JPH11260628A - 高臨界温度の超電導コイル、およびその製造方法 - Google Patents

高臨界温度の超電導コイル、およびその製造方法

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JPH11260628A
JPH11260628A JP10344234A JP34423498A JPH11260628A JP H11260628 A JPH11260628 A JP H11260628A JP 10344234 A JP10344234 A JP 10344234A JP 34423498 A JP34423498 A JP 34423498A JP H11260628 A JPH11260628 A JP H11260628A
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JP
Japan
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superconducting
coil
htc
metal oxide
air
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Pending
Application number
JP10344234A
Other languages
English (en)
Inventor
Gerard Duperray
ジエラール・ドユペレー
Denis Legat
ドウニ・ルガ
Albert Leriche
アルベール・ルリツシユ
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.)
Alcatel CIT SA
Original Assignee
Alcatel CIT SA
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F6/00Superconducting magnets; Superconducting coils
    • H01F6/06Coils, e.g. winding, insulating, terminating or casing arrangements therefor

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高臨界温度を有する超電導コイル、およびそ
の製造方法を提供する。 【解決手段】 少なくとも一本の巻線を備えるHTc超
電導多フィラメント素線コイルであって、巻線が、銀母
材に埋め込まれた複数のHTc超電導フィラメントを備
える、HTc超電導多フィラメント素線から作成された
複数ターンと、少なくとも表面が酸化され、ターン間に
挿入される、ターンを互いに電気的に絶縁する酸化金属
材料とから構成される。酸化金属材料は、空気を含む材
料である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、高臨界温度を有す
る超電導コイル、およびそのようなコイルの製造方法に
関する。
【0002】
【従来の技術】高臨界温度(HTc)超電導コイルは、
少なくとも一本のHTc超電導多フィラメント素線の巻
線を備える。
【0003】HTc超電導多フィラメント素線は、銀の
母材に埋め込まれた複数のHTc超電導セラミックフィ
ラメントを備える。
【0004】HTc超電導多フィラメント素線は、いわ
ゆる「パワー イン チューブ」(PIT)手法を使用
して作成される。それは、熱処理後、セラミックタイプ
のHTc超電導材料に変形するのに適した粉末の形の試
薬でビレットを充填することからなる。ビレットは、次
に真空下に密閉され、伸線加工され、次に、新しいビレ
ットに束ねられ、それ自体が真空下で密閉され、次に伸
線加工される。その結果できる多フィラメント素線は、
単位面積あたり所期のフィラメント数に達するまで、同
じステップなどで処理される。
【0005】そのようにして作成された素線は、次にそ
の最終的形状を与えられ、熱処理されて、粉末反応剤を
HTc超電導セラミックに変形する。
【0006】「リアクト アンド ワインド」として知
られているHTc超電導コイルの作成の第一の方法にお
いて、HTc超電導多フィラメント素線を、まず熱処理
し、次に、超電導相にあるうちに、超電導多フィラメン
ト素線を用いてコイルを作成する。
【0007】この製造方法は、巻線を造り上げるターン
の絶縁に関する問題を回避することを可能にする。コイ
ルの作成中に、低温で絶縁処理することが可能である。
【0008】しかし、その製造方法は、超電導相にあ
る、HTc超電導多フィラメント素線に、機械的応力を
生じ、その応力は、上記のように作成されたコイルの電
気的性能に有害である。
【0009】「ワインド アンド リアクト」として知
られているHTc超電導コイルを製造する第二の方法で
は、非超電導相にあるうちに、HTc超電導多フィラメ
ント素線を用いてコイルを作成し、次にこうして作成し
たそのコイルを熱処理して、粉末試薬を合成してHTc
超電導セラミックにする。
【0010】この第二の製造方法では、コイルにおける
機械的応力に付随する大抵の問題を回避することが可能
で、その結果、コイルの固有の電気的性能を改善するこ
とが可能となる。
【0011】残念ながら、第二の製造方法は、ターンを
互いに絶縁する上で難点がある。ターンが互いに接触す
ると、ターン間での短絡が自動的に生じるので、銀の母
材コイルのターンが熱処理中に互いに接触しないことが
必要である。
【0012】非超電導相にある間に、多フィラメント素
線と共に同時に巻かれた絶縁セラミック紙を使用するこ
ともまた知られている。しかし、このタイプの紙は様々
の欠点を有する。特に、容積当りのアンペア回数率の向
上が、部分的に、絶縁の厚さの関数であるという欠点が
ある。絶縁が極薄になればなるほど、上記の比率は、よ
り好ましくなる。市販のセラミック紙は約0.3mmの
厚さであり、それはあまりに厚すぎる。絶縁の厚さは
0.1mmを超えてはならない。残念なことに、0.1
mmほどの薄さのセラミック紙は、たいへん破壊されや
すく、受け入れ可能な製造コストでの工業的な大量生産
には使用できないということを意味する。
【0013】別の欠点は、セラミック紙を扱うことがで
きるためには、それを、熱処理中にCOを発する有機
物質で充満させる必要があることである。COは超電
導セラミックが適切に合成されるのを妨げることがある
汚染物質を構成する。
【0014】最後に、熱処理が実施された後、セラミッ
ク紙は、もはや自己支持できず、結果として、コイル
は、特に強化および補強のステップの間、たとえば樹脂
の注入中などでは、非常に扱いが困難になる。
【0015】高抵抗を有し、容易に成形でき、臨界合成
段階中に銀および/または粉末前駆物質を汚染する危険
がなく、熱処理の前と後の両方で自己支持である材料を
見つけることが必要である。
【0016】欧州特許出願A−0772208は、コイ
ル、およびHTc超電導コイルのための「リアクト−ア
ンド−ワインド」製造方法について記述している。HT
c多フィラメント素線は、表面が事前に酸化されている
金属材料の固体シートと共に巻かれる。
【0017】欧州特許出願A−0772208は、絶縁
のために必要な厚さを(約0.03mm)減少させなが
ら、コイルの機械的強度を改善することを可能にする。
【0018】しかし、金属材料の固体シートの使用は他
の欠点を生じる。すなわち、前駆物質を超電導相に合成
するには、酸素を必要とする。酸素は、多フィラメント
素線の銀母材を通じて前駆物質に運ばれる。残念なが
ら、EP−A−0772208で提案されている方法で
は、多フィラメント素線の太さ部分のみが、コイルの周
囲の酸素を含む大気と接触している。素線の残りの部分
は、二つの固体金属シート間に置かれ酸素にはほとんど
触れない。
【0019】さらに、合成熱処理中に前駆物質が部分的
に液相にあり、銀シースに欠陥がある場合には、液相に
ある前駆物質の一部が、毛管現象によって酸化金属シー
トと銀母材との間のギャップに流出し、その結果、酸化
金属で前駆物質を汚染し、前駆物質の化学量論的組成を
損ない、超電導相の合成に重大な影響を与え得る。
【0020】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
の方法から生じる欠点を軽減するHTc多フィラメント
素線コイルの製造方法と、この方法で作成されるコイル
とを提供することである。
【0021】
【課題を解決するための手段】この目的のため、本発明
は、少なくとも一本の巻線を備え、前記巻線が、銀母材
に埋め込まれた複数のHTc超電導フィラメントを備え
る、HTc超電導多フィラメント素線から作成された複
数のターンと、少なくとも表面が酸化され、ターン間に
挿入される、ターンを互いに電気的に絶縁する酸化金属
材料とから構成されるHTc超電導多フィラメント素線
コイルを提供する。
【0022】本発明によれば、酸化金属材料は、空気を
含む材料である。
【0023】一実施形態においては、空気を含む酸化金
属材料は、複数の互いに編まれた酸化金属ワイアによっ
て構成される。
【0024】別の実施形態においては、空気を含む酸化
金属材料は、エキスパンデッド酸化金属である。
【0025】酸化された金属材料は、Fe、Ni、A
l、およびCu、ならびにそれらの混合物から選択され
る。
【0026】また本発明は、上述のHTc超電導多フィ
ラメント素線コイルを製造する方法であって、非合成相
のHTc超電導素線が、空気を含む金属材料と共に巻か
れ、その結果、非合成HTc超電導多フィラメント素線
のコイルを作成して、このようにして作成されたコイル
に熱処理を加えて、HTc超電導素線の超電導相を合成
し、少なくとも空気を含む金属材料の表面を酸化する方
法を提供する。
【0027】一変形実施様態においては、空気を含む金
属材料を、予め酸化する事前の熱処理ににかけることが
できる。
【0028】本発明の一連の有利な点は、金属材料が空
気を含むという特徴から生じる。
【0029】それによって、酸素を含む大気に接触す
る、銀シースの表面面積を大きく増大させることが可能
になる。超電導相の合成は、より完全に行われ、より迅
速に行われる。
【0030】空気を含む金属材料は、合成を目的とする
熱処理と同時に酸化されることができる。
【0031】銀シースと接触する酸化された金属材料の
表面面積は、固体シートと比較して大きく減少するの
で、液相の前駆物質の毛管現象による漏洩それ自体もま
た減少する。
【0032】同じ理由で、酸化金属による前駆物質の汚
染が削減される。
【0033】コイルの性能に及ぼす銀シースの欠陥の影
響を弱めたり、コイルを製造するのに必要な時間を短縮
するなどの他の有利な点によって、本発明の方法を、製
造されるコイルの高性能を維持しながら、大量生産に適
用することが可能になる。
【0034】
【発明の実施の形態】本発明の他の有利な点および特徴
は、添付の図面を参照しながら行う以下の説明から明ら
かになる。
【0035】本発明は、HTc超電導多フィラメント素
線3から作成されるコイルであって、少なくとも一本の
巻線1を備え、前記巻線が、銀母材5に埋め込まれた複
数のHTc超電導フィラメント4を備える、HTc超電
導多フィラメント素線3から作成された複数ターン2、
2a、2bと、少なくとも表面が酸化され、ターン2、
2a、2b間に挿入される、ターン2、2a、および2
bを互いに電気的に絶縁する金属材料6、7、8とから
構成されるコイルを提供する。酸化金属材料6、7、8
は、空気を含む材料である。
【0036】「空気を含む酸化金属材料」という用語
は、少なくとも表面が酸化されており、空気を含む貫通
穴を有する、連続していない金属材料を示すために使用
される。
【0037】多フィラメント素線は、知られているいず
れかの方法を用いて、特に、PIT方法を用いて作成さ
れる。
【0038】図2に示されるとおり、空気を含む酸化金
属材料6は、複数の互いに編まれた酸化金属ワイア7に
よって構成される。それからできた布は、酸素が、合成
および酸化のための熱処理中にコイルのターンの間を流
れることを可能にする。
【0039】図3に示されるとおり、空気を含む酸化金
属材料6は、エキスパンデッド酸化金属8である。エキ
スパンデッド金属の編み目サイズは、酸素が、合成およ
び酸化のための熱処理中にコイルのターンの間を流れる
ことを可能にする。
【0040】酸化される金属材料は、より容易に酸化可
能な材料、特に、Fe、Ni、Al、およびCu、なら
びにそれらの混合物から選択される。
【0041】また本発明は、上述のHTc超電導多フィ
ラメント素線コイルを製造する方法を提供する。
【0042】前記方法のステップは、下記のとおりであ
る。
【0043】非合成HTc超電導多フィラメント素線3
が空気を含む金属材料6、7、8と共に巻かれ、その結
果、非合成HTc超電導多フィラメント素線3からコイ
ルを作成する。
【0044】このようにして作成されたコイルを熱処理
して、HTc超電導素線3の超電導相を合成し、空気を
含む金属材料6の少なくとも表面を酸化する。
【0045】一変形実施様態においては、空気を含む金
属材料6が、予め酸化する事前の熱処理にかけられる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のコイルの概略断面図である。
【図2】第一の実施形態における本発明の一つのコイル
の二つのターン間の絶縁細部の概略縦断面図である。
【図3】第二の実施形態における本発明の一つのコイル
の二つのターン間の絶縁細部の概略縦断面図である。
【符号の説明】
1 巻線 2、2a、2b ターン 3 HTc超電導多フィラメント素線 4 HTc超電導フィラメント 5 銀母材 6、7、8 酸化金属材料 7 酸化金属ワイア 8 エキスパンデッド酸化金属
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アルベール・ルリツシユ フランス国、91190・ジフ・シユール・イ ベツト、レジダンス・ギヨーム・ドウ・ボ ワザン・9

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくとも一本の巻線(1)を備え、前
    記巻線が、 銀母材(5)に埋め込まれた複数のHTc超電導フィラ
    メント(4)を備えるHTc超電導多フィラメント素線
    (3)から作成された複数のターン(2、2a、2b)
    と、 少なくとも表面が酸化され、ターン(2、2a、2b)
    間に挿入される、ターン(2、2a、2b)を互いに電
    気的に絶縁する酸化金属材料(6)とから構成されるH
    Tc超電導多フィラメント素線コイルであって、 酸化金属材料(6)が空気を含む材料であることを特徴
    とするコイル。
  2. 【請求項2】 空気を含む酸化金属材料(6)が、複数
    の互いに編まれた酸化金属ワイア(7)によって構成さ
    れることを特徴とする請求項1に記載のHTc超電導多
    フィラメント素線コイル。
  3. 【請求項3】 空気を含む酸化金属材料(6)が、エキ
    スパンデッド酸化金属(8)であることを特徴とする請
    求項1に記載のHTc超電導多フィラメント素線コイ
    ル。
  4. 【請求項4】 酸化金属材料が、Fe、Ni、Al、お
    よびCu、ならびにそれらの混合物から選択されること
    を特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載のH
    Tc超電導多フィラメント素線コイル。
  5. 【請求項5】 請求項1から3のいずれか一項に記載の
    HTc超電導多フィラメント素線(3)から作成された
    コイルを製造する方法であって、 非合成相のHTc超電導素線(3)が、空気を含む金属
    材料(6、7、8)と共に巻かれ、その結果、非合成H
    Tc超電導多フィラメント素線(3)のコイルを作成す
    ることと、 このようにして作成されたコイルに熱処理を加えて、H
    Tc超電導素線(3)の超電導相を合成し、少なくとも
    空気を含む金属材料(6、7、8)の表面を酸化するこ
    ととを特徴とする方法。
  6. 【請求項6】 空気を含む金属材料(6)を、予め酸化
    する事前の熱処理にかけることを特徴とする請求項5に
    記載の方法。
JP10344234A 1997-12-04 1998-12-03 高臨界温度の超電導コイル、およびその製造方法 Pending JPH11260628A (ja)

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FR9715293A FR2772180B1 (fr) 1997-12-04 1997-12-04 Bobine supraconductrice haute temperature critique, et procede pour la fabrication d'une telle bobine
FR9715293 1997-12-04

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JPH11260628A true JPH11260628A (ja) 1999-09-24

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EP (1) EP0921535A3 (ja)
JP (1) JPH11260628A (ja)
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FR (1) FR2772180B1 (ja)
NO (1) NO985654L (ja)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2254633C1 (ru) * 2003-10-27 2005-06-20 Российский научный центр "Курчатовский институт" Способ изготовления сверхпроводящих обмоток (варианты)
GB201818817D0 (en) * 2018-11-19 2019-01-02 Tokamak Energy Ltd Partially-insulated hts coils
EP4012730A1 (en) * 2018-02-01 2022-06-15 Tokamak Energy Ltd Partially-insulated hts coils

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JPH01321605A (ja) * 1988-06-23 1989-12-27 Furukawa Electric Co Ltd:The 酸化物系セラミックス超電導体コイルの製造方法
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JP3386942B2 (ja) * 1995-10-30 2003-03-17 株式会社日立製作所 酸化物超電導コイル及びその製造方法

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NO985654D0 (no) 1998-12-03
FR2772180A1 (fr) 1999-06-11
CA2253682A1 (fr) 1999-06-04
EP0921535A2 (fr) 1999-06-09
NO985654L (no) 1999-06-07
FR2772180B1 (fr) 2000-01-14
EP0921535A3 (fr) 1999-06-23

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