JPH0191403A - 酸化物超電導コイルの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 Ｃ１γ業上の利用分野〕 この発明は、高い臨界温度を持つ酸化物超電導コイルの
製造方法に関するものである。

〔従来の技術〕

最近、核融合、磁気浮−Ｆ列１ｔ、核磁気共１＠装置、
電磁石及び物性研究分野において、運転コストの低い、
強い繊物を作る超電導コイルが望まれている。１９８７
年になって、非常に高い臨界温度を持った酸化物超電導
体が発見され、液体窒素温度（７７°ｋ）でも超電導性
を示すようになフた。

この超電導体は、たとえば、Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ−０で代表
される組成の酸化物であるが、脆弱なセラミックであり
、コイル化は非常に困難である。

現在知られているコイル化する方法としては、次のもの
かある。これは、まず、金属バイブ（シース材）の中に
酸化物超電導体となる混合粉末を封入し、これを金属線
材を製作するように引抜き加丁、スェージング加工、圧
延加工等をｈｌずことによって線状に成形し、ついで、
これをコイル状に巻き取り、しかる後、熱処理を行うと
いう方法である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところが、このような方法で酸化物超電導コイルを製作
する場合には、シース材の材質の選択に問題があった。

たとえばシース材にＣｕを使うと、熱処理中に、酸化物
超電導体より酸素が除去され、酸素不足の現象を生じ、
特性の優れた超電導体が得られない。これに対処するた
めには、酸素透過性があり、封入した混合粉末より酸素
を除去しないＡｇのような金属を使用すればよいが、こ
れでは高価につき実用に供し得ない。

この発明は、このような問題点を解決するためになされ
たもので、酸化物超電導体の特性を悪化させるシース材
や高価なシース材を使うことなしに、酸化物超電導体を
比較的容易にコイル化でき、したがって優わた電気、磁
気特性を有するとともに、機械的強度と絶縁性にも優れ
た酸化物超電導コイルを得ることができる同コイルの製
造方法を提供することを目的としている。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係る酸化物超電導コイルの製造方法は、焼成
によって酸化物超電導体を生成するように配合された酸
化物、硝酸塩及び炭酸塩のうち、いずれか一種以上の粉
末またはすでに超電導性を有する酸化物粉末と樹脂バイ
ンダー、可塑剤及び溶剤とより成るスラリーから第１の
シート状成形体を形成する工程と、絶縁性を示すセラミ
ック粉末と樹脂バインダー、可塑剤及び溶剤とより成る
スラリーから第２のシート状成形体を形成する工程と、
第１．第２の両シート状成形体を積層して複合シー］・
状成形体を形成し、これを巻き取って巻き取り複合シー
ト状成形体を４９る工程と、この巻き取り複合シート状
成形体を幅狭くスリットして幅の狭いコイル部を有する
巻き取り複合シート状成形体とする工程と、このコイル
部をＩＹする巻き取り複合シート状成形体を焼成する工
程と存するものである。

（作用） この発明によれば、焼成面の可撓性のある複合シート状
成形体を巻き取った状態で幅狭くスリットし、そのまま
焼成するので脆い酸化物超電導体を比較的容易にコイル
化できる。したがって、シース材の使用を必要としない
。

また、シース材を使用しないので、焼成にあたフて最適
の焼成温度と焼成雰囲気（酸素雰囲気）を選択すること
によって優れた電気、磁気特性を有する酸化物超電導コ
イルを得ることができる。

さらに、酸化物超電導体層となる第１のシート状成形体
を絶縁体層となる第２のシート状成形体でバックアップ
するので、コイルとしての機械的強度の向」ニを図れる
とともに、コイル化した超電導体層の層間絶縁を図るこ
とができる。

〔実施例〕

以下、この発明の実施例を第１〜３図によって説明する
。

第１図は実施例によって得られる酸化物超電導コイルの
うちの基本コイルを示す図で、１は、巻き芯Ｓに所定の
巻き数だけ巻いたコイル部、２と３はそれぞれ？Ｔｔ棒
端子部である。第２図は実施例における第１．第２の両
シート状成形体のドクターブレード法による製造工程を
示す模式図である。第３図は実施例における複合シート
状成形体の製造工程を示す模式図である。

まず、組成比がＹＢａ２Ｃｕ３になるように配分したＢ
ａＣＯ３，Ｙ２０３　、ＣｕＯの炭酸塩及び酸化物の原
料粉末に、バインダーとしてポリビニル・ブチラール、
可塑剤としてジメチル・フタレート及び溶剤としてトル
エン・エタノール混合溶剤を加え、ボールミルにて均一
に混合してスラリーを作成した。ついで、このスラリー
４を、第２図に示すように、成形用フィルム５上に流し
、これをドクターブレード６により１２０ｍｍ幅で０．
２［１１１１１厚の第１のシート状成形体（超電導シー
ト）８を成形し、乾燥炉７に通して乾燥し、巻きＪ収り
リールに巻き取った。９はその巻取りシートである。こ
れとは別に、同様の方法でアルミナ粉末を使用したスラ
リーを作成し、同寸法の第２のシート状成形体（Ｍ！ｊ
シート）１０を成形して乾燥し、巻き取った。

引きつづき両シート８，１０を、第３図に示すように、
表面温度１２０℃、ニップ圧２００Ｋｇ／ｃｒｒ＋”の
ラミネートロール１１に通してれ１層し、一体化した。

得られた複合シート状成形体１２をアルミナ型巻き芯Ｓ
に絶縁シート１０側を内側にして５０回巻き取フた。そ
して、この巻き取り複合シート状成形体１３を、第１図
に示すように、幅２ｍｍにスリットしてコイル部１を切
り出した。

その際、一方の電極端子部３は巻き芯Ｓに接続状態で残
した。ついで、これを焼成炉に入れ、酸素雰囲気のもと
１，０００℃で１５時間焼成して酸化物超電導コイル（
基本コイル）を作成した。

このコイルを液体窒素温度まで冷やして、その臨界電流
を測定したところ、１，１００Ａ／ｃｍ’の臨界電流密
度か得られた。この値は、従来の金属パイプ延伸法によ
るコイルと比較すると充分高い値であった。

このように、この実施例では、焼成１１在のバインダー
を含有た可撓性のある複合シート状成形体１３を、コイ
ル状に巻き取フてから幅狭くスリットし、そのままの状
態で焼成するので、脆くてコイル化し難い酸化物超電導
体を比較的容易にコイル化でき、したがって、従来使用
しているシース材を使用しなくてよい。

また、シース材を使用する必要がないので、焼成に際し
てシース材の影響を考慮なしくて済み、最適の焼成温度
と焼成雰囲気（酸素雰囲気）を選択することができる。

このため、前述したように、優れた電気、磁気特性を有
する酸化物超電導コイルを得ることができる。

さらに、第２のシート状成形体１０は、第１のシート状
成形体８と積層されてコイル状に巻き取られるので、焼
成後においては、コイルの機械的強度の向上に寄与する
だけでなく、コイル化した酸化物Ｂｌ電導体層の層間絶
縁体として機能する。

第４図は、この発明による製造方法によって得られる酸
化物超電導コイルの他の例を示したものである。このコ
イルは３個のコイル部１５゜１６及び１７をシリーズに
接続部１８と１９で接続して連結コイルとした例である
。１８゜１９は、それぞれコイル部１５．１６及びコイ
ル部１６と１７の挫続部であり、２０．２１は電極端子
部である。

この連結コイルの製法は、次のとおりである。

複合シート状成形体１２を巻き芯Ｓに絶縁シート１０側
を内側にして巻き芯Ｓに巻き取り、３個のコイル１５．
１６及び１７ができるようにスリットする。この際、コ
イル部１５と１６及び１６と１７は完全に切り踵してお
く。ついで、コイル部１５と１６の接続をコイル部１５
の巻き始めの端部とコイル部１６の巻き終りの端部を接
続部１８で合わせ、シート用バインダーの溶剤で接着面
を湯溜にしてから圧着して貼り合わせる。この際、超電
導シート８面を互いに貼り合わせるために、コイル部１
６の巻き終りの端部の絶縁シートｌＯは除去する。コイ
ル部１６と１７についても同様に接続する。このあとは
、第１図の基本コイルの場合と同様に焼成すれば、連結
コイルを４４−する酸化物Ｍ１“「導コイルがｔＩらね
る。

このように、コイル部をシリーズに多数個連結すれば、
巻数の増加した酸化物超電導コイルの製作が可能となる
。

なお、実施例では、酸化物超電導体の組成分としてＹ−
Ｂａ−Ｃｕ−０系の酸化物を使用したが、それ以外の酸
化物、たとえば、Ｌａ−Ｂａ−Ｃｕ−０系、Ｌａ−５ｒ
−Ｃｕ−ｏＬ。

Ｙｂ−Ｂａ−Ｃｕ−０系、　５ｅ−Ｂａ−Ｃｕ−０系等
の酸化物でも同様の効果がｊｉｔられる。また、複合シ
ート状成形体を作成するときの絶縁シートに関しては、
アルミナ製のもの以外ても、絶縁性を有し、超電導体の
機域的特性を補強し、かつ超電導体との反応笠によりそ
の特性を劣化させないものであればよい。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、酸化物超電導体層と
なる第１のシート状成形体と絶縁体層とな′る第２のシ
ート状成形体とを、それらがバインダーを含有して可撓
性を有する状態のときに、４１１層してコイル状に巻き
取り、これを幅狭くスリットとしてから焼成するので、
酸化物超電導体の特性を悪化させるシース材や高価なシ
ース材を使用しなくても、コイル化の難しい酸化物超電
導体を比較的容易にコイル化できる。

また、シース材を使用しないので、焼成時のシース材の
影響を考慮しなくてよい。このため、最適の焼成温度と
雰囲気での焼成が可能になり、優れた電気、６ｆｉ気特
性の酸化物超電導コイルを得ることかできる。

さらに、第２のシート状成形体が第１のシート状成形体
に積層されるので、機械的強度と絶縁性に優れた酸化物
超電導コイルを得ることができる。

【図面の簡単な説明】 第１図はこの発明の実施例によって１）ｔられる基本コ
イルの斜視図、第２図は実施例における第１．第２の両
シート状成形体の製造］二枚を示す図、第３図は実施例
における複合シート状成形体の製造工程を示す図、第４
図は他の実施例によって１１Ｊられる酸化物超電導コイ
ルの斜視図である。 １はコイル部、２．３は電極端子部、４はスラリー、５
は成形用フィルム、６はドクターブレード、７は乾燥炉
、８は第１のシート状成形体（超電導シート）、１０は
第２のシート状成形体（絶縁シート）、１１はラミネー
トロール、１２は複合シート状成形体、１３は巻き取り
複合シート成形体である。 なお、図中、同一符号は、同一または相当部分を示す。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）焼成によって酸化物超電導体を生成するように配
   合された酸化物、硝酸塩及び炭酸塩のうち、いずれか一
   種以上の粉末またはすでに超電導性を有する酸化物粉末
   と樹脂バインダー、可塑剤及び溶剤とより成るスラリー
   から第１のシート状成形体を形成する工程と、絶縁性を
   示すセラミック粉末と樹脂バインダー、可塑剤及び溶剤
   とより成るスラリーから第２のシート状成形体を形成す
   る工程と、第１，第２の両シート状成形体を積層して複
   合シート状成形体を形成し、これを巻き取って巻き取り
   複合シート状成形体を得る工程と、この巻き取り複合シ
   ート状成形体を幅狭くスリットして幅の狭いコイル部を
   有する巻き取り複合シート状成形体とする工程と、この
   コイル部を有する巻き取り複合シート状成形体を焼成す
   る工程とより成る酸化物超電導コイルの製造方法。
2. （２）巻き取り複合シート状成形体をスリットして２個
   以上のコイル部を設け、これらをシリーズに接続して２
   個以上のコイル部を有する巻き取り複合シート状成形体
   とする特許請求の範囲第１項に記載の酸化物超電導コイ
   ルの製造方法。
3. （３）第１のシート状成形体と第２のシート状成形体を
   ドクターブレード法で形成する特許請求の範囲１１第１
   項または第２項に記載の酸化物超電導コイルの製造方法
   。