CN1741203A - 低电阻导体及其制造方法和使用其的电子部件 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种由多个超导体常传导连接而成，且由超导体及常规导体构成的导体，其中上述导体使用了在该超导体的超导转变温度以下，该导体的表观电阻率比该超导转变温度下铜的电阻率低的超导体。

Description

低电阻导体及其制造方法和使用其的电子部件

技术领域

本发明涉及一种实质上低电阻的电导体及其制造方法以及使用其的应用设备。

背景技术

如今，作为通电的导体使用最多的是铜，这是因为铜在室温下的电阻率与银大致相同，和其他物质比较最低且价格比较低的缘故。降低导体电阻率的方法中有将导体冷却的方法，如果将铜冷却到液态氮温度(77K)，其电阻率将变为原来的为1/7的大约2.5×10^-9Ωm。

超导材料是必须在超导转变温度以下冷却，电阻几乎等于零的理想的导体。虽然金属超导材料作为线材的完成度较高，作为MRI等的磁体已被实用，但因其必须冷却到极低温，故并没有广泛应用。

另一方面，在液态氮温度下成为超导的氧化物系的超导材料中，大致分为Bi系和Y系两类。B系主要作为带有银镀层的绝缘胶带线材，Y系则作为在金属胶带表面形成缓冲剂层，在其上再形成超导薄膜的绝缘胶带的线材正在开发中。

这些线材能得到较高特性时，因其可以在容易处理的液态氮中冷却，对其期望逐渐提高。并且急切期待使用这些线材的电气设备的开发和普及。另外，作为板状的超导体正在开发的有NbTi和Cu的多层板，被应用于电磁屏蔽等用途中。

作为在液态氮温度下具有足够临界电流密度的氧化物超导块状材料，已知的有单结晶状的REBa₂Cu₃O_7-x(RE为含有Y的稀土类元素)中分散着微细的REBa₂Cu₃O₅相的材料。因该种材料为单结晶状，在大型材料的制造过程中存在技术的局限，现在只能达到直径100mm左右，较此更大型的材料尚未得到。

但是，Bi系线材在77k的温度下不能得到足够的临界电流密度，在磁场中特性劣化尤为显著，并且将银作为封装材料使用之故存在成本高的问题。Y系线材则存在真空中成膜速度及特性均质化的问题，处于正在开发之中。

发明内容

如果可以制造电阻率非常低且价格低廉、容易使用的导体，并不一定必须是电阻率为零的超导体线材。因此，本发明的目的在于提供一种电阻率充分小的导体。另外，本发明的目的还在于提供一种使用这种导体、电力损失少且容易操作的电气设备。

还有，虽然在特开平5-279028号公报、特开平6-40775号公报及特开平7-17774号公报中公开了将多个块状超导体的超导连接技术，但是，本发明是提供一种通过具有有限的电阻的常规导体比较简便的接合的导体及其制造方法，以及使用这种导体的电气设备。

作为一个例子，主要为Y系氧化物的超导块状材料，在77k的温度下可以得到很高的临界电流密度。发现将这种材料中具有代表性的超导体与常规导体进行电连接，可以能够得到实质上低电阻的导体及其应用电气设备。

本发明是基于以上发现而完成的，其主要内容如下：

(1)一种使用超导体的低电阻导体，该导体为常规导电连接多个超导体形成的导体，其特征在于，在该超导体的超导转变温度以下该导体的表观电阻率比该超导体转变温度下的铜的电阻率低。

(2)上述(1)中记载的使用超导体的低电阻导体，其中，上述导体是通过将多个超导体2维常规导电连接而成的线状及/或棒状导体。

(3)上述(1)中记载的使用超导体的低电阻导体，其中，上述导体是通过将多个超导体3维常规导电连接而成的板状及/或块状导体。

(4)一种使用超导体的低电阻导体，该导体为常规导电连接多个超导体而成的低电阻导体，其特征在于，在77k的温度下的该导体的表观电阻率比铜在77k的温度下的电阻率低。

(5)上述(4)中记载的使用超导体的低电阻导体，其中，上述导体是通过将多个超导体2维常规导电连接而成的线状及/或棒状导体。

(6)上述(4)中记载的使用超导体的低电阻导体，其中，上述导体是通过将多个超导体3维常规导电连接而成的板状及/或块状导体。

(7)上述(1)～(6)中任意一项记载的使用超导体的低电阻导体，其中，上述多个超导体的一部分或全部为块状超导体。

(8)上述(7)中所记载的使用超导体的低电阻导体，其中，上述多个块状超导体的一部分或全部具有棒状或板状的形状。

(9)上述(7)或(8)中记载的使用超导体的低电阻导体，其中，上述多个块状超导体的一部分为弯曲或折曲的棒状或板状。

(10)上述(7)～(9)中任意一项记载的使用超导体的低电阻导体，其中，上述超导体的一部分或全部为REBa₂Cu₃O_7-x系超导体(其中，RE是包含Y的稀土元素的一种或其组合)。

(11)上述(10)中记载的使用超导体的低电阻导体，其中，上述块状超导体的纵向在超导体的结晶学的方位上与c轴垂直。

(12)上述(1)～(6)中任意一项记载的使用超导体的低电阻导体，上述多个超导体的常规导电连接的一部分或全部是，相邻超导体的纵向上大致垂直的面之间或大致平行的面之间结合而成。

(13)上述(12)中记载的使用超导体的低电阻导体，其中，覆盖上述超导体的纵向上的常传导接续部分地配置多层超导体。

(14)上述(12)或(13)中记载的使用超导体的低电阻导体，其中，上述常导接续的一部分或全部为通过金属接合相邻的超导体。

(15)上述(14)中记载的使用超导体的低电阻导体，其中，上述金属为铜、铜合金、银、银合金、金、金合金、铝及铝合金的1种或1种以上。

(16)上述(14)或(15)中记载的使用超导体的低电阻导体，其中，上述金属的厚度为100μm或以下。

(17)上述(1)～(16)中记载的使用超导体的低电阻导体，其中，上述超导体的纵向的一部分或全部为通电方向。

(18)上述(1)～(17)中任意一项记载的使用超导体的低电阻导体，其中，上述超导体之间距离为10mm或以下。

(19)一种低电阻导体的制造方法，其特征在于，使常导体介于其间地配置多个超导体，根据需要进行加压、连接处理。

(20)上述(19)中记载的低电阻导体制造方法，其中，使用焊锡连接上述超导体。

(21)上述一种低电阻导体的制造方法，其特征在于，使常导体介于其间地配置多个超导体，根据需要加压后，在减压气氛或真空中进行热处理。

(22)上述(19)或(21)中记载的低电阻导体制造方法，其中，将上述超导体用铜、铜合金、银、银合金、金、金合金、铝及铝合金的膏状物或薄片连接后，进行热处理。

(23)上述(19)～(22)中记载的低电阻导体制造方法，其中，在上述超导体表面形成铜、铜合金、银、银合金、金、金合金、铝及铝合金的覆盖层。

(24)一种通电用部件或电线，其特征在于，至少一部分上配设上述(1)～(18)中任意一项记载的使用超导体的低电阻导体。

(25)上述(24)中记载的通电用部件或电线，其中，上述低电阻导体两端部连接由铜、铝、金、银或其合金所构成的电极。

(26)一种供电用电缆，其特征在于，至少一部分上配设上述(24)或(25)中记载的通电用部件或电线。

(27)一种供电用电缆，其特征在于，在2层或以上的多层管的一个空间中心配设上述(24)或(25)中记载的通电用部件或电线，在其周围设置流动冷却介质的空间的同时，在外周侧设置隔热层。

(28)上述(26)中记载的供电用电缆，其中，将与上述通电用部件或电线连接的电极之间电连接，同时将该连接电极部分用真空隔热层覆盖。

(29)一种线圈，其特征在于，该线圈是将上述(1)～(18)中任意一项记载的使用超导体的低电阻导体卷绕而形成的。

(30)上述(29)中记载的线圈，其中，与上述卷绕的低电阻导体的通电方向垂直的面的横截面面积，内周部分较外周部分大。

(31)上述(29)中记载的线圈，其中，上述卷绕的低电阻导体的超电位体，是由具有不同的稀土组合的超导体组合而成的。

(32)上述(29)～(31)中任意一项记载的线圈，其特征在于，将上述卷绕的低电阻导体的间隙作为冷却介质通路。

(33)上述(29)～(32)中任意一项记载的线圈，其中，将上述卷绕的低电阻导体，用树脂和/或纤维强化塑料进行增强。

(34)一种磁场发生装置，其特征在于，使用上述(29)～(33)中任意一项记载的线圈。

(35)一种变压器，其特征在于，至少二次侧使用上述(29)～(33)中任意一项记载的线圈。

(36)一种交流电源，其特征在于，至少二次侧使用上述(29)～(33)中任意一项记载的线圈。

(37)一种使用超导体的低电阻复合导体，该低电阻复合导体为在常规导体表面的一部分或全部上连接至少1个超导体而成的复合超导体，其特征在于，该复合导体在该超导体的超导转变温度以下的表观电阻率比同一条件下铜的电阻率低。

(38)一种低电阻复合导体，该低电阻复合导体是在常规导体表面的一部分或全部上至少连接1个超导体而成的复合超导体，其特征在于，该复合导体在77K温度以下的表观电阻率比同一条件下铜的电阻率低。

(39)上述(37)或(38)中记载的使用超导体的低电阻复合导体，其中，上述常规导体为金属。

(40)上述(39)中记载的使用超导体的低电阻复合导体，其中，上述金属为铜、铜合金、银、银合金、金、金合金、铝及铝合金的1种或1种以上。

(41)上述(37)或(38)中记载的使用超导体的低电阻复合导体，其中，上述低电阻复合导体的超导体的一部分或全部为块状超导体。

(42)上述(41)中记载的使用超导体的低电阻复合导体，其中，上述块状超导体的一部分或全部为REBa₂Cu₃O_7-x系超导体(其中，RE是包含Y的稀土元素的一种或其组合)。

(43)上述(42)中记载的使用超导体的低电阻复合导体，其中，上述块状超导体的一部分或全部的纵向在超导体的结晶学的方位上与c轴垂直。

(44)上述(37)～(43)中任意一项记载的使用超导体的低电阻复合导体，其中，上述低电阻复合导体的常规导体或超导体的至少一方为棒状或板状。

(45)上述(37)或(38)中记载的使用超导体的低电阻复合导体，其中，上述连接的一部分或全部为常规导电连接。

(46)上述(45)中记载的使用超导体的低电阻复合导体，其中，上述超导体或常规导体的至少一方的一部分或全部具有平面，在该平面内超导体及常规导体常规导电连接。

(47)上述(45)或(46)中记载的使用超导体的低电阻复合导体，其中，上述常规导电连接的一部分或全部为，使用与上述常规导体同类或不同的常规导体。

(48)上述(45)～(47)中任意一项记载的使用超导体的低电阻复合导体，其中，上述常规导电连接的一部分或全部为介在有金属。

(49)上述(48)中记载的使用超导体的低电阻复合导体，其中，上述金属为铜、铜合金、银、银合金、金、金合金、铝及铝合金的1种或1种以上。

(50)上述(45)～(49)中任意一项记载的使用超导体的低电阻复合导体，其中，上述连接部的厚度为100μm或以下。

(51)上述(37)～(50)中任意一项记载的使用超导体的低电阻复合导体，其中，上述超导体的纵向的一部分或全部为通电方向。

(52)一种低电阻复合导体的制造方法，其特征在于，常规导体表面的一部分或全部上通过将常规导体介在其间地配置超导体，根据需要加压后，进行连接处理。

(53)上述(52)中记载的低电阻复合导体的制造方法，其中，上述常规导体为焊锡。

(54)一种低电阻复合导体的制造方法，其特征在于，在常规导体表面的一部分或全部上通过将常规导体介在其间地配置超导体，根据需要加压后，在减压气氛或真空中进行热处理。

(55)上述(52)或(54)中记载的低电阻复合导体的制造方法，其中，上述常规导体为铜、铜合金、银、银合金、金、金合金、铝及铝合金的膏状物或薄片。

(56)上述(52)～(55)中任意一项记载的低电阻复合导体的制造方法，其中，在上述超导体表面上形成有铜、铜合金、银、银合金、金、金合金、铝及铝合金的一种或一种以上的覆盖层。

(57)一种通电通用部件或电线，其特征在于，至少一部分地配设(37)～(50)中任意一项记载的低电阻复合导体。

(58)一种超导变压器或磁场发生装置，其特征在于，具有上述(57)中记载的通电用部件或电线。

附图的简单说明

图1是两列超导体并排交互连接的低电阻导体的一个例子的示意图。

图2是三列超导体并排交互连接的低电阻导体的一个例子的示意图。

图3是超导体交互地空出一定间隔L₁连接的低电阻导体的一个例子的示意图，(a)是上下配置的一个例子的示意图，(b)是上方配置的一个例子的示意图。

图4是多个超导体连接而成的低电阻导体的横截面示意图。

图5是2层的矩形板状超导体交互连接而成的板状低电阻导体一个例子的示意图。

图6是2层的矩形板状超导体交互连接而成的板状低电阻导体的电阻值等价回路的示意图。

图7是板状超导体及其连接而成的板状低电阻导体的示意图，(a)表示的是六角形板状超导体的一例，(b)表示的是2层六角形板状超导体交互连接而成的低电阻导体的一例，展示了板的厚度方向的排列(虚线为上层排列，实线为与其相邻的下层排列)。

图8是板状超导体的其他例子及其连接而成的板状低电阻导体示意图，(a)表示的是长方形板状超导体的一例，(b)表示的是2层长方形板状超导体连接而成的低电阻导体的一例，展示了板的法线方向的排列(虚线为上层排列，实线为与其相邻的下层排列)。

图9是板状超导体的其他例子及其连接而成的板状低电阻导体示意图，(a)表示的是圆弧形板状超导体的一例，(b)表示的是圆弧形板状超导体连接而成的低电阻导体的一例(虚线为上层排列，实线为与其相邻的下层排列)，(c)表示的是圆弧形板状超导体互相层叠而成的圆筒状低电阻导体的一例。

图10是其他形状低电阻导体的一例的示意图，(a)表示的是多层矩形板状超导体互相连接而成的块状低电阻导体，(b)表示的是从块状低电阻导体中切出的中空半球状低电阻导体。

图11是弯曲材料与棒状材料组合连接而成的线圈的一例示意图，(a)表示的是从表面看的形态(黑色部分是2种(长、短)棒状超导材料)，(b)表示的是从里面看的状态(黑色部分为弯曲材料，除了斜线部分以外由1种构成)。

图12是导体通电时的电流分布示意图，(a)表示的是均质的良导体通电时的电流分布，(b)表示的是均质的常规导体通电时的电流分布。

图13是一例复合导体的示意图，(a)表示的是在常规导体上连接多个超导体而成的复合导体，(b)表示的是在常规导体上交错地连接超导体而成的复合导体。

图14是表示实施例1中制造的棒状超导体和结晶方位之间关系的示意图。

图15是表示多个超导体连接而成的低电阻导体的横截面形状示意图，(a)表示的是两排并列的超导体交互连接而成的低电阻导体的横截面形状，(b)表示的是三排并列的超导体交互连接而成的低电阻导体的横截面形状，(c)揭示的是三排并列的超导体交互连接而成的低电阻导体的横截面形状。

图16是部件的一例的示意图，(a)表示的是折曲部件的一例，(b)表示的是弯曲部件的一例。

图17是表示3层管中配置低电阻导体的形态的示意图，(a)表示的是3层管及配置于管中的低电阻导体的横截面，(b)表示的是可以连接的3层管端部的结构。

图18是送电实验电路的示意图。

图19是一例用于变压器的二次侧的低电阻导体线圈的示意图，(a)表示的是从表面看用于变压器的二次侧的低电阻导体线圈(可以看到折曲材料)，(b)表示的是从内面看用于变压器的二次侧的低电阻导体线圈(可以看到棒状部件)。

图20是使用低电阻导体的变压器结构的示意图。

图21是与超导体连接的复合导体的状态示意图，(a)表示的是在常规导体上3根棒状超导体直列连接而成的复合导体，(b)表示的是在常规导体上多个棒状超导体交错地连接而成的复合导体，(c)表示的是在常规导体上连接3块板状超导体而成的复合导体。

图22是将超导体对称地与常规导体(Ag)连接而成的复合导体的示意图。

图23是超导体与以不锈钢强化的常规导体(Cu)连接而成的复合导体的示意图。

发明的最佳实施形态

本发明涉及的是，借助于具有有限电阻的常规导体，比较简便地接合的导体及其制造方法。虽然在特开平5-279028号公报、特开平6-40775号公报及特开平7-17774号公报中公开了超导连接多个块状超导体的技术，但上述超导接合是将结晶本身在晶界面或无弱结合地连接的技术，故必须将结晶方位调整为3维一致。

与此相对，本发明中并不需要将超导相的结晶方位调整为3维一致，因此导体的制造极其容易，工业上的效用极大。

另外，本发明中的低电阻导体虽然在比超导转变温度高的温度下不具有良导体的特性，但包括这种情况在内，在本发明中都称为低电阻导体。

以下大致分为3类进行叙述说明：(1)将多个超导体2维常规导电连接而成的棒状或线状低电阻导体，(2)将多个超导体3维常规导电连接而成的板状或块状低电阻导体，(3)常规导体表面的一部分或全部与至少一个超导体连接而成的复合导体。

(1)将多个超导体2维常规导电连接而成的棒状或线状低电阻导体

将图1中所示长L(m)厚t(m)宽W(m)的板状超导导线束，借助与t相比充分薄的厚度d(m)的常导物质进行连接，形成足够长的导体。超导体1(S1)与超导体2(S2)的连接电阻R_j(Ω)是S1与常规导体的接触电阻R_c1、S2与常规导体的接触电阻R_c2和常规导体的电阻R_n的和，用R_j＝R_c1+R_c2+R_n来表示。

设各超导体与常规导体间的接触电阻率为ρ_c(Ωm²)，表示为下式：R_c1+R_c2＝4ρ_c/LW。

另外，将R_n在将常规导体的电阻率设为ρ_n(Ωm)时，则可表示为R_n＝ρ_n2d/Lw。

通电电流与超导体的临界电流相比充分地小，即假设超导体中的电压降为零时，长nL的导体电阻R＝2nR_j；因此，超导体的超导转变温度下的该导体的纵向的表观电阻率ρ^*(Ωm)为ρ^*＝2nR_jS/nL；因表观上的横截面积(S)为2tw，所以可变为

ρ^*＝4R_jtw/L

   ＝8t(2ρ_c+ρ_nd)/L²

但是，在此图1中所示长度方向的对接部分1并未电气连接。

其次，如图2所示，同样考虑板状超导体3根并列地连接而成的导体。在与2根并列的情况的同样条件下，这样的导体的ρ^*(Ωm)为ρ^*＝27(2ρ_c+ρ_nd)t/4L²。

从上述计算可知表观上的ρ^*与t成正比，且与L的2次方成反比；d越小则ρ^*也越小。

进一步，如图3所示，同样考虑存在空隙L₁构成导体的情况。此时ρ^*(Ωm)可表示为ρ^*＝8(2ρ_c+ρ_nd)t/(L²-L₁ ²)；虽然同样根数的导体可以得到更长的长度，但其电阻率变大。另外，图3(b)所示的导体也存在同样的倾向。

实际上，为保持其机械强度，希望L₁在L的50％或以下，更好的是在10％或以下。最佳状态为实质上L₁等于零，且以低电阻接合。

以覆盖超导体的纵向上的常规导体连接部地配置多层超导体，意味着配置L₁相对于L很小的导体；图1～3中，虽然列举的是具有矩形横截面的棒状超导体，但横截面形状并不一定是矩形。

另外，空隙L₁中进一步配置超导体，且进行电气连接，由于可提高机械强度及接近临界电流时的通电特性因此是令人希望的。

这样的导体的横截面形状可以是各种形状的组合，具体示例如图4所示。

排列的根数较多时，一根超导体上存在部分临界电流密度低的缺陷，影响导体整体的特性劣质化的程度较小。进而，通过使对接部导通，可以使表观上的电阻率进一步降低则是不言而喻的。

(2)将多个超导体3维常规导电连接而成的板状或块状低电阻导体

3维连接了板状低电阻导体的情况下，例如，可以考虑如图5中所示，考虑一边长L(m)、厚t(m)的板状超导体以互相覆盖连接处的形态，通过厚d(m)的常规导体连接而成的充分宽大的导体。但是，在L×L的平面连接，而在厚度方向的L×t平面上没有电气连接。在此，设d相对于t很小。

这时，m列n行的超导体与周围的超导体由图6所示的等价电路接续。

还有，m列n行的超导体与m+1列n+1行的超导体，在连接面积S(m²)上进行连接，其连接电阻R_j(Ω)表示为：R_j＝2R_c+R_n。其中R_c为超导体与常规导体之间的接触电阻，R_n为常规导体的电阻。

并且R_c、R_n分别可以表示为：R_c＝2ρc/S，R_n＝ρ_nd/S。其中ρc为各超导体与常规导体之间的接触电阻率，ρ_n为常规导体的电阻率，S为接触面面积。

另外，若S在边长为L/2的四边形的平面重叠时，则S＝L²/4。

因此，在这样的由大约2(m×n)块超导体组成的板状导体的面内方向上的超导转变温度以下的表观电阻率ρ^*(Ωm)可表示如下，

ρ^*＝(R_jm/4n)·2tnL/mL

   ＝R_jt/2

   ＝(2ρc+ρ_nd)2t/L²。

从上述计算中可以看出，表观电阻率与超导体的厚度成正比，且与超导体的边长的2次方成反比，d越小则表观电阻率越小。还可以推测出系数的变化与层叠的层数及捆扎方法之间具有同样的倾向。

再有，图5中所示的低电阻导体中虽然可以密集铺设边长为L的超导体，也可以设置空隙L₁进行连接，制造板状低电阻导体。此时，利用同样的超导体，虽然有可以得到较宽面积低电阻导体的优点，但表观电阻率是增加的。

这样具有空隙L₁连接时，实际上，为保持其机械强度，希望L₁在L的50％或以下，更好的是在10％或以下。最佳状态为L₁等于零，且以低电阻结合。

在图5中，虽然例举了具有边长是L的四边形横截面的板状超导体，但任意形状均可。还有，在空隙L₁中进一步配置超导体，且进行电气连接，由于可提高机械强度及接近临界电流时的通电特性，所以优选。

关于该种低电阻导体的层叠状态，可有各种各样的情况。具体实施例在图7～图10中所示。

图7中，示出的是正六边形超导体密集铺设配置的低电阻导体。在该低电阻导体的配置中，配置为上层的超导体覆盖下层的3个超导体的接点。

图8中，示出的是将长方形板状超导体配置为上层与下层在纵向垂直的低电阻导体。

图9中，示出的是具有将环分为3等份的形状的超导体{图9(a)}互相覆盖接缝的圆弧状低电阻导体{图9(b)}及将此低电阻导体层叠配置的圆筒状低电阻导体{图9(c)}。该种低电阻导体，圆筒内部电磁屏蔽的原因，适合作为电磁屏蔽的材料。

图10(a)中，示出的是多个长方形的板状超导体层叠而成的块状，且具有足够3维范围的低电阻导体。

如此层叠数较多时，一块超导体上存在部分临界电流密度低的缺陷时，影响导体整体的特性劣质化的程度较小。再有，相对板的面积厚度若变大，则成为块状导体，通过对其进行加工可以制造出具有各种3维形状的低电阻导体。作为具体例，图10(b)中示出了从图10(a)中切割出的中空的半球状导体。

进而，通过使对接部导通，表观上的电阻率可以进一步降低。

如上所述，在使多个超导体2维或3维地常规导电连接而成线状、棒状、板状或块状导体的低电阻导体中，为使表观的电阻率进一步减小，原理上使超导体的厚度变得更小即可。

作为实际的超导体的厚度，优选薄片状Y系单晶体超导材料的厚度水平为20μm以上，优选的是通过磨削加工可以制造的100μm以上，进一步优选的是可能容易切断的200μm以上。另外，厚度的上限虽然并未特别限定，从与表观电阻率的平衡角度考虑，最好在10mm以下。

这样常规导电连接超导体，在超导转变温度以下的冷却温度下，导体的表观电阻率变得比冷却温度下的铜的电阻率更低时，这样的导体作为低电阻导体，具有各种优点。特别是，从冷却的便利性来看，将液态氮作为冷却介质得到的77K附近的ρ^*，成为表示其导体的有用性的重要参数。

如上所述，本发明涉及一种通过具有有限电阻的常规导体，比较简便接合的导体及其制造方法。另一方面，超导连接多个块状超导体的技术，通过焊锡将多个超导体在结晶方位一致配置，经过热处理，使焊锡部分从超导体成长结晶，通过形成单晶体状的组织而进行连接，基本上必须使超导体的结晶方位3维齐备。

相对于此，本发明中没有使超导相的结晶方位3维齐备的必要。还有，通过使ρ^*足够小，可以得到与实质上完全的超导体同样的效用。

为使这样的低电阻导体的ρ^*变小，有必要使各超导体间的实质性接触面积变大。为此，希望使超导体的形状为棒状或板状，且相邻的超导体的纵向上大致垂直或大致平行的面之间互相接触。另外，为改变通电方向，有必要作成弯曲或折曲的棒状或板状结构。

构成低电阻导体的超导材料也可以是具有基板的薄膜超导体、具有金属包皮的线状或带状超导体。优选不含有使得临界电流下降的粒界等的单结晶状材料。

特别是，希望为RE₂BaCuO₅相微细分散的具有高临界电流密度的Ba₂Cu₃O_7-x系超导体。这样的超导体中，由于容易与c轴垂直地发生微观裂纹，希望作为通电方向的纵向与c轴垂直。再有，通过将纵向作为通电方向可以降低ρ^*，关于这一点可从上述ρ^*相关的式中得以明确。

作为与超导体直接接触的金属，可以使用铜、铜合金、银、银合金、金、金合金、铝及铝合金的1种或1种以上，特别优选是高温下的氧化性低，与超导体之间的电气磨合好，且接触电阻低的银、银合金、金或金合金的1种或1种以上。

另外，将上述接触电阻比较小的金属包覆于超导体上，之后通过适当的方法进行连接，在制造工程上是有利的。此时，作为被金属包覆的超导体的接合材料，是锡和铅等为主要成分的焊锡及银膏等的金属膏状物。

焊锡的优点在于通过室温下的局部加热即可以容易的接合处理等，且可以简便作业，焊接连接的情况下，连接部的金属层的厚度通常为100～50μm左右。

另外，银膏状物等接合剂还具有如下优点。将银膏状物作为接合剂，经加热处理使其烧结时，由于银本身的电阻率低、因烧结接合部的金属层收缩，可以得到25μm以下的薄金属层之故，连接电阻与焊锡连接相比可以降低。在该烧结工序中，从除去空隙的观点出发，希望在减压气氛或真空中进行加热处理。

虽然希望超导体间常规导电连接部的厚度更小，超导体间直接接触时，相反接触电阻变大。所以其厚度10mm以下为佳，1mm以下更佳。实质上，与超导体的表面粗糙度也有关，优选其平均值为100～2μm，更优选为50～2μm。最佳为25～2μm。

通过在低电阻导体两端安装电极等则具有电线的功能。作为电极材料，优选为电阻率低的铜、铝、银等。

通过在隔热层中配置冷却的低电阻导体，可以构成供电用的电缆。在此，电缆是指隔热层包裹低电阻导体而成的导体，另外，称至少低电阻导体两端具有电极的导体为电线。

再有，使用低电阻导体制造线圈时，虽然圆弧状超导体互相连接，可以制作与以往的线材同样的圆筒状线圈，但是，使用直线状超导体和以360度n等分角度的折曲的部件(最少2种部件)制造线圈，在制造工序上效率非常好。

图11中，示出的是使用折曲角度为45度(n＝8)的折曲部件的线圈的一实施例。此时，除了一个折曲部件之外，由3种超导体(短棒状部件2、长棒状部件3、折曲部件4)组成的部件所构成。

一般在强磁场中，因为Jc下降，在线圈内侧使用比较粗的导体、在外周使用比较细的导体是有效的。另外，因为根据稀土类元素的组成不同则磁场中的Jc特性不同，希望在外周使用在低磁场中具有高临界电流密度的材料，在内周使用在高磁场中具有高临界电流密度的材料等，与超导体特性相一致地选择稀土类元素的组成。

向线圈通电时，由于电磁力对低电阻导体作用，所以需要用树脂或纤维强化塑料等进行强化。另外，为了有效地散热，优选设置流动冷却介质等的冷却途径。

通过在绕组比小的二次侧上使用上述低电阻导体构成的线圈，可以制造二次侧中可通过大电流的变压器。这种变压器具有作为大电流通电的交流电源的功能。

(3)常规导体表面的一部分或全部上连接至少一个超导体而成的复合导体

如图12(a)中所示在向以铜、铜合金、银、银合金、金、金合金、铝及铝合金的良导体为代表的常规导体通电时，通电流为使电阻值变得最小，在导体内几乎均匀地流动。

如图12(b)中所示，常规导体的表面上电气连接超导体的一部分或全部，冷却到超导体的超导转变温度以下时，通电电流在导体整体内并不是均匀的流动，为使导体整体的电阻值最小，则向电阻为零的超导体以更高的电流密度流动。

向超导体分流的比例，根据超导体与常规导体之间的接触电阻、超导体的临界电流和常规导体的电阻率等不同而变化，在超导体的临界电流以下的通电时，接触电阻越小，另外常规导体的电阻率越大，向超导体分流的比例就越大。向电阻为零的超导体分流的比例越大，复合导体整体的电阻减小，与此相应复合导体内的发热也减少。

减小超导体与常规导体之间的接触电阻，使接触面积变大即可，优选超导体与常规导体的至少一方具有平面，在该平面内进行连接。再有，为使单位体积的表面积变大，优选超导体与常规导体的至少一方，具有棒状或板状的形状，且使超导体的至少一面的全面与常规导体接合。

超导体的材质，优选为REBa₂Cu₃O_7-x系超导体(其中，RE是含Y的稀土类元素的1种或其组合)、优选单晶体状的REBa₂Cu₃O_7-x系中具有微细分散的RE₂BaCuO₅组织的块状材料。另外，由于a-b平面内容易产生微观裂纹，优选单晶体状的REBa₂Cu₃O_7-x超导相的c轴与块状超导体的纵向相对垂直。

将多个超导体配置于常规导体表面时，如图13(a)中所示，优选为直列配置。另外，优选如图13(b)中所示，交错地配置多个超导体的列，优选使超导体间的空隙(图中的d及g)变小，强力地使电流大量地流向超导体。

常规导体的材质，特别优选的是廉价且电阻率低的铜、铜合金、银、银合金、金、金合金、铝或铝合金。另外，从耐氧化性的观点出发，银更优选，从轻量化的观点出发铝更优选。

由于常规导体的热膨胀率与超导体的热膨胀率一般来说是不同的，另外，超导体与常规导体连接时的温度和冷却连接后的导体时的温度一般来说也不同，超导体及常规导体中应力发生作用。应力较大时，导体反弹，超导体可能破损。因此，优选超导体在常规导体上的配置对称，以使得连接超导体等的应力对称平衡。

超导体和银或银合金的接触电阻，可以比较容易地控制为较小。为此，优选预先在超导体表面上设置银保护膜，使具有保护膜的平面与常规导体的表面连接。

将这样的超导体用焊锡与常规导体连接时，由于焊锡一般比铜、银、铝等良导体的电阻率大，优选焊锡等的超导体与常规导体间存在的金属层的厚度制成极薄。具体地说，为加压状态时连接所得厚度的100μm以下。

超导体与常规导体的连接方法中，可以大致分为以锡、铅等为主要成分的焊锡连接方法及银膏状物等的金属膏状物的焊接方法。焊锡的优点在于，通过室温下的局部加热即可以容易的接合处理，且可以简便作业。

焊接连接时，连接部的厚度通常为100～50μm的左右。另外，银膏状物等接合剂还具有如下优点。将银膏状物作为接合剂，经加热处理使其烧结时，由于银本身的电阻率低、因烧结接合部的金属层收缩，可以得到25μm以下的薄金属层之故，连接电阻与焊锡连接相比可以降低。在该烧结工序中，从除去空隙的观点出发希望在减压气氛或真空中进行加热处理。

上述低电阻复合导体，由于电阻小、发热少，可以作为向超导体或超导体线圈通电用的通电用部件或电线。

再有，这种电线，作为必须在超导转变温度以下冷却的超导变压器和直冷式或传导冷却式的超导磁体等的磁场发生装置的导线更佳。

(实施例1)

Y₂O₃、BaO₂、CuO的各原料粉末根据各金属元素的摩尔比{(Y∶Ba∶Cu)＝(13∶17∶24)}进行混合，然后在该混合粉末中加入0.5％的Pt，制作混合的原料粉末。将该原料粉末在900℃、氧气流中煅烧，再将烧结的粉末用橡胶压制机，在2t/cm²的压力下压制成型为直径55mm、厚度20mm的圆盘状成形体。

将得到的成形体在大气中用时8小时升温至1150℃，保温1小时。然后，用Sm系的晶种，在1040℃下使盘面法线与c轴几乎一致地配置晶种。然后用时30分钟降温到1005℃，进一步用时220小时缓慢冷却至970℃，进行结晶生长。接着用时20小时冷却至室温。

将得到的直径约46mm的圆柱状Y系块状材料，切割加工为厚度0.6mm，然后加工为宽度2.0mm、长度40mm，制成棒状材料(棒状超导体)。

这样得到的材料，具有在单晶体状的YBa₂Cu₃O_7-x相中微细分散有1μm以下程度的Y₂BaCuO₅相的组织。棒状材料(棒状超导体)与Y₂BaCuO₅相的晶体方位之间的关系如图14所示。

这些棒状材料的表面上，通过使银溅射形成大约2μm的保护膜后，在氧气流中进行退火处理。退火处理是用时6小时从室温升温至600℃，保温1小时后，用时2小时降温至450℃，进一步用60小时降温至380℃，然后用12小时冷却至室温。

将这些棒状材料如图1所示的配置，用含银的焊锡电气连接，制造具有图15(a)～(c)中所示的横截面的且大约长1m的低电阻导体。此时，普通的锡焊金属层的厚度为100μm，通过边加压边使焊锡固化，可以使得金属层的厚度降低到50μm。然后，用各自的连接方法在制作的低电阻导体上安装电流导入端子及电压端子，之后将其浸入液态氮中，使超导体呈超导状态。

对上述3种低电阻导体，通500A的电流测定其电阻时，其结果分别为1.25×10^-5Ω、0.69×10^-5Ω、075×10^-5Ω，表观电阻率分别为3.0×10^-11Ωm、2.5×10^-11Ωm、2.7×10^-11Ωm，与铜在液态氮温度(77K)下的电阻率(2.5×10^-9Ωm)相比，大约降低了100倍。

(实施例2)

只将原料粉末由Y₂O₃改为Dy₂O₃，用与实施例1同样的方法，制作Dy系的块状材料。将其切割加工为厚度0.6mm后，与图14中所示的棒状材料一同加工图16(a)及16(b)中所示的具有折曲或弯曲形状的棒状材料。

将这些棒状材料的表面与实施例1同样形成银保护膜后，各部件组合，制作全长大约1m的L字形的低电阻导体。此时，超导体间的连接使用图1中所示那样使用焊锡，与实施例1同样进行连接。这时的连接部上，银的包覆层为5μm，焊锡层为50μm。

向上述2种低电阻导体通500A的电流测定其电阻时，其结果分别为约1.3×10^-5Ω，表观电阻率约为3.0×10^-11Ωm，与铜在液态氮温度(77K)下的电阻率(2.5×10^-9Ωm)相比，大约降低了100倍。

(实施例3)

在实施例1中制作的低电阻导体8的端部连接铜电极，施加绝缘保护层5后，如图17(a)所示插入3层管中心。直列连接的3层管的端部(法兰盘9及O形环10组成)，具有如图17(b)中所示的结构，形成真空隔热层7覆盖与周围绝缘的铜电极11和液态氮流路6、12的结构。

将5根这种电缆13竖直排列连接，进一步与负荷15及直流电源14连接，制作图18中所示送电实验电路。向该负荷15通500A的电流时，1根电缆中所发生的送电损耗大约为3.2W，与具有电缆粗度(3层管外径)的铜线在室温下的损耗(大约120W)相比较，可以减少到约1/40的左右。

(实施例4)

根据实施例1及实施例2中记载的方法，制造Y系及Dy系的直径大约为46mm的圆柱形块状材料。将其切割为1.0mm后，由Y系材料制造宽度1.9mm，由Dy系材料为制造宽2.2mm的直线状的棒状材料及具有45度折曲角度的棒状材料，在其上施加银被覆层后，利用实施例1中记载的退火方法进行氧气附加处理。

用焊锡电气连接这些材料，此时，焊锡层的厚度大约为60μm，银镀膜的厚度为5μm。

用内侧宽度为2.2mm的导体卷绕5圈而成的线圈，将外侧宽度为1.9mm的导体卷绕8圈而成的扁平形线圈(最小内径62mm、最大外径138mm)，在厚度0.4mm的玻璃纤维强化塑料(FRP)上，与图19(a)及图19(b)中所示那样与的折曲部件16或棒状部件17连接而进行制作。

该玻璃纤维强化塑料上，直径2mm的孔呈格子状开设，该孔为液态氮的流经通路。FRP与导体的连接使用了含20体积％左右的数微米的填料的树脂。将31块的这种扁平线圈层叠，在各盘形线圈所产生的磁场的增强方向上电连接，制作高度为80mm的层叠线圈。此时，为使得各盘形线圈的内侧及外侧端子互相连接，每一层的螺旋方向相反地进行连接。

层叠线圈与电流导入端子连接后，浸入液态氮中冷却。通500A的电流时，线圈内所产生的电压为1.5V，中心部分大约产生了2.0T的磁场。这时，没有因发热而产生的电压上升，即使长时间通电也不会引起线圈烧损。

如此，通过使用低电阻导体，可以简便的产生强磁场。

(实施例5)

根据实施例1中所记载的方法，制造Y系的直径大约为46mm的圆柱形块状材料。将其切割为1.5mm后，制作宽度为3.0mm的直线棒状材料及折曲角度为45度的棒状材料，施加银包覆层后，根据实施例1中所记载的退火方法，进行氧气附加处理。

将这些棒状材料如图19(a)及图19(b)中所示的那样，利用焊锡进行电连接，制作出1层卷绕5圈的螺线管(最小内径20mm，最大外径26mm)。焊锡层的厚度为45μm，银镀膜的厚度为3μm。

如图20所示，使得这些材料与具有正八边形横截面的铁芯19链接，通过低电阻体21进行连接，并作为变压器的2次绕线20、1次绕线18的包覆铜线卷绕500圈。将该变压器浸入液态氮中，确认1次侧通过高峰值为15A的正弦波电流，2次侧通过大约1500A的正弦波电流。根据此操作，这种变压器具有可以通过大电流的电源的功能。

(实施例6)

在实施例1中制作出的具有单晶体状的YBa₂Cu₃O_7-x相中微细分散有1μm以下左右的Y₂BaCuO₅相的组织的棒状材料表面上，将银飞溅形成大约2μm的保护膜后，将这些棒状材料用图1中所示配置的银膏状物进行连接，制作图15(a)～(c)所示的具有横截面的大约长1m的低电阻导体。

将该低电阻导体在大约1.3×10²Pa的减压下在约900℃下加热1小时，使得银膏状物的银粒子与棒状材料表面的银镀膜烧结。这时银层的厚度合计约为25μm。

然后，用时6小时从室温升温至600℃，保温1小时后，用时2小时降温至450℃，再后用时60小时降温至380℃，用时12小时冷却至室温，进行氧气退火处理。

向根据各种连接方法制作的导体上，安装电流导入端子及电压端子后，浸入到液态氮中，使超导体呈现超导状态。

向上述3种低电阻导体中通500A的电流测定其电阻时，其结果分别为1.25×10^-6Ω、0.76×10^-6Ω、0.72×10^-6Ω，表观电阻率分别为3.0×10^-12Ωm、2.8×10^-12Ωm、2.7×10^-12Ωm，与铜在液态氮温度(77K)下的电阻率(2.5×10^-9Ωm)相比，大约降低了1000倍。

(实施例7)

在厚度0.5mm的MgO基板上形成厚度1μm的YBa₂Cu₃O_7-x镀膜，然后作为保护膜，通过银飞溅形成厚度约5μm的镀膜。此时，YBa₂Cu₃O_7-x的c轴与基板的法线平行。将该薄膜材料加工成宽度2.0mm、长度40mm，制作棒状材料。将这些棒状材料如图1所示基板成为外侧地，利用银膏状物与银镀膜表面进行连接，制作具有如图15(a)所示的横截面的大约长1m的低电阻导体。

将该低电阻导体在大约1.3×10²Pa的减压下，在约900℃下加热1小时，使得银膏状物的银粒子与棒状材料表面的银镀膜烧结。这时银层的厚度合计约为20μm。

然后，用时6小时从室温升温至600℃，保温1小时后，用时2小时降温至450℃，再后用时60小时降温至380℃，用时12小时冷却至室温，进行氧气退火处理。

在根据各种连接方法制作的导体上，安装电流导入端子及电压端子后，浸入到液态氮中，使超导体呈现超导状态。

在上述低电阻导体通10A的电流测定其电阻时，其结果为1.25×10^-6Ω，表观电阻率为3.0×10^-12Ωm，与铜在液态氮温度(77K)下的电阻率(2.5×10^-9Ωm)相比，大约降低了1000倍。

(实施例8)

将Y₂O₃、BaO₂、CuO的各原料粉末根据各金属元素的摩尔比{(Y∶Ba∶Cu)＝(13∶17∶24)}进行混合，然后在该混合粉末中加入0.5％质量的Pt，制作混合原料粉末。将该原料粉末在900℃下、氧气流中过煅烧，再将煅烧的粉末用橡胶压制机，在2吨/cm²的压力下压制成型为直径55mm、厚度20mm的圆盘状成形体。

将其在大气中用时8小时升温至1150℃，保温1小时。然后，用Sm系的晶种，在1040℃下使盘面法线与c轴几乎一致那样配置晶种。然后，用时30分钟降温至1005℃，进一步用时220小时缓慢冷却至970℃，进行晶体生长。接着用时20小时冷却至室温，将得到的材料切割为厚度1.0mm，制作30mm×30mm×1mm的板状材料。

这样得到的材料，具有单晶体状的YBa₂Cu₃O_7-x中相微细分散有1μm以下左右的Y₂BaCuO₅的组织。YBa₂Cu₃O_7-x相的c轴与板的法线(垂直于30mm×30mm的平面)方向对应。

这些板状材料的表面上，通过银飞溅形成大约2μm的保护膜后，在氧气流中进行退火处理。退火处理是用时6小时从室温升温至600℃，保温1小时后，用时进行2小时降温至450℃，接着用时60小时降温至380℃，然后用时进行12小时冷却至室温。

将这些板状材料如图5所示配置，用含银的焊锡电连接，制造大约500mm×500mm×2mm的板状低电阻导体。此时，普通的锡焊金属层的厚度为100μm，通过边加压边使焊锡固化，可以使金属层的厚度减少到50μm。然后，在根据各种连接方法制作的低电阻导体的相对边的内外安装电流导入端子及电压端子，之后浸入液态氮中，使超导体呈超导状态。

向上述得到的低电阻导体通电流测定其电阻时，其结果为表观电阻率为3.2×10^-11Ωm，与铜在液态氮温度(77K)下的电阻率(2.5×10^-9Ωm)相比，大约降低了100倍。

(实施例9)

只将原料粉末由Y₂O₃改为Dy₂O₃，利用与实施例7所述同样的方法，制作Dy系的块状材料。将其切割加工为厚度0.6mm后，加工如图7(a)中所示的边长为25mm的六边形板状材料。将这些板状材料的表面利用银飞溅形成了大约2μm的银保护膜。这时，连接是通过在涂覆银膏状物后，将该板状导体在大约1.3×10²Pa的减压下、900℃下加热1小时，使得银膏状物中的银粒子与棒状材料表面的银镀膜烧结。这时银层的厚度合计约为25μm。

然后，用时6小时从室温升温至600℃，保温1小时后，用时2小时降温至450℃，再后用时60小时降温至380℃，用时12小时冷却至室温，进行氧气退火处理。

向上述制成的板状低电阻导体中通电测定其电阻时，其结果，表观电阻率为2.8×10^-11Ωm，与铜在液态氮温度(77K)下的电阻率(2.5×10^-9Ωm)相比，大约降低了100倍。

(实施例10)

向实施例7的原料粉末中进一步加入15％质量的银粉，根据实施例1中所述同样的方法，制作添加了银粉的Y系块状材料。切割为厚度3.0mm后，加工成如图9(a)所示的外径50mm、内径40mm的圆环的1/3的形状。

在这些板状材料的表面上通过银飞溅的方法形成厚度大约为2μm的银保护膜。将这些材料如图9(b)所示配置，制作如图9(c)所示的大约高60mm的环状导体。这时，连接是是通过在涂覆银浆后，将该板状导体在大约1.3×10²Pa的减压、900℃下加热1小时，使得银膏状物中的银粒子与棒状材料表面的银镀膜烧结。这时银层的厚度合计约为25μm。

然后，用时6小时从室温升温至600℃，保温1小时后，用时2小时降温至450℃，再后用时60小时降温至380℃，用时12小时冷却至室温，进行氧气退火处理。

在所得到的环状导体内的中央部分配置霍尔元件，冷却到在液态氮温度(77K)下后，从外部施加峰值0.4T、0.1Hz的交流磁场。磁场的施加方向对应于环的轴线方向。此时环中央的磁场在0.001T以下，环内的磁场非常好的被屏蔽。

(实施例11)

将实施例7的原料粉末中的Y₂O₃改为Gd₂O₃，然后加入15％质量的银粉，根据实施例1中所述同样的方法，制作圆盘状成形体。

将其在含0.1原子％氧的氮气气氛中用时8小时升温至1150℃，保温1小时。然后，用Sm系的晶种，在1040℃下使盘面法线与c轴几乎一致那样配置晶种。然后，用时30分钟降温到1005℃，进一步用时220小时缓慢冷却到970℃，进行晶体生长。接着用时20小时的冷却到室温，将所得的添加了银的Gd系材料切割为厚度1.0mm，制作30mm×20mm×2mm的板状材料。

这样所得的材料，具有单晶体状的GdBa₂Cu₃O_7-x相中微细分散有1μm以下左右的Y₂BaCuO₅相的组织。GdBa₂Cu₃O_7-x相的c轴与板的法线(垂直于30mm×30mm的平面)方向对应。

这些板状材料的表面上，将银飞溅形成大约2μm的保护膜后，将这些板状材料如图10(a)所示配置，用银膏状物连接，制造大约200mm×150mm×100mm的块状低电阻导体。

将该块状导体在大约1.3×10²Pa的减压、900℃加热1小时，使得银膏状物的银粒子与棒状材料表面的银镀膜烧结。这时银层的厚度合计约为25μm。

然后，用时6小时从室温升温至600℃，保温1小时后，用时2小时降温至450℃，再后用时60小时降温至380℃，用时12小时冷却至室温，进行氧气退火处理。

上述制成的板状低电阻导体浸入液态氮中，测定其纵长方向(块状导体的200mm的方向)的电阻时，表观电阻率为3.8×10^-11Ωm，与铜在液态氮温度(77K)中的电阻率(2.5×10^-9Ωm)相比，显示出了充分低的电阻率。

(实施例12)

Y₂O₃、BaO₂、CuO的各原料粉末根据各金属元素的摩尔比{(Y∶Ba∶Cu)＝(13∶17∶24)}进行混合，然后在该混合粉末中加入0.5％质量的Pt，制作混合原料粉末。将该原料粉末在900℃下氧气流中煅烧，再将煅烧的粉末用橡胶压制机，在2吨/cm²的压力下压制成型为直径55mm、厚度20mm的圆盘状成形体。

将其在大气中用时8小时升温至1150℃，保温1小时。然后，用Sm系的晶种，在1040℃下使盘面法线与c轴几乎一致那样配置晶种。然后，用时30分钟降温至1005℃，用时220小时缓慢冷却至970℃，进行晶体生长。接着用时20小时冷却至室温，将得到的材料切割为厚度1.0mm，制作30mm×2mm×1mm的棒状块状超导材料及25mm×8mm×1mm的板状块状超导材料。

这样得到的材料，具有单晶体状的YBa₂Cu₃O_7-x相中微细分散有1μm以下左右的Y₂BaCuO₅相的组织。YBa₂Cu₃O_7-x相的c轴与棒表面的平面法线及板的法线方向对应。

这些板状材料的表面上，通过银飞溅形成大约2μm的保护膜后，在氧气中进行退火处理。退火处理是用时6小时从室温升温至600℃，保温1小时后，用时2小时降温至450℃，接着用时60小时降温至380℃，然后用时12小时冷却至室温。

将这些板状材料如图21(a)、(b)及(c)中所示配置，用含银的焊锡与150mm×8mm×5mm大小的铜常规导体电连接，制造低电阻复合导体。此时，普通的锡焊金属层的厚度为100μm，通过边加压边使焊锡固化，可以使金属层的厚度减少到50μm。

然后，在根据各种连接方法制作的低电阻复合导体上安装电流导入端子及电压端子，之后浸入液态氮中，使超导体呈超导状态。

上述低电阻导体中通电测定其在液态氮温度(77K)下的电阻，计算表观电阻率时，分别为1.2×10^-9Ωm、1.0×10^-9Ωm、0.56×10^-9Ωm，与仅为铜常规导体时的电阻率2.5×10^-9Ωm相比，显示出了非常小的数值。

(实施例13)

将原料粉末由Y₂O₃改为Dy₂O₃，利用与实施例11所述同样的方法，制作Dy系的块状材料。将其切割加工为厚度0.6mm后，加工30mm×2.5mm×0.6mm的棒状材料。这样得到的材料，具有单晶体状的DyBa₂Cu₃O_7-x相中微细分散有1μm以下左右的Dy₂BaCuO₅相的组织。再有，DyBa₂Cu₃O_7-x相的c轴与棒表面的平面法线及板的法线方向对应。

这些板状材料的表面上，通过银飞溅形成大约2μm的保护膜后，如图22中记载的用银膏状物与150mm×7mm×5mm银的常规导体相对的两面电连接，然后在大约1.3×10²Pa的减压、900℃下加热1小时，使得银膏状物中的银粒子与棒状材料表面的银镀膜及常导银导体烧结。再后，用时6小时从室温升温至600℃，保温1小时后，用时2小时降温至450℃，再后用时60小时降温至380℃，用时12小时冷却至室温，进行氧气退火处理，制作低电阻复合导体。

将述制成的各低电阻复合导体浸入液态氮中，测定其在77K下的电阻，计算表观电阻率时，为0.6×10^-9Ωm，与仅为银常规导体时的电阻率为2.6×10^-9Ωm相比，显示出了充分低的数值。

(实施例14)

除加入15％质量的银粉，再将Y₂O₃改为Gd₂O₃之外，根据实施例11中所述同样的方法，制作圆盘状成形体。

在含0.1原子％氧元素的氮气气氛中用时8小时升温至1150℃，保温1小时。然后，用Sm系的晶种，在1040℃盘面法线与c轴几乎一致那样配置晶种。用时30分钟降温到1005℃，用时220小时缓慢冷却至970℃，进行晶体生长。接着用时20小时冷却至室温。

将所得的添加了银的Gd系材料切割为厚度1.0mm，制作30mm×2.5mm×1.5mm的棒状材料。

这样所得的材料，具有单晶体状的GdBa₂Cu₃O_7-x相中微细分散有1μm以下左右的Gd₂BaCuO₅相的组织。GdBa₂Cu₃O_7-x相的c轴与棒最宽的平面的法线方向对应。

这些板状材料的表面上，通过银飞溅形成大约2μm的保护膜后，用时6小时从室温升温至600℃，保温1小时后，用时2小时降温至450℃，再后用时60小时降温至380℃，用时12小时冷却至室温，进行氧气退火处理。

接着如图23所示，用焊锡将以2块厚度2mm的不锈钢板22强化的常导铜导体与超导体连接，制造低电阻复合导体。

上述完成的低电阻导体在液态氮中冷却，测定其在液态氮温度(77K)下的电阻，计算表观电阻率时，为0.59×10^-9Ωm，与仅为铜常规导体时的电阻率为2.5×10^-9Ωm相比，显示出了充分低的数值。

(实施例15)

将实施例12中制作的低电阻复合导体作为2根电线，安装在已有的直冷式超导磁体的电流导线上。安装的场所是已有的Bi系电线的低温一端，取下已有铜制的导线的一部分后，进行安装。

为产生10T的磁场，连续通70安培的电流，比较因有无低电阻导体超导磁体的到达冷却温度。未插入低电阻复合导体的状态中，到达温度为4.5K，与此相对插入低电阻导体时到达4.1K。

从这一结果可以看出，上述低电阻复合导体具有电流导线的功能，可以提高直冷式磁体的性能。

综上所述，本发明提供一种实质上比铜的电阻率小的低电阻导体及其制造方法和使用其的各种电气设备，其工业效果极大。

Claims (40)

1.一种低电阻导体的制造方法，其特征在于，使常导体介于其间地配置多个超导体，根据需要进行加压、连接处理。

2.如权利要求1中所述的低电阻导体制造方法，其中，使用焊锡连接上述超导体。

3.一种低电阻导体的制造方法，其特征在于，使常导体介于其间地配置多个超导体，根据需要加压后，在减压气氛或真空中进行热处理。

4.如权利要求1或3中所述的低电阻导体制造方法，其中，将上述超导体用铜、铜合金、银、银合金、金、金合金、铝及铝合金的膏状物或薄片连接后，进行热处理。

5.如权利要求1～4中任意一项所述的低电阻导体制造方法，其中，在上述超导体表面形成铜、铜合金、银、银合金、金、金合金、铝及铝合金的覆盖层。

6.一种通电用部件或电线，其特征在于，至少一部分上配设用如权利要求1～5中任意一项记载的低电阻导体制造方法制造的低电阻导体。

7.如权利要求6中所述的通电用部件或电线，其中，上述低电阻导体两端部连接由铜、铝、金、银或其合金所构成的电极。

8.一种供电用电缆，其特征在于，至少一部分上配设如权利要求6或7中所述的通电用部件或电线。

9.一种供电用电缆，其特征在于，在2层或以上的多层管的一个空间中心配设如权利要求6或7中所述的通电用部件或电线，在其周围设置流动冷却介质的空间的同时，在外周侧设置隔热层。

10.如权利要求8中所述的供电用电缆，其中，将与上述通电用部件或电线连接的电极之间电连接，同时将该连接电极部分用真空隔热层覆盖。

11.一种线圈，其特征在于，该线圈是将用如权利要求1～5中任意一项所述的低电阻导体制造方法制造的低电阻导体卷绕而形成的。

12.如权利要求11中所述的线圈，其中，与上述卷绕的低电阻导体的通电方向垂直的面的横截面面积，内周部分较外周部分大。

13.如权利要求11中所述的线圈，其中，上述卷绕的低电阻导体的超导体，是由具有不同的稀土组合的超导体组合而成的。

14.如权利要求11～13中任意一项所述的线圈，其特征在于，将上述卷绕的低电阻导体的间隙作为冷却介质通路。

15.如权利要求11～14中任意一项所述的线圈，其中，将上述卷绕的低电阻导体，用树脂和/或纤维强化塑料进行增强。

16.一种磁场发生装置，其特征在于，使用如权利要求11～15中任意一项所述的线圈。

17.一种变压器，其特征在于，至少二次侧使用如权利要求11～15中任意一项所述的线圈。

18.一种交流电源，其特征在于，至少二次侧使用如权利要求11～15中任意一项所述的线圈。

19.一种使用超导体的低电阻复合导体，该低电阻复合导体为在常规导体表面的一部分或全部上连接至少1个超导体而成的复合超导体，其特征在于，该复合导体在该超导体的超导转变温度以下的表观电阻率比同一条件下铜的电阻率低。

20.一种低电阻复合导体，该低电阻复合导体是在常规导体表面的一部分或全部上至少连接1个超导体而成的复合超导体，其特征在于，该复合导体在77K温度以下的表观电阻率比同一条件下铜的电阻率低。

21.如权利要求19或20中所述的使用超导体的低电阻复合导体，其中，上述常规导体为金属。

22.如权利要求21中所述的使用超导体的低电阻复合导体，其中，上述金属为铜、铜合金、银、银合金、金、金合金、铝及铝合金的1种或1种以上。

23.如权利要求19或20中所述的使用超导体的低电阻复合导体，其中，上述低电阻复合导体的超导体的一部分或全部为块状超导体。

24.如权利要求23中所述的使用超导体的低电阻复合导体，其中，上述块状超导体的一部分或全部为REBa₂Cu₃O_7-x系超导体(其中，RE是包含Y的稀土元素的一种或其组合)。

25.如权利要求24中所述的使用超导体的低电阻复合导体，其中，上述块状超导体的一部分或全部的纵向在超导体的结晶学的方位上与c轴垂直。

26.如权利要求19～25中任意一项所述的使用超导体的低电阻复合导体，其中，上述低电阻复合导体的常规导体或超导体的至少一方为棒状或板状。

27.如权利要求19或20中所述的使用超导体的低电阻复合导体，其中，上述连接的一部分或全部为常规导电连接。

28.如权利要求27中所述的使用超导体的低电阻复合导体，其中，上述超导体或常规导体的至少一方的一部分或全部具有平面，在该平面内超导体及常规导体常规导电连接。

29.如权利要求27或28中所述的使用超导体的低电阻复合导体，其中，上述常规导电连接的一部分或全部为，使用与上述常规导体同类或不同的常规导体。

30.如权利要求27～29中任意一项所述的使用超导体的低电阻复合导体，其中，上述常规导电连接的一部分或全部为介在有金属。

31.如权利要求30中所述的使用超导体的低电阻复合导体，其中，上述金属为铜、铜合金、银、银合金、金、金合金、铝及铝合金的1种或1种以上。

32.如权利要求27～31中任意一项所述的使用超导体的低电阻复合导体，其中，上述连接部的厚度为100μm或以下。

33.如权利要求19～32中任意一项所述的使用超导体的低电阻复合导体，其中，上述超导体的纵向的一部分或全部为通电方向。

34.一种低电阻复合导体的制造方法，其特征在于，常规导体表面的一部分或全部上通过将常规导体介在其间地配置超导体，根据需要加压后，进行连接处理。

35.如权利要求34中所述的低电阻复合导体的制造方法，其中，上述常规导体为焊锡。

36.一种低电阻复合导体的制造方法，其特征在于，在常规导体表面的一部分或全部上通过将常规导体介在其间地配置超导体，根据需要加压后，在减压气氛或真空中进行热处理。

37.如权利要求34或36中所述的低电阻复合导体的制造方法，其中，上述常规导体为铜、铜合金、银、银合金、金、金合金、铝及铝合金的膏状物或薄片。

38.如权利要求34～37中任意一项所述的低电阻复合导体的制造方法，其中，在上述超导体表面上形成有铜、铜合金、银、银合金、金、金合金、铝及铝合金的一种或一种以上的覆盖层。

39.一种通电通用部件或电线，其特征在于，至少一部分地配设19～32中任意一项所述的低电阻复合导体。

40.一种超导变压器或磁场发生装置，其特征在于，具有如权利要求39中所述的通电用部件或电线。

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