JPH06150733A - 超電導導体およびその製造方法 - Google Patents

超電導導体およびその製造方法

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JPH06150733A
JPH06150733A JP4293269A JP29326992A JPH06150733A JP H06150733 A JPH06150733 A JP H06150733A JP 4293269 A JP4293269 A JP 4293269A JP 29326992 A JP29326992 A JP 29326992A JP H06150733 A JPH06150733 A JP H06150733A
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JP
Japan
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wire
tape
superconducting
former
layer
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Pending
Application number
JP4293269A
Other languages
English (en)
Inventor
Jun Fujigami
純 藤上
Kenichi Sato
謙一 佐藤
Hideto Mukai
英仁 向井
Chikushi Hara
築志 原
Hideo Ishii
英雄 石井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Electric Industries Ltd
Tokyo Electric Power Company Holdings Inc
Original Assignee
Tokyo Electric Power Co Inc
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Publication date
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/60Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment

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  • Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 フォーマーに複数の超電導テープ線材を巻付
けた構造を有するケーブル用導体において、可撓性を有
し、かつ大容量を通電できるよう任意の断面積を備える
導体を提供する。 【構成】 酸化物高温超電導体が金属で被覆されたテー
プ状の超電導線材を複数本、円筒形の可撓性を有するフ
ォーマーに螺旋状に巻付けた超電導導体であって、上記
テープ状超電導線材がフォーマー状に積層されて複数の
層を形成し、かつ互いに隣り合う層を構成する超電導線
材同士の巻き方向は、互いに反対方向とする。たとえ
ば、3層構造とする場合、(a)に示すように第1層目
は矢印の方向から見て右巻き方向、第2層目は(b)に
示すように左巻き方向、第3層目は(c)に示すように
右巻き方向に線材を巻付ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、酸化物高温超電導材料
を用いた導体およびその製造方法に関し、特に、超電導
ケーブル等に使用するため、複数の酸化物高温超電導線
をフォーマー上に積層した構造を有する電線およびその
製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】液体
窒素温度(77.3K)よりも高い臨界温度(Tc)を
示すY系(Tc:90K)、Bi系(Tc:108
K)、Tl系(Tc:125K)酸化物超電導材料の発
見により、そのエネルギ分野およびエレクトロニクス分
野への応用が期待されるようになった。この中で、エネ
ルギ分野への応用を目指した酸化物超電導体の線材化
は、この材料の発見当初から精力的に進められてきた。
【0003】この線材化について、種々の方法が検討さ
れてきているが、その1つには、酸化物高温超電導体を
金属で被覆し、線材化する方法がある。この方法では、
たとえば、酸化物高温超電導体を銀シース内に充填した
ものについて、伸線および圧延等の塑性加工を施した
後、焼結処理してテープ状の超電導線材が得られる。こ
のテープ状線材の開発は精力的に進められ、開発当初か
ら比べると、その性能も大きく向上し、現在では臨界電
流密度、耐曲げ特性、長尺での安定性等、あらゆる面で
実用化レベルの性能に達しつつある。
【0004】上述した超電導テープ線材は、エネルギ損
失を低く抑えて大電流密度での電力輸送が可能であるこ
とを1つの特徴としており、この特徴を生かして超電導
テープ線材を電力ケーブルに応用することが提案されて
いる。
【0005】超電導テープ線材のケーブル等への実用化
に際しては、大容量の電流を安定して通電でき、かつケ
ーブルの導体がある程度の可撓性を有することが要求さ
れる。このとき、超電導ケーブルの構造として、可撓性
のあるフォーマーに複数の超電導線材を螺旋状に巻付
け、かつ多層化した構造が考えられる。
【0006】本発明の目的は、フォーマーに複数の超電
導テープ線材を巻付けた構造を有するケーブル用導体に
おいて、可撓性を有し、かつ大容量を通電できるよう任
意の断面積を備える導体を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】第1の発明に従って、酸
化物高温超電導体が金属で被覆された超電導線材を複数
本、フォーマーに螺旋状に巻付けた超電導導体であっ
て、超電導線材がフォーマー上に積層されて複数の層を
形成し、かつ互いに隣り合う層を構成する超電導線材同
士の巻き方向が、互いに反対方向であることを特徴とす
る超電導導体が提供される。
【0008】第1の発明において、フォーマーに螺旋状
に巻付けられたテープ状超電導線の巻き方向をより具体
的に示すと、たとえば、第1の発明に従う導体の長手方
向に延びるフォーマーの一端から見て、第1層目を構成
するテープ状線材が右巻き方向に巻付けられているとす
れば、その上に構成される第2層目のテープ状線材は左
巻き方向に巻付けられている。さらに、第3層目が設け
られているとすれば、第3層目のテープ状線材は右巻き
方向に巻付けられている。
【0009】一方、第1層目が左巻き方向であれば、第
2層目は右巻き方向、第3層目は左巻き方向となる。
【0010】なお、第1の発明において積層されるテー
プ状線材は、2層以上であれば任意の数の層を形成する
ことができ、また、各層を形成するテープ状線材の本数
は任意とすることができる。
【0011】第2の発明に従って、酸化物高温超電導体
が金属で被覆されたテープ状超電導線材を複数本、フォ
ーマーに螺旋状に巻付ける超電導導体の製造方法におい
て、所定の巻き方向でフォーマーに巻付けた第1のテー
プ状超電導線材上に、上記所定の巻き方向と反対の巻き
方向で第2のテープ状超電導線材を巻付けることによ
り、第1のテープ状超電導線材についての巻き緩みを制
限する工程を備える超電導導体の製造方法が提供され
る。
【0012】第2の発明において、フォーマーに対する
テープ状超電導線の巻付け方は、第1の発明と同様であ
り、たとえば、第1のテープ状超電導線を右巻き方向に
巻付ければ、その上に設けられる第2のテープ状線材は
左巻き方向に巻付けられる。その逆の組合わせも同様に
可能である。このような巻き方法により、第2の線材は
第1の線材の上を横切るようにして巻かれる。第2の発
明に従い、テープ状超電導線を互いに逆方向に巻きなが
ら重ねていけば、第1の発明に従う多層構造の超電導導
体を形成することができる。
【0013】第1および第2の発明において、可撓性を
有するフォーマーは、たとえば、銅、鉄等の金属材料、
FRP、テフロン等の低温での利用が可能な非金属材料
等から形成することができる。また、フォーマーには可
撓性を有する円筒形のものを用いることができるが、フ
ォーマーの形状は、単なる円筒形に限定されず、更に可
撓性を増すために螺旋状とすることもできる。
【0014】第1および第2の発明において、酸化物高
温超電導体が金属で被覆されたテープ状超電導線材は、
たとえば、銀または銀合金からなるシース内に酸化物高
温超電導体の粉末またはその原料粉末を充填した後、塑
性加工および熱処理を施して得ることができる。
【0015】このようなテープ状超電導線材において、
酸化物高温超電導体には、たとえば、Bi−Sr−Ca
−Cu−O系および(Bi,Pb)−Sr−Ca−Cu
−O系等のいわゆるビスマス系、Y−Ba−Cu−O系
等のいわゆるイットリウム系、ならびにTl−Ca−B
a−Cu−O系および(Tl,Pb)−Ca−Ba−C
u−O系等のいわゆるタリウム系等の酸化物高温超電導
体を使用することができる。特に、ビスマス系酸化物高
温超電導体は、臨界温度が高い点、高い臨界電流密度が
得られやすい点、および毒性の低い点等でより好まし
い。
【0016】第1および第2の発明において、テープ状
超電導線には、単芯および多芯線のいずれを用いてもよ
いが、線材の螺旋巻きによる臨界電流の低下を抑制する
という観点から、多芯線がより好ましい。
【0017】
【発明の作用効果】酸化物高温超電導材料の線材化に関
して、当初、線材化したものを螺旋状に曲げ加工できる
ほど耐曲げ特性に優れた線材が開発されておらず、ケー
ブルの製作は、主として可撓性のないリジット導体を想
定して検討されていた。
【0018】しかしながら、酸化物高温超電導体が銀ま
たは銀合金等の金属で被覆されたテープ状超電導線の開
発によって、耐曲げ特性に優れた線材を得ることができ
るようになってきた。さらに最近では、酸化物高温超電
導体が金属で被覆されたテープ状線材の多芯線化によっ
て、耐曲げ特性も著しく向上している。たとえば、本発
明者らが作製した銀被覆Bi系多芯線材を例に挙げる
と、螺旋巻きによる線材の曲げ歪率が0.5%以内なら
ば、曲げによる臨界電流(Ic)の低下は認められな
い。
【0019】このように酸化物高温超電導体が金属で被
覆されたテープ状超電導線材を用いることによって、可
撓性を有するフォーマーに同線材を巻付け、さらに多層
化すれば、任意の断面積を有し、かつ可撓性を備えるケ
ーブル用導体を形成することが可能になると考えられ
た。
【0020】一方、フォーマーに巻付ける線材の多層化
に関しては、線材の巻き方向をすべての層において同方
向にする方法が考えられた。この巻き線法では、上に巻
く線材が下に巻かれた線材間に生じるギャップを横切ら
ないので、Ic劣化の原因となる線材の屈曲を最小限に
食い止めることができると考えられた。
【0021】しかしながら、同方向螺旋巻きによる多層
化では、下層のギャップの影響を受けない分、巻き重ね
時に線材が移動しやすく、線材の弛緩が発生した。大容
量化を目指して線材を規則的に集合、多層化する場合、
線材の弛緩は大きな問題であり、また、巻き重ね自体が
困難となった。
【0022】本発明者らは、検討の結果、上述した多層
化に際して、テープ状超電導線の巻き方向を各層交互に
(たとえば、右巻き、左巻き、右巻き、左巻き…という
よう)反転させることで、まず巻線時の巻き緩みを解消
することができた。しかも、このような巻き方でも、上
述したような下の線材間に生じるギャップを上の線材が
横切ることによる影響をさほど受けずに、高い臨界電流
を維持できることを見出し、本発明を完成するに至っ
た。
【0023】本発明に従って巻き緩みなくフォーマー上
にテープ状線を巻付け、線材の多層化を行なっていけ
ば、原理的には任意の断面積が得られ、際限なく超電導
テープ線の多層化が可能になる。
【0024】また、本発明に従い、所定の巻き方向に巻
付けたテープ状線材の上に、所定の巻き方向と反対方向
にテープ状線材を巻付ければ、下のテープ状線材を横切
るように上のテープ状線材が巻付けられ、下の線材は上
の線材によって効果的にフォーマーに押付けられる。こ
のようにして巻きによる下の線材の緩みは、上の線材に
よって解消することができる。
【0025】さらに、巻き方向を各層ごとに交互に反転
させる構造は、得られる導体の可撓性の観点からも有利
である。
【0026】
【実施例】
実施例1 Bi2 3 、PbO、SrCO3 、CuOを用いてB
i:Pb:Sr:Ca:Cu=1.8:0.4:2:
2.2:3の組成比の粉末を準備した。この粉末を80
0℃で8時間熱処理した後、得られた焼結体を粉末状に
するため、自動乳鉢を用いて2時間粉砕を行なった。次
に、粉砕して得られた粉末を850℃で5時間熱処理し
た後、再び自動乳鉢を用いて焼結物を同様に粉砕した。
この粉末に対して、800℃で2時間の脱ガス処理を行
なった。
【0027】粉砕して得られた粉末を外径6mm、内径
4.0mmの銀パイプに充填した後、粉末を充填した銀
パイプについて伸線加工を施し、1mmφの線材を得
た。
【0028】次に、得られた線材を61本、外径12m
m、内径9mmの銀パイプに束ねて挿入し、さらに伸線
および圧延加工を施した。伸線加工は、線材の外径が約
1mmφとなるまで行ない、その後の圧延加工は、線材
の厚さが約0.25mmとなるまで行なった。その後、
845℃で50時間の熱処理、圧延加工、840℃で5
0時間の熱処理を施した。以上の工程により、幅3.0
mm、厚さ0.25mmの銀被覆Bi系61多芯超電導
線を得た。
【0029】得られた多芯超電導線を、外径18mm
φ、長さ1.4mのFRP製パイプに3層となるよう螺
旋状に巻付けた。巻き方向は各層ごとに交互に反転して
おり、最下層である第1層目は、図1(a)に示すよう
に矢印の方向から見て右巻き方向に線材が巻付けられ、
第2層目は図1(b)に示すように矢印の方向から見て
左巻き方向に線材が巻付けられ、最上層である第3層目
は、図1(c)に示すように矢印の方向から見て右巻き
方向に線材が巻付けられた。このような巻付により、巻
き緩みを発生させることなく、3層目まで良好な形で線
材の集合を行なうことができた。
【0030】一方、同じFRP製パイプに、得られた多
芯超電導線を3層で同方向に螺旋巻きした。この場合、
3層目の線材を重ね巻きするに際して、線材の滑りが顕
著となり、巻き緩みが発生した。
【0031】3層構造において各層ごとに交互に巻き方
向を変えたものと、3層とも同方向に巻線を行なったも
のとについて、液体窒素中での通電試験を行なった結
果、どちらの導体も臨界電流は約500Aであった。こ
のように、線材の巻き方向を各層ごとに交互に変えた構
造によって、線材の弛緩なしに、同方向巻きと同等の臨
界電流が維持できることを確認した。
【0032】実施例2 実施例1と同様にして得られた幅3.0mm、厚さ0.
25mmの銀被覆Bi系61多芯超電導線材を、外径1
8mmφ、長さ5.0mmの銅製フォーマーに12層ま
で各層ごとに巻き方向を交互に逆転させて多層スパイラ
ル巻きを行なった。作製に当って、多芯超電導線材の巻
き緩みは発生しなかった。
【0033】銅製フォーマー上に多芯超電導線材を12
層まで巻き重ねた導体について、液体窒素中での通電試
験を行なった結果、臨界電流は約2000Aであった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に従う実施例1において、3層で巻かれ
た線材の巻き方向をそれぞれ示す模式図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 向井 英仁 大阪市此花区島屋一丁目1番3号 住友電 気工業株式会社大阪製作所内 (72)発明者 原 築志 東京都調布市西つつじヶ丘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ヶ丘2丁目4番1号 東京電力株式会社技術研究所内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 酸化物高温超超電導体が金属で被覆され
    た超電導線材を複数本、フォーマーに螺旋状に巻付けた
    超電導導体であって、 前記超電導線材が前記フォーマー上に積層されて複数の
    層を形成し、かつ互いに隣り合う層を構成する前記超電
    導線材同士の巻き方向が、互いに反対であることを特徴
    とする、超電導導体。
  2. 【請求項2】 酸化物高温超電導体が金属で被覆された
    テープ状超電導線材を複数本、フォーマーに螺旋状に巻
    付ける超電導導体の製造方法において、 前記フォーマーに所定の巻き方向で巻付けた第1のテー
    プ状超電導線材上に、前記所定の巻き方向と反対の巻き
    方向で第2のテープ状超電導線材を巻付けることによ
    り、前記第1のテープ状超電導線材についての巻き緩み
    を制限する工程を備える、超電導導体の製造方法。
JP4293269A 1992-10-30 1992-10-30 超電導導体およびその製造方法 Pending JPH06150733A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010518582A (ja) * 2007-02-09 2010-05-27 アメリカン スーパーコンダクター コーポレーション Htsワイヤ
JP2010238427A (ja) * 2009-03-30 2010-10-21 Sumitomo Electric Ind Ltd 直流超電導ケーブル
CN103971612A (zh) * 2014-05-16 2014-08-06 殷峥凯 安全引导装置

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Effective date: 20010227