JP7123728B2 - 導電性樹脂およびこれを用いた超電導コイル - Google Patents
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このため、常伝導部の発生を検知することで、熱暴走やクエンチを阻止することは困難である。特に、高温超電導体は、金属系の超電導体に比べて比熱が大きいため、常電導部の拡大が遅く、その検知前に、超電導線材が焼損する可能性が高い。
さらに本実施形態によれば、熱暴走やクエンチの抑制を図った超電導コイルを提供することができる。
図1、図2は、実施形態に係る超電導コイル10の一部分解斜視図および断面図である。図1は、導電性樹脂層13,側板14を分離した状態の超電導コイル10を表す。図2は、図1の軸Cに沿って切断した超電導コイル10を表す。
巻枠11は、中心軸(軸)Cを有する略円筒形状をなし、巻線部材12を保持する。
巻線部材12は、超電導線材20を巻線部材12上に軸Cを中心とする同心円状に巻き回して構成される。超電導線材20が周方向θに巻き回され、径方向rに積層される。すなわち、巻枠11上の径方向rに1~nターン目の超電導線材20が順に積層される。このとき、超電導線材20の異なるターン間は、絶縁層25(例えば、絶縁樹脂)で絶縁される。
導電性樹脂層13は、巻線部材12の軸C方向の両側(または片側)側面に塗布、硬化して形成される。
超電導線材20は、基体層21,超電導層22,保護層23,安定化層24を有する。
超電導層22は、基体層21上に形成され、例えば、酸化物超電導体(イットリウム系超電導体:YBa2Cu3O7、ビスマス系超電導体:Bi2Sr2Ca2Cu3O10、REBCO:REBa2Cu3Oy)等の超電導体で構成される。
保護層23は、超電導層22に含まれる酸素が超電導層22から拡散することを防止して、超電導層22の特性の変動を防止する。
安定化層24は、基体層21,超電導層22,保護層23を被覆し、超電導層22への過剰通電電流の迂回経路となって熱暴走を防止する。
以下、導電性樹脂層13の詳細を説明する。
図4は、実施形態に係る導電性樹脂層13の拡大断面図である。
樹脂硬化層31は、樹脂主剤、硬化剤、カップリング剤、分散剤を含む樹脂混合物を塗布、硬化した層である。
樹脂主剤は、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂等の熱硬化性樹脂を用いることができる。
硬化剤は、室温、あるいは低温で低粘度の液状材料であり、樹脂主剤の硬化を促進する。
カップリング剤は、有機材料と反応結合する官能基,および無機材料と反応結合する官能基の双方を有する化合物,例えば、有機ケイ素化合物(シランカップリング剤)であり、樹脂主剤の接着性を向上する。
分散剤は、例えば、無機材料の粒子であり、樹脂混合物に混合され(充填材)、樹脂硬化物の強度の向上が図られる。
粒状導電体32、柱状導電体33は、同一材料、別材料のいずれとしても良い。例えば、粒状導電体32、柱状導電体33の双方をCu,Agのいずれか、または粒状導電体32、柱状導電体33の一方をCu,他方をAgとすることができる。
無機の非導電性材料として、ガラス、金属酸化物(例えば、アルミナ)が挙げられる。有機の非導電性材料として、ナイロン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂が挙げられる。
非導電性材料の粒状体(粒子など)、柱状体(繊維、ファイバなど)にメッキ等の手段で導電性材料を被覆することで、粒状導電体32、柱状導電体33を形成できる。
柱状導電体33は、柱状(例えば、円柱形状)を有する。
ここで、少なくとも一部の柱状導電体33が直線状ではなく、何らかの平面または立体的な空間を規定する(例えば、空間を囲む)ように曲がっている(少なくとも一部が曲線状である)ことが好ましい。なお、この曲線状は、例えば、円弧形状または螺旋形状である。
ここで、柱状導電体33は、螺旋状に限らず、何らかの平面または立体的な空間を規定するように曲がっていればよい(例えば、円弧形状)。柱状導電体33は、略円柱形状に換えて、球形状の空間を囲んでもよい。また、柱状導電体33は、立体的な形状ではなく、円形等の平面的な空間、またはその一部を規定してもよい。
このとき、粒状導電体32は、柱状導電体33間に介在し、柱状導電体33間の電気的接続をより確実にする。
以上のように、粒状導電体32と曲がった柱状導電体33の組み合わせによって、導電性樹脂層13への効率的な導電性付与が可能となる。
但し、後述のように、粒状導電体32と併用した場合でも、直線状の柱状導電体33aのみの場合(図5参照)、導電性樹脂層13への十分な導電性の付与は、容易ではなかった。
粒状導電体32の径は、好ましくは1~10μm(より好ましくは、2~3μm)である。
柱状導電体33の径は、好ましくは5~50μm(より好ましくは10~20μm)である。
このうち、導電性樹脂層13に占める粒状導電体32の重量は、好ましくは35~50重量%(より好ましくは25~40重量%)である。
導電性樹脂層13に占める柱状導電体33の重量は、好ましくは10~40重量%(より好ましくは15~30重量%)である。
すなわち、粒状導電体32の密度d1と柱状導電体33の密度d2は、近いことが好ましい。これらの密度の比K(=d1/d2)は、好ましくは0.1~10(より好ましくは、0.25~4、さらに好ましくは、0.5~2)である。
図5は、比較例に係る導電性樹脂層13xの拡大断面図である。
導電性樹脂層13xは、粒状導電体32および柱状導電体33を含む。柱状導電体33は直線形状の柱状導電体33aのみであり、曲がった柱状導電体33(例えば、螺旋状の柱状導電体33b)を含まない。
後述の実施例に示すように、粒状導電体32を併用していても、直線形状の柱状導電体33aのみでは、導電性樹脂層13xに十分な導電性を付与することは困難であった。
以下、超電導コイル10の製造方法を説明する。
図6は、超電導コイル10の製造工程の一例を表すフロー図である。超電導コイル10は、次のようにして作成できる。
巻枠11に超電導線材20を巻いて巻線部材12を作成する。
巻線部材12は、一般的に、巻枠11への巻回によって成形された後に、巻枠11ごとエポキシ樹脂などの絶縁材に含浸される(絶縁層25の形成)。
巻枠11に巻回されて隣接する複数の超電導線材20同士の間隙(線材間隙)に絶縁材が充填されるとともに、巻線部材12が絶縁材でコーティングされる。
樹脂主剤、硬化剤、粒状導電体32、柱状導電体33を混合して、導電性樹脂混合物を作成する。このとき、柱状導電体33は略直線形状でもよい。次のように、混合後の攪拌によって、柱状導電体33を螺旋形状へと変形できる。
この2つの回転力によって、直線状の柱状導電体33が変形し、図7の電子顕微鏡写真に示すような曲線状(例えば、螺旋状)の柱状導電体33bを形成することができる。
これに対して、予め曲線状の柱状導電体33を作成しておき、これを混合して導電性樹脂混合物としてもよい。例えば、曲線状の非導電性の柱体を作成し、この柱体に導電性物質を被覆することで、曲線状の柱状導電体33bを形成できる。
巻線部材12の側面に、混合、攪拌した導電性樹脂混合物を塗布し、側板14を取り付ける。
その後、導電性樹脂層13を硬化させることで、超電導コイル10が作成される。このとき、必要に応じて、導電性樹脂層13を加熱してもよい。
実施例1および比較例1につき説明する。
原料としてエポキシ樹脂、カップリング剤、分散剤、硬化剤、および導電性物質を使用した。導電性物質としては、球体(銅粉)の粒状導電体32と柱体(銀線材)の柱状導電体33を用いた。
ここで、比較例1では、薬匙を使用して人力で1分間攪拌し、実施例1では自転・公転式の混合機で1分間攪拌した。すなわち、実施例1,比較例1は、攪拌の手段のみが異なる。
比較例1では導通が確保できず、抵抗率を測定出来なかった。これに対し、実施例1では3.1×10-4Ωmの抵抗率が得られた。
比較例1では、柱状導電体33は、図5に示すように、ほとんどが直線状の柱状導電体33aであった。これに対し、実施例1では、図4に示すように、曲線状の柱状導電体33bが存在した。
実施例1の粒状導電体32、柱状導電体33は、銅粉や銀線の単一材料から構成していたが、複合材料から構成してもよい。
実施例2では、アルミナ粉(粒子)の基材にCuを蒸着して球状の粒状導電体32を作成した。また、ナイロン繊維の基材にAgを電解メッキして柱状導電体33を作成した。
その他は、実施例1と同様に材料を混合し、自転・公転式の混合機で1分間攪拌した。
これは、粒状導電体32、柱状導電体33による電気の導通が、基本的にその表面近傍で行われることによるものと考えられる。すなわち、粒状導電体32、柱状導電体33内の非導電性の基体が抵抗率に与える影響はそれほど大きくない。
また、粒状導電体32、柱状導電体33を複合材料としたことで、Ag(貴金属)の使用を抑制でき、コストを低減できる。
実施例3では、球状のガラス基材と繊維状のアクリル系樹脂基材の表面をそれぞれAgで被覆して、粒状導電体32および柱状導電体33を作成した。このとき、基材表面のAg量を調整して、粒状導電体32、柱状導電体33それぞれの密度d1,d2を3.0±0.3g/cm3および2.0±0.2g/cm3とした。
その他は、実施例1と同様に材料を混合し、自転・公転式の混合機で1分間攪拌した。
実施例3の導電性樹脂層13の断面を観察したところ、実施例2と異なることが判った。すなわち、実施例2では、粒状導電体32が柱状導電体33の下方に存在する傾向にあったのに対し、実施例3では粒状導電体32と柱状導電体33がより均一に分散していた。この均一性が抵抗率の低減に寄与したと考えられる。
以上のように、密度の比Kが粒状導電体32と柱状導電体33の分散に影響を与えている。
実施例1~3の導電性樹脂を用いて超電導コイル10を作成、試験した。
ここでは、巻線部材12の側面の一方に導電性樹脂混合物を塗布、硬化して、導電性樹脂層13を有する超電導コイル10を作成した。その後、液体窒素雰囲気で超電導コイル10の過電流試験を実施した。この結果、超電導コイル10の導電性樹脂層13で電流の迂回が観察され、実施形態1~3の導電性樹脂の有効性を確認できた。
ここでは、導電性樹脂を超電導コイル10の電流迂回に用いている。しかし、本実施形態に係る導電性樹脂は、広範な用途を有し、超電導とは異なる他分野、例えば、半導体装置に用いることができる。
Claims (9)
- 樹脂成分と、
粒状の複数の第1の導電体と、
柱状の複数の第2の導電体と、を具備し、
前記複数の第2の導電体は、非導電性の柔軟性のある基体と、前記基体を被覆する導電性材料と、を有し、少なくとも一部が螺旋形状である
導電性樹脂。 - 前記第2の導電体の前記基体は繊維状のナイロン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂の何れかから成る
請求項1記載の導電性樹脂。 - 前記第1、第2の導電体は、AgおよびCuの少なくとも一方を含む
請求項1または2に記載の導電性樹脂。 - 前記複数の第2の導電体中の螺旋形状の導電体の割合が、10%以上である
請求項1乃至3のいずれか1項に記載の導電性樹脂。 - 前記第1、第2の導電体の密度(g/cm3)の比が、0.1以上10以下である
請求項1乃至4のいずれか1項に記載の導電性樹脂。 - 前記第1の導電体が、1μm以上10μm以下の径を有し、
前記第2の導電体が、5μm以上、50μm以下の径の柱体を有する
請求項1乃至5のいずれか1項に記載の導電性樹脂。 - 前記螺旋形状の導電体が、50μm以上、300μm以下の大径を有する
請求項1乃至6のいずれか1項に記載の導電性樹脂。 - 硬化後の抵抗率が、1×10-3Ωm以下である
請求項1乃至7のいずれか1項に記載の導電性樹脂。 - 軸の周りに巻き回された超電導線材を有する巻き線部材と、
前記巻き線部材の前記軸の方向の第1、第2の側面の少なくとも一方に配置された請求項1乃至8のいずれか1項に記載の導電性樹脂の硬化層と、
を具備する超電導コイル。
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JP2016516611A (ja) | 2013-03-15 | 2016-06-09 | インテグラル・テクノロジーズ・インコーポレーテッド | 成形可能なカプセル及び製造方法 |
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