JPS61225808A - 超電導コイルの製造方法 - Google Patents

超電導コイルの製造方法

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JPS61225808A
JPS61225808A JP6812585A JP6812585A JPS61225808A JP S61225808 A JPS61225808 A JP S61225808A JP 6812585 A JP6812585 A JP 6812585A JP 6812585 A JP6812585 A JP 6812585A JP S61225808 A JPS61225808 A JP S61225808A
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Shigeki Tojo
東條 茂樹
Takeo Kawate
川手 剛雄
Akimitsu Nakagami
中上 明光
Hiroshi Hirai
洋 平井
Tatsuo Kamisaka
上坂 辰男
Takefumi Horiuchi
堀内 健文
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Kobe Steel Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F41/00Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
    • H01F41/02Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets
    • H01F41/04Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets for manufacturing coils
    • H01F41/041Printed circuit coils
    • H01F41/047Printed circuit coils structurally combined with superconductive material
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F6/00Superconducting magnets; Superconducting coils
    • H01F6/06Coils, e.g. winding, insulating, terminating or casing arrangements therefor

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は高性能の超電導コイルを簡単な方法で生産性良
く製造する方法に関するものである。
[従来の技術] 電子顕微鏡や核磁気共鳴測定装置等の電磁気応用機器或
はシンクロトロン軌道放射装置などの小型化が進むにつ
れて、これらの装置に使用される電磁石に要求される性
能はますます厳しくなってきており、こうした要求に適
合し得るものとして化合物超電導物質が脚光をあびてい
る。即ち化合物超電導物質としては例えばN b 3 
S n 、 N b 3 G e 、 N b 3 S
 i 。
Nb3Ga、Nb3Al、Nb5AlGe 。
Nb35iGe、V3Ga、V3Ga。
V3 S i 、V2 Zr 、V2 Hf 、NbN
NbNC,MoC等の金属化合物が挙げられ、これらは
臨界温度(T c)や上部臨界磁界(HO2)が高い為
、マグネット用等の超電導材料として注目されている。
しかしながらこれらの化合物超電導物質は一般に非常に
硬くて脆い為、合金製導電体の様な線状加工ができず、
コイル状とするには特殊な技術が要求される。そしてこ
れまでに研究され或は一部実用化されはじめている線材
化法としては(1)拡散法(表面拡散法、複合加工法、
IN  等ITU法、粉末法) 、 (2)蒸着法(真
空蒸着、スパッタリング、化学蒸着)、(3)析出法(
bcc相からの析出、非晶質相からの析出)等が知られ
ている。
[発明が解決しようとする問題点] しかしながら上述の如き化合物超電導線材の製法は概し
て製造工程が極めて煩雑である他、安定した品質を確保
することがむつかしく、シかもマグネットとして実用化
する為にはコイル状に巻回しなければならないがその巻
回操作が極めて困難であるといった難点があり、超電導
コイルとしての需要を拡大していくうえで大きな隘路と
なっている0本発明はこうした状況のもとで、化合物超
電導物質製の安定した品質のコイル状物を簡単な方法で
安価に製造することのできる技術を提供しようとするも
のである。
[問題点を解決する為の手段] 本発明に係る超電導コイルの製造方法は、Al及び/又
はCu等電気伝導度、熱伝導度に優れた物質製の基板上
に高エネルギービームの照射により超電導性を発現し得
る非晶質、混晶又は過飽和固溶体の潜在的化合物超電導
材料よりなる薄膜を形成し、該薄膜上に高エネルギービ
ームを渦巻状に照射して該照射部を結晶性の超電導膜に
変えるところに要旨を有するものである。尚本発明で使
用される高エネルギービームとは、レーザ光線。
電子ビーム、イオンビーム等を総称するが、以下レーザ
光線で代表する。
[作用] 本発明ではまずAl及び/又はCuなどの基板上に前述
の様な化合物超電導物質よりなる薄膜を   ゛形成す
る。但し該薄膜の構成材料は内部組織が非晶質、混晶又
は過飽和固溶体でそれ自体では超電導性を有しておらず
、レーザ光線の照射によりはじめて超電導性を発現し得
る潜在的超電導性の薄膜として形成する。この様な潜在
的超電導薄膜を得る方法としては1例えばNb3Ge。
V3Si、Nb3Si等は低温基板上にスパッタリング
することにより、容易に非晶質波が得られる。また、V
3 Ga、Nb3 Al 、Nb5(Al(1)などに
ついては、融体急冷法により、過飽和固溶体が得られる
。また、Nb3Sn等の潜在的超電導膜は基板上に作成
したNb膜にSnをメッキすることによっても得られる
以上に述べた方法で基板上に薄膜を形成し、必要によッ
テはNb3 Ge 、 V3 S i 。
Nb3Siなどについては焼鈍等の処理に付して混晶化
を進めることによって潜在的超電導薄膜とする。この薄
膜は潜在的な超電導性を有しているのみであって超電導
性を顕在している訳ではなくしかも単なる薄膜状である
から、このままでは超電導コイルとしての特性を発揮し
得べくもない。
本発明ではこの潜在的超電導薄膜を特殊な方法でコイル
状の超電導膜に加工していくところに特徴を有するもの
であり、具体的には後記実施例でも詳述する如く上記薄
膜に対しレーザ光線を渦巻状に照射する。レーザ光線の
照射された部分に存在する潜在的超電導体はレーザ光線
による局所加熱を受け、非晶質組織中に微細結晶が成長
し、臨界温度(Tc)、臨界電流(Ic)及び臨界磁場
(He2)が急激に高くなり、潜在的超電導薄膜内に渦
巻状の超電導顕在部が形成される。そして非照射部は超
電導特性を生ずることなく潜在したままの言わば常電導
部として照射部から区別され、結局超電導部が渦巻状の
ラインとしてコイル状に形成されることになる。かくし
て線材化加工等を全く要することなく超電導コイルを得
ることができる。
尚本発明では基板としてAl及び/又はCuを選択して
いるが、これは次の様な理由によるものである。
超電導体にはクエンチという現象があり、これは発生し
た磁場の不安定性や、磁場と電流によって生じるローレ
ンツ力によって超電導体が機械的な歪を受けることなど
で発熱が生じ常電導状態へ移る現象である。超電導コイ
ルにおいてこの現象が生じると、常電導となった高抵抗
の導体に大電流が流れ、導体の焼損など破局的な結果を
招く。
そのため電気伝導率と熱伝導率の優れたAl。
Cuなどの金属を超電導体に密着して設け、微小発熱を
冷媒に逃がしてクエンチを未然に防止すると共に、万一
クエンチが生じた場合には大電流をバイパス、する役割
をもたせることが必要である。
[実施例] 以下本発明に係る超電導コイルの製法を実施例図面に沿
って説明する。
第1図においてlは回転盤、2は速度可変モータ、3は
照射温度1渦巻間隔制御装置、4は光学系走査装置、5
はレーザ光線発生装置、6は反射鏡、7は縮小光学系、
Aは基板、Bは潜在的超電導薄膜を夫々示す0本発明で
は前述の様な方法で基板A上に潜在的超電導薄膜Bを形
成した後、これを回転盤l上に載置固定する。そして速
度可変モータ2により該回転盤lを回転させながら、。
レーザ光線発生装置5から発射されたレーザ光線りを反
射鏡6から縮小光学系7を経て潜在的超電4薄MBに集
光して照射し、同時に光学系走査装置4によってレーザ
光線りの照射方向を矢印(イ)方向へ徐々に移動させる
。ここで速度可変モータ2の回転速度Wとレーザ光線り
の半径方向〔矢印(イ)方向]走査速度Vを照射温度中
渦巻間隔制御装置3により調整すれば、レーザ光線り照
射部の温度及び渦巻間隔を任意にコントロールすること
ができる。即ちモータ2の回転速度Wを大きくして潜在
的超電導薄膜Bにおけるレーザ光線りの円周方向走査速
度を早くしてやれば照射温度は低下し、逆に同走査速度
を遅くしてやれば照射温度は上昇する。またレーザ光線
りの半径方向走査速度Vを大きくしてやればレーザ光線
照射部BLの渦巻間隔は広くなり、一方間走査速度Vを
小さくしてやればレーザ光線照射部BLの渦巻間隔は狭
くなる。従って上記2つの走査速度W及Vを適宜制御す
ることによって、レーザ光線照射部BLに与える熱処理
の程度及び渦巻間隔(即ちコイル巻回密度)を任意に調
整することができる。
このレーザ光線照射によって前述の如く該照射部BLに
おける非晶質、混晶又は過飽和固溶体の潜在的超電導組
織の微細結晶化が進んで超電導性が顕出しく換言すれば
超電導性が発現する最適条件となる様にレーザ光線照射
温度を調整する)、例えば第2図(平面図)及び第3図
(横断面図)に示す如く、潜在的超電導薄膜B層に超電
導性のレーザ光線照射部BLが渦巻状に形成され、一方
非照射部BOは超電導性を潜在するものの依然として常
電導性のままであるから、薄膜Bには超電導性の顕出し
たレーザ光線照射部BLがコイル状に形成されることに
なる。従って例えば第3図に示す如く超電導部BLの最
外周側及び最内周側に電極端子Ta、Tbを接続してや
れば、極低温雰囲気下で電流は超電導部BLのみに流れ
ることになり、超電導コイルとしての機能を発揮し得る
ことになる。
尚上記のレーザ光線照射工程でモータ2を常時定速で回
転させると、潜在的超電4薄MBにレーザ光線りを照射
するときの外周側の周速度と内周側の周速度が連続的に
変わってくる為、照射部の熱処理温度が不均一になる。
従ってレーザ光線の照射に出たっては、外周側から内周
側へ移行するにつれて徐々にモータ2の回転速度Wを高
め、レーザ光線の走査速度が一定となる様にコントロー
ルすることが望まれる。またレーザ光線照射部BLの渦
巻間隙(即ちコイル巻回密度)は前述の如くレーザ光線
りの半径方向走査速度Vを調整することによって任意に
コントロールすることができ、またレーザ光線照射部(
超電導部)BL自体の幅は縮小光学系の倍率を変えるこ
とによって任意に変更することができる。
本発明は例えば上記の様な装置及び方法によって実施さ
れるが、装置の構成自体は何ら本発明を限定する性質の
ものではなく、要は基板上に形成した潜在的超電導薄膜
に対して高エネルギービームを渦巻状に照射し得る機能
を有する限りどの様な装置を使用してもよい、又本発明
によって得られる超電導コイルはドーナツ状の1枚物と
して使用してもよく、或はこれを複数枚積層し各超電導
部をスルーホール或はリード線、を介して直列に接続し
て電磁力を高めることも勿論有効である。
[発明の効果] 本発明は以上の様に構成されており、以下に示す様な多
くの効果を享受することができる。
(1)伸線やテープ状加工等が全く不要であり、成形加
工の極めて困難な化合物超電導物質に対する適用が極め
て簡単である。しかもコイリング加工も不要であるから
製造が簡単で極めて安価に得ることがてできる。
(2)極めて収束性の高い高エネルギービームを利用す
る方法であるから加工精度が高く、品質の安定した超電
導コイルを得ることができる。しかもコイル間隔や巻回
密度の調整が極めて容易であり、必要に応じた性能のも
のを得ることができる。
(3)どの様なサイズ(内・外径)のコイルでも容易に
製造することができる。
(0フオトリングラフイー法に代表されるエツチング法
の様にエッソダ液を使用する必要がないので、安全で2
次公害等を生ずる恐れがない。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例を示す概略説明図、第2.3図
は本発明で得た超電導コイルを例示するもので、第2図
は平面図、第3図は断面図である。 A・・・基板 B・・・潜在的超電導薄膜 l・・・回転91    2・・・速度可変モータ5・
・・レーザ光線発生装置

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1.  Al及び/又はCuなど電気伝導、熱伝導の良い物質
    製の基板上に高エネルギービームの照射により超電導性
    を発現し得る非晶質の潜在的化合物超電導材料よりなる
    薄膜を形成し、該薄膜上に高エネルギービームを渦巻状
    に照射して該照射部を結晶性の超電導膜に変えることを
    特徴とする超電導コイルの製造方法。
JP6812585A 1985-03-29 1985-03-29 超電導コイルの製造方法 Granted JPS61225808A (ja)

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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63207007A (ja) * 1987-02-24 1988-08-26 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 超電導体
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JPS6417330A (en) * 1987-07-10 1989-01-20 Semiconductor Energy Lab Manufacture of superconductor
US4975416A (en) * 1988-11-18 1990-12-04 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Method of producing superconducting ceramic wire
US5229357A (en) * 1988-11-18 1993-07-20 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Method of producing superconducting ceramic wire and product

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