JPS63284720A - 超電導線 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、例えば核磁気共鳴装置用マグネット、粒子加
速器用マグネット等の超電導応用機器などに使用可能な
超電導線に関する。

「従来の技術］ 近時、常電導状態から超電導状態に遷移する臨界温度（
Ｔｃ）が液体窒素温度以上の高い値を示す酸化物系の超
電導材料が種々発見されつつある。

そして、この種の超電導材料を用いた超電導線としては
、金属被覆層（シース）となる銅製等のパイプ内に前記
超電導材料の粉末を充填し、これに押出加工や圧延加工
等の伸線加工を施して縮径したのち、加熱処理を行−な
ったものが既に試作されている。

「発明が解決しようとする問題点」 ところで、上記のような超電導線を多数本束ねて多心撚
線状とした場合には、線材同士の結合電流を遮断するた
めに、各線材の表面に絶縁被覆を設けることが必要であ
る。この種の絶縁被覆としては、合成樹脂やワニス等を
使用することが考えられるが、これらの物質は耐冷却性
が劣るうえ、熱膨張率が超電導体と著しく異なるために
、液体窒素中で冷却した際には絶縁被覆が脆化し、温度
の変動により破損しやすいという欠点があった。

さら１こ、前記構造の超電導線では、超電導材料の加工
性が悪いために伸線加工の際に張力に負けて断線等のト
ラブルを生じやすく、長い線材の製造が困難だった。し
かも、製造された超電導線を実際に使用する場合には、
線材端部の金属シースを剥がして超電導体層を剥き出し
にし、これを機器の端子等に接続する必要があるが、こ
の超電導体層は極めて脆いために接続部で破損しやすく
、取り扱いに不便であるという欠点があった。

「問題点を解決するための手段」 本発明は上記の問題を解決するためになされたもので、
少なくともその表層部が常電導材料からなる芯体と、そ
の上に形成された酸化物系超電導体層と、その外方に形
成されたセラミックス絶縁層と、さらに必要によりその
外方に形成された被′　　復層とを具備してなることを
特徴とする。

なお、前記芯体の表面はＡ　ｇ、　Ａ　ｕ、Ｐ　を等の
貴金属により構成されていることが望ましい。

「実施例」 以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する
。

第１図は一実施例の超電導線の断面を示すものであり、
符号ｌは常電導材料からなる断面円形の芯体、２は芯体
ｌ上に形成された酸化物系超電導体層、３は超電導体層
２上に形成されたセラミックス絶縁層、４はこれら全体
を被覆する前記芯体Ｉと同様の材質からなるシース（被
覆層）であり、これらは全て同心円状に形成されている
。

前記芯体ｌの材質としては、Ｃｕ、　Ｃｕ合金、ＡＩ。

Ａ１合金、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔなどの金属が挙げられ、特
に貴金属以外の材質を用いる場合には、その表面にスパ
ッタ法、めっき法等を用いて貴金属薄膜を形成しておく
ことが望ましい。

前記酸化物系超電導体層２は、Ａ−Ｂ−Ｃｕ−０系など
の超電導材料により形成されている。但し、上記ＡはＳ
ｃ　、Ｙ、Ｌａ　、Ｃｅ　、Ｐｒ　、Ｎｄ　、Ｐｍ　、
Ｓｍ。

Ｅｕ　、Ｇｄ　、Ｔｂ　、Ｄｙ　、Ｈｏ　、Ｅｒ　、Ｔ
ｌｌ１．Ｙｂ　、Ｌｕ等のｍａ族元素から選択される一
種以上の元素を表し、Ｂは、Ｂｅ　、Ｓｒ　、Ｍｇ　、
Ｂａ　、Ｃａ等のアルカリ土類金属元素から選択される
一種以上の元素を表すものとする。

一方、セラミックス絶縁層３はＡ　ｌ＊ｏ　ｓ、　Ｓ　
ｉｏ　１２Ｍ　ｇｏ　”２Ａ　１ｔＯｓ’５ｓ　ｉＯｘ
、Ｍ　ｇＯ、Ｃｒｔｏ　ｓ、　Ｚ　ｒｏ　を等の酸化物
系セラミックス、あるいはＳｉＣ，５ｉａＮ４．ＢＮ、
ＡＩＮ等の非酸化物系セラミックスの粉末を加圧加熱成
形することにより形成されたものである。なお、ここで
使用するセラミックスが非酸化物系の場合には、酸化物
系超電導体層２の表面に、各種スパッタ法、めっき法等
を用いてＡｇ。

Ａｕ、Ｐｔなどの貴金属薄膜を形成することが望ましい
。

このような超電導線を製造するには、まず、芯体ｌとな
る金属棒の周囲に超電導体材料を付着させる。その手段
としては、前記金属棒を超電導材料粉末を溶媒と混練し
たスラリー中に通したのち、必要に応じて加熱処理を施
し、金属棒の外周面に超電導材料を層状に付着させる方
法、あるいは金属棒上にスパッタ法、蒸着法、ＣＶＤ法
、ＭＯＣＶＤ法、ＭＢＢ法等の薄膜形成技術を用いて超
電導材料の薄膜を形成する方法などが採られる。

次いで、この超電導材料を付着させた金属棒をシース４
となる金属パイプ内に挿入し、これらの間隙にセラミッ
クス絶縁層３を構成するためのセラミックス粉末組成物
を充填する。そして、このパイプに押出加工あるいは圧
延加工等の伸線加工を施して所定の直径まで縮径させた
後、さらに高周波加熱器等により所定の加臓処理を施し
、超電導体層２およびセラミックス絶縁層３を焼成して
超電導線を得る。

このような構成からなる超電導線にあっては、セラミッ
クス絶縁層３の耐冷却性が優れているうえ、絶縁層３と
超電導体層２の熱膨張率が互いに似通っているため、液
体窒素によって冷却した場合にも、絶縁層３の脆化およ
び温度変動に起因する破損が生じることがない。

また、この超電導線では、その中心に芯体ｌを設けてい
るため、前記伸線加工の際に断線等のトラブルが生じに
くく、従来よりも長尺の線材を容易に製造することがで
きる。しかも、芯体ｌおよびシース４は常電導材ででき
ているため、万が一超電導体層２の超電導状態が破れた
場合には、これら芯体ｌおよびシース４に電流を分流す
ることができ、トラブルを防ぐことができる。

また、この超電導線では、超電導体層２の内部に芯体ｌ
が通っているので、線材端部のシース４およびセラミッ
クス絶縁層３を剥がして超電導体層２を剥き出しにした
場合にも、超電導体層２の脆さを補って接続部における
破損を防ぐことができ、取り扱いが容易であるという利
点も有する。

さらに、この例では芯体ｌの表面が貴金属によって構成
されているうえ、セラミックス絶縁層３が非酸化物系で
ある場合には超電導体層２の表面にも貴金属薄膜が形成
されているので、超電導線を焼成する際に、超電導体層
２に含まれる酸素原子が芯体ｌの内部へ、あるいはセラ
ミックス絶縁層３の内部へ拡散することがなく、酸素原
子の不足による超電導体層２の特性低下を防ぐことが可
能である。

なお、以上の例では、芯体ｌを円柱状の金属棒から成形
したが、代わりに中空の管体を用いることも可能である
。その場合には、伸線あるいは加熱を行なう際に中空部
を通して適当な冷媒を通すことができ、過熱に起因する
線材の潰れ等を防ぐことができるうえ、超電導線を使用
する際には、この中空部に液体窒素等の冷媒を通して均
一に線材を冷却できるという利点も得られる。

また、第２図に示すように、芯体ｌを炭素繊維強化炭素
複合材料や繊維強化金属などの複合材料のように極めて
抗張力の大きな芯材ＩＡと、その外周を覆う金属層ＩＢ
とから構成することも可能であり、この場合には、芯材
ＩＡにより超電導線の抗張力をさらに高めることが可能
である。

また、本発明は前記のような単芯の超電導線に限られず
、この上うな単芯の超電導線を多数本束ねて撚線状に成
形加工した、いわゆる極細多芯型の超電導線にも適用す
ることができる。

さらに、前記の例は断面円形の超電導線であったが、本
発明は断面が四角形状等の異形状あるいは条体状の電線
としても実施可能である。

「発明の効果」 本発明の超電導線によれば、次のような優れた効果が得
られる。

■セラミックス絶縁層の耐冷却性が優れているうえ、絶
縁層と超電導体層それぞれの熱膨張率が近い値であるた
め、液体窒素によって冷却した場合にも、絶縁層が脆化
して温度変動により破損するなどということがない。

■中心に芯体を設けているため、前記伸線加工の際に断
線等のトラブルが生じにくく、長尺の線材を容易に製造
することができる。

■被覆層を剥がしたあと超電導体層内部に芯体が通って
いるので、超電導体層の脆さを補って破損などを防ぐこ
とができ、取り扱いが容易である。

■芯体の表面を貴金属によって構成した場合には、超電
導線を焼成する際に、超電導体層に含まれる酸素原子が
芯体の内部へ拡散することがなく、酸素原子不足による
超電導体層の特性低下を防ぐことが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の超電導線の断面図、第２図
は本発明の他の実施例の断面図である。 １・・・芯体、２・・・酸化物系超電導体層、３・・・
セラミックス絶縁層、 ４・・・シース（被覆層）、 ＩＡ・・・芯材、　　ＩＢ・・・金属層。 出廓人藤倉電線株式会社

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）少なくともその表層部が常電導材料からなる芯体
   と、その上に形成された酸化物系超電導体層と、その外
   方に形成されたセラミックス絶縁層と、さらに必要によ
   りその外方に形成された被覆層とを具備してなることを
   特徴とする超電導線。
2. （２）前記芯体の表面は、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ等の貴金属
   により構成されていることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の超電導線。