JPH01128408A - セラミックス系超電導体コイルの製造方法 - Google Patents
セラミックス系超電導体コイルの製造方法Info
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- JPH01128408A JPH01128408A JP62286648A JP28664887A JPH01128408A JP H01128408 A JPH01128408 A JP H01128408A JP 62286648 A JP62286648 A JP 62286648A JP 28664887 A JP28664887 A JP 28664887A JP H01128408 A JPH01128408 A JP H01128408A
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment
Landscapes
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
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。
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。
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。
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（臨界
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杖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１！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。
象をいうが、この超電導現象はそれが起こる温度（臨界
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杖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１！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。セラミックス系趙電導線材
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。
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。セラミックス系趙電導線材
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。
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。
前記目的は、表面に製造所望のコイルと同形状の連続溝
を有する耐熱性支持体の当該溝中にセラミックス系超電
導体またはそのプリカーサを充填し、次いで焼結するこ
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
法により達成することができる。
を有する耐熱性支持体の当該溝中にセラミックス系超電
導体またはそのプリカーサを充填し、次いで焼結するこ
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
法により達成することができる。
本発明の特徴は、上記溝中に超電導体コイルが形成され
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。
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。
本発明においては、超電導体層の形成材料となるセラミ
ックス系超電導体の材料は特に制限がなく、その酸化物
中に特に重希土類元素（ランタン、イッテルビウム、ジ
スプロシウム、ホルシウム、エルビウム、ツリウム、イ
ツトリウム、ストロンチウムなど）を含存するセラミッ
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。
ックス系超電導体の材料は特に制限がなく、その酸化物
中に特に重希土類元素（ランタン、イッテルビウム、ジ
スプロシウム、ホルシウム、エルビウム、ツリウム、イ
ツトリウム、ストロンチウムなど）を含存するセラミッ
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、耐熱性支持体表面の連続溝中に適当
な方法で上記のセラミックス系超電導体またはそのプリ
カーサを充填してよい、たとえばセラミックス系超電導
体の粉末またはそのプリカーサの粉末のペーストを機械
的に充填する方法、あるいはセラミックス系超電導材料
気抵抗変化リカーサをスパッタリングにより蒸着充填す
る方法などである。
な方法で上記のセラミックス系超電導体またはそのプリ
カーサを充填してよい、たとえばセラミックス系超電導
体の粉末またはそのプリカーサの粉末のペーストを機械
的に充填する方法、あるいはセラミックス系超電導材料
気抵抗変化リカーサをスパッタリングにより蒸着充填す
る方法などである。
セラミックス系超電導体の粉末は、従来既知の方法によ
り調製すればよく、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、更に炭酸バリウ
ム、酸化イツトリウムおよび酸化銅等のプリカーサの粉
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体の粉末またはそのプリカー
サ粉末の混合物等を以下総称的に超電導材料粉末と呼ぶ
。
り調製すればよく、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、更に炭酸バリウ
ム、酸化イツトリウムおよび酸化銅等のプリカーサの粉
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体の粉末またはそのプリカー
サ粉末の混合物等を以下総称的に超電導材料粉末と呼ぶ
。
上記のペーストとしては、超電導材料粉末たとえば粒径
５μｍまたはそれ以下の可及的微粒子を適当な液体媒体
に分散してなるものが用いられる。
５μｍまたはそれ以下の可及的微粒子を適当な液体媒体
に分散してなるものが用いられる。
液体媒体としては、非水系のものが好ましく、たとえば
エタノール、プロパツール、プロピレンクリコール、ポ
リビニルアルコールなどのアルコール類、リグロイン、
灯油、ポリブテンなどの炭化水素類が例示できる。
エタノール、プロパツール、プロピレンクリコール、ポ
リビニルアルコールなどのアルコール類、リグロイン、
灯油、ポリブテンなどの炭化水素類が例示できる。
スパッタリングによる蒸着充填も特に制限がなく、従来
周知の方法並びにスパッタリング条件にて行えばよい。
周知の方法並びにスパッタリング条件にて行えばよい。
耐熱性支持体としては、所望の形状のコイルを製造する
のに適した溝形状を有するものが用いられる。たとえば
、渦巻状のコイルやシートコイルを製造する場合には薄
板の片面または両面に溝を有するものが好ましく、中心
軸方向に一定の長さを有するコイルを製造する場合には
側周面に螺旋溝を有する円筒体が好ましい。耐熱性支持
体自体としては、後記する焼結温度に耐え得る耐熱性を
有するものであればよく、たとえばセラミックス臂グラ
ファイト、耐熱性ガラス、チタン酸ストロンチウム、サ
ファイヤ、マグネシアなどからなるものが用いられる。
のに適した溝形状を有するものが用いられる。たとえば
、渦巻状のコイルやシートコイルを製造する場合には薄
板の片面または両面に溝を有するものが好ましく、中心
軸方向に一定の長さを有するコイルを製造する場合には
側周面に螺旋溝を有する円筒体が好ましい。耐熱性支持
体自体としては、後記する焼結温度に耐え得る耐熱性を
有するものであればよく、たとえばセラミックス臂グラ
ファイト、耐熱性ガラス、チタン酸ストロンチウム、サ
ファイヤ、マグネシアなどからなるものが用いられる。
なお、前記溝の側壁および底壁は耐熱性支持体と同材料
にて形成されているが、その少なくとも一部、好ましく
は側壁および底壁の全面が良導電性の材料、たとえば銅
、金、銀、ニッケル、などで覆われていることが好まし
い。
にて形成されているが、その少なくとも一部、好ましく
は側壁および底壁の全面が良導電性の材料、たとえば銅
、金、銀、ニッケル、などで覆われていることが好まし
い。
この場合には、本発明により製造された超電導体コイル
は上記良導電性材料層との複合構造となるので、超電導
体コイルの稼動時に万一超電導性が喪失したとしても良
導電性材料層がコイルとして機能する。
は上記良導電性材料層との複合構造となるので、超電導
体コイルの稼動時に万一超電導性が喪失したとしても良
導電性材料層がコイルとして機能する。
耐熱性支持体の溝を充填した超電導体またはそのプリカ
ーサは、ついで焼結さ−れる。焼結温度は使用した材料
により異なるが、上記した超電導材料の場合、７００〜
１０００″Ｃ１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。
ーサは、ついで焼結さ−れる。焼結温度は使用した材料
により異なるが、上記した超電導材料の場合、７００〜
１０００″Ｃ１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。
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。
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：に３：６．１に調製した平均粒径的５μＩｍ
−の材料粉末を、プロピレングリコールに分散させたペ
ースト（材料粉末の含有量：１０重量％）を用いて外径
１０■、長さ５０ｍ５のセラミックス製円筒の側周面上
に深さ０．５Ｗｍ、幅１． Ｏｍｓ、ピッチ間隔０．
５−の螺旋溝を有するセラミックス製支持体の当該螺旋
溝を充填し乾燥後、９００°Ｃで焼結する工程を３回繰
り返して溝底からの厚さが約０． ２ＩＩｍ＋の超電導
体コイルを得た。
・イットリウム・銅・酸素で、配合比をＢａ：Ｙ：Ｃｕ
：Ｏ−２：に３：６．１に調製した平均粒径的５μＩｍ
−の材料粉末を、プロピレングリコールに分散させたペ
ースト（材料粉末の含有量：１０重量％）を用いて外径
１０■、長さ５０ｍ５のセラミックス製円筒の側周面上
に深さ０．５Ｗｍ、幅１． Ｏｍｓ、ピッチ間隔０．
５−の螺旋溝を有するセラミックス製支持体の当該螺旋
溝を充填し乾燥後、９００°Ｃで焼結する工程を３回繰
り返して溝底からの厚さが約０． ２ＩＩｍ＋の超電導
体コイルを得た。
実施例２
配合比をＢａ：Ｙ：Ｃｕ：Ｏ＝２：１：３ニア、０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セラミックス製円筒の側周面上
にコイル形成した。
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セラミックス製円筒の側周面上
にコイル形成した。
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：
Ｏ＝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
法および条件でセラミックス製円筒の側周面上にコイル
形成した。
・ランタン・銅・酸素で、配合比をＢａ：Ｙ ：Ｃｕ：
Ｏ＝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
法および条件でセラミックス製円筒の側周面上にコイル
形成した。
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。
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）ｌ）臨界温度
サンプル（ｙｔさ２〜３Ｃｍ）を電流密度０．１ Ａ／
ｃ＋１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。
ｃ＋１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（Ｎ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、ＩＲドロップが出現する電流値を求めた
。
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、ＩＲ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”ｔ’
７ ミシクス系超電導体またはそのプリカーサがら直接
超電導体のコイルを製造することができる。
７ ミシクス系超電導体またはそのプリカーサがら直接
超電導体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。
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 (5)
- （１）表面に製造所望のコイルと同形状の連続溝を有す
る耐熱性支持体の当該溝中にセラミックス系超電導体ま
たはそのプリカーサを充填し、次いで焼結することを特
徴とするセラミックス系超電導体コイルの製造方法。 - （２）溝中へのセラミックス系超電導体またはそのプリ
カーサの充填をスパッタリングにより行う特許請求の範
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。 - （３）溝中にセラミックス系超電導体の粉末またはその
プリカーサ粉末のペーストを充填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。 - （４）前記溝を形成する耐熱性支持体の側壁または底壁
の少なくとも一部に良導電性層を施してなる特許請求の
範囲第（１）項乃至第（３）項のいずれかに記載のセラ
ミックス系超電導体コイルの製造方法。 - （５）前記超電導体の成分がバリウム・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）項乃至第（
４）項のいずれかに記載のセラミックス系超電導体コイ
ルの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62286648A JP2699077B2 (ja) | 1987-11-12 | 1987-11-12 | セラミックス系超電導体コイルの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62286648A JP2699077B2 (ja) | 1987-11-12 | 1987-11-12 | セラミックス系超電導体コイルの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01128408A true JPH01128408A (ja) | 1989-05-22 |
| JP2699077B2 JP2699077B2 (ja) | 1998-01-19 |
Family
ID=17707145
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62286648A Expired - Lifetime JP2699077B2 (ja) | 1987-11-12 | 1987-11-12 | セラミックス系超電導体コイルの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2699077B2 (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63265405A (ja) * | 1987-04-23 | 1988-11-01 | Fujikura Ltd | 超電導シ−トコイルの製造方法 |
-
1987
- 1987-11-12 JP JP62286648A patent/JP2699077B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63265405A (ja) * | 1987-04-23 | 1988-11-01 | Fujikura Ltd | 超電導シ−トコイルの製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2699077B2 (ja) | 1998-01-19 |
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