JPH03108704A - 酸化物超電導コイルの製造方法 - Google Patents
酸化物超電導コイルの製造方法Info
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- JPH03108704A JPH03108704A JP24674089A JP24674089A JPH03108704A JP H03108704 A JPH03108704 A JP H03108704A JP 24674089 A JP24674089 A JP 24674089A JP 24674089 A JP24674089 A JP 24674089A JP H03108704 A JPH03108704 A JP H03108704A
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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。
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〕
本発明は酸化物超電導コイルの製造方法に関する。
近年液体窒素温度で超電導を示すＬｎＢａｚＣｕ：＋０
７−ｘ（Ｌｎは希土類元素ｘ＜］）、Ｂｉ２Ｓｒ ２Ｃ
ａ Ｃｕ ｚｏｏ、（Ｂ １ｌ−ＸＰｂＸ）２Ｓｒ２Ｃ
ａ２Ｃｕ３０１Ｇ （Ｘ＜１） 、ＴｌｚＢａｚＣａ
Ｃｕ２０ｅ、ＴＬＢａｚＣａ２ＣｕｚＯ＋ｏ等の酸化物
超電導体が見出され、マグネントコイル等への応用が盛
んに検討されている。
７−ｘ（Ｌｎは希土類元素ｘ＜］）、Ｂｉ２Ｓｒ ２Ｃ
ａ Ｃｕ ｚｏｏ、（Ｂ １ｌ−ＸＰｂＸ）２Ｓｒ２Ｃ
ａ２Ｃｕ３０１Ｇ （Ｘ＜１） 、ＴｌｚＢａｚＣａ
Ｃｕ２０ｅ、ＴＬＢａｚＣａ２ＣｕｚＯ＋ｏ等の酸化物
超電導体が見出され、マグネントコイル等への応用が盛
んに検討されている。
ところで上記の酸化物超電導体は脆い為、これを線材等
に加工するには酸化物超電導粉体を金属製チューブに入
れて伸延加工する方法によりなされており、得られた線
材はこれを加熱処理して酸化物超電導々体への反応がな
される。又コイルに加工するには上記の加熱焼結後の酸
化物超電導々体は許容限界歪が０．１％以下と極めて低
く、これをコイルに巻くとワレを生しるので、加熱焼結
前の伸延加工材の段階でコイルに成形し、このコイル成
形体を加熱焼結する所謂Ｗｉｎｄ ＆ Ｒｅａｃｔ法が
用いられている。又コイルには丸線を導体とするソレノ
イド型コイルとテープ線を導体とするパンケーキ型コイ
ルの２種類があり、これらのコイルへの給電は、前者で
は丸線の為導体を自由に曲げられるので、導体を幅方向
に引出して直接給電がなされ、後者ではテープ材の為導
体を幅方向に引出すのがむずかしく、コア上に金属製の
給電リードを別に設け、この給電リードを介して給電が
なされている。
に加工するには酸化物超電導粉体を金属製チューブに入
れて伸延加工する方法によりなされており、得られた線
材はこれを加熱処理して酸化物超電導々体への反応がな
される。又コイルに加工するには上記の加熱焼結後の酸
化物超電導々体は許容限界歪が０．１％以下と極めて低
く、これをコイルに巻くとワレを生しるので、加熱焼結
前の伸延加工材の段階でコイルに成形し、このコイル成
形体を加熱焼結する所謂Ｗｉｎｄ ＆ Ｒｅａｃｔ法が
用いられている。又コイルには丸線を導体とするソレノ
イド型コイルとテープ線を導体とするパンケーキ型コイ
ルの２種類があり、これらのコイルへの給電は、前者で
は丸線の為導体を自由に曲げられるので、導体を幅方向
に引出して直接給電がなされ、後者ではテープ材の為導
体を幅方向に引出すのがむずかしく、コア上に金属製の
給電リードを別に設け、この給電リードを介して給電が
なされている。
ところで上記の酸化物超電導体は結晶異方性が強くＣ軸
に垂直な方向に電流が流れ易いものであり、この為テー
プ状酸化物超電導々体にあっては、その結晶構造のＣ軸
が上記テープ状導体の幅広面の垂線と一致する方向に結
晶配向させるのが、即ちＣ軸配向させるのが、このテー
プ状導体をパンケーキ型コイルに巻いた際大電流を通電
できて好ましいものである。
に垂直な方向に電流が流れ易いものであり、この為テー
プ状酸化物超電導々体にあっては、その結晶構造のＣ軸
が上記テープ状導体の幅広面の垂線と一致する方向に結
晶配向させるのが、即ちＣ軸配向させるのが、このテー
プ状導体をパンケーキ型コイルに巻いた際大電流を通電
できて好ましいものである。
しかしながら前記の酸化物超電導体の加熱焼結は従来固
相反応温度にてなされていた為、焼結体の密度が低く又
結晶配向がランダムであり、従っ回してコイル成形体と
なし、しかるのちこのコイル成形体に加熱処理を施して
パンケーキ型の酸化物超電導コイルを製造する方法にお
いて、上記給電リード及びコイル導体に、酸化物超電導
物質層に金属層を被覆したテープ状酸化物超電導線材を
用い、上記給電リードとコイル導体との接続を、各々の
線材の金属層を除去して露出せしめた内層の酸化物超電
導物質層同士を接合さ・ヒ接合部周囲の金属層を溶接し
密封して行い、加熱処理を酸化物超電導物質が部分溶融
する温度以上の温度に加熱して行うことを特徴とするも
のである。
相反応温度にてなされていた為、焼結体の密度が低く又
結晶配向がランダムであり、従っ回してコイル成形体と
なし、しかるのちこのコイル成形体に加熱処理を施して
パンケーキ型の酸化物超電導コイルを製造する方法にお
いて、上記給電リード及びコイル導体に、酸化物超電導
物質層に金属層を被覆したテープ状酸化物超電導線材を
用い、上記給電リードとコイル導体との接続を、各々の
線材の金属層を除去して露出せしめた内層の酸化物超電
導物質層同士を接合さ・ヒ接合部周囲の金属層を溶接し
密封して行い、加熱処理を酸化物超電導物質が部分溶融
する温度以上の温度に加熱して行うことを特徴とするも
のである。
本発明方法において用いられる酸化物超電導物質として
は前記したような種々系の酸化物超電導体が広く適用さ
れるに加えて上記酸化物超電導体の前駆物質である酸化
物超電導体となし得る原料物質から酸化物超電導体に合
成されるまでの中間体、例えば酸化物超電導体構成元素
の混合体又は共沈混合物又は酸素欠損型複合酸化物又は
上記構成元素の合金等が使用可能で、これらの前駆物質
は酸素雰囲気中で加熱処理することにより酸化物て得ら
れる酸化物超電導々体の臨界電流密度（、ＪＣ）は低い
値のものであった。
は前記したような種々系の酸化物超電導体が広く適用さ
れるに加えて上記酸化物超電導体の前駆物質である酸化
物超電導体となし得る原料物質から酸化物超電導体に合
成されるまでの中間体、例えば酸化物超電導体構成元素
の混合体又は共沈混合物又は酸素欠損型複合酸化物又は
上記構成元素の合金等が使用可能で、これらの前駆物質
は酸素雰囲気中で加熱処理することにより酸化物て得ら
れる酸化物超電導々体の臨界電流密度（、ＪＣ）は低い
値のものであった。
又前記のパンケーキ型コイルの給電方法において、コイ
ル導体が前記の如き酸化物超電導々体の場合はコイル導
体と給電リードとの接続はコイル導体の金属被覆層と金
属製給電リードとを溶接することによりなされており、
この為接続部の抵抗は大きなものとなった。このような
ことからコイル導体には大電流を通電することができず
に、得られるコイルの中心磁界は低い値のものであった
。
ル導体が前記の如き酸化物超電導々体の場合はコイル導
体と給電リードとの接続はコイル導体の金属被覆層と金
属製給電リードとを溶接することによりなされており、
この為接続部の抵抗は大きなものとなった。このような
ことからコイル導体には大電流を通電することができず
に、得られるコイルの中心磁界は低い値のものであった
。
本発明はかかる状況に鑑の鋭意研究を行った結果なされ
たもので、その目的とするところは、大電流を通電する
ことができ高い中心磁界の得られる酸化物超電導コイル
の製造方法を提供することにある。
たもので、その目的とするところは、大電流を通電する
ことができ高い中心磁界の得られる酸化物超電導コイル
の製造方法を提供することにある。
即ち本発明は、二１７上にコアの幅方向と平行に給電リ
ードを配置し、この給電リードの所定位置に酸化物超電
導物質からなるコイル導体の端末を接続し、次いで上記
コイル導体を上記コアｊＪこ巻超電導体に反応するもの
である。又酸化物超電導物質層に被覆する金属層にはＡ
ｇ又はＡｇ合金が酸素透過性に優れ好ましいものである
。
ードを配置し、この給電リードの所定位置に酸化物超電
導物質からなるコイル導体の端末を接続し、次いで上記
コイル導体を上記コアｊＪこ巻超電導体に反応するもの
である。又酸化物超電導物質層に被覆する金属層にはＡ
ｇ又はＡｇ合金が酸素透過性に優れ好ましいものである
。
本発明方法において、テープ状酸化物超電導線材は、こ
れをコイル状に巻回するに際し、上記線材間に絶縁材及
び補強材を介在させて巻回するものであって、絶縁材に
は、後工程で加熱処理を施す為耐熱ガラス、゛アルミナ
、ジルコニア等のガラス又はセラミンクスの繊維やその
編組体又は不織布等の耐熱性に優れた材料が用いられる
。又補強材にはＦｅ基合金、Ｎｉ、Ｎｉ−Ｃｒ合金、ハ
ステロイ合金、ＳＵＳ等の耐熱性高強度合金材料が用い
られる。
れをコイル状に巻回するに際し、上記線材間に絶縁材及
び補強材を介在させて巻回するものであって、絶縁材に
は、後工程で加熱処理を施す為耐熱ガラス、゛アルミナ
、ジルコニア等のガラス又はセラミンクスの繊維やその
編組体又は不織布等の耐熱性に優れた材料が用いられる
。又補強材にはＦｅ基合金、Ｎｉ、Ｎｉ−Ｃｒ合金、ハ
ステロイ合金、ＳＵＳ等の耐熱性高強度合金材料が用い
られる。
本発明方法において、コイル成形体の加熱処理は例えば
Ｂ １−３ｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０系酸化物超電導体の場合
８８０〜９２０°Ｃの温度に加熱して酸化物超電導物質
層を少なくとも部分溶融せしめ、しかるのち上記温度か
ら８４０〜８６０°Ｃの温度に冷却してこの温度に５０
〜２００Ｈ保持したのち室温にまで冷却して行われる。
Ｂ １−３ｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０系酸化物超電導体の場合
８８０〜９２０°Ｃの温度に加熱して酸化物超電導物質
層を少なくとも部分溶融せしめ、しかるのち上記温度か
ら８４０〜８６０°Ｃの温度に冷却してこの温度に５０
〜２００Ｈ保持したのち室温にまで冷却して行われる。
上記加熱処理により酸化物超電導物質は、酸化物超電導
体への反応、焼結、酸素補給、結晶構造の調整等がなさ
れる。
体への反応、焼結、酸素補給、結晶構造の調整等がなさ
れる。
上記加熱処理のあと絶縁材内部又はコイル間隙にエポキ
シ系樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂等を含浸固
化させて電磁力等によるコイル導体の変形防止が計られ
る。
シ系樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂等を含浸固
化させて電磁力等によるコイル導体の変形防止が計られ
る。
本発明方法では、パンケーキ型酸化物超電導コイルの給
電リードとコイル導体とに、酸化物超電導物質層を金属
層で被覆したテープ状の酸化物超電導線材を用い、上記
給電リードとコイル導体との接続を、各々に用いられる
線材の被覆層を除去し露出した酸化物超電導物質層同士
を接合し、上記接合部位周囲の金属層を熔接し密封して
行い、又上記コイル導体をコイル状に成形したのち、こ
のコイル成形体を上記酸化物超電導物質が部分溶融する
温度以上の温度にて加熱処理するので、巻回後のコイル
導体に割れが入るようなことがなく、又コイル全体が緻
密なＣ軸配向組織の連続した酸化物超電導体から構成さ
れ、依ってコイルに大電端から１５ｍｍの位置の各々の
片側のＡｇ被覆層１をれをＳＵＳ製コア４の溝に嵌入し
てコア４外面と面一になるように配置しく図イ）、次い
で残りのテープ状線材を２分してコイル導体５となし、
各々のコイル導体５の端末６の片側のＡｇ被覆層をそれ
ぞれ長さ５ｍｍ除去して内層の酸化物超電導物質を露出
せしめ、この露出部分を前記の給電リドの２ケ所の露出
部分とそれぞれ接合し、露出部分周囲のＡｇ被覆層同士
を溶接し内部の酸化物超電導物質を密封して接続した（
図口）、シかるのち上記の２本のコイル導体５をコア４
の周囲に巻回して外径１２０ｍｍ、内径４０ｍｍのダブ
ルパンケーキ型コイル成形体を形成した。上記において
コイル導体５の層間には絶縁材として厚さ０．０５ｍｍ
、幅５ｍｍのアルミナ長繊維編組テープと補強材として
厚さ０．１ｍｍ、幅５ｍｍのハステロイテープとを介在
させて巻上げた。又パンケーキ間には多孔質アルミナ板
を絶縁板７として配置した（図ハ）。
電リードとコイル導体とに、酸化物超電導物質層を金属
層で被覆したテープ状の酸化物超電導線材を用い、上記
給電リードとコイル導体との接続を、各々に用いられる
線材の被覆層を除去し露出した酸化物超電導物質層同士
を接合し、上記接合部位周囲の金属層を熔接し密封して
行い、又上記コイル導体をコイル状に成形したのち、こ
のコイル成形体を上記酸化物超電導物質が部分溶融する
温度以上の温度にて加熱処理するので、巻回後のコイル
導体に割れが入るようなことがなく、又コイル全体が緻
密なＣ軸配向組織の連続した酸化物超電導体から構成さ
れ、依ってコイルに大電端から１５ｍｍの位置の各々の
片側のＡｇ被覆層１をれをＳＵＳ製コア４の溝に嵌入し
てコア４外面と面一になるように配置しく図イ）、次い
で残りのテープ状線材を２分してコイル導体５となし、
各々のコイル導体５の端末６の片側のＡｇ被覆層をそれ
ぞれ長さ５ｍｍ除去して内層の酸化物超電導物質を露出
せしめ、この露出部分を前記の給電リドの２ケ所の露出
部分とそれぞれ接合し、露出部分周囲のＡｇ被覆層同士
を溶接し内部の酸化物超電導物質を密封して接続した（
図口）、シかるのち上記の２本のコイル導体５をコア４
の周囲に巻回して外径１２０ｍｍ、内径４０ｍｍのダブ
ルパンケーキ型コイル成形体を形成した。上記において
コイル導体５の層間には絶縁材として厚さ０．０５ｍｍ
、幅５ｍｍのアルミナ長繊維編組テープと補強材として
厚さ０．１ｍｍ、幅５ｍｍのハステロイテープとを介在
させて巻上げた。又パンケーキ間には多孔質アルミナ板
を絶縁板７として配置した（図ハ）。
流を通電することができてコイルの中心磁界は高い値の
ものとなる。
ものとなる。
以下に本発明を実施例により詳細に説明する。
実施例】
平均粒径５Ｆｍ、純度９９．９％のＢ１２Ｃｈ、５ｒＣ
０３、ＣａＣＯ３、ＣｕＯ粉末をＢｉ：Ｓｒ：Ｃａ ：
Ｃｕが原子比で２：２：１：２になるように配合し混
合したのち、大気中にて８００“ＣｌＯＨ仮焼成し、こ
れを平均粒径５μｍになるまで粉砕して仮焼成粉体とな
した。次いでこの仮焼成粉体を外径１６ｍｍ、内径１１
ｍｍのＡｇパイプに充填し両端を封止した後スェージン
グと圧延加工により厚さ０．２ｍｍ、幅５ｆｆｎ１１の
テープ状線材となした。而して以下に上記テープ状線材
を用いた酸化物超電導コイルの作製方法を図を参照して
説明する。
０３、ＣａＣＯ３、ＣｕＯ粉末をＢｉ：Ｓｒ：Ｃａ ：
Ｃｕが原子比で２：２：１：２になるように配合し混
合したのち、大気中にて８００“ＣｌＯＨ仮焼成し、こ
れを平均粒径５μｍになるまで粉砕して仮焼成粉体とな
した。次いでこの仮焼成粉体を外径１６ｍｍ、内径１１
ｍｍのＡｇパイプに充填し両端を封止した後スェージン
グと圧延加工により厚さ０．２ｍｍ、幅５ｆｆｎ１１の
テープ状線材となした。而して以下に上記テープ状線材
を用いた酸化物超電導コイルの作製方法を図を参照して
説明する。
第１図イ〜ハは本発明方法の一実施例を示す工程説明図
である。図において３は給電リード、５はコイル導体で
ある。先ず前記のテープ状線材から長さ５０ｍｍの短尺
材を切り出し、この短尺月の両しかるのち上記のダブル
パンケーキ型コイル成形体にＮ、−０□混合ガス（Ｐ
Ｏ２０，５ａｔｍ）雰囲気中で９２０°Ｃ０，５Ｈ１引
続き８５０°Ｃ１００Ｈの加熱処理を施した。冷却後ア
ルミナ長繊維編組テープの間隙にエポキシ樹脂を真空含
浸させたのち固化して酸化物超電導コイルとなした。
である。図において３は給電リード、５はコイル導体で
ある。先ず前記のテープ状線材から長さ５０ｍｍの短尺
材を切り出し、この短尺月の両しかるのち上記のダブル
パンケーキ型コイル成形体にＮ、−０□混合ガス（Ｐ
Ｏ２０，５ａｔｍ）雰囲気中で９２０°Ｃ０，５Ｈ１引
続き８５０°Ｃ１００Ｈの加熱処理を施した。冷却後ア
ルミナ長繊維編組テープの間隙にエポキシ樹脂を真空含
浸させたのち固化して酸化物超電導コイルとなした。
比較例１
実施例Ｉにおいて給電リードにＡｇ製テープを用い給電
リードとコイル導体とをコイル導体のＡｇ層を除去せず
に溶接して接続した他は実施例１と同じ方法により酸化
物超電導コイルを製造した。
リードとコイル導体とをコイル導体のＡｇ層を除去せず
に溶接して接続した他は実施例１と同じ方法により酸化
物超電導コイルを製造した。
比較例２
実施例１においてコイル成形体の加熱処理を８５０℃１
００Ｈ行った他は実施例１と同じ方法により酸化物超電
導コイルを製造した。
００Ｈ行った他は実施例１と同じ方法により酸化物超電
導コイルを製造した。
斯くの如くして得られた各々の酸化物超電導コイルにつ
いて、７７．３Ｋ及び４．２ＫにてＪｃ及び中心磁界を
測定した。結果は第１表に示した。尚、Ｊ、は中心磁界
測定後コイルからサンプルを切り出して測定した。
いて、７７．３Ｋ及び４．２ＫにてＪｃ及び中心磁界を
測定した。結果は第１表に示した。尚、Ｊ、は中心磁界
測定後コイルからサンプルを切り出して測定した。
第１図イ〜ハは、
工程説明図である。
１・・・Ａｇ被覆層、
３・・・給電リード、
本発明方法の一実施例を示す
２・・・酸化物超電導物質層、
４・・・コア、 ５・・・コイル導体。
Claims (1)
- コア上にコアの幅方向と平行に給電リードを配置し、こ
の給電リードの所定位置に酸化物超電導物質からなるコ
イル導体の端末を接続し、次いで上記コイル導体を上記
コア上に巻回してコイル成形体となし、しかるのちこの
コイル成形体に加熱処理を施してパンケーキ型の酸化物
超電導コイルを製造する方法において、上記給電リード
及びコイル導体に、酸化物超電導物質層に金属層を被覆
したテープ状酸化物超電導線材を用い、上記給電リード
とコイル導体との接続を、各々の線材の金属層を除去し
て露出せしめた内層の酸化物超電導物質層同士を接合さ
せ接合部周囲の金属層を溶接し密封して行い、加熱処理
を酸化物超電導物質が部分溶融する温度以上の温度に加
熱して行うことを特徴とする酸化物超電導コイルの製造
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24674089A JP2846361B2 (ja) | 1989-09-22 | 1989-09-22 | 酸化物超電導コイルの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP24674089A JP2846361B2 (ja) | 1989-09-22 | 1989-09-22 | 酸化物超電導コイルの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03108704A true JPH03108704A (ja) | 1991-05-08 |
| JP2846361B2 JP2846361B2 (ja) | 1999-01-13 |
Family
ID=17152946
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24674089A Expired - Lifetime JP2846361B2 (ja) | 1989-09-22 | 1989-09-22 | 酸化物超電導コイルの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2846361B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0786141A1 (en) † | 1994-10-13 | 1997-07-30 | American Superconductor Corporation | Variable profile superconducting magnetic coil |
| JP2008270307A (ja) * | 2007-04-17 | 2008-11-06 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 超電導コイルおよびそれに用いる超電導導体 |
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| JP2012038812A (ja) * | 2010-08-04 | 2012-02-23 | Toshiba Corp | 超電導コイル装置 |
-
1989
- 1989-09-22 JP JP24674089A patent/JP2846361B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| EP0786141B2 (en) † | 1994-10-13 | 2013-10-23 | American Superconductor Corporation | Variable profile superconducting magnetic coil |
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| WO2008133003A1 (ja) * | 2007-04-17 | 2008-11-06 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | 超電導コイルおよびそれに用いる超電導導体 |
| US8185175B2 (en) | 2007-04-17 | 2012-05-22 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Superconducting coil and superconductor used for the same |
| JP2010067908A (ja) * | 2008-09-12 | 2010-03-25 | Kobe Steel Ltd | 超電導マグネットおよびその製造方法 |
| JP2012038812A (ja) * | 2010-08-04 | 2012-02-23 | Toshiba Corp | 超電導コイル装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2846361B2 (ja) | 1999-01-13 |
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