JPH0982519A - Solenoid coil for superconducting magnet, and oxide superconducting multicore wire - Google Patents
Solenoid coil for superconducting magnet, and oxide superconducting multicore wireInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、酸化物超電導体に
よる強磁場発生を利用し、高分解能NMR分析装置等で
用いる超電導マグネットの素材として有用なソレノイド
コイル、および該ソレノイドコイルを作製するのに有用
な酸化物超電導多芯線材に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention utilizes a strong magnetic field generated by an oxide superconductor to produce a solenoid coil useful as a material for a superconducting magnet used in a high resolution NMR analyzer and the like, and a solenoid coil for producing the solenoid coil. The present invention relates to a useful oxide superconducting multifilamentary wire.
【0002】[0002]
【従来の技術】超電導現象は、抵抗ゼロで大電流を流す
ことができるものであり、この現象を利用して大電流送
電や強磁場発生機器等、各方面での利用が広がりつつあ
る。例えば、高分解能NMR分析装置等で用いる超電導
マグネットは、コイルに大電流通電を行なうことによる
強磁場発生や、抵抗ゼロを利用した永久電流運転を達成
するものであり、超電導現象によって初めて実現可能な
応用技術の典型例である。特に、高分解能NMR分析装
置で用いる超電導マグネット(以下、「NMRマグネッ
ト」と呼ぶことがある)は発生磁場が高ければ高いほど
分解能が高まるので、近年ますます高磁場化が要求され
る傾向にある。2. Description of the Related Art The superconducting phenomenon allows a large current to flow with zero resistance, and the use of this phenomenon is spreading to various fields such as high-current power transmission and strong magnetic field generators. For example, a superconducting magnet used in a high-resolution NMR analyzer or the like achieves a strong magnetic field by energizing a coil with a large current and a permanent current operation using zero resistance, and can be realized only by a superconducting phenomenon. This is a typical example of applied technology. In particular, the superconducting magnet used in a high-resolution NMR analyzer (hereinafter sometimes referred to as "NMR magnet") has a higher resolution as the generated magnetic field is higher, so that a higher magnetic field tends to be required in recent years. .
【0003】現在、NMRマグネットの素材として一般
的に利用されているものは、NbTi線やNb3 Sn線
等の金属系超電導線材である。これらの線材における臨
界磁場(超伝導特性を保持できる最高磁場)は、夫々約
11T,23Tであるので、中・低磁場用マグネットは
NbTi線で作製され、高磁場用マグネットは外層マグ
ネットをNbTi線で、内層マグネットをNb3 Sn線
で夫々作製してこれらを組み合せて構成されるのが一般
的である。At present, what is generally used as a material for an NMR magnet is a metallic superconducting wire such as NbTi wire or Nb 3 Sn wire. Since the critical magnetic field (highest magnetic field capable of maintaining superconducting properties) of these wires is about 11T and 23T, respectively, the medium / low magnetic field magnets are made of NbTi wire, and the high magnetic field magnets are made of NbTi wire as the outer layer magnet. Then, it is general that the inner layer magnets are made of Nb 3 Sn wires and are combined with each other.
【0004】一方、NMRマグネットの更なる高磁場化
を達成する技術として、外・中層マグネットを夫々Nb
Ti線、Nb3 Sn線で作製し、内層マグネットを酸化
物超電導線材で作製することが提案されている。佐藤ら
は、この方向を目指した研究として、20T中で1.4
Tを発生させることができたとの報告を行なっている
(International Workshop on superconductivity, 199
5, June 18-21, Hawaii,P234)。但し、この技術におけ
る内層コイルは、シース材を用いてテープ状に線材化し
た酸化物超電導線材をパンケーキ状に巻回し、これを積
層したいわゆるパンケーキコイルである。On the other hand, as a technique for achieving a higher magnetic field of the NMR magnet, the outer and middle layer magnets are each made of Nb.
It has been proposed that the wire is made of Ti wire or Nb 3 Sn wire and the inner layer magnet is made of oxide superconducting wire. As a research aiming at this direction, Sato et al.
It has been reported that T could be generated (International Workshop on superconductivity, 199
5, June 18-21, Hawaii, P234). However, the inner layer coil in this technique is a so-called pancake coil in which a tape-shaped oxide superconducting wire material is wound into a pancake shape using a sheath material and is laminated.
【0005】ところで酸化物超電導体は、従来の金属系
超電導体に比べて超電導遷移温度(以下、Tcと記す)
および上記臨海磁場(以下、Hc2 と記す)が高いとい
う特徴を有しているので、様々な分野への応用が期待さ
れている。例えばBi系酸化物は、Tcが80K程度の
低Tc相のものと110K程度の高Tc相のものが存在
し、Bi,Sr,Ca,Cuのモル比がほぼ2:2:
1:2の場合(Bi系2212型)には低Tc相とな
り、およそ2:2:2:3の場合(Bi系22223
型、但しBiの一部がPbにより置換されている)には
高Tc相になることが知られており、いずれも良好なT
c値を示す物質として有望視されている。By the way, the oxide superconductor has a superconducting transition temperature (hereinafter referred to as Tc) as compared with a conventional metal-based superconductor.
Further, since it has a characteristic that the above-mentioned critical magnetic field (hereinafter referred to as Hc 2 ) is high, it is expected to be applied to various fields. For example, Bi-based oxides include a low Tc phase having a Tc of about 80K and a high Tc phase having a Tc of about 110K, and the molar ratio of Bi, Sr, Ca, and Cu is approximately 2: 2 :.
In the case of 1: 2 (Bi system 2212 type), it becomes a low Tc phase, and in the case of about 2: 2: 2: 3 (Bi system 22223).
It has been known that a high Tc phase is obtained in the mold, in which a part of Bi is replaced by Pb).
It is regarded as a promising substance showing a c-value.
【0006】こうした酸化物超電導体を超電導マグネッ
トに適用するには、シース材を用いてテープ状に線材化
した酸化物超電導線材を、上記の様なパンケーキコイル
として作製される。これは、酸化物超電導体は異方性が
大きく、結晶粒を配向させないと線材の臨界電流密度
(以下、Jcと記す)を大きくできないからであり、テ
ープ状に加工することによって酸化物の配向度を高めて
いるのである。またテープ状線材で作製されるコイル
は、必然的にパンケーキコイル形式になってしまう。こ
の様な状況の下で、酸化物超電導線材では、高性能のソ
レノイドコイル(円筒状に巻回したコイル)は実現され
ていない。To apply such an oxide superconductor to a superconducting magnet, an oxide superconducting wire made into a tape-like wire using a sheath material is produced as a pancake coil as described above. This is because the oxide superconductor has a large anisotropy and the critical current density (hereinafter referred to as Jc) of the wire cannot be increased unless the crystal grains are oriented. It is increasing the degree. Further, the coil made of the tape-shaped wire inevitably has a pancake coil form. Under such circumstances, a high-performance solenoid coil (coil wound in a cylindrical shape) has not been realized in the oxide superconducting wire.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】NMRマグネットに要
求される特性は、高い磁場を発生するだけではなく、高
い磁場安定性と磁場均一性が要求される。これらの特性
のうち、磁場安定性については、パンケーキコイルの場
合は、各段のパンケーキ同士を何ケ所も超電導接続しな
ければならないので、接続部分が永久電流スイッチの部
分だけで済むソレノイドコイルに比較して磁場安定性が
劣ることは容易に予想できる。The characteristics required for the NMR magnet are not only that a high magnetic field is generated, but also that high magnetic field stability and magnetic field homogeneity are required. Among these characteristics, regarding the magnetic field stability, in the case of pancake coils, it is necessary to connect the pancakes of each stage with superconducting connection in multiple places, so the connection part is only the permanent current switch part. It can be easily predicted that the magnetic field stability is inferior to that of.
【0008】一方、磁場均一性についてはこれまで全く
と言って良いほど検討されていないが、本発明者らはパ
ンケーキコイルにおいてはたして必要な磁場均一性が確
保できるかシミュレーション計算を行った。まず図1に
示す様に、内径:75mmφ,外径:130mmφ,1
段ダブルパンケーキ厚さ:18.4mm,各段間の絶縁
層厚み:1.2mmで27段重ねのコイル(全長:49
6mm)を想定し、常法に従って磁場均一性を評価した
(例えば、「超電導工学」(社)電気学会編、1990
年第2版,P147〜151)。その結果を下記表1に
示すが、中央部のパンケーキがわずか0.1mm(10
0μm)軸方向にずれるだけで、Z2 項は13ppmも
ずれてしまうことが分かる。On the other hand, although the magnetic field homogeneity has not been studied so far at all, the present inventors have conducted simulation calculation to determine whether the required magnetic field homogeneity can be secured in the pancake coil. First, as shown in FIG. 1, inner diameter: 75 mmφ, outer diameter: 130 mmφ, 1
Double-layer pancake thickness: 18.4 mm, insulation layer thickness between each stage: 1.2 mm, 27-stage coil (total length: 49
6 mm), the magnetic field homogeneity was evaluated according to a conventional method (for example, “Superconductivity Engineering” (sha) edited by The Institute of Electrical Engineers, 1990).
2nd edition, pp.147-151). The results are shown in Table 1 below.
It is understood that the Z 2 term shifts by 13 ppm only by shifting in the axial direction (0 μm).
【0009】[0009]
【表1】 [Table 1]
【0010】上記の結果から換算すると、シムコイルの
補正も考慮して、20mmφ級で0.01ppmという
NMRマグネットに必要な磁場均一性を達成するには、
組立精度を10μm以内にする必要がある。しかしなが
ら、この10μm以内という数値は、パンケーキコイル
の組立精度を超えているので、パンケーキコイルで高均
一度の超電導マグネットを作製することは現実的には不
可能である。Converting from the above results, in consideration of the correction of the shim coil, in order to achieve the magnetic field homogeneity necessary for the NMR magnet of 0.01 ppm in the 20 mmφ class,
It is necessary to make the assembly accuracy within 10 μm. However, since the numerical value within 10 μm exceeds the assembly accuracy of the pancake coil, it is practically impossible to manufacture a superconducting magnet with high uniformity using the pancake coil.
【0011】以上の結果から、高分解能NMR装置等で
用いる超電導マグネットを酸化物超電導線材で作製する
には、ソレノイドコイル以外には考えられないので、本
発明者らは酸化物超電導線材によるソレノイドコイルの
設計を試みた。From the above results, it is impossible to think of a superconducting magnet for use in a high-resolution NMR apparatus or the like using an oxide superconducting wire except for a solenoid coil. I tried to design.
【0012】本発明者らは、まず前記図1に示したパン
ケーキコイルと同等の大きさのソレノイドコイルを想定
した。そしてコイル巻線部の線材占積率を0.7、線材
全断面積に対して酸化物超電導体が占める断面積比を
0.4とすると、21T中で2.5Tを発生させる為に
必要な酸化物超電導体部分のJcは、2.5×104 A
/cm2 となる。尚21T中で2.5Tを発生させると
いう条件は、1GHz級のNMR分析装置を想定したも
のである。The present inventors first assumed a solenoid coil of the same size as the pancake coil shown in FIG. Then, assuming that the wire rod space factor of the coil winding portion is 0.7 and the cross-sectional area ratio of the oxide superconductor to the total cross-sectional area of the wire rod is 0.4, it is necessary to generate 2.5T in 21T. Jc of the oxide superconductor part is 2.5 × 10 4 A
/ Cm 2 . The condition of generating 2.5T in 21T is based on the assumption of a 1 GHz class NMR analyzer.
【0013】上記Jcの値、即ち2.5×104 A/m
2 は、ソレノイドコイルとして適用できる丸・平角状の
酸化物超電導線材としては、現在知られている最高レベ
ルの値となる。但し、NMRマグネットにおいては、動
作電流(以下、Iopと記す)を酸化物超電導線材自体
の臨界電流(以下、Icと記す)の近くに設定したので
は(Iop≒Ic)、必要な磁場安定性は全く確保され
ずすぐ減衰してしまうことになる。本発明者らが検討し
たところによると、良好な磁場安定性を確保する為に
は、前記IopとIcとの比が0.4未満(Iop/I
c<0.4)であることが必要であった。結局のとこ
ろ、21T中で2.5Tを発生させる超電導マグネット
として安定して動作させる為には、前記Jcの値は6.
3×104 A/cm2 よりも大きいことが必要となる。
しかしながらこのJcの値は、ソレノイドコイルとして
適用できる丸・平角状の酸化物超電導線材としては、現
在知られている最高レベルの値を2倍以上も上回る値で
ある。即ち、従来の酸化物超電導線材によっては、上記
の様な特性を満足する様なNMRマグネット用のソレノ
イドコイルを実現することはできない。The above Jc value, that is, 2.5 × 10 4 A / m
2 is the highest level value currently known as a round / rectangular oxide superconducting wire applicable as a solenoid coil. However, in the NMR magnet, if the operating current (hereinafter referred to as Iop) is set near the critical current (hereinafter referred to as Ic) of the oxide superconducting wire itself (Iop≈Ic), the required magnetic field stability Is not secured at all and will be attenuated immediately. According to a study made by the present inventors, in order to secure good magnetic field stability, the ratio of Iop to Ic is less than 0.4 (Iop / I
It was necessary that c <0.4). After all, in order to operate stably as a superconducting magnet that generates 2.5T in 21T, the value of Jc is 6.
It is necessary to be larger than 3 × 10 4 A / cm 2 .
However, this value of Jc is more than double the value of the highest level currently known as a round / rectangular oxide superconducting wire applicable as a solenoid coil. That is, the conventional oxide superconducting wire cannot realize a solenoid coil for an NMR magnet that satisfies the above characteristics.
【0014】本発明はこうした状況のもとになされたも
のであって、その目的は、酸化物超電導線材によって高
分解能NMR分析装置等で用いる超電導マグネットに適
用可能なソレノイドコイルを実現すること、および上記
の様なソレノイドコイルの素材として有用な酸化物超電
導線材を提供することにある。The present invention has been made under these circumstances, and an object thereof is to realize a solenoid coil applicable to a superconducting magnet used in a high-resolution NMR analyzer or the like by using an oxide superconducting wire, and An object is to provide an oxide superconducting wire which is useful as a material for the above solenoid coil.
【0015】[0015]
【課題を解決するための手段】本発明者らは、酸化物超
電導多芯線材の超電導特性を格段に向上させることによ
り、高分解能NMR分析装置等で用いる超電導マグネッ
トに適用可能なソレノイドコイルを、酸化物超電導線材
によって作製することに成功したのである。Means for Solving the Problems The present inventors have proposed a solenoid coil applicable to a superconducting magnet used in a high-resolution NMR analyzer, etc., by significantly improving the superconducting properties of an oxide superconducting multicore wire. We succeeded in producing it with oxide superconducting wire.
【0016】上記ソレノイドコイルで用いる酸化物超電
導多芯線材は、具体的には、銀または銀合金製のシース
材中に、多数のBi系2212型酸化物超電導フィラメ
ントが埋設された酸化物超電導多芯線材であって、前記
フィラメント厚みを50μm以下としたものである。The oxide superconducting multifilamentary wire used in the solenoid coil is specifically an oxide superconducting multifilament in which a large number of Bi-based 2212 type oxide superconducting filaments are embedded in a sheath material made of silver or a silver alloy. A core wire material having a filament thickness of 50 μm or less.
【0017】即ち、上記の様な酸化物超電導多芯線材を
ソレノイドコイル状に作製することによって、NMRマ
グネットに適用可能なソレノイドコイルが実現できたの
である。That is, a solenoid coil applicable to an NMR magnet can be realized by producing the above oxide superconducting multifilamentary wire into a solenoid coil shape.
【0018】[0018]
【発明の実施の形態】本発明が完成された経緯に沿っ
て、本発明の作用について説明する。Bi系2212型
酸化物超電導体を用いて酸化物超電導線材コイルを製造
するに当たっては、一般に次の方法が用いられる。まず
BiO2 O3 ,SrCO3 ,CaCO3,CuO等から
なる原料粉末を秤量して粉砕混合し、熱処理を行って仮
焼する。次に、銀または銀合金製のパイプ(シース材)
に充填し、これを押し出し伸線およびロール圧延を行な
って線材とする。この線材表面に絶縁処理を施してから
コイル状に成形し、更に熱処理を施すことによってシー
ス材中の酸化物を結晶化させる。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The operation of the present invention will be described along with the background of the completion of the present invention. In producing an oxide superconducting wire coil using a Bi-based 2212 type oxide superconductor, the following method is generally used. First, raw material powders made of BiO 2 O 3 , SrCO 3 , CaCO 3 , CuO, etc. are weighed, pulverized and mixed, and heat-treated for calcination. Next, silver or silver alloy pipe (sheath material)
Are filled in, and this is extruded and drawn and rolled to obtain a wire rod. The surface of this wire is subjected to insulation treatment, then shaped into a coil, and further heat-treated to crystallize the oxide in the sheath material.
【0019】本発明者らは上記製造プロセスに従い、断
面:0.5mm×2.0mmの銀合金シースBi系22
12型酸化物超電導単芯線材を作製し、これを用いて外
径:71mmφ,内径:35mmφ,長さ:150mm
のソレノイドコイルとした。これを図2に示す熱処理パ
ターンで熱処理し、得られたソレノイドコイルを18T
の外部磁場のもとで励磁テストを行なった。その結果、
1.6Tの磁場を発生させることができた。このときの
Jcを計算すると、2.1×104 A/cm2と高いレ
ベルとなるが、これは前記図2に示した熱処理パターン
を行なうことによって初めて達成されたものである。According to the above manufacturing process, the present inventors have made a silver alloy sheath Bi system 22 having a cross section of 0.5 mm × 2.0 mm.
A 12-type oxide superconducting single-core wire was produced, and using this, outer diameter: 71 mmφ, inner diameter: 35 mmφ, length: 150 mm
And the solenoid coil. This is heat-treated in the heat-treatment pattern shown in FIG.
Excitation tests were conducted under an external magnetic field of. as a result,
A magnetic field of 1.6 T could be generated. When Jc at this time was calculated, it was a high level of 2.1 × 10 4 A / cm 2 , which was achieved only by carrying out the heat treatment pattern shown in FIG.
【0020】本発明者らは、酸化物超電導線材を製造す
る際の最適な熱処理条件についてかねてより研究を進め
ており、その研究の一環として、温度−酸素分圧相図に
おける部分溶融温度曲線に基づいて、処理雰囲気中の酸
素分圧を制御する方法について既に提案している(特願
平6−83477号)。前記図2に示した熱処理パター
ンは、この方法に基づく熱処理パターン例である。尚こ
の熱処理パターンは、酸素分圧(Po2 )を2.4ba
r(O2 =20%,N2 =80%,全圧=6.0ba
r)に制御したものである。The inventors of the present invention have been researching the optimum heat treatment conditions for producing an oxide superconducting wire for some time, and as a part of the research, the partial melting temperature curve in the temperature-oxygen partial pressure phase diagram was determined. Based on this, a method for controlling the oxygen partial pressure in the processing atmosphere has already been proposed (Japanese Patent Application No. 6-83477). The heat treatment pattern shown in FIG. 2 is an example of a heat treatment pattern based on this method. This heat treatment pattern has an oxygen partial pressure (Po 2 ) of 2.4 ba.
r (O 2 = 20%, N 2 = 80%, total pressure = 6.0 ba
r).
【0021】上記の様な熱処理パターンで熱処理を行な
うことによって、酸化物超電導線材のJcを、最高レベ
ルにまで引き上げることができたのであるが、前記Jc
の値(2.1×104 A/cm2 )は前述した様に、N
MRマグネットに要求されるJc値の約1/3でしかな
い。By performing the heat treatment in the heat treatment pattern as described above, it was possible to raise the Jc of the oxide superconducting wire to the maximum level.
The value of (2.1 × 10 4 A / cm 2 ) is N as described above.
It is only about 1/3 of the Jc value required for the MR magnet.
【0022】そこで本発明者らは、酸化物超電導線材の
Jcを更に高めるべく検討を進めた。まず上記の様にし
て得られたソレノイドコイルの一部を切り取り、線材断
面を観察した。その結果を図3に模式的に示す。この図
3において、1はシース材に埋設された酸化物超電導導
体部分、2は銀または銀合金製のシース材を夫々示し、
前記酸化物超電導導体部分のうち、3と4は結晶粒が高
配向した部分、結晶粒がランダムな方位をとっている部
分を夫々示している。図3に示す通り、酸化物超電導導
体部分1は銀シース材2との界面付近では、界面に沿っ
て良く配向しているが(高配向部分3)、中央部では結
晶粒がランダムな方向を取っている(部分4)ことが判
明した。こうしたランダムな方位を取っている部分4の
存在が、酸化物超電導線材全体のJcを低くする原因で
あると考えられた。また高配向部分3の厚さは、界面か
ら厚くても20数μm程度であることも分かった。Therefore, the present inventors have conducted studies to further increase the Jc of the oxide superconducting wire. First, a part of the solenoid coil obtained as described above was cut off and the cross section of the wire rod was observed. The result is schematically shown in FIG. In FIG. 3, 1 is an oxide superconducting conductor portion embedded in a sheath material, 2 is a sheath material made of silver or silver alloy,
In the oxide superconducting conductor portion, 3 and 4 respectively indicate a portion in which crystal grains are highly oriented and a portion in which crystal grains have a random orientation. As shown in FIG. 3, the oxide superconducting conductor portion 1 is well oriented along the interface near the interface with the silver sheath material 2 (highly oriented portion 3), but in the central portion, the crystal grains are randomly oriented. It turned out to be taking (Part 4). It was considered that the presence of the portion 4 having such random orientation was the cause of lowering the Jc of the entire oxide superconducting wire. It was also found that the thickness of the highly oriented portion 3 was about 20 μm or more even if it was thick from the interface.
【0023】上記の様な配向状態は、多芯化が熱心に試
みられているBi系2223型酸化物超電導体線材と比
べて、様相をかなり異にしている。このBi系2223
型酸化物超電導線材の場合には、一方向に線材をプレス
することによって高い配向性を得ているので、Bi系2
223型酸化物超電導線材のJcは、単芯のテープ線材
のものが圧倒的に高く、次に多芯のテープ線材で、この
Jcは単芯線材の場合の約1/4、多芯の平角・丸線材
に至っては単芯のテープ線材の約1/10程度のJcし
か達成できないのが実状である。この様なBi系222
3型酸化物超電導線材の断面を観察したところ、酸化物
超電導フィラメントとシース材との界面部分の配向度
は、中央部での配向度と大きな差は見られない。The orientation state as described above is considerably different from that of the Bi-based 2223 type oxide superconductor wire rod, which has been enthusiastically attempted to be multicore. This Bi type 2223
In the case of a type oxide superconducting wire, high orientation is obtained by pressing the wire in one direction.
The Jc of the 223 type oxide superconducting wire is overwhelmingly higher for the single-core tape wire, and then for the multi-core tape wire, this Jc is about 1/4 of the case of the single-core wire, the multi-core flat angle. -In the actual situation, for round wire rods, Jc of about 1/10 that of single-core tape wire rods can be achieved. Bi system 222 like this
Observation of the cross section of the 3 type oxide superconducting wire shows no significant difference in the degree of orientation at the interface between the oxide superconducting filament and the sheath material.
【0024】これに対し、Bi系2212型酸化物超電
導線材では、熱処理条件によって、高配向部分3の厚さ
が影響を受けることになる。そこで本発明者らは、熱処
理条件によって生成が予想される高配向部分3の厚さに
応じて酸化物超電導体フィラメントの厚さを規定してや
れば、前記ランダムな方位をとっている部分4が大きく
なることが阻止され、良好なJcが得られると考えた。
こうした知見に基づき、更に検討を進めた結果、Bi系
2212型酸化物超電導線材を多芯化すると共に、埋設
された酸化物超電導フィラメントの厚みを50μm以下
とすれば、上記目的が見事に達成されることを見出し、
本発明を完成した。On the other hand, in the Bi-based 2212 type oxide superconducting wire, the thickness of the highly oriented portion 3 is affected by the heat treatment conditions. Therefore, if the present inventors define the thickness of the oxide superconductor filament according to the thickness of the highly oriented portion 3 which is expected to be generated by the heat treatment conditions, the portion 4 having the random orientation becomes large. Therefore, it was thought that good Jc could be obtained.
As a result of further study based on these findings, the above-described object was successfully achieved by making the Bi-based 2212 type oxide superconducting wire multicore and setting the thickness of the embedded oxide superconducting filament to 50 μm or less. To find out that
The present invention has been completed.
【0025】図4は本発明線材の断面を示す模式図であ
り、図中2は前記図3と同じ意味である。本発明におい
ては、Bi系2212型酸化物超電導線材中の酸化物超
電導導体部分1(以下、「酸化物超電導フィラメント」
と呼ぶ)の厚さdを50μm以下としたのである。こう
すれば、酸化物超電導フィラメント1のどの部分をとっ
ても、シース材2との界面から25μm以下にあること
になり、該フィラメント1の全断面で高い配向度が実現
できたのである。またこの様な酸化物超電導線材を用い
てソレノイドコイルを作製することによって、高分解能
NMR分析装置等で用いる超電導マグネットの素材とし
て有用なソレノイドコイルが得られたのである。FIG. 4 is a schematic view showing a cross section of the wire of the present invention, and 2 in the figure has the same meaning as in FIG. In the present invention, the oxide superconducting conductor portion 1 (hereinafter referred to as “oxide superconducting filament”) in the Bi-based 2212 type oxide superconducting wire.
The thickness d of (referred to as) is 50 μm or less. In this way, any part of the oxide superconducting filament 1 is 25 μm or less from the interface with the sheath material 2, and a high degree of orientation can be realized in the entire cross section of the filament 1. Moreover, by manufacturing a solenoid coil using such an oxide superconducting wire, a solenoid coil useful as a material for a superconducting magnet used in a high-resolution NMR analyzer or the like was obtained.
【0026】尚本発明の線材を製造する際の熱処理パタ
ーンについては、特に限定されるものではなく、生成さ
れる高配向部分3の厚さdに応じて熱処理パターンを設
定すれば良いが、前記図1に記した熱処理パターンを実
施すれば高配向部分3の厚さdをできるだけ厚くできる
ので好ましい。The heat treatment pattern for producing the wire of the present invention is not particularly limited, and the heat treatment pattern may be set according to the thickness d of the highly oriented portion 3 to be produced. It is preferable to carry out the heat treatment pattern shown in FIG. 1 because the thickness d of the highly oriented portion 3 can be made as thick as possible.
【0027】また本発明の線材は多芯化する必要がある
が、これは酸化物超電導フィラメント1をできるだけ分
散し、夫々のフィラメントの厚さdを小さくするという
理由からである。更に、本発明線材の断面形状について
も、特に限定できるものではなく、ソレノイドコイル状
に形成できるものであれば丸状や平角状のいずれでも採
用できる。Further, the wire of the present invention needs to have a multi-core structure, for the reason that the oxide superconducting filaments 1 are dispersed as much as possible and the thickness d of each filament is made small. Further, the cross-sectional shape of the wire of the present invention is not particularly limited, and any shape such as a round shape or a rectangular shape can be adopted as long as it can be formed into a solenoid coil shape.
【0028】以下本発明を実施例によって更に詳細に説
明するが、下記実施例は本発明を限定する性質のもので
なく、前・後記の趣旨に徴して設計変更することはいず
れも本発明の技術的範囲に含まれるものである。The present invention will be described in more detail with reference to the following examples, but the following examples are not intended to limit the present invention, and any modification of the design of the present invention can be made without departing from the spirit of the preceding and the following. It is included in the technical scope.
【0029】[0029]
【実施例】多芯化する以外は前記の手順に従って、Bi
系2212型酸化物多芯線材を作製した。このとき、押
し出し伸線を2回繰り返し、49芯の多芯線材とした。
この線材表面に絶縁処理を施した後、外径:74mm
φ、内径:35mmφ、長さ:150mmのソレイドコ
イルとし、前記図2に示した熱処理パターンで熱処理し
た。Example: Bi was prepared according to the above procedure except that the number of cores was changed.
A 2212 type oxide multifilamentary wire was prepared. At this time, extrusion wire drawing was repeated twice to obtain a 49-core multicore wire.
After applying insulation treatment to the surface of this wire, outer diameter: 74 mm
A solaid coil of φ, inner diameter: 35 mmφ, length: 150 mm was used, and heat treatment was performed according to the heat treatment pattern shown in FIG.
【0030】得られたソレノンドコイルについて、18
Tの外部磁場のもとで励磁テストを行なったところ、5
T発生してもまだ転移は観測されなかった。この時点で
励磁を中断したが、これは電磁力による線材破断を恐れ
た為である。このコイルの一部分を切り出してJcを測
定したところ、4.2K,20T中で19.8×10 4
A/cm2 とほぼこれまでの単芯テープ線材で報告され
ている最高値に匹敵する値が得られていた。この線材で
は多芯化により、銀比(銀シース材/酸化物超電導フィ
ラメントの面積比)は単芯の場合の2.7から7.0と
大きくなっていたが、それでもこの値は21T中で2.
5Tを発生する1GHz級のNMR分析装置を想定した
とき、Iop/Ic=0.28となり、必要値0.4よ
り余裕をもって低くできることになる。また、このコイ
ル単独での磁場均一度を測定したところ、20mmφで
0.005ppmとなっており、非常に高い磁場均一度
が達成されていることがわかった。Regarding the obtained solenoid coil, 18
When an excitation test was conducted under the external magnetic field of T, 5
When T occurred, no metastasis was observed yet. at this point
Excitation was interrupted, but this may cause wire breakage due to electromagnetic force.
Because of that. Cut out a part of this coil and measure Jc
When determined, 19.8 × 10 in 4.2K, 20T Four
A / cm2 And almost reported on single core tape wire so far
The value obtained was comparable to the highest value. With this wire
Due to the multi-core structure, the silver ratio (silver sheath material / oxide superconducting film
(Lament area ratio) is 2.7 to 7.0 in case of single core
It was getting bigger, but this value is still 2.
A 1 GHz-class NMR analyzer that generates 5T was assumed.
Then, Iop / Ic = 0.28, which is the required value 0.4.
It will be possible to lower it with a margin. Also, this carp
When measuring the magnetic field homogeneity of the
Very high magnetic field homogeneity of 0.005ppm
Has been achieved.
【0031】[0031]
【発明の効果】本発明は以上の様に構成されており、高
いJcを有するBi系2212型酸化物超電導多芯線材
が得られた。またこの多芯線材を用いることによって、
高分解能NMR装置等で用いる超電導マグネットに適用
できるソレノイドコイルが実現できる。EFFECTS OF THE INVENTION The present invention is constructed as described above, and a Bi-based 2212 type oxide superconducting multifilamentary wire having a high Jc was obtained. Moreover, by using this multi-core wire,
A solenoid coil applicable to a superconducting magnet used in a high-resolution NMR apparatus or the like can be realized.
【図1】パンケーキコイルの形状例を示す模式図であ
る。FIG. 1 is a schematic view showing an example of the shape of a pancake coil.
【図2】Bi系2212型酸化物超電導単芯線の断面を
示す模式図である。FIG. 2 is a schematic view showing a cross section of a Bi-based 2212 type oxide superconducting single core wire.
【図3】熱処理パターン例を示すグラフである。FIG. 3 is a graph showing an example of a heat treatment pattern.
【図4】本発明に係るBi系2212型酸化物超電導多
芯線の断面を示す模式図である。FIG. 4 is a schematic view showing a cross section of a Bi-based 2212 type oxide superconducting multifilamentary wire according to the present invention.
1 酸化物超電導導体部分(酸化物超電導フィラメン
ト) 2 シース材 3 高配向部分 4 ランダムな方位部分1 oxide superconducting conductor part (oxide superconducting filament) 2 sheath material 3 highly oriented part 4 random orientation part
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 尾崎 修 兵庫県神戸市西区高塚台1丁目5番5号 株式会社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Osamu Ozaki 1-5-5 Takatsukadai, Nishi-ku, Kobe City, Hyogo Prefecture Kobe Steel Works, Ltd. Kobe Research Institute
Claims (3)
たものであることを特徴とする超電導マグネット用ソレ
ノイドコイル。1. A solenoid coil for a superconducting magnet, which is manufactured using an oxide superconducting multifilamentary wire.
のBi系2212型酸化物超電導フィラメントが埋設さ
れた酸化物超電導多芯線材であって、前記フィラメント
厚みを50μm以下としたものであることを特徴とする
酸化物超電導多芯線材。2. An oxide superconducting multifilamentary wire in which a large number of Bi-based 2212 type oxide superconducting filaments are embedded in a sheath material made of silver or a silver alloy, wherein the filament thickness is 50 μm or less. An oxide superconducting multifilamentary wire characterized by being present.
が、請求項2に記載の酸化物超電導多芯線材である超電
導マグネット用ソレノイドコイル。3. A solenoid coil for a superconducting magnet, wherein the oxide superconducting multifilamentary wire according to claim 1 is the oxide superconducting multifilamentary wire according to claim 2.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7231730A JPH0982519A (en) | 1995-09-08 | 1995-09-08 | Solenoid coil for superconducting magnet, and oxide superconducting multicore wire |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7231730A JPH0982519A (en) | 1995-09-08 | 1995-09-08 | Solenoid coil for superconducting magnet, and oxide superconducting multicore wire |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0982519A true JPH0982519A (en) | 1997-03-28 |
Family
ID=16928138
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7231730A Withdrawn JPH0982519A (en) | 1995-09-08 | 1995-09-08 | Solenoid coil for superconducting magnet, and oxide superconducting multicore wire |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0982519A (en) |
-
1995
- 1995-09-08 JP JP7231730A patent/JPH0982519A/en not_active Withdrawn
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