JPS63311703A - 超電導セラミックコイルの作製方法 - Google Patents

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） この発明は、例えば超電導磁石を構成するための超電導
セラミックスからなるコイルを作製する方法に関する。

（従来の技術） 近年、超電導性を有する種々の機使材料に関する研究開
発が進められている。

これら超゛准導材料として、例えば鉛（ｐｂ）系。

ニオブ（Ｎｂ）系、バナジウム（Ｖ）系或いはその他、
種々の合金よりなるものが知られている。

これら超電導材料（以下、超電導合金と称する場合も有
る。）ノうち、特に、Ｎｂ３Ｓｎ　、　ＶｓＧａ及びＷ
ｂ−Ｔｉといった材料は既に実用化されており、Ｎｂ３
Ｇｅ及びＮｂｉ　（ｆｉ　、Ｇｅ）＋７）実用化が進め
られ、例えば電線のように種々の用途に供するための線
材とする加工技術も確立されている。

このような線形状を有する超電導合金の用途として、例
えば当該材料をコイル状に加工し、このコイルに電流を
閉じ込めて永久電流とし、強力な磁場を発生せしめる超
電導磁石として用いられている。この超電導磁石を用い
ることによ　゛す、ジュール熱によるエネルギー損失を
解消し、極めて高い効率で高磁場を発生せしめることが
可能である。

しかしながら、現在知られている超電導合金はいずれも
極低温においてのみ超電導性を示し。

例えば、最も高い超電導転移温度Ｔｃを有するＮｂ３Ｇ
ｅ　テも２３．２Ｋ　（絶対温度）である、これがため
、上述した超電導合金によって超電導磁石を構成する場
合には、液体ヘリウム（４，２Ｋ）或いは液体水素（２
０，３Ｋ　）といった寒剤を断熱布置するためのクライ
オスタットを用いる必要が有る。

近年、このように大規模な断熱装置を用いることなく、
比較的高い温度環境下で超電導性を発揮する材料の開発
が進められ、種々の元素を混合焼成して形成されるａ電
導セラミックスが注目されている。

これらａ主導セラミックスは上述した超電導合金よりも
遥かに高いＴｃ　を有し、例えば文献工：ｒＺｅｉｔｓ
ｃｈｒｉｆｔ　ｆｊｉｒ　Ｐｈｙｓｉｋ　Ｂ−Ｃｏｎｄ
ｅｎｓｅｄ　ＭａｔｔｅｒＪ（Ｖｏｌ、８４．Ｎｏ、２
．　ｐ１８９〜１９３４９８Ｂ）に開示されるＢａ−Ｌ
ａ−Ｃｕ−０系セラミツクス（Ｔｃ−３０Ｋ）を始めと
し、Ｌａ−Ｃａ−Ｃｕ−０系セラミツクス（Ｔｃ＝４０
〜７０Ｋ　）　、　Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ−０系セラミツクス
（Ｔｃ　＝９０〜２３０　Ｋ）及びその他、優れた超電
導セラミックスが発表されている。

上述した超電導セラミックスは、例えば液体窒素（７７
Ｋ）のように、比較的取扱いが容易な寒剤中で超電導性
を示すことを可濠とするものであり、さらに広範囲の用
途にａ主導性を利用するため、例えば室温程度のＴｃを
有する超電導材料の実現が期待されている。　　５ （発明が解決しようとする問題点） しかしながら、　一般的にセラミックスは合金に比べて
可塑性に乏しく、例えば線材のように加工することが難
しい、さらに、従来のセラミックスは殆どが絶縁材料で
あり、コイル状に加工する必要が無かった。これがため
、１ｔｌｌ電導磁石に用いるためのコイルとしてａ電導
セラミックスを加工成形する技術が確立されていないと
いう問題点が有った。

この発明の目的は、上述した従来の問題点に鑑み、超°
を導セラミックコイルを、簡？）１かつ容易に作製する
方法を提供することに有る。

（問題点を解決するための手段） この目的の達成を図るため、この発明の超電導セラミッ
クコイルの作製方法によれば、表面に螺旋状の溝を有す
る型部材の当該溝に、ａ主導セラミックス材料粉、また
は当該材料粉とバインダとの混合物を加圧しながら埋め
込み、上述のａ主導セラミックス材料粉をコイル状に成
形した後、焼結させることを特徴としている。

ここで４べた超電導セラミックス月料粉（以下、巾に材
木４粉と称する。）とは、焼結によって超′１シ導セラ
ミックスと成るものを包括的に示すための表現であり、
Ｉｔｆｌ電導セラミックスの原材料を秤量・混合しただ
けのもの、またはこの原材料を仮焼した後に粉砕したも
のを含むものとする。

さらに、ここで述べる材料粉とは粉体のみならず、粒状
体或いは塊状体のもので有っても良い。

（作用） この発明の、１１（電導セラミンクコイルの作製方法の
構成によれば、ｐめ表面にコイル成形のための螺旋状の
溝を有する型部材を用意しておき、この型部材の当該溝
に、材料粉または混合物を埋め込み、これらをコイル状
の成形体として作りφむ。然る後、：Ｌ７＋該成形体を
焼結する。これがため、脆い性質を１１するセラミック
スを螺旋状のコイルとして簡単かつ容易に作成すること
ができる。

（実施例）。

以下、図面を参照して、この発明の超電導セラミックコ
イルの作製方法の好適実施例につき説明する。尚、図面
は、この発明を理解し得る程度に概略的に示しであるに
過ぎず、この５１　’ｇＩは図示例にのみ限定されるも
のではない。尚、以下説明する、この発明の好適実施例
では１、ｔｆＩ主導セラミックスの一例として、例えば
文献ＩＩ：Ｊａｐａｎｅｓｅ　Ｊｏｕｒｎａｌ　Ｏｆ　
Ａｐｐｌｉｅｄ　Ｐｈｙｓｉｃｓ　（ジャパニーズ　ジ
ャーナル　オブ　アプライド　）　ィジックス）　（Ｖ
ａｌ、２８．Ｎｏ、　５　、ｐＬ７５４−７５８（１９
８７年５Ｊ］））に開示されている、Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ−
０系の超電導セラミックスを／ｎいた場合につき説１１
するが、材料は、これに限定されるものではない。

まず始めに、原材料の組成がＹＢａ２Ｃｕ３０６５とな
るように、酸化イツトリウム（Ｙ２０３　）、炭酩バリ
ウム（ＢａＣＯ３）及び酸化Ｎ１（Ｃ：ｕＯ）を１４　
；’ｃ　Ｌ、、然る後、これら材料が均一どなるように
、従来と同様の方法により混合する。

次に、これら秤量舎混合後の材料を、空気雰囲気中、９
００℃の温度で５′時間に亙って仮焼する。

然る後、この仮焼物を所望の粒度となるように粉砕し、
前述した材料粉とする。

以下、このようにして得られた材料粉を用いて超電導セ
ラミックコイルを成形する、第１及び第２実施例の工程
につき、図面を参照して説明する。

第１実施例 第１図（Ａ）〜（Ｃ）は、この発明の作製方法の第１実
施例を説明するため、各工程における夫々の構成成分を
、左側に側面図、及び右側に正面図として示す製造工程
図であり、図中、１１は型部材、　１３は型部材１１に
形成された螺旋状の溝、１５は上述の材料粉、１７は材
料粉１５を加圧成形した成形体、１８は焼結後の超電導
セラミックコイルを示している。

まず始めに、第１図（Ａ）に示すように、例えば中実の
円筒形状を有する木材の外周面に螺旋状の彫り込みを入
れて所望の深さの溝１３を形成した木製の型部材１１を
作製する。。

次に、当該型部材１１に形成された溝１３に、前述の材
料粉１５（図中、〃コを付して示す、）を埋め込み、こ
の材料粉１５が溝１３内で空隙を生じないように、例え
ば４にバール程度の圧力で加圧成形し、成形体１７を得
る（第１図ＣＢ））。

続いて、上述のコイル形状に加圧成形された成形体１７
を、型部材１１に保持した状態で、空気雰囲気中、８５
０℃の温度で１０時間に亙って焼結することにより超電
導セラミックコイル１Ｂを得る（第１図（Ｃ）　）、尚
、図中、焼結後の超電導セラミックコイル１８に口を付
して示す、ここで、前述したように、型部材１１を木に
よって構成した場合には、上述の焼結工程により当該型
部材１１は焼失し、超電導セラミックコイル１９のみが
残存する状態として作製することができる。

以上、この発明の第１実施例につき説明したが、この発
明の作成方法は、上述の実施例にのみ限定されるもので
はない、以下、この発明の他の実施例につき１図面を参
照して説明する。

産ｌ叉１１ この発明の第２実施例では、第１実施例で既に説明した
木製の型部材１１の代わりに、焼結後に絶縁性を有する
セラミックスよりなる型部材２１を用い、既に説明した
第１実施例と同様な方法で、超電導セラミックフィル２
３を作製する。

第２図（Ａ）〜（Ｃ）は、第１図（Ａ）〜（Ｃ）と同様
にして示す製造工程図である。同一図中、第１図と同一
の構成成分については、同一の符号を付して示し、詳細
な説明は省略する。

この第２実施例では、絶縁性セラミックス材料として酸
化ジルコニウム（ＺｒＯ２）を用い、螺旋状の溝１３を
有する型部材２１を作成した。

まず始めに、第１実施例で説明したような従来周知の技
術によってＺ　ｒｏｚを秤量、混合、仮焼した後、型部
材■と同様な溝！３を形成した後、焼結することによっ
て、型部材２１を得る（第２図（Ａ））。

また、この型部材２１の両端部２１ａ及び２１ｂでは、
作製した超電導セラミックコイルに配線を行ない易いよ
うに、当該端部２１ａ及び２１ｂの部分における溝１３
が、型部材２１の外周を一周するように形成するのが好
適である。

続いて、前述した材料粉１５の加圧成形工程（第２図（
Ｂ））を経て成形体２３を得た後、前述した焼結条件に
より焼結を行ない、第２図（Ｃ）に示すような超電導セ
ラミックコイル２５を得る。

この第２実施例で得られた超電導セラミックコイル２５
は、第２図（Ｃ）からも理解できるように、第１実施例
で説明した焼結後の超電導セラミックコイル１９を、中
実円筒状の絶縁性セラミックスより成る型部材２１に嵌
入せしめた構成となっている。これがため、焼結後に、
脆い性質となるセラミックスであっても、上述した第２
実施例の方法により超電導セラミックコイルを作製する
ことができる。

以上、この発明の超電導セラミックコイルの作製方法の
好適実施例につき説明したが、この発明はＩＴ、述の実
施例にのみ限定されるものではない。

例えば、コイルを構成する超電導セラミックス材料とし
て、Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ−０系のセラミックスを例示して説
明したが、前述のＬａ−Ｃａ−Ｃｕ−０系、またはその
他任意好適なセラミックスとして、この発明の作製方法
を実施し得ること明らかである。

また、４−述の第１実施例では、型部材が焼結後に消失
する材料として木製の型部材の場合につき説明したが、
例えば焼結時に融解するパラフィンでも良く、焼結時に
焼失、融解または外層するような任意好適な材料として
実施し得る。

ごらに、上述の型部材が、例えばセラミックスの焼結時
に消失しない金属とした場合には、当該型部材に形成さ
れた溝のピッチを精度良く形成し、焼結後の超電導セラ
ミックコイルを型部材に対して相対的に回転させ、当該
コイルを型部材からはずしても良い。

また、上述の第２実施例では焼結後に超電導セラミンク
コイルを嵌入せしめた状態で残存する材料として、酸化
ジルコニウム系のセラミックスとして説明したが、当該
コイルを使用する条件の下で絶縁性を有する材料であり
、上述の作製方法に耐える材料であり、かつコイルを構
成する超電導セラミックスの成形に支障の無い材料であ
れば、如何なる材料で有っても良い。

さらに、上述の絶縁性の型部材が焼結後のセラミックス
として実施した場合につき説明したが、これに限定する
ものではなく、加圧成形及び焼結する際に、ａ電導セラ
ミックスの特性を阻害しないようなＭ！！縁性セラミン
クスで型部材を構成する場合には、仮焼前の原材料を秤
量・混合した状態で実施することもできる。

また、既に述べたように、型部材に加圧成形するための
材料粉は、上述の仮焼後粉砕したものに限らず、原材料
を秤量・混合した後、周知の任意好適なバインダとの混
合物として実施することもできる。

これら材料条件、コイルの形状、加ｒ成形時の条件及び
その他の条件は、この発明の目的の範囲内で、設計に応
じて、任意好適な変更及び変形を行なうことができるこ
と明らかである。

（発明の効果） 」二連した説［町からも明らかなように、この発明の超
電導セラミックコイルの作製方法は、材料粉、または混
合物が螺旋状のコイルを構成するように、表面に螺旋状
の溝を有する型部材を用いて加圧成形し、その後に焼結
する方法であるため、脆い性質を有するセラミックスを
螺旋状のコイルとして簡ｃ社かつ容易に作成することが
できる。

従って、高い超電導転移温度を有する超電導セラミック
ス材料を用いて、強い磁界を発生し得る、優れた。ｔｆ
ｌ主導セラミックコイルを提供することが可１屯となる
。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）〜（Ｃ）は、この発明の第１実施例の説明
に供する概略的な製造り程図、第２図（Ａ）〜（Ｃ）は
、この発明の第２実施例の説明に供する概略的な製造工
程図である。 １１　、２１・・・・型部材、１３・・・・溝１５・・
・・材料粉（混合物）、１７．２３・・・・成形体１９
　、２５．・−・・超電導セラミックコイル２１ａ　、
　２１ｂ・・・・型部材の端部。 特許出願人　　　　沖電気下業株式会社１１　　型部材
　　　　　　　　　　１３　　溝１５　　材料粉　　　
　　　　　　　１７　　成形体１９　　超電導セラミッ
クコイル 第１実施例の説明図 ２１　　型部材　　　　　　　　　　２１ａ、２Ｉｂ型
部材の端部２５−超電導セラミックコイル Ｍ２寅路側の説明図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）表面に螺旋状の溝を有する型部材の当該溝に、超
   電導セラミックス材料粉、または当該材料粉とバインダ
   との混合物を加圧しながら埋め込み、前記超電導セラミ
   ックス材料粉を焼結させることを特徴とする超電導セラ
   ミックコイルの作製方法。