JPH10316421A - 超電導導体 - Google Patents
超電導導体Info
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- JPH10316421A JPH10316421A JP9137475A JP13747597A JPH10316421A JP H10316421 A JPH10316421 A JP H10316421A JP 9137475 A JP9137475 A JP 9137475A JP 13747597 A JP13747597 A JP 13747597A JP H10316421 A JPH10316421 A JP H10316421A
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- superconducting
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- 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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- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
- Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (AREA)
- Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は常電導転移時の熱的衝撃や大電流を
流すことによる電磁力に耐性のある構造を提供するこ
と。 【構成】 配向したＲＥＢａ2 Ｃｕ3 Ｏx 系バルク超電
導体であり、その内部でＰｒy ＲＥ' 1-y Ｂａ2 Ｃｕ3
Ｏx 系非超電導体により、超電導状態での電流経路が形
成されていることを特徴とする酸化物超電導体。。 【効果】 常電導転移時の熱的衝撃や大電流を流すこと
による電磁力に耐性のある構造をもち、機械的な破壊に
強く安定した限流動作を長く維持することができる。
流すことによる電磁力に耐性のある構造を提供するこ
と。 【構成】 配向したＲＥＢａ2 Ｃｕ3 Ｏx 系バルク超電
導体であり、その内部でＰｒy ＲＥ' 1-y Ｂａ2 Ｃｕ3
Ｏx 系非超電導体により、超電導状態での電流経路が形
成されていることを特徴とする酸化物超電導体。。 【効果】 常電導転移時の熱的衝撃や大電流を流すこと
による電磁力に耐性のある構造をもち、機械的な破壊に
強く安定した限流動作を長く維持することができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、超電導バルク材料を用
いた、超電導・常電導転移抵抗型限流器や永久電流スイ
ッチ、更には超電導コイルに利用される。
いた、超電導・常電導転移抵抗型限流器や永久電流スイ
ッチ、更には超電導コイルに利用される。
【０００２】
【従来の技術】超電導状態と常電導状態では電気抵抗の
比が無限大近くになり、これをスイッチとして利用する
試みが古くからなされている。超電導・常電導転移抵抗
型限流器は、ある過電流が流れた時、電気抵抗ゼロの超
電導状態から、ある有限な抵抗を有する常電導転移をす
ることを利用し、他のバイパス経路に電流のほとんどを
分流させることによって、送電系統あるいはその末端の
電機機器を保護する装置である。一方、永久電流スイッ
チは超電導体にヒーターを付設しておき、主として熱的
に超電導状態と常電導状態を制御し、スイッチとして利
用するものである。
比が無限大近くになり、これをスイッチとして利用する
試みが古くからなされている。超電導・常電導転移抵抗
型限流器は、ある過電流が流れた時、電気抵抗ゼロの超
電導状態から、ある有限な抵抗を有する常電導転移をす
ることを利用し、他のバイパス経路に電流のほとんどを
分流させることによって、送電系統あるいはその末端の
電機機器を保護する装置である。一方、永久電流スイッ
チは超電導体にヒーターを付設しておき、主として熱的
に超電導状態と常電導状態を制御し、スイッチとして利
用するものである。
【０００３】これらの応用に要求される材料特性は、ス
イッチとしての特性が優れた常電導状態での高い抵抗率
である。本発明で挙げたＹＢａ2Ｃｕ3Ｏｘ系超電導体も
その１つである酸化物超電導体は常電導状態の電気抵抗
率は一般的に高い。加えて臨界電流密度が高いほど、電
流経路の断面積が小さくて済むため、常電導状態の電気
抵抗を相対的に大きく設計することができる。このよう
に臨界電流密度も高い方が好ましい。特にＹＢａ2Ｃｕ3
Ｏｘ系超電導体の臨界電流密度は高く、限流器などの応
用には適していると考えられる。Ｙの位置は他のＬａ，
Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｐｍ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄ
ｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂ，Ｌｕからなる群から選ば
れた１種類以上の元素で置換してもよく、以下ＲＥＢａ
2 Ｃｕ3 Ｏxと表記する。
イッチとしての特性が優れた常電導状態での高い抵抗率
である。本発明で挙げたＹＢａ2Ｃｕ3Ｏｘ系超電導体も
その１つである酸化物超電導体は常電導状態の電気抵抗
率は一般的に高い。加えて臨界電流密度が高いほど、電
流経路の断面積が小さくて済むため、常電導状態の電気
抵抗を相対的に大きく設計することができる。このよう
に臨界電流密度も高い方が好ましい。特にＹＢａ2Ｃｕ3
Ｏｘ系超電導体の臨界電流密度は高く、限流器などの応
用には適していると考えられる。Ｙの位置は他のＬａ，
Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｐｍ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄ
ｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂ，Ｌｕからなる群から選ば
れた１種類以上の元素で置換してもよく、以下ＲＥＢａ
2 Ｃｕ3 Ｏxと表記する。
【０００４】このＲＥＢａ2 Ｃｕ3 Ｏx の製法として
は、ＱｕｅｎｃｈａｎｄＭｅｌｔＧｒｏｗｔｈ法（特許
登録番号０１８６９８８４、および特開平５−１９３９
３８）で代表されるような溶融法が挙げられる。本製法
を用いることによって、臨界電流密度が高く、比較的大
型の超電導材料を得ることができる。
は、ＱｕｅｎｃｈａｎｄＭｅｌｔＧｒｏｗｔｈ法（特許
登録番号０１８６９８８４、および特開平５−１９３９
３８）で代表されるような溶融法が挙げられる。本製法
を用いることによって、臨界電流密度が高く、比較的大
型の超電導材料を得ることができる。
【０００５】しかしながら、この方法で得られる形状が
バルク状であるために、直線的な電流経路を長くとるこ
とに限界がある。従って、常電導状態での電気抵抗を大
きくするために、ジグザグな電流経路（ミアンダ構造）
とし、全体としての電流経路を長くとる方法がとられ
る。従来、ミアンダ構造をつくる場合、切断加工を施
し、製造するため、導体の強度は断面積を狭くするほど
低くなる。また通電によって隣り合う導体間に引力が働
くため場合によっては破壊してしまう可能性もある。こ
のため、ミアンダ構造などでは強度が弱く、壊れやすい
難点があった。特に常電導転移時の熱的衝撃や、大電流
を流すことによる電磁力に耐性のある構造が望まれてい
た。
バルク状であるために、直線的な電流経路を長くとるこ
とに限界がある。従って、常電導状態での電気抵抗を大
きくするために、ジグザグな電流経路（ミアンダ構造）
とし、全体としての電流経路を長くとる方法がとられ
る。従来、ミアンダ構造をつくる場合、切断加工を施
し、製造するため、導体の強度は断面積を狭くするほど
低くなる。また通電によって隣り合う導体間に引力が働
くため場合によっては破壊してしまう可能性もある。こ
のため、ミアンダ構造などでは強度が弱く、壊れやすい
難点があった。特に常電導転移時の熱的衝撃や、大電流
を流すことによる電磁力に耐性のある構造が望まれてい
た。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は電流経路が長
く、常電導転移時の熱的衝撃や大電流を流すことによる
電磁力に耐性のある構造を有するＲＥＢａ2Ｃｕ3Ｏｘ系
バルク材料を提供することにある。
く、常電導転移時の熱的衝撃や大電流を流すことによる
電磁力に耐性のある構造を有するＲＥＢａ2Ｃｕ3Ｏｘ系
バルク材料を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段及び実施の形態】本発明は
上記の問題を解決するために、Ｑｕｅｎｃｈ ａｎｄ
Ｍｅｌｔ Ｇｒｏｗｔｈ法によって作製された材料のよ
うに、配向したＲＥＢａ2 Ｃｕ3 Ｏx系バルク超電導体
のＲＥの組成を部分的にＰｒに置換させることによって
その部分の超電導性を失わせしめ超電導電流の電流経路
を形成させ、結果的に電流経路を長くとる手段を講じた
ものである。
上記の問題を解決するために、Ｑｕｅｎｃｈ ａｎｄ
Ｍｅｌｔ Ｇｒｏｗｔｈ法によって作製された材料のよ
うに、配向したＲＥＢａ2 Ｃｕ3 Ｏx系バルク超電導体
のＲＥの組成を部分的にＰｒに置換させることによって
その部分の超電導性を失わせしめ超電導電流の電流経路
を形成させ、結果的に電流経路を長くとる手段を講じた
ものである。
【０００８】本発明の第１の特徴は、配向したＲＥＢａ
2 Ｃｕ3 Ｏx 系バルク超電導体（１）の内部にＰｒyＲ
Ｅ' 1-yＢａ2Ｃｕ3Ｏx系非超電導体（２）により、バル
ク超電導体（１）の超電導状態での電流経路が形成され
ていることを特徴とする酸化物超電導体である。ここで
ＲＥはＹ，Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｐｍ，Ｓｍ，Ｅ
ｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂ，Ｌｕ
からなる群から選ばれた１種類以上の元素をさす。また
ＲＥ' はＹ，Ｌａ，Ｃｅ，Ｎｄ，Ｐｍ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇ
ｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂ，Ｌｕからな
る群から選ばれた１種類以上の元素をさす。
2 Ｃｕ3 Ｏx 系バルク超電導体（１）の内部にＰｒyＲ
Ｅ' 1-yＢａ2Ｃｕ3Ｏx系非超電導体（２）により、バル
ク超電導体（１）の超電導状態での電流経路が形成され
ていることを特徴とする酸化物超電導体である。ここで
ＲＥはＹ，Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｐｍ，Ｓｍ，Ｅ
ｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂ，Ｌｕ
からなる群から選ばれた１種類以上の元素をさす。また
ＲＥ' はＹ，Ｌａ，Ｃｅ，Ｎｄ，Ｐｍ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇ
ｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂ，Ｌｕからな
る群から選ばれた１種類以上の元素をさす。
【０００９】本発明での非超電導体（２）とは、該バル
ク超電導体（１）が超電導状態となる温度（臨界温度）
またはそれ以上の温度において、非電導状態の材料をさ
す。また本発明での非超電導体（２）により、超電導状
態の電流経路を形成されていることとは、該非超電導状
態である材料（２）で、該バルク超電導体（１）を流れ
る電流経路を制限し、電流経路を長くすることを意味す
る。例えばバルク超電導体（１）の電流経路をミアンダ
構造にする場合には、該非超電導状態である材料（２）
を図１の（１１）の部分へ配置することが挙げられる。
また図１のような２次元的なミアンダ構造だけでなく、
電流経路を特開平８−１８１１０のように３次元的なミ
アンダ構造となるように形成されていてもよい。
ク超電導体（１）が超電導状態となる温度（臨界温度）
またはそれ以上の温度において、非電導状態の材料をさ
す。また本発明での非超電導体（２）により、超電導状
態の電流経路を形成されていることとは、該非超電導状
態である材料（２）で、該バルク超電導体（１）を流れ
る電流経路を制限し、電流経路を長くすることを意味す
る。例えばバルク超電導体（１）の電流経路をミアンダ
構造にする場合には、該非超電導状態である材料（２）
を図１の（１１）の部分へ配置することが挙げられる。
また図１のような２次元的なミアンダ構造だけでなく、
電流経路を特開平８−１８１１０のように３次元的なミ
アンダ構造となるように形成されていてもよい。
【００１０】本発明の第２の特徴は、請求項１の超電導
導体において、ＲＥＢａ2 Ｃｕ3 Ｏｘ系バルク超電導体
（１）の結晶開始温度がＰｒyＲＥ' 1-yＢａ2Ｃｕ3Ｏx
非超電導体（２）の結晶開始温度と同じ、もしくは高い
ことを特徴とする超電導導体である。本発明の第３の特
徴は、請求項１もしくは２の超電導導体において、非超
電導体（２）のＰｒの割合ｙが０．５以上１．０以下で
あることを特徴とする超電導導体である。本発明の第４
の特徴は、請求項１から３の超電導導体を用いたことを
特徴とする超電導・常電導転移抵抗型限流器である。
導体において、ＲＥＢａ2 Ｃｕ3 Ｏｘ系バルク超電導体
（１）の結晶開始温度がＰｒyＲＥ' 1-yＢａ2Ｃｕ3Ｏx
非超電導体（２）の結晶開始温度と同じ、もしくは高い
ことを特徴とする超電導導体である。本発明の第３の特
徴は、請求項１もしくは２の超電導導体において、非超
電導体（２）のＰｒの割合ｙが０．５以上１．０以下で
あることを特徴とする超電導導体である。本発明の第４
の特徴は、請求項１から３の超電導導体を用いたことを
特徴とする超電導・常電導転移抵抗型限流器である。
【００１１】本発明は常電導転移時の熱的衝撃や大電流
を流すことによる電磁力に耐性のある構造をもち、機械
的な破壊に強く安定した限流動作などもを長く維持する
ための超電導導体である。以下、本発明について詳細に
説明する。
を流すことによる電磁力に耐性のある構造をもち、機械
的な破壊に強く安定した限流動作などもを長く維持する
ための超電導導体である。以下、本発明について詳細に
説明する。
【００１２】ＰｒyＲＥ' 1-yＢａ2Ｃｕ3Ｏx系非超電導
体（２）でＲＥＢａ2 Ｃｕ3 Ｏｘ系バルク超電導体
（１）に電流経路を形成することを以下に説明する。Ｒ
ＥＢａ２Ｃｕ３Ｏｘ系バルク超電導体（１）の電流経路
を形成するための材料は、高い電気抵抗率をもち、かつ
冷却や昇温に対してバルク超電導体（１）と同程度の熱
膨張係数をもつことが望まれる。本発明に用いたＰｒy
ＲＥ' 1-yＢａ2Ｃｕ3 Ｏx非超電導体（２）はバルク超
電導体（１）のＲＥをＰｒで置換する量に応じて急激に
超電導状態を失い、大きな電気抵抗率を示す。加えて結
晶構造がほとんど同じであることから、この非超電導体
（２）の熱膨張係数はバルク超電導体（１）とほとんど
同じである。この材料を一体形成することで、バルク超
電導体（１）の電流経路を長くとることができ、電流経
路を長くしたことによる、材料強度の低下を非超電導体
（２）で補強することができる。
体（２）でＲＥＢａ2 Ｃｕ3 Ｏｘ系バルク超電導体
（１）に電流経路を形成することを以下に説明する。Ｒ
ＥＢａ２Ｃｕ３Ｏｘ系バルク超電導体（１）の電流経路
を形成するための材料は、高い電気抵抗率をもち、かつ
冷却や昇温に対してバルク超電導体（１）と同程度の熱
膨張係数をもつことが望まれる。本発明に用いたＰｒy
ＲＥ' 1-yＢａ2Ｃｕ3 Ｏx非超電導体（２）はバルク超
電導体（１）のＲＥをＰｒで置換する量に応じて急激に
超電導状態を失い、大きな電気抵抗率を示す。加えて結
晶構造がほとんど同じであることから、この非超電導体
（２）の熱膨張係数はバルク超電導体（１）とほとんど
同じである。この材料を一体形成することで、バルク超
電導体（１）の電流経路を長くとることができ、電流経
路を長くしたことによる、材料強度の低下を非超電導体
（２）で補強することができる。
【００１３】また該超電導バルク体（１）を該ＰｒyＲ
Ｅ' 1-yＢａ2Ｃｕ3Ｏx非超電導体（２）によって電流経
路を形成する場合、（１）および（２）が接する端部部
位の角をできるだけ鋭角にせず、できれば丸くしておく
と好ましい。これは、例えば非超電導体（２）の端部部
位（１２）を図２のような角にしないようにし、図３の
ように端部部位の角（１３）を丸くし、鋭角とならない
ように配置することをさす。もし超電導バルク体（１）
とＰｒｙＲＥ' １−ｙＢａ２Ｃｕ３Ｏｘ非超電導体
（２）とが接する端部部位の角がある場合、端部部位の
角には図４のように負荷通電電流が角の部分に集中しや
すく、結果としてこの部位で常電導転移を起こしやす
い。しかし、この部位は材料強度が弱くなりやすい部分
でもあることから、常電導転移による発熱で生じる熱応
力、もしくは電流が急激に変化することによる電磁力に
よって超電導バルク体（１）が破壊されてしまうことが
ある。それゆえ、端部部位の角をおとして、丸くするこ
とで、上記の障害を回避することができ、電流経路の制
限としては好ましい。以上が理由である。
Ｅ' 1-yＢａ2Ｃｕ3Ｏx非超電導体（２）によって電流経
路を形成する場合、（１）および（２）が接する端部部
位の角をできるだけ鋭角にせず、できれば丸くしておく
と好ましい。これは、例えば非超電導体（２）の端部部
位（１２）を図２のような角にしないようにし、図３の
ように端部部位の角（１３）を丸くし、鋭角とならない
ように配置することをさす。もし超電導バルク体（１）
とＰｒｙＲＥ' １−ｙＢａ２Ｃｕ３Ｏｘ非超電導体
（２）とが接する端部部位の角がある場合、端部部位の
角には図４のように負荷通電電流が角の部分に集中しや
すく、結果としてこの部位で常電導転移を起こしやす
い。しかし、この部位は材料強度が弱くなりやすい部分
でもあることから、常電導転移による発熱で生じる熱応
力、もしくは電流が急激に変化することによる電磁力に
よって超電導バルク体（１）が破壊されてしまうことが
ある。それゆえ、端部部位の角をおとして、丸くするこ
とで、上記の障害を回避することができ、電流経路の制
限としては好ましい。以上が理由である。
【００１４】次にＲＥＢａ2 Ｃｕ3 Ｏx 系バルク超電導
体（１）の結晶開始温度がＰｒyＲＥ' 1-yＢａ2Ｃｕ3Ｏ
x非超電導体（２）の結晶開始温度と同じ、もしくは高
いことについて説明する。ＲＥＢａ2 Ｃｕ3 Ｏx 系バル
ク超電導体（１）の結晶開始温度とは、ＲＥＢａ2 Ｃｕ
3 Ｏx 系バルク超電導体を高温から徐々に温度を下げて
いった場合にＲＥＢａ2 Ｃｕ3 Ｏx の析出が開始する温
度を指す。つまり、高温時では、ＲＥ２ＢａＣｕＯ5相
とＢａ−Ｃｕ−Ｏを主成分とした液相の共存する半溶融
の状態となるが、徐冷することでＲＥＢａ2 Ｃｕ3 Ｏx
相の析出が、ある温度から開始する。結晶開始温度は、
この温度を指す。同様にＰｒｙＲＥ' １−ｙＢａ２Ｃｕ
３Ｏｘ非超電導体（２）の結晶開始温度とは、ＲＥ電導
体（１）を高温から徐々に温度を下げていった場合にＰ
ｒyＲＥ' 1-yＢａ2Ｃｕ3Ｏx （２）の析出が開始する温
度を指す。もし、ＲＥＢａ2 Ｃｕ3 Ｏxｘ系バルク超電
導体（１）の結晶開始温度がＰｒyＲＥ' 1-yＢａ2Ｃｕ3
Ｏx非超電導体（２）の結晶開始温度よりも低いと、Ｐ
ｒyＲＥ' 1-yＢａ2Ｃｕ3Ｏx非超電導体（２）が結晶成
長した後に、ＲＥＢａ2 Ｃｕ3 Ｏx 系バルク超電導体
（１）が結晶成長しはじめる。この場合、ＲＥＢａ2 Ｃ
ｕ3 Ｏx 系バルク超電導体（１）の結晶成長は電流経路
の両側から始まってしまい、中央で両側からの結晶成長
面がぶつかり合う。しかし、この結晶成長面のぶつかり
合う面では、結晶成長時に取り込めなかったＲＥ２Ｂａ
ＣｕＯ5相が析出したり、粒界が発生することが多く、
電流経路としての役割を果たすＲＥＢａ2 Ｃｕ3 Ｏx 系
バルク超電導体（１）にとって、大きな電流を流すには
好ましくない導体となる。しかし逆に、ＲＥＢａ2 Ｃｕ
3 Ｏx 系バルク超電導体（１）の結晶開始温度がＰｒy
ＲＥ' 1-yＢａ2 Ｃｕ3Ｏx非超電導体（２）の結晶開始
温度よりも高いと、偏析や粒界が発生するのはＰｒyＲ
Ｅ' 1-yＢａ2Ｃｕ3Ｏx非超電導体（２）であり、大きな
電流を流すには好ましい導体となる。以上が理由であ
る。
体（１）の結晶開始温度がＰｒyＲＥ' 1-yＢａ2Ｃｕ3Ｏ
x非超電導体（２）の結晶開始温度と同じ、もしくは高
いことについて説明する。ＲＥＢａ2 Ｃｕ3 Ｏx 系バル
ク超電導体（１）の結晶開始温度とは、ＲＥＢａ2 Ｃｕ
3 Ｏx 系バルク超電導体を高温から徐々に温度を下げて
いった場合にＲＥＢａ2 Ｃｕ3 Ｏx の析出が開始する温
度を指す。つまり、高温時では、ＲＥ２ＢａＣｕＯ5相
とＢａ−Ｃｕ−Ｏを主成分とした液相の共存する半溶融
の状態となるが、徐冷することでＲＥＢａ2 Ｃｕ3 Ｏx
相の析出が、ある温度から開始する。結晶開始温度は、
この温度を指す。同様にＰｒｙＲＥ' １−ｙＢａ２Ｃｕ
３Ｏｘ非超電導体（２）の結晶開始温度とは、ＲＥ電導
体（１）を高温から徐々に温度を下げていった場合にＰ
ｒyＲＥ' 1-yＢａ2Ｃｕ3Ｏx （２）の析出が開始する温
度を指す。もし、ＲＥＢａ2 Ｃｕ3 Ｏxｘ系バルク超電
導体（１）の結晶開始温度がＰｒyＲＥ' 1-yＢａ2Ｃｕ3
Ｏx非超電導体（２）の結晶開始温度よりも低いと、Ｐ
ｒyＲＥ' 1-yＢａ2Ｃｕ3Ｏx非超電導体（２）が結晶成
長した後に、ＲＥＢａ2 Ｃｕ3 Ｏx 系バルク超電導体
（１）が結晶成長しはじめる。この場合、ＲＥＢａ2 Ｃ
ｕ3 Ｏx 系バルク超電導体（１）の結晶成長は電流経路
の両側から始まってしまい、中央で両側からの結晶成長
面がぶつかり合う。しかし、この結晶成長面のぶつかり
合う面では、結晶成長時に取り込めなかったＲＥ２Ｂａ
ＣｕＯ5相が析出したり、粒界が発生することが多く、
電流経路としての役割を果たすＲＥＢａ2 Ｃｕ3 Ｏx 系
バルク超電導体（１）にとって、大きな電流を流すには
好ましくない導体となる。しかし逆に、ＲＥＢａ2 Ｃｕ
3 Ｏx 系バルク超電導体（１）の結晶開始温度がＰｒy
ＲＥ' 1-yＢａ2 Ｃｕ3Ｏx非超電導体（２）の結晶開始
温度よりも高いと、偏析や粒界が発生するのはＰｒyＲ
Ｅ' 1-yＢａ2Ｃｕ3Ｏx非超電導体（２）であり、大きな
電流を流すには好ましい導体となる。以上が理由であ
る。
【００１５】また、非超電導体（２）のＰｒの割合ｙが
０．５以上１．０以下であることについて説明する。Ｐ
ｒyＲＥ' 1-yＢａ2Ｃｕ3Ｏx非超電導体（２）のｙは大
きい方が好ましく、具体的には０．５以上が望ましい。
これは、ＲＥＢａ2Ｃｕ3Ｏｘ系バルク超電導体（１）が
常電導体となる温度１００Ｋにおいてｙ＝０．５以上の
電気抵抗率がｙ＝０．０に比べて少なくとも５倍以上の
大きな電気抵抗率を有するという理由による。この高い
電気抵抗率によって、ＰｒyＲＥ' 1-yＢａ2Ｃｕ3Ｏx非
超電導体（２）はＲＥＢａ2 Ｃｕ3 Ｏx 系バルク超電導
体（１）の電流経路を有効に形成することができる。以
上が理由である。
０．５以上１．０以下であることについて説明する。Ｐ
ｒyＲＥ' 1-yＢａ2Ｃｕ3Ｏx非超電導体（２）のｙは大
きい方が好ましく、具体的には０．５以上が望ましい。
これは、ＲＥＢａ2Ｃｕ3Ｏｘ系バルク超電導体（１）が
常電導体となる温度１００Ｋにおいてｙ＝０．５以上の
電気抵抗率がｙ＝０．０に比べて少なくとも５倍以上の
大きな電気抵抗率を有するという理由による。この高い
電気抵抗率によって、ＰｒyＲＥ' 1-yＢａ2Ｃｕ3Ｏx非
超電導体（２）はＲＥＢａ2 Ｃｕ3 Ｏx 系バルク超電導
体（１）の電流経路を有効に形成することができる。以
上が理由である。
【００１６】最後に超電導・常電導転移抵抗型限流器に
ついて説明する。超電導・常電導転移抵抗型限流器と
は、例えば図６のように、超電導導体部（２１）、冷却
部（２２）、電流導入部（２３）で構成される送電系統
あるいはその末端の電機機器などを保護する装置であ
る。また超電導導体の安定動作のために、一部または全
部電流を迂回させる分流部（２４）を備えることも多
い。たとえば、上記超電導導体（１）の表面にスパッタ
法などにより銀コーティングした限流器も、本発明の超
電導・常電導転移抵抗型限流器に含まれる。上記の超電
導導体を超電導導体部（２１）に適用することで、高い
電気抵抗をもち、常電導転移時の熱的衝撃や大電流を流
すことによる電磁力に耐性があり、機械的な破壊に強く
安定した限流動作などもを長く維持する限流器を得るこ
とができる。以上が理由である。
ついて説明する。超電導・常電導転移抵抗型限流器と
は、例えば図６のように、超電導導体部（２１）、冷却
部（２２）、電流導入部（２３）で構成される送電系統
あるいはその末端の電機機器などを保護する装置であ
る。また超電導導体の安定動作のために、一部または全
部電流を迂回させる分流部（２４）を備えることも多
い。たとえば、上記超電導導体（１）の表面にスパッタ
法などにより銀コーティングした限流器も、本発明の超
電導・常電導転移抵抗型限流器に含まれる。上記の超電
導導体を超電導導体部（２１）に適用することで、高い
電気抵抗をもち、常電導転移時の熱的衝撃や大電流を流
すことによる電磁力に耐性があり、機械的な破壊に強く
安定した限流動作などもを長く維持する限流器を得るこ
とができる。以上が理由である。
【００１７】
【実施例】実施例について以下に図にて説明する。まず
以下の実施例におけるＱｕｅｎｃｈ ａｎｄ Ｍｅｌｔ
Ｇｒｏｗｔｈ法について説明する。ＲＥＢａ2 Ｃｕ3
Ｏｘの原料粉であるＲＥ2Ｏ3、ＢａＯ2、ＣｕＯ粉体
に、微量な白金粉末を加え、混練する。同様にＰｒyＲ
Ｅ' 1-yＢａ2Ｃｕ3Ｏxの原料粉であるＲＥ2Ｏ３、Ｂａ
Ｏ２、ＣｕＯ粉体に、微量な白金粉末を加え、混練した
粉末を作製し、各実施例におけるようなバターンを形成
した成形体を作製する。これをＲＥ2ＢａＣｕＯ5相（ま
たはＰｒ2yＲＥ' 2-2yＢａＣｕＯ5 ）とＢａ−Ｃｕ−Ｏ
を主成分とした液相の共存する半溶融状態まで温度を上
げ、その後結晶成長開始温度の高いＲＥ元素を置換した
ＲＥ2ＢａＣｕＯ5を種結晶として、上記成形体にシーデ
ィングをおこない、徐冷させて種結晶から結晶成長させ
る。以上がＱｕｅｎｃｈａｎｄ Ｍｅｌｔ Ｇｒｏｗｔ
ｈ法についての説明である。
以下の実施例におけるＱｕｅｎｃｈ ａｎｄ Ｍｅｌｔ
Ｇｒｏｗｔｈ法について説明する。ＲＥＢａ2 Ｃｕ3
Ｏｘの原料粉であるＲＥ2Ｏ3、ＢａＯ2、ＣｕＯ粉体
に、微量な白金粉末を加え、混練する。同様にＰｒyＲ
Ｅ' 1-yＢａ2Ｃｕ3Ｏxの原料粉であるＲＥ2Ｏ３、Ｂａ
Ｏ２、ＣｕＯ粉体に、微量な白金粉末を加え、混練した
粉末を作製し、各実施例におけるようなバターンを形成
した成形体を作製する。これをＲＥ2ＢａＣｕＯ5相（ま
たはＰｒ2yＲＥ' 2-2yＢａＣｕＯ5 ）とＢａ−Ｃｕ−Ｏ
を主成分とした液相の共存する半溶融状態まで温度を上
げ、その後結晶成長開始温度の高いＲＥ元素を置換した
ＲＥ2ＢａＣｕＯ5を種結晶として、上記成形体にシーデ
ィングをおこない、徐冷させて種結晶から結晶成長させ
る。以上がＱｕｅｎｃｈａｎｄ Ｍｅｌｔ Ｇｒｏｗｔ
ｈ法についての説明である。
【００１８】（実施例１）ＰｒyＲＥ' 1-yＢａ2Ｃｕ3Ｏ
xのｙの変化による電気抵抗率の変化を調べるためＰｒy
ＲＥ' 1-yＢａ2Ｃｕ3Ｏxバルク超電導体を作製し、電気
抵抗率を４端子法にて調べた。試料は最終的に酸素雰囲
気中で４００℃で十分アニールされており、ｘの値は
６．９２である。
xのｙの変化による電気抵抗率の変化を調べるためＰｒy
ＲＥ' 1-yＢａ2Ｃｕ3Ｏxバルク超電導体を作製し、電気
抵抗率を４端子法にて調べた。試料は最終的に酸素雰囲
気中で４００℃で十分アニールされており、ｘの値は
６．９２である。
【００１９】表１はそれぞれの置換量（ｙ）に対する臨
界温度（Ｔｃ）と１００ＫにおけるＹＢａ2Ｃｕ3Ｏｘの
電気比抵抗率を１．０としたときのＹ1-yＢａ2Ｃｕ3Ｏ
ｘ体の電気比抵抗率の大きさを示したものである。この
結果よりｙの値で０．５以上を置換したＰｒｙＹ１−ｙ
Ｂａ２Ｃｕ３Ｏｘバルク超電導体が非超電導体（２）と
して有効な組成であるといえる。
界温度（Ｔｃ）と１００ＫにおけるＹＢａ2Ｃｕ3Ｏｘの
電気比抵抗率を１．０としたときのＹ1-yＢａ2Ｃｕ3Ｏ
ｘ体の電気比抵抗率の大きさを示したものである。この
結果よりｙの値で０．５以上を置換したＰｒｙＹ１−ｙ
Ｂａ２Ｃｕ３Ｏｘバルク超電導体が非超電導体（２）と
して有効な組成であるといえる。
【００２０】
【表１】
【００２１】（実施例２）試料の超電導導体として、Ｒ
ＥをＹとして仕込み組成でＹ2ＢａＣｕＯ5が２５％分散
したＹＢａ2Ｃｕ3Ｏｘ系バルク超電導体（１）のなか
に、仕込み組成でＰｒ0.7Ｙ0.3ＢａＣｕＯ5が２５％分
散したＰｒ0.7Ｙ0.3Ｂａ2Ｃｕ3Ｏｘ非超電導体（２）を
図５のように配置した直径６０ｍｍの前駆体を作成し、
Ｑｕｅｎｃｈ ａｎｄ Ｍｅｌｔ Ｇｒｏｗｔｈ法で結
晶成長させた。種結晶をつけた面から深さ２ｍｍ分を研
磨して削り落とし、ダイヤモンドカッターにて厚さ５ｍ
ｍ分を切り取った。これを超電導導体とした。両端部に
Ａｇを蒸着し、酸素雰囲気中で４００℃で十分アニール
した。その後半田にて電流端子と接続した。これを液体
窒素に浸した状態で通電を繰り返しおこなったが、安定
した通電、限流を確認した。
ＥをＹとして仕込み組成でＹ2ＢａＣｕＯ5が２５％分散
したＹＢａ2Ｃｕ3Ｏｘ系バルク超電導体（１）のなか
に、仕込み組成でＰｒ0.7Ｙ0.3ＢａＣｕＯ5が２５％分
散したＰｒ0.7Ｙ0.3Ｂａ2Ｃｕ3Ｏｘ非超電導体（２）を
図５のように配置した直径６０ｍｍの前駆体を作成し、
Ｑｕｅｎｃｈ ａｎｄ Ｍｅｌｔ Ｇｒｏｗｔｈ法で結
晶成長させた。種結晶をつけた面から深さ２ｍｍ分を研
磨して削り落とし、ダイヤモンドカッターにて厚さ５ｍ
ｍ分を切り取った。これを超電導導体とした。両端部に
Ａｇを蒸着し、酸素雰囲気中で４００℃で十分アニール
した。その後半田にて電流端子と接続した。これを液体
窒素に浸した状態で通電を繰り返しおこなったが、安定
した通電、限流を確認した。
【００２２】（実施例３）試料の超電導導体として、Ｒ
ＥをＤｙとして仕込み組成でＤｙ2ＢａＣｕＯ５が３０
％分散したＤｙＢａ2Ｃｕ3Ｏｘ系バルク超電導体（１）
のなかに、仕込み組成でＰｒ0.6Ｙ0.4ＢａＣｕＯ5が２
５％分散したＰｒ0.6Ｙ0.4Ｂａ2Ｃｕ3Ｏｘ非超電導体
（２）を図６のように配置した直径６０ｍｍの前駆体を
作成し、Ｑｕｅｎｃｈ ａｎｄ Ｍｅｌｔ Ｇｒｏｗｔ
ｈ法で結晶成長させた。種結晶をつけた面から深さ２ｍ
ｍ分を研磨して削り落とし、ダイヤモンドカッターにて
厚さ５ｍｍ分を切り取った。これを超電導導体とした。
両端部にＡｇを蒸着し、酸素雰囲気中で４００℃で十分
アニールした。その後半田にて電流端子と接続した。こ
れを液体窒素に浸した状態で通電を繰り返し、さらに昇
温、冷却を繰り返しおこなったが、安定した通電、限流
を確認した。
ＥをＤｙとして仕込み組成でＤｙ2ＢａＣｕＯ５が３０
％分散したＤｙＢａ2Ｃｕ3Ｏｘ系バルク超電導体（１）
のなかに、仕込み組成でＰｒ0.6Ｙ0.4ＢａＣｕＯ5が２
５％分散したＰｒ0.6Ｙ0.4Ｂａ2Ｃｕ3Ｏｘ非超電導体
（２）を図６のように配置した直径６０ｍｍの前駆体を
作成し、Ｑｕｅｎｃｈ ａｎｄ Ｍｅｌｔ Ｇｒｏｗｔ
ｈ法で結晶成長させた。種結晶をつけた面から深さ２ｍ
ｍ分を研磨して削り落とし、ダイヤモンドカッターにて
厚さ５ｍｍ分を切り取った。これを超電導導体とした。
両端部にＡｇを蒸着し、酸素雰囲気中で４００℃で十分
アニールした。その後半田にて電流端子と接続した。こ
れを液体窒素に浸した状態で通電を繰り返し、さらに昇
温、冷却を繰り返しおこなったが、安定した通電、限流
を確認した。
【００２３】（実施例４）図７は本発明の第４の発明に
よる超電導・常電導転移抵抗型限流器の一実施例を示す
断面図である。超電導導体部（２１）に実施例３で作製
した超電導導体を適用した。これにより、常電導転移時
にも破壊することなく、安定な限流動作を長く維持する
限流器を得ることができた。
よる超電導・常電導転移抵抗型限流器の一実施例を示す
断面図である。超電導導体部（２１）に実施例３で作製
した超電導導体を適用した。これにより、常電導転移時
にも破壊することなく、安定な限流動作を長く維持する
限流器を得ることができた。
【００２４】
【発明の効果】 本発明により、常電導転移時の熱的衝
撃や大電流を流すことによる電磁力に耐え安定して限流
する効果が得られた。
撃や大電流を流すことによる電磁力に耐え安定して限流
する効果が得られた。
【図１】バルク超電導体（１）の電流経路をミアンダ構
造にする場合の例
造にする場合の例
【図２】非超電導体（２）の端部部位に角をつけた場合
の例
の例
【図３】非超電導体（２）の端部部位を丸くした場合の
例
例
【図４】非超電導体（２）の端部部位に角がある場合の
電流経路を示した図
電流経路を示した図
【図５】実施例２に使用した超電導導体の概略図
【図６】実施例３に使用した超電導導体の概略図
【図７】実施例４に使用した超電導・常電導転移抵抗型
限流器の一実施例を示す断面図
限流器の一実施例を示す断面図
１ ＲＥＢａ2 Ｃｕ3 Ｏx 系バルク超電導体 ２ ＰｒyＲＥ' 1-yＢａ2Ｃｕ3Ｏx系でバルク超電導体 １１ 非超電導状態である材料（２）を配置する部分 １２ 角をもつ非超電導体（２）の端部部位 １３ 丸みをもつ非超電導体（２）の端部部位 ２１ 超電導導体部 ２２ 冷却器 ２３ 電流導入部 ２４ 分流部
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｌ 39/20 ＺＡＡ Ｈ０１Ｌ 39/20 ＺＡＡ // Ｈ０２Ｈ 9/02 ＺＡＡ Ｈ０２Ｈ 9/02 ＺＡＡＢ (72)発明者 森田 充 神奈川県川崎市中原区井田３丁目35番１号 新日本製鐵株式会社技術開発本部内
Claims (4)
- 【請求項１】 配向したＲＥＢａ2 Ｃｕ3 Ｏx 系バルク
超電導体の内部にＰｒyＲＥ' 1-yＢａ2Ｃｕ3Ｏx系非超
電導体により、超電導状態で電流経路が形成されている
ことを特徴とする酸化物超電導体。ただしここでＲＥは
Ｙ，Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｐｍ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇ
ｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂ，Ｌｕからな
る群から選ばれた１種類以上の元素であり、ＲＥ' は
Ｙ，Ｌａ，Ｃｅ，Ｎｄ，Ｐｍ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｔ
ｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂ，Ｌｕからなる群か
ら選ばれた１種類以上の元素である。 - 【請求項２】 請求項１の超電導導体において、ＲＥＢ
ａ2 Ｃｕ3 Ｏx 系バルク超電導体の結晶開始温度がＰｒ
yＲＥ' 1-yＢａ2Ｃｕ3Ｏx非超電導体の結晶開始温度と
同じ、もしくは高いことを特徴とする超電導導体。 - 【請求項３】 請求項１もしくは２の超電導導体におい
て、非超電導体のＰｒの割合ｙが０．５以上１．０以下
であることを特徴とする超電導導体。 - 【請求項４】 請求項１から３の超電導導体を用いたこ
とを特徴とする超電導・常電導転移抵抗型限流器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13747597A JP3943652B2 (ja) | 1997-05-13 | 1997-05-13 | 超電導導体及び超電導・常電導転移抵抗型限流器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13747597A JP3943652B2 (ja) | 1997-05-13 | 1997-05-13 | 超電導導体及び超電導・常電導転移抵抗型限流器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10316421A true JPH10316421A (ja) | 1998-12-02 |
| JP3943652B2 JP3943652B2 (ja) | 2007-07-11 |
Family
ID=15199493
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13747597A Expired - Fee Related JP3943652B2 (ja) | 1997-05-13 | 1997-05-13 | 超電導導体及び超電導・常電導転移抵抗型限流器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3943652B2 (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001289953A (ja) * | 2000-04-03 | 2001-10-19 | Seiko Instruments Inc | 超伝導放射線検出器 |
| JP2001326396A (ja) * | 2000-05-12 | 2001-11-22 | Nippon Steel Corp | 限流素子および限流器 |
| WO2003028120A1 (en) * | 2001-09-21 | 2003-04-03 | International Superconductivity Technology Center, The Juridical Foundation | Permanent current switch material and production method therefor |
| JP2006086112A (ja) * | 2004-07-30 | 2006-03-30 | Nexans | 筒状超伝導コンポーネントおよびそれを使用する抵抗性電流制限器 |
| US11101059B2 (en) | 2017-03-31 | 2021-08-24 | Tokamak Energy Ltd | Quench detection in superconducting magnets |
| JP2022048873A (ja) * | 2020-09-15 | 2022-03-28 | 株式会社東芝 | 酸化物超電導体及びその製造方法 |
| JP2022048874A (ja) * | 2020-09-15 | 2022-03-28 | 株式会社東芝 | 酸化物超電導体及びその製造方法 |
-
1997
- 1997-05-13 JP JP13747597A patent/JP3943652B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001289953A (ja) * | 2000-04-03 | 2001-10-19 | Seiko Instruments Inc | 超伝導放射線検出器 |
| JP2001326396A (ja) * | 2000-05-12 | 2001-11-22 | Nippon Steel Corp | 限流素子および限流器 |
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| US11101059B2 (en) | 2017-03-31 | 2021-08-24 | Tokamak Energy Ltd | Quench detection in superconducting magnets |
| JP2022048873A (ja) * | 2020-09-15 | 2022-03-28 | 株式会社東芝 | 酸化物超電導体及びその製造方法 |
| JP2022048874A (ja) * | 2020-09-15 | 2022-03-28 | 株式会社東芝 | 酸化物超電導体及びその製造方法 |
| US12156483B2 (en) | 2020-09-15 | 2024-11-26 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Oxide superconductor and method for manufacturing same |
| US12161054B2 (en) | 2020-09-15 | 2024-12-03 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Oxide superconductor and method for manufacturing same |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3943652B2 (ja) | 2007-07-11 |
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