(57)【要約】本発明は、電気導体に電気的絶縁及び機械的特性を備えたシースを製造する方法に関する。特に超伝導磁石の製造に適用される本発明は、ゲル形態のセラミック前駆物質（４）を形成する段階と、次いでこの前駆物質を用いて導体（２）がコーティングする段階と、セラミックを形成するためにコーティングを熱処理する段階と、からなることを特徴とする。
2004536435.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導体（２）、特に非超伝導金属の導体又は超伝導前駆物質の導体に、電気的絶縁性及び機械的特性を備えたシースを製造する方法であって、
ゲル形態のセラミック前駆物質（４）を形成する段階と、
ゲル形態の前記セラミック前駆物質を用い、堆積させずに、前記導体のコーティングを形成する段階と、
ゲル形態の前記セラミック前駆物質からセラミックスを形成するのに適した熱処理で、前記コーティングを熱処理する段階と、
を備えることを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法において、
前記セラミック前駆物質は、水、ベーム石及びカオリン族の粘土の中から選択された鉱物成分、及び有機結合剤、を含む溶液から形成された液体であり、
前記鉱物成分は、前記溶液をゲル化するために酸と反応するように、したがってゲル形態のセラミック前駆物質（４）が得られるように形成されることを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項２記載の方法において、
前記酸は、ホウ酸、クエン酸、塩酸、硝酸、及びカルボキシル酸、特にギ酸を含む群から選択されていることを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項２又は３に記載の方法において、
前記溶液は、ガラスフリットをさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項２から４のいずれか一項に記載の方法において、
前記溶液は、少なくとも一つの補足鉱物酸化物をさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項２から５のいずれか一項に記載の方法において、
前記溶液は、重量パーセントで、３５％から４５％の水、８％から３０％の鉱物成分、１％から１０％の有機結合剤、０％から１５％の一つ又は複数の補足鉱物酸化物、及びもしあるならばガラスフリットの補足物、を含むことを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項６記載の方法において、
前記鉱物成分の重量パーセントは、前記溶液内で１５％と３０％との間であることを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項５から７のいずれか一項に記載の方法において、
各補足鉱物酸化物は、アルミナ、ジルコニア、シリカ、及びアルミノケイ酸塩粘土を含む群より選択されたものであることを特徴とする方法。
【請求項９】
請求項２から８のいずれか一項に記載の方法において、
前記コーティングを形成する段階の後に、前記有機結合剤を除去する段階をさらに備え、
該除去する段階は、セラミックスを形成するのに適した熱処理する段階の前に開始するが、しかし該熱処理する段階の間に終了する
ことを特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項２から９のいずれか一項に記載の方法において、
前記コーティングを形成する段階の後に、酸素との反応を通じて前記有機結合剤を除去する段階をさらに備えることを特徴とする方法。
【請求項１１】
請求項２から１０のいずれか一項に記載の方法において、
前記導体（２）は、超伝導体Ｎｂ３Ｓｎ又はＮｂ３Ａｌの前駆物質であり、
コーティングを有する前記導体の全体的な熱処理が実施され、
該全体的な熱処理は、前記有機結合剤を除去するために中性雰囲気で実施されるとともに、前記超伝導体Ｎｂ３Ｓｎ又はＮｂ３Ａｌを形成すること、及びセラミックスを形成することに適していることを特徴とする方法。
【請求項１２】
請求項２から１０のいずれか一項に記載の方法において、
前記導体（２）は、銅酸化物ベースの超伝導体の前駆物質、特にＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７，Ｂｉ２Ｓｒ２ＣａＣｕ２Ｏ８又はＢｉ２Ｓｒ２Ｃａ２Ｃｕ３Ｏ１０であり、
前記有機結合剤は、コーティングを有する前記導体の空気中での加熱によって除去され、次いで前記コーティングを有する前記導体の全体的な熱処理が空気中で実施され、
該全体的な熱処理は、銅酸化物ベースの超伝導体を形成すること、及びセラミックスを形成することに適している
ことを特徴とする方法。
【請求項１３】
請求項２から１０のいずれか一項に記載の方法において、
前記導体（２）は、非超伝導金属であり、
コーティングを有する前記導体の全体的な熱処理が実施され、
該全体的な熱処理は、中性雰囲気で実施されるとともに、前記有機結合剤を除去すること、及びセラミックスを形成することに適している
ことを特徴とする方法。
【請求項１４】
請求項１から１３のいずれか一項に記載の方法において、
前記コーティングを形成する段階は、予め脱油されたセラミックファイバ材料にゲル形態のセラミック前駆物質を堆積する段階と、
次いで前記導体の周囲にセラミック前駆物質を有する織物を配置する段階と、を備えることを特徴とする方法。
【請求項１５】
請求項１４記載の方法において、
前記セラミックファイバは、Ｅガラス、Ｃガラス、Ｒガラス、Ｓ２ガラス、シリカ、アルミナ、及びムライトから選択された材料から形成されていることを特徴とする方法。
【請求項１６】
請求項１４又は１５記載の方法において、
前記セラミックファイバの織物は、加熱又は化学作用によって予め脱油されていることを特徴とする方法。
【請求項１７】
請求項１から１６のいずれか一項に記載の方法において、
コーティングを有する前記導体（２）は、セラミックスを形成するのに適した熱処理段階の前に、成形され、特に冷却されることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、導体に電気的絶縁性及び機械的特性を備えたシースを製造する方法（a process for manufacturing an electrically insulating and mechanically structuring sheath on an electric conductor）に関する。
【０００２】
本発明は特に、超伝導磁石の製造、及びモータのための磁極片の製造に利用される。
【背景技術】
【０００３】
可撓性を有するセラミック前駆物質から得られた構造的な電気的絶縁体を持つことの必要性は、多くの電気工学的用途に共通している。
【０００４】
本発明の実施例に係る柔軟な樹脂含浸布の形態の前駆物質が示されており、該前駆物質は、絶縁されるべき導体の成形を容易にし、かつある場合には、厚さの検査を保証するとともに導体によって実現される巻線の幾何学的精度を決定するものである。
【０００５】
７００℃の温度領域で加熱処理した後、前駆物質は焼結され、このようにして形成された電気的絶縁体は、次の組立段階及び稼動段階の時に導体に及ぼされる機械的力を吸収する。具現化された絶縁体のセラミック型は、１．８Ｋから１２７０Ｋまでの作動温度に応じる。
【０００６】
これらの特性は、強磁場を生成することのできる超伝導磁石を実現する時に極めて重要であり、主な困難は強磁場中で直面する。
【０００７】
実際、Ｎｂ３ＳｎあるいはまたＮｂ３Ａｌで定義された金属間合金を含む、超伝導特性と高電流密度の循環を形成する能力とを備えた材料は、長期間（Ｎｂ３Ｓｎに対しては１００時間以上、及びＮｂ３Ａｌに対しては数十時間の範囲）、不活性雰囲気又は真空下において高温（Ｎｂ３Ｓｎに対しては６００℃以上、及びＮｂ３Ａｌに対しては７００℃以上）で熱処理する必要がある。
【０００８】
上述の温度条件は、熱処理の間、有機生成物を基に具現化された従来の電気的絶縁体を使用できなくする。さらには、この熱処理の後に得られた超伝導材料は壊れやすく、適用されるべき可能な機械的応力は容易に格下げされ得るか又は超伝導特性を害し得る。
【０００９】
したがって、加熱処理の後には、この材料の成形を保証することも、巻線に要求される曲げ加工を保証することも、もはや可能ではない。これらの条件では、電気的絶縁体の取り付けは、特に不便である。
【００１０】
上述の不都合な点を改善するための従来の解決策は、
−巻き取りの前に、加熱処理を受け入れる鉱物ファイバテープを用いて超伝導ケーブルをテーピングすること、
−この加熱処理を実施すること、次いで
−真空下で含浸モールド内に巻線を配置すること、及び
−有機樹脂含浸を適用すること、
からなる。
【００１１】
巻線の移動操作は特に不便であり、かつＮｂ３Ｓｎ族の超伝導体を用いてかなりの大きさ（特に１メートルよりも大きい）の複合巻線（双極子型または四極子型の）を連続して製造することは今日まで決して許されなかった。
【００１２】
使用された超伝導材料のコスト（使用された製造方法に依存して７５０ユーロ／Ｋｇから２０００ユーロ／Ｋｇのオーダー）、及び処理時間、及び巻き取り操作の長さは、超伝導電磁石を製造するコストの３０％よりも大きいことを表す。
【００１３】
したがって反応モールド（ここで超伝導前駆物質が超伝導体へ転換される）を含浸モールドへ移動することに関係するリスクは非常に重要である。
【００１４】
超伝導体の反応処理の後に完全な機械的無欠性を備えた完全に絶縁された巻線を得ることの可能性は、超伝導電磁石の産業化を発展させることを可能にするであろう。
【００１５】
電気的絶縁技術は既に、Ｎｂ３Ｓｎの超伝導電磁石で知られている。しかしながら、これら公知技術の全ては、エポキシ樹脂を用いた含浸を必要とし、強場中での電磁石の作用によって生成される磁力に抵抗するための機械的耐久性を超伝導電磁石の巻線に与えない。
【００１６】
他の公知技術はセラミック絶縁体を用いる。
【００１７】
該技術は特に、米国特許第４，４０７，０６２号明細書に対応する次の特許文献１（G.R. Sutcliffe, S.J. Warden and D. Humphersonの発明）内で説明されている。
【特許文献１】
欧州特許第００４４１４４号明細書
【００１８】
しかしながら、これら他の知られた技術の全ては、超伝導材料のストランドの周囲に絶縁体を堆積させることからなり、この堆積は、これらストランドを無機前駆物質の溶液に通過させることによるか、又は、ストランドの周囲の前駆物質をダイスを通じて押出加工することによるものである。また、これら他の公知技術はいずれも、鉱物ファイバリボンを有する余地がなく、このリボンはセラミックマトリックスの前駆物質で予め含浸されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
この発明の目的は、導体、特に超伝導材料で形成された導体に電気的絶縁性を備えたシースを製造するために公知技術の不都合な点を解決することにある。
【００２０】
本発明の目的は、導電性ワイヤに置くことのできる電気的絶縁体、又は該電気的絶縁体を用いてこの導体を巻くことのできる電気的絶縁体の製造方法であり、特に巻きつけられるよう構成された導体の場合には、導体を巻く前に、絶縁体を用いて導体を巻くことができるか又は導体を置くことのできる方法である。
【００２１】
この方法はまた、このようにしてコーティングされた導体に対してある柔軟性を与え、この柔軟性がこの導体を包むことかつ特に巻くことを容易にすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
その上、この方法は、加熱処理の時にセラミック材料を合成することを可能にする。
【００２３】
特に巻く場合には、本発明は次の結果を与え、超伝導導体の場合に顕著である：
−導体の電気的絶縁が十分となり、
−周辺温度における巻線の機械的粘着が許容し得るものとなり、
−液体ヘリウムによって絶縁された導体を冷却する時、及び巻線に電流を供給する時に、この機械的粘着が維持され、
−巻線の寸法の制御が許容範囲となり、特に巻線一巻きの間隔に関する限りあらゆる温度で事実であり、かつ
−巻線は液体ヘリウムに対してある多孔率を都合よく有する。
【００２４】
その上、本発明に従って製造されたセラミック絶縁体は、熱処理の後に有機相がなく、電気的絶縁体の絶縁性を獲得するために有機相を加える必要がない。
【００２５】
その上、特定の実施例では、この絶縁体は、短いセラミックファイバの強化セラミックマトリックスから形成されている。
【００２６】
的確な方法では、この発明の目的は、導体、特に非超伝導金属の導体又は超伝導前駆物質の導体に、電気的絶縁性及び機械的特性を備えたシースを製造する方法であり、この方法は次の段階を含むことを特徴とする：
−ゲル形態のセラミック前駆物質を形成する段階、
−ゲル形態のセラミック前駆物質を用いて、したがって堆積なしに、導電性コーティングを形成する段階、及び
−このコーティングを、ゲル形態のセラミック前駆物質からセラミックスを形成するのに適した加熱処理で熱処理する段階。
【００２７】
本発明の方法の好ましい実施例によれば、セラミック前駆物質は、水と、ベーム石及びカオリン族の粘土から選択された鉱物成分と、誘起結合剤と、を含む溶液によって構成された液体であり、鉱物成分は、溶液をゲル化するために酸と反応するよう形成され、かくしてゲル形態のセラミック前駆物質が得られる。
【００２８】
酸は、ホウ酸、クエン酸、塩酸、硝酸、及びカルボン酸、特にギ酸を含む群より選択することができる。
【００２９】
加えて溶液は、ガラスフリット及び／又は少なくとも補足鉱物酸化物を含むことができる。
【００３０】
本発明の特定の実施例によれば、溶液は、重量パーセントで、３５〜４５％の水と、８〜３０％の鉱物成分と、１〜１０％の有機結合剤と、０〜１５％の一つ又は複数の補足鉱物酸化物と、補足ガラスフリットと、を含み、該補足ガラスフリットは、あるとすれば、もちろん０〜５６％の範囲である。
【００３１】
この溶液中の水の役割は、混合流体を形成することであり、かつ鉱物酸化物、特にベーム石及びカオリンを水和させることでもある。次の処理では、水は乾燥作用を経ることで蒸発し、したがって溶液における水の割合を僅かに人工的に増加させ、かつ他の組成物の割合を、本発明の状況を離れることなく比較的減少させることが完全に可能である。というもの、必要な全てのことは、この段階では、余分な水を排除するために乾燥段階を引き延ばすことだからである。
【００３２】
明らかに、ゲルを悪化させるであろうあまりにも多くの水を付加することは回避すべきである。
【００３３】
本発明の好ましい実施例によれば、鉱物成分の重量パーセントは、この溶液中の１５〜３０％であり、したがって補足ガラスフリットは、もしあるならば、もちろん０〜４９％である。
【００３４】
各補足鉱物酸化物は、アルミナ、ジルコニア、シリカ、及びアルミノケイ酸塩粘土を含む群より選択することができる。
【００３５】
本発明の方法の好ましい実施例によれば、該方法は、コーティングを形成する段階の後に有機結合剤を除去する段階をさらに含み、該除去する段階は、セラミックを成形するための適切な熱処理段階の前に開始されるが、これら２つの段階がある時間部分的に重なるように、この熱処理の間に終了する。
【００３６】
好ましくは、本方法は、コーティングを形成する段階の後、酸素との反応を通じて有機結合剤を除去する段階をさらに含む。
【００３７】
本発明の方法の具体的な第１実施例によれば、導体は超伝導体Ｎｂ３Ｓｎ又はＮｂ３Ａｌの前駆物質であり、コーティングの設けられたこの導体の全体的な加熱処理が実施され、この全体的な熱処理は、中性雰囲気で実施され、かつ超伝導体Ｎｂ３Ｓｎ又はＮｂ３Ａｌの形成、有機結合剤の除去、及びセラミックスの形成に適している。
【００３８】
具体的な第２実施例によれば、導体は、銅酸化物ベースの超伝導体の前駆物質、特にＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７，Ｂｉ２Ｓｒ２ＣａＣｕ２Ｏ２，又はＢｉ２Ｓｒ２Ｃａ２Ｃｕ３Ｏ１０であり、コーティングの設けられた導体の有機結合剤は、空気中で加熱を通じて除去され、次いでコーティングの設けられた導体の全体的な加熱処理が空気中で実施される。この全体的な加熱処理は、銅酸化物ベースの超伝導体の形成、及びセラミックスの形成に適している。
【００３９】
具体的な第３実施例によれば、導体は非超伝導金属であり、全体的な加熱処理はコーティングの設けられたこの導体に実施され、この全体的な加熱処理は、中性雰囲気中で実施されかつ有機結合剤の除去及びセラミックスの形成に適している。
【００４０】
コーティングを形成する段階は、予め脱油されたセラミックファイバ織物（すなわち予め油汚染が除去されたセラミックファイバ織物）にゲル形態のセラミック前駆物質を堆積し、次いで導体の周囲にセラミック前駆物質が設けられた織物を配置する段階を備えることができる。
【００４１】
セラミックファイバは、Ｅガラス、Ｃガラス、Ｒガラス、Ｓ２ガラス、シリカ、アルミナ、及びムライトから選択された材料で形成することができる。
【００４２】
セラミックファイバ織物は、熱によって又は化学的に、予め脱油することができる。
【００４３】
本発明の特定の実施例によれば、コーティングの設けられた導体は、セラミックスを形成するのに適した加熱処理段階の前に、成形され、特に巻かれる。
【００４４】
この発明は、添付の図面を参照し、単に例示的なものであって全てを包括している訳ではない以下に与えられた実施例の説明を読むことで、より詳細に理解される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４５】
製造方法の例は以下、本発明に係る導体上の電気的絶縁性及び機械的特性を備えたシース（electrically insulating and mechanically structuring sheath）に対して与えられる。この導体は例えば、ワイヤ又は電気ケーブルである。
【００４６】
本方法は、非超伝導金属における通常の導体と超伝導体との両方に適用されることを指摘するのが妥当である。その上、本方法は、ＷＡＲ（Wind and React）と称される技術と両立することができる。
【００４７】
本発明の実施例では、セラミック前駆物質が注入されたガラスリボンが用いられる。このセラミック前駆物質は液体溶液から堆積なしで得られる。というもの、液体溶液はベーム石と、酸と反応してこの液体溶液のゲルが得られるよう形成されたカオリン族の粘土と、を含むからである。
【００４８】
構造絶縁体が得られるセラミック前駆物質の均一性は、導体に堆積する時に使用することを容易にする。特に、この堆積がセラミック前駆物質の浴に導体を通過させることによって形成される場合には、この浴は、次の導体の成形（特に巻線）を可能にする可撓性シースを形成するのに用いられる。
【００４９】
このようにして処理されかつ成形された導体を焼いた後、シースは堅固になり、導体（特に超伝導体）は電気的に絶縁され、かつセラミックマトリックスに埋め込まれる。機械的応力に対する抵抗は、従来技術と比較して著しく増加する。電気的絶縁体は非常に満足行くものであり、シースの多孔性はガラス化のために低い。
【００５０】
本発明は特に高電界電磁石と電気モータのための巻線との製造に適用できることに留意されたい。
【００５１】
以下、本発明の方法の実施例を示す。
【００５２】
この方法の第１段階では、セラミック前駆物質は液体溶液の形状で、多かれ少なかれ粘着性を有し、堆積なしで形成される。
【００５３】
この溶液の組成は、重量パーセントで：
−水が３５〜４０％、
−有機結合剤（商業的に入手できる）が１〜１０％、
−ベーム石又はカオリン族の粘土が１５〜３０％、
−ミネラル充填材に寄与する、アルミナ、ジルコニア、シリカ、及びアルミノケイ酸塩（alumino-silicate）粘土（例えば雲母）のような他の鉱物酸化物が０〜１５％、及び
−ガラスフリットが５〜４９％
である。
【００５４】
この溶液を、例えばスロージャー回転装置（slow jar revolving device）又は磁気攪拌装置を用いて攪拌した後、ベーム石又はカオリン族の粘土が存在する中で溶液のゲルを得るために酸が付加される。例えば０．３〜２重量％のギ酸が用いられる。このようにして堆積物が除去される。
【００５５】
ゲルはベーム石又はカオリン族の粘土における酸の化学反応によって形成され、溶液の残留物はゲルに捕らえられるようになる。ゲルは結果的に従来技術と比較してずっと少ない有機結合剤を用いることとなる。従来技術は次に除去されねばならない有機分散剤を付加することで成り立つ。
【００５６】
ゲルがベーム石の存在に関係しているが完全に異なる技術分野に関係していることに関しては、次の文献を参照されたい：
F. Ananthakumar et al., Materials Letters 43, pages 174-179, 2000.
【００５７】
この例ではギ酸が用いられ、これはこの酸の分子が、一つの炭素原子を含むのみであり、興味深いゲル化特性を与えるからである。しかし、他の酸、例えば硝酸、ホウ酸、塩酸、クエン酸、又はカルボン族の他の酸を用いることもできる。その上、ギ酸は弱酸の中でも比較的強い酸であるが、より弱い酸が用いられる場合には、さらなる酸を用いねばならない。
【００５８】
溶液の粘着性は、異なる鉱物充填材及び水を測定することによる必要性に従って調整される。
【００５９】
特に、粘着性の又は糊のようでさえあるセラミック前駆物質を得るために繊維状充填材を付加することができる。５〜４０％の繊維状充填材が、十分に粘着性のある質感を得るために用いられる。
【００６０】
ゲル形態のセラミック前駆物質を形成した後、ワイヤ又はケーブルは、ゲル形態のセラミック前駆物質の浴内で循環させることによって直接コーティングすることができる。
【００６１】
この実施例では、ゲル形態のセラミック前駆物質を形成する段階の後、セラミックファイバリボンを脱油して注入する段階がある。
【００６２】
このセラミックファイバリボンは、まず最初に脱油される。このリボンは、例えばＥガラス、Ｃガラス、Ｒガラス、Ｓ２ガラス、シリカ、アルミナ、又はムライト（セラミックスの必須組成物を形成するシリケートである）である。
【００６３】
このリボンは、例えばＥガラスはBourgeois Companyから、又はＳ２ガラスはHiltex Companyから、あるいは商業化されたセラミックスはブランド名Nextelの下で3M Companyから、商業的に入手することができる。
【００６４】
St-Gobain CompanyによってQartzelという名の下で取引されているシリカファイバ、好ましくはTextile Bourguisanne Companyによる６０μｍの厚さの織物をまた用いることができる。
【００６５】
脱油は、熱処理（リボンメーカーの推奨に従って）を介して、例えば７００℃で１分間又は３５０℃で２０時間実施することができる。
【００６６】
実施例のように、適切な溶媒を用いた化学脱油が使用される。この場合、溶媒は、油を溶解するためにのみ用いられる。溶媒と溶液中の時間との選択は、リボンの種類と注油に用いられた生成物とに依存する。したがって溶媒は、ポリマーのみを溶解しなければならず、セラミックファイバを攻撃してはならない。
【００６７】
次いで脱油されたリボンは、ゲル形態のセラミック前駆物質を用いて注入される。
【００６８】
次いでこのようにして注入されたリボンは、ワイヤ又は導電性ケーブルの周囲に配置され、このリボンはこの段階では可撓性シースを形成し、次いで導体が成形される。実施例のように、この導体は巻かれる。
【００６９】
次いで３つの場合に区別することができる。
【００７０】
（１）もし導体が超伝導前駆物質、すなわちＮｂ３Ｓｎ又はＮｂ３Ａｌ前駆物質から形成されている場合（材料が、超伝導特性を与える熱処理にさらされる前に）には、この段階では、温度上昇によって次のことが同時に実施される：
−Ｎｂ３Ｓｎ又はＮｂ３Ａｌの反応熱処理、
−（完全な炭化に対応して）酸素の注入量が最小となるように、結合剤の炭化（酸化）を開始するのに十分な温度（結合剤に依存して約３５０〜４５０℃）であるときに、中性雰囲気（アルゴン又は窒素雰囲気）で酸素によって有機結合剤（及び炭素質残留物）を燃焼することによる除去であって、これにより、３５０〜４５０℃では結合剤に対して酸化反応が非常に優先的に活発であるために、導体を酸化させることなく結合剤が完全に炭化される除去、及び
−セラミックスの焼結。
【００７１】
この全体的な熱処理のために、Ｎｂ３Ｓｎの場合には、温度は周辺温度（約２０℃）から６００〜７００℃の範囲（Ｎｂ３Ｓｎの反応温度）の段階まで、１００〜３００時間で上昇しなければならず、この時間の長さは、超伝導前駆物質をＮｂ３Ｓｎ超伝導体へ転化するのに必要なものである。
【００７２】
Ｎｂ３Ａｌ前駆物質を有する導体の場合には、温度は、周辺温度から７００〜８００℃の範囲（Ｎｂ３Ａｌの反応温度）の段階まで、数十時間で上昇しなければならず、この時間の長さは、超伝導前駆物質をＮｂ３Ａｌ超伝導体に転化するのに必要なものである。
【００７３】
結合剤及びセラミック前駆物質はまた、上記温度範囲で反応する。
【００７４】
温度上昇は注意深く見守られねばならず、かつスズ（又はアルミニウム）から液体状態へあまりにも強烈な膨張を引き起こす変化をしている間に導体が「爆発」しないように非常にゆっくりとしなければならない。
【００７５】
実施例では、雰囲気は、Ｎｂ３Ｓｎ又はＮｂ３Ａｌの反応熱処理段階の開始時点で僅かに還元ガス混合物（例えば５％よりも少ない水素と９５％よりも多い窒素とを含む混合物である；というのも、より多くの水素がある場合には、混合物が爆発を起こすからである）を導入することによってなだらかに変更される。この混合物は、アルゴン又は窒素雰囲気で置き換えることができ、導体が例えあったとしても残留酸素によって酸化されないということを確実にすることを助ける。
【００７６】
次のことが、場合（２）及び（３）に対して等しく実施可能である。
【００７７】
有機結合剤の除去に関する限り、反応はセラミックスの焼結及び超伝導体反応処理と両立できる温度で起こらなければならず、かつまた炭素残留物（許容できる導体である）を残してはいけない、ということが推奨される。
【００７８】
ここにおいては酸素が用いられ、酸素を用いると、ガスの形成によって全体的な除去を得ることが確かとなる。その上、この反応は、３５０％を超えるのと同じ位非常に急速である。生成されたガス（ＣＯ又はＣＯ２）は排出されねばならない。これは、熱処理がガス掃気条件下で実施されるからである。
【００７９】
その上、結合剤の除去と焼結とは、結合剤を除去する段階と焼結する段階とを交互配置することと鎖の形成とのために同時に起こる。これは、本発明を考慮した実施例の極めて重要な特徴である。
【００８０】
実際、シースはこの交互配置のために、すなわち結合剤を除去する段階と焼結する段階との時間が部分的に重なっていることのために崩壊しない。交互配置がなければ、非常にもろい粉末のシースを得る危険があり、該シースは形成された導体を妨げるべきではない。ここで、従来技術では、これらの段階は分離されており、樹脂の注入が必要とされる。
【００８１】
その上、非常に正確な巻線を成形することを望む場合、双極子型又は四極子型の超伝導磁石の場合には、巻線は結合剤を除去する工程及び焼結の間、モールド、例えば耐熱鋼鉄内に配置されることが好ましく、ガス掃気はこのモールド内で実施される。
【００８２】
（２）導体が銅酸化物ベースの次のような超伝導前駆物質から形成されている場合には、
−臨界温度９２ＫのＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７、
−臨界温度９５ＫのＢｉ２Ｓｒ２ＣａＣｕ２Ｏ８、
−臨界温度１１０ＫのＢｉ２Ｓｒ２Ｃａ２Ｃｕ３Ｏ１０、
有機結合剤を完全に除去する段階は、温度、継続時間、及び温度上昇のパラメータに従って空気中で燃焼されることによって実現される。これらパラメータは、選択された結合剤に依存し、かつ結合剤の製造業者によって示されている。
【００８３】
その後、超伝導体の反応熱処理とセラミックスの焼結との両方が行われる。空気中で実施されるこの熱処理に対するパラメータは、８００〜９００℃の範囲の段階温度（stage temperature）と、１０分〜３時間の段階時間（stage time）とである。
【００８４】
（３）導体が金属又は非超伝導金属化合物で形成されている場合には、有機結合剤の熱除去段階は、結合剤の完全な炭化に対応して、制御された量の酸素を導入することで、中性雰囲気中で行われる。実際、空気中で金属は、金でない限り完全に酸化される。
【００８５】
指示として純粋にかつ決して包括的でなく、本発明に係る方法の実施例は、図１を参照することで与えられる。
【００８６】
この図においては、ワイヤ２が容器６に含まれたゲル形態のセラミック前駆物質４を通過することによって、セラミック前駆物質のコーティング３がゲル形態で形成されたワイヤ２を見ることができる。
【００８７】
ワイヤが連続したプーリ８，１０，１２，及び１４を通過し、かつまた一連の厚さ制御装置１６及び１８を通過して、ワイヤ上に形成されたコーティング３の超過量が除去されることもまた見ることができる。次いでワイヤは乾燥オーブン２０を通過することによって乾燥され、その後適切なコイル２２に巻かれる。
【００８８】
その後、このようにして巻かれたワイヤは上述の熱処理にさらすことができ、その結果結合剤が除去され、セラミックスが形成され、ワイヤ２が超伝導である場合には超伝導体が形成される。
【００８９】
かくしてワイヤ２には、電気的絶縁性及び機械的特性を備えたシースが設けられる。
【００９０】
例として、Ｎｂ３Ｓｎで超伝導電磁石の巻線を製造する本発明の適用がここで与えられ、Ｎｂ３Ｓｎは、導体の熱処理を受けること、及び工程の間ローレンツ力のためにかなりの機械的応力を受けることに適したものである。
【００９１】
より詳細には、それぞれが４つの同一の巻線を有する複数の四極子電磁石が製造される。これら電磁石のそれぞれは、約７５ｍの超伝導ケーブルを必要とする。僅かに台形の断面を有する超伝導ケーブルは、３６本のＮｂ３Ｓｎベースのストランドから形成される。これらのストランドは、０．８２５ｍｍの直径を有し、共に撚り合わされており、かつ２つの層に広げられている。
【００９２】
真っ直ぐな断面を有するこのケーブルの寸法は、短い側で１．３６２ｍｍ、長い側で１．５９８ｍｍ、かつ幅が１５．１ｍｍである。
【００９３】
ケーブルは長さ（７５ｍ）ごとに、約４００ｍの１５ｍｍ幅のリボンで巻かれている。
【００９４】
このリボンは、セラミックファイバから形成されており、鉱物充填材としてベーム石及び雲母を含む溶液と、Cerdec CompanyからＶＮ８２１という名称の下で売買されているガラスフリット（glass frit）と、Rohm and Haas CompanyからＤ−３００５及びＢ−１０００という名称の下でそれぞれ売買されている分散剤及び結合剤と、溶媒として水と、を用いて注入されている。
【００９５】
この様子は、ケーブル２４（処理前）が見られる図２の実施例によって概略的に図示されている。このケーブルは、２つのストランド層２６を有するラザフォード型のフラットケーブルである。
【００９６】
ガラスファイバ内の第１リボン２８を見ることができるケーブル２４がタップされており、第１リボンは、セラミック前駆物質を用いて注入されるとともに該ケーブル２４を取り囲む。
【００９７】
その上、第１リボンと同一でありしたがってセラミック前駆物質を用いて同様に注入されている、ガラスファイバの第２リボン３０を見ることができる。
【００９８】
これらリボン２８及び３０のそれぞれは、ケーブルの周囲に巻かれている。巻き方は、リボン一巻きの（a ribbon turn）の端縁部が隣接する一巻きの端縁部と当たるようにするが、電気的絶縁性を連続させるために、第１リボンの上方に巻かれる第２リボン３０は、第１リボン２８に対して半分のピッチだけオフセットされるようにする。
【００９９】
他の種類のガラスフリット及び／又は結合剤を用いることができる。
【０１００】
巻線を形成した後、巻線は、６℃／時間で６６０℃まで加熱することを含む熱処理にさらされる。ここまで加熱されたら、６６０℃で２４０時間維持され、その後熱処理に用いたオーブンがチャンバ内でゆっくりと冷却される。
【０１０１】
この熱処理の前に、チャンバ内に含まれる空気は排出され、チャンバはアルゴンのような中性ガスで満たされる。その上、アルゴンの連続掃気は、熱処理の間に行われる。
【０１０２】
超伝導体状態を達成するために、各巻線は液体ヘリウム温度（大気圧で４．２Ｋ）で冷却されるか、又は超流動ヘリウム温度（大気圧で２．１Ｋか又は２．１Ｋよりも低い）まで冷却される。
【０１０３】
電流によって各電磁石を励磁している間、かなりのローレンツ力が電磁石の巻線に生成される、ということに留意することが望ましい。
【０１０４】
本発明はまた、金属元素を構成することなく、小さく密集した超伝導ソレノイドを製造することに適用される。
【０１０５】
本発明はまた、超伝導回転電気機械（superconducting rotating electric machine）の巻線に用いることもできる。
【０１０６】
その上本発明は、高温（３００℃よりも上）で作動するよう構成された、非超伝導回転電気機械（non-superconducting rotating electric machine）の巻線に用いることもできる。
【０１０７】
本発明はまた、例えば炎のような強烈な熱、又は構造絶縁体の多孔性が低いことに起因する非常に高温である液体の突出にも抵抗する電気絶縁体の製造にも用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０８】
【図１】本発明の方法の特定の実施例を示す概略図である。
【図２】本発明の特定の用途を示す概略図である。
【符号の説明】
【０１０９】
２  導体
４  セラミック前駆物質
【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【手続補正書】
【提出日】平成15年7月31日(2003.7.31)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導体（２）、特に非超伝導金属の導体又は超伝導前駆物質の導体に、電気的絶縁性及び機械的特性を備えたシースを製造する方法であって、
ゲル形態のセラミック前駆物質（４）を形成する段階と、
ゲル形態の前記セラミック前駆物質を用い、堆積させずに、前記導体のコーティングを形成する段階と、
ゲル形態の前記セラミック前駆物質からセラミックスを形成するのに適した熱処理で、前記コーティングを熱処理する段階と、
を備え、
前記セラミック前駆物質は、水、ベーム石及びカオリン族の粘土の中から選択された鉱物成分、及び有機結合剤、を含む溶液から形成された液体であり、前記鉱物成分は、前記溶液をゲル化するために酸と反応するように、したがってゲル形態のセラミック前駆物質（４）が得られるように形成され、さらに
前記コーティングを形成する段階の後に、前記有機結合剤を除去する段階を備え、
該除去する段階は、セラミックスを形成するのに適した熱処理する段階の前に開始するが、しかし該熱処理する段階の間に終了する
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法において、
前記酸は、ホウ酸、クエン酸、塩酸、硝酸、及びカルボキシル酸、特にギ酸を含む群から選択されていることを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の方法において、
前記溶液は、ガラスフリットをさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載の方法において、
前記溶液は、少なくとも一つの補足鉱物酸化物をさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項に記載の方法において、
前記溶液は、重量パーセントで、３５％から４５％の水、８％から３０％の鉱物成分、１％から１０％の有機結合剤、０％から１５％の一つ又は複数の補足鉱物酸化物、及びもしあるならばガラスフリットの補足物、を含むことを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項５記載の方法において、
前記鉱物成分の重量パーセントは、前記溶液内で１５％と３０％との間であることを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項４から６のいずれか一項に記載の方法において、
各補足鉱物酸化物は、アルミナ、ジルコニア、シリカ、及びアルミノケイ酸塩粘土を含む群より選択されたものであることを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか一項に記載の方法において、
前記有機結合剤は、酸素との反応を通じて除去されることを特徴とする方法。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか一項に記載の方法において、
前記導体（２）は、超伝導体Ｎｂ３Ｓｎ又はＮｂ３Ａｌの前駆物質であり、
コーティングを有する前記導体の全体的な熱処理が実施され、
該全体的な熱処理は、前記有機結合剤を除去するために中性雰囲気で実施されるとともに、前記超伝導体Ｎｂ３Ｓｎ又はＮｂ３Ａｌを形成すること、及びセラミックスを形成することに適していることを特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項１から８のいずれか一項に記載の方法において、
前記導体（２）は、銅酸化物ベースの超伝導体の前駆物質、特にＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７，Ｂｉ２Ｓｒ２ＣａＣｕ２Ｏ８又はＢｉ２Ｓｒ２Ｃａ２Ｃｕ３Ｏ１０であり、
前記有機結合剤は、コーティングを有する前記導体の空気中での加熱によって除去され、次いで前記コーティングを有する前記導体の全体的な熱処理が空気中で実施され、
該全体的な熱処理は、銅酸化物ベースの超伝導体を形成すること、及びセラミックスを形成することに適している
ことを特徴とする方法。
【請求項１１】
請求項１から８のいずれか一項に記載の方法において、
前記導体（２）は、非超伝導金属であり、
コーティングを有する前記導体の全体的な熱処理が実施され、
該全体的な熱処理は、中性雰囲気で実施されるとともに、前記有機結合剤を除去すること、及びセラミックスを形成することに適している
ことを特徴とする方法。
【請求項１２】
請求項１から１１のいずれか一項に記載の方法において、
前記コーティングを形成する段階は、予め脱油されたセラミックファイバ材料にゲル形態のセラミック前駆物質を堆積する段階と、
次いで前記導体の周囲にセラミック前駆物質を有する織物を配置する段階と、を備えることを特徴とする方法。
【請求項１３】
請求項１２記載の方法において、
前記セラミックファイバは、Ｅガラス、Ｃガラス、Ｒガラス、Ｓ２ガラス、シリカ、アルミナ、及びムライトから選択された材料から形成されていることを特徴とする方法。
【請求項１４】
請求項１２又は１３記載の方法において、
前記セラミックファイバの織物は、加熱又は化学作用によって予め脱油されていることを特徴とする方法。
【請求項１５】
請求項１から１４のいずれか一項に記載の方法において、
コーティングを有する前記導体（２）は、セラミックスを形成するのに適した熱処理段階の前に、成形され、特に冷却されることを特徴とする方法。
【国際調査報告】
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