aufweist.
Der auf die vorstehend beschriebene Weise erhaltene oxidisch supraleitende Draht wurde der Messung eines kritischen Stromwerts Ic in flüssigem Stickstoff unterzogen. Dieser Draht zeigte demnach einen Wert Ic von 50 A.
Wechselstromverlustwerte eines Mehrschichtleiters, der durch Stapeln von fünf Bi-basierten Ag-beschichteten Einzelfilamentdrähten gebildet wurde, die einen kritischen Stromwert Ic von 10 A aufwiesen, und des erfindungsgemäßen Drahts wurden durch ein elektrisches Vier- Sonden-Energieerregungsverfahren gemessen. Es wurde dabei festgestellt, dass der Wechselstromverlust des erfindungsgemäßen Drahts in einem Bereich von nicht mehr als 50 Ap kleiner als der des Mehrschichtleiters ist.

(Beispiel 3)

Vorläuferpulver mit einer Zusammensetzung gleich der des Vorläuferpulvers, das in Beispiel 1 verwendet wird, das ähnlich wie in Beispiel 1 hergestellt wird, wird bei 800ºC für 2 Stunden wärmebehandelt und anschließend in ein Silberrohr mit 12 mm Außendurchmesser und 9 mm Innendurchmesser gefüllt. Dann wird das mit dem Pulver gefüllte Silberrohr auf 0,9 mm gezogen, und sieben solcher Drähte werden in ein Silberrohr eingebracht und gezogen, um einen siebenadrigen Multifilamentdraht vorzubereiten. Weiterhin wird der siebenadrige Multifilamentdraht mit einem Wicklungsschritt von 20 mm verdrillt. Sieben Litzen, die aus solchen verdrillten siebenadrigen Multifilamentdrähten bestanden, werden verdrillt, um den sogenannten Primärlitzendraht vorzubereiten. Weiterhin werden 15 solcher Primärlitzendrähte verdrillt und anschließend formgepresst, um einen flachgepressten Sekundärlitzendraht vorzubereiten.
Dann wird dieser Sekundärlitzendraht in ein flaches Silberrohr mit 1 mm Dicke eingebracht, bei 800ºC für 2 Stunden einem Diffusionsbonden unterzogen und anschließend gerollt. Dann wird das Rohr bei 845ºC für 50 Stunden wärmebehandelt, weitergerollt und anschließend bei 840ºC für 50 Stunden wärmebehandelt.
In der Struktur eines auf die vorstehend erwähnte Weise erhaltenen oxidisch supraleitenden Drahts weist der flachgepresste Litzendraht eine rechteckige Querschnittsform ähnlich wie in Beispiel 1 auf, und jede Litze weist einen flachen Querschnitt mit einem Seitenverhältnis von ungefähr 5 auf.
Dann wird der auf die vorstehend erwähnte Weise erhaltene oxidisch supraleitende Draht der Messung eines kritischen Stromwerts Ic in flüssigem Stickstoff unterzogen.
Der erfindungsgemäße Draht zeigte demnach einen Wert Ic von 40 A.
Wechselstromverlustwerte eines Mehrschichtleiters, der durch Stapeln von vier Bi-basierten Ag-umhüllten Einzelfilamentdrähten gebildet wurde, die einen kritischen Stromwert Ic von 10 A aufweisen, und des erfindungsgemäßen Drahts wurden durch ein elektrisches Vier-Sonden- Energieerregungsverfahren gemessen. Es wurde dabei festgestellt, dass der Wechselstromverlust des erfindungsgemäßen Drahts in einem Bereich von nicht mehr als 40 Ap kleiner als der des Mehrschichtleiters war.

(Beispiel 4)

Vorläuferpulver mit einer Zusammensetzung gleich der des Vorläuferpulvers, das in Beispiel 1 verwendet wird, das ähnlich wie in Beispiel 1 hergestellt wird, wird bei 800ºC für 2 Stunden wärmebehandelt und anschließend in ein Silberrohr mit 12 mm Außendurchmesser und 10 mm Innendurchmesser gefüllt. Sieben solcher mit dem Pulver gefüllten Silberrohre werden gezogen und weiterhin in ein Silberrohr von 12 mm Außendurchmesser und 9 mm Innendurchmesser eingebracht, um einen siebenadrigen Draht zu bilden, der anschließend auf 0,9 mm gezogen wird.
Sieben aus in der vorstehend erwähnten Weise erhaltenen siebenadrigen Drähten bestehende Litzen werden verdrillt, um den sogenannten Primärlitzendraht zu bilden. Weiterhin werden 15 solcher Primärlitzendrähte verdrillt und anschließend formgepresst, um einen flachgepressten Sekundärlitzendraht vorzubereiten.
Dann wird dieser Sekundärlitzendraht in ein flaches Silberrohr mit 1 mm Dicke eingebracht, das anschließend gerollt, bei 845ºC für 50 Stunden wärmebehandelt, weiter gerollt und anschließend bei 840ºC für 50 Stunden wärmebehandelt wird.
Im Aufbau eines in der vorstehend beschriebenen Weise erhaltenen oxidisch supraleitenden Drahts weist der flachgepresste Litzendraht ähnlich wie in Beispiel 1 eine rechteckige Querschnittsform auf, und jede Litze weist einen flachen Querschnitt mit einem Seitenverhältnis von ungefähr 5 auf.
Der auf die vorstehend erwähnte Weise erhaltene oxidisch supraleitende Draht wurde der Messung eines kritischen Stromwerts Ic in flüssigem Stickstoff unterzogen. Dieser Draht zeigte demnach einen Wert Ic von 40 A.
Wechselstromverlustwerte eines Mehrschichtleiters, der durch Stapeln von vier Bi-basierten Ag-beschichteten Einzelfilamentdrähten gebildet wurde, die einen kritischen Stromwert Ic von 10 A aufwiesen, und des erfindungsgemäßen Drahts wurden durch ein elektrisches Vier- Sonden-Energieerregungsverfahren gemessen. Es wurde dabei festgestellt, dass der Wechselstromverlust des erfindungsgemäßen Drahts in einem Bereich von nicht mehr als 40 Ap kleiner als der des Mehrschichtleiters ist.

(Beispiel 5)

Vorläuferpulver mit einer Zusammensetzung gleich der des Vorläuferpulvers, das in Beispiel 1 verwendet wird, das ähnlich wie in Beispiel 1 hergestellt wird, wird bei 800ºC für 2 Stunden wärmebehandelt und anschließend in ein Silberrohr mit 24 mm Außendurchmesser und 20 mm Innendurchmesser eingefüllt. Dann werden 61 solcher mit dem Pulver gefüllten Silberrohre in Durchmesser von 1,02 mm gezogen und weiterhin in ein Silberrohr von 24 mm Außendurchmesser und 20 mm Innendurchmesser eingebracht, das anschließend weiter auf einen Durchmesser von 1,02 mm gezogen wird, um eine Litze zu bilden. 12 solcher Litzen werden verdrillt und flachgepresst.
Fig. 3 ist eine Querschnittsansicht, die den Aufbau eines flachgepressten Litzendrahtes 52 zeigt, der in der vorstehend beschriebenen Weise erhalten wird. Mit Bezug auf Fig. 3 weist dieser Litzendraht 52 eine Breite W2 von 7,4 mm und eine Dicke T2 von 1,45 mm auf.
Dann wird dieser Draht in eine Dicke von 1 mm gerollt und anschließend bei 845ºC für 50 Stunden wärmebehandelt. Dann wird der Draht auf 0,9 mm gerollt und anschließend bei 840ºC für 50 Stunden wärmebehandelt.
Fig. 4 ist eine Querschnittsansicht, die den Aufbau eines in der vorstehend beschriebenen Weise erhaltenen reagierten flachgepressten Litzendrahtes 58 nach der vorliegenden Erfindung zeigt.
Mit Bezug auf Fig. 4 weist dieser Litzendraht 58 eine Breite W2 von 12 mm und eine Dicke T1 von 1 mm auf. Jede der Litzen 51, die den Litzendraht 58 bilden, weist ein Seitenverhältnis (W1/T1) von 4, 4 auf. Als Ergebnis einer genauen Analyse weist jedes Supraleiterfilament in jeder Litze 51 eine Breite von ungefähr 100 um und eine Dicke von ungefähr 10 um auf. Der Volumenprozentsatz einer Bi-2223-Phase liegt bei ungefähr 95%. Weiterhin weist dieser supraleitende flachgepresste Litzendraht einen kritischen Stromwert Ic von 110 A auf.
In der gesamten Beschreibung bezeichnet die Benennung "Volumenprozentsatz" das Verhältnis einer Magnetisierungsrate, die von jeder Probe in der. Praxis gezeigt wird, bezogen auf eine Magnetisierungsrate (-1/4π [emU/cc]), die gemessen wird, wenn ein Supraleiter völligen Diamagnetismus zeigt.
Fig. 5 ist eine Querschittsansicht, die den Aufbau eines anderen beispielhaften oxidisch supraleitenden Drahts 152 nach dem Rollen zeigt. Der supraleitende Draht 152, der keinerlei Lücken zwischen Litzen 151 aufweist, kann durch Rollen desselben unter einer Bedingung des Festlegens einer Querschnittsabnahme von 30 bis 40% erhalten werden, während auf seinen beiden Seiten Führungen vorgesehen sind.
Als Vergleichsbeispiel wird ein Teil, das durch Zusammenfügen von 61 Leitern und anschließendes Ziehen desselben in einen Durchmesser von 1,02 mm ähnlich dem vorstehend erwähnten Draht erhalten wird, in eine Dicke von 0,25 mm gerollt und bei 845ºC für 50 Stunden wärmebehandelt, um einen Draht vorzubereiten. Vier solcher Drähte werden gestapelt, auf eine Dicke von 0,9 mm gerollt und bei 840ºC für 50 Stunden wärmebehandelt, um einer Messung eines kritischen Stromwerts Ic unterzogen zu werden. Dieses Vergleichsbeispiel zeigt demnach einen Wert Ic von 100 A.
Weiterhin werden Wechselstromverlustwerte der vorstehend erwähnten zwei Arten von Drähten mittels eines Vier- Sonden-Energieerregungsverfahrens gemessen. Der Wechselstromverlust des flachen Litzendrahtes liegt demnach bei. 0,05 mW/m, während der des Vergleichsbeispiels 0,5 mW/m bei der Erregung mit 60 Hz und 20 Arms beträgt. Somit wurde erkannt, dass der Wechselstromverlust im erfindungsgemäßen Draht auf 1/10 verringert wurde.

(Beispiel 6)

Cr oder Ni wird auf die Oberflächen der im Beispiel 5 vorbereiteten Litzen plattiert. 12 solcher Litzen werden verdrillt und flachgepresst. Nach dem Pressen weist der Litzendraht eine Breite von 7,4 mm und eine Dicke von 1,45 mm auf. Dieser Draht wird in eine Dicke von 1 mm gerollt und anschließend bei 845ºC für 50 Stunden wärmebehandelt. Danach wird der Draht auf 0,9 mm gerollt und anschließend bei 840ºC für 50 Stunden wärmebehandelt.
Fig. 6 ist eine Querschnittsansicht, die den Aufbau jeder Litze 61 zeigt, die den in der vorstehend beschriebenen Weise erhaltenen flachgepressten Litzendraht bilden.
Mit Bezug auf Fig. 6 weist diese Litze 61 eine flache Form mit einem Seitenverhältnis (W1/T1) von 3,7 und auf ihrem äußeren Umfang eine Deckschicht 66 auf, die aus einer Cr- oder Ni-Plattierung besteht. Weiterhin wird die Litze 61 durch Einbetten von 61 Supraleiterfilamenten 65 in eine Matrix 64 gebildet, die aus Silber besteht, und jedes Filament 65 weist eine Breite W5 von ungefähr 90 um und eine Dicke T5 von ungefähr 10 um auf.
Die in Fig. 6 gezeigte Anordnung der Filamente 65 ist lediglich ein Beispiel, und die vorliegende Erfindung ist nicht notwendigerweise auf eine solche Anordnung beschränkt.
Der Volumenprozentsatz einer Bi-2223-Phase liegt bei 95% und der kritische Stromwert Ic bei 105 A.
Der durch ein elektrisches Vier-Sonden-Energieerregungsverfahren gemessene Wechselstromverlust dieses Drahts liegt bei 0,01 mW/m bei einer Energieerregung unter 20 A. Es wurde daher festgestellt, dass der Wechselstromverlust im Vergleich mit der Litze des Beispiels 1 auf 1/5 verringert wird.

(Beispiel 7)

Vorläuferpulver mit einer Zusammensetzung gleich der des Vorläuferpulvers, das in Beispiel 1 verwendet wird, das ähnlich wie in Beispiel 1 hergestellt wird, wird in ein Silberrohr mit 24 mm Außendurchmesser und 20 mm Innendurchmesser eingefüllt. 61 solcher Silberrohre werden in Durchmesser von 1,02 mm gezogen und in ein Ag-Mn-Legierungsrohr von 24 mm Außendurchmesser und 20 mm Innendurchmesser eingebracht, das anschließend auf einen Durchmesser von 1,02 mm gezogen wird. Danach wird dieser Draht mit einem Wicklungsschritt von 25 mm verdrillt und anschließend auf eine Breite von 3 mm und eine Dicke von 0,25 mm gerollt, um eine bandförmige Litze vorzubereiten.
Fig. 7 ist eine Querschnittsansicht, die den Aufbau einer in der vorstehend erwähnten Weise erhaltenen bandförmigen Litze 71 zeigt. Mit Bezug auf Fig. 7 wird diese Litze 71 gebildet, indem 61 Supraleiterfilamente 75 in eine Matrix 74, die aus Silber besteht, eingebettet werden, und eine Deckschicht 76, die aus einer Ag-Mn-Legierung besteht, wird auf deren äußeren Umfang gebildet.
Dann werden 12 in der vorstehend erwähnten Weise erhaltene bandförmige Litzen 71 wie in Fig. 8 gezeigt gestapelt und bei 840ºC für 50 Stunden wärmebehandelt. Ein auf diese Weise erhaltener Mehrschichtdraht 77 wird so flachgezogen, dass jede Seite 1 mm lang ist, und anschließend werden vier solcher Drähte wie in Fig. 9 gezeigt verdrillt und flachgepresst. Beim Pressen wird die Dicke um 10% verringert. Dieser Draht wird bei 840ºC für 50 Stunden wärmebehandelt.
Fig. 10 ist eine Querschnittsansicht, die den Aufbau eines in der vorstehend erwähnten Weise erhaltenen oxidisch supraleitenden Drahts zeigt. Mit Bezug auf Fig. 10 ist dieser Draht ein flachgepresster Litzendraht, der durch Verdrillen von vier Mehrschichtdrähten 77 gebildet wird.
Dann wird der in der vorstehenden Weise erhaltene oxidisch supraleitende Draht der Messung eines kritischen Stromwerts Ic in flüssigem Stickstoff unterzogen. Dieser Draht zeigte demnach einen Wert Ic von 50 A.
In diesem oxidisch supraleitenden Draht weist jedes supraleitende Filament eine Breite von ungefähr 30 um und eine Dicke von ungefähr 3 um auf.
Weiterhin werden Wechselstromverlustwerte des auf die vorstehend erwähnte Weise erhaltenen flachgepressten Litzendrahtes und eines 61-Leiterdrahtes, der einen kritischen Stromwert Ic von 50 A aufweist und der durch Zusammenfügen von 61 Leitern und anschließendes Ziehen, Rollen und Wärmebehandeln derselben ähnlich dem in Bezug auf Beispiel 5 vorbereiteten Vergleichsbeispiel erhalten wird, mittels eines elektrisches Vier-Sonden-Energieerregungsverfahren gemessen. Der Wechselstromverlust des flachen Litzendrahtes war demnach 0,1 mW/m, während der des Vergleichsbeispiels 4 mW/m bei der Erregung unter 20 Apeak lag. Somit wurde erkannt, dass der Wechselstromverlust im erfindungsgemäßen Draht auf 1/40 verringert wird.

(Beispiel 8)

Der bandförmige Draht 71, der in Fig. 7 gezeigt und in Beispiel 7 verwendet wird, wird für 50 Stunden bei 845ºC wärmebehandelt und anschließend in eine Dicke von 0,2 mm gerollt. Dann wird auf seiner Oberfläche eine Cr-Plattierung durchgeführt. Dann werden 12 Litzen 81 mit Cr-plattierten Oberflächen zusammengefaßt und in ein flaches Silberrohr 86 eingeführt, wie in Fig. 11 gezeigt. Ein auf diese Weise erhaltener Mehrschichtdraht 87 wird flachgezogen, so dass jede Seite 1 mm lang ist, und 12 solcher Drähte werden weiterhin verdrillt und flachgepresst. Dieser Draht wird bei 840ºC für 50 Stunden wärmebehandelt.
Fig. 12 ist eine Querschnittsansicht, die den Aufbau eines in der vorstehend beschriebenen Weise erhaltenen oxidisch supraleitenden Drahts zeigt. Mit Bezug auf Fig. 12 ist dieser Draht ein flachgepresster Litzendraht, der durch Verdrillen von 12 Mehrschichtdrähten 87 gebildet wird.
Dann wird der in der vorstehenden Weise erhaltene oxidisch supraleitende Draht der Messung eines kritischen Stromwerts Ic in flüssigem Stickstoff unterzogen. Dieser Draht zeigte demnach einen Wert Ic von 150 A.
In diesem oxidisch supraleitenden Draht weist jedes Supraleiterfilament eine Breite von ungefähr 30 um und eine Dicke von ungefähr 3 um auf.
Weiterhin werden Wechselstromverlustwerte des in der vorstehend erwähnten Weise erhaltenen flachgepressten Litzendrahtes und eines durch Stapeln von zwei 61-Leiterdrähten erhaltenen Drahts, die einen kritischen Stromwert Ic von 70 A aufweisen und die jeweils durch Zusammenfügen von 61 Leitern und anschließendes Ziehen, Rollen und Wärmebehandeln derselben ähnlich dem in Bezug auf Beispiel 5 vorbereiteten Vergleichsbeispiel erhalten werden, mittels eines elektrisches Vier-Sonden-Energieerregungsverfahren gemessen. Der Wechselstromverlust des flachen Litzendrahtes war demnach 0,2 mW/m, während der des Vergleichsbeispiels 4 mW/m bei einer Erregung unter 20 Apeak war. Somit wurde erkannt, dass der Wechselstromverlust verringert wird.

(Beispiel 9)

Zwei Arten von Drähten werden durch Plattieren der Oberflächen von Litzen mit 1,02 mm Durchmesser, die in Beispiel 5 vorbereitet werden, mit Mg und Cu in Dicken von 10 um vorbereitet. Dann werden 12 solcher Litzen verdrillt und ähnlich dem Beispiel 1 flachgepresst und anschließend zweimal einer Roll- und einer Wärmebehandlung unterzogen, um einen flachgepressten oxidisch supraleitenden Litzendraht zu bilden.
In den auf diese Weise erhaltenen Supraleiterdrähten wird Cu auf den Oberflächen der Litzen durch die zweimal wiederholte Wärmebehandlung in CuO oxidiert, während Mg ebenfalls in MgO oxidiert wird. Demnach sind die Litzen im Wesentlichen vollständig voneinander isoliert.
Dann wird für den in der vorstehend beschriebenen Weise erhaltenen oxidisch supraleitenden Draht ein kritischer Stromwert Ic in flüssigem Stickstoff gemessen. Dieser Draht zeigte demnach einen Wert Ic von 98 A. Daraus folgt, dass das Cu oder Mg bei der Wärmebehandlung vollständig oxidiert wird, so dass nur Oxidfilme von CuO oder MgO auf den Litzenoberflächen gebildet werden, wenn die Mg- oder Cu-Plattierschichten, die auf den Litzenoberflächen gebildet werden, in der Dicke ausreichend verringert werden. Somit wird bestätigt, dass die Supraleitung des Drahts durch Mg oder Cu in diesem Fall nicht beeinflußt wird.
Zudem wurde der Wechselstromverlust beim oxidisch supraleitenden Draht, der in der vorstehenden Weise erhalten wird, gemessen. Der Wechselstromverlust bei der Erregung unter 20 Apeak war demnach 0,01 mW/m im Fall der Bildung von CuO-Schichten auf den Litzenoberflächen und 0,02 mW/m im Fall der Bildung von MgO-Schichten auf den Litzenoberflächen. Es wurde dabei festgestellt, dass der Verbindungsverlust zwischen den Litzen in beiden Fällen stark verringert werden konnte.

(Beispiel 10)

Eine Lösung, die vorbereitet wird, indem Aluminiumpulver in einem organischen Lösungsmittel dispergiert wird, wird auf die Oberflächen der in Beispiel 5 vorbereiteten Litzen mit dem Durchmesser von 1,02 mm aufgebracht. Dann werden 12 solcher Litzen ähnlich wie in Beispiel 1 verdrillt und flachgepresst und anschließend zweimal einem Rollen und einer Wärmebehandlung unterzogen, um einen flachgepressten oxidisch supraleitenden Litzendraht vorzubereiten.
Im auf die vorstehende Weise erhaltenen Supraleiterdraht wird Aluminium durch die zweimal wiederholte Wärmebehandlung gleichförmig auf die Oberflächen der Litzen dispergiert. Demnach sind die Litzen im Wesentlichen vollständig voneinander isoliert.
Dann wird der in der vorstehend erwähnten Weise erhaltene oxidisch supraleitende Draht einer Messung des kritischen Stromwerts Ic in flüssigem Stickstoff unterzogen.
Dieser Draht zeigte demnach einen Wert Ic von 89 A.
Weiterhin wurde der Wechselstromverlust des in der vorstehenden Weise erhaltenen oxidisch supraleitenden Drahts gemessen. Der Wechselstromverlust bei einer Erregung unter 20 Apeak betrug demnach 0,02 mW/m, und es wurde festgestellt, dass der Verbindungsverlust zwischen den Litzen sehr stark verringert werden konnte.

(Beispiel 11)

Litzen und ein flachgepresster Litzendraht werden unter vollständig gleichen Bedingungen wie denen in Beispiel 5 vorbereitet, mit der Ausnahme, dass ein Ag-Mn- oder Ag-Au-Legierungsrohr als Hüllmaterial anstelle des Silberrohrs verwendet wird. Der erhaltene Supraleiterdraht wurde der Messung eines kritischen Stromwerts Ic in flüssigem Stickstoff und des Wechselstromverlusts bei 51 Hz und 20 Apeak unterzogen. Tabelle 1 zeigt die Ergebnisse eines Vergleichs von Eigenschaften. Tabelle 1
Mit Bezug auf Tabelle 1 wird erkannt, dass ein Bindungsverlust zwischen Litzen beträchtlich verringert wird und der Wechselstromverlust demnach verringert wird, wenn eine Silberlegierung mit hohem Widerstand für Metallbeschichtungen der Litzen genutzt wird.

(Beispiel 12)

Fig. 13 ist eine perspektivische Ansicht, die den Aufbau eines beispielhaften erfindungsgemäßen oxidisch supraleitenden Kabelleiters zeigt, und Fig. 14 ist eine Querschittsansicht desselben.
Mit Bezug auf die Fig. 13 und 14 wird dieser oxidisch supraleitende Kabelleiter durch spiralförmiges Aufbringen von oxidisch supraleitenden Drähten 58 des in Fig. 4 gezeigten Beispiels 5 auf ein Cu-Rohr 9 in zwei Schichten gebildet. Die ersten und zweiten Schichten werden jeweils in S-Wicklung (Gegenuhrzeigersinn) und Z-Wicklung (Uhrzeigersinn) aufgebracht. Der auf diese Weise erhaltene oxidisch supraleitende Kabelleiter wurde der Messung eines kritischen Stromwerts Ic in flüssigem Stickstoff unterzogen. Dieser Kabelleiter zeigte demnach einen Wert Ic von 1500 A.
Zum Vergleich werden vier Schichten von 61-Leiterdrähten, die einen kritischen Stromwert Ic von 25 A aufweisen, die jeweils durch Verbinden von 61 Leitern und anschließendes Ziehen, Rollen und Wärmebehandeln derselben ähnlich dem mit Bezug zum Beispiel 5 vorbereiteten Vergleichsdraht erhalten werden, auf ein Cu-Rohr der gleichen Größe wie oben aufgebracht, um einen Kabelleiter mit einem kritischen Stromwert Ic von 1500 A vorzubereiten. Wechselstromverlustwerte werden für diese beiden Kabelleiter gemessen. Demnach zeigte der Zweischichtlitzendrahtleiter nach der vorliegenden Erfindung einen Wert, der um zwei Größenordnungen kleiner als der des Vierschichtleiters des Vergleichsbeispiels war.

(Beispiel 13)

Der in Beispiel 5 vorbereitete in Fig. 3 gezeigte flachgepresste Litzendraht 52, der noch nicht gerollt und wärmebehandelt ist, wird als ein Kern so verwendet, dass 16 Litzen 51, die in Beispiel 5 verwendet werden, auf seine Außenseite gewickelt werden, und flachgepresst. Dieser Draht wird auf eine Dicke von 2 mm gerollt und anschließend bei 845ºC für 50 Stunden wärmebehandelt. Dann wird der Draht auf eine Dicke von 1,9 mm gerollt und anschließend bei 840ºC für 50 Stunden wärmebehandelt.
Fig. 15 ist eine Querschnittsansicht, die den Aufbau des in der vorstehenden Weise erhaltenen oxidisch supraleitenden Drahts zeigt.
Dann wurde der in der vorstehenden Weise erhaltene oxidisch supraleitende Draht der Messung eines kritischen Stromwerts Ic in flüssigem Stickstoff unterzogen. Demnach zeigte dieser Draht einen Wert Ic von 230 A.
In diesem oxidisch supraleitenden Draht weist jedes Supraleiterfilament eine Breite von ungefähr 110 um und eine Dicke von 9 um auf.
Als Vergleichsbeispiel werden 10 Drähte, die jeweils durch Verwendung von 61 Leitern und anschließendes Ziehen, Rollen und Wärmebehandeln derselben ähnlich wie in Beispiel 5 erhalten wurden, gestapelt, in eine Dicke von 2 mm gerollt und bei 840ºC für 50 Stunden wärmebehandelt, um einer Messung eines kritischen Stromwerts Ic unterzogen zu werden. Dieser Draht zeigte demnach einen Wert Ic von 250 A.
Zudem wurden Wechselstromverlustwerte der vorstehend erwähnten zwei Arten von Drähten durch ein elektrisches Vier-Sonden-Energieerregungsverfahren gemessen. Der Wechselstromverlust des flachen Litzendrahtes lag demnach bei 0,3 mW/m, während der des Vergleichsbeispiels bei Erregung unter 100 Arms 2 mW/m beträgt. Somit wurde festgestellt, dass der Wechselstromverlust verringert wurde.

(Beispiel 14)

Der in Beispiel 6 vorbereitete flachgepresste Litzendraht wird verwendet, um einen oxidisch supraleitenden Kabelleiter vorzubereiten, der den gleichen Aufbau wie Beispiel 12 aufweist. Der erhaltene oxidisch supraleitende Kabelleiter zeigt in flüssigem Stickstoff einen kritischen Stromwert Ic von 1400 A. Zudem zeigt dieser Leiter einen Wechselstromverlust, der um 100% niedriger als der des Kabelleiters nach Beispiel 12 ist.
Obwohl die vorstehenden Beispiele 1 bis 8 und 11 bis 14 keine Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung bilden, sind sie nützlich zum Verständnis der Grundlagen der Erfindung.
Obwohl die vorliegende Erfindung genau beschrieben und veranschaulicht wurde, ist es selbstverständlich, dass dies nur beispielhaft und zur Veranschaulichung geschieht und nicht zur Begrenzung gedacht ist, sondern das Gebiet der vorliegenden Erfindung nur durch die beigefügten Ansprüche beschränkt ist.

Claims

1. Oxidischer supraleitender Kabelleiter, der gebildet wird, indem oxidische Supraleiterdrähte (58) auf einem zylindrischen Former (9) angebracht werden, wobei

jeder der oxidischen Supraleiterdrähte (58) ein flachgeformter Litzendraht ist, der so durch Verdrehen einer Vielzahl von metallbeschichteten Litzen (51, 11, 71, 81), die aus einem oxidischen Supraleiter bestehen, gebildet wird, dass eine vollständig verdrillte Litzenverdrehungsstruktur geschaffen wird,

der flachgeformte Litzendraht (58) eine rechteckförmige Querschnittsform aufweist,

ein Querschnitt jeder der Litzen, die den flachgeformten Litzendraht bilden, ein Höhe-Breite-Verhältnis von mindestens 2 aufweist, wobei die Metallbeschichtungen der Litzen aus Silber oder einer Silberlegierung bestehen, und

der oxidische supraleitende Kabelleiter weiterhin Beschichtungsschichten aufweist, die aus einem Material bestehen, das einen höheren Widerstand als Silber aufweist, die so auf der gesamten äußeren Peripherie der Metallbeschichtungen jeder der Litzen gebildet werden, dass die verschiedenen Litzen vollkommen voneinander isoliert sind, wobei das Material, das einen höheren Widerstand als Silber aufweist, aus einem anorganischen isolierenden Material besteht.

2. Oxidisch supraleitender Kabelleiter nach Anspruch 1, wobei der oxidische Supraleiterdraht (58) bandförmig ist.

3. Verfahren zum Bereitstellen eines oxidischen Supraleiterdrahts, das die Schritte aufweist:

Bereitstellen eines Hauptlitzendrahts (77, 87) durch Stapeln und Integrieren einer Vielzahl von bandförmigen Litzen (71, 81), die gebildet werden, indem je ein oxidischer Supraleiter oder ein Rohmaterialpulver dafür metallbeschichtet wird und danach derselbe so verdreht wird, dass eine vollständig verdrillte Litzenverdrehungsstruktur geschaffen wird;

wobei das Verfahren weiterhin solch einen Schritt des vorherigen Beschichtens der gesamten äußeren Peripherie jeder der Litzen mit einem Material (66, 76, 86) aufweist, das aus einem anorganischen isolierenden Material besteht, dass die verschiedenen Litzen vollständig voneinander isoliert sind, bevor der Hauptlitzendraht bereitgestellt wird;

Flachformen des bereitgestellten Hauptlitzendrahts (77, 87); und

mehrfaches Wiederholen von Rollen und einer Wärmebehandlung bei mindestens 800ºC zum Zweck des Sinterns des flachgeformten Hauptlitzendrahts, wodurch ein Querschnitt jeder der Litzen, aus denen der flachgeformte Hauptlitzendraht gebildet wird, ein Höhe-Breite-Verhältnis (W1/T1) von mindestens 2 aufweist,

und ein Draht mit mehreren Litzen bereitgestellt wird, indem eine Vielzahl von bandförmigen ersten Litzen gestapelt und integriert wird und dieselbe danach verdreht wird.