JP2961240B2 - 酸化物超電導体／高強度セラミックス積層化電流リード - Google Patents
酸化物超電導体／高強度セラミックス積層化電流リードInfo
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- 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
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、酸化物超電導体と
高強度セラミックスを交互に積層して多層化した平板状
の積層体を更に金属電極と接合して複合化してなる酸化
物超電導体電流リードに関するものであり、更に詳しく
は、酸化物超電導体と高強度セラミックスを面内方向に
交互に積層化した複数の平板を、端部に金属電極を挟ん
だ状態で、更に並列に接合して複合化した構造を備えた
ことを特徴とする酸化物超電導体／高強度セラミックス
積層化電流リードに関するものである。本発明は、粒子
配向性が高く、緻密で臨界電流密度が高く、機械的強度
が顕著に高く、電流リードとしての種々の優れた特性を
有し、しかも簡便に作製することが可能な新しい構造の
酸化物超電導体／高強度セラミックス積層化電流リード
を提供するものである。
高強度セラミックスを交互に積層して多層化した平板状
の積層体を更に金属電極と接合して複合化してなる酸化
物超電導体電流リードに関するものであり、更に詳しく
は、酸化物超電導体と高強度セラミックスを面内方向に
交互に積層化した複数の平板を、端部に金属電極を挟ん
だ状態で、更に並列に接合して複合化した構造を備えた
ことを特徴とする酸化物超電導体／高強度セラミックス
積層化電流リードに関するものである。本発明は、粒子
配向性が高く、緻密で臨界電流密度が高く、機械的強度
が顕著に高く、電流リードとしての種々の優れた特性を
有し、しかも簡便に作製することが可能な新しい構造の
酸化物超電導体／高強度セラミックス積層化電流リード
を提供するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に、超電導マグネット等の極低温機
器には、極低温下で電気抵抗が小さく、熱伝導率も小さ
い酸化物高温超電導体材料を用いた電流リードが使用さ
れる。このような電流リードは、極低温機器の極低温域
への熱侵入量を最小にするように設計する必要があるこ
とから、従来、電気抵抗が小さく、熱伝導率が極めて低
い優れた特性を有する酸化物高温超電導体材料の開発と
それを用いた電流リードの開発が種々試みられており、
例えば、Ｂｉ系酸化物高温超電導電流リード（Ｔ．ＩＥ
Ｅ．Ｊａｐａｎ，Ｖｏｌ．１１５−Ａ，Ｎｏ．３，３０
２−３０７（１９９５））、銀被覆Ｂｉ系高温超電導線
材を用いた電流リード（Ｔ．ＩＥＥ．Ｊａｐａｎ，Ｖｏ
ｌ．１１５−Ａ，Ｎｏ．３，２５１−２５６（１９９
５））、ビスマス系銅酸化物超電導体を棒状あるいは円
管状に焼結したもの（応用物理，第６３巻，第４号，３
６２−３６９（１９９４））等種々のものが報告されて
いる。
器には、極低温下で電気抵抗が小さく、熱伝導率も小さ
い酸化物高温超電導体材料を用いた電流リードが使用さ
れる。このような電流リードは、極低温機器の極低温域
への熱侵入量を最小にするように設計する必要があるこ
とから、従来、電気抵抗が小さく、熱伝導率が極めて低
い優れた特性を有する酸化物高温超電導体材料の開発と
それを用いた電流リードの開発が種々試みられており、
例えば、Ｂｉ系酸化物高温超電導電流リード（Ｔ．ＩＥ
Ｅ．Ｊａｐａｎ，Ｖｏｌ．１１５−Ａ，Ｎｏ．３，３０
２−３０７（１９９５））、銀被覆Ｂｉ系高温超電導線
材を用いた電流リード（Ｔ．ＩＥＥ．Ｊａｐａｎ，Ｖｏ
ｌ．１１５−Ａ，Ｎｏ．３，２５１−２５６（１９９
５））、ビスマス系銅酸化物超電導体を棒状あるいは円
管状に焼結したもの（応用物理，第６３巻，第４号，３
６２−３６９（１９９４））等種々のものが報告されて
いる。
【０００３】一般に、超電導体電流リードを作製する場
合、臨界電流値を大きくとること、低侵入熱特性を持た
せること、また、接触抵抗の小さい電極を形成するこ
と、機械強度を向上すること等が重要な要件とされる。
これまでの報告によれば、例えば、バルク電流リードの
製法としては、冷間静水圧プレスにより成形し、焼結及
び中間冷間静水圧プレスを繰り返して作る中間ＣＩＰ焼
結法などが利用されている。また、従来の電流リードの
構造としては、形態的には、中空の円筒状のものの他
に、中実の円柱状のものが製作されているが、いずれに
しても、製造の最終工程は常圧焼結であり、焼結体の相
対密度は約８５％、臨界電流密度は約１２００Ａ／ｃｍ
2 にとどまっている。
合、臨界電流値を大きくとること、低侵入熱特性を持た
せること、また、接触抵抗の小さい電極を形成するこ
と、機械強度を向上すること等が重要な要件とされる。
これまでの報告によれば、例えば、バルク電流リードの
製法としては、冷間静水圧プレスにより成形し、焼結及
び中間冷間静水圧プレスを繰り返して作る中間ＣＩＰ焼
結法などが利用されている。また、従来の電流リードの
構造としては、形態的には、中空の円筒状のものの他
に、中実の円柱状のものが製作されているが、いずれに
しても、製造の最終工程は常圧焼結であり、焼結体の相
対密度は約８５％、臨界電流密度は約１２００Ａ／ｃｍ
2 にとどまっている。
【０００４】酸化物高温超電導体に形成する電極は、電
極部の接触抵抗を減少させ、通電時の発熱を低下させる
必要があることから、従来、接触面積の増大化を図った
り、接触抵抗率を低減させるための種々の方法が採用さ
れており、例えば、電極を超電導体内部に埋め込んで一
体化させ、接触面積を増大させる方法や、超電導体の表
面に微細な凹凸面を形成させる方法、溶射により金属を
接着させる方法など各種の方法が提案されている。更
に、超電導体に表面処理を施して改質したり、超電導体
に金属テープを巻きつけ、加圧、熱処理して密着度を高
めた電極を形成して、接触抵抗率を低く抑える方法など
も提案されている。
極部の接触抵抗を減少させ、通電時の発熱を低下させる
必要があることから、従来、接触面積の増大化を図った
り、接触抵抗率を低減させるための種々の方法が採用さ
れており、例えば、電極を超電導体内部に埋め込んで一
体化させ、接触面積を増大させる方法や、超電導体の表
面に微細な凹凸面を形成させる方法、溶射により金属を
接着させる方法など各種の方法が提案されている。更
に、超電導体に表面処理を施して改質したり、超電導体
に金属テープを巻きつけ、加圧、熱処理して密着度を高
めた電極を形成して、接触抵抗率を低く抑える方法など
も提案されている。
【０００５】このように、従来、各種の超電導体電流リ
ードが開発されているものの、いまだ改善すべき余地が
多々あり、例えば、中実の円柱状の超電導体の臨界電流
値を増加させるために電流リードの径を大きくすると、
円柱の内と外との加圧が不均質になり、円柱の内部の臨
界電流密度が減少し、断面積の程度に対応した臨界電流
値を得ることができなくなるという問題点がある。ま
た、円柱の径を大きくすると焼結時に温度差が生じそれ
によりワレを生じるなど、製造が困難なものとなる。複
数本の電流リードを並列に接続する場合は、電流リード
そのものが大型となり、装置を小型化することは困難と
なる。中空の円筒状の超電導体を薄肉に形成した場合、
臨界電流密度が改善され、中実の円柱状の超電導体に比
べて給電量は大きくなるが、中空部分の内部空間が必要
とされ電流リードや装置全体を小型化する上で難点があ
る。装置の小型化は、装置の性能や信頼性の上で重要な
課題とされる。中空の薄肉の円筒状超電導体は、機械的
強度が弱く、取扱いが煩雑となる欠点がある。また臨界
電流値を上げるため、あるいは強度を増すために断面積
を大きくして厚肉の円筒を作製すると、中実の円柱状の
場合と同様に、内部に不均質の部分が残り、臨界電流密
度の低い層が形成されるという問題点が生じる。
ードが開発されているものの、いまだ改善すべき余地が
多々あり、例えば、中実の円柱状の超電導体の臨界電流
値を増加させるために電流リードの径を大きくすると、
円柱の内と外との加圧が不均質になり、円柱の内部の臨
界電流密度が減少し、断面積の程度に対応した臨界電流
値を得ることができなくなるという問題点がある。ま
た、円柱の径を大きくすると焼結時に温度差が生じそれ
によりワレを生じるなど、製造が困難なものとなる。複
数本の電流リードを並列に接続する場合は、電流リード
そのものが大型となり、装置を小型化することは困難と
なる。中空の円筒状の超電導体を薄肉に形成した場合、
臨界電流密度が改善され、中実の円柱状の超電導体に比
べて給電量は大きくなるが、中空部分の内部空間が必要
とされ電流リードや装置全体を小型化する上で難点があ
る。装置の小型化は、装置の性能や信頼性の上で重要な
課題とされる。中空の薄肉の円筒状超電導体は、機械的
強度が弱く、取扱いが煩雑となる欠点がある。また臨界
電流値を上げるため、あるいは強度を増すために断面積
を大きくして厚肉の円筒を作製すると、中実の円柱状の
場合と同様に、内部に不均質の部分が残り、臨界電流密
度の低い層が形成されるという問題点が生じる。
【０００６】一方、前記のように、電極形成に関しても
接触抵抗率を下げ、接触面積を増加させるように様々な
方法が探られているが、電流リードの形状が定まってい
るため、接触面積の増大には限りがあり、接触抵抗の減
少には限度がある。電流導入部の接続抵抗の問題につい
ては、機械的強度、耐衝撃性などを含めて更に改善すべ
き課題は多々存在する。
接触抵抗率を下げ、接触面積を増加させるように様々な
方法が探られているが、電流リードの形状が定まってい
るため、接触面積の増大には限りがあり、接触抵抗の減
少には限度がある。電流導入部の接続抵抗の問題につい
ては、機械的強度、耐衝撃性などを含めて更に改善すべ
き課題は多々存在する。
【０００７】このような状況の中で、本発明者らは、前
記従来技術に鑑みて、酸化物超電導材料を緻密で臨界電
流密度が高く、しかも機械的強度が高く、取扱いや冷却
負担を軽減し得る新しい構造のバルク電流リードを作製
し、更に接触抵抗を低く抑えることの可能な電極を形成
した新しい構造の酸化物超電導体電流リードを開発する
ことを目標として鋭意研究を積み重ねた結果、酸化物超
電導体と高強度セラミックスを積層して多層化した複数
の平板を、端部に金属電極を挟んだ状態で、更に接合し
て複合化することにより所期の目的を達成し得ることを
見い出し、本発明を完成するに至った。
記従来技術に鑑みて、酸化物超電導材料を緻密で臨界電
流密度が高く、しかも機械的強度が高く、取扱いや冷却
負担を軽減し得る新しい構造のバルク電流リードを作製
し、更に接触抵抗を低く抑えることの可能な電極を形成
した新しい構造の酸化物超電導体電流リードを開発する
ことを目標として鋭意研究を積み重ねた結果、酸化物超
電導体と高強度セラミックスを積層して多層化した複数
の平板を、端部に金属電極を挟んだ状態で、更に接合し
て複合化することにより所期の目的を達成し得ることを
見い出し、本発明を完成するに至った。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、酸化物超電
導体と高強度セラミックスを積層して多層化した複数の
平板を、更に金属電極と接合して複合化してなる新しい
構造の酸化物超電導体／高強度セラミックス積層化電流
リードを提供することを目的とするものである。また、
本発明は、粒子配向性が高く均質で緻密な微細構造を有
すると共に、臨界電流密度が高く、接触抵抗が低く、機
械的強度が強く、耐衝撃性に優れた酸化物超電導体／高
強度セラミックス積層化電流リードを提供することを目
的とするものである。
導体と高強度セラミックスを積層して多層化した複数の
平板を、更に金属電極と接合して複合化してなる新しい
構造の酸化物超電導体／高強度セラミックス積層化電流
リードを提供することを目的とするものである。また、
本発明は、粒子配向性が高く均質で緻密な微細構造を有
すると共に、臨界電流密度が高く、接触抵抗が低く、機
械的強度が強く、耐衝撃性に優れた酸化物超電導体／高
強度セラミックス積層化電流リードを提供することを目
的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明は、酸化物超電導体と高強度セラミックスを面
内方向に交互に積層化した複数の平板を、端部に金属電
極を挟んだ状態で、更に並列に接合して複合化した構造
を備えたことを特徴とする酸化物超電導体／高強度セラ
ミックス積層化電流リード、である。また、本発明の他
の態様は、酸化物超電導体と高強度セラミックスの積層
化を高温加圧焼結・接合で行い、積層化された平板と金
属電極の複合化を高温加圧接合で行う上記の酸化物超電
導体／高強度セラミックス積層化電流リード、である。
また、本発明の他の態様は、酸化物超電導体がＢｉ−Ｐ
ｂ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ系超電導体で、高強度セラミ
ックスがＭｇＯセラミックスである上記の酸化物超電導
体／高強度セラミックス積層化電流リード、である。更
に、本発明の他の態様は、金属電極が、薄板状の銀又は
銅電極である上記の酸化物超電導体／高強度セラミック
ス積層化電流リード、である。
の本発明は、酸化物超電導体と高強度セラミックスを面
内方向に交互に積層化した複数の平板を、端部に金属電
極を挟んだ状態で、更に並列に接合して複合化した構造
を備えたことを特徴とする酸化物超電導体／高強度セラ
ミックス積層化電流リード、である。また、本発明の他
の態様は、酸化物超電導体と高強度セラミックスの積層
化を高温加圧焼結・接合で行い、積層化された平板と金
属電極の複合化を高温加圧接合で行う上記の酸化物超電
導体／高強度セラミックス積層化電流リード、である。
また、本発明の他の態様は、酸化物超電導体がＢｉ−Ｐ
ｂ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ系超電導体で、高強度セラミ
ックスがＭｇＯセラミックスである上記の酸化物超電導
体／高強度セラミックス積層化電流リード、である。更
に、本発明の他の態様は、金属電極が、薄板状の銀又は
銅電極である上記の酸化物超電導体／高強度セラミック
ス積層化電流リード、である。
【００１０】
【発明の実施の形態】次に、本発明について更に詳細に
説明する。本発明の酸化物超電導体／高強度セラミック
ス積層化電流リードは、複数の酸化物超電導体と高強度
セラミックスを面内方向に交互に積層し、高温加圧焼結
・接合して一体化した多層の積層体を、更に端部に金属
電極を夾んだ状態で、並列に接合して複合化した構造を
備えたことを特徴とするものである。本発明において用
いられる酸化物超電導体は、超電導状態を実現できるも
のであれば如何なるものであっても良く、その種類の如
何を問わず使用することが可能であるが、具体的には、
例えば、Ｂｉ−Ｐｂ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ系酸化物超
電導体、Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ系酸化物超電導体、Ｔｌ−
Ｂａ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ系超電導体などが好適なものとし
て例示される。また、高強度セラミックスは、酸化物高
温超電導体との反応性が低いものであれば如何なるもの
であっても良く、その種類の如何を問わず使用すること
が可能であるが、具体的には、例えば、ＭｇＯセラミッ
クス、Ａｌ2 Ｏ3 セラミックス、ＺｒＯ2 セラミックス
などが好適なものとして例示される。本発明において
は、まず複数の酸化物超電導体と高強度セラミックスを
面内方向に交互に積層して多層化した酸化物超電導体／
高強度セラミックス積層体を作製する。
説明する。本発明の酸化物超電導体／高強度セラミック
ス積層化電流リードは、複数の酸化物超電導体と高強度
セラミックスを面内方向に交互に積層し、高温加圧焼結
・接合して一体化した多層の積層体を、更に端部に金属
電極を夾んだ状態で、並列に接合して複合化した構造を
備えたことを特徴とするものである。本発明において用
いられる酸化物超電導体は、超電導状態を実現できるも
のであれば如何なるものであっても良く、その種類の如
何を問わず使用することが可能であるが、具体的には、
例えば、Ｂｉ−Ｐｂ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ系酸化物超
電導体、Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ系酸化物超電導体、Ｔｌ−
Ｂａ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ系超電導体などが好適なものとし
て例示される。また、高強度セラミックスは、酸化物高
温超電導体との反応性が低いものであれば如何なるもの
であっても良く、その種類の如何を問わず使用すること
が可能であるが、具体的には、例えば、ＭｇＯセラミッ
クス、Ａｌ2 Ｏ3 セラミックス、ＺｒＯ2 セラミックス
などが好適なものとして例示される。本発明において
は、まず複数の酸化物超電導体と高強度セラミックスを
面内方向に交互に積層して多層化した酸化物超電導体／
高強度セラミックス積層体を作製する。
【００１１】本発明においては、上記酸化物超電導体と
して、例えば、Ｂｉ2 Ｏ3 ，ＰｂＯ，ＳｒＣＯ3 ，Ｃａ
ＣＯ3 ，ＣｕＯの原料粉を大気中で熱処理を施し、これ
を粉砕して得られる仮焼粉を一軸プレス成形により、平
板状に成形したものが好適なものとして用いられる。上
記平板状に成形された酸化物超電導体と、薄板状の高強
度セラミックスを面内方向に交互に積層した後、高温加
圧により焼結と接合を同時に行って一体化し、適宜の層
数の積層体を作製する。この場合、５〜１０層の積層物
とすることが好ましい。上記方法によると、緻密・均質
で高粒子配向化で、臨界電流密度の高い超電導層を形成
することができる。次に、上記積層体を、必要により、
積層方向に平行に適宜幅にて切断し、面内に酸化物超電
導体と高強度セラミックスが積層化された複数の平板を
作成するが、上記成形工程において予め適宜幅に形成さ
れたものであれば、該切断工程は適宜省略し得ることは
云うまでもない。
して、例えば、Ｂｉ2 Ｏ3 ，ＰｂＯ，ＳｒＣＯ3 ，Ｃａ
ＣＯ3 ，ＣｕＯの原料粉を大気中で熱処理を施し、これ
を粉砕して得られる仮焼粉を一軸プレス成形により、平
板状に成形したものが好適なものとして用いられる。上
記平板状に成形された酸化物超電導体と、薄板状の高強
度セラミックスを面内方向に交互に積層した後、高温加
圧により焼結と接合を同時に行って一体化し、適宜の層
数の積層体を作製する。この場合、５〜１０層の積層物
とすることが好ましい。上記方法によると、緻密・均質
で高粒子配向化で、臨界電流密度の高い超電導層を形成
することができる。次に、上記積層体を、必要により、
積層方向に平行に適宜幅にて切断し、面内に酸化物超電
導体と高強度セラミックスが積層化された複数の平板を
作成するが、上記成形工程において予め適宜幅に形成さ
れたものであれば、該切断工程は適宜省略し得ることは
云うまでもない。
【００１２】次に、酸化物超電導体と高強度セラミック
スを面内方向に交互に積層化した複数の平板を、端部に
金属電極を挟んだ状態で、更に並列に接合して複合化し
て、本発明の酸化物超電導体／高強度セラミックス積層
化電流リードが作製される。金属電極としては、超電導
体の両端に電極用として、例えば銅、銀などの極低温下
で低抵抗性の金属の薄板が好適なものとして使用され
る。上記酸化物超電導体積層平板と金属電極とは、高温
加圧により接合すれば良く、また、超電導体部分の細分
化により、接触面積を適宜増大化することが可能とな
り、接触抵抗を顕著に低減することができる。最後に、
例えば、酸素中約４００℃で約３０時間保持してアニー
リングを行い、超電導特性を回復させる。
スを面内方向に交互に積層化した複数の平板を、端部に
金属電極を挟んだ状態で、更に並列に接合して複合化し
て、本発明の酸化物超電導体／高強度セラミックス積層
化電流リードが作製される。金属電極としては、超電導
体の両端に電極用として、例えば銅、銀などの極低温下
で低抵抗性の金属の薄板が好適なものとして使用され
る。上記酸化物超電導体積層平板と金属電極とは、高温
加圧により接合すれば良く、また、超電導体部分の細分
化により、接触面積を適宜増大化することが可能とな
り、接触抵抗を顕著に低減することができる。最後に、
例えば、酸素中約４００℃で約３０時間保持してアニー
リングを行い、超電導特性を回復させる。
【００１３】本発明の酸化物超電導体／高強度セラミッ
クス積層化電流リードは、上記のようにして作製され、
上記のような構造を有するが、上記積層体の各層のサイ
ズ、金属電極のサイズは、特に限定されるものではな
く、目的に応じて種々変更することが可能である。本発
明の酸化物超電導体／高強度セラミックス積層化電流リ
ードは、従来の中空の円筒状あるいは中実の円柱状のも
のに比較して、多層化、複合化を容易に行うことが可能
であり、製造工程が顕著に簡便化される。また、加圧、
焼結の不均一性の問題がほとんどなく、高粒子配向で、
緻密で、均質な材料が得られ、臨界電流密度を高めるこ
とが可能であり、電流リードおよび装置を小型化するこ
とができる。また、酸化物超電導体と高強度セラミック
スを積層化することにより、機械的強度を顕著に高める
ことが可能となり、超電導体電流リードの強度を飛躍的
に増大化することができる。
クス積層化電流リードは、上記のようにして作製され、
上記のような構造を有するが、上記積層体の各層のサイ
ズ、金属電極のサイズは、特に限定されるものではな
く、目的に応じて種々変更することが可能である。本発
明の酸化物超電導体／高強度セラミックス積層化電流リ
ードは、従来の中空の円筒状あるいは中実の円柱状のも
のに比較して、多層化、複合化を容易に行うことが可能
であり、製造工程が顕著に簡便化される。また、加圧、
焼結の不均一性の問題がほとんどなく、高粒子配向で、
緻密で、均質な材料が得られ、臨界電流密度を高めるこ
とが可能であり、電流リードおよび装置を小型化するこ
とができる。また、酸化物超電導体と高強度セラミック
スを積層化することにより、機械的強度を顕著に高める
ことが可能となり、超電導体電流リードの強度を飛躍的
に増大化することができる。
【００１４】本発明の酸化物超電導体／高強度セラミッ
クス積層化電流リードは、例えば、以下のような方法に
より製造される。すなわち、まず、酸化物超電導体の平
板状の成形体を作製する。この酸化物超電導成形体とし
ては、固相反応法等によって合成された酸化物超電導体
粉末を金型に充填しプレスして、所定の長さ、幅、厚さ
の平板状に成形された圧粉体等が用いられる。次に、こ
れらの酸化物超電導成形体と、同一の外形形状を有する
高強度セラミックスを面内方向に交互に積層した後、高
温加圧焼結接合して一体化し、多層の積層体を得る。次
に、上記積層体をセラミックス用切断機により、積層方
向に平行に切断し、適宜幅に切断された酸化物超電導体
と高強度セラミックスの積層体を作製する。
クス積層化電流リードは、例えば、以下のような方法に
より製造される。すなわち、まず、酸化物超電導体の平
板状の成形体を作製する。この酸化物超電導成形体とし
ては、固相反応法等によって合成された酸化物超電導体
粉末を金型に充填しプレスして、所定の長さ、幅、厚さ
の平板状に成形された圧粉体等が用いられる。次に、こ
れらの酸化物超電導成形体と、同一の外形形状を有する
高強度セラミックスを面内方向に交互に積層した後、高
温加圧焼結接合して一体化し、多層の積層体を得る。次
に、上記積層体をセラミックス用切断機により、積層方
向に平行に切断し、適宜幅に切断された酸化物超電導体
と高強度セラミックスの積層体を作製する。
【００１５】次に、上記により作製した多層の積層体と
金属電極とを、その端部に金属電極が夾持されるような
状態で、交互に並列に高温加圧接合し、複合化して、酸
化物超電導体／高強度セラミックス積層化電流リードを
得る。上記多層の複合体は、上記金属電極を介して並列
に各複合体の側面を相互に接する形で、交互に並列に接
合した構造とした点に特徴を有する。
金属電極とを、その端部に金属電極が夾持されるような
状態で、交互に並列に高温加圧接合し、複合化して、酸
化物超電導体／高強度セラミックス積層化電流リードを
得る。上記多層の複合体は、上記金属電極を介して並列
に各複合体の側面を相互に接する形で、交互に並列に接
合した構造とした点に特徴を有する。
【００１６】
【作用】本発明の酸化物超電導体／高強度セラミックス
積層化電流リードは、酸化物超電導体と高強度セラミッ
クスを高温加圧焼結・接合により多層化し、それを更に
高温加圧接合で金属電極と複合化することにより製造さ
れるが、そのような多層化、複合化により、粒子配向性
が高く、臨界電流密度が高く、熱伝導率が低く、優れた
超電導特性を示す製品が簡便に得られるとともに、機械
的にも強度が高く耐衝撃性の高いものを簡便に作製する
ことが可能となる。また、平板状に成形された酸化物超
電導体を基本構成としているため、特殊な加工工程が必
要とされず、製品の生産効率を向上させることができ
る。更に、上記酸化物超電導体／高強度セラミックス積
層体と金属電極とを交互に接合し、複合化することによ
り、該超電導体積層体の間に多数の電極を適宜形成する
ことができ、その接触抵抗を著しく低減することが可能
となる。
積層化電流リードは、酸化物超電導体と高強度セラミッ
クスを高温加圧焼結・接合により多層化し、それを更に
高温加圧接合で金属電極と複合化することにより製造さ
れるが、そのような多層化、複合化により、粒子配向性
が高く、臨界電流密度が高く、熱伝導率が低く、優れた
超電導特性を示す製品が簡便に得られるとともに、機械
的にも強度が高く耐衝撃性の高いものを簡便に作製する
ことが可能となる。また、平板状に成形された酸化物超
電導体を基本構成としているため、特殊な加工工程が必
要とされず、製品の生産効率を向上させることができ
る。更に、上記酸化物超電導体／高強度セラミックス積
層体と金属電極とを交互に接合し、複合化することによ
り、該超電導体積層体の間に多数の電極を適宜形成する
ことができ、その接触抵抗を著しく低減することが可能
となる。
【００１７】
【実施例】次に、実施例を示して本発明を更に具体的に
説明する。 実施例 （１）平板状超電導体成形体の作製 Ｂｉ2 Ｏ3 ，ＰｂＯ，ＳｒＣＯ3 ，ＣａＣＯ3 ，ＣｕＯ
を原料粉とし、固相反応法により（Ｂｉ，Ｐｂ）2 Ｓｒ
2 Ｃａ2 Ｃｕ3 Ｏy 超電導粉末を合成した。この粉末を
金型に充填し、１００ｋｇｆ／ｃｍ2 の条件で一軸プレ
スを行い、長さ６０ｍｍ、幅１０ｍｍ、厚さ約２ｍｍの
成形体を得た。
説明する。 実施例 （１）平板状超電導体成形体の作製 Ｂｉ2 Ｏ3 ，ＰｂＯ，ＳｒＣＯ3 ，ＣａＣＯ3 ，ＣｕＯ
を原料粉とし、固相反応法により（Ｂｉ，Ｐｂ）2 Ｓｒ
2 Ｃａ2 Ｃｕ3 Ｏy 超電導粉末を合成した。この粉末を
金型に充填し、１００ｋｇｆ／ｃｍ2 の条件で一軸プレ
スを行い、長さ６０ｍｍ、幅１０ｍｍ、厚さ約２ｍｍの
成形体を得た。
【００１８】（２）積層体の作製 本発明の電流リードの一実施例を図１〜２に示す。図１
は、平板状の酸化物超電導体成形体と高強度セラミック
スとを交互に重ねて上下方向から加圧した条件で、焼結
と接合を同時に行い、多層に積層された積層体を作製す
る一例を示したものである。図１において、酸化物超電
導体は上記（Ｂｉ，Ｐｂ）2 Ｓｒ2 Ｃａ2 Ｃｕ3 Ｏ
y を、また、高強度セラミックスは厚さ約０．３ｍｍの
ＭｇＯセラミックスを使用して、大気中で、８４０℃、
１０ｋｇｆ／ｃｍ2 、５時間の条件で、高温加圧焼結及
び接合を行い、これらが面内方向に交互に積層された酸
化物超電導体／高強度セラミックス積層体を作製した。
は、平板状の酸化物超電導体成形体と高強度セラミック
スとを交互に重ねて上下方向から加圧した条件で、焼結
と接合を同時に行い、多層に積層された積層体を作製す
る一例を示したものである。図１において、酸化物超電
導体は上記（Ｂｉ，Ｐｂ）2 Ｓｒ2 Ｃａ2 Ｃｕ3 Ｏ
y を、また、高強度セラミックスは厚さ約０．３ｍｍの
ＭｇＯセラミックスを使用して、大気中で、８４０℃、
１０ｋｇｆ／ｃｍ2 、５時間の条件で、高温加圧焼結及
び接合を行い、これらが面内方向に交互に積層された酸
化物超電導体／高強度セラミックス積層体を作製した。
【００１９】（３）多層体の複合体からなる電流リード
の作製 次に、上記積層平板を、銀電極を夾んで、更に並列に、
大気中、８００℃、２０ｋｇｆ／ｃｍ2 、２時間の条件
で高圧加圧接合することにより、上記積層平板と銀電極
とを交互に接合し、複合化した多層体の複合体からなる
電流リードを作製した。最後に、酸素中、４００℃、３
０時間の条件でアニールを行い、超電導特性を十分回復
させた。図２に、得られた複合体からなる電流リードの
構造を示す。この図２の例では、各々の積層体の間に金
属薄板からなる電極を設けているが、上記積層体と電極
の積層数を適宜増大させることが可能であり、これによ
り接触面積を増大化し、接触抵抗の低減化が期待され
る。
の作製 次に、上記積層平板を、銀電極を夾んで、更に並列に、
大気中、８００℃、２０ｋｇｆ／ｃｍ2 、２時間の条件
で高圧加圧接合することにより、上記積層平板と銀電極
とを交互に接合し、複合化した多層体の複合体からなる
電流リードを作製した。最後に、酸素中、４００℃、３
０時間の条件でアニールを行い、超電導特性を十分回復
させた。図２に、得られた複合体からなる電流リードの
構造を示す。この図２の例では、各々の積層体の間に金
属薄板からなる電極を設けているが、上記積層体と電極
の積層数を適宜増大させることが可能であり、これによ
り接触面積を増大化し、接触抵抗の低減化が期待され
る。
【００２０】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明の酸化物超
電導体／高強度セラミックス積層化電流リードは、酸化
物超電導体と高強度セラミックスを面内方向に交互に積
層化した複数の平板を、端部に金属電極を挟んだ状態
で、更に並列に接合して複合化した構造としたものであ
ることから、緻密で粒子配向化したものを簡便に作製す
ることが可能であり、高い臨界電流密度を得ることがで
きる。また、上記平板状の酸化物超電導体と高強度セラ
ミックスを多層化することにより、機械的強度を顕著に
向上させることが可能となる。また、上記個々の多層の
積層体を、それらの間に金属電極を夾んだ形で接合し、
複合化することにより、超電導体の複合化と電極の形成
を同時的に行うことができ、製造工程を簡便化すること
が可能となると共に、接触面積の増大化による接触抵抗
の低減を図ることができる。それによって、超電導体装
置への熱侵入を増大させることなしに、給電量を増加さ
せることが可能な酸化物超電導体電流リードを提供する
ことができる。
電導体／高強度セラミックス積層化電流リードは、酸化
物超電導体と高強度セラミックスを面内方向に交互に積
層化した複数の平板を、端部に金属電極を挟んだ状態
で、更に並列に接合して複合化した構造としたものであ
ることから、緻密で粒子配向化したものを簡便に作製す
ることが可能であり、高い臨界電流密度を得ることがで
きる。また、上記平板状の酸化物超電導体と高強度セラ
ミックスを多層化することにより、機械的強度を顕著に
向上させることが可能となる。また、上記個々の多層の
積層体を、それらの間に金属電極を夾んだ形で接合し、
複合化することにより、超電導体の複合化と電極の形成
を同時的に行うことができ、製造工程を簡便化すること
が可能となると共に、接触面積の増大化による接触抵抗
の低減を図ることができる。それによって、超電導体装
置への熱侵入を増大させることなしに、給電量を増加さ
せることが可能な酸化物超電導体電流リードを提供する
ことができる。
【図１】本発明の酸化物超電導体／高強度セラミックス
積層化電流リードにおける積層体作製の一例を示す説明
図である。
積層化電流リードにおける積層体作製の一例を示す説明
図である。
【図２】本発明の酸化物超電導体／高強度セラミックス
積層化電流リードの構造を示す説明図である。
積層化電流リードの構造を示す説明図である。
１ ＭｇＯセラミックス ２ Ｂｉ−Ｐｂ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ系超電導体 ３ ＭｇＯセラミックス ４ Ｂｉ−Ｐｂ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ系超電導体 ５ ＭｇＯセラミックス 酸化物超電導体／高強度セラミックス積層平板 金属電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01L 39/04 ZAA H01F 6/00 ZAA H01B 12/02 ZAA
Claims (4)
- 【請求項１】 酸化物超電導体と高強度セラミックスを
面内方向に交互に積層化した複数の平板を、端部に金属
電極を挟んだ状態で、酸化物超電導体の部分と高強度セ
ラミックスの部分が交互に表面に出ている平板の面と金
属電極が相互に接する形で、更に並列に接合して複合化
した構造を備えたことを特徴とする酸化物超電導体／高
強度セラミックス積層化電流リード。 - 【請求項２】 酸化物超電導体と高強度セラミックスの
積層化を高温加圧焼結・接合で行い、積層化された平板
と金属電極の複合化を高温加圧接合で行う請求項１記載
の酸化物超電導体／高強度セラミックス積層化電流リー
ド。 - 【請求項３】 酸化物超電導体がＢｉ−Ｐｂ−Ｓｒ−Ｃ
ａ−Ｃｕ−Ｏ系超電導体で、高強度セラミックスがＭｇ
Ｏセラミックスである請求項１記載の酸化物超電導体／
高強度セラミックス積層化電流リード。 - 【請求項４】 金属電極が、薄板状の銀又は銅電極であ
る請求項１記載の酸化物超電導体／高強度セラミックス
積層化電流リード。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7240925A JP2961240B2 (ja) | 1995-08-25 | 1995-08-25 | 酸化物超電導体／高強度セラミックス積層化電流リード |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7240925A JP2961240B2 (ja) | 1995-08-25 | 1995-08-25 | 酸化物超電導体／高強度セラミックス積層化電流リード |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0964423A JPH0964423A (ja) | 1997-03-07 |
| JP2961240B2 true JP2961240B2 (ja) | 1999-10-12 |
Family
ID=17066693
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7240925A Expired - Lifetime JP2961240B2 (ja) | 1995-08-25 | 1995-08-25 | 酸化物超電導体／高強度セラミックス積層化電流リード |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2961240B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4145262B2 (ja) * | 2004-03-23 | 2008-09-03 | 三洋電機株式会社 | 積層セラミック基板 |
| JP5974278B2 (ja) * | 2012-05-11 | 2016-08-23 | 国立大学法人九州大学 | 超電導回転機 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3187089B2 (ja) * | 1991-09-30 | 2001-07-11 | 京セラ株式会社 | 酸化物超電導構造体 |
| JPH0536807U (ja) * | 1991-10-15 | 1993-05-18 | 三井金属鉱業株式会社 | 酸化物超電導電流リード |
| JPH05167108A (ja) * | 1991-12-16 | 1993-07-02 | Hitachi Chem Co Ltd | 酸化物超電導電流リード及びその製造法 |
| JPH05243044A (ja) * | 1992-02-28 | 1993-09-21 | Asahi Glass Co Ltd | 酸化物超電導体電流リード |
-
1995
- 1995-08-25 JP JP7240925A patent/JP2961240B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0964423A (ja) | 1997-03-07 |
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