JP2003173718A

JP2003173718A - 低抵抗複合導体およびその製造方法

Info

Publication number: JP2003173718A
Application number: JP2002199957A
Authority: JP
Inventors: Mitsuru Morita; 充森田
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2001-09-26
Filing date: 2002-07-09
Publication date: 2003-06-20
Anticipated expiration: 2022-07-09
Also published as: JP4171253B2

Abstract

(57)【要約】【課題】実質的に電気抵抗の極めて小さい複合導体お
よびその製造方法を提供する。【解決手段】超伝導体と常伝導導体を接続してなる複
合導体であって、該超伝導体の超伝導転移温度以下にお
ける該複合導体の見かけ上の比抵抗が、前記温度におけ
る銅の比抵抗より低いことを特徴とする超伝導体を用い
た低抵抗複合導体。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、実質的に低抵抗の
複合導体およびその製造方法、さらに、このような複合
導体を用いた機器に関する。

【０００２】

【従来の技術】電気を通す導体として、現在、銅が最も
多く使用されている。これは、室温での比抵抗が銀とほ
ぼ同程度で他の物質に比べ最も低く、かつ比較的安価で
あることによる。導体の比抵抗を下げる方法には、導体
を冷却する方法がある。銅の場合、液体窒素温度(77K)
に冷却すると、比抵抗は約1/7の約2.5×10^-9Ωｍとな
る。

【０００３】超伝導線材は、超伝導転移温度以下に冷却
する必要はあるものの、電気抵抗がほぼゼロであり、理
想の導体である。金属系超伝導線材は、線材としての完
成度も高く、ＭＲＩ等のマグネットとして実用化されて
いるが、極低温への冷却の必要性から広く普及するに至
っていない。一方、液体窒素温度で超伝導になる酸化物
系の超伝導材料には、大別してBi系と Y系の２種類があ
る。Bi系は主に銀シース付きのテープ線材として、ま
た、 Y系は金属テープ表面にバッファ層を形成し、その
上に超伝導薄膜を形成したテープ線材の開発が進められ
ている。これらの線材は、高特性が得られた場合、取り
扱いの容易な液体窒素で冷却できるため、実用化の期待
が高まっている。そして、これらの線材を用いた電気機
器の開発及び普及が期待されている。

【０００４】液体窒素温度で十分な臨界電流密度を有す
るバルク材料として、単結晶状のREBa₂Cu₃O_7-x(REは、Y
を含む希土類元素)中にRE₂BaCuO₅が微細分散した材料が
知られている。このような材料は、単結晶状であるた
め、大型の材料の製造には、技術的な限界があり、現
在、直径 100mm程度のものが得られるに過ぎない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】実質的に抵抗が十分低
く、かつ安価で取り扱いの容易な導体が製造可能であれ
ば、必ずしも電気抵抗が完全にゼロである超伝導材料で
ある必要はない。そこで、本発明は、常伝導導体と超伝
導材料を組み合わせることによって、簡便に超伝導転移
温度以下で、常伝導導体の抵抗を減らし、さらに通電時
の通電損失等を低減する、低抵抗複合導体およびその製
造方法、並びにこの複合導体を用いた機器を提供するこ
とを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】一例として、主にY系の
酸化物超伝導バルク材料では、既に77Kにおいて高い臨
界電流密度が得られている。このような材料に代表され
る超伝導体を常伝導導体に電気的に接続又は貼り付ける
ことにより、容易にかつ高い信頼度で低抵抗の複合導体
が得られる。すなわち、本発明は下記の通りである。（１）常伝導導体表面の一部又は全体に少なくとも１
個の超伝導体を接続してなる複合導体であって、前記超
伝導体の超伝導転移温度以下における前記複合導体の見
かけ上の比抵抗が、前記温度における銅の比抵抗より低
いことを特徴とする低抵抗複合導体。（２）伝導体表面の一部又は全体に少なくとも１個の
超伝導体を接続してなる複合導体であって、77Kにおけ
る前記複合導体の見かけ上の比抵抗が、77Kにおける銅
の比抵抗より低いことを特徴とする低抵抗複合導体。

【０００７】（３）前記常伝導導体が金属である
（１）又は（２）に記載の低抵抗複合導体。（４）前記金属が銅、銅合金、アルミニウム、アルミ
ニウム合金、銀、銀合金、金又は金合金の１種又は２種
以上である（３）記載の低抵抗複合導体。（５）前記金属が鉄および鉄合金、ニッケルおよびニ
ッケル合金、チタン合金の１種又は２種以上である
（３）記載の低抵抗複合導体。（６）両端部に銅、銅合金、アルミニウム、アルミニ
ウム合金、銀、銀合金、金又は金合金の１種又は２種以
上の電極部を有することを特徴とする（５）記載の低抵
抗複合導体。

【０００８】（７）前記超伝導体の一部又は全部が、
バルク超伝導体である（１）又は（２）に記載の低抵抗
複合導体。（８）前記バルク超伝導体の一部又は全部が、REBa₂C
u₃O_7-x系超伝導体（ここで、REはYを含む希土類元素の
１種類又はその組合せ）である（７）記載の低抵抗複
合導体。（９）前記バルク超伝導体の一部又は全部の長手方向
が、該超伝導体の結晶学的方位において c軸と垂直方向
である（８）記載の低抵抗複合導体。（１０）前記常伝導導体又は前記超伝導導体の少なく
とも一方が、棒状又は板状の形状を有してなる（１）〜
（９）に低抵抗複合導体。（１１）前記超伝導導体を前記常伝導導体で挟んで接
続してなる複合導体であることを特徴とする（１）〜
（１０）に低抵抗複合導体。

【０００９】（１２）前記接続の一部又は全部が常伝
導接続である（１）〜（１１）に記載の低抵抗複合導
体。（１３）前記超伝導体又は前記常伝導導体の少なくと
も一方の一部又は全部に平面を有し、該平面内において
前記超伝導体と前記常伝導導体が常伝導接続されてなる
（１２）記載の低抵抗複合導体。（１４）前記常伝導接続の一部又は全部が、前記常伝
導導体と同種又は異種の常伝導体を用いてなる（１２）
又は（１３）に記載の低抵抗複合導体。（１５）前記常伝導接続の一部又は全部が、金属を介
するものである（１２）〜（１４）に記載の低抵抗複合
導体。（１６）前記金属が銅、銅合金、アルミニウム、アル
ミニウム合金、銀、銀合金、金又は金合金の１種又は２
種以上である（１５）記載の低抵抗複合導体。（１７）前記接続部の厚みが100m以下であることを特
徴とする（１２）〜（１６）に記載の低抵抗複合導体。（１８）前記超伝導体の長手方向の一部又は全部が、
通電方向である（１）〜（１７）の何れかに記載の低抵
抗複合導体。

【００１０】（１９）常伝導導体表面の一部又は全部
に、常伝導体を介して超伝導体を配置し、必要に応じて
加圧して接続処理することを特徴とする低抵抗複合導体
の製造方法。（２０）前記常伝導体が半田である（１９）記載の低
抵抗複合導体の製造方法。（２１）常伝導導体表面の一部又は全部に、常伝導体
を介して超伝導体を配置し、必要に応じて加圧した後、
減圧雰囲気又は真空中で熱処理することを特徴とする低
抵抗複合導体の製造方法。（２２）前記常伝導導体が、銅、銅合金、アルミニウ
ム、アルミニウム合金、銀、銀合金、金又は金合金のペ
ースト又は箔である（１９）又は（２１）に記載の低抵
抗複合導体の製造方法。（２３）前記超伝導体の表面に銅、銅合金、アルミニ
ウム、アルミニウム合金、銀、銀合金、金又は金合金の
１種又は２種以上の被覆を有する（１９）〜（２２）に
記載の低抵抗複合導体の製造方法。

【００１１】（２４）（１）〜（１８）の何れかに記
載の低抵抗複合導体を少なくとも一部に配してなる通電
用部材又は電流リード。（２５）（２４）に記載の通電用部材又は電流リード
を有してなる超伝導トランス又は磁場発生装置。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１ (a)に示すように、銅、銅合
金、アルミニウム、アルミニウム合金、銀、銀合金、金
又は金合金の良導体に代表される常伝導導体に通電した
場合、通電流は、抵抗値が最小になるように、導体内を
ほぼ均一に流れる。図１ (b)のように前記常伝導導体の
表面内に超伝導体の一部又は全部を電気的に接続し、超
伝導体の超伝導転移温度以下に冷却した場合、通電電流
は、導体全体を均一に流れるのではなく、導体全体の抵
抗値が最小になるように、抵抗がゼロの超伝導体により
高い電流密度で流れようとする。超伝導体への分流の割
合は、超伝導体と常伝導導体との接触抵抗、超伝導体の
臨界電流や常伝導導体の比抵抗等によって変化し、超伝
導体の臨界電流以下の通電においては、接触抵抗が小さ
いほど、また、常伝導導体の比抵抗が大きいほど、超伝
導体への分流割合は大きくなる。電気抵抗がゼロである
超伝導体への分流が大きいほど、複合導体全体としての
抵抗は減少し、それに応じて複合導体内での発熱も減少
する。

【００１３】超伝導体と常伝導導体との接触抵抗を減ら
すには、接触面積を大きく取るようにすれば良く、超伝
導体および常伝導導体の少なくとも一方が、平面を有
し、この平面内において接続されていることが望まし
い。さらに、体積当たりの表面積を大きくするために、
超伝導体および常伝導導体の少なくとも一方が、棒状又
は板状の形状を有し、かつ超伝導体の少なくとも片面の
全面が常伝導導体と接合していることが望ましい。

【００１４】超伝導体の材質は、REBa₂Cu₃O_7-x系超伝導
体(ここで、REはYを含む希土類元素の１種類又はその組
合せ)が望ましく、単結晶状のREBa₂Cu₃O_7-x系にRE₂BaCu
O₅が微細分散した組織を有するバルク材料が望ましい。
また、a−b面内にマイクロクラックが入りやすいことか
ら、単結晶状のREBa₂Cu₃O_7-x超伝導相の c軸がバルク超
伝導体の長手方向に対し垂直であることが望ましい。

【００１５】複数の超伝導体を常伝導導体表面に配置す
る場合、図２ (a)に示すように直列に配置することが望
ましい。さらに、望ましくは図２ (b)のように複数の超
伝導体の列を千鳥状に配置し、超伝導体同士の隙間(図
中のdおよびg)を小さくし、極力超伝導体に電流が多く
流れるようにすることが望ましい。

【００１６】常伝導導体の材質は、安価で抵抗率の低い
銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金、銀、銀
合金、金又は金合金が特に望ましい。さらに、耐酸化性
の観点では銀が、また、軽量化の観点ではアルミが優れ
ている。常伝導導体の熱膨張率と超伝導体の熱膨張率は
一般に異なり、また、超伝導体と常伝導導体とを接続し
た時点での温度と接続された導体を冷却した時点での温
度が一般に異なるため、超伝導体および常伝導導体中に
は応力が働く。この応力が大きい場合、導体が反った
り、超伝導体が破損する可能性がある。したがって、常
伝導導体の表面に超伝導体を接続する等の応力が対称的
にバランスするような対称的な配置が望ましい。また、
高剛性の材料により低抵抗複合導体そのものを補強する
ことは、さらに望ましい。

【００１７】常伝導体の長さが比較的長い場合は、上記
理由から常伝導金属の選定は、電気伝導度の大きい材料
よりは、むしろ超伝導材料の熱膨張挙動に近い熱膨張挙
動を示す材料が優先される。酸化物超伝導体は、一般に
圧縮応力には比較的強いが、引っ張り応力には比較的弱
い。単結晶状のREBa₂Cu₃O_7-x系に RE₂BaCuO₅が微細分散
した組織を有するバルク材料の場合、接続後の冷却時に
比較的小さな圧縮応力がかかるため、Ｎｉ鋼、ニクロ
ム、Ｔｉ合金等が適している。また冷却温度における圧
縮応力を低減するには超伝導体と常伝導体が固定される
温度がより低い温度にすればよく、低温半田等による接
続が望ましい。また、Ｎｉ鋼、ニクロム、Ｔｉ合金等
は、比抵抗が比較的高いため、端部の電極には、抵抗率
の低い銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金、
銀、銀合金、金又は金合金が特に望ましい。また、超伝
導体に均一に適度な圧縮応力をかけるには、板状の超伝
導材料を常伝導体を挟み込む形で接続することが望まし
い。さらにこの時、同種でかつ同形状の常伝導導体を板
状超伝導体の両面に対称的に接続することが望ましい。

【００１８】超伝導体と銀又は銀合金との接触抵抗は、
比較的容易に小さくすることができる。そのため、予め
超伝導体の表面上に銀被膜を設けておき、被膜を有する
面を常伝導体表面に接続することが望ましい。このよう
な超伝導体を常伝導導体に半田等を用いて接続する場
合、半田は一般に銅、銀、アルミニウム等の良導体に比
べ比抵抗が大きいため、極力半田等の超伝導体と常伝導
導体の間に存在する金属層の厚さは、薄いことが望まし
い。具体的には、加圧状態での接続によって得られる10
0μm以下である。

【００１９】超伝導体と常伝導導体との接続方法には、
大別して、錫および鉛等を主成分とする半田による方法
と銀ペースト等の金属ペースト又は箔による方法とがあ
る。半田は、室温での局所的な加熱により容易に接合処
理できるなど、簡便な作業で処理できる点が優れてい
る。半田接続の場合、接続部の金属層の厚さは、通常10
0〜50m程度となる。また、銀ペースト等の接着剤も次の
点で優れている。銀ペーストを接着剤として用い、加熱
処理により焼結させた場合は、銀そのものの比抵抗が小
さいことや、焼結による接合部の金属層が収縮すること
により、25μm 以下の薄い金属層が得られるため接続抵
抗を半田接続に比べ低減できる。この焼結工程において
は、ボイド除去の観点から、減圧雰囲気中又は真空中で
の加熱処理が望ましい。

【００２０】前述の低抵抗複合導体は、抵抗が小さく、
発熱が小さいため、超伝導体又は超伝導コイルに通電す
るための通電用部材又は電流リードとして、応用が可能
である。また、このような電流リードは、超伝導転移温
度以下での冷却を必要とする超伝導トランスや、直冷式
又は伝導冷却式超伝導マグネット等の磁場発生装置のリ
ードとして優れている。

【００２１】

【実施例】（実施例１）Y₂O₃、BaO₂、CuOの各原料粉末
を、各金属元素のモル比(Y:Ba:Cu)が(13:17:24)になる
ように混合し、さらに、この混合粉に0.5質量%のPtを添
加し、混合した原料粉末を作製した。この原料粉末を 9
00℃、酸素気流中で仮焼した。ラバープレス機を用い
て、この仮焼粉を2ton/cm²の圧力で直径55mm、厚さ20mm
の円盤状成形体に成形した。

【００２２】これを大気中で1150℃まで8時間で昇温
し、1時間保持した。その後、Sm系の種結晶を用い、104
0℃で、盤面の法線が c軸にほぼ一致するように種結晶
を配置した。しかる後、1005℃に30分で降温し、さら
に、970℃まで220時間かけて徐冷し、結晶成長を行っ
た。続いて、20時間で室温まで冷却した。得られた材料
を厚さ1.0mmにスライス加工し、さらに30mm×2mm×1mm
の棒状バルク超伝導材料および25mm×8mm×1mmの板状バ
ルク超伝導材料を作製した。このようにして得られた材
料は、単結晶状のYBa₂Cu₃O_7-x相中に1μm 程度のY₂BaCu
O₅相が微細分散した組織を有していた。また、YBa₂Cu₃O
_7-x相のc軸は、棒表面の最も広い平面の法線方向および
板面の法線方向に対応していた。

【００２３】これらの板状試料表面に銀を約2μmスパッ
タにより成膜した後、酸素気流中でアニール処理した。
アニール処理の熱処理パターンは、室温から600℃まで6
時間で昇温し、1時間保持した後、450℃まで2時間で降
温し、さらに380℃まで60時間で降温、室温まで12時間
で冷却した。

【００２４】これらの板状試料および板状試料を、図３
(a)〜(c)に示した配置で、150mm ×8mm × 5mmサイズの
銅の常伝導導体に、銀を含有する半田を用いて電気的に
接続し、低抵抗複合導体を作製した。このとき、通常の
半田付けでは金属層の厚さが100μm程度になったが、加
圧しながら半田を固化させることにより、銅と超伝導体
間の金属層の厚さを、約 50μmまで低減することができ
た。そして、それぞれの接続方法により作製された低抵
抗複合導体に電流導入端子および電圧端子を取り付けた
後、液体窒素中に浸し、超伝導体を超伝導状態にした。

【００２５】完成した各低抵抗複合導体に通電し、液体
窒素温度 (77K)での抵抗を測定し、見かけ状の比抵抗を
計算したところ、それぞれ、1.2×10^-9Ωｍ、1.0×10^-9
Ωｍ、0.56×10^-9Ωｍであった。銅の常伝導導体のみの
場合の比抵抗は、2.5×10^-9Ωｍであり、十分に低い比
抵抗を示すことがわかった。

【００２６】（実施例２）原料粉末をY₂O₃からDy₂O₃に
変えるだけで、実施例1で述べた同様の方法により、Dy
系のバルク材料を作製した。これを厚さ 0.6mmにスライ
ス切断した後、30mm×2.5mm×0.6mmの棒状試料を作製し
た。このようにして得られた材料は、単結晶状のYBa₂Cu
₃O_7-x相中に1μm程度のDy₂BaCuO₅相が微細分散した組織
を有していた。また、 DyBa₂Cu₃O_7-x相のc軸は、棒表面
の最も広い平面の法線方向に対応していた。

【００２７】これらの棒状試料表面にスパッタ法により
厚さ2μmの銀を成膜した後、図４に示すように、 150mm
×7mm×5mmサイズの銀の常伝導導体の対向する２面に銀
ペーストを用いて電気的に接続し、さらに、約1.3×10²
Paの減圧下において約900℃で約 1時間加熱し、銀ペー
ストの銀粒子と棒状材料表面の銀の膜および銀の常伝導
導体とを焼結させた。その後、室温から 600℃まで6時
間で昇温し、1時間保持した後、450℃まで2時間で降温
し、さらに380℃まで60時間で降温、室温まで 12時間で
冷却し、さらに、酸素アニール処理を行い、低抵抗複合
導体を作製した。

【００２８】完成した各低抵抗複合導体を液体窒素で冷
却し、 77Kでの電気抵抗を測定し、見かけの比抵抗を計
算したところ、0.6×10^-9Ωｍであった。銀の常伝導導
体のみの場合の比抵抗は、2.6×10^-9Ωｍであり、十分
に低い抵抗値を示すことがわかった。

【００２９】（実施例３）実施例１のY₂O₃をGd₂O₃に変
えて、さらに銀を15質量%添加し、実施例１で作製した
ように円盤状成型体を作製した。

【００３０】これを0.1原子%酸素の窒素雰囲気中で1150
℃まで8時間で昇温し、1時間保持した。その後、Sm系の
種結晶を用い、1040℃で、盤面の法線が c軸にほぼ一致
するように種結晶を配置した。しかる後、1005℃に30分
で降温し、さらに 970℃まで220時間かけて徐冷し、結
晶成長を行った。続いて、室温まで 20時間で冷却し
た。得られた銀添加Gd系バルク材を、厚さ1.5mmにスラ
イス加工し、30mm×2.5mm×1.5mmの棒状試料を作製し
た。このようにして得られた材料は、単結晶状のGdBa₂C
u₃O_7-x相中に1μm程度のGd₂BaCuO₅相が微細分散した組
織を有していた。また、GdBa₂Cu₃O_7-x相の c軸は、棒表
面の最も広い平面の法線方向に対応していた。

【００３１】この棒状材料表面に銀を約 2μmスパッタ
により成膜した後、室温から600℃まで6時間で昇温し、
1時間保持した後、450℃まで 2時間で降温し、さらに38
0℃まで60時間で降温、室温まで12時間で冷却し、酸素
アニール処理を行った。

【００３２】次に、図５に示すように、厚さ 2mmのステ
ンレス板２枚で補強された銅の常伝導導体に上記超伝導
体を半田で接続し、低抵抗複合導体を作製した。完成し
た低抵抗複合導体を液体窒素で冷却し、 77Kでの電気抵
抗を測定し、見かけの比抵抗を計算したところ、 0.59
×10^-9Ωｍであった。銅の常伝導導体のみの場合の比抵
抗は、2.5×10^-9Ωｍであり、十分に低い抵抗値を示す
ことがわかった。

【００３３】（実施例４）実施例２で作製した低抵抗複
合導体２本を電流リードとして、既存の直冷式超伝導マ
グネットの電流リードに取り付けた。取り付け箇所は、
既存のBi系電流リードの低温端側であり、既存の銅製の
リードの一部を切り取った後、取り付けた。

【００３４】10Tの磁場を発生するために70Aを連続通電
し、低抵抗導体の有無による超伝導マグネットの到達冷
却温度を比較した。低抵抗複合導体を挿入しない状態で
は、到達温度は4.5Kであったのに対し、低抵抗導体を挿
入した場合は4.1Kにまで到達した。この結果から、前記
の低抵抗複合導体は、電流リードとして機能し、直冷式
マグネットの性能を高めることが分かった。

【００３５】（実施例５）実施例１で述べた同様の方法
により、 Y系のバルク材料を作製した。これを厚さ 0.6
mmにスライス切断した後、20mm×7mm×0.6mmの棒状試料
を作製した。このようにして得られた材料は、単結晶状
のYBa₂Cu₃O_7-x相中に1μm程度の Y₂BaCuO₅相が微細分散
した組織を有していた。また、 YBa₂Cu₃O_7-x相の c軸
は、棒表面の平面法線および板面の法線方向に対応して
いた。

【００３６】これらの棒状試料表面にスパッタ法により
厚さ2μmの銀を成膜した後、図６に示すように80mm×7m
m×5mmの２本の銅で超伝導体を挟み込むようにして、約
80℃の融点を有する低温半田を用いて電気的に接続し、
低抵抗複合導体を作製した。完成した各低抵抗複合導体
を液体窒素で冷却し、 77Kでの電気抵抗を測定し、見か
けの比抵抗を計算したところ、0.59×10^-9Ωｍであっ
た。銅の常伝導導体のみの場合の比抵抗は、2.5×10^-9
Ωｍであり、十分に低い抵抗値を示すことがわかった。

【００３７】（実施例６）実施例１で述べた同様の方法
により、 Y系のバルク材料を作製した。これを厚さ 0.6
mmにスライス切断した後、 30mm×10mm×0.6mmの棒状試
料を作製した。このようにして得られた材料は、単結晶
状のYBa₂Cu₃O_7-x相中に1μm程度のY₂BaCuO ₅相が微細分
散した組織を有していた。また、 YBa₂Cu₃O_7-x相のc軸
は、棒表面の平面法線および板面の法線方向に対応して
いた。

【００３８】これらの棒状試料表面にスパッタ法により
厚さ2μmの銀を成膜した後、図７に示すように、両端部
に20mmの銅電極を有する200mm×10mm×5mmの２本の９Ｎ
ｉ鋼で超伝導体を挟み込むようにして接続した。銅と９
Ｎｉ鋼とは、図７の様にネジ止めおよび半田により接続
した。超伝導体と金属との接続は、約 10μmの錫鉛系半
田層を形成した後、 120℃の融点を有する低温半田を用
いて電気的に接続し、低抵抗複合導体を作製した。

【００３９】完成した各低抵抗複合導体を液体窒素で冷
却し、 77Kでの電気抵抗を測定し、見かけの比抵抗を計
算したところ、 1.0×10^-9Ωｍであった。銀の常伝導導
体のみの場合の比抵抗は、2.6×10^-9Ωｍであり、十分
に低い抵抗値を示すことがわかった。

【００４０】（実施例７）実施例１で述べた同様の方法
により、 Y系のバルク材料を作製した。これを厚さ0.6m
mにスライス切断した後、30mm×8mm×0.6mmおよび 15mm
×8mm×0.6mmの棒状試料を作製した。このようにして得
られた材料は、単結晶状の YBa₂Cu₃O_7-x相中に1μm程度
のY₂BaCuO₅相が微細分散した組織を有していた。また、
YBa₂Cu₃O₇ _-x相の c軸は、棒表面の平面法線および板面
の法線方向に対応していた。

【００４１】これらの棒状試料表面にスパッタ法により
厚さ2μmの銀を成膜し、図８に示すように、継ぎ目を覆
うように二層に積層した。また、両端部に20mmの銅電極
を有する 200mm×８mm×3mmの２本のＴｉ-６Ａｌ-４Ｖl
合金で超伝導体を挟み込むようにして接続した。銅とＴ
ｉ-６Ａｌ-４Ｖ合金とは、図８の様にネジ止めおよび半
田により接続した。超伝導体と金属との接続は、Ｔｉ合
金の表面を予め１μmの銀層を形成した後、約80℃の融
点を有する低温半田を用いて電気的に接続し、低抵抗複
合導体を作製した。

【００４２】完成した各低抵抗複合導体を液体窒素で冷
却し、 77Kでの電気抵抗を測定し、見かけの比抵抗を計
算したところ、 1.0×10^-9Ωｍであった。銀の常伝導導
体のみの場合の比抵抗は、 2.6 ×10^-9Ωｍであり、十
分に低い抵抗値を示すことがわかった。

【００４３】

【発明の効果】以上述べたように、本願発明は、実質的
に銅の比抵抗より小さい低抵抗複合導体を提供するもの
であり、その工業的効果は甚大である。

【図面の簡単な説明】

【図１】(a) 均質な良導体に通電したときの電流分布 (b) 均質な常伝導体に超伝導体を接続したときの電流
分布

【図２】(a) 常伝導体に複数の超伝導体を接続した複
合導体 (b) 常伝導体に千鳥状に超伝導体を接続した複合導体

【図３】(a) 常伝導体に３本の棒状超伝導体を直列に
接続した複合導体 (b) 常伝導体に千鳥状に複数の棒状超伝導体を接続し
た複合導体 (c) 常伝導体に３枚の板状超伝導体を接続した複合導
体

【図４】常伝導導体（Ａｇ）に超伝導体が対称的に接続
した複合導体

【図５】ステンレスで補強した常伝導体（Ｃｕ）に超伝
導体を接続した複合導体

【図６】銅で両面から超伝導体を挟み込んだ構造を有す
る複合導体の組み立て図

【図７】両端に銅電極部を有する９Ｎｉ鋼で超伝導体を
挟み込んだ構造を有する複合導体の組み立て図

【図８】両端に銅電極部を有するＴｉ合金で２層の超伝
導体を挟み込んだ構造を有する複合導体の組み立て図

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】常伝導導体表面の一部又は全体に少なく
とも１個の超伝導体を接続してなる複合導体であって、
前記超伝導体の超伝導転移温度以下における前記複合導
体の見かけ上の比抵抗が、前記温度における銅の比抵抗
より低いことを特徴とする低抵抗複合導体。
【請求項２】常伝導体表面の一部又は全体に少なくと
も１個の超伝導体を接続してなる複合導体であって、７
７Ｋにおける前記複合導体の見かけ上の比抵抗が、７７
Ｋにおける銅の比抵抗より低いことを特徴とする低抵抗
複合導体。
【請求項３】前記常伝導導体が金属である請求項１又
は２に記載の低抵抗複合導体。
【請求項４】前記金属が銅、銅合金、アルミニウム、
アルミニウム合金、銀、銀合金、金又は金合金の１種又
は２種以上である請求項３記載の低抵抗複合導体。
【請求項５】前記金属が鉄、鉄合金、ニッケル、ニッケ
ル合金、チタン合金の１種又は２種以上である請求項３
記載の低抵抗複合導体。
【請求項６】両端部に銅、銅合金、アルミニウム、ア
ルミニウム合金、銀、銀合金、金又は金合金の１種又は
２種以上の電極部を有することを特徴とする請求項５記
載の低抵抗複合導体。
【請求項７】前記超伝導体の一部又は全部が、バルク
超伝導体である請求項１又は２に記載の低抵抗複合導
体。
【請求項８】前記バルク超伝導体の一部又は全部が、
REBa₂Cu₃O_7-x系超伝導体(ここで、REは Yを含む希土類
元素の１種類又はその組合せ)である請求項７記載の低
抵抗複合導体。
【請求項９】前記バルク超伝導体の一部又は全部の長
手方向が、該超伝導体の結晶学的方位において c軸と垂
直方向である請求項８記載の低抵抗複合導体。
【請求項１０】前記常伝導導体又は前記超伝導導体の
少なくとも一方が、棒状又は板状の形状を有してなる請
求項１〜９に低抵抗複合導体。
【請求項１１】前記超伝導導体を前記常伝導導体で挟
んで接続してなる複合導体あることを特徴とする請求項
１〜１０に低抵抗複合導体。
【請求項１２】前記接続の一部又は全部が常伝導接続
である請求項１〜１１に記載の低抵抗複合導体。
【請求項１３】前記超伝導体又は前記常伝導導体の少
なくとも一方の一部又は全部に平面を有し、該平面内に
おいて前記超伝導体と前記常伝導導体が常伝導接続され
てなる請求項１２記載の低抵抗複合導体。
【請求項１４】前記常伝導接続の一部又は全部が、前
記常伝導導体と同種又は異種の常伝導体を用いてなる請
求項１２又は１３に記載の低抵抗複合導体。
【請求項１５】前記常伝導接続の一部又は全部が、金
属を介するものである請求項１２〜１４に記載の低抵抗
複合導体。
【請求項１６】前記金属が銅、銅合金、アルミニウ
ム、アルミニウム合金、銀、銀合金、金又は金合金の１
種又は２種以上である請求項１５記載の低抵抗複合導
体。
【請求項１７】前記接続部の厚みが100μm以下である
ことを特徴とする請求項１２〜１６に記載の低抵抗複合
導体。
【請求項１８】前記超伝導体の長手方向の一部又は全
部が、通電方向である請求項１〜１７の何れかに記載の
低抵抗複合導体。
【請求項１９】常伝導導体表面の一部又は全部に、常
伝導体を介して超伝導体を配置し、必要に応じて加圧し
て接続処理することを特徴とする低抵抗複合導体の製造
方法。
【請求項２０】前記常伝導体が半田である請求項１９
記載の低抵抗複合導体の製造方法。
【請求項２１】常伝導導体表面の一部又は全部に、常
伝導体を介して超伝導体を配置し、必要に応じて加圧し
た後、減圧雰囲気又は真空中で熱処理することを特徴と
する低抵抗複合導体の製造方法。
【請求項２２】前記常伝導導体が、銅、銅合金、アル
ミニウム、アルミニウム合金、銀、銀合金、金又は金合
金のペースト又は箔である請求項１９又は２１に記載の
低抵抗複合導体の製造方法。
【請求項２３】前記超伝導体の表面に銅、銅合金、ア
ルミニウム、アルミニウム合金、銀、銀合金、金又は金
合金の１種又は２種以上の被覆を有する請求項１９〜２
２に記載の低抵抗複合導体の製造方法。
【請求項２４】請求項１〜１８の何れかに記載の低抵
抗複合導体を少なくとも一部に配してなる通電用部材又
は電流リード。
【請求項２５】請求項２４に記載の通電用部材又は電
流リードを有してなる超伝導トランス又は磁場発生装
置。