JPH06208809A - 酸化物超電導導体 - Google Patents
酸化物超電導導体Info
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- JPH06208809A JPH06208809A JP5002548A JP254893A JPH06208809A JP H06208809 A JPH06208809 A JP H06208809A JP 5002548 A JP5002548 A JP 5002548A JP 254893 A JP254893 A JP 254893A JP H06208809 A JPH06208809 A JP H06208809A
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- oxide superconducting
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- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 大電流が流れても、超電導特性の低下が少な
い酸化物超電導導体を提供する。 【構成】 多数の超電導テープ線材１が複合された酸化
物超電導導体であって、超電導テープ線材１は、導体に
流れる電流によって発生する自己磁場に対して、テープ
面が６０°以内になるように配置される。
い酸化物超電導導体を提供する。 【構成】 多数の超電導テープ線材１が複合された酸化
物超電導導体であって、超電導テープ線材１は、導体に
流れる電流によって発生する自己磁場に対して、テープ
面が６０°以内になるように配置される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、酸化物超電導導体に
関するものであり、特に、大電流を流すブスバー用導体
等に用いることのできる酸化物超電導導体の構造に関す
るものである。
関するものであり、特に、大電流を流すブスバー用導体
等に用いることのできる酸化物超電導導体の構造に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、より高い臨界温度を示す超電導材
料として、イットリウム系（Ｙ系）、ビスマス系（Ｂｉ
系）およびタリウム系（Ｔｌ系）等の酸化物超電導体が
注目されている。
料として、イットリウム系（Ｙ系）、ビスマス系（Ｂｉ
系）およびタリウム系（Ｔｌ系）等の酸化物超電導体が
注目されている。
【０００３】これらの酸化物超電導体は、液体窒素温度
で超電導状態となるため、大電流導体、コイルおよび超
電導マグネットへの電流リードなどとしての応用が、期
待されている。
で超電導状態となるため、大電流導体、コイルおよび超
電導マグネットへの電流リードなどとしての応用が、期
待されている。
【０００４】従来、この酸化物超電導体からなる大電流
導体は、たとえば、まずテープ状の酸化物超電導線材を
作製し、次にこれを多数複合化することにより得られて
いた。
導体は、たとえば、まずテープ状の酸化物超電導線材を
作製し、次にこれを多数複合化することにより得られて
いた。
【０００５】また、特願平３−９９２３９に開示されて
いるように、このようにして得られた酸化物超電導導体
を、長手方向に沿って周方向に環状に並べて配置し、そ
の際、隣接した導体間で電流の往路および復路となるよ
うに交互に配置することにより、さらに大きな電流を流
すことができる酸化物超電導導体が得られていた。
いるように、このようにして得られた酸化物超電導導体
を、長手方向に沿って周方向に環状に並べて配置し、そ
の際、隣接した導体間で電流の往路および復路となるよ
うに交互に配置することにより、さらに大きな電流を流
すことができる酸化物超電導導体が得られていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うにして得られた酸化物超電導導体に大電流を流すと、
自己磁場の発生により臨界電流密度が低下するため、十
分な電流を流すことができないという問題点があった。
うにして得られた酸化物超電導導体に大電流を流すと、
自己磁場の発生により臨界電流密度が低下するため、十
分な電流を流すことができないという問題点があった。
【０００７】図４は、液体窒素温度におけるＢｉ系酸化
物超電導テープ線材のＪｃ（臨界電流密度）−Ｂ（磁束
密度）特性を、ゼロ磁場における臨界電流密度を基準に
して規格化して示した図である。図４において、横軸は
超電導テープ線材に印加された磁場Ｂ（Ｔ）を示し、縦
軸は超電導テープ線材のゼロ磁場における臨界電流密度
に対する磁場印加時における臨界電流密度の変化率Ｊｃ
（Ｔ）／Ｊｃ０を示している。また、黒丸でプロットさ
れたグラフは超電導テープ線材のテープ面に対して平行
に磁場を印加した場合を示し、白丸でプロットされたグ
ラフは超電導テープ線材のテープ面に対して垂直に磁場
を印加した場合を示している。
物超電導テープ線材のＪｃ（臨界電流密度）−Ｂ（磁束
密度）特性を、ゼロ磁場における臨界電流密度を基準に
して規格化して示した図である。図４において、横軸は
超電導テープ線材に印加された磁場Ｂ（Ｔ）を示し、縦
軸は超電導テープ線材のゼロ磁場における臨界電流密度
に対する磁場印加時における臨界電流密度の変化率Ｊｃ
（Ｔ）／Ｊｃ０を示している。また、黒丸でプロットさ
れたグラフは超電導テープ線材のテープ面に対して平行
に磁場を印加した場合を示し、白丸でプロットされたグ
ラフは超電導テープ線材のテープ面に対して垂直に磁場
を印加した場合を示している。
【０００８】たとえば、９ｋＡのような大電流が、１本
の酸化物超電導導体に通電されると、約１５００〜３０
００ガウス（０．１５〜０．３Ｔ）の自己磁場が発生す
る。図４から明らかなように、このような高い磁場中で
は、臨界電流密度は１／２〜１／１０に低下してしま
う。特に、この臨界電流密度の低下は、超電導テープ線
材のテープ面に対して垂直に磁場が印加された場合に、
大きくなる。
の酸化物超電導導体に通電されると、約１５００〜３０
００ガウス（０．１５〜０．３Ｔ）の自己磁場が発生す
る。図４から明らかなように、このような高い磁場中で
は、臨界電流密度は１／２〜１／１０に低下してしま
う。特に、この臨界電流密度の低下は、超電導テープ線
材のテープ面に対して垂直に磁場が印加された場合に、
大きくなる。
【０００９】この発明の目的は、上述の問題点を解決す
るし、大電流が流れても超電導特性の低下が少ない酸化
物超電導導体を提供することにある。
るし、大電流が流れても超電導特性の低下が少ない酸化
物超電導導体を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明の酸化物
超電導導体は、多数のテープ状線材が複合された酸化物
超電導導体であって、テープ状線材は、導体に流れる電
流によって発生する自己磁場に対して、テープ面が６０
°以内になるように配置されている。
超電導導体は、多数のテープ状線材が複合された酸化物
超電導導体であって、テープ状線材は、導体に流れる電
流によって発生する自己磁場に対して、テープ面が６０
°以内になるように配置されている。
【００１１】請求項２の発明の酸化物超電導導体は、長
手方向に沿って周方向に環状に並んで配置された複数の
導体要素から構成された酸化物超電導導体であって、複
数の導体要素は、隣接した導体要素間で電流の往路およ
び復路となるように交互に配置され、各導体要素は多数
のテープ状線材が複合されてなり、テープ状線材は、導
体要素に流れる電流によって発生する自己磁場に対し
て、テープ面が６０°以内になるように配置されてい
る。
手方向に沿って周方向に環状に並んで配置された複数の
導体要素から構成された酸化物超電導導体であって、複
数の導体要素は、隣接した導体要素間で電流の往路およ
び復路となるように交互に配置され、各導体要素は多数
のテープ状線材が複合されてなり、テープ状線材は、導
体要素に流れる電流によって発生する自己磁場に対し
て、テープ面が６０°以内になるように配置されてい
る。
【００１２】
【作用】請求項１の発明の酸化物超電導導体では、超電
導テープ線材が、導体に流れる電流によって発生する自
己磁場に対して、テープ面が６０°以内になるように配
置されている。そのため、発生する自己磁場のうち、テ
ープ面に対して垂直な磁場成分の割合が減少する。した
がって、このような酸化物超電導導体は、大電流を流し
た際に発生する自己磁場による臨界電流密度の低下を、
最小限に抑えることができる。
導テープ線材が、導体に流れる電流によって発生する自
己磁場に対して、テープ面が６０°以内になるように配
置されている。そのため、発生する自己磁場のうち、テ
ープ面に対して垂直な磁場成分の割合が減少する。した
がって、このような酸化物超電導導体は、大電流を流し
た際に発生する自己磁場による臨界電流密度の低下を、
最小限に抑えることができる。
【００１３】請求項２の発明の酸化物超電導導体は、複
数の導体要素が、隣接した導体要素間で電流の往路およ
び復路となるように、交互に配置されている。そのた
め、隣接する各導体要素間で、大電流を流した際に生じ
る磁界による他の導体要素への影響を、互いに相殺し合
うことができる。また、この発明における各導体要素で
は、超電導テープ線材が、導体に流れる電流によって発
生する自己磁場に対して、テープ面が６０°以内になる
ように配置されている。そのため、大電流を流した際に
発生する自己磁場による臨界電流密度の低下を、最小限
に抑えることができる。したがって、この酸化物超電導
導体では、各導体要素について、自己磁場による影響お
よび他の導体要素からの磁界の影響が共に小さくなるた
め、大電流を流した際の臨界電流密度の低下を、より効
果的に抑えることができる。
数の導体要素が、隣接した導体要素間で電流の往路およ
び復路となるように、交互に配置されている。そのた
め、隣接する各導体要素間で、大電流を流した際に生じ
る磁界による他の導体要素への影響を、互いに相殺し合
うことができる。また、この発明における各導体要素で
は、超電導テープ線材が、導体に流れる電流によって発
生する自己磁場に対して、テープ面が６０°以内になる
ように配置されている。そのため、大電流を流した際に
発生する自己磁場による臨界電流密度の低下を、最小限
に抑えることができる。したがって、この酸化物超電導
導体では、各導体要素について、自己磁場による影響お
よび他の導体要素からの磁界の影響が共に小さくなるた
め、大電流を流した際の臨界電流密度の低下を、より効
果的に抑えることができる。
【００１４】
実施例１ まず、以下のように、Ｂｉ系酸化物超電導テープ線材を
作製した。
作製した。
【００１５】Ｂｉ、Ｐｂ、Ｓｒ、ＣａおよびＣｕそれぞ
れの元素を含む酸化物または炭酸塩を混合し、熱処理を
施した後粉砕することにより、Ｂｉ：Ｐｂ：Ｓｒ：Ｃ
ａ：Ｃｕ＝１．８：０．４：２．０：２．２：３．０の
組成を有する粉末を得た。この粉末を、１Ｔｏｒｒの減
圧雰囲気下で、７１０℃、１２時間の脱ガス処理を施し
た。続いて、この脱ガス処理された粉末を、外径１２ｍ
ｍ、内径９ｍｍの銀パイプに充填した後、伸線して、直
径１ｍｍの線材を作製した。この伸線した線材を、厚み
が０．１９ｍｍになるまで圧延した。このようにして、
厚みが０．１７ｍｍ、テープ幅が３．５ｍｍの酸化物超
電導テープ線材を作製した。
れの元素を含む酸化物または炭酸塩を混合し、熱処理を
施した後粉砕することにより、Ｂｉ：Ｐｂ：Ｓｒ：Ｃ
ａ：Ｃｕ＝１．８：０．４：２．０：２．２：３．０の
組成を有する粉末を得た。この粉末を、１Ｔｏｒｒの減
圧雰囲気下で、７１０℃、１２時間の脱ガス処理を施し
た。続いて、この脱ガス処理された粉末を、外径１２ｍ
ｍ、内径９ｍｍの銀パイプに充填した後、伸線して、直
径１ｍｍの線材を作製した。この伸線した線材を、厚み
が０．１９ｍｍになるまで圧延した。このようにして、
厚みが０．１７ｍｍ、テープ幅が３．５ｍｍの酸化物超
電導テープ線材を作製した。
【００１６】次に、この酸化物超電導テープ線材を束ね
た後、８４５℃で５０時間焼結することにより、複合化
して、酸化物超電導導体Ａを作製した。この複合化の
際、導体表面付近の超電導テープ線材を、導体に流れる
電流によって発生する自己磁場に対してテープ面が６０
°以内になるように配置した。以下、この酸化物超電導
導体Ａの具体的な超電導テープ線材の配置について、図
を用いて説明する。
た後、８４５℃で５０時間焼結することにより、複合化
して、酸化物超電導導体Ａを作製した。この複合化の
際、導体表面付近の超電導テープ線材を、導体に流れる
電流によって発生する自己磁場に対してテープ面が６０
°以内になるように配置した。以下、この酸化物超電導
導体Ａの具体的な超電導テープ線材の配置について、図
を用いて説明する。
【００１７】図１は、本発明の一実施例の酸化物超電導
導体Ａの断面図であり、特に、超電導テープ線材の配置
状態を示すために模式化した図である。
導体Ａの断面図であり、特に、超電導テープ線材の配置
状態を示すために模式化した図である。
【００１８】図１を参照して、この酸化物超電導導体Ａ
は、１８０枚の超電導テープ線材１が、３列に並べて積
層されている。中央の列は、６０枚の超電導テープ線材
１がすべて横向きに配置されている。一方、左右両側の
列は、まず横向きに１０枚の超電導テープ線材１が配置
され、その上に縦向きに２０枚ずつ並べられた超電導テ
ープ線材１が２段配置され、さらにその上に横向きに１
０枚の超電導テープ線材１が配置されている。
は、１８０枚の超電導テープ線材１が、３列に並べて積
層されている。中央の列は、６０枚の超電導テープ線材
１がすべて横向きに配置されている。一方、左右両側の
列は、まず横向きに１０枚の超電導テープ線材１が配置
され、その上に縦向きに２０枚ずつ並べられた超電導テ
ープ線材１が２段配置され、さらにその上に横向きに１
０枚の超電導テープ線材１が配置されている。
【００１９】比較例１ 比較のため、以下に示すように、従来の方法で酸化物超
電導導体Ｂを作製した。
電導導体Ｂを作製した。
【００２０】まず、実施例１と同様に、厚みが０．１７
ｍｍ、テープ幅が３．５ｍｍのＢｉ系酸化物超電導テー
プ線材を作製した。
ｍｍ、テープ幅が３．５ｍｍのＢｉ系酸化物超電導テー
プ線材を作製した。
【００２１】次に、この超電導テープ線材１８０枚を複
合化し、酸化物超電導導体Ｂを作製した。この複合化の
際、超電導テープ線材はすべて、テープ面の方向が同じ
になるように配置した。
合化し、酸化物超電導導体Ｂを作製した。この複合化の
際、超電導テープ線材はすべて、テープ面の方向が同じ
になるように配置した。
【００２２】図５は、比較例の酸化物超電導導体Ｂの断
面図であり、特に、超電導テープ線材の配置状態を示す
ために模式化した図である。
面図であり、特に、超電導テープ線材の配置状態を示す
ために模式化した図である。
【００２３】図５を参照して、この酸化物超電導導体Ｂ
は、１８０枚の超電導テープ線材１が、３列に並べて積
層されている。また、すべての超電導テープ線材１は、
横向きに配置されている。
は、１８０枚の超電導テープ線材１が、３列に並べて積
層されている。また、すべての超電導テープ線材１は、
横向きに配置されている。
【００２４】実施例２ まず、実施例１と同様に、Ｂｉ系酸化物超電導テープ線
材を作製した。ただし、伸線する際に、直径０．５〜
２．０ｍｍまで、それぞれ異なる径を有する線材を作製
するようにした。これらの線材を、実施例１と同様の比
率で圧延し焼結することにより、テープ幅がそれぞれ異
なる酸化物超電導テープ線材を作製した。
材を作製した。ただし、伸線する際に、直径０．５〜
２．０ｍｍまで、それぞれ異なる径を有する線材を作製
するようにした。これらの線材を、実施例１と同様の比
率で圧延し焼結することにより、テープ幅がそれぞれ異
なる酸化物超電導テープ線材を作製した。
【００２５】次に、このようにして得られた酸化物超電
導テープ線材を複合化して、実施例１の酸化物超電導導
体Ａと断面積が等しく、断面が六角形状の酸化物超電導
導体Ｃを作製した。
導テープ線材を複合化して、実施例１の酸化物超電導導
体Ａと断面積が等しく、断面が六角形状の酸化物超電導
導体Ｃを作製した。
【００２６】図２は、本発明の他の実施例の酸化物超電
導導体Ｃの断面図であり、特に、超電導テープ線材の配
置状態を示すために模式化した図である。
導導体Ｃの断面図であり、特に、超電導テープ線材の配
置状態を示すために模式化した図である。
【００２７】図２を参照して、この酸化物超電導導体Ｃ
は、超電導テープ線材１が積層された三角形部分が、６
片組合わされて構成されている。
は、超電導テープ線材１が積層された三角形部分が、６
片組合わされて構成されている。
【００２８】（通電実験）上述の実施例１、比較例１お
よび実施例２で作製された３種の酸化物超電導導体Ａ、
ＢおよびＣについて、それぞれ液体窒素中で通電を行な
い、臨界電流値を測定した。その結果を表１に示す。
よび実施例２で作製された３種の酸化物超電導導体Ａ、
ＢおよびＣについて、それぞれ液体窒素中で通電を行な
い、臨界電流値を測定した。その結果を表１に示す。
【００２９】
【表１】
【００３０】表１より明らかなように、本発明の実施例
である酸化物超電導導体ＡおよびＣは、比較例の酸化物
超電導導体Ｂよりも、高い臨界電流値を有している。
である酸化物超電導導体ＡおよびＣは、比較例の酸化物
超電導導体Ｂよりも、高い臨界電流値を有している。
【００３１】導体に電流を流すと、導体の中心から円周
状に自己磁場が発生する。この自己磁場は、導体内部で
は、導体の中心からの距離に比例して大きくなり、導体
の表面で最大となる。
状に自己磁場が発生する。この自己磁場は、導体内部で
は、導体の中心からの距離に比例して大きくなり、導体
の表面で最大となる。
【００３２】酸化物超電導導体Ａは、導体の表面付近の
超電導テープ線材が、自己磁場の向きに対して６０°以
内になるように配置されているため、酸化物超電導導体
Ｂよりも、高い臨界電流値を有している。また、酸化物
超電導導体Ｃは、導体を構成する超電導テープ線材すべ
てが、自己磁場の向きに対して６０°以内になるように
配置されているため、酸化物超電導導体Ａよりも、さら
に高い臨界電流値を有している。
超電導テープ線材が、自己磁場の向きに対して６０°以
内になるように配置されているため、酸化物超電導導体
Ｂよりも、高い臨界電流値を有している。また、酸化物
超電導導体Ｃは、導体を構成する超電導テープ線材すべ
てが、自己磁場の向きに対して６０°以内になるように
配置されているため、酸化物超電導導体Ａよりも、さら
に高い臨界電流値を有している。
【００３３】実施例３ 図３は、この発明のさらに他の実施例の酸化物超電導導
体Ｄを示す断面図である。
体Ｄを示す断面図である。
【００３４】図３を参照して、パイプ状の外部支持体２
の外周面には、等間隔に１０本のフィン３が外方に突出
して形成されており、このフィン３の間に１０本の外部
導体束１０が配置されている。外部導体束１０は、実施
例１で作製された酸化物超電導導体Ａである。
の外周面には、等間隔に１０本のフィン３が外方に突出
して形成されており、このフィン３の間に１０本の外部
導体束１０が配置されている。外部導体束１０は、実施
例１で作製された酸化物超電導導体Ａである。
【００３５】外部支持体２の中にも、またパイプ状の内
部支持体５が設けられている。内部支持体５の外周面に
は、１０個のフィン６が外側に向かって突出して等間隔
で設けられている。このフィン６の間に、内部導体束４
が設けられており、合計１０本の内部導体束４が内部支
持体５のまわりに配置されている。
部支持体５が設けられている。内部支持体５の外周面に
は、１０個のフィン６が外側に向かって突出して等間隔
で設けられている。このフィン６の間に、内部導体束４
が設けられており、合計１０本の内部導体束４が内部支
持体５のまわりに配置されている。
【００３６】図３に示すように、外部導体束１０および
内部導体束４は、それぞれ隣接した導体間で電流の往路
および復路となるように交互に配置されている。
内部導体束４は、それぞれ隣接した導体間で電流の往路
および復路となるように交互に配置されている。
【００３７】このように構成される酸化物超電導導体Ｄ
は、高い臨界電流値を有しており、さらに大きな電流を
流すことができる。
は、高い臨界電流値を有しており、さらに大きな電流を
流すことができる。
【００３８】なお、以上の実施例に関する開示は、本発
明の単なる具体例に過ぎず、本発明の技術的範囲を何ら
制限するものではない。すなわち、上述の実施例ではＢ
ｉ系酸化物超電導導体について示したが、Ｔｌ系および
Ｙ系酸化物超電導導体に関しても、本発明は適用され
る。また、超電導テープ線材は、単芯テープ線材に限ら
れず、多芯テープ線材を用いても同様の効果が得られ
る。
明の単なる具体例に過ぎず、本発明の技術的範囲を何ら
制限するものではない。すなわち、上述の実施例ではＢ
ｉ系酸化物超電導導体について示したが、Ｔｌ系および
Ｙ系酸化物超電導導体に関しても、本発明は適用され
る。また、超電導テープ線材は、単芯テープ線材に限ら
れず、多芯テープ線材を用いても同様の効果が得られ
る。
【００３９】
【発明の効果】以上説明したように、この発明に従え
ば、大電流を流した際にも、臨界電流密度の低下を著し
く抑制することができる。したがって、導体のコンパク
ト化を図ることができる。
ば、大電流を流した際にも、臨界電流密度の低下を著し
く抑制することができる。したがって、導体のコンパク
ト化を図ることができる。
【００４０】このため、この発明に従う酸化物超電導導
体は、ケーブル導体、ブスバー導体、コイルおよび超電
導マグネットへの電流リードなどとして、有効に用いる
ことができる。
体は、ケーブル導体、ブスバー導体、コイルおよび超電
導マグネットへの電流リードなどとして、有効に用いる
ことができる。
【図１】本発明の一実施例の酸化物超電導導体の断面図
である。
である。
【図２】本発明の他の実施例の酸化物超電導導体の断面
図である。
図である。
【図３】本発明のさらに他の実施例の酸化物超電導導体
の断面図である。
の断面図である。
【図４】液体窒素温度におけるＢｉ系酸化物超電導テー
プ線材の、Ｊｃ（臨界電流密度）−Ｂ（磁束密度）特性
を示す図である。
プ線材の、Ｊｃ（臨界電流密度）−Ｂ（磁束密度）特性
を示す図である。
【図５】従来の酸化物超電導導体の断面図である。
１ 超電導テープ線材 ４ 内部導体束 １０ 外部導体束 なお、各図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 安藤 俊就 茨城県那珂郡那珂町大字向山字中原801番 地の１ 日本原子力研究所 那珂研究所内 (72)発明者 磯野 高明 茨城県那珂郡那珂町大字向山字中原801番 地の１ 日本原子力研究所 那珂研究所内 (72)発明者 辻 博史 茨城県那珂郡那珂町大字向山字中原801番 地の１ 日本原子力研究所 那珂研究所内
Claims (2)
- 【請求項１】 多数のテープ状線材が複合された酸化物
超電導導体であって、 前記テープ状線材は、前記導体に流れる電流によって発
生する自己磁場に対して、テープ面が６０°以内になる
ように配置される、酸化物超電導導体。 - 【請求項２】 長手方向に沿って周方向に環状に並んで
配置された複数の導体要素から構成された酸化物超電導
導体であって、 前記複数の導体要素は、隣接した導体要素間で電流の往
路および復路となるように交互に配置され、 前記各導体要素は多数のテープ状線材が複合されてな
り、 前記テープ状線材は、前記導体要素に流れる電流によっ
て発生する自己磁場に対して、テープ面が６０°以内に
なるように配置される、酸化物超電導導体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00254893A JP3647884B2 (ja) | 1993-01-11 | 1993-01-11 | 酸化物超電導導体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00254893A JP3647884B2 (ja) | 1993-01-11 | 1993-01-11 | 酸化物超電導導体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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| KR100409057B1 (ko) * | 1997-12-10 | 2003-12-11 | 가부시끼가이샤 히다치 세이사꾸쇼 | 산화물초전도선, 솔레노이드코일, 자장발생장치 및산화물초전도선의 제조방법 |
| JP2006331984A (ja) * | 2005-05-30 | 2006-12-07 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 放射状集合導体 |
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