JPH08503808A - 超電導体のための絶縁 - Google Patents

超電導体のための絶縁

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JPH08503808A JP6513312A JP51331294A JPH08503808A JP H08503808 A JPH08503808 A JP H08503808A JP 6513312 A JP6513312 A JP 6513312A JP 51331294 A JP51331294 A JP 51331294A JP H08503808 A JPH08503808 A JP H08503808A
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Abstract

(57)【要約】 本発明の超電導物体は、超電導体(2)を含むマトリックス芯(1)と、この芯(1)の周りに配置される銅の安定化層(4)と、この銅安定化層(4)の周りを囲む絶縁層(5)とを有する。この絶縁層(5)は、Nb,Ta,V及びMoから選ばれる耐火性金属の冶金学的に接合した層である。

Description

【発明の詳細な説明】 超電導体のための絶縁 本発明は、ストランド相互間の結合(coupling)によって生ずる交流損失を減 少させるための超電導体ストランドの絶縁に関する。 発明の背景 超電導線ケーブルから生ずる交流超電導磁石の運転において、結合によるエネ ルギー損失が大きな問題となり得る。結合(カップリング)は実質的にケーブル 中の隣接ストランド間の短絡であり、ストランド界面における不充分な抵抗によ って生じる。誘導電流が、カップリングしたストランドの界面を通って流れ、エ ネルギーを浪費する。 Nb3Sn金属間化合物が脆いために磁石巻きのあとに反応させる必要がある Nb3Snケーブルにとって、カップリングは特に深刻な問題であり得る。Nb3 Snストランドは、銅の表面を有するのが通常である。反応温度は700℃範囲 にあるので、このNb3Snストランドは互いに焼結、実際の意味ではカップリ ング、する傾向がある。このことは、電導体がコンジット中のケーブル(Cable- in-conduit:CIC)である 場合、この場合が通常多い、特に当てはまる。この構成においては、ケーブルは ジャケット、通常はステンレス鋼ジャケット、内にシールされている。このジャ ケットはケーブルに圧力を加え、各ストランドを強制的に集合させる。この温度 と圧力の間では、ストランドの多少の焼結は避けられない。 この焼結とカップリングの問題はしばらくの間認められてきており、それを改 善するために種々の解決策がとられてきた。アメリカ特許No.4,330,3 47において、平山(Hirayama)らは電導体の銅表面上に絶縁層をつくる方法を 開示している[“超導電体用のフィルム絶縁としての硫化第一銅”G.R.ワグ ナー(Wagner),P.D.ベックキオ(Vecchio)、J.H.アップホフ(Uphof f)、超低温工学(材料)における進歩28,1981も参照せよ]。電導体 ストランドはH2Sガス中で焼かれ、硫化第一銅の薄い(1.5〜20m)被膜 をつくる。この発明の重要な特徴は、硫化プロセスの結果として銅の電導性の減 少が起こらないということである(被膜自体における以外)。この被膜は、30 時間もの長時間保たれる700℃の温度に対して焼結するのを防止する。ストラ ンド間のカップリングは、ある一定の破壊電圧まではこの被膜によって防止され る。この電圧を超すと、この半導体被膜は自由に電流を通す。本出願の主題をな す発明とは 異なり、この硫化第一銅絶縁体は、別個に分離した金属被膜の生成というよりは 銅電導体表面の化学変換を伴う。 アメリカ特許No.4,990,491において、ワーグナーらは電導体スト ランド表面上に絶縁用酸化ニッケル被膜を作る方法を開示している。ニッケルを 電導体上にめっきし、次にこの電導体を酸素富化雰囲気中で加熱する。得られた 被膜は硫化第一銅と類似の性質を有するが、より以上の高い電圧離隔性を備えて いるのでより効果的な絶縁体となる。この特許は、30時間以上の700℃の熱 処理間のニッケルの汚染(混交)を結果として、ストランドの銅クラッド中で電 導性の劣化が起こらないと述べている。しかしながら、当業者が推測するように 、これは明らかにポテンシャルの問題である。可能性のある被膜材料としてニッ ケル以外の金属は開示されていない。 Nb3Sn電導体に対するストランド間焼結を防止する別の方法は、ストラン ド表面上にクロムをめっきすることである。この方法は、提案されている国際熱 核実験炉(ITER)のような大規模プロジェクトに対して今日の産業界におい て最も普通に利用されている方法である。クロムめっきは実際効果的に焼結を防 ぎ、そしてカップリングを大部分解消させる[例えば“マルチフィラメントコン ポジット超電導ストラン ド及びケーブル”、T.M.マウエル(Mower)及びY.岩佐(Iwasa)、超低温 工学(材料)における進歩32,R.P.リード(Reed)及びA.F.クラー ク(Clark)編集、p.p.771−778,Plenum Press,New York,1986参 照]が、このプロセスは以下を含む種々の欠点を有する: 1.それは高コストプロセスである。 2.クロムを長いストランド全長にわたって一様にめっきすることが困難であ る。 3.ストランド表面に対するめっきクロムの結合力が往々にして弱く、ケーブ ル化操作中にクロムのはがれ(フレーキング)を招く。 4.堅いクロムは、ケーブル化に伴う急激な曲げに対して思うように適さない 。 5.銅とクロムは熱処理中に相互拡散することができ、銅の電導性の劣化を招 来し、それによって電導体の電気安定性を損なわせる。 上記のような問題を回避し、かつ、特別な硫化又は酸化工程を必要としない絶 縁被膜を生成させる方法が産業にとって極めて有用であろう。そのような方法が 本発明の課題となる。 上記の全ての被膜技術ならびに本発明も、特にNb3Sn電導体に適用する。 先行技術はNb3Sn電導体のための製造法についての多数の記載を含む。例と しては、マクドナルド(McDonald)のアメリカ特許No.4,262,412及 びオゥゼリヤンスキー(Ozeryansky)らのアメリカ特許No.4,973,36 5がある。これらの特許は、それぞれブロンズ法及び内部錫プロセス(internal tin pvocess)によるNb3Sn電導体の製造・組立てを開示している。 本発明は、Nb3Sn電導体ケーブルに対して最も効果的であるけれども、他 の電導体に対しても同じく容易に適用できるであろう。例えば、NbTi電導体 ストランドを利用するケーブルは、たとえ焼結が問題でないとしても、交流運転 中にカップリング損失を蒙り得る。本発明はそのようなケーブルにおけるストラ ンド相互間の抵抗を増大させるために使用でき、それによって損失を減少させる 。以下の説明において典型例としてNb3Sn電導体が掲げられていることは、 したがって、本発明が適用し得る電導体のタイプについての限定として解釈して はならない。 発明の簡単な説明 本発明の製品は、700℃付近の温度で銅中に殆ど溶解せず、かつ、銅に比較 して高い融点を有し、延伸性で電気抵抗性の金属の表面被膜をもつ超電導体スト ランドである。ニオビウム、バナジウム、タンタル、モリブデン金属が好ましい 。本発明は、選択されたク ラッド材料、ならびに使用によっては必要とされる障壁材料及び/又は押し出し ジャケット材料の夫々のシートを電導体本体の周囲を囲むことによって実施され る。本発明の本質的な特徴は、これらのステップが、組立原型(プロトコール) に対して特別な修正を必要としない手段によって電導体組立過程中に行われるこ とである。 クラッドと電導体の組立て物がビレットを形成し、次いでこのビレットの直径 が最終サイズまで機械的に縮小される。この最終サイズではクラッドの厚さは2 0μm以下である。この時点で、外側筒材料及び/又は障壁材料のいずれも化学 的に除去され、電導体のクラッド表面を露出させる。別の方法として、線引き( Wire drawing)用に適した表面を露出させるように、それがクラッド自体か又は 他の緩衝層であれ、ジャケット又は障壁の材料を中間加工段階において除くこと もできる。いずれの場合でも加工の完成時にはクラッド表面のみが残る。 このクラッドは超低温において抵抗性であり、700℃付近の温度でそれ自身 に対して焼結せず、そしてこれらの同じ温度で銅中に殆ど溶解しない。クロムの ようなめっき被膜とは異なり、本発明のクラッドは電導体に冶金学的に接合して おり、そして容易に変形し得る。ストランドがケーブル化されると、このクラッ ドはストランド間の焼結を防ぎ、交流運転中のカップリング損失を最小にする。 本発明をより完全に理解するために、添付の図面とともに以下の詳細な説明につ いて参照されねばならない。ここで: 図面の簡単な説明 図1は、本発明の特色である外側金属層を含むブロンズ法Nb3 Sn電導体 ビレットの概略断面図である。 図2は、互いに捩れた3個の電導体ストランドからなるプロンズ法ケーブルの 概略描写図である。分かり易くするため、図1の特徴1−5が、最終ストランド 直径においてサイズが著しく縮小されて、示されている。 図3は、3個のツィスト電導体ストランドからなるNbTiケーブルの概略描 写図である。各ストランドは本発明の特色である抵抗性クラッドを有する。 発明の詳細な説明 図1に本発明の好ましい実施態様を示す。ブロンズ(例えば、Cu−Sn)マ トリックス1は、多数のニオビウムフィラメント2を含んでいる。このマトリッ クスはタンタル障壁3及び銅安定化材4によって囲まれている。特徴1−4は、 ブロンズ法Nb3Sn超電 導体ストランドにとって典型的なものである。残りの特徴は本発明の特色をなす 。ニオビウムクラッド5は、最終的に化学的手段によって露出される絶縁表面で ある。引っ張り表面として薄い鉄層6が備えられている。チタンエッチング障壁 7が、銅押し出しジャケット8と鉄の引っ張り表面6とを分離するために組入れ られている。大抵の場合、クラッド及び障壁5,6,7は夫々の成分用シート材 料を1回巻きか又は多数回巻きとして組入れられるであろう。 コンポジットの複数部材は組立てられてビレットとなり、このビレットは次い で多くの機械的手段のなかのいずれかの手段によって縮小されるが、加熱押し出 し及び線引き(wire drawing)による手段が好ましい。押し出し後、しかし最終 サイズになるに先立って、銅ジャケットは硝酸中で除去され、チタン障壁はフッ 化水素酸中で除去される。次いで薄い鉄層が外側の線引き表面として利用される 。この鉄層の薄いことが、ニオビウムクラッドの直接引っ張りと殆ど同様に引っ 張ることを可能にする。ニオビウム表面を直接引っ張ることはできるが、しかし それは大きな困難と高コストでのみ可能である。鉄層はこのように線引き工程を 簡単にする。線(ワイヤー)が所望の直径に縮小したとき、鉄表面が塩酸中で除 去される。この塩酸は、ニオビウムやニオビウムクラッド中の欠陥(きず)を通 し てうっかり塩酸にさらされる可能性があるいかなる銅にも作用しない。最終のス トランドは図1の特徴1−5のみを有する。 図2は、前述したようにプロンズ法電導体ストランドから作られた単一のケー ブルを示す。超電導Nb3 Sn金属間化合物を生成させるために、このような ケーブルを700℃付近の温度で30時間又はそれ以上の時間加熱する。ニオビ ウムフィラメント2とブロンズマトリックス1の間の反応の結果、金属間化合物 が生成する。タンタル障壁3は錫がブロンズから銅安定化材4中に浸出するのを 防止する。上記のような電導体の電気的的安定性は、銅安定化材の純度に全く依 存すということを了解することが重要である。このことが、前記化合物を生成す るために多量の錫がマトリックスから引き出されるという事実にもかかわらず、 ブロンズマトリックス自体が安定化材として役立ち得ない理由となっており;残 っている“銅”は、実際単に低錫含量のブロンズにすぎない。例えば、反応前に 7原子%の錫を含むマトリックスは、反応後に通常なお2−3原子%の錫を含ん でおり、この含有量は、マトリックスを安定化材として有用にするには遥かに多 すぎる。 錫含有銅マトリックスは、比較的低“抵抗比”(例えば30又はそれ以下)を 有する。ここで、抵抗比は 4.2 Kの抵抗に対する室温の抵抗の比を表わす。純粋な高電導性銅では、そ の抵抗比は250又はそれ以上のオーダーにある。 ニオビウム、ならびにタンタル、バナジウム、モリブデンのようなクラッドに 適当な他の金属の融点は1900℃以上であり、したがってケーブルが700℃ 付近の温度で熱処理されるときに焼結するとは考えられない。さらに、この銅安 定化材とこのタイプのクラッド材料との間では、相互拡散は殆どかあるいは全く 起こらないであろう。特に、ニオビウムとタンタルは銅中に完全に不溶性である 。この逆も真である。これら金属の使用によって銅の純度を維持することができ 、その電導性が充分高いままに残って超電導体を安定化するのを保証している。 堅いクロムとは異なり、本発明のクラッドは電導体に冶金学的に接合している のでフレーキングは起こリ得ない。このクラッドは延伸性があるのでケーブル化 操作によく適している。この方法は又、めっきによって提供され得る被膜より遥 かに均一な被膜を実現することができる。 クラッド、障壁及び外側ジャケットの厚さは適用する際の必要性によって変る 。しかしながら、典型的には、鉄はニオビウムに匹敵する厚さをもち、ニオビウ ムは最終電導体直径において20μm未満の厚さをも つように選ばれる。チタンの厚さ及び外側ジャケットの厚さは、これらの層が加 工の初期段階において除去される限りは任意に選び得る。与えられたビレット直 径に対する層厚さの可能な組合わせは、以下の非限定的実施例において与えられ ている: 実施例1 図1の要素1−4からなるブロンズ法Nb3 Sn電導体ビレットを当業者に 公知である方法により組立てた。安定化筒4の外径は144mm(5.670イ ンチ)である。ニオビウム層5は、厚さ127μm(0.005インチ)のニオ ビウムフォイルの3回巻きからなる。鉄層6は、厚さ127μm(0.005イ ンチ)の鉄フォイルの3回巻きからなる。チタン層7は、508μm(0.02 0ィンチ)のチタンシートの3回巻きからなる。このニオビウムと鉄のフォイル 及びチタンシートは、焼きなました状態にあるのが好ましい。鉄フォイルは99 %超の純度であることが好ましい。チタンシートはASTM B265−79グ レード1に合致するのが好ましい。銅ジャケット8は内径が149mm(5.8 8インチ)、外径が154mm(6.050インチ)である。 組立てられたビレットは熔接して閉じられ、熱間均衡加圧され(hot isostati cally pressed: HIP’d)、次 いで当業者に公知の方法で押し出される。押し出し後、銅ジャケットは硝酸中で 酸洗いにより除かれ、チタン障壁はフッ化水素酸中で酸洗いして除かれる。次い でこの鉄クラッドロッドは、当業者に公知であるような一連の線(ワイヤー)引 きと焼なまし工程によって縮小される。787μm(0.031インチ)の最終 直径において、ワイヤーの鉄表面が塩酸中で酸洗いにより除去され、ITERの ような使用によく適するサイズの直径782μm(0.0308インチ)のニオ ビウム−クラッド電導体が露出する。この直径におけるニオビウムの厚さは約2 μmであり、これは焼結を防ぐとともにNb3Snケーブルの反応により生ずる ストランド間のカップリングを最小にするのに充分である。 ニオビウム(臨界温度、Tc=0.1 K)、タンタル(Tc=4.5 K) 、及びバナジウム(Tc=5.3 K)のような金属が、Nb3Sn電導体に典 型的に使用される4.2 Kの運転温度において超電導性であることは、当業者 によって認められていることだろう。しかしながら、上記金属は、Nb3 Sn 交流磁石の全運転範囲(〜13T,ITERに対して最高)に比べて非常に狭い 磁界範囲(<1T)でのみ超電導性である。さらに、現代産業においてこれら金 属が大きな超電導体として使われていないという事実か ら立証されるように、これら金属の電流運搬容量(current carrying capacity ,Jc)は極めて低い。被膜は長時間700℃の温度にさらされ、これら被膜に与 えられたいかなる冷間作業も実質的に除かれ、さらにJcを減少させる。未焼結 ストランド間に期待される接触抵抗を加えるなら、これらの金属被膜の弱い超電 導性に起因するカップリング損失は微々たるものとなる。履歴損失は、存在する けれども、これも無視できる程小さい。 本発明の望ましい実施態様は、当業者にとって明らかな多数の方法において変 更することができるであろう。例えば、障壁/緩衝成分(図1の6及び7)は省 略できるであろう。線引き中のある段階、又は最終サイズにおいて、外側ジャケ ットは硝酸中で酸洗いにより除かれてニオビウム−クラッド電導体を露出する。 コンポジットをジャケットがついた状態で最終サイズまで引っ張ること(to dra w)は奨められない。その訳は、ニオビウムは小さい孔を生じがちであり、この 孔を通って硝酸が下層の安定化層をアタックできるからである。このニオビウム が比較的厚い(>25.4μm)(>0.001インチ)ときにジャケットを除 去し、次いで露出したニオビウム表面で引っ張ること(drawing with)は可能性 はあるが、既に指摘したようにこれは困難であり、かつ、費用が高い。バナジウ ム− 、タンタル−、及びモリブデン−クラッド材料に対しても同じことが言える。と は言うものの、そのような方法は本発明の範囲内含まれる。 図1の要素6及び7が省略される別の実施態様において、ジャケット8は鉄製 又はスチールのような鉄合金製である。この実施態様では、押し出されたロッド は最終サイズまで単に引っ張られ、その後に塩酸中でジャケットがもぎとられる (is picked off)。前述したように引っ張り中にニオビウム中に孔が出現する 可能性があるが、この場合、孔は必ずしも問題とはならない。塩酸はニオビウム 又は銅の安定化材のどちらをも攻撃しないので、電導体は酸洗い中に損なわれる ことはないであろう。ニオビウム中の偶然の小さな露出箇所が重大な焼結又はカ ップリングの問題を起こすことはないはずである。 別の実施態様においては、引っ張り表面6は、純粋な鉄ではなくてスチールの ような鉄合金であり、又は選択的エッチング法に適した延伸性金属であれば別の どんな金属でもよい。 さらに別の実施態様においては、押し出しジャケット8は銅以外の延伸性金属 で作られる。ニッケルのように硝酸に溶解する金属なら何でも適当である。 さらに又他の実施態様において、最終のクラッド電導体の表面は、その抵抗値 を高めるように処理するこ とができる。例えば、ケーブルに巻かれているこの望ましい実施態様の製品は、 電導体上にニオビウム酸化物表面層の生成を促進させるように、酸素リッチ雰囲 気中で加熱できると思われる。この熱処理は、電導体内でのNb3Sn生成と矛 盾しないようでなければならない(700℃の温度、例えば)。NbO層はニオ ビウムよりも高い抵抗値を有するものと思われ、ニオビウムのようには超電導で ないであろう。 本発明を他の電導体に適用することも可能である。図3は、互いに捩れた3本 の電導体ストランドからなる単一ケーブルを示す。図2に示したブロンズ法電導 体の代りに、ここでの電導体は銅マトリックス10中の多数のNbTiフィラメ ント9からなる。各ストランドはクラッド材料5により囲まれており、この材料 としてはニオビウム、タンタル、バナジウム又はモリブデンが好ましい。 クラッドされたNbTi電導体ストランドは、マルチフィラメントのNbTi ビレットを当業者に公知の方法で組立てることによって形成される。このビレッ トは、実施例1において正確に説明したように、クラッド、障壁材料及び押し出 しジャケットによって囲まれている。次いで、このものは熔接され、熱間均衡加 圧され、そして加熱押し出しされる。ジャケット及び障壁は、実施例1に説明し たように押し出されたロッ ドから除かれる。次いでこのロッドは、これも又当業者に公知の方法で、一連の 線引きと沈降熱処理(precipitation heat treatment)のステップにおいて縮小 される。最終サイズにおいて、クラッド電導体は実施例1において説明したよう に露出される。クラッド電導体は、この最終サイズにおいて20μmより薄い厚 さである。このクラッドストランドで作られたケーブルは、クラッドによって提 供される高められたストランド相互間の抵抗のせいでカップリング損失が減少す るであろう。 前記絶縁層は連続層として説明されているが、これは決定的なものではない。 重要な特徴は、この絶縁層が超電導体ストランド上の安定化層間の接触を防止す るということである。したがって、このような物理的スペースどりが達成される 限り、若干の有孔性は許容することができる。
【手続補正書】特許法第184条の8 【提出日】1994年9月30日 【補正内容】 請求の範囲 1.超電導体(2)を含むマトリックス芯(1)と、該芯の周りに配置される 純粋金属性安定化層(4)、及び該安定化層を囲む絶縁層(5)とからなる超電 導物体を形成する方法であって、以下の工程: ・超電導体ビレットと安定化筒(4)との間の拡散障壁(3)によって保護さ れた該安定化筒中に該超電導体ビレットを準備し、 ・前記安定化筒(4)の周りを、700℃において該安定化金属と反応せず、 かつ1テスラを超える磁界及び4.2 Kの温度において超電導性でない絶縁耐 火性金属(5)(その合金を含む)で囲み、 ・線引きにおいて手助けするために、前記耐火性金属層(5)の外側に少なく とも2層の追加金属層(6)を準備し、ここでこの追加2層の内層は鉄からなり 、外層は銅からなっており、 ・前記各層が冶金学的に接合するように前記各層を共縮小し、 前記追加の銅層を除去し、そして厚さが20μm未満の最終絶縁耐火性金属層 をつくるために、前記各層を少なくとも100のファクターで(by a factor of )全縮小(a total reduction)までさらに縮小し、そして ・前記鉄層を除去する: からなることを特徴とする前記超電導物体を形成する方法。 2.前記超電導体(2)がNb3Sn超電導体を形成するためのNbを含むブ ロンズ法ビレツトであり、かつ、前記安定化材(4)が高電導性の銅である請求 項1に記載の方法。 3.前記超電導体(2)がNbTiである請求項1に記載の方法。 4.前記絶縁耐火性金属層(5)が、外側酸化物被膜をつくるために酸化され る請求項1に記載の方法。 5.前記超電導体(2)が、錫をニオビウムと反応させることによって作られ る請求項1に記載の方法。 6.Nb3Sn超電導体(2)を含むマトリックス芯(1)と、ブロンズ芯中 に分散しているニオビウム(2)を含む該ブロンズ芯(1)とからなるビレット と、前記芯の周りに配置される純粋銅安定化層(4)と、該銅安定化層を囲む絶 縁タンタル層(5)と、このタンタル層の外側に順番に配置される鉄層(6)、 チタン層(7)、銅の押し出し層(8)とからなる超電導物体を形成するための 押し出しビレット。 7.前記絶縁耐火性金属層(5)がニオビウムであ り、かつ、チタン層(7)が前記鉄層(6)の外側に位置している請求項1に記 載の方法。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.超電導体(2)を含むマトリックス芯(1)と、該芯(1)の周りに配置 される銅安定化層(4)と、該銅安定化層(4)の周りを囲む絶縁層(5)とか らなる超電導物体において、前記絶縁層(5)が、Nb,Ta,V及びMoのク ラスからの一定の耐火性金属の冶金学的に接合した層であることを特徴とする改 良された前記超電導物体。 2.超電導体(2)を含むマトリックス芯(1)と、該芯(1)の周りに配置 される高抵抗比を有する金属の安定化層(4)と、該安定化層(4)の周りを囲 む絶縁層(5)とからなる超電導物体において、該絶縁層(5)が、700℃に おいて前記安定化金属と反応せず、1テスラ(Tesla)を超える磁界及び4.2 Kの温度において超電導性でない耐火性金属(その合金を含む)であり、この 絶縁層(5)が前記安定化層(4)に冶金学的に接合していることを特徴とする 改良された前記超電導物体。 3.Nb3Sn超電導体(2)を含むマトリックス芯(1)と、該芯(1)の 周りに配置される純粋銅の安定化層(4)と、該銅安定化層(4)の周りを囲む 絶縁層(5)とからなる超電導物体において、前記絶縁層(5)が、700℃に おいて銅と反応せず、1テ スラを超える磁界及び4.2 Kの温度において超電導性でない耐火性金属(そ の合金を含む)であり、前記全ての層が、少なくとも100のファクターによっ て共に縮小されており、該絶縁層(5)が20μm以下の厚さを有することを特 徴とする改良された前記超電導物体。 4.超電導体(2)を含むマトリックス芯(1)と、該芯の周りに配置される 純粋な金属性安定化層(4)と、該安定化層の周りを囲む絶縁層(5)とからな る超電導物体を形成する方法であって、以下の工程: ・超電導体ビレットと安定化筒(4)との間の拡散障壁(3)によって保護さ れた該安定化筒中の該電導体ビレットを準備し、 ・前記安定化筒(4)の周りを、700℃において該安定化金属と反応せず、 かつ、1テスラを超える磁界及び4.2 Kの温度において超電導性でない絶縁 耐火性金属(5)(その合金を含む)で囲み、 ・線引きにおいて手助けするために前記耐火性金属(5)の外側に少なくとも 一層の追加金属層(6)を準備し、 ・厚さが20μm以下の最終の絶縁耐火性金属層をつくるために前記各層を少 なくとも100のファクターによって共に縮小する: からなることを特徴とする前記超電導物体を形成する方法。 5.前記超電導体(2)が、Nb3Sn超電導体を形成するためのNbを含む ブロンズ法ビレットであリ、かつ、前記安定化材(4)が高電導性の銅である請 求項4に記載の方法。 6.前記超電導体(2)がNbTiである請求項4に記載の方法。 7.前記絶縁層(5)が、不連続ではあるが前記安定化層(4)をいずれの隣 接する安定化層からも隔てるものである請求項2に記載の製品。 8.前記絶縁層(5)が酸化物表面を有する請求項2に記載の製品。 9.前記絶縁耐火性金属層(5)が、外側に酸化物被膜をつくるために酸化さ れる請求項4に記載の方法。 10.前記超電導体(2)が、錫をニオビウムと反応させることによってつく られる請求項4に記載の方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007311341A (ja) * 2006-05-19 2007-11-29 General Electric Co <Ge> 超伝導マグネット向けの低ac損失超伝導体及びその製作方法

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3425018B2 (ja) * 1995-11-01 2003-07-07 住友電気工業株式会社 Nb3Al系多芯超電導線
US6247225B1 (en) * 1995-11-07 2001-06-19 American Superconductor Corporation Method for making cabled conductors containing anisotropic superconducting compounds
US6407339B1 (en) 1998-09-04 2002-06-18 Composite Technology Development, Inc. Ceramic electrical insulation for electrical coils, transformers, and magnets
JP2001236836A (ja) * 2000-02-21 2001-08-31 Hitachi Cable Ltd Nb3Sn系超電導線材
JP3783538B2 (ja) * 2000-08-29 2006-06-07 住友電気工業株式会社 酸化物超電導線材の製造方法
US6805946B2 (en) * 2000-12-04 2004-10-19 Advanced Ceramics Research, Inc. Multi-functional composite structures
US7275301B2 (en) * 2001-01-30 2007-10-02 Shahin Pourrahimi Method for reinforcing superconducting coils with high-strength materials
EP1447858B1 (en) * 2003-02-11 2008-08-06 Shahin Pourrahimi Reinforcement of superconducting coils
WO2006011170A1 (en) * 2004-07-30 2006-02-02 Columbus Superconductors S.R.L. Superconducting composite wire made from magnesium diboride
CN1294598C (zh) * 2004-09-29 2007-01-10 刘贤彰 超导电力电缆
JP7358688B2 (ja) * 2018-09-28 2023-10-11 古河電気工業株式会社 化合物超電導撚線およびその巻替え方法

Family Cites Families (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3218693A (en) * 1962-07-03 1965-11-23 Nat Res Corp Process of making niobium stannide superconductors
NL6402795A (ja) * 1964-03-17 1965-09-20
GB1178114A (en) * 1966-01-27 1970-01-21 Imp Metal Ind Kynoch Ltd Improvements in and relating to Superconductors
GB1178116A (en) * 1966-01-27 1970-01-21 Imp Metal Ind Kynoch Ltd Improvements in and relating to Superconductors
US3567407A (en) * 1966-06-27 1971-03-02 Whittaker Corp Composite materials
GB1216494A (en) * 1967-04-27 1970-12-23 Imp Metal Ind Kynoch Ltd Improvements in electrical superconductors
US3509622A (en) * 1967-09-28 1970-05-05 Avco Corp Method of manufacturing composite superconductive conductor
GB1170645A (en) * 1967-09-28 1969-11-12 Imp Metal Ind Kynoch Ltd Improvements relating to Electrical Conductors
US3813764A (en) * 1969-06-09 1974-06-04 Res Inst Iron Steel Method of producing laminated pancake type superconductive magnets
US3698863A (en) * 1970-01-29 1972-10-17 Brunswick Corp Fibrous metal filaments
US3625662A (en) * 1970-05-18 1971-12-07 Brunswick Corp Superconductor
GB1394724A (en) * 1972-08-04 1975-05-21 Atomic Energy Authority Uk Superconducting members and methods of mahufacture thereof
US3983521A (en) * 1972-09-11 1976-09-28 The Furukawa Electric Co., Ltd. Flexible superconducting composite compound wires
US4053976A (en) * 1975-06-27 1977-10-18 General Electric Company Method of making Nb3 Sn composite wires and cables
US4073666A (en) * 1976-09-09 1978-02-14 Airco, Inc. Method for making an insulated superconductor and article produced thereby
JPS54121986A (en) * 1978-03-16 1979-09-21 Furukawa Electric Co Ltd:The Manufacture of al-stabilized superconductive wire
US4205119A (en) * 1978-06-29 1980-05-27 Airco, Inc. Wrapped tantalum diffusion barrier
US4414428A (en) * 1979-05-29 1983-11-08 Teledyne Industries, Inc. Expanded metal containing wires and filaments
US4262412A (en) * 1979-05-29 1981-04-21 Teledyne Industries, Inc. Composite construction process and superconductor produced thereby
US4330347A (en) * 1980-01-28 1982-05-18 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Resistive coating for current conductors in cryogenic applications
FR2543741B1 (fr) * 1983-03-16 1985-06-14 Comp Generale Electricite Procede de fabrication de supraconducteurs
JPH0795406B2 (ja) * 1985-10-30 1995-10-11 株式会社日立製作所 化合物複合超電導導体
US4990491A (en) * 1988-06-29 1991-02-05 Westinghouse Electric Corp. Insulation for superconductors
US4973365A (en) * 1989-06-06 1990-11-27 Advanced Superconductors, Inc. Process for producing monocore precursor Nb3 Sn superconductor wire
US4925741A (en) * 1989-06-08 1990-05-15 Composite Materials Technology, Inc. Getter wire
JP3045517B2 (ja) * 1990-04-20 2000-05-29 株式会社フジクラ 化合物系超電導撚線およびその製造方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007311341A (ja) * 2006-05-19 2007-11-29 General Electric Co <Ge> 超伝導マグネット向けの低ac損失超伝導体及びその製作方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP0672292A4 (en) 1996-12-18
EP0672292B1 (en) 1999-07-14
DE69325665T2 (de) 1999-12-16
DE69325665D1 (de) 1999-08-19
EP0672292A1 (en) 1995-09-20
US5364709A (en) 1994-11-15
WO1994012989A1 (en) 1994-06-09

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