JP2549705B2 - 酸化物超電導導体の接続方法 - Google Patents

酸化物超電導導体の接続方法

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JP2549705B2 JP63132485A JP13248588A JP2549705B2 JP 2549705 B2 JP2549705 B2 JP 2549705B2 JP 63132485 A JP63132485 A JP 63132485A JP 13248588 A JP13248588 A JP 13248588A JP 2549705 B2 JP2549705 B2 JP 2549705B2
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Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明は酸化物超電導導体を接続する方法に関す
る。
「従来の技術」 最近に至り、常電導状態から超電導状態に遷移する臨
界温度が液体窒素温度を超える高い値を示す酸化物系の
超電導体が種々発見されている。この種の酸化物超電導
体は、Y−Ba−Cu−O系、Bi−Sr−Ca−Cu−O系あるい
はTl−Ca−Ba−Cu−O系などに代表される酸化物であ
る。そして、この種の酸化物超電導体を製造するには、
前記の各元素を含有する化合物粉末(酸化物粉末、炭酸
塩粉末など)あるいは合金粉末などを所定の比率で混合
して混合粉末を得、この混合粉末を所定の形状に成形し
た後に熱処理を施す方法が採用されている。
また、前述の酸化物超電導体を超電導マグネットなど
の超電導機器に適用するために、前記酸化物超電導体を
線状化する試みもなされ、金属管の内部に酸化物超電導
粉末を充填した後に縮径加工を施し、更に熱処理する方
法、あるいは、安定化部材となる金属テープの表面に酸
化物超電導層を形成して導体化する方法などがなされて
いる。
「発明が解決しようとする課題」 ところで、このように製造された酸化物超電導線を実
際に超電導機器に組み込んだり、送電用などとして使用
しようとした場合、これらの酸化物超電導線を他の酸化
物超電導線と接続する必要が生じる。
しかしながらこの種の酸化物超電導体は極めて脆いた
めに、撚り合わせなどの手段による接続では酸化物超電
導体にクラックを生じさせるおそれがあって困難であ
る。また、はんだ等の金属接着剤を用いた場合には、接
合部分に電気抵抗を生じるので完全な接合は困難な問題
がある。更に、金属接着剤で接合した部分を冷媒で臨界
温度以下の低温に冷却した場合、酸化物超電導体と金属
接着剤の熱膨張率の差異によって収縮応力が作用して金
属接着剤が剥離し易い問題がある。
なお、この種の超電導導体の接続方法として、超電導
粉末を溶媒に分散させたペーストを作成し、超電導導体
の端部どうしをスリーブで接続した後にスリーブ内にこ
のペーストを充填し、この後に焼結する方法が考えられ
ている。
ところがこの方法では、ペースト中に含有される不純
物が接合部分に残留して通電時の抵抗になる問題があ
る。
本発明は、前記課題を解決するためになされたもの
で、接合部分に電気抵抗を生じさせることなく酸化物超
電導導体どうしを容易に接合することができ、安定化部
材と酸化物超電導体の両方に対する密着性も良好な接続
方法を提供することを目的とする。
「課題を解決するための手段」 本発明は、前記課題を解決するために、酸化物超電導
体に安定化部材を添設してなる酸化物超電導体どうしの
接続方法において、各超電導導体の端部から安定化部材
と超電導体のどちらか一方を除去して他方を突出させ、
突出させた部材を突き合わせ、突き合わせ部分の周囲に
溶射ガンを用いて接続用の酸化物超電導体を溶射して接
続するものである。
「作用」 接続するべき超電導導体の端部どうしの突き合わせ部
分に溶射によって新たに接続用酸化物超電導体が生成さ
れ、この接続用酸化物超電導体により両方の酸化物超電
導体が接続される。従って接続部分に電気抵抗を生じさ
せることなく導体の断面積を増やすことなく酸化物超電
導導体どうしの接続ができる。また、溶射による吹き付
けによって形成された接続用酸化物超電導体は超電導導
体の安定化部材と酸化物超電導体の両方に十分に密着す
る。なお、溶射ガンにより接続を行うために、溶射ガン
を持ち込みできる場所であれば超電導導体が設置された
現場などにおいても容易に接続が可能になる。
「実施例」 第1図ないし第3図は、テープ状の超電導導体を接続
する場合にこの発明を適用した一実施例を説明するため
のもので、この例においてはテープ状の安定化部材1の
上面に酸化物超電導層2を形成してなる酸化物超電導導
体Aと、テープ状の安定化部材3の上面に酸化物超電導
層4を形成してなる酸化物超電導導体Bを接続する。
前記安定化部材1,3は、後述する溶射時における熱履
歴に耐え、しかも導電性に富むものが選択され、具体的
には銅、銀などの良導電性金属材料から、あるいは、タ
ングステン、ステンレンス鋼、セラミックなどからなる
基材テープの表面に良導電性の金属コーティングを施し
た複合テープなどからなるものであって、安定化部材1,
3は超電導層2,4が常電導状態に転位することを抑制する
とともに、超電導層2,4が常電導状態に転位した場合に
導電路となるように超電導層2,4に密着した状態で添設
されている。なお、安定化部材1,3は脆い超電導層2,4の
補強層ともなっている。
前記超電導層2,4は、一般式A−B−Cu−O(ただし
AはSc,Y,La,Eu,Ho,Erなどの周期律表IIIa族元素の1種
以上とBiとTlの内から選択される1種以上を示し、Bは
Mg,Ca,Sr,Ba,Raなどの周期律表IIa族元素の1種以上を
示す。)で示される酸化物超電導体からなるもので、具
体的なものを例示するならば、Y1Ba2Cu3O7- δ、Bi1Sr1C
a1Cu2Ox、Tl2Ca2Ba2Cu3Oxなどの式で示されるものであ
る。
前記超電導導体A,Bを接続するには、超電導導体A,Bの
端部から超電導層2,4を所定の長さ(例えば数cm程度)
にわたり除去して安定化部材1,3を第1図に示すように
突出させる。
次に超電導導体A,Bの突出させた安定化部材1,3の端部
どうしを第2図に示すように突き合わせ、突き合わせ部
分の安定化部材1,3を接合する。この接合を行う場合、
安定化母材1,3が金属などからなる場合は、銀ろう、は
んだなどのろう付け金属を用いたろう付けあるいは溶接
などを行い、セラミックテープの場合はろう付けあるい
はブレージングなどの公知の方法を用いることができ
る。安定化部材1,3を接合した状態で接合部分には第2
図に示すような凹部5が形成される。
次に前記凹部5に溶射ガン6を用いて溶射層を形成し
て両超電導導体A,Bを接合する。
前記溶射ガン6は、燃焼ガスとキャリアガスに加えて
超電導体の粉末などをノズルから高速で噴出できように
構成されてなるもので、燃焼ガスの燃焼によりノズルの
先端から溶融状態の粉末を噴射できるようになってい
る。なお、溶射時の雰囲気としては、酸素雰囲気、大気
又は溶射状態の粉末のスピードを上げるために抵圧状態
で行う。
ここで溶射ガン6に供給される粉末は、前記超電導層
2,4を構成する超電導体と同一組成の粉末、あるいは、
その前駆体粉末が用いられる。これらの粉末を作成する
には、前記A元素を含有する化合物粉末(酸化物粉末、
炭酸塩粉末、塩化物粉末など)あるいは合金粉末と、B
元素を含有する化合物粉末あるいは合金粉末と、銅を含
有する粉末(酸化銅粉末など)を所定の組成比になるよ
うに混合して混合粉末を得、この混合粉末を好ましくは
酸素存在雰囲気において、500〜1000℃で数分〜数十時
間加熱して仮焼し、前駆体粉末とした後に、好ましくは
酸素存在雰囲気において600〜1000℃で数分〜数十時間
焼結したものを粉末化した酸化物超電導粉末などが用い
られる。なお、仮焼粉末を圧密して成形体とした後に加
熱処理を施し、酸化物超電導体のバルクを製造した後に
粉末化して得た酸化物超電導粉末を使用しても良い。
このように得られた超電導粉末を溶射ガン6に供給し
て燃焼ガスで溶融させた状態で第2図に示す凹部5に吹
き付け、凹部5内で凝固させて堆積させることによって
凹部5を埋めるように溶射層を形成する。次いでこの溶
射層を好ましくは酸素存在雰囲気中において600〜1000
℃で数分〜数十時間加熱する熱処理を施して焼結し、接
続用の酸化物超電導層7を形成する。
凹部5を埋めるように形成された超電導層7は、超電
導層2,4を接合するとともに安定化部材1,3にも密着す
る。ここで超電導層7は安定化部材1,3上に粉末の溶融
物を吹き付けた後に熱処理して形成されているので、安
定化部材1,3と溶射層との界面で原子の拡散がなされて
安定化部材1,3に強く密着する。しかも超電導層7は超
電導粉末の溶融物を凹部5に高速で吹き付けて形成され
るので密度が高いとともに、溶射時と熱処理時に溶射層
と超電導導体A,Bの超電導体2,4との界面で原子の拡散が
なされるので超電導層2,4,7の相互の間の密着性も良好
となる。
従って前記方法で接続した超電導線A,Bは接合部分の
強度が十分に高く、接合部分がその他の部分と同等の可
撓性を有する。更にスリーブなどの接続部材を必要とし
ないために接合部分の導体断面積を増加させることなく
超電導導体A,Bを接合することができる。また、接合部
分が酸化物超電導層7で形成されるので、通電時に接合
部分に電気抵抗を生じさせることもない。
なお、酸素ガス雰囲気などで溶射を行い、溶射層に酸
素を十分に供給するならば、Y−Ba−Cu−O系の酸化物
超電導導体を接続する場合などには、より優秀な超電導
特性を発揮する高品質の酸化物超電導体からなる超電導
層7を生成させて接続することができる。また、酸化物
超電導体の組成によっては、溶射を行うのみで良好な超
電導特性を発揮させることができる場合もあるので、こ
の場合は溶射後の熱処理を省略することもできる。
第4図ないし第6図は、この発明の他の例を示すもの
で、この例においては、酸化物超電導体からなる芯線10
を金属材料などからなるパイプ状の安定化部材11で覆っ
て構成された酸化物超電導導体Cと、酸化物超電導体か
らなる芯線12をパイプ状の安定化部材13で覆ってなる酸
化物超電導導体Dを接続する場合の例を説明するための
ものである。
この例の構造の超電導導体C,Dを接続するには、両方
の超電導導体C,Dの端部の安定化母材11,13を所定の長さ
除去して芯線10,12を突出させ、芯線10,12どうしを突き
合わせ、突き合わせ部分の周囲に溶射ガン6で溶射層を
形成し、その周囲にろう付け金属などからなる接合層14
を形成することにより安定化部材11,13を接合して接合
を行う。
このような超電導線C,Dであっても先の例と同等に十
分な接合強度で電気抵抗を生じさせることなく簡単に接
合することができる。
なお、溶射層の熱処理は、前記実施例と同等の条件で
行う。また、この例においては、溶射層の形成後直ちに
熱処理を行い、熱処理後に接合層14を形成して安定化部
材11,13を接合しても差し支えない。
第7図はこの発明の更に別の例を示すもので、この例
では、芯線状の安定化部材20の外周に酸化物超電導層21
を形成してなる酸化物超電導導体Eと芯線状の安定化部
材22の外周に酸化物超電導層23を形成してなる酸化物超
電導導体Fを接合する。
この例においては超電導層21、23の端部どうしを除去
して芯線状の安定化部材20、22を突出させ、安定化部材
20、22をろう付けなどの手段で接合した後にその周囲に
溶射層を形成し、溶射層を熱処理して超電導層21、23に
接合することにより第1の実施例と同様に接合すること
ができ、第1実施例と同等の効果を得ることができる。
なお、前述の各実施例においてはテープ状あるいは断
面円形状の超電導導体を接合する場合について説明した
が、この発明は安定化部材に酸化物超電導体を添設して
なる一般構造の超電導導体の接合に利用できることは勿
論である。
「発明の効果」 以上説明したように本発明は、酸化物超電導体どうし
の間に溶射によって酸化物超電導体を形成して酸化物超
電導体どうしを接合するために、スリーブ管などの接続
部材を用いることなく、導体の断面積を大きくすること
なく同一の径で接続することができる。また、溶射によ
り形成される接続用の酸化物超電導体によって酸化物超
電導体どうしを接合するので接合部分に電気抵抗を生じ
ることのない完全な接合ができる効果がある。なお、溶
射により形成される接続用の酸化物超電導体は安定化部
材にも密着するので接続用の酸化物超電導体は安定化部
材との密着性も良好になり、緻密で強度も高いので接合
強度の高い接続が容易にできる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図ないし第3図は、本発明の第1実施例を示すもの
で、第1図は安定化部材を突出させた酸化物超電導導体
の端部どうしを接近させた状態を示す斜視図、第2図は
超電導導体の突き合わせ状態を示す斜視図、第3図は溶
射ガンによる酸化物超電導体の接続状態を示す断面図、
第4図ないし第6図は本発明の第2実施例を示すもの
で、第4図は酸化物超電導体を突出させた超電導導体の
端部どうしを接近させた状態を示す斜視図、第5図は超
電導導体の端部どうしの突き合わせ状態を示す斜視図、
第6図は接続後の状態を示す斜視図、第7図は本発明の
第3実施例を説明するためのもので、安定化部材を突出
させた酸化物超電導導体どうしを接近させた状態を示す
斜視図である。 A,B,C,D,E,F……酸化物超電導導体、1,3,11,13,20,22…
…安定化部材、2,4……超電導層(酸化物超電導体)、
5……凹部、6……溶射層、7……超電導層、10,12,…
…芯線(酸化物超電導体)、21,23……酸化物超電導層
(酸化物超電導体)。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長谷川 正一 東京都江東区木場1丁目5番1号 藤倉 電線株式会社内 (72)発明者 山之内 宏 東京都江東区木場1丁目5番1号 藤倉 電線株式会社内 (72)発明者 瀬尾 右文 東京都江東区木場1丁目5番1号 藤倉 電線株式会社内

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】酸化物超電導体に安定化部材を添設してな
    る酸化物超電導導体どうしの接続方法において、各超電
    導導体の端部から安定化部材と酸化物超電導体のどちら
    か一方を除去して他方を突出させ、突出させた部材を突
    き合わせ、突き合わせ部分の周囲に溶射ガンを用いて接
    続用の酸化物超電導体を溶射して両方の酸化物超電導体
    を接続することを特徴とする酸化物超電導導体の接続方
    法。
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