JP2662552B2 - 磁気シールド用超電導材 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は磁気シールド材に係り、特にセラミックス系
超電導物質を用いた磁気シールド用超電導材に関する。

（従来の技術） 各種の電気機器を外部磁界からの誘導障害から保護す
るために磁気シールド材が用いられており、このような
シールド材として、従来金属板や金属粉末を混入した塗
料等が知られている。しかしながらこのような磁気遮へ
い材料は電気抵抗を有するため、高周波に対しては有効
であるが、静磁場や変化の遅い磁場の遮へいができない
ばかりか、前者においては重量が増加する上可撓性が小
さいため、機器全体を遮へいするのに困難が伴ない、一
方後者においては強磁場に対して、特に強磁場の発生源
である超電導マグネット等を遮へいするのに不十分であ
るという難点を有する。

本出願人は、例えば磁気浮上列車の車室内の磁界強度
を下げることに用いることのできる磁気シールド用超電
導板の製造方法として、化合物系のNb₃Sn超電導材を用
いる方法を先に出願した（特開昭59−180109号、特願昭
60−258373号）。これらのシールド材は超電導材を用い
ているため、その磁気遮へい効果は大きいが、いずれも
Nb板とCu板とを積層した圧延材を用いるため可撓性に乏
しく遮へい材として使用するのに限界を生ずる。

近年セラミックス超電導物質の開発が著しいスピード
で進められており、本年に亘って233Kや室温以上の臨界
温度を示す物質も報告されている。このような材料は液
体窒素温度や室温で使用し得る可能性があり、技術的、
経済的に極めて有利となる利点を有するが従来の合金系
（Nb−Ti合金等）や化合物系（Nb₃Sn等）の超電導材料
に比較して硬い上、かつ脆いという欠点を有する。

本発明はこのようなセラミックス系の超電導物質を用
いた磁気シールド材に関するもので上述のNb₃Snを用い
た磁気シールド板の欠点をも克服するものである。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は上記の従来の磁気シールド材の有する難点即
ち可撓性が小さい、重量が大きい、静磁場や変化
の遅い磁場に対して遮へい効果が小さい、超電導マグ
ネット等の強磁場の遮へいに不十分である等の点をいず
れも解決するものである。

セラミックス超電導物質を用いた線材の製造方法は現
在迄いくつか公表されているが、このような方法を用い
て面状体を製造する場合（イ）アモルファスのテープを
酸素雰囲気下で加熱処理するか、（ロ）セラミックス粉
体を金属管等に収容し、圧延加工等を施してテープ状に
成形することが考えられる。しかしながら（イ）の方法
においては極めて急速な冷却を必要とする上、遮へい材
しての取扱いが困難であり、（ロ）の方法においては成
形後に内部に酸素を供給することが困難なため、超電導
特性が不十分となり易い上、幅広あるいは長尺のシート
を製造することが困難であり、かつ両者共その製造工程
が複雑であるという難点を有する。本発明はのような難
点をも解決するものである。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明の磁気シールド用超電導材は、可撓性を有する
セラミックス面状体の両側に、セラミックス超電導物質
の焼結層および絶縁層を順に設けたことを特徴としてい
る。

本発明における可撓性を有するセラミックス面状体と
してはセラミックスファイバよりなる織布や不織布、あ
るいはセラミックスシートやセラミックスフィルムが好
適する。前者の織布や不織布を形成するセラミックスフ
ァイバとしては炭化珪素（SiC）系のファイバや酸化物
系のファイバを用いることができる。これらのセラミッ
クスファイバは連続長繊維でその平均直径は、例えば10
〜10μｍφと極めて小さく、かつ高い耐熱性（1000℃以
上）と高い引張強さ（200Kg/mm²）を有しており、例え
ば チラノ繊維：宇部興産株式会社製SiC系ファイバ（Si−T
i−Ｃ−Ｏ系）商品名 ニカロン：日本カーボン株式会社製SiC系ファイバ商品
名 サフィル：英国Imperial Chemical Inustries PLC−ICI
製Al₂O₃ファイバ商品名 等の他SiO₂系ファイバが知られている。一方後者のセラ
ミックスシートやセラミックスフィルムは上記の織布や
不織布を成形することにより得られる。

上記のセラミックス面状体の体積固有抵抗は10⁵Ωcm
以下であることが望ましい。この理由は超電導物質の温
度が臨界温度以上に上昇した際のロスの発生を小さく
し、破壊を防止するためである。

セラミックス面状体の両側に形成される焼結層として
はYBa₂Cu₃Ox（ｘ＜14;ペロブスカイト）が代表的なもの
として上げられるが、勿論これに限定されるものではな
く、これにＦ等の第４元素を添加したものや、他のセラ
ミックス超電導物質を用いることもできる。この焼結層
は超電導物質あるいはこの微粉末を分散せしめた溶液を
セラミックス面状体上に被着せしめた後、焼結するか、
あるいは酸化性雰囲気中での熱処理により超電導物質を
生成する構成物質をセラミックス面状体上に被着した
後、これを焼結することにより形成される。これらの被
着物質の主なものをあげれば Ｙ−Ba−Cu合金溶液 Ｙ、Ba、Cuの酸化物、炭酸塩の混合溶液 プラズマ放電、蒸着、溶射、スパッタリング等による
気相あるいはイオン Ｙ、Ba、Cuをそれぞれ含む脂肪酸、ナフテン酸等のア
ルカリ塩以外の金属塩、すなわち金属石けん Ｙ、Ba、Cuの硝酸塩、蓚酸塩を溶媒に分散せしめた混
合溶液 YBa₂Cu₃Oxの微粉末を溶媒中に分散せしめた混合溶液 等がある。

この場合、超電導物質そのものを被着する場合以外
は、それぞれの構成物質を所定原子数比で配合すること
が望ましい。

上記被着物質の焼結は700〜1000℃以上で行なわれ
る。この場合酸素気流中や酸素加圧下で加熱することが
好ましい。

上記の焼結層の外側には絶縁被膜が施させる。この絶
縁被覆としては、UV硬化ウレタン樹脂やPVFエナメル樹
脂等の有機絶縁材料や、アルミナやポリボロシロキサン
樹脂等の無機絶縁材料を用いることができる。

（作用） 本発明においては、可撓性を有するセラミックス面状
体の両側に、セラミックス超電導物質よりなる焼結層お
よび絶縁層が順に設けられた構成を有するため、軽量で
可撓性を有する磁気シールド材が得られ、このシールド
は静磁場や強磁場に対しても有効である。

また面状体がセラミックスよりなるため超電導物質と
の熱膨張差も小さく密着性に優れている。

（実施例） 第１図に示すように、チラノ繊維（宇部興産株式会社
製Si−Ti−Ｃ−Ｏ系セラミックスファイバ商品名）から
なる織布１の両面に固相反応法より生成したYBa₂Cu₃Ox
の微粉末２をプラズマ溶射により５〜６μｍの厚さに被
着せしめた。次いでこの織布を950℃で18時間加熱後、1
000℃で１時間酸化焼結した。この焼結層の両外側にPVF
エナメル樹脂３を被覆したシールド材４の超電導特性
（臨界温度;Tc）を第２図に示す。この図から明らかな
ようにTc≒85Kであり液体窒素温度（77K）で充分磁気遮
へい効果を有する。

［発明の効果］ 以上、本発明の磁気シールド用超電導材は、軽量で可
撓性に優れ、かつ静磁場や変化の遅い磁場あるいは強磁
場に対しても有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法の磁気シールド材の一実施例を示
す概略断面図、第２図はその超電導特性を示すグラフで
ある。 １……織布 ２……YBa₂Cu₃Ox被着層 ３……絶縁層 ４……磁気シールド材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 笠原 敏夫 神奈川県川崎市川崎区小田栄２丁目１番 １号 昭和電線電纜株式会社内 (72)発明者 福島 正忠 神奈川県川崎市川崎区小田栄２丁目１番 １号 昭和電線電纜株式会社内 (56)参考文献 特開 昭64−82697（ＪＰ，Ａ)

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】可撓性を有するセラミックス面状体の両側
   に、セラミックス超電導物質よりなる焼結層および絶縁
   層を順に設けたことを特徴とする磁気シールド用超電導
   材。
2. 【請求項２】セラミックス面状体はセラミックスファイ
   バよりなる織布あるいは不織布である特許請求の範囲第
   １項記載の磁気シールド用超電導材。
3. 【請求項３】セラミックス面状体はセラミックスシート
   あるいはセラミックスフィルムである特許請求の範囲第
   １項記載の磁気シールド用超電導材。
4. 【請求項４】セラミックス面状体は炭化珪素系あるいは
   酸化物系セラミックスよりなる特許請求の範囲第１項乃
   至第３項のいずれか１項記載の磁気シールド用超電導
   材。
5. 【請求項５】超電導物質はＹ−Ba−Cu−Ｏ系セラミック
   スである特許請求の範囲第１項乃至第４項のいずれか１
   項記載の磁気シールド用超電導材。