JP4737094B2 - Oxide superconducting wire, superconducting structure, manufacturing method of oxide superconducting wire, superconducting cable, superconducting magnet, and product including superconducting magnet - Google Patents
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Description
本発明は、酸化物超電導線材、超電導構造体、酸化物超電導線材の製造方法、超電導ケーブルおよび超電導マグネットならびにその超電導マグネットを含む製品に関する。 The present invention relates to an oxide superconducting wire, a superconducting structure, a method for manufacturing an oxide superconducting wire, a superconducting cable, a superconducting magnet, and a product including the superconducting magnet.
従来、Ｂｉ−２２２３系酸化物超電導体を用いた酸化物超電導線材は、液体窒素温度での使用が可能であり、比較的高い臨界電流密度が得られることおよび長尺化が比較的容易であることから、超電導ケーブルおよび超電導マグネットならびにその超電導マグネットを含む製品などへの応用が期待されている。 Conventionally, an oxide superconducting wire using a Bi-2223-based oxide superconductor can be used at a liquid nitrogen temperature, can obtain a relatively high critical current density, and is relatively easy to lengthen. Therefore, application to superconducting cables and superconducting magnets and products including such superconducting magnets is expected.
このようなＢｉ−２２２３系酸化物超電導体を用いた酸化物超電導線材の製造方法がたとえば特許文献１に開示されている。この製造方法は以下のようにして行なわれている。まず、Ｂｉ−２２２３系酸化物超電導体を含む原料粉末を銀パイプ中に充填する。次に、原料粉末が充填された銀パイプを伸線加工して単芯超電導線を形成する。次いで、複数の単芯超電導線を銀パイプ中に収容して多芯超電導線を形成する。そして、多芯超電導線について捩じり加工が行なわれる。その後、多芯超電導線を圧延加工し、圧延加工後の多芯超電導線について熱処理が行なわれて、テープ幅が３．０ｍｍで厚さが０．２２ｍｍのテープ状の酸化物超電導線材が完成する（特許文献１の［００４５］〜［００４７］参照）。
酸化物超電導線材を交流用の超電導ケーブルおよび超電導マグネットならびにその超電導マグネットを含む製品などに応用する場合には、臨界電流密度を高くし、交流損失を低くすることが重要となる。 When an oxide superconducting wire is applied to an AC superconducting cable, a superconducting magnet, and a product including the superconducting magnet, it is important to increase the critical current density and reduce the AC loss.
しかしながら、ビーンモデルに基づいた基本式においては、交流損失は、臨界電流密度、酸化物超電導線材の厚さおよび印加磁場の積に比例しているため、臨界電流密度を高くして交流損失を低くすることは非常に難しかった。 However, in the basic equation based on the bean model, AC loss is proportional to the product of critical current density, oxide superconducting wire thickness, and applied magnetic field. It was very difficult to do.
そこで、本発明の目的は、臨界電流密度を高くすることができるとともに交流損失を低くすることができる酸化物超電導線材、超電導構造体、酸化物超電導線材の製造方法、その酸化物超電導線材、その超電導構造体またはその酸化物超電導線材の製造方法により製造された酸化物超電導線材を含む超電導ケーブルおよび超電導マグネットならびにその超電導マグネットを含む製品を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide an oxide superconducting wire, a superconducting structure, a method for manufacturing an oxide superconducting wire, an oxide superconducting wire, which can increase the critical current density and reduce the AC loss, It is an object of the present invention to provide a superconducting cable and a superconducting magnet including the superconducting structure or the oxide superconducting wire manufactured by the method of manufacturing the superconducting structure or the oxide superconducting wire and a product including the superconducting magnet.
本発明は、Ｂｉ−２２２３系酸化物超電導体を含むフィラメントの複数がマトリクス中に埋め込まれてなるテープ状の酸化物超電導線材であって、酸化物超電導線材の長手方向に直交する断面の断面積が０．５ｍｍ2以下であり、酸化物超電導線材の断面において、フィラメントの１本当たりの平均断面積が酸化物超電導線材の断面積の０．２％以上６％以下である酸化物超電導線材である。 The present invention relates to a tape-like oxide superconducting wire in which a plurality of filaments containing Bi-2223 oxide superconductor are embedded in a matrix, and a cross-sectional area of a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the oxide superconducting wire. There is a 0.5 mm 2 or less in a cross section of the oxide superconducting wire, the average cross-sectional area per one filament is at 0.2% to 6% or less oxide superconducting wire cross-sectional area of the oxide superconducting wire is there.
ここで、本発明の酸化物超電導線材においては、フィラメントの平均アスペクト比が１０よりも大きいことが好ましい。 Here, in the oxide superconducting wire of the present invention, the average aspect ratio of the filament is preferably larger than 10.
また、本発明の酸化物超電導線材において、フィラメントは酸化物超電導線材の長手方向の中心軸を回転軸として旋回しており、フィラメントの旋回するピッチであるツイストピッチは８ｍｍ以下であることが好ましく、５ｍｍ以下であることがより好ましい。 Further, in the oxide superconducting wire of the present invention, the filament is swirled with the central axis in the longitudinal direction of the oxide superconducting wire as the rotation axis, and the twist pitch that is the pitch of the filament is preferably 8 mm or less, More preferably, it is 5 mm or less.
また、本発明の酸化物超電導線材において、フィラメントの間にバリア層が形成されていることが好ましい。 In the oxide superconducting wire of the present invention, it is preferable that a barrier layer is formed between the filaments.
また、本発明の酸化物超電導線材においては、マトリクスの表面上に金属テープが備えられていることが好ましい。 In the oxide superconducting wire of the present invention, it is preferable that a metal tape is provided on the surface of the matrix.
また、本発明の酸化物超電導線材においては、マトリクスの表面上に絶縁被膜が備えられていることが好ましい。 In the oxide superconducting wire of the present invention, it is preferable that an insulating coating is provided on the surface of the matrix.
また、本発明の酸化物超電導線材においては、マトリクスの表面上に金属テープが備えられているとともに、金属テープの表面上に絶縁被膜が備えられていることが好ましい。 In the oxide superconducting wire of the present invention, it is preferable that a metal tape is provided on the surface of the matrix and an insulating coating is provided on the surface of the metal tape.
また、本発明は、上記の酸化物超電導線材の複数が撚り合わされてなる超電導構造体であって、エッジワイズ方向に曲げられた少なくとも１本の酸化物超電導線材が撚り合わされてなる超電導構造体である。 Further, the present invention is a superconducting structure in which a plurality of the oxide superconducting wires are twisted together, and is a superconducting structure in which at least one oxide superconducting wire bent in the edgewise direction is twisted together. is there.
また、本発明は、上記の酸化物超電導線材をテープ状の保護膜中に複数含み、保護膜の対向する主面の両面にそれぞれ金属テープを備えている超電導構造体である。 The present invention also provides a superconducting structure comprising a plurality of the above-described oxide superconducting wires in a tape-shaped protective film, and provided with metal tapes on both sides of the opposing main surface of the protective film.
ここで、本発明の超電導構造体においては、隣り合う酸化物超電導線材の間に保護膜よりも高抵抗の高抵抗体が設置されていることが好ましい。 Here, in the superconducting structure of the present invention, it is preferable that a high resistance body having a higher resistance than the protective film is disposed between adjacent oxide superconducting wires.
また、本発明は、上記の酸化物超電導線材をテープ状の絶縁性保護膜中に複数含む超電導構造体である。 The present invention also provides a superconducting structure comprising a plurality of the above oxide superconducting wires in a tape-like insulating protective film.
また、本発明は、上記のいずれかの酸化物超電導線材、または上記のいずれかの超電導構造体を含む超電導ケーブルである。 The present invention may be any of the oxide superconducting wire described above, or a superconducting cable comprising any of the superconducting structure described above.
さらに、本発明は、上記のいずれかの酸化物超電導線材、または上記のいずれかの超電導構造体を含む超電導マグネットである。 Furthermore, the present invention may be any of the oxide superconducting wire described above, or a superconducting magnet comprising any of the superconducting structure described above.
また、本発明は、上記の超電導マグネットを含むモータ電機子である。
また、本発明は、上記の超電導マグネットを含む冷凍機冷却型マグネットシステムである。
Moreover, this invention is a motor armature containing said superconducting magnet.
The present invention is also a refrigerator-cooled magnet system including the superconducting magnet.
また、本発明は、上記の超電導マグネットを含むＭＲＩ(Magnetic Resonance Imaging)である。 The present invention is also MRI (Magnetic Resonance Imaging) including the superconducting magnet.
本発明によれば、臨界電流密度を高くすることができるとともに交流損失を低くすることができる酸化物超電導線材、超電導構造体、そのような酸化物超電導線材を製造することができる酸化物超電導線材の製造方法、その酸化物超電導線材、その超電導構造体またはその酸化物超電導線材の製造方法により製造された酸化物超電導線材を含む超電導ケーブルおよび超電導マグネットならびにその超電導マグネットを含む製品を提供することができる。 According to the present invention, an oxide superconducting wire, a superconducting structure, and an oxide superconducting wire capable of producing such an oxide superconducting wire that can increase the critical current density and reduce the AC loss. A superconducting cable and a superconducting magnet including the oxide superconducting wire, an oxide superconducting wire, an oxide superconducting wire manufactured by the oxide superconducting wire or a method of manufacturing the oxide superconducting wire, and a product including the superconducting magnet. it can.
以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、本発明の図面において、同一の参照符号は、同一部分または相当部分を表わすものとする。 Embodiments of the present invention will be described below. In the drawings of the present invention, the same reference numerals represent the same or corresponding parts.
図１に本発明の酸化物超電導線材の好ましい一例の一部の斜視図を示し、図２に図１に示す酸化物超電導線材の長手方向に直交するＩＩ−ＩＩに沿った断面を模式的に示す。本発明の酸化物超電導線材１はテープ状に形成されており、マトリクス２と、マトリクス２中に埋め込まれているＢｉ−２２２３系酸化物超電導体を含むフィラメント３と、を備えている。なお、フィラメント３は、金属シース中にＢｉ−２２２３系酸化物超電導体が収容された構成となっている。
FIG. 1 shows a perspective view of a part of a preferred example of the oxide superconducting wire of the present invention, and FIG. 2 schematically shows a cross section along II-II perpendicular to the longitudinal direction of the oxide superconducting wire shown in FIG. Show. The oxide
ここで、本発明においては、図２に示す酸化物超電導線材１の長手方向に直交する断面の断面積が０．５ｍｍ2以下であり、この酸化物超電導線材１の断面積において、フィラメント３の１本当たりの平均断面積が酸化物超電導線材１の断面積の０．２％以上６％以下、好ましくは２％以上６％以下であることを特徴としている。
Here, in the present invention, the cross-sectional area of the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the oxide
本発明者は、上記のビーンモデルに基づいた基本式に基づき、フィラメント３の芯数をなるべく減少させずに酸化物超電導線材１の断面積をできるだけ小さくすることによって、臨界電流密度を高くしつつ交流損失の低下を抑制することができるのではないかと考え、鋭意検討を行なった。その結果、酸化物超電導線材１の長手方向に直交する断面の断面積を０．５ｍｍ2以下としたとき、フィラメント３を構成する超電導体としてＢｉ−２２２３系酸化物超電導体を用い、かつ、フィラメント３の１本当たりの平均断面積が酸化物超電導線材１の断面積の０．２％以上６％以下、好ましくは２％以上６％以下とした場合には、酸化物超電導線材の臨界電流密度を高くすることができるとともに交流損失を低くすることができることを見いだし、本発明を完成するに至った。
The inventor increases the critical current density by reducing the cross-sectional area of the
なお、酸化物超電導線材１の長手方向に直交する断面におけるフィラメント３の１本当たりの平均断面積は、酸化物超電導線材１の長手方向に直交する断面に複数存在しているフィラメント３の断面積の総和を求め、その総和をフィラメント３の本数で割ることによって求めることができる。
In addition, the average cross-sectional area per
また、本発明において、Ｂｉ−２２２３系酸化物超電導体とは、ＢｉαＰｂβＳｒγＣａδＣｕεＯx（ただし、１．７≦α≦２．１、０≦β≦０．４、１．７≦γ≦２．１、１．７≦δ≦２．２、ε＝３．０、９．８≦ｘ≦１０．２）の組成式で表わされる超電導体のことである。ここで、Ｂｉはビスマスを示し、Ｐｂは鉛を示し、Ｓｒはストロンチウムを示し、Ｃａはカルシウムを示し、Ｃｕは銅を示し、Ｏは酸素を示す。また、αはビスマスの組成比を示し、βは鉛の組成比を示し、γはストロンチウムの組成比を示し、δはカルシウムの組成比を示し、εは銅の組成比を示し、ｘは酸素の組成比を示す。なお、マトリクス２の材料としては、たとえば銀などが用いられる。
In the present invention, the Bi-2223-based oxide superconductor, Bi α Pb β Sr γ Ca δ Cu ε O x ( however, 1.7 ≦ α ≦ 2.1,0 ≦ β ≦ 0.4, 1.7 ≦ γ ≦ 2.1, 1.7 ≦ δ ≦ 2.2, ε = 3.0, 9.8 ≦ x ≦ 10.2). Here, Bi represents bismuth, Pb represents lead, Sr represents strontium, Ca represents calcium, Cu represents copper, and O represents oxygen. Α represents the composition ratio of bismuth, β represents the composition ratio of lead, γ represents the composition ratio of strontium, δ represents the composition ratio of calcium, ε represents the composition ratio of copper, and x represents the oxygen composition ratio. The composition ratio is shown. In addition, as a material of the
また、本発明の酸化物超電導線材１においては、フィラメント３の平均アスペクト比が１０よりも大きいことが好ましい。フィラメント３の平均アスペクト比が１０よりも大きい場合には、本発明の酸化物超電導体１の臨界電流密度がさらに高くなる傾向にある。なお、フィラメント３の平均アスペクト比は、酸化物超電導線材１の長手方向に直交する断面に複数存在しているフィラメント３の幅との厚さの比の平均値である。たとえば図２を参照すると、１本のフィラメント３のアスペクト比は、（フィラメント３の幅ｄ）／（フィラメント３の厚さｔ）の式により得られる。そして、この式により得られたアスペクト比を酸化物超電導線材１の長手方向に直交する断面に存在している複数のフィラメント３のそれぞれについて求め、それを総和し、その総和をフィラメント３の本数で割ることによってフィラメント３の平均アスペクト比を求めることができる。
Moreover, in the oxide
また、本発明の酸化物超電導線材１においては、たとえば図３の斜視透視図に示すように、フィラメント３が捩れた状態（酸化物超電導線材１の長手方向の中心軸を回転軸として旋回している状態）でマトリクス２中に埋め込まれていることが好ましい。この場合には、交流損失をさらに低減することができる傾向にある。なお、酸化物超電導線材１の長手方向の中心軸は、酸化物超電導線材１の長手方向に直交する断面の中心を通る軸であって、酸化物超電導線材１の長手方向に沿って伸びる軸である。また、後述する圧延加工前の多芯超電導線を従来から公知の方法で捩じることによって、その捩じられた多芯超電導線について圧延加工および熱処理して得られる酸化物超電導線材１中においてフィラメント３を捩れた状態（酸化物超電導線材１の長手方向の中心軸を回転軸として旋回している状態）にすることができる。
Further, in the oxide
ここで、フィラメント３の旋回するピッチであるツイストピッチが短いほど交流損失を低減することができる傾向にあり、交流損失を低減する観点からは、フィラメント３のツイストピッチは８ｍｍ以下であることが好ましい。また、臨界電流密度をより高くするとともに交流損失をより低くする観点からは、ツイストピッチは５ｍｍ以下であることが好ましい。なお、フィラメント３のツイストピッチは図３に示す長さＬとなる。従来のフィラメントは長手方向に直交する断面の断面積が大きいために加工上の問題からツイストピッチを８ｍｍよりも大きくすることは困難であったが、本発明の酸化物超電導線材１の長手方向に直交する断面の断面積は０．５ｍｍ2以下と非常に小さいためにツイストピッチを８ｍｍ以下、好ましくは５ｍｍ以下とすることが可能となる。
Here, there is a tendency that the AC loss can be reduced as the twist pitch, which is the turning pitch of the
また、本発明の酸化物超電導線材１においては、たとえば図４および図５の模式的断面図に示すように、隣接しているフィラメント３の間にバリア層４が形成されていることが好ましい。この場合には交流損失が低減する傾向にあり、特にフィラメント３が捩れている場合にはその傾向はさらに大きくなる。なお、バリア層４の材料としては、室温（２５℃）で銀の１０倍以上の電気抵抗を有する材料が用いられ、たとえば、炭酸ストロンチウム、酸化銅、ジルコニアまたはＢｉ−２２０１超電導体などを用いることができる。
In the
また、本発明の酸化物超電導線材１においては、たとえば図６の模式的断面図に示すように、マトリクス２の表面上に金属テープ１０が備えられていることが好ましい。この場合には、本発明の酸化物超電導線材１は金属テープ１０により補強されていることから、本発明の酸化物超電導線材１を用いたコイル巻き線および超電導ケーブルの作製が容易となる傾向にある。ここで、金属テープ１０は、たとえば銅またはステンレスなどの金属からなるテープをハンダなどを用いてマトリクス２の表面に貼り合わせることによって、マトリクス２の表面上に設置することができる。
Moreover, in the
また、本発明の酸化物超電導線材１においては、たとえば図７の模式的断面図に示すように、マトリクス２の表面上に絶縁被膜１１が備えられていることが好ましい。この場合には、本発明の酸化物超電導線材１の表面が予め絶縁されているため、本発明の酸化物超電導線材１を用いたコイル巻き線の作製が容易となる傾向にある。ここで、絶縁被膜１１は、たとえばポリイミドなどの樹脂からなるテープをマトリクス２の表面にハーフラップで巻きつける（テープの幅の半分だけ重ね合わせて巻きつける）ことによって、マトリクス２の表面上に設置することができる。また、たとえば、本発明の酸化物超電導線材１よりも幅の広いポリイミドなどの樹脂からなる２枚のテープを酸化物超電導線材１の長手方向に沿って貼り合わせることによっても絶縁被膜１１の設置は可能である。
Moreover, in the
また、本発明の酸化物超電導線材１においては、たとえば図８の模式的断面図に示すように、マトリクス２の表面上に金属テープ１０が備えられているとともに、金属テープ１０の表面上に絶縁被膜１１が備えられていることが好ましい。この場合には、絶縁被膜１１で絶縁性が確保されるとともに金属テープ１０で補強されることによって、運転時に大きな力が加わる超電導マグネットや設置時に大きな負荷が加わる大容量の超電導ケーブルへの応用が可能となる傾向にある。ここで、金属テープ１０は、たとえば銅またはステンレスなどの金属からなるテープをハンダなどを用いてマトリクス２の表面に貼り合わせることによってマトリクス２の表面上に設置することができ、絶縁被膜１１は、たとえばポリイミドなどの樹脂からなるテープを金属テープ１０の表面に貼りつけることによって、金属テープ１０の表面上に設置することができる。
In the
また、上述した図７または図８に示す絶縁被膜１１で被覆された酸化物超電導線材１の少なくとも１本をエッジワイズ方向に曲げ、エッジワイズ方向に曲げられた酸化物超電導線材１を含む複数の酸化物超電導線材１を撚り合わせることによって、超電導構造体を作製することができる。このような構成の超電導構造体は、低損失、大容量かつコンパクトに作製することができるため、このような構成の超電導構造体を用いた場合には、大容量の交流機器（たとえば、超電導ケーブルまたは超電導マグネットなど）を作製することができる傾向にある。なお、本発明において、「エッジワイズ方向に曲げる」とは、複数の酸化物超電導線材１のうち内側に位置する酸化物超電導線材１についてはその一部が外側に位置するように曲げることをいい、外側に位置する酸化物超電導線材１についてはその一部が内側に位置するように曲げることをいう。このような構成の超電導構造体は、たとえば、絶縁被膜１１で被覆された３本の酸化物超電導線材１をエッジワイズ方向に曲げ径１０００ｍｍで連続的に曲げながら撚り合わせることにより作製することができる。
Further, at least one
また、たとえば図９の模式的断面図に示すように、上記の酸化物超電導線材１をテープ状の保護膜１３中に複数含ませ、保護膜１３の対向する主面１３ａの両面のそれぞれに金属テープ１２を設置することによって超電導構造体１４を作製することもできる。このような構成の超電導構造体１４においては、保護膜１３の主面１３ａに対して垂直方向の磁場に対する交流損失を低減することができ、酸化物超電導線材１の１本当たりの容量が増大する傾向にある。このような構成の超電導構造体１４は、交流損失が低く、かつ大容量が必要とされる交流機器に好適に用いることができる。なお、保護膜１３としては、たとえば、ハンダなどの合金を用いることができる。
For example, as shown in the schematic cross-sectional view of FIG. 9, a plurality of the
ここで、図９に示す超電導構造体１４においては、たとえば図１０の模式的断面図に示すように、隣り合う酸化物超電導線材１の間に保護膜１３よりも高抵抗の高抵抗体１５が設置されることが好ましい。この場合には、保護膜１３の主面１３ａに対して垂直方向の磁場に対する交流損失をさらに低減することができ、酸化物超電導線材１の１本当たりの容量がさらに増大する傾向にある。
Here, in the
また、たとえば図１１の模式的断面図に示すように、上記の酸化物超電導線材１をテープ状のポリエステルなどからなる絶縁性保護膜１６中に複数含ませることによって超電導構造体１４を作製することができる。このような構成の超電導構造体１４においても、絶縁性保護膜１６の主面１６ａに対して垂直方向の磁場に対する交流損失を低減することができる傾向にある。また、このような構成の超電導構造体１４は可撓性を有するため、取扱いが容易となる傾向にある。なお、絶縁性保護膜１６としては、ポリエステル以外にも、たとえば、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリテトラフルオロエチレンまたはポリイミドなどを用いることができる。
For example, as shown in the schematic cross-sectional view of FIG. 11, the
また、本発明の酸化物超電導線材１においては、フィラメント３中のＢｉ−２２２３系酸化物超電導体の相対密度は９９％以上であることが好ましい。この場合には臨界電流密度がさらに向上する傾向にある。なお、本発明において、相対密度（％）は、１００×（酸化物超電導体全体の体積−空孔全体の体積）／（酸化物超電導体全体の体積）の式で求められる。また、本発明において、臨界電流密度は、（酸化物超電導線材１の臨界電流量）／（酸化物超電導線材１の長手方向に直交する断面の断面積）の式で求められる。
Moreover, in the
次に、本発明の酸化物超電導線材の製造方法について説明する。図１２に、本発明の酸化物超電導線材の製造方法の好ましい一例のフローチャートを示す。 Next, the manufacturing method of the oxide superconducting wire of this invention is demonstrated. In FIG. 12, the flowchart of a preferable example of the manufacturing method of the oxide superconducting wire of this invention is shown.
図１２を参照して、まず、ステップＳ１においては、たとえば図１３の模式的斜視図に示すように、第１金属シース５中に酸化物超電導体粉末および非超電導体粉末を含む原料粉末６を充填する。ここで、本発明においては、原料粉末６において粒径が２μｍ以下の非超電導体粉末が原料粉末６に含まれている非超電導体粉末全体の個数の９５％以上を占めている。なお、非超電導体粉末は、酸化物超電導体粉末の臨界温度で酸化物超電導体粉末よりも電気抵抗が高い粉末である。非超電導体粉末の材料としては、たとえば（Ｃａ，Ｓｒ）2ＣｕＯ3、（Ｃａ，Ｓｒ）2ＰｂＯ4または（Ｃａ，Ｓｒ）14Ｃｕ24Ｏ3などが挙げられる。また、本発明の酸化物超電導線材の製造方法で用いられる酸化物超電導体粉末の材料としては、たとえば上記のＢｉ−２２２３系酸化物超電導体などが用いられる。
Referring to FIG. 12, first, in step S1, for example, as shown in a schematic perspective view of FIG. 13, a raw material powder 6 containing an oxide superconductor powder and a non-superconductor powder in a
次に、ステップＳ２においては、たとえば図１４の模式的斜視図に示すように、原料粉末６が充填された第１金属シース５を伸線加工して単芯超電導線７を形成する。
Next, in step S2, for example, as shown in the schematic perspective view of FIG. 14, the
次いで、ステップＳ３においては、たとえば図１５の模式的斜視図に示すように、単芯超電導線７の複数を第２金属シース８中に収容する。
Next, in step S3, for example, as shown in a schematic perspective view of FIG. 15, a plurality of single-
続いて、ステップＳ４においては、たとえば図１６の模式的斜視図に示すように、単芯超電導線７が収容された第２金属シース８を伸線加工して多芯超電導線９を形成する。ここで、本発明においては、圧延加工前の多芯超電導線における単芯超電導線の断面積の変動係数（ＣＯＶ）が１５％以下である。なお、圧延加工前の多芯超電導線における単芯超電導線の断面積の変動係数（ＣＯＶ）とは、圧延加工前の多芯超電導線の長手方向に直交する断面における複数の単芯超電導線の断面積の標準偏差をこれらの単芯超電導線の断面積の平均値で割った値のことである。
Subsequently, in step S4, for example, as shown in a schematic perspective view of FIG. 16, the
そして、ステップＳ５においては、たとえば図１７の模式的斜視図に示すように、多芯超電導線９を圧延加工することによりテープ状とする。ここで、本発明においては、圧延加工における圧延圧下率が８２％以下である。なお、圧延圧下率（％）とは、たとえば図１８の模式的側面図に示すように、圧延加工前の多芯超電導線９の厚みｔ２に対する圧延加工後の多芯超電導線９の厚みｔ１の割合（１００×{１−（ｔ１／ｔ２）}）のことである。
In step S5, for example, as shown in the schematic perspective view of FIG. 17, the
その後、ステップＳ６においては、圧延加工後の多芯超電導線９を熱処理することによって、テープ状の酸化物超電導体が製造される。ここで、本発明においては、熱処理は２００気圧以上の圧力下で行なわれる。
Thereafter, in step S6, a tape-shaped oxide superconductor is manufactured by heat-treating the
本発明者が酸化物超電導線材の臨界電流密度を維持したままで酸化物超電導線材の長手方向に直交する方向の断面の断面積を小さくすることを検討したところ、酸化物超電導線材の長手方向に直交する方向の断面の断面積を小さくした場合には臨界電流密度も低下するということがわかった。 The present inventor has studied to reduce the cross-sectional area of the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the oxide superconducting wire while maintaining the critical current density of the oxide superconducting wire. It was found that the critical current density decreases when the cross-sectional area of the cross section in the orthogonal direction is reduced.
そして、臨界電流密度が低下する原因としては、酸化物超電導線材の長手方向に直交する方向の断面の断面積を小さくすると伸線加工度が向上してＣＯＶが大きくなり、これにより酸化物超電導線材に流れる電流が阻害されていることによるものであることがわかった。 The cause of the decrease in the critical current density is that if the cross-sectional area in the direction perpendicular to the longitudinal direction of the oxide superconducting wire is reduced, the degree of wire drawing is improved and the COV is increased, thereby the oxide superconducting wire. It was found that this was caused by the current flowing through
さらに、本発明者が、伸線加工度の向上とＣＯＶの大きさとの関係について調査したところ、酸化物超電導線材の断面積を小さくする際に、粒径が２μｍ以下の非超電導体の塊が単芯超電導線の均一な変形を妨げる起点になっていることがわかった。そして、非超電導体の粒径は、第１金属シースへの充填時から圧延加工後までほとんど変化していないことがわかった。 Furthermore, when the present inventor investigated the relationship between the improvement of the wire drawing degree and the size of the COV, when reducing the cross-sectional area of the oxide superconducting wire, a lump of non-superconductor having a particle size of 2 μm or less was found. It was found that this was the starting point for preventing uniform deformation of the single-core superconducting wire. And it turned out that the particle size of a non-superconductor has hardly changed from the time of filling to the first metal sheath to after rolling.
以上の結果に基づき、本発明者が鋭意検討した結果、粒径が２μｍ以下の非超電導体粉末が非超電導体粉末全体の個数の９５％以上を占めている場合にはＣＯＶが１５％以下となり、酸化物超電導線材の断面積を小さくすることができることがわかった。 Based on the above results, as a result of intensive studies by the present inventors, when non-superconductor powder having a particle size of 2 μm or less accounts for 95% or more of the total number of non-superconductor powders, COV is 15% or less. It was found that the cross-sectional area of the oxide superconducting wire can be reduced.
しかしながら、上記のようにして断面積を小さくした酸化物超電導線材の臨界電流密度にばらつきが生じた。そこで、本発明者が臨界電流密度の低い酸化物超電導線材を調査したところ、その表面にピンホールが数多く形成されており、その部分のフィラメントを構成する酸化物超電導体の相対密度が低いことがわかった。さらに詳細に調査すると、多芯超電導線を圧延加工する際の圧延圧下率とピンホール量とに相関がある可能性があった。 However, there was variation in the critical current density of the oxide superconducting wire having a reduced cross-sectional area as described above. Therefore, when the present inventor investigated an oxide superconducting wire having a low critical current density, a large number of pinholes were formed on the surface, and the relative density of the oxide superconductor constituting the filament of the portion was low. all right. When investigated in more detail, there is a possibility that there is a correlation between the rolling reduction ratio and the pinhole amount when rolling a multi-core superconducting wire.
そこで、本発明者が多芯超電導線を圧延加工する際の圧延圧下率を７０％〜８５％まで変化させ、さらに、酸化物超電導線材中のフィラメントを構成する酸化物超電導体の相対密度を高くするために２００気圧以上の圧力下で圧延加工後の多芯超電導線の熱処理を行なった。その結果、粒径が２μｍ以下の非超電導体粉末が非超電導体粉末全体の個数の９５％以上を占める原料粉末を用い、圧延加工前の多芯超電導線における単芯超電導線の断面積の変動係数（ＣＯＶ）を１５％以下とし、圧延加工における圧延圧下率を８２％以下として、圧延加工後の多芯超電導線を２００気圧以上の圧力下で熱処理を行なって得られた酸化物超電導線材は、その長手方向における断面積が０．５ｍｍ2以下であって、高い臨界電流密度を有することが確認された。また、酸化物超電導線材の臨界電流密度をより高くするとともに交流損失をより低くする観点からは、本発明の酸化物超電導線材の製造方法において製造された酸化物超電導線材の断面積において、フィラメントの１本当たりの平均断面積が酸化物超電導線材の断面積の０．２％以上６％以下であることが好ましく、２％以上６％以下であることがより好ましい。 Therefore, the inventor changes the rolling reduction ratio when rolling the multicore superconducting wire from 70% to 85%, and further increases the relative density of the oxide superconductor constituting the filament in the oxide superconducting wire. In order to achieve this, heat treatment was performed on the multi-core superconducting wire after rolling under a pressure of 200 atm or higher. As a result, the fluctuation of the cross-sectional area of the single-core superconducting wire in the multi-core superconducting wire before rolling using a raw powder in which the non-superconductor powder having a particle size of 2 μm or less accounts for 95% or more of the total number of non-superconductor powders. An oxide superconducting wire obtained by heat-treating a multi-core superconducting wire after rolling at a pressure of 200 atm or more with a coefficient (COV) of 15% or less and a rolling reduction in rolling of 82% or less. It was confirmed that the cross-sectional area in the longitudinal direction was 0.5 mm 2 or less and had a high critical current density. Further, from the viewpoint of further increasing the critical current density of the oxide superconducting wire and lowering the AC loss, in the cross-sectional area of the oxide superconducting wire manufactured by the oxide superconducting wire manufacturing method of the present invention, The average cross-sectional area per wire is preferably 0.2% or more and 6% or less of the cross-sectional area of the oxide superconducting wire, and more preferably 2% or more and 6% or less.
ここで、本発明の酸化物超電導線材の製造方法においては、圧延加工前の多芯超電導線を捩じる工程を複数回行なうことが好ましい。この場合には、酸化物超電導線材に含まれるフィラメントのツイストピッチをより小さくすることができ、ツイストピッチを８ｍｍ以下、より好ましくは５ｍｍ以下とした場合には、上述したように、交流損失をさらに低減することができる傾向にある。 Here, in the manufacturing method of the oxide superconducting wire of the present invention, it is preferable to perform the step of twisting the multi-core superconducting wire before the rolling process a plurality of times. In this case, the twist pitch of the filament contained in the oxide superconducting wire can be made smaller, and when the twist pitch is 8 mm or less, more preferably 5 mm or less, the AC loss is further reduced as described above. It tends to be reduced.
図１９に、圧延加工前の多芯超電導線を捩じる工程を複数回行なう工程のフローチャートの好ましい一例を示す。ここで、圧延加工前の多芯超電導線を伸線加工し、その後、軟化工程を経て、多芯超電導線が捩じられる。その後、再び、軟化工程を経て、多芯超電導線が捩じられる。そして、再び、軟化工程が行なわれ、スキンパスを経た後に、圧延加工がされる。なお、軟化工程は、たとえば、２００℃以上３００℃以下の温度の大気下で０．５時間以上多芯超電導線を放置することにより行なわれる。また、スキンパスは、多芯超電導線をたとえばダイスに通してその表面を平滑化する工程である。 FIG. 19 shows a preferred example of a flowchart of a process of performing a process of twisting a multi-core superconducting wire before rolling a plurality of times. Here, the multi-core superconducting wire before the rolling process is drawn, and then the multi-core superconducting wire is twisted through a softening process. Thereafter, the multi-core superconducting wire is twisted again through the softening process. Then, the softening process is performed again, and after the skin pass, the rolling process is performed. The softening step is performed, for example, by leaving the multi-core superconducting wire for 0.5 hour or longer in an atmosphere at a temperature of 200 ° C. or higher and 300 ° C. or lower. The skin pass is a process of smoothing the surface by passing a multi-core superconducting wire through, for example, a die.
また、本発明の酸化物超電導線材の製造方法においては、酸化物超電導線材中にバリア層を形成することが好ましい。この場合には交流損失が低減する傾向にあり、特にフィラメントが捩れている場合にはその傾向はさらに大きくなる。ここで、バリア層は、たとえば、表面にバリア層の形成材料が塗布された単芯超電導線を用いて酸化物超電導線材を作製することによって、酸化物超電導線材を構成するフィラメントとマトリクスとの間に形成することができる。なお、本明細書においては、上記熱処理前は単芯超電導線と表現し、上記熱処理後はフィラメントと表現している。 Moreover, in the manufacturing method of the oxide superconducting wire of this invention, it is preferable to form a barrier layer in an oxide superconducting wire. In this case, the AC loss tends to be reduced, and this tendency is further increased particularly when the filament is twisted. Here, the barrier layer is formed between the filament and the matrix constituting the oxide superconducting wire by, for example, producing an oxide superconducting wire using a single-core superconducting wire whose surface is coated with a material for forming the barrier layer. Can be formed. In the present specification, the single-core superconducting wire is expressed before the heat treatment, and the filament is expressed after the heat treatment.
また、本発明の酸化物超電導線材の製造方法により得られた酸化物超電導線材のフィラメント中の酸化物超電導体の相対密度は９９％以上であることが好ましい。この場合には臨界電流密度がさらに向上する傾向にある。 Moreover, it is preferable that the relative density of the oxide superconductor in the filament of the oxide superconducting wire obtained by the method for producing an oxide superconducting wire of the present invention is 99% or more. In this case, the critical current density tends to be further improved.
なお、上記の本発明の酸化物超電導線材１および本発明の酸化物超電導線材の製造方法によって製造された酸化物超電導線材はそれぞれその長手方向に直交する断面の断面積が小さいことから、コンパクトな転位が可能となる。ここで、転位とは、交流通電時の偏流対策として、たとえば図２０の模式図に示すように、酸化物超電導線材１の外側と内側とを反転させることである。その転位の手法としては、たとえば図２１の模式図に示すように、酸化物超電導線材１をエッジワイズ方向に曲げる方法がある。
Note that the
従来の酸化物超電導線材は、その長手方向に直交する断面の断面積が大きかったために、臨界電流密度を維持するためには、エッジワイズ方向の曲げ直径を１０００ｍｍ程度にしか曲げることができなかった。しかし、本発明の酸化物超電導線材および本発明の酸化物超電導線材の製造方法によって製造された酸化物超電導線材はそれぞれその長手方向に直交する断面の断面積が小さいことから、エッジワイズ方向の曲げ直径を５００ｍｍ程度にすることができるために、よりコンパクトな転位が可能となった。 The conventional oxide superconducting wire has a large cross-sectional area perpendicular to its longitudinal direction, and in order to maintain the critical current density, the bending diameter in the edgewise direction can only be bent to about 1000 mm. . However, since the oxide superconducting wire of the present invention and the oxide superconducting wire manufactured by the manufacturing method of the oxide superconducting wire of the present invention each have a small cross-sectional area perpendicular to the longitudinal direction, bending in the edgewise direction is required. Since the diameter could be about 500 mm, more compact dislocations became possible.
また、本発明の酸化物超電導線材１、その酸化物超電導線材１を含む本発明の超電導構造体１４および本発明の酸化物超電導線材の製造方法によって製造された酸化物超電導線材はそれぞれその長手方向に直交する断面の断面積が小さいことから、超電導ケーブルまたは超電導マグネットなどに用いた場合には、そのコンパクト化および軽量化を図ることができる。
The
また、本発明の酸化物超電導線材、その酸化物超電導線材を含む本発明の超電導構造体および本発明の酸化物超電導線材の製造方法によって製造された酸化物超電導線材を含む超電導マグネットは、モータ電機子、冷凍機冷却型マグネットシステムまたはＭＲＩなどの製品に用いることができる。 Further, the superconducting magnet including the oxide superconducting wire manufactured by the oxide superconducting wire of the present invention, the superconducting structure of the present invention including the oxide superconducting wire, and the method of manufacturing the oxide superconducting wire of the present invention is a motor electric machine. It can be used for products such as a child, a refrigerator-cooled magnet system, or an MRI.
なお、本発明に係る酸化物超電導線材および超電導構造体は交流損失を低減することができるため、本発明に係る酸化物超電導線材または超電導構造体を含む超電導マグネットおよびその超電導マグネットを含むモータ電機子、冷凍機冷却型マグネットシステムまたはＭＲＩなどは、これらを冷却する負荷を低減することができる傾向にある。 Since the oxide superconducting wire and the superconducting structure according to the present invention can reduce AC loss, the superconducting magnet including the oxide superconducting wire or the superconducting structure according to the present invention and the motor armature including the superconducting magnet are included. The refrigerator cooling magnet system or MRI tends to be able to reduce the load for cooling them.
また、本発明に係る酸化物超電導線材および超電導構造体は断面積が小さく薄いテープ状にすることができるため、本発明に係る酸化物超電導線材または超電導構造体を含む超電導ケーブルにおいては、芯材への巻き付け時の歪みが減少し、臨界電流量が低減しない傾向にある。 In addition, since the oxide superconducting wire and the superconducting structure according to the present invention can be formed into a thin tape shape with a small cross-sectional area, in the superconducting cable including the oxide superconducting wire or the superconducting structure according to the present invention, the core material There is a tendency that the distortion during winding is reduced and the critical current amount does not decrease.
（実施例１）
Ｂｉ2Ｏ3、ＰｂＯ、ＳｒＣＯ3、ＣａＣＯ3およびＣｕＯを用いて、Ｂｉ：Ｐｂ：Ｓｒ：Ｃａ：Ｃｕ＝１．７９：０．４：１．９６：２．１８：３の組成比になるように、これらの粉末を混合した。この混合した粉末に対して、加熱および粉砕を行ない、Ｂｉ−２２２３系酸化物超電導体粉末を含む原料粉末を得た。そして、この原料粉末を外径１２ｍｍ、内径１０ｍｍの第１金属シースとしての銀パイプ中に充填した。
Example 1
Bi: Pb: Sr: Ca: Cu = 1.79: 0.4: 1.96: 2.18: 3 composition ratio using Bi 2 O 3 , PbO, SrCO 3 , CaCO 3 and CuO As such, these powders were mixed. The mixed powder was heated and pulverized to obtain a raw material powder containing a Bi-2223 oxide superconductor powder. Then, this raw material powder was filled into a silver pipe as a first metal sheath having an outer diameter of 12 mm and an inner diameter of 10 mm.
この粉末が充填された銀パイプを直径２ｍｍになるまで伸線加工することによって単芯超電導線を作製した。そして、単芯超電導線の表面に炭酸ストロンチウムからなるバリア層を塗布した。そして、バリア層が表面に塗布された単芯超電導線を外径３６ｍｍ、内径２７ｍｍの第２金属シースとしての銀パイプ中に９１本収容した。次に、単芯超電導線が収容された銀パイプを直径０．９ｍｍになるまでさらに伸線加工して多芯超電導線を作製した。 A single-core superconducting wire was produced by drawing a silver pipe filled with this powder until the diameter became 2 mm. And the barrier layer which consists of strontium carbonate was apply | coated to the surface of a single core superconducting wire. Then, 91 single-core superconducting wires coated with a barrier layer were accommodated in a silver pipe as a second metal sheath having an outer diameter of 36 mm and an inner diameter of 27 mm. Next, the silver pipe in which the single-core superconducting wire was accommodated was further drawn until the diameter became 0.9 mm to produce a multi-core superconducting wire.
その後、多芯超電導線を２５０℃の雰囲気下で１時間放置する軟化工程と軟化工程後に多芯超電導線を捩じる工程とを、本実施例において得られる酸化物超電導線材中のフィラメントのツイストピッチが８ｍｍとなるように交互に繰り返した。そして、その多芯超電導線について、再度、２５０℃の雰囲気下で１時間放置する軟化工程を行ない、その後、スキンパスを経て圧延加工を行なった。 Thereafter, a twisting step of the filament in the oxide superconducting wire obtained in this example includes a softening step of allowing the multicore superconducting wire to stand in an atmosphere of 250 ° C. for 1 hour and a step of twisting the multicore superconducting wire after the softening step. It repeated alternately so that a pitch might be set to 8 mm. Then, the multi-core superconducting wire was again subjected to a softening step for 1 hour in an atmosphere at 250 ° C., and then rolled through a skin pass.
その後、圧延加工後の多芯超電導線について、１回目の焼結を大気圧中で行ない、さらに圧延加工を行なった後、２００気圧の圧力下で８５０℃で５０時間の熱処理を行なうことにより、テープ状の酸化物超電導線材（実施例１の酸化物超電導線材）を得た。 Thereafter, the multi-core superconducting wire after rolling is subjected to the first sintering in atmospheric pressure, and further subjected to rolling, followed by heat treatment at 850 ° C. under a pressure of 200 atm for 50 hours, A tape-shaped oxide superconducting wire (the oxide superconducting wire of Example 1) was obtained.
この実施例１の酸化物超電導線材の一部をその長手方向に直交する方向に切断したところ、その断面は、銀からなるマトリクス中にフィラメントが埋設されており、それぞれのフィラメントはバリア層によって取り囲まれた構成となっていた。 When a part of the oxide superconducting wire of Example 1 was cut in a direction perpendicular to the longitudinal direction, filaments were embedded in a matrix made of silver, and each filament was surrounded by a barrier layer. The configuration was
そして、その断面の断面積を測定したところ、０．５ｍｍ2であった。また、その断面において、フィラメント１本当たりの平均断面積は、酸化物超電導線材全体の断面積の０．２％であった。また、実施例１の酸化物超電導線材を構成するフィラメントの平均アスペクト比は１０よりも大きかった。 Then, the measured sectional area of the cross-section was 0.5 mm 2. Moreover, in the cross section, the average cross sectional area per filament was 0.2% of the cross sectional area of the whole oxide superconducting wire. Further, the average aspect ratio of the filament constituting the oxide superconducting wire of Example 1 was larger than 10.
このようにして得られた実施例１の酸化物超電導線材について、７７Ｋ（ケルビン）、０Ｔ（テスラ）の条件下で臨界電流密度を測定した。その結果を表１に示す。表１に示すように、実施例１の酸化物超電導線材の臨界電流密度は１１ｋＡ／ｃｍ2であることが確認された。 The critical current density of the oxide superconducting wire obtained in Example 1 thus obtained was measured under conditions of 77 K (Kelvin) and 0 T (Tesla). The results are shown in Table 1. As shown in Table 1, it was confirmed that the critical current density of the oxide superconducting wire of Example 1 was 11 kA / cm 2 .
また、実施例１の酸化物超電導線材について、交流損失を測定した。その結果を表１に示す。表１に示すように、実施例１の酸化物超電導線材の交流損失は、１５μＪ／Ａ／ｍ／ｃｙｃｌｅであることが確認された。 Further, AC loss was measured for the oxide superconducting wire of Example 1. The results are shown in Table 1. As shown in Table 1, it was confirmed that the AC loss of the oxide superconducting wire of Example 1 was 15 μJ / A / m / cycle.
（実施例２）
直径３．８ｍｍの単芯超電導線を３７本収容することによって、フィラメント１本当たりの平均断面積を酸化物超電導線材全体の断面積の１％となるように調整したこと以外は実施例１と同一の方法および同一の条件で実施例２の酸化物超電導線材を作製した。
(Example 2)
Example 1 except that 37 single-core superconducting wires with a diameter of 3.8 mm were accommodated so that the average cross-sectional area per filament was adjusted to 1% of the cross-sectional area of the entire oxide superconducting wire. The oxide superconducting wire of Example 2 was fabricated using the same method and the same conditions.
この実施例２の酸化物超電導線材の一部をその長手方向に直交する方向に切断したところ、その断面は、銀からなるマトリクス中にフィラメントが埋設されており、それぞれのフィラメントはバリア層によって取り囲まれた構成となっていた。 When a part of the oxide superconducting wire of Example 2 was cut in a direction perpendicular to the longitudinal direction, filaments were embedded in a matrix made of silver, and each filament was surrounded by a barrier layer. The configuration was
そして、その断面の断面積を測定したところ、０．５ｍｍ2であった。また、実施例２の酸化物超電導線材を構成するフィラメントの平均アスペクト比は１０よりも大きかった。 Then, the measured sectional area of the cross-section was 0.5 mm 2. Further, the average aspect ratio of the filament constituting the oxide superconducting wire of Example 2 was larger than 10.
そして、実施例２の酸化物超電導線材について、実施例１と同一の方法および同一の条件で、臨界電流密度および交流損失をそれぞれ測定した。その結果を表１に示す。表１に示すように、実施例２の酸化物超電導線材の臨界電流密度は１２ｋＡ／ｃｍ2であり、交流損失は１４μＪ／Ａ／ｍ／ｃｙｃｌｅであった。 And about the oxide superconducting wire of Example 2, the critical current density and the alternating current loss were measured by the same method and the same conditions as Example 1, respectively. The results are shown in Table 1. As shown in Table 1, the oxide superconducting wire of Example 2 had a critical current density of 12 kA / cm 2 and an AC loss of 14 μJ / A / m / cycle.
（実施例３）
直径５．３ｍｍの単芯超電導線を１９本収容することによって、フィラメント１本当たりの平均断面積を酸化物超電導線材全体の断面積の２％となるように調整したこと以外は実施例１と同一の方法および同一の条件で実施例３の酸化物超電導線材を作製した。
(Example 3)
Example 1 except that 19 single-core superconducting wires having a diameter of 5.3 mm were accommodated so that the average cross-sectional area per filament was adjusted to 2% of the cross-sectional area of the entire oxide superconducting wire. The oxide superconducting wire of Example 3 was produced using the same method and the same conditions.
この実施例３の酸化物超電導線材の一部をその長手方向に直交する方向に切断したところ、その断面は、銀からなるマトリクス中にフィラメントが埋設されており、それぞれのフィラメントはバリア層によって取り囲まれた構成となっていた。 When a part of the oxide superconducting wire of Example 3 was cut in a direction perpendicular to the longitudinal direction, the cross section was embedded with a filament in a matrix made of silver, and each filament was surrounded by a barrier layer. The configuration was
そして、その断面の断面積を測定したところ、０．５ｍｍ2であった。また、実施例３の酸化物超電導線材を構成するフィラメントの平均アスペクト比は１０よりも大きかった。 Then, the measured sectional area of the cross-section was 0.5 mm 2. Further, the average aspect ratio of the filament constituting the oxide superconducting wire of Example 3 was larger than 10.
そして、実施例３の酸化物超電導線材について、実施例１と同一の方法および同一の条件で、臨界電流密度および交流損失をそれぞれ測定した。その結果を表１に示す。表１に示すように、実施例３の酸化物超電導線材の臨界電流密度は１３ｋＡ／ｃｍ2であり、交流損失は１１μＪ／Ａ／ｍ／ｃｙｃｌｅであった。 And about the oxide superconducting wire of Example 3, the critical current density and the alternating current loss were measured by the same method and the same conditions as Example 1, respectively. The results are shown in Table 1. As shown in Table 1, the oxide superconducting wire of Example 3 had a critical current density of 13 kA / cm 2 and an AC loss of 11 μJ / A / m / cycle.
（実施例４）
直径８．５ｍｍの単芯超電導線を７本収容することによって、フィラメント１本当たりの平均断面積を酸化物超電導線材全体の断面積の６％となるように調整したこと以外は実施例１と同一の方法および同一の条件で実施例４の酸化物超電導線材を作製した。
Example 4
Example 7 except that seven single-core superconducting wires having a diameter of 8.5 mm were accommodated so that the average cross-sectional area per filament was adjusted to 6% of the cross-sectional area of the entire oxide superconducting wire. The oxide superconducting wire of Example 4 was produced using the same method and the same conditions.
この実施例４の酸化物超電導線材の一部をその長手方向に直交する方向に切断したところ、その断面は、銀からなるマトリクス中にフィラメントが埋設されており、それぞれのフィラメントはバリア層によって取り囲まれた構成となっていた。 When a part of the oxide superconducting wire of Example 4 was cut in a direction perpendicular to the longitudinal direction, filaments were embedded in a matrix made of silver, and each filament was surrounded by a barrier layer. The configuration was
そして、その断面の断面積を測定したところ、０．５ｍｍ2であった。また、実施例４の酸化物超電導線材を構成するフィラメントの平均アスペクト比は１０よりも大きかった。 Then, the measured sectional area of the cross-section was 0.5 mm 2. Further, the average aspect ratio of the filament constituting the oxide superconducting wire of Example 4 was larger than 10.
そして、実施例４の酸化物超電導線材について、実施例１と同一の方法および同一の条件で、臨界電流密度および交流損失をそれぞれ測定した。その結果を表１に示す。表１に示すように、実施例４の酸化物超電導線材の臨界電流密度は１２ｋＡ／ｃｍ2であり、交流損失は１０μＪ／Ａ／ｍ／ｃｙｃｌｅであった。 And about the oxide superconducting wire of Example 4, the critical current density and the alternating current loss were measured by the same method and the same conditions as Example 1, respectively. The results are shown in Table 1. As shown in Table 1, the oxide superconducting wire of Example 4 had a critical current density of 12 kA / cm 2 and an AC loss of 10 μJ / A / m / cycle.
（比較例１）
直径１．７ｍｍの単芯超電導線を１２７本収容することによって、フィラメント１本当たりの平均断面積を酸化物超電導線材全体の断面積の０．１５％となるように調整したこと以外は実施例１と同一の方法および同一の条件で比較例１の酸化物超電導線材を作製した。
(Comparative Example 1)
Example except that 127 single-core superconducting wires having a diameter of 1.7 mm were accommodated so that the average cross-sectional area per filament was adjusted to 0.15% of the cross-sectional area of the entire oxide superconducting wire. The oxide superconducting wire of Comparative Example 1 was produced using the same method and the same conditions as in Example 1.
この比較例１の酸化物超電導線材の一部をその長手方向に直交する方向に切断したところ、その断面は、銀からなるマトリクス中にフィラメントが埋設されており、それぞれのフィラメントはバリア層によって取り囲まれた構成となっていた。 When a part of the oxide superconducting wire of Comparative Example 1 was cut in a direction perpendicular to the longitudinal direction, the cross section had a filament embedded in a matrix made of silver, and each filament was surrounded by a barrier layer. The configuration was
そして、その断面の断面積を測定したところ、０．５ｍｍ2であった。また、比較例１の酸化物超電導線材を構成するフィラメントの平均アスペクト比は１０よりも大きかった。 Then, the measured sectional area of the cross-section was 0.5 mm 2. Further, the average aspect ratio of the filament constituting the oxide superconducting wire of Comparative Example 1 was larger than 10.
そして、比較例１の酸化物超電導線材について、実施例１と同一の方法および同一の条件で、臨界電流密度および交流損失をそれぞれ測定した。その結果を表１に示す。表１に示すように、比較例１の酸化物超電導線材の臨界電流密度は５ｋＡ／ｃｍ2であり、交流損失は２４μＪ／Ａ／ｍ／ｃｙｃｌｅであった。 And about the oxide superconducting wire of the comparative example 1, the critical current density and the alternating current loss were respectively measured by the same method and the same conditions as the example 1. The results are shown in Table 1. As shown in Table 1, the critical current density of the oxide superconducting wire of Comparative Example 1 was 5 kA / cm 2 , and the AC loss was 24 μJ / A / m / cycle.
（比較例２）
外径３６ｍｍ、内径２７ｍｍの第２金属シースを用いてフィラメント１本当たりの平均断面積を酸化物超電導線材全体の断面積の６．５％となるように調整したこと以外は実施例４と同一の方法および同一の条件で比較例２の酸化物超電導線材を作製した。
(Comparative Example 2)
Same as Example 4 except that a second metal sheath having an outer diameter of 36 mm and an inner diameter of 27 mm was used to adjust the average cross-sectional area per filament to 6.5% of the cross-sectional area of the entire oxide superconducting wire. The oxide superconducting wire of Comparative Example 2 was produced under the same method and the same conditions.
この比較例２の酸化物超電導線材の一部をその長手方向に直交する方向に切断したところ、その断面は、銀からなるマトリクス中にフィラメントが埋設されており、それぞれのフィラメントはバリア層によって取り囲まれた構成となっていた。 When a part of the oxide superconducting wire of Comparative Example 2 was cut in a direction perpendicular to the longitudinal direction, filaments were embedded in a matrix made of silver, and each filament was surrounded by a barrier layer. The configuration was
そして、その断面の断面積を測定したところ、０．５ｍｍ2であった。また、比較例２の酸化物超電導線材を構成するフィラメントの平均アスペクト比は１０よりも大きかった。 Then, the measured sectional area of the cross-section was 0.5 mm 2. Further, the average aspect ratio of the filament constituting the oxide superconducting wire of Comparative Example 2 was larger than 10.
そして、比較例２の酸化物超電導線材について、実施例１と同一の方法および同一の条件で、臨界電流密度および交流損失をそれぞれ測定した。その結果を表１に示す。表１に示すように、比較例２の酸化物超電導線材の臨界電流密度は６ｋＡ／ｃｍ2であり、交流損失は２２μＪ／Ａ／ｍ／ｃｙｃｌｅであった。 And about the oxide superconducting wire of the comparative example 2, the critical current density and the alternating current loss were respectively measured by the same method and the same conditions as the example 1. The results are shown in Table 1. As shown in Table 1, the critical current density of the oxide superconducting wire of Comparative Example 2 was 6 kA / cm 2 , and the AC loss was 22 μJ / A / m / cycle.
表１に示すように、Ｂｉ−２２２３系酸化物超電導体を含むフィラメントが銀からなるマトリクス中に埋め込まれており、酸化物超電導線材の長手方向に直交する断面の断面積が０．５ｍｍ2以下であって、酸化物超電導線材の長手方向に直交する断面においてフィラメントの１本当たりの平均断面積が酸化物超電導線材全体の断面積の０．２％以上６％以下の範囲にある実施例１〜４の酸化物超電導線材は、酸化物超電導線材の長手方向に直交する断面においてフィラメントの１本当たりの平均断面積がそれぞれ酸化物超電導線材全体の断面積の０．１５％（比較例１）、６．５％（比較例２）となっている比較例１〜２の酸化物超電導線材と比べて、臨界電流密度を高くすることができるとともに、交流損失を低減できることがわかる。 As shown in Table 1, filaments containing Bi-2223 oxide superconductor are embedded in a matrix made of silver, and the cross-sectional area of the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the oxide superconducting wire is 0.5 mm 2 or less. In the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the oxide superconducting wire, the average cross sectional area per filament is in the range of 0.2% to 6% of the cross sectional area of the whole oxide superconducting wire. In the oxide superconducting wire of -4, the average cross-sectional area per filament in the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the oxide superconducting wire is 0.15% of the cross-sectional area of the whole oxide superconducting wire (Comparative Example 1). It can be seen that the critical current density can be increased and the AC loss can be reduced as compared with the oxide superconducting wires of Comparative Examples 1 and 2, which is 6.5% (Comparative Example 2).
また、酸化物超電導線材の長手方向に直交する断面においてフィラメントの１本当たりの平均断面積が酸化物超電導線材全体の断面積の２％以上６％以下の範囲にある実施例３〜４の酸化物超電導線材は、特に、臨界電流密度を高くすることができるとともに交流損失も低減できることがわかる。 In addition, in the cross section orthogonal to the longitudinal direction of the oxide superconducting wire, the average cross-sectional area per filament is in the range of 2% to 6% of the cross-sectional area of the entire oxide superconducting wire. It can be seen that the superconducting wire can particularly increase the critical current density and reduce the AC loss.
（実施例５）
実施例１と同一の方法および同一の条件で、Ｂｉ−２２２３系酸化物超電導体粉末を含む原料粉末を得た。そして、この原料粉末を構成するＢｉ−２２２３系酸化物超電導体粉末以外の非超電導体粉末の粒径について調査したところ、粒径２μｍ以下の非超電導体粉末が原料粉末を構成する非超電導体粉末全体の個数の９５％以上を占めていることが確認された。
(Example 5)
A raw material powder containing Bi-2223 oxide superconductor powder was obtained in the same manner and under the same conditions as in Example 1. And when the particle size of the non-superconductor powder other than the Bi-2223 oxide superconductor powder constituting the raw material powder was examined, the non-superconductor powder having a particle size of 2 μm or less constitutes the raw material powder. It was confirmed that it accounted for 95% or more of the total number.
次に、この原料粉末を外径１２ｍｍ、内径１０ｍｍの第１金属シースとしての銀パイプ中に充填した。 Next, this raw material powder was filled into a silver pipe as a first metal sheath having an outer diameter of 12 mm and an inner diameter of 10 mm.
この銀パイプ中に充填された粉末を２ｍｍまで伸線加工することによって単芯超電導線を作製した。そして、単芯超電導線の表面に炭酸ストロンチウムからなるバリア層を塗布した。そして、バリア層が表面に塗布された単芯超電導線を外径３６ｍｍ、内径２７ｍｍの第２金属シースとしての銀パイプ中に９１本収容した。次に、単芯超電導線が収容された銀パイプを直径０．９ｍｍになるまでさらに伸線加工して多芯超電導線を作製した。ここで、多芯超電導線における単芯超電導線の断面積の変動係数であるＣＯＶについて調査したところ、ＣＯＶは１５％以下であることが確認された。 A single core superconducting wire was produced by drawing the powder filled in the silver pipe to 2 mm. And the barrier layer which consists of strontium carbonate was apply | coated to the surface of a single core superconducting wire. Then, 91 single-core superconducting wires coated with a barrier layer were accommodated in a silver pipe as a second metal sheath having an outer diameter of 36 mm and an inner diameter of 27 mm. Next, the silver pipe in which the single-core superconducting wire was accommodated was further drawn until the diameter became 0.9 mm to produce a multi-core superconducting wire. Here, when COV which is a coefficient of variation of the cross-sectional area of the single-core superconducting wire in the multi-core superconducting wire was investigated, it was confirmed that the COV was 15% or less.
その後、多芯超電導線を２５０℃の雰囲気下で１時間放置する軟化工程と軟化工程後に多芯超電導線を捩じる工程とを、本実施例において得られる酸化物超電導線材中のフィラメントのツイストピッチが８ｍｍになるまで交互に繰り返した。そして、その多芯超電導線について、再度、２５０℃の雰囲気下で１時間放置する軟化工程を行ない、その後、スキンパスを経て圧延加工を行なった。ここで、圧延加工は、圧延圧下率が８２％以下とされた。 Thereafter, a twisting step of the filament in the oxide superconducting wire obtained in this example includes a softening step of allowing the multicore superconducting wire to stand in an atmosphere of 250 ° C. for 1 hour and a step of twisting the multicore superconducting wire after the softening step. It repeated alternately until the pitch became 8 mm. Then, the multi-core superconducting wire was again subjected to a softening step for 1 hour in an atmosphere at 250 ° C., and then rolled through a skin pass. Here, in the rolling process, the rolling reduction was 82% or less.
その後、圧延加工後の多芯超電導線について、２００気圧の圧力下で８５０℃で５０時間の熱処理を行なうことにより、テープ状の酸化物超電導線材（実施例５の酸化物超電導線材）を得た。 Thereafter, a tape-shaped oxide superconducting wire (the oxide superconducting wire of Example 5) was obtained by performing heat treatment at 850 ° C. for 50 hours under a pressure of 200 atm. .
この実施例５の酸化物超電導線材の一部をその長手方向に直交する方向に切断したところ、その断面は、銀からなるマトリクス中にフィラメントが埋設されており、それぞれのフィラメントはバリア層によって取り囲まれた構成となっていた。また、その断面の断面積を測定したところ、０．５ｍｍ2であった。 When a part of the oxide superconducting wire of Example 5 was cut in a direction perpendicular to the longitudinal direction, filaments were embedded in a matrix made of silver, and each filament was surrounded by a barrier layer. The configuration was Moreover, it was 0.5 mm < 2 > when the cross-sectional area of the cross section was measured.
このようにして得られた実施例５の酸化物超電導線材について、実施例１と同一の方法および同一の条件で、臨界電流密度および交流損失をそれぞれ測定した。その結果、実施例５の酸化物超電導線材の臨界電流密度は１０ｋＡ／ｃｍ2以上であり、交流損失は１５μＪ／Ａ／ｍ／ｃｙｃｌｅであった。 With respect to the oxide superconducting wire obtained in Example 5 thus obtained, the critical current density and the AC loss were measured in the same manner and under the same conditions as in Example 1. As a result, the critical current density of the oxide superconducting wire of Example 5 was 10 kA / cm 2 or more, and the AC loss was 15 μJ / A / m / cycle.
（実施例６〜１２）
Ｂｉ2Ｏ3、ＰｂＯ、ＳｒＣＯ3、ＣａＣＯ3およびＣｕＯを用いて、Ｂｉ：Ｐｂ：Ｓｒ：Ｃａ：Ｃｕ＝１．７９：０．４：１．９６：２．１８：３の組成比になるように、これらの粉末を混合した。この混合した粉末に対して、加熱および粉砕を行ない、Ｂｉ−２２２３系酸化物超電導体粉末を含む原料粉末を得た。そして、この原料粉末を外径１２ｍｍ、内径１０ｍｍの第１金属シースとしての銀パイプ中に充填した。
(Examples 6 to 12)
Bi: Pb: Sr: Ca: Cu = 1.79: 0.4: 1.96: 2.18: 3 composition ratio using Bi 2 O 3 , PbO, SrCO 3 , CaCO 3 and CuO As such, these powders were mixed. The mixed powder was heated and pulverized to obtain a raw material powder containing a Bi-2223 oxide superconductor powder. Then, this raw material powder was filled into a silver pipe as a first metal sheath having an outer diameter of 12 mm and an inner diameter of 10 mm.
この粉末が充填された銀パイプを直径１．５ｍｍになるまで伸線加工することによって単芯超電導線を作製した。そして、単芯超電導線の表面に炭酸ストロンチウムからなるバリア層を塗布した。そして、バリア層が表面に塗布された単芯超電導線を外径１２ｍｍ、内径９ｍｍの第２金属シースとしての銀パイプ中に１９本収容した。次に、単芯超電導線が収容された銀パイプを直径０．５ｍｍになるまでさらに伸線加工して多芯超電導線を作製した。 A single-core superconducting wire was produced by drawing a silver pipe filled with this powder to a diameter of 1.5 mm. And the barrier layer which consists of strontium carbonate was apply | coated to the surface of a single core superconducting wire. Then, 19 single-core superconducting wires coated with a barrier layer were accommodated in a silver pipe as a second metal sheath having an outer diameter of 12 mm and an inner diameter of 9 mm. Next, the silver pipe in which the single-core superconducting wire was accommodated was further drawn until the diameter became 0.5 mm to produce a multi-core superconducting wire.
その後、一部の多芯超電導線について２５０℃の雰囲気下で１時間放置する軟化工程と軟化工程後に多芯超電導線を捩じる工程とを交互に繰り返し、実施例６〜１２の酸化物超電導線材中のフィラメントのツイストピッチが互いに異なるように、多芯超電導線を複数作製した。 Thereafter, the oxide superconductivity of Examples 6 to 12 was alternately repeated for a part of the multi-core superconducting wires that were allowed to stand in an atmosphere of 250 ° C. for 1 hour and a step of twisting the multi-core superconducting wires after the softening step. A plurality of multi-core superconducting wires were produced so that the twist pitches of the filaments in the wire were different from each other.
これらの多芯超電導線に対して２５０℃の雰囲気下で１時間放置する軟化工程を行ない、その後、スキンパスを経て圧延加工を行なった。その後、圧延加工後の多芯超電導線について、１回目の焼結を大気圧中で行ない、さらに圧延加工を行なった後、２００気圧の圧力下で８５０℃で５０時間の熱処理を行なうことにより、表２に示す構成の実施例６〜１２のテープ状の酸化物超電導線材を得た。なお、実施例１２の酸化物超電導線材については多芯超電導線の軟化工程および捩じる工程はされていないので表２のツイストピッチの欄には記載がされていない。 These multicore superconducting wires were subjected to a softening step in which they were allowed to stand for 1 hour in an atmosphere at 250 ° C., and then rolled through a skin pass. Thereafter, the multi-core superconducting wire after rolling is subjected to the first sintering in atmospheric pressure, and further subjected to rolling, followed by heat treatment at 850 ° C. under a pressure of 200 atm for 50 hours, Tape-shaped oxide superconducting wires of Examples 6 to 12 having the configurations shown in Table 2 were obtained. Note that the oxide superconducting wire of Example 12 is not described in the column of twist pitch in Table 2 because it is not subjected to the softening step and twisting step of the multi-core superconducting wire.
ここで、実施例６〜１２の酸化物超電導線材の長手方向に直交する断面は、銀からなるマトリクス中にフィラメントが埋設されており、それぞれのフィラメントはバリア層によって取り囲まれた構成となっていた。 Here, in the cross section orthogonal to the longitudinal direction of the oxide superconducting wires of Examples 6 to 12, filaments were embedded in a matrix made of silver, and each filament was surrounded by a barrier layer. .
また、実施例６〜１２の酸化物超電導線材の断面の断面積は０．３ｍｍ2であった。また、その断面において、フィラメント１本当たりの平均断面積は、酸化物超電導線材全体の断面積の１％であった。また、実施例６〜１２の酸化物超電導線材を構成するフィラメントの平均アスペクト比は１０よりも大きかった。 Moreover, the cross-sectional area of the cross section of the oxide superconducting wires of Examples 6 to 12 was 0.3 mm 2 . Moreover, in the cross section, the average cross sectional area per filament was 1% of the cross sectional area of the whole oxide superconducting wire. Moreover, the average aspect ratio of the filament which comprises the oxide superconducting wire of Examples 6-12 was larger than ten.
そして、実施例６〜１２の酸化物超電導線材について、実施例１と同一の方法および同一の条件で、臨界電流密度および交流損失をそれぞれ測定した。その結果を表２に示す。 And about the oxide superconducting wire of Examples 6-12, the critical current density and the alternating current loss were respectively measured by the same method and the same conditions as Example 1. The results are shown in Table 2.
表２に示すように、ツイストピッチが８ｍｍ以下である実施例６〜９の酸化物超電導線材は、ツイストピッチが８ｍｍよりも大きい実施例１０〜１２の酸化物超電導線材と比べて、交流損失が低減できていることが確認された。 As shown in Table 2, the oxide superconducting wires of Examples 6 to 9 having a twist pitch of 8 mm or less have an AC loss as compared with the oxide superconducting wires of Examples 10 to 12 having a twist pitch larger than 8 mm. It was confirmed that it was reduced.
また、ツイストピッチが５ｍｍ以下である実施例６〜８の酸化物超電導線材は、ツイストピッチが８ｍｍよりも大きい実施例９〜１２の酸化物超電導線材と比べて、交流損失が低減できていることが確認された。 Further, the oxide superconducting wires of Examples 6 to 8 having a twist pitch of 5 mm or less have reduced AC loss compared to the oxide superconducting wires of Examples 9 to 12 having a twist pitch larger than 8 mm. Was confirmed.
（比較例３〜８）
Ｂｉ2Ｏ3、ＰｂＯ、ＳｒＣＯ3、ＣａＣＯ3およびＣｕＯを用いて、Ｂｉ：Ｐｂ：Ｓｒ：Ｃａ：Ｃｕ＝１．７９：０．４：１．９６：２．１８：３の組成比になるように、これらの粉末を混合した。この混合した粉末に対して、加熱および粉砕を行ない、Ｂｉ−２２２３系酸化物超電導体粉末を含む原料粉末を得た。そして、この原料粉末を外径１２ｍｍ、内径１０ｍｍの第１金属シースとしての銀パイプ中に充填した。
(Comparative Examples 3 to 8)
Bi: Pb: Sr: Ca: Cu = 1.79: 0.4: 1.96: 2.18: 3 composition ratio using Bi 2 O 3 , PbO, SrCO 3 , CaCO 3 and CuO As such, these powders were mixed. The mixed powder was heated and pulverized to obtain a raw material powder containing a Bi-2223 oxide superconductor powder. Then, this raw material powder was filled into a silver pipe as a first metal sheath having an outer diameter of 12 mm and an inner diameter of 10 mm.
この粉末が充填された銀パイプを直径２ｍｍになるまで伸線加工することによって単芯超電導線を作製した。そして、単芯超電導線の表面に炭酸ストロンチウムからなるバリア層を塗布した。そして、バリア層が表面に塗布された単芯超電導線を外径１２ｍｍ、内径９ｍｍの第２金属シースとしての銀パイプ中に１９本収容した。次に、単芯超電導線が収容された銀パイプを直径１．８ｍｍになるまでさらに伸線加工して多芯超電導線を作製した。 A single-core superconducting wire was produced by drawing a silver pipe filled with this powder until the diameter became 2 mm. And the barrier layer which consists of strontium carbonate was apply | coated to the surface of a single core superconducting wire. Then, 19 single-core superconducting wires coated with a barrier layer were accommodated in a silver pipe as a second metal sheath having an outer diameter of 12 mm and an inner diameter of 9 mm. Next, the silver pipe in which the single-core superconducting wire was accommodated was further drawn until the diameter became 1.8 mm to produce a multi-core superconducting wire.
その後、一部の多芯超電導線について２５０℃の雰囲気下で１時間放置する軟化工程と軟化工程後に多芯超電導線を捩じる工程とを交互に繰り返し、比較例３〜８の酸化物超電導線材中のフィラメントのツイストピッチが互いに異なるように多芯超電導線を複数作製した。このとき、ツイストピッチを８ｍｍ以下にしようとすると断線が多発して加工できなかった。 Thereafter, a softening step of leaving some multicore superconducting wires in an atmosphere at 250 ° C. for 1 hour and a step of twisting the multicore superconducting wires after the softening step are alternately repeated, and the oxide superconductivity of Comparative Examples 3 to 8 A plurality of multi-core superconducting wires were produced so that the twist pitches of the filaments in the wire were different from each other. At this time, if the twist pitch was set to 8 mm or less, disconnection occurred frequently and could not be processed.
加工ができた多芯超電導線に対して２５０℃の雰囲気下で１時間放置する軟化工程を行ない、その後、スキンパスを経て圧延加工を行なった。その後、圧延加工後の多芯超電導線について、１回目の焼結を大気圧中で行ない、さらに圧延加工を行なった後、２００気圧の圧力下で８５０℃で５０時間の熱処理を行なうことにより、表３に示す構成の比較例６〜８のテープ状の酸化物超電導線材を得た。なお、比較例３〜５のテープ状の酸化物超電導線材は、上記の捩じり加工において断線が多発したために作製することができなかった。また、比較例８の酸化物超電導線材については多芯超電導線の軟化工程および捩じる工程はされていないので表３のツイストピッチの欄には記載がされていない。 The multi-core superconducting wire that had been processed was subjected to a softening step that was allowed to stand in an atmosphere at 250 ° C. for 1 hour, and then rolled through a skin pass. Thereafter, the multi-core superconducting wire after rolling is subjected to the first sintering in atmospheric pressure, and further subjected to rolling, followed by heat treatment at 850 ° C. under a pressure of 200 atm for 50 hours, Tape-shaped oxide superconducting wires of Comparative Examples 6 to 8 having the configurations shown in Table 3 were obtained. Note that the tape-shaped oxide superconducting wires of Comparative Examples 3 to 5 could not be produced due to frequent disconnections in the twisting process. Further, the oxide superconducting wire of Comparative Example 8 is not described in the column of twist pitch in Table 3 because the softening process and twisting process of the multi-core superconducting wire are not performed.
ここで、比較例６〜８の酸化物超電導線材の長手方向に直交する断面は、銀からなるマトリクス中にフィラメントが埋設されており、それぞれのフィラメントはバリア層によって取り囲まれた構成となっていた。 Here, in the cross section orthogonal to the longitudinal direction of the oxide superconducting wires of Comparative Examples 6 to 8, filaments were embedded in a matrix made of silver, and each filament was surrounded by a barrier layer. .
また、比較例６〜８の酸化物超電導線材の断面の断面積は０．８ｍｍ2であった。また、その断面において、フィラメント１本当たりの平均断面積は、酸化物超電導線材全体の断面積の１％であった。 Moreover, the cross-sectional area of the cross section of the oxide superconducting wires of Comparative Examples 6 to 8 was 0.8 mm 2 . Moreover, in the cross section, the average cross sectional area per filament was 1% of the cross sectional area of the whole oxide superconducting wire.
そして、比較例６〜８の酸化物超電導線材について、実施例１と同一の方法および同一の条件で、臨界電流密度および交流損失をそれぞれ測定した。その結果を表３に示す。なお、比較例３〜５の酸化物超電導線材は作製できなかったために臨界電流密度および交流損失は測定できなかった。 And about the oxide superconducting wire of Comparative Examples 6-8, the critical current density and the alternating current loss were respectively measured by the same method and the same conditions as Example 1. The results are shown in Table 3. In addition, since the oxide superconducting wire of Comparative Examples 3-5 could not be produced, the critical current density and the AC loss could not be measured.
表３に示すように、比較例６〜８の酸化物超電導線材は、実施例１〜１２の酸化物超電導線材と比べて交流損失が大きくなっていることが確認された。 As shown in Table 3, it was confirmed that the oxide superconducting wires of Comparative Examples 6 to 8 had higher AC loss than the oxide superconducting wires of Examples 1 to 12.
（実施例１３〜１８）
単芯超電導線の表面に炭酸ストロンチウムからなるバリア層を塗布しなかったこと以外は実施例１と同一の方法および同一の条件でツイストピッチが互いに異なる実施例１３〜１８の酸化物超電導線材を作製した。なお、実施例１８の酸化物超電導線材については多芯超電導線の軟化工程および捩じる工程はされていないので表４のツイストピッチの欄には記載がされていない。
(Examples 13 to 18)
Oxide superconducting wires of Examples 13 to 18 having different twist pitches in the same manner and under the same conditions as in Example 1 except that the barrier layer made of strontium carbonate was not applied to the surface of the single-core superconducting wire. did. The oxide superconducting wire of Example 18 is not described in the column of twist pitch in Table 4 because it is not subjected to the softening process and twisting process of the multi-core superconducting wire.
ここで、実施例１３〜１８の酸化物超電導線材の長手方向に直交する断面は、銀からなるマトリクス中にフィラメントが埋設されているが、それぞれのフィラメントはバリア層によって取り囲まれていない構成となっていた。 Here, in the cross section orthogonal to the longitudinal direction of the oxide superconducting wires of Examples 13 to 18, the filaments are embedded in the matrix made of silver, but each filament is not surrounded by the barrier layer. It was.
また、実施例１３〜１８の酸化物超電導線材の断面の断面積は０．５ｍｍ2であった。また、その断面において、フィラメント１本当たりの平均断面積は、酸化物超電導線材全体の断面積の１％であった。また、実施例１３〜１８の酸化物超電導線材を構成するフィラメントの平均アスペクト比は１０よりも大きかった。 Moreover, the cross-sectional area of the cross section of the oxide superconducting wires of Examples 13 to 18 was 0.5 mm 2 . Moreover, in the cross section, the average cross sectional area per filament was 1% of the cross sectional area of the whole oxide superconducting wire. Moreover, the average aspect ratio of the filament which comprises the oxide superconducting wire of Examples 13-18 was larger than ten.
そして、実施例１３〜１８の酸化物超電導線材について、実施例１と同一の方法および同一の条件で、臨界電流密度および交流損失をそれぞれ測定した。その結果を表４に示す。 And about the oxide superconducting wire of Examples 13-18, the critical current density and the alternating current loss were measured by the same method and the same conditions as Example 1, respectively. The results are shown in Table 4.
表４に示すように、ツイストピッチが８ｍｍ以下である実施例１３〜１４の酸化物超電導線材は、ツイストピッチが８ｍｍよりも大きい実施例１５〜１８の酸化物超電導線材と比べて、交流損失が大きく低減できていることが確認された。 As shown in Table 4, the oxide superconducting wires of Examples 13 to 14 having a twist pitch of 8 mm or less have an AC loss as compared with the oxide superconducting wires of Examples 15 to 18 having a twist pitch larger than 8 mm. It was confirmed that it was greatly reduced.
（実施例１９）
実施例１の酸化物超電導線材の表面にポリイミド系のテープをハーフラップで巻きつけたものを実施例１９の酸化物超電導線材とした。そして、実施例１９の酸化物超電導線材の全長にわたって上記のテープで絶縁されていることを確認した後、パンケーキコイルを作製した。
(Example 19)
The oxide superconducting wire of Example 19 was obtained by winding a polyimide tape around the surface of the oxide superconducting wire of Example 1 with a half wrap. And after confirming that it was insulated with said tape over the full length of the oxide superconducting wire of Example 19, the pancake coil was produced.
従来においては、パンケーキコイルの作製の際、酸化物超電導線材間の絶縁性確保のために絶縁シートを酸化物超電導線材と共に巻いて絶縁性を確保していた。しかしながら、実施例１９の酸化物超電導線材はその表面にポリイミド系のテープがハーフラップで巻きつけられているために絶縁シートを酸化物超電導線材と共に巻く必要がなく、作業性が著しく向上した。 Conventionally, when a pancake coil is manufactured, an insulating sheet is wound together with the oxide superconducting wire to ensure insulation between the oxide superconducting wires. However, since the oxide superconducting wire of Example 19 has a polyimide tape wound around the surface thereof by half wrap, it is not necessary to wind the insulating sheet together with the oxide superconducting wire, and the workability is remarkably improved.
（実施例２０）
実施例１の酸化物超電導線材の主面（最も面積の大きい表面）の両面にその長手方向に沿って銅テープを貼り付けたものを実施例２０の酸化物超電導線材とした。
(Example 20)
The oxide superconducting wire of Example 20 was obtained by attaching a copper tape along the longitudinal direction on both sides of the main surface (surface having the largest area) of the oxide superconducting wire of Example 1.
実施例２０の酸化物超電導線材の引っ張り試験を実施したところ、実施例１の酸化物超電導線材の引っ張り強度の１．５倍以上となった。これにより、酸化物超電導線材の強度によって規定されるコイル巻き線の張力の設計や、超電導ケーブルの引き込み時の荷重設計に余裕が生じ、フレキシブルな設計ができるようになった。 When the tensile test of the oxide superconducting wire of Example 20 was performed, the tensile strength of the oxide superconducting wire of Example 1 was 1.5 times or more. As a result, there is a margin in the design of the coil winding tension defined by the strength of the oxide superconducting wire and the load design when the superconducting cable is pulled in, so that a flexible design can be achieved.
（実施例２１）
実施例１の酸化物超電導線材の主面の両面にその長手方向に沿って銅テープを貼り付けるとともに、銅テープの貼り付け後の酸化物超電導線材の主面の両面からポリテトラフルオロエチレンからなる２枚の絶縁テープを酸化物超電導線材の長手方向に沿って貼り合わせたものを実施例２１の酸化物超電導線材とした。
(Example 21)
A copper tape is attached to both surfaces of the main surface of the oxide superconducting wire of Example 1 along the longitudinal direction thereof, and is made of polytetrafluoroethylene from both surfaces of the main surface of the oxide superconducting wire after the copper tape is attached. An oxide superconducting wire of Example 21 was obtained by bonding two insulating tapes along the longitudinal direction of the oxide superconducting wire.
そして、実施例２１の酸化物超電導線材の全長にわたって絶縁されているのを確認した後、実施例２１の酸化物超電導線材について引っ張り試験を実施したところ、実施例１の酸化物超電導線材の引っ張り強度の２倍以上となった。 And after confirming that it insulated over the full length of the oxide superconducting wire of Example 21, when the tensile test was implemented about the oxide superconducting wire of Example 21, the tensile strength of the oxide superconducting wire of Example 1 was carried out. More than twice.
（実施例２２）
実施例１９の酸化物超電導線材を３本、エッジワイズ方向に曲げ径１０００ｍｍで連続的に曲げながら撚り合せて実施例２２の超電導構造体を作製した。実施例２２の超電導構造体でソレノイドコイルを作製したところ、３本の超電導構造体間の偏流が抑制されていることをロゴスキーコイルで確認した。
(Example 22)
Three oxide superconducting wires of Example 19 were twisted while being continuously bent at a bending diameter of 1000 mm in the edgewise direction to produce a superconducting structure of Example 22. When the solenoid coil was produced with the superconducting structure of Example 22, it was confirmed with the Rogowski coil that the drift between the three superconducting structures was suppressed.
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 It should be understood that the embodiments and examples disclosed herein are illustrative and non-restrictive in every respect. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
本発明によれば、臨界電流密度を高くすることができるとともに交流損失を低くすることができる酸化物超電導線材、そのような酸化物超電導線材を含む超電導構造体、そのような酸化物超電導線材を製造することができる酸化物超電導線材の製造方法、その酸化物超電導線材またはその酸化物超電導線材の製造方法により製造された酸化物超電導線材を含む超電導ケーブルおよび超電導マグネットならびにその超電導マグネットを含む製品を提供することができる。 According to the present invention, an oxide superconducting wire capable of increasing the critical current density and reducing AC loss, a superconducting structure including such an oxide superconducting wire, and such an oxide superconducting wire A method of manufacturing an oxide superconducting wire that can be manufactured, a superconducting cable including the oxide superconducting wire or an oxide superconducting wire manufactured by the method of manufacturing the oxide superconducting wire, a superconducting magnet, and a product including the superconducting magnet Can be provided.
１ 酸化物超電導線材、２ マトリクス、３ フィラメント、４ バリア層、５ 第１金属シース、６ 原料粉末、７ 単芯超電導線、８ 第２金属シース、９ 多芯超電導線、１０，１２ 金属テープ、１１ 絶縁被膜、１３ 保護膜、１３ａ，１６ａ 主面、１４ 超電導構造体、１５ 高抵抗体、１６ 絶縁性保護膜。 1 oxide superconducting wire, 2 matrix, 3 filament, 4 barrier layer, 5 first metal sheath, 6 raw material powder, 7 single core superconducting wire, 8 second metal sheath, 9 multicore superconducting wire, 10, 12 metal tape, 11 Insulating coating, 13 Protective film, 13a, 16a Main surface, 14 Superconducting structure, 15 High resistance, 16 Insulating protective film.
Claims (17)
前記酸化物超電導線材の長手方向に直交する断面の断面積が０．５ｍｍ2以下であり、
前記酸化物超電導線材の断面において、前記フィラメントの１本当たりの平均断面積が前記酸化物超電導線材の断面積の０．２％以上６％以下であることを特徴とする、酸化物超電導線材。 A tape-shaped oxide superconducting wire formed by embedding a plurality of filaments containing Bi-2223 oxide superconductor in a matrix,
The cross-sectional area of the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the oxide superconducting wire is 0.5 mm 2 or less,
In the cross section of the oxide superconducting wire, the average cross-sectional area per filament is 0.2% or more and 6% or less of the cross-sectional area of the oxide superconducting wire.
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