專利名稱：低電阻導(dǎo)體及其制造方法和使用其的電子部件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種實(shí)質(zhì)上低電阻的電導(dǎo)體及其制造方法以及使用其的應(yīng)用設(shè)備。
超導(dǎo)材料是必須在超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度以下冷卻，電阻幾乎等于零的理想的導(dǎo)體。雖然金屬超導(dǎo)材料作為線材的完成度較高，作為MRI等的磁體已被實(shí)用，但因其必須冷卻到極低溫，故并沒有廣泛應(yīng)用。
另一方面，在液態(tài)氮溫度下成為超導(dǎo)的氧化物系的超導(dǎo)材料中，大致分為Bi系和Y系兩類。B系主要作為帶有銀鍍層的絕緣膠帶線材，Y系則作為在金屬膠帶表面形成緩沖劑層，在其上再形成超導(dǎo)薄膜的絕緣膠帶的線材正在開發(fā)中。
這些線材能得到較高特性時(shí)，因其可以在容易處理的液態(tài)氮中冷卻，對(duì)其期望逐漸提高。并且急切期待使用這些線材的電氣設(shè)備的開發(fā)和普及。另外，作為板狀的超導(dǎo)體正在開發(fā)的有NbTi和Cu的多層板，被應(yīng)用于電磁屏蔽等用途中。
作為在液態(tài)氮溫度下具有足夠臨界電流密度的氧化物超導(dǎo)塊狀材料，已知的有單結(jié)晶狀的REBa2Cu3O7-x(RE為含有Y的稀土類元素)中分散著微細(xì)的REBa2Cu3O5相的材料。因該種材料為單結(jié)晶狀，在大型材料的制造過程中存在技術(shù)的局限，現(xiàn)在只能達(dá)到直徑100mm左右，較此更大型的材料尚未得到。
但是，Bi系線材在77k的溫度下不能得到足夠的臨界電流密度，在磁場(chǎng)中特性劣化尤為顯著，并且將銀作為封裝材料使用之故存在成本高的問題。Y系線材則存在真空中成膜速度及特性均質(zhì)化的問題，處于正在開發(fā)之中。
還有，雖然在特開平5-279028號(hào)公報(bào)、特開平6-40775號(hào)公報(bào)及特開平7-17774號(hào)公報(bào)中公開了將多個(gè)塊狀超導(dǎo)體的超導(dǎo)連接技術(shù)，但是，本發(fā)明是提供一種通過具有有限的電阻的常規(guī)導(dǎo)體比較簡便的接合的導(dǎo)體及其制造方法，以及使用這種導(dǎo)體的電氣設(shè)備。
作為一個(gè)例子，主要為Y系氧化物的超導(dǎo)塊狀材料，在77k的溫度下可以得到很高的臨界電流密度。發(fā)現(xiàn)將這種材料中具有代表性的超導(dǎo)體與常規(guī)導(dǎo)體進(jìn)行電連接，可以能夠得到實(shí)質(zhì)上低電阻的導(dǎo)體及其應(yīng)用電氣設(shè)備。
本發(fā)明是基于以上發(fā)現(xiàn)而完成的，其主要內(nèi)容如下(1)一種使用超導(dǎo)體的低電阻導(dǎo)體，該導(dǎo)體為常規(guī)導(dǎo)電連接多個(gè)超導(dǎo)體形成的導(dǎo)體，其特征在于，在該超導(dǎo)體的超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度以下該導(dǎo)體的表觀電阻率比該超導(dǎo)體轉(zhuǎn)變溫度下的銅的電阻率低。
(2)上述(1)中記載的使用超導(dǎo)體的低電阻導(dǎo)體，其中，上述導(dǎo)體是通過將多個(gè)超導(dǎo)體2維常規(guī)導(dǎo)電連接而成的線狀及/或棒狀導(dǎo)體。
(3)上述(1)中記載的使用超導(dǎo)體的低電阻導(dǎo)體，其中，上述導(dǎo)體是通過將多個(gè)超導(dǎo)體3維常規(guī)導(dǎo)電連接而成的板狀及/或塊狀導(dǎo)體。
(4)一種使用超導(dǎo)體的低電阻導(dǎo)體，該導(dǎo)體為常規(guī)導(dǎo)電連接多個(gè)超導(dǎo)體而成的低電阻導(dǎo)體，其特征在于，在77k的溫度下的該導(dǎo)體的表觀電阻率比銅在77k的溫度下的電阻率低。
(5)上述(4)中記載的使用超導(dǎo)體的低電阻導(dǎo)體，其中，上述導(dǎo)體是通過將多個(gè)超導(dǎo)體2維常規(guī)導(dǎo)電連接而成的線狀及/或棒狀導(dǎo)體。
(6)上述(4)中記載的使用超導(dǎo)體的低電阻導(dǎo)體，其中，上述導(dǎo)體是通過將多個(gè)超導(dǎo)體3維常規(guī)導(dǎo)電連接而成的板狀及/或塊狀導(dǎo)體。
(7)上述(1)～(6)中任意一項(xiàng)記載的使用超導(dǎo)體的低電阻導(dǎo)體，其中，上述多個(gè)超導(dǎo)體的一部分或全部為塊狀超導(dǎo)體。
(8)上述(7)中所記載的使用超導(dǎo)體的低電阻導(dǎo)體，其中，上述多個(gè)塊狀超導(dǎo)體的一部分或全部具有棒狀或板狀的形狀。
(9)上述(7)或(8)中記載的使用超導(dǎo)體的低電阻導(dǎo)體，其中，上述多個(gè)塊狀超導(dǎo)體的一部分為彎曲或折曲的棒狀或板狀。
(10)上述(7)～(9)中任意一項(xiàng)記載的使用超導(dǎo)體的低電阻導(dǎo)體，其中，上述超導(dǎo)體的一部分或全部為REBa2Cu3O7-x系超導(dǎo)體(其中，RE是包含Y的稀土元素的一種或其組合)。
(11)上述(10)中記載的使用超導(dǎo)體的低電阻導(dǎo)體，其中，上述塊狀超導(dǎo)體的縱向在超導(dǎo)體的結(jié)晶學(xué)的方位上與c軸垂直。
(12)上述(1)～(6)中任意一項(xiàng)記載的使用超導(dǎo)體的低電阻導(dǎo)體，上述多個(gè)超導(dǎo)體的常規(guī)導(dǎo)電連接的一部分或全部是，相鄰超導(dǎo)體的縱向上大致垂直的面之間或大致平行的面之間結(jié)合而成。
(13)上述(12)中記載的使用超導(dǎo)體的低電阻導(dǎo)體，其中，覆蓋上述超導(dǎo)體的縱向上的常傳導(dǎo)接續(xù)部分地配置多層超導(dǎo)體。
(14)上述(12)或(13)中記載的使用超導(dǎo)體的低電阻導(dǎo)體，其中，上述常導(dǎo)接續(xù)的一部分或全部為通過金屬接合相鄰的超導(dǎo)體。
(15)上述(14)中記載的使用超導(dǎo)體的低電阻導(dǎo)體，其中，上述金屬為銅、銅合金、銀、銀合金、金、金合金、鋁及鋁合金的1種或1種以上。
(16)上述(14)或(15)中記載的使用超導(dǎo)體的低電阻導(dǎo)體，其中，上述金屬的厚度為100μm或以下。
(17)上述(1)～(16)中記載的使用超導(dǎo)體的低電阻導(dǎo)體，其中，上述超導(dǎo)體的縱向的一部分或全部為通電方向。
(18)上述(1)～(17)中任意一項(xiàng)記載的使用超導(dǎo)體的低電阻導(dǎo)體，其中，上述超導(dǎo)體之間距離為10mm或以下。
(19)一種低電阻導(dǎo)體的制造方法，其特征在于，使常導(dǎo)體介于其間地配置多個(gè)超導(dǎo)體，根據(jù)需要進(jìn)行加壓、連接處理。
(20)上述(19)中記載的低電阻導(dǎo)體制造方法，其中，使用焊錫連接上述超導(dǎo)體。
(21)上述一種低電阻導(dǎo)體的制造方法，其特征在于，使常導(dǎo)體介于其間地配置多個(gè)超導(dǎo)體，根據(jù)需要加壓后，在減壓氣氛或真空中進(jìn)行熱處理。
(22)上述(19)或(21)中記載的低電阻導(dǎo)體制造方法，其中，將上述超導(dǎo)體用銅、銅合金、銀、銀合金、金、金合金、鋁及鋁合金的膏狀物或薄片連接后，進(jìn)行熱處理。
(23)上述(19)～(22)中記載的低電阻導(dǎo)體制造方法，其中，在上述超導(dǎo)體表面形成銅、銅合金、銀、銀合金、金、金合金、鋁及鋁合金的覆蓋層。
(24)一種通電用部件或電線，其特征在于，至少一部分上配設(shè)上述(1)～(18)中任意一項(xiàng)記載的使用超導(dǎo)體的低電阻導(dǎo)體。
(25)上述(24)中記載的通電用部件或電線，其中，上述低電阻導(dǎo)體兩端部連接由銅、鋁、金、銀或其合金所構(gòu)成的電極。
(26)一種供電用電纜，其特征在于，至少一部分上配設(shè)上述(24)或(25)中記載的通電用部件或電線。
(27)一種供電用電纜，其特征在于，在2層或以上的多層管的一個(gè)空間中心配設(shè)上述(24)或(25)中記載的通電用部件或電線，在其周圍設(shè)置流動(dòng)冷卻介質(zhì)的空間的同時(shí)，在外周側(cè)設(shè)置隔熱層。
(28)上述(26)中記載的供電用電纜，其中，將與上述通電用部件或電線連接的電極之間電連接，同時(shí)將該連接電極部分用真空隔熱層覆蓋。
(29)一種線圈，其特征在于，該線圈是將上述(1)～(18)中任意一項(xiàng)記載的使用超導(dǎo)體的低電阻導(dǎo)體卷繞而形成的。
(30)上述(29)中記載的線圈，其中，與上述卷繞的低電阻導(dǎo)體的通電方向垂直的面的橫截面面積，內(nèi)周部分較外周部分大。
(31)上述(29)中記載的線圈，其中，上述卷繞的低電阻導(dǎo)體的超電位體，是由具有不同的稀土組合的超導(dǎo)體組合而成的。
(32)上述(29)～(31)中任意一項(xiàng)記載的線圈，其特征在于，將上述卷繞的低電阻導(dǎo)體的間隙作為冷卻介質(zhì)通路。
(33)上述(29)～(32)中任意一項(xiàng)記載的線圈，其中，將上述卷繞的低電阻導(dǎo)體，用樹脂和/或纖維強(qiáng)化塑料進(jìn)行增強(qiáng)。
(34)一種磁場(chǎng)發(fā)生裝置，其特征在于，使用上述(29)～(33)中任意一項(xiàng)記載的線圈。
(35)一種變壓器，其特征在于，至少二次側(cè)使用上述(29)～(33)中任意一項(xiàng)記載的線圈。
(36)一種交流電源，其特征在于，至少二次側(cè)使用上述(29)～(33)中任意一項(xiàng)記載的線圈。
(37)一種使用超導(dǎo)體的低電阻復(fù)合導(dǎo)體，該低電阻復(fù)合導(dǎo)體為在常規(guī)導(dǎo)體表面的一部分或全部上連接至少1個(gè)超導(dǎo)體而成的復(fù)合超導(dǎo)體，其特征在于，該復(fù)合導(dǎo)體在該超導(dǎo)體的超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度以下的表觀電阻率比同一條件下銅的電阻率低。
(38)一種低電阻復(fù)合導(dǎo)體，該低電阻復(fù)合導(dǎo)體是在常規(guī)導(dǎo)體表面的一部分或全部上至少連接1個(gè)超導(dǎo)體而成的復(fù)合超導(dǎo)體，其特征在于，該復(fù)合導(dǎo)體在77K溫度以下的表觀電阻率比同一條件下銅的電阻率低。
(39)上述(37)或(38)中記載的使用超導(dǎo)體的低電阻復(fù)合導(dǎo)體，其中，上述常規(guī)導(dǎo)體為金屬。
(40)上述(39)中記載的使用超導(dǎo)體的低電阻復(fù)合導(dǎo)體，其中，上述金屬為銅、銅合金、銀、銀合金、金、金合金、鋁及鋁合金的1種或1種以上。
(41)上述(37)或(38)中記載的使用超導(dǎo)體的低電阻復(fù)合導(dǎo)體，其中，上述低電阻復(fù)合導(dǎo)體的超導(dǎo)體的一部分或全部為塊狀超導(dǎo)體。
(42)上述(41)中記載的使用超導(dǎo)體的低電阻復(fù)合導(dǎo)體，其中，上述塊狀超導(dǎo)體的一部分或全部為REBa2Cu3O7-x系超導(dǎo)體(其中，RE是包含Y的稀土元素的一種或其組合)。
(43)上述(42)中記載的使用超導(dǎo)體的低電阻復(fù)合導(dǎo)體，其中，上述塊狀超導(dǎo)體的一部分或全部的縱向在超導(dǎo)體的結(jié)晶學(xué)的方位上與c軸垂直。
(44)上述(37)～(43)中任意一項(xiàng)記載的使用超導(dǎo)體的低電阻復(fù)合導(dǎo)體，其中，上述低電阻復(fù)合導(dǎo)體的常規(guī)導(dǎo)體或超導(dǎo)體的至少一方為棒狀或板狀。
(45)上述(37)或(38)中記載的使用超導(dǎo)體的低電阻復(fù)合導(dǎo)體，其中，上述連接的一部分或全部為常規(guī)導(dǎo)電連接。
(46)上述(45)中記載的使用超導(dǎo)體的低電阻復(fù)合導(dǎo)體，其中，上述超導(dǎo)體或常規(guī)導(dǎo)體的至少一方的一部分或全部具有平面，在該平面內(nèi)超導(dǎo)體及常規(guī)導(dǎo)體常規(guī)導(dǎo)電連接。
(47)上述(45)或(46)中記載的使用超導(dǎo)體的低電阻復(fù)合導(dǎo)體，其中，上述常規(guī)導(dǎo)電連接的一部分或全部為，使用與上述常規(guī)導(dǎo)體同類或不同的常規(guī)導(dǎo)體。
(48)上述(45)～(47)中任意一項(xiàng)記載的使用超導(dǎo)體的低電阻復(fù)合導(dǎo)體，其中，上述常規(guī)導(dǎo)電連接的一部分或全部為介在有金屬。
(49)上述(48)中記載的使用超導(dǎo)體的低電阻復(fù)合導(dǎo)體，其中，上述金屬為銅、銅合金、銀、銀合金、金、金合金、鋁及鋁合金的1種或1種以上。
(50)上述(45)～(49)中任意一項(xiàng)記載的使用超導(dǎo)體的低電阻復(fù)合導(dǎo)體，其中，上述連接部的厚度為100μm或以下。
(51)上述(37)～(50)中任意一項(xiàng)記載的使用超導(dǎo)體的低電阻復(fù)合導(dǎo)體，其中，上述超導(dǎo)體的縱向的一部分或全部為通電方向。
(52)一種低電阻復(fù)合導(dǎo)體的制造方法，其特征在于，常規(guī)導(dǎo)體表面的一部分或全部上通過將常規(guī)導(dǎo)體介在其間地配置超導(dǎo)體，根據(jù)需要加壓后，進(jìn)行連接處理。
(53)上述(52)中記載的低電阻復(fù)合導(dǎo)體的制造方法，其中，上述常規(guī)導(dǎo)體為焊錫。
(54)一種低電阻復(fù)合導(dǎo)體的制造方法，其特征在于，在常規(guī)導(dǎo)體表面的一部分或全部上通過將常規(guī)導(dǎo)體介在其間地配置超導(dǎo)體，根據(jù)需要加壓后，在減壓氣氛或真空中進(jìn)行熱處理。
(55)上述(52)或(54)中記載的低電阻復(fù)合導(dǎo)體的制造方法，其中，上述常規(guī)導(dǎo)體為銅、銅合金、銀、銀合金、金、金合金、鋁及鋁合金的膏狀物或薄片。
(56)上述(52)～(55)中任意一項(xiàng)記載的低電阻復(fù)合導(dǎo)體的制造方法，其中，在上述超導(dǎo)體表面上形成有銅、銅合金、銀、銀合金、金、金合金、鋁及鋁合金的一種或一種以上的覆蓋層。
(57)一種通電通用部件或電線，其特征在于，至少一部分地配設(shè)(37)～(50)中任意一項(xiàng)記載的低電阻復(fù)合導(dǎo)體。
(58)一種超導(dǎo)變壓器或磁場(chǎng)發(fā)生裝置，其特征在于，具有上述(57)中記載的通電用部件或電線。
附圖的簡單說明

圖1是兩列超導(dǎo)體并排交互連接的低電阻導(dǎo)體的一個(gè)例子的示意圖。
圖2是三列超導(dǎo)體并排交互連接的低電阻導(dǎo)體的一個(gè)例子的示意圖。
圖3是超導(dǎo)體交互地空出一定間隔L1連接的低電阻導(dǎo)體的一個(gè)例子的示意圖，(a)是上下配置的一個(gè)例子的示意圖，(b)是上方配置的一個(gè)例子的示意圖。
圖4是多個(gè)超導(dǎo)體連接而成的低電阻導(dǎo)體的橫截面示意圖。
圖5是2層的矩形板狀超導(dǎo)體交互連接而成的板狀低電阻導(dǎo)體一個(gè)例子的示意圖。
圖6是2層的矩形板狀超導(dǎo)體交互連接而成的板狀低電阻導(dǎo)體的電阻值等價(jià)回路的示意圖。
圖7是板狀超導(dǎo)體及其連接而成的板狀低電阻導(dǎo)體的示意圖，(a)表示的是六角形板狀超導(dǎo)體的一例，(b)表示的是2層六角形板狀超導(dǎo)體交互連接而成的低電阻導(dǎo)體的一例，展示了板的厚度方向的排列(虛線為上層排列，實(shí)線為與其相鄰的下層排列)。
圖8是板狀超導(dǎo)體的其他例子及其連接而成的板狀低電阻導(dǎo)體示意圖，(a)表示的是長方形板狀超導(dǎo)體的一例，(b)表示的是2層長方形板狀超導(dǎo)體連接而成的低電阻導(dǎo)體的一例，展示了板的法線方向的排列(虛線為上層排列，實(shí)線為與其相鄰的下層排列)。
圖9是板狀超導(dǎo)體的其他例子及其連接而成的板狀低電阻導(dǎo)體示意圖，(a)表示的是圓弧形板狀超導(dǎo)體的一例，(b)表示的是圓弧形板狀超導(dǎo)體連接而成的低電阻導(dǎo)體的一例(虛線為上層排列，實(shí)線為與其相鄰的下層排列)，(c)表示的是圓弧形板狀超導(dǎo)體互相層疊而成的圓筒狀低電阻導(dǎo)體的一例。
圖10是其他形狀低電阻導(dǎo)體的一例的示意圖，(a)表示的是多層矩形板狀超導(dǎo)體互相連接而成的塊狀低電阻導(dǎo)體，(b)表示的是從塊狀低電阻導(dǎo)體中切出的中空半球狀低電阻導(dǎo)體。
圖11是彎曲材料與棒狀材料組合連接而成的線圈的一例示意圖，(a)表示的是從表面看的形態(tài)(黑色部分是2種(長、短)棒狀超導(dǎo)材料)，(b)表示的是從里面看的狀態(tài)(黑色部分為彎曲材料，除了斜線部分以外由1種構(gòu)成)。
圖12是導(dǎo)體通電時(shí)的電流分布示意圖，(a)表示的是均質(zhì)的良導(dǎo)體通電時(shí)的電流分布，(b)表示的是均質(zhì)的常規(guī)導(dǎo)體通電時(shí)的電流分布。
圖13是一例復(fù)合導(dǎo)體的示意圖，(a)表示的是在常規(guī)導(dǎo)體上連接多個(gè)超導(dǎo)體而成的復(fù)合導(dǎo)體，(b)表示的是在常規(guī)導(dǎo)體上交錯(cuò)地連接超導(dǎo)體而成的復(fù)合導(dǎo)體。
圖14是表示實(shí)施例1中制造的棒狀超導(dǎo)體和結(jié)晶方位之間關(guān)系的示意圖。
圖15是表示多個(gè)超導(dǎo)體連接而成的低電阻導(dǎo)體的橫截面形狀示意圖，(a)表示的是兩排并列的超導(dǎo)體交互連接而成的低電阻導(dǎo)體的橫截面形狀，(b)表示的是三排并列的超導(dǎo)體交互連接而成的低電阻導(dǎo)體的橫截面形狀，(c)揭示的是三排并列的超導(dǎo)體交互連接而成的低電阻導(dǎo)體的橫截面形狀。
圖16是部件的一例的示意圖，(a)表示的是折曲部件的一例，(b)表示的是彎曲部件的一例。
圖17是表示3層管中配置低電阻導(dǎo)體的形態(tài)的示意圖，(a)表示的是3層管及配置于管中的低電阻導(dǎo)體的橫截面，(b)表示的是可以連接的3層管端部的結(jié)構(gòu)。
圖18是送電實(shí)驗(yàn)電路的示意圖。
圖19是一例用于變壓器的二次側(cè)的低電阻導(dǎo)體線圈的示意圖，(a)表示的是從表面看用于變壓器的二次側(cè)的低電阻導(dǎo)體線圈(可以看到折曲材料)，(b)表示的是從內(nèi)面看用于變壓器的二次側(cè)的低電阻導(dǎo)體線圈(可以看到棒狀部件)。
圖20是使用低電阻導(dǎo)體的變壓器結(jié)構(gòu)的示意圖。
圖21是與超導(dǎo)體連接的復(fù)合導(dǎo)體的狀態(tài)示意圖，(a)表示的是在常規(guī)導(dǎo)體上3根棒狀超導(dǎo)體直列連接而成的復(fù)合導(dǎo)體，(b)表示的是在常規(guī)導(dǎo)體上多個(gè)棒狀超導(dǎo)體交錯(cuò)地連接而成的復(fù)合導(dǎo)體，(c)表示的是在常規(guī)導(dǎo)體上連接3塊板狀超導(dǎo)體而成的復(fù)合導(dǎo)體。
圖22是將超導(dǎo)體對(duì)稱地與常規(guī)導(dǎo)體(Ag)連接而成的復(fù)合導(dǎo)體的示意圖。
圖23是超導(dǎo)體與以不銹鋼強(qiáng)化的常規(guī)導(dǎo)體(Cu)連接而成的復(fù)合導(dǎo)體的示意圖。
發(fā)明的最佳實(shí)施形態(tài)本發(fā)明涉及的是，借助于具有有限電阻的常規(guī)導(dǎo)體，比較簡便地接合的導(dǎo)體及其制造方法。雖然在特開平5-279028號(hào)公報(bào)、特開平6-40775號(hào)公報(bào)及特開平7-17774號(hào)公報(bào)中公開了超導(dǎo)連接多個(gè)塊狀超導(dǎo)體的技術(shù)，但上述超導(dǎo)接合是將結(jié)晶本身在晶界面或無弱結(jié)合地連接的技術(shù)，故必須將結(jié)晶方位調(diào)整為3維一致。
與此相對(duì)，本發(fā)明中并不需要將超導(dǎo)相的結(jié)晶方位調(diào)整為3維一致，因此導(dǎo)體的制造極其容易，工業(yè)上的效用極大。
另外，本發(fā)明中的低電阻導(dǎo)體雖然在比超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度高的溫度下不具有良導(dǎo)體的特性，但包括這種情況在內(nèi)，在本發(fā)明中都稱為低電阻導(dǎo)體。
以下大致分為3類進(jìn)行敘述說明(1)將多個(gè)超導(dǎo)體2維常規(guī)導(dǎo)電連接而成的棒狀或線狀低電阻導(dǎo)體，(2)將多個(gè)超導(dǎo)體3維常規(guī)導(dǎo)電連接而成的板狀或塊狀低電阻導(dǎo)體，(3)常規(guī)導(dǎo)體表面的一部分或全部與至少一個(gè)超導(dǎo)體連接而成的復(fù)合導(dǎo)體。
(1)將多個(gè)超導(dǎo)體2維常規(guī)導(dǎo)電連接而成的棒狀或線狀低電阻導(dǎo)體將圖1中所示長L(m)厚t(m)寬W(m)的板狀超導(dǎo)導(dǎo)線束，借助與t相比充分薄的厚度d(m)的常導(dǎo)物質(zhì)進(jìn)行連接，形成足夠長的導(dǎo)體。超導(dǎo)體1(S1)與超導(dǎo)體2(S2)的連接電阻Rj(Ω)是S1與常規(guī)導(dǎo)體的接觸電阻Rc1、S2與常規(guī)導(dǎo)體的接觸電阻Rc2和常規(guī)導(dǎo)體的電阻Rn的和，用Rj＝Rc1+Rc2+Rn來表示。
設(shè)各超導(dǎo)體與常規(guī)導(dǎo)體間的接觸電阻率為ρc(Ω)，表示為下式Rc1+Rc2＝4ρc/LW。
另外，將Rn在將常規(guī)導(dǎo)體的電阻率設(shè)為ρn(Ωm)時(shí)，則可表示為Rn＝ρn2d/Lw。
通電電流與超導(dǎo)體的臨界電流相比充分地小，即假設(shè)超導(dǎo)體中的電壓降為零時(shí)，長nL的導(dǎo)體電阻R＝2nRj；因此，超導(dǎo)體的超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度下的該導(dǎo)體的縱向的表觀電阻率ρ*(Ωm)為ρ*＝2nRjS/nL；因表觀上的橫截面積(S)為2tw，所以可變?yōu)棣?＝4Rjtw/L＝8t(2ρc+ρnd)/L2但是，在此圖1中所示長度方向的對(duì)接部分1并未電氣連接。
其次，如圖2所示，同樣考慮板狀超導(dǎo)體3根并列地連接而成的導(dǎo)體。在與2根并列的情況的同樣條件下，這樣的導(dǎo)體的ρ*(Ωm)為ρ*＝27(2ρc+ρnd)t/4L2。
從上述計(jì)算可知表觀上的ρ*與t成正比，且與L的2次方成反比；d越小則ρ*也越小。
進(jìn)一步，如圖3所示，同樣考慮存在空隙L1構(gòu)成導(dǎo)體的情況。此時(shí)ρ*(Ωm)可表示為ρ*＝8(2ρc+ρnd)t/(L2-L12)；雖然同樣根數(shù)的導(dǎo)體可以得到更長的長度，但其電阻率變大。另外，圖3(b)所示的導(dǎo)體也存在同樣的傾向。
實(shí)際上，為保持其機(jī)械強(qiáng)度，希望L1在L的50％或以下，更好的是在10％或以下。最佳狀態(tài)為實(shí)質(zhì)上L1等于零，且以低電阻接合。
以覆蓋超導(dǎo)體的縱向上的常規(guī)導(dǎo)體連接部地配置多層超導(dǎo)體，意味著配置L1相對(duì)于L很小的導(dǎo)體；圖1～3中，雖然列舉的是具有矩形橫截面的棒狀超導(dǎo)體，但橫截面形狀并不一定是矩形。
另外，空隙L1中進(jìn)一步配置超導(dǎo)體，且進(jìn)行電氣連接，由于可提高機(jī)械強(qiáng)度及接近臨界電流時(shí)的通電特性因此是令人希望的。
這樣的導(dǎo)體的橫截面形狀可以是各種形狀的組合，具體示例如圖4所示。
排列的根數(shù)較多時(shí)，一根超導(dǎo)體上存在部分臨界電流密度低的缺陷，影響導(dǎo)體整體的特性劣質(zhì)化的程度較小。進(jìn)而，通過使對(duì)接部導(dǎo)通，可以使表觀上的電阻率進(jìn)一步降低則是不言而喻的。
(2)將多個(gè)超導(dǎo)體3維常規(guī)導(dǎo)電連接而成的板狀或塊狀低電阻導(dǎo)體3維連接了板狀低電阻導(dǎo)體的情況下，例如，可以考慮如圖5中所示，考慮一邊長L(m)、厚t(m)的板狀超導(dǎo)體以互相覆蓋連接處的形態(tài)，通過厚d(m)的常規(guī)導(dǎo)體連接而成的充分寬大的導(dǎo)體。但是，在L×L的平面連接，而在厚度方向的L×t平面上沒有電氣連接。在此，設(shè)d相對(duì)于t很小。
這時(shí)，m列n行的超導(dǎo)體與周圍的超導(dǎo)體由圖6所示的等價(jià)電路接續(xù)。
還有，m列n行的超導(dǎo)體與m+1列n+1行的超導(dǎo)體，在連接面積S(m2)上進(jìn)行連接，其連接電阻Rj(Ω)表示為Rj＝2Rc+Rn。其中Rc為超導(dǎo)體與常規(guī)導(dǎo)體之間的接觸電阻，Rn為常規(guī)導(dǎo)體的電阻。
并且Rc、Rn分別可以表示為Rc＝2ρc/S，Rn＝ρnd/S。其中ρc為各超導(dǎo)體與常規(guī)導(dǎo)體之間的接觸電阻率，ρn為常規(guī)導(dǎo)體的電阻率，S為接觸面面積。
另外，若S在邊長為L/2的四邊形的平面重疊時(shí)，則S＝L2/4。
因此，在這樣的由大約2(m×n)塊超導(dǎo)體組成的板狀導(dǎo)體的面內(nèi)方向上的超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度以下的表觀電阻率ρ*(Ωm)可表示如下，ρ*＝(Rjm/4n)·2tnL/mL＝Rjt/2＝(2ρc+ρnd)2t/L2。
從上述計(jì)算中可以看出，表觀電阻率與超導(dǎo)體的厚度成正比，且與超導(dǎo)體的邊長的2次方成反比，d越小則表觀電阻率越小。還可以推測(cè)出系數(shù)的變化與層疊的層數(shù)及捆扎方法之間具有同樣的傾向。
再有，圖5中所示的低電阻導(dǎo)體中雖然可以密集鋪設(shè)邊長為L的超導(dǎo)體，也可以設(shè)置空隙L1進(jìn)行連接，制造板狀低電阻導(dǎo)體。此時(shí)，利用同樣的超導(dǎo)體，雖然有可以得到較寬面積低電阻導(dǎo)體的優(yōu)點(diǎn)，但表觀電阻率是增加的。
這樣具有空隙L1連接時(shí)，實(shí)際上，為保持其機(jī)械強(qiáng)度，希望L1在L的50％或以下，更好的是在10％或以下。最佳狀態(tài)為L1等于零，且以低電阻結(jié)合。
在圖5中，雖然例舉了具有邊長是L的四邊形橫截面的板狀超導(dǎo)體，但任意形狀均可。還有，在空隙L1中進(jìn)一步配置超導(dǎo)體，且進(jìn)行電氣連接，由于可提高機(jī)械強(qiáng)度及接近臨界電流時(shí)的通電特性，所以優(yōu)選。
關(guān)于該種低電阻導(dǎo)體的層疊狀態(tài)，可有各種各樣的情況。具體實(shí)施例在圖7～圖10中所示。
圖7中，示出的是正六邊形超導(dǎo)體密集鋪設(shè)配置的低電阻導(dǎo)體。在該低電阻導(dǎo)體的配置中，配置為上層的超導(dǎo)體覆蓋下層的3個(gè)超導(dǎo)體的接點(diǎn)。
圖8中，示出的是將長方形板狀超導(dǎo)體配置為上層與下層在縱向垂直的低電阻導(dǎo)體。
圖9中，示出的是具有將環(huán)分為3等份的形狀的超導(dǎo)體{圖9(a)}互相覆蓋接縫的圓弧狀低電阻導(dǎo)體{圖9(b)}及將此低電阻導(dǎo)體層疊配置的圓筒狀低電阻導(dǎo)體{圖9(c)}。該種低電阻導(dǎo)體，圓筒內(nèi)部電磁屏蔽的原因，適合作為電磁屏蔽的材料。
圖10(a)中，示出的是多個(gè)長方形的板狀超導(dǎo)體層疊而成的塊狀，且具有足夠3維范圍的低電阻導(dǎo)體。
如此層疊數(shù)較多時(shí)，一塊超導(dǎo)體上存在部分臨界電流密度低的缺陷時(shí)，影響導(dǎo)體整體的特性劣質(zhì)化的程度較小。再有，相對(duì)板的面積厚度若變大，則成為塊狀導(dǎo)體，通過對(duì)其進(jìn)行加工可以制造出具有各種3維形狀的低電阻導(dǎo)體。作為具體例，圖10(b)中示出了從圖10(a)中切割出的中空的半球狀導(dǎo)體。
進(jìn)而，通過使對(duì)接部導(dǎo)通，表觀上的電阻率可以進(jìn)一步降低。
如上所述，在使多個(gè)超導(dǎo)體2維或3維地常規(guī)導(dǎo)電連接而成線狀、棒狀、板狀或塊狀導(dǎo)體的低電阻導(dǎo)體中，為使表觀的電阻率進(jìn)一步減小，原理上使超導(dǎo)體的厚度變得更小即可。
作為實(shí)際的超導(dǎo)體的厚度，優(yōu)選薄片狀Y系單晶體超導(dǎo)材料的厚度水平為20μm以上，優(yōu)選的是通過磨削加工可以制造的100μm以上，進(jìn)一步優(yōu)選的是可能容易切斷的200μm以上。另外，厚度的上限雖然并未特別限定，從與表觀電阻率的平衡角度考慮，最好在10mm以下。
這樣常規(guī)導(dǎo)電連接超導(dǎo)體，在超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度以下的冷卻溫度下，導(dǎo)體的表觀電阻率變得比冷卻溫度下的銅的電阻率更低時(shí)，這樣的導(dǎo)體作為低電阻導(dǎo)體，具有各種優(yōu)點(diǎn)。特別是，從冷卻的便利性來看，將液態(tài)氮作為冷卻介質(zhì)得到的77K附近的ρ*，成為表示其導(dǎo)體的有用性的重要參數(shù)。
如上所述，本發(fā)明涉及一種通過具有有限電阻的常規(guī)導(dǎo)體，比較簡便接合的導(dǎo)體及其制造方法。另一方面，超導(dǎo)連接多個(gè)塊狀超導(dǎo)體的技術(shù)，通過焊錫將多個(gè)超導(dǎo)體在結(jié)晶方位一致配置，經(jīng)過熱處理，使焊錫部分從超導(dǎo)體成長結(jié)晶，通過形成單晶體狀的組織而進(jìn)行連接，基本上必須使超導(dǎo)體的結(jié)晶方位3維齊備。
相對(duì)于此，本發(fā)明中沒有使超導(dǎo)相的結(jié)晶方位3維齊備的必要。還有，通過使ρ*足夠小，可以得到與實(shí)質(zhì)上完全的超導(dǎo)體同樣的效用。
為使這樣的低電阻導(dǎo)體的ρ*變小，有必要使各超導(dǎo)體間的實(shí)質(zhì)性接觸面積變大。為此，希望使超導(dǎo)體的形狀為棒狀或板狀，且相鄰的超導(dǎo)體的縱向上大致垂直或大致平行的面之間互相接觸。另外，為改變通電方向，有必要作成彎曲或折曲的棒狀或板狀結(jié)構(gòu)。
構(gòu)成低電阻導(dǎo)體的超導(dǎo)材料也可以是具有基板的薄膜超導(dǎo)體、具有金屬包皮的線狀或帶狀超導(dǎo)體。優(yōu)選不含有使得臨界電流下降的粒界等的單結(jié)晶狀材料。
特別是，希望為RE2BaCuO5相微細(xì)分散的具有高臨界電流密度的Ba2Cu3O7-x系超導(dǎo)體。這樣的超導(dǎo)體中，由于容易與c軸垂直地發(fā)生微觀裂紋，希望作為通電方向的縱向與c軸垂直。再有，通過將縱向作為通電方向可以降低ρ*，關(guān)于這一點(diǎn)可從上述ρ*相關(guān)的式中得以明確。
作為與超導(dǎo)體直接接觸的金屬，可以使用銅、銅合金、銀、銀合金、金、金合金、鋁及鋁合金的1種或1種以上，特別優(yōu)選是高溫下的氧化性低，與超導(dǎo)體之間的電氣磨合好，且接觸電阻低的銀、銀合金、金或金合金的1種或1種以上。
另外，將上述接觸電阻比較小的金屬包覆于超導(dǎo)體上，之后通過適當(dāng)?shù)姆椒ㄟM(jìn)行連接，在制造工程上是有利的。此時(shí)，作為被金屬包覆的超導(dǎo)體的接合材料，是錫和鉛等為主要成分的焊錫及銀膏等的金屬膏狀物。
焊錫的優(yōu)點(diǎn)在于通過室溫下的局部加熱即可以容易的接合處理等，且可以簡便作業(yè)，焊接連接的情況下，連接部的金屬層的厚度通常為100～50μm左右。
另外，銀膏狀物等接合劑還具有如下優(yōu)點(diǎn)。將銀膏狀物作為接合劑，經(jīng)加熱處理使其燒結(jié)時(shí)，由于銀本身的電阻率低、因燒結(jié)接合部的金屬層收縮，可以得到25μm以下的薄金屬層之故，連接電阻與焊錫連接相比可以降低。在該燒結(jié)工序中，從除去空隙的觀點(diǎn)出發(fā)，希望在減壓氣氛或真空中進(jìn)行加熱處理。
雖然希望超導(dǎo)體間常規(guī)導(dǎo)電連接部的厚度更小，超導(dǎo)體間直接接觸時(shí)，相反接觸電阻變大。所以其厚度10mm以下為佳，1mm以下更佳。實(shí)質(zhì)上，與超導(dǎo)體的表面粗糙度也有關(guān)，優(yōu)選其平均值為100～2μm，更優(yōu)選為50～2μm。最佳為25～2μm。
通過在低電阻導(dǎo)體兩端安裝電極等則具有電線的功能。作為電極材料，優(yōu)選為電阻率低的銅、鋁、銀等。
通過在隔熱層中配置冷卻的低電阻導(dǎo)體，可以構(gòu)成供電用的電纜。在此，電纜是指隔熱層包裹低電阻導(dǎo)體而成的導(dǎo)體，另外，稱至少低電阻導(dǎo)體兩端具有電極的導(dǎo)體為電線。
再有，使用低電阻導(dǎo)體制造線圈時(shí)，雖然圓弧狀超導(dǎo)體互相連接，可以制作與以往的線材同樣的圓筒狀線圈，但是，使用直線狀超導(dǎo)體和以360度n等分角度的折曲的部件(最少2種部件)制造線圈，在制造工序上效率非常好。
圖11中，示出的是使用折曲角度為45度(n＝8)的折曲部件的線圈的一實(shí)施例。此時(shí)，除了一個(gè)折曲部件之外，由3種超導(dǎo)體(短棒狀部件2、長棒狀部件3、折曲部件4)組成的部件所構(gòu)成。
一般在強(qiáng)磁場(chǎng)中，因?yàn)镴c下降，在線圈內(nèi)側(cè)使用比較粗的導(dǎo)體、在外周使用比較細(xì)的導(dǎo)體是有效的。另外，因?yàn)楦鶕?jù)稀土類元素的組成不同則磁場(chǎng)中的Jc特性不同，希望在外周使用在低磁場(chǎng)中具有高臨界電流密度的材料，在內(nèi)周使用在高磁場(chǎng)中具有高臨界電流密度的材料等，與超導(dǎo)體特性相一致地選擇稀土類元素的組成。
向線圈通電時(shí)，由于電磁力對(duì)低電阻導(dǎo)體作用，所以需要用樹脂或纖維強(qiáng)化塑料等進(jìn)行強(qiáng)化。另外，為了有效地散熱，優(yōu)選設(shè)置流動(dòng)冷卻介質(zhì)等的冷卻途徑。
通過在繞組比小的二次側(cè)上使用上述低電阻導(dǎo)體構(gòu)成的線圈，可以制造二次側(cè)中可通過大電流的變壓器。這種變壓器具有作為大電流通電的交流電源的功能。
(3)常規(guī)導(dǎo)體表面的一部分或全部上連接至少一個(gè)超導(dǎo)體而成的復(fù)合導(dǎo)體如圖12(a)中所示在向以銅、銅合金、銀、銀合金、金、金合金、鋁及鋁合金的良導(dǎo)體為代表的常規(guī)導(dǎo)體通電時(shí)，通電流為使電阻值變得最小，在導(dǎo)體內(nèi)幾乎均勻地流動(dòng)。
如圖12(b)中所示，常規(guī)導(dǎo)體的表面上電氣連接超導(dǎo)體的一部分或全部，冷卻到超導(dǎo)體的超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度以下時(shí)，通電電流在導(dǎo)體整體內(nèi)并不是均勻的流動(dòng)，為使導(dǎo)體整體的電阻值最小，則向電阻為零的超導(dǎo)體以更高的電流密度流動(dòng)。
向超導(dǎo)體分流的比例，根據(jù)超導(dǎo)體與常規(guī)導(dǎo)體之間的接觸電阻、超導(dǎo)體的臨界電流和常規(guī)導(dǎo)體的電阻率等不同而變化，在超導(dǎo)體的臨界電流以下的通電時(shí)，接觸電阻越小，另外常規(guī)導(dǎo)體的電阻率越大，向超導(dǎo)體分流的比例就越大。向電阻為零的超導(dǎo)體分流的比例越大，復(fù)合導(dǎo)體整體的電阻減小，與此相應(yīng)復(fù)合導(dǎo)體內(nèi)的發(fā)熱也減少。
減小超導(dǎo)體與常規(guī)導(dǎo)體之間的接觸電阻，使接觸面積變大即可，優(yōu)選超導(dǎo)體與常規(guī)導(dǎo)體的至少一方具有平面，在該平面內(nèi)進(jìn)行連接。再有，為使單位體積的表面積變大，優(yōu)選超導(dǎo)體與常規(guī)導(dǎo)體的至少一方，具有棒狀或板狀的形狀，且使超導(dǎo)體的至少一面的全面與常規(guī)導(dǎo)體接合。
超導(dǎo)體的材質(zhì)，優(yōu)選為REBa2Cu3O7-x系超導(dǎo)體(其中，RE是含Y的稀土類元素的1種或其組合)、優(yōu)選單晶體狀的REBa2Cu3O7-x系中具有微細(xì)分散的RE2BaCuO5組織的塊狀材料。另外，由于a-b平面內(nèi)容易產(chǎn)生微觀裂紋，優(yōu)選單晶體狀的REBa2Cu3O7-x超導(dǎo)相的c軸與塊狀超導(dǎo)體的縱向相對(duì)垂直。
將多個(gè)超導(dǎo)體配置于常規(guī)導(dǎo)體表面時(shí)，如圖13(a)中所示，優(yōu)選為直列配置。另外，優(yōu)選如圖13(b)中所示，交錯(cuò)地配置多個(gè)超導(dǎo)體的列，優(yōu)選使超導(dǎo)體間的空隙(圖中的d及g)變小，強(qiáng)力地使電流大量地流向超導(dǎo)體。
常規(guī)導(dǎo)體的材質(zhì)，特別優(yōu)選的是廉價(jià)且電阻率低的銅、銅合金、銀、銀合金、金、金合金、鋁或鋁合金。另外，從耐氧化性的觀點(diǎn)出發(fā)，銀更優(yōu)選，從輕量化的觀點(diǎn)出發(fā)鋁更優(yōu)選。
由于常規(guī)導(dǎo)體的熱膨脹率與超導(dǎo)體的熱膨脹率一般來說是不同的，另外，超導(dǎo)體與常規(guī)導(dǎo)體連接時(shí)的溫度和冷卻連接后的導(dǎo)體時(shí)的溫度一般來說也不同，超導(dǎo)體及常規(guī)導(dǎo)體中應(yīng)力發(fā)生作用。應(yīng)力較大時(shí)，導(dǎo)體反彈，超導(dǎo)體可能破損。因此，優(yōu)選超導(dǎo)體在常規(guī)導(dǎo)體上的配置對(duì)稱，以使得連接超導(dǎo)體等的應(yīng)力對(duì)稱平衡。
超導(dǎo)體和銀或銀合金的接觸電阻，可以比較容易地控制為較小。為此，優(yōu)選預(yù)先在超導(dǎo)體表面上設(shè)置銀保護(hù)膜，使具有保護(hù)膜的平面與常規(guī)導(dǎo)體的表面連接。
將這樣的超導(dǎo)體用焊錫與常規(guī)導(dǎo)體連接時(shí)，由于焊錫一般比銅、銀、鋁等良導(dǎo)體的電阻率大，優(yōu)選焊錫等的超導(dǎo)體與常規(guī)導(dǎo)體間存在的金屬層的厚度制成極薄。具體地說，為加壓狀態(tài)時(shí)連接所得厚度的100μm以下。
超導(dǎo)體與常規(guī)導(dǎo)體的連接方法中，可以大致分為以錫、鉛等為主要成分的焊錫連接方法及銀膏狀物等的金屬膏狀物的焊接方法。焊錫的優(yōu)點(diǎn)在于，通過室溫下的局部加熱即可以容易的接合處理，且可以簡便作業(yè)。
焊接連接時(shí)，連接部的厚度通常為100～50μm的左右。另外，銀膏狀物等接合劑還具有如下優(yōu)點(diǎn)。將銀膏狀物作為接合劑，經(jīng)加熱處理使其燒結(jié)時(shí)，由于銀本身的電阻率低、因燒結(jié)接合部的金屬層收縮，可以得到25μm以下的薄金屬層之故，連接電阻與焊錫連接相比可以降低。在該燒結(jié)工序中，從除去空隙的觀點(diǎn)出發(fā)希望在減壓氣氛或真空中進(jìn)行加熱處理。
上述低電阻復(fù)合導(dǎo)體，由于電阻小、發(fā)熱少，可以作為向超導(dǎo)體或超導(dǎo)體線圈通電用的通電用部件或電線。
再有，這種電線，作為必須在超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度以下冷卻的超導(dǎo)變壓器和直冷式或傳導(dǎo)冷卻式的超導(dǎo)磁體等的磁場(chǎng)發(fā)生裝置的導(dǎo)線更佳。
(實(shí)施例1)Y2O3、BaO2、CuO的各原料粉末根據(jù)各金屬元素的摩爾比{(Y∶Ba∶Cu)＝(13∶17∶24)}進(jìn)行混合，然后在該混合粉末中加入0.5％的Pt，制作混合的原料粉末。將該原料粉末在900℃、氧氣流中煅燒，再將燒結(jié)的粉末用橡膠壓制機(jī)，在2噸/cm2的壓力下壓制成型為直徑55mm、厚度20mm的圓盤狀成形體。
將得到的成形體在大氣中用時(shí)8小時(shí)升溫至1150℃，保溫1小時(shí)。然后，用Sm系的晶種，在1040℃下使盤面法線與c軸幾乎一致地配置晶種。然后用時(shí)30分鐘降溫到1005℃，進(jìn)一步用時(shí)220小時(shí)緩慢冷卻至970℃，進(jìn)行結(jié)晶生長。接著用時(shí)20小時(shí)冷卻至室溫。
將得到的直徑約46mm的圓柱狀Y系塊狀材料，切割加工為厚度0.6mm，然后加工為寬度2.0mm、長度40mm，制成棒狀材料(棒狀超導(dǎo)體)。
這樣得到的材料，具有在單晶體狀的YBa2Cu3O7-x相中微細(xì)分散有1μm以下程度的Y2BaCuO5相的組織。棒狀材料(棒狀超導(dǎo)體)與Y2BaCuO5相的晶體方位之間的關(guān)系如圖14所示。
這些棒狀材料的表面上，通過使銀濺射形成大約2μm的保護(hù)膜后，在氧氣流中進(jìn)行退火處理。退火處理是用時(shí)6小時(shí)從室溫升溫至600℃，保溫1小時(shí)后，用時(shí)2小時(shí)降溫至450℃，進(jìn)一步用60小時(shí)降溫至380℃，然后用12小時(shí)冷卻至室溫。
將這些棒狀材料如圖1所示的配置，用含銀的焊錫電氣連接，制造具有圖15(a)～(c)中所示的橫截面的且大約長1m的低電阻導(dǎo)體。此時(shí)，普通的錫焊金屬層的厚度為100μm，通過邊加壓邊使焊錫固化，可以使得金屬層的厚度降低到50μm。然后，用各自的連接方法在制作的低電阻導(dǎo)體上安裝電流導(dǎo)入端子及電壓端子，之后將其浸入液態(tài)氮中，使超導(dǎo)體呈超導(dǎo)狀態(tài)。
對(duì)上述3種低電阻導(dǎo)體，通500A的電流測(cè)定其電阻時(shí)，其結(jié)果分別為1.25×10-5Ω、0.69×10-5Ω、075×10-5Ω，表觀電阻率分別為3.0×10-11Ωm、2.5×10-11Ωm、2.7×10-11Ωm，與銅在液態(tài)氮溫度(77K)下的電阻率(2.5×10-9Ωm)相比，大約降低了100倍。
(實(shí)施例2)只將原料粉末由Y2O3改為Dy2O3，用與實(shí)施例1同樣的方法，制作Dy系的塊狀材料。將其切割加工為厚度0.6mm后，與圖14中所示的棒狀材料一同加工圖16(a)及16(b)中所示的具有折曲或彎曲形狀的棒狀材料。
將這些棒狀材料的表面與實(shí)施例1同樣形成銀保護(hù)膜后，各部件組合，制作全長大約1m的L字形的低電阻導(dǎo)體。此時(shí)，超導(dǎo)體間的連接使用圖1中所示那樣使用焊錫，與實(shí)施例1同樣進(jìn)行連接。這時(shí)的連接部上，銀的包覆層為5μm，焊錫層為50μm。
向上述2種低電阻導(dǎo)體通500A的電流測(cè)定其電阻時(shí)，其結(jié)果分別為約1.3×10-5Ω，表觀電阻率約為3.0×10-11Ωm，與銅在液態(tài)氮溫度(77K)下的電阻率(2.5×10-9Ωm)相比，大約降低了100倍。
(實(shí)施例3)在實(shí)施例1中制作的低電阻導(dǎo)體8的端部連接銅電極，施加絕緣保護(hù)層后，如圖17(a)所示插入3層管中心。直列連接的3層管的端部(法蘭盤9及O形環(huán)10組成)，具有如圖17(b)中所示的結(jié)構(gòu)，形成真空隔熱層7覆蓋與周圍絕緣的銅電極11和液態(tài)氮流路6、12的結(jié)構(gòu)。
將5根這種電纜13豎直排列連接，進(jìn)一步與負(fù)荷15及直流電源14連接，制作圖18中所示送電實(shí)驗(yàn)電路。向該負(fù)荷15通500A的電流時(shí)，1根電纜中所發(fā)生的送電損耗大約為3.2W，與具有電纜粗度(3層管外徑)的銅線在室溫下的損耗(大約120W)相比較，可以減少到約1/40的左右。
(實(shí)施例4)根據(jù)實(shí)施例1及實(shí)施例2中記載的方法，制造Y系及Dy系的直徑大約為46mm的圓柱形塊狀材料。將其切割為1.0mm后，由Y系材料制造寬度1.9mm，由Dy系材料為制造寬2.2mm的直線狀的棒狀材料及具有45度折曲角度的棒狀材料，在其上施加銀被覆層后，利用實(shí)施例1中記載的退火方法進(jìn)行氧氣附加處理。
用焊錫電氣連接這些材料，此時(shí)，焊錫層的厚度大約為60μm，銀鍍膜的厚度為5μm。
用內(nèi)側(cè)寬度為2.2mm的導(dǎo)體卷繞5圈而成的線圈，將外側(cè)寬度為1.9mm的導(dǎo)體卷繞8圈而成的扁平形線圈(最小內(nèi)徑62mm、最大外徑138mm)，在厚度0.4mm的玻璃纖維強(qiáng)化塑料(FRP)上，與圖19(a)及圖19(b)中所示那樣與的折曲部件16或棒狀部件17連接而進(jìn)行制作。
該玻璃纖維強(qiáng)化塑料上，直徑2mm的孔呈格子狀開設(shè)，該孔為液態(tài)氮的流經(jīng)通路。FRP與導(dǎo)體的連接使用了含20體積％左右的數(shù)微米的填料的樹脂。將31塊的這種扁平線圈層疊，在各盤形線圈所產(chǎn)生的磁場(chǎng)的增強(qiáng)方向上電連接，制作高度為80mm的層疊線圈。此時(shí)，為使得各盤形線圈的內(nèi)側(cè)及外側(cè)端子互相連接，每一層的螺旋方向相反地進(jìn)行連接。
層疊線圈與電流導(dǎo)入端子連接后，浸入液態(tài)氮中冷卻。通500A的電流時(shí)，線圈內(nèi)所產(chǎn)生的電壓為1.5V，中心部分大約產(chǎn)生了2.0T的磁場(chǎng)。這時(shí)，沒有因發(fā)熱而產(chǎn)生的電壓上升，即使長時(shí)間通電也不會(huì)引起線圈燒損。
如此，通過使用低電阻導(dǎo)體，可以簡便的產(chǎn)生強(qiáng)磁場(chǎng)。
(實(shí)施例5)根據(jù)實(shí)施例1中所記載的方法，制造Y系的直徑大約為46mm的圓柱形塊狀材料。將其切割為1.5mm后，制作寬度為3.0mm的直線棒狀材料及折曲角度為45度的棒狀材料，施加銀包覆層后，根據(jù)實(shí)施例1中所記載的退火方法，進(jìn)行氧氣附加處理。
將這些棒狀材料如圖19(a)及圖19(b)中所示的那樣，利用焊錫進(jìn)行電連接，制作出1層卷繞5圈的螺線管(最小內(nèi)徑20mm，最大外徑26mm)。焊錫層的厚度為45μm，銀鍍膜的厚度為3μm。
如圖20所示，使得這些材料與具有正八邊形橫截面的鐵芯19鏈接，通過低電阻體21進(jìn)行連接，并作為變壓器的2次繞線20、1次繞線18的包覆銅線卷繞500圈。將該變壓器浸入液態(tài)氮中，確認(rèn)1次側(cè)通過高峰值為15A的正弦波電流，2次側(cè)通過大約1500A的正弦波電流。根據(jù)此操作，這種變壓器具有可以通過大電流的電源的功能。
(實(shí)施例6)在實(shí)施例1中制作出的具有單晶體狀的YBa2Cu3O7-x相中微細(xì)分散有1μm以下左右的Y2BaCuO5相的組織的棒狀材料表面上，將銀飛濺形成大約2μm的保護(hù)膜后，將這些棒狀材料用圖1中所示配置的銀膏狀物進(jìn)行連接，制作圖15(a)～(c)所示的具有橫截面的大約長1m的低電阻導(dǎo)體。
將該低電阻導(dǎo)體在大約1.3×102Pa的減壓下在約900℃下加熱1小時(shí)，使得銀膏狀物的銀粒子與棒狀材料表面的銀鍍膜燒結(jié)。這時(shí)銀層的厚度合計(jì)約為25μm。
然后，用時(shí)6小時(shí)從室溫升溫至600℃，保溫1小時(shí)后，用時(shí)2小時(shí)降溫至450℃，再后用時(shí)60小時(shí)降溫至380℃，用時(shí)12小時(shí)冷卻至室溫，進(jìn)行氧氣退火處理。
向根據(jù)各種連接方法制作的導(dǎo)體上，安裝電流導(dǎo)入端子及電壓端子后，浸入到液態(tài)氮中，使超導(dǎo)體呈現(xiàn)超導(dǎo)狀態(tài)。
向上述3種低電阻導(dǎo)體中通500A的電流測(cè)定其電阻時(shí)，其結(jié)果分別為1.25×10-6Ω、0.76×10-6Ω、0.72×10-6Ω，表觀電阻率分別為3.0×10-12Ωm、2.8×10-12Ωm、2.7×10-12Ωm，與銅在液態(tài)氮溫度(77K)下的電阻率(2.5×10-9Ωm)相比，大約降低了1000倍。
(實(shí)施例7)在厚度0.5mm的MgO基板上形成厚度1μm的YBa2Cu3O7-x鍍膜，然后作為保護(hù)膜，通過銀飛濺形成厚度約5μm的鍍膜。此時(shí)，YBa2Cu3O7-x的c軸與基板的法線平行。將該薄膜材料加工成寬度2.0mm、長度40mm，制作棒狀材料。將這些棒狀材料如圖1所示基板成為外側(cè)地，利用銀膏狀物與銀鍍膜表面進(jìn)行連接，制作具有如圖15(a)所示的橫截面的大約長1m的低電阻導(dǎo)體。
將該低電阻導(dǎo)體在大約1.3×102Pa的減壓下，在約900℃下加熱1小時(shí)，使得銀膏狀物的銀粒子與棒狀材料表面的銀鍍膜燒結(jié)。這時(shí)銀層的厚度合計(jì)約為20μm。
然后，用時(shí)6小時(shí)從室溫升溫至600℃，保溫1小時(shí)后，用時(shí)2小時(shí)降溫至450℃，再后用時(shí)60小時(shí)降溫至380℃，用時(shí)12小時(shí)冷卻至室溫，進(jìn)行氧氣退火處理。
在根據(jù)各種連接方法制作的導(dǎo)體上，安裝電流導(dǎo)入端子及電壓端子后，浸入到液態(tài)氮中，使超導(dǎo)體呈現(xiàn)超導(dǎo)狀態(tài)。
在上述低電阻導(dǎo)體通10A的電流測(cè)定其電阻時(shí)，其結(jié)果為1.25×10-6Ω，表觀電阻率為3.0×10-12Ωm，與銅在液態(tài)氮溫度(77K)下的電阻率(2.5×10-9Ωm)相比，大約降低了1000倍。
(實(shí)施例8)將Y2O3、BaO2、CuO的各原料粉末根據(jù)各金屬元素的摩爾比{(Y∶Ba∶Cu)＝(13∶17∶24)}進(jìn)行混合，然后在該混合粉末中加入0.5％質(zhì)量的Pt，制作混合原料粉末。將該原料粉末在900℃下、氧氣流中過煅燒，再將煅燒的粉末用橡膠壓制機(jī)，在2噸/cm2的壓力下壓制成型為直徑55mm、厚度20mm的圓盤狀成形體。
將其在大氣中用時(shí)8小時(shí)升溫至1150℃，保溫1小時(shí)。然后，用Sm系的晶種，在1040℃下使盤面法線與c軸幾乎一致那樣配置晶種。然后，用時(shí)30分鐘降溫至1005℃，進(jìn)一步用時(shí)220小時(shí)緩慢冷卻至970℃，進(jìn)行晶體生長。接著用時(shí)20小時(shí)冷卻至室溫，將得到的材料切割為厚度1.0mm，制作30mm×30mm×1mm的板狀材料。
這樣得到的材料，具有單晶體狀的YBa2Cu3O7-x中相微細(xì)分散有1μm以下左右的Y2BaCuO5的組織。YBa2Cu3O7-x相的c軸與板的法線(垂直于30mm×30mm的平面)方向?qū)?yīng)。
這些板狀材料的表面上，通過銀飛濺形成大約2μm的保護(hù)膜后，在氧氣流中進(jìn)行退火處理。退火處理是用時(shí)6小時(shí)從室溫升溫至600℃，保溫1小時(shí)后，用時(shí)進(jìn)行2小時(shí)降溫至450℃，接著用時(shí)60小時(shí)降溫至380℃，然后用時(shí)進(jìn)行12小時(shí)冷卻至室溫。
將這些板狀材料如圖5所示配置，用含銀的焊錫電連接，制造大約500mm×500mm×2mm的板狀低電阻導(dǎo)體。此時(shí)，普通的錫焊金屬層的厚度為100μm，通過邊加壓邊使焊錫固化，可以使金屬層的厚度減少到50μm。然后，在根據(jù)各種連接方法制作的低電阻導(dǎo)體的相對(duì)邊的內(nèi)外安裝電流導(dǎo)入端子及電壓端子，之后浸入液態(tài)氮中，使超導(dǎo)體呈超導(dǎo)狀態(tài)。
向上述得到的低電阻導(dǎo)體通電流測(cè)定其電阻時(shí)，其結(jié)果為表觀電阻率為3.2×10-11Ωm，與銅在液態(tài)氮溫度(77K)下的電阻率(2.5×10-9Ωm)相比，大約降低了100倍。
(實(shí)施例9)只將原料粉末由Y2O3改為Dy2O3，利用與實(shí)施例7所述同樣的方法，制作Dy系的塊狀材料。將其切割加工為厚度0.6mm后，加工如圖7(a)中所示的邊長為25mm的六邊形板狀材料。將這些板狀材料的表面利用銀飛濺形成了大約2μm的銀保護(hù)膜。這時(shí)，連接是通過在涂覆銀膏狀物后，將該板狀導(dǎo)體在大約1.3×102Pa的減壓下、900℃下加熱1小時(shí)，使得銀膏狀物中的銀粒子與棒狀材料表面的銀鍍膜燒結(jié)。這時(shí)銀層的厚度合計(jì)約為25μm。
然后，用時(shí)6小時(shí)從室溫升溫至600℃，保溫1小時(shí)后，用時(shí)2小時(shí)降溫至450℃，再后用時(shí)60小時(shí)降溫至380℃，用時(shí)12小時(shí)冷卻至室溫，進(jìn)行氧氣退火處理。
向上述制成的板狀低電阻導(dǎo)體中通電測(cè)定其電阻時(shí)，其結(jié)果，表觀電阻率為2.8×10-11Ωm，與銅在液態(tài)氮溫度(77K)下的電阻率(2.5×10-9Ωm)相比，大約降低了100倍。
(實(shí)施例10)向?qū)嵤├?的原料粉末中進(jìn)一步加入15％質(zhì)量的銀粉，根據(jù)實(shí)施例1中所述同樣的方法，制作添加了銀粉的Y系塊狀材料。切割為厚度3.0后，加工成如圖9(a)所示的外徑50mm、內(nèi)徑40mm的圓環(huán)的1/3的形狀。
在這些板狀材料的表面上通過銀飛濺的方法形成厚度大約為2μm的銀保護(hù)膜。將這些材料如圖9(b)所示配置，制作如圖9(c)所示的大約高60mm的環(huán)狀導(dǎo)體。這時(shí)，連接是是通過在涂覆銀漿后，將該板狀導(dǎo)體在大約1.3×102Pa的減壓、900℃下加熱1小時(shí)，使得銀膏狀物中的銀粒子與棒狀材料表面的銀鍍膜燒結(jié)。這時(shí)銀層的厚度合計(jì)約為25μm。
然后，用時(shí)6小時(shí)從室溫升溫至600℃，保溫1小時(shí)后，用時(shí)2小時(shí)降溫至450℃，再后用時(shí)60小時(shí)降溫至380℃，用時(shí)12小時(shí)冷卻至室溫，進(jìn)行氧氣退火處理。
在所得到的環(huán)狀導(dǎo)體內(nèi)的中央部分配置霍爾元件，冷卻到在液態(tài)氮溫度(77K)下后，從外部施加峰值0.4T、0.1Hz的交流磁場(chǎng)。磁場(chǎng)的施加方向?qū)?yīng)于環(huán)的軸線方向。此時(shí)環(huán)中央的磁場(chǎng)在0.001T以下，環(huán)內(nèi)的磁場(chǎng)非常好的被屏蔽。
(實(shí)施例11)將實(shí)施例7的原料粉末中的Y2O3改為Gd2O3，然后加入15％質(zhì)量的銀粉，根據(jù)實(shí)施例1中所述同樣的方法，制作圓盤狀成形體。
將其在含0.1原子％氧的氮?dú)鈿夥罩杏脮r(shí)8小時(shí)升溫至1150℃，保溫1小時(shí)。然后，用Sm系的晶種，在1040℃下使盤面法線與c軸幾乎一致那樣配置晶種。然后，用時(shí)30分鐘降溫到1005℃，進(jìn)一步用時(shí)220小時(shí)緩慢冷卻到970℃，進(jìn)行晶體生長。接著用時(shí)20小時(shí)的冷卻到室溫，將所得的添加了銀的Gd系材料切割為厚度1.0mm，制作30mm×20mm×2mm的板狀材料。
這樣所得的材料，具有單晶體狀的GdBa2Cu3O7-x相中微細(xì)分散有1μm以下左右的Y2BaCuO5相的組織。GdBa2Cu3O7-x相的c軸與板的法線(垂直于30mm×30mm的平面)方向?qū)?yīng)。
這些板狀材料的表面上，將銀飛濺形成大約2μm的保護(hù)膜后，將這些板狀材料如圖10(a)所示配置，用銀膏狀物連接，制造大約200mm×150mm×100mm的塊狀低電阻導(dǎo)體。
將該塊狀導(dǎo)體在大約1.3×102Pa的減壓、900℃加熱1小時(shí)，使得銀膏狀物的銀粒子與棒狀材料表面的銀鍍膜燒結(jié)。這時(shí)銀層的厚度合計(jì)約為25μm。
然后，用時(shí)6小時(shí)從室溫升溫至600℃，保溫1小時(shí)后，用時(shí)2小時(shí)降溫至450℃，再后用時(shí)60小時(shí)降溫至380℃，用時(shí)12小時(shí)冷卻至室溫，進(jìn)行氧氣退火處理。
上述制成的板狀低電阻導(dǎo)體浸入液態(tài)氮中，測(cè)定其縱長方向(塊狀導(dǎo)體的200的方向)的電阻時(shí)，表觀電阻率為3.8×10-11Ωm，與銅在液態(tài)氮溫度(77K)中的電阻率(2.5×10-9Ωm)相比，顯示出了充分低的電阻率。
(實(shí)施例12)Y2O3、BaO2、CuO的各原料粉末根據(jù)各金屬元素的摩爾比{(Y∶Ba∶Cu)＝(13∶17∶24)}進(jìn)行混合，然后在該混合粉末中加入0.5％質(zhì)量的Pt，制作混合原料粉末。將該原料粉末在900℃下氧氣流中煅燒，再將煅燒的粉末用橡膠壓制機(jī)，在2噸/cm2的壓力下壓制成型為直徑55mm、厚度20mm的圓盤狀成形體。
將其在大氣中用時(shí)8小時(shí)升溫至1150℃，保溫1小時(shí)。然后，用Sm系的晶種，在1040℃下使盤面法線與c軸幾乎一致那樣配置晶種。然后，用時(shí)30分鐘降溫至1005℃，用時(shí)220小時(shí)緩慢冷卻至970℃，進(jìn)行晶體生長。接著用時(shí)20小時(shí)冷卻至室溫，將得到的材料切割為厚度1.0mm，制作30mm×2mm×1mm的棒狀塊狀超導(dǎo)材料及25mm×8mm×1mm的板狀塊狀超導(dǎo)材料。
這樣得到的材料，具有單晶體狀的YBa2Cu3O7-x相中微細(xì)分散有1μm以下左右的Y2BaCuO5相的組織。YBa2Cu3O7-x相的c軸與棒表面的平面法線及板的法線方向?qū)?yīng)。
這些板狀材料的表面上，通過銀飛濺形成大約2μm的保護(hù)膜后，在氧氣中進(jìn)行退火處理。退火處理是用時(shí)6小時(shí)從室溫升溫至600℃，保溫1小時(shí)后，用時(shí)2小時(shí)降溫至450℃，接著用時(shí)60小時(shí)降溫至380℃，然后用時(shí)12小時(shí)冷卻至室溫。
將這些板狀材料如圖21(a)、(b)及(c)中所示配置，用含銀的焊錫與150mm×8mm×5mm大小的銅常規(guī)導(dǎo)體電連接，制造低電阻復(fù)合導(dǎo)體。此時(shí)，普通的錫焊金屬層的厚度為100μm，通過邊加壓邊使焊錫固化，可以使金屬層的厚度減少到50μm。
然后，在根據(jù)各種連接方法制作的低電阻復(fù)合導(dǎo)體上安裝電流導(dǎo)入端子及電壓端子，之后浸入液態(tài)氮中，使超導(dǎo)體呈超導(dǎo)狀態(tài)。
上述低電阻導(dǎo)體中通電測(cè)定其在液態(tài)氮溫度(77K)下的電阻，計(jì)算表觀電阻率時(shí)，分別為1.2×10-9Ωm、1.0×10-9Ωm、0.56×10-9Ωm，與僅為銅常規(guī)導(dǎo)體時(shí)的電阻率2.5×10-9Ωm相比，顯示出了非常小的數(shù)值。
(實(shí)施例13)將原料粉末由Y2O3改為Dy2O3，利用與實(shí)施例11所述同樣的方法，制作Dy系的塊狀材料。將其切割加工為厚度0.6mm后，加工30mm×2.5mm×0.6mm的棒狀材料。這樣得到的材料，具有單晶體狀的DyBa2Cu3O7-x相中微細(xì)分散有1μm以下左右的Dy2BaCuO5相的組織。再有，DyBa2Cu3O7-x相的c軸與棒表面的平面法線及板的法線方向?qū)?yīng)。
這些板狀材料的表面上，通過銀飛濺形成大約2μm的保護(hù)膜后，如圖22中記載的用銀膏狀物與150mm×7mm×5mm銀的常規(guī)導(dǎo)體相對(duì)的兩面電連接，然后在大約1.3×102Pa的減壓、900℃下加熱1小時(shí)，使得銀膏狀物中的銀粒子與棒狀材料表面的銀鍍膜及常導(dǎo)銀導(dǎo)體燒結(jié)。再后，用時(shí)6小時(shí)從室溫升溫至600℃，保溫1小時(shí)后，用時(shí)2小時(shí)降溫至450℃，再后用時(shí)60小時(shí)降溫至380℃，用時(shí)12小時(shí)冷卻至室溫，進(jìn)行氧氣退火處理，制作低電阻復(fù)合導(dǎo)體。
將述制成的各低電阻復(fù)合導(dǎo)體浸入液態(tài)氮中，測(cè)定其在77K下的電阻，計(jì)算表觀電阻率時(shí)，為0.6×10-9Ωm，與僅為銀常規(guī)導(dǎo)體時(shí)的電阻率為2.6×10-9Ωm相比，顯示出了充分低的數(shù)值。
(實(shí)施例14)除加入15％質(zhì)量的銀粉，再將Y2O3改為Gd2O3之外，根據(jù)實(shí)施例11中所述同樣的方法，制作圓盤狀成形體。
在含0.1原子％氧元素的氮?dú)鈿夥罩杏脮r(shí)8小時(shí)升溫至1150℃，保溫1小時(shí)。然后，用Sm系的晶種，在1040℃盤面法線與c軸幾乎一致那樣配置晶種。用時(shí)30分鐘降溫到1005℃，用時(shí)220小時(shí)緩慢冷卻至970℃，進(jìn)行晶體生長。接著用時(shí)20小時(shí)冷卻至室溫。
將所得的添加了銀的Gd系材料切割為厚度1.0mm，制作30mm×2.5mm×1.5mm的棒狀材料。
這樣所得的材料，具有單晶體狀的GdBa2Cu3O7-x相中微細(xì)分散有1μm以下左右的Gd2BaCuO5相的組織。GdBa2Cu3O7-x相的c軸與棒最寬的平面的法線方向?qū)?yīng)。
這些板狀材料的表面上，通過銀飛濺形成大約2μm的保護(hù)膜后，用時(shí)6小時(shí)從室溫升溫至600℃，保溫1小時(shí)后，用時(shí)2小時(shí)降溫至450℃，再后用時(shí)60小時(shí)降溫至380℃，用時(shí)12小時(shí)冷卻至室溫，進(jìn)行氧氣退火處理。
接著如圖23所示，用焊錫將以2塊厚度2mm的不銹鋼板22強(qiáng)化的常導(dǎo)銅導(dǎo)體與超導(dǎo)體連接，制造低電阻復(fù)合導(dǎo)體。
上述完成的低電阻導(dǎo)體在液態(tài)氮中冷卻，測(cè)定其在液態(tài)氮溫度(77K)下的電阻，計(jì)算表觀電阻率時(shí)，為0.59×10-9Ωm，與僅為銅常規(guī)導(dǎo)體時(shí)的電阻率為2.5×10-9Ωm相比，顯示出了充分低的數(shù)值。
(實(shí)施例15)將實(shí)施例12中制作的低電阻復(fù)合導(dǎo)體作為2根電線，安裝在已有的直冷式超導(dǎo)磁體的電流導(dǎo)線上。安裝的場(chǎng)所是已有的Bi系電線的低溫一端，取下已有銅制的導(dǎo)線的一部分后，進(jìn)行安裝。
為產(chǎn)生10T的磁場(chǎng)，連續(xù)通70安培的電流，比較因有無低電阻導(dǎo)體超導(dǎo)磁體的到達(dá)冷卻溫度。未插入低電阻復(fù)合導(dǎo)體的狀態(tài)中，到達(dá)溫度為4.5k，與此相對(duì)插入低電阻導(dǎo)體時(shí)到達(dá)4.1k。
從這一結(jié)果可以看出，上述低電阻復(fù)合導(dǎo)體具有電流導(dǎo)線的功能，可以提高直冷式磁體的性能。
綜上所述，本發(fā)明提供一種實(shí)質(zhì)上比銅的電阻率小的低電阻導(dǎo)體及其制造方法和使用其的各種電氣設(shè)備，其工業(yè)效果極大。
權(quán)利要求
1.一種使用超導(dǎo)體的低電阻導(dǎo)體，該導(dǎo)體為常規(guī)導(dǎo)電連接多個(gè)超導(dǎo)體形成的導(dǎo)體，其特征在于，在該超導(dǎo)體的超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度以下該導(dǎo)體的表觀電阻率比該超導(dǎo)體轉(zhuǎn)變溫度下的銅的電阻率低。
2.如權(quán)利要求1中所述的使用超導(dǎo)體的低電阻導(dǎo)體，其中，上述導(dǎo)體是通過將多個(gè)超導(dǎo)體2維常規(guī)導(dǎo)電連接而成的線狀及/或棒狀導(dǎo)體。
3.如權(quán)利要求1中所述的使用超導(dǎo)體的低電阻導(dǎo)體，其中，上述導(dǎo)體是通過將多個(gè)超導(dǎo)體3維常規(guī)導(dǎo)電連接而成的板狀及/或塊狀導(dǎo)體。
4.一種使用超導(dǎo)體的低電阻導(dǎo)體，該導(dǎo)體為常規(guī)導(dǎo)電連接多個(gè)超導(dǎo)體而成的低電阻導(dǎo)體，其特征在于，在77k的溫度下的該導(dǎo)體的表觀電阻率比銅在77k的溫度下的電阻率低。
5.如權(quán)利要求4中所述的使用超導(dǎo)體的低電阻導(dǎo)體，其中，上述導(dǎo)體是通過將多個(gè)超導(dǎo)體2維常規(guī)導(dǎo)電連接而成的線狀及/或棒狀導(dǎo)體。
6.如權(quán)利要求4中所述的使用超導(dǎo)體的低電阻導(dǎo)體，其中，上述導(dǎo)體是通過將多個(gè)超導(dǎo)體3維常規(guī)導(dǎo)電連接而成的板狀及/或塊狀導(dǎo)體。
7.如權(quán)利要求1～6中任意一項(xiàng)所述的使用超導(dǎo)體的低電阻導(dǎo)體，其中，上述多個(gè)超導(dǎo)體的一部分或全部為塊狀超導(dǎo)體。
8.如權(quán)利要求7中所記載的使用超導(dǎo)體的低電阻導(dǎo)體，其中，上述多個(gè)塊狀超導(dǎo)體的一部分或全部具有棒狀或板狀的形狀。
9.如權(quán)利要求7或8中所述的使用超導(dǎo)體的低電阻導(dǎo)體，其中，上述多個(gè)塊狀超導(dǎo)體的一部分為彎曲或折曲的棒狀或板狀。
10.如權(quán)利要求7～9中任意一項(xiàng)所述的使用超導(dǎo)體的低電阻導(dǎo)體，其中，上述超導(dǎo)體的一部分或全部為REBa2Cu3O7-x系超導(dǎo)體(其中，RE是包含Y的稀土元素的一種或其組合)。
11.如權(quán)利要求10中所述的使用超導(dǎo)體的低電阻導(dǎo)體，其中，上述塊狀超導(dǎo)體的縱向在超導(dǎo)體的結(jié)晶學(xué)的方位上與c軸垂直。
12.如權(quán)利要求1～6中任意一項(xiàng)所述的使用超導(dǎo)體的低電阻導(dǎo)體，上述多個(gè)超導(dǎo)體的常規(guī)導(dǎo)電連接的一部分或全部是，相鄰超導(dǎo)體的縱向上大致垂直的面之間或大致平行的面之間結(jié)合而成。
13.如權(quán)利要求12中所述的使用超導(dǎo)體的低電阻導(dǎo)體，其中，覆蓋上述超導(dǎo)體的縱向上的常傳導(dǎo)接續(xù)部分地配置多層超導(dǎo)體。
14.如權(quán)利要求12或13中所述的使用超導(dǎo)體的低電阻導(dǎo)體，其中，上述常導(dǎo)接續(xù)的一部分或全部為通過金屬接合相鄰的超導(dǎo)體。
15.如權(quán)利要求14中所述的使用超導(dǎo)體的低電阻導(dǎo)體，其中，上述金屬為銅、銅合金、銀、銀合金、金、金合金、鋁及鋁合金的1種或1種以上。
16.如權(quán)利要求14或15中所述的使用超導(dǎo)體的低電阻導(dǎo)體，其中，上述金屬的厚度為100μm或以下。
17.如權(quán)利要求1～16中任意一項(xiàng)所述的使用超導(dǎo)體的低電阻導(dǎo)體，其中，上述超導(dǎo)體的縱向的一部分或全部為通電方向。
18.如權(quán)利要求1～17中任意一項(xiàng)所述的使用超導(dǎo)體的低電阻導(dǎo)體，其中，上述超導(dǎo)體之間距離為10mm或以下。
19.一種低電阻導(dǎo)體的制造方法，其特征在于，使常導(dǎo)體介于其間地配置多個(gè)超導(dǎo)體，根據(jù)需要進(jìn)行加壓、連接處理。
20.如權(quán)利要求19中所述的低電阻導(dǎo)體制造方法，其中，使用焊錫連接上述超導(dǎo)體。
21.一種低電阻導(dǎo)體的制造方法，其特征在于，使常導(dǎo)體介于其間地配置多個(gè)超導(dǎo)體，根據(jù)需要加壓后，在減壓氣氛或真空中進(jìn)行熱處理。
22.如權(quán)利要求19或21中所述的低電阻導(dǎo)體制造方法，其中，將上述超導(dǎo)體用銅、銅合金、銀、銀合金、金、金合金、鋁及鋁合金的膏狀物或薄片連接后，進(jìn)行熱處理。
23.如權(quán)利要求19～22中任意一項(xiàng)所述的低電阻導(dǎo)體制造方法，其中，在上述超導(dǎo)體表面形成銅、銅合金、銀、銀合金、金、金合金、鋁及鋁合金的覆蓋層。
24.一種通電用部件或電線，其特征在于，至少一部分上配設(shè)如權(quán)利要求1～18中任意一項(xiàng)記載的使用超導(dǎo)體的低電阻導(dǎo)體。
25.如權(quán)利要求24中所述的通電用部件或電線，其中，上述低電阻導(dǎo)體兩端部連接由銅、鋁、金、銀或其合金所構(gòu)成的電極。
26.一種供電用電纜，其特征在于，至少一部分上配設(shè)如權(quán)利要求24或25中所述的通電用部件或電線。
27.一種供電用電纜，其特征在于，在2層或以上的多層管的一個(gè)空間中心配設(shè)如權(quán)利要求24或25中所述的通電用部件或電線，在其周圍設(shè)置流動(dòng)冷卻介質(zhì)的空間的同時(shí)，在外周側(cè)設(shè)置隔熱層。
28.如權(quán)利要求26中所述的供電用電纜，其中，將與上述通電用部件或電線連接的電極之間電連接，同時(shí)將該連接電極部分用真空隔熱層覆蓋。
29.一種線圈，其特征在于，該線圈是將如權(quán)利要求1～18中任意一項(xiàng)所述的使用超導(dǎo)體的低電阻導(dǎo)體卷繞而形成的。
30.如權(quán)利要求29中所述的線圈，其中，與上述卷繞的低電阻導(dǎo)體的通電方向垂直的面的橫截面面積，內(nèi)周部分較外周部分大。
31.如權(quán)利要求29中所述的線圈，其中，上述卷繞的低電阻導(dǎo)體的超電位體，是由具有不同的稀土組合的超導(dǎo)體組合而成的。
32.如權(quán)利要求29～31中任意一項(xiàng)所述的線圈，其特征在于，將上述卷繞的低電阻導(dǎo)體的間隙作為冷卻介質(zhì)通路。
33.如權(quán)利要求29～32中任意一項(xiàng)所述的線圈，其中，將上述卷繞的低電阻導(dǎo)體，用樹脂和/或纖維強(qiáng)化塑料進(jìn)行增強(qiáng)。
34.一種磁場(chǎng)發(fā)生裝置，其特征在于，使用如權(quán)利要求29～33中任意一項(xiàng)所述的線圈。
35.一種變壓器，其特征在于，至少二次側(cè)使用如權(quán)利要求29～33中任意一項(xiàng)所述的線圈。
36.一種交流電源，其特征在于，至少二次側(cè)使用如權(quán)利要求29～33中任意一項(xiàng)所述的線圈。
37.一種使用超導(dǎo)體的低電阻復(fù)合導(dǎo)體，該低電阻復(fù)合導(dǎo)體為在常規(guī)導(dǎo)體表面的一部分或全部上連接至少1個(gè)超導(dǎo)體而成的復(fù)合超導(dǎo)體，其特征在于，該復(fù)合導(dǎo)體在該超導(dǎo)體的超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度以下的表觀電阻率比同一條件下銅的電阻率低。
38.一種低電阻復(fù)合導(dǎo)體，該低電阻復(fù)合導(dǎo)體是在常規(guī)導(dǎo)體表面的一部分或全部上至少連接1個(gè)超導(dǎo)體而成的復(fù)合超導(dǎo)體，其特征在于，該復(fù)合導(dǎo)體在77K溫度以下的表觀電阻率比同一條件下銅的電阻率低。
39.如權(quán)利要求37或38中所述的使用超導(dǎo)體的低電阻復(fù)合導(dǎo)體，其中，上述常規(guī)導(dǎo)體為金屬。
40.如權(quán)利要求39中所述的使用超導(dǎo)體的低電阻復(fù)合導(dǎo)體，其中，上述金屬為銅、銅合金、銀、銀合金、金、金合金、鋁及鋁合金的1種或1種以上。
41.如權(quán)利要求37或38中所述的使用超導(dǎo)體的低電阻復(fù)合導(dǎo)體，其中，上述低電阻復(fù)合導(dǎo)體的超導(dǎo)體的一部分或全部為塊狀超導(dǎo)體。
42.如權(quán)利要求41中所述的使用超導(dǎo)體的低電阻復(fù)合導(dǎo)體，其中，上述塊狀超導(dǎo)體的一部分或全部為REBa2Cu3O7-x系超導(dǎo)體(其中，RE是包含Y的稀土元素的一種或其組合)。
43.如權(quán)利要求42中所述的使用超導(dǎo)體的低電阻復(fù)合導(dǎo)體，其中，上述塊狀超導(dǎo)體的一部分或全部的縱向在超導(dǎo)體的結(jié)晶學(xué)的方位上與c軸垂直。
44.如權(quán)利要求37-43中任意一項(xiàng)所述的使用超導(dǎo)體的低電阻復(fù)合導(dǎo)體，其中，上述低電阻復(fù)合導(dǎo)體的常規(guī)導(dǎo)體或超導(dǎo)體的至少一方為棒狀或板狀。
45.如權(quán)利要求37或38中所述的使用超導(dǎo)體的低電阻復(fù)合導(dǎo)體，其中，上述連接的一部分或全部為常規(guī)導(dǎo)電連接。
46.如權(quán)利要求45中所述的使用超導(dǎo)體的低電阻復(fù)合導(dǎo)體，其中，上述超導(dǎo)體或常規(guī)導(dǎo)體的至少一方的一部分或全部具有平面，在該平面內(nèi)超導(dǎo)體及常規(guī)導(dǎo)體常規(guī)導(dǎo)電連接。
47.如權(quán)利要求45或46中所述的使用超導(dǎo)體的低電阻復(fù)合導(dǎo)體，其中，上述常規(guī)導(dǎo)電連接的一部分或全部為，使用與上述常規(guī)導(dǎo)體同類或不同的常規(guī)導(dǎo)體。
48.如權(quán)利要求45～47中任意一項(xiàng)所述的使用超導(dǎo)體的低電阻復(fù)合導(dǎo)體，其中，上述常規(guī)導(dǎo)電連接的一部分或全部為介在有金屬。
49.如權(quán)利要求48中所述的使用超導(dǎo)體的低電阻復(fù)合導(dǎo)體，其中，上述金屬為銅、銅合金、銀、銀合金、金、金合金、鋁及鋁合金的1種或1種以上。
50.如權(quán)利要求45～49中任意一項(xiàng)所述的使用超導(dǎo)體的低電阻復(fù)合導(dǎo)體，其中，上述連接部的厚度為100μm或以下。
51.如權(quán)利要求37～50中任意一項(xiàng)所述的使用超導(dǎo)體的低電阻復(fù)合導(dǎo)體，其中，上述超導(dǎo)體的縱向的一部分或全部為通電方向。
52.一種低電阻復(fù)合導(dǎo)體的制造方法，其特征在于，常規(guī)導(dǎo)體表面的一部分或全部上通過將常規(guī)導(dǎo)體介在其間地配置超導(dǎo)體，根據(jù)需要加壓后，進(jìn)行連接處理。
53.如權(quán)利要求52中所述的低電阻復(fù)合導(dǎo)體的制造方法，其中，上述常規(guī)導(dǎo)體為焊錫。
54.一種低電阻復(fù)合導(dǎo)體的制造方法，其特征在于，在常規(guī)導(dǎo)體表面的一部分或全部上通過將常規(guī)導(dǎo)體介在其間地配置超導(dǎo)體，根據(jù)需要加壓后，在減壓氣氛或真空中進(jìn)行熱處理。
55.如權(quán)利要求52或54中所述的低電阻復(fù)合導(dǎo)體的制造方法，其中，上述常規(guī)導(dǎo)體為銅、銅合金、銀、銀合金、金、金合金、鋁及鋁合金的膏狀物或薄片。
56.如權(quán)利要求52～55中任意一項(xiàng)所述的低電阻復(fù)合導(dǎo)體的制造方法，其中，在上述超導(dǎo)體表面上形成有銅、銅合金、銀、銀合金、金、金合金、鋁及鋁合金的一種或一種以上的覆蓋層。
57.一種通電通用部件或電線，其特征在于，至少一部分地配設(shè)37～50中任意一項(xiàng)所述的低電阻復(fù)合導(dǎo)體。
58.一種超導(dǎo)變壓器或磁場(chǎng)發(fā)生裝置，其特征在于，具有如權(quán)利要求57中所述的通電用部件或電線。
全文摘要
本發(fā)明提供一種由多個(gè)超導(dǎo)體常傳導(dǎo)連接而成，且由超導(dǎo)體及常規(guī)導(dǎo)體構(gòu)成的導(dǎo)體，其中上述導(dǎo)體使用了在該超導(dǎo)體的超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度以下，該導(dǎo)體的表觀電阻率比該超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度下銅的電阻率低的超導(dǎo)體。
文檔編號(hào)H01L39/02GK1455934SQ02800107
公開日2003年11月12日 申請(qǐng)日期2002年1月16日 優(yōu)先權(quán)日2001年1月16日
發(fā)明者森田充 申請(qǐng)人:新日本制鐵株式會(huì)社