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WO2008065781A1 - Oxide superconducting wire rod, superconducting structure, method for manufacturing oxide superconducting wire rod, superconducting cable, superconducting magnet, and product comprising superconducting magnet - Google Patents

Oxide superconducting wire rod, superconducting structure, method for manufacturing oxide superconducting wire rod, superconducting cable, superconducting magnet, and product comprising superconducting magnet Download PDF

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WO2008065781A1
WO2008065781A1 PCT/JP2007/065487 JP2007065487W WO2008065781A1 WO 2008065781 A1 WO2008065781 A1 WO 2008065781A1 JP 2007065487 W JP2007065487 W JP 2007065487W WO 2008065781 A1 WO2008065781 A1 WO 2008065781A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
superconducting wire
oxide superconducting
oxide
cross
superconducting
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/JP2007/065487
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Jun Fujikami
Naoki Ayai
Takeshi Kato
Shin-Ichi Kobayashi
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
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Application filed by Sumitomo Electric Industries Ltd filed Critical Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority to CN200780001597XA priority Critical patent/CN101361144B/zh
Priority to DE112007000088.0T priority patent/DE112007000088B4/de
Priority to US12/160,353 priority patent/US20100248969A1/en
Priority to TW096132887A priority patent/TW200830332A/zh
Publication of WO2008065781A1 publication Critical patent/WO2008065781A1/ja
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B12/00—Superconductive or hyperconductive conductors, cables, or transmission lines
    • H01B12/02—Superconductive or hyperconductive conductors, cables, or transmission lines characterised by their form
    • H01B12/10—Multi-filaments embedded in normal conductors
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N60/00—Superconducting devices
    • H10N60/01—Manufacture or treatment
    • H10N60/0268—Manufacture or treatment of devices comprising copper oxide
    • H10N60/0801—Manufacture or treatment of filaments or composite wires
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N60/00—Superconducting devices
    • H10N60/20—Permanent superconducting devices
    • H10N60/203—Permanent superconducting devices comprising high-Tc ceramic materials
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment

Definitions

  • Oxide superconducting wire superconducting structure, manufacturing method of oxide superconducting wire, superconducting cable, superconducting magnet, and products including superconducting magnet
  • the present invention relates to an oxide superconducting wire, a superconducting structure, a method for manufacturing an oxide superconducting wire, a superconducting cable, a superconducting magnet, and a product including the superconducting magnet.
  • oxide superconducting wires using Bi-2223-based oxide superconductors can be used at liquid nitrogen temperatures, and a relatively high critical current density can be obtained and the length has been compared. Therefore, it is expected to be applied to superconducting cables, superconducting magnets, and products containing such superconducting magnets.
  • Patent Document 1 A method for producing an oxide superconducting wire using such a Bi-2223 oxide superconductor is disclosed in Patent Document 1, for example.
  • This manufacturing method is performed as follows. First, a raw material powder containing a Bi-2223 oxide superconductor is filled in a silver pipe. Next, the silver pipe filled with the raw material powder is drawn to form a single core superconducting wire. Next, a plurality of single-core superconducting wires are accommodated in a silver pipe to form a multi-core superconducting wire. Then, twist processing is performed on the multi-core superconducting wire.
  • the multi-core superconducting wire is rolled and heat-treated on the rolled multi-conductor superconducting wire to complete a tape-shaped oxide superconducting wire with a tape width of 3. Omm and a thickness of 0.22 mm. (See [0045] to [0047] of Patent Document 1).
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 7-105753
  • an object of the present invention is to provide an oxide superconducting wire, a superconducting structure, a method for manufacturing an oxide superconducting wire, and a superconducting oxide superconducting wire that can increase the critical current density and reduce the AC loss.
  • the object is to provide a superconducting cable and a superconducting magnet including the superconducting wire, the superconducting structure, or the oxide superconducting wire manufactured by the method for manufacturing the oxide superconducting wire, and a product including the superconducting magnet.
  • the present invention relates to a tape-shaped oxide superconducting wire in which a plurality of filaments including a Bi-2223 oxide superconductor are embedded in a matrix, and is orthogonal to the longitudinal direction of the oxide superconducting wire. Oxidation in which the cross-sectional area of the cross section is 0.5 mm 2 or less, and the average cross-sectional area per filament in the cross section of the oxide superconducting wire is 0.2% or more and 6% or less of the cross-sectional area of the oxide superconducting wire Superconducting wire.
  • the average aspect ratio of the filament is
  • the filament is swung around the central axis in the longitudinal direction of the oxide superconducting wire as a rotation axis, and the pitch pitch, which is the pitch of the filament, is 8 mm or less. It is more preferable that it is 5 mm or less.
  • a barrier layer is formed between the filaments.
  • a metal tape is provided on the surface of the matrix!
  • an insulating coating is provided on the surface of the matrix!
  • the oxide superconducting wire of the present invention it is preferable that a metal tape is provided on the surface of the matrix and an insulating coating is provided on the surface of the metal tape.
  • the present invention is a superconducting structure formed by twisting a plurality of the above-described oxide superconducting wires, wherein at least one oxide superconducting wire bent in an edgewise direction is twisted together. It is a superconducting structure.
  • the present invention is a superconducting structure comprising a plurality of the above-described oxide superconducting wires in a tape-shaped protective film, each having a metal tape on both sides of the opposing main surface of the protective film.
  • a high-resistance body having a higher resistance than that of the protective film is installed between adjacent oxide superconducting wires! .
  • the present invention is a superconducting structure comprising a plurality of the oxide superconducting wires described above in a tape-like insulating protective film.
  • the present invention includes a step of filling the first metal sheath with the raw material powder containing the oxide superconductor powder and the non-superconductor powder, and the first metal sheath filled with the raw material powder is drawn.
  • Forming a single-core superconducting wire accommodating a plurality of single-core superconducting wires in a second metal sheath, and drawing a second metal sheath containing the single-core superconducting wire to multicore
  • a non-superconductor powder having a particle size of 2 in or less in the raw material powder including a step of forming a superconducting wire, a step of rolling a multi-core superconducting wire, and a step of heat-treating the multi-core superconducting wire after rolling Accounted for 95% or more of the total number of non-superconductor powders, and the coefficient of variation (COV) of the cross-sectional area of the single-core superconducting wire before rolling was 15% or less.
  • COV coefficient of
  • the present invention also includes any one of the above oxide superconducting wires, any one of the above superconducting structures, or any oxide superconducting wire produced by any one of the above oxide superconducting wires.
  • Superconducting cable also includes any one of the above oxide superconducting wires, any one of the above superconducting structures, or any oxide superconducting wire produced by any one of the above oxide superconducting wires.
  • Superconducting cable also includes any one of the above oxide superconducting wires, any one of the above superconducting structures, or any oxide superconducting wire produced by any one of the above oxide superconducting wires.
  • Superconducting cable is any one of the above oxide superconducting wires, any one of the above superconducting structures, or any oxide superconducting wire produced by any one of the above oxide superconducting wires.
  • the present invention provides any one of the above oxide superconducting wires and any one of the above superconducting wires.
  • a superconducting magnet including an oxide superconducting wire manufactured by a method for manufacturing a conductive structure or any one of the above oxide superconducting wires.
  • the present invention also provides a motor armature including the superconducting magnet.
  • the present invention is also a refrigerator-cooled magnet system including the superconducting magnet.
  • the present invention also provides an MRI (Magnetic) including the superconducting magnet.
  • an oxide superconducting wire, a superconducting structure, and such an oxide superconducting wire that can increase the critical current density and reduce the AC loss.
  • Superconducting cable and superconducting magnet including oxide superconducting wire manufactured by manufacturing method of oxide superconducting wire, oxide superconducting wire, superconducting structure or oxide superconducting wire, and superconducting magnet thereof Can be provided.
  • FIG. 1 is a perspective view of a part of a preferred example of an oxide superconducting wire according to the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram schematically showing a cross section along II II perpendicular to the longitudinal direction of the oxide superconducting wire shown in FIG.
  • FIG. 3 is a perspective view of a part of another preferred example of the oxide superconducting wire of the present invention.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of another preferred example of the oxide superconducting wire of the present invention.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of still another preferred example of the oxide superconducting wire of the present invention.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of still another preferred example of the oxide superconducting wire of the present invention.
  • FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of still another preferred example of the oxide superconducting wire of the present invention.
  • FIG. 8 is a schematic cross-sectional view of still another preferred example of the oxide superconducting wire of the present invention.
  • FIG. 9 is a schematic cross-sectional view of a preferred example of the superconducting structure of the present invention.
  • FIG. 10 is a schematic cross-sectional view of still another preferred example of the superconducting structure of the present invention.
  • FIG. 11 is a schematic cross-sectional view of still another preferred /! Example of the superconducting structure of the present invention.
  • FIG. 12 is a flow chart of a preferred example of the method for producing an oxide superconducting wire according to the present invention.
  • FIG. 13 is a schematic diagram for illustrating a part of the manufacturing process of the method for manufacturing an oxide superconducting wire according to the present invention.
  • FIG. 14 is a schematic diagram for illustrating a part of the manufacturing process of the manufacturing method of the oxide superconducting wire according to the present invention.
  • FIG. 15 is a schematic diagram for illustrating a part of the manufacturing process of the method for manufacturing an oxide superconducting wire according to the present invention.
  • FIG. 16 is a schematic diagram for illustrating a part of the manufacturing process of the method for manufacturing an oxide superconducting wire according to the present invention.
  • FIG. 17 is a schematic diagram for illustrating a part of the manufacturing process of the method for manufacturing an oxide superconducting wire according to the present invention.
  • FIG. 18 is a schematic diagram for illustrating the rolling reduction ratio in the method for producing an oxide superconducting wire according to the present invention.
  • FIG. 19 is a flowchart of a preferred example of a step of performing the step of twisting the multi-core superconducting wire before the rolling process a plurality of times in the oxide superconducting wire manufacturing method of the present invention.
  • FIG. 20 is a schematic diagram illustrating dislocations in an oxide superconducting wire.
  • FIG. 21 is a schematic plan view illustrating a state where an oxide superconducting wire is bent in an edgewise direction.
  • FIG. 1 shows a perspective view of a part of a preferred example of the oxide superconducting wire of the present invention
  • FIG. 2 schematically shows a cross section along II II perpendicular to the longitudinal direction of the oxide superconducting wire shown in FIG. Demonstrate.
  • An oxide superconducting wire 1 according to the present invention is formed in a tape shape, and includes a matrix 2 and a filament 3 including a Bi-2223 oxide superconductor embedded in the matrix 2.
  • the filament 3 has a structure in which a Bi-2223 oxide superconductor is contained in a metal sheath!
  • the cross-sectional area of the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the oxide superconducting wire 1 shown in FIG. 2 is 0.5 mm 2 or less.
  • the average cross-sectional area per filament 3 is 0.2% of the cross-sectional area of oxide superconducting wire 1. It is characterized by being not less than 6%, preferably not less than 2% and not more than 6%.
  • the present inventor Based on the basic equation based on the above bean model, the present inventor reduces the critical current by reducing the cross-sectional area of the oxide superconducting wire 1 as much as possible without reducing the number of cores of the filament 3 as much as possible. We thought that it would be possible to suppress the decrease in AC loss while increasing the density, and conducted intensive studies.
  • the critical current density of the oxide superconducting wire Has been found to be able to increase the AC loss as well as to reduce the AC loss, leading to the completion of the present invention.
  • the average cross-sectional area per filament 3 in the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the oxide superconducting wire 1 has a plurality of filaments present in the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the oxide superconducting wire 1. It can be obtained by finding the sum of the cross-sectional areas of 3 and dividing the sum by the number of filaments 3.
  • the Bi-2223 oxide superconductor is Bi Pb Sr Ca Cu.
  • the average aspect ratio of the filament 3 is preferably larger than 10.
  • the average aspect ratio of the filament 3 is an average value of the ratio of the thickness to the width of the filament 3 present in the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the oxide superconducting wire 1.
  • the aspect ratio of one filament 3 is obtained by the equation (width of filament 3 d) / (thickness t of filament 3).
  • the aspect ratio obtained by this equation is obtained for each of the plurality of filaments 3 existing in the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the oxide superconducting wire 1, and is summed, and the sum is calculated by the number of filaments 3. By dividing, the average aspect ratio of filament 3 can be obtained.
  • the filament 3 is twisted (the central axis in the longitudinal direction of the oxide superconducting wire 1 is rotated). It is preferred to be embedded in the matrix 2! / In this case, the AC loss tends to be further reduced.
  • the central axis in the longitudinal direction of the oxide superconducting wire 1 is an axis passing through the center of the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the oxide superconducting wire 1, and extends along the longitudinal direction of the oxide superconducting wire 1. Is the axis.
  • a multi-core superconducting wire before rolling which will be described later, is twisted by a conventionally known method, so that the twisted multi-core superconducting wire is rolled and heat-treated and oxidized.
  • the filament 3 can be twisted (turned around the central axis in the longitudinal direction of the oxide superconducting wire 1 as a rotation axis).
  • the twist pitch of the filament 3 is 8 mm or less. Preferably there is. From the viewpoint of increasing the critical current density and lowering the AC loss, the twist pitch is preferably 5 mm or less.
  • the twist pitch of the filament 3 is the length L shown in FIG.
  • the conventional filament has a large cross-sectional area perpendicular to the longitudinal direction, so it was difficult to make the twist pitch larger than 8 mm due to processing problems.
  • the twist pitch can be 8 mm or less, preferably 5 mm or less.
  • a barrier layer 4 is formed between adjacent filaments 3 as shown in the schematic cross-sectional views of FIGS. 4 and 5, for example. And are preferred. In this case, the AC loss tends to be reduced, and this tendency is further increased particularly when the filament 3 is twisted.
  • the material of the NORA layer 4 is a chamber. A material having an electric resistance of 10 times or more that of silver at a temperature (25 ° C) can be used. For example, strontium carbonate, copper oxide, zirconium oxide or Bi-2201 superconductor can be used.
  • a metal tape 10 is provided on the surface of the matrix 2 as shown in the schematic cross-sectional view of FIG.
  • the metal tape 10 can be placed on the surface of the matrix 2 by bonding a tape made of metal such as copper or stainless steel to the surface of the matrix 2 using solder or the like.
  • an insulating coating 11 is provided on the surface of the matrix 2 as shown in the schematic cross-sectional view of FIG.
  • the insulating coating 11 is placed on the surface of the matrix 2 by, for example, winding a tape made of a resin such as polyimide around the surface of the matrix 2 with a half wrap (overlap and wrap around half the width of the tape). can do.
  • the insulating coating 11 can also be formed by bonding two tapes made of a resin such as polyimide having a width wider than that of the oxide superconducting wire 1 of the present invention along the longitudinal direction of the oxide superconducting wire 1. Installation is possible.
  • a metal tape 10 is provided on the surface of the matrix 2, and the metal tape 10 is provided. It is preferable that an insulating coating 11 is provided on the surface. In this case, insulation is ensured by the insulating coating 11 and is reinforced with the metal tape 10, so that it can be applied to a superconducting magnet to which a large force is applied during operation or a large-capacity superconducting cable to which a large load is applied during installation. It tends to be applicable.
  • the metal tape 10 can be placed on the surface of the matrix 2 by bonding a tape made of metal such as copper or stainless steel to the surface of the matrix 2 using solder or the like.
  • the film 11 can be placed on the surface of the metal tape 10 by attaching a tape made of a resin such as polyimide to the surface of the metal tape 10.
  • At least one oxide superconducting wire 1 covered with the insulating film 11 shown in FIG. 7 or FIG. 8 is bent in the edgewise direction, and the oxide superconducting wire 1 bent in the edgewise direction is obtained.
  • a superconducting structure can be produced by twisting together a plurality of oxide superconducting wires 1 that are included. Since a superconducting structure having such a configuration can be manufactured in a low loss, large capacity and compact, when a superconducting structure having such a configuration is used, a large capacity AC device (for example, a superconducting cable). Or superconducting magnets).
  • bending in the edgewise direction means that the oxide superconducting wire 1 located on the inner side among the plurality of oxide superconducting wires 1 is! Bending in the direction of the oxide superconducting wire 1 located on the outside means bending so that a part thereof is located on the inside.
  • a superconducting structure having such a structure is produced, for example, by twisting three oxide superconducting wires 1 covered with an insulating film 11 while bending them continuously in a bending diameter of 1000 mm in the edgewise direction. Touch with force S.
  • a plurality of the oxide superconducting wires 1 are included in the tape-shaped protective film 13, and the main surface 13 a facing the protective film 13 is formed.
  • the superconducting structure 14 can also be produced by installing the metal tape 12 on each of both sides. In the superconducting structure 14 having such a configuration, the AC loss with respect to the magnetic field perpendicular to the main surface 13a of the protective film 13 can be reduced, and the capacity per oxide superconducting wire 1 is increased. Tend to.
  • the superconducting structure 14 having such a configuration can be suitably used for an AC device that has a low AC loss and requires a large capacity.
  • the resistance between the adjacent oxide superconducting wires 1 is higher than that of the protective film 13.
  • a body 15 is preferably installed.
  • the AC loss with respect to the magnetic field perpendicular to the main surface 13a of the protective film 13 can be further reduced, and the capacity per oxide superconducting wire 1 tends to further increase.
  • the superconducting structure 14 is obtained by including a plurality of the oxide superconducting wires 1 in the insulating protective film 16 made of tape-like polyester or the like. Can be produced.
  • the superconducting structure 14 having such a configuration Even in the superconducting structure 14 having such a configuration, the AC loss with respect to the magnetic field perpendicular to the main surface 16a of the insulating protective film 16 tends to be reduced. Further, since the superconducting structure 14 having such a configuration has flexibility, it tends to be easy to handle.
  • polyester for example, polypropylene, polyethylene, polytetrafluoroethylene, polyimide, or the like can be used as the insulating protective film 16.
  • the relative density of the Bi-2223 oxide superconductor in the filament 3 is 99% or more! /.
  • the critical current density tends to be further improved.
  • the relative density (%) can be obtained by the following formula: 100 X (volume of the entire oxide superconductor, volume of the entire void) / (volume of the entire oxide superconductor).
  • the critical current density is expressed as (critical current amount of oxide superconducting wire 1) / (cross-sectional area of the cross section perpendicular to the longitudinal direction of oxide superconducting wire 1).
  • FIG. 12 shows a flowchart of a preferred example of the manufacturing method of the oxide superconducting wire of the present invention.
  • the first metal sheath 5 contains oxide superconductor powder and non-superconductor powder. Fill with raw material powder 6.
  • the non-superconductor powder having a particle size of 2 or less in the raw material powder 6 accounts for 95% or more of the total number of non-superconductor powders contained in the raw material powder 6.
  • the non-superconductor powder has a higher electrical resistance than the oxide superconductor powder at the ambient temperature of the oxide superconductor powder and is a powder.
  • Non-superconductor powder materials include (Ca, Sr) CuO, (Ca, Sr) PbO or (Ca, Sr) Cu O, for example.
  • the above-mentioned Bi-2223 oxide superconductor is used as the material of the superconductor powder.
  • step S2 as shown in the schematic perspective view of FIG.
  • the first metal sheath 5 filled with the powder 6 is drawn to form a single-core superconducting wire 7.
  • step S 3 as shown in the schematic perspective view of FIG. 15, for example, a plurality of single-core superconducting wires 7 are accommodated in the second metal sheath 8.
  • step S4 as shown in the schematic perspective view of FIG. 16, for example, the second metal sheath 8 in which the single-core superconducting wire 7 is accommodated is drawn to obtain the multi-core superconducting wire 9.
  • the coefficient of variation (COV) of the cross-sectional area of the single-core superconducting wire in the multi-core superconducting wire before rolling is 15% or less.
  • the coefficient of variation (COV) of the cross-sectional area of a single-core superconducting wire in a multi-core superconducting wire before rolling is the number of single-core superconducting wires in a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the multi-core superconducting wire before rolling. This is the value obtained by dividing the standard deviation of the cross-sectional area by the average cross-sectional area of these single-core superconducting wires.
  • step S5 for example, as shown in the schematic perspective view of FIG. 17, the multi-core superconducting wire 9 is rolled into a tape shape.
  • the rolling reduction in the rolling process is 82% or less.
  • the rolling reduction ratio (%) is, as shown in the schematic side view of FIG. 18, for example, the thickness of the multicore superconducting wire 9 after rolling relative to the thickness t2 of the multicore superconducting wire 9 before rolling. Thickness is the ratio of tl (100 X ⁇ 1— (tl / t2) ⁇ ).
  • step S6 the multi-core superconducting wire 9 after the rolling process is heat-treated to produce a tape-shaped oxide superconductor.
  • the heat treatment is performed under a pressure of 200 atm or more.
  • the present inventors have studied to reduce the cross-sectional area of the cross section in the direction perpendicular to the longitudinal direction of the oxide superconducting wire while maintaining the critical current density of the oxide superconducting wire. It was found that when the cross-sectional area of the cross section in the direction perpendicular to the longitudinal direction is reduced, the critical current density also decreases.
  • the cause of the decrease in the critical current density is that if the cross-sectional area of the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the oxide superconducting wire is reduced, the degree of wire drawing is improved and the COV is increased. It was found that the current flowing through the oxide superconducting wire was obstructed.
  • the present inventor investigated the relationship between the improvement of the degree of wire drawing and the size of COV.
  • the fact that the lump of non-superconductor with a particle size of 2 ⁇ or less is the starting point that prevents uniform deformation of the single-core superconducting wire, I got it.
  • the particle size of the non-superconductor changed almost from the time of filling the first metal sheath to after the rolling process! / ,!
  • the present inventors have conducted intensive studies. As a result, when the non-superconductor powder having a particle size of 2 ⁇ m or less accounts for 95% or more of the total number of non-superconductor powders, It was found that the COV was 15% or less, and the cross-sectional area of the oxide superconducting wire could be reduced.
  • the inventor changed the rolling reduction ratio when rolling the multi-core superconducting wire from 70% to 85%, and further compared the relative oxide superconductors constituting the filaments in the oxide superconducting wire.
  • heat treatment was performed on the multicore superconducting wire after rolling under a pressure of 200 atm or higher.
  • the use of raw material powder in which the non-superconductor powder with a particle size of 2 inches or less accounts for 95% or more of the total number of non-superconductor powders, and the single-core superconducting wire is disconnected in the multi-core superconducting wire before rolling.
  • the filament The average cross-sectional area per wire is preferably 0.2% or more and 6% or less of the cross-sectional area of the oxide superconducting wire, more preferably 2% or more and 6% or less.
  • the step of twisting the multi-core superconducting wire before rolling is preferably performed a plurality of times.
  • the twist pitch of the filament contained in the oxide superconducting wire can be made smaller, and when the twist pitch is 8 mm or less, more preferably 5 mm or less, the AC loss is further increased as described above. It is in the time when it can be reduced.
  • FIG. 19 shows a preferred example of a flow chart of the step of twisting the multi-core superconducting wire before rolling a plurality of times.
  • the multi-core superconducting wire before rolling is drawn, and then the multi-core superconducting wire is twisted through a softening process. Thereafter, the multi-core superconducting wire is twisted again through the softening process. Then, the softening process is performed again, and after the skin pass, the rolling process is performed.
  • the softening process is performed, for example, by leaving the multi-core superconducting wire for 0.5 hour or longer in an atmosphere at a temperature of 200 ° C or higher and 300 ° C or lower.
  • the skin pass is a process of smoothing the surface by passing a multi-core superconducting wire through, for example, a die.
  • the oxide layer is formed by using an oxide superconducting wire using a single-core superconducting wire whose surface is coated with a material for forming a barrier layer, so that the filament layer and the matrix constituting the oxide superconducting wire are formed. Can be formed between.
  • the single-core superconducting wire is expressed before the heat treatment, and the filament is expressed after the heat treatment.
  • the relative density of the oxide superconductor in the filament of the oxide superconducting wire obtained by the method for producing an oxide superconducting wire of the present invention is preferably 99% or more. In this case, the critical current density tends to be further improved.
  • the oxide superconducting wire 1 of the present invention and the oxide superconducting wire manufactured by the manufacturing method of the oxide superconducting wire of the present invention each have a small cross-sectional area perpendicular to the longitudinal direction thereof. Therefore, a compact dislocation is possible.
  • the dislocation is to invert the outer side and the inner side of the oxide superconducting wire 1 as shown in the schematic diagram of FIG.
  • a method of the dislocation for example, figure As shown in the schematic diagram of FIG. 21, there is a method of bending the oxide superconducting wire 1 in the edgewise direction.
  • the conventional oxide superconducting wire has a large cross-sectional area perpendicular to its longitudinal direction, so that the bending diameter in the edgewise direction is only bent to about 1000 mm in order to maintain the critical current density. I could't.
  • the oxide superconducting wire of the present invention and the oxide superconducting wire manufactured by the manufacturing method of the oxide superconducting wire of the present invention have small cross-sectional areas perpendicular to the longitudinal direction, the edgewise method Because the bending diameter in the direction can be reduced to about 500 mm, more compact dislocations are possible.
  • the oxide superconducting wire 1 of the present invention, the superconducting structure 14 of the present invention including the oxide superconducting wire 1, and the oxide superconducting wire manufactured by the method of manufacturing the oxide superconducting wire of the present invention include: Since the cross-sectional area of each cross section orthogonal to the longitudinal direction is small, when used in a superconducting cable or a superconducting magnet, it can be made compact and lightweight.
  • the superconducting wire including the oxide superconducting wire according to the present invention the superconducting structure according to the present invention including the oxide superconducting wire, and the method for manufacturing the oxide superconducting wire according to the present invention.
  • Magnets can be used in products such as motor armatures, refrigerator-cooled magnet systems, or MRI.
  • the oxide superconducting wire and the superconducting structure according to the present invention can reduce the AC loss
  • the superconducting magnet including the oxide superconducting wire or the superconducting structure according to the present invention and the superconducting magnet are also provided.
  • Motor armatures, refrigerator-cooled magnet systems, or MRIs that tend to reduce the load that cools them.
  • the oxide superconducting wire and the superconducting structure according to the present invention have a small cross-sectional area and can be formed into a tape shape, the oxide superconducting wire or the superconducting structure according to the present invention is included.
  • the distortion during winding around the core material decreases, and the amount of critical current tends not to decrease.
  • the mixed powder was heated and pulverized to obtain a raw material powder containing Bi-2223 oxide superconductor powder.
  • This raw material powder was filled into a silver pipe as a first metal sheath having an outer diameter of 12 mm and an inner diameter of 10 mm.
  • a single-core superconducting wire was produced by drawing a silver pipe filled with the powder until the diameter became 2 mm. Then, a barrier layer made of strontium carbonate was applied to the surface of the single-core superconducting wire. Then, 91 single-core superconducting wires coated with a barrier layer were accommodated in a silver pipe as a second metal sheath having an outer diameter of 36 mm and an inner diameter of 27 mm. Next, the silver pipe containing the single-core superconducting wire was further drawn to a diameter of 0.9 mm to produce a multicore superconducting wire.
  • the oxide superconducting wire obtained in this example includes a softening step in which the multicore superconducting wire is allowed to stand for 1 hour in an atmosphere of 250 ° C and a step of twisting the multicore superconducting wire after the softening step.
  • the filaments were alternately and repeatedly twisted so that the twist pitch was 8 mm.
  • the multi-core superconducting wire was again subjected to a softening step of standing for 1 hour in an atmosphere at 250 ° C, and then rolled through a skin pass.
  • the multi-core superconducting wire after the rolling process was sintered at atmospheric pressure for the first time, and further subjected to the rolling process, followed by heat treatment at 850 ° C for 50 hours at a pressure of 200 atmospheres.
  • a tape-shaped oxide superconducting wire (the oxide superconducting wire of Example 1) was obtained.
  • the measured sectional area of the cross section was 0. 5 mm 2.
  • the average cross sectional area per filament was 0.2% of the cross sectional area of the entire oxide superconducting wire.
  • the average aspect ratio of the filament constituting the oxide superconducting wire of Example 1 was larger than 10.
  • Example 1 except that 37 single-core superconducting wires with a diameter of 3.8 mm were accommodated so that the average cross-sectional area per filament was adjusted to 1% of the cross-sectional area of the entire oxide superconducting wire.
  • the oxide superconducting wire of Example 2 was prepared by the same method and under the same conditions.
  • the measured sectional area of the cross section was 0. 5 mm 2.
  • the average aspect ratio of the filament constituting the oxide superconducting wire of Example 2 was greater than 10.
  • Example 2 the critical current density and the AC loss were measured in the same manner and under the same conditions as in Example 1. The results are shown in Table 1. As shown in Table 1, the oxide superconducting wire of Example 2 had a critical current density of 12 kA / cm 2 and an AC loss of 14 j / A / m / cycle.
  • Example 1 except that 19 single-core superconducting wires with a diameter of 5.3 mm were accommodated so that the average cross-sectional area per filament was adjusted to 2% of the cross-sectional area of the entire oxide superconducting wire.
  • the oxide superconducting wire of Example 3 was prepared using the same method and under the same conditions.
  • the cross-sectional area of the cross section was measured and found to be 0.5 mm 2 . Further, the average aspect ratio of the filament constituting the oxide superconducting wire of Example 3 was greater than 10.
  • Example 3 the critical current density and the AC loss were measured in the same manner and under the same conditions as in Example 1. The results are shown in Table 1. As shown in Table 1, the oxide superconducting wire of Example 3 had a critical current density of 13 kA / cm 2 and an AC loss of 11 j / A / m / cycle.
  • Example 1 is the same as Example 1 except that seven single-core superconducting wires with a diameter of 8.5 mm were accommodated so that the average cross-sectional area per filament was adjusted to 6% of the cross-sectional area of the entire oxide superconducting wire.
  • the oxide superconducting wire of Example 4 was fabricated using the same method and the same conditions.
  • the cross-sectional area of the cross section was measured and found to be 0.5 mm 2 . Further, the average aspect ratio of the filament constituting the oxide superconducting wire of Example 4 was greater than 10.
  • the critical current density and the AC loss were measured using the same method and the same conditions as in Example 1. The results are shown in Table 1. As shown in Table 1, the oxide superconducting wire of Example 4 had a critical current density of 12 kA / cm 2 and an AC loss of 10 j / A / m / cycle.
  • Example 1 The oxide superconducting wire of Comparative Example 1 was fabricated using the same method and the same conditions as in Example 1.
  • the cross-sectional area of the cross section was measured and found to be 0.5 mm 2 . Further, the average aspect ratio of the filament constituting the oxide superconducting wire of Comparative Example 1 was greater than 10.
  • Example 4 with the exception that a second metal sheath with an outer diameter of 36 mm and an inner diameter of 27 mm was used to adjust the average cross-sectional area per filament to 6.5% of the cross-sectional area of the entire oxide superconducting wire.
  • the oxide superconducting wire of Comparative Example 2 was produced using the same method and the same conditions.
  • the cross-sectional area of the cross section was measured and found to be 0.5 mm 2 . Further, the average aspect ratio of the filament constituting the oxide superconducting wire of Comparative Example 2 was greater than 10.
  • the average cross-sectional area per filament in the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the oxide superconducting wire is 0.15% of the total cross-sectional area of the oxide superconducting wire ( Comparative Example 1), 6.5% (Comparative Example 2) Comparative Example! It can be seen that the critical current density can be increased and the AC loss can be reduced as compared with the oxide superconducting wires of! ⁇ 2.
  • the average average cross-sectional area of the filament is in the range of 2% to 6% of the cross-sectional area of the whole oxide superconducting wire. It can be seen that the oxide superconducting wire No. 4 can increase the critical current density and reduce the AC loss.
  • a raw material powder containing Bi-2223 oxide superconductor powder was obtained in the same manner and under the same conditions as in Example 1. Then, when the particle size of the non-superconductor powder other than the Bi-2223 oxide superconductor powder constituting the raw material powder was investigated, the non-superconductor powder having a particle size of 2 m or less constitutes the raw material powder. More than 95% of the total number of powders It was confirmed that
  • this raw material powder was filled into a silver pipe as a first metal sheath having an outer diameter of 12 mm and an inner diameter of 10 mm.
  • a single core superconducting wire was manufactured by drawing the powder filled in the silver pipe to 2 mm. And the barrier layer which consists of strontium carbonate was apply
  • the COV which is the coefficient of variation of the cross-sectional area of the single-core superconducting wire in the multi-core superconducting wire, was investigated, it was confirmed that the COV was 15% or less.
  • the oxide superconducting wire obtained in this example includes a softening step in which the multicore superconducting wire is allowed to stand for 1 hour in an atmosphere of 250 ° C and a step of twisting the multicore superconducting wire after the softening step.
  • the filaments were alternately repeated until the twist pitch of the filament reached 8 mm.
  • the multi-core superconducting wire was again subjected to a softening process that was allowed to stand in an atmosphere at 250 ° C. for 1 hour, and then rolled through a skin pass.
  • the rolling reduction was set to 82% or less.
  • the multi-core superconducting wire after the rolling process was heat-treated at 850 ° C for 50 hours under a pressure of 200 atm.
  • a tape-shaped oxide superconducting wire (the oxide superconducting wire of Example 5) was obtained.
  • Example 5 With respect to the oxide superconducting wire of Example 5 obtained in this manner, the critical current density and AC loss were measured in the same manner and under the same conditions as in Example 1. As a result, the critical current density of the oxide superconducting wire of Example 5 was 10 kA / C m 2 or more, and the AC loss was 15 ⁇ j / A / m / cycle.
  • the mixed powder was heated and pulverized to obtain a raw material powder containing Bi-2223 oxide superconductor powder.
  • This raw material powder was filled into a silver pipe as a first metal sheath having an outer diameter of 12 mm and an inner diameter of 10 mm.
  • a single-core superconducting wire was produced by drawing a silver pipe filled with this powder to a diameter of 1.5 mm. And the barrier layer which consists of strontium carbonate was apply
  • a softening process was performed on these multi-core superconducting wires in a 250 ° C atmosphere for 1 hour, and then a rolling process was performed through a skin pass.
  • the first multi-core superconducting wire after the rolling process is sintered at atmospheric pressure, and after the rolling process, heat treatment is performed at 850 ° C for 50 hours under a pressure of 200 atmospheres.
  • tape-shaped oxide superconducting wires of Examples 6 to 12 having configurations shown in Table 2 were obtained. It should be noted that the oxide superconducting wire of Example 12! /, And the softening process and twisting process of the multi-core superconducting wire have been done! /, So that the twist pitch column in Table 2 is described. /!
  • Example 6 the cross-sectional area of the cross section of the oxide superconducting wire 12 was 0. 3 mm 2. In the cross section, the average cross sectional area per filament was 1% of the cross sectional area of the entire oxide superconducting wire. Also, the oxide superconducting wires of Examples 6 to 12 are configured. The average aspect ratio of the filament was greater than 10.
  • the oxide superconducting wires of Examples 6 to 8 having a twist pitch of 5 mm or less have a lower AC loss than the oxide superconducting wires of Examples 9 to 12; the twist pitch is larger than 8 mm. It was confirmed!
  • the mixed powder was heated and pulverized to obtain a raw material powder containing Bi-2223 oxide superconductor powder.
  • This raw material powder was filled into a silver pipe as a first metal sheath having an outer diameter of 12 mm and an inner diameter of 10 mm.
  • a single-core superconducting wire was produced by drawing a silver pipe filled with this powder until the diameter became 2 mm. Then, a barrier layer made of strontium carbonate was applied to the surface of the single-core superconducting wire. Then, 19 single-core superconducting wires coated with a barrier layer were accommodated in a silver pipe as a second metal sheath having an outer diameter of 12 mm and an inner diameter of 9 mm. Next, the silver pipe containing the single-core superconducting wire was further drawn to a diameter of 1.8 mm to produce a multi-core superconducting wire.
  • the processed multi-core superconducting wire was subjected to a softening process that was allowed to stand in an atmosphere of 250 ° C for 1 hour, and then rolled through a skin pass. After that, the multi-core superconducting wire after rolling is subjected to the first sintering at atmospheric pressure, and after further rolling, heat treatment is performed at 850 ° C for 50 hours under a pressure of 200 atm.
  • tape-shaped oxide superconducting wires of Comparative Examples 6 to 8 having the configurations shown in Table 3 were obtained. Comparative Examples 3-5 This tape-shaped oxide superconducting spring material could not be produced due to frequent disconnections in the twisting process.
  • the oxide superconducting wire of Comparative Example 8 has been subjected to the softening process and twisting process of the multi-core superconducting wire, and is not described in the twist pitch column of Table 3.
  • the cross-sectional area of the cross section of the oxide superconducting wire of Comparative Example 6-8 was 0. 8 mm 2.
  • the average cross sectional area per filament was 1% of the cross sectional area of the entire oxide superconducting wire.
  • Example 13 to 18 oxide superconducting wires having different twist pitches in the same manner and under the same conditions as in Example 1 except that the barrier layer made of strontium carbonate was not applied on the surface of the single-core superconducting wire was made. Note that the oxide superconducting wire of Example 18! /, And the softening process and twisting process of the multi-core superconducting wire have been done! /, NA! /, So in the column of the twist bit in Table 4 Has not been.
  • the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the oxide superconducting wires of Examples 13 to 18 shows the force in which the filaments are embedded in a matrix made of silver.
  • Each filament is surrounded by a barrier layer! /, Na! /, Composition! /
  • the average cross sectional area per filament was 1% of the cross sectional area of the whole oxide superconducting wire.
  • the average aspect ratio of the filament constituting the oxide superconducting wire of Example 13 to L 8 was larger than 10.
  • the oxide superconducting wires of Examples 13 to 14 in which the twist pitch force is less than mm are the same as those of Examples 15 to 18 in which the twist pitch is larger than 8 mm. In comparison, it was confirmed that AC loss can be greatly reduced! /.
  • the oxide superconducting wire of Example 19 was obtained by winding a polyimide tape around the surface of the oxide superconducting wire of Example 1 with a half wrap. Then, after confirming that the oxide superconducting wire of Example 19 was insulated with the above tape over the entire length of the oxide superconducting wire, a pancake coinore was produced.
  • an insulating sheet is wound together with an oxide superconducting wire to ensure insulation between the oxide superconducting wires, ensuring insulation.
  • Te! since the oxide superconducting wire of Example 19 has a polyimide-based tape wound around it on its surface, it does not require the insulating sheet to be wound together with the oxide superconducting wire. Remarkably improved.
  • the oxide superconducting wire of Example 20 was obtained by attaching copper tape along the longitudinal direction on both sides of the main surface (surface having the largest area) of the oxide superconducting wire of Example 1.
  • a copper tape is shelled along the longitudinal direction of both sides of the main surface of the oxide superconducting wire of Example 1, and polytetraflur is formed from both sides of the main surface of the oxide superconducting wire after the copper tape is attached.
  • the oxide superconducting wire of Example 21 was obtained by bonding two insulating tapes made of polyethylene along the longitudinal direction of the oxide superconducting wire.
  • Example 19 Three oxide superconducting wires of Example 19 are connected in a 1000 mm bend diameter in the edgewise direction.
  • the superconducting structure of Example 22 was produced by twisting while bending.
  • a solenoid coil was fabricated with the superconducting structure of Example 22, it was confirmed with the Rogowski coil that the drift between the three superconducting structures was suppressed.
  • an oxide superconducting wire capable of increasing the critical current density and reducing the AC loss a superconducting structure including such an oxide superconducting wire, and such an oxide Superconducting cable and superconducting magnet including oxide superconducting wire, oxide superconducting wire or oxide superconducting wire manufactured by the method of manufacturing oxide superconducting wire or oxide superconducting wire capable of producing superconducting wire A product including a magnet can be provided.

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Description

明 細 書
酸化物超電導線材、超電導構造体、酸化物超電導線材の製造方法、超 電導ケーブルおよび超電導マグネットならびに超電導マグネットを含む製品 技術分野
[0001] 本発明は、酸化物超電導線材、超電導構造体、酸化物超電導線材の製造方法、 超電導ケーブルおよび超電導マグネットならびにその超電導マグネットを含む製品 に関する。
背景技術
[0002] 従来、 Bi— 2223系酸化物超電導体を用いた酸化物超電導線材は、液体窒素温 度での使用が可能であり、比較的高い臨界電流密度が得られることおよび長尺化が 比較的容易であることから、超電導ケーブルおよび超電導マグネットならびにその超 電導マグネットを含む製品などへの応用が期待されている。
[0003] このような Bi— 2223系酸化物超電導体を用いた酸化物超電導線材の製造方法が たとえば特許文献 1に開示されている。この製造方法は以下のようにして行なわれて いる。まず、 Bi— 2223系酸化物超電導体を含む原料粉末を銀パイプ中に充填する 。次に、原料粉末が充填された銀パイプを伸線加工して単芯超電導線を形成する。 次いで、複数の単芯超電導線を銀パイプ中に収容して多芯超電導線を形成する。そ して、多芯超電導線について捩じり加工が行なわれる。その後、多芯超電導線を圧 延加工し、圧延加工後の多芯超電導線について熱処理が行なわれて、テープ幅が 3. Ommで厚さが 0. 22mmのテープ状の酸化物超電導線材が完成する（特許文献 1の [0045]〜 [0047]参照）。
特許文献 1 :特開平 7— 105753号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0004] 酸化物超電導線材を交流用の超電導ケーブルおよび超電導マグネットならびにそ の超電導マグネットを含む製品などに応用する場合には、臨界電流密度を高くし、交 流損失を低くすることが重要となる。 [0005] しかしながら、ビーンモデルに基づ!/、た基本式にお!/、ては、交流損失は、臨界電流 密度、酸化物超電導線材の厚さおよび印加磁場の積に比例しているため、臨界電 流密度を高くして交流損失を低くすることは非常に難しかった。
[0006] そこで、本発明の目的は、臨界電流密度を高くすることができるとともに交流損失を 低くすることができる酸化物超電導線材、超電導構造体、酸化物超電導線材の製造 方法、その酸化物超電導線材、その超電導構造体またはその酸化物超電導線材の 製造方法により製造された酸化物超電導線材を含む超電導ケーブルおよび超電導 マグネットならびにその超電導マグネットを含む製品を提供することにある。
課題を解決するための手段
[0007] 本発明は、 Bi— 2223系酸化物超電導体を含むフィラメントの複数がマトリクス中に 埋め込まれてなるテープ状の酸化物超電導線材であって、酸化物超電導線材の長 手方向に直交する断面の断面積が 0. 5mm2以下であり、酸化物超電導線材の断面 において、フィラメントの 1本当たりの平均断面積が酸化物超電導線材の断面積の 0 . 2%以上 6%以下である酸化物超電導線材である。
[0008] ここで、本発明の酸化物超電導線材においては、フィラメントの平均アスペクト比が
10よりも大き!/、ことが好まし!/、。
[0009] また、本発明の酸化物超電導線材において、フィラメントは酸化物超電導線材の長 手方向の中心軸を回転軸として旋回しており、フィラメントの旋回するピッチであるッ ィストピッチは 8mm以下であることが好ましぐ 5mm以下であることがより好ましい。
[0010] また、本発明の酸化物超電導線材において、フィラメントの間にバリア層が形成され ていることが好ましい。
[0011] また、本発明の酸化物超電導線材においては、マトリクスの表面上に金属テープが 備えられてレ、ることが好まし!/、。
[0012] また、本発明の酸化物超電導線材においては、マトリクスの表面上に絶縁被膜が 備えられてレ、ることが好まし!/、。
[0013] また、本発明の酸化物超電導線材においては、マトリクスの表面上に金属テープが 備えられているとともに、金属テープの表面上に絶縁被膜が備えられていることが好 ましい。 [0014] また、本発明は、上記の酸化物超電導線材の複数が撚り合わされてなる超電導構 造体であって、エッジワイズ方向に曲げられた少なくとも 1本の酸化物超電導線材が 撚り合わされてなる超電導構造体である。
[0015] また、本発明は、上記の酸化物超電導線材をテープ状の保護膜中に複数含み、保 護膜の対向する主面の両面にそれぞれ金属テープを備えている超電導構造体であ
[0016] ここで、本発明の超電導構造体においては、隣り合う酸化物超電導線材の間に保 護膜よりも高抵抗の高抵抗体が設置されて!/、ること力 S好ましレ、。
[0017] また、本発明は、上記の酸化物超電導線材をテープ状の絶縁性保護膜中に複数 含む超電導構造体である。
[0018] さらに、本発明は、第 1金属シース中に酸化物超電導体粉末および非超電導体粉 末を含む原料粉末を充填する工程と、原料粉末が充填された第 1金属シースを伸線 加工して単芯超電導線を形成する工程と、単芯超電導線の複数を第 2金属シース中 に収容する工程と、単芯超電導線が収容された第 2金属シースを伸線加工して多芯 超電導線を形成する工程と、多芯超電導線を圧延加工する工程と、圧延加工後の 多芯超電導線を熱処理する工程と、を含み、原料粉末において粒径が 2 in以下の 非超電導体粉末が非超電導体粉末全体の個数の 95%以上を占めており、圧延加 ェ前の多芯超電導線における単芯超電導線の断面積の変動係数 (COV)が 15% 以下であり、圧延加工における圧延圧下率が 82%以下であって、熱処理は 200気 圧以上の圧力下で行なわれる酸化物超電導線材の製造方法である。
[0019] ここで、本発明の酸化物超電導線材の製造方法においては、圧延加工前に多芯 超電導線を捩じる工程を複数回行なうことが好ましい。
[0020] また、本発明の酸化物超電導線材の製造方法においては、酸化物超電導線材中 にバリア層を形成することが好まし!/、。
[0021] また、本発明は、上記のいずれかの酸化物超電導線材、上記のいずれかの超電導 構造体または上記のいずれかの酸化物超電導線材の製造方法により製造された酸 化物超電導線材を含む超電導ケーブルである。
[0022] さらに、本発明は、上記のいずれかの酸化物超電導線材、上記のいずれかの超電 導構造体または上記のいずれかの酸化物超電導線材の製造方法により製造された 酸化物超電導線材を含む超電導マグネットである。
[0023] また、本発明は、上記の超電導マグネットを含むモータ電機子である。
また、本発明は、上記の超電導マグネットを含む冷凍機冷却型マグネットシステム である。
[0024] また、本発明は、上記の超電導マグネットを含む MRI(Magnetic
Resonance Imagingノで ¾>ό0
発明の効果
[0025] 本発明によれば、臨界電流密度を高くすることができるとともに交流損失を低くする ことができる酸化物超電導線材、超電導構造体、そのような酸化物超電導線材を製 造することができる酸化物超電導線材の製造方法、その酸化物超電導線材、その超 電導構造体またはその酸化物超電導線材の製造方法により製造された酸化物超電 導線材を含む超電導ケーブルおよび超電導マグネットならびにその超電導マグネッ トを含む製品を提供することができる。
図面の簡単な説明
[0026] [図 1]図 1は、本発明の酸化物超電導線材の好ましい一例の一部の斜視図である。
[図 2]図 2は、図 1に示す酸化物超電導線材の長手方向に直交する II IIに沿った断 面を模式的に示す図である。
[図 3]図 3は、本発明の酸化物超電導線材の他の好ましい一例の一部の斜視透視図 である。
[図 4]図 4は、本発明の酸化物超電導線材の他の好ましい一例の模式的な断面図で ある。
[図 5]図 5は、本発明の酸化物超電導線材のさらに他の好ましい一例の模式的な断 面図である。
[図 6]図 6は、本発明の酸化物超電導線材のさらに他の好ましい一例の模式的な断 面図である。
[図 7]図 7は、本発明の酸化物超電導線材のさらに他の好ましい一例の模式的な断 面図である。 園 8]図 8は、本発明の酸化物超電導線材のさらに他の好ましい一例の模式的な断 面図である。
園 9]図 9は、本発明の超電導構造体の好ましい一例の模式的な断面図である。 園 10]図 10は、本発明の超電導構造体のさらに他の好ましい一例の模式的な断面 図である。
園 11]図 11は、本発明の超電導構造体のさらに他の好まし!/、一例の模式的な断面 図である。
園 12]図 12は、本発明の酸化物超電導線材の製造方法の好ましい一例のフローチ ヤートである。
園 13]図 13は、本発明の酸化物超電導線材の製造方法の製造工程の一部を図解 するための模式図である。
園 14]図 14は、本発明の酸化物超電導線材の製造方法の製造工程の一部を図解 するための模式図である。
園 15]図 15は、本発明の酸化物超電導線材の製造方法の製造工程の一部を図解 するための模式図である。
園 16]図 16は、本発明の酸化物超電導線材の製造方法の製造工程の一部を図解 するための模式図である。
園 17]図 17は、本発明の酸化物超電導線材の製造方法の製造工程の一部を図解 するための模式図である。
園 18]図 18は、本発明の酸化物超電導線材の製造方法における圧延圧下率を図解 するための模式図である。
園 19]図 19は、本発明の酸化物超電導線材の製造方法において圧延加工前の多 芯超電導線を捩じる工程を複数回行なう工程の好ましい一例のフローチャートである
[図 20]図 20は、酸化物超電導線材の転位を図解する模式図である。
[図 21]図 21は、酸化物超電導線材をエッジワイズ方向に曲げた状態を図解す模式 的な平面図である。
符号の説明 [0027] 1 酸化物超電導線材
2 マトリクス
3 フィラメント
4 バリア層
5 第 1金属シース
6 原料粉末
7 単芯超電導線
8 第 2金属シース
9 多芯超電導線
10、 12 金属テープ
11 絶縁被膜
13 保護膜
13a, 16a 王面
14 超電導構造体
15 高抵抗体
16 絶縁性保護膜
発明を実施するための最良の形態
[0028] 以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、本発明の図面において、同 一の参照符号は、同一部分または相当部分を表わすものとする。
[0029] 図 1に本発明の酸化物超電導線材の好ましい一例の一部の斜視図を示し、図 2に 図 1に示す酸化物超電導線材の長手方向に直交する II IIに沿った断面を模式的 に示す。本発明の酸化物超電導線材 1はテープ状に形成されており、マトリクス 2と、 マトリクス 2中に埋め込まれている Bi— 2223系酸化物超電導体を含むフィラメント 3と 、を備えている。なお、フィラメント 3は、金属シース中に Bi— 2223系酸化物超電導 体が収容された構成となって!/、る。
[0030] ここで、本発明においては、図 2に示す酸化物超電導線材 1の長手方向に直交す る断面の断面積が 0. 5mm2以下であり、この酸化物超電導線材 1の断面積において 、フィラメント 3の 1本当たりの平均断面積が酸化物超電導線材 1の断面積の 0. 2% 以上 6 %以下、好ましくは 2 %以上 6 %以下であることを特徴としている。
[0031] 本発明者は、上記のビーンモデルに基づいた基本式に基づき、フィラメント 3の芯 数をなるベく減少させずに酸化物超電導線材 1の断面積をできるだけ小さくすること によって、臨界電流密度を高くしつつ交流損失の低下を抑制することができるのでは ないかと考え、鋭意検討を行なった。その結果、酸化物超電導線材 1の長手方向に 直交する断面の断面積を 0. 5mm2以下としたとき、フィラメント 3を構成する超電導体 として Bi— 2223系酸化物超電導体を用い、かつ、フィラメント 3の 1本当たりの平均 断面積が酸化物超電導線材 1の断面積の 0. 2 %以上 6 %以下、好ましくは 2 %以上 6 %以下とした場合には、酸化物超電導線材の臨界電流密度を高くすることができる とともに交流損失を低くすることができることを見いだし、本発明を完成するに至った
〇
[0032] なお、酸化物超電導線材 1の長手方向に直交する断面におけるフィラメント 3の 1本 当たりの平均断面積は、酸化物超電導線材 1の長手方向に直交する断面に複数存 在しているフィラメント 3の断面積の総和を求め、その総和をフィラメント 3の本数で割 ることによって求めることができる。
[0033] また、本発明において、 Bi— 2223系酸化物超電導体とは、 Bi Pb Sr Ca Cu
O (ただし、 1 . 7≤ a≤2. 1、 0≤ β ≤0. 4、 1 . 7≤ y ≤2. 1、 1 . 7≤ δ ≤2. 2、 ε = 3. 0、 9. 8≤x≤10. 2)の組成式で表わされる超電導体のことである。ここで、 Bi はビスマスを示し、 Pbは鉛を示し、 Srはストロンチウムを示し、 Caはカルシウムを示し 、 Cuは銅を示し、 Oは酸素を示す。また、 αはビスマスの組成比を示し、 βは鉛の組 成比を示し、 γはストロンチウムの組成比を示し、 δはカルシウムの組成比を示し、 ε は銅の組成比を示し、 Xは酸素の組成比を示す。なお、マトリクス 2の材料としては、 たとえば銀などが用いられる。
[0034] また、本発明の酸化物超電導線材 1においては、フィラメント 3の平均アスペクト比 が 10よりも大きいことが好ましい。フィラメント 3の平均アスペクト比が 10よりも大きい場 合には、本発明の酸化物超電導体 1の臨界電流密度がさらに高くなる傾向にある。 なお、フィラメント 3の平均アスペクト比は、酸化物超電導線材 1の長手方向に直交す る断面に複数存在しているフィラメント 3の幅との厚さの比の平均値である。たとえば 図 2を参照すると、 1本のフィラメント 3のアスペクト比は、（フィラメント 3の幅 d) / (フィ ラメント 3の厚さ t)の式により得られる。そして、この式により得られたアスペクト比を酸 化物超電導線材 1の長手方向に直交する断面に存在している複数のフィラメント 3の それぞれについて求め、それを総和し、その総和をフィラメント 3の本数で割ることに よってフィラメント 3の平均アスペクト比を求めることができる。
[0035] また、本発明の酸化物超電導線材 1においては、たとえば図 3の斜視透視図に示 すように、フィラメント 3が捩れた状態（酸化物超電導線材 1の長手方向の中心軸を回 転軸として旋回して!/、る状態）でマトリクス 2中に埋め込まれて!/、ることが好まし!/、。こ の場合には、交流損失をさらに低減することができる傾向にある。なお、酸化物超電 導線材 1の長手方向の中心軸は、酸化物超電導線材 1の長手方向に直交する断面 の中心を通る軸であって、酸化物超電導線材 1の長手方向に沿って伸びる軸である 。また、後述する圧延加工前の多芯超電導線を従来から公知の方法で捩じることに よって、その捩じられた多芯超電導線につ!/、て圧延加工および熱処理して得られる 酸化物超電導線材 1中においてフィラメント 3を捩れた状態（酸化物超電導線材 1の 長手方向の中心軸を回転軸として旋回している状態）にすることができる。
[0036] ここで、フィラメント 3の旋回するピッチであるツイストピッチが短いほど交流損失を低 減することができる傾向にあり、交流損失を低減する観点からは、フィラメント 3のツイ ストピッチは 8mm以下であることが好ましい。また、臨界電流密度をより高くするととも に交流損失をより低くする観点からは、ツイストピッチは 5mm以下であることが好まし い。なお、フィラメント 3のツイストピッチは図 3に示す長さ Lとなる。従来のフィラメント は長手方向に直交する断面の断面積が大きいために加工上の問題からツイストピッ チを 8mmよりも大きくすることは困難であった力 S、本発明の酸化物超電導線材 1の長 手方向に直交する断面の断面積は 0. 5mm2以下と非常に小さいためにツイストピッ チを 8mm以下、好ましくは 5mm以下とすることが可能となる。
[0037] また、本発明の酸化物超電導線材 1においては、たとえば図 4および図 5の模式的 断面図に示すように、隣接しているフィラメント 3の間にバリア層 4が形成されているこ とが好ましい。この場合には交流損失が低減する傾向にあり、特にフィラメント 3が捩 れている場合にはその傾向はさらに大きくなる。なお、ノ リア層 4の材料としては、室 温（25°C)で銀の 10倍以上の電気抵抗を有する材料が用いられ、たとえば、炭酸スト ロンチウム、酸化銅、ジルコユアまたは Bi— 2201超電導体などを用いることができる
[0038] また、本発明の酸化物超電導線材 1においては、たとえば図 6の模式的断面図に 示すように、マトリクス 2の表面上に金属テープ 10が備えられていることが好ましい。こ の場合には、本発明の酸化物超電導線材 1は金属テープ 10により補強されているこ とから、本発明の酸化物超電導線材 1を用いたコイル巻き線および超電導ケーブル の作製が容易となる傾向にある。ここで、金属テープ 10は、たとえば銅またはステン レスなどの金属からなるテープをハンダなどを用いてマトリクス 2の表面に貼り合わせ ることによって、マトリクス 2の表面上に設置することができる。
[0039] また、本発明の酸化物超電導線材 1においては、たとえば図 7の模式的断面図に 示すように、マトリクス 2の表面上に絶縁被膜 11が備えられていることが好ましい。こ の場合には、本発明の酸化物超電導線材 1の表面が予め絶縁されているため、本発 明の酸化物超電導線材 1を用いたコイル巻き線の作製が容易となる傾向にある。ここ で、絶縁被膜 11は、たとえばポリイミドなどの樹脂からなるテープをマトリクス 2の表面 にハーフラップで巻きつける（テープの幅の半分だけ重ね合わせて巻きつける）こと によって、マトリクス 2の表面上に設置することができる。また、たとえば、本発明の酸 化物超電導線材 1よりも幅の広いポリイミドなどの樹脂からなる 2枚のテープを酸化物 超電導線材 1の長手方向に沿って貼り合わせることによつても絶縁被膜 11の設置は 可能である。
[0040] また、本発明の酸化物超電導線材 1においては、たとえば図 8の模式的断面図に 示すように、マトリクス 2の表面上に金属テープ 10が備えられているとともに、金属テ ープ 10の表面上に絶縁被膜 11が備えられていることが好ましい。この場合には、絶 縁被膜 11で絶縁性が確保されるとともに金属テープ 10で補強されることによって、運 転時に大きな力が加わる超電導マグネットや設置時に大きな負荷が加わる大容量の 超電導ケーブルへの応用が可能となる傾向にある。ここで、金属テープ 10は、たとえ ば銅またはステンレスなどの金属からなるテープをハンダなどを用いてマトリクス 2の 表面に貼り合わせることによってマトリクス 2の表面上に設置することができ、絶縁被 膜 11は、たとえばポリイミドなどの樹脂からなるテープを金属テープ 10の表面に貼り つけることによって、金属テープ 10の表面上に設置することができる。
[0041] また、上述した図 7または図 8に示す絶縁被膜 11で被覆された酸化物超電導線材 1の少なくとも 1本をエッジワイズ方向に曲げ、エッジワイズ方向に曲げられた酸化物 超電導線材 1を含む複数の酸化物超電導線材 1を撚り合わせることによって、超電導 構造体を作製することができる。このような構成の超電導構造体は、低損失、大容量 かつコンパクトに作製することができるため、このような構成の超電導構造体を用いた 場合には、大容量の交流機器 (たとえば、超電導ケーブルまたは超電導マグネットな ど）を作製することができる傾向にある。なお、本発明において、「エッジワイズ方向に 曲げる」とは、複数の酸化物超電導線材 1のうち内側に位置する酸化物超電導線材 1につ!/、てはその一部が外側に位置するように曲げることを!/、い、外側に位置する酸 化物超電導線材 1についてはその一部が内側に位置するように曲げることをいう。こ のような構成の超電導構造体は、たとえば、絶縁被膜 11で被覆された 3本の酸化物 超電導線材 1をエッジワイズ方向に曲げ径 1000mmで連続的に曲げながら撚り合わ せることにより作製すること力 Sでさる。
[0042] また、たとえば図 9の模式的断面図に示すように、上記の酸化物超電導線材 1をテ ープ状の保護膜 13中に複数含ませ、保護膜 13の対向する主面 13aの両面のそれ ぞれに金属テープ 12を設置することによって超電導構造体 14を作製することもでき る。このような構成の超電導構造体 14においては、保護膜 13の主面 13aに対して垂 直方向の磁場に対する交流損失を低減することができ、酸化物超電導線材 1の 1本 当たりの容量が増大する傾向にある。このような構成の超電導構造体 14は、交流損 失が低ぐかつ大容量が必要とされる交流機器に好適に用いることができる。なお、 保護膜 13としては、たとえば、ハンダなどの合金を用いることができる。
[0043] ここで、図 9に示す超電導構造体 14においては、たとえば図 10の模式的断面図に 示すように、隣り合う酸化物超電導線材 1の間に保護膜 13よりも高抵抗の高抵抗体 1 5が設置されることが好ましい。この場合には、保護膜 13の主面 13aに対して垂直方 向の磁場に対する交流損失をさらに低減することができ、酸化物超電導線材 1の 1本 当たりの容量がさらに増大する傾向にある。 [0044] また、たとえば図 11の模式的断面図に示すように、上記の酸化物超電導線材 1を テープ状のポリエステルなどからなる絶縁性保護膜 16中に複数含ませることによって 超電導構造体 14を作製することができる。このような構成の超電導構造体 14におい ても、絶縁性保護膜 16の主面 16aに対して垂直方向の磁場に対する交流損失を低 減することができる傾向にある。また、このような構成の超電導構造体 14は可撓性を 有するため、取扱いが容易となる傾向にある。なお、絶縁性保護膜 16としては、ポリ エステル以外にも、たとえば、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリテトラフルォロェチレ ンまたはポリイミドなどを用いることができる。
[0045] また、本発明の酸化物超電導線材 1においては、フィラメント 3中の Bi— 2223系酸 化物超電導体の相対密度は 99%以上であることが好まし!/、。この場合には臨界電 流密度がさらに向上する傾向にある。なお、本発明において、相対密度（％)は、 10 0 X (酸化物超電導体全体の体積一空孔全体の体積) / (酸化物超電導体全体の 体積）の式で求められる。また、本発明において、臨界電流密度は、（酸化物超電導 線材 1の臨界電流量) / (酸化物超電導線材 1の長手方向に直交する断面の断面積
)の式で求められる。
[0046] 次に、本発明の酸化物超電導線材の製造方法について説明する。図 12に、本発 明の酸化物超電導線材の製造方法の好ましい一例のフローチャートを示す。
[0047] 図 12を参照して、まず、ステップ S1においては、たとえば図 13の模式的斜視図に 示すように、第 1金属シース 5中に酸化物超電導体粉末および非超電導体粉末を含 む原料粉末 6を充填する。ここで、本発明においては、原料粉末 6において粒径が 2 以下の非超電導体粉末が原料粉末 6に含まれている非超電導体粉末全体の個 数の 95%以上を占めている。なお、非超電導体粉末は、酸化物超電導体粉末の臨 界温度で酸化物超電導体粉末よりも電気抵抗が高!/、粉末である。非超電導体粉末 の材料としては、たとえば（Ca, Sr) CuO、 (Ca, Sr) PbOまたは（Ca, Sr) Cu O
2 3 2 4 14 24 などが挙げられる。また、本発明の酸化物超電導線材の製造方法で用いられる酸化
3
物超電導体粉末の材料としては、たとえば上記の Bi— 2223系酸化物超電導体など が用いられる。
[0048] 次に、ステップ S2においては、たとえば図 14の模式的斜視図に示すように、原料 粉末 6が充填された第 1金属シース 5を伸線加工して単芯超電導線 7を形成する。
[0049] 次いで、ステップ S3においては、たとえば図 15の模式的斜視図に示すように、単 芯超電導線 7の複数を第 2金属シース 8中に収容する。
[0050] 続いて、ステップ S4においては、たとえば図 16の模式的斜視図に示すように、単 芯超電導線 7が収容された第 2金属シース 8を伸線加工して多芯超電導線 9を形成 する。ここで、本発明においては、圧延加工前の多芯超電導線における単芯超電導 線の断面積の変動係数 (COV)が 15%以下である。なお、圧延加工前の多芯超電 導線における単芯超電導線の断面積の変動係数 (COV)とは、圧延加工前の多芯 超電導線の長手方向に直交する断面における複数の単芯超電導線の断面積の標 準偏差をこれらの単芯超電導線の断面積の平均値で割った値のことである。
[0051] そして、ステップ S5においては、たとえば図 17の模式的斜視図に示すように、多芯 超電導線 9を圧延加工することによりテープ状とする。ここで、本発明においては、圧 延加工における圧延圧下率が 82%以下である。なお、圧延圧下率（％)とは、たとえ ば図 18の模式的側面図に示すように、圧延加工前の多芯超電導線 9の厚み t2に対 する圧延加工後の多芯超電導線 9の厚み tlの割合（100 X {1—（tl/t2) })のことで ある。
[0052] その後、ステップ S6においては、圧延加工後の多芯超電導線 9を熱処理すること によって、テープ状の酸化物超電導体が製造される。ここで、本発明においては、熱 処理は 200気圧以上の圧力下で行なわれる。
[0053] 本発明者が酸化物超電導線材の臨界電流密度を維持したままで酸化物超電導線 材の長手方向に直交する方向の断面の断面積を小さくすることを検討したところ、酸 化物超電導線材の長手方向に直交する方向の断面の断面積を小さくした場合には 臨界電流密度も低下するとレ、うことがわかった。
[0054] そして、臨界電流密度が低下する原因としては、酸化物超電導線材の長手方向に 直交する方向の断面の断面積を小さくすると伸線加工度が向上して COVが大きくな り、これにより酸化物超電導線材に流れる電流が阻害されていることによるものである ことがわかった。
[0055] さらに、本発明者が、伸線加工度の向上と COVの大きさとの関係について調査し たところ、酸化物超電導線材の断面積を小さくする際に、粒径が 2 πι以下の非超電 導体の塊が単芯超電導線の均一な変形を妨げる起点になっていることがわ力、つた。 そして、非超電導体の粒径は、第 1金属シースへの充填時から圧延加工後までほと んど変化して!/、な!/、ことがわ力、つた。
[0056] 以上の結果に基づき、本発明者が鋭意検討した結果、粒径が 2 μ m以下の非超電 導体粉末が非超電導体粉末全体の個数の 95%以上を占めている場合には COVが 15%以下となり、酸化物超電導線材の断面積を小さくすることができることがわかつ た。
[0057] しかしながら、上記のようにして断面積を小さくした酸化物超電導線材の臨界電流 密度にばらつきが生じた。そこで、本発明者が臨界電流密度の低い酸化物超電導線 材を調査したところ、その表面にピンホールが数多く形成されており、その部分のフィ ラメントを構成する酸化物超電導体の相対密度が低いことがわ力、つた。さらに詳細に 調査すると、多芯超電導線を圧延加工する際の圧延圧下率とピンホール量とに相関 がある可能性があった。
[0058] そこで、本発明者が多芯超電導線を圧延加工する際の圧延圧下率を 70%〜85% まで変化させ、さらに、酸化物超電導線材中のフィラメントを構成する酸化物超電導 体の相対密度を高くするために 200気圧以上の圧力下で圧延加工後の多芯超電導 線の熱処理を行なった。その結果、粒径が 2 in以下の非超電導体粉末が非超電 導体粉末全体の個数の 95%以上を占める原料粉末を用い、圧延加工前の多芯超 電導線における単芯超電導線の断面積の変動係数 (COV)を 15%以下とし、圧延 加工における圧延圧下率を 82%以下として、圧延加工後の多芯超電導線を 200気 圧以上の圧力下で熱処理を行なって得られた酸化物超電導線材は、その長手方向 における断面積が 0. 5mm2以下であって、高い臨界電流密度を有することが確認さ れた。また、酸化物超電導線材の臨界電流密度をより高くするとともに交流損失をよ り低くする観点からは、本発明の酸化物超電導線材の製造方法において製造された 酸化物超電導線材の断面積において、フィラメントの 1本当たりの平均断面積が酸化 物超電導線材の断面積の 0. 2%以上 6%以下であることが好ましぐ 2%以上 6%以 下であることがより好ましい。 [0059] ここで、本発明の酸化物超電導線材の製造方法においては、圧延加工前の多芯 超電導線を捩じる工程を複数回行なうことが好ましい。この場合には、酸化物超電導 線材に含まれるフィラメントのツイストピッチをより小さくすることができ、ツイストピッチ を 8mm以下、より好ましくは 5mm以下とした場合には、上述したように、交流損失を さらに低減することができる頃向にある。
[0060] 図 19に、圧延加工前の多芯超電導線を捩じる工程を複数回行なう工程のフローチ ヤートの好ましい一例を示す。ここで、圧延加工前の多芯超電導線を伸線加工し、そ の後、軟化工程を経て、多芯超電導線が捩じられる。その後、再び、軟化工程を経て 、多芯超電導線が捩じられる。そして、再び、軟化工程が行なわれ、スキンパスを経 た後に、圧延加工がされる。なお、軟化工程は、たとえば、 200°C以上 300°C以下の 温度の大気下で 0. 5時間以上多芯超電導線を放置することにより行なわれる。また 、スキンパスは、多芯超電導線をたとえばダイスに通してその表面を平滑化する工程 である。
[0061] また、本発明の酸化物超電導線材の製造方法においては、酸化物超電導線材中 にバリア層を形成することが好ましい。この場合には交流損失が低減する傾向にあり 、特にフィラメントが捩れている場合にはその傾向はさらに大きくなる。ここで、ノ リア 層は、たとえば、表面にバリア層の形成材料が塗布された単芯超電導線を用いて酸 化物超電導線材を作製することによって、酸化物超電導線材を構成するフィラメント とマトリクスとの間に形成することができる。なお、本明細書においては、上記熱処理 前は単芯超電導線と表現し、上記熱処理後はフィラメントと表現している。
[0062] また、本発明の酸化物超電導線材の製造方法により得られた酸化物超電導線材の フィラメント中の酸化物超電導体の相対密度は 99%以上であることが好ましい。この 場合には臨界電流密度がさらに向上する傾向にある。
[0063] なお、上記の本発明の酸化物超電導線材 1および本発明の酸化物超電導線材の 製造方法によって製造された酸化物超電導線材はそれぞれその長手方向に直交す る断面の断面積が小さいことから、コンパクトな転位が可能となる。ここで、転位とは、 交流通電時の偏流対策として、たとえば図 20の模式図に示すように、酸化物超電導 線材 1の外側と内側とを反転させることである。その転位の手法としては、たとえば図 21の模式図に示すように、酸化物超電導線材 1をエッジワイズ方向に曲げる方法が ある。
[0064] 従来の酸化物超電導線材は、その長手方向に直交する断面の断面積が大きかつ たために、臨界電流密度を維持するためには、エッジワイズ方向の曲げ直径を 1000 mm程度にしか曲げることができなかった。しかし、本発明の酸化物超電導線材およ び本発明の酸化物超電導線材の製造方法によって製造された酸化物超電導線材 はそれぞれその長手方向に直交する断面の断面積が小さいことから、エッジワイズ方 向の曲げ直径を 500mm程度にすることができるために、よりコンパクトな転位が可能 となった。
[0065] また、本発明の酸化物超電導線材 1、その酸化物超電導線材 1を含む本発明の超 電導構造体 14および本発明の酸化物超電導線材の製造方法によって製造された 酸化物超電導線材はそれぞれその長手方向に直交する断面の断面積が小さいこと から、超電導ケーブルまたは超電導マグネットなどに用いた場合には、そのコンパクト 化および軽量化を図ることができる。
[0066] また、本発明の酸化物超電導線材、その酸化物超電導線材を含む本発明の超電 導構造体および本発明の酸化物超電導線材の製造方法によって製造された酸化物 超電導線材を含む超電導マグネットは、モータ電機子、冷凍機冷却型マグネットシス テムまたは MRIなどの製品に用いることができる。
[0067] なお、本発明に係る酸化物超電導線材および超電導構造体は交流損失を低減す ることができるため、本発明に係る酸化物超電導線材または超電導構造体を含む超 電導マグネットおよびその超電導マグネットを含むモータ電機子、冷凍機冷却型マグ ネットシステムまたは MRIなどは、これらを冷却する負荷を低減することができる傾向 にめ ·ο。
[0068] また、本発明に係る酸化物超電導線材および超電導構造体は断面積が小さく薄!/、 テープ状にすることができるため、本発明に係る酸化物超電導線材または超電導構 造体を含む超電導ケーブルにおいては、芯材への巻き付け時の歪みが減少し、臨 界電流量が低減しない傾向にある。
実施例 [0069] (実施例 1)
Bi O、 PbO、 SrCO、 CaCOおよび CuOを用いて、 Bi : Pb : Sr : Ca : Cu= 1 · 79 :
0. 4 : 1. 96 : 2. 18 : 3の組成比になるように、これらの粉末を混合した。この混合した 粉末に対して、加熱および粉砕を行ない、 Bi— 2223系酸化物超電導体粉末を含む 原料粉末を得た。そして、この原料粉末を外径 12mm、内径 10mmの第 1金属シー スとしての銀パイプ中に充填した。
[0070] この粉末が充填された銀パイプを直径 2mmになるまで伸線加工することによって 単芯超電導線を作製した。そして、単芯超電導線の表面に炭酸ストロンチウムからな るバリア層を塗布した。そして、バリア層が表面に塗布された単芯超電導線を外径 36 mm、内径 27mmの第 2金属シースとしての銀パイプ中に 91本収容した。次に、単芯 超電導線が収容された銀パイプを直径 0. 9mmになるまでさらに伸線加工して多芯 超電導線を作製した。
[0071] その後、多芯超電導線を 250°Cの雰囲気下で 1時間放置する軟化工程と軟化工程 後に多芯超電導線を捩じる工程とを、本実施例において得られる酸化物超電導線材 中のフィラメントのツイストピッチが 8mmとなるように交互に繰り返した。そして、その 多芯超電導線について、再度、 250°Cの雰囲気下で 1時間放置する軟化工程を行 ない、その後、スキンパスを経て圧延加工を行なった。
[0072] その後、圧延加工後の多芯超電導線について、 1回目の焼結を大気圧中で行ない 、さらに圧延加工を行なった後、 200気圧の圧力下で 850°Cで 50時間の熱処理を行 なうことにより、テープ状の酸化物超電導線材（実施例 1の酸化物超電導線材）を得 た。
[0073] この実施例 1の酸化物超電導線材の一部をその長手方向に直交する方向に切断 したところ、その断面は、銀からなるマトリクス中にフィラメントが埋設されており、それ ぞれのフィラメントはバリア層によって取り囲まれた構成となっていた。
[0074] そして、その断面の断面積を測定したところ、 0. 5mm2であった。また、その断面 において、フィラメント 1本当たりの平均断面積は、酸化物超電導線材全体の断面積 の 0. 2%であった。また、実施例 1の酸化物超電導線材を構成するフィラメントの平 均アスペクト比は 10よりも大き力、つた。 [0075] このようにして得られた実施例 1の酸化物超電導線材について、 77K (ケルビン）、 0T (テスラ）の条件下で臨界電流密度を測定した。その結果を表 1に示す。表 1に示 すように、実施例 1の酸化物超電導線材の臨界電流密度は l lkA/cm2であることが 確認された。
[0076] また、実施例 1の酸化物超電導線材につ!/、て、交流損失を測定した。その結果を 表 1に示す。表 1に示すように、実施例 1の酸化物超電導線材の交流損失は、 15 μ ] /A/m/cycleであることが確認された。
[0077] (実施例 2)
直径 3. 8mmの単芯超電導線を 37本収容することによって、フィラメント 1本当たり の平均断面積を酸化物超電導線材全体の断面積の 1 %となるように調整したこと以 外は実施例 1と同一の方法および同一の条件で実施例 2の酸化物超電導線材を作
； ^^し/
[0078] この実施例 2の酸化物超電導線材の一部をその長手方向に直交する方向に切断 したところ、その断面は、銀からなるマトリクス中にフィラメントが埋設されており、それ ぞれのフィラメントはバリア層によって取り囲まれた構成となっていた。
[0079] そして、その断面の断面積を測定したところ、 0. 5mm2であった。また、実施例 2の 酸化物超電導線材を構成するフィラメントの平均アスペクト比は 10よりも大き力 た。
[0080] そして、実施例 2の酸化物超電導線材について、実施例 1と同一の方法および同 一の条件で、臨界電流密度および交流損失をそれぞれ測定した。その結果を表 1に 示す。表 1に示すように、実施例 2の酸化物超電導線材の臨界電流密度は 12kA/c m2であり、交流損失は 14 j/A/m/cycleであった。
[0081] (実施例 3)
直径 5. 3mmの単芯超電導線を 19本収容することによって、フィラメント 1本当たり の平均断面積を酸化物超電導線材全体の断面積の 2%となるように調整したこと以 外は実施例 1と同一の方法および同一の条件で実施例 3の酸化物超電導線材を作
； ^^し/
[0082] この実施例 3の酸化物超電導線材の一部をその長手方向に直交する方向に切断 したところ、その断面は、銀からなるマトリクス中にフィラメントが埋設されており、それ ぞれのフィラメントはバリア層によって取り囲まれた構成となっていた。
[0083] そして、その断面の断面積を測定したところ、 0. 5mm2であった。また、実施例 3の 酸化物超電導線材を構成するフィラメントの平均アスペクト比は 10よりも大き力 た。
[0084] そして、実施例 3の酸化物超電導線材について、実施例 1と同一の方法および同 一の条件で、臨界電流密度および交流損失をそれぞれ測定した。その結果を表 1に 示す。表 1に示すように、実施例 3の酸化物超電導線材の臨界電流密度は 13kA/c m2であり、交流損失は 11 j/A/m/cycleであった。
[0085] (実施例 4)
直径 8. 5mmの単芯超電導線を 7本収容することによって、フィラメント 1本当たりの 平均断面積を酸化物超電導線材全体の断面積の 6%となるように調整したこと以外 は実施例 1と同一の方法および同一の条件で実施例 4の酸化物超電導線材を作製 した。
[0086] この実施例 4の酸化物超電導線材の一部をその長手方向に直交する方向に切断 したところ、その断面は、銀からなるマトリクス中にフィラメントが埋設されており、それ ぞれのフィラメントはバリア層によって取り囲まれた構成となっていた。
[0087] そして、その断面の断面積を測定したところ、 0. 5mm2であった。また、実施例 4の 酸化物超電導線材を構成するフィラメントの平均アスペクト比は 10よりも大き力 た。
[0088] そして、実施例 4の酸化物超電導線材について、実施例 1と同一の方法および同 一の条件で、臨界電流密度および交流損失をそれぞれ測定した。その結果を表 1に 示す。表 1に示すように、実施例 4の酸化物超電導線材の臨界電流密度は 12kA/c m2であり、交流損失は 10 j/A/m/cycleであった。
[0089] (比較例 1)
直径 1. 7mmの単芯超電導線を 127本収容することによって、フィラメント 1本当たり の平均断面積を酸化物超電導線材全体の断面積の 0. 15%となるように調整したこ と以外は実施例 1と同一の方法および同一の条件で比較例 1の酸化物超電導線材 を作製した。
[0090] この比較例 1の酸化物超電導線材の一部をその長手方向に直交する方向に切断 したところ、その断面は、銀からなるマトリクス中にフィラメントが埋設されており、それ ぞれのフィラメントはバリア層によって取り囲まれた構成となっていた。
[0091] そして、その断面の断面積を測定したところ、 0. 5mm2であった。また、比較例 1の 酸化物超電導線材を構成するフィラメントの平均アスペクト比は 10よりも大き力 た。
[0092] そして、比較例 1の酸化物超電導線材について、実施例 1と同一の方法および同 一の条件で、臨界電流密度および交流損失をそれぞれ測定した。その結果を表 1に 示す。表 1に示すように、比較例 1の酸化物超電導線材の臨界電流密度は 5kA/c m2であり、交流損失は 24 j/A/m/cycleであった。
[0093] (比較例 2)
外径 36mm、内径 27mmの第 2金属シースを用いてフィラメント 1本当たりの平均断 面積を酸化物超電導線材全体の断面積の 6. 5%となるように調整したこと以外は実 施例 4と同一の方法および同一の条件で比較例 2の酸化物超電導線材を作製した。
[0094] この比較例 2の酸化物超電導線材の一部をその長手方向に直交する方向に切断 したところ、その断面は、銀からなるマトリクス中にフィラメントが埋設されており、それ ぞれのフィラメントはバリア層によって取り囲まれた構成となっていた。
[0095] そして、その断面の断面積を測定したところ、 0. 5mm2であった。また、比較例 2の 酸化物超電導線材を構成するフィラメントの平均アスペクト比は 10よりも大き力 た。
[0096] そして、比較例 2の酸化物超電導線材について、実施例 1と同一の方法および同 一の条件で、臨界電流密度および交流損失をそれぞれ測定した。その結果を表 1に 示す。表 1に示すように、比較例 2の酸化物超電導線材の臨界電流密度は 6kA/c m2であり、交流損失は 22 j/A/m/cycleであった。
[0097] [表 1]
実施例 1 実施例 2 実施例 3 実施例 4 比較例 1 比較例 2 酸化物超電導体の
Bi-2223 Bi-2223 Bi-2223 Bi-2223 Bi-2223 Bi-2223 種類
酸化物超電導体線
0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 材の断面積 (nm2)
酸化物超電導体線
材の断面積に対す
るフイラ tント 1 本当た 0.2 1 2 6 0.15 6.5 リの平均断面積の
割合 (%)
ァスへ。ゥト比 10< 10ぐ 10< 10< 10ぐ 10< ッイス k'ツチ (匪） 8 8 8 8 8 8
'、'リア層の有無 有 有 有 有 有 有 臨 界 電流密 度
11 12 13 12 5 6
(kA/cm2)
交流損失
15 14 11 10 24 22
( μ J/A/m/cyc I e)
[0098] 表 1に示すように、 Bi— 2223系酸化物超電導体を含むフィラメントが銀からなるマト リクス中に埋め込まれており、酸化物超電導線材の長手方向に直交する断面の断面 積が 0.5mm2以下であって、酸化物超電導線材の長手方向に直交する断面におい てフィラメントの 1本当たりの平均断面積が酸化物超電導線材全体の断面積の 0.2 %以上 6%以下の範囲にある実施例;!〜 4の酸化物超電導線材は、酸化物超電導 線材の長手方向に直交する断面においてフィラメントの 1本当たりの平均断面積がそ れぞれ酸化物超電導線材全体の断面積の 0.15% (比較例 1)、 6.5% (比較例 2)と なっている比較例;!〜 2の酸化物超電導線材と比べて、臨界電流密度を高くすること ができるとともに、交流損失を低減できることがわかる。
[0099] また、酸化物超電導線材の長手方向に直交する断面においてフィラメントの 1本当 たりの平均断面積が酸化物超電導線材全体の断面積の 2%以上 6%以下の範囲に ある実施例 3〜4の酸化物超電導線材は、特に、臨界電流密度を高くすることができ るとともに交流損失も低減できることがわかる。
[0100] (実施例 5)
実施例 1と同一の方法および同一の条件で、 Bi— 2223系酸化物超電導体粉末を 含む原料粉末を得た。そして、この原料粉末を構成する Bi— 2223系酸化物超電導 体粉末以外の非超電導体粉末の粒径について調査したところ、粒径 2 m以下の非 超電導体粉末が原料粉末を構成する非超電導体粉末全体の個数の 95%以上を占 めていることが確認された。
[0101] 次に、この原料粉末を外径 12mm、内径 10mmの第 1金属シースとしての銀パイプ 中に充填した。
[0102] この銀パイプ中に充填された粉末を 2mmまで伸線加工することによって単芯超電 導線を作製した。そして、単芯超電導線の表面に炭酸ストロンチウムからなるバリア層 を塗布した。そして、バリア層が表面に塗布された単芯超電導線を外径 36mm、内 径 27mmの第 2金属シースとしての銀パイプ中に 91本収容した。次に、単芯超電導 線が収容された銀パイプを直径 0. 9mmになるまでさらに伸線加工して多芯超電導 線を作製した。ここで、多芯超電導線における単芯超電導線の断面積の変動係数で ある COVについて調査したところ、 COVは 15%以下であることが確認された。
[0103] その後、多芯超電導線を 250°Cの雰囲気下で 1時間放置する軟化工程と軟化工程 後に多芯超電導線を捩じる工程とを、本実施例において得られる酸化物超電導線材 中のフィラメントのツイストピッチが 8mmになるまで交互に繰り返した。そして、その多 芯超電導線について、再度、 250°Cの雰囲気下で 1時間放置する軟化工程を行な い、その後、スキンパスを経て圧延加工を行なった。ここで、圧延加工は、圧延圧下 率が 82%以下とされた。
[0104] その後、圧延加工後の多芯超電導線について、 200気圧の圧力下で 850°Cで 50 時間の熱処理を行なうことにより、テープ状の酸化物超電導線材（実施例 5の酸化物 超電導線材)を得た。
[0105] この実施例 5の酸化物超電導線材の一部をその長手方向に直交する方向に切断 したところ、その断面は、銀からなるマトリクス中にフィラメントが埋設されており、それ ぞれのフィラメントはバリア層によって取り囲まれた構成となっていた。また、その断面 の断面積を測定したところ、 0. 5mm2であった。
[0106] このようにして得られた実施例 5の酸化物超電導線材について、実施例 1と同一の 方法および同一の条件で、臨界電流密度および交流損失をそれぞれ測定した。そ の結果、実施例 5の酸化物超電導線材の臨界電流密度は 10kA/Cm2以上であり、 交流損失は 15〃 j/A/m/cycleであった。
[0107] (実施例 6〜； 12) Bi O、 PbO、 SrCO、 CaCOおよび CuOを用いて、 Bi : Pb : Sr : Ca : Cu= 1 · 79 :
0. 4 : 1. 96 : 2. 18 : 3の組成比になるように、これらの粉末を混合した。この混合した 粉末に対して、加熱および粉砕を行ない、 Bi— 2223系酸化物超電導体粉末を含む 原料粉末を得た。そして、この原料粉末を外径 12mm、内径 10mmの第 1金属シー スとしての銀パイプ中に充填した。
[0108] この粉末が充填された銀パイプを直径 1. 5mmになるまで伸線加工することによつ て単芯超電導線を作製した。そして、単芯超電導線の表面に炭酸ストロンチウムから なるバリア層を塗布した。そして、バリア層が表面に塗布された単芯超電導線を外径 12mm,内径 9mmの第 2金属シースとしての銀パイプ中に 19本収容した。次に、単 芯超電導線が収容された銀パイプを直径 0. 5mmになるまでさらに伸線加工して多 芯超電導線を作製した。
[0109] その後、一部の多芯超電導線について 250°Cの雰囲気下で 1時間放置する軟化 工程と軟化工程後に多芯超電導線を捩じる工程とを交互に繰り返し、実施例 6〜； 12 の酸化物超電導線材中のフィラメントのツイストピッチが互いに異なるように、多芯超 電導線を複数作製した。
[0110] これらの多芯超電導線に対して 250°Cの雰囲気下で 1時間放置する軟化工程を行 ない、その後、スキンパスを経て圧延加工を行なった。その後、圧延加工後の多芯超 電導線について、 1回目の焼結を大気圧中で行ない、さらに圧延加工を行なった後 、 200気圧の圧力下で 850°Cで 50時間の熱処理を行なうことにより、表 2に示す構成 の実施例 6〜； 12のテープ状の酸化物超電導線材を得た。なお、実施例 12の酸化物 超電導線材につ!/、ては多芯超電導線の軟化工程および捩じる工程はされて!/、なレヽ ので表 2のツイストピッチの欄には記載がされて!/、な!/、。
[0111] ここで、実施例 6〜； 12の酸化物超電導線材の長手方向に直交する断面は、銀から なるマトリクス中にフィラメントが埋設されており、それぞれのフィラメントはバリア層に よって取り囲まれた構成となっていた。
[0112] また、実施例 6〜； 12の酸化物超電導線材の断面の断面積は 0. 3mm2であった。ま た、その断面において、フィラメント 1本当たりの平均断面積は、酸化物超電導線材 全体の断面積の 1 %であった。また、実施例 6〜； 12の酸化物超電導線材を構成する フィラメントの平均アスペクト比は 10よりも大きかった。
[0113] そして、実施例 6〜； 12の酸化物超電導線材について、実施例 1と同一の方法およ び同一の条件で、臨界電流密度および交流損失をそれぞれ測定した。その結果を 表 2に示す。
[0114] [表 2]
Figure imgf000024_0001
[0115] 表 2に示すように、ツイストピッチ力 mm以下である実施例 6〜9の酸化物超電導線 材は、ツイストピッチが 8mmよりも大きい実施例 10〜； 12の酸化物超電導線材と比べ て、交流損失が低減できてレ、ることが確認された。
[0116] また、ツイストピッチが 5mm以下である実施例 6〜8の酸化物超電導線材は、ッイス トピッチが 8mmよりも大きい実施例 9〜； 12の酸化物超電導線材と比べて、交流損失 が低減できて!/、ることが確認された。
[0117] (比較例 3〜8)
Bi O、 PbO、 SrCO、 CaCOおよび CuOを用いて、 Bi : Pb： Sr： Ca： Cu= 1 · 79 :
0. 4 : 1. 96 : 2. 18 : 3の組成比になるように、これらの粉末を混合した。この混合した 粉末に対して、加熱および粉砕を行ない、 Bi— 2223系酸化物超電導体粉末を含む 原料粉末を得た。そして、この原料粉末を外径 12mm、内径 10mmの第 1金属シー スとしての銀パイプ中に充填した。
[0118] この粉末が充填された銀パイプを直径 2mmになるまで伸線加工することによって 単芯超電導線を作製した。そして、単芯超電導線の表面に炭酸ストロンチウムからな るバリア層を塗布した。そして、バリア層が表面に塗布された単芯超電導線を外径 12 mm、内径 9mmの第 2金属シースとしての銀パイプ中に 19本収容した。次に、単芯 超電導線が収容された銀パイプを直径 1. 8mmになるまでさらに伸線加工して多芯 超電導線を作製した。
[0119] その後、一部の多芯超電導線について 250°Cの雰囲気下で 1時間放置する軟化 工程と軟化工程後に多芯超電導線を捩じる工程とを交互に繰り返し、比較例 3〜8の 酸化物超電導線材中のフィラメントのツイストピッチが互いに異なるように多芯超電導 線を複数作製した。このとき、ツイストピッチを 8mm以下にしょうとすると断線が多発し て加工できなかった。
[0120] 加工ができた多芯超電導線に対して 250°Cの雰囲気下で 1時間放置する軟化工 程を行ない、その後、スキンパスを経て圧延加工を行なった。その後、圧延加工後の 多芯超電導線について、 1回目の焼結を大気圧中で行ない、さらに圧延加工を行な つた後、 200気圧の圧力下で 850°Cで 50時間の熱処理を行なうことにより、表 3に示 す構成の比較例 6〜8のテープ状の酸化物超電導線材を得た。なお、比較例 3〜5 のテープ状の酸化物超電導泉材は、上記の捩じり加工において断線が多発したた めに作製することができなかった。また、比較例 8の酸化物超電導線材については多 芯超電導線の軟化工程および捩じる工程はされてレ、な!/、ので表 3のツイストピッチの 欄には記載がされていない。
[0121] ここで、比較例 6〜8の酸化物超電導線材の長手方向に直交する断面は、銀からな るマトリクス中にフィラメントが埋設されており、それぞれのフィラメントはバリア層によつ て取り囲まれた構成となっていた。
[0122] また、比較例 6〜8の酸化物超電導線材の断面の断面積は 0. 8mm2であった。ま た、その断面において、フィラメント 1本当たりの平均断面積は、酸化物超電導線材 全体の断面積の 1 %であった。
[0123] そして、比較例 6〜8の酸化物超電導線材について、実施例 1と同一の方法および 同一の条件で、臨界電流密度および交流損失をそれぞれ測定した。その結果を表 3 に示す。なお、比較例 3〜5の酸化物超電導線材は作製できなかったために臨界電 流密度および交流損失は測定できなかった。
[0124] [表 3]
Figure imgf000026_0001
[0125] 表 3に示すように、比較例 6〜8の酸化物超電導線材は、実施例;!〜 12の酸化物超 電導泉材と比べて交流損失が大きくなつていることが確認された。
[0126] (実施例 13〜； 18) 単芯超電導線の表面に炭酸ストロンチウムからなるバリア層を塗布しなかったこと以 外は実施例 1と同一の方法および同一の条件でツイストピッチが互いに異なる実施 例 13〜； 18の酸化物超電導線材を作製した。なお、実施例 18の酸化物超電導線材 につ!/、ては多芯超電導線の軟化工程および捩じる工程はされて!/、な!/、ので表 4のッ イストビツチの欄には記載がされていない。
[0127] ここで、実施例 13〜18の酸化物超電導線材の長手方向に直交する断面は、銀か らなるマトリクス中にフィラメントが埋設されている力 それぞれのフィラメントはバリア 層によって取り囲まれて!/、な!/、構成となって!/、た。
[0128] また、実施例 13〜； L 8の酸化物超電導線材の断面の断面積は 0. 5mm2であった。
また、その断面において、フィラメント 1本当たりの平均断面積は、酸化物超電導線材 全体の断面積の 1 %であった。また、実施例 13〜； L 8の酸化物超電導線材を構成す るフィラメントの平均アスペクト比は 10よりも大きかった。
[0129] そして、実施例 13〜； 18の酸化物超電導線材について、実施例 1と同一の方法およ び同一の条件で、臨界電流密度および交流損失をそれぞれ測定した。その結果を 表 4に示す。
[0130] [表 4]
Figure imgf000027_0001
表 4に示すように、ツイストピッチ力 mm以下である実施例 13〜； 14の酸化物超電 導線材は、ツイストピッチが 8mmよりも大きい実施例 15〜； 18の酸化物超電導線材と 比べて、交流損失が大きく低減できて!/、ることが確認された。
[0132] (実施例 19)
実施例 1の酸化物超電導線材の表面にポリイミド系のテープをハーフラップで巻き つけたものを実施例 19の酸化物超電導線材とした。そして、実施例 19の酸化物超 電導線材の全長にわたって上記のテープで絶縁されて!/、ることを確認した後、パン ケーキコィノレを作製した。
[0133] 従来におレ、ては、パンケーキコイルの作製の際、酸化物超電導線材間の絶縁性確 保のために絶縁シートを酸化物超電導線材と共に巻!/、て絶縁性を確保して!/、た。し 力、しながら、実施例 19の酸化物超電導線材はその表面にポリイミド系のテープがハ 一フラップで巻きつけられているために絶縁シートを酸化物超電導線材と共に巻く必 要がなぐ作業性が著しく向上した。
[0134] (実施例 20)
実施例 1の酸化物超電導線材の主面（最も面積の大きい表面）の両面にその長手 方向に沿って銅テープを貼り付けたものを実施例 20の酸化物超電導線材とした。
[0135] 実施例 20の酸化物超電導線材の引っ張り試験を実施したところ、実施例 1の酸化 物超電導線材の引っ張り強度の 1. 5倍以上となった。これにより、酸化物超電導線 材の強度によって規定されるコイル巻き線の張力の設計や、超電導ケーブルの引き 込み時の荷重設計に余裕が生じ、フレキシブルな設計ができるようになった。
[0136] (実施例 21)
実施例 1の酸化物超電導線材の主面の両面にその長手方向に沿って銅テープを 貝占り付けるとともに、銅テープの貼り付け後の酸化物超電導線材の主面の両面からポ リテトラフルォロエチレンからなる 2枚の絶縁テープを酸化物超電導線材の長手方向 に沿って貼り合わせたものを実施例 21の酸化物超電導線材とした。
[0137] そして、実施例 21の酸化物超電導線材の全長にわたって絶縁されているのを確認 した後、実施例 21の酸化物超電導線材について引っ張り試験を実施したところ、実 施例 1の酸化物超電導線材の弓 Iつ張り強度の 2倍以上となった。
[0138] (実施例 22)
実施例 19の酸化物超電導線材を 3本、エッジワイズ方向に曲げ径 1000mmで連 続的に曲げながら撚り合せて実施例 22の超電導構造体を作製した。実施例 22の超 電導構造体でソレノイドコイルを作製したところ、 3本の超電導構造体間の偏流が抑 制されていることをロゴスキーコイルで確認した。
[0139] 今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的な ものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許 請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべ ての変更が含まれることが意図される。
産業上の利用可能性
[0140] 本発明によれば、臨界電流密度を高くすることができるとともに交流損失を低くする ことができる酸化物超電導線材、そのような酸化物超電導線材を含む超電導構造体 、そのような酸化物超電導線材を製造することができる酸化物超電導線材の製造方 法、その酸化物超電導線材またはその酸化物超電導線材の製造方法により製造さ れた酸化物超電導線材を含む超電導ケーブルおよび超電導マグネットならびにその 超電導マグネットを含む製品を提供することができる。

Claims

請求の範囲
[1] Bi— 2223系酸化物超電導体を含むフィラメントの複数がマトリクス中に埋め込まれ てなるテープ状の酸化物超電導線材であって、
前記酸化物超電導線材の長手方向に直交する断面の断面積が 0. 5mm2以下で あり、
前記酸化物超電導線材の断面において、前記フィラメントの 1本当たりの平均断面 積が前記酸化物超電導線材の断面積の 0. 2%以上 6%以下であることを特徴とする 、酸化物超電導線材。
[2] 前記フィラメントの平均アスペクト比が 10よりも大きいことを特徴とする、請求項 1に 記載の酸化物超電導線材。
[3] 前記フィラメントは前記酸化物超電導線材の長手方向の中心軸を回転軸として旋 回しており、前記フィラメントの旋回するピッチであるツイストピッチが 8mm以下である ことを特徴とする、請求項 1または 2に記載の酸化物超電導線材。
[4] 前記ツイストピッチが 5mm以下であることを特徴とする、請求項 3に記載の酸化物 超電導線材。
[5] 前記フィラメントの間にノ リア層が形成されていることを特徴とする、請求項 1から 4 の!/、ずれかに記載の酸化物超電導線材。
[6] 前記マトリクスの表面上に金属テープを備えていることを特徴とする、請求項 1から 5 の!/、ずれかに記載の酸化物超電導線材。
[7] 前記マトリクスの表面上に絶縁被膜を備えていることを特徴とする、請求項 1から 5 の!/、ずれかに記載の酸化物超電導線材。
[8] 前記マトリクスの表面上に金属テープを備えるとともに、前記金属テープの表面上 に絶縁被膜を備えてレ、ることを特徴とする、請求項 1から 5の!/、ずれかに記載の酸化 物超電導線材。
[9] 請求項 7または 8に記載の酸化物超電導線材の複数が撚り合わされてなる超電導 構造体であって、エッジワイズ方向に曲げられた少なくとも 1本の酸化物超電導線材 が撚り合わされてなることを特徴とする、超電導構造体。
[10] 請求項 1から 5のいずれかに記載の酸化物超電導線材をテープ状の保護膜中に複 数含み、前記保護膜の対向する主面の両面にそれぞれ金属テープを備えている、 超電導構造体。
[11] 隣り合う前記酸化物超電導線材の間に前記保護膜よりも高抵抗の高抵抗体が設置 されていることを特徴とする、請求項 10に記載の超電導構造体。
[12] 請求項 1から 5の!/、ずれかに記載の酸化物超電導線材をテープ状の絶縁性保護 膜中に複数含む、超電導構造体。
[13] 第 1金属シース中に酸化物超電導体粉末および非超電導体粉末を含む原料粉末 を充填する工程と、
前記原料粉末が充填された前記第 1金属シースを伸線加工して単芯超電導線を 形成する工程と、
前記単芯超電導線の複数を第 2金属シース中に収容する工程と、
前記単芯超電導線が収容された前記第 2金属シースを伸線加工して多芯超電導 線を形成する工程と、
前記多芯超電導線を圧延加ェする工程と、
前記圧延加工後の前記多芯超電導線を熱処理する工程と、を含み、
前記原料粉末にぉレ、て粒径が 211 m以下の前記非超電導体粉末が前記非超電導 体粉末全体の個数の 95 %以上を占めており、
前記圧延加工前の前記多芯超電導線における前記単芯超電導線の断面積の変 動係数（COV)が 15%以下であり、
前記圧延加工における圧延圧下率が 82%以下であって、
前記熱処理は 200気圧以上の圧力下で行なわれることを特徴とする、酸化物超電 導線材の製造方法。
[14] 前記圧延加工前に前記多芯超電導線を捩じる工程を複数回行なうことを特徴とす る、請求項 13に記載の酸化物超電導線材の製造方法。
[15] 酸化物超電導線材中にバリア層を形成することを特徴とする、請求項 13または 14 に記載の酸化物超電導線材の製造方法。
[16] 請求項 1から 8のいずれかに記載の酸化物超電導線材、請求項 9から 12のいずれ かに記載の超電導構造体または請求項 13から 15のいずれかに記載の酸化物超電 導線材の製造方法により製造された酸化物超電導線材を含む、超電導ケーブル。
[17] 請求項 1から 8のいずれかに記載の酸化物超電導線材、請求項 9から 12のいずれ かに記載の超電導構造体または請求項 13から 15のいずれかに記載の酸化物超電 導線材の製造方法により製造された酸化物超電導線材を含む、超電導マグネット。
[18] 請求項 17に記載の超電導マグネットを含む、モータ電機子。
[19] 請求項 17に記載の超電導マグネットを含む、冷凍機冷却型マグネットシステム。
[20] 請求項 17に記載の超電導マグネットを含む、 MRI。
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