JPH06163255A - 超電導電流接続部 - Google Patents
超電導電流接続部Info
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- JPH06163255A JPH06163255A JP4166812A JP16681292A JPH06163255A JP H06163255 A JPH06163255 A JP H06163255A JP 4166812 A JP4166812 A JP 4166812A JP 16681292 A JP16681292 A JP 16681292A JP H06163255 A JPH06163255 A JP H06163255A
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- Japan
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- oxide superconductor
- current
- silver
- silver foil
- paste
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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
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- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【構成】 酸化物超電導体１表面に、間隙を置いて密着
配置された銀箔２と、前記間隙３に塗布された導電ペー
ストとが焼結されて一体化するとともに銀及び導電組成
物が酸化物超電導体表面部に含浸されてなるか、もしく
は酸化物超電導体表面に、塗布された導電ペーストと、
この導電ペースト上に密着配置された銀箔とが焼結され
て一体化するとともにこれらが酸化物超電導体表面に含
浸されてなる超電導電流接続部。 【効果】 酸化物超電導体と電流接続部との接触抵抗を
１／１０8オームｃｍ2以下に再現性よく形成でき、大電
流を通電しても発熱の心配が無く、機械的強度の高い電
流接続部が得られる。
配置された銀箔２と、前記間隙３に塗布された導電ペー
ストとが焼結されて一体化するとともに銀及び導電組成
物が酸化物超電導体表面部に含浸されてなるか、もしく
は酸化物超電導体表面に、塗布された導電ペーストと、
この導電ペースト上に密着配置された銀箔とが焼結され
て一体化するとともにこれらが酸化物超電導体表面に含
浸されてなる超電導電流接続部。 【効果】 酸化物超電導体と電流接続部との接触抵抗を
１／１０8オームｃｍ2以下に再現性よく形成でき、大電
流を通電しても発熱の心配が無く、機械的強度の高い電
流接続部が得られる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、室温部の電源から液体
ヘリウム温度の超電導コイル等に酸化物超電導体の電流
リードを用いて大電流を供給する際の、酸化物超電導体
の電流接続部に関する。
ヘリウム温度の超電導コイル等に酸化物超電導体の電流
リードを用いて大電流を供給する際の、酸化物超電導体
の電流接続部に関する。
【０００２】
【従来の技術およびその問題点】超電導材料は、臨界温
度Ｔｃ以下でゼロ抵抗、完全反磁性、ジョセフソン効果
等の特性を示す材料である。金属系の超電導材料は臨界
温度が２０Ｋ未満と低いが、液体ヘリウム温度（４．２
Ｋ）で超電導コイルに大電流を流すことにより無損失で
高磁場を発生することが可能となっている。これらは磁
気浮上列車、核磁気共鳴診断装置等に利用される。
度Ｔｃ以下でゼロ抵抗、完全反磁性、ジョセフソン効果
等の特性を示す材料である。金属系の超電導材料は臨界
温度が２０Ｋ未満と低いが、液体ヘリウム温度（４．２
Ｋ）で超電導コイルに大電流を流すことにより無損失で
高磁場を発生することが可能となっている。これらは磁
気浮上列車、核磁気共鳴診断装置等に利用される。
【０００３】電流リードは室温部の電源から極低温の超
電導磁石等の超電導機器に数百〜数千Ａの電流を供給す
るものであり、従来は抵抗を下げるために断面積の大き
い丸棒状等の銅が用いられた。しかし、常電導の銅を用
いると、ａ）リード線の電気抵抗によるジュール熱、
ｂ）熱伝導によるリード線を通じての熱流入、がある。
これらは電力の損失、冷媒であるヘリウムの損失につな
がるので、最小の損失となるようその形状については種
々の検討が行われている。
電導磁石等の超電導機器に数百〜数千Ａの電流を供給す
るものであり、従来は抵抗を下げるために断面積の大き
い丸棒状等の銅が用いられた。しかし、常電導の銅を用
いると、ａ）リード線の電気抵抗によるジュール熱、
ｂ）熱伝導によるリード線を通じての熱流入、がある。
これらは電力の損失、冷媒であるヘリウムの損失につな
がるので、最小の損失となるようその形状については種
々の検討が行われている。
【０００４】さらには、１９８７年に発見されたＹ−Ｂ
ａ−Ｃｕ−Ｏ系超電導体や１９８８年に発見されたＢｉ
−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ系超電導体等の酸化物高温超電
導体は臨界温度が液体窒素温度以上であり、７７Ｋとい
う比較的高い温度で超電導状態が実現される。これら酸
化物超電導体を線材に加工してコイル等を製造すること
が試みられているが、焼結体を用いて大電流を通電する
ための導体として応用することも考えられる。この場
合、銅と比較して熱伝導率が一桁以上小さいので、上記
電流リードとしての用途に適用するのに極めて有望であ
る。しかしながら、酸化物超電導体を用いる場合、銅線
との接続が問題となる。酸化物には半田付けは適用でき
ず、１つの手段として導電ペーストを塗布する方法が考
えられるが、この手法では接触抵抗が１／１０2Ωｃｍ2
と大きく大電流を流すことはできない。
ａ−Ｃｕ−Ｏ系超電導体や１９８８年に発見されたＢｉ
−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ系超電導体等の酸化物高温超電
導体は臨界温度が液体窒素温度以上であり、７７Ｋとい
う比較的高い温度で超電導状態が実現される。これら酸
化物超電導体を線材に加工してコイル等を製造すること
が試みられているが、焼結体を用いて大電流を通電する
ための導体として応用することも考えられる。この場
合、銅と比較して熱伝導率が一桁以上小さいので、上記
電流リードとしての用途に適用するのに極めて有望であ
る。しかしながら、酸化物超電導体を用いる場合、銅線
との接続が問題となる。酸化物には半田付けは適用でき
ず、１つの手段として導電ペーストを塗布する方法が考
えられるが、この手法では接触抵抗が１／１０2Ωｃｍ2
と大きく大電流を流すことはできない。
【０００５】半田付けで銅線等を接続するには酸化物の
表面を改質する必要があり、銀箔を圧着した後、熱処理
を施す等の手法で低接触抵抗の実現が可能であることが
既に出願されている特願平２−２０３０９６に開示され
ている。しかし、この場合には、銀箔が剥がれ易く強固
な結合を形成するのが困難である。また接触抵抗も導電
ペーストの場合と同程度であり、銀ペーストのみ塗布し
ただけでは銀線取付けの半田部の機械的強度が弱く外れ
易く、再現性よく大電流を流すことができないものであ
る。
表面を改質する必要があり、銀箔を圧着した後、熱処理
を施す等の手法で低接触抵抗の実現が可能であることが
既に出願されている特願平２−２０３０９６に開示され
ている。しかし、この場合には、銀箔が剥がれ易く強固
な結合を形成するのが困難である。また接触抵抗も導電
ペーストの場合と同程度であり、銀ペーストのみ塗布し
ただけでは銀線取付けの半田部の機械的強度が弱く外れ
易く、再現性よく大電流を流すことができないものであ
る。
【０００６】本発明は、室温部の電源から液体ヘリウム
温度の超電導コイル等に酸化物超電導体の電流リードを
用いて再現性よく大電流を供給し得る酸化物超電導体の
電流接続部を提供することを目的とする。
温度の超電導コイル等に酸化物超電導体の電流リードを
用いて再現性よく大電流を供給し得る酸化物超電導体の
電流接続部を提供することを目的とする。
【０００７】
【問題点を解決するための手段】第１の発明の電流接続
部は、酸化物超電導体表面に、塗布された導電ペースト
と、この導電ペースト上に密着配置された銀箔とが焼結
されて一体化するとともにこれらが酸化物超電導体表面
に含浸されてなる超電導電流接続部により前記問題点を
解決し、また、第２の発明の電流接続部は、酸化物超電
導体表面に、間隙を置いて密着配置された銀箔と、前記
間隙に塗布された導電ペーストとが焼結されて一体化す
るとともに銀及び導電ペーストが酸化物超電導体表面部
に含浸されてなる超電導電流接続部により前記問題点を
解決したものである。
部は、酸化物超電導体表面に、塗布された導電ペースト
と、この導電ペースト上に密着配置された銀箔とが焼結
されて一体化するとともにこれらが酸化物超電導体表面
に含浸されてなる超電導電流接続部により前記問題点を
解決し、また、第２の発明の電流接続部は、酸化物超電
導体表面に、間隙を置いて密着配置された銀箔と、前記
間隙に塗布された導電ペーストとが焼結されて一体化す
るとともに銀及び導電ペーストが酸化物超電導体表面部
に含浸されてなる超電導電流接続部により前記問題点を
解決したものである。
【０００８】図１は第２の発明における電流接続部の一
実施例を示すものであり、この図１において、１は酸化
物超電導体であり、この酸化物超電導体端部に銀箔２が
密着配置されている。この銀箔２にはスリット状の間隙
３が設けられており、間隙３には導電性ペーストが塗布
され、これら全体が焼結されて、銀箔２と導電性組成物
とが一体化し、かつこれらが酸化物超電導体表面に含浸
されてなる。
実施例を示すものであり、この図１において、１は酸化
物超電導体であり、この酸化物超電導体端部に銀箔２が
密着配置されている。この銀箔２にはスリット状の間隙
３が設けられており、間隙３には導電性ペーストが塗布
され、これら全体が焼結されて、銀箔２と導電性組成物
とが一体化し、かつこれらが酸化物超電導体表面に含浸
されてなる。
【０００９】図１における間隙３は、その上に導電性ペ
ーストが塗布されて焼結された場合に酸化物超電導体表
面に均一に導電性物質が含浸できるように形成されてい
ればよく、従って間隙３はその方向が横でもあるいは縦
でもよく、またその形成方法は例えばテープ状の銀箔を
間隔をおいて酸化物超電導体に巻き付けるようにしても
よい。導電性ペーストとしては、銀ペースト、銀合金ペ
ースト（例えばＡｇ−Ｐｄ合金）、銅ペースト等が使用
できる。
ーストが塗布されて焼結された場合に酸化物超電導体表
面に均一に導電性物質が含浸できるように形成されてい
ればよく、従って間隙３はその方向が横でもあるいは縦
でもよく、またその形成方法は例えばテープ状の銀箔を
間隔をおいて酸化物超電導体に巻き付けるようにしても
よい。導電性ペーストとしては、銀ペースト、銀合金ペ
ースト（例えばＡｇ−Ｐｄ合金）、銅ペースト等が使用
できる。
【００１０】第１の発明における電流接続部の一実施例
においては、酸化物超電導体表面に導電ペーストを塗布
し、その上に銀箔を巻き付け、これらを焼結して電流接
続部を形成する。この焼結により、導電ペーストとその
上の銀箔とが一体化し、同時にそれらが酸化物超電導体
表面に含浸される。
においては、酸化物超電導体表面に導電ペーストを塗布
し、その上に銀箔を巻き付け、これらを焼結して電流接
続部を形成する。この焼結により、導電ペーストとその
上の銀箔とが一体化し、同時にそれらが酸化物超電導体
表面に含浸される。
【００１１】
【実施例１】Ｂｉ−Ｐｂ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ系酸化
物超電導体（Ｂｉ：Ｐｂ：Ｓｒ：Ｃａ：Ｃｕ＝０．８：
０．２：０．８：１．０：１．４）の粉末を冷間静水圧
処理（３ｔｏｎ／ｃｍ2）で直径１２ｍｍ、長さ２００
ｍｍの棒状に成型した。これを８４５℃で４８時間焼結
した後、棒状試料の端部に厚さ２０μｍ、幅２０ｍｍの
銀箔（幅２ｍｍ、長さ５ｍｍのスリットを２ｍｍ間隔で
いれたもの）を巻き、再び前と同じ圧力で冷間静水圧処
理した。次に銀箔部のスリットに銀ペーストを塗布し、
乾燥させた。その後、８４５℃で４８時間焼結し、酸化
物超電導電流リードとした。
物超電導体（Ｂｉ：Ｐｂ：Ｓｒ：Ｃａ：Ｃｕ＝０．８：
０．２：０．８：１．０：１．４）の粉末を冷間静水圧
処理（３ｔｏｎ／ｃｍ2）で直径１２ｍｍ、長さ２００
ｍｍの棒状に成型した。これを８４５℃で４８時間焼結
した後、棒状試料の端部に厚さ２０μｍ、幅２０ｍｍの
銀箔（幅２ｍｍ、長さ５ｍｍのスリットを２ｍｍ間隔で
いれたもの）を巻き、再び前と同じ圧力で冷間静水圧処
理した。次に銀箔部のスリットに銀ペーストを塗布し、
乾燥させた。その後、８４５℃で４８時間焼結し、酸化
物超電導電流リードとした。
【００１２】図２に示す直流４端子法でこの超電導リー
ドの臨界電流特性と接触抵抗を評価した。なお、測定系
の４端子の内、電流リードと電圧リードの間にはほとん
ど電流は流れないので、両リード間の電位差はほとんど
接触抵抗に起因するものと考えられ、その電位差から接
触抵抗を算出した。測定の結果、臨界電流は５００Ａで
あり、その時４端子の電流リードと電圧リード間の電位
差は０．４μＶと非常に小さかった。酸化物超電導電流
リードの電極部の面積はπ×１．２×２＝７．５ｃｍ2
であり、抵抗値は０．４×（１／１０6）÷５００＝８
×（１／１０10）オームである。よって、接触抵抗値は
８×（１／１０10）×７．５＝６×（１／１０9）オー
ムｃｍ2である。
ドの臨界電流特性と接触抵抗を評価した。なお、測定系
の４端子の内、電流リードと電圧リードの間にはほとん
ど電流は流れないので、両リード間の電位差はほとんど
接触抵抗に起因するものと考えられ、その電位差から接
触抵抗を算出した。測定の結果、臨界電流は５００Ａで
あり、その時４端子の電流リードと電圧リード間の電位
差は０．４μＶと非常に小さかった。酸化物超電導電流
リードの電極部の面積はπ×１．２×２＝７．５ｃｍ2
であり、抵抗値は０．４×（１／１０6）÷５００＝８
×（１／１０10）オームである。よって、接触抵抗値は
８×（１／１０10）×７．５＝６×（１／１０9）オー
ムｃｍ2である。
【００１３】
【実施例２】実施例１と同様の棒状試料を作製し、これ
に銀ペーストを塗布し、実施例１と同様でスリットの無
い銀箔を巻き付けた。乾燥後、実施例１と同様に焼結し
た。実施例１と同様に接触抵抗を測定したところ、８×
（１／１０9）オームｃｍ2の良好な値を得た。
に銀ペーストを塗布し、実施例１と同様でスリットの無
い銀箔を巻き付けた。乾燥後、実施例１と同様に焼結し
た。実施例１と同様に接触抵抗を測定したところ、８×
（１／１０9）オームｃｍ2の良好な値を得た。
【００１４】
【比較例】実施例１と同様にして棒状試料を作製し、ス
リットの無い銀箔を巻き付け、銀ペーストを使用せず、
実施例１と同様の処理を行った。５本の棒状試料を作製
したが、４本は銀箔が超電導体から剥離してしまった。
残りの１本について、実施例１と同様に接触抵抗を測定
したところ、３×（１／１０3）オームｃｍ2と悪かっ
た。
リットの無い銀箔を巻き付け、銀ペーストを使用せず、
実施例１と同様の処理を行った。５本の棒状試料を作製
したが、４本は銀箔が超電導体から剥離してしまった。
残りの１本について、実施例１と同様に接触抵抗を測定
したところ、３×（１／１０3）オームｃｍ2と悪かっ
た。
【００１５】
【実施例３】Ｂｉ系超電導板（５×５×０．３ｃｍ）の
上に、実施例１及び２と同様の方法で厚さ２０μｍ、１
×１ｃｍの銀箔を形成し、その上に半田付けで銅線を接
続した。図３に示すように、この銅線５に力を加えてプ
ル（ｐｕｌｌ）強度とピール（ｐｅｅｌ）強度を測定し
た。なお、図３における３は半田付け部である。比較の
ため、比較例と同様の方法で銀ペーストを使用せず、超
電導板１の上に銀箔を形成した場合、及び銀ペーストの
みを１×１ｃｍの大きさに塗布した場合についても同様
に試験した。これらの結果を表１に示す。
上に、実施例１及び２と同様の方法で厚さ２０μｍ、１
×１ｃｍの銀箔を形成し、その上に半田付けで銅線を接
続した。図３に示すように、この銅線５に力を加えてプ
ル（ｐｕｌｌ）強度とピール（ｐｅｅｌ）強度を測定し
た。なお、図３における３は半田付け部である。比較の
ため、比較例と同様の方法で銀ペーストを使用せず、超
電導板１の上に銀箔を形成した場合、及び銀ペーストの
みを１×１ｃｍの大きさに塗布した場合についても同様
に試験した。これらの結果を表１に示す。
【００１６】
【００１７】表１の結果より、本発明の超電導電流接続
部は、超電導体と非常に強固に結合していることがわか
る。
部は、超電導体と非常に強固に結合していることがわか
る。
【００１８】
【発明の効果】以上のような本発明によれば、以下の効
果が期待できる。 （１）酸化物超電導体と電流接続部との接触抵抗を１／
１０8オームｃｍ2以下に再現性よく形成でき、大電流を
通電しても発熱の心配が無い。 （２）超電導体と銀箔の間に導電ペーストが含浸し、銀
箔は超電導体に完全に固着されるので、機械的強度が高
い。
果が期待できる。 （１）酸化物超電導体と電流接続部との接触抵抗を１／
１０8オームｃｍ2以下に再現性よく形成でき、大電流を
通電しても発熱の心配が無い。 （２）超電導体と銀箔の間に導電ペーストが含浸し、銀
箔は超電導体に完全に固着されるので、機械的強度が高
い。
【図１】第１の発明に係る電流接続部を形成する工程途
中の概略説明図である。
中の概略説明図である。
【図２】実施例で用いた接触抵抗測定用の直流４端子測
定法の回路説明図である。
定法の回路説明図である。
１ 酸化物超電導体 ２ 銀箔 ３ 間隙 ４ 半田付け部 ５ 銅線
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成５年１１月１１日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図面の簡単な説明
【補正方法】変更
【補正内容】
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の発明に係る電流接続部を形成する工程途
中の概略説明図である。
中の概略説明図である。
【図２】実施例で用いた接触抵抗測定用の直流４端子測
定法の回路説明図である。
定法の回路説明図である。
【図３】実施例で行なったプル強度およびピール強度の
測定法を示す概略説明図である。
測定法を示す概略説明図である。
【符号の説明】 １ 酸化物超電導体 ２ 銀箔 ３ 間隙 ４ 半田付け部 ５ 銅線
Claims (2)
- 【請求項１】 酸化物超電導体表面に、間隙を置いて密
着配置された銀箔と、前記間隙に塗布された導電ペース
トとが焼結されて一体化するとともに銀及び導電ペース
トが酸化物超電導体表面部に含浸されてなる超電導電流
接続部。 - 【請求項２】 酸化物超電導体表面に、塗布された銀ペ
ーストと、この銀ペースト上に密着配置された銀箔とが
焼結されて一体化するとともにこれらが酸化物超電導体
表面に含浸されてなる超電導電流接続部。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4166812A JPH06163255A (ja) | 1992-06-02 | 1992-06-02 | 超電導電流接続部 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4166812A JPH06163255A (ja) | 1992-06-02 | 1992-06-02 | 超電導電流接続部 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06163255A true JPH06163255A (ja) | 1994-06-10 |
Family
ID=15838128
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4166812A Pending JPH06163255A (ja) | 1992-06-02 | 1992-06-02 | 超電導電流接続部 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06163255A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005096440A1 (en) * | 2004-03-31 | 2005-10-13 | Council Of Scientific And Industrial Research | Process for the preparation of low contact resistance contact on a high transition temperature superconductors |
| KR100592855B1 (ko) * | 2005-01-12 | 2006-06-26 | 엘에스전선 주식회사 | 초전도 케이블용 절연테이프 |
| JP2010205717A (ja) * | 2009-09-14 | 2010-09-16 | Council Scient Ind Res | 高転移温度超伝導体に低接点抵抗の接点を製造する方法 |
-
1992
- 1992-06-02 JP JP4166812A patent/JPH06163255A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005096440A1 (en) * | 2004-03-31 | 2005-10-13 | Council Of Scientific And Industrial Research | Process for the preparation of low contact resistance contact on a high transition temperature superconductors |
| US7792560B2 (en) | 2004-03-31 | 2010-09-07 | Council Of Scientific And Industrial Research | Process for the preparation of low contact resistant contact on a high transition temperature superconductors |
| US20110281734A1 (en) * | 2004-03-31 | 2011-11-17 | Council Of Scientific And Industrial Research | Process for the preparation of low contact resistant contact on a high transition temperature superconductors |
| US8306590B2 (en) | 2004-03-31 | 2012-11-06 | Council Of Scientific And Industrial Research | Process for the preparation of low contact resistant contact on a high transition temperature superconductors |
| KR100592855B1 (ko) * | 2005-01-12 | 2006-06-26 | 엘에스전선 주식회사 | 초전도 케이블용 절연테이프 |
| JP2010205717A (ja) * | 2009-09-14 | 2010-09-16 | Council Scient Ind Res | 高転移温度超伝導体に低接点抵抗の接点を製造する方法 |
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