JPH0582329A - 酸化物系超電導体コイルの製造方法 - Google Patents

酸化物系超電導体コイルの製造方法

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JPH0582329A
JPH0582329A JP24147791A JP24147791A JPH0582329A JP H0582329 A JPH0582329 A JP H0582329A JP 24147791 A JP24147791 A JP 24147791A JP 24147791 A JP24147791 A JP 24147791A JP H0582329 A JPH0582329 A JP H0582329A
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JP
Japan
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coil
oxide
superconductor
shaped
layer
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JP24147791A
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Naoki Uno
直樹 宇野
Masanao Mimura
正直 三村
Yasuzo Tanaka
靖三 田中
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Furukawa Electric Co Ltd
Original Assignee
Furukawa Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】本発明は、緻密な酸化物系超電導体を有し、し
かも高い磁場の発生が可能である酸化物系超電導体コイ
ルの製造方法を提供することを目的とする。 【構成】酸化物系超電導体原料をドクターブレード法に
より成形して略C字形状の1ターンのコイル状体11を
作製し、前記コイル状体11をグリーンシートの状態で
スリット12を有するセラミックス基板上に銀層13を
介して配置して単層コイル1を作製し、各層の前記コイ
ル状体11を前記スリット12を通じて接触させるよう
にして複数の前記単層コイル1を積層し、前記コイル状
体11を焼結すると共に各層の前記コイル状体11を超
電導接続することを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、酸化物系超電導体コイ
ルの製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年より、臨界温度が液体窒素温度を超
えるY系、Bi系、Tl系等の酸化物系超電導体が知ら
れており、これらの酸化物系超電導材料を応用するため
に、これらの材料を線状体、棒状バルク体、膜状成形体
等の種々の形状に成形することが検討されている。特
に、超電導マグネットに応用するためにコイルを作製す
る場合には、一般に金属シース法により酸化物系超電導
材料を線材化した後、これをソレノイドあるいは渦巻状
に成型する。あるいは、あらかじめ酸化物系超電導材料
を棒状バルク体や膜状成形体をコイル状に成形した後に
これを焼成する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、金属シ
ース法を用いた場合、線材をソレノイドコイル用に断面
が円形である丸線にしたときに、酸化物系超電導体の結
晶配向が強くならない。このため、高い臨界電流値を示
す超電導体コイルを得ることができない。酸化物系超電
導体に強い結晶配向性を持たせるためには、テープ状の
線材にすることが好ましい。このテープ状の線材を用い
てコイルを作製するといわゆるパンケーキ状のコイルと
なる。このコイルは、臨界電流密度の高いc面方向に平
行な方向に磁場が加わる中心部では高い特性が得られる
が、端部では磁場の回り込みによりc面方向に垂直な方
向に磁場が加わるので特性が低くなる。
【0004】また、いずれの場合でも金属シース法を用
いると加工上の制約から線材における金属の割合を低く
することが難しい。このため、金属シース法を用いて得
られた線材からなる超電導体コイルは、いわゆるパッキ
ングファクターが低いという欠点がある。
【0005】一方、バルク体や膜状成形体を用いた超電
導体コイルでは、これらの欠点はある程度回避できる
が、1層の渦巻状コイルでは高い磁場を発生できない。
また、高い磁場を発生させるために、複数の渦巻状コイ
ルを積層するとそれぞれの層間における接続が困難であ
る等の欠点がある。
【0006】本発明はかかる点に鑑みてなされたもので
あり、緻密な酸化物系超電導体を有し、しかも高い磁場
の発生が可能である酸化物系超電導体コイルを得ること
ができる酸化物系超電導体コイルの製造方法を提供する
ことを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、酸化物系超電
導体原料をドクターブレード法により成形して略C字形
状の1ターンのコイル状体を作製し、前記コイル状体を
グリーンシートの状態でスリットを有するセラミックス
基板上に銀層を介して配置して単層コイルを作製し、各
層の前記コイル状体を前記スリットを通じて接触させる
ようにして複数の前記単層コイルを積層し、前記コイル
状体を焼結すると共に各層の前記コイル状体を超電導接
続することを特徴とする酸化物系超電導体コイルの製造
方法を提供する。
【0008】ここで、酸化物系超電導体としては、Rn
Ba2 Cu3 7-x (RnはYおよび稀土類元素)系、
Bi2 Sr2 CaCu2 8 、(Bi,Pb)2 Sr2
Ca2 Cu3 10等のBi系、Tl2 Ba2 Ca2 Cu
3 10、TlBa2 Ca2 Cu3 8.5 等のTl系の酸
化物系超電導体を用いることができる。これらの材料
は、液体窒素温度を超える臨界温度(Tc)を有し、高
い臨界電流密度(Jc)を示すので使用に適している。
【0009】セラミックス基板の材料としては、電気絶
縁性に優れ、酸化物系超電導体との反応性の低いMg
O、Al2 3 、ZrO2 、YSZ(イットリア安定化
ジルコニア)、SrTiO3 、BaZrO3 、AlGa
3 等を用いることができる。
【0010】酸化物系超電導体とセラミックス基板との
間に介在させる銀の代わりに使用することができる金属
としては、金、白金等の貴金属が考えられる。
【0011】図1は2層の酸化物系超電導体コイルを示
す概略図である。図中10はコア部に相当する円形の穴
を有する円盤状のセラミックス基板を示す。セラミック
ス基板10上には、銀シートを介してドクターブレード
法により成形された酸化物系超電導体からなる略C字形
状である1ターンのコイル状体11が配置されている。
なお、銀シートはコイル状体11と同じ形状となるよう
に作製されている。また、セラミックス基板10にはス
リット12が形成されており、このスリット12におい
て、上層のコイル状体11aの端部と下層のコイル状体
11bの端部が超電導接合されている。
【0012】図2は本発明により製造された5層の超電
導体コイルの断面図である。各単層コイル1において、
セラミックス基板10上に略C字形状に作製された銀シ
ート13配置されており、その銀シート13上に酸化物
系超電導体からなる略C字形状の1ターンのコイル状体
11配置されている。セラミックス基板10は、コイル
状体11の起点または終点、すなわち端部に対応する部
分にスリット12が形成されている。このように構成さ
れている単層コイル1が5層に積層されている。この場
合、スリット12にコイル状体11および銀シート13
の端部が位置するようにする。
【0013】各単層コイル1のコイル状体11は、スリ
ット12において酸化物系超電導体14により超電導接
続されている。なお、スリット12において超電導接続
されているコイル状体11にも銀シート13aが配置さ
れている。そのため、スリット12を含むコイル状体1
1の全長にわたって銀シート13が存在することにな
る。また、スリット12における銀シート13aには電
気絶縁の目的でセラミックス基板と同質のセラミックス
層15が形成されている。このセラミックス層15は、
スリット12における銀シート13aに位置するので、
グリーンシート状態で形成するか、または銀シートに厚
膜コーティング法により形成する。
【0014】次に、本発明をその製造方法に沿って説明
する。
【0015】セラミックス基板は、上記に示す材料を乾
式一軸加圧プレス、ドクターブレード、ホットプレス等
の方法により板状体に成形し、これをドーナツ型円盤状
に切り出し焼結することにより作製される。この基板の
厚さは、コイル全体の外径により異なるが、パッキング
ファクターを考慮すると強度が許せばできるだけ薄いほ
うがよく、10μm〜1mmであることが好ましい。ま
た、得られたセラミックス基板にはスリットを形成す
る。
【0016】酸化物系超電導体のグリーンシートは、ま
ず超電導体となし得る原料粉末にポリビニルブチラー
ル、ポリビニルアルコール、エチルセルロース、セルロ
ースアセテートブチレート、または石油レジン等のバイ
ンダー、フタル酸エステル、ジブチルフタレート等の可
塑剤、および脂肪酸、ベンゼンスルホン酸、界面活性剤
等の解膠剤(分散剤)を加え、さらにアセトン、トルエ
ン、エタノール、ベンゼン、プロピルアルコール、トリ
クロロエチレン等の有機溶剤を単独あるいは2〜3種混
合して加えて混練してスラリーとし、このスラリーをド
クターブレード装置に供給して成形することにより作製
される。
【0017】このグリーンシートを図1に示したような
1ターンのコイル状体を切り出す。一方、銀シートを同
一形状の1ターンのコイル状に切り出す。コイル状体と
銀シートを重ね合わせ、セラミックス基板上に配して単
層のコイルを作製し、これを所望数積層し、これを最終
的に焼成する。なお、焼成後の酸化物系超電導体層の厚
さは、10μm〜1mm程度とする。また、銀シートの厚
さは酸化物系超電導体層の厚さよりも薄くすることが好
ましい。なお、銀シートは、あらかじめ溶接して繋げて
おく。また、スリットの銀シートには厚膜コーティング
法等により電気絶縁用のセラミックス層を形成する。
【0018】また、スリットに配置して超電導接合に供
される酸化物系超電導体は、上記と同様にドクターブレ
ード法により作製したグリーンシートから切り出すこと
により作製する。この酸化物系超電導体は最終焼成時に
コイル状体と一体化し、各層のコイル状体を超電導接合
する。
【0019】
【作用】本発明の酸化物系超電導体コイルの製造方法に
よれば、ドクターブレード法を用いているので酸化物系
超電導体をコイル状に成形しても緻密で結晶配向性に優
れ、高い臨界電流密度を発揮せしめることができる。こ
れにより、本発明の方法により得られた超電導体コイル
は、優れたコイル特性を発揮する。
【0020】また、酸化物系超電導体とセラミックス基
板との間に銀層を介在させることにより、酸化物系超電
導体とセラミックス基板との反応を抑え、酸化物系超電
導体を有効に配向させ、しかも超電導体コイル全体を安
定化させる。
【0021】さらに、スリットを用いて各単層コイル間
の酸化物系超電導体を超電導接続しているので、接続部
分における電流損失等を抑えることができる。
【0022】
【実施例】以下、本発明の実施例を具体的に説明する。
【0023】実施例1 Bi2 3 、SrCO3 、CaCO3 、CuO等の一次
原料粉をBi:Sr:Ca:Cuがモル比で2:2:
1:2となるように配合し混合した後、混合した原料粉
を800℃×20時間仮焼し、仮焼体を粉砕して平均粒
径5μmの仮焼粉とした。この仮焼粉1kgに、界面活
性剤(セラモD−18)50gを配合したトルエン−5
0%エタノール溶液400cm3 を加え、5時間混合した
後にさらにポリビニルブチラール50g、フタル酸エス
テル20g、および界面活性剤(セラモD−18)5g
を加え、これを24時間混練してスラリーとした。この
スラリーをドクターブレード装置でシート状に成形し
た。得られた成形体、すなわちグリーンシートの厚さは
500μmであった。
【0024】このグリーンシートを打ち抜いて、外径約
70mm、内径約30mm、線幅20mmである略C字形状の
1ターンのコイル状体を40個作製した。また、厚さ1
00μmの銀シートを打ち抜いて、上記渦巻状コイルと
同一寸法、すなわち外径約70mm、内径約30mm、線幅
20mmである略C字形状の1ターンの銀シートを40個
作製した。この銀シートを溶接して繋げて連続した40
タ−ンの銀シートとした。
【0025】一方、厚さ200μmのYSZ基板にレー
ザ加工を施して、内径29mmφ、外径72mmφである4
0枚のドーナツ型円盤状体を作製した。このドーナツ型
円盤状体に幅10mmのスリットを形成した。このスリッ
トには上述の酸化物系超電導体のグリーンシートをスリ
ットの寸法に切り出して配置した。また、銀シートのス
リットに対応する領域に酸化物系超電導体と同様にして
作製したYSZのグリーンシートを被着して電気絶縁用
のセラミックス層を形成した。
【0026】上述のコイル状体、銀シート、およびYS
Z基板を図2に示すように重ね合わせて単層コイルを作
製し、この単層コイルを40層に積層した。このように
積層したコイルを酸素気流中で900℃×1時間+85
0℃×50時間焼成し、超電導体コイルとした。
【0027】この超電導体コイルについて液体ヘリウム
中における特性を評価した結果、Ic(臨界電流)が3
000Aであり、最大発生磁場3T(テスラ)を示し
た。
【0028】実施例2 Y2 3 、BaCO3 、CuO等の一次原料粉をY:B
a:Cuがモル比で1:2:3になるように配合し混合
した後、混合した原料粉を酸素気流中で850℃×10
時間仮焼し、仮焼体を粉砕して平均粒径5μmの仮焼粉
とした。この仮焼粉1kgを実施例1と同様にしてスラ
リーとし、ドクターブレード装置で厚さ500μmのグ
リーンシートを作製した。このグリーンシートを実施例
1と同様の方法でコイル状体を作製し、さらに銀シート
およびYSZ基板を実施例1と同様にして作製し、これ
らを重ね合わせて積層して内径29mmφ、外径72mmφ
である40層のコイルとした。これを酸素気流中で92
0℃×10時間焼成し超電導体コイルとした。
【0029】この超電導体コイルについて液体ヘリウム
中における特性を実施例1と同様にして評価した結果、
Icが1000Aであり、最大発生磁場1Tを示した。
【0030】比較例 Bi2 3 、SrCO3 、CaCO3 、CuO等の一次
原料粉をBi:Sr:Ca:Cuがモル比で2:2:
1:2となるように配合し混合した後、混合した原料粉
を800℃×20時間仮焼し、仮焼体を粉砕して平均粒
径5μmの仮焼粉とした。この仮焼粉1kgを実施例1
と同様にしてスラリーとし、このスラリーをYSZ基板
上にスクリーン印刷して、厚さ50μm、幅20mmであ
る1ターンのコイル状体を形成した。このコイル状体を
40個積層した。このように積層したコイルを酸素気流
中で900×1時間+850℃×50時間焼成し超電導
体コイルとした。なお、各渦巻状コイル間は、各層にお
いて内側と外側で交互にPb−Sn系半田で接続した。
【0031】この超電導体コイルについて液体ヘリウム
中における特性を実施例1と同様にして評価した結果、
酸化物系超電導体部分の結晶配向性が良くないこと、お
よび各層を半田で接続していること等により通電電流が
80Aと少なく、1200G(ガウス)の最大発生磁場
しか得られなかった。
【0032】
【発明の効果】以上説明した如く本発明の酸化物系超電
導体コイルの製造方法は、緻密な酸化物系超電導体を有
し、しかも高い磁場の発生が可能である酸化物系超電導
体コイルを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の方法により得られた酸化物系超電導体
コイルの概略図。
【図2】図1に示す酸化物系超電導体コイルの断面図。
【符号の説明】
1…単層コイル、10…セラミックス基板、11…コイ
ル状体、12…スリット、13…銀シート、14…酸化
物系超電導体、15…セラミックス層。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 酸化物系超電導体原料をドクターブレー
    ド法により成形して略C字形状の1ターンのコイル状体
    を作製し、前記コイル状体をグリーンシートの状態でス
    リットを有するセラミックス基板上に銀層を介して配置
    して単層コイルを作製し、各層の前記コイル状体を前記
    スリットを通じて接触させるようにして複数の前記単層
    コイルを積層し、前記コイル状体を焼結すると共に各層
    の前記コイル状体を超電導接続することを特徴とする酸
    化物系超電導体コイルの製造方法。
JP24147791A 1991-09-20 1991-09-20 酸化物系超電導体コイルの製造方法 Pending JPH0582329A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8914557B2 (en) 2005-12-16 2014-12-16 Microsoft Corporation Optimizing write and wear performance for a memory

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8914557B2 (en) 2005-12-16 2014-12-16 Microsoft Corporation Optimizing write and wear performance for a memory

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