JPH04329218A

JPH04329218A - 超電導線材

Info

Publication number: JPH04329218A
Application number: JP3098571A
Authority: JP
Inventors: Yasuzo Tanaka; 田中　靖三; Sukeyuki Kikuchi; 菊地　祐行; Masanao Mimura; 三村　正直; Kiyoshi Yamada; 清山田
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Priority date: 1991-04-30
Filing date: 1991-04-30
Publication date: 1992-11-18

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は超電導線材に関し、更に
詳しくは、金属マトリックス中に複合されている酸化物
超電導体の結晶配向度が高く、実質的に磁場依存性を示
さない超電導線材に関する。

【０００２】

【従来の技術】金属マトリックス中に酸化物超電導体を
複合して成る超電導線材に関しては、超電導マグネット
用巻線、送電ケーブル用導体、電流リードなどへの用途
研究が進められている。従来から知られている超電導線
材の例を以下に断面図として示す。

【０００３】図５は、例えばＡｇのような金属マトリッ
クス１の中に１本の酸化物超電導体の線材２ａを複合し
たものを示す。これは、マトリックスになる金属のシー
スの中に、酸化物超電導体にすべき材料の線材を挿入し
たのち全体に静水圧プレスによる一体化成形やそれにつ
づく減面加工のような後加工を施し、ついで所定の温度
で焼成して前記材料を酸化物超電導体に転化することに
よって製造される。

【０００４】しかしながら、このタイプの線材は、酸化
物超電導体のｃ軸方向への結晶配向度が低くなり、高い
臨界電流（Ｉｃ）を得ることが困難である。図６は、金
属マトリックス１の中に、断面形状が所定のアスペクト
比（幅と厚みの比）になっている１枚の酸化物超電導体
のテープ２ｂを複合したものを示す。

【０００５】このタイプのものは、酸化物超電導体の結
晶配向度が向上してそのＩｃも大きくなるが、しかし、
このテープ状線材の場合、全体面積は制限を受けざるを
得ず、その結果、テープ状線材の電流容量も制限を受け
るという問題がある。また、磁場異方性が大きく、例え
ば、線材のテープ面と垂直に磁界が作用すると、線材の
Ｉｃは著しく低下してしまう。

【０００６】図７は、金属マトリックス１を介して複数
層の酸化物超電導体層２ｃを同心円状に複合したものを
示す。このタイプのものは、酸化物超電導体の結晶配向
度が向上し、線材の断面積が大きくなり、また磁場異方
性も低減するという点で有効であるが、しかし、その製
造プロセスは複雑であるため、短尺線材の製造は可能で
あっても、長尺線材を製造することは困難であるという
問題がある。

【０００７】図８は金属マトリックス１の中に、複数枚
（図では４枚）の酸化物超電導体のテープ状線材２ｄを
互いのテープ面が平行となるように配設した状態で複合
したものを示す。しかしながら、このタイプのものも、
図６で示したタイプのものと同じような問題をかかえて
いる。

【０００８】図９は、金属マトリックス１の中に、複数
本の酸化物超電導体のフィラメント２ｅを複合したもの
を示す。しかし、このタイプのものは、図５で示したも
のとおなじように、Ｉｃが低い。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】このように、上に列記
した従来の超電導線材には、いずれも一長一短がある。本発明は従来線材の上記問題を解決し、複合されている
酸化物超電導体の結晶配向度が高く、そのＩｃは大きく
、また、実質的に磁場異方性を示めさず、しかも製造プ
ロセスは従来と類似していて低コスト化を実現でき、か
つ長尺線材で量産もできる超電導線材の提供を目的とす
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本発明においては、金属マトリックスの中に複
数の酸化物超電導体が複合されている超電導線材で、前
記酸化物超電導体が、１以上の断面アスペクト比を有す
る酸化物超電導体のテープ状単芯または前記テープ状単
芯の複数枚がマトリックス金属を介して集合している多
芯集合体から成り、かつ、前記テープ状単芯または前記
多芯集合体の互いの隣接個所では、各テープ状単芯が互
い並列配置されていないことを特徴とする超電導線材が
提供される。

【００１１】以下に添付図面に基づいて本発明の超電導
線材を説明する。図１は、本発明の線材の１例を示す断
面図である。図において、金属マトリックス１の中に、
図の点線で囲った領域で示される多芯集合体Ａ１　〜Ａ
４　が複合されている。この多芯集合体Ａ１　〜Ａ４　
は、いずれも、酸化物超電導体から成るテープ状単芯２
ｆの複数枚（図では４枚）が、互いの間に金属マトリッ
クス１を介在させた状態で集合して構成されている。

【００１２】この場合、多芯集合体Ａ１　〜Ａ４　は、
いずれも、その断面アスペクト比を１以上に設定する。このアスペクト比が１より小さい多芯集合体の場合は、
それを構成する酸化物超電導体のｃ軸方向への結晶配向
度が低く、高いＩｃが得られないからである。断面アス
ペクト比は３以上であることが好ましい。そして、これ
ら多芯集合体Ａ１　〜Ａ４　において、互いに隣接する
個所では、それぞれを構成するテープ状単芯２ｆが互い
のテープ面が平行にならないように配置されている。

【００１３】例えば、図１の線材の場合、各多芯集合体
のテープ状単芯２ｆの一側は互いに隣接する多芯集合体
のテープ状単芯２ｆの面と直角に対向して配置されてい
る。このような配置をとることによって、この線材に磁
界を作用させたとき、その磁界の方向がいかなる方向で
あろうとも、多芯集合体Ａ１　〜Ａ４　、すなわち、そ
れを構成するテープ状単芯２ｆのいずれかのテープ面は
磁界方向と傾斜して存在するため、そのＩｃ低下は防止
される。すなわち、磁場異方性が実質的に発現しなくな
る。

【００１４】図２は、多芯集合体を互いの隣接個所で傾
斜して配置した線材の断面図である。また図３は、中心
の多芯集合体に対し、複数の多芯集合体を放射状に配置
した線材の断面図である。これらの線材の場合も、各多
芯集合体は互いの隣接個所で傾斜配置になっているので
、図１の線材の場合と同じように、磁場異方性は実質的
に発現しない。

【００１５】なお、以上の説明は、酸化物超電導体が多
芯集合体である場合についてのものであるが、酸化物超
電導体が１枚のテープ状単芯であっても、互いのテープ
面を平行にしないようにして金属マトリックス中に配置
すればよい。本発明の線材は次のようにして製造するこ
とができる。すなわち、まず、酸化物超電導体に転化す
る材料組成の前駆体を製造する。この前駆体を、目的と
する線材の金属マトリックスになる金属の管の中に挿入
したのち、全体を例えば静水圧プレスして一体化し、つ
いでテープ状に所定の減面加工をする。酸化物超電導体
のテープ状単芯とその周囲が所定のマトリックス金属で
被覆された所望アスペクト比のテープが得られる。

【００１６】ついで、このテープの複数枚を重合わせて
圧縮成形することにより多芯集合体の前駆体を成形し、
図４で示したように、金属マトリックスになる金属のシ
ース３の中に上記した多芯集合体の前駆体４を、各前駆
体の相互に隣接する個所が直角に接触するように挿入し
、また、シース３と各前駆体４との間の空隙にシース３
と同種の金属粉５を充填する。その後、全体に例えば静
水圧プレスを施したのち常用の減面加工を施して所定径
まで細径化し、更に例えばツイスト加工を施したのち全
体を酸素雰囲気下で所定温度に焼成することにより、前
駆体を酸化物超電導体に変化させる。

【００１７】この一連の過程、とくに減面加工やツイス
ト加工の過程で、前駆体４を構成するシート状単芯の断
面形状が様々に変形して、図１に示したような波打つ形
状になる。

【００１８】

【実施例】Ｂｉ：Ｓｒ：Ｃａ：Ｃｕの原子比が２：２：
１：１となるように、Ｂｉ２　Ｏ３　、ＳｒＣＯ３　、
ＣａＣＯ３　、ＣｕＯの各粉末を混合した。この混合粉
末を、大気中において８００℃で８０時間仮焼し、つい
でこれを粉砕して平均粒径約４μｍの仮焼粉としたのち
この仮焼粉を圧粉成形して直径１０ｍｍ、長さ１００ｍ
ｍの丸棒とした。

【００１９】外径２０ｍｍ、内径１０．１ｍｍのＡｇチ
ューブの中に上記丸棒を挿入してチューブの両端を密封
したのち、３ｔｏｎ／ｃｍ２　の圧力で静水圧プレスし
、ついで減面加工と圧延加工を行なって、厚み０．２ｍ
ｍ、幅４ｍｍのテープを成形した。このテープを長さ８
０ｍｍに切断し、各切断テープを２０枚重ね合わせて１
組として酸化物超電導体の前駆体を製造した。

【００２０】外径２０ｍｍ、内径１１．５ｍｍ、長さ１
００ｍｍのＡｇ管の中に、上記前駆体の４個を、図４で
示したような配置で挿入し更に空隙にＡｇ粉を充填して
、Ａｇ管の両端を密封したのち、全体を２ｔｏｎ／ｃｍ
２　圧力で静水圧プレスすることにより空隙をなくした
のち、外径２．０ｍｍにまでの減面加工を行なった。こ
の線材に２０ｍｍのツイスト加工を施したのち、全体を
大気中において、８５０〜９００℃の温度で４時間加熱
した。

【００２１】得られた線材の断面は、図１で示したよう
に、テープ状単芯は、波打った状態で均一なＡｇマトリ
ックスと複合していた。比較例として、上記仮焼粉の圧
粉成形体である丸棒を外径０．４ｍｍにまで減面加工し
たのち、これを長さ１００ｍｍに切断し、この切断線材
を外径２０ｍｍ、内径１１．５ｍｍのＡｇ管に約６００
本挿入して両端を密封し、以後は、実施例の場合と同じ
ようにして、直径２ｍｍの線材（比較例１）を製造した
。

【００２２】また、別の比較例として、実施例の線材の
製造に用いた酸化物超電導体の前駆体を、それぞれのテ
ープ状単芯が互いに並列する状態で配置し、以後は、実
施例の場合と同じようにして直径２ｍｍの線材（比較例
２）を製造した。以上３種類の線材につき、７７Ｋにお
いて、磁束密度０Ｔと１Ｔのときの臨界電流Ｉｃを測定
した。ただし、Ｉｃ定義は４端子法による１μＶ／ｃｍ
とし、電圧端子間の距離は１５ｍｍであった。

【００２３】以上の結果を表１に示した。なお、表中に
おける２回目の値は、線材を１回目のセット位置から９
０°回転してセットした場合の値である。

【００２４】

【表１】

【００２５】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明の
超電導線材は、酸化物超電導体の結晶配向度が従来構造
のものに比べて高いので、そのＩｃは大きい。また、酸
化物超電導体は互いに平行するような状態で隣接してい
ないので、実質的に磁場依存性を示さず、表１のＩｃ（
０Ｔ）／Ｉｃ（１Ｔ）値のように従来の線材に比べて小
さくなる。

【００２６】また、製造方法も従来方法に類似していて
、長尺線材を安価に製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の超電導線材の１例を示す断面図である
。

【図２】本発明の超電導線材の他の例を示す断面図であ
る。

【図３】本発明の超電導線材の別の例を示す断面図であ
る。

【図４】本発明の超電導線材を製造するときの状態を示
す断面図である。

【図５】従来の超電導線材の１例を示す断面図である。

【図６】従来の超電導線材の他の例を示す断面図である
。

【図７】従来の超電導線材の更に他の例を示す断面図で
ある。

【図８】従来の超電導線材の別の例を示す断面図である
。

【図９】従来の超電導線材の更に別の例を示す断面図で
ある。

【符号の説明】

１　　金属マトリックス２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅ　　酸化物超電導体２ｆ
　　酸化物超電導体（テープ状単芯）Ａ１　，Ａ２　，
Ａ３　，Ａ４　　　単芯集合体３　　Ａｇ管４　　酸化物超電導体の前駆体５　　Ａｇ粉

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　金属マトリックスの中に複数本の酸化
物超電導体が複合されている超電導線材で、前記酸化物
超電導体が、１以上の断面アスペクト比を有する酸化物
超電導体のテープ状単芯または前記テープ状単芯の複数
枚がマトリックス金属を介して集合している多芯集合体
から成り、かつ、前記テープ状単芯または前記多芯集合
体の互いの隣接個所では、各テープ状単芯が互い並列配
置されていないことを特徴とする超電導線材。