JPH01128410A - 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有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（臨界
温度）が材料によってそれぞれ異なる。臨界温度が裔い
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Ｐａ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（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、耐熱性支持体の表面にセラミックス系超電
導材料の粉末またはその原＊４粉末のペーストを塗布し
て所望の形状のコイルを描画し、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
より達成される。

本発明の特徴は、セラミックス系超電導材料の粉末また
はその原料粉末のペーストを用いて耐熱性支持体の表面
に所望の形状のコイルを描画し、ついで焼結して上記表
面に超電導体コイルを形成するものである。、従って従
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、インド
リウム、ストロンチウムなど）を含有するセラミックス
系であることが好ましい。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・イツトリウム・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ンド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　
：１１：６〜７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・イツトリウム・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。

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。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ｌ１５】末と呼ぶ。

本発明の方法においては、まず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
媒体にたとえば５〜６０重量％の濃度で分散してなるペ
ーストを調製する。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
レングリコール、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。

本発明においては、上記ペーストを用いて耐熱性支持体
の表面上に種々の方法により所望の形状のコイルを描画
することができる。たとえば耐熱性支持体の表面に一様
に前記ペーストを塗布し、必要に応じて塗膜を乾燥した
後、ペースト塗布層の不要部分を除去してコイルとなる
部分のみを残存させる方法があり、あるいは上記の表面
に所望の形状のコイルを直接スクリーン印刷などの手段
で印刷してもよい。

耐熱性支持体としては、所望の形状のコイルを製造する
のに適した形状のものが用いられる。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
る場合には円筒体が好ましい。耐熱性支持体は、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、グラファイト、耐熱性ガラス
などからなるものが用いられる。

耐熱性支持体上に前記ペーストにて描画されたコイルは
ついで焼結される。焼結温度は使用したセラミックスに
より異なるが、上記した超電導材料粉末の場合、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。

〔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
・イツトリウム・銅・酸素で、配合比をＢａ：Ｙ：Ｃｕ
：Ｏ＝２：１：３：６’、１に調製した平均粒径的５μ
ｍ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１
０■長さ５０Ｉ！１１のセラミックス製円筒の側周面上
に螺旋形状のコイルをスクリーン印刷し乾燥後、９００
　’Ｃで焼結して厚さ２０ＩＩＩｍ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５μ−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。

実施例４ セラミックス製円筒に代わって、厚さ０．　５ｎｍ＋、
１０ｃｍ角のセラミックス製シートの片面に渦巻形状の
コイルをスクリーン印刷し乾燥後、９００°Ｃで焼結し
て厚さ２０ａｍの超電導体コイルを有するシートコイル
を得た。

実施例５ 実施例１で用いたものと同じペーストを外径１０ｍ＋ａ
、長さ５０ｍｍのセラミックス製円筒の側周面全面に塗
布し、半乾燥状態として半乾燥塗膜の不要部分を機械的
に掻き取り除去して螺旋形状のコイルを残存させ、本乾
燥後、９００°Ｃで焼結して厚さ２０μｍの超電導体コ
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２〜３ＣＩ１１）を電流密度０．１　Ａ
／ｃｒｌ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２〜３ｃ＋ａ）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
。

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。

ユーシ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）耐熱性支持体の表面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のペーストを塗布して所望の
   形状のコイルを描画し、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. （２）耐熱性支持体の表面に一様に前記ペーストを塗布
   し、ついでペースト塗布層の不要部分を除去して所望の
   形状のコイルを描画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。
3. （３）耐熱性支持体の表面に前記ペーストを用いてコイ
   ルを印刷により描画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. （４）耐熱性支持体が筒体であり、当該筒体の側周壁上
   にコイルを描画す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. （５）耐熱性支持体が平板体であり、当該平板体の少な
   くとも片面上にコイルを描画することを特徴とする特許
   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。
6. （６）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）項乃至第
   （５）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。