JP2001217470A - 高温超電導体素子その製造方法 - Google Patents
高温超電導体素子その製造方法Info
- Publication number
- JP2001217470A JP2001217470A JP2000368367A JP2000368367A JP2001217470A JP 2001217470 A JP2001217470 A JP 2001217470A JP 2000368367 A JP2000368367 A JP 2000368367A JP 2000368367 A JP2000368367 A JP 2000368367A JP 2001217470 A JP2001217470 A JP 2001217470A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- superconductor
- bypass
- layer
- contact
- forming layer
- Prior art date
- 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.)
- Pending
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N60/00—Superconducting devices
- H10N60/20—Permanent superconducting devices
- H10N60/203—Permanent superconducting devices comprising high-Tc ceramic materials
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N60/00—Superconducting devices
- H10N60/30—Devices switchable between superconducting and normal states
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (AREA)
- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
- Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ホットスポットを防止する高温超電導体素
子。 【解決手段】 高温超電導体(1)と電気的バイパス(2)と
の間に接触形成層(4)が設けられ、この接触形成層(4)
は、異方性の電気伝導率を有する。このため、主電流方
向(3)でアドミタンスが増加することなく、超電導体(1)
とバイパス(2)との間の低接触抵抗が保証される。この
異方性は、接触形成層(4)の不連続面により生じる。例
えば、接触形成層(4)内の相互に接続されない領域(41)
に分けることによる接触形成層(4)内の不連続面により
生じる。さらに、本発明の素子の２段階の製造方法が示
される。最初に、共焼結又は焼結後プロセスにより、接
触形成層(4)を超電導体(1)に適用し、次に、中間層(5)
によりバイパス(2)に接合又は半田付けされる。
子。 【解決手段】 高温超電導体(1)と電気的バイパス(2)と
の間に接触形成層(4)が設けられ、この接触形成層(4)
は、異方性の電気伝導率を有する。このため、主電流方
向(3)でアドミタンスが増加することなく、超電導体(1)
とバイパス(2)との間の低接触抵抗が保証される。この
異方性は、接触形成層(4)の不連続面により生じる。例
えば、接触形成層(4)内の相互に接続されない領域(41)
に分けることによる接触形成層(4)内の不連続面により
生じる。さらに、本発明の素子の２段階の製造方法が示
される。最初に、共焼結又は焼結後プロセスにより、接
触形成層(4)を超電導体(1)に適用し、次に、中間層(5)
によりバイパス(2)に接合又は半田付けされる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高温超電導体の分
野に関する。本発明は、請求項１の前提部に記載された
高温超電導体素子と、請求項８の前提部に記載された高
温超電導体素子の製造方法に関する。
野に関する。本発明は、請求項１の前提部に記載された
高温超電導体素子と、請求項８の前提部に記載された高
温超電導体素子の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】高温超電導体が高電力レベルで使用され
るきと、所謂ホットスポットの問題を解決する必要があ
る。超電導体で避けることのできない材料の不均一によ
り、又は局所的熱変動のため、臨界電流密度は超電導体
全体について一定ではない。その結果、例えば短絡の結
果として、故障電流の初期の増加により、超電導体の最
も弱いポイントで、まず電流密度が局所的臨界電流密度
を超える。従って、超電導体のこのポイントで電圧降下
が強まり始める。プロセス中に、抵抗性の熱が生じ、そ
れが超電導体の小さな領域を加熱し、超電導体が局所的
に破壊する。ホットスポットが生じ、それにより最終的
には、超電導体が破壊する。
るきと、所謂ホットスポットの問題を解決する必要があ
る。超電導体で避けることのできない材料の不均一によ
り、又は局所的熱変動のため、臨界電流密度は超電導体
全体について一定ではない。その結果、例えば短絡の結
果として、故障電流の初期の増加により、超電導体の最
も弱いポイントで、まず電流密度が局所的臨界電流密度
を超える。従って、超電導体のこのポイントで電圧降下
が強まり始める。プロセス中に、抵抗性の熱が生じ、そ
れが超電導体の小さな領域を加熱し、超電導体が局所的
に破壊する。ホットスポットが生じ、それにより最終的
には、超電導体が破壊する。
【０００３】最初の対策は、電気的バイパスにより提供
され、この電気的バイパスは高温の超電導体の全長と電
気的に接触し、任意のおこり得るホットスポットと平行
に接続される。電気的バイパスは、別の電流経路を示
し、それにより、短絡回路電流はホットスポットを迂回
することができ、それにより電圧分布が一様になる。
され、この電気的バイパスは高温の超電導体の全長と電
気的に接触し、任意のおこり得るホットスポットと平行
に接続される。電気的バイパスは、別の電流経路を示
し、それにより、短絡回路電流はホットスポットを迂回
することができ、それにより電圧分布が一様になる。
【０００４】超電導体をホットスポットから効率的に保
護するために、バイパス層はある最小の導電率を有する
必要がある。しかし、超電導体を電流リミッターで使用
すると、必要な制限する特性を保証するためには、特定
の最小合計バイパス抵抗が必要である。それゆえ、電流
リミッターの伝導体長さが過度に長くなるのを防ぐに
は、単位長さ当たりのバイパス抵抗は、小さすぎてはい
けない。それゆえ、バイパスは伝導が良すぎてはならな
い、又は断面は適度に小さくなければならない。
護するために、バイパス層はある最小の導電率を有する
必要がある。しかし、超電導体を電流リミッターで使用
すると、必要な制限する特性を保証するためには、特定
の最小合計バイパス抵抗が必要である。それゆえ、電流
リミッターの伝導体長さが過度に長くなるのを防ぐに
は、単位長さ当たりのバイパス抵抗は、小さすぎてはい
けない。それゆえ、バイパスは伝導が良すぎてはならな
い、又は断面は適度に小さくなければならない。
【０００５】EP 0 911 889 A2は、１ＭＷを超える電力
レベルの電流リミッターのホットスポットを防止するこ
とを目的とする。この目的のために提案された素子は、
主表面により、２つの通常の導電性バイパスと接触する
超電導体層を備える。貴金属ではない第１バイパス層
は、鉄鋼でできていて、同時にヒートシンクとしても使
用される。貴金属を含む第２バイパス層は、銀又は銀合
金でできていて、その上に鉄鋼層が半田付けされる。合
計のバイパス抵抗が小さすぎないようにするため、第２
バイパス層は、出来るだけ薄くする必要がある、又は合
金にガリウム又は鉛を添加することにより抵抗を増加す
る必要がある。
レベルの電流リミッターのホットスポットを防止するこ
とを目的とする。この目的のために提案された素子は、
主表面により、２つの通常の導電性バイパスと接触する
超電導体層を備える。貴金属ではない第１バイパス層
は、鉄鋼でできていて、同時にヒートシンクとしても使
用される。貴金属を含む第２バイパス層は、銀又は銀合
金でできていて、その上に鉄鋼層が半田付けされる。合
計のバイパス抵抗が小さすぎないようにするため、第２
バイパス層は、出来るだけ薄くする必要がある、又は合
金にガリウム又は鉛を添加することにより抵抗を増加す
る必要がある。
【０００６】更に、DE-A 196 34 424 A1は、高温超電導
体とバイパス層からなる複合伝導体を製造する方法を開
示する。この場合、銀箔が不活性粉末層に適用され、所
謂グリーンシートにより覆われる。これは、高温超電導
体のベース材料としての酸化セラミック粉末と、有機結
合剤を含む。次に、この層は融解処理される、即ち結合
剤が燃焼され、粉末が部分的に融解される。プロセス中
に、液体の高温超電導体中に銀が部分的に溶解され、銀
層の厚さが制御できずに減少する。この結果、銀層と超
電導体層の間に、７７Ｋにおいて１μΩｃｍ2より小さ
い優れた接触抵抗が出来る。繊維複合材料で出来た少な
くとも１つの層が適用され、機械的強度を与える。
体とバイパス層からなる複合伝導体を製造する方法を開
示する。この場合、銀箔が不活性粉末層に適用され、所
謂グリーンシートにより覆われる。これは、高温超電導
体のベース材料としての酸化セラミック粉末と、有機結
合剤を含む。次に、この層は融解処理される、即ち結合
剤が燃焼され、粉末が部分的に融解される。プロセス中
に、液体の高温超電導体中に銀が部分的に溶解され、銀
層の厚さが制御できずに減少する。この結果、銀層と超
電導体層の間に、７７Ｋにおいて１μΩｃｍ2より小さ
い優れた接触抵抗が出来る。繊維複合材料で出来た少な
くとも１つの層が適用され、機械的強度を与える。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、明細
書の初めに述べた、高温超電導体素子において、プロセ
ス中で素子の導電性を著しく増加させずに、電気的バイ
パスと超電導体の間の接触を改善することである。この
目的は、請求項１に記載した高温超電導体素子により達
成される。また請求項８に記載した高温超電導体素子の
製造方法により達成される。
書の初めに述べた、高温超電導体素子において、プロセ
ス中で素子の導電性を著しく増加させずに、電気的バイ
パスと超電導体の間の接触を改善することである。この
目的は、請求項１に記載した高温超電導体素子により達
成される。また請求項８に記載した高温超電導体素子の
製造方法により達成される。
【０００８】
【課題を解決するための手段】請求項１は、高温超電導
体(1)と、前記高温超電導体(1)に電気的接触する電気的
バイパス(2)とを有し、電流が主電流方向(3)に流れる高
温超電導体素子において、前記高温超電導体(1)と前記
電気的バイパス(2)との間に接触形成層(4)が設けられ、
この接触形成層(4)は、異方性の電気伝導率を有し、電
気伝導率が主電流方向(3)で小さくなることを特徴とす
る素子である。請求項８は、請求項１の高温超電導体素
子を製造する方法において、第１ステップで、電気伝導
率が主電流方向(3)で小さい接触形成層(4)を高温超電導
体(1)に適用し、第２ステップで、電気的バイパス(2)を
前記接触形成層(4)と接触させることを特徴とする方法
である。
体(1)と、前記高温超電導体(1)に電気的接触する電気的
バイパス(2)とを有し、電流が主電流方向(3)に流れる高
温超電導体素子において、前記高温超電導体(1)と前記
電気的バイパス(2)との間に接触形成層(4)が設けられ、
この接触形成層(4)は、異方性の電気伝導率を有し、電
気伝導率が主電流方向(3)で小さくなることを特徴とす
る素子である。請求項８は、請求項１の高温超電導体素
子を製造する方法において、第１ステップで、電気伝導
率が主電流方向(3)で小さい接触形成層(4)を高温超電導
体(1)に適用し、第２ステップで、電気的バイパス(2)を
前記接触形成層(4)と接触させることを特徴とする方法
である。
【０００９】本発明の本質は、接触形成層により、電気
的バイパスを超電導体に結合し、この接触形成層は、異
方性の導電率を有し、導電率は主電流方向に直角な方
向、即ち素子の伝導体に直角な方向に特に優れているこ
とである。これにより、バイパスと接触形成層の合計の
抵抗を減少させることなく、電流が超電導体からバイパ
スへ流れることが出来る。
的バイパスを超電導体に結合し、この接触形成層は、異
方性の導電率を有し、導電率は主電流方向に直角な方
向、即ち素子の伝導体に直角な方向に特に優れているこ
とである。これにより、バイパスと接触形成層の合計の
抵抗を減少させることなく、電流が超電導体からバイパ
スへ流れることが出来る。
【００１０】本発明の第１の実施例では、導電率の異方
性は、接触形成層が連続でないようにする、即ち主の電
流方向に対して横方向に走る不連続面により遮られ、例
えば多数のストリップに分けることにより、達成され
る。本発明の第２の実施例によれば、接触形成層は、相
互に接続されていない個々の島の幾分か均一な分布であ
る。
性は、接触形成層が連続でないようにする、即ち主の電
流方向に対して横方向に走る不連続面により遮られ、例
えば多数のストリップに分けることにより、達成され
る。本発明の第２の実施例によれば、接触形成層は、相
互に接続されていない個々の島の幾分か均一な分布であ
る。
【００１１】前記２つの実施例は、接触形成層の厚さ
が、主電流方向の導電率に影響を与えず、従って非常に
良い等方性の伝導体で作ることが出来るという利点があ
る。その結果、接触形成層の材料として、銀又は金を選
択することが出来、この材料は、焼結又は熱処理プロセ
スで、特性に悪影響を与えずに、超電導体と低抵抗接触
を形成することが出来る。第３の実施例では、接触形成
層と電気的バイパスとの間に、別の連続中間層が設けら
れる。
が、主電流方向の導電率に影響を与えず、従って非常に
良い等方性の伝導体で作ることが出来るという利点があ
る。その結果、接触形成層の材料として、銀又は金を選
択することが出来、この材料は、焼結又は熱処理プロセ
スで、特性に悪影響を与えずに、超電導体と低抵抗接触
を形成することが出来る。第３の実施例では、接触形成
層と電気的バイパスとの間に、別の連続中間層が設けら
れる。
【００１２】本発明方法の利点は、接触形成層の作成
が、電気的バイパスを適用するプロセスと分けられてい
ることである。超電導体と接触形成層の間に良い接触抵
抗を達成するのに適した共焼結又は焼結後プロセスが、
前もって行われ、バイパスの電気的特性に悪影響を与え
ることはない。別の有利な実施例は、従属する請求項か
ら明らかである。
が、電気的バイパスを適用するプロセスと分けられてい
ることである。超電導体と接触形成層の間に良い接触抵
抗を達成するのに適した共焼結又は焼結後プロセスが、
前もって行われ、バイパスの電気的特性に悪影響を与え
ることはない。別の有利な実施例は、従属する請求項か
ら明らかである。
【００１３】
【発明の実施の形態及び実施例】次に、説明のための実
施例により、添付の図面を参照して、本発明をより詳し
く説明する。この図において、縮尺は同一でない。
施例により、添付の図面を参照して、本発明をより詳し
く説明する。この図において、縮尺は同一でない。
【００１４】図１に本発明の第1実施例による高温超電
導体を示し、図２に第２実施例による高温超電導体を示
す。図１と図２において、後ろ半分は完全な素子を示
し、前部分は本発明による第１処理ステップ後の状態に
対応する。図面に使用する参照番号は、図面の簡単な説
明の符号の説明による。原則として、同一の部分は同じ
参照番号を付ける。
導体を示し、図２に第２実施例による高温超電導体を示
す。図１と図２において、後ろ半分は完全な素子を示
し、前部分は本発明による第１処理ステップ後の状態に
対応する。図面に使用する参照番号は、図面の簡単な説
明の符号の説明による。原則として、同一の部分は同じ
参照番号を付ける。
【００１５】初めに記載した種類の超電導電流リミッタ
ーに使用される、図面に示す高温超電導体素子と、この
素子に関する以下の記載では、平らな外形として記載す
る。超電導中空シリンダーの半径方向には、類似した層
の順番が使用される。しかし、本発明は前記外形に限定
されるものではなく、超電導コアが電気的バイパスに囲
まれたワイヤー又はフィラメントに同様に使用すること
が出来る。同様に、本発明による素子は、電流リミッタ
ーの使用に限定されず、変圧器又はケーブルに使用する
ことも出来る。
ーに使用される、図面に示す高温超電導体素子と、この
素子に関する以下の記載では、平らな外形として記載す
る。超電導中空シリンダーの半径方向には、類似した層
の順番が使用される。しかし、本発明は前記外形に限定
されるものではなく、超電導コアが電気的バイパスに囲
まれたワイヤー又はフィラメントに同様に使用すること
が出来る。同様に、本発明による素子は、電流リミッタ
ーの使用に限定されず、変圧器又はケーブルに使用する
ことも出来る。
【００１６】図１に示す、本発明の第1実施例による高
温超電導体には、超電導層1と、超電導層1と電気的接触
をする電気的バイパス2が示され、超電導層1と電気的バ
イパス2を備える複合伝導体を通って電流が流れ、主電
流方向は3である。超電導体とバイパスの間に、接触形
成層4が設けられ、この接触形成層4が、セラミックの高
温超電導層1への電気的接触を保証し、また異方性の導
電率により特徴付けられる。接触形成層4とバイパス2の
間に、別の中間層5が位置しても良く、これがバイパス
を機械的に固定し、電気的接触させるのに使用される。
温超電導体には、超電導層1と、超電導層1と電気的接触
をする電気的バイパス2が示され、超電導層1と電気的バ
イパス2を備える複合伝導体を通って電流が流れ、主電
流方向は3である。超電導体とバイパスの間に、接触形
成層4が設けられ、この接触形成層4が、セラミックの高
温超電導層1への電気的接触を保証し、また異方性の導
電率により特徴付けられる。接触形成層4とバイパス2の
間に、別の中間層5が位置しても良く、これがバイパス
を機械的に固定し、電気的接触させるのに使用される。
【００１７】接触形成層4は、超電導体1と、電気的バイ
パス2の間の低接触抵抗を保証する。これにより、超電
導体が加熱され始め局所的に抵抗を形成し始めると直ぐ
に、何の問題もなく、電流がバイパス層へ流れる。可能
性のあるホットスポットと平行なバイパスを通る電流経
路により、超電導体内のエネルギー散逸は、すぐに減少
する。本発明によれば、接触形成層4は、異方性の導電
率を有し、それ自身でバイパスを形成することはない。
それ自身でバイパスを形成すると、実際のバイパス2に
匹敵し、全体の導電率が上がるのを制御できなくなる。
接触形成層4の導電率は、図１の伝導体面に直角な方向
に比較して、主電流の方向3で非常に小さくなる。
パス2の間の低接触抵抗を保証する。これにより、超電
導体が加熱され始め局所的に抵抗を形成し始めると直ぐ
に、何の問題もなく、電流がバイパス層へ流れる。可能
性のあるホットスポットと平行なバイパスを通る電流経
路により、超電導体内のエネルギー散逸は、すぐに減少
する。本発明によれば、接触形成層4は、異方性の導電
率を有し、それ自身でバイパスを形成することはない。
それ自身でバイパスを形成すると、実際のバイパス2に
匹敵し、全体の導電率が上がるのを制御できなくなる。
接触形成層4の導電率は、図１の伝導体面に直角な方向
に比較して、主電流の方向3で非常に小さくなる。
【００１８】接触形成層4の導電率の異方性は、例えば
グラファイトの場合のように使用される材料の固有の特
性であっても良い。主電流の方向3の要求される高抵抗
は、また接触形成層4の形状的な構成により達成されて
もよい。これは、接触形成層4が連続層を形成しないよ
うにする、即ち超電導体1を完全には覆わないようにす
ることにより、最も容易に達成される。接触形成層4
は、不連続面40によりある程度規則的な間隔で中断され
る。この不連続面40は、主電流の方向3にほぼ直角に走
る。図２では、不連続面は相互に接続され、接触形成層
4は個々の領域即ち島41に分かれ、これらは相互に接続
していない。
グラファイトの場合のように使用される材料の固有の特
性であっても良い。主電流の方向3の要求される高抵抗
は、また接触形成層4の形状的な構成により達成されて
もよい。これは、接触形成層4が連続層を形成しないよ
うにする、即ち超電導体1を完全には覆わないようにす
ることにより、最も容易に達成される。接触形成層4
は、不連続面40によりある程度規則的な間隔で中断され
る。この不連続面40は、主電流の方向3にほぼ直角に走
る。図２では、不連続面は相互に接続され、接触形成層
4は個々の領域即ち島41に分かれ、これらは相互に接続
していない。
【００１９】バイパス2を固定し、接触する超電導体と
バイパス層の表面のでこぼこを補償するため、中間層5
が使用される。この第２層である中間層5は、低融点半
田又は導電性プラスチック、例えば導電性粒子を強化し
たエポキシ樹脂で出来ている。超電導体セラミックとバ
イパスの間の接触抵抗の要求品質は、接触形成層4の材
料が超電導体1に部分的に溶解するプロセス、又はその
中に拡散するかその中に成長するプロセスにより可能に
されるのが好ましい。このような処理の間、銀、金又は
それらの合金等の貴金属のみが、超電導体1を劣化させ
ない。接触形成層4を使用せず、中間層5の手段によりバ
イパス2を直接適用すると、セラミックの超電導体1の表
面の性質により、良好な接触がえられない。
バイパス層の表面のでこぼこを補償するため、中間層5
が使用される。この第２層である中間層5は、低融点半
田又は導電性プラスチック、例えば導電性粒子を強化し
たエポキシ樹脂で出来ている。超電導体セラミックとバ
イパスの間の接触抵抗の要求品質は、接触形成層4の材
料が超電導体1に部分的に溶解するプロセス、又はその
中に拡散するかその中に成長するプロセスにより可能に
されるのが好ましい。このような処理の間、銀、金又は
それらの合金等の貴金属のみが、超電導体1を劣化させ
ない。接触形成層4を使用せず、中間層5の手段によりバ
イパス2を直接適用すると、セラミックの超電導体1の表
面の性質により、良好な接触がえられない。
【００２０】ホットスポットの基本的問題と同様に、こ
こに提案する解決策は、特定の高温超電導体の種類、及
び／又はそれを製造する特定の方法に限定されない。融
解処理したＢｉ2Ｓｒ2ＣａＣｕ2Ｏ8を使用するこのリミ
ッターの用途において、本発明の素子では、層の厚さは
50〜1000μｍ、中間層5の厚さは10〜100μｍ、接触層4
の厚さは1〜20μｍが好ましい。接触層4の個々の領域を
分離する不連続面40は、典型的には幅10〜50μｍであ
る。島41の大きさは、1000μｍより小さく、島間の距離
は島の大きさと同じオーダーが好ましい。六角形に配列
された円形の島41を想定すると、パーコレーションの限
度はカバー割合90％で起こり、これを超えないほうが良
い。室温で10μΩｃｍを超える抵抗率を有する鉄鋼又は
ニッケルベースの金属合金は、通常は導電性のバイパス
2に適している。その結果、超電導体1とバイパス2の間
の接触抵抗は、1μΩｃｍ2より小さい。
こに提案する解決策は、特定の高温超電導体の種類、及
び／又はそれを製造する特定の方法に限定されない。融
解処理したＢｉ2Ｓｒ2ＣａＣｕ2Ｏ8を使用するこのリミ
ッターの用途において、本発明の素子では、層の厚さは
50〜1000μｍ、中間層5の厚さは10〜100μｍ、接触層4
の厚さは1〜20μｍが好ましい。接触層4の個々の領域を
分離する不連続面40は、典型的には幅10〜50μｍであ
る。島41の大きさは、1000μｍより小さく、島間の距離
は島の大きさと同じオーダーが好ましい。六角形に配列
された円形の島41を想定すると、パーコレーションの限
度はカバー割合90％で起こり、これを超えないほうが良
い。室温で10μΩｃｍを超える抵抗率を有する鉄鋼又は
ニッケルベースの金属合金は、通常は導電性のバイパス
2に適している。その結果、超電導体1とバイパス2の間
の接触抵抗は、1μΩｃｍ2より小さい。
【００２１】上述した高温超電導体素子を製造する本発
明方法は、少なくとも２つの別のステップを備える。第
１に、超電導体1に第１接触形成層4が適用され、次に可
能であれば中間層5の手段により、バイパス2が、超電導
体1と電気的機械的に接触するように固定される。図１
と２において、前半分は第１ステップ後に作成された素
子を示す。低接触抵抗を保証するための接触形成層4の
作成は、金属のバイパス2が酸化される800〜900℃の高
い処理温度で行われるのが好ましい。本発明によれば、
バイパス2が固定されるときには、第１ステップは既に
完了していて、このプロセスは100〜300℃の比較的低い
温度で行われる。前に設定されたバイパス2と超電導体1
の電気的特性は、第２の接触形成プロセスには影響され
ない。第１ステップの接触形成層4の作成は、共焼結又
は焼結後方法により実行することが出来る。
明方法は、少なくとも２つの別のステップを備える。第
１に、超電導体1に第１接触形成層4が適用され、次に可
能であれば中間層5の手段により、バイパス2が、超電導
体1と電気的機械的に接触するように固定される。図１
と２において、前半分は第１ステップ後に作成された素
子を示す。低接触抵抗を保証するための接触形成層4の
作成は、金属のバイパス2が酸化される800〜900℃の高
い処理温度で行われるのが好ましい。本発明によれば、
バイパス2が固定されるときには、第１ステップは既に
完了していて、このプロセスは100〜300℃の比較的低い
温度で行われる。前に設定されたバイパス2と超電導体1
の電気的特性は、第２の接触形成プロセスには影響され
ない。第１ステップの接触形成層4の作成は、共焼結又
は焼結後方法により実行することが出来る。
【００２２】もし、超電導体1が所謂グリーンシートの
部分的融解の手段により製造されるなら、接触形成層4
は超電導体1と同時に形成されても良い。この目的のた
め、薄い銀箔又は孔のある銀箔がグリーンシートの上に
置かれるか、又はその上に銀粉末が噴霧されるか、又は
スクリーンの手段によりグリーンシート上に均一に分布
される。いったん、約900℃で焼結プロセスを行うと、
不連続層、又は島の幾分か均一な分布が、超電導体1の
上に残る。これの代りとして、グリーンシート内の３次
元架橋構造として、銀を適当な濃度で含ませることも出
来る。焼結プロセスでグリーンシートの体積が減少した
後、銀の網目の断面がセラミックの表面に現れ、超電導
体と低抵抗の接触を行うことが出来る。
部分的融解の手段により製造されるなら、接触形成層4
は超電導体1と同時に形成されても良い。この目的のた
め、薄い銀箔又は孔のある銀箔がグリーンシートの上に
置かれるか、又はその上に銀粉末が噴霧されるか、又は
スクリーンの手段によりグリーンシート上に均一に分布
される。いったん、約900℃で焼結プロセスを行うと、
不連続層、又は島の幾分か均一な分布が、超電導体1の
上に残る。これの代りとして、グリーンシート内の３次
元架橋構造として、銀を適当な濃度で含ませることも出
来る。焼結プロセスでグリーンシートの体積が減少した
後、銀の網目の断面がセラミックの表面に現れ、超電導
体と低抵抗の接触を行うことが出来る。
【００２３】他の共焼結方法では、部分的融解プロセス
で上にグリーンシートを載せる銀基板（図示せず）が、
接触するため使用される。この基板は、導電性が過大な
ので、通常は焼結プロセス後に除去されるものである
が、この目的のためには、電気化学的エッチング処理の
手段により、薄くするする必要がある。
で上にグリーンシートを載せる銀基板（図示せず）が、
接触するため使用される。この基板は、導電性が過大な
ので、通常は焼結プロセス後に除去されるものである
が、この目的のためには、電気化学的エッチング処理の
手段により、薄くするする必要がある。
【００２４】所謂焼結後プロセスでは、すでに焼結され
た超電導体1に、接触形成層4がシート又は粉末として、
適用される。銀粒子を有機結合剤に懸濁し、これを超電
導体上に刷毛塗り又は噴霧し、又はシートポーリング(s
heet pouring)方法で分布させることも出来る。更に、
電解めっき、プラズマ又は火炎溶射、又は真空方法（化
学蒸着（ＣＶＤ）、カソードスパッタリング、又は電子
ビーム蒸着（クラスター蒸着）が、純度の高い銀層を適
用するのに適している。この後、850℃までで熱処理
（後アニーリング）が行われ、その結果超電導体1との
優れた電気的接触が得られる。
た超電導体1に、接触形成層4がシート又は粉末として、
適用される。銀粒子を有機結合剤に懸濁し、これを超電
導体上に刷毛塗り又は噴霧し、又はシートポーリング(s
heet pouring)方法で分布させることも出来る。更に、
電解めっき、プラズマ又は火炎溶射、又は真空方法（化
学蒸着（ＣＶＤ）、カソードスパッタリング、又は電子
ビーム蒸着（クラスター蒸着）が、純度の高い銀層を適
用するのに適している。この後、850℃までで熱処理
（後アニーリング）が行われ、その結果超電導体1との
優れた電気的接触が得られる。
【００２５】第２の処理ステップでは、バイパスが超電
導体と接触される。これは機械的に押し付け合うか、又
は第２の接触形成即ち中間層5により行われる。この目
的のために、半田付け又は接合方法を使用することが出
来、これは真空中で100〜300℃で１回の加熱処理（硬
化）が必要である。
導体と接触される。これは機械的に押し付け合うか、又
は第２の接触形成即ち中間層5により行われる。この目
的のために、半田付け又は接合方法を使用することが出
来、これは真空中で100〜300℃で１回の加熱処理（硬
化）が必要である。
【００２６】第１の方法（半田付け）では、バイパス2
に薄い半田層が適用され、次にそれが超電導体1と接触
される。第２の方法（接合）では、銀粒子を有するエポ
キシ樹脂等の導電性プラスチックを使用して、これらを
接合する。樹脂が噴霧されるか、又は塗布されてスクリ
ーン印刷方法を使用して均一に分布される。バイパス層
には又、錫、銀、又は金層を前コーティングすることも
出来る。
に薄い半田層が適用され、次にそれが超電導体1と接触
される。第２の方法（接合）では、銀粒子を有するエポ
キシ樹脂等の導電性プラスチックを使用して、これらを
接合する。樹脂が噴霧されるか、又は塗布されてスクリ
ーン印刷方法を使用して均一に分布される。バイパス層
には又、錫、銀、又は金層を前コーティングすることも
出来る。
【図１】 本発明の第１実施例による、高温半導体素子
の詳細を示す図である。
の詳細を示す図である。
【図２】 本発明の第２実施例による、高温半導体素子
の詳細を示す図である。
の詳細を示す図である。
1 超電導体 2 電気的バイパス 3 主電流の流れ方向 4 接触形成層 40 不連続面 41 島 5 中間層
Claims (10)
- 【請求項１】 高温超電導体(1)と、前記高温超電導体
(1)に電気的接触する電気的バイパス(2)とを有し、電流
が主電流方向(3)に流れる高温超電導体素子において、 前記高温超電導体(1)と前記電気的バイパス(2)との間に
接触形成層(4)が設けられ、この接触形成層(4)は、異方
性の電気伝導率を有し、電気伝導率が主電流方向(3)で
小さくなることを特徴とする素子。 - 【請求項２】 前記接触形成層(4)は、前記主電流方向
(3)に不連続であり、前記超電導体(1)を完全には覆わな
い請求項１に記載した素子。 - 【請求項３】 前記接触形成層(4)は、個々の島(41)か
らなる請求項１に記載した素子。 - 【請求項４】 前記接触形成層(4)は、前記超電導体(1)
の最大で90％を覆う請求項１に記載した素子。 - 【請求項５】 前記接触形成層(4)と前記バイパス(2)と
の間に、中間層(5)が設けられる請求項１乃至４の何れ
か１項に記載した素子。 - 【請求項６】 前記中間層(5)は、導電性プラスチック
又は半田を有する請求項５に記載した素子。 - 【請求項７】 前記接触形成層(4)は、銀又は銀合金か
らなる請求項１乃至６の何れか１項に記載した素子。 - 【請求項８】 請求項１の高温超電導体素子を製造する
方法において、 第１ステップで、電気伝導率が主電流方向(3)で小さい
接触形成層(4)を高温超電導体(1)に適用し、 第２ステップで、電気的バイパス(2)を前記接触形成層
(4)と接触させることを特徴とする方法。 - 【請求項９】 前記第１ステップは、共焼結プロセス又
は焼結後プロセスである請求項８に記載した方法。 - 【請求項１０】 前記第２ステップでは、前記電気的バ
イパス(2)が導電性プラスチックの手段により接合さ
れ、又は前記電気的バイパス(2)が半田付けされる請求
項８に記載した方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19957981A DE19957981A1 (de) | 1999-12-02 | 1999-12-02 | Hochtemperatursupraleiteranordnung und Verfahren zu deren Herstellung |
| DE19957981:4 | 1999-12-02 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001217470A true JP2001217470A (ja) | 2001-08-10 |
Family
ID=7931099
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000368367A Pending JP2001217470A (ja) | 1999-12-02 | 2000-12-04 | 高温超電導体素子その製造方法 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6475958B1 (ja) |
| EP (1) | EP1107322A3 (ja) |
| JP (1) | JP2001217470A (ja) |
| AU (1) | AU771181B2 (ja) |
| CA (1) | CA2326059A1 (ja) |
| DE (1) | DE19957981A1 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012161277A1 (ja) * | 2011-05-24 | 2012-11-29 | 古河電気工業株式会社 | 超電導限流器用の超電導素子、超電導限流器用の超電導素子の製造方法および超電導限流器 |
| JP2013008962A (ja) * | 2011-05-24 | 2013-01-10 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 超電導素子、超電導素子の製造方法および超電導限流器 |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10150233B4 (de) * | 2001-10-11 | 2009-01-29 | Sensitec Gmbh | Dünnschichtbauelement mit einer in einer ersten Ebene über einem Substrat befindlichen resistiven dünnen Schicht |
| DE10226393B4 (de) * | 2002-06-13 | 2004-07-01 | Siemens Ag | Strombegrenzereinrichtung vom resistiven Typ mit supraleitender Leiterbahn und Shuntteil |
| DE10226391A1 (de) * | 2002-06-13 | 2004-01-08 | Siemens Ag | Resistiver Strombegrenzer wenigstens einer supraleitenden Leiterbahn |
| US7481267B2 (en) * | 2003-06-26 | 2009-01-27 | The Regents Of The University Of California | Anisotropic thermal and electrical applications of composites of ceramics and carbon nanotubes |
| US7763343B2 (en) | 2005-03-31 | 2010-07-27 | American Superconductor Corporation | Mesh-type stabilizer for filamentary coated superconductors |
| JP5512542B2 (ja) | 2008-01-08 | 2014-06-04 | トレッドストーン テクノロジーズ インク． | 電気化学的用途のための高導電性表面 |
| US8271062B2 (en) * | 2009-04-27 | 2012-09-18 | Superpower, Inc. | Superconducting structure for a fault current-limiter |
| WO2011038406A2 (en) * | 2009-09-28 | 2011-03-31 | Treadstone Technologies, Inc. | Highly electrically conductive surfaces for electrochemical applications and methods to produce same |
| US9567681B2 (en) | 2013-02-12 | 2017-02-14 | Treadstone Technologies, Inc. | Corrosion resistant and electrically conductive surface of metallic components for electrolyzers |
| CN112575282B (zh) | 2015-04-15 | 2023-12-19 | 踏石科技有限公司 | 一种用于处理金属部件表面以达到较低的接触电阻的方法 |
| DE102018217612A1 (de) * | 2018-10-15 | 2020-04-16 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zur elektrischen Kontaktierung eines supraleitenden Bandleiters |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6453433A (en) * | 1987-03-27 | 1989-03-01 | Hitachi Ltd | Semiconductor integrated circuit |
| JPH10136561A (ja) * | 1996-08-26 | 1998-05-22 | Abb Res Ltd | 高温超電導体を有する電流制限器の製造方法及び電流制限器 |
| JPH11195332A (ja) * | 1997-10-24 | 1999-07-21 | Abb Res Ltd | 高温超電導体の構造 |
| JPH11204845A (ja) * | 1998-01-07 | 1999-07-30 | Toshiba Corp | 超電導限流素子 |
Family Cites Families (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3810494C2 (de) * | 1987-03-27 | 1998-08-20 | Hitachi Ltd | Integrierte Halbleiterschaltungseinrichtung mit supraleitender Schicht |
| US4994434A (en) * | 1988-02-08 | 1991-02-19 | Eastman Kodak Company | Method of forming a barrier layer arrangement for conductive layers on silicon substrates |
| US5079223A (en) * | 1988-12-19 | 1992-01-07 | Arch Development Corporation | Method of bonding metals to ceramics |
| DE4004908A1 (de) * | 1990-02-16 | 1991-08-22 | Daimler Benz Ag | Oxidkeramische streifenleiter auf metallischen baendern |
| US5379020A (en) * | 1993-06-04 | 1995-01-03 | Abb Research Ltd. | High-temperature superconductor and its use |
| DE4434819C5 (de) * | 1994-09-29 | 2004-05-27 | Abb Research Ltd. | Vorrichtung zur Strombegrenzung |
| US6034324A (en) * | 1995-09-12 | 2000-03-07 | Bwx Technology, Inc. | Modular high temperature superconducting down lead with safety lead |
| US5991647A (en) * | 1996-07-29 | 1999-11-23 | American Superconductor Corporation | Thermally shielded superconductor current lead |
| DE19856425A1 (de) * | 1997-12-08 | 1999-07-01 | Cryoelectra Ges Fuer Kryoelekt | Hochtemperatursupraleiter, Fehlerstrombegrenzer mit einem Hochtemperatursupraleiter und Stromversorgung, beispielsweise für einen HTSL-Magneten |
| WO1999033122A1 (de) * | 1997-12-19 | 1999-07-01 | Siemens Aktiengesellschaft | SUPRALEITERAUFBAU MIT HOCH-Tc-SUPRALEITERMATERIAL, VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG DES AUFBAUS SOWIE STROMBEGRENZEREINRICHTUNG MIT EINEM SOLCHEN AUFBAU |
| DE19836860A1 (de) * | 1998-08-14 | 2000-02-17 | Abb Research Ltd | Elektrisch stabilisierter Dünnschicht-Hochtemperatursupraleiter sowie Verfahren zur Herstellung eines solchen Verfahrens |
| DE10027243A1 (de) * | 2000-05-31 | 2001-12-06 | Abb Research Ltd | Hochtemperatursupraleiteranordnung |
-
1999
- 1999-12-02 DE DE19957981A patent/DE19957981A1/de not_active Ceased
-
2000
- 2000-11-08 EP EP00811047A patent/EP1107322A3/de not_active Withdrawn
- 2000-11-13 US US09/709,543 patent/US6475958B1/en not_active Expired - Fee Related
- 2000-11-15 CA CA002326059A patent/CA2326059A1/en not_active Abandoned
- 2000-11-24 AU AU71815/00A patent/AU771181B2/en not_active Ceased
- 2000-12-04 JP JP2000368367A patent/JP2001217470A/ja active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6453433A (en) * | 1987-03-27 | 1989-03-01 | Hitachi Ltd | Semiconductor integrated circuit |
| JPH10136561A (ja) * | 1996-08-26 | 1998-05-22 | Abb Res Ltd | 高温超電導体を有する電流制限器の製造方法及び電流制限器 |
| JPH11195332A (ja) * | 1997-10-24 | 1999-07-21 | Abb Res Ltd | 高温超電導体の構造 |
| JPH11204845A (ja) * | 1998-01-07 | 1999-07-30 | Toshiba Corp | 超電導限流素子 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012161277A1 (ja) * | 2011-05-24 | 2012-11-29 | 古河電気工業株式会社 | 超電導限流器用の超電導素子、超電導限流器用の超電導素子の製造方法および超電導限流器 |
| JP2013008962A (ja) * | 2011-05-24 | 2013-01-10 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 超電導素子、超電導素子の製造方法および超電導限流器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE19957981A1 (de) | 2001-06-07 |
| CA2326059A1 (en) | 2001-06-02 |
| AU7181500A (en) | 2001-06-07 |
| AU771181B2 (en) | 2004-03-18 |
| EP1107322A2 (de) | 2001-06-13 |
| EP1107322A3 (de) | 2003-09-03 |
| US6475958B1 (en) | 2002-11-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP1005089B1 (fr) | Dispositif électronique de puissance | |
| US8247354B2 (en) | Fault current limiter with a plurality of superconducting elements connected in a ring-shaped fashion | |
| JP2001217470A (ja) | 高温超電導体素子その製造方法 | |
| JPH09510581A (ja) | 電流制限装置 | |
| JP4644779B2 (ja) | 超電導限流素子 | |
| JP4917205B2 (ja) | 電気的に安定化された薄膜高温超伝導体及びその製造方法 | |
| KR890009008A (ko) | 고-Tc 초전도체에 저저항률 접점을 형성하는 방법 및 저접촉면 저항룰을 갖는 고-Tc 초전도 유니트와 시스템 | |
| JP2003086265A (ja) | 超電導線の接続部及びその接続方法 | |
| JP3977884B2 (ja) | 酸化物超電導体を用いた限流素子、限流器およびその製造方法 | |
| JPH11195332A (ja) | 高温超電導体の構造 | |
| JP4391066B2 (ja) | 多層超電導導体の端末構造およびその作製方法 | |
| JPS60136334A (ja) | 集積回路用ヒユ−ズ素子及びその製造方法 | |
| JP2009049257A (ja) | 超電導限流素子 | |
| JPH10275641A (ja) | 超電導体と交流通電用金属端子の接続構造 | |
| JP2001085221A (ja) | 酸化物超電導電流リードの電極の構造及び電極の形成方法 | |
| JPH05290947A (ja) | 超電導線の接続方法 | |
| JP2002016299A (ja) | 超電導限流素子 | |
| US6900718B2 (en) | Resistive superconducting current limiter | |
| JPH01136317A (ja) | 永久電流スイッチ用超電導線およびその製造方法 | |
| JP2003173718A (ja) | 低抵抗複合導体およびその製造方法 | |
| JPS6193684A (ja) | 熱式永久電流スイツチ | |
| JPH05251758A (ja) | 酸化物超電導限流導体の製造方法 | |
| JPH08227743A (ja) | 酸化物超電導体用金属電極 | |
| Katz et al. | Method for producing low-resistivity electrical contacts for high-temperature superconducting ceramics | |
| JPH0778640A (ja) | 酸化物超伝導体とのコンタクト構造及びその形成方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20071130 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20110805 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20110811 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20120126 |