JPH05243044A - 酸化物超電導体電流リード - Google Patents
酸化物超電導体電流リードInfo
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- JPH05243044A JPH05243044A JP4078634A JP7863492A JPH05243044A JP H05243044 A JPH05243044 A JP H05243044A JP 4078634 A JP4078634 A JP 4078634A JP 7863492 A JP7863492 A JP 7863492A JP H05243044 A JPH05243044 A JP H05243044A
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- JP
- Japan
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- oxide superconductor
- superconducting
- current
- superconductor
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- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
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-
- 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
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment
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- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】超電導コイルに電流を入出力するのに適した、
臨界電流密度が大きく、かつ超電導コイルに熱が流入し
にくい電流リードを提供する。 【構成】酸化物超電導体層と非超電導体層が交互に積層
した構造であって、超電導電流の方向に対して垂直な断
面において非超電導層の全断面積が電流リード全体の断
面積の５０％未満であり、酸化物超電導体のｃ面が積層
面と平行に配向した組織を有する酸化物超電導体電流リ
ード。
臨界電流密度が大きく、かつ超電導コイルに熱が流入し
にくい電流リードを提供する。 【構成】酸化物超電導体層と非超電導体層が交互に積層
した構造であって、超電導電流の方向に対して垂直な断
面において非超電導層の全断面積が電流リード全体の断
面積の５０％未満であり、酸化物超電導体のｃ面が積層
面と平行に配向した組織を有する酸化物超電導体電流リ
ード。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、酸化物超電導体電流リ
ードに関するものである。
ードに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、酸化物超電導体を用いた超電導線
材の試作が盛んに行われており、その製法として主に用
いられているものに金属シース法がある。この方法は、
酸化物超電導体仮焼粉末を銀などの金属パイプに充填
し、線引き、圧延、高温での熱処理等を行うことにより
超電導線材を作製するというもので、超電導体部分のみ
の臨界電流密度は比較的高いものが容易に得られてい
る。（例；日経超電導１１．２５．，ｐ．９）
材の試作が盛んに行われており、その製法として主に用
いられているものに金属シース法がある。この方法は、
酸化物超電導体仮焼粉末を銀などの金属パイプに充填
し、線引き、圧延、高温での熱処理等を行うことにより
超電導線材を作製するというもので、超電導体部分のみ
の臨界電流密度は比較的高いものが容易に得られてい
る。（例；日経超電導１１．２５．，ｐ．９）
【０００３】臨界電流密度を高めるためには酸化物超電
導結晶粒を配向させる必要があり、金属シース法におい
ては圧延による減面加工工程を含むため得られる線材は
薄いテープ状の形態となる。
導結晶粒を配向させる必要があり、金属シース法におい
ては圧延による減面加工工程を含むため得られる線材は
薄いテープ状の形態となる。
【０００４】このような薄いテープ状線材は一般に線材
内部に１層のみの超電導層を持つ構造をとることにな
り、１本当りの臨界電流密度は大きいものの、断面積が
小さいため１０００Ａ以上の大電流を流すためには、こ
のような線材を数本重ねる必要がある。また、良好に圧
延を行うにはシースにする金属にある程度の厚みが必要
になるため、線材断面において金属部の占める断面積の
割合が大きくなり、線材の平均臨界電流密度が大きくと
れていない。
内部に１層のみの超電導層を持つ構造をとることにな
り、１本当りの臨界電流密度は大きいものの、断面積が
小さいため１０００Ａ以上の大電流を流すためには、こ
のような線材を数本重ねる必要がある。また、良好に圧
延を行うにはシースにする金属にある程度の厚みが必要
になるため、線材断面において金属部の占める断面積の
割合が大きくなり、線材の平均臨界電流密度が大きくと
れていない。
【０００５】超電導体で作成したコイルは、高い磁界を
発生することができるので、ＮＭＲ等に利用される。コ
イルは液体窒素等の冷媒中に浸漬し、電流リードから電
流の入出力を行う。
発生することができるので、ＮＭＲ等に利用される。コ
イルは液体窒素等の冷媒中に浸漬し、電流リードから電
流の入出力を行う。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、液体ヘリウ
ム温度の超電導コイルに電流を入出力するのに適した、
平均臨界電流密度が大きく、かつ超電導コイルに熱が流
入しにくい構成の酸化物超電導体電流リードを提供する
ことを目的とする。
ム温度の超電導コイルに電流を入出力するのに適した、
平均臨界電流密度が大きく、かつ超電導コイルに熱が流
入しにくい構成の酸化物超電導体電流リードを提供する
ことを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、酸化物超電導
体層と非超電導体層が交互に積層した構造であって、超
電導電流の方向に対して垂直な断面において非超電導層
の全断面積が電流リード全体の断面積の５０％未満であ
り、酸化物超電導体のｃ面が積層面と平行に配向した組
織を有する酸化物超電導体電流リードを提供するもので
ある。
体層と非超電導体層が交互に積層した構造であって、超
電導電流の方向に対して垂直な断面において非超電導層
の全断面積が電流リード全体の断面積の５０％未満であ
り、酸化物超電導体のｃ面が積層面と平行に配向した組
織を有する酸化物超電導体電流リードを提供するもので
ある。
【０００８】酸化物超電導体としては、Ｂｉ系超電導体
のBi2Sr2Ca1Cu2Oxを用いることが好ましい。この化合物
を基材に積層し、部分的に液相が生成する温度以上に加
熱した後冷却した場合には、結晶構造異方性のため、結
晶ｃ軸が基材表面に垂直に配向した組織を形成する。こ
のため、圧延やプレスのような機械的作用を加える必要
がなく、線材断面での超電導層と非超電導層の比率の制
御が非常に容易である。
のBi2Sr2Ca1Cu2Oxを用いることが好ましい。この化合物
を基材に積層し、部分的に液相が生成する温度以上に加
熱した後冷却した場合には、結晶構造異方性のため、結
晶ｃ軸が基材表面に垂直に配向した組織を形成する。こ
のため、圧延やプレスのような機械的作用を加える必要
がなく、線材断面での超電導層と非超電導層の比率の制
御が非常に容易である。
【０００９】非超電導体層の材質は特に限定されず、種
々の非超電導性金属やセラミックスを用いることができ
る。酸化物超電導体の溶融プロセスをとる場合には、銀
あるいは金のような高温で、酸化物超電導体と反応しな
い金属を用いるのが好ましい。銀を用いる場合には、銀
には酸化物超電導体の融点を下げ結晶の配向を促す効果
があり、また超電導結晶粒子内に侵入して超電導特性を
悪化させることもないため特に好ましい。
々の非超電導性金属やセラミックスを用いることができ
る。酸化物超電導体の溶融プロセスをとる場合には、銀
あるいは金のような高温で、酸化物超電導体と反応しな
い金属を用いるのが好ましい。銀を用いる場合には、銀
には酸化物超電導体の融点を下げ結晶の配向を促す効果
があり、また超電導結晶粒子内に侵入して超電導特性を
悪化させることもないため特に好ましい。
【００１０】非超電導体としてセラミックスを用いた場
合、上述のような融点降下、配向促進の効果のため、超
電導層内に銀が分散していること、あるいはセラミック
ス表面が銀で被覆されていることが望ましい。
合、上述のような融点降下、配向促進の効果のため、超
電導層内に銀が分散していること、あるいはセラミック
ス表面が銀で被覆されていることが望ましい。
【００１１】本発明の超電導体電流リードは、超電導電
流の流れの方向に垂直な断面において、非超電導層の比
率が５０％未満である。これにより、電流リード全体の
平均臨界電流密度が高くなる。従来の金属シースによる
方法では、このような比率の線材は得られなかったが、
本発明の超電導体電流リードは、積層構造をとることに
よりこのような断面構造が可能になる。より好ましく
は、断面中の非超電導層の比率が２０〜４０％である。
本発明の超電導体電流リードは、液体窒素温度で電流リ
ード全体の平均臨界電流密度が７７Ｋにおいて、１００
００Ａ／ｃｍ2 以上であることが好ましい。
流の流れの方向に垂直な断面において、非超電導層の比
率が５０％未満である。これにより、電流リード全体の
平均臨界電流密度が高くなる。従来の金属シースによる
方法では、このような比率の線材は得られなかったが、
本発明の超電導体電流リードは、積層構造をとることに
よりこのような断面構造が可能になる。より好ましく
は、断面中の非超電導層の比率が２０〜４０％である。
本発明の超電導体電流リードは、液体窒素温度で電流リ
ード全体の平均臨界電流密度が７７Ｋにおいて、１００
００Ａ／ｃｍ2 以上であることが好ましい。
【００１２】酸化物超電導体層の厚さは、１〜５０μｍ
であることが高い配向性の酸化物超電導体を得ることが
できるので好ましい。非超電導体の厚さは、これに応じ
て適宜決定することができる。積層体全体の厚さは、積
層数の増減により制御するのが好ましい。酸化物超電導
体層の厚さのより好ましい範囲は、２０〜４０μｍであ
る。
であることが高い配向性の酸化物超電導体を得ることが
できるので好ましい。非超電導体の厚さは、これに応じ
て適宜決定することができる。積層体全体の厚さは、積
層数の増減により制御するのが好ましい。酸化物超電導
体層の厚さのより好ましい範囲は、２０〜４０μｍであ
る。
【００１３】本発明の超電導体電流リードは、電流の方
向の熱伝導率が７７Ｋにおいて２５０Ｗ／ｍ・Ｋ以下で
あることが好ましい。電流リードは、例えば、液体ヘリ
ウム温度にある超電導コイルと液体窒素温度との間で電
流を入出力するのに用いられるので、熱伝導率が高い場
合には、液体ヘリウム温度にある超電導コイルに熱が多
く流入するので好ましくない。
向の熱伝導率が７７Ｋにおいて２５０Ｗ／ｍ・Ｋ以下で
あることが好ましい。電流リードは、例えば、液体ヘリ
ウム温度にある超電導コイルと液体窒素温度との間で電
流を入出力するのに用いられるので、熱伝導率が高い場
合には、液体ヘリウム温度にある超電導コイルに熱が多
く流入するので好ましくない。
【００１４】
実施例１ 仮焼したBi2Sr2Ca1Cu2Ox粉末を、ドクターブレード法に
より１００μｍの厚膜に成形した。これを幅１０ｍｍ長
さ１００ｍｍに切り出し、厚さ２０μｍ幅１２ｍｍ長さ
１０５ｍｍに切り出した銀と積み重ねた。積み重ね方は
下から銀・厚膜・銀・厚膜・・・の順で、銀１３枚の間
に１２枚の厚膜を積み重ねた。
より１００μｍの厚膜に成形した。これを幅１０ｍｍ長
さ１００ｍｍに切り出し、厚さ２０μｍ幅１２ｍｍ長さ
１０５ｍｍに切り出した銀と積み重ねた。積み重ね方は
下から銀・厚膜・銀・厚膜・・・の順で、銀１３枚の間
に１２枚の厚膜を積み重ねた。
【００１５】こうして得られた積層体を大気中で１００
℃／ｈで８８５℃まで昇温、１０分保持し、５℃／ｈで
８３５℃まで徐冷後室温まで空冷し、次に窒素流中で６
００℃で３時間保持するという熱処理を行った。積層体
は熱処理により銀に密着し、Bi2Sr2Ca1Cu2Ox超電導体層
は厚さが３５μｍになり、ｃ面が銀の表面に平行になる
ように配向組織を形成した。断面における非超電導体の
割合は、約３８％である。
℃／ｈで８８５℃まで昇温、１０分保持し、５℃／ｈで
８３５℃まで徐冷後室温まで空冷し、次に窒素流中で６
００℃で３時間保持するという熱処理を行った。積層体
は熱処理により銀に密着し、Bi2Sr2Ca1Cu2Ox超電導体層
は厚さが３５μｍになり、ｃ面が銀の表面に平行になる
ように配向組織を形成した。断面における非超電導体の
割合は、約３８％である。
【００１６】作製した試料に四端子を取り付け液体窒素
中での超電導特性を調べたところ、臨界電流は１０００
Ａであり、平均臨界電流密度に換算すると１４０００Ａ
／ｃｍ2 であった。また、電流方向の熱伝導率は７７Ｋ
において１６０Ｗ／ｍ・Ｋであった。
中での超電導特性を調べたところ、臨界電流は１０００
Ａであり、平均臨界電流密度に換算すると１４０００Ａ
／ｃｍ2 であった。また、電流方向の熱伝導率は７７Ｋ
において１６０Ｗ／ｍ・Ｋであった。
【００１７】実施例２ 仮焼したBi2Sr2Ca1Cu2Oxの粉末をドクターブレード法に
より１００μｍの厚膜に成形した。これを幅１０ｍｍ長
さ１００ｍｍに切り出し、厚み１５μｍ幅１２ｍｍ長さ
１０５ｍｍのＭｇＯの両面にスパッタリングにより銀の
薄膜を２μｍずつ形成したものと積み重ねた。積み重ね
方は下からＭｇＯ・厚膜・ＭｇＯ・厚膜・・・の順で、
ＭｇＯ１３枚の間に１２枚の厚膜を積み重ねた。
より１００μｍの厚膜に成形した。これを幅１０ｍｍ長
さ１００ｍｍに切り出し、厚み１５μｍ幅１２ｍｍ長さ
１０５ｍｍのＭｇＯの両面にスパッタリングにより銀の
薄膜を２μｍずつ形成したものと積み重ねた。積み重ね
方は下からＭｇＯ・厚膜・ＭｇＯ・厚膜・・・の順で、
ＭｇＯ１３枚の間に１２枚の厚膜を積み重ねた。
【００１８】こうして得られた積層体を大気中で１００
℃／ｈで８８５℃まで昇温、１０分保持し、５℃／ｈで
８３５℃まで徐冷後室温まで空冷し、次に窒素流中で６
００℃で３時間保持するという熱処理を行った。積層体
は熱処理によりＭｇＯに密着し、Bi2Sr2Ca1Cu2Ox超電導
体層は厚さが３５μｍになり、ｃ面が銀の表面に平行に
なるように配向組織を形成した。断面における非超電導
体の割合は、３７％である。
℃／ｈで８８５℃まで昇温、１０分保持し、５℃／ｈで
８３５℃まで徐冷後室温まで空冷し、次に窒素流中で６
００℃で３時間保持するという熱処理を行った。積層体
は熱処理によりＭｇＯに密着し、Bi2Sr2Ca1Cu2Ox超電導
体層は厚さが３５μｍになり、ｃ面が銀の表面に平行に
なるように配向組織を形成した。断面における非超電導
体の割合は、３７％である。
【００１９】作製した試料に四端子を取り付け液体窒素
中での超電導特性を調べたところ、臨界電流は８００Ａ
であり、平均臨界電流密度に換算すると１３０００Ａ／
ｃｍ2 であった。また、電流方向の熱伝導率は７７Ｋに
おいて５０Ｗ／ｍ・Ｋであった。
中での超電導特性を調べたところ、臨界電流は８００Ａ
であり、平均臨界電流密度に換算すると１３０００Ａ／
ｃｍ2 であった。また、電流方向の熱伝導率は７７Ｋに
おいて５０Ｗ／ｍ・Ｋであった。
【００２０】
【発明の効果】本発明の超電導電流リードは、平均臨界
電流密度が高く、全体としてより多くの電流を流すこと
ができる。さらに、従来の超電導線材に比べて熱伝導率
が低く温度差のあるところでは、従来の同断面積の線材
に比べ、一端から他端への熱伝導による熱流が減少する
という効果がある。
電流密度が高く、全体としてより多くの電流を流すこと
ができる。さらに、従来の超電導線材に比べて熱伝導率
が低く温度差のあるところでは、従来の同断面積の線材
に比べ、一端から他端への熱伝導による熱流が減少する
という効果がある。
Claims (1)
- 【請求項１】酸化物超電導体層と非超電導体層が交互に
積層した構造であって、超電導電流の方向に対して垂直
な断面において非超電導層の全断面積が電流リード全体
の断面積の５０％未満であり、酸化物超電導体のｃ面が
積層面と平行に配向した組織を有する酸化物超電導体電
流リード。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4078634A JPH05243044A (ja) | 1992-02-28 | 1992-02-28 | 酸化物超電導体電流リード |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4078634A JPH05243044A (ja) | 1992-02-28 | 1992-02-28 | 酸化物超電導体電流リード |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05243044A true JPH05243044A (ja) | 1993-09-21 |
Family
ID=13667305
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4078634A Withdrawn JPH05243044A (ja) | 1992-02-28 | 1992-02-28 | 酸化物超電導体電流リード |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05243044A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0964423A (ja) * | 1995-08-25 | 1997-03-07 | Agency Of Ind Science & Technol | 酸化物超電導体／高強度セラミックス積層化電流リード |
-
1992
- 1992-02-28 JP JP4078634A patent/JPH05243044A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0964423A (ja) * | 1995-08-25 | 1997-03-07 | Agency Of Ind Science & Technol | 酸化物超電導体／高強度セラミックス積層化電流リード |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19990518 |