JPS63252974A

JPS63252974A - 超電導体の接続方法

Info

Publication number: JPS63252974A
Application number: JP62086615A
Authority: JP
Inventors: Shunpei Yamazaki; 舜平山崎
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 1987-04-08
Filing date: 1987-04-08
Publication date: 1988-10-20
Also published as: JPH0574551B2

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】「発明の利用分野」本発明は超電導材料の接続方法に関する。

本発明は超電導マグネットまたは電力蓄積装置に用いら
れるコイルを構成させるためのセラミック線の接続方法
に関する。

「従来の技術」従来、超電導材料はＮｂ−Ｇｅ（例えばＮｂ、ＩＧｅ）
等の金属材料が用いられている。この材料は金属である
ため、延性、展性または曲げ性を高く有し、超電導マグ
ネット用コイル、また電力蓄積用コイルとして用いるこ
とが可能である。

しかし、この金属の超電導材料はＴｃ、＜超電導臨界温
度を以下Ｔｃという）オンセットが小さり、２３Ｋまた
はそれ以下でしかなかったつしかしその工業的応用を考
えるならば、このＴｃが１００Ｋまたはそれ以上を有し
、Ｔｃｏ　（電気抵抗が零となる温度）が７７Ｋまたは
それ以上であることがきわめて重要である。

最近、かかる超電導材料として、銅の酸化物セラミック
材料が注目されている。しかしこの銅の酸化物セラミッ
クスは延性、展性および曲げ性に乏しい。加えて成型し
た後の加工、連結がきわめて困難であるという他の欠点
を有する。

「従来の問題点」このため、銅の酸化物セラミックスを任意の形状に作製
すること、特に線状にし、コイル状に設けるための作製
方法はまったく知られていない。

特に線、管、棒等のそれぞれを相互に超電導状態を保持
しつつ接続する方法はまったく知られていない。

「問題を解決すべき手段」本発明は、異なるセラミックスの棒、線、帯等を超電導
状態を保持しつつ相互に接続する方法を提供するもので
ある。

本発明はこのため、セラミックス間に接着用に超電導セ
ラミック材料となるべき材料またはその出発材料をペー
ストに混合またはとかした材料により互いに連結する。

さらにこれを高温の酸化性雰囲気、例えば７００〜１０
００℃の温度の酸素中で加熱、焼成し、ペーストをとか
し酸化物によりおたがいを超電導状態を呈しつつ連結す
るものである本発明は、空芯または内部に空間を有する
有機樹脂（有機物ともいう）の中空支持体を用材として
用いる。さらにこの中空の内部に超電導セラミック材料
またはその出発材料を混合または溶かしたまたはゲル状
にした溶液を中空パイプの一方を一次的に塞いで他方よ
り注入する。

次にこの中空パイプ全体を加熱乾燥し、液体成分である
溶媒全体を気化して除去する。これを酸素中で加熱し、
焼成させるとともに、空芯または内部に空間を有する有
機樹脂を二酸化炭素、水分等として気化除去することに
より、残存物のセラミックスを有機樹脂の内部空間の形
状に従って焼成成形する。そしてこの加熱焼成による酸
化または還元を繰り返し行うことにより、超電導性を有
するセラミック材料、例えば銅の酸化物セラミックスで
ある（Ａｌ１−Ｘ　Ｂｘ）ｙｃｕｚｏｗ　ｘ　＝　Ｏ〜
１＋　３’　＝２．０〜４．０好ましくは２．５〜３．
５．　ｚ−１，０〜４．０好ましくは１．５〜３．５．
　ｗ　＝４．０〜１０．０好ましくは６〜８で示される
分子構造を有し、Ａは元素周期表におけるｎｌａ族例え
ばＹ（イットリニーム）またはその他のランタノイドよ
り１種類または複数種類が選ばれ、Ｂは周期表ＩＩ　ａ
族の元素より１種類または複数種類例えばＢａ（バリニ
ーム）よりなる材料が作製される。

本発明で用いられる垣電導セラミックスは上記以外の元
素をＡ、Ｂに加えることが可能である。

本発明において、焼成しセラミックスが露呈した超電導
セラミックスからなるコイルを形成してしまった後、こ
れらの上面に第２のセラミック材料をコーティングし、
これら全体を酸化せしめる工程を繰り返しすることは有
効である。またその場合、ＡまたはＢの種類、Ｘ、Ｙ、
Ｚ、Ｈの値の一部または全部を変更してもよい。

本発明において、さらにこれを繰り返して多層構造とし
てもよいことはいうまでもない。

かくの如く超電導セラミックスの線、管、帯を設け、そ
の異なる２つを互いに接続部で超電導状態を有して連結
させた。

「作用」これまで、酸化物超電導セラミックスを相互に連結する
ことはまったく不可能とされてきた。しかし本発明は、
それぞれのセラミック材料の間をペーストで混合した材
料を塗り、これを焼成することにより超電導状態を保持
しつつ相互連結することを見出した。このため、それぞ
れのセラミックの線、管、棒を互いに連結させることが
可能となった。

また本発明の方法により、超電界セラミックスを用いて
コイル状に巻く、その他の加工が可能となり、超電導マ
グネット等の加工品を容易に作ることができる。このコ
イル状の始点と終点を互いに電気的に抵抗が零であるセ
ラミックスで連結することにより、エンドレスコイルと
し得る。このコイルは電流損失のないコイル９、即ち電
気エネルギの蓄積用装置として用いることが可能となる
。

以下図面に従って本発明の実施例を示す。

「実施例１」この実施例では（Ａｌ１−Ｘ　Ｂｘ）ｙｃｕｚｏ−にお
いてＡとしてＹをＹ２Ｏ，、ＢとしてＲａをＢａＣＯ３
またＣｕとしてＣｕＯを用いた。それぞれ高純度化学社
製の９９．９５％以上のものを用いた。（分子式は（Ｙ
＋１１ａｚ）ＣｕＪｂ〜、で示される）これらはｘ　＝
０．６７＋ｙ＝３＋　ｚ　＝３．ｗ　＝　６〜８とした
。これらを一度５０Ｋｇ／Ｃｍ”の圧力で加圧しタブレ
ットとし、７００℃で３時間、さらに９００°Ｃで１０
時間大気中で仮焼成した。これらを再び粉砕した。そし
てその平均粒径が１００μｍ以下、例えば１〜１０μｍ
程度となるようにした。これをペースト例えばプロピレ
ングリコール、オクチルアルコール、ペプチルアルコー
ル等と混合し接続用の原料とした。

この接続用の出発材料に用いるセラミックスは一度仮焼
成した粉末を充填した。しかしその出発材料であるＹｚ
Ｏｚ＋　ＢａＣＯ３，ＣｕＯを混合して充填してもよい
。またこの化合物を粉末より作製するのではなく、共沈
法で作製したものを充填してもよい。

この後、第１図（Ａ）に示す如く、第１のセラミックス
（１）、第２のセラミックス（１゛）との接合部（５）
に原料（２）　、　（２’）を塗布した。この接続部の
表面は非研磨面でザラザラとさせた。さらにそれらを第
１図（Ｂ）に示す如く、相互に連結した。そしてこれを
５００〜１０００℃、例えば９００　’ＣＩ５時間酸化
性雰囲気例えば大気中で本焼成し、その後徐冷（例えば
１００℃／ｈｒ）　した。するとこのペースト状の有機
物は酸化し、二酸化炭素、水等になり気化せしめ得る。

そして第１図（Ｂ）に示す如く、セラミックス（１）　
、　（１’）が接続部（５）で超電導特性を有しつつ連
結することができた。

この焼成中第１および第２のセラミックスはけっして動
かさずにおたがいが第３のセラミックスで一体物となる
ように接続をした。

かくしてこの本焼成したセラミックス（１）、（１’）
の両端（６）　、　（７）間に電流を流してＴｃを調べ
た。その結果、Ｔｃオンセットが９２に以上、Ｔｃｏが
７７に以上あることを電流一温度特性より確認した。

「実施例２」この実施例は第２図にその実施例を示す。

第１のセラミックス（１）、第２のセラミックス（１゛
）のそれぞれの線の側面を接続部（５）とし、実施例と
同じ原料（２）　、　（２”）を塗布した。その後実施
例１と同様に酸化焼成した。

すると第２図（Ｂ）に示す如く連結部（３）によりそれ
ぞれセラミックス（１）、（１”）は互いに連結させる
ことができた。その他は実施例１と同様である。

両端（１，１）　、　（１２）間でＴｃを調べた結果、
Ｔｃ、ｏは８０Ｋを得た。

「実施例３」この実施例はエンドレスコイルの例である。

第３図にその概要を示す。このエンドレスコイルは太陽
電池等で発電した電気エネルギのバッテリとして用いる
ことができる。

図面より明らかなごとく、予め実施例１と同様に有する
パイプをコイル（７）形状に有機樹脂にセラミックスを
充填して作る。さらにこの始点（５）。

終点（６）も同様にスイッチとともにセラミックスの線
または帯で連結（１３）　、　（１３’　）する。この
連結部（１３）　、　（１３’　）に本発明方法を用い
る。その作製方法は実施例１または２を用いた。この図
面のエンドレスコイルは直流入力方式の場合を示す。こ
のエンドレスコイルは電気エネルギの入力（８）および
出力端子（９）として用いることができる。そして（８
）　、　（９）に電力を注入している時はスイッチをオ
フとし、電力の注入を完了した後はスイッチ（１０）を
オンとして物理貯蔵を行わんとするものである。

このＴｃｏは実験では７９にであった。しかし超電導材
料の選択によりＴｃｏを向上させ得る。このエンドレス
コイルをして抵抗零の閉回路を作る方式とし得たため、
電気エネルギ蓄積装置として用いることができた。

交流式の電気エネルギ蓄積装置の場合は、第３図のスイ
ッチ部を除去してこれらすべてを超電導セラミックスと
し、連結した蓄積装置とすればよい。即ち交流トランス
の出力側の巻線をエンドレスコイルとすればよい。

「実施例４」この実施例は（Ａ＋−ｘ　Ｂｘ）ｙｃｕｚＯｗにおいて
、八としてＹｈ、　ＢとしてＢａを用いた。するとパイ
プ形状とした後もＴｃｏを８１Ｋに保つことができた。

その他は実施例１と同様である。

「効果」本実施例はかかる所定の形状の空芯または内部空間を有
する有機樹脂を用い、その空芯または内部空間にセラミ
ックスを充填し、超電導セラミックスを所定の形に形成
したものを、それぞれを第１および第２のセラミックス
とし、それらを接続部で第３のセラミックスを用いて連
結させたものである。

また、このそれぞれのセラミックスを互いに接続した後
、その外側にメッキ、イオンブレーティングまたは印刷
等により金属または金属の化合物を形成することにより
、外部との溶接も可能であり、電気装置の一部として用
いることが可能である。この金属または金属化合物を銅
または銅化合物とすることにより、特にその部品として
の用途をひろげることができる。

本発明の第３のペースト中に混合する超電導セラミック
スとして、出発材料を直接充填してもよい。しかしかか
る場合は加圧が一般に持続しにくいため、Ｔｃｏが低い
温度になりがちで、ロットバラツキも生じやすい。

このため実施例１に示した如く、出発材料を一度混合板
焼成し、これを再び微粉末化したものを第３のペースト
中に混合するセラミックスとして用いるほうがロットバ
ラツキもな（、Ｔｃｏも液体窒素温度以上を得るのに有
効であった。

この第３のセラミックス材料を共沈法で作るとその充填
するためのセラミックスの粒径が０．１７７前後と小さ
くなるため、より均質な特性を得るのに有効であった。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は本発明の超電導セラミックスの接続例
を示す。第３図は本発明の超電導材料を用いた電気蓄積装置の一
例を示す。

Claims

【特許請求の範囲】１、第１の超電導セラミックスと第２の超電導セラミッ
クスとの間を超電導状態を保持しつつ接触せしめ、かつ
前記第１および第２の材料を電気的に超電導状態で連結
せしめるために、第３の超電導セラミックスの粉末また
はその出発材料をペーストと混合し、前記第１および第
２の材料を接続部において互いに密接せしめ、かかる接
触部を加熱焼成したことを特徴とする超電導材料の接続
方法。２、特許請求の範囲第１項において、第１、第２及び第
３のセラミックスは（Ａｌ＿１＿−＿ｘＢ＿ｘ）＿ｙＣ
ｕ＿ｚＯ＿ｗｘ＝１〜２、ｙ＝２．０〜４．０好ましく
は２．５〜３．５、ｚ＝１．０〜４．０好ましくは１．
５〜３．５、ｗ＝４．０〜１０．０好ましくは６．０〜
８．０、Ａは元素周期表IIIａ族の１種類または複数種
類の元素、Ｂは元素周期表IIａ族の１種類または複数種
類の元素よりなることを特徴とする超電導材料の接続方
法。３、特許請求の範囲第１項において、接続部を構成する
第１および第２のセラミックスは表面が非研磨面である
ことを特徴とする超電導材料の接続方法。