JPH02177304A - 超電導酸化物ソレノイドの製造方法 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、超電導酸化物を導体とし、小型で強力な電磁
マグネットの製造を可能にする超電導酸化物ソレノイド
の製造方法に関する。

［従来の技術］ 従来、超電導酸化物のソレノイドは以下のようにして製
造されていた。第３図は従来の製造方法を示す模式図で
ある０円筒状の巻き芯１はその外周面に絶縁層が被着さ
れている。そして、超電導を示す組成の酸化物の混合物
（例えば、Ｂｉ２０３　　：０．３５モル、ＰｂＯ；０
．３モル、Ｃａｂ：　　１モル、ＳｒＯ，；１モル、Ｃ
ｕｂ；　　２モルの配合比で混合したもの）をペースト
状に混練し、このペースト状酸化物３をシリンダ２内に
装入する０次いで、この酸化物３をピストン４によりシ
リンダ２の先端のノズル５から巻き芯１の外周面上に押
し出す、そして、巻き芯１をその軸の周りに回転させつ
つノズルらを巻き芯１の軸方向に移動させることにより
、ノズル５から押し出された酸化物３を巻き芯１の周面
にコイル状に形成する０次いで、巻き芯１に巻回された
酸化物３を巻き芯１と共に酸化性雰囲気で約８００℃に
数時間乃至数１０時間加熱して焼成し、超電導性酸化物
を生成させて超電導ソレノイドを製造する。このような
方法により製造された超電導ソレノイドは臨界電流密度
が約１０００Ａ／ｃｏ？である。

第４図は従来の他の製造力・法を示す模式図である、銀
製バイブロ内に超電導酸化物の粉体７を封入し、この粉
体７を銀バイブロと共に引抜ダイス８により伸線加工す
ることにより細線化し、この伸線加工後の線材９を絶縁
層が被着された巻き芯１にコイル状に巻回する０次いで
、この線材９を巻き芯１と共に酸化性雰囲気において約
８００″Ｃの温度に数時間乃至数１０時間加熱して銀バ
イブロ内の酸化物粉体７を焼成する。その後、銀バイブ
ロを酸により溶解して超電導ソレノイドを得る。このよ
うにして製造された超電導ソレノイドは臨界電流密度が
約５００Ａ／ｃｒＡである。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、これらの従来方法はいずれも以下に示す
ような欠点を有する。先ず、第３図に示す方法の場合は
、円筒状の巻き芯１が焼成温度に加熱されると熱膨張し
ようとするのに対し、コイル状の酸化物３のペーストは
焼成中に緻密化して収縮する。このため、収縮しようと
するコイル状の酸化物ペーストは膨張しようとする巻き
芯１により引張力を受け、局所的に微細なりラックが発
生する。このようなりラックが発生すると、超電導パス
の数が著しく減少し、超電導特性が劣化したものとなる
。

また、第４図に示す方法の場合は、銀バイブロが焼成温
度に加熱される。と熱膨張しようとするのに対し、銀バ
イブロの内部の酸化物圧粉体７は収縮しようとする。こ
のため、同様に粉体７にクラックが発生して超電導特性
が劣化する。更に、銀バイブロ内の粉体７は圧縮成形さ
れた後コイル状に巻回されるので、このコイル状に巻回
するときに粉体７にクラックが発生してしまうこともあ
る。

更に、従来方法によりターン数を２倍にしようとすると
、コイルを２重に巻回する必要上、導体に絶縁処理を施
した後巻き込む必要がある。この場合に、第３図に示す
ように、ペースト状に押し出す場合は、ＩＮ目がペース
ト状で不安定であるため、２層目の押し出しには特別の
配慮が必要である。一方、第４図に示すように、金属シ
ールの場合は、絶縁処理のために導体径が太くなり、小
型のソレノイドを得ることが困難である。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたのもであって、
クラックがない緻密な組織を有し、臨界電流密度が高い
と共に、容易にターン数を倍増することができる超電導
酸化物のソレノイド及びその製造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］ 本発明に係る超電導酸化物ソレノイドの製造方法は、そ
の周面に螺旋状の溝部が刻設されている耐火性絶縁管の
前記溝部に超電導組成の酸化物を充填する工程と、前記
溝部に充填した超電導組成の酸化物を加熱手段により局
部的に加熱して溶融又は半溶融部を形成すると共に前記
溝部に沿って前記溶融又は半溶融部を一定方向に移動さ
せる工程とを有することを特徴とする。

［作用］ 本発明においては、周面に螺旋状の溝が刻設された耐火
性絶縁管を使用し、この耐火性絶縁管の溝に超電導組成
の酸化物を充填する。そして、加熱手段によりこの超電
導酸化物を局部的に加熱して溶融又は半溶融部を形成し
、この溶融又は半溶融部を前記溝部に沿って一定方向に
移動させる。

そうすると、前記溝部内の超電導酸化物は、溶融又は半
溶融部の通過により、−旦溶融又は半溶融し、次いで凝
固するため、超電導酸化物の超電導相は電流が流れる方
向ζ配向する。また、前記溝部に充填した超電導酸化物
が粉末状である場合は、この溶融又は半溶融及び凝固処
理により、超電導酸化物の密度が粉末状態での見かけの
密度に比して極めて大きくなる。これにより、導体断面
の単位面積当たりの電流が極めて多く、電流密度が高い
優れた超電導特性を得ることができる。

更に、前記螺旋状の溝は耐火性絶縁管の内面又は外面の
いずれに形成してもよく、また双方に形成してもよい、
前記溝を耐火性絶縁管の内面及び外面の双方に形成すれ
ば、ソレノイドのターン数を容易に倍増することができ
る。

［実施例］ 次に、本発明の実施例について添付の図面を参照して説
明する。

第１図（ａ＞乃至（Ｃ）は本発明の実施例方法を工程順
に示す斜視図である。

先ず、第１図（ａ＞に示すように、外周面に螺旋状の溝
１２が形成された耐火性絶縁管１１を用意する。

次に、第１図（ｂ）に示すように、絶縁管１１の講１２
に超電導組成の酸化物粉体１３を充填する。酸化物粉体
１３は適度の力で押付けることにより粉体１３自身の凝
集力により清１２に保持される。また、消１２に充填す
る超電導組成の酸化物は粉体に限らず、例えば超電導組
成の各成分の硝酸化物を溶液の状態で混合したものを使
用することもできる。この場合、この混合液を絶縁管１
１に噴霧し、乾燥後に講１２以外の不要部分に付着した
超電導酸化物を化学的又は機械的に除去することにより
、講１２内にのみ超電導酸化物を残留させる。

次いで、第１図（ｃ）に示すように、絶縁管１１の一端
部における溝１２の近傍に抵抗発熱ヒータ１４を配置す
る。そして、ヒータ１４に通電してヒータ１４の近傍の
酸化物粉体１３を局部的に溶融又は半溶融状態にする。

次いで、絶縁管１１をその中心軸を軸として回転させる
と共に、ヒータ１４を溝ピッチに応じた速度で絶縁管１
１の軸方向に移動させ、溶融又は半溶融部を溝１２に沿
って移動させる。これに、より、溝１２内の酸化物粉体
１３は順次溶融又は半溶融状態にされた後、凝固する。

第２図は溶融又は半溶融凝固処理中の講１２の内容物を
示す絶縁管１】の周方向に沿う模式的断面図である。絶
縁管１１の湧１２に充填された酸化物粉体１３はヒータ
１４により局部的に加熱され、これにより溶融又は半溶
融部］５が形成される。絶縁管１１の回転く矢印で示す
方向）により溶融又は半溶融部１５は絶縁管１１に対し
その回転方向と逆方向に相対的に移動するが、この溶融
又は半溶融部１５が凝固する際にその凝固界面では超電
導相１７が溝１２の長手方向く絶縁管１１の回転方向）
に配向されて成長する。このため、凝固部１６における
超電導相１７の配向性は良好であり、超電導相１７が溝
１２の長手方向に配向した超電導酸化物ソレノイドが得
られる。なお、第２図においては、超電導相１７は短か
く途切れて図示されているが、これは図示を簡潔にする
ためであり、実際には多数の繊維状の超電導相１７が講
１２の長手方向に連なって形成されている。

このため、部分的には切断されていても、機能的には連
続した状態が保たれている。このようにして、超電導相
の配向性が良好で臨界電流密度が高く、緻密な超電導酸
化物のソレノイドが製造される。

次に、本発明方法により実際に超電導酸化物のソレノイ
ドを製造した結果について説明する。

Ｘ！［± Ｂｉ２Ｏ３を０．３５モル、ｐｂｏを０．３モル、Ｓ　
ｒ　ＣＯ３を　１モル、Ｃａ　ＣＯ３を１モル及びＣｕ
Ｏを２モルの比率で配合して混合した酸化物を７８０°
Ｃに加熱して仮焼した後、これを乳鉢で粉砕して扮末状
の超電導組成の酸化物を得た。そして、この粉末を耐火
性絶縁管の溝に充填した。この耐火性絶縁管は外径が３
０＋ａｍ、内径が２４ｎｎの窒化珪素製円筒部材であり
、その外周面に福が１．６１、断面積が１−の半円状螺
旋溝を２０ターン刻設したものである。そして、この絶
縁管の長手方向一端部に例えば白金（Ｐｔ）フィラメン
トのように溝内の超電導酸化物粉末を局部的に加熱する
ことが可能なヒータを配置し、このヒータにより超電導
酸化物をその表面温度が８４５℃になるまで加熱して局
部的に半溶融状態にした。そして、絶縁管をその中心軸
を軸として回転させつつ、溝ピッチに応じた速度で前記
ヒータを絶縁管の軸方向に移動させることにより、前記
半溶融部を溝の一端部から他方の端部まで溝に沿って連
続的に移動させた。

このとき、半溶融部の移動速度を１０ｕ／時にした。

その後、この半溶融及び凝固処理により得られた酸化物
超電導体の両端部に端子を取付け、ソレノイドコイルを
完成した。

本実施例の超電導酸化物を液体窒素により冷却して電流
を流したところ、３５Ａの電流においても超電導状態を
示した。半溶融凝固処理後における酸化物超電導体の断
面積は０．５−であったのでこのときの電流密度は７０
００Ａ／ｃｔｄである。

及１■亀 耐火性絶縁管として、材質がアルミナの円筒部材を使用
し、実施例１と同様にして超電導酸化物ソレノイドを製
造した０本実施例の超電導酸化物ソレノイドの電流密度
は実施例１と同様であり、７０００Ａ／ＣＴＩであった
。

丸１」Σ 実施例１と同様の条件で局部加熱及びヒータの移動操作
を１０回繰返し行った。その結果、本実施例により製造
された超電導酸化物ソレノイドは実施例１．２に比して
更に電流密度が上昇し、９００ＯＡ／ｃ−ｎｆであった
。

火Ｕぎ１± ヒータによる加熱温度を８７０℃として超電導酸化物を
局部的に溶融状態にした。その他の条件は実施ｆＩＡ１
と同様にして超電導酸化物ソレノイドを製造しな０本実
施例の超電導酸化物ソレノイドの電流密度は６０００Ａ
／ｃｒｄであり、従来の圧粉焼結により製造された超電
導酸化物ソレノイドに比して極めて高い電流密度が得ら
れた。

上述の如く、実施ＰＡｌ乃至４に係る超電導酸化物ソレ
ノイドは極めて高い臨界電流密度を有する。

なお、上述の実施例においては、溝の長手方向について
は発熱体を固ミし、耐火性絶縁管を回転駆動することに
より、発熱体を溝の長手方向に相対的に移動させたが、
耐火性絶縁管を固定し、発熱体を溝の長手方向に沿って
移動させることにより、溶融又は半溶融凝固処理を行っ
ても同様の効果を得ることができる。

また、加熱手段としては白金フィラメント等のヒータの
外に、温度制御が可能なものであれば、ガス燃焼又はレ
ーザ等種々の加熱手段を使用することができる。

更に、耐火性絶縁管に刻設する渚はその外周面に限らず
、内周面に形成してもよく、外周面及び内周面の双方に
溝を形成したものを使用すれば、超電導酸化物ソレノイ
ドコイルのターン数を著しく上昇させることができる。

［発明の効果コ 以上説明したように本発明方法によれば、耐火性絶縁管
の周面の螺旋状の溝に超電導酸化物を充填し、この超電
導酸化物を局部的に加熱して形成した溶融又は半溶融部
分前配溝の端部から他端部に向けて連続的に移動させる
から、超電導相の配向性が優れた超電導酸化物ソレノイ
ドを得ることができると共に、この超電導酸化物ソレノ
イドは、粉体のようなポーラスな組織ではなく、緻密な
組織となるため、臨界電流密度が極めて高い。また、ソ
レノイドコイルは清白に埋設されるためクラックの発生
を防止できると共に、前記溝を絶縁管の内周面及び外周
面の双方に形成すれば容易にターン数を増加させること
ができるという効果も奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）乃至（ｃ）は本発明の実施例方法を工程順
に示す斜視図、第２図は同じくその溶融又は半溶融凝固
処理中の溝内容物を示す絶縁管の周方向に沿う模式的断
面図５第３図は従来の超電導酸化物ソレノイドの製造方
法を示す模式図、第４図は従来の他の製造方法を示す模
式図である。 １；巻き芯、２；シリンダ、３；超電導組成の酸化物、
４；ピストン、５；ノズル、６；銀製パイプ、７．１３
．超電導酸化物粉体、８；引抜ダイス、９；線材、１１
；耐火性絶縁体、１２；渭、１４；ヒータ、１５；溶融
又は半溶融部、１６；凝固部、１７；超電導相

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）その周面に螺旋状の溝部が刻設されている耐火性
   絶縁管の前記溝部に超電導組成の酸化物を充填する工程
   と、前記溝部に充填した超電導組成の酸化物を加熱手段
   により局部的に加熱して溶融又は半溶融部を形成すると
   共に前記溝部に沿って前記溶融又は半溶融部を一定方向
   に移動させる工程とを有することを特徴とする超電導酸
   化物ソレノイドの製造方法。