JPH0528847A - セラミツクス超電導導体 - Google Patents
セラミツクス超電導導体Info
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- JPH0528847A JPH0528847A JP3206261A JP20626191A JPH0528847A JP H0528847 A JPH0528847 A JP H0528847A JP 3206261 A JP3206261 A JP 3206261A JP 20626191 A JP20626191 A JP 20626191A JP H0528847 A JPH0528847 A JP H0528847A
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment
Abstract
(57)【要約】
【目的】 自己磁場によるＩｃの低下が少なく、電力輸
送用ケ−ブル導体などとして使用するのに適するセラミ
ックス超電導導体を提供すること。 【構成】 心材１の外周に金属２とセラミックス超電導
導体３との複合体４を巻き付ける。この場合、複合体４
を心材１の長さ方向に沿って所定ピッチで螺旋状に複数
層巻付け、各層の巻き方向を左巻きと右巻きにして互い
に逆にし、しかも左巻き層と右巻き層の巻き数をほぼ同
数とした。
送用ケ−ブル導体などとして使用するのに適するセラミ
ックス超電導導体を提供すること。 【構成】 心材１の外周に金属２とセラミックス超電導
導体３との複合体４を巻き付ける。この場合、複合体４
を心材１の長さ方向に沿って所定ピッチで螺旋状に複数
層巻付け、各層の巻き方向を左巻きと右巻きにして互い
に逆にし、しかも左巻き層と右巻き層の巻き数をほぼ同
数とした。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は例えば電力輸送用ケ−ブ
ルとして使用可能なセラミックス超電導導体に関するも
のである。
ルとして使用可能なセラミックス超電導導体に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】従来Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ系、Ｂｉ−（Ｐ
ｂ）−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ系、Ｔｌ−Ｂａ−Ｃａ−Ｃ
ｕ−Ｏ系等のように、液体窒素温度を越えるＴｃのセラ
ミックス超電導体が開発されている。このようなセラミ
ックス超電導体の応用を目指して同超電導体を種々の形
状に成形することが検討されている。例えばセラミック
ス超電導体により線状体を作製する場合には一般に金属
シ−ス法が用いられている。これは超電導体となるセラ
ミックスの原料を金属製パイプ内に充填し、同パイプを
断面減少加工して所望の形状、寸法に仕上げた後、所定
の条件で熱処理するものである。得られる線材の形状と
しては断面が丸型、楕円形、四角形、テ−プ状等、或は
これらを複数本束ねた形状の多芯型、更にはセラミック
ス超電導体を金属の内部に渦巻状、同心円状に配置した
多層線材等も試作検討されている。前記金属製パイプの
材質としては熱伝導性、電気電導性に優れた材料が好ま
しく、例えばＡｇ，Ａｇ合金、Ｃｕ，Ｃｕ合金等が好ま
しく、酸素透過性の点でＡｇ，Ａｇ合金が用いられる例
が多い。
ｂ）−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ系、Ｔｌ−Ｂａ−Ｃａ−Ｃ
ｕ−Ｏ系等のように、液体窒素温度を越えるＴｃのセラ
ミックス超電導体が開発されている。このようなセラミ
ックス超電導体の応用を目指して同超電導体を種々の形
状に成形することが検討されている。例えばセラミック
ス超電導体により線状体を作製する場合には一般に金属
シ−ス法が用いられている。これは超電導体となるセラ
ミックスの原料を金属製パイプ内に充填し、同パイプを
断面減少加工して所望の形状、寸法に仕上げた後、所定
の条件で熱処理するものである。得られる線材の形状と
しては断面が丸型、楕円形、四角形、テ−プ状等、或は
これらを複数本束ねた形状の多芯型、更にはセラミック
ス超電導体を金属の内部に渦巻状、同心円状に配置した
多層線材等も試作検討されている。前記金属製パイプの
材質としては熱伝導性、電気電導性に優れた材料が好ま
しく、例えばＡｇ，Ａｇ合金、Ｃｕ，Ｃｕ合金等が好ま
しく、酸素透過性の点でＡｇ，Ａｇ合金が用いられる例
が多い。
【０００３】前記断面減少加工としては得られる線材の
形状に応じて押出、圧延、スウェ−ジング、引抜等従来
の加工法がそのまま適用される。近年、このようなセラ
ミックス超電導導体をケ−ブルのような電力輸送分野に
応用すべく検討が行なわれている。その応用例としては
図２（ａ）に示したようにテ−プ状の複合体４を複数枚
積層してそのまま用いたり、図２（ｂ）に示したように
丸棒、円筒等の芯材Ａの外周にテ−プ状の複合体４を複
数枚、螺旋状に複数層巻いたりしたものがある。なお、
図２において２は金属、３はセラミックス超電導体であ
る。
形状に応じて押出、圧延、スウェ−ジング、引抜等従来
の加工法がそのまま適用される。近年、このようなセラ
ミックス超電導導体をケ−ブルのような電力輸送分野に
応用すべく検討が行なわれている。その応用例としては
図２（ａ）に示したようにテ−プ状の複合体４を複数枚
積層してそのまま用いたり、図２（ｂ）に示したように
丸棒、円筒等の芯材Ａの外周にテ−プ状の複合体４を複
数枚、螺旋状に複数層巻いたりしたものがある。なお、
図２において２は金属、３はセラミックス超電導体であ
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】図２（ａ）に示す構造
の超電導導体は全体の断面積を小さくできるといる利点
はあるが、可撓性に欠点がある。また、比較的大電流用
導体として使用する場合は断面積が大きくなるため内部
に熱が蓄積され易く、その結果、セラミックス超電導導
体がクエンチし易いという欠点がある。図２（ｂ）に示
す構造の超電導導体は前記問題の改善をはかったもの
で、全体に曲げ歪を付与することができ、それによる特
性の劣化が生じないという利点があるが、この場合、通
電電流で生じる自己磁場によってＩｃが低下するという
欠点があった。
の超電導導体は全体の断面積を小さくできるといる利点
はあるが、可撓性に欠点がある。また、比較的大電流用
導体として使用する場合は断面積が大きくなるため内部
に熱が蓄積され易く、その結果、セラミックス超電導導
体がクエンチし易いという欠点がある。図２（ｂ）に示
す構造の超電導導体は前記問題の改善をはかったもの
で、全体に曲げ歪を付与することができ、それによる特
性の劣化が生じないという利点があるが、この場合、通
電電流で生じる自己磁場によってＩｃが低下するという
欠点があった。
【０００５】
【発明の目的】本発明の目的は自己磁場によるＩｃの低
下が少なく、電力輸送用ケ−ブルとして使用するのに適
するセラミックス超電導導体を提供することにある。
下が少なく、電力輸送用ケ−ブルとして使用するのに適
するセラミックス超電導導体を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明のセラミックス超
電導導体は、前述した欠点を改善するために種々実験を
重ね、鋭意研究した結果開発されたものであり、その内
容は次の通りである。図１に示すように金属製丸棒また
はパイプ等の心材１の外周に、金属２とセラミックス超
電導導体３との複合体４を、前記心材１の長さ方向に沿
って所定ピッチで螺旋状に複数層巻付けたもので、各層
の複合体４が右巻きと左巻きのいずれかの巻き方で巻付
けられており、左巻き層と右巻き層の巻き層数がほぼ同
数とされているものである。なお図１における５は複合
体４の上から巻き付けた押え巻テ−プである。
電導導体は、前述した欠点を改善するために種々実験を
重ね、鋭意研究した結果開発されたものであり、その内
容は次の通りである。図１に示すように金属製丸棒また
はパイプ等の心材１の外周に、金属２とセラミックス超
電導導体３との複合体４を、前記心材１の長さ方向に沿
って所定ピッチで螺旋状に複数層巻付けたもので、各層
の複合体４が右巻きと左巻きのいずれかの巻き方で巻付
けられており、左巻き層と右巻き層の巻き層数がほぼ同
数とされているものである。なお図１における５は複合
体４の上から巻き付けた押え巻テ−プである。
【０００７】本発明のセラミックス超電導導体の製造方
法は具体的には、金属２とセラミックス超電導体３との
複合体４を製作しておく。その製作方法としては従来の
方法がそのまま適用できる。例えば円筒状の金属製パイ
プ、或は角筒状金属パイプ内に、超電導体となるセラミ
ックスの原料を充填して複合ビレットを作製する。この
場合、セラミックスの原料は酸化物炭酸塩等のような一
次原料粉を仮焼成して充填するか、或はそれを圧縮成形
した後、更に、それを燒結してから挿入してビレットと
することもできる。このようにして作製した複合ビレッ
トを圧延加工等の塑性加工を施して所望形状、寸法の複
合体４とする。他の方法としては金属のシ−トを連続的
に走行させながら、その上に超電導体となるセラミック
スの原料を供給し、更にその上に金属シ−トを配置した
後、必要に応じて圧延加工を行なって作製することもで
きる。或は２枚の金属シ−ト間にセラミックスの原料を
供給しても良い。これらの場合、セラミックスの原料は
粉末として供給したり、或は溶射法、ペースト化物の塗
布法等何れの方法を用いて作製することも可能である。
ここで使用されるセラミックス超電導体の種類には制約
がなくＹ系、Ｂｉ系、Ｔｌ系等何れを用いてもよい。前
記複合体４の形状は特に制約されるものではなく、テ−
プ状のほか円形、四角形或はこれらを複数本束ねたよう
な多芯線でもよい。さらには金属の内部にセラミックス
超電導体が渦巻状又は同芯円筒状に配置された多層線等
を用いても差し支えない。
法は具体的には、金属２とセラミックス超電導体３との
複合体４を製作しておく。その製作方法としては従来の
方法がそのまま適用できる。例えば円筒状の金属製パイ
プ、或は角筒状金属パイプ内に、超電導体となるセラミ
ックスの原料を充填して複合ビレットを作製する。この
場合、セラミックスの原料は酸化物炭酸塩等のような一
次原料粉を仮焼成して充填するか、或はそれを圧縮成形
した後、更に、それを燒結してから挿入してビレットと
することもできる。このようにして作製した複合ビレッ
トを圧延加工等の塑性加工を施して所望形状、寸法の複
合体４とする。他の方法としては金属のシ−トを連続的
に走行させながら、その上に超電導体となるセラミック
スの原料を供給し、更にその上に金属シ−トを配置した
後、必要に応じて圧延加工を行なって作製することもで
きる。或は２枚の金属シ−ト間にセラミックスの原料を
供給しても良い。これらの場合、セラミックスの原料は
粉末として供給したり、或は溶射法、ペースト化物の塗
布法等何れの方法を用いて作製することも可能である。
ここで使用されるセラミックス超電導体の種類には制約
がなくＹ系、Ｂｉ系、Ｔｌ系等何れを用いてもよい。前
記複合体４の形状は特に制約されるものではなく、テ−
プ状のほか円形、四角形或はこれらを複数本束ねたよう
な多芯線でもよい。さらには金属の内部にセラミックス
超電導体が渦巻状又は同芯円筒状に配置された多層線等
を用いても差し支えない。
【０００８】他方において、前記複合体４とは別に丸
棒、金属パイプ、波付け金属パイプ等の心材１を作製し
ておく。丸棒、パイプとしては既存のものを使用でき、
波付け金属パイプは例えば押出し等によって金属パイプ
を作製した後、波付け加工を行なって得ることができ
る。この波付け金属パイプの外径、波の形状等には特に
制約はなく、電流容量等に応じて適宜決定できる。しか
し、波のピッチが大き過ぎると複合体４を巻きにくくな
ったり、後工程のセラミックス超電導体となすための熱
処理時に発生する複合体４のたわみが大きくなったり
し、ひいてはＪｃ特性に悪影響を及ぼすので、あまり大
きくしないほうが望ましい。
棒、金属パイプ、波付け金属パイプ等の心材１を作製し
ておく。丸棒、パイプとしては既存のものを使用でき、
波付け金属パイプは例えば押出し等によって金属パイプ
を作製した後、波付け加工を行なって得ることができ
る。この波付け金属パイプの外径、波の形状等には特に
制約はなく、電流容量等に応じて適宜決定できる。しか
し、波のピッチが大き過ぎると複合体４を巻きにくくな
ったり、後工程のセラミックス超電導体となすための熱
処理時に発生する複合体４のたわみが大きくなったり
し、ひいてはＪｃ特性に悪影響を及ぼすので、あまり大
きくしないほうが望ましい。
【０００９】そして本発明では前記のようにして得られ
た複合体４を前記の心材１の外周に、その長さ方向に沿
って所定ピッチで巻き付ける。この場合、複合体４を右
巻きと左巻きのいずれかの巻き方で巻付ける。この場
合、１層毎に交互に右巻きと左巻きに巻き方向を変えて
もよく、或は２層づつ又は３層づつ巻き方向を変えても
よい。いずれにしても左巻き層と右巻き層の巻き層数を
ほぼ同数とする。このようにして構成された複合体４の
外側に金属テ−プ等の押え巻テ−プ５を巻いて複合体４
を固定する。そして最後に所定の加熱処理を施して複合
体４のセラミックス原料をセラミックス超電導体にする
（ワインドアンドリアクト法）。本発明のセラミックス
超電導導体は予め用いる複合体４のセラミックス原料を
加熱処理してセラミックス超電導体となし、このように
なした複合体４を心材１の外周に巻き付けるリアクトア
ンドワインド法により製作してもよい。
た複合体４を前記の心材１の外周に、その長さ方向に沿
って所定ピッチで巻き付ける。この場合、複合体４を右
巻きと左巻きのいずれかの巻き方で巻付ける。この場
合、１層毎に交互に右巻きと左巻きに巻き方向を変えて
もよく、或は２層づつ又は３層づつ巻き方向を変えても
よい。いずれにしても左巻き層と右巻き層の巻き層数を
ほぼ同数とする。このようにして構成された複合体４の
外側に金属テ−プ等の押え巻テ−プ５を巻いて複合体４
を固定する。そして最後に所定の加熱処理を施して複合
体４のセラミックス原料をセラミックス超電導体にする
（ワインドアンドリアクト法）。本発明のセラミックス
超電導導体は予め用いる複合体４のセラミックス原料を
加熱処理してセラミックス超電導体となし、このように
なした複合体４を心材１の外周に巻き付けるリアクトア
ンドワインド法により製作してもよい。
【００１０】
【作用】本発明のセラミックス超電導導体では、心材１
上に左巻きと右巻きに巻かれた複合体４中のセラミック
ス超電導体で発生する磁場の方向が異なり、互いに打ち
消し合うため、自己磁場による超電導特性の低下が小さ
くなる。
上に左巻きと右巻きに巻かれた複合体４中のセラミック
ス超電導体で発生する磁場の方向が異なり、互いに打ち
消し合うため、自己磁場による超電導特性の低下が小さ
くなる。
【００１１】
【実施例１】Ｂｉ2 Ｏ3 ，ＰｂＯ，ＳｒＣＯ3 ，ＣａＣ
Ｏ3 ，ＣｕＯなどの一次原料粉を用いて２２２３系Ｂｉ
系セラミックス超電導体用混合粉を作製した。これを大
気中８００℃×１００ｈ仮焼成し、さらに粉砕して平均
粒径約５μｍの仮焼粉とした。これを外径２５ｍｍφ、
内径２０ｍｍφのＡｇパイプ内に充填し、スウェ−ジン
グ加工及び圧延加工を施して幅約５ｍｍ厚さ約０、３ｍ
ｍｔのテ−プ状の複合体とした。一方、外径１０ｍｍ
φ、内径８ｍｍφのＡｇパイプを作製し、これに深さ１
ｍｍ、ピッチ１５ｍｍの波付け加工を施した。この心材
１の外周に前記テ−プ状の複合体４を６枚、ピッチ３０
００ｍｍとなるように螺旋状に右巻きに（或は左巻に）
巻き付けた。その上に巻き方向を変えて同様にテ−プ状
複合体４を６枚巻き付けた。このようにして全層数１２
層を構成した。更に、その外周にピッチ３０ｍｍとなる
ように、幅３ｍｍ、厚さ０．２ｍｍのＡｇテ−プ（押え
巻テ−プ）を巻き付けて固定した。続いて大気中８３０
℃×５０ｈ熱処理して複合体中のセラミックスをセラミ
ックス超電導体となした。得られたセラミックス超電導
導体について液体窒素中、０磁場におけるＩｃを測定し
た結果、５７０（Ａ）の優れた特性が得られた。
Ｏ3 ，ＣｕＯなどの一次原料粉を用いて２２２３系Ｂｉ
系セラミックス超電導体用混合粉を作製した。これを大
気中８００℃×１００ｈ仮焼成し、さらに粉砕して平均
粒径約５μｍの仮焼粉とした。これを外径２５ｍｍφ、
内径２０ｍｍφのＡｇパイプ内に充填し、スウェ−ジン
グ加工及び圧延加工を施して幅約５ｍｍ厚さ約０、３ｍ
ｍｔのテ−プ状の複合体とした。一方、外径１０ｍｍ
φ、内径８ｍｍφのＡｇパイプを作製し、これに深さ１
ｍｍ、ピッチ１５ｍｍの波付け加工を施した。この心材
１の外周に前記テ−プ状の複合体４を６枚、ピッチ３０
００ｍｍとなるように螺旋状に右巻きに（或は左巻に）
巻き付けた。その上に巻き方向を変えて同様にテ−プ状
複合体４を６枚巻き付けた。このようにして全層数１２
層を構成した。更に、その外周にピッチ３０ｍｍとなる
ように、幅３ｍｍ、厚さ０．２ｍｍのＡｇテ−プ（押え
巻テ−プ）を巻き付けて固定した。続いて大気中８３０
℃×５０ｈ熱処理して複合体中のセラミックスをセラミ
ックス超電導体となした。得られたセラミックス超電導
導体について液体窒素中、０磁場におけるＩｃを測定し
た結果、５７０（Ａ）の優れた特性が得られた。
【００１２】
【比較例１】実施例１で用いたテ−プ状複合体４を、巻
き方向を変えないで全て同一方向に１２層構成した場合
について実験を行なった。その結果、液体窒素中、０磁
場におけるＩｃは１９０（Ａ）であり実施例１品に比較
して劣るものであった。
き方向を変えないで全て同一方向に１２層構成した場合
について実験を行なった。その結果、液体窒素中、０磁
場におけるＩｃは１９０（Ａ）であり実施例１品に比較
して劣るものであった。
【００１３】
【実施例２】実施例１と同様にして作ったビレットをス
ウェ−ジング加工及び引き抜き加工を行って、外径１．
５ｍｍφに仕上げた。これを１層当り２０本、２層に巻
いた。１層目と２層とは夫々巻き方向を変えた。ピッチ
は３０００ｍｍとした。その上に幅３ｍｍ、厚さ０．２
ｍｍのＡｇテ−プ（押え巻テ−プ）を巻き付けて固定し
た。続いて大気中８３０℃×５０ｈ加熱処理を施してセ
ラミックス超電導体となした。得られたセラミックス超
電導導体について液体窒素中、０磁場におけるＩｃを測
定した結果、２１０（Ａ）の優れた特性が得られた。
ウェ−ジング加工及び引き抜き加工を行って、外径１．
５ｍｍφに仕上げた。これを１層当り２０本、２層に巻
いた。１層目と２層とは夫々巻き方向を変えた。ピッチ
は３０００ｍｍとした。その上に幅３ｍｍ、厚さ０．２
ｍｍのＡｇテ−プ（押え巻テ−プ）を巻き付けて固定し
た。続いて大気中８３０℃×５０ｈ加熱処理を施してセ
ラミックス超電導体となした。得られたセラミックス超
電導導体について液体窒素中、０磁場におけるＩｃを測
定した結果、２１０（Ａ）の優れた特性が得られた。
【００１４】
【比較例２】実施例２において、複合線を２層すべて同
一方向に巻き付けて構成したセラミックス超電導体を作
った。この超電導体の場合のＩｃは９５（Ａ）であり、
実施例１品に比較して劣るものであった。
一方向に巻き付けて構成したセラミックス超電導体を作
った。この超電導体の場合のＩｃは９５（Ａ）であり、
実施例１品に比較して劣るものであった。
【００１５】
【発明の効果】本発明のセラミックス超電導導体は自己
磁場によるＩｃ特性の劣化が小さく、電力輸送用ケ−ブ
ル等の導体に適用可能である。
磁場によるＩｃ特性の劣化が小さく、電力輸送用ケ−ブ
ル等の導体に適用可能である。
【図１】同図（ａ）は本発明のセラミックス超電導導体
の一実施例品を示す斜視図、同図（ｂ）は本発明のセラ
ミックス超電導導体における複合体の構造を説明する正
面図。
の一実施例品を示す斜視図、同図（ｂ）は本発明のセラ
ミックス超電導導体における複合体の構造を説明する正
面図。
【図２】同図（ａ）（ｂ）は従来のセラミックス超電導
導体の異なる例の例斜視図。
導体の異なる例の例斜視図。
１ 心材 ２ 金属 ３ セラミックス超電導体 ４ 複合体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 原 築志 東京都調布市西つつじケ丘２丁目４番１号 東京電力株式会社技術研究所内 (72)発明者 石井 英雄 東京都調布市西つつじケ丘２丁目４番１号 東京電力株式会社技術研究所内
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項１】 金属製丸棒またはパイプ等の心材１の外
周に、金属２とセラミックス超電導導体３との複合体４
を、前記心材１の長さ方向に沿って所定ピッチで螺旋状
に複数層巻付けたもので、各層の複合体４が右巻きと左
巻きのいずれかの巻き方で巻付けられており、左巻き層
と右巻き層の巻き層数がほぼ同数とされていることを特
徴とするセラミックス超電導導体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3206261A JPH0528847A (ja) | 1991-07-23 | 1991-07-23 | セラミツクス超電導導体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3206261A JPH0528847A (ja) | 1991-07-23 | 1991-07-23 | セラミツクス超電導導体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0528847A true JPH0528847A (ja) | 1993-02-05 |
Family
ID=16520406
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3206261A Pending JPH0528847A (ja) | 1991-07-23 | 1991-07-23 | セラミツクス超電導導体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0528847A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0650205A1 (en) * | 1993-10-21 | 1995-04-26 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Superconducting cable conductor |
-
1991
- 1991-07-23 JP JP3206261A patent/JPH0528847A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0650205A1 (en) * | 1993-10-21 | 1995-04-26 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Superconducting cable conductor |
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