JPH01128406A - セラミックス系超電導体コイルの製造方法 - 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、超電導体コイルの製造方法に関し、詳細には
希土類元素の酸化物を含存するセラミックス系超電導体
のコイルの新規な製造方法に関するものである。

〔従来の技術〕

超電導現象は成る温度以下で電気抵抗が全く無くなる現
象をいうが、この超電導現象はそれが起こる温度（Ｅ！
！界温度）が材料によってそれぞれ異なる。臨界温度が
高い材料はど冷却が容易であるため、できるだけ臨界温
度の高い材料の開発が特に最近隆盛を極めている。また
、高い臨界温度だけでなく超電導状態で流せる上限の電
流（臨界電流）もセラミックス材料の実用化の重要なポ
イントとなる。これは実用化にはたとえば線材にしなけ
ればならないが、セラミックス材料は単位断面積当りに
流せる電流が小さいため、どれだけ高い臨界電流が得ら
れるかが実用化への大きな鍵を握っているからである。

ところで超電導現象を起こす材料としては、合金系、セ
ラミックス系が周知であり、最近はセラミックス系材料
の開発が特に進められており、臨界温度の高いセラミッ
クス系超電導材料の開発は日進月歩である。しかしなが
ら、その実用化に際しては超電導材料を長尺の線材、テ
ープなどに加工する必要があるにもかかわらず、セラミ
ックス系超電導材料は硬くて脆いために金属材のように
線引きできない問題がある。セラミックス系超電導線材
をモータのコイルとして使用する場合には更に線材をコ
イル巻きする必要があるが、このコイル巻き時に線材が
破断したり、あるいは破断しないまでも巻き応力を加え
ることにより線材の超電導特性が低下する等の問題があ
る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従って本発明の目的は、以上の点を鑑みて、セラミック
ス系超電導材料の粉末またはその原料粉末の混合物から
直接当該材料のコイルを製造する新規な方法を提供する
ことにある。

〔問題点を解決するための手段］ 前記目的は、金属性容器の中にセラミックス系Ｍ４電導
材料の粉末またはその原料粉末を充填し、金属性容器ご
と線引きし、得られた線材を所望の寸法にコイル巻きし
、得られたコイル巻き物を焼結工程に付し、ついでコイ
ルの隣接線間を電気絶縁ワニスを用いて絶縁することを
特徴とするセラミックス系超電導体コイルの製造方法に
より達成される。

本発明の製造方法の特徴は、セラミックス系超電導材料
の粉末またはその原料粉末を金属性容器を用いて線引き
及びコイル巻きにより予め所望の寸法、構造のコイル状
に加工しておき、ついで焼結するので従来問題の多かっ
た線材のコイル巻き加工が不要であり、コイル巻き加工
に付随した種々の問題が全て解消することである。

超電導材料としては、セラミックス系のものであれば特
に制限はなく、特に希土類元素の酸化物を含有するセラ
ミックス系であることが好ましい。

かかる材料としては、たとえば材料の成分としてバリウ
ム・イットリウム・銅・酸素、バリウム・ランタン・銅
・酸素、ストロンチウム・ランタン・銅・酸素、バリウ
ム・スカンジウム・銅・酸素、またはカルシウム・ラン
タン・銅・酸素を組成とするセラミックスなどがあり、
好ましくはセラミックス材料で主流になりつつあるイツ
トリウム系であるバリウム・イットリウム・銅・酸素の
組成からなる材料である。さらにこのイツトリウム系超
電導材料を使用する場合にその好ましい配合比はＢａ：
　Ｙ　：Ｃｕ：　Ｏ＝２　：　１　：　３　：　６〜７
である。

本発明においては、かかる組成を有するセラミックスの
粉体が用いられる。当該粉末を製造する方法は、従来既
知の方法によればよく、特に制限はない、たとえば原料
粉末（たとえばバリウム・イットリウム・銅・酸素系の
超電導材料の場合は、炭酸バリウム、酸化イツトリウム
および酸化銅等）の混合→焼結→焼給体の再粉末化とい
う工程で行われる固体プロセスなどによって製造すれば
よい。

更に本発明においては、炭酸バリウム、酸化イツトリウ
ムおよび酸化銅等の原料粉末の混合物をも使用すること
が出来る０本発明においては、セラミックス系超電導材
料の粉末またはその原料粉末の混合物等を以下総称的に
超電導材料わ）末と呼ぶ。

本発明の方法においては、まず金属性容器の中に超電導
材料粉末を緻密に充填し、金属性容器ごと線引きして線
材を得る。金属性容器としては、銀、銅、ステンレス、
アルミニウム等からなる有底パイプが好ましい。

線引きにより得られた線材をついで所望の寸法及び形状
のコイルとなるようにコイル巻きし、得られたコイル巻
き物を焼結工程に付し、コイル線材の内部に存在する超
電導材料粉末を焼結する。

焼結温度は、使用したセラミックスによりことなるが、
上記した超電導材料粉末の場合、７００〜１０００°Ｃ
１好ましくは８００〜９５０°Ｃ程度であり、焼結に要
する時間は１〜２４時間程度である。なお、この焼結時
線材内の超電導材料粉末に十分な量の酸素を供給するた
めに従来周知の方法、たとえば酸素雰囲気中での焼結、
等を講じることが好ましい。

焼結工程を経て得たコイルは、隣接線同土間に間隙があ
る場合には当該間隙に電気絶縁ワニスを含浸し、ついで
加夕、さ硬化する等して絶縁すればよいが、隣接線同土
間に間隙がない場合には、線表面の金属性容器に由来す
る金属外皮の少なくとも１部を薬品処理等により除去し
て隣接線同土間に間隙を設け、ついで上記と同様にして
絶縁処理すればよい。

（実施例〕 以下、本発明の方法を実施例に基づいてより具体的に説
明する。

実施例１ セラミックス系超電導材料として、その組成がバリウム
・イットリウム・銅・酸素で、配合比をＢａ：Ｙ：Ｃｕ
：Ｏ＝２　：　１　：　３　：６．ｌに調製した平均粒
径的５μｍの材料粉末を一端の封止した外径６ＩＩＩＩ
ｌ、肉１’Ｉ０．５ｍｓの銀パイプ内に真空下で緻密に
充填し、カセットダイスを用いて線引きして外径Ｉｎの
線材を得た。ついでこの線材を外径１０閣、長さ５０閣
のセラミック製の円柱、に緻密に螺旋巻きしてコイル状
に成形した後、酸素雰囲気下の９００　’Ｃで２４時間
焼結し、最後に２０重量％硝酸水溶液でコイルの銀外皮
の大部分を溶解除去し、十分水洗乾燥して超電導コイル
を得た。得られた当該コイルを減圧下でポリイミドワニ
スに浸漬し、ついで十分に垂れ分が無くなった状態とし
て２５０°Ｃで焼付する工程を５回くり返してコイル線
間を電気絶縁処理した。

実施例２ 配合比をＢａ：Ｙ：Ｃｕ：Ｏ＝２二Ｌ：３：１．０に調
製した平均粒径的５μｍの材料粉末を用いて実施例ｉと
同様の方法および条件で電気絶縁処理されたコイルを得
た。

実施例３ セラミックス系超電導材料として、その組成がバリウム
・ランタン・銅・酸素で、配合比をＢａ：Ｙ　：Ｃｕ：
　０＝０．１５：０．８５：　１　：　４に調製した平
均粒径的５μｍの材料粉末を用いて実施例１と同様の方
法および条件で電気絶縁処理されたコイルを得た。

各実施例で得られた各コイルの臨界温度並びに臨界電流
密度を以下の方法によって測定し、第１表に示す結果を
得た。

（臨界温度、臨界電流密度の測定方法）１）臨界温度 サンプル（長さ２〜３ｃｍ）を電流密度０．１　Ａ／ｃ
ｄとして液体ヘリウムで冷却しなから４端子法により電
気抵抗変化と温度変化をＸ−Ｙレコーダーにより測定し
、電気抵抗値がゼロになる温度を求めた。

２）臨界電流密度 サンプル（長さ２〜３Ｃ１１）をパワーリードと共に液
体ヘリウム中に浸漬し、徐々に電流値を上げなから４端
子法によりｉＲドロップと電流変化をＸ−Ｙレコーダー
により測定し、！Ｒドロップが出現する電流値を求めた
。

第１表 〔発明の効果〕 以上説明した如く、本発明の製造方法によればセラミッ
クス系超電導材料の粉末またはその原料粉末の混合物を
用いて直接当該材料のコイルを製造することができる。

したがって従来問題の多かった線材のコイル巻き加工が
不要であり、コイル巻き加工に付随した種々の問題が全
て解消する。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　金属性容器の中にセラミックス系超電導材料の
   粉末またはその原料粉末を充填し、金属性容器ごと線引
   きし、得られた線材を所望の寸法にコイル巻きし、得ら
   れたコイル巻き物を焼結工程に付し、コイルの隣接線間
   を電気絶縁ワニスを用いて絶縁することを特徴とするセ
   ラミックス系超電導体コイルの製造方法。
2. （２）　前記超電導材料の成分がバリウム・イットリウ
   ム・銅・酸素、バリウム・ランタン・銅・酸素、ストロ
   ンチウム・ランタン・銅・酸素、バリウム・スカンジウ
   ム・銅・酸素、またはカルシウム・ランタン・銅・酸素
   であることを特徴とする特許請求の範囲第（１）項に記
   載のセラミックス系超電導体コイルの製造方法。