JP2000348548A - Ac superconducting wire and manufacture thereof - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a superconducting wire for alternating current of a structure having no dispersion barrier, consisting of Nb(niobium) etc., and capable of achieving a good property of wire drawing, having a critical current value equal to or greater than that of conventional suprconducting element wires, and further reducing AC loss as compared to the conventional superconducting element wire. SOLUTION: A superconducting element wire 1 is embedded in a multi-core superconducting wire structure, in which a plurality of superconductive filaments 7 consisting of superconductor of a niobium-titanium alloy are embedded in a matrix region 8, consisting of a copper alloy containing silicon and manganese. The copper alloy as the matrix region 8 contains a range of 2-4 wt.% silicon and a range of 0.5-1 wt.% manganese. The peripheral surfaces of the filaments 7 are in contact with the matrix region 8, and the diameter of each filament 7 lies in the range between 0.1-0.2 μm.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、交流用超電導線
に関し、特に、超電導変圧器、超電導発電機、超電導限
流器などの電力応用分野で使用される超電導線とその製
造方法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a superconducting wire for alternating current, and more particularly to a superconducting wire used in a power application field such as a superconducting transformer, a superconducting generator, a superconducting current limiter, and a method of manufacturing the same. .

【０００２】[0002]

【従来の技術】液体ヘリウム中で用いる合金系の交流用
超電導線として、超電導フィラメントの直径を１μｍ以
下に細径化し、銅合金からなる常電導マトリックス中に
超電導フィラメントが複数本埋込まれた交流用ニオブチ
タン（ＮｂＴｉ）超電導素線が開発されつつある。2. Description of the Related Art As an alloy superconducting wire for use in liquid helium, the diameter of a superconducting filament is reduced to 1 μm or less, and a plurality of superconducting filaments are embedded in a normal conducting matrix made of a copper alloy. Niobium Titanium (NbTi) superconducting element wires are being developed.

【０００３】一般に、超電導線を商用周波数の５０／６
０Ｈｚで用いるためには、印加される交流磁界下での交
流損失を低減する必要がある。交流損失は、超電導フィ
ラメントに発生するヒステリシス損失と、フィラメント
間に誘起される結合電流による結合損失と、常電導マト
リックスに発生する渦電流損失とに分けることができ
る。ヒステリシス損失は超電導フィラメントの直径に比
例するため、超電導フィラメントを細径化することによ
り低減することができる。一般に商用周波数にて使用す
る場合には、超電導フィラメントをサブミクロンのオー
ダーまで細径化する。結合損失は超電導フィラメントの
ツイストピッチの二乗に比例するため、結合損失を低減
するためにはツイストピッチを短くする必要がある。ツ
イストピッチは超電導素線の直径に依存するため、超電
導素線の直径を小さくする必要がある。一般に商用周波
数で使用することを目的とした交流用超電導素線の直径
は、０．３〜０．１ｍｍ程度となっている。また、常電
導マトリックスに高抵抗の銅合金を使用することによ
り、結合損失と渦電流損失の低減を図っている。In general, superconducting wires are connected to 50/6 of the commercial frequency.
For use at 0 Hz, it is necessary to reduce the AC loss under an applied AC magnetic field. The AC loss can be divided into a hysteresis loss occurring in the superconducting filament, a coupling loss due to a coupling current induced between the filaments, and an eddy current loss occurring in the normal conducting matrix. Since the hysteresis loss is proportional to the diameter of the superconducting filament, it can be reduced by reducing the diameter of the superconducting filament. Generally, when used at commercial frequencies, the diameter of the superconducting filament is reduced to the order of submicron. Since the coupling loss is proportional to the square of the twist pitch of the superconducting filament, it is necessary to shorten the twist pitch in order to reduce the coupling loss. Since the twist pitch depends on the diameter of the superconducting wire, it is necessary to reduce the diameter of the superconducting wire. Generally, the diameter of an AC superconducting element wire intended for use at a commercial frequency is about 0.3 to 0.1 mm. Further, by using a high-resistance copper alloy for the normal conducting matrix, the coupling loss and the eddy current loss are reduced.

【０００４】このように、商用周波数で用いるために交
流損失を低減するためにはマトリックスとして高抵抗の
銅合金を使用する必要があり、一般的には銅−ニッケル
（ＣｕＮｉ）合金が使用されている。銅−ニッケル合金
は、超電導フィラメントとしてのニオブチタン合金と押
出工程などの熱履歴により容易に反応し、ニオブチタン
合金からなる超電導フィラメントの表面に銅−チタン
（ＣｕＴｉ）などの化合物が生成する。これらの化合物
は延性に劣り、その後工程の伸線加工中に超電導フィラ
メントの断線や超電導素線の断線等のトラブルの原因と
なる。その結果、超電導線の製造歩留まりの低下や超電
導線の特性の劣化といった問題を引き起こす。As described above, it is necessary to use a high-resistance copper alloy as a matrix in order to reduce the AC loss for use at a commercial frequency. Generally, a copper-nickel (CuNi) alloy is used. I have. The copper-nickel alloy easily reacts with the niobium titanium alloy as the superconducting filament due to the heat history of the extrusion step or the like, and a compound such as copper-titanium (CuTi) is formed on the surface of the superconducting filament made of the niobium titanium alloy. These compounds are inferior in ductility and cause troubles such as disconnection of the superconducting filament and disconnection of the superconducting wire during the subsequent wire drawing. As a result, problems such as a reduction in the production yield of the superconducting wire and a deterioration in the characteristics of the superconducting wire are caused.

【０００５】一方、これらのトラブルを防止するため、
通常、工業的には１μｍ以下の直径を有する交流用ニオ
ブチタン超電導線を製造するために、たとえば、特公平
６−００３６９３号公報で提案されているように、ニオ
ブ（Ｎｂ）等のバリア材を配置する手法が用いられてい
る。このバリア材は超電導フィラメントの均一加工を阻
害する上記の化合物の形成を防止するために配置され
る。ＮｂＴｉ合金からなる超電導フィラメントとＣｕＮ
ｉ合金からなるマトリックスとの間にＮｂ材を拡散バリ
アとして配置し、化合物の生成を抑制する技術が一般的
に用いられる。このように、超電導フィラメントの周り
をＣｕＮｉ／Ｎｂ／ＮｂＴｉの層構造にすることによ
り、伸線加工が良好であり、かつ超電導特性の高い交流
用ＮｂＴｉ超電導線が開発されている。On the other hand, in order to prevent these troubles,
Normally, in order to industrially manufacture a niobium titanium superconducting wire having a diameter of 1 μm or less, a barrier material such as niobium (Nb) is arranged as proposed in Japanese Patent Publication No. 6-003693. Is used. This barrier material is arranged to prevent the formation of the above-mentioned compound which hinders uniform processing of the superconducting filament. Superconducting filament made of NbTi alloy and CuN
A technique of arranging a Nb material as a diffusion barrier between a matrix made of an i-alloy and suppressing generation of a compound is generally used. As described above, by forming a layer structure of CuNi / Nb / NbTi around the superconducting filament, an NbTi superconducting wire for AC which has good wire drawing and high superconductivity has been developed.

【０００６】[0006]

【発明が解決しようとする課題】交流用超電導線には交
流損失を低減することが最も要求されている。実際に交
流用超電導線を機器に適用するためには極限まで交流損
失を低減した線材の開発が要求されている。It is the most demanded for the superconducting wire for AC to reduce the AC loss. In order to actually apply AC superconducting wires to equipment, it is required to develop a wire rod with reduced AC loss to the utmost.

【０００７】上述のようにＮｂからなる拡散バリアを設
けることにより、化合物の生成を抑制し、生産性に優れ
た、超電導特性の高い交流用超電導線を製造することが
できる。しかしながら、拡散バリアとして設けられるＮ
ｂは、超電導線が使用される液体ヘリウム温度（４．２
Ｋ）では超電導状態となるため、拡散バリアとして使用
するＮｂ自体に交流損失が生じ、超電導線全体としての
交流損失が大きくなる。このため、実際に交流用超電導
線を機器に適用する場合を考えると、交流損失による発
熱のため、機器の安定性が低下するとともに、液体ヘリ
ウムの消費量が増加し、ランニングコストが高くなると
いう問題があった。By providing the diffusion barrier made of Nb as described above, the production of compounds can be suppressed, and an AC superconducting wire having excellent superconductivity and excellent productivity can be manufactured. However, N provided as a diffusion barrier
b is the liquid helium temperature at which the superconducting wire is used (4.2
In K), the superconducting state is established, so that Nb itself used as a diffusion barrier causes an AC loss, and the AC loss of the entire superconducting wire increases. For this reason, when considering the case where an AC superconducting wire is actually applied to a device, the heat generated by the AC loss reduces the stability of the device, increases the consumption of liquid helium, and increases the running cost. There was a problem.

【０００８】そこで、この発明の目的は、Ｎｂ等からな
る拡散バリアを有しない構造で、良好な伸線加工性を実
現するとともに、従来の交流用超電導線と同等以上の臨
界電流特性を有し、かつ従来の超電導線に比べてさらに
交流損失を低減することが可能な交流用超電導線とその
製造方法を提供することである。Accordingly, an object of the present invention is to realize a good drawability with a structure having no diffusion barrier made of Nb or the like and to have a critical current characteristic equal to or higher than that of a conventional superconducting wire for AC. Another object of the present invention is to provide an AC superconducting wire capable of further reducing AC loss as compared with a conventional superconducting wire, and a method for manufacturing the same.

【０００９】[0009]

【課題を解決するための手段】この発明に従った交流用
超電導線は、シリコンとマンガンを含む銅合金からなる
マトリックス中にニオブチタン合金の超電導体からなる
フィラメントが複数本埋込まれた多芯超電導線構造を備
える。上記のマトリックスは、シリコンを２重量％以
上、４重量％以下、マンガンを０．５重量％以上、１重
量％以下含む銅合金からなる。フィラメントの外周面は
マトリックスに接触している。フィラメントの直径は
０．１μｍ以上、０．２μｍ以下である（請求項１）。The alternating current superconducting wire according to the present invention is a multi-core superconducting wire in which a plurality of filaments made of a niobium titanium alloy superconductor are embedded in a matrix made of a copper alloy containing silicon and manganese. It has a line structure. The matrix is made of a copper alloy containing 2% by weight or more and 4% by weight or less of silicon and 0.5% by weight or more and 1% by weight or less of manganese. The outer peripheral surface of the filament is in contact with the matrix. The diameter of the filament is 0.1 μm or more and 0.2 μm or less (claim 1).

【００１０】好ましくは、本発明の交流用超電導線にお
いて、フィラメントの間隔が０．０９μｍ以上、０．２
μｍ以下である（請求項２）。Preferably, in the alternating current superconducting wire of the present invention, the distance between filaments is not less than 0.09 μm and not more than 0.29 μm.
μm or less (claim 2).

【００１１】また、この発明の交流用超電導線では、フ
ィラメントの間隔の直径に対する比率が１以上、１．５
以下であるのが好ましい（請求項３）。Further, in the AC superconducting wire of the present invention, the ratio of the distance between the filaments to the diameter is 1 or more and 1.5 or more.
The following is preferable (claim 3).

【００１２】この発明の交流用超電導線の直径は０．１
５ｍｍ以上、０．３ｍｍ以下であるのが好ましい（請求
項４）。The diameter of the AC superconducting wire of the present invention is 0.1
It is preferable that it is 5 mm or more and 0.3 mm or less (claim 4).

【００１３】この発明の交流用超電導線は、その直径の
８倍以上、１２倍以下のピッチでツイストされているの
が好ましい（請求項５）。The alternating current superconducting wire of the present invention is preferably twisted at a pitch of not less than 8 times and not more than 12 times its diameter (claim 5).

【００１４】この発明の交流用超電導線に配置される安
定化銅のニオブチタン合金に対する体積含有率は１以
上、１．５以下であるのが好ましい（請求項６）。The volume content of the stabilized copper to the niobium titanium alloy disposed in the AC superconducting wire of the present invention is preferably 1 or more and 1.5 or less (claim 6).

【００１５】上記の安定化銅は、フィラメントが埋込ま
れたマトリックスを構成する銅合金と同一の組成の合金
によって複数本の線部分に分割され、その分割された安
定化銅の線部分の外径が１０μｍ以下であるのが好まし
い（請求項７）。The above stabilized copper is divided into a plurality of wire portions by an alloy having the same composition as the copper alloy constituting the matrix in which the filament is embedded, and the outside of the divided stabilized copper wire portions is divided. The diameter is preferably 10 μm or less (claim 7).

【００１６】また、この発明の交流用超電導線において
は、ニオブチタン合金の体積含有率が１０％以上である
のが好ましい（請求項８）。In the AC superconducting wire of the present invention, it is preferable that the niobium titanium alloy has a volume content of 10% or more.

【００１７】上述の構成を実現するために、本発明の交
流用超電導線はダブルスタック法により製造されるのが
好ましい（請求項９）。In order to realize the above configuration, the AC superconducting wire of the present invention is preferably manufactured by a double stack method.

【００１８】また、本発明の交流用超電導線の製造方法
としては、加工度が３以上、４以下で塑性加工するステ
ップの間に中間軟化熱処理するステップを介在させるこ
とが好ましい（請求項１０）。In the method of manufacturing an AC superconducting wire according to the present invention, it is preferable that a step of intermediate softening heat treatment is interposed between the steps of plastic working at a workability of 3 or more and 4 or less. .

【００１９】上記の中間軟化熱処理の温度条件は３００
℃以上、５００℃以下であるのが好ましい（請求項１
１）。The temperature condition for the above intermediate softening heat treatment is 300
It is preferable that the temperature is not lower than 500C and not higher than 500C.
1).

【００２０】さらに、本発明の交流用超電導線の製造方
法としては、ツイスト加工の直前に軟化熱処理するのが
好ましい（請求項１２）。Further, in the method of manufacturing an AC superconducting wire of the present invention, it is preferable to perform a softening heat treatment immediately before the twist processing.

【００２１】上記のツイスト加工直前の軟化熱処理の温
度条件は３００℃以上、４００℃以下であるのが好まし
い（請求項１３）。It is preferable that the temperature condition of the softening heat treatment immediately before the twist processing is not less than 300 ° C. and not more than 400 ° C. (claim 13).

【００２２】[0022]

【発明の実施の形態】本発明は、交流損失の低減が要求
される交流用超電導線において、マトリックスの材質、
超電導フィラメントの直径、超電導フィラメント間の間
隔、安定化銅の比率、安定化銅の線部分の直径、ツイス
トピッチ等の交流用超電導線の諸元を規定し、さらには
スタック方法や中間軟化熱処理等の製造方法の条件を規
定することにより、従来の交流用ＮｂＴｉ超電導線では
必須であったＮｂ等からなる拡散バリアを有しない構造
で良好な伸線加工性を実現することができるとともに、
従来の交流用超電導線に比べてさらに交流損失を低減す
ることができる、という本願発明者らの知見に基づくも
のである。以下、本発明に従った交流用超電導線の好ま
しい具体的な実施の形態について説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention relates to a superconducting wire for AC in which a reduction in AC loss is required.
Defines the superconducting filament diameter, the spacing between superconducting filaments, the ratio of stabilized copper, the diameter of the stabilized copper wire, the twist pitch, and other specifications of the superconducting wire for alternating current, as well as the stacking method and intermediate softening heat treatment. By defining the conditions of the manufacturing method, it is possible to realize good drawability with a structure having no diffusion barrier made of Nb or the like, which is essential in a conventional NbTi superconducting wire for AC.
It is based on the knowledge of the present inventors that the AC loss can be further reduced as compared with the conventional superconducting wire for AC. Hereinafter, preferred specific embodiments of the AC superconducting wire according to the present invention will be described.

【００２３】本発明者は、まず、シリコンとマンガンを
含む銅合金からなるマトリックス中にニオブチタン合金
の超電導体からなるフィラメントが複数本埋込まれた多
芯超電導線において、マトリックスがシリコンを２重量
％以上、４重量％以下、マンガンを０．５重量％以上、
１重量％以下含む銅合金であること、マトリックスとフ
ィラメントとの間にＮｂ等からなる拡散バリアを有しな
い構造であること、すなわちフィラメントの外周面がマ
トリックスに接触していること、フィラメントの直径を
０．１μｍ以上、０．２μｍ以下にすること、により、
良好な伸線加工性を有し、高い臨界電流密度（Ｊｃ）を
有し、さらに交流損失を低減することができることを見
出した。これは、マトリックスに含まれるシリコンがフ
ィラメントとマトリックスとの界面における拡散反応の
抑制に寄与することによるものである。したがって、従
来の交流用超電導線においては化合物の形成を防止する
ために必須であったＮｂ等からなる拡散バリアがない構
造においても、上記のシリコンによる拡散反応の抑制効
果により、良好な伸線加工性をもたらすことができる。The inventor of the present invention has set forth a multi-core superconducting wire in which a plurality of filaments made of a superconductor of a niobium titanium alloy are embedded in a matrix made of a copper alloy containing silicon and manganese. Not less than 4% by weight, manganese not less than 0.5% by weight,
A copper alloy containing 1% by weight or less, a structure having no diffusion barrier made of Nb or the like between the matrix and the filament, that is, the outer peripheral surface of the filament is in contact with the matrix, and the diameter of the filament is reduced. By making it 0.1 μm or more and 0.2 μm or less,
It has been found that it has good wire drawing workability, has a high critical current density (Jc), and can further reduce AC loss. This is because silicon contained in the matrix contributes to suppression of a diffusion reaction at the interface between the filament and the matrix. Therefore, even in a structure without a diffusion barrier made of Nb or the like, which is essential for preventing the formation of a compound in the conventional superconducting wire for AC, the above-described effect of suppressing the diffusion reaction by silicon enables good wire drawing. Can bring about sex.

【００２４】また、マトリックス中におけるシリコンの
含有率を２重量％以上、４重量％以下にすることによ
り、伸線加工性を劣化させることなく、マトリックスの
高抵抗化を実現することができ、交流損失の低減を達成
することができる。シリコンの含有率が２重量％未満で
は、マトリックスの抵抗が低いため、交流損失の低減効
果が小さい。また、シリコンの含有率が４重量％を超え
ると、マトリックス自体の伸線加工性が劣化するため、
超電導線の伸線加工性も劣化することになる。Further, by setting the content of silicon in the matrix to 2% by weight or more and 4% by weight or less, it is possible to increase the resistance of the matrix without deteriorating the wire drawing workability. Loss reduction can be achieved. If the silicon content is less than 2% by weight, the resistance of the matrix is low and the effect of reducing the AC loss is small. Further, when the silicon content exceeds 4% by weight, the drawability of the matrix itself deteriorates,
The drawability of the superconducting wire also deteriorates.

【００２５】さらに、上記のようにマトリックス中にマ
ンガンを添加することにより、フィラメント間隔を狭め
た場合においてもフィラメントの電磁気的な結合を抑制
することができる。好ましくは、マトリックス中のマン
ガンの含有量を０．６重量％以上、０．９重量％以下に
することにより、伸線加工性を劣化させることなく、フ
ィラメントの電磁気的な結合を防止することができ、ヒ
ステリシス損失を低減することができる。Further, by adding manganese to the matrix as described above, the electromagnetic coupling of the filaments can be suppressed even when the distance between the filaments is reduced. Preferably, by controlling the content of manganese in the matrix to 0.6% by weight or more and 0.9% by weight or less, it is possible to prevent the electromagnetic coupling of the filaments without deteriorating the drawability. As a result, the hysteresis loss can be reduced.

【００２６】なお、上記の交流用超電導線において、好
ましくは、マトリックスが液体ヘリウム温度（４．２
Ｋ）において２×１０^-7Ω・ｍ以上の比抵抗を有し、か
つフィラメントの直径を０．１２μｍ以上、０．１６μ
ｍ以下にすることにより、上記の効果をさらに高めるこ
とができる。In the above AC superconducting wire, preferably, the matrix is a liquid helium temperature (4.2).
K), having a specific resistance of 2 × 10 ⁻⁷ Ω · m or more and a filament diameter of 0.12 μm or more and 0.16 μm or more.
By setting m or less, the above effect can be further enhanced.

【００２７】本発明の交流用超電導線では、フィラメン
トの間隔を０．０９μｍ以上、０．２μｍ以下にするの
が好ましく、さらに、０．１２μｍ以上、０．１６μｍ
以下にするのが好ましい。このようにフィラメントの間
隔を規定することにより、高い臨界電流値を確保すると
ともに、フィラメントの電磁気的な結合を抑制すること
ができる。このため、ヒステリシス損失をさらに低減す
ることができる。フィラメントの間隔が０．０９μｍよ
りも狭くなると、近接効果によりヒステリシス損失の増
大が生じる。また、フィラメントの間隔が０．２μｍよ
りも広くなると、超電導線に含まれるニオブチタン合金
の量が少なくなるため、超電導線自体の臨界電流値が大
きく低下してしまい、実用的ではなくなる。In the AC superconducting wire of the present invention, the distance between the filaments is preferably 0.09 μm or more and 0.2 μm or less, and more preferably 0.12 μm or more and 0.16 μm or less.
It is preferable to set the following. By defining the distance between the filaments as described above, a high critical current value can be ensured, and the electromagnetic coupling of the filaments can be suppressed. Therefore, the hysteresis loss can be further reduced. When the distance between the filaments is smaller than 0.09 μm, the hysteresis loss increases due to the proximity effect. On the other hand, if the distance between the filaments is larger than 0.2 μm, the amount of the niobium titanium alloy contained in the superconducting wire is reduced, and the critical current value of the superconducting wire itself is greatly reduced, which is not practical.

【００２８】さらに、本発明の超電導線において、フィ
ラメントの間隔の直径に対する比率が１以上、１．５以
下であるのが好ましく、１程度であるのがより好まし
い。このようにフィラメントの間隔の直径に対する比率
を規定することにより、伸線加工によるフィラメントの
不均一な変形を抑制することができ、ヒステリシス損失
をさらに低減することができる。Further, in the superconducting wire of the present invention, the ratio of the distance between filaments to the diameter is preferably 1 or more and 1.5 or less, more preferably about 1. By defining the ratio of the distance between the filaments to the diameter as described above, it is possible to suppress the non-uniform deformation of the filament due to the wire drawing, and to further reduce the hysteresis loss.

【００２９】この発明の交流用超電導線の直径を０．１
５ｍｍ以上、０．３ｍｍ以下にするのが好ましく、さら
に０．１５ｍｍ以上、０．２５ｍｍ以下にするのが好ま
しい。また、本発明の交流用超電導線は、その直径の８
倍以上、１２倍以下のピッチでツイストするのが好まし
く、１０倍以上、１２倍以下のピッチでツイストするの
がさらに好ましい。このように交流用超電導線の直径と
ツイストピッチを規定することにより、高い臨界電流値
を維持するとともに、結合損失をさらに低減することが
できる。なお、ツイストピッチを超電導線の直径の１０
倍以上、１２倍以下にするのは、長尺化を考慮するから
である。The AC superconducting wire of the present invention has a diameter of 0.1
It is preferably between 5 mm and 0.3 mm, and more preferably between 0.15 mm and 0.25 mm. The AC superconducting wire of the present invention has a diameter of 8 mm.
Twisting is preferably performed at a pitch of at least twice and at most 12 times, more preferably at a pitch of at least 10 times and at most 12 times. By defining the diameter and the twist pitch of the AC superconducting wire in this way, a high critical current value can be maintained and the coupling loss can be further reduced. Note that the twist pitch is set to 10
The reason why the length is set to be not less than twice and not more than 12 times is to consider elongation.

【００３０】さらに、本発明の超電導線に配置される安
定化銅のニオブチタン合金に対する体積比率を１以上、
１．５以下にすることにより、超電導素線の熱的な安定
性を高めることができ、交流磁界の下、または交流通電
時に交流損失による発熱が生じても速やかに熱拡散が行
なわれ、安定に電流を流すことが可能となる。Further, the volume ratio of the stabilized copper to the niobium titanium alloy arranged in the superconducting wire of the present invention is 1 or more,
By setting it to 1.5 or less, the thermal stability of the superconducting wire can be enhanced, and even if heat is generated due to AC loss under an AC magnetic field or when AC is applied, heat diffusion is performed quickly, and stable. Current can flow through the

【００３１】上記の安定化銅は、フィラメントが埋込ま
れたマトリックスを構成する銅合金と同一の組成の合金
によって複数本の線部分に分割され、その分割された安
定化銅の線部分の直径が１０μｍ以下であるのが好まし
く、５μｍ以上、９μｍ以下であるのがさらに好まし
い。このように安定化銅を構成することにより、良好な
伸線加工性を有し、渦電流損失の低減を図ることができ
る。The stabilized copper is divided into a plurality of wire portions by an alloy having the same composition as the copper alloy constituting the matrix in which the filament is embedded, and the diameter of the divided stabilized copper wire portions is determined. Is preferably 10 μm or less, more preferably 5 μm or more and 9 μm or less. By configuring the stabilized copper in this way, it is possible to obtain good drawing workability and reduce eddy current loss.

【００３２】また、本発明の交流用超電導線において、
ニオブチタン合金の体積含有率を１０％以上に設定する
ことにより、交流損失を低減することができるととも
に、高い臨界電流値を確保することが可能となる。Further, in the AC superconducting wire of the present invention,
By setting the volume content of the niobium titanium alloy to 10% or more, AC loss can be reduced and a high critical current value can be secured.

【００３３】本発明の交流用超電導線は、スタック加工
を２回繰返すダブルスタック法によって製造されるのが
好ましい。スタック加工を３回繰返すトリプルスタック
法では、マトリックスのニオブチタン合金に対する割合
が大きくなり、実質的に超電導線自体の臨界電流値が小
さくなるため好ましくない。また、スタック回数が増え
ると押出回数が増加することになり、超電導線に加わる
熱履歴回数も増加し、化合物の生成する割合も大きくな
り、伸線加工性と超電導線の特性の低下を引き起こすこ
とになる。したがって、スタック回数を２回以下にする
のが好ましい。The AC superconducting wire of the present invention is preferably manufactured by a double stack method in which stack processing is repeated twice. The triple stack method in which the stack processing is repeated three times is not preferable because the ratio of the matrix to the niobium titanium alloy increases and the critical current value of the superconducting wire itself substantially decreases. Also, as the number of stacks increases, the number of extrusions increases, the number of heat histories applied to the superconducting wire also increases, the rate of compound generation also increases, and the drawability and the properties of the superconducting wire are reduced. become. Therefore, it is preferable to reduce the number of times of stacking to two or less.

【００３４】また、シリコンとマンガンを含む銅合金で
は、塑性加工を加えれば加えるほど硬化が進行し、非常
にもろい状態となり、これ以上加工が不可能となる加工
硬化が生ずる。本発明の超電導線の製造方法では、ｌｎ
（Ｓｏ／Ｓ）［Ｓｏ：加工前の横断面積、Ｓ：加工後の
横断面積］で規定した加工度（ε）が４以下の塑性加工
が行なわれるごとに中間軟化熱処理を加えることによ
り、加工硬化に起因する断線等のトラブルを防止するこ
とができ、良好な伸線加工性を実現することができる。
なお、超電導線の特性、超電導線の製造容易性、納期の
短縮、製造コストの低減等の観点から、上記の軟化熱処
理の回数はできるだけ少ない方が好ましい。加工度が３
以上４以下の塑性加工が行なわれるごとに中間軟化熱処
理を加えるのが好ましい。In addition, in a copper alloy containing silicon and manganese, the more the plastic working is performed, the more the hardening progresses, the state becomes very brittle, and the work hardening that cannot be further processed occurs. In the method for manufacturing a superconducting wire according to the present invention, ln
(So / S) [So: cross-sectional area before processing, S: cross-sectional area after processing] The intermediate softening heat treatment is applied every time the plastic working with a working degree (ε) of 4 or less is performed. Troubles such as disconnection due to curing can be prevented, and good wire drawing workability can be realized.
The number of times of the softening heat treatment is preferably as small as possible from the viewpoints of the characteristics of the superconducting wire, the easiness of manufacturing the superconducting wire, the shortened delivery time, and the reduction of the manufacturing cost. Processing degree is 3
It is preferable to apply an intermediate softening heat treatment every time the plastic working of 4 or less is performed.

【００３５】上記の中間軟化熱処理の温度条件を３００
℃以上にすることにより、加工硬化したマトリックスを
軟化することができる。上記の温度を５００℃よりも高
くすると、化合物が生成することによる伸線加工性の劣
化と超電導線の特性の低下を招くため、上記の熱処理温
度は５００℃以下で行なわれるのが好ましい。したがっ
て、中間軟化熱処理の温度条件としては３００℃以上、
５００℃以下に規定するのが好ましい。The temperature condition of the intermediate softening heat treatment is set to 300
By setting the temperature to not less than ° C., the work-hardened matrix can be softened. If the temperature is higher than 500 ° C., the drawability of the wire due to the formation of the compound and the characteristics of the superconducting wire are reduced, so that the above heat treatment temperature is preferably performed at 500 ° C. or lower. Therefore, the temperature condition of the intermediate softening heat treatment is 300 ° C. or more,
It is preferable to set the temperature to 500 ° C. or lower.

【００３６】本発明の交流用超電導線の製造方法におい
ては、ツイスト加工の直前に軟化熱処理をするのが好ま
しい。このように軟化熱処理をすることにより、マトリ
ックス材料の捻回特性が向上し、より短いピッチでのツ
イスト加工が可能となり、超電導線の交流損失をさらに
低減することができる。In the method for manufacturing a superconducting wire for AC according to the present invention, it is preferable to perform a softening heat treatment immediately before the twisting. By performing the softening heat treatment in this manner, the twisting characteristics of the matrix material are improved, twist processing at a shorter pitch becomes possible, and AC loss of the superconducting wire can be further reduced.

【００３７】なお、ツイスト加工の直前ではフィラメン
トの直径はサブミクロンレベルに細径化されているた
め、塑性加工の途中に導入される中間軟化熱処理条件よ
りも低い温度で熱処理するのが好ましい。ツイスト加工
直前の軟化熱処理の温度条件を３００℃以上、４００℃
以下にすることにより、良好な捻回特性を実現すること
ができ、超電導線の特性の低下を抑制することが可能と
なる。Since the diameter of the filament is reduced to the submicron level immediately before the twisting, it is preferable to perform the heat treatment at a temperature lower than the condition of the intermediate softening heat treatment introduced during the plastic working. The temperature condition of the softening heat treatment immediately before the twist processing is 300 ° C. or more, 400 ° C.
By doing so, good torsion characteristics can be realized, and a decrease in the characteristics of the superconducting wire can be suppressed.

【００３８】以上のように、本発明の交流用超電導線に
おいては、ニオブチタン合金からなるフィラメントと銅
合金からなるマトリックスとの間にＮｂ等からなる拡散
バリアを配置しない構造で、良好な伸線加工性を有し、
従来の超電導線よりもさらに交流損失を低減することが
可能な交流用超電導線とその製造方法を提供することが
できる。As described above, the AC superconducting wire of the present invention has a structure in which a diffusion barrier made of Nb or the like is not arranged between a filament made of a niobium titanium alloy and a matrix made of a copper alloy, and has a good wire drawing process. Has the nature
It is possible to provide an AC superconducting wire capable of further reducing AC loss as compared with a conventional superconducting wire, and a method for manufacturing the same.

【００３９】[0039]

【実施例】（実施例１）交流用超電導線のマトリックス
として使用するために、シリコンの含有率を変えた銅−
シリコン合金を作製し、伸線加工性、機械的特性、電気
的特性の評価を行なった。作製した銅−シリコン合金
は、Ｃｕ−１．１重量％Ｓｉ合金、Ｃｕ−２．１重量％
Ｓｉ合金、Ｃｕ−３．４重量％Ｓｉ合金、Ｃｕ−４．５
重量％Ｓｉ合金の４種類である。なお、原材料として
は、無酸素銅と純シリコンを使用し、誘導加熱炉を用い
た真空溶解によって上記の合金を作製した。銅とシリコ
ン以外の不純物は０．０１重量％未満であった。切削加
工後の銅−シリコン合金のサンプルの直径は１０ｍｍで
あった。(Example 1) Copper having a different silicon content to be used as a matrix of an AC superconducting wire.
A silicon alloy was prepared and evaluated for wire drawing workability, mechanical properties, and electrical properties. The produced copper-silicon alloy is Cu-1.1 wt% Si alloy, Cu-2.1 wt%
Si alloy, Cu-3.4 wt% Si alloy, Cu-4.5
There are four types of Si alloys by weight. As the raw materials, oxygen-free copper and pure silicon were used, and the above alloy was produced by vacuum melting using an induction heating furnace. The impurities other than copper and silicon were less than 0.01% by weight. The diameter of the sample of the copper-silicon alloy after cutting was 10 mm.

【００４０】直径が１ｍｍになるまで減縮加工を２０％
の割合で複数回行なうことにより、作製したサンプルを
伸線加工した。直径が１０ｍｍから１ｍｍまで伸線加工
した場合の加工度（ε）は４．６１であった。伸線加工
の結果、Ｃｕ−４．５重量％Ｓｉ合金のサンプルは、直
径を４．６２ｍｍにする際の伸線加工時（加工度ε＝
１．５４）に断線が生じ、それ以降の伸線加工は不可能
であった。それ以外の３種類のサンプルは断線等のトラ
ブルが発生することなく、直径が１ｍｍになるまで伸線
加工が可能であった。20% reduction until the diameter becomes 1 mm
By performing the above process a plurality of times, the prepared sample was subjected to wire drawing. The working ratio (ε) when the wire was drawn from 10 mm to 1 mm in diameter was 4.61. As a result of the wire drawing, the sample of the Cu-4.5% by weight Si alloy was subjected to wire drawing when the diameter was set to 4.62 mm (working degree ε =
The wire was broken at 1.54), and subsequent wire drawing was impossible. The other three types of samples could be drawn until the diameter became 1 mm without any troubles such as disconnection.

【００４１】図１は、各加工度で採取したサンプルにつ
いて実施したビッカース硬度の測定結果を示す。図１に
よれば、銅−シリコン合金におけるシリコンの含有率が
高まるに従って硬度（ＭＨｖ）が高く、伸線加工によっ
て加工硬化が生じていることは明らかである。また、Ｃ
ｕ−４．５重量％Ｓｉ合金のサンプルは、直径を４．６
２ｍｍに伸線加工する際（加工度ε＝１．５４）に断線
が生じたので、良好な伸線加工性を確保するためには、
シリコンの含有率を４重量％以下にする必要があること
が明らかとなった。FIG. 1 shows the results of measurement of Vickers hardness performed on samples collected at various working degrees. According to FIG. 1, it is clear that the hardness (MHv) increases as the content of silicon in the copper-silicon alloy increases, and that work hardening is caused by the wire drawing. Also, C
The sample of the u-4.5% by weight Si alloy has a diameter of 4.6.
When wire drawing was performed to 2 mm (working degree ε = 1.54), disconnection occurred. To ensure good wire drawing workability,
It became clear that the silicon content needs to be 4% by weight or less.

【００４２】図２は、伸線加工後の各サンプルについて
実施した軟化熱処理温度とビッカース硬度（ＭＨｖ）の
相関関係を調べた結果を示す。熱処理時間は各温度条件
で１時間保持して行なわれた。図２の結果から、銅−シ
リコン合金は３００℃以上の温度で軟化が始まり、４０
０℃の温度でほぼ完全に軟化されていることがわかる。
したがって、加工硬化を除去するためには、少なくとも
３００℃以上の温度で熱処理を行なう必要があることが
わかった。FIG. 2 shows the result of examining the correlation between the softening heat treatment temperature and the Vickers hardness (MHv) performed on each sample after wire drawing. The heat treatment was carried out for 1 hour at each temperature condition. 2, the copper-silicon alloy starts to soften at a temperature of 300 ° C. or more,
It can be seen that it was almost completely softened at a temperature of 0 ° C.
Therefore, it was found that it is necessary to perform heat treatment at a temperature of at least 300 ° C. in order to remove work hardening.

【００４３】図３は、銅−シリコン合金の各サンプルの
液体ヘリウム温度（４．２Ｋ）における抵抗率（比抵
抗）の測定結果を示す。図３には、加工材と軟化材の２
種類の測定結果が示されており、従来の超電導線のマト
リックスとして一般的に使用されている銅−ニッケル合
金（Ｃｕ−１０重量％Ｎｉ合金、Ｃｕ−３０重量％Ｎｉ
合金）の抵抗率のレベルについても併せて示されてい
る。図３によれば、軟化材と加工材との間で抵抗率の差
異は小さく、シリコンの含有率を２重量％以上にするこ
とにより、銅−ニッケル合金と同等レベルの抵抗率を達
成することができることが判明した。FIG. 3 shows the measurement results of the resistivity (specific resistance) of each sample of the copper-silicon alloy at the liquid helium temperature (4.2 K). FIG. 3 shows two of the processed material and the softened material.
The results of various types of measurement are shown, and a copper-nickel alloy (Cu-10 wt% Ni alloy, Cu-30 wt% Ni alloy) generally used as a matrix of a conventional superconducting wire is shown.
Alloy) are also shown. According to FIG. 3, the difference in resistivity between the softened material and the processed material is small, and by setting the silicon content to 2% by weight or more, the same level of resistivity as the copper-nickel alloy is achieved. It turns out that you can.

【００４４】これらの結果から銅−シリコン合金のシリ
コンの含有率としては２重量％以上、４重量％以下にす
ることにより、良好な伸線加工性を維持するとともに、
超電導線の交流損失の低減に寄与することが可能なマト
リックスの材料を提供できることが明らかとなった。From these results, by setting the silicon content of the copper-silicon alloy to 2% by weight or more and 4% by weight or less, good drawability can be maintained, and
It has been clarified that a matrix material capable of contributing to a reduction in AC loss of a superconducting wire can be provided.

【００４５】（実施例２）さらに、交流用超電導線のマ
トリックスとして使用するために、シリコンとマンガン
を含む銅−シリコン−マンガン合金を作製し、伸線加工
性、機械的特性、電気的特性の評価を行なった。作製し
た銅−シリコン−マンガン合金は、Ｃｕ−２．９重量％
Ｓｉ−０．６６重量％Ｍｎの組成を有する合金である。
なお、原材料としては、無酸素銅と純シリコンと純マン
ガンを使用し、誘導加熱炉を用いた真空溶解によって合
金を作製した。また、銅、シリコン、マンガン以外の不
純物は０．０１重量％未満であった。作製した合金のサ
ンプルを加工度（ε）が５のレベルまで伸線加工した結
果、断線等のトラブルが発生することなく、伸線加工性
は良好であった。(Example 2) Further, a copper-silicon-manganese alloy containing silicon and manganese was prepared for use as a matrix of an AC superconducting wire, and the wire drawing property, mechanical properties, and electrical properties were determined. An evaluation was performed. The prepared copper-silicon-manganese alloy was Cu-2.9% by weight.
An alloy having a composition of Si-0.66% by weight Mn.
In addition, oxygen-free copper, pure silicon, and pure manganese were used as raw materials, and an alloy was produced by vacuum melting using an induction heating furnace. Further, impurities other than copper, silicon and manganese were less than 0.01% by weight. As a result of drawing the prepared alloy sample to a level of workability (ε) of 5, no drawback or other trouble occurred and the drawability was good.

【００４６】図４は、各加工度で採取した合金のサンプ
ルについて実施したビッカース硬度の測定結果を示す。
図４によれば、同じレベルのシリコン含有率を有するＣ
ｕ−３．４重量％Ｓｉ合金とＣｕ−２．９重量％Ｓｉ−
０．６６重量％Ｍｎ合金の硬度の測定結果を比較する
と、０．６６重量％のマンガンを添加したことによる硬
度の差異はほとんどなく、銅−シリコン−マンガン合金
も良好な伸線加工性を有することが明らかとなった。こ
れは、シリコンとマンガンを合わせた含有率（３．５６
重量％）がシリコンの含有率（３．４重量％）に相当す
ることを意味する。したがって、銅−シリコン合金にお
いて良好な伸線加工性を達成するためのシリコンの含有
率の上限値（４重量％）を考慮すると、銅−シリコン−
マンガン合金においてはマンガンの含有率の上限値を１
重量％にする必要があることがわかった。FIG. 4 shows the results of measurement of Vickers hardness performed on alloy samples collected at various working degrees.
According to FIG. 4, C with the same level of silicon content
u-3.4 wt% Si alloy and Cu-2.9 wt% Si-
When comparing the measurement results of the hardness of the 0.66% by weight Mn alloy, there is almost no difference in hardness due to the addition of 0.66% by weight of manganese, and the copper-silicon-manganese alloy also has good drawability. It became clear. This is due to the combined content of silicon and manganese (3.56
% By weight) corresponds to the silicon content (3.4% by weight). Therefore, considering the upper limit (4% by weight) of the silicon content for achieving good wire drawing workability in a copper-silicon alloy,
For manganese alloys, the upper limit of the manganese content is 1
It was found that it was necessary to make it wt%.

【００４７】また、マンガンは超電導フィラメントの近
接効果を抑制する効果を有する。この効果を発揮するた
めのマンガンの含有率としては０．５重量％以上必要で
あると考えられる。したがって、良好な伸線加工性を有
し、かつ超電導線の交流損失を低減するためには、シリ
コンの含有率を２重量％以上、４重量％以下、マンガン
の含有率を０．５重量％以上、１重量％以下にする必要
があることが判明した。Also, manganese has the effect of suppressing the proximity effect of the superconducting filament. It is considered that a manganese content of 0.5% by weight or more is required to exhibit this effect. Therefore, in order to have good wire drawing workability and to reduce the AC loss of the superconducting wire, the content of silicon should be 2% by weight or more and 4% by weight or less, and the content of manganese should be 0.5% by weight. As described above, it was found that the content needs to be 1% by weight or less.

【００４８】図５は、伸線加工後の合金サンプルについ
て実施した軟化熱処理温度とビッカース硬度（ＭＨｖ）
の相関関係を調査した結果を示す。なお、熱処理は各温
度条件で１時間保持して行なわれた。図５の結果から、
銅−シリコン−マンガン合金は銅−シリコン合金と同様
に３００℃以上の温度で軟化が始まり、４００℃の温度
でほぼ完全に軟化されることがわかる。したがって、銅
−シリコン−マンガン合金についても加工硬化を除去す
るためには少なくとも３００℃以上の温度で熱処理する
必要があることがわかった。FIG. 5 shows the softening heat treatment temperature and Vickers hardness (MHv) of the alloy sample after the wire drawing.
The result of investigating the correlation of is shown. In addition, the heat treatment was performed while maintaining at each temperature condition for 1 hour. From the results in FIG. 5,
It can be seen that the copper-silicon-manganese alloy begins to soften at a temperature of 300 ° C. or more, as with the copper-silicon alloy, and is almost completely softened at a temperature of 400 ° C. Therefore, it was found that it is necessary to heat-treat the copper-silicon-manganese alloy at a temperature of at least 300 ° C. in order to remove the work hardening.

【００４９】図６は、銅−シリコン−マンガン合金のサ
ンプルの抵抗率（比抵抗）の温度依存特性の測定結果を
示す。なお、図６には、従来の超電導線のマトリックス
として一般的に使用されている銅−ニッケル合金（Ｃｕ
−１０重量％Ｎｉ合金、Ｃｕ−３０重量％Ｎｉ合金）
と、実施例１で作製された銅−シリコン合金との抵抗率
の温度依存特性も併せて示されている。銅−シリコン−
マンガン合金と銅−シリコン合金との間の抵抗率の差異
は小さく、銅−ニッケル合金と同等レベルの高抵抗特性
を維持できることが明らかとなった。FIG. 6 shows the measurement results of the temperature dependence of the resistivity (specific resistance) of a sample of a copper-silicon-manganese alloy. FIG. 6 shows a copper-nickel alloy (Cu) generally used as a matrix of a conventional superconducting wire.
-10% by weight Ni alloy, Cu-30% by weight Ni alloy)
Also, the temperature dependence of resistivity of the copper-silicon alloy produced in Example 1 is also shown. Copper-silicon-
The difference in resistivity between the manganese alloy and the copper-silicon alloy was small, and it was clarified that high-resistance characteristics equivalent to those of the copper-nickel alloy could be maintained.

【００５０】（実施例３）実施例２で作製したＣｕ−
２．９重量％Ｓｉ−０．６６重量％Ｍｎ合金をマトリッ
クスとした交流用ＮｂＴｉ超電導線を試作した。図７
は、実施例３で作製した超電導線の断面構造を模式的に
示す横断面図である。図７に示すように、超電導素線１
は、１次スタック１０をさらにスタック加工した構造を
有し、外周部２とＮｂＴｉフィラメント配置領域３と安
定化銅配置領域４とを備える。外周部２はＣｕ−２．９
重量％Ｓｉ−０．６６重量％Ｍｎ合金からなる。ＮｂＴ
ｉフィラメント配置領域３は、ＮｂＴｉ合金からなる超
電導フィラメント７がＣｕ−２．９重量％Ｓｉ−０．６
６重量％Ｍｎ合金からなるマトリックス領域８中に複数
本埋込まれた構造を有する。超電導素線１の横断面中央
部に配置された安定化銅配置領域４は、安定化銅５がＣ
ｕ−２．９重量％Ｓｉ−０．６６重量％Ｍｎ合金からな
るマトリックス領域６によって複数本の線部分に分割さ
れた構造を有する。なお、超電導フィラメント７とマト
リックス領域８との間にはＮｂ等からなる拡散バリアは
配置されていない。すなわち、超電導フィラメント７の
外周面はマトリックス領域８に接触している。(Embodiment 3) The Cu-
An NbTi superconducting wire for alternating current using a 2.9 wt% Si-0.66 wt% Mn alloy as a matrix was prototyped. FIG.
FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing a cross-sectional structure of the superconducting wire manufactured in Example 3. As shown in FIG.
Has a structure in which the primary stack 10 is further stacked, and includes an outer peripheral portion 2, an NbTi filament arrangement region 3, and a stabilized copper arrangement region 4. Outer peripheral portion 2 is Cu-2.9
It consists of a weight percent Si-0.66 weight percent Mn alloy. NbT
In the i-filament arrangement region 3, the superconducting filament 7 made of an NbTi alloy has Cu-2.9% by weight Si-0.6.
It has a structure in which a plurality of 6% by weight Mn alloys are embedded in a matrix region 8. The stabilizing copper arrangement region 4 arranged at the center of the cross section of the superconducting element wire 1 has a stabilizing copper 5
It has a structure divided into a plurality of line portions by a matrix region 6 made of u-2.9 wt% Si-0.66 wt% Mn alloy. Note that no diffusion barrier made of Nb or the like is arranged between the superconducting filament 7 and the matrix region 8. That is, the outer peripheral surface of superconducting filament 7 is in contact with matrix region 8.

【００５１】図７に示された超電導素線１は、いわゆる
ダブルスタック法を用いて作製した。以下、超電導素線
１の作製方法について説明する。The superconducting element wire 1 shown in FIG. 7 was manufactured by using a so-called double stack method. Hereinafter, a method for manufacturing superconducting element wire 1 will be described.

【００５２】まず、直径１０ｍｍのＮｂＴｉ合金からな
る丸棒をＣｕ−２．９重量％Ｓｉ−０．６６重量％Ｍｎ
合金からなるパイプに挿入して伸線加工（いわゆる嵌
合）することにより単芯線を作製した。ここで、フィラ
メントの間隔の直径に対する比率が１となるようにＣｕ
−２．９重量％Ｓｉ−０．６６重量％Ｍｎ合金からなる
パイプの寸法と嵌合回数を選定した。作製した単芯線を
六角形の横断面を有するように伸線加工し（六角形の対
辺間の距離が２．１８ｍｍ）、所定の長さに切断するこ
とにより、六角単芯セグメントを作製した。外径が６８
ｍｍ、内径が６１．５ｍｍのパイプ形状のＣｕ−２．９
重量％Ｓｉ−０．６６重量％Ｍｎ合金からなるビレット
中に、作製した六角単芯セグメントを６４９本挿入し、
１次ビレットを作製した。なお、六角単芯セグメントの
みではビレット内部の充填率が低く、伸線加工時に不均
一な変形が起こるため、残った隙間にはＣｕ−２．９重
量％Ｓｉ−０．６６重量％Ｍｎ合金からなる丸線材（フ
ィラー）を挿入することにより、ビレット内部の充填率
を９５％程度まで高めた。First, a round bar made of an NbTi alloy having a diameter of 10 mm was prepared using Cu-2.9 wt% Si-0.66 wt% Mn.
A single core wire was manufactured by inserting the wire into a pipe made of an alloy and performing wire drawing (so-called fitting). Here, Cu is adjusted so that the ratio of the filament interval to the diameter becomes 1.
The dimensions and fitting times of the pipe made of -2.9 wt% Si-0.66 wt% Mn alloy were selected. The prepared single core wire was drawn so as to have a hexagonal cross section (distance between opposite sides of the hexagon is 2.18 mm), and cut into a predetermined length to prepare a hexagon single core segment. Outer diameter 68
mm, pipe-shaped Cu-2.9 having an inner diameter of 61.5 mm
649 pieces of the prepared hexagonal single-core segments were inserted into a billet made of an alloy of 0.6% by weight of Si-0.66% by weight of Mn,
A primary billet was produced. Since only the hexagonal single core segment has a low filling rate inside the billet and non-uniform deformation occurs at the time of wire drawing, the remaining gap is made of Cu-2.9 wt% Si-0.66 wt% Mn alloy. The insertion rate of the inside of the billet was increased to about 95% by inserting a round wire (filler).

【００５３】次に、作製した１次ビレットのサイズが直
径で３０ｍｍになるように４５０℃の温度で１次ビレッ
トに静水圧の押出加工を施した。これによって得られた
１次ビレットの押出材を伸線加工、六角伸線加工、切断
することにより、対辺間の距離が２．３１ｍｍの六角形
横断面を有する多芯六角セグメントを作製した。Next, the primary billet was subjected to hydrostatic extrusion at a temperature of 450 ° C. such that the size of the produced primary billet was 30 mm in diameter. The extruded material of the primary billet thus obtained was subjected to wire drawing, hexagonal wire drawing, and cutting, thereby producing a multi-core hexagonal segment having a hexagonal cross section having a distance between opposite sides of 2.31 mm.

【００５４】さらに、１次ビレットの作製と同様に、外
径が６８ｍｍ、内径が６１．５ｍｍのパイプ形状のＣｕ
−２．９重量％Ｓｉ−０．６６重量％Ｍｎ合金からなる
ビレット中に、中央部に作製した多芯六角セグメントを
４４４本、外周部にＣｕ−２．９重量％Ｓｉ−０．６６
重量％Ｍｎ合金からなる銅セグメントを１５１本挿入
し、２次ビレットを作製した。なお、１次ビレットの作
製と同様にビレットの内部に残った隙間にはＣｕ−２．
９重量％Ｓｉ−０．６６重量％Ｍｎ合金からなる丸線材
（フィラー）を挿入することにより、ビレット内部の充
填率を９５％程度まで高めた。Further, similarly to the production of the primary billet, a pipe-shaped Cu having an outer diameter of 68 mm and an inner diameter of 61.5 mm was used.
In a billet made of -2.9% by weight Si-0.66% by weight Mn alloy, 444 multi-core hexagonal segments prepared in the center and Cu-2.9% by weight Si-0.66 in the outer part.
A secondary billet was prepared by inserting 151 copper segments made of a weight% Mn alloy. In addition, similarly to the production of the primary billet, Cu-2.
By inserting a round wire (filler) made of a 9 wt% Si-0.66 wt% Mn alloy, the filling rate inside the billet was increased to about 95%.

【００５５】このようにして作製した２次ビレットのサ
イズが直径で３０ｍｍとなるように４５０℃の温度で２
次ビレットに静水圧の押出加工を施した。その後、所定
の超電導素線の外径になるまで伸線加工し、最終的にツ
イスト加工することにより、交流用ＮｂＴｉ超電導素線
を作製した。At a temperature of 450 ° C., the size of the secondary billet manufactured in this way is 30 mm in diameter.
The next billet was subjected to hydrostatic extrusion. Thereafter, wire drawing was performed until the outer diameter of the predetermined superconducting element wire was reached, and finally, twisting was performed to produce an NbTi superconducting element wire for AC.

【００５６】なお、上記のダブルスタック法において、
１次ビレット押出材の伸線加工時に押出加工後の加工度
（ε）が４．０で伸線加工する際に銅−シリコン−マン
ガン合金からなるマトリックスの加工硬化に起因する断
線が生じ、それ以上の伸線加工が不可能となった。この
ため、本実施例の製造工程においては、押出加工後の伸
線加工において加工度（ε）が３．７の伸線加工が行な
われるごとに中間軟化熱処理を介在させた。なお、軟化
熱処理温度は、実施例２の結果に基づき、銅−シリコン
−マンガン合金がほぼ完全に軟化される４００℃とし
た。このように加工度が３．７の伸線加工が行なわれる
ごとに中間軟化熱処理を介在させることにより、伸線加
工時において断線が生じることなく、良好な伸線加工が
行なわれることが明らかとなった。In the above double stack method,
During the drawing of the primary billet extruded material, when the degree of work (ε) after the extrusion is 4.0 and the drawing is performed, the wire is broken due to the work hardening of the matrix made of the copper-silicon-manganese alloy. The above wire drawing processing became impossible. For this reason, in the manufacturing process of this example, an intermediate softening heat treatment was interposed every time the wire drawing with a working ratio (ε) of 3.7 was performed in the wire drawing after the extrusion. The softening heat treatment temperature was set to 400 ° C., based on the result of Example 2, at which the copper-silicon-manganese alloy was almost completely softened. Thus, by interposing the intermediate softening heat treatment every time wire drawing with a working ratio of 3.7 is performed, it is apparent that good wire drawing can be performed without disconnection during wire drawing. became.

【００５７】表１は本実施例で作製した超電導素線の詳
細な諸元を示す。超電導素線は銅−シリコン−マンガン
合金と安定化銅とニオブチタン合金とから構成されてお
り、マトリックスとＮｂＴｉ合金からなる超電導フィラ
メントとの間にはＮｂ等からなる拡散バリアが配置され
ていない。また、安定化銅を除く超電導フィラメントの
周囲と外周部を含むマトリックスはすべてＣｕ−２．９
重量％Ｓｉ−０．６６重量％Ｍｎ合金からなる。フィラ
メントの間隔の直径に対する比率は１．０であり、超電
導素線の直径が０．２ｍｍのとき、超電導フィラメント
の直径と間隔は０．１２μｍである。なお、超電導フィ
ラメントは１次スタック中の本数である６４９本と２次
スタック中の１次スタックの数である４４４本とを掛け
合わせた２８８，１５６本である。さらに、安定化銅は
超電導素線の交流損失を低減するために銅−シリコン−
マンガン合金により分割されており、超電導素線の直径
が０．２ｍｍのときの安定化銅の線部分の直径、すなわ
ち安定化銅のコア径は６．３μｍまで細径化されてい
る。超電導素線の熱的な安定性を高めるために、超電導
素線中に含まれる安定化銅のニオブチタン合金に対する
体積比率は１．４まで高められている。また、ニオブチ
タン合金に対するその他のマトリックスの比率は８．２
であり、ダブルスタック化により９以下を達成してい
る。さらに、超電導素線中のニオブチタン合金の体積含
有率として１０％以上を達成することができる。これら
により、本実施例の超電導素線は高い臨界電流値を実現
可能な構成を有する。Table 1 shows detailed specifications of the superconducting element wire manufactured in this example. The superconducting wire is composed of a copper-silicon-manganese alloy, stabilized copper and a niobium titanium alloy, and no diffusion barrier composed of Nb or the like is arranged between the matrix and the superconducting filament composed of the NbTi alloy. The matrix including the periphery and the outer periphery of the superconducting filament except for the stabilized copper was all Cu-2.9.
It consists of a weight percent Si-0.66 weight percent Mn alloy. The ratio of the distance between the filaments to the diameter is 1.0, and when the diameter of the superconducting wire is 0.2 mm, the diameter and the distance of the superconducting filaments are 0.12 μm. The number of superconducting filaments is 288 or 156, which is obtained by multiplying 649 filaments in the primary stack by 444 filaments in the secondary stack. In addition, stabilized copper is used to reduce the AC loss of superconducting wires.
It is divided by a manganese alloy, and the diameter of the stabilized copper wire portion when the diameter of the superconducting wire is 0.2 mm, that is, the core diameter of the stabilized copper is reduced to 6.3 μm. In order to increase the thermal stability of the superconducting wire, the volume ratio of stabilized copper contained in the superconducting wire to the niobium titanium alloy has been increased to 1.4. The ratio of the other matrix to the niobium titanium alloy was 8.2.
And achieved 9 or less by double stacking. Further, the volume content of the niobium titanium alloy in the superconducting wire can be at least 10%. Thus, the superconducting element wire of the present embodiment has a configuration capable of realizing a high critical current value.

【００５８】なお、評価用サンプルとして、超電導素線
の直径を変更することにより、超電導フィラメントの直
径と間隔を種々変更したサンプルを作製し、特性評価実
験を実施した。Incidentally, as evaluation samples, samples in which the diameter and the interval of the superconducting filament were variously changed by changing the diameter of the superconducting element wire were produced, and a characteristic evaluation experiment was carried out.

【００５９】（比較例１）比較のために、マンガンを添
加しない銅−シリコン合金をマトリックスとした超電導
素線を試作した。試作した超電導素線は図７で示した実
施例３で作製した超電導素線と同等の横断面構造を有す
る。なお、実施例３ではマトリックスがＣｕ−２．９重
量％Ｓｉ−０．６６重量％Ｍｎ合金からなるのに対し
て、比較例１ではマトリックスがＣｕ−３．０重量％Ｓ
ｉ合金からなる。また、実施例３と同様にＮｂＴｉ合金
からなる超電導フィラメントとＣｕ−３．０重量％Ｓｉ
合金からなるマトリックスとの間にはＮｂ等からなる拡
散バリアを配置していない。すなわち、超電導フィラメ
ントの外周面はマトリックスに接触している。Comparative Example 1 For comparison, a superconducting element wire having a matrix of a copper-silicon alloy to which manganese was not added was manufactured. The prototype superconducting element has the same cross-sectional structure as the superconducting element produced in Example 3 shown in FIG. In Example 3, the matrix was made of a Cu-2.9 wt% Si-0.66 wt% Mn alloy, whereas in Comparative Example 1, the matrix was Cu-3.0 wt% S
It is made of an i alloy. A superconducting filament made of an NbTi alloy and Cu-3.0 wt% Si
No diffusion barrier made of Nb or the like is arranged between the matrix and the matrix made of the alloy. That is, the outer peripheral surface of the superconducting filament is in contact with the matrix.

【００６０】超電導素線の作製法は実施例３と同様のダ
ブルスタック法を採用した。ただし、単芯線の作製時に
はフィラメントの間隔の直径に対する比率を０．５５と
なるようにした。また、マトリックスの材料に合せてビ
レットとフィラーの材料としてＣｕ−３．０重量％Ｓｉ
合金を使用した。１次ビレットと２次ビレットに加えら
れる静水圧の押出加工において熱処理温度は４５０℃、
押出加工後の寸法は直径で３０ｍｍとし、実施例３と同
一条件とした。比較例１においても、銅−シリコン合金
からなるマトリックスの加工硬化を考慮して、実施例３
と同様に伸線加工の間に中間軟化熱処理を介在させた。
ただし、比較例１では、実施例３で断線が生じた押出加
工後の加工度が４．０の伸線加工において断線等のトラ
ブルが生じなかったため、押出加工後の加工度が４．４
の伸線加工が行なわれるごとに中間軟化熱処理を介在さ
せた。中間軟化熱処理温度は実施例３と同様に４００℃
とした。The superconducting element wire was manufactured by the same double stack method as in Example 3. However, at the time of producing the single core wire, the ratio of the distance between the filaments to the diameter was set to 0.55. Further, Cu-3.0% by weight of Si is used as a material of the billet and the filler according to the material of the matrix.
An alloy was used. In the extrusion process of the hydrostatic pressure applied to the primary billet and the secondary billet, the heat treatment temperature is 450 ° C.
The dimensions after the extrusion were 30 mm in diameter, and the same conditions as in Example 3 were used. Also in Comparative Example 1, in consideration of work hardening of a matrix made of a copper-silicon alloy, Example 3 was considered.
Intermediate softening heat treatment was interposed between the wire drawing in the same manner as described above.
However, in Comparative Example 1, since a trouble such as disconnection did not occur in the wire drawing in which the working degree after extrusion in Example 3 was 4.0, the working degree after extrusion was 4.4, and the working degree after extrusion was 4.4.
Each time wire drawing was performed, an intermediate softening heat treatment was interposed. Intermediate softening heat treatment temperature was 400 ° C. as in Example 3.
And

【００６１】表１には、比較例１で作製した超電導素線
の諸元を実施例３の諸元と比較して示す。超電導素線は
銅−シリコン合金と安定化銅とＮｂＴｉ合金とから構成
されており、マトリックスとＮｂＴｉ合金からなる超電
導フィラメントとの間にはＮｂ等からなる拡散バリアが
配置されていない。また、安定化銅を除く超電導フィラ
メントの周囲と外周部を含むマトリックスはすべてＣｕ
−３．０重量％Ｓｉ合金からなる。超電導フィラメント
の間隔の直径に対する比率は０．５５であり、実施例３
の超電導素線に比べてフィラメントの間隔を狭めた構成
となっている。超電導素線の直径が０．２ｍｍのとき、
超電導フィラメントの直径は０．１μｍ、超電導フィラ
メントの間隔は０．０６μｍである。超電導フィラメン
トの本数は、１次スタック中の本数である１，０６９本
と２次スタック中の１次スタックの数である５１０本と
を掛け合わせた５４５，１９０本である。このように比
較例１ではフィラメント間隔を狭めた効果により、フィ
ラメント本数は実施例３に比べて増加している。さら
に、安定化銅は超電導素線の交流損失を低減するために
銅−シリコン合金により分割されており、超電導素線の
直径が０．２ｍｍのときの各Ｃｕコア径は５μｍまで細
径化されている。なお、実施例３と同様に、超電導素線
の熱的な安定性を高めるために、超電導素線中に含まれ
る安定化銅のＮｂＴｉ合金に対する体積比率は１．５ま
で高められている。ＮｂＴｉ合金に対するその他のマト
リックスの比率は５．４であり、フィラメント間隔が実
施例３に比べて狭いため、マトリックスの比率が低減さ
れている。これにより、比較例１の超電導素線は高い臨
界電流値を達成可能な構成を有する。Table 1 shows the specifications of the superconducting wire produced in Comparative Example 1 in comparison with those of Example 3. The superconducting wire is composed of a copper-silicon alloy, stabilized copper and an NbTi alloy, and no diffusion barrier composed of Nb or the like is arranged between the matrix and the superconducting filament composed of the NbTi alloy. The matrix including the periphery and the outer periphery of the superconducting filament except for the stabilized copper is all Cu
-3.0% by weight of Si alloy. Example 3 The ratio of the superconducting filament spacing to the diameter was 0.55.
In this configuration, the distance between the filaments is narrower than that of the superconducting element wire. When the diameter of the superconducting wire is 0.2 mm,
The diameter of the superconducting filament is 0.1 μm, and the interval between the superconducting filaments is 0.06 μm. The number of superconducting filaments is 545,190 obtained by multiplying 1,069, which is the number in the primary stack, and 510, which is the number of primary stacks in the secondary stack. Thus, in Comparative Example 1, the number of filaments is increased as compared with Example 3 due to the effect of narrowing the filament interval. Furthermore, the stabilized copper is divided by a copper-silicon alloy to reduce the AC loss of the superconducting wire, and the diameter of each Cu core when the diameter of the superconducting wire is 0.2 mm is reduced to 5 μm. ing. As in the third embodiment, the volume ratio of stabilized copper to the NbTi alloy contained in the superconducting wire is increased to 1.5 in order to increase the thermal stability of the superconducting wire. The ratio of the other matrix to the NbTi alloy is 5.4, and the ratio of the matrix is reduced because the filament interval is smaller than that in Example 3. Thereby, the superconducting element wire of Comparative Example 1 has a configuration capable of achieving a high critical current value.

【００６２】なお、評価用サンプルとして、超電導素線
の直径を変更することにより、超電導フィラメントの直
径と間隔を種々変更したサンプルを作製し、特性評価実
験を実施した。As evaluation samples, samples in which the diameter and the interval of the superconducting filament were variously changed by changing the diameter of the superconducting element wire were produced, and a characteristic evaluation experiment was performed.

【００６３】（比較例２）比較例２として、従来一般的
に作製されている銅−ニッケル合金をマトリックスとし
て用いた超電導素線を試作した。試作した超電導素線
は、図７で示した実施例３で作製した超電導素線と同等
の横断面構造を有する。ただし、マトリックスは、一般
的に交流損失を低減するために高抵抗銅合金として使用
されているＣｕ−３０重量％Ｎｉ合金からなる。比較例
２では、ＮｂＴｉ合金からなる超電導フィラメントとＣ
ｕ−３．０重量％Ｓｉ合金からなるマトリックスとの間
には、化合物の形成を防止するためにＮｂからなる拡散
バリアを配置することにより、伸線加工性の劣化と超電
導特性の低下を回避する構造を採用した。(Comparative Example 2) As Comparative Example 2, a superconducting element wire using a copper-nickel alloy, which has been conventionally and generally manufactured, as a matrix was experimentally manufactured. The prototype superconducting element has the same cross-sectional structure as the superconducting element produced in Example 3 shown in FIG. However, the matrix is made of a Cu-30% by weight Ni alloy generally used as a high-resistance copper alloy to reduce AC loss. In Comparative Example 2, a superconducting filament made of an NbTi alloy and C
A diffusion barrier composed of Nb is disposed between the matrix and the matrix composed of the u-3.0 wt% Si alloy in order to prevent the formation of a compound, thereby avoiding deterioration in wire drawing workability and deterioration in superconductivity. The structure which does is adopted.

【００６４】また、比較例２の超電導素線の作製法は実
施例３と同様のダブルスタック法を採用したが、比較例
２では中間軟化熱処理を施さなくても良好な伸線加工を
行なうことができるので、実施例３や比較例１で採用し
た中間軟化熱処理を実施していない。The superconducting element wire of Comparative Example 2 was manufactured by the same double stack method as that of Example 3. However, in Comparative Example 2, good wire drawing was performed without intermediate softening heat treatment. Therefore, the intermediate softening heat treatment employed in Example 3 and Comparative Example 1 was not performed.

【００６５】なお、マトリックスの材料としてＣｕ−３
０重量％Ｎｉ合金を使用していることと、Ｎｂからなる
拡散バリアを配置していることと、軟化熱処理を採用し
ていないこと以外は比較例１と全く同じ製造工程で超電
導素線を作製した。The material of the matrix was Cu-3.
A superconducting element wire was manufactured in exactly the same manufacturing steps as in Comparative Example 1 except that a 0 wt% Ni alloy was used, a diffusion barrier made of Nb was arranged, and no softening heat treatment was adopted. did.

【００６６】表１に比較例２で作製した超電導素線の諸
元を実施例３と比較例１の超電導素線の諸元と比較して
示す。比較例２で作製した超電導素線は、高い臨界電流
密度と低い交流損失の観点から最適化されたものであ
る。また、マトリックスが銅−３０重量％ニッケル合金
からなること、Ｎｂからなる拡散バリアを有すること以
外は、比較例２の超電導素線は比較例１と同一の諸元を
有する。すなわち、超電導素線は銅−ニッケル合金と安
定化銅とＮｂＴｉ合金とから構成されているが、マトリ
ックスとＮｂＴｉ合金からなる超電導フィラメントとの
間にはＮｂからなる拡散バリアが配置されている。安定
化銅を除く超電導フィラメントの周囲と外周部を含むマ
トリックスはすべてＣｕ−３０重量％Ｎｉ合金からな
る。超電導フィラメントの間隔の直径に対する比率は
０．５５であり、実施例３に比べて間隔を狭めた構成と
なっている。超電導素線の直径は０．２ｍｍであり、超
電導フィラメントの直径は０．１１μｍ、超電導フィラ
メントの間隔は０．０６μｍである。なお、超電導フィ
ラメントの本数は、１次スタック中の本数である１，０
６９本と２次スタック中の１次スタックの数である５１
０本とを掛け合わせた５４５，１９０本である。このよ
うに、フィラメント間隔を狭めた効果により、フィラメ
ント本数は実施例３に比べて増加している。さらに、安
定化銅は超電導素線の交流損失を低減するために銅−ニ
ッケル合金により分割されており、各Ｃｕコア径は５μ
ｍまで細径化されている。なお、実施例３と同様に、超
電導素線の熱的な安定性を高めるために、超電導素線中
に含まれる安定化銅のＮｂＴｉ合金に対する体積比率は
１．５まで高められている。また、ＮｂＴｉ合金に対す
るその他のマトリックスの比率は５．４であり、フィラ
メント間隔が実施例３に比べて狭いため、マトリックス
の比率が低減されている。これにより、比較例２の超電
導素線は、高い臨界電流値を達成可能な構成を有する。Table 1 shows the specifications of the superconducting wires produced in Comparative Example 2 in comparison with those of the superconducting wires of Example 3 and Comparative Example 1. The superconducting element wire manufactured in Comparative Example 2 was optimized from the viewpoint of high critical current density and low AC loss. The superconducting wire of Comparative Example 2 has the same specifications as Comparative Example 1 except that the matrix is made of a copper-30% by weight nickel alloy and has a diffusion barrier made of Nb. That is, the superconducting wire is composed of a copper-nickel alloy, stabilized copper and an NbTi alloy, but a diffusion barrier composed of Nb is arranged between the matrix and the superconducting filament composed of the NbTi alloy. Except for the stabilized copper, the matrix including the periphery and the outer periphery of the superconducting filament is all made of a Cu-30% by weight Ni alloy. The ratio of the distance between the superconducting filaments to the diameter is 0.55, and the distance is smaller than that in the third embodiment. The diameter of the superconducting wire is 0.2 mm, the diameter of the superconducting filament is 0.11 μm, and the interval between the superconducting filaments is 0.06 μm. The number of superconducting filaments is 1,0, which is the number in the primary stack.
69, which is the number of primary stacks in the secondary stack, 51
The number is 545,190 obtained by multiplying by zero. As described above, the number of filaments is increased as compared with the third embodiment due to the effect of reducing the filament interval. Further, the stabilized copper is divided by a copper-nickel alloy to reduce the AC loss of the superconducting wire, and each Cu core diameter is 5 μm.
m. As in the third embodiment, the volume ratio of stabilized copper to the NbTi alloy contained in the superconducting wire is increased to 1.5 in order to increase the thermal stability of the superconducting wire. Further, the ratio of the other matrix to the NbTi alloy is 5.4, and the ratio of the matrix is reduced because the filament interval is smaller than that in Example 3. Thereby, the superconducting element wire of Comparative Example 2 has a configuration capable of achieving a high critical current value.

【００６７】[0067]

【表１】 [Table 1]

【００６８】（実験１）実施例３で作製した超電導素線
について、超電導素線の直径を変更することにより超電
導フィラメントの直径や間隔を種々に変更したサンプル
を作製し、直流臨界電流試験を実施した。(Experiment 1) With respect to the superconducting wire prepared in Example 3, samples having various diameters and intervals of superconducting filaments were prepared by changing the diameter of the superconducting wire, and a DC critical current test was carried out. did.

【００６９】図８は、各外部磁界（０Ｔ〜２Ｔ）の存在
下における超電導フィラメント（ＮｂＴｉ合金）あたり
の直流臨界電流密度（Ｊｃ）の、超電導フィラメントの
直径と超電導素線の直径に対する依存性を示す。図８に
は、従来一般的に作製され、最適化された銅−ニッケル
合金をマトリックスの材料として用いた比較例２の臨界
電流密度も示している。FIG. 8 shows the dependence of the DC critical current density (Jc) per superconducting filament (NbTi alloy) in the presence of each external magnetic field (0T to 2T) on the diameter of the superconducting filament and the diameter of the superconducting wire. Show. FIG. 8 also shows the critical current density of Comparative Example 2 in which a conventionally manufactured and optimized copper-nickel alloy is used as a matrix material.

【００７０】図８によれば、実施例３の超電導素線で
は、超電導フィラメントの直径が０．１μｍレベルまで
細径化するに従い、臨界電流密度が向上し、０．１μｍ
のレベル以下では臨界電流密度が大きく低下する。特
に、交流用超電導素線が使用される０．３Ｔから１Ｔま
での外部磁界の存在下においては、超電導フィラメント
の直径を０．１μｍ以上、０．２μｍ以下にすることに
より、高い臨界電流密度が得られることが判明した。よ
り好ましくは超電導フィラメントの直径を０．１２μｍ
以上、０．１６μｍ以下にすることにより、さらに高い
臨界電流密度を達成することができることが明らかとな
った。According to FIG. 8, in the superconducting element wire of the third embodiment, as the diameter of the superconducting filament is reduced to the level of 0.1 μm, the critical current density is improved, and
Below this level, the critical current density is greatly reduced. In particular, in the presence of an external magnetic field of 0.3 T to 1 T where an AC superconducting element wire is used, by setting the diameter of the superconducting filament to 0.1 μm or more and 0.2 μm or less, a high critical current density can be obtained. It turned out to be obtained. More preferably, the diameter of the superconducting filament is 0.12 μm.
As described above, it has been clarified that by setting the thickness to 0.16 μm or less, a higher critical current density can be achieved.

【００７１】また、超電導素線の設計として従来から最
適化されている比較例２の臨界電流密度のレベルと比較
しても、実施例３の臨界電流密度は同等以上であり、Ｎ
ｂ等からなる拡散バリアを配置しない構造でも、Ｎｂか
らなる拡散バリアを有する従来の銅−ニッケル合金から
なるマトリックスを配置した超電導素線の臨界電流密度
を達成することができることが明らかとなった。The critical current density of the third embodiment is equal to or higher than that of the critical current density of the comparative example 2 which has been conventionally optimized as a superconducting element design.
It has been clarified that the critical current density of a superconducting wire in which a matrix made of a conventional copper-nickel alloy having a diffusion barrier made of Nb can be achieved even in a structure in which a diffusion barrier made of b or the like is not arranged.

【００７２】（実験２）実施例３で作製した超電導素線
について、超電導素線の直径を変更することにより、超
電導フィラメントの直径と間隔を変更したサンプルを種
々作製し、交流損失（ヒステリシス損失）の測定を実施
した。また、比較のため、比較例１と２で作製した超電
導素線についても超電導素線の直径を変更したサンプル
を作製し、交流損失（ヒステリシス損失）の測定を実施
した。(Experiment 2) With respect to the superconducting wire prepared in Example 3, various samples were prepared by changing the diameter of the superconducting filament and the diameter and interval of the superconducting filament, and AC loss (hysteresis loss) was obtained. Was measured. For comparison, samples of the superconducting wires prepared in Comparative Examples 1 and 2 with different diameters of the superconducting wires were prepared, and AC loss (hysteresis loss) was measured.

【００７３】図９は交流損失の測定結果を示す。図９の
横軸は超電導フィラメントの直径（μｍ）、縦軸はヒス
テリシス損失（Ｊ／ｍ³）である。FIG. 9 shows the measurement results of the AC loss. The horizontal axis in FIG. 9 is the diameter (μm) of the superconducting filament, and the vertical axis is the hysteresis loss (J / m ³ ).

【００７４】実施例３の超電導素線では超電導フィラメ
ントの直径と間隔が等しいため、超電導フィラメントの
直径＝超電導フィラメントの間隔である。実施例３のサ
ンプルについては、外部変動磁界の振幅が±０．１Ｔ、
±０．５Ｔ、±１Ｔの条件下で測定したヒステリシス損
失の超電導フィラメントの直径に対する依存性を示して
いる。また、比較例１のサンプルについては、外部変動
磁界の振幅が±０．５Ｔの条件で測定した結果を示して
いる。なお、比較例１のサンプルについては超電導フィ
ラメントの間隔の直径に対する比率が０．５５であるた
め、図９の横軸の超電導フィラメントの直径を０．５５
倍すると超電導フィラメントの間隔に変換することがで
きる。さらに、従来の最適化された比較例２の超電導素
線については、外部変動磁界の振幅が±０．１Ｔ、±
０．５ｔ、±１Ｔの条件下で測定したヒステリシス損失
レベルを図９において矢印で示している。In the superconducting element wire of the third embodiment, the diameter of the superconducting filament is equal to the distance between the superconducting filaments, so that the diameter of the superconducting filament = the distance between the superconducting filaments. For the sample of Example 3, the amplitude of the externally fluctuating magnetic field was ± 0.1 T,
9 shows the dependence of the hysteresis loss measured under the conditions of ± 0.5T and ± 1T on the diameter of the superconducting filament. The results of the measurement of the sample of Comparative Example 1 under the condition that the amplitude of the externally fluctuating magnetic field is ± 0.5T are shown. Since the ratio of the distance between the superconducting filaments to the diameter of the sample of Comparative Example 1 was 0.55, the diameter of the superconducting filament on the horizontal axis in FIG.
If it is multiplied, it can be converted to the interval of the superconducting filament. Furthermore, the amplitude of the externally fluctuating magnetic field was ± 0.1 T, ± 0.1
The hysteresis loss level measured under the conditions of 0.5t and ± 1T is indicated by an arrow in FIG.

【００７５】図９の測定結果から、実施例３で作製した
超電導素線では、０．５Ｔの外部変動磁界の振幅におい
て超電導フィラメントの直径が０．０９μｍのレベルま
で減少すると交流損失が低下し、さらに超電導フィラメ
ントの直径が小さくなると交流損失が逆に増大する結果
が得られた。これは、超電導フィラメントの間隔が０．
０９μｍになるまでは超電導フィラメントの電磁気的な
結合が抑制されており、それより間隔が狭くなると、超
電導フィラメントの電磁気的な結合が生じ、ヒステリシ
ス損失が増大することを示している。From the measurement results shown in FIG. 9, in the superconducting element wire manufactured in Example 3, when the diameter of the superconducting filament is reduced to the level of 0.09 μm at the amplitude of the externally variable magnetic field of 0.5 T, the AC loss is reduced. Further, it was found that as the diameter of the superconducting filament became smaller, the AC loss increased. This is because the distance between the superconducting filaments is 0.
The electromagnetic coupling of the superconducting filaments is suppressed until the thickness reaches 09 μm, and when the distance is smaller than that, the electromagnetic coupling of the superconducting filaments occurs, and the hysteresis loss increases.

【００７６】また、外部変動磁界の振幅が０．５Ｔと１
Ｔにおける測定結果によれば、超電導フィラメントの直
径を０．１μｍのレベルまで細径化することにより、実
施例３の超電導素線において比較例２の従来の最適化さ
れた超電導素線と同等以下の交流損失を実現できること
が明らかとなった。The amplitude of the externally fluctuating magnetic field is 0.5T and 1
According to the measurement result at T, the diameter of the superconducting filament was reduced to a level of 0.1 μm, so that the superconducting wire of Example 3 was equal to or less than the conventional optimized superconducting wire of Comparative Example 2. It is clear that the AC loss can be realized.

【００７７】なお、比較例１の超電導素線のサンプルで
は、実施例３の超電導素線のサンプルに比べて交流損失
が１桁以上も大きい結果を示す。これは、超電導フィラ
メント間の電磁気的な結合による交流損失の増大による
ものと考えられる。この結果より、マトリックスにマン
ガンを添加した銅−シリコン−マンガン合金を採用する
ことにより、交流損失を低減することができることが判
明した。The sample of the superconducting element wire of Comparative Example 1 shows a result that the AC loss is larger by one digit or more than the sample of the superconducting element wire of Example 3. This is considered to be due to an increase in AC loss due to electromagnetic coupling between the superconducting filaments. From this result, it was found that the AC loss can be reduced by using a copper-silicon-manganese alloy in which manganese is added to the matrix.

【００７８】また、外部変動磁界の振幅が０．１Ｔの下
では実施例３の超電導素線は、超電導フィラメントの直
径と間隔が０．１μｍ以上、０．３μｍ以下の範囲のと
き、比較例２の従来の超電導素線に比べて１桁も低い交
流損失を有することが明らかとなった。この結果は、実
施例３の超電導素線がＮｂからなる拡散バリアを有しな
い構造であるため、Ｎｂ自体の交流損失を除去すること
ができた結果に基づくものであり、本発明の作用効果を
実証している。When the amplitude of the externally fluctuating magnetic field is 0.1 T or less, the superconducting wire of Example 3 has a diameter and interval of the superconducting filament in the range of 0.1 μm or more and 0.3 μm or less. It has been found that it has an AC loss that is one digit lower than that of the conventional superconducting element wire. This result is based on the result that the AC loss of Nb itself was able to be removed because the superconducting wire of Example 3 had a structure without a diffusion barrier made of Nb. Demonstrate.

【００７９】実験１と２の結果を併せて考慮すると、実
施例３の超電導素線では超電導フィラメントの直径を
０．１μｍ以上、０．２μｍ以下にし、超電導フィラメ
ントの間隔を０．０９μｍ以上、０．２μｍ以下にする
ことにより、高い臨界電流密度と低い交流損失とを兼ね
備えた超電導素線を実現することが可能であることがわ
かる。また、０．１Ｔレベルの低い外部磁界の存在下に
おいては、超電導フィラメントの直径を０．１２μｍ以
上、０．１６μｍ以下にし、超電導フィラメントの間隔
を０．１２μｍ以上、０．１６μｍ以下にすることによ
り、従来の超電導素線と同等の高い臨界電流密度を有
し、従来の超電導素線よりも１桁もオーダーの小さい交
流損失を実現できることが明らかとなった。In consideration of the results of Experiments 1 and 2, the diameter of the superconducting filament is set to 0.1 μm or more and 0.2 μm or less in the superconducting filament of Example 3, and the distance between the superconducting filaments is set to 0.09 μm or more and 0 μm or less. It is understood that by setting the thickness to 0.2 μm or less, it is possible to realize a superconducting element wire having both a high critical current density and a low AC loss. Further, in the presence of an external magnetic field having a low level of 0.1 T, the diameter of the superconducting filament is set to 0.12 μm or more and 0.16 μm or less, and the interval between the superconducting filaments is set to 0.12 μm or more and 0.16 μm or less. It has been found that it has a high critical current density equivalent to that of a conventional superconducting element wire and can realize an AC loss on the order of one order of magnitude smaller than that of the conventional superconducting element wire.

【００８０】（実験３）実施例３で作製した超電導素線
の直径を種々変更したサンプルのうち、直径の小さいサ
ンプルでは超電導素線の直径の１２倍以下のピッチでツ
イスト加工を行なうと、マトリックスの加工硬化に起因
すると考えられる断線が多発する結果が得られた。交流
損失を低減するという観点から考えると、結合損失はツ
イストピッチの二乗に比例するため、伸線加工性を損な
わないレベルで、できるだけ短いピッチでツイスト加工
を実施する必要がある。(Experiment 3) Among the samples obtained by changing the diameter of the superconducting wire prepared in Example 3, the sample having a small diameter was twisted at a pitch of 12 times or less of the diameter of the superconducting wire, and the matrix was formed. The result that the disconnection considered to be attributable to the work hardening occurred frequently occurred. From the viewpoint of reducing the AC loss, the coupling loss is proportional to the square of the twist pitch. Therefore, it is necessary to perform the twist processing at a pitch as short as possible at a level that does not impair the wire drawing workability.

【００８１】そこで、ツイスト加工性を改善するために
ツイスト加工直前に軟化熱処理を行なう方法を考えた。
実施例３のサンプルでは、加工硬化による伸線加工性の
劣化を抑制するために４００℃の温度で中間軟化熱処理
を伸線加工の間に介在させることにより、マトリックス
を軟化させて良好な伸線加工性を実現させた。しかしな
がら、ツイスト加工の直前では超電導素線の直径は０．
１５ｍｍから０．３ｍｍまでの範囲内に細径化されてお
り、超電導フィラメントの直径は０．１μｍから０．２
μｍまでの範囲内に超極細化されている。このため、軟
化熱処理により化合物が生成する等の問題が引き起こさ
れ、超電導特性が低下することが考えられる。本実験で
は、細径化された超電導素線の熱処理温度と直流臨界電
流値（Ｉｃ）との関係を測定し、ツイスト加工直前にお
ける軟化熱処理温度の最適化を検討した。Therefore, a method of performing a softening heat treatment immediately before the twisting was considered in order to improve the twisting property.
In the sample of Example 3, an intermediate softening heat treatment was interposed at a temperature of 400 ° C. during the wire drawing in order to suppress the deterioration of the wire drawing workability due to work hardening, so that the matrix was softened and good wire drawing was performed. Workability was realized. However, immediately before the twist processing, the diameter of the superconducting element wire is 0.1 mm.
The diameter of the superconducting filament is reduced from 0.1 μm to 0.2 mm.
It is ultra-fine within a range of up to μm. For this reason, a problem such as formation of a compound due to the softening heat treatment is caused, and it is considered that the superconductivity is deteriorated. In this experiment, the relationship between the heat treatment temperature of the superconducting wire having a reduced diameter and the DC critical current value (Ic) was measured, and optimization of the softening heat treatment temperature immediately before twist processing was examined.

【００８２】測定に使用したサンプルは、超電導素線の
直径が０．２７ｍｍ、超電導フィラメントの直径が０．
１６μｍの実施例３によるサンプルと、超電導素線の直
径が０．２１４ｍｍ、超電導フィラメントの直径が０．
１３μｍの実施例３によるサンプルとの２種類である。
これら２種類のサンプルについて３００℃から５００℃
までの温度領域で２時間の軟化熱処理を実施した後、直
流臨界電流値の測定を実施した。なお、熱処理が施され
ていないサンプルについても直流臨界電流値の測定を実
施し、熱処理されたサンプルとの比較を行なった。The sample used for the measurement had a superconducting wire diameter of 0.27 mm and a superconducting filament diameter of 0.2 mm.
A sample according to Example 3 having a diameter of 16 μm, a superconducting wire having a diameter of 0.214 mm, and a superconducting filament having a diameter of 0.2 μm.
13 μm and a sample according to the third embodiment.
300 ° C to 500 ° C for these two samples
After performing the softening heat treatment for 2 hours in the temperature range up to, the DC critical current value was measured. The DC critical current value was also measured for the sample that had not been subjected to the heat treatment, and was compared with the sample that had been subjected to the heat treatment.

【００８３】図１０は、超電導素線の直径が０．２７ｍ
ｍのサンプルについて実施した、各外部磁界（０Ｔ〜１
Ｔ）の存在下の直流臨界電流値と熱処理温度との関係の
測定結果を示す。また、図１１は、超電導素線の直径が
０．２１４ｍｍのサンプルについて実施した、各外部磁
界（０Ｔ〜１Ｔ）の存在下の直流臨界電流値と熱処理温
度との関係の測定結果を示す。これらの測定結果から、
４００℃以下の熱処理温度では熱処理前（図では０℃）
の直流臨界電流値（Ｉｃ）と比較すると、直流臨界電流
値の低下はほとんど認められないが、４００℃より高い
５００℃で熱処理した後の直流臨界電流値は大きく低下
することが認められた。特に、超電導素線の直径、すな
わち超電導フィラメントの直径がより細径化された、超
電導素線の直径が０．２１４ｍｍのサンプルの方がその
低下の度合いが大きく、熱処理前に比べて１／２のレベ
ルに低下することが明らかとなった。これは、超電導フ
ィラメントの直径がより細径化されているため、超電導
フィラメントとマトリックスとの界面において化合物が
生成しやすいためであると考えられる。FIG. 10 shows that the diameter of the superconducting wire is 0.27 m.
m of each external magnetic field (0T to 1
The measurement result of the relationship between the DC critical current value in the presence of T) and the heat treatment temperature is shown. FIG. 11 shows a measurement result of a relationship between a DC critical current value and a heat treatment temperature in the presence of each external magnetic field (0T to 1T), which was performed on a sample having a superconducting element wire having a diameter of 0.214 mm. From these measurement results,
Before heat treatment at a heat treatment temperature of 400 ° C or less (0 ° C in the figure)
When compared with the DC critical current value (Ic), the decrease in DC critical current value was hardly recognized, but it was recognized that the DC critical current value after heat treatment at 500 ° C. higher than 400 ° C. was significantly reduced. In particular, the diameter of the superconducting element wire, that is, the diameter of the superconducting filament, that is, the diameter of the superconducting filament is smaller, and the sample with a diameter of the superconducting element wire of 0.214 mm has a larger degree of reduction, and is １ ／ of the sample before heat treatment. It became clear that it fell to the level of. This is considered to be because the diameter of the superconducting filament is made smaller and a compound is easily generated at the interface between the superconducting filament and the matrix.

【００８４】また、マトリックスを構成する銅−シリコ
ン−マンガン合金を軟化するためには３００℃以上の温
度で熱処理する必要がある。上記の測定結果から、超電
導フィラメントの直径が細径化された超電導素線のサン
プルにおいてツイスト加工直前の軟化熱処理温度として
は３００℃以上、４００℃以下の条件にすることによ
り、超電導特性、すなわち直流臨界電流値を低下させる
ことなく、マトリックスを軟化させることが可能である
ことがわかる。Further, in order to soften the copper-silicon-manganese alloy constituting the matrix, it is necessary to perform a heat treatment at a temperature of 300 ° C. or more. From the above measurement results, in the sample of the superconducting wire in which the diameter of the superconducting filament is reduced, the softening heat treatment temperature immediately before the twist processing is set to 300 ° C. or more and 400 ° C. or less, so that the superconducting property, that is, DC It can be seen that the matrix can be softened without lowering the critical current value.

【００８５】（実験４）実験３で得られた最適なツイス
ト加工直前の熱処理温度でマトリックスを軟化させ、そ
の後、ツイスト加工を実施することによりサンプルを作
製した。ツイスト加工を行なったサンプルは超電導素線
の直径が０．２１４ｍｍのサンプルである。(Experiment 4) The sample was prepared by softening the matrix at the heat treatment temperature immediately before the optimum twist processing obtained in Experiment 3, and then performing the twist processing. The sample subjected to the twist processing is a sample in which the diameter of the superconducting wire is 0.214 mm.

【００８６】温度３００℃で軟化熱処理したサンプルで
は、超電導素線の直径の１０倍から１２倍までのピッチ
でツイスト加工を行なっても断線が生じないで長尺のツ
イスト加工が可能であった。また、温度３５０℃で軟化
熱処理したサンプルでは、超電導素線の８倍から１０倍
までのピッチでツイスト加工を行なっても断線が生じる
ことなく、長尺のツイスト加工が可能であった。さら
に、温度４００℃で軟化熱処理したサンプルについても
超電導素線の直径の８倍のピッチでツイスト加工を行な
っても断線が生じることなく、長尺のツイスト加工が可
能であった。In the sample subjected to the softening heat treatment at a temperature of 300 ° C., even if the twisting was performed at a pitch of 10 to 12 times the diameter of the superconducting wire, a long twisting was possible without breaking. Further, in the sample subjected to the softening heat treatment at a temperature of 350 ° C., even if the twisting was performed at a pitch of 8 to 10 times that of the superconducting wire, a long twisting was possible without breaking. Furthermore, even for the sample subjected to the softening heat treatment at a temperature of 400 ° C., even if the twist processing is performed at a pitch eight times the diameter of the superconducting element wire, a long twist processing can be performed without disconnection.

【００８７】このように、ツイスト加工の直前において
３００℃以上、４００℃以下の温度で軟化熱処理を実施
することにより、超電導素線の超電導特性を低下させる
ことなく、超電導素線の直径の８倍以上、１２倍以下の
短いピッチで長尺線材のツイスト加工が可能であるとい
う結果が得られた。As described above, by performing the softening heat treatment at a temperature of 300 ° C. or more and 400 ° C. or less immediately before the twisting, the superconducting wire has a diameter eight times the diameter of the superconducting wire without deteriorating its superconducting characteristics. As described above, the result was obtained that the twist processing of the long wire rod was possible at a short pitch of 12 times or less.

【００８８】以上に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
考慮されるべきである。本発明の範囲は、以上の実施の
形態や実施例ではなく、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
ての修正や変形を含むものである。The embodiments and examples disclosed above are to be considered in all respects as illustrative and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the embodiments or examples described above, and includes all modifications and variations within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

【００８９】[0089]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
従来の交流用超電導線の構造では必須であった、超電導
フィラメントとマトリックスとの間に配置されるＮｂ等
からなる拡散バリアがない構造で、良好な伸線加工性を
実現することができるとともに、従来の超電導線と同等
以上の高い臨界電流値を有し、さらに交流損失を低減す
ることが可能な交流用超電導線とその製造方法を提供す
ることができる。As described above, according to the present invention,
With a structure without a diffusion barrier made of Nb or the like disposed between the superconducting filament and the matrix, which is indispensable in the structure of the conventional superconducting wire for AC, it is possible to realize good drawability, An AC superconducting wire having a critical current value equal to or higher than that of a conventional superconducting wire and capable of further reducing AC loss, and a method for manufacturing the same can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】実施例１で作製した銅−シリコン合金の加工度
とビッカース硬度との関係の測定結果を示す図である。FIG. 1 is a view showing a measurement result of a relationship between a workability and a Vickers hardness of a copper-silicon alloy produced in Example 1.

【図２】実施例１で作製した銅−シリコン合金の伸線加
工後のサンプルについて実施した軟化熱処理温度とビッ
カース硬度との関係を示す図である。FIG. 2 is a view showing a relationship between a softening heat treatment temperature and a Vickers hardness performed on a sample of a copper-silicon alloy produced in Example 1 after wire drawing.

【図３】実施例１で作製した銅−シリコン合金のサンプ
ルの液体ヘリウム温度における比抵抗（抵抗率）のシリ
コン含有率依存性を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing the silicon content dependency of the specific resistance (resistivity) at the liquid helium temperature of the sample of the copper-silicon alloy manufactured in Example 1.

【図４】実施例２で作製した銅−シリコン−マンガン合
金の加工度とビッカース硬度との関係の測定結果を、実
施例１で作製した銅−シリコン合金と従来一般的に使用
されている銅−ニッケル合金の測定結果と比較して示す
図である。FIG. 4 shows the results of measuring the relationship between the working ratio and the Vickers hardness of the copper-silicon-manganese alloy produced in Example 2 and the copper-silicon alloy produced in Example 1 and copper commonly used in the past. FIG. 9 is a diagram showing a comparison with a measurement result of a nickel alloy.

【図５】実施例２で作製した銅−シリコン−マンガン合
金の伸線加工後のサンプルについて実施した軟化熱処理
温度とビッカース硬度との関係を、実施例１で作製した
銅−シリコン合金と従来一般的に使用されている銅−ニ
ッケル合金の測定結果と比較して示す図である。FIG. 5 shows the relationship between the softening heat treatment temperature and the Vickers hardness of the copper-silicon-manganese alloy prepared in Example 2 after the wire drawing, and the relationship between the copper-silicon alloy prepared in Example 1 and the conventional general. FIG. 5 is a diagram showing a comparison with a measurement result of a commonly used copper-nickel alloy.

【図６】実施例２で作製した銅−シリコン−マンガン合
金のサンプルの抵抗率の温度依存性の測定結果を、実施
例１で作製した銅−シリコン合金のサンプルと従来一般
的に使用されている銅−ニッケル合金の測定結果と比較
して示す図である。FIG. 6 shows the results of measuring the temperature dependence of the resistivity of the sample of the copper-silicon-manganese alloy prepared in Example 2 and the results of the measurement of the copper-silicon alloy sample prepared in Example 1 and those conventionally used in general. FIG. 4 is a diagram showing a comparison with measurement results of a copper-nickel alloy.

【図７】実施例３で作製した超電導素線の横断面構造を
模式的に示す断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view schematically illustrating a cross-sectional structure of a superconducting element wire manufactured in Example 3.

【図８】実施例３で作製した超電導素線のサンプルにお
いて超電導フィラメント（ＮｂＴｉ）あたりの直流臨界
電流密度（Ｊｃ）の、超電導素線の直径と超電導フィラ
メントの直径に対する依存性を、比較例２で作製したサ
ンプルと比較して示す図である。FIG. 8 shows the dependence of the DC critical current density (Jc) per superconducting filament (NbTi) on the diameter of the superconducting filament and the diameter of the superconducting filament in the sample of the superconducting filament prepared in Example 3 in Comparative Example 2. It is a figure shown in comparison with the sample produced in.

【図９】実施例３で作製した超電導素線のサンプルのヒ
ステリシス損失の、超電導フィラメントの直径に対する
依存性を、比較例１と２で作製したサンプルの測定結果
と比較して示す図である。FIG. 9 is a diagram showing the dependence of the hysteresis loss of the sample of the superconducting element wire produced in Example 3 on the diameter of the superconducting filament in comparison with the measurement results of the samples produced in Comparative Examples 1 and 2.

【図１０】実施例３で作製した超電導素線の直径が０．
２７ｍｍのサンプルのツイスト加工直前に実施した熱処
理温度と直流臨界電流値（Ｉｃ）との関係を示す図であ
る。FIG. 10 shows that the diameter of the superconducting element wire manufactured in Example 3 is 0.
It is a figure which shows the relationship between the heat processing temperature performed just before twist processing of the sample of 27 mm, and a DC critical current value (Ic).

【図１１】実施例３で作製した超電導素線の直径が０．
２１４ｍｍのサンプルのツイスト加工直前に実施した熱
処理温度と直流臨界電流値（Ｉｃ）との関係を示す図で
ある。FIG. 11 shows a case where the diameter of the superconducting element wire manufactured in Example 3 is 0.
It is a figure which shows the relationship between the heat processing temperature and DC critical current value (Ic) performed just before the twist processing of the sample of 214 mm.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１ 超電導素線 ２ 外周部 ３ ＮｂＴｉフィラメント配置領域 ４ 安定化銅配置領域 ５ 安定化銅 ６ マトリックス領域 ７ 超電導フィラメント ８ マトリックス領域 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Superconducting element wire 2 Outer periphery 3 NbTi filament arrangement area 4 Stabilized copper arrangement area 5 Stabilized copper 6 Matrix area 7 Superconducting filament 8 Matrix area

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 笠原 奉文 東京都狛江市岩戸北二丁目11番１号 財団 法人電力中央研究所内 (72)発明者 鳥居 慎治 東京都狛江市岩戸北二丁目11番１号 財団 法人電力中央研究所内 (72)発明者 秋田 調 東京都狛江市岩戸北二丁目11番１号 財団 法人電力中央研究所内 (72)発明者 太刀川 恭治 東京都世田谷区成城３−13−29 Ｆターム(参考） 5G321 AA12 BA14 CA09 CA11 CA36 CA42 DD01  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Fumifumi Kasahara 2-1-1, Iwatokita, Komae-shi, Tokyo Inside the Central Research Institute of Electric Power Industry (72) Inventor Shinji Torii 2-1-1, Iwatokita, Komae-shi, Tokyo No. 7 Within the Central Research Institute of Electric Power Industry (72) Inventor Akira Akita 2-1-1, Iwatokita, Komae-shi, Tokyo Inside the Central Research Institute of Electric Power Industry (72) Kyoji Tachikawa 3-13-29F, Seijo, Setagaya-ku, Tokyo Terms (reference) 5G321 AA12 BA14 CA09 CA11 CA36 CA42 DD01

Claims (13)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 シリコンとマンガンを含む銅合金からな
るマトリックス中にニオブチタン合金の超電導体からな
るフィラメントが複数本埋込まれた多芯超電導線構造を
備えた交流用超電導線であって、 前記マトリックスが、シリコンを２重量％以上、４重量
％以下、マンガンを０．５重量％以上、１重量％以下含
む銅合金からなり、 前記フィラメントの外周面は前記マトリックスに接触し
ており、 前記フィラメントの直径が０．１μｍ以上、０．２μｍ
以下であることを特徴とする、交流用超電導線。1. An alternating current superconducting wire having a multifilamentary superconducting wire structure in which a plurality of filaments made of a niobium titanium alloy superconductor are embedded in a matrix made of a copper alloy containing silicon and manganese. Is made of a copper alloy containing 2% by weight or more and 4% by weight or less of silicon and 0.5% by weight or more and 1% by weight or less of manganese, and an outer peripheral surface of the filament is in contact with the matrix. Diameter of 0.1μm or more, 0.2μm
An AC superconducting wire characterized by the following. 【請求項２】 前記フィラメントの間隔が０．０９μｍ
以上、０．２μｍ以下であることを特徴とする、請求項
１に記載の交流用超電導線。2. The filament spacing is 0.09 μm.
2. The superconducting wire for alternating current according to claim 1, wherein the diameter is not more than 0.2 μm. 【請求項３】 前記フィラメントの間隔の直径に対する
比率が１以上、１．５以下であることを特徴とする、請
求項１または２に記載の交流用超電導線。3. The AC superconducting wire according to claim 1, wherein a ratio of a distance between the filaments to a diameter is 1 or more and 1.5 or less. 【請求項４】 前記交流用超電導線の直径が０．１５ｍ
ｍ以上、０．３ｍｍ以下であることを特徴とする、請求
項１から３までのいずれかに記載の交流用超電導線。4. The diameter of the AC superconducting wire is 0.15 m.
The superconducting wire for AC according to any one of claims 1 to 3, wherein the length is not less than m and not more than 0.3 mm. 【請求項５】 前記交流用超電導線がその直径の８倍以
上、１２倍以下のピッチでツイストされていることを特
徴とする、請求項１から４までのいずれかに記載の交流
用超電導線。5. The AC superconducting wire according to claim 1, wherein the AC superconducting wire is twisted at a pitch of at least 8 times and no more than 12 times its diameter. . 【請求項６】 前記交流用超電導線に配置される安定化
銅のニオブチタン合金に対する体積含有率が１以上、
１．５以下であることを特徴とする、請求項１から５ま
でのいずれかに記載の交流用超電導線。6. A volume ratio of stabilized copper to a niobium titanium alloy, which is arranged in the superconducting wire for alternating current, is 1 or more,
The alternating current superconducting wire according to any one of claims 1 to 5, wherein the ratio is 1.5 or less. 【請求項７】 前記安定化銅は、前記銅合金と同一の組
成の合金によって複数本の線部分に分割されており、そ
の分割された安定化銅の線部分の外径が１０μｍ以下で
あることを特徴とする、請求項６に記載の交流用超電導
線。7. The stabilized copper is divided into a plurality of wire portions by an alloy having the same composition as the copper alloy, and the outer diameter of the divided stabilized copper wire portions is 10 μm or less. The superconducting wire for alternating current according to claim 6, characterized in that: 【請求項８】 ニオブチタン合金の体積含有率が１０％
以上であることを特徴とする、請求項１から７までのい
ずれかに記載の交流用超電導線。8. The niobium titanium alloy has a volume content of 10%.
The alternating current superconducting wire according to any one of claims 1 to 7, wherein: 【請求項９】 ダブルスタック法により製造することを
特徴とする、請求項１から８までのいずれかに記載の交
流用超電導線の製造方法。9. The method for manufacturing an AC superconducting wire according to claim 1, wherein the superconducting wire is manufactured by a double stack method. 【請求項１０】 加工度が３以上、４以下で塑性加工す
るステップの間に中間軟化熱処理するステップを介在さ
せることを特徴とする、請求項１から９までのいずれか
に記載の交流用超電導線の製造方法。10. The superconducting AC for AC according to claim 1, wherein a step of intermediate softening heat treatment is interposed between the steps of plastic working at a working degree of 3 or more and 4 or less. Wire manufacturing method. 【請求項１１】 前記中間軟化熱処理の温度条件が３０
０℃以上、５００℃以下であることを特徴とする、請求
項１０に記載の交流用超電導線の製造方法。11. The temperature condition for the intermediate softening heat treatment is 30.
The method for producing an AC superconducting wire according to claim 10, wherein the temperature is 0 ° C or more and 500 ° C or less. 【請求項１２】 ツイスト加工の直前に軟化熱処理する
ことを特徴とする、請求項１から１１までのいずれかに
記載の交流用超電導線の製造方法。12. The method of manufacturing an AC superconducting wire according to claim 1, wherein a softening heat treatment is performed immediately before the twisting. 【請求項１３】 前記ツイスト加工直前の軟化熱処理の
温度条件が３００℃以上、４００℃以下であることを特
徴とする、請求項１２に記載の交流用超電導線の製造方
法。13. The method for producing an AC superconducting wire according to claim 12, wherein a temperature condition of the softening heat treatment immediately before the twisting is 300 ° C. or more and 400 ° C. or less.