JPH0196905A - 超電導コイルの製造方法 - Google Patents

超電導コイルの製造方法

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JPH0196905A
JPH0196905A JP62255965A JP25596587A JPH0196905A JP H0196905 A JPH0196905 A JP H0196905A JP 62255965 A JP62255965 A JP 62255965A JP 25596587 A JP25596587 A JP 25596587A JP H0196905 A JPH0196905 A JP H0196905A
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JP
Japan
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coil
oxide
chip
groove
superconducting
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JP62255965A
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English (en)
Inventor
Shoji Miyashita
章志 宮下
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/60Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment

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  • 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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、高磁界を発生する超電導コイルの製造方法
に関するものである。
〔従来の技術〕
最近、核融合、高エネルギー物理、核磁気共鳴装置、物
性研究用などの分野において、高磁界を発生できる超電
導コイルの必要性が高まっている。
従来の超電導コイルは、臨界温度(Tc)の低い合金あ
るいは金属間化合物超W導体からなる超電導線によって
製作されている。第2図および第3図に、従来の代表的
な超電導線および超電導コイルの断面を示す。図におい
て、(1)は超電導合金あるいは金属間化合物、(2)
は安定化金属、(3)は電気絶縁体、(4)はコイル巻
枠、(5)は超電導線である。
従来の超電導コイルでは、臨界温度の低い合金、例えば
、NbTi (Tcは約10K ) 、あるいは金属間
化合物、例えば、Nb3Sn (Tcは約18K〕から
なる超電導線をコイル巻枠に巻回して製作されるために
、超電導コイルは液体ヘリウム温度(t2K )で運転
されていた。このために冷却に必要なコストが高く、シ
ステムが複雑になっていた。しかし、1987年になっ
て、100K以上という非常に高い臨界温度(Tc)を
持った酸化物超電導体が発見され、液体窒素温度(77
K)で使用できるようになった。この技術については例
えば雑誌(Phys 、Rev、Lett 、 vo#
58 C1987)90B)Iこ記載されている。
一方、従来の超電導コイルに適用される超電導線は長い
連続した線であること、かつ、長手方向に安定して優れ
た超電導特性を持つことが要求されている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら、臨界温度Tcが高い酸化物超電導体はセ
ラミックであるので非常に脆弱である。そのため、従来
のように超電導線をコイル巻口する方法では、応力によ
る超電導特性の劣化が起こり、実用化の上で非常に大き
な問題になっていた。
この発明は、このような問題点を解決するためになされ
たもので、従来よりも亮い@変で運転できるN電導コイ
ルを得ることを国力としている。
〔問題点を解決するための手段〕
この発明の超電導コイルの製造方法は、超電導性を有す
る酸化物、又は熱処理によって超電導性を有する酸化物
を生成するように配合された原料粉末を焼結した酸化物
のチップを形成する工程、ボビン(こスパイラル状の溝
を形成し、上記溝に耐酸化性を有する良導電性金属膜を
付着する工程、金属膜が付着された溝をζ上記チップを
敷き詰めると共に上記チップに上記チップと同種の微粉
を付着する工程、及び付着する工程後に酸素又は酸素を
含むガスを供給しながら熱処理をしてコイルを形成する
工程を施すものである。
〔作用〕
この発明においては、超RE導性を有する酸化物又は熱
処理によって超電導特性を有する酸化物を生成するよう
に配合された原料粉末を焼結した酸化物のチップを、即
ち予め焼結された酸化物のチップを用いるので、超電導
コイル形成時熱処理におけるコイルの熱収縮がわずかで
あり、応力1こよる超電導コイルの特性劣化が防止でき
る。
〔実施例〕
以下、この発明の一実施例の超電導コイルの製造方法を
図について説明する。
第1図(a)はこの発明の一実施例により製造されたコ
イルの部分斜視図、第1図(b)はそのコイルの部分断
面図、第1図(c)は第1図(a)から覆いを取り去っ
た状態のコイルの部分拡大斜視図である。図において、
(6)は金属あるいはセラミック製のボビンで、この場
合はステンレス製ボビンであり、ボビン(6)にはスパ
イラル状の溝(6a〕が形成されている。(7)はこの
スパイラル状の溝に付着された耐酸化性を有する良導1
性金属膜で、この場合はAgメツキ、(8)はスパイラ
ル状溝(6a)上部に空隙(9]を残すとともに溝(6
a)をガス導出入口を除いて覆い、スパイラル状チュー
ブを形成する耐酸化性を有する良導電性金属で、この場
合はAg板である。なお、熱処理時には酸素又は酸素を
含むガスをこのスパイラル状チューブ内、即ち空隙(9
)に流し、コイル運転時には液体窒素を流す。αQは溝
(6a)に敷き詰められた、超電導性を有する酸化物、
又は熱処理によって超電導性を有する酸化物を生成する
ように配合された原料粉末を焼結した酸化物のチップで
、この場合はYBa2Cu30アを生成するように配合
した原料粉末を焼結して形成したチップ、αυはチップ
0墜の上から塗布してチップαQに付着されたチップQ
Gと同種の微粉である。
まず、外径100mm、内径90mm、長さ100mm
のステンレスのボビン(6)に巾3mm、深さ6mmの
スパイラル状の溝(6a)を隣接する溝(6a〕との巾
tmmで切削し、ボビンの溝(6a)にAgメツキを施
した。
次にYBa2Cu30tを生成するように配合したBa
CO3゜Y2O3、CuOの各原料粉末をよく混合した
後、700℃〜1500℃で50時間酸素を含む雰囲2
中で仮焼した。出来上った焼成体を数μmまで破砕した
後、約lkg/cm’ の荷重を加え5mmX4mmX
1mmのプレス体を約1500個作り、このプレス体を
酸素を含む雰囲気中で700〜1500℃で50時間焼
結して、酸化物のチップσQを形成した。この焼結した
酸化物のチップαQをお互いに十分密着させながらボビ
ン(6)のスパイラル状の溝(6a〕に敷き詰め、さら
にそのチップaQ上からポリビニルブチラール(PVB
)などのバインダで混練した上記焼成体を破砕した仮焼
粉を0.5mmの厚さで塗布してチップαQに仮焼粉を
付着させた。その後、スパイラル状の溝(6a]をガス
導出入口を除いて覆うようにAg板(8)を溶接、スパ
イラル状チューブを形成した。こうして第1図(a) 
(b)に示すような形状のものを得た。
次に、このコイルのスパイラル状チューブ、即ち空隙(
9)にガス導出入口より酸素又は酸素を含むガスを、こ
の場合酸素を導出入して供給しながら、コイル本体は真
空中又は不活性ガス中において、700℃〜1500℃
で50時間熱処理を施し、超電導コイルを作製した。
このようにして得られた超電導コイルのスパイラル状チ
ューブ中に液体窒素を流しながら、直径1300mmの
常温空間を持つ超電導コイルの中に挿入して連成したと
ころ、この発明によるコイルは従来の液体ヘリウム中で
運転される場合と同様に十分運転することができた。こ
の時に流れている超電導電流はショートサンプルでの臨
界電流値とほとんど同じであった。この実施例では、予
め焼結された酸化物のチップを敷き詰めているので、コ
イル形成時熱処理における、コイルの熱収縮がわずかで
あり、応力による超電導コイルの特性劣化が極小におさ
えられたためと考えられる。
従来の超電導コイルは液体ヘリウムでしか運転出来なか
ったが、この発明によるコイルは冷却費用が約20分の
1である液体窒素で十分運転することができるので、運
転コストを低減できる。また、この実施例のように、ス
パイラル状チューブに液体窒素を流す強制冷却型超電導
体コイルにすることにより、従来のクライオスタットが
不要となり、大型コイルへのコンパクトなインサートコ
イルとしても適する。さらにこのコイルを形成する工程
において、スパイラル状チューブ内に酸素又は酸素を含
むガスを供給しながら熱処理を施せるので、ボビンに耐
酸化性の材料を使う必要がな(、どのような金属、セラ
ミックでも適用できる。
なお、上記実施例では、酸化物のチップとして5mmX
4mmX1mmの形状のものを用いたが、粉末状のチッ
プからコイルの1タ一ン分の大きさまで作業条件により
望ましい大きさのチップを使用すれば良い。また酸化物
のチップとしては上記実施例のBa −Y −Cu−0
系酸化物超電導体以外のもの、例えば、(Sc%5r)
z Cubaの基本組成で代表されるSc −5r −
Cu−0系酸化物超電導体、(Ba、 Yb)zcuo
4の基本組成で代表されるBa −Yb −Cu−0系
酸化物超電導体にしても、この発明の効果は同じく発揮
される。即ち、この発明に係わる酸化物超電導体は、(
Mz%M2 ) CuO4で代表される酸化物で%M、
は例えばLa 、 Y 、 Gd 、 Scなどの璽a
族の元素、M2はBa。
Sr * Ca + Mgなどの−a族の元素である。
また上記実施例では原料粉末として超電導性を示さない
Y2O3、CuOの酸化物、BaCO3の炭酸塩を甲い
たが、このほかに同じく超電導性を示さないBa、Y、
Cuの硝酸塩を原料としてもよい。また、この他に原料
粉末としては、Y203 、 CuO% BaC0aの
混合粉末を800から1500℃で熱処理してすでに超
電導性を持ったBa −Y −Cu−0系酸化物を形成
した粉末を使用しても良い。
さらに、この発明に係わる耐酸化性を有する良導電金属
としてはAgに限らず、Au、Pd、Os、Ir。
Rh 、 Pt 、 Ru等の貴金属あるいは上記各金
属の合金が用いられる。
さらにまた、コイルを形成する熱処理は、上記実施例の
ように溝に覆いを設けたすせず、コイルを例えば酸素雰
囲気中において行っても同様の効果を奏する。
〔発明の効果〕
以上説明したように、この発明によれば、超電導性を有
する酸化物、又は熱処理によって超電導性を有する酸化
物を生成するように配合された原料粉末を焼結した酸化
物のチップを形成する工程、ボビンにスパイラル状の溝
を形成し、上記溝に耐酸化性を有する良導電性金属膜を
付着する工程、金属膜が付着された溝に上記チップを敷
き詰めると共に土泥チップに上記チップと同種の微粉を
付着する工程、及び付着する工程後に酸素又は酸素を含
むガスを供給しながら熱処理をしてコイルを形成する工
程を施すことにより、従来よりも高い温間で運転できる
超電導コイルが得られる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図(a) (b) (c)はこの発明の一実施例に
より得られた超電導コイルを示すもので、(a)はその
部分斜視図、(b)はその部分拡大断面図、(c)はそ
の覆いをとった状態の部分拡大斜視図、第2図は従来の
超重導線の断面図、第3図は従来の超電導コイルを示す
断面図である。 図において、(6)はボビン、(6a〕は満、(7)は
耐酸化性を有する良導電性金属膜、(8)は1討酸化性
を有する良導電性金属、(9)は空隙、OQは酸化物の
チップ、αηは微粉である。 なお、図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)超電導性を有する酸化物、又は熱処理によつて超
    電導性を有する酸化物を生成するように配合された原料
    粉末を焼結した酸化物のチップを形成する工程、ボビン
    にスパイラル状の溝を形成し、上記溝に耐酸化性を有す
    る良導電性金属膜を付着する工程、金属膜が付着された
    溝に上記チップを敷き詰めると共に上記チップに上記チ
    ップと同種の微粉を付着する工程、及び付着する工程後
    に酸素又は酸素を含むガスを供給しながら熱処理をして
    コイルを形成する工程を施す超電導コイルの製造方法。
  2. (2)コイルを形成する工程は、溝上部に空隙を残すと
    ともに溝をガス導出入口を除いて耐酸化性を有する良導
    電性金属で覆いスパイラルチューブを形成し、上記ガス
    導出入口より酸素又は酸素を含むガスを導出入して上記
    スパイラルチューブ内に供給しながら熱処理をする特許
    請求の範囲第1項記載の超電導コイルの製造方法。
  3. (3)耐酸化性を有する良導電性金属はAu,Ag,P
    d,Os,Ir,Rh,Pt及びRuの貴金属、あるい
    は上記各貴金属の合金である特許請求の範囲第1項又は
    第2項記載の超電導コイルの製造方法。
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