JP2003523602A - 高温超伝導体の絶縁方法並びにその使用 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 酸化物高温超伝導材料を含む超伝導体（５）を、熱可塑性絶縁材料でその全側面を被覆する方法を提供する。導体を進行方向（ｖ）に延びる案内溝（３）から送り出し、その排出口（８）が導体の全側面を間隔をおいて囲むノズル（２）から、溶融した熱可塑性絶縁材料（６）から成る溶融ホース（９）を進行方向に押し出し、この導体の前進につれて溶融ホースを伸張し、この導体表面を被覆し、こうして導体表面上に施した溶融ホースを冷却して固化させる。本方法を用い、特にテープ状高温超伝導体の被覆する。熱可塑性絶縁材料としては、２００〜５００℃、特に２２０〜４５０℃の処理温度で加工できる材料を選択する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 未公開の国際特許出願第００／１１６８４号明細書は、高温超伝導材料を含む
少なくとも１つの超伝導体に、プラスチック製電気絶縁材料から成る被覆を全側
面に形成する方法を対象とするものである。この提案の方法は、 −この導体を進行方向に延びる案内溝から送り出し、 −その排出口が導体の全側面を間隔をおいて囲むノズルから、溶融した熱可塑性 絶縁材料から成る溶融ホースを進行方向に押し出し、 −この導体の前進に伴い溶融ホースを伸張させて、この導体表面を覆い、かつ −こうして導体表面上に施した溶融ホースを冷却することにより固化させる ことを特徴とし、導体の超伝導特性を実質的に損なわない処理温度で連続した被
覆プロセスを行うものである。この提案の方法は、少なくとも３、有利には少な
くとも１０のアスペクト比を有する、特にテープ状超伝導体を被覆するために使
用されるものである。

【０００２】 工業用超伝導体は、機械、変圧器、磁石又はケーブルの巻線のような電気的装
置で使用できるように、一般に電気絶縁せねばならない。この種の要件は、特に
酸化物高温超伝導材料（HTＳ材料）を使用する導体にも該当する。その際円形の
断面を有するワイヤ状及び特に長方形の断面を有するテープ状のこの種のHTＳ導
体は、導体に簡単に実施できる方法で連続して絶縁被覆を施すことができねばな
らない。その際この方法は、単一の導体を絶縁するのと同様、超伝導の個々の導
体から組立てられた多重導体の形のHTＳ導体構造或いは超伝導性及び常伝導性の
部分を有する複合導体の絶縁にも適していなければならない。

【０００３】 連続的工程でHTＳ材料を使った超伝導体又は超伝導構造の全側面に絶縁性の被
覆を設けることができる、工業的規模で実現されている方法はこれ迄知られてい
ない。これは、とりわけ目下注目のHTＳ導体の概念が、超伝導技術において実践
されている絶縁処理の観点から、好ましくない高いアスペクト比（即ち導体の厚
さに対する幅の割合）を有するテープ状であることに起因する。即ちこの種の導
体を、公知の方法で一様に、かつ薄厚に絶縁材料で被覆することは極めて困難で
ある。そのため欧州特許第０２９２１２６号明細書に記載のHTＳ導体の場合、そ
の被覆は比較的厚く行われている。

【０００４】 古典的な塗装法は、導体を循環させて浸漬浴に通す場合、相応の方向変換ロー
ラを介して何回も方向変換することから、これらの方法に必要な高い処理温度と
臨界を超える曲げ負荷の結果として導体の電流の低下を引き起こすため、これま
でHTＳ導体には除外されてきた。

【０００５】 例えば磁石の巻線に公知のテープ状のHTSテープ導体を使用できるよう、これ
迄は例えば「カプトン（Kapton）」の商品名で公知の、例えば５０μmの厚さを
持つ特殊な芳香族ポリアミドから成る別個の絶縁箔をテープ導体 と一緒に巻い
てきた。従って巻線の覆覆を作るため、導体の巻込み装置の他に、巻線の各層又
は巻線間を絶縁すべく、付加的に絶縁箔用に相応しい装置を備えねばならない。
その場合、導体が絶縁箔により完全に被覆されないと言う問題が生じる。更に各
導体層間だけに各々分離層が存在し、側方の導体縁部が絶縁されない儘になる。
これら範囲にも確実な絶縁を保証するには、巻線を注型樹脂でモールドするか、
又は箔を側方に突出させ、各導体縁部を越えて導体間の短絡を阻止するような幅
広の絶縁箔を使用する必要が生ずる。しかし導体と絶縁箔の並列巻込みを可能に
するための、この位置決め費用はかなり高額なものとなる。

【０００６】 その他に液体ヘリウム（LHe）冷却技術を必要とする、所謂古典的超伝導材料
を含む超伝導体の絶縁技術から、例えばテープ状の超伝導体を適当なプラスチッ
ク箔で巻包むことが公知である（ドイツ特許出願公開第２３４５７７９号又はド
イツ特許第３８２３９３８号明細書参照）。しかしこれらの方法も比較的高い費
用で実施できるに過ぎない。更に使用する箔は、巻包み工程時の機械的損傷を排
除するため十分な厚さがなければならない。

【０００７】 更に、大きなアスペクト比を特徴とするHTSテープ導体の極めて僅かな断面を
絶縁テープや絶縁糸で編組して被覆することは極めて困難と思われる。

【０００８】 冒頭に指摘した処理特性を提案する、未公開の国際特許出願第００／１１６８
４号明細書に記載の方法では、熱可塑性絶縁材料から成る被覆を、所謂ホース伸
張法による薄層押出技術で施す。この場合、ノズル中心内の案内溝を通る、被覆
すべき導体よりも寸法の大きい溶融ホースをノズルから押し出す。それにより導
体の前進につれて伸ばされ、即ち広げられ、被覆壁（絶縁層）の最終の所望厚さ
に達し、ホースが導体の周りに形成される。こうしてこのホースが導体表面を覆
う。その際使用する絶縁材料に応じて、所謂伸張度、即ち材料の伸びは一般に５
〜１５である。この伸張工程は真空の作用下に、ホース内部で同時に実施でき有
利である。導体の適度の予熱と共に、この伸張工程により導体を案内溝に導入す
る前及び／又は導体が案内溝を通過中に、被覆の超伝導体への極めて良好でかつ
気泡のない接着を実現できる。これに続く、例えば空気中での緩慢な冷却は、絶
縁材からなる融解物の固化と、導体上への歪みのない付着とを可能にする。

【０００９】 その結果、この方法により最低で約４０μm、最高で１００μmの比較的薄く、
かつ欠陥のない被覆層を、それ自体任意の断面形状を有する、特にテープ状の超
伝導体上に形成できる。

【００１０】 熱可塑性プラスチック材料から成るこれら絶縁性被覆（ドイツ特許出願公開第
２６３８７６３号明細書参照）により、押圧被覆又はホース伸張法（ドイツ特許
出願公開第２４０９６５５号、同第２０２２８０２号、同第２１１０９３４号明
細書参照）において射出ノズルによりワイヤ上に施すことのできる基本的な被覆
装置が公知である。その際ワイヤは、特に鋼（米国特許第３８９３６４２号明細
書参照）、アルミニウム（ドイツ特許出願公開第２４０９６５５号明細書参照）
又は銅（米国特許第４４８９１３０号又は前記のドイツ特許出願公開第２１１０
９３４号明細書参照）から成り、一般に円形断面を有する。この種の装置で行わ
れる被覆法も押出被覆法と云われている。

【００１１】 この方法の場合、前述の公知の方法が酸化物HTS導体の被覆に適し、冒頭に挙
げた導体特有の問題点を回避できると云う認識から出発する。これは、特に超伝
導体がテープ状の場合に重要である。ここでテープ状とは、角張った又は丸味を
つけた縁部をもったあらゆる任意の長方形を云う。しかし長方形は、特に公知の
薄いHTSテープ導体に見られるように、一般に１０を越える比較的大きなアスペ
クト比を持つものが一般的である。このホース伸張法による被覆で、HTS導体に
典型的な表面に良好に接着する空隙のない絶縁層を実現できる。

【００１２】 この方法を、典型的な熱及び機械的感度を持つ酸化物HTＳ導体に使用すること
は、既に予め絶縁されている導体の比較的簡単な使用可能性の故に、これらのタ
イプの導体の使用分野を拡大する。更にこれ迄超伝導工業技術で使用されてきた
方法に比べ、著しい費用の節約が期待できる。合理的かつ迅速な押出技術による
これら節約の他に、公知の絶縁箔に比べ明らかに安価に使用できる絶縁材料に顕
著な合理化の可能性が存在する。

【００１３】 この提案の方法により、絶縁材料をいつでも後から注ぎ足せる貯蔵タンクから
供給できるので、HTS導体を連続して被覆可能である。更にこの方法で絶縁被覆
の厚さを広範に変え、かつ十分な精度で調整できる。例えば個々の全導体を完全
に絶縁でき、テープ導体を巻包む際に、これらの導体が二重の絶縁層により分離
されているため、２倍の絶縁性が与えられる。更に異なる熱可塑性プラスチック
材料の使用により、被覆の機械的・熱的特性プロファイルは、その都度の使用に
適合させられる。その上この提案の方法は、金属の超伝導体でこれ迄使用されて
きた古典的な編組法又は塗布法よりも明らかに迅速な方法である。

【００１４】 更にこの提案の方法で側方の導体縁部も絶縁され、それによりこの範囲の短絡
の危険は低減する。この絶縁は特に好ましくないアスペクト比を有する薄いテー
プ導体にも適する。その際塗布法で懸念される、所謂「縁部の間隙」の危険、即
ち薄い導体テープの場合に生じるような、小さい縁部半径を有する範囲が不所望
に著しく薄層化されることはない。

【００１５】 更にこの方法の場合、HTS導体が機械的に過度に負荷されることはない。即ち
機械的負荷は導体の巻包み機又は巻付け機により形成される僅かな張力に限定さ
れる。即ち被覆工程中の導体の方向変換を有利に回避できる。

【００１６】 提案の方法の場合（臨界温度Ｔ_Cおよび特にＡ／ｍ²で測定される臨界電流密度
Ｊ_Cに対し）、超伝導特性の低下を少なくとも十分に回避するため、 公知の熱可
塑性材料を２００℃以下の比較的低い加工又は溶融温度で使用し、かつ比較的短
い期間だけ伝導体の加熱を行うべきである。それに適した熱可塑性材料として、
ポリエチレン、ポリスチロール−エチレン−ブチレン−エラストマ、ポリウレタ
ン−エラストマ、エチレン／ビニルアセテート−コポリマ又はアクリル酸／アク
リレート−コポリマが提案されている。

【００１７】 この熱可塑性物質を使い、最低層厚約４０〜５０μmの絶縁層を実現できる。
しかし、高温超伝導体及び／又はこの種導体で組立てた、例えば超伝導巻線のよ
うな装備で、できるだけ高い実効電流密度を達成するには、この絶縁層はそれよ
り薄くなければならない。その際絶縁材料が導体上に良好に接着し、その対応す
る絶縁層が含浸樹脂及び注型樹脂に良好に接着することを保証せねばならない。
しかしこの提案の絶縁材料を使って、例えば所謂転位導体（例えばドイツ特許第
２７７０１２号又は「シーメンス・レビュー」第５５巻、第４号、１９８８年、
第３２〜３６頁、又は「応用超伝導に関するIEEE会報（IEEE Transaction on
Applied Superconductivity）」第９巻、第２号、１９９９年６月、第１１１
〜１２１頁参照）を製造するには、これら絶縁材料が室温で比較的軟らかく、か
つ高い摩擦係数を有するため、その形成は困難であることが判明している。

【００１８】 従って本発明の課題は、冒頭に挙げた特徴を有する提案の方法を、前述した問
題点を回避するように改善することにある。更に特にこの方法の使用法について
開示するものである。

【００１９】 方法に関する課題は、本発明の請求項１に記載の方法により解決される。それ
により、本方法は酸化物高温超伝導材料を有する少なくとも１つの超伝導体を、 −この導体を進行方向に延びる案内溝から送り出し、 −排出口が導体の全側面を間隔をおいて囲むノズルから、溶融した熱可塑性絶縁 材料から成る溶融ホースを進行方向に押し出し、 −この導体の前進につれて溶融ホースを伸張して、この導体表面を被覆し、かつ −こうして導体表面上に施した溶融ホースを冷却することにより固化させる ことを特徴とし、導体の超伝導特性を実質的の損なわない処理温度で連続した被
覆工程で製造するものである。その際絶縁材料としての熱可塑性物質を２００〜
５００℃、有利には２２０〜４５０℃の処理温度で設ける。この導体の超伝導特
性を実際に損なわない処理温度とは、その臨界電流密度Ｊ_C［Ａ／ｍ²で］の低下
が最高でも１０以下である温度のことである。

【００２０】 適切な熱可塑性物質としては、特にポリアミド及びポリエステルのような特殊
な工業的熱可塑性物質並びに特に、ポリエーテルイミド（PEI）、ポリエーテル
スルホン（PES）、ポリスルホン（PSU）、ポリフェニレンスルホン（PPSU）及び
ポリエーテルエーテルケトン（PEEK）のような高温熱可塑性物質（HT−熱可塑性
物質）も適している。

【００２１】 驚くべきことに、特にビスマス銅酸塩物質から成るフィラメントと銀マトリッ
クス中にフィラメントを埋込んだHTＳテープ導体が、特に通電容量等の超伝導特
性を損なうことなく、少なくとも５００℃の温度負荷に耐えることを示した。こ
れは、本発明で選択した熱可塑性物質の使用を可能にする。その際更に、本発明
で選択した熱可塑性物質、特にHT熱可塑性物質のPEI、PPSU及びPEEKが、極めて
良好な電気的及び著しく良好な低温特性を示す、即ち低温時の良好な柔軟性と粘
性に優れている利点がある。それに対し他の熱可塑性物質は、低温でしばしば著
しい脆化傾向を示す。先願明細書で提案された熱可塑性物質と比べた更なる利点
は、これら材料の際立った分極特性と、注型及び含浸コンパウンドとしてこのよ
うな超伝導体を含む装置に使用できるエポキシ樹脂（EP樹脂）及び不飽和ポリエ
ステル樹脂（UP樹脂）に対する極めて優れた融和性及び接着性とにより、所望の
温度範囲内で達成されるセラミックス及び金属製基板への粘着性にある。

【００２２】 更に本発明で選択した熱可塑性物質が室温で高い弾性率（Ｅモジュール）（３
０００ＭＰａ以上）、高い表面硬度（ロックウェル硬度１２０以上・Ｒ−スカラ
ー）及び低い摩擦係数（０．６以下）を持つと有利である。比較として、先願明
細書に記載のエチレンビニルアセテート（EVA）の対比値を挙げると、弾性率は
４００ＭＰａ以下、表面硬度のショア−Dは４０以下及 び摩擦係数は１以上であ
る。選択した熱可塑性物質のこの機械特性及びトライボロジー特性プロファイル
も問題なく転位導体の製造可能にする。これは、転位導体の製造を不可能にする
か又は著しい費用をかけねば製造できない先願明細書に記載の熱可塑性物質に比
べて更なる大きな利点である。即ち、この個々の導体を複合導体に、例えばバン
デージによりまとめると、個々の導体が互いに相対移動する可能性があり、従っ
て転位導体の製造時に絶縁層に十分なトライボロジー特性を確保せねならない。
さもないと、先願明細書で一覧表にまとめてあるプラスチックの高い摩擦係数と
低い表面硬度に伴い、絶縁層を引き裂くことになりかねない歪みを生じる。

【００２３】 これら新絶縁材料を用いる著しい利点は、絶縁層の厚さの明白な低減にある。
ホース伸張工程中のこの種プラスチックの良好な加工特性により、１００μm以
下、特に１５〜３０μmの範囲内及びそれ以下、例えば最高で３０μmの平均層厚
の絶縁層による被覆を実現できる。これは導体内に高い実効電流密度を達成する
のに重要である。特に約５０μmの層厚で加工する先願明細書に記載の材料に比
べ、これは５０％以上層厚を低減することになる。良好な加工特性と上述の機械
及び潤滑特性との組合わせは、特に高い実効電流密度を持ち、厚さ１５〜３０μ
mの絶縁層の転位導体を確実に、かつ問題なく製造することを可能にする。

【００２４】 本発明方法を使用できるHTＳ導体とは、単一の導体ばかりでなく、複数のこの
種の導体又はそれらの部品を組み合わせたものをも含む。その際、この導体は超
伝導材料から成る少なくとも１つの導体芯を含んでいてもよい。

【００２５】 本発明による絶縁被覆で覆った超伝導体は、補助的絶縁箔なしで使用できる。
従って、絶縁材料を一緒に巻込むことにより生ずる製造費用を必要としない。

【００２６】 本発明方法及びこの方法の使用の有利な実施態様は、各々関連する従属請求項
から明らかである。

【００２７】 従って、本発明方法で導体の全側面をほぼ一様な厚さで被覆できるだけではな
いことは有利である。そればかりか、このように形成されたノズルの排出口を、
導体に対するその間隔を導体の円周方向に不均一に見えるように設けることがで
きる。このようにして、特に例えば複合導体内又は巻包内で隣接する導体間を、
特に一定した間隔に固定できる。

【００２８】 少なくとも３、特に少なくとも１０のアスペクト比のテープ状超伝導体を被覆
するのに、本発明を使用すると特に有利である。その上極めて僅かな厚さに形成
できるこのような超伝導体は、公知の被覆法では全く製造困難であり、かつ先に
記載した縁部に間隙が生じる危険の下に被覆できるに過ぎない。

【００２９】 本発明方法は、同様にまた超伝導の多重又は複合導体の被覆にも使用できる。
かかる導体は、少なくとも１つの超伝導の単一導体又はその種導体心線を備え、
複数の超伝導の導体部分又は導体範囲からなる構造を有する。相応する構造に本
発明の方法で、この超伝導材料の導体特性を全く損なう危険なしに、特に容易か
つ一様に絶縁被覆を設けられる。これら導体の型も、テープ状であってよい。

【００３０】 この選択した熱可塑性絶縁材料のHTＳ導体への良好な接着性に関し、加熱を、
導体を案内溝内に通す前又は通す際に行うとよい。その際加熱温度は、少なくと
も処理温度に近い温度（許容誤差：±５０℃）が有利である。

【００３１】 本発明方法の有利な使用事例は、請求項１３〜１６に記載してある。

【００３２】 本発明方法とこの方法の使用に関する他の有利な実施態様は、各々関連する他
の請求項から明らかとする。

【００３３】 本発明を、実施例に基づき以下に詳述する。その際本発明方法を実施する装置
のノズルの縦断面図と正面図を各々図１及び２に概略的に、かつHTＳ導体を押出
被覆する図１及び２のノズルを有する設備を図３に示す。図中対応する部分には
同じ符号を付す。図示しない部分は一般に公知である。

【００３４】 本発明方法を実施するのに準備する装置としては、所謂ホース伸張法で押出被
覆により、超伝導ではないワイヤをプラスチック材で被覆するのに使用するよう
な、それ自体公知の装置から出発する（前記の米国特許第３８９３６４２号又は
ドイツ特許公報第２０２２８０２号及び同第２１１０９３４号明細書参照）。対
応する装置（図３参照）は、図１及び２中に縦断面図又は正面図で具体的に示し
た押出ノズルを持ち、所謂押出ヘッドを備えた押出機を含んでいる。全体を２で
示すこのノズルは、中心に案内溝３を有する。電気絶縁被覆４を施すべき超伝導
体５は、この溝を矢印ｖで示す進行方向に、図示しない進行手段（図３参照）に
より送り出される。この実施例では、超伝導体５はテープ状HTＳ導体である。こ
の導体を案内溝３内に挿入する前に予熱するとよい。場合によっては、導体では
なく案内溝自体を付加的に加熱してもよい。

【００３５】 被覆４の絶縁材料を図示しない押出機（図３参照）内で溶融し、押出ヘッド内
に分配機構で運び、溶融物６として押出ノズル２のノズル孔７内に押し込む。孔
の幅がテープ導体５周囲の被覆４の最終厚さｄより明らかに大きい分岐ノズル７
の進行方向ｖの排出口８から溶融ホース９は出ていき、このホースはその円錐尖
端がテープ導体に固定されているため、伸張した円錐形に引伸ばされ、テープ導
体に要求される層厚ｄで導体上に施される。好ましく案内溝３に特に付与された
真空状態は、伸張円錐の内部で被覆と導体の間に気泡が封入されるのを阻止し、
かつ導体の予熱と共に被覆４の導体への良好な接着状態を保証する負圧を形成す
る。こうして被覆されたテープ状導体に、図１では５′の符号を付けている。

【００３６】 図２から出発する場合、ノズル孔の口８はテープ導体５の輪郭に適合する形を
有するとよい。それにより角に丸味を付けた十分に長方形のノズル開口は、テー
プ導体の面に対しａｌとａ２の間隔をとり、孔の幅ｗｌとｗ２により、また角半
径Ｒ１とＲ２によりその角の範囲に固定される。ノズル孔の口８のテープ導体５
との間隔（ａ１、ａ２）、その幾何学的形状（ｗ１、ｗ２、Ｒ１、Ｒ２）及び導
体の進行速度ｖは、被覆４の輪郭及びその厚さｄを決定する。その際押出ノズル
の幾何学的形状は、図２の実施例に示すように、被覆４の厚さｄが全ての側でほ
ぼ同寸であるように選択される。その際普通は０．５ｍｍ以下の厚さｄ、例えば
３０〜３００μmの厚さにする。それとは異なり、もう１つの押出ノズル口の形
では、例えばａ２をａ１より狭く、かつｗ１をｗ２よりも狭くし、導体の狭い方
の側面に唇状の部分を形成する。この部分は層巻物を形成する際の間隔保持に使
用され、従って、例えばガラスの撚り糸によるような特別な間隔保持物による補
助的な共巻を不要とする。ノズルの口８の輪郭も、少なくとも導体の１側面上に
被覆の一様ではない厚さを生じる構造にできる。かくして、例えば開口８の輪郭
内の溝状の窪みにより、被覆の間隔保持の役目をするウェブ状の膨らみが得られ
る。更に場合により、このように１つ又は２つの側面に、より厚い被覆を形成す
べく、この超伝導体に案内溝３の厳密な中心を通過させることやめてもよい。

【００３７】 被覆４用の絶縁性プラスチック材料として、１つには被覆すべきHTＳ導体５の
超伝導特性の劣化を排除し、なおかつ押出被覆処理のために十分な可塑性を保証
する加工温度又は溶融温度を有する全ての熱可塑性材料が対象となる。驚くべき
ことに、銀マトリックス中に埋封されたビスマス−銅酸塩材料からなるフィラメ
ントを有する公知のHTＳテープ導体は、５００℃以上の温度負荷に対しその超伝
導特性を損なうことなく、数分間耐えることが判明した。以下に記載する考察の
根拠に相応しい具体的HTＳ標準テープ導体は「応用超伝導に関するIEEE会報」第
９巻、第２号、１９９９年、第２４８０〜２４８５頁から公知である。この導体
は銀マグネシウム被覆により囲まれ、その中に（Ｂｉ、Ｐｂ）₂Ｓｒ₂Ｃａ₂Ｃｕ₃ Ｏ_X（所謂「BPSCCO−２２２３」HTＳ材料 ）の高温超伝導材料から成る互いに撚
り合わされた５５本の導体芯又は導体フィラメントが埋封された銀マトリックス
から成る。絶縁層を除いた外寸は３．６×０．２６ｍｍ²である。

【００３８】 この種HTＳテープ導体には、本発明に従い、加工温度が２００℃以上、最高で
５００℃の熱可塑性材料を選択する。２２０〜４５０℃、特に２４０〜４２０℃
の温度範囲、特に２５０〜３８０℃の温度範囲を可能にする材料を本発明の熱可
塑性物質として選択するとよい。この温度範囲の熱可塑性物質を選択するのが特
に重要である。これに適した材料として、上記温度範囲の下方の範囲（約２００
〜２９０℃）に対し特に有利であり、特にそれ自体公知のポリアミドやポリエス
テルの類の工業用熱可塑性物質がある。更にこの温度範囲の上方の範囲に適する
ものとして、特にポリエーテルイミド（PEI）、ポリエーテルスルホン（PES）、
ポリスルホン（PSU）、ポリフェニレンスルホン（PPSU）又はポリエーテルエー
テルケトン（PEEK）等の特殊な高温（HT）熱可塑性物質が考えられる。

【００３９】 これら熱可塑性絶縁物質の具体的な選択は、作動条件下に及び／又は冷却及び
加熱工程時にその脱落を排除できるよう、使用する熱可塑性物質が十分に良好な
温度特性を有するという付加的観点の下に行われる。

【００４０】 透明な絶縁材料を使用する場合、付加的に絶縁被覆を色素で着色してもよい。
そうすることで、被覆を光学的に容易に制御できる。

【００４１】 この本発明による薄層押出被覆法は、導体テープの厚さが１．５ｍｍ以下、有
利には０．５ｍｍ以下であり、少なくとも３、有利には少なくとも１０の高いア
スペクト比を有するテープ状HTＳ導体の被覆に特に適する。相応しいHTＳ導体は
、例えば３．６ｍｍの幅と０．２５ｍｍの厚さを有し、特に前述のHTＳ標準テー
プ導体であってもよい。

【００４２】 HTＳ材料としては、特にＬＮ₂冷却法を可能にする、原則として高い遷移温度
を持った公知の全酸化物超伝導材料が対象となる。しかしその際、主として所謂
２２１２相（８０Ｋ相）又は特に所謂２２２３相（１１０Ｋ相）を少なくとも主
要部分に含むＢｉ銅酸塩材料が特に好適である（「応用超伝導に関するIEEE会報
」、第７巻、第２号、１９９７年６月、第３５５〜３５８頁参照）。このＢｉ銅
酸塩材料は、付加的に鉛Ｐｂ（所謂「BPSCCO」）を含有していてもよい。

【００４３】 本発明により調製され、被覆を有するテープ状HTＳ導体は、大抵の場合その他
に、この導体の有利には銀又は銀マグネシウムのような銀合金から成る固有の金
属製外側又は表面に、所要の反応焼鈍中にそれらが焼結するのを阻止する、補助
的セラミックス表面被覆を備えている。

【００４４】 具体的な１実施例では相応する２２２３−BPSCCO／Ａｇ−標準テープ導体を、
本発明による熱可塑性物質で被覆した。対応する被覆設備を図３に示す。全体を
符号１２で示す設備は、テープの進行方向ｖに見て順に、以下に記載する部分を
有する。即ち ・被覆しようとするHTＳ導体５を送り出す貯蔵装置１４（所謂「巻解き機」）、 ・フェルト製ブレーキ１５、 ・酸化を回避するためのＮ₂保護ガス洗浄装置１６、 ・導体を、例えば熱可塑性ポリウレタン−エラストマのような熱可塑性絶縁材料 の少なくともほぼ加工温度に加熱するための、導体用非接触誘導加熱装置１７ 、 ・熱可塑性絶縁材料用補充漏斗１９と組込まれた押出ノズル２を有し、押出ヘッ ドを備えた押出被覆装置（所謂「押出機」）１８、 ・空気流入器２０、 ・複数の送りローラ２１ｉ、 ・被着した被覆を監視する気孔探知器２２、 ・少なくとも１つの冷気送風機２３ｊ、 ・非破壊性絶縁層厚監視器２４、 ・テープ排出装置２５、及び ・固化又は冷却された熱可塑性ポリウレタン−エラストマ製の被覆を持ち、テー プ導体５′を巻取るための、力を調整された巻取り装置（所謂巻付け器）２６ を有する。

【００４５】 その際、適切なテープ排出速度の選択ででも、被覆の厚さｄを調整できる。例
えば約５ｍ／分の導体進行速度で、約３０μmの厚さの被覆を形成できる。 この
被覆の導体表面への接着性を改善するため、導体を導体加熱装置１７で予め誘導
加熱し、特に少なくともほぼ加熱温度に近い温度水準（即ち場合によっては若干
それ以上でも、それ以下でもある、例えば±５０℃）に予熱する。ごく短期間だ
け必要で、従って超伝導材料を損傷しない導体のこの予熱は、絶縁性被覆層の導
体への接着に悪影響を及ぼす酸化物の生成を回避するため、保護ガス雰囲気下に
行うとよい。導体を予熱できることは確かに公知であるが、勿論これ迄使用され
てきた予熱温度は、選択されたHTＳ導体に予定される熱可塑性物質の加熱温度よ
り低い。絶縁材料の導体上への極めて良好な接着結合を確実なものとすべく、導
体の予熱は、その超伝導特性に関しHTＳ導体の損傷を生じない範囲できるだけ高
温である必要がある。熱した熱可塑性溶融物が十分に予熱されない導体表面にぶ
つかると、概して溶融物が接触面で直ちに固化・凝固し、従って導体表面の十分
な濡れがこの溶融物により妨げられることになる。良好な濡れは、接着結合を形
成するための前提条件である。この接着は、前記の伸張円錐中の負圧により助成
される。引続いての被覆工程時、押出機１８の後に装着された空気流入器２０の
空気ノズル、場合によっては更に存在する対向流冷却器並びに送風機２３ｊが、
被着された熱可塑性絶縁材料から成る被覆層を一層迅速に冷却し、固化する役目
をする。更に非破壊的に作動する気孔探知器２２で絶縁の欠陥をオンライン点検
し、被着された絶縁層の厚さの監視を、例えばレーザ装置２４により行う。被覆
の迅速な冷却と固化により、引続いての導体５′の巻取り装置２６への巻き上げ
時に被覆の粘着は回避できる。その場合、導体貯蔵中の粘着を排除するため、付
加的に中間層として例えば紙の分離層を導体と共に繰出しリールの役目をする巻
取り装置２６に巻き付けることができる。その代わりに、導体の被覆をそれに適
した粉末、例えばタルカムパウダーで処理しても良い。

【００４６】 以下に本発明方法の枠内の幾つかの具体的実施例を記載する。

【００４７】 例 １：前記した方法による絶縁層の被着 PEEKから成る絶縁溶融物の処理温度：３８０℃ 導体の予熱温度：３７５℃ PEIから成る絶縁溶融物の処理温度：３７０℃ 導体の予熱温度：３７０℃ ＰPSUから成る絶縁溶融物の処理温度：３７５℃ 導体の予熱温度：３７０℃

【００４８】 例 ２：被着された絶縁物の層厚 PEEK PEEK PEI PPSU EVA 導体１ 導体２ ２５μm １５μm ３０μm ２５μm ５０μm

【００４９】 例 ３：絶縁含浸樹脂（Stycast １２６６）の接着性 PEEK／Stycast１２６６：導体から絶縁物を引き剥がすことによってのみ可能。 PEI／Stycast１２６６：導体から絶縁物を引き剥がすことによってのみ可能。 ＰPSU／Stycast１２６６：導体から絶縁層を引き剥がすことによってのみ分離可
能。 EVA／Stycast１２６６：導体絶縁層を破壊することなく容易に分離。

【００５０】 例 ４：液体窒素内の７７Ｋでの電気特性 直流−絶縁テスト 部分放電 絶縁破壊 部分放電 絶縁破壊 導体／導体 導体／導体 導体／縁部 導体／縁部 PEEK（２５μm） ５５００Ｖ １５０００Ｖ ３０００Ｖ ４０００Ｖ PPSU（２５μm） ３２００Ｖ １２０００Ｖ ２５００Ｖ ６３００Ｖ EVA（５０μm） ３０００Ｖ ８０００Ｖ ２７００Ｖ ３５００Ｖ 交流−絶縁テスト 絶縁破壊 絶縁破壊 導体／導体 導体／縁部 PEEK（２５μm） ４．７kVeff ３．２kVeff PPSU（２５μm） ５．０kVeff ３．５kVeff EVA（５０μm） ４．２kVeff ２．８kVeff ここにEVA値は、冒頭に挙げた国際特許出願公開公報に提案された方法で得ら
れた比較値を示すものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明方法を実施する装置のノズルの縦断面図。

【図２】 本発明方法を実施する装置のノズルの正面図。

【図３】 HTＳ導体を押出被覆する図１と２のノズルを持った設備の配置図。

【符号の説明】

２ 押出ノズル ３ 案内溝 ４ 被覆 ５ テープHTＳ導体 ５′ 被覆を施したテープ導体 ６ 溶融物 ７ ノズル孔 ８ 溶融物排出口（ノズル孔の口） ９ 溶融ホース １２ 本発明方法を実施する設備 １４ 導体を送り出す貯蔵装置（巻解き装置） １５ フェルト製ブレーキ １６ Ｎ₂保護ガス洗浄装置、 １７ 導体用非接触誘導加熱装置 １９ 熱可塑性絶縁材料用補充漏斗、 １８ 押出被覆装置（押出機） ２０ 空気流入器 ２１ｉ 送りローラ ２２ 気孔探知器 ２３ｊ 冷気送風機 ２４ 非破壊性絶縁層厚監視器 ２５ テープ排出装置 ２６ テープ巻取り装置 ｄ 厚さ ｖ 進行方向 ａｌ、ａ２ 導体５とノズルとの間隔 ｗｌ、ｗ２ ノズル孔の幅 Ｒ１、Ｒ２ ノズルの角半径

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 グライナー、ローベルト ドイツ連邦共和国 デー‐91083 バイエ ルスドルフ ドクター‐フォン‐ラウファ ー‐シュトラーセ ２ベー (72)発明者 クムメート、ペーター ドイツ連邦共和国 デー‐91074 ヘルツ ォーゲンアウラッハ ランゲンツェンナー シュトラーセ 19 (72)発明者 マッセック、ペーター ドイツ連邦共和国 デー‐91301 フォル ヒハイム ベルリーナー シュトラーセ 11 (72)発明者 オクセンキューン、マンフレート ドイツ連邦共和国 デー‐92348 ベルク カナールシュトラーセ 14 Ｆターム(参考） 5G321 AA01 BA01 BA02 BA03 CA18 CA48

Claims (22)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 酸化物高温超伝導材料を含む少なくとも１つの超伝導体に、
   プラスチック製電気絶縁材料から成る被覆を全側面に形成する方法において、 −この導体を進行方向に延びる案内溝から送り出し、 −その排出口が導体の全側面を間隔をおいて囲むノズルから、溶融した熱可塑性
   絶縁材料から成る溶融ホースを進行方向に押し出し、 −この導体の前進に伴い溶融ホースを伸張させて、この導体表面を覆い、かつ −こうして導体表面上に施した溶融ホースを冷却することにより固化させる ことを特徴とし、導体の超伝導特性を実質的に損なわない処理温度で連続的に被
   覆する工程で、２００〜５００℃、有利には２２０〜４５０℃の処理温度を有す
   る絶縁材料としての熱可塑性材料を使用することを特徴とする酸化物高温超伝導
   体の絶縁方法。
2. 【請求項２】 熱可塑性材料を２４０〜４２０℃、有利には２５０〜３８０
   ℃の温度で処理することを特徴とする請求項１記載の方法。
3. 【請求項３】 絶縁材料としてポリアミド又はポリエステルを用いることを
   特徴とする請求項１又は２記載の方法。
4. 【請求項４】 絶縁材料としてポリエーテルイミド（PEI）、ポリエーテル
   スルホン（PES）、ポリスルホン（PSU）、ポリフェニレンスルホン（ＰPSU）又
   はポリエーテルエーテルケトン（PEEK）を用いることを特徴とする請求項１又は
   ２記載の方法。
5. 【請求項５】 導体（５）を、案内溝（３）内に挿入する前又は挿入中に、
   好ましくは少なくともほぼその処理温度に加熱することを特徴とする請求項１乃
   至４の１つに記載の方法。
6. 【請求項６】 案内溝（３）を加熱することを特徴とする請求項５記載の方
   法。
7. 【請求項７】 導体（５）を保護ガス雰囲気下に加熱することを特徴とする
   請求項５又は６記載の方法。
8. 【請求項８】 溶融ホース（９）を導体表面に施すべく、ホース内を排気す
   ることを特徴とする請求項１乃至７の１つに記載の方法。
9. 【請求項９】 溶融ホース（９）を５〜１５の伸張度で引き伸ばすことを特
   徴とする請求項１乃至８の１つに記載の方法。
10. 【請求項１０】 ノズル（２）から出る被覆（４）を備えた導体（５′）に
    冷却処理を行うことを特徴とする請求項１乃至９の１つに記載の方法。
11. 【請求項１１】 ノズル（２）の排出口（８）を、導体（５）に対する排出
    口の間隔が導体の円周方向に不均一に見えるように形成することを特徴とする請
    求項１乃至１０の１つに記載の方法。
12. 【請求項１２】 被覆（４）を最高で１００μm、有利には最高で３０μmの
    平均厚さに形成することを特徴とする請求項１乃至１１の１つに記載の方法。
13. 【請求項１３】 請求項１乃至１２の１つに記載の方法の使用して、少なく
    とも３、有利には少なくとも１０のアスペクト比を有するテープ状超伝導体を被
    覆する方法。
14. 【請求項１４】 請求項１３を使用して、最高で１．５ｍｍ、有利には最高
    で０．５ｍｍの厚さを有するテープ状超伝導体を被覆する方法。
15. 【請求項１５】 請求項１３又は１４を使用し、常伝導材料中に埋め込んだ
    高温超伝導材料から成る複数の導体芯を持つテープ状超伝導体を被覆する方法。
16. 【請求項１６】 請求項１乃至１２の１つに記載の方法を使用し、少なくと
    も１つの超伝導性単一導体又は単一導体芯を含む超伝導性多重又は複合導体を被
    覆する方法。
17. 【請求項１７】 請求項１６を使用し、テープ状の多重又は複合導体を被覆
    する方法。
18. 【請求項１８】 請求項１６又は１７を使用し、常伝導性材料中に埋込まれ
    た高温超伝導材料から成る複数の導体芯を含む少なくとも１つの単一導体を持つ
    多重又は複合導体を被覆する方法。
19. 【請求項１９】 請求項１３乃至１８の１つを使用し、厚さ（ｄ）が導体の
    少なくとも２つの側面に最高で０．０３ｍｍの被覆（４）を持つテープ状超伝導
    体（５）を被覆する方法。
20. 【請求項２０】 請求項１３乃至１９の１つを使用し、厚さが導体の狭い方
    の側に幅広の側よりも厚い被覆（４）を持つテープ状の超伝導体（５）を被覆す
    る方法。
21. 【請求項２１】 請求項１３乃至２０の１つを使用し、少なくとも銀を含む
    常伝導材料中に埋込まれたビスマス−銅酸塩から成る超伝導材料を含む少なくと
    も１つの超伝導体（５）を被覆する方法。
22. 【請求項２２】 請求項１３乃至２１の１つを使用し、転位導体の組織構造
    に用いる全ての個々のテープ状超伝導体（５）を被覆する方法。