JP2000348926A - 酸化物超電導コイル - Google Patents
酸化物超電導コイルInfo
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Landscapes
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 コイルの強度と冷却効率に優れた酸化物超電
導コイルを提供する。 【解決手段】 酸化物超電導テープ３とＣｕ−Ａｇ合金
テープ４とを重ね合わせた後、この積層テープ５を巻枠
２の外側にダブルパンケーキ巻きし、次いで、エポキシ
樹脂を全体に含浸して酸化物超電導コイル１を製造す
る。熱伝導性および強度特性に優れるＣｕ−Ａｇ合金テ
ープ４は、酸化物超電導コイル１に加わる最大フープス
トレスを越える耐力を有するものが使用される。
導コイルを提供する。 【解決手段】 酸化物超電導テープ３とＣｕ−Ａｇ合金
テープ４とを重ね合わせた後、この積層テープ５を巻枠
２の外側にダブルパンケーキ巻きし、次いで、エポキシ
樹脂を全体に含浸して酸化物超電導コイル１を製造す
る。熱伝導性および強度特性に優れるＣｕ−Ａｇ合金テ
ープ４は、酸化物超電導コイル１に加わる最大フープス
トレスを越える耐力を有するものが使用される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は超電導コイルの製造
方法に関し、特に大きな電磁力が加わる電力貯蔵機器、
発電機、モータ、限流器、変圧器等の高磁界用に適した
酸化物超電導コイルの改良に関する。
方法に関し、特に大きな電磁力が加わる電力貯蔵機器、
発電機、モータ、限流器、変圧器等の高磁界用に適した
酸化物超電導コイルの改良に関する。
【０００２】
【従来技術】酸化物超電導線材を用いた超電導コイルの
大型化に伴い、電磁力対策が重要な問題となってきてい
る。
大型化に伴い、電磁力対策が重要な問題となってきてい
る。
【０００３】即ち、酸化物超電導テープをコイル化し、
それを高磁界発生用のインサ−トコイルとして使用する
と、このコイルには大きな電磁力がかかる。しかしなが
ら、酸化物超電導線材は、その強度特性が低いため、こ
の電磁力によって特性が劣化する。また、電磁力により
超電導線が動いてコイルがクエンチするという問題を発
生する。
それを高磁界発生用のインサ−トコイルとして使用する
と、このコイルには大きな電磁力がかかる。しかしなが
ら、酸化物超電導線材は、その強度特性が低いため、こ
の電磁力によって特性が劣化する。また、電磁力により
超電導線が動いてコイルがクエンチするという問題を発
生する。
【０００４】このような問題の発生を防ぐために、従
来、次のようにしてコイルを固定することが行われてい
る。
来、次のようにしてコイルを固定することが行われてい
る。
【０００５】まず、酸化物超電導テープを例えばステン
レスのような補強テープと重ね合わせて巻回し、コイル
形状とした後、エポキシ樹脂のような熱硬化性樹脂を各
テープ間の隙間に含浸せしめた後、所定温度で熱処理を
施して樹脂を熱硬化することにより各テープを固定す
る。
レスのような補強テープと重ね合わせて巻回し、コイル
形状とした後、エポキシ樹脂のような熱硬化性樹脂を各
テープ間の隙間に含浸せしめた後、所定温度で熱処理を
施して樹脂を熱硬化することにより各テープを固定す
る。
【０００６】しかしながら、以上の従来のコイル製造方
法には次のような問題がある。即ち、ステンレス等の補
強テープは熱伝導率が低いため、冷凍機により冷却した
場合に冷却効率が低下し、別途コイルの冷却方法につい
て、コイル内部およびコイル外周部に冷却板を配置する
等の対策を講ずる必要があり、コイル形状が複雑とな
り、その外径も大きくなる上、コストも増加する等の問
題がある。
法には次のような問題がある。即ち、ステンレス等の補
強テープは熱伝導率が低いため、冷凍機により冷却した
場合に冷却効率が低下し、別途コイルの冷却方法につい
て、コイル内部およびコイル外周部に冷却板を配置する
等の対策を講ずる必要があり、コイル形状が複雑とな
り、その外径も大きくなる上、コストも増加する等の問
題がある。
【０００７】また、酸化物超電導テープ自体の強度をシ
ース材料の選択により向上させることも検討されてい
る。
ース材料の選択により向上させることも検討されてい
る。
【０００８】しかしながら、テープ自体の強度を向上さ
せるためには、シース材料の高強度材料への変更が必要
であり、超電導特性を低下させることなく、このような
材料変更を行うことには限界がある。
せるためには、シース材料の高強度材料への変更が必要
であり、超電導特性を低下させることなく、このような
材料変更を行うことには限界がある。
【０００９】以上のような理由から、現在では、酸化物
超電導テープと補強テープと重ね合わせて巻回してコイ
ル形状とした後、熱硬化性樹脂で硬化させる方法が一般
的に採用されている。
超電導テープと補強テープと重ね合わせて巻回してコイ
ル形状とした後、熱硬化性樹脂で硬化させる方法が一般
的に採用されている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来の酸化
物超電導コイルの問題を解決するためになされてもの
で、簡単な構造で、かつコンパクトなコイル形状を有
し、かつコイルの強度と冷却効率に優れた酸化物超電導
コイルを提供することをその目的とする。
物超電導コイルの問題を解決するためになされてもの
で、簡単な構造で、かつコンパクトなコイル形状を有
し、かつコイルの強度と冷却効率に優れた酸化物超電導
コイルを提供することをその目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の酸化物超電導コイルは、酸化物超電導テ
ープとＣｕ−Ａｇ合金テープとを重ね合わせて巻回する
ようにしたものである。また、この酸化物超電導テープ
とＣｕ−Ａｇ合金テープとを重ね合わせて巻回した巻回
層を熱硬化性樹脂で含浸し、硬化させるようにすること
もできる。
めに、本発明の酸化物超電導コイルは、酸化物超電導テ
ープとＣｕ−Ａｇ合金テープとを重ね合わせて巻回する
ようにしたものである。また、この酸化物超電導テープ
とＣｕ−Ａｇ合金テープとを重ね合わせて巻回した巻回
層を熱硬化性樹脂で含浸し、硬化させるようにすること
もできる。
【００１２】以上のＣｕ−Ａｇ合金テープは、熱伝導率
が大きいため冷却効率に優れ、また、Ａｇ濃度を選択す
ることによりステンレスと同等以上の強度を得ることが
できる。 Ａｇ濃度は、使用目的に応じて調節し、これ
により必要な強度を自由に選択することができる。
が大きいため冷却効率に優れ、また、Ａｇ濃度を選択す
ることによりステンレスと同等以上の強度を得ることが
できる。 Ａｇ濃度は、使用目的に応じて調節し、これ
により必要な強度を自由に選択することができる。
【００１３】また、Ｃｕ−Ａｇ合金テープは可撓性に優
れるため、コイル巻き作業も容易に行うことができる。
れるため、コイル巻き作業も容易に行うことができる。
【００１４】上記の発明において、Ｃｕ−Ａｇ合金テー
プの強度は、外部磁界と通電電流値およびコイル形状で
規定される最大フープストレスよりも大きい耐力を有す
るように選択され、これはＡｇ濃度の調節により得られ
る。
プの強度は、外部磁界と通電電流値およびコイル形状で
規定される最大フープストレスよりも大きい耐力を有す
るように選択され、これはＡｇ濃度の調節により得られ
る。
【００１５】
【発明の実施の形態】図１は本発明の酸化物超電導コイ
ルの一実施の形態を示した斜視図である。
ルの一実施の形態を示した斜視図である。
【００１６】同図において、１は酸化物超電導コイル、
２は巻枠、３は酸化物超電導テープ、４はＣｕ−Ａｇ合
金テープである。
２は巻枠、３は酸化物超電導テープ、４はＣｕ−Ａｇ合
金テープである。
【００１７】この酸化物超電導コイル１は、酸化物超電
導テープ３とＣｕ−Ａｇ合金テープ４とを重ね合わせた
後、この積層テープ５を巻枠２の外側にダブルパンケー
キ巻きし、次いで、エポキシ樹脂を全体に含浸して製造
される。
導テープ３とＣｕ−Ａｇ合金テープ４とを重ね合わせた
後、この積層テープ５を巻枠２の外側にダブルパンケー
キ巻きし、次いで、エポキシ樹脂を全体に含浸して製造
される。
【００１８】この場合、酸化物超電導テープ３の臨界引
張応力値（超電導テープに加える引張応力値を増加して
いったときに臨界電流値が劣化するときの引張応力値）
は通常数十ＭＰａ程度であるため、酸化物超電導コイル
１に加わる最大フープストレスを越える耐力を有するＣ
ｕ−Ａｇ合金テープ４が使用される。この最大フープス
トレスは、外部磁界と通電電流値およびコイル形状で規
定される。
張応力値（超電導テープに加える引張応力値を増加して
いったときに臨界電流値が劣化するときの引張応力値）
は通常数十ＭＰａ程度であるため、酸化物超電導コイル
１に加わる最大フープストレスを越える耐力を有するＣ
ｕ−Ａｇ合金テープ４が使用される。この最大フープス
トレスは、外部磁界と通電電流値およびコイル形状で規
定される。
【００１９】
【実施例】以下、本発明の一実施例について説明する。
【００２０】実施例 （イ）酸化物超電導テープの製造 幅４ｍｍ、厚さ１５μｍのＡｇ−０．２２ａｔ％Ｍｇ合
金からなるバリア材の片面にＢｉ系（２２１２）相（Ｂ
ｉ：Ｓｒ：Ｃａ：Ｃｕ＝２：２：１：２の元素数比を有
するＢｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ系酸化物超電導体）を
構成する元素を所定の比率で含むペーストを５０μｍの
厚さに塗布して積層板（Ａ）を形成し、一方、幅４ｍ
ｍ、厚さ２０μｍのＡｇ基板上にＢｉ系（２２１２）相
を構成する元素を所定の比率で含むペーストを５０μｍ
の厚さに塗布して積層板（Ｂ）を形成した。
金からなるバリア材の片面にＢｉ系（２２１２）相（Ｂ
ｉ：Ｓｒ：Ｃａ：Ｃｕ＝２：２：１：２の元素数比を有
するＢｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ系酸化物超電導体）を
構成する元素を所定の比率で含むペーストを５０μｍの
厚さに塗布して積層板（Ａ）を形成し、一方、幅４ｍ
ｍ、厚さ２０μｍのＡｇ基板上にＢｉ系（２２１２）相
を構成する元素を所定の比率で含むペーストを５０μｍ
の厚さに塗布して積層板（Ｂ）を形成した。
【００２１】この超電導ペーストは、Ｂｉ2Ｏ3、ＳｒＣ
Ｏ3、ＣａＣＯ3およびＣｕＯの各粉末を、Ｂｉ：Ｓｒ：
Ｃａ：Ｃｕ＝２：２：１：２の元素数比で配合し有機バ
インダーで混合したものである。
Ｏ3、ＣａＣＯ3およびＣｕＯの各粉末を、Ｂｉ：Ｓｒ：
Ｃａ：Ｃｕ＝２：２：１：２の元素数比で配合し有機バ
インダーで混合したものである。
【００２２】次に、積層板（Ａ）のペースト層の上側に
積層板（Ｂ）の３本をバリア材およびＡｇ基板とペース
ト層とが交互に位置するように配置した後、この外側を
幅１０ｍｍ、厚さ２０μｍのＡｇ−０．２２ａｔ％Ｍｇ
合金からなるフォイルで包囲した。このとき、フォイル
の突合わせ部分がバリア材側に位置するようにフォイル
で包囲した。
積層板（Ｂ）の３本をバリア材およびＡｇ基板とペース
ト層とが交互に位置するように配置した後、この外側を
幅１０ｍｍ、厚さ２０μｍのＡｇ−０．２２ａｔ％Ｍｇ
合金からなるフォイルで包囲した。このとき、フォイル
の突合わせ部分がバリア材側に位置するようにフォイル
で包囲した。
【００２３】次いで、８６０℃で３０時間の予備焼成し
た後、冷間圧延加工を施した。
た後、冷間圧延加工を施した。
【００２４】その後、８９０℃の部分溶融温度域に加熱
した後、冷却速度１℃／ｈｒで徐冷して、幅５．０ｍ
ｍ、厚さ０．１８ｍｍの酸化物超電導テープを製造し
た。
した後、冷却速度１℃／ｈｒで徐冷して、幅５．０ｍ
ｍ、厚さ０．１８ｍｍの酸化物超電導テープを製造し
た。
【００２５】この酸化物超電導テープの臨界引張応力値
は、４０ＭＰａであった。
は、４０ＭＰａであった。
【００２６】（ロ）酸化物超電導コイルの製造 上記の酸化物超電導テープと厚さ０．１６ｍｍ、幅５．
０ｍｍのＣｕ−０．０６ａｔ％Ａｇ合金テープとを重ね
合わせ、これを巻枠上にダブルパンケーキ状に巻回して
外径φ１６０ｍｍ、内径φ７０ｍｍのコイルを形成した
後、エポキシ樹脂を含浸して酸化物超電導コイルを製造
した。上記のＣｕ−Ａｇ合金テープの０．２％耐力は、
２８０ＭＰａであった。
０ｍｍのＣｕ−０．０６ａｔ％Ａｇ合金テープとを重ね
合わせ、これを巻枠上にダブルパンケーキ状に巻回して
外径φ１６０ｍｍ、内径φ７０ｍｍのコイルを形成した
後、エポキシ樹脂を含浸して酸化物超電導コイルを製造
した。上記のＣｕ−Ａｇ合金テープの０．２％耐力は、
２８０ＭＰａであった。
【００２７】（ハ）コイルの励磁 以上のようにして製造した超電導コイルを液体ヘリウム
中に浸漬し、通電電流３００Ａの条件で外部磁界下で励
磁した。
中に浸漬し、通電電流３００Ａの条件で外部磁界下で励
磁した。
【００２８】励磁中に超電導コイルに発生する最大フー
プストレスは２５０ＭＰａであった。 外部磁界２〜１
４Ｔ（平均応力：計算値２４．６〜１７２．０ＭＰａ）
では、励磁中および励磁後も超電導コイルに異常は認め
られなかった。
プストレスは２５０ＭＰａであった。 外部磁界２〜１
４Ｔ（平均応力：計算値２４．６〜１７２．０ＭＰａ）
では、励磁中および励磁後も超電導コイルに異常は認め
られなかった。
【００２９】比較例１ 実施例で使用したＣｕ−Ａｇ合金テープに代えて、同サ
イズのＳＵＳ３０４テープを用いた他は、実施例と同様
の方法により酸化物超電導コイルを製造した。
イズのＳＵＳ３０４テープを用いた他は、実施例と同様
の方法により酸化物超電導コイルを製造した。
【００３０】以上のようにして製造した超電導コイルを
実施例と同様の方法により励磁した。 外部磁界２〜１
４Ｔ（平均応力：計算値２４．６〜１７２．０ＭＰａ）
では、励磁中および励磁後も超電導コイルに異常は認め
られなかった。
実施例と同様の方法により励磁した。 外部磁界２〜１
４Ｔ（平均応力：計算値２４．６〜１７２．０ＭＰａ）
では、励磁中および励磁後も超電導コイルに異常は認め
られなかった。
【００３１】比較例２ 実施例と同様の方法により製造した酸化物超電導テープ
を、巻枠上にダブルパンケーキ状に巻回して外径φ１６
０ｍｍ、内径φ７０ｍｍのコイルを形成した後、エポキ
シ樹脂を含浸して酸化物超電導コイルを製造した。
を、巻枠上にダブルパンケーキ状に巻回して外径φ１６
０ｍｍ、内径φ７０ｍｍのコイルを形成した後、エポキ
シ樹脂を含浸して酸化物超電導コイルを製造した。
【００３２】次いで、実施例と同様の方法により励磁し
た。
た。
【００３３】その結果、外部磁界４Ｔ（平均応力：計算
値４９．２ＭＰａ）で超電導コイルが破壊した。
値４９．２ＭＰａ）で超電導コイルが破壊した。
【００３４】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、酸
化物超電導テープとＣｕ−Ａｇ合金テープとを重ね合わ
せて巻回したことにより、簡単な構造でかつコンパクト
なコイル形状を有し、かつコイルの強度と冷却効率に優
れた酸化物超電導コイルを得ることができる。
化物超電導テープとＣｕ−Ａｇ合金テープとを重ね合わ
せて巻回したことにより、簡単な構造でかつコンパクト
なコイル形状を有し、かつコイルの強度と冷却効率に優
れた酸化物超電導コイルを得ることができる。
【図１】本発明の酸化物超電導コイルの一実施例を示す
斜視図である。
斜視図である。
１………酸化物超電導コイル ２………巻枠 ３………酸化物超電導テープ ４………Ｃｕ−Ａｇ合金テープ
Claims (4)
- 【請求項１】酸化物超電導テープとＣｕ−Ａｇ合金テー
プとを重ね合わせて巻回したことを特徴とする酸化物超
電導コイル。 - 【請求項２】酸化物超電導テープとＣｕ−Ａｇ合金テー
プとを重ね合わせて巻回した巻回層を熱硬化性樹脂で含
浸し、硬化させたことを特徴とする酸化物超電導コイ
ル。 - 【請求項３】Ｃｕ−Ａｇ合金は、外部磁界と通電電流値
およびコイル形状で規定される最大フープストレスより
も大きい耐力を有することを特徴とする請求項１または
２記載の酸化物超電導コイル。 - 【請求項４】酸化物超電導テープは、マトリックス内に
Ｂｉ系（２２１２）相をフィラメント状に配置したこと
を特徴とする請求項１乃至３いずれか１項記載の酸化物
超電導コイル。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15730599A JP2000348926A (ja) | 1999-06-04 | 1999-06-04 | 酸化物超電導コイル |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15730599A JP2000348926A (ja) | 1999-06-04 | 1999-06-04 | 酸化物超電導コイル |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000348926A true JP2000348926A (ja) | 2000-12-15 |
Family
ID=15646772
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15730599A Pending JP2000348926A (ja) | 1999-06-04 | 1999-06-04 | 酸化物超電導コイル |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000348926A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP2010267550A (ja) * | 2009-05-15 | 2010-11-25 | Toshiba Corp | 離形材付き高温超電導線材および超電導コイル |
| JP2010267887A (ja) * | 2009-05-15 | 2010-11-25 | Toshiba Corp | 高温超電導パンケーキコイルおよび高温超電導コイル |
| JP2012250032A (ja) * | 2011-05-31 | 2012-12-20 | General Electric Co <Ge> | クライオスタット熱負荷を低減するための貫通チューブアセンブリ |
| JP2014241384A (ja) * | 2013-06-12 | 2014-12-25 | 中部電力株式会社 | 超電導パンケーキコイル装置及びその製造方法 |
| KR20160038569A (ko) * | 2014-09-30 | 2016-04-07 | 한국전기연구원 | 고온초전도 팬케이크 코일의 제작 방법 |
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-
1999
- 1999-06-04 JP JP15730599A patent/JP2000348926A/ja active Pending
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