JPH0472703A

JPH0472703A - 超電導体コイルの製造方法

Info

Publication number: JPH0472703A
Application number: JP2185774A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Kojima; 正大小嶋; Yuichi Ishikawa; 雄一石川; Hideji Yoshizawa; 吉澤　秀二; Yoshitake Yamazaki; 山崎　義武
Original assignee: Dowa Mining Co Ltd
Current assignee: Dowa Holdings Co Ltd
Priority date: 1990-07-13
Filing date: 1990-07-13
Publication date: 1992-03-06

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、特に、超電導マグネット等に用いる超電導体
コイルを酸化物超電導体で構成する場合等に利用できる
超電導体コイルの製造方法に関する。

［従来の技術］例えば、超電導マグネット用の超電導体コイルを酸化物
超電導体で構成する場合において、この酸化物超電導体
は機械的に極めて脆いため、酸化物超電導体コイルを金
属線でコイルを製造する方法と同様の方法で製造するこ
とはできない。

このため、従来から以下の方法が試みられていた。

■　銀性のパイプに酸化物超電導体を充填した銀シース
線をコイル状に形成する方法。

■　射出成形法等により、酸化物超電導体をコイル状に
成形する方法。

■　第２図（ａ）に示されるように、酸化物超電導体を
リング状に形成し、そのリングにおける円周方向の一部
を切除してスリット１０１を有する超電導体スリットリ
ング１００を作製し、これを単位導線部材とする。次に
、この単位導線部材（超電導体スリットリング１００）
を多数作製し、これらを第２図（ｂ）に示されるように
、互いのリングの中心軸が共通になるとともに、互いの
スリット１０１の位置が円周方向く単位導線部材の軸線
方向）に略スリットリング１００の厚さに等しい距離だ
けずれるようにして積み重ねる。そして、上・下のスリ
ットリング１００におけるスリット１０１が厚さに等し
い距離だけずれた部位の接触部を超電導ペーストによっ
て接合して超電導接合部１０２を形成するとともに、他
の接触部をＡｇペースト等によって非超電導接合して一
体に形成して酸化物超電導体コイルを得る。このコイル
に超電導電流を流すと、超電導電流ｉは、図中矢印で示
されるように流れ、超電導コイルとして作動する。

［発明が解決しようとする課Ｈ］しかしながら、上述の従来例には、以下のような欠点が
あった。

上述の■の方法で製造したコイルでは、コイル素線全体
の断面積に占める酸化物超電導体の断面積が必ずしも十
分大きくないため、コイルに流すことができるトータル
の超電導電流を十分満足できるほど大きくできない。

また、■の方法ででは、成形によるコイルの作製を可能
にするために、数十％以上のバインダーを添加する必要
があるが、このバインダーを添加した結果、残留カーボ
ンが多くなって超電導特性に悪影響を与えるおそれがあ
るとともに、焼成の際の収縮率が大きくなるので、クラ
ックが発生しやすいという欠点もある。

さらに、■の方法で製造したコイルにあっては、超電導
電流ｉが１つのスリットリング１００（単位導線部材）
から隣接する他のスリットリング１００に移行する際に
、スリットリング１００の円周方向く単位導線部材の軸
線方向〉に対して直交する方向に流れることになる。そ
うすると、この方向に進行する電流によって形成された
磁界が、スリットリング１００の円周方向く単位導線部
材の軸線方向）に進行する電流を妨げるように作用する
ことになる。この影響で最大電流密度（臨界電流密度）
に一定の限界が生ずるという欠点がある。また、この方
法では、スリットリング１００どうしの接触面において
、一部を超電導接合し、他を非超電導接合しなければな
らない。すなわち、同一平面内で、異種の接合を同時に
行う必要があり、接合作業が煩雑であるとともに、良好
な接合が困難であるという欠点もある。

本発明は、上述の背景のもとでなされたものであり、大
きな超電導電流を流すことが可能な超電導コイルを比較
的容易・確実に製造することができる超電導体の製造方
法を提供することを目的としたものである。

「課題を解決するための手段］本発明は、以下の構成とすることにより上述の課題を解
決している。

コイル全体を複数の構成部分に分割し、これら各構成部
分に相当する超電導体の単位導線部材を別々に作製し、
これら単位導線部材の軸線方向における端面どうじを超
電導接合してコイル形状に形成することにより超電導体
コイルを得ることを特徴とした構成。

［作用］上述の構成において、単位導線部材の軸線方向における
端面どうしを超電導接合してコイル形状に形成している
ことから、超電導電流は、この超電導接合部を通じて、
次々と各単位導線部材に流れる。すなわち、超電導電流
は常にコイルを構成する導線部材の軸線方向に沿って流
れる。このため、例えば、この方法で螺旋形のコイルを
製造した場合には、従来の方法の場合（上述の従来の方
法■）のように、導線部材の軸線方向に直交する方向に
流れる超電導電流の成分がなく、これによる電流阻害要
因がないから、臨界電流を大きくできる。また、この方
法によれば、渦巻形状をなしたいわゆるヘルムホルツ形
の超電導体コイルを容易に得ることができる。

しかも、超電導接合を行う単位導線部材の軸線方向にお
ける端面は、超電導接合のみを行えばよく、この端面に
他の種類の接合を施したりする必要がないから、接合作
業が比較的容易であるとともに、確実な超電導接合が可
能となる。

［実施例コ墓上太簾泗第１図は本発明の第１実施例にかがる超電導体コイルの
製造法によって製造した超電導体コイルの一部破断正面
図、第３図は単位螺旋リングの正面図、第４図は単位螺
旋リングの斜視図である。

以下、これらの図面を参照しながら第１実施例を詳述す
る。

これらの図において、符号１０．・・・、１０は、本発
明における単位導線部材を構成する単位螺旋リング、符
号１１は単位螺旋リング１０の下部面、符号１２は単位
螺旋リング１０の上部面、符号１３は単位螺旋リング１
０の螺旋方向（単位導線部材の軸線方向）における一方
の端面である第１端面、符号１４は単位螺旋リング１０
の螺旋方向（単位導線部材の軸線方向〉における他方の
端面である第２端面である。

単位螺旋リング１０は、断面長方形をなす酸化物超電導
体のリング体の１カ所をリングの中心軸を含む平面で切
断し、その切断部をリング体の厚さ分だけ上・下にずら
して螺旋の一部を構成するような形状にしたものである
。そして、いま、単位螺旋リング１０を２つ用意し、こ
れらを螺旋の中心軸を共通にして上・下に重ねたとき、
上側に位置する単位螺旋リングの下部面１１が、下側に
位置する単位螺旋リングの上部面１２に接触し、また、
上側に位置する単位螺旋リングの第２端面１４が、下側
に位置する単位螺旋リングの第１端面１３に接触するよ
うになっている。このようにして多数の単位螺旋リング
１０を次々と重ね、互いに接触する上部面１２と下部面
１１とをＡｇペースト等で非超電導接合して非超電導接
合部１５とし、一方、互いの第１端面と第２端面とを超
電導ペーストで超電導接合して超電導接合部１６とする
ことによって超電導体コイルを得ることができる。第１
図は、このようにして製造した超電導体コイルの正面図
である。

なお、単位螺旋リング１０を構成する酸化物超電導体と
しては、Ｙ１Ｂａ２　Ｃｕ３０□−、で表されるＹ系の
ほかに、Ｂｉ系やＴｐ系の酸化物超電導体を適用するこ
とができる。また、用いる酸化物超電導体の粒子径は、
５０μｍ以下、好ましくは１０μｍ前後であることが好
ましい。

また、これらの酸化物超電導体を用いて単位螺旋リング
１０を作製するには、単位螺旋リング１０の形状に形成
したゴム型枠を作製し、これに酸化物超電導体の粉末に
アクリル系その他のバインダーを数Ｗし％添加したもの
を充填した後、静水圧プレス等で数トン／−の圧力をか
けて成形する。

しかる後、これを焼成炉で酸素雰囲気中で所定の温度（
９５０℃内外）で数十時間焼成する。

さらに、超電導接合に用いる超電導ペーストは、単位螺
旋リング１０を構成する酸化物超電導体と同一の酸化物
超電導体ペーストである。このような超電導体ペースト
としては、有機バインダー、有機溶剤及びセラミック系
超電導体を主成分として含み、分散剤として界面活性剤
を添加して均一に混合して得たものを適用できる（例え
ば、特願平１−２８７７１号の明細書参照）。なお、こ
の場合に用いるセラミック系超電導体は、粉末合成法で
作製したセラミック系超電導体を機械的粉砕手段により
、平均粒径１５μｍ以下に粉砕して粉末にしたものであ
る。超電導接合の際には、この超電導体ペーストを接合
地面に数十μｍの厚さに塗布して焼結する。

また、非超電導接合には接合面に１００μｍ程度の厚さ
にＡｇペーストを塗布し、焼結する。

上述の実施例によれば、単位螺旋リング１０の軸線方向
における端面である第１端面と第２端面どうじを超電導
接合してコイル形状に形成していることから、超電導電
流は、この超電導接合部を通じて、次々と各単位螺旋リ
ング１０に流れる。

すなわち、超電導電流は常にコイルを構成する導線部材
の軸線方向に沿って流れる。このため、従来の方法の場
合（上述の従来の方法■）のように、この軸線方向に直
交する方向に流れる超電導電流の成分がなく、これによ
る電流阻害要因がないから、臨界電流を大きくできる。

また、超電導接合を行う第１端面と第２端面とは、超電
導接合のみを行えばよく、これら端面に他の種類の接合
を施したりする必要がないから、接合作業が比較的容易
であるとともに、確実な超電導接合が可能となる。しか
も、単位螺旋リング１０の上部面１２と下部面１１とを
Ａｇペースト等で非超電導接合しているから、コイルの
機械的強度も著しく強固なものとすることができる。

次に、第１実施例の製造例を掲げる。

見よ叉施呵Ｄ１濾」リング断面寸法が４　ｘ３　ｍｒ口で周長さが１０ｃ　
ｍの単位螺旋リング１０を成形できるゴム型枠を多数作
製し、これらゴム型枠に、平均粒径１０μＴｒｉのＹ　
　Ｂ　ａ２Ｃｕ　３０□−８系酸化物超電導体粉末にア
クリル系バインダーを２ｗｔ％添加したものを充填した
後、静水圧プレスで４トン／　ａａの圧力をかけて成形
し、ゴム型枠を切り外して多数の成形体を得た。

次に、これらの成形体を焼成炉に入れ、酸素雰囲気中に
おいて、９５０’Ｃで２０時間焼成し、多数の単位螺旋
リング１０を得た。

こうして得られた単位螺旋リング１０を順次積み重ね、
互いに接触する上部面１２と下部面１１との間にＡｇペ
ーストを１００μｍの厚さに塗布するとともに、第１端
面と第２端面との間にＹｌＢ　ａ　２　Ｃｕ　３０７−
ｘ系超電導体粉末を主成分とする超電導ペーストを約３
０μｍの厚さに塗布し、これを焼成炉に入れて酸素雰囲
気中で、９５０℃、１０時間の焼成を行って超電導体コ
イルを得た。

この超電導体コイルに超電導電流を流す実験を行ったと
ころ、臨界電流値が２００ＡＩ−であった。

これに対し、比較のために、上述の従来の■の方法によ
り、用いる超電導体の材料及びスリットリング１００の
断面寸法や円周長さ等その他の条件を第１実施例の場合
とほぼ同じにして製造した超電導コイルの臨界電流値は
１５０　Ａ／ａｉ！であった。

員λ去施舅第５図は本発明の第２実施例にかかる超電導体コイルの
製造方法で製造した超電導体コイルの平面図である。以
下、第５図を参照しながら第２実施例を詳述する。

この実施例は、渦巻形状に形成される、いわゆるヘルム
ホルツ型コイルに本発明を適用した例である。

第５図において、符号２１０ａ、２１０ｂ。

２１０ｃ及び２１０ｄは、本発明の単位導線部材を構成
する単位渦巻リングである。すなわち、これらは、ヘル
ムホルツ形コイル全体を複数の構成部分に分割した場合
において、これら各構成部分を受は持つものであ一す、
単位渦巻リング２１０ａが、最も内側の構成部分を受は
持ち、単位渦巻り。

ング２１０ｂが、該単位渦巻リング２１０ａに続く外側
の構・酸部分を受は持つ、というように順次外側の構成
部分を受は持つように構成されている。

したがって、これら単位渦巻リング２．１０　ａ　。

２１０ｂ、２１０ｃ及び２１０ｄは、順次その渦巻の径
か大きく形成される。

また、これら単位渦巻リング２１０ａ、２４０ｂ、２１
０ｃ及び２１０ｄの軸線方向における内側に位置する一
方の端面をそれぞれ２１３ａ、２１３ｂ、２１３ｃ及び
２１３ｄとし、外側に位置する他方の端面をそれぞれ２
１４ａ、２１４ｂ。

２１４Ｃ及び２１４ｄとしたとき、単位渦巻リング２１
０ａの第２端面２１４ａと単位渦巻リング２１０ｂの第
１端面２１３ｂとが超電導接合されて超電導接合部２１
６が形成される。また、単位渦巻リング２１０ｂの第２
端面２１４ｂと単位渦巻リング２１０ｃの第１端面２１
３ｃとが超電導接合されて超電導接合部２１６が形成さ
れる。同様に、単位渦巻リング２１０Ｃの第２端面２１
４Ｃと単位渦巻リング２１０ｄの第１端面２１３ｄとが
超電導接合されて超電導接合部２１６が形成される。す
なわち、これにより、ヘルムホルツ形の超電導体コイル
が得られる。

なお、単位導線部材を構成する前記各単位渦巻リングは
、上述の第１実施例における単位螺旋コイルを構成する
超電導材料と同じ材料で同じ製造方法で製造されたもの
であり、また、超電導接合の方法も第１実施例と同じで
あるので、これらの説明は省略する。

［発明の効果］以上、詳述したように、本発明は、要するに、単位導線
部材の軸線方向における端面どうしを超電導接合してコ
イル形状に形成するようにしたことにより、超電導電流
が常に導線部材の軸線方向に沿って流れ、軸線方向Ｇご
直交する方向に流れる超電導電流の成分等がないため、
超電導電流の流れを阻害する要因がなく、臨界電流を大
きくすることを可能とし、また、超電導接合を行う単位
導線部材の軸線方向における端面は、超電導接合のみを
行えばよく、この端面に他の種類の接合を施したりする
必要がなく、接合作業を比較的容易にするとともに、確
実な超電導接合を行うことを可能にしたものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例にかかる超電導体コイルの
製造方法によって製造した超電導体コイルの正面図、第
２図は従来の製造方法の説明図、第３図は単位螺旋リン
グの正面図、第４図は単位螺旋リングの斜視図、第５図
は本発明の第２実施例にかかる超電導体コイルの製造方
法によって製造した超電導体コイルの平面図である。１０・・・単位螺旋リング、１１・・・下部面、１２・・・上部面、１３．２１３ａ、２１３ｂ、２１３ｃ。２１３ｄ・・・第１端面、１４．２１４ａ、２１４ｂ　　２１４ｃ２１４ｄ・・・
第２端面、１５・・・非超電導接合部、１６．２１６・・・超電導接合部、２１０ａ、２１０ｂ　　２１０ｃ　　２１０ｄ−・−単
位渦巻リング

Claims

【特許請求の範囲】

　コイル全体を複数の構成部分に分割し、これら各構成
部分に相当する超電導体の単位導線部材を別々に作製し
、これら単位導線部材の軸線方向における端面どうしを
超電導接合してコイル形状に形成することにより超電導
体コイルを得ることを特徴とした超電導体コイルの製造
方法。