JPH05182847A - 酸化物超伝導磁心 - Google Patents
酸化物超伝導磁心Info
- Publication number
- JPH05182847A JPH05182847A JP3357948A JP35794891A JPH05182847A JP H05182847 A JPH05182847 A JP H05182847A JP 3357948 A JP3357948 A JP 3357948A JP 35794891 A JP35794891 A JP 35794891A JP H05182847 A JPH05182847 A JP H05182847A
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- JP
- Japan
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- oxide superconducting
- magnetic core
- substrate
- film
- coil
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- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment
Landscapes
- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 小型でインダクタンスの変化率の大きい酸化
物超伝導磁心を提供する。 【構成】 基板１、５上に形成された酸化物超伝導膜２
と絶縁層３及び導電コイル４とからなる超伝導磁心であ
り、コイル４と酸化物超伝導膜２とが絶縁層３又は基板
１、５を介して設けられた構造を有している。
物超伝導磁心を提供する。 【構成】 基板１、５上に形成された酸化物超伝導膜２
と絶縁層３及び導電コイル４とからなる超伝導磁心であ
り、コイル４と酸化物超伝導膜２とが絶縁層３又は基板
１、５を介して設けられた構造を有している。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、酸化物超伝導体により
構成され、非線形インダクタンス特性を示す磁心に関す
る。
構成され、非線形インダクタンス特性を示す磁心に関す
る。
【０００２】
【従来の技術と問題点】第２種超伝導体である酸化物超
伝導体の円柱形状の焼結体に、被覆銅線により密着巻コ
イルを施した磁心が、７７Ｋでコイル電流や外部印加磁
界によってコイルのインダクタンスが零から空心コイル
のインダクタンスまで変化する非線形インダクタンス特
性を有することが見いだされている（日本応用磁気学会
誌VO１．１４．NO２．１９９０．ｐ５０９）。この非線
形インダクタンス特性を有する酸化物超伝導焼結体の磁
心を用いた磁気センサ、磁気変調器、磁気発振器やスイ
ッチング素子などの磁気応用素子も提案されている。こ
れらの磁気応用素子への応用では、従来の磁性体では得
られないマイスナー効果による零インダクタンスが利用
されている。酸化物超伝導磁心を用いると、従来のバル
ク磁性体では不可能な超高周波の非線形磁気素子が構成
される利点がある。
伝導体の円柱形状の焼結体に、被覆銅線により密着巻コ
イルを施した磁心が、７７Ｋでコイル電流や外部印加磁
界によってコイルのインダクタンスが零から空心コイル
のインダクタンスまで変化する非線形インダクタンス特
性を有することが見いだされている（日本応用磁気学会
誌VO１．１４．NO２．１９９０．ｐ５０９）。この非線
形インダクタンス特性を有する酸化物超伝導焼結体の磁
心を用いた磁気センサ、磁気変調器、磁気発振器やスイ
ッチング素子などの磁気応用素子も提案されている。こ
れらの磁気応用素子への応用では、従来の磁性体では得
られないマイスナー効果による零インダクタンスが利用
されている。酸化物超伝導磁心を用いると、従来のバル
ク磁性体では不可能な超高周波の非線形磁気素子が構成
される利点がある。
【０００３】酸化物超伝導焼結体の磁心において磁心の
円周コイルのインダクタンスの変化率は、酸化物超伝導
体の保磁力に反比例する。また、保磁力は、成形時の圧
力や焼結温度、磁心の厚さに関係する。このことから酸
化物超伝導焼結体の磁心の円周上コイルの変化率を増大
させるためには焼結体の成形圧力や焼結温度の他磁心の
厚さを減少させ、反磁界効果によって保磁力を減少させ
る必要があった。
円周コイルのインダクタンスの変化率は、酸化物超伝導
体の保磁力に反比例する。また、保磁力は、成形時の圧
力や焼結温度、磁心の厚さに関係する。このことから酸
化物超伝導焼結体の磁心の円周上コイルの変化率を増大
させるためには焼結体の成形圧力や焼結温度の他磁心の
厚さを減少させ、反磁界効果によって保磁力を減少させ
る必要があった。
【０００４】しかし、酸化物超伝導体は脆いセラミック
ス材料であり、成形圧力や焼結温度を低くすると、焼結
が十分に行われず、実用できる材料強度を得られなくな
ってしまう。また、磁心の厚さを薄くするには研削等の
加工が必要とされる。しかし、加工に十分に耐えるだけ
の強度を確保するには成形圧力や焼成温度を低くできな
いという問題があった。さらに焼結体による磁心では形
状が大きいため熱容量も大きくなり、７７Ｋの温度での
動作では十分な量の液体窒素による冷却や冷却能力の大
きい冷凍機が必要とされ、冷却に要する部分が非常に大
型になってしまい、実用的でないなどの問題もあった。
ス材料であり、成形圧力や焼結温度を低くすると、焼結
が十分に行われず、実用できる材料強度を得られなくな
ってしまう。また、磁心の厚さを薄くするには研削等の
加工が必要とされる。しかし、加工に十分に耐えるだけ
の強度を確保するには成形圧力や焼成温度を低くできな
いという問題があった。さらに焼結体による磁心では形
状が大きいため熱容量も大きくなり、７７Ｋの温度での
動作では十分な量の液体窒素による冷却や冷却能力の大
きい冷凍機が必要とされ、冷却に要する部分が非常に大
型になってしまい、実用的でないなどの問題もあった。
【０００５】
【本発明が解決しようとする課題】本発明は、前述した
従来技術の問題点に着目してなされたもので、小型でイ
ンダクタンスの変化率の大きい酸化物超伝導磁心を提供
することを目的としている。
従来技術の問題点に着目してなされたもので、小型でイ
ンダクタンスの変化率の大きい酸化物超伝導磁心を提供
することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、前述した課題
を解決するために少なくとも基板上に形成された酸化物
超伝導膜と絶縁層および偏平なコイルからなる超伝導磁
心を採用する。
を解決するために少なくとも基板上に形成された酸化物
超伝導膜と絶縁層および偏平なコイルからなる超伝導磁
心を採用する。
【０００７】より具体的な本発明の酸化物超伝導磁心
は、液体窒素温度（７７Ｋ）以上の温度において超伝導
に転位するＹ系、Bi系、Tl系などの酸化物超伝導体の膜
を基板上に形成する。酸化物超伝導膜は、スパッタ法や
真空蒸着法などの物理蒸着法、化学気相析出法、ゾルー
ゲル法やスクリーン印刷等の固相法で作製され、その膜
厚は目的とするインダクタンスの変化率によって任意に
調整される。
は、液体窒素温度（７７Ｋ）以上の温度において超伝導
に転位するＹ系、Bi系、Tl系などの酸化物超伝導体の膜
を基板上に形成する。酸化物超伝導膜は、スパッタ法や
真空蒸着法などの物理蒸着法、化学気相析出法、ゾルー
ゲル法やスクリーン印刷等の固相法で作製され、その膜
厚は目的とするインダクタンスの変化率によって任意に
調整される。
【０００８】酸化物超伝導膜を形成させる基板は、セラ
ミックスや金属などの単結晶や多結晶の基板であり、十
分な超伝導特性を得るために膜と基板との反応がないも
のかあるいは少ないものがよく、反応を防ぐ目的で中間
層を形成した基板でもよい。さらに多結晶基板のように
高いTcを有し臨界電流密度の低い酸化物超伝導膜が形成
されやすい基板が保磁力を減少させるために好ましい。
ミックスや金属などの単結晶や多結晶の基板であり、十
分な超伝導特性を得るために膜と基板との反応がないも
のかあるいは少ないものがよく、反応を防ぐ目的で中間
層を形成した基板でもよい。さらに多結晶基板のように
高いTcを有し臨界電流密度の低い酸化物超伝導膜が形成
されやすい基板が保磁力を減少させるために好ましい。
【０００９】以上のような基板に形成した酸化物超伝導
膜上に絶縁層を形成し、さらに偏平なコイルを形成す
る。絶縁層は酸化物超伝導体とさらにその上に形成され
るコイルとの絶縁をはかるために設けるものでありセラ
ミックスなどでもよく、また、有機系の物質などでもよ
い。また、超伝導膜の微小な磁界の変化をコイルのイン
ダクタンスとして変化として検出するため絶縁特性が保
たれるものであればできるだけ薄い方がよい。
膜上に絶縁層を形成し、さらに偏平なコイルを形成す
る。絶縁層は酸化物超伝導体とさらにその上に形成され
るコイルとの絶縁をはかるために設けるものでありセラ
ミックスなどでもよく、また、有機系の物質などでもよ
い。また、超伝導膜の微小な磁界の変化をコイルのイン
ダクタンスとして変化として検出するため絶縁特性が保
たれるものであればできるだけ薄い方がよい。
【００１０】さらに絶縁層として基板を用い、酸化物超
伝導膜を形成した基板面と反対側の面に偏平なコイルを
形成してもよい。この場合においては、基板はできるだ
け薄いものが好ましい。
伝導膜を形成した基板面と反対側の面に偏平なコイルを
形成してもよい。この場合においては、基板はできるだ
け薄いものが好ましい。
【００１１】絶縁層上に形成するコイルは、酸化物超伝
導膜に侵入する磁束に対応したインダクタンスを検出す
るものであり、偏平で酸化物超伝導膜にできるだけ密着
した構造のものとする。銅線によりコイルを形成しても
よいが、より変化率の大きいインダクタンスを得るため
には、銅の膜をエッチングなどにより加工しコイル形状
としたものなどが好ましい。また、偏平コイルは酸化物
超伝導膜をパターンエッチングして形成させられること
も損失を減少させる面から有効である。
導膜に侵入する磁束に対応したインダクタンスを検出す
るものであり、偏平で酸化物超伝導膜にできるだけ密着
した構造のものとする。銅線によりコイルを形成しても
よいが、より変化率の大きいインダクタンスを得るため
には、銅の膜をエッチングなどにより加工しコイル形状
としたものなどが好ましい。また、偏平コイルは酸化物
超伝導膜をパターンエッチングして形成させられること
も損失を減少させる面から有効である。
【００１２】
【作用】以上のような構造によれば酸化物超伝導磁心
は、酸化物超伝導膜と絶縁層およびコイルによって構成
されるために小型化がはかれる。また、磁心の強度は基
板によって保たれ、十分に薄い酸化物超伝導体を形成で
き、保磁力が小さく、微小な磁束によってインダクタン
スの変化率の大きい酸化物超伝導磁心が提供される。
は、酸化物超伝導膜と絶縁層およびコイルによって構成
されるために小型化がはかれる。また、磁心の強度は基
板によって保たれ、十分に薄い酸化物超伝導体を形成で
き、保磁力が小さく、微小な磁束によってインダクタン
スの変化率の大きい酸化物超伝導磁心が提供される。
【００１３】
【実施例】以下図１〜図４を参照して本発明の磁心を説
明する。図１において、基板１は、MgO （１００）単結
晶基板である。この単結晶基板上にＹ系超伝導膜２が形
成される。基板上に形成される酸化物超伝導膜の超伝導
特性は、膜形成時の析出温度などの合成条件と基板の種
類に関係し、保磁力の小さい膜を形成するためには、多
結晶の酸化物超伝導膜が形成される合成条件や基板とす
る。形成される酸化物超伝導膜の形状は、基板面全体で
もよく、膜形成時に目的とする形状のマスクを用いて膜
を形成するかあるいは膜形成後にエッチング等により目
的とする形状に加工してもよい。
明する。図１において、基板１は、MgO （１００）単結
晶基板である。この単結晶基板上にＹ系超伝導膜２が形
成される。基板上に形成される酸化物超伝導膜の超伝導
特性は、膜形成時の析出温度などの合成条件と基板の種
類に関係し、保磁力の小さい膜を形成するためには、多
結晶の酸化物超伝導膜が形成される合成条件や基板とす
る。形成される酸化物超伝導膜の形状は、基板面全体で
もよく、膜形成時に目的とする形状のマスクを用いて膜
を形成するかあるいは膜形成後にエッチング等により目
的とする形状に加工してもよい。
【００１４】図２においては、酸化物超伝導膜２を形成
した基板１上に絶縁層３が形成される。絶縁層は、７７
Ｋの温度において電気的な絶縁が保たれ、７７Ｋの温度
において変質しないものであればよく、セラミックスや
樹脂等の無機物あるいは有機物などのいずれであっても
よい。本実施例では酸化物超伝導体との拡散反応の少な
いイットリア安定化ジルコニアを用いている。
した基板１上に絶縁層３が形成される。絶縁層は、７７
Ｋの温度において電気的な絶縁が保たれ、７７Ｋの温度
において変質しないものであればよく、セラミックスや
樹脂等の無機物あるいは有機物などのいずれであっても
よい。本実施例では酸化物超伝導体との拡散反応の少な
いイットリア安定化ジルコニアを用いている。
【００１５】図３においては、絶縁層上にCuによるコイ
ルが形成されている。Cuによるコイルは、絶縁層上にCu
の膜を形成してエッチングによって形成されている。
ルが形成されている。Cuによるコイルは、絶縁層上にCu
の膜を形成してエッチングによって形成されている。
【００１６】基板上に酸化物超伝導膜、絶縁層、コイル
を積層した構造の超伝導磁心の断面図を図４に示す。
を積層した構造の超伝導磁心の断面図を図４に示す。
【００１７】図５は、酸化物超伝導膜を形成した基板５
を厚さ２００μｍのイットリア安定化ジルコニア多結晶
基板とし、酸化物超伝導膜２を形成した基板面と反対側
の面にコイル４を形成している。
を厚さ２００μｍのイットリア安定化ジルコニア多結晶
基板とし、酸化物超伝導膜２を形成した基板面と反対側
の面にコイル４を形成している。
【００１８】基板上に酸化物超伝導層、絶縁層の順に積
層し、基板及び絶縁層のそれぞれの外側面にコイルを設
けた酸化物超伝導磁心の断面図を図６に示す。
層し、基板及び絶縁層のそれぞれの外側面にコイルを設
けた酸化物超伝導磁心の断面図を図６に示す。
【００１９】以上のような磁心では、基板面上に酸化物
超伝導膜、絶縁層およびコイルが形成されるため、平面
構造の磁心とすることができ、磁心の小型化がはかれ
る。この磁心において磁心の円周コイルのインダクタン
スの変化は、酸化物超伝導膜成形時の合成条件や基板の
材質、さらに膜の厚さに関係し、これらの条件は、必要
とするインダクタンスの変化率によって任意に選択され
るものであり、本構造によって制約を受けるものではな
い。少なくとも酸化物超伝導磁心が膜からなることか
ら、磁心の厚さは焼結体による磁心の厚さに比べ１／１
００から１／１０００程度まで薄くすることができ、反
磁界効果により微小な磁束の侵入によってインダクタン
スの変化率の大きい磁心とすることができる。
超伝導膜、絶縁層およびコイルが形成されるため、平面
構造の磁心とすることができ、磁心の小型化がはかれ
る。この磁心において磁心の円周コイルのインダクタン
スの変化は、酸化物超伝導膜成形時の合成条件や基板の
材質、さらに膜の厚さに関係し、これらの条件は、必要
とするインダクタンスの変化率によって任意に選択され
るものであり、本構造によって制約を受けるものではな
い。少なくとも酸化物超伝導磁心が膜からなることか
ら、磁心の厚さは焼結体による磁心の厚さに比べ１／１
００から１／１０００程度まで薄くすることができ、反
磁界効果により微小な磁束の侵入によってインダクタン
スの変化率の大きい磁心とすることができる。
【００２０】
【発明の効果】本発明による酸化物超伝導磁心は、小型
で熱容量が小さく、磁心としての特性にも優れているこ
とから、微小磁界を検出する磁気センサや高速で応答す
るスイッチング素子及び高速、高周波可変トランスなど
の磁気応用素子の実用化が可能となる。
で熱容量が小さく、磁心としての特性にも優れているこ
とから、微小磁界を検出する磁気センサや高速で応答す
るスイッチング素子及び高速、高周波可変トランスなど
の磁気応用素子の実用化が可能となる。
【図１】本発明に係わる酸化物超伝導磁心構造の一実施
例を示す図である。
例を示す図である。
【図２】本発明に係わる酸化物超伝導磁心構造の一実施
例を示す図である。
例を示す図である。
【図３】本発明に係わる酸化物超伝導磁心構造の一実施
例を示す図である。
例を示す図である。
【図４】実施例による酸化物超伝導磁心構造の断面図で
ある。
ある。
【図５】基板として絶縁体を使用した実施例による酸化
物超伝導磁心構造の断面図である。
物超伝導磁心構造の断面図である。
【図６】実施例による別の酸化物超伝導磁心構造の断面
図である。
図である。
１、５ 基板 ２ 酸化物超伝導膜 ３ 絶縁層 ４ コイル
Claims (6)
- 【請求項１】 酸化物超伝導膜から成り、酸化物超伝導
膜上に絶縁層を介して導電コイルを設けたことを特徴と
する酸化物超伝導磁心。 - 【請求項２】 絶縁層が膜から成ることを特徴とする請
求項１記載の酸化物超伝導磁心。 - 【請求項３】 酸化超伝導膜が形成された絶縁性基板面
と反対側の該基板面にコイルを設けたことを特徴とする
酸化物超伝導磁心。 - 【請求項４】 コイルが膜から成ることを特徴とする請
求項１又は２記載の酸化物超伝導磁心。 - 【請求項５】 コイルが酸化物超伝導体から成ることを
特徴とする請求項１又は２記載の酸化物超伝導磁心。 - 【請求項６】 基板上に酸化物超伝導層、絶縁層の順に
積層し、基板及び絶縁層のそれぞれの外側面にコイルを
設けたことを特徴とする酸化物超伝導磁心。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3357948A JPH05182847A (ja) | 1991-12-27 | 1991-12-27 | 酸化物超伝導磁心 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3357948A JPH05182847A (ja) | 1991-12-27 | 1991-12-27 | 酸化物超伝導磁心 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05182847A true JPH05182847A (ja) | 1993-07-23 |
Family
ID=18456766
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3357948A Pending JPH05182847A (ja) | 1991-12-27 | 1991-12-27 | 酸化物超伝導磁心 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05182847A (ja) |
-
1991
- 1991-12-27 JP JP3357948A patent/JPH05182847A/ja active Pending
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