JPH09511099A

JPH09511099A - 巻付け後反応超電導コイル及び製造方法

Info

Publication number: JPH09511099A
Application number: JP7520047A
Authority: JP
Inventors: マイケルディーマンリーフ; ギルバートエヌジュニアライリー; ジョンヴォッキオ; アントニージェイローデンブッシュ
Original assignee: American Superconductor Corp
Current assignee: American Superconductor Corp
Priority date: 1994-01-28
Filing date: 1994-12-27
Publication date: 1997-11-04
Also published as: EP0741912A4; US5531015A; AU1555895A; WO1995020826A1; CA2180728A1; AU683133B2; EP0741912A1; NZ279049A; US6603379B1; US5798678A

Abstract

(57)【要約】ひずみに寛容な超電導マルチフィラメント複合導体（２０）から超電導磁気コイルを製造する方法が開示される。本方法は、マルチフィラメント複合導体（２０）の先駆材料と、絶縁材料またはその先駆材料を心棒（３０）の周りに巻付けてコイル（４０）を形成し、次いでコイル（４０）を高温の、酸化環境に曝すことを含む。絶縁材料またはその先駆材料は、超電導体先駆材料フィラメントを酸化環境に曝すことができるように、且つフィラメントを包んでいるマトリクス形成材料（１４）を囲うように選択されている。熱処理中、マトリクス形成材料（１４）は可逆的に弱くされる。

Description

【発明の詳細な説明】巻付け後反応超電導コイル及び製造方法本発明は、一般的には超電導磁気コイル、及びそれらの製造方法に関する。より詳し述べれば、本発明は、高い巻線密度を有し、大きい磁場を発生することができる機械的に頑丈な高温超電導コイルを製造するのに使用される巻付け後反応プロセスに関する。発明の背景巻付け後反応（wind-and-react）方法は、コイルを形成させるために心棒の周囲に超電導材料の先駆材料を巻付け、次いでコイルを高温、及び酸化環境で処理することを含む。この処理方法によって先駆材料は所望の超電導材料へ変換されのと同時に、先駆材料内に巻付けプロセス中に形成される微小割れが回復するのでコイルの電気的特性が最適化される。殆どの磁気コイルと同様に、超電導磁気コイルは、コイルの形状を限定する心棒の周囲に絶縁された導電材料を巻付けることによって形成される。導体が超電導状態にあることができるようにコイルの温度を十分に低くすると、導体の通電性能は著しく増加し、コイルは大きい磁場を発生することができる。化合物Ｂi₂Ｓr₂Ｃa_n-1Ｃu_n Ｏ_2n+4（ｎは１、２、または３の何れかであることができる）のような若干のセラミック材料は、低温において超電導挙動を呈する。一つの材料であるＢi₂Ｓr₂Ｃa₂Ｃu₃Ｏ₁₀（ＢＳＣＣＯ（２２２３））は、比較的高い温度（Ｔc＝115°Ｋ）において超電導性、及び対応する高電流密度が得られので、デバイス応用に特に良好に作動する。他の酸化物超電導体は、希土類・銅・酸化物ファミリー（即ち、ＹＢＣＯ）、タリウム・バリウム・カルシウム・銅・酸化物ファミリー（即ち、ＴＢＣＣＯ）、水銀・バリウム・カルシウム・銅・酸化物ファミリー（即ち、ＨｇＢＣＣＯ）、及び鉛を含むＢＳＣＣＯ化合物（即ち、（Ｂi,Ｐb）₂Ｓr₂Ｃa₂Ｃu₃Ｏ₁₀）のメンバーのようなＣu・Ｏ基セラミック超電導体を含む。コイル巻線内の電気的短絡回路を防ぐために、導体を絶縁材料で取り囲む。設計の観点から、絶縁層は電気的降伏（隣接導体間に電気的クロストークをもたらす現象）を生ずることなく、大きい電界（若干の場合には、４×10⁵Ｖ／ｃｍ程度の大きさ）に耐えることができなければならない。同時に、コイル内の超電導材料の量を最大にすることができるように、絶縁層はできる限り薄く（典型的には、50〜150μｍより薄く）なければならない。現存する導電材料及び絶縁材料を使用した場合、超電導コイルが発生する最大磁場は最終的に、巻線密度（コイルの体積に対する導体が占める割合（％）として定義される）、及びコイルのジオメトリによって決定される。しかしながら、高い巻線密度を得るためには大きい引っ張り力が必要であるので、導体は高度に応力が加わった／及びひずみが残された状態のままになり得る。コイル形成中に導体に加えられるひずみの量を定量化するために、導体の曲げひずみ（導体の厚みの半分を、曲げの半径によって除した値に等しい）が屡々使用される。高密度導体巻線を含む多くの超電導磁石応用では、0.2 ％程度、若干の場合にはそれより遥かに高い導体曲げひずみが要求される。導体の臨界ひずみは、電気的性能に劇的な低下が発生するまでに材料が支えることができるひずみの量として定義される。臨界ひずみ値は、導体の製造時に使用する形成プロセスに高度に依存し、典型的には使用するプロセスに依存して0.05％〜1.0％である。もし曲げひずみが導体の臨界ひずみを超えれば、導体の通電容量、従ってコイルが発生する最大磁場は大幅に低下する。所望の機械的特性を有する高性能導体を製造する一つの方法は、高温超電導材料の先駆材料（典型的には、粉末形状のセラミック酸化物）から出発することを含む。高温超電導材料は、機械的特性が比較的貧弱であり、また製造プロセスが複雑である（高温及び酸化環境を必要とする）にも拘わらず高い周囲温度で動作することから、若干の応用においては高温超電導材料が低温超電導材料よりも好まれている。酸化物粉末を銀製の管（展性、不活性度、及び高い導電度の故に選択される）内に詰め、次いで標準冶金技術を使用して変形させ、サイズを縮小させる（冶金技術として、ロッド及びワイヤを形成させる線対称縮小のためには、押出し、すえ込み、及び引抜きが使用され、一方テープ及びシートを形成させる面（aspected）縮小のためには、圧延及びプレスが使用される： Sandhage et al.，“Critical Issues in the OPIT Processing of High-Ic BSCCO Superconductors”，Journal of Metals 3，21，1991参照）。変形プロセスに続く加熱及び冷却により、導体内に個々の結晶質酸化物超電導体粒子（典型的には、矩形小板形状をとる）が成長し、進展する。更に変形させることによって、粒子の結晶軸の集団整列が発生する。超電導状態に望ましい粒子サイズ、整列、及び密度が得られるまで、電導体を形成するセラミック酸化物に特有の繰り返し加熱／変形スケジュールを遂行する。上述した繰り返しスケジュールの結果、臨界ひずみ値が0.1％程度の大きさにすることができ、モノフィラメント複合導体として分類される、単一の酸化物コアを有する導体が得られる。モノフィラメント複合導体は、それらのサイズを更に縮小させ、単一の導体を形成させるように個々の導体を最終的に結び付かせることを含む再束ね加工動作を使用して、マルチフィラメント複合導体に変換することができる。典型的には、曲げひずみに応答する割れの進展は、マルチフィラメント複合導体よりは、モノフィラメント複合導体の方により生じ易いが、臨界ひずみ値は導体のフィラメントの数と共に増加して1.0％より大きくなり得る。モノフィラメント複合導体の他の制約は、割れ回復能力、及び処理中の導体への酸素の接近（アクセス）の低下を含む。更に、モノフィラメント複合導体は単一の超電導領域だけしか有していないので、導体サイズ及び形状を制御することが困難であり、また機械的に頑丈な導体を製造することは容易ではない(K．Osamur e, et al.，Adv．Cryo．Eng.，ICMC Supplemental，38，875，1992参照）。以上のように、マルチフィラメント複合導体は望ましい機械的特性を有しており、高い巻線密度が要求されるコイルに使用することができる。マルチフィラメント複合導体及びモノフィラメント複合導体でコイルを製造するのに使用される一方法は、反応後巻付け（react-and-wind）プロセスである。この方法は、先ず絶縁された複合導体を形成し、次いでそれをコイルに巻くことを含む。この方法では、複合導体の先駆材料を製造し、線形ジオメトリに配置するか、またはゆるくコイルに巻き、処理のために炉内に配置する。処理中に、所望の超電導状態に変換するのに必要な酸化環境内に先駆材料を配置できる。反応後巻付け処理法では、複合導体を処理した後に絶縁体を適用することができ、絶縁層の酸素透過性及び熱分解のような材料問題は考慮する必要はない。しかしながら反応後巻付けプロセスでは、コイル形成段階が、複合導体を導電フィラメントの臨界ひずみ値を超えるひずんだ状態にする恐れがある。変形プロセス中にワイヤの導電部分に導入されるひずみがセラミック粒子内に微小割れを生じさせ、複合導体の電気的特性を著しく劣化させかねない。モノフィラメント複合導体で磁気コイルを製造する別の方法は、巻付け後反応方法である。この方法では、最終的な導電材料は、最終熱処理及び酸化段階の後までは典型的には「先駆材料」であると考えられる。反応後巻付けプロセスとは異なり、高温超電導体に適用される巻付け後反応方法では、コイル形成前に先駆材料を絶縁し、製造プロセスの最終熱処理及び酸化段階の直前にコイルを巻く必要がある。この最終段階は、巻付け中に生じた微小割れを修復し、導体の超電導特性を最適化するのに使用される。しかしながら、これらの結果を達成して所望のコイルジオメトリを得るのは、反応後巻付けプロセスによって熱処理され、酸化された個々のワイヤの場合よりも遥かに困難である。巻付け後反応法を使用してモノフィラメント複合導体で製造された超電導磁気コイルは、導電材料の機械的特性によって巻線密度及び通電能力に関係する制約を受ける。巻付け後反応プロセスは、巻付け中にもたらされた超電導材料内のひずみによって誘起した損傷を修復することはできるが、製造されたコイルは機械的に頑丈ではなく、冷却サイクルにより生ずる熱ひずみが時間と共にコイルの性能を劣化させる恐れがある。本発明の特色は、マルチフィラメント複合導体で超電導磁気コイルを製造する巻付け後反応プロセスである。この処理方法は、コイルの型の幾つかの変形を製造することが可能であり、これらの変形の全てを以下に説明する。本発明の長所は、コイルを形成するのに使用されるマルチフィラメント複合導体の超電導特性を著しく劣化させることなく、高い巻線密度を要求する機械的に頑丈なコイルを製造する能力である。発明の概要本発明は、ひずみに寛容なマルチフィラメント複合導体を特色とする超電導磁気コイルを製造する巻付け後反応処理方法に関する。本発明は、モノフィラメント導体で作られた従来の反応後巻付けコイル、及び巻付け後反応コイルの改善に個々に貢献するいろいろな面を有している。詳しく述べれば、材料及び処理段階は、所望の超電導状態への変換に影響するようにマルチフィラメント複合導体の先駆材料へ十分な酸素の接近を可能にし、同時にコイルの材料及びジオメトリ許容差の保存を可能にしながら、コイルを製造するようになっていいる。モノフィラメント導体は本質的に柔軟性に欠け、それらの電気的特性を回復することが困難であることから、高密度で、複雑な巻付けジオメトリを必要とする超電導コイルは殆どマルチフィラメント複合導体で製造されている。本発明の一面は、マトリクス形成材料内に包まれた複数の高温超電導フィラメントからマルチフィラメント複合導体の先駆材料を製造する段階と、マルチフィラメント複合導体の先駆材料を絶縁層で、または絶縁像の先駆材料で取り囲む段階と、マルチフィラメント複合導体の先駆材料をコイルとして形成する段階と、形成段階の後にコイルを酸化環境内で高温に曝すことによってコイルを熱処理する段階とからなることを特色とする超電導磁気コイルを製造する方法に関し、熱処理段階中に超電導体先駆材料フィラメントは酸化され、マトリクス形成材料は可逆的に弱められ、絶縁層または絶縁層の先駆材料の組成及び厚みは、熱処理段階中にマトリクス形成材料及び超電導体先駆材料フィラメントを覆うように、且つ超電導体先駆材料フィラメントを酸素に曝すことができるように選択される。熱処理段階により超電導体先駆材料フィラメントの電気的及び機械的特性が改善され、そして超電導磁気コイルが形成される。最終的なマルチフィラメント複合導体を絶縁層（または絶縁層の先駆材料）で「取り囲む」ことによって、隣接し合う導体が直接接触することが防がれる。熱処理段階中にマトリクス形成材料及び超電導先駆材料フィラメントを「覆う」ことによって、熱処理中に絶縁層（または絶縁層の先駆材料）がコイルの完全性を保存する。「可逆的に弱める」ことによって、熱処理段階中のマトリクス形成材料は本質的に機械的強度を持たないが、爾後の処理で材料は機械的安定度を実質的に回復する。好ましくは、熱処理段階は酸素からなる環境内でコイルを加熱し、次いで冷却することを含み、それにより超電導体先駆材料フィラメントは所望の超電導材料に変換され、また形成段階中にフィラメント内に形成された微小割れが修復される。好ましい実施例では、熱処理段階は、コイルを室温から約10℃／分の割合で76 5℃乃至815℃、好ましくは787℃に到達するまで加熱し、次いでコイルを約１℃ ／分の割合で810℃乃至860℃、好ましくは830℃の最高温度に達するまで加熱し、次にコイルをこの最高温度で0.1乃至300時間、好ましくは40時間にわたって加熱し、次いでコイルを約１℃／分の割合で780℃乃至845℃、好ましくは811℃に達するまで冷却し、次にコイルをこの温度で1乃至300時間、好ましくは120時間にわたって加熱し、次いでコイルを約５℃／分の割合で765℃乃至815℃、好ましくは787℃に達するまで冷却し、次にコイルをこの温度で１乃至300時間、好ましくは30時間にわたって加熱し、そして最後にコイルを約５℃／分の割合で20℃に達するまで冷却することを特色とする。この熱処理段階は、約0.001乃至１気圧、好ましくは0.075気圧の圧力で、主としてガス状酸素からなる雰囲気内で遂行する。本発明の一つの好ましい実施例では、コイルは、先ずマルチフィラメント複合導体の先駆材料の層を心棒の周囲に巻付ける段階と、次に絶縁材料または絶縁材料の先駆材料からなる層をマルチフィラメント複合導体の先駆材料の上に巻付ける段階を繰り返すことによって形成される。本発明の別の好ましい実施例では、絶縁材料の先駆材料は始めは溶剤及び分散材と粒状材料との液体混合物であり、液体混合物内にマルチフィラメント複合導体の先駆材料を浸漬することによって付着させ、次いで加熱段階によって溶剤及び分散材を気化させてマルチフィラメント複合導体の先駆材料の周囲に絶縁層を形成させる。本発明の好ましい実施例では、絶縁材料から不純物（例えば、塵埃または結合材材料）を除去するのに加熱段階を使用する。本発明の別の好ましい実施例では、コイル形成段階は、マルチフィラメント複合導体の先駆材料を同心的に巻付け、各層を先行層に重ね巻きすることによって「パンケーキ」状の多層コイルを形成させる。このジオメトリのマルチフィラメント複合導体の先駆材料の各縁は、加熱処理段階中、その全長にわたって酸化環境に曝される。熱処理によって、マルチフィラメント複合導体の先駆材料が酸化され、マルチフィラメント複合導体の先駆材料の超電導体フィラメント内の微小割れが回復されてマルチフィラメント複合導体が形成される。好ましい実施例では、「パンケーキ」コイルは、円形の断面を有する心棒の周囲に巻付けられる。代替実施例では、心棒の断面は楕円形状である。好ましい実施例では、第１の「パンケーキ」コイルに接する心棒上に第２の「パンケーキ」コイルを巻付けることによって二重「パンケーキ」コイルを形成させることができる。本発明の更に他の好ましい実施例では、複数の二重「パンケーキ」コイルを組合せて単一のコイルを形成させることができ、そして好ましくは同軸状にスタックする。本発明の一つの特定の面では、上述した方法に類似する超電導磁気コイルを製造する方法は、マルチフィラメント複合導体の先駆材料にその臨界ひずみを超える曲げひずみを加えることを特色とする。本発明の特定実施例では、マルチフィラメント複合導体の先駆材料は0.3％を超える曲げひずみを受ける。別の特定実施例では、コイルのマルチフィラメント複合導体は複数の導体からなり、全ての導体は単一の絶縁層によって取り囲まれている。好ましくは、マルチフィラメント複合導体は、貴金属または貴金属の合金からなる、好ましくは銀製であるマトリクス形成材料内に包まれている。特定実施例では、フィラメントに使用される超電導材料は、（Ｂi，Ｐb）₂Ｓr₂Ｃa_n-1Ｃu_nＯ_2n+4（ｎは１、２、または３の何れかであることができる）、ＹＢＣＯ（１２３）、ＹＢＣＯ（１２４）、及びＹＢＣＯ（２４７）のような希土類・銅・酸化物ファミリーのメンバー、ＴＢＣＣＯ（１２１２）及びＴＢＣＣＯ（１２２３）のようなタリウム・バリウム・カルシウム・銅・酸化物ファミリーのメンバー、ＨｇＢＣＣＯ（１２１２）及びＨｇＢＣＣＯ（１２２３）のような水銀・バリウム・カルシウム・銅・酸化物ファミリーのメンバーからなる酸化物超電導体ファミリーから選択される。好ましくは、超電導フィラメントには３層相ＢＳＣＣＯを使用する。本発明のこの面の好ましい実施例では、マルチフィラメント複合導体は、ガス状酸素に対して透過性であり且つマルチフィラメント複合導体に対して実質的に化学的に不活性である絶縁層によって取り囲まれている。好ましい実施例では、Ｓi Ｏ₂、Ａl₂ Ｏ₃、及びジルコニアファイバからなる群から選択された絶縁材料を絶縁層として使用する。好ましくは、絶縁材料はマルチフィラメント複合導体の先駆材料と共巻きにする。代替実施例では、絶縁材料はマルチフィラメント複合導体の先駆材料の周囲に編み込む。好ましくは、絶縁層の厚みは10乃至15 0μｍである。他の実施例では、コイルの絶縁層は主としてＡｌ₂Ｏ₃、Ｍg Ｏ、Ｓi Ｏ₂、及びジルコニアからなる群から選択された粒状材料からなっている。本発明の特定の面においては、上述した方法で作られた超電導磁気コイルは、約１ｃｍより大きくない内側コイル直径を有し、また代替として、コイルはマルチフィラメント複合導体の曲げひずみが0.3％より大きくなるように巻かれる。本発明の他の面においては、コイルの巻線密度は約60％より大きく、マルチフィラメント複合導体の充填係数は約30％より大きく、最小臨界電流は約1.2Ａであり、そしてコイルが発生する磁場は約80ガウスを超える。本発明の一面においては、「パンケーキ」コイルは上述した方法によって形成される。好ましい実施例では、「パンケーキ」コイルの絶縁されたマルチフィラメント複合導体の各層はマルチフィラメント複合導体の複数のストランドからなり、各々は複数の超電導フィラメントを有し、全てのストランドは単一の絶縁層によって取り囲まれている。「パンケーキ」コイルに使用される導電材料及び絶縁材料は、前述したものと同一である。本発明の一実施例では、コイルははポリマを含浸させる。好ましい実施例では、二重「パンケーキ」コイルは同軸状に、そして互いに隣り合わせにスタックすることができる。若干の好ましい実施例では、スタックされたコイルを支持する心棒は取り除かれる。図面の簡単な説明本発明の他の目的、特色、及び長所は、添付図面に基づく以下の説明から明白になるであろう。図１は、マルチフィラメント複合導体の断面図である。図２は、モノフィラメント複合導体及びマルチフィラメント複合導体の電気・機械的特性を比較するグラフである。図３は、モノフィラメント複合導体及びマルチフィラメント複合導体で作られたコイルの、熱サイクルの関数としての電気的特性を比較するグラフである。図４は、巻付け後反応コイル形成プロセスのブロック線図である。図５は、コイル巻線機を示す図である。図６は、本発明により製造された超電導マルチフィラメント複合導体の機械的特性を示すグラフである。図７は、ひずみを与えた後に本発明により熱処理された特定のマルチフィラメント複合導体の、曲げひずみに対してプロットした臨界電流密度を示すグラフである。図８は、巻付け後反応処理法、及び反応後巻付け処理法で処理した複合導体の電気・機械的特性を比較するグラフである。図９は、本発明による巻付け後反応プロセスを使用してマルチフィラメント複合導体で作られた超電導コイルの斜視図である。図１０は、本発明により作られた「パンケーキ」ジオメトリの超電導コイルの斜視図である。図１０Ａは、図１０のコイルの側面図である。図１０Ｂは、楕円形「競技場トラック型」コイルの側面図である。図１１は、多重にスタックした「パンケーキ」コイルの斜視図である。図１１Ａは、図１１の１１Ａ−１１Ａ矢視断面図である。好ましい実施例の説明絶縁された複合導体図１を参照する。本発明により製造され、超電導コイルに使用されるマルチフィラメント複合導体１１は、断面がほぼ六辺形であってマルチフィラメント複合導体１１の長さに沿って伸びる超電導領域１２を有している。超電導領域１２は導体のフィラメントを形成し、マトリクス形成材料１４によって取り囲まれている。マトリクス形成材料１４は、典型的には銀または別の貴金属であり、導電性ではあるが超電導ではない。超電導領域１２及びマトリクス形成材料１４は、一緒になってマルチフィラメント複合導体を形成している。図示の複合導体は、絶縁用セラミック層１５によって包まれている。導体の合計断面積に対する超電導領域１２の断面積が占める割合を表す標準「充填係数」は28％である。セラミック絶縁層の厚みは、典型的には10乃至150μｍ程度である。マルチフィラメント複合導体は、同一充填係数を有するモノフィラメント複合導体に比して多くの長所を有している。図２は、同一充填係数を有する異なる導体サンプルの正規化した臨界電流密度を、曲げひずみの関数としてプロットすることによって、マルチフィラメント複合導体とモノフィラメント複合導体の電気・機械的特性を比較するものである。曲げひずみが１％に近づくとモノフィラメント複合導体の臨界電流密度は０に接近し、一方マルチフィラメント複合導体サンプルの曲げひずみに対する依存性は遥かに弱いことを示している。両複合導体サンプルの厚みは2.4ｍｍであり、矩形の断面を有し、そして長さは10ｃｍであった。超電導領域の数を7から2527まで増加させると、導電特性の曲げひずみに対する感性は低くなって、マルチフィラメント複合導体の有益性を示している。本発明の方法においては、超電導状態の形成に使用される処理条件は、マルチフィラメント複合導体で作られるコイルに固有の問題を解決するように工夫されている。マルチフィラメント複合導体に加えて、絶縁、心棒及びコイルの他の部分に使用される材料も最終熱処理を受け、本発明の方法に順応するように特定的に選択されている。巻付け後反応処理方法先駆材料形成マルチフィラメント複合導体の先駆材料の形成に関しては既に述べたので、ここでは要点のみを説明する（前記Rileyら、及び前記Sandhageらの文献を参照されたい）。図４に示すように、ひずみに寛容なマルチフィラメント複合導体を有する磁気コイルを形成する巻付け後反応製造プロセスは、最終的な超電導材料のセラミック先駆材料からなるフィラメントを含むマルチフィラメント複合導体の先駆材料２０から開始される。マルチフィラメント複合導体の先駆材料は２段階で処理される。即ち、１）プレス及び／または圧延段階２１を通して変形させることによって、セラミック材料を単結晶粒子のｃ軸に整列させ、２）酸化環境内で導体の先駆材料を800℃を超える温度まで加熱することを含む焼結によって、粒子間結合を形成させる。冷却後、マルチフィラメント複合導体の先駆材料は変形段階２１に戻される。これにより、超電導粒子が結晶化して進展するが、これは超電導にとって必要ではあるが十分ではない。変形及び焼結スケジュールは、段階１から段階ｎ−１（ｎは整数）まで繰り返される。これらの段階の数は、目標超電導体の最終導電特性が最適化されるように選択される。ＢＳＣＣＯ（２２２３）の場合、段階の数“ｎ”は、上述した熱処理を使用して、典型的には２または３である。超電導領域内に使用されるフィラメントの材料及び数は、最終的な導体の電気的及び機械的特性を変更するために変えることができる。例えば、ＢＳＣＣＯファミリーにおいては、シート状Ｃu Ｏ面の層の数は、異なる超電導化合物を識別する。３層相を有するＢＳＣＣＯ（２２２３）と共に、ＢＳＣＣＯ（２２０１）（単層相）及びＢＳＣＣＯ（２２１２）（２層相）も超電導性を呈する化合物である。ＢＳＣＣＯ化合物は鉛を含むこともでき、鉛は高温における材料の化学的な安定度を改善する。層の数が増すと共に臨界温度（Ｔc）が増加し、単層相のＴcは約20°Ｋであり、２層相のＴcは約90°Ｋであり、３層相のＴcは約115°Ｋである。ＹＢＣＯ（１２３）、ＴＢＣＣＯ（１２１２）及びＴＢＣＣＯ（１２２３）のような他の望ましい酸化物超電導体は、77°Ｋを超えるＴcの値を有している。再束ねプロセスによって、各々が複数のフィラメントを含む可変数の区分を有するマルチフィラメント複合導体の先駆材料が作られる（前記 Sandhage らの論文参照）。典型的には上述したプロセスを使用すると、７フィラメントを有する２区分からなるマルチフィラメント複合体、19フィラメントを有する３区分からなる複合体、37フィラメントを有する４区分からなる複合体が得られる。再度図１を参照する。マトリクス形成材料１４は超電導領域１２を取り囲むように、超電導材料に対して展性があり貴である金属が選択される。またマトリクス形成材料１４は、超電導領域１２を化学的腐食及び機械的磨耗から保護し、極低温における超電導領域１２の安定度を増加させる。銀が好ましい材料ではあるが、マトリクス形成材料は同じような機械的、化学的、及び電気的特性を呈する他の金属（例えば銀及び他の貴金属の合金）であることもできる。絶縁体巻付け後反応プロセスでは、最終熱処理段階の前に複合導体の先駆材料に絶縁体（または絶縁材料の先駆材料）を付着させる。反応後巻付けコイルに使用されるワイヤに絶縁体を付着させる特定の方法が前記 Woolfの米国特許第 5,140,006 号に開示されている。この特許に記載されている絶縁方法及び材料パラメタは、特にマルチフィラメント複合導体を有するコイルを製造するのに使用される巻付け後反応方法に適用されてきた。コイルジオメトリは、個々のワイヤには存在しない制約を絶縁体に賦課する。本発明の方法においては、マルチフィラメント複合導体を絶縁するためにセラミック絶縁体を選択している。それは、若干のセラミック材料が酸素を透過させ、それにより処理中に、複合導体の先駆材料を酸化環境に曝すことを可能にするからである。セラミック材料は、分解することなく処理条件の酸化環境の高温に耐えることもできる。絶縁体は巻かれたコイル内の電気的短絡回路を防ぐものであるから、セラミック材料は更に望ましいものである。何故ならば、セラミック材料は４×10⁵Ｖ／ｃｍ程度の高い電界に曝された時でも誘電降伏に耐え得るからである。セラミック材料に類似する電気的及び機械的特性を呈する他の材料も絶縁体として使用することができる。マルチフィラメント複合導体で形成される巻付け後反応コイルは、モノフィラメントワイヤで形成される巻付け後反応コイルとは異なる厚みの絶縁体を必要とする。超電導体のＢＳＣＣＯファミリーの場合、高い臨界電流密度を得るためには薄い超電導領域が必要なことは公知である。通常、モノフィラメント複合導体は超電導領域の厚みが10μｍ程度である時に最適通電性能が達成される。これに対してマルチフィラメント複合導体の厚みは、超電導領域の数及び形態の関数であり、柔軟に制御することができる。従って、マルチフィラメント複合導体における導電領域に対する絶縁層の厚みの比を低下させることができる。これにより、頑丈なマルチフィラメント複合導体を作ることが可能になる。この複合導体は任意の厚みにすることができ、また処理段階中に、より薄くする必要があるモノフィラメントの対応部分よりも遥かに損傷を受けにくい。最終熱処理中、絶縁体はマトリクス形成材料（熱処理中にかなり弱められる）及び超電導体の先駆材料を一緒に保持するケーシングとして働き、従って分解をするようなことがあってはならない。更に熱処理中に絶縁材料が複合先駆材料と反応することも望ましくない。若干のセラミック内に存在し得るクロムのような材料は銀を通して拡散して超電導材料と反応し得る。石英、アルミナ、ジルコニア、及びマグネシウムは、高温で銀マトリクス形成材料を通して拡散することはできず、また高温を受けても分解しないので絶縁体として適当な材料である。若干の場合には、導体を絶縁するのに使用される材料は、加熱段階が遂行されて絶縁層が形成されるまでは先駆材料であると考えられる。代替として、絶縁材料は、先駆材料状態では存在し得ないものを使用する。この場合、加熱段階は必ずしも絶縁材料の化学的組成を変更しないが、塵埃及び他の不純物を除去するために加熱段階を使用することができる。更に、加熱段階は、実際の絶縁特性を変えることなく絶縁体の機械的特性を改善することができる。絶縁材料の先駆材料として使用されるセラミック材料は、セラミックファイバを含むテープのような固体、またはスラリ（液体によって懸濁されている固体粒子の混合体として定義される）の何れかの形状であることができる。好ましい実施例では、Ｓi Ｏ₂ファイバを含む布を絶縁材料として使用する。この材料は、先駆材料状態では存在しないが、加熱段階によって塵埃及び他の不純物が除去されて布の頑丈さが改善される。固体をベースとする適当な材料は、導体の先駆材料と共に、それらをコイルに形成できるように柔軟であるべきである。一方液体をベースとする材料は、導体の先駆材料に付着して連続被膜を形成すべるきである。共に絶縁材料を含むセラミックスラリ及び布は、それぞれ液体をベースとする材料及び固体をベースとする材料として使用することができる。本発明の好ましい実施例では、10〜250μｍの厚みと、複合導体の先駆材料の幅に等しい幅とを有する石英ファイバからなる布材料を使用することによって固体をベースとする絶縁層が形成される。石英布は多孔質であり、強さ、柔軟性、及び高温に曝された時の劣化に耐えるその能力の故に選択したのである。代替実施例では、ジルコニア及びＡl₂Ｏ₃のような他のセラミックファイバを織った布を使用している。典型的には、布のファイバをまとめて保持するために接着性のポリマからなる結合材を使用する。絶縁体はコイル形成段階中に単一の布層と共巻きにすることによって付着させるか、またはコイル形成段階の前の何れかの時点に、導体の先駆材料の周囲に複数の布の層を巻くことによって付着させることができる。セラミック絶縁布の結合材は、コイルを巻付けた後の加熱段階に絶縁体を曝すことによって除去することができる。これは、典型的には、約450°Ｃより高い温度に約３時間にわたって布を曝すことを含む。代替として、複合導体の電気的及び機械的特性を最適化するために使用される熱処理段階を、結合材を除去するために使用することもできる。代替実施例では、米国特許第5,140,006号に示されているように、マルチフィラメント複合導体の先駆材料の周囲に液体をベースとする絶縁層を形成させる。この絶縁層は、先ず、マルチフィラメント複合導体の先駆材料をスラリ内に浸漬し、その外面に粒子を付着させる。次いで、導体の先駆材料をスラリから取り出し、この特定材料を約１５時間にわたって600°Ｃより高い温度で加熱して特定材料を焼成し、絶縁層を形成させる。液体をベースとする絶縁層は、導体の電気的及び機械的特性を最適化するための熱処理段階中に焼成することもできる。両加熱プロセスによって、セラミック絶縁層が形成され、溶剤／分散材が蒸発して分解し、典型的には１乃至150μｍ厚の薄いセラミックフィルムが残される。コイル形成マルチフィラメント複合導体の先駆材料を熱処理によって酸化させることは、超電導材料の総合性能にとって極めて重要である。従って、コイルに巻かれた複合導体の先駆材料が、十分に酸化環境に接近できるようにする諸段階を経なければならない。これを達成する一方法は、先駆材料をテープに形成し、心棒の周囲に同心状の層として巻付け、各層が先行する内側層の上に直接巻かれている渦巻き状のパターンを形成する「パンケーキ」コイルを形成することである。これによって、巻付け後反応処理方法の最終段階中に、先駆材料の外側の縁を、その全長に沿って酸素雰囲気に曝すことが可能になる。図５に示す本発明の好ましい実施例では、旋盤チャック３１内に取付けられている巻付けシャフト３２によって心棒３０が定位置に保持される。チャック３１は旋盤または回転モータのようなデバイスによっていろいろな角速度で回転することができる。始めに、テープ３３の形状に形成されているマルチフィラメント複合導体の先駆材料を導体スプール３４の周囲に巻付け、絶縁材料からなる布３７を絶縁体スプール３８の周囲に巻付ける。両スプールを腕３５に取付ける。テープ３３及び布３７の張りは、張りブレーキ３９を所望の設定に調整することによってセットする。典型滝な張力の値は１乃至５１ｂｓであるが、この量は異なる巻線密度を必要とするコイル毎に調整することができる。コイル形成手順は最終的な導電材料及び絶縁材料を、回転材料上に案内してコイルの中心軸を形成させることによって達成する。腕３５上のスプール３４に貯蔵されている材料の始めの部分を心棒に巻付けた後に巻付ける予定のテープ３３の部分を貯蔵するために、付加的な貯蔵スプール３６も巻付けシャフト３２上に取付けてある。コイル４０を形成するために、心棒３０を貯蔵スプール３６に接して巻付けシャフト３２上に配置し、デバイスを旋盤チャック３１によって時計方向、または反時計方向に回転させる。本発明の若干の好ましい実施例では、「パンケーキ」コイルは、テープ３３の層と布３７の層とを回転心棒３０上に共巻きすることによって形成する。次いで、テープ３３及び布３７の爾後の層を先行層の上に直接共巻きし、テープ３３の幅に等しい高さ４１を有する「パンケーキ」コイルを形成させる。「パンケーキ」コイルにすると、熱処理段階中にテープの全長の両側を酸化環境に曝すことが可能になる。本発明の他の好ましい実施例では、先ず、旋盤チャック３１内に取付けられている巻付けシャフト３２上に心棒３０を取付けることによって、二重「パンケーキ」コイルを形成させることができる。貯蔵スプール３６を巻付けシャフト３２に取付け、始めにスプール３４に巻付けたテープ３３の全長の半分を貯蔵スプール３６に巻付ける。これによってテープ３３の長さは２つのスプールの間に分割されることになる。即ち、腕３５に取付けられたスプール３４はテープ３３の長さの第１の半分を含み、テープ３３の第２の半分を含む貯蔵スプール３６を心棒３０に対して回転しないように固定する。次に、絶縁体スプール３８上に巻かれた布３７を腕３５に取付ける。次いで心棒を回転させ、布３７をテープ３３の第１の半分と共に心棒３０上に共巻きして単一の「パンケーキ」コイルを形成させる。熱電対ワイヤを第１の「パンケーキ」コイルの周囲に巻付けて心棒に固定する。次に巻付けシャフト３２を旋盤チャック３１から取り外し、テープ３３の長さの第２の半分を含む貯蔵スプール３６を腕３５に取付ける。次に絶縁材料の層を第１の「パンケーキ」コイルに対して配置し、上述したプロセスを使用してテープ３３の第２の半分と布３７とを心棒３０上に共巻きする。これによって、始めに形成させた「パンケーキ」コイルに接して第２の「パンケーキ」コイルが形成され、２つのコイルは絶縁材料の層によって分離されている。熱電対ワイヤを第２の「パンケーキ」コイルの周囲に巻付け、最終熱処理中にコイル構造を支える。コイルの温度及び電気的挙動を監視するために、二重「パンケーキ」コイルのテープ３３のいろいろな点に電圧タップ及び熱電対ワイヤを取付けることができる。更に、絶縁特性を改善し、層をしっかりと定位置に保持するために、熱処理後の全てのコイルにエポキシを含浸させることができる。二重「パンケーキ」コイルにすることによって、最終熱処理中にテープの全長の一方の縁を酸化環境に直接曝すことが可能になる。超電導材料の先駆材料へ酸素を接近させるのに加えて、コイル巻付け段階はマトリクス形成材料を強化させることができる。コイルの巻付け中の銀、並びに他の金属にひずみを与えることによって、金属に「加工（ひずみ）硬化」（加えられる応力に耐える能力を増す現象）がもたらされる。マルチフィラメント複合導体は分離した超電導領域を取り囲む金属領域を有しているから、「加工硬化」は導体断面にまたがる金属を均一に強化する。これは、マトリクス形成材料が導体のコア内の超電導領域を取り囲んでいるモノフィラメント導体の場合には当てはまらず、「加工硬化」は導体の外縁を強化させるだけである。最終熱処理巻付け後、マルチフィラメント複合導体の先駆材料で巻かれたコイルを最終熱処理する。その一般的なパラメタに関しては、American Superconductor Corpor ationの Rileyらの米国特許出願 S/N 08041822号、“Improved Processing for Oxide Superconductors”を参照されたい。本発明の最終熱処理プロセスは、コイルに巻かれた複合導体の先駆材料を処理するようになっており、幾つかの最終熱処理段階の詳細を本明細書の後半の「例」に記載する。最終熱処理の目的は、複合導体の先駆材料を所望の超電導材料に変換し、同時に巻付け中に生じた微小割れその他の欠陥を修復することである。典型的に最終熱処理は、典型的には0.001〜1.0気圧の範囲のＰＯ₂を有する酸化環境内において、780〜860°Ｃの範囲の温度で実質的に0.1〜300時間にわたってコイルを加熱することを含む。本発明の最終熱処理段階中、マルチフィラメント複合導体の先駆材料で形成される巻付け後反応コイルに特有の２つの主要な処理問題を解消しなければならない。即ち、１）先駆材料に酸素を適切に接近させなければならないこと、及び、２）加熱中のマトリクス形成材料が弱まることによって誘起される先駆材料の「たわみ（sagging）」を補償しなければならないことである。コイルには厳格な公差が求められるから、処理環境が絶縁材料を分解したり、またはマトリクス形成材料に有害な「たわみ」を生じさせてはならない。複合体内の超電導先駆材料の分布のために、酸素を接近させる要求はマルチフィラメント複合導体の先駆材料と、モノフィラメント複合導体の先駆材料とでは異なる。マルチフィラメント複合導体内の界面領域の相対表面積を増加させることによって、熱処理段階中に酸化物先駆材料への酸素の接近を改善することができる。オカダらの米国特許第 5,063,200号に開示されているように、酸素の拡散度は、銀で作られるマトリクス形成材料内の方が、超電導領域内よりも遥かに高い。マルチフィラメント複合導体の表面積を増加させると、超電導領域の酸素に対する露出が増加して超電導酸化物の電気的特性が最適化されるようになる。前述したように、適当な厚みを有するセラミック絶縁材料を使用することによって、超電導材料の先駆材料への酸素の接近が増加する。炉内のコイルのジオメトリを変更することによっても酸素の接近を増加させることができる。十分な酸素接近を与えるために、「パンケーキ」コイル、または二重「パンケーキ」コイルは上述したように巻付けてよい。熱処理段階中に酸素に対して多孔質のハネカムマントル上にコイルを配置し、処理中のコイルへの酸素の接近を増加させることができる。巻付け後反応プロセスでは、心棒の存在も考慮に入れなければならない。心棒が酸化し始めると、導体への酸素の接近を阻止するようになり得る。本発明の特定実施例では、心棒は、高温において酸素を透過させる銀で作られており、従って処理中のマルチフィラメント複合導体の先駆材料の酸素に対する露出を増加させることができる。更に、マトリクス形成材料（即ち、銀）と同一の材料からなる心棒は同じ熱膨張及び収縮特性を呈し、従って処理方法の加熱及び冷却段階中に生ずるひずみを減少させる。最終熱処理段階によって改善されるマルチフィラメント複合導体の先駆材料の割れ修復能力は、超電導体／マトリクス形成材料界面領域を増加させることによってモノフィラメント複合体に対しても改善される。個々の領域のサイズが減少するにつれて超電導領域の表面対体積比が増加するので、マルチフィラメント複合導体の界面領域の量は、同一充填係数を有するモノフィラメント複合体に比して必然的に増加する。割れ修復の成功率は、処理中の超電導領域の部分溶融（超電導材料の液相及び固体酸化物相の共存をもたらす）に依存する。超電導酸化物相への再結晶化が割れを修復する。銀が存在すると、超電導先駆材料の融点が低下することは公知である。従って、界面領域の表面積が大きいマルチフィラメント複合導体において、この効果はより顕著である。更に、銀マトリクス形成材料の熱伝導度は、超電導先駆材料の熱伝導度よりも遥かに高い。従って、処理中の超電導領域を横切る熱勾配は、領域の断面サイズが大きくなるにつれて増加する。マルチフィラメント複合導体の超電導領域のサイズを減少させると界面領域が増加するために、超電導材料により均一な加熱の場が印加される。これによって、マルチフィラメント複合導体の超電導領域の部分溶融が低温において発生し、モノフィラメント複合導体よりも均一になる。銀は最終加熱処理段階の高温まで加熱しても溶融せず、本質的に強度がないままである。従って、コイルのジオメトリに巻かれた導体は、それ自体の重量によって「たわむ」、即ち変形し、巻付け密度を減少させる。更に、十分な酸素接近を可能にするコイルを得るために使用されている複雑な巻線密度がマルチフィラメント複合導体を非均一な温度分布に曝すことになり、加熱中の複合導体は予測できない「たわみ」を発生するようになる。これらの問題は、熱電対ワイヤ、または他の耐熱ワイヤを使用して、熱処理中の絶縁された複合体先駆材料の相を拘束することによって解消される。コイルは、「たわみ」の効果を減少させるために、それらの中心軸を垂直に取付けることもできる。一旦超電導状態になると、導体内の臨界電流密度は、フィラメントの厚み、導体の厚み、及び導体内のフィラメントの位置に大きく依存する。フィラメントの厚みは典型的には17μｍ程度であり、総合導体の厚みは典型的には175μｍである。巻付け後反応法で処理される超電導磁気コイルに使用されるマルチフィラメント複合導体の臨界電流値は、単一の絶縁層によって取り囲まれている導体の数に依存して、典型的には、77°Ｋにおいて自己磁場内で約１〜20Ａであることができる。臨界電流の値は、導体表面の広い部分に直角な磁場に対して特に鋭敏である。巻付け後反応法で処理したマルチフィラメント複合導体の電気・機械的特性本発明の方法で処理したマルチフィラメント複合導体は、超電導領域及びマトリクス形成材料のひずみ依存特性のために、モノフィラメント複合導体よりも高いひずみ寛容度を有している。殆どの超電導材料の臨界電流は、その材料の臨界ひずみを超えない限り、引張りひずみ（即ち、導体の張りに関連するひずみ）の量には無関係である。臨界ひずみを超えると、誘起される微小割れの密度は引張りひずみに比例し、超電導体によって支援される最大臨界電流値は大幅に低下する。長さが70ｍの導体の一方の端から15ｃｍで切断したマルチフィラメント複合導体のサンプルの場合における臨界電流と引張りひずみとの間のこの関係を図６に示す。この特定サンプルの臨界ひずみは約0.54％である。導体のひずみがこの臨界ひずみ値を超えると、臨界電流は約２ｋＡ／ｃｍ²に漸近する。もし局部的な引張りひずみが、導電材料の先駆材料の臨界ひずみ値よりも遥かに大きければ、割れの修復が不可能になる程の微小割れが形成され得る。臨界ひずみ値は、典型的にはモノフィラメント複合導体に比してマルチフィラメント複合導体の方が遥かに大きいから、コイルの巻付け中に導体に修復不能な損傷を与えることなく、超電導領域により高い引張りひずみを与えることができる。磁場を発生する電流が急激に増減するか、またはそれ以外に時間と共に振動するような場合には、マルチフィラメント複合導体においても、モノフィラメント複合導体においても、臨界電流密度が低下する。一般に、導体内の交流電流に起因する損失は超電導領域を細分することによって減少させることができ、従ってマルチフィラメント複合導体の場合にはそれ程重大ではない。この現象の詳細に関してはM.N. Wilson, Superconducting Magnets, Monographs on Cryogenics, Clarendon Press，Oxford，1983を参照されたい。図７は、ＢＳＣＣＯ（２２２３）複合導体において測定した曲げひずみの関数としての臨界電流密度をプロットしたグラフによって、本発明による処理方法の別の長所を示している。導体の臨界ひずみ超電導体は0.3〜0.5％の範囲内にあった。この実験では、通常は巻付けによって生ずる曲げひずみを、複合導体をいろいろな半径に曲げることによって模擬した。曲げた後、導体を焼結した。加熱の後に導体の曲げた区分にまたがる電流密度を測定した。導体の臨界ひずみを超える曲げひずみを与えた導体が支える強さと、高い値の臨界電流密度とが、マルチフィラメント複合導体の割れ修復能力を明瞭に表している。小さい曲げ歪みの場合、始めは臨界電流密度が約10％まで低下する（曲げひずみが０の場合の約11.2×10³Ａ／ｃｍ²の臨界電流値に比して）が、ほぼ５％までの曲げひずみの値に対して臨界電流密度は比較的大きい。175μｍの導体厚みにとって、5％の曲げ歪みは約1.6ｍｍの曲げ半径に対応する。図８は、異なる方法で処理したマルチフィラメント複合ＢＳＣＣＯ（２２２３）導体について、曲げ歪みの関数としての正規化した臨界電流密度を比較することによって、マルチフィラメント複合導体の巻付け後反応プロセスのさらなる利点を示している。巻付け後反応法で処理した導体は、先ず曲げられ、次いで最終熱処理段階を経たのに対して、反応後巻付け処理条件は、導体を熱処理し、曲げひずみを導入し、そして最後に導体の曲げた区分にまたがる電流密度を測定することからなる。１％の曲げひずみにおいて、反応後巻付け処理条件で処理された導体が支持する電流密度はその最大値（０％曲げひずみで測定）の43％に低下している。これに対して、巻付け後反応処理条件で処理された導体が支える電流密度は、１％の曲げひずみでは、その最大値の85％に低下しているに過ぎず、本発明のこの処理方法の長所を表している。巻付け後反応コイルの変形商用応用における巻付け後反応処理法の成功率は、超電導材料に及ぼす処理環境の影響力に依存する。この影響力には主として２つの要因が関与している。即ち、１）最終的な超電導材料の先駆材料の焼結段階中の温度に対する感受性、及び、２）800°Ｃを超える温度における銀の酸素透過率である。第１の要因は、本発明の方法の焼結（及び爾後の冷却）段階中に超電導粒子を溶融させ、再結晶させることによって微小割れの修復を成功に導く。第２の要因は、マルチフィラメント複合導体の先駆材料を酸素に曝すことを可能にして超電導粒子の微小構造の成長を促進する。両要因は、いろいろなコイルの型の設計及び物理的寸法によって影響を受ける。コイルが最終熱処理を受けるので、設計公差は特に重要である。コイルを形成させるために使用されるマルチフィラメント複合導体の長さ及び幅寸法は、できる限り均一に保たなければならない。もし複数のコイルをスタックするのであれば、均一な幾何学的サイズを有するコイルを製造し、及び熱処理プロセス中の変形を最小にすることが重要である。このようにするには、最終的には、発生する磁場を決定する上で臨界的な、高い巻線密度及び詰め込み密度を有するようなコイルを設計することになる。図９に示す本発明の巻付け後反応法によって処理される層巻きされたソレノイド超電導コイル５０は、マルチフィラメント複合導体５１が巻付けられる心棒５３を有している。複合導体５１はそれに巻かれたセラミック絶縁体カバーリング５２を有している。この超電導コイル５０及び心棒５３の設計及び熱特性は、マルチフィラメント複合導体５１内に囲われている超電導材料の加熱及び酸化に実質的な影響力を有している。例えば、もし心棒５３の熱容量が大きければ、所要量の時間内にコイルを低温で熱的に平衡させるために、本処理方法の熱処理段階の温度冷却率を増加させなければならない。同様に、心棒５３からマルチフィラメント複合導体５１へ伝達される熱の量は心棒のサイズに依存し、心棒が大きいほど（小さい心棒よりも）より多くの熱が心棒を取り巻く導体へ放散される。図１０及び１０Ａに、マルチフィラメント複合導体６６で巻かれた「パンケーキ」超電導磁気コイル６７の好ましい実施例を示す。巻付け後反応プロセスの最終焼結段階中に、マルチフィラメント複合導体６６が受容できる程に酸素に曝されるようにするために、フラットにされたリボンまたはテープの形態を有しているマルチフィラメント複合導体の先駆材料を心棒６５の周囲に同心状の層に巻付けて渦巻きパターンを形成させる。各層は先に巻かれた内側層の上に直接巻付けられ、コイル６７の高さｈはテープの幅に等しくされる。図１０Ａは、図１０の導体の実施例の平面図であり、巻付け後反応処理法の熱処理段階中に、どのようにして複合導体の先駆材料の外側縁がその全長にそって酸素雰囲気に曝されるかを示している。「パンケーキ」コイル６７は、それがマルチフィラメント複合導体６６に高い巻付け密度を与え、しかも最終熱処理段階中にマルチフィラメント複合導体６６を適当に酸素に曝し続けさせる形状であるので望ましいのである。本発明のある実施例では、ほぼ20層のマルチフィラメント複合導体の先駆材料を心棒６５に巻付け、使用した合計長は約100ｃｍである。19フィラメントを有するＢＳＣＣＯ（２２２３）を使用すると本発明の図示実施例は、77°Ｋにおいて約15Ａの電流を流し、約100ガウス程度の磁場を発生することができる。このコイルは、巻付け後反応処理法で処理した層巻きにした形態（図９）よりも高いレベルで動作することが期待される。後者の場合、最終処理中に巻きの外面だけが酸化雰囲気に曝され、従って導電材料の電気的特性は劣ることが予測される。本発明の代替実施例では、コイルの中心から心棒を除くことによって自立形「パンケーキ」コイルを製造することが可能である。この実施例は、心棒を排除したことによって、加熱及び冷却段階中の心棒の熱膨張に起因するサイクリング応力が減少するので望ましいものである。図１０Ｂに示す本発明の別の代替実施例では、「パンケーキ」コイルは、図１０Ａに示す断面が円形の「パンケーキ」コイルではなく、主として楕円形の「競技場のトラック」の形状の断面として心棒の周囲に形成させることができる。本発明の他の代替実施例では、任意の形状及びサイズの心棒を使用してマルチフィラメント複合導体を支えることができる。本発明の別の好ましい実施例では、前述した巻付けプロセスを使用して、断面が円形または楕円形（「競技場トラック」）形状の二重「パンケーキ」コイルを形成させることができる。このコイルジオメトリは、マルチフィラメント複合導体の先駆材料からなる単一のテープで巻かれた２つの隣接し合う単一の「パンケーキ」コイルからなり、隣接し合うコイルは同一の中心軸を共有する。このジオメトリでは、２つのコイルを形成するテープの各端がコイルの外面上にあり、それによってコイルの内側での電気的な接続を排除している。本発明の別の代替実施例では、コイルの巻線密度は、マルチフィラメント複合導体の先駆材料からなるテープの２またはそれ以上の部分と、絶縁材料の先駆材料からなる単一の布とを共巻きし、次いで布及びテープを単一の、または二重の「パンケーキ」（または「競技場トラック」）コイルに形成することによって、コイルの巻線密度を増加させることができる。このように導体の複数のストランドを共巻きすることは、実効的に複数の導体を並列に巻くことと同じであり、このようにして形成されたコイルは、コイルの絶縁体の量を最小にしながらより高い巻付け密度を達成することができる。本発明の別の好ましい実施例を図１１に斜視図で、また図１１Ａに断面図で示してある、この機械的に頑丈で、高性能な超電導コイル組立体７０は、それぞれが共巻きされたマルチフィラメント複合導体を有する複数の二重「パンケーキ」コイル７１を組合せてある。このコイル組立体７０では、並列に巻かれた共巻き４導体を有する二重「パンケーキ」コイル７１を同軸状にスタックし、隣接するコイルをセラミック絶縁体７２によって分離している。管状の心棒７４がコイル７１を支えている。管状心棒７４の上端には端フランジ７７が溶接されており、管状心棒７４の下端には端フランジ７４がねじ込まれていて二重「パンケーキ」コイル７１を圧縮している。代替実施例では、管状心棒７４及び２つの端フランジを取り除いて自立コイル組立体を形成する。端フランジ７６に接している二重「パンケーキ」コイルを、端フランジ７７上に配置されている端子ポスト７９に接続するために超電導材料のセグメント７８が使用されている。個々のコイルは短い超電導材料のセグメントで直列に接続されており、付加的な長さの超電導材料８２が端フランジ７７に接している二重「パンケーキ」コイルを端子ポスト８１に接続している。これらの電気的接続によって、電流は端子ポスト８１から個々のコイルを通って端子ポスト７９へ流れることができる。電流が反時計方向に流され、磁場ベクトル８０がコイル組立体７０の頂部を形成している端フランジ７７に対して垂直であるものと仮定する。マルチフィラメント複合導体を特色とするコイルの特定の長所は、コイルの加熱及び冷却を通して受ける熱的な疲れに関し、図３にプロットによって示してある。図３は、コイルを極低温まで冷却し、次いで室温に戻るように加熱するという熱サイクルの関数としての複合導体（コイルに巻かれている）の臨界電流の保存をプロットしたものである。モノフィラメント複合導体は本質的に柔軟性に欠けるため、５回の熱サイクルの後にはコイルの性能は大きく低下し、臨界電流保存はその最大超電導体の10％まで低下している。これに対して、マルチフィラメント複合導体で巻かれたコイルは、５回の熱サイクルの後でもコイル性能は殆ど低下せず、臨界電流密度はその最大超電導体の95％以上に保たれている。例本発明の巻付け後反応処理方法を説明するために、以下に「例」を示す。例１ − 層に巻かれたソレノイドコイルＢＳＣＣＯ（２２２３）の超電導相の先駆材料を、内径1.59ｃｍ、長さ13.97 ｃｍ、壁厚0.38ｃｍの銀管内へ詰め込んでビレットを形成した。始めにこのビレットを直径0.63ｃｍに押出し、次に引抜き段階によってワイヤの断面を幅0.18ｃｍの六辺形に縮小した。19本の同一ワイヤを一緒に束ね、直径0.18ｃｍの丸ダイスを通して引き抜いて円形の断面を有するマルチフィラメント複合導体の先駆材料を形成させた。この先駆材料を圧延して矩形断面（0.25ｃｍ×0.03ｃｍ）の長さ30ｍのマルチフィラメント複合テープを形成した。最終焼結の前に、厚み0.00 2ｃｍのNextelセラミックファイバの単一の層をマルチフィラメント複合テープの周囲に巻いた。絶縁されたマルチフィラメント複合テープを高さ3.00ｃｍ、直径1.27ｃｍの円筒形心棒の周囲に巻付けることによって、層に巻かれたソレノイドコイルを形成した。それぞれの直径が6.01ｃｍである２つの円形フランジを心棒の各面に溶接した。心棒及び円形フランジは共にニッケル基合金であるHaynes 214で構成されている。最終熱処理プロセス中にマルチフィラメント複合テープへの酸素の接近を促進させるように、各フランジには半径方向のスロットが切られている。次に、複合テープのある区分を心棒の周辺に１回巻付け、導体先駆材料内に約６％の曲げひずみを与えた。熱電対ワイヤの層を複合テープの周囲に巻き、心棒に固着した。２枚の銀箔電気端子をマルチフィラメント複合テープの始めのセグメントに接続して電流及び電圧リードを形成した。次いで、マルチフィラメント複合テープの単一の層を心棒の長さに沿って螺旋状に巻付けた。複合テープの残余の部分を使用してこの巻付けプロセスを繰り返し、30層を心棒に巻付けた。熱電対ワイヤを用いて複合テープの最後のセグメントを心棒に固着し、上述したようにして電気リードを取付けた。１）0.075気圧のＯ₂内において室温から１°Ｃ／分の割合で820°Ｃまでコイルを加熱し、２）コイルを54時間にわたって820°Ｃで加熱し、３）コイルを810 °Ｃまで冷却して30時間保持し、そして４）コイルを１気圧のＯ₂内で室温まで冷却する段階からなる最終熱処理段階でソレノイドコイルを処理することによって、マルチフィラメント複合テープの超電導相を形成させた。絶縁されたマルチフィラメント複合導体の最初及び最終セグメントに取付けた電圧及び電流リードを使用して、コイルの電気的特性を監視した。77°Ｋにおいて測定した結果コイルの臨界電流は1.6Ａであり、コイルの中心における磁場は1 50ガウスであると計算された。例２ − 「パンケーキ」コイル例１に記載した変形及び再束ねプロセスを使用して、マルチフィラメント複合導体の先駆材料を形成し、それを圧延して0.02ｃｍ厚、0.25ｃｍ幅、2.7ｍ長のマルチフィラメント複合テープを形成した。コイルを形成する前に、接着性の結合材を有するNextelを複合テープに巻いた。次にHaynes 214金で作られた孔形 1.25ｃｍの心棒上に複合テープの単一の相を巻付け、先行例で説明した値と同じ曲げひずみをマルチフィラメント複合テープに与えた。例１で説明したように、熱電対ワイヤ及び電気端子（電圧及び電流リード）を複合テープの始めの層に取付けた。マルチフィラメント複合テープの残りの長さを心棒に巻付ける（各連続巻回を先行層の上に直接巻付けて複合テープの層を形成させる）ことによって外径6.73ｃｍの28層「パンケーキ」コイルを形成した。例１と同様に、電気端子及び熱電対ワイヤをマルチフィラメント複合テープの外側層に取付けた。この巻付けプロセスに続いて、「パンケーキ」コイルに２つの分離した熱処理プロセスを適用した。最初のプロセスは、Nextelセラミックファイバ絶縁層から結合材を除去するのに使用され、１）室温から５°Ｃ／分の割合で550°Ｃまでコイルを加熱し、２）15時間にわたってコイルを550°Ｃで加熱し、そして３）コイルを室温まで冷却する段階からなっていた。次いで、１）0.75気圧のＯ₂内において室温から10°Ｃ／分の割合で890 °Ｃまでコイルを加熱し、２）直ちにコイルを10°Ｃ／分の割合で810°Ｃまで冷却し、３）コイルを100時間にわたって810°Ｃで加熱し、４）コイルを10°Ｃ／分の割合で700°Ｃまで冷却し、そして５）コイルを室温まで冷却する段階からなる最終熱処理段階によって、絶縁された複合テープ内に超電導相を形成させた。この「パンケーキ」コイルの電気特性を、コイルの最初及び最後の層に取付けた電圧及び電流リードを使用して監視した。77°Ｋにおけるコイルの臨界電流は 1.35Ａと測定され、コイルの中心における磁場は85ガウスであると計算された。例３ − 二重「パンケーキ」コイル例２で説明した変形及び再束ねプロセスを使用して、マルチフィラメント複合テープを形成した。次に、マルチフィラメント複合テープの４つの異なる区分と石英布の１つの区分とを５つの分離したスプール上に巻付けた。各スプールを図５に示すコイル巻きデバイスの腕に取付けた。次に、前述した二重「パンケーキ」コイル巻き手順を使用して、マルチフィラメント複合テープの４つの区分の部分と石英布とを直径2.86ｃｍの銀製の心棒上に共巻きした。従って、コイルの１つの層は、重ね巻きされた複合テープの４つの部分と、第４の層の上に巻付けられた石英布の１つの部分とからなる。コイルの第１の層内の複合テープの曲げひずみは0.50％であると推定された。この二重「パンケーキ」コイルの共巻き手順を繰り返して２つの「パンケーキ」コイルを形成した。各「パンケーキ」コイルは55層を有し、コイルは石英ファイバからなる薄い絶縁シートによって分離されている。二重「パンケーキ」コイルの最終外径はほぼ10.8ｃｍであった。上述した初期熱処理プロセスを使用して絶縁層から結合材を除去した。１）１時間にわたって20°Ｃの温度でコイルを加熱し、２）10°Ｃ／分の割合で789° Ｃまで温度を上昇させ、３）１°Ｃ／分の割合で830°Ｃまで温度を上昇させ、４）40時間にわたって830°Ｃでコイルを加熱し、５）１°Ｃ／分の割合で811°Ｃまでコイルを冷却し、６）120時間にわたって811°Ｃでコイルを加熱し、７）５°Ｃ／分の割合で787°Ｃまでコイルを冷却し、８）30時間にわたって787°Ｃでコイルを加熱し、そして９）５°Ｃ／分の割合で室温までコイルを冷却する段階からなる最終熱処理段階によって、絶縁された二重「パンケーキ」コイルのマルチフィラメント複合テープ区分内に超電導相を形成させた。最終加熱段階の全ての段階を通して雰囲気は、7.5％のＯ₂であった。処理段階の後に心棒を取り除き、絶縁体及び複合テープの層を定位置にしっかりと保持するために、二重「パンケーキ」コイルにエポキシを含浸させた。二重「パンケーキ」コイルの電気的特性を、各「パンケーキ」コイルの外面に配置した超電導複合テープの端に取付けた電圧及び電流リードを使用して監視した。77°Ｋにおけるコイルの臨界電流は18.9Ａと測定され、コイルの中心における磁場は250ガウスであると計算された。例４ − スタックされた二重「パンケーキ」コイル８つの二重「パンケーキ」コイルを個々に例３で説明したようにして製造し、熱処理した。各心棒を取り除いた後に、コイルの中心に配置した7.60ｃｍ高、2. 86ｃｍ直径のアルミニウム管によって支持してコイルを同軸状にスタックした。アルミニウムのフランジを管の頂部に溶接し、別のフランジを管の底区分にねじ込んでパンケーキコイルを圧縮した。端子ポストを端フランジの頂部に取付けてコイルの電流及び電圧値を監視した。個々のコイルを直列回路に接続するために、超電導ＢＳＣＣＯ（２２２３）を含むマルチフィラメント複合テープの短い長さからなる電気接続を、各二重「パンケーキ」コイルの外面上に配置した複合テープの端に半田付けした。同じような長さのマルチフィラメント複合テープを使用して端子ポストからコイルへの電流リードを作った。コイルを直列に接続するために半田付けされた電気端子に起因する抵抗損をμΩ計で測定した。スタックしたコイルの臨界電流密度は、例３で測定した超電導体と同一であった。またコイルの中心における計算された磁場は、77°Ｋにおいて約4,000ガウスであった。以上に説明した処理方法の好ましい実施例は、単なる例示に過ぎない。これらが本発明を限定するものではない。処理方法の原理及び本発明を最良に示すために選択した実施例を説明したのである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ライリーギルバートエヌジュニアアメリカ合衆国マサチューセッツ州 01752 マールボローヘーメンウェイストリート 630 (72)発明者ヴォッキオジョンアメリカ合衆国マサチューセッツ州 02143 サマーヴィルスケーハンストリート 16 (72)発明者ローデンブッシュアントニージェイアメリカ合衆国マサチューセッツ州 01752 マールボロートンプソンドライヴ 21

Claims

【特許請求の範囲】 (1) 超電導磁気コイルを製造する方法において、マトリクス形成材料内に包まれた複数の超電導体先駆材料フィラメントからなるマルチフィラメント複合導体の先駆材料を製造する段階と、上記マルチフィラメント複合導体先駆材料を、絶縁層及び絶縁層先駆材料の一方で囲う段階と、上記マルチフィラメント複合導体先駆材料をコイルとして形成する段階と、上記形成段階の後に、上記コイルを高温の、酸素からなる環境に曝すことによって熱処理し、上記熱処理中に上記超電導体先駆材料フィラメントを酸化させ、且つ上記マトリクス形成材料を可逆的に弱める段階とからなり、上記絶縁層及び上記絶縁層先駆材料の一方の組成及び厚みは、上記熱処理段階中に上記弱められるマトリクス形成材料及び上記超電導体先駆材料フィラメントを包み、且つ上記超電導体先駆材料フィラメントを酸素に曝すことができるように選択されており、上記熱処理段階によって、上記超電導体先駆材料フィラメントの電気的及び機械的特性を改善し、そして超電導磁気コイルを形成させることを特徴とする方法。 (2) 上記熱処理段階は、上記コイルを、酸素からなる環境内で加熱し、そして冷却する段階からなり、上記熱処理段階によって、上記超電導体先駆材料フィラメントを所望の超電導材料に変換させ、そして上記形成段階中に上記フィラメント内に形成された微小割れを修復させる請求項(1)に記載の方法。 (3) 上記熱処理段階は、上記コイルを、約１０℃／分の割合で７６５℃乃至８１５℃の温度に達するまで加熱する段階と、上記コイルを、約１℃／分の割合で８１０℃乃至８６０℃の最高温度に達するまで加熱する段階と、上記コイルを、０．１乃至３００時間にわたって８１０℃乃至８６０℃の最高温度で加熱する段階と、上記コイルを、約１℃／分の割合で７８０℃乃至８４５℃の温度に達するまで冷却する段階と、上記コイルを、１乃至３００時間にわたって７８０℃乃至８４５℃の温度で加熱する段階と、上記コイルを、約５℃／分の割合で７６５℃乃至８１５℃の温度に達するまで冷却する段階と、上記コイルを、１乃至３００時間にわたって７６５℃乃至８１５℃の温度で加熱する段階と、上記コイルを、約５℃／分の割合で２０℃の温度に達するまで冷却する段階とからなり、上記熱処理段階を上記酸素からなる環境内において遂行し、上記酸素の圧力を０．００１乃至１．０気圧とする請求項(2)に記載の方法。 (4) 上記熱処理段階は、上記コイルを、１０℃／分の割合で７８９℃の温度に達するまで加熱する段階と、上記コイルを、１℃／分の割合で８３０℃の最高温度に達するまで加熱する段階と、上記コイルを、４０時間にわたって８３０℃の最高温度で加熱する段階と、上記コイルを、１℃／分の割合で８１１℃の温度に達するまで冷却する段階と、上記コイルを、１２０時間にわたって上記８１１℃の温度で加熱する段階と、上記コイルを、５℃／分の割合で７８７℃の温度に達するまで冷却する段階と、上記コイルを、３０時間にわたって上記７８７℃の温度で加熱する段階と、上記コイルを、５℃／分の割合で２０℃の温度に達するまで冷却する段階とからなり、上記熱処理段階を上記酸素からなる環境内において遂行し、上記酸素の圧力を０．０７５気圧とする請求項(2)に記載の方法。 (5) 上記囲い段階は、上記マルチフィラメント複合導体の先駆材料を、溶剤及び／または分散材の一方と絶縁材料の先駆材料からなる粒状材料との液体混合体内に浸漬させ、次いで上記マルチフィラメント複合導体の先駆材料を上記液体混合体から取り出す段階と、上記浸漬及び取り出し段階の後に、上記マルチフィラメント複合導体の先駆材料を加熱する段階とからなり、上記加熱段階によって、上記溶剤及び／または分散材を蒸発させ、そして上記マルチフィラメント複合導体の先駆材料の周囲に絶縁層を形成させる請求項(1)に記載の方法。 (6) 上記囲い段階は、上記マルチフィラメント複合導体の先駆材料の周囲を絶縁材料で包み込む段階と、上記包み込み段階の後に、上記マルチフィラメント複合導体の先駆材料を加熱する段階からなり、上記加熱によって、上記絶縁材料から不純物を除去する請求項(1)に記載の方法。 (7) 超電導磁気コイルを製造する方法において、マトリクス形成材料内に包まれた複数の超電導体先駆材料フィラメントからなるマルチフィラメント複合導体先駆材料の１つの層を心棒の周りに巻付けて先駆材料層を形成する段階と、絶縁層及び絶縁層先駆材料の一方からなる材料の１つの層を、上記先駆材料層の上に巻付けて複合層を形成する段階と、上記マルチフィラメント複合導体先駆材料をコイルとして形成する段階と、上記巻付け段階を繰り返すことによって複数の複合層を形成する段階と、上記複数の複合層にコイルを形成させる段階と、上記形成段階の後に、上記コイルを高温の、酸素からなる環境に曝すことによって熱処理し、上記熱処理中に上記超電導体先駆材料フィラメントを酸化させ、且つ上記マトリクス形成材料を可逆的に弱める段階とからなり、上記絶縁層及び上記絶縁層先駆材料の一方の組成及び厚みは、上記熱処理段階中に上記弱められるマトリクス形成材料及び上記超電導体先駆材料フィラメントを包み、且つ上記超電導体先駆材料フィラメントを酸素に曝すことができるように選択されており、上記熱処理段階によって、上記超電導体先駆材料フィラメントの電気的及び機械的特性を改善し、そして超電導磁気コイルを形成させることを特徴とする方法。 (8) 上記コイル形成段階は、上記複合層を心棒の周りに同心状に巻付けて、多層の、絶縁された「パンケーキ」形コイルを形成させる段階からなり、上記コイルの各層は、先行層上に直接重ねて巻付けられて上記「パンケーキ」形コイルを形成し、上記「パンケーキ」形コイルは、熱処理段階中に、上記マルチフィラメント複合導体の先駆材料の全長にわたってその縁を、選択された酸化雰囲気に曝すことが可能であり、上記熱処理段階によって、上記超電導体先駆材料フィラメントを所望の超電導材料に変換させ、そして上記形成段階中に上記フィラメント内に形成された微小割れを修復させる請求項(7)に記載の方法。 (9) 上記各複合層は、絶縁材料及び絶縁材料の先駆材料の一方の単一層によって囲まれた複数の先駆材料層からなる請求項(8)に記載の方法。 (10)上記心棒上に、上記「パンケーキ」形コイルに接して第２の「パンケーキ」形コイルを巻付け、二重「パンケーキ」形コイルを形成させる段階をも含む請求項(8)に記載の方法。 (11)上記二重「パンケーキ」形コイルは、上記マルチフィラメント複合導体の先駆材料を供給スプール上に巻付ける段階と、上記供給スプール上に巻付けられた上記マルチフィラメント複合導体の先駆材料の長さの一部分を、貯蔵スプール上に巻付ける段階と、上記供給スプール上に巻付けられた上記マルチフィラメント複合導体の先駆材料の残余の部分、及び上記絶縁材料及び上記絶縁材料の先駆材料の一方を心棒上に同心状に巻付けて、複合象を形成させる段階と、複数の上記複合層を形成する段階と、上記各複合層は、先行層上に直接重ねて巻付けられて第１の「パンケーキ」形コイルを形成し、上記貯蔵スプール上に巻付けられた上記マルチフィラメント複合導体の先駆材料の長さの部分、及び上記絶縁材料及び上記絶縁材料の先駆材料の一方を使用して、心棒上に第２の「パンケーキ」形コイルを巻付ける段階とによって形成される請求項(10)に記載の方法。 (12)上記心棒の断面は、任意の形状を有している請求項(8)に記載の方法。 (13)上記心棒の断面は、その形状が主として円形である請求項(8)に記載の方法。 (14)上記心棒の断面は、その形状が主として楕円形である請求項(8)に記載の方法。 (15)複数の二重「パンケーキ」形コイルを組合せる段階をも含む請求項(10)に記載の方法。 (16)上記複数の二重「パンケーキ」形コイルを同軸状にスタックする段階をも含む請求項(15)に記載の方法。 (17)超電導磁気コイルを製造する方法において、マトリクス形成材料内に包まれた複数の超電導体先駆材料フィラメントからなるマルチフィラメント複合導体の先駆材料を製造する段階と、上記マルチフィラメント複合導体先駆材料を、絶縁層及び絶縁層先駆材料の一方で囲う段階と、上記マルチフィラメント複合導体先駆材料をコイルとして形成する段階と、上記形成段階の後に、上記コイルを高温の、酸素からなる環境に曝すことによって熱処理し、上記熱処理中に上記超電導体先駆材料フィラメントを酸化させ、且つ上記マトリクス形成材料を可逆的に弱める段階とからなり、上記絶縁層及び上記絶縁層先駆材料の一方の組成及び厚みは、上記熱処理段階中に上記弱められるマトリクス形成材料及び上記超電導体先駆材料フィラメントを包み、且つ上記超電導体先駆材料フィラメントを酸素に曝すことができるように選択されており、上記熱処理段階によって、上記マルチフィラメント複合導体の先駆材料からマルチフィラメント複合導体が形成され、上記コイルに形成された上記マルチフィラメント複合導体に、上記マルチフィラメント複合導体の臨界ひずみを超える曲げひずみを賦課し、上記熱処理後の上記コイルが約１．２アンペアの最小臨界電流を有していることを特徴とする方法。 (18)上記形成段階は、上記マルチフィラメント複合導体に約０．３％を超える曲げひずみを賦課する段階をも含む請求項(17)に記載の方法。 (19)請求項(1)に記載の方法によって製造された超電導磁気コイル。 (20)超電導磁気コイルにおいて、マトリクス形成材料内に包まれた複数の超電導フィラメントからなるマルチフィラメント複合導体の多層コイルを備え、上記多層コイルに形成された上記マルチフィラメント複合導体には、上記マルチフィラメント複合導体の臨界ひずみを超える曲げひずみが賦課され、上記マルチフィラメント複合導体は、１．２アンペアの最小臨界電流を有していることを特徴とする超電導磁気コイル。 (21)上記マルチフィラメント複合導体は、絶縁層によって囲われている請求項(2 0)に記載の超電導磁気コイル。 (22)上記絶縁層は、ガス状酸素に対して透過性であり且つ上記マルチフィラメント複合導体に対して実質的に化学的に不活性な材料からなる請求項(21)に記載の超電導磁気コイル。 (23)上記絶縁材料は、セラミックファイバからなる請求項(21)に記載の超電導磁気コイル。 (24)上記セラミックファイバは、主としてＳi Ｏ₂、Ａl₂Ｏ₃及びジルコニアからなる群から選択されたセラミック材料である請求項(23)に記載の超電導磁気コイル。 (25)上記絶縁材料は、１０乃至１５０μｍの厚みを有している請求項(24)に記載の超電導磁気コイル。 (26)上記絶縁材料は、粒状材料からなる請求項(22)に記載の超電導磁気コイル。 (27)上記粒状材料は、Ａl₂Ｏ₃、Ｍg Ｏ、Ｓi Ｏ₂及びジルコニアからなる群から選択されたセラミック材料である請求項(26)に記載の超電導磁気コイル。 (28)上記絶縁層の厚みは、１０乃至１５０μｍである請求項(27)に記載の超電導磁気コイル。 (29)上記コイルの各層は、複数のマルチフィラメント複合導体からなり、上記複数のマルチフィラメント複合導体は単一の絶縁層によって囲われている請求項(20)に記載の超電導磁気コイル。 (30)上記マトリクス形成材料は、貴金属及び貴金属の合金からなる群から選択される請求項(20)に記載の超電導磁気コイル。 (31)上記貴金属は、銀である請求項(30)に記載の超電導磁気コイル。 (32)上記超電導フィラメントは、酸化物超電導ファミリーから選択される請求項 (20)に記載の超電導磁気コイル。 (33)上記超電導フィラメントは、主としてＢＳＣＣＯの３層相からなる請求項(3 2)に記載の超電導磁気コイル。 (34)上記コイルには、ポリマを含浸させてある請求項(20)に記載の超電導磁気コイル。 (35)超電導磁気コイルにおいて、マトリクス形成材料内に包まれた複数の超電導フィラメントからなるマルチフィラメント複合導体のコイルを備え、上記マルチフィラメント複合導体の曲げひずみは、約０．３％より大きいことを特徴とする超電導磁気コイル。 (36)超電導磁気コイルにおいて、マトリクス形成材料内に包まれた複数の超電導フィラメントからなるマルチフィラメント複合導体のコイルを備え、上記マルチフィラメント複合導体は、約１ｃｍより大きくない内径で巻かれて上記コイルを形成していることを特徴とする超電導磁気コイル。 (37)超電導磁気コイルにおいて、マトリクス形成材料内に包まれた複数の超電導フィラメントからなるマルチフィラメント複合導体のコイルを備え、上記マルチフィラメント複合導体は、約６０％より大きい巻線密度で巻かれて上記コイルを形成していることを特徴とする超電導磁気コイル。 (38)超電導磁気コイルにおいて、マトリクス形成材料内に包まれた複数の超電導フィラメントを有するマルチフィラメント複合導体のコイルを備え、上記マルチフィラメント複合導体の曲げひずみは、約０．３％より大きく、上記マルチフィラメント複合導体は、約３０％より大きい充填係数を有していることを特徴とする超電導磁気コイル。 (39)超電導磁気コイルにおいて、マトリクス形成材料内に包まれた複数の超電導フィラメントを有するマルチフィラメント複合導体のコイルを備え、上記マルチフィラメント複合導体の曲げひずみは、約０．３％より大きく、上記コイルは、約８０ガウスを超える磁場を発生することを特徴とする超電導磁気コイル。 (40)超電導磁気コイルにおいて、マトリクス形成材料内に包まれた複数の超電導フィラメントを有するマルチフィラメント複合導体のコイルを備え、上記マルチフィラメント複合導体の曲げひずみは、約０．３％より大きく、上記コイルの巻線密度は、約６０％より大きく、上記コイルは、約８０ガウスを超える磁場を発生することを特徴とする超電導磁気コイル。 (41)超電導磁気コイルにおいて、絶縁層に囲われているマトリクス形成材料内に包まれた複数の超電導フィラメントを有していて、絶縁されたマルチフィラメント複合導体を形成しているマルチフィラメント複合導体のコイルを備え、上記マルチフィラメント複合導体及び上記絶縁層は心棒の周りに同心状に配置され、上記絶縁されたマルチフィラメント複合導体の連続する長さを有し、単一の幅の、そして複数層のコイルを形成し、上記絶縁されたマルチフィラメント複合導体の各層は、先行層上に直接重ねて配置されて「パンケーキ」形コイルを形成し、上記「パンケーキ」形コイルは、熱処理段階中に、上記巻かれた、絶縁されたマルチフィラメント複合導体の全長にわたってその縁を、選択された酸化雰囲気に曝すことができることを特徴とする超電導磁気コイル。 (42)上記絶縁されたマルチフィラメント複合導体の各層は、上記複数のマルチフィラメント複合導体からなる上記コイルを形成し、上記複数のマルチフィラメント複合導体は、単一の絶縁層によって囲われている請求項(41)に記載の超電導磁気コイル。 (43)上記マトリクス形成材料は、貴金属及び貴金属の合金からなる群から選択される請求項(41)に記載の超電導磁気コイル。 (44)上記貴金属は、銀である請求項(43)に記載の超電導磁気コイル。 (45)上記超電導フィラメントは、酸化物超電導体ファミリーから選択される請求項(41)に記載の超電導磁気コイル。 (46)上記超電導フィラメントは、主としてＢＳＣＣＯの３層相からなる請求項(4 5)に記載の超電導磁気コイル。 (47)上記絶縁層は、ガス状酸素に対して透過性であり且つ上記マルチフィラメント複合導体に対して実質的に化学的に不活性な材料からなる請求項(41)に記載の超電導磁気コイル。 (48)上記絶縁材料は、セラミックファイバからなる請求項(47)に記載の超電導磁気コイル。 (49)上記セラミックファイバは、主としてＳi Ｏ₂、Ａl₂Ｏ₃及びジルコニアからなる群から選択されたセラミック材料からなる請求項(48)に記載の超電導磁気コイル。 (50)上記絶縁材料は、１０乃至１５０μｍの厚みを有している請求項(49)に記載の超電導磁気コイル。 (51)上記絶縁材料は、粒状材料からなる請求項(47)に記載の超電導磁気コイル。 (52)上記粒状材料は、Ａl₂Ｏ₃、Ｍg Ｏ、Ｓi Ｏ₂及びジルコニアからなる群から選択されたセラミック材料である請求項(51)に記載の超電導磁気コイル。 (53)上記絶縁層の厚みは、１０乃至１５０μｍである請求項(52)に記載の超電導磁気コイル。 (54)上記心棒の断面は、任意の形状を有している請求項(41)に記載の超電導磁気コイル。 (55)上記心棒の断面は、その形状が主として円形である請求項(41)に記載の超電導磁気コイル。 (56)上記心棒の断面は、その形状が主として楕円形である請求項(41)に記載の超電導磁気コイル。 (57)上記心棒は、主として銀からなる請求項(41)に記載の超電導磁気コイル。 (58)上記コイルには、ポリマを含浸させてある請求項(41)に記載の超電導磁気コイル。 (59)上記心棒上に、上記「パンケーキ」形コイルに接して第２の「パンケーキ」形コイルを巻付け、二重「パンケーキ」形コイルを形成させてある請求項(41)に記載の超電導磁気コイル。 (60)同軸状に、且つ互いに隣接してスタックされた複数の上記二重「パンケーキ」形コイルをも備え、上記二重「パンケーキ」形コイルの少なくとも１つの群は絶縁材料によって互いに分離されている請求項(59)に記載の超電導磁気コイル。 (61)上記心棒は、取り除かれる請求項(60)に記載の超電導磁気コイル。