JPH09275009A - ３軸配向酸化物超電導体の形成された板状導体、および積層型超電導磁石 - Google Patents
３軸配向酸化物超電導体の形成された板状導体、および積層型超電導磁石Info
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- JPH09275009A JPH09275009A JP8256496A JP8256496A JPH09275009A JP H09275009 A JPH09275009 A JP H09275009A JP 8256496 A JP8256496 A JP 8256496A JP 8256496 A JP8256496 A JP 8256496A JP H09275009 A JPH09275009 A JP H09275009A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、任意の位置に貫通孔を設けた板状
の基材上に、結晶の３軸が揃った酸化物超電導体を形成
した後、これを積層して超電導磁石を形成することによ
り、冷却コストの少ない液体窒素冷却超電導磁石を提供
するものである。 【解決手段】 結晶の３軸が揃った酸化物超電導体２を
板状の基材１上に形成した板状導体を積層して樹脂層３
で接着して超電導磁石とし、液体窒素で冷却しながら励
磁する。特に、もっとも効率よく励磁できる板状導体の
形状は矩形形状である。また、板状導体は径方向に複数
個配置してもよい。本発明によれば、従来より安価な冷
媒である液体窒素で作動する超電導磁石を容易に作製で
きる。
の基材上に、結晶の３軸が揃った酸化物超電導体を形成
した後、これを積層して超電導磁石を形成することによ
り、冷却コストの少ない液体窒素冷却超電導磁石を提供
するものである。 【解決手段】 結晶の３軸が揃った酸化物超電導体２を
板状の基材１上に形成した板状導体を積層して樹脂層３
で接着して超電導磁石とし、液体窒素で冷却しながら励
磁する。特に、もっとも効率よく励磁できる板状導体の
形状は矩形形状である。また、板状導体は径方向に複数
個配置してもよい。本発明によれば、従来より安価な冷
媒である液体窒素で作動する超電導磁石を容易に作製で
きる。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、３軸配向酸化物超
電導体の形成された板状導体および積層型超電導磁石に
係り、特に、液体ヘリウムまたは液体窒素で冷却するこ
とによって、超電導性を発現する酸化物超電導物質を用
いた３軸配向酸化物超電導体の形成された板状導体およ
び積層型超電導磁石に関する。
電導体の形成された板状導体および積層型超電導磁石に
係り、特に、液体ヘリウムまたは液体窒素で冷却するこ
とによって、超電導性を発現する酸化物超電導物質を用
いた３軸配向酸化物超電導体の形成された板状導体およ
び積層型超電導磁石に関する。
【０００２】
【従来の技術】これまでにも、酸化物超電導物質を板状
の基材上に形成し、この板状導体を積層して超電導磁石
を作製する提案がなされている。しかし、従来技術にお
いては、酸化物超電導体を基材上に形成する方法とし
て、溶射法などの厚膜作製プロセスが用いられていた。
の基材上に形成し、この板状導体を積層して超電導磁石
を作製する提案がなされている。しかし、従来技術にお
いては、酸化物超電導体を基材上に形成する方法とし
て、溶射法などの厚膜作製プロセスが用いられていた。
【０００３】また、特開平３−１１６０４号公報に開示
された積層型超電導磁石を用いるとき、励磁コイルによ
る磁石の励磁が必要となる。このため、従来技術におい
て、積層型超電導磁石を均一に励磁するためには、先ず
最初に、個々の板状導体の間に挟んだヒータで加熱し、
超電導層を常電導状態としながら積層型超電導磁石全体
を冷却し、次に、励磁コイルで励磁しながら、順次ヒー
タを切ることにより、板状導体に永久電流を次々に流し
てゆく。しかし、この方法では新たに加熱ヒータを設置
しなければならない。
された積層型超電導磁石を用いるとき、励磁コイルによ
る磁石の励磁が必要となる。このため、従来技術におい
て、積層型超電導磁石を均一に励磁するためには、先ず
最初に、個々の板状導体の間に挟んだヒータで加熱し、
超電導層を常電導状態としながら積層型超電導磁石全体
を冷却し、次に、励磁コイルで励磁しながら、順次ヒー
タを切ることにより、板状導体に永久電流を次々に流し
てゆく。しかし、この方法では新たに加熱ヒータを設置
しなければならない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、板
状導体に用いられる酸化物超電導体は、Ｙ系、Ｂｉ系、
Ｔｌ系が示されている。ここで、Ｙ系、Ｔｌ系およびＨ
ｇ系超電導体は、液体窒素沸点温度での臨界磁界が高い
ため、線材応用が期待されている。
状導体に用いられる酸化物超電導体は、Ｙ系、Ｂｉ系、
Ｔｌ系が示されている。ここで、Ｙ系、Ｔｌ系およびＨ
ｇ系超電導体は、液体窒素沸点温度での臨界磁界が高い
ため、線材応用が期待されている。
【０００５】Ｔｌ系超電導体の実質的な化学組成は、以
下に示す〔化１式〕または〔化２式〕となる。また、Ｈ
ｇ系超電導体の実質的な化学組成は、〔化３式〕または
〔化４式〕で表される。さらに、Ｙ系超電導体の実質的
な化学組成は、〔化５式〕で表される。
下に示す〔化１式〕または〔化２式〕となる。また、Ｈ
ｇ系超電導体の実質的な化学組成は、〔化３式〕または
〔化４式〕で表される。さらに、Ｙ系超電導体の実質的
な化学組成は、〔化５式〕で表される。
【０００６】
【化１】
【０００７】
【化２】
【０００８】
【化３】
【０００９】
【化４】
【００１０】
【化５】
【００１１】Ｙ系およびＴｌ系超電導体では、結晶の３
軸が揃っていない粒界部分で、臨界電流密度が大きく下
がってしまうため、結晶の３軸配向化が必須である。し
かし、従来技術では結晶配向度に関する考慮がなされて
いないため、必要以上に超電導物質原料を使用してお
り、経済的でなく特性も低い。また、上記従来技術で
は、個々の板状導体間に加熱ヒータを挿入する必要があ
るため、構造が複雑になるとともに超電導磁石全体の電
流密度が低下し、発生磁場が低かった。
軸が揃っていない粒界部分で、臨界電流密度が大きく下
がってしまうため、結晶の３軸配向化が必須である。し
かし、従来技術では結晶配向度に関する考慮がなされて
いないため、必要以上に超電導物質原料を使用してお
り、経済的でなく特性も低い。また、上記従来技術で
は、個々の板状導体間に加熱ヒータを挿入する必要があ
るため、構造が複雑になるとともに超電導磁石全体の電
流密度が低下し、発生磁場が低かった。
【００１２】そこで、本発明の目的は、使用する酸化物
超電導体の３軸配向化を達成し、個々の板状導体の特性
を向上するとともに、３軸配向酸化物超電導体を用いた
ときに、永久電流ループを効率よく形成できる形状の板
状導体を用いて積層型超電導磁石を提供することであ
る。また、構造が単純で電流密度の低下がなく、発生磁
場の高い超電導磁石を提供することである。
超電導体の３軸配向化を達成し、個々の板状導体の特性
を向上するとともに、３軸配向酸化物超電導体を用いた
ときに、永久電流ループを効率よく形成できる形状の板
状導体を用いて積層型超電導磁石を提供することであ
る。また、構造が単純で電流密度の低下がなく、発生磁
場の高い超電導磁石を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記課題は、以下の手段
により解決される。すなわち、本発明になる板状導体に
よれば、結晶の３軸が揃った酸化物超電導体が形成され
ており、個々の酸化物超電導体どうしの接合角を小さく
することにより、簡単な構造で効率的な永久電流ループ
を形成できる経済的で特性の向上した板状導体が得られ
る。また、本発明になる板状導体を、複数個積層して接
合することにより、積層型超電導磁石が製作でき、容器
に収納して接着材に含浸させることにより、含浸積層型
超電導磁石が容易に製作できる。また、これらの超電導
磁石を永久磁石として用いた超電導装置とすることもで
きる。また、上記板状導体を構成する金属基材をヒータ
として直接通電することにより、ジュール発熱による加
熱を行うことができ、簡単な構造で超電導磁石全体の電
流密度の低下を抑制できる。
により解決される。すなわち、本発明になる板状導体に
よれば、結晶の３軸が揃った酸化物超電導体が形成され
ており、個々の酸化物超電導体どうしの接合角を小さく
することにより、簡単な構造で効率的な永久電流ループ
を形成できる経済的で特性の向上した板状導体が得られ
る。また、本発明になる板状導体を、複数個積層して接
合することにより、積層型超電導磁石が製作でき、容器
に収納して接着材に含浸させることにより、含浸積層型
超電導磁石が容易に製作できる。また、これらの超電導
磁石を永久磁石として用いた超電導装置とすることもで
きる。また、上記板状導体を構成する金属基材をヒータ
として直接通電することにより、ジュール発熱による加
熱を行うことができ、簡単な構造で超電導磁石全体の電
流密度の低下を抑制できる。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面を参照して説明する。図１〜図３に、本発明による積
層型超電導磁石の概念図を示す。結晶の３軸が配向した
酸化物超電導体からなる超電導膜２を、中心貫通孔のあ
る環状の板状基材１に形成して板状導体を作製し、大き
さの異なる板状導体を、径方向に隙間無く組み合わせた
後、これを複数枚積層してエポキシ樹脂３で接合する。
ここで用いる基材１は、金属あるいはセラミックスのバ
ッファ層が設けられた金属で、結晶の３軸が揃った多結
晶体である。また、板状導体の形状は、個々の酸化物超
電導体どうしの接合角がもっとも小さくなる形状である
ことが望ましい。また、板状導体どうしを接合する接着
剤は、本実施形態ではエポキシ樹脂を用いているが、そ
の他の樹脂、あるいは、ロウ、ワニス等を適宜用いるこ
とができる。
面を参照して説明する。図１〜図３に、本発明による積
層型超電導磁石の概念図を示す。結晶の３軸が配向した
酸化物超電導体からなる超電導膜２を、中心貫通孔のあ
る環状の板状基材１に形成して板状導体を作製し、大き
さの異なる板状導体を、径方向に隙間無く組み合わせた
後、これを複数枚積層してエポキシ樹脂３で接合する。
ここで用いる基材１は、金属あるいはセラミックスのバ
ッファ層が設けられた金属で、結晶の３軸が揃った多結
晶体である。また、板状導体の形状は、個々の酸化物超
電導体どうしの接合角がもっとも小さくなる形状である
ことが望ましい。また、板状導体どうしを接合する接着
剤は、本実施形態ではエポキシ樹脂を用いているが、そ
の他の樹脂、あるいは、ロウ、ワニス等を適宜用いるこ
とができる。
【００１５】本発明になる板状導体を複数枚重ねて超電
導磁石を作製する際、電磁力などで動かないように板状
導体どうしを固定する必要がある。固定用の容器もしく
は型は、金属、プラスティックまたは樹脂製とし、導体
どうしの接着には、ロウ、ワニス、樹脂等を用いてもよ
いし、それらを組み合わせた方法で固定してもよい。
導磁石を作製する際、電磁力などで動かないように板状
導体どうしを固定する必要がある。固定用の容器もしく
は型は、金属、プラスティックまたは樹脂製とし、導体
どうしの接着には、ロウ、ワニス、樹脂等を用いてもよ
いし、それらを組み合わせた方法で固定してもよい。
【００１６】また、後述するように、積層型超電導磁石
の励磁用ヒータは、板状導体の金属基材に直接通電し、
ジュール発熱による加熱を行うことで構造を簡単にする
とともに、超電導磁石全体の電流密度低下を抑制でき
る。
の励磁用ヒータは、板状導体の金属基材に直接通電し、
ジュール発熱による加熱を行うことで構造を簡単にする
とともに、超電導磁石全体の電流密度低下を抑制でき
る。
【００１７】さらに、図１〜図１２を用いて、本発明の
いくつかの実施形態について詳述する。現在、３軸配向
した基材の作製方法には二つの方法がある。すなわち、
基材として用いる銀を線引きし、圧延加工により３軸配
向化（配向化銀）する方法。金属基材上にイオンビーム
でアシストしながら、スパッタ法により３軸配向したバ
ッファ層を形成するＩＢＡＤ法である。配向化銀を用い
た場合、図１に示すように、任意の形状で３軸配向した
ループ状の基材を作製することができる。このとき、基
材上で形成される電流ループの幅が、一定であるときが
最も効率よく好ましい。しかし、幅広の銀テープを圧延
により作製した後、中心部を切り取らなければならない
ため、基材の大型化に難点がある。
いくつかの実施形態について詳述する。現在、３軸配向
した基材の作製方法には二つの方法がある。すなわち、
基材として用いる銀を線引きし、圧延加工により３軸配
向化（配向化銀）する方法。金属基材上にイオンビーム
でアシストしながら、スパッタ法により３軸配向したバ
ッファ層を形成するＩＢＡＤ法である。配向化銀を用い
た場合、図１に示すように、任意の形状で３軸配向した
ループ状の基材を作製することができる。このとき、基
材上で形成される電流ループの幅が、一定であるときが
最も効率よく好ましい。しかし、幅広の銀テープを圧延
により作製した後、中心部を切り取らなければならない
ため、基材の大型化に難点がある。
【００１８】一方、ＩＢＡＤ法では大型の基材を作製で
きるが、図４〜図６に示す矩形形状のループ状基材以外
では、３軸配向が崩れた箇所ができてしまう。図７〜図
８に、３軸配向が崩れたときの比較例を示す。図中の超
電導膜で線が描かれている方向を結晶のａ軸方向とする
と、必ず結晶方位の違う結晶粒界が存在する。本発明で
用いる酸化物超電導体では、隣り合う結晶方位を１０度
以内にしなければ、電流ループの形成に寄与しない。矩
形形状の板状導体を用いたときでは、矩形形状の長辺部
分では、電流が結晶のａ軸方向にながれ、後に９０度向
きを変えてｂ軸方向に流れる。このため、ＩＢＡＤ法を
用いたときに最も効率のよい基材形状は、中心に正方形
の穴のあいた正方形である。
きるが、図４〜図６に示す矩形形状のループ状基材以外
では、３軸配向が崩れた箇所ができてしまう。図７〜図
８に、３軸配向が崩れたときの比較例を示す。図中の超
電導膜で線が描かれている方向を結晶のａ軸方向とする
と、必ず結晶方位の違う結晶粒界が存在する。本発明で
用いる酸化物超電導体では、隣り合う結晶方位を１０度
以内にしなければ、電流ループの形成に寄与しない。矩
形形状の板状導体を用いたときでは、矩形形状の長辺部
分では、電流が結晶のａ軸方向にながれ、後に９０度向
きを変えてｂ軸方向に流れる。このため、ＩＢＡＤ法を
用いたときに最も効率のよい基材形状は、中心に正方形
の穴のあいた正方形である。
【００１９】次に、図１１〜図１２に示すように、本発
明における積層型超電導磁石の励磁方法によれば、従来
法と異なり、励磁用ヒータとして板状導体の金属基材
に、例えば電源５からリード線６により直接通電加熱す
る。このため、ヒータの構造が簡単になるとともに、積
層型超電導磁石の単位断面積当たりの超電導層の比率が
上がるため、超電導磁石全体の臨界電流低下を低減でき
る。
明における積層型超電導磁石の励磁方法によれば、従来
法と異なり、励磁用ヒータとして板状導体の金属基材
に、例えば電源５からリード線６により直接通電加熱す
る。このため、ヒータの構造が簡単になるとともに、積
層型超電導磁石の単位断面積当たりの超電導層の比率が
上がるため、超電導磁石全体の臨界電流低下を低減でき
る。
【００２０】以下、本発明を具体的な実施例および比較
例に基づいて説明する。 〈実施例１〉図１〜図３に示すような積層型超電導磁石
を作製した。最外周のリング外径は４０ｍｍ、内径は３
０ｍｍ、真中のリング外径は２９ｍｍ、内径は１９ｍ
ｍ、内周のリング外径は１８ｍｍ、内径は８ｍｍとし
た。このとき、使用した金属基材は幅４０ｍｍ、厚さ３
０ｍｍに圧延した３軸配向銀テープで、所望の形状に加
工して用いた。
例に基づいて説明する。 〈実施例１〉図１〜図３に示すような積層型超電導磁石
を作製した。最外周のリング外径は４０ｍｍ、内径は３
０ｍｍ、真中のリング外径は２９ｍｍ、内径は１９ｍ
ｍ、内周のリング外径は１８ｍｍ、内径は８ｍｍとし
た。このとき、使用した金属基材は幅４０ｍｍ、厚さ３
０ｍｍに圧延した３軸配向銀テープで、所望の形状に加
工して用いた。
【００２１】次に、上記最外周リング上にＴｌ系超電導
体の前駆体膜を作製した。超電導材料の出発原料とし
て、各元素の硝酸塩を使用した。すなわち、Ｂａ（ＮＯ
2）2，Ｃａ（ＮＯ2）2 ，Ｃｕ（ＮＯ2）2 を、それぞれ
Ｂａ：Ｃａ：Ｃｕの原子比率が、２：２：３となるよう
に秤量し、０.０５ｍｏｌ／ｌの溶液となるように水に
溶かした。この溶液を超音波振動子により直径数ｍｍの
液滴にし、ヒータで６００℃に加熱した上記銀基材に吹
き付けた。このとき、基材を移動速度２ｍｍ／分で動か
して連続的な成膜を行うことにより膜厚３ｍｍの前駆体
膜を形成し、前駆体リングを作製した。
体の前駆体膜を作製した。超電導材料の出発原料とし
て、各元素の硝酸塩を使用した。すなわち、Ｂａ（ＮＯ
2）2，Ｃａ（ＮＯ2）2 ，Ｃｕ（ＮＯ2）2 を、それぞれ
Ｂａ：Ｃａ：Ｃｕの原子比率が、２：２：３となるよう
に秤量し、０.０５ｍｏｌ／ｌの溶液となるように水に
溶かした。この溶液を超音波振動子により直径数ｍｍの
液滴にし、ヒータで６００℃に加熱した上記銀基材に吹
き付けた。このとき、基材を移動速度２ｍｍ／分で動か
して連続的な成膜を行うことにより膜厚３ｍｍの前駆体
膜を形成し、前駆体リングを作製した。
【００２２】次に、上記前駆体リングと揮発性元素（Ｔ
ｌあるいはＨｇ）をアルミナ坩堝に入れた後、電気炉で
８５０℃／３０時間の熱処理を行うことにより、前駆体
膜と揮発性元素を反応させて超電導膜とした。この導体
にＸＲＤの分析を行なった結果、超電導体の主結晶相は
Ｔｌ−１２２３相であり、結晶の３軸が配向していた。
同様にして真中および最内周リング基材上にも超電導膜
を作製した後、図１に示すように径方向に配置した。こ
の上にエポキシ樹脂を塗布し、さらに同じ板状導体を積
層し、図１に示す積層型超電導磁石を作製した。さら
に、板状導体を同様にして１０００枚作製し、図９に示
した外径５２ｍｍ、内径６ｍｍの真鍮容器に入れてエポ
キシ樹脂で含浸することにより含浸積層型超電導磁石を
作製した。
ｌあるいはＨｇ）をアルミナ坩堝に入れた後、電気炉で
８５０℃／３０時間の熱処理を行うことにより、前駆体
膜と揮発性元素を反応させて超電導膜とした。この導体
にＸＲＤの分析を行なった結果、超電導体の主結晶相は
Ｔｌ−１２２３相であり、結晶の３軸が配向していた。
同様にして真中および最内周リング基材上にも超電導膜
を作製した後、図１に示すように径方向に配置した。こ
の上にエポキシ樹脂を塗布し、さらに同じ板状導体を積
層し、図１に示す積層型超電導磁石を作製した。さら
に、板状導体を同様にして１０００枚作製し、図９に示
した外径５２ｍｍ、内径６ｍｍの真鍮容器に入れてエポ
キシ樹脂で含浸することにより含浸積層型超電導磁石を
作製した。
【００２３】〈実施例２〉図４〜図６に示すような積層
型超電導磁石を作製した。最外周矩形導体の一辺の長さ
は４０ｍｍ、幅１０ｍｍ、真中の矩形導体の一辺の長さ
は２９ｍｍ、幅１０ｍｍ、内周の矩形導体の一辺の長さ
は１８ｍｍ、幅１０ｍｍとした。このとき、使用した金
属基材は幅４０ｍｍ、厚さ３０ｍｍに圧延したＮｉ基合
金で、所望の形状に加工して用いた。
型超電導磁石を作製した。最外周矩形導体の一辺の長さ
は４０ｍｍ、幅１０ｍｍ、真中の矩形導体の一辺の長さ
は２９ｍｍ、幅１０ｍｍ、内周の矩形導体の一辺の長さ
は１８ｍｍ、幅１０ｍｍとした。このとき、使用した金
属基材は幅４０ｍｍ、厚さ３０ｍｍに圧延したＮｉ基合
金で、所望の形状に加工して用いた。
【００２４】まず、最外周矩形基材上に３軸配向したＹ
ＳＺバッファ層を形成する。成膜の進行方向に対して５
５度の角度でイオンビームを照射しながら、ＹＳＺター
ゲットをイオンスパッタリングすることにより、３軸配
向したＹＳＺバッファ層を作製した。
ＳＺバッファ層を形成する。成膜の進行方向に対して５
５度の角度でイオンビームを照射しながら、ＹＳＺター
ゲットをイオンスパッタリングすることにより、３軸配
向したＹＳＺバッファ層を作製した。
【００２５】次に、この３軸配向した基材上にＹ系超電
導膜を作製するため、Ｙ系超電導体ターゲットを用意し
た。まず、出発物質として、Ｙ2Ｏ3 ，ＢａＣＯ3 ，Ｃ
ｕＯを、モル比で１：２：３の比で混合し、９００℃で
１２時間仮焼し、粉砕するプロセスを２回繰り返した。
さらに、鉄製の金型を用いて圧粉体を作製し、電気炉で
１１００℃まで加熱して３０分間保持した後、室温まで
徐令してＹ系超電導体ターゲットを作製した。
導膜を作製するため、Ｙ系超電導体ターゲットを用意し
た。まず、出発物質として、Ｙ2Ｏ3 ，ＢａＣＯ3 ，Ｃ
ｕＯを、モル比で１：２：３の比で混合し、９００℃で
１２時間仮焼し、粉砕するプロセスを２回繰り返した。
さらに、鉄製の金型を用いて圧粉体を作製し、電気炉で
１１００℃まで加熱して３０分間保持した後、室温まで
徐令してＹ系超電導体ターゲットを作製した。
【００２６】このターゲットを真空チャンバーの中に設
置し、１０~6ｔｏｒｒまで減圧した後、０.２ｔｏｒｒ
の酸素雰囲気とした。次に、ＫｒＦエキシマレーザ光を
ターゲット上に照射し、プルームをたてた。基材を基材
加熱ヒータで７１０℃とし、矩形基材の長辺方向に連続
的に移動して、プルームからのクラスターを基材上に堆
積させ、レーザ蒸着を行い、Ｙ−１２３超電導導体を作
製した。この導体にＸＲＤの分析を行なった結果、超電
導体の主結晶相はＹ−１２３相であり、矩形導体の各辺
で結晶の３軸が配向していた。
置し、１０~6ｔｏｒｒまで減圧した後、０.２ｔｏｒｒ
の酸素雰囲気とした。次に、ＫｒＦエキシマレーザ光を
ターゲット上に照射し、プルームをたてた。基材を基材
加熱ヒータで７１０℃とし、矩形基材の長辺方向に連続
的に移動して、プルームからのクラスターを基材上に堆
積させ、レーザ蒸着を行い、Ｙ−１２３超電導導体を作
製した。この導体にＸＲＤの分析を行なった結果、超電
導体の主結晶相はＹ−１２３相であり、矩形導体の各辺
で結晶の３軸が配向していた。
【００２７】同様にして真中および最内周リング基材上
にも超電導膜を作製した後、図４に示した形状に配置し
た。これを同様にして１０００枚作製し、図１０に示し
た外径５２ｍｍ、内径６ｍｍの真鍮容器に入れ、エポキ
シ樹脂で含浸することにより含浸積層型超電導磁石を作
製した。
にも超電導膜を作製した後、図４に示した形状に配置し
た。これを同様にして１０００枚作製し、図１０に示し
た外径５２ｍｍ、内径６ｍｍの真鍮容器に入れ、エポキ
シ樹脂で含浸することにより含浸積層型超電導磁石を作
製した。
【００２８】〈比較例１〉図７〜図８に示すような積層
型超電導磁石を作製した。最外周６角形導体は、一辺４
０ｍｍ、幅１０ｍｍ、真中の６角形導体は、一辺２８ｍ
ｍ、幅１０ｍｍ、内周の６角形導体は、一辺１６ｍｍ、
幅１０ｍｍとした。このとき、使用した金属基材は幅８
０ｍｍ、厚さ３０ｍｍに圧延したＮｉ基合金で、所望の
形状に加工して用いた。
型超電導磁石を作製した。最外周６角形導体は、一辺４
０ｍｍ、幅１０ｍｍ、真中の６角形導体は、一辺２８ｍ
ｍ、幅１０ｍｍ、内周の６角形導体は、一辺１６ｍｍ、
幅１０ｍｍとした。このとき、使用した金属基材は幅８
０ｍｍ、厚さ３０ｍｍに圧延したＮｉ基合金で、所望の
形状に加工して用いた。
【００２９】実施例２に示した方法を用い、上記基材上
にＹ系超電導膜を作製した。この導体にＸＲＤの分析を
行った結果、超電導体の主結晶相はＹ−１２３相であ
り、６角形状の導体の各辺では結晶の３軸が配向してい
た。しかし、６角形状の導体の隣り合う各辺には結晶接
合角６０度以上の粒界があるため、液体窒素で冷却して
も導体全体には永久電流ループが形成されなかった。
にＹ系超電導膜を作製した。この導体にＸＲＤの分析を
行った結果、超電導体の主結晶相はＹ−１２３相であ
り、６角形状の導体の各辺では結晶の３軸が配向してい
た。しかし、６角形状の導体の隣り合う各辺には結晶接
合角６０度以上の粒界があるため、液体窒素で冷却して
も導体全体には永久電流ループが形成されなかった。
【００３０】〈実施例３〉図４〜図６に示すような積層
型超電導磁石を作製した。最外周矩形導体の一辺の長さ
は４０ｍｍ、幅１０ｍｍ、真中の矩形導体の一辺の長さ
は２９ｍｍ、幅１０ｍｍ、内周の矩形導体の一辺の長さ
は１８ｍｍ、幅１０ｍｍとした。このとき、使用した金
属基材は幅４０ｍｍ、厚さ３０ｍｍに圧延したＮｉ基合
金で、所望の形状に加工して用いた。
型超電導磁石を作製した。最外周矩形導体の一辺の長さ
は４０ｍｍ、幅１０ｍｍ、真中の矩形導体の一辺の長さ
は２９ｍｍ、幅１０ｍｍ、内周の矩形導体の一辺の長さ
は１８ｍｍ、幅１０ｍｍとした。このとき、使用した金
属基材は幅４０ｍｍ、厚さ３０ｍｍに圧延したＮｉ基合
金で、所望の形状に加工して用いた。
【００３１】実施例２に示した方法でＮｉ基材上に３軸
配向したＹＳＺバッファ層を作製した。次に、この上に
Ｙ系超電導膜を作製するため、以下に示すＭＯＣＶＤ法
を用いた。Ｙ，ＢａおよびＣｕのＴＨＤ錯体を、１.
０：２.４：３.３の割合でテトラヒドロフラン溶液に溶
解し、気化器に供給する。このとき気化器温度を２３０
℃とし、０.２ｍ／分の速度で原料をリアクターに供給
した。また、リアクター内圧５.０〜１０Ｔｏｒｒ、７
００〜７２０℃の基材温度で、基材を移動させながらＹ
系超電導膜の作製を行った。この導体にＸＲＤの分析を
行なった結果、超電導体の主結晶相はＹ−１２３相であ
り、矩形導体の各辺で結晶の３軸が配向していた。
配向したＹＳＺバッファ層を作製した。次に、この上に
Ｙ系超電導膜を作製するため、以下に示すＭＯＣＶＤ法
を用いた。Ｙ，ＢａおよびＣｕのＴＨＤ錯体を、１.
０：２.４：３.３の割合でテトラヒドロフラン溶液に溶
解し、気化器に供給する。このとき気化器温度を２３０
℃とし、０.２ｍ／分の速度で原料をリアクターに供給
した。また、リアクター内圧５.０〜１０Ｔｏｒｒ、７
００〜７２０℃の基材温度で、基材を移動させながらＹ
系超電導膜の作製を行った。この導体にＸＲＤの分析を
行なった結果、超電導体の主結晶相はＹ−１２３相であ
り、矩形導体の各辺で結晶の３軸が配向していた。
【００３２】同様にして真中および最内周リング基材上
にも超電導膜を作製した後、図４に示した形状に配置し
た。これを同様にして１０００枚作製し、図１０に示し
た外径５２ｍｍ、内径６ｍｍの真鍮容器に入れ、エポキ
シ樹脂で含浸することにより含浸積層型超電導磁石を作
製した。
にも超電導膜を作製した後、図４に示した形状に配置し
た。これを同様にして１０００枚作製し、図１０に示し
た外径５２ｍｍ、内径６ｍｍの真鍮容器に入れ、エポキ
シ樹脂で含浸することにより含浸積層型超電導磁石を作
製した。
【００３３】〈実施例４〉図４〜図６に示すような積層
型超電導磁石を作製した。最外周矩形導体の一辺の長さ
は４０ｍｍ、幅１０ｍｍ、真中の矩形導体の一辺の長さ
は２９ｍｍ、幅１０ｍｍ、内周の矩形導体の一辺の長さ
は１８ｍｍ、幅１０ｍｍとした。このとき、使用した金
属基材は幅４０ｍｍ、厚さ３０ｍｍに圧延したＮｉ基合
金で、所望の形状に加工して用いた。
型超電導磁石を作製した。最外周矩形導体の一辺の長さ
は４０ｍｍ、幅１０ｍｍ、真中の矩形導体の一辺の長さ
は２９ｍｍ、幅１０ｍｍ、内周の矩形導体の一辺の長さ
は１８ｍｍ、幅１０ｍｍとした。このとき、使用した金
属基材は幅４０ｍｍ、厚さ３０ｍｍに圧延したＮｉ基合
金で、所望の形状に加工して用いた。
【００３４】実施例２に示した方法で、Ｎｉ基材上に３
軸配向したＹＳＺバッファ層を作製した。次に、この上
にＹ系超電導膜を作製するため、以下に示すＭＯＤ法を
用いた。モル比でＹ：Ｂａ：Ｃｕ＝１：２：３のＹ，Ｂ
ａ，Ｃｕのアセチルアセトナートを、ピリジンとプロピ
オン酸の混合物に溶解した後、エバポレータで溶媒のほ
とんどを除去する。この残渣をメタノールに溶かして溶
液を得た。この溶液を、最外周矩形基材上に滴下した
後、空気中で５００℃まで２５分で昇温し、有機物を除
去する。
軸配向したＹＳＺバッファ層を作製した。次に、この上
にＹ系超電導膜を作製するため、以下に示すＭＯＤ法を
用いた。モル比でＹ：Ｂａ：Ｃｕ＝１：２：３のＹ，Ｂ
ａ，Ｃｕのアセチルアセトナートを、ピリジンとプロピ
オン酸の混合物に溶解した後、エバポレータで溶媒のほ
とんどを除去する。この残渣をメタノールに溶かして溶
液を得た。この溶液を、最外周矩形基材上に滴下した
後、空気中で５００℃まで２５分で昇温し、有機物を除
去する。
【００３５】この工程を数回繰り返し、基材上に膜厚２
〜３μｍの前駆体を成膜した。この膜を、酸素分圧２×
１０~4ａｔｍの雰囲気で、７７０℃／２０ｈの熱処理を
行った後、同じ温度で、１００％酸素中で０.５ｈの熱
処理を行い、２.５ｈで室温まで降温した。この結果、
矩形形状導体を作製することができた。この線材にＸＲ
Ｄの分析を行なった結果、超電導体の主結晶相はＹ−１
２３相であり、（００ｎ）の回折ピークが強く、結晶の
３軸が配向していた。
〜３μｍの前駆体を成膜した。この膜を、酸素分圧２×
１０~4ａｔｍの雰囲気で、７７０℃／２０ｈの熱処理を
行った後、同じ温度で、１００％酸素中で０.５ｈの熱
処理を行い、２.５ｈで室温まで降温した。この結果、
矩形形状導体を作製することができた。この線材にＸＲ
Ｄの分析を行なった結果、超電導体の主結晶相はＹ−１
２３相であり、（００ｎ）の回折ピークが強く、結晶の
３軸が配向していた。
【００３６】同様にして真中および最内周リング基材上
にも超電導膜を作製した後、図４に示した形状に配置し
た。これを同様にして１０００枚作製し、外径５２ｍ
ｍ、内径６ｍｍの真鍮容器に入れ、エポキシ樹脂で含浸
することにより、図１０に示した含浸積層型超電導磁石
を作製した。
にも超電導膜を作製した後、図４に示した形状に配置し
た。これを同様にして１０００枚作製し、外径５２ｍ
ｍ、内径６ｍｍの真鍮容器に入れ、エポキシ樹脂で含浸
することにより、図１０に示した含浸積層型超電導磁石
を作製した。
【００３７】〈実施例５〉図１１〜図１２に示すよう
に、実施例１で作製した板状導体の金属基材に、電源５
からのリード線６を接続し、実施例１と同様に含浸積層
型超電導磁石を作製した。励磁コイルにより積層型超電
導磁石の励磁を行うために、個々のリード線６に電流を
流すことにより金属基材の加熱を行い、超電導層を常電
導状態としながら液体窒素で積層型超電導磁石全体の冷
却を行った。さらに、励磁コイルで２Ｔの磁場を印加し
ながら、順次板状導体の加熱を止め、板状導体に永久電
流を次々と流していく。図９に示した位置に、ホール素
子７を設置して磁場を測定した結果、発生磁場は１.５
Ｔであった。
に、実施例１で作製した板状導体の金属基材に、電源５
からのリード線６を接続し、実施例１と同様に含浸積層
型超電導磁石を作製した。励磁コイルにより積層型超電
導磁石の励磁を行うために、個々のリード線６に電流を
流すことにより金属基材の加熱を行い、超電導層を常電
導状態としながら液体窒素で積層型超電導磁石全体の冷
却を行った。さらに、励磁コイルで２Ｔの磁場を印加し
ながら、順次板状導体の加熱を止め、板状導体に永久電
流を次々と流していく。図９に示した位置に、ホール素
子７を設置して磁場を測定した結果、発生磁場は１.５
Ｔであった。
【００３８】〈実施例６〉実施例２で作製した板状導体
の金属基材にリード線を接続し、実施例２と同様に含浸
積層型超電導磁石を作製した。励磁コイルにより積層型
超電導磁石の励磁を行うために、個々のリード線に電流
を流すことにより金属基材の加熱を行い、超電導層を常
電導状態としながら液体窒素で積層型超電導磁石全体の
冷却を行った。さらに、励磁コイルで２Ｔの磁場を印加
しながら、順次板状導体の加熱を止め、板状導体に永久
電流を次々と流していく。図１０に示した位置にホール
素子７を設置して磁場を測定した結果、発生磁場は１.
８Ｔであった。
の金属基材にリード線を接続し、実施例２と同様に含浸
積層型超電導磁石を作製した。励磁コイルにより積層型
超電導磁石の励磁を行うために、個々のリード線に電流
を流すことにより金属基材の加熱を行い、超電導層を常
電導状態としながら液体窒素で積層型超電導磁石全体の
冷却を行った。さらに、励磁コイルで２Ｔの磁場を印加
しながら、順次板状導体の加熱を止め、板状導体に永久
電流を次々と流していく。図１０に示した位置にホール
素子７を設置して磁場を測定した結果、発生磁場は１.
８Ｔであった。
【００３９】
【発明の効果】上述のとおり本発明によれば、使用する
酸化物超電導体の３軸配向化を達成し、個々の板状導体
の特性を向上することにより、永久電流ループを効率よ
く形成でき、電流密度の低下がなく、発生磁場の高い超
電導磁石が得られた。そのため、構造が簡単で、経済的
な積層型超電導磁石が、容易に作製できる。
酸化物超電導体の３軸配向化を達成し、個々の板状導体
の特性を向上することにより、永久電流ループを効率よ
く形成でき、電流密度の低下がなく、発生磁場の高い超
電導磁石が得られた。そのため、構造が簡単で、経済的
な積層型超電導磁石が、容易に作製できる。
【図１】本発明の実施例１で作製した積層型超電導磁石
の斜視図。
の斜視図。
【図２】図１の積層型超電導磁石の上面図。
【図３】図１の積層型超電導磁石の断面図。
【図４】本発明においてＩＢＡＤ法で超電導膜を作製し
たときの積層型超電導磁石の斜視図。
たときの積層型超電導磁石の斜視図。
【図５】図４の積層型超電導磁石の上面図。
【図６】図４の積層型超電導磁石の断面図。
【図７】比較例１においてＩＢＡＤ法で超電導膜を作製
したときの積層型超電導磁石の上面図。
したときの積層型超電導磁石の上面図。
【図８】図７の積層型超電導磁石の断面図。
【図９】本発明の実施例１作製した樹脂含浸積層型超電
導磁石の斜視図。
導磁石の斜視図。
【図１０】本発明の実施例２作製した樹脂含浸積層型超
電導磁石の斜視図。
電導磁石の斜視図。
【図１１】本発明の実施例５において作製した積層型超
電導磁石の励磁用ヒータ配置図。
電導磁石の励磁用ヒータ配置図。
【図１２】図１１の励磁用ヒータを有する積層型超電導
磁石の斜視図。
磁石の斜視図。
１ 基材 ２ ３軸配向した超電導膜 ３ 樹脂層 ４ 真鍮製容器 ５ 電源 ６ リード線 ７ ホール素子
Claims (10)
- 【請求項１】 中心部に貫通孔を有する基板上に、３軸
配向した酸化物超電導体を形成した板状導体。 - 【請求項２】 中心部に貫通孔を有する３軸配向した基
板上に、酸化物超電導体を形成した板状導体。 - 【請求項３】 請求項１または２に記載の板状導体にお
いて、前記基板は矩形または円形の形状を有し、それぞ
れの基板の中心部の貫通孔は矩形または円形の形状を有
する板状導体。 - 【請求項４】 請求項１、２または３に記載の板状導体
において、前記基板中心部に貫通孔を有する環状導体の
うち、大径環状導体の貫通孔内に小径環状導体を配置す
ることにより、直径の異なる環状導体を径方向に複数個
配置し、エポキシなどの樹脂、ロウ、またはワニス等の
接着材で一体化した板状導体。 - 【請求項５】 請求項１ないし４のうちいずれかに記載
の板状導体が、複数個積層されて、エポキシなどの樹
脂、ロウ、またはワニス等の接着材で接合されている積
層型の超電導磁石。 - 【請求項６】 請求項５に記載の積層型の超電導磁石
が、金属、プラスティック、または樹脂製の容器に収納
され、エポキシなどの樹脂、ロウ、またはワニス等の接
着材に含浸されている含浸積層型の超電導磁石。 - 【請求項７】 請求項５または６に記載の超電導磁石
が、永久磁石として使用されている超電導装置。 - 【請求項８】 請求項１ないし４のうちいずれかに記載
の板状導体を構成する金属基材に、直接通電することに
より、前記金属基材をヒータとして用いる積層型酸化物
超電導磁石の励磁方法。 - 【請求項９】 金属基材上に、３軸配向した酸化物超電
導体を生成させて板状導体を作成し、この板状導体を積
層して作製する積層型酸化物超電導磁石の作製方法。 - 【請求項１０】 ３軸配向した金属基材上に、酸化物超
電導体を生成させて板状導体を作成し、この板状導体を
積層して作製する積層型酸化物超電導磁石の作製方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8256496A JPH09275009A (ja) | 1996-04-04 | 1996-04-04 | ３軸配向酸化物超電導体の形成された板状導体、および積層型超電導磁石 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8256496A JPH09275009A (ja) | 1996-04-04 | 1996-04-04 | ３軸配向酸化物超電導体の形成された板状導体、および積層型超電導磁石 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09275009A true JPH09275009A (ja) | 1997-10-21 |
Family
ID=13777994
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8256496A Pending JPH09275009A (ja) | 1996-04-04 | 1996-04-04 | ３軸配向酸化物超電導体の形成された板状導体、および積層型超電導磁石 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09275009A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6081179A (en) * | 1997-05-08 | 2000-06-27 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Superconducting coil |
| JP2011142304A (ja) * | 2009-12-08 | 2011-07-21 | Nippon Steel Corp | 酸化物超伝導バルク磁石部材 |
| JP2011142303A (ja) * | 2009-12-08 | 2011-07-21 | Nippon Steel Corp | 酸化物超伝導バルク磁石部材 |
| US8948829B2 (en) | 2009-12-08 | 2015-02-03 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | Oxide superconducting bulk magnet member |
-
1996
- 1996-04-04 JP JP8256496A patent/JPH09275009A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6081179A (en) * | 1997-05-08 | 2000-06-27 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Superconducting coil |
| JP2011142304A (ja) * | 2009-12-08 | 2011-07-21 | Nippon Steel Corp | 酸化物超伝導バルク磁石部材 |
| JP2011142303A (ja) * | 2009-12-08 | 2011-07-21 | Nippon Steel Corp | 酸化物超伝導バルク磁石部材 |
| US8948829B2 (en) | 2009-12-08 | 2015-02-03 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | Oxide superconducting bulk magnet member |
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