JPH0567515A - 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

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JPH0567515A
JPH0567515A JP3227504A JP22750491A JPH0567515A JP H0567515 A JPH0567515 A JP H0567515A JP 3227504 A JP3227504 A JP 3227504A JP 22750491 A JP22750491 A JP 22750491A JP H0567515 A JPH0567515 A JP H0567515A
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JP
Japan
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tape
superconducting
coil
thin film
wound
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JP3227504A
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English (en)
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Tsukasa Kono
宰 河野
Takashi Saito
隆 斉藤
Nobuyuki Sadakata
伸行 定方
Kazunori Onabe
和憲 尾鍋
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Chodendo Hatsuden Kanren Kiki Zairyo Gijutsu Kenkyu Kumiai
Original Assignee
Chodendo Hatsuden Kanren Kiki Zairyo Gijutsu Kenkyu Kumiai
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/60Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment

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  • Oxygen, Ozone, And Oxides In General (AREA)
  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
  • Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【構成】 レーザ蒸着のチャンバ2内で、酸化物超電導
薄膜を成膜した超電導線材6を巻取リール4に巻取る際
に、安定化材テープ7と絶縁材テープ8とを同時に巻取
ってコイルを形成する方法。 【効果】 レーザ蒸着法により基材上に酸化物超電導薄
膜を成膜して超電導線を形成すると同時にコイル形状に
成形することが可能であるため、酸化物超電導薄膜の曲
げ歪の経験回数を最小の1回とすることができ、曲げ歪
による酸化物超電導薄膜の性能低下を最小限にすること
ができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、核融合発電やMHD発
電などのエネルギー製造分野、電力貯蔵用超電導コイ
ル、リニアモータカーや電磁推進船などの輸送手段、M
RIなどの医療用分野などに使用される酸化物超電導コ
イルに関する。
【0002】
【従来の技術】近年、臨界温度(Tc)が液体窒素温度
(約77K)よりも高い酸化物超電導体として、例えば
Y−Ba−Cu−O系、Bi−Sr−Ca−Cu−O
系、Tl−Ba−Ca−Cu−O系などの酸化物超電導
体が発見されている。そしてこれらの酸化物超電導体
を、電力輸送、超電導マグネット、超電導デバイスなど
の種々の超電導利用機器に応用させるべく、酸化物超電
導体の線材化あるいはコイル化など実用化に向けての研
究が種々なされている。
【0003】このような酸化物超電導体の製造方法の1
つとして、レーザ蒸着法などの薄膜形成手段によって、
金属基板(ハステロイ、ステンレス鋼など)やセラミッ
クス基板などの基材表面に直接あるいは中間層を介して
酸化物超電導薄膜を成膜する方法が知られている。この
ように薄膜形成手段により形成した酸化物超電導薄膜
は、臨界電流密度(Jc)が大きく、優れた超電導特性
を有する材料が得られることから、実用的な製造方法と
して注目されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記薄膜形成手段を用
いて超電導テープを作製するには、長尺のテープを移動
させながら酸化物超電導薄膜を成膜し、成膜を終えたテ
ープを一旦リールに巻取って長尺超電導テープを得てい
る。この時、成膜を終えたテープを巻取るため、曲げ歪
が超電導薄膜にかかってしまう。0.1%前後の曲げ歪
でも、超電導特性の低下が観察されるので、できるだけ
低い曲げ歪となるように、巻取リール径等を設計するの
が通常であった。さらに、このような超電導テープを用
いてコイルを作製する場合、別ラインで安定化材(銀や
銅など)や絶縁材を付与し、超電導テープとともにコイ
ル巻き機にかけることも行なわれる。この場合には、曲
げ−直線−曲げ−・・・と超電導薄膜に数多くの曲げ歪
がかかってしまい、コイルとなった時点で超電導特性が
大きく低下してしまう問題があった。本発明は、上記事
情に鑑みてなされたもので、曲げ歪による超電導薄膜の
性能低下を最小限にとどめ、高性能な超電導コイルを製
造することが可能な酸化物超電導体の製造方法の提供を
目的としている。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、レーザ蒸着法
によって長尺基材の表面に酸化物超電導薄膜を成膜した
長尺超電導線材を用いた酸化物超電導コイルの製造方法
であって、レーザ蒸着装置のチャンバ内で、酸化物超電
導薄膜を成膜した超電導線材を巻取リールに巻取るとと
もに、該リールに超電導線材を巻取る際に、安定化材テ
ープと絶縁材テープとを同時に巻取ってコイルを形成す
ることにより上記課題を解消した。
【0006】また、前記リールに超電導線材を巻取る際
に、安定化材テープと絶縁材テープと低融点金属テープ
とを同時に巻取ることもできる。さらに、前記リールに
線材および前記テープを巻取った後、これを熱処理して
も良い。
【0007】
【作用】レーザ蒸着装置のチャンバ内で、酸化物超電導
薄膜を成膜した超電導線材を巻取リールに巻取るととも
に、該リールに超電導線材を巻取る際に、安定化材テー
プと絶縁材テープとを同時に巻取ることによりコイルを
形成するので、巻取り回数が1回で済み、超電導薄膜に
加わる曲げ歪を最小限にすることができる。
【0008】
【実施例】図1は、本発明の酸化物超電導コイルの製造
方法に好適に用いられるレーザ蒸着装置の概要を示すも
のであり、図中符号1はレーザ蒸着装置の蒸着部、2は
チャンバ、3は基材供給用の供給リール、4は巻取リー
ル、5は基材テープ、6は酸化物超電導薄膜が成膜され
た超電導テープ、7は安定化材テープ、8は絶縁テー
プ、9は低融点金属テープ、10,11,12は供給リー
ル、13はヒータである。
【0009】この蒸着部1は、Y−Ba−Cu−O系超
電導体等の酸化物超電導体やその前駆体からなるターゲ
ットが配置され、チャンバ外部に設けられた高出力レー
ザ(エキシマレーザ、炭酸ガスレーザ、YAGレーザな
ど)の光源(図示略)から放出されたレーザ光がチャン
バ内のターゲットに照射され、ターゲット表面から粒子
が蒸発するようになっている。
【0010】上記基材テープ5の材料は、ハステロイ、
ステンレス鋼などの金属が用いられる。また、安定化材
テープ7の材料は、導電性の良い銀、銀合金、金などが
好適に用いられる。また、絶縁テープ8の材料は、ポリ
イミドなどの絶縁材料を含むものが好適に用いられる。
また、低融点金属テープ9の材料は、(鉛−錫)半田や
市販されているセラミック用低融点半田(例えばセラソ
ルザWなど)などが好適に用いられる。
【0011】このレーザ蒸着装置を用いて超電導コイル
を製造するには、チャンバ2内の巻取リール4に、基材
テープ5の先端を巻き付けるとともに、安定化材テープ
7、絶縁テープ8および低融点金属テープ9を巻き付け
ておく。続いて、チャンバ2内を真空あるいは減圧など
蒸着に適した雰囲気とし、さらにヒータ13で基材テー
プ5の加熱を開始する。そして巻取リールを回転させて
各テープの巻取りを開始するとともに、ターゲットにレ
ーザ光を照射して蒸着部1から酸化物超電導体の微粒子
14を飛散させ、基材テープ5上に酸化物超電導薄膜を
成膜する。酸化物超電導薄膜が成膜された超電導テープ
6は、安定化材テープ7、絶縁テープ8、低融点金属テ
ープ9とともに巻取リール4に巻取られる。このように
して巻取リール4に超電導テープ6と、その他の各テー
プ7,8,9を巻取ることにより、巻取リール自体を超
電導コイル15とすることができる。
【0012】このようにして得られた超電導コイル15
は、この後加熱処理を施しても良い。この加熱処理によ
り、低融点金属テープ9が溶融し、冷却固化することに
より全体の複合化を図ることができる。また、低融点金
属の加熱溶融時に、コイル全体を超音波発振器に接続し
て超電導薄膜と安定化材の接合を助長しても良い。
【0013】この超電導コイルの製造方法によれば、レ
ーザ蒸着法によって超電導テープ6を形成すると同時に
コイル形状に成形することが可能であるため、酸化物超
電導薄膜の曲げ歪の経験回数を最小の1回とすることが
でき、曲げ歪による酸化物超電導薄膜の性能低下を最小
限にすることができる。
【0014】また、超電導テープ7を巻取ると同時に、
安定化材テープ7と絶縁テープ8を巻取るので蒸着と同
時にコイル化できる。さらに低融点金属テープ9を巻き
込んでコイル化した後熱処理し、超電導層と安定化材と
を金属接合させることができる。
【0015】なお、上述した例では、巻取リール4の位
置を一定とし、シングルパンケーキコイルを製造する場
合を説明したが、巻取リールを軸移動させることによっ
て、ソレノイドコイルの製造も可能である。また、図3
に示すように、幅方向に溝16を形成した絶縁テープ1
7を用いることによって、図4に示すように多数の冷媒
通過用の孔18が形成された冷却効率の良いコイル19
を形成することも可能である。
【0016】(製造例)レーザ蒸着装置を用い、チャン
バ内でY−Ba−Cu−O超電導薄膜をハステロイテー
プ上に1.5μmの厚さで成膜した。ハステロイテープ
はYSZ中間層0.4μmを上面に設けたテープ幅5m
m、テープ厚0.2mm、長さ50mのものを用いた。
このテープをレーザ蒸着装置のチャンバ内の送り出しリ
ール(外径200mm)に取り付け、このリールから巻
取リール(外径200mm)に500mm/時の速度で
移動させながら、中央部約10mm径に超電導体をター
ゲットから蒸着させた。巻取り側のリールはステンレス
鋼(18Cr−8Ni)で作製し中央部は空洞化したも
のを用いた。また、チャンバ内に0.1mm厚低融点金
属テープ、1.0mm厚Agテープ、0.03mm厚カプ
トンテープのそれぞれの供給リールを配置し、蒸着を終
えた超電導テープを巻取ると同時に3種のテープを巻き
取るようにした。なお、送り出すAgテープは、条長に
応じて、図2に示すように最初部20(蒸着部が超電導
でなくとも良い)、電流端子部21,22、コイル導体
部23、最後のコイル固定部24を備えたものを用い
た。基材テープがほぼ巻取り側に移動した時点で、蒸着
操作を終了し、コイルをチャンバから取り外し、これを
145℃のオーブン中に10分間放置して酸化物超電導
コイルとした。
【0017】なお、この製造例ではY−Ba−Cu−O
系超電導コイルの製造を例としたが、これ以外の酸化物
超電導体、例えばBi−Sr−Ca−Cu−O系、Tl
−Ba−Ca−Cu−O系などの酸化物超電導体を備え
た超電導コイルの製造にも適用が可能であることは言う
までもない。
【0018】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の酸化物超
電導コイルの製造方法は、レーザ蒸着法により基材上に
酸化物超電導薄膜を成膜して超電導線を形成すると同時
にコイル形状に成形することが可能であるため、酸化物
超電導薄膜の曲げ歪の経験回数を最小の1回とすること
ができ、曲げ歪による酸化物超電導薄膜の性能低下を最
小限にすることができる。
【0019】また、超電導線を巻取ると同時に、安定化
材と絶縁材を巻取るので、レーザ蒸着装置のチャンバ内
で蒸着すると同時にコイル化することができる。さらに
低融点金属テープを巻き込んでコイル化した後熱処理
し、超電導層と安定化材とを金属接合させることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の酸化物超電導コイルの製造方法に好
適なレーザ蒸着装置の一例を示す構成図である。
【図2】 製造例で作製した超電導テープの一例を示す
側面図である。
【図3】 本発明の応用例として、溝を設けた絶縁テー
プを示す斜視図である。
【図4】 図3の絶縁テープを用いて作製したコイルを
示す斜視図である。
【符号の説明】
1…蒸着部、2…チャンバ、3…供給リール、4…巻取
リール、5…基材テープ、6…超電導テープ、7…安定
化材テープ、8…絶縁テープ、9…低融点金属テープ、
10,11,12…供給リール、13…ヒータ、14…
酸化物超電導体の微粒子、15…超電導コイル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 定方 伸行 東京都江東区木場一丁目5番1号 藤倉電 線株式会社内 (72)発明者 尾鍋 和憲 東京都江東区木場一丁目5番1号 藤倉電 線株式会社内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 レーザ蒸着法によって長尺基材の表面に
    酸化物超電導薄膜を成膜した長尺超電導線材を用いた酸
    化物超電導コイルの製造方法であって、 レーザ蒸着装置のチャンバ内で、酸化物超電導薄膜を成
    膜した超電導線材を巻取リールに巻取るとともに、該リ
    ールに超電導線材を巻取る際に、安定化材テープと絶縁
    材テープとを同時に巻取ってコイルを形成することを特
    徴とする酸化物超電導コイルの製造方法。
  2. 【請求項2】 前記リールに超電導線材を巻取る際に、
    安定化材テープと絶縁材テープと低融点金属テープとを
    同時に巻取ることを特徴とする請求項1記載の酸化物超
    電導コイルの製造方法。
  3. 【請求項3】 前記リールに線材および安定化材テープ
    と絶縁材テープと低融点金属テープとを同時に巻取った
    後、これを熱処理することを特徴とする請求項2記載の
    酸化物超電導コイルの製造方法。
JP3227504A 1991-09-06 1991-09-06 酸化物超電導コイルの製造方法 Pending JPH0567515A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007094147A1 (ja) * 2006-02-16 2007-08-23 Sumitomo Electric Industries, Ltd. 超電導薄膜材料の製造方法、超電導機器、および超電導薄膜材料
JP2010160944A (ja) * 2009-01-07 2010-07-22 Sumitomo Electric Ind Ltd 薄膜超電導線材の製造方法および薄膜超電導線材
FR2997783A1 (fr) * 2012-11-06 2014-05-09 Oberthur Technologies Procede et dispositif de fabrication d'une antenne
JP2015065116A (ja) * 2013-09-26 2015-04-09 株式会社フジクラ 酸化物超電導線材、酸化物超電導線材の接続構造体、酸化物超電導線材と電極端子の接続構造体、及びこれを備えた超電導機器、並びにこれらの製造方法

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Effective date: 20001128