JPH01102811A - 超電導電線 - Google Patents
超電導電線Info
- Publication number
- JPH01102811A JPH01102811A JP62259667A JP25966787A JPH01102811A JP H01102811 A JPH01102811 A JP H01102811A JP 62259667 A JP62259667 A JP 62259667A JP 25966787 A JP25966787 A JP 25966787A JP H01102811 A JPH01102811 A JP H01102811A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- wire
- core wire
- superconducting
- sheath
- thermal expansion
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- 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
Landscapes
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
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。
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〕
本発明は超電導材を用いた電線に係り、特に送電用に好
適な超電導電線に関する。
適な超電導電線に関する。
従来の超電導電線はニオブ系金属超電導材を用いたもの
が主であるが、近年になって酸化物超電導材などセラミ
ック系材料の利用法が研究され始めた。セラミック系超
電導材は金属超電導材と異なり延伸性に乏しい粒状体と
なることが多く、単体での線材化・テープ化は容易でな
いが、既に若干の実験例が報告されている。たとえば、
アプライド・フィツクス・レター第５１巻・第３号（１
９８７年７月２０日号）の第２０３頁から第２０４頁（
Ａｐｐｌ、 Ｐｈｙｓ、 Ｌｅｔｔ、 ５１ （３）
、 ２０ Ｊｕｌｙ１９８７、ｐｐ、２０３〜２０４）
に記されたように鎖管内にＢ ａ ＠ Ｙ Ｃｕ ＠
Ｏ？材を充填して熱処理したもの、あるいは日本金属学
会会報第２６巻・第８号（１９８７）第８１８頁から第
８１９頁に記されたように、Ｙｂ−Ｂａ−Ｃｕ系複合酸
化物の溶融液を回転冷却円筒に流下急冷してＹｂ、 Ｂ
ａ、Ｃｕ５Ｏ，，８のアモルファス・テープを製作する
方法などが知られている。また圧力の影響について考察
した文献としては、エレクトニク・セラミクス１９８７
年１月号第１９頁から第２５頁および同誌１９８５年１
１月号第３０頁から第３４頁があり、前者においては実
効熱膨張率の大きい結晶方位が圧力方向に、率の小さい
結晶方位が圧力と垂直の方向に配回される旨の推論を述
べている。後者は形状異方性と角田成形のマクロな異方
性関係を記している。
が主であるが、近年になって酸化物超電導材などセラミ
ック系材料の利用法が研究され始めた。セラミック系超
電導材は金属超電導材と異なり延伸性に乏しい粒状体と
なることが多く、単体での線材化・テープ化は容易でな
いが、既に若干の実験例が報告されている。たとえば、
アプライド・フィツクス・レター第５１巻・第３号（１
９８７年７月２０日号）の第２０３頁から第２０４頁（
Ａｐｐｌ、 Ｐｈｙｓ、 Ｌｅｔｔ、 ５１ （３）
、 ２０ Ｊｕｌｙ１９８７、ｐｐ、２０３〜２０４）
に記されたように鎖管内にＢ ａ ＠ Ｙ Ｃｕ ＠
Ｏ？材を充填して熱処理したもの、あるいは日本金属学
会会報第２６巻・第８号（１９８７）第８１８頁から第
８１９頁に記されたように、Ｙｂ−Ｂａ−Ｃｕ系複合酸
化物の溶融液を回転冷却円筒に流下急冷してＹｂ、 Ｂ
ａ、Ｃｕ５Ｏ，，８のアモルファス・テープを製作する
方法などが知られている。また圧力の影響について考察
した文献としては、エレクトニク・セラミクス１９８７
年１月号第１９頁から第２５頁および同誌１９８５年１
１月号第３０頁から第３４頁があり、前者においては実
効熱膨張率の大きい結晶方位が圧力方向に、率の小さい
結晶方位が圧力と垂直の方向に配回される旨の推論を述
べている。後者は形状異方性と角田成形のマクロな異方
性関係を記している。
上記従来技術のうち、銀管内に酸化物超電導材を充填す
る技術は長尺電線の製造に好適とは言い難く、またアモ
ルファス・テープ化する技術は酸化物超電導材の種類と
製作条件の組み合わせを決定することが難しい外に、機
械的強度および電磁気的不安定性に対する不安が残され
ている。
る技術は長尺電線の製造に好適とは言い難く、またアモ
ルファス・テープ化する技術は酸化物超電導材の種類と
製作条件の組み合わせを決定することが難しい外に、機
械的強度および電磁気的不安定性に対する不安が残され
ている。
本発明の目的は、第１Ｋ延伸性に乏しい超電導材を緻密
な縁材に形成して特性を向上させ、第２に安定用シャン
ト材を超電導材に密接させ、第３に送電線として必要な
引張強度を強化することである。
な縁材に形成して特性を向上させ、第２に安定用シャン
ト材を超電導材に密接させ、第３に送電線として必要な
引張強度を強化することである。
上記目的は、電線の断面構造を芯線・超電導材・外被の
３層構造とし、（１）芯線と外被の熱膨張率を適当に選
んで熱処理すること、（２）芯線または外被の一方また
は双方を安定化シャント材により形成すること、＋３１
７ｊ線または外被の一方または双方を引張強度の大きい
材料により形成することにより達成される。
３層構造とし、（１）芯線と外被の熱膨張率を適当に選
んで熱処理すること、（２）芯線または外被の一方また
は双方を安定化シャント材により形成すること、＋３１
７ｊ線または外被の一方または双方を引張強度の大きい
材料により形成することにより達成される。
本発明の作用を（１）超電導材の緻密化、（２）安定化
シャント材の形成、（３）引張強度の強化の３点に分け
て述べる。
シャント材の形成、（３）引張強度の強化の３点に分け
て述べる。
（１）いま芯線の熱膨張係数なＨｌ、基準温度における
半径をＲ１、外被の熱膨張係数をＲ７、基準温度におけ
る内面半径なＲ８、基準温度をＴ。、外被形成温度なＴ
１、熱処理温度をＴ、とすると、任意温度Ｔにおける芯
線と外被の間に形成される間隙長さＧのは、間隙が空洞
である場合に、次式０式％） で計算される。したがってＲ１讃、 、 Ｈ，＞＞Ｈ，
ならば間隙の実効熱膨張率は非常に大きくなり、高温で
外被形成すれば低温時には間隙収縮に伴なう強い圧力を
生ずる。もち論、芯線と外被の熱膨張率に関する大小関
係を反対に丁れば、低温で外被を形成することにより高
温熱処理時に間隙収縮力を生じる。この収縮圧力により
間隙に充填された超電導材は緻密構造となる。
半径をＲ１、外被の熱膨張係数をＲ７、基準温度におけ
る内面半径なＲ８、基準温度をＴ。、外被形成温度なＴ
１、熱処理温度をＴ、とすると、任意温度Ｔにおける芯
線と外被の間に形成される間隙長さＧのは、間隙が空洞
である場合に、次式０式％） で計算される。したがってＲ１讃、 、 Ｈ，＞＞Ｈ，
ならば間隙の実効熱膨張率は非常に大きくなり、高温で
外被形成すれば低温時には間隙収縮に伴なう強い圧力を
生ずる。もち論、芯線と外被の熱膨張率に関する大小関
係を反対に丁れば、低温で外被を形成することにより高
温熱処理時に間隙収縮力を生じる。この収縮圧力により
間隙に充填された超電導材は緻密構造となる。
（２）安定化シャント材はアルミニウム、銅、銀など電
気および熱の良導体を超電導体く密着させる必要がある
。電線の構造形成は、一般に超電導状態よりも高温下で
行なわれるので、芯線をシャント材として使う場合には
前記した低温時の間隙収縮力を十分に強くするか、ある
いは超電導材よりも熱膨張率の小さい芯線材を用いる必
要がある。
気および熱の良導体を超電導体く密着させる必要がある
。電線の構造形成は、一般に超電導状態よりも高温下で
行なわれるので、芯線をシャント材として使う場合には
前記した低温時の間隙収縮力を十分に強くするか、ある
いは超電導材よりも熱膨張率の小さい芯線材を用いる必
要がある。
また外被なシャント材として使う場合は、低温時の間隙
収縮力を強くするか、あるいは超電導材よりも熱膨張率
の大きい外被材な用いる必要があり、これらの条件と冷
却に必要な条件を満すならば安定化できる。
収縮力を強くするか、あるいは超電導材よりも熱膨張率
の大きい外被材な用いる必要があり、これらの条件と冷
却に必要な条件を満すならば安定化できる。
（３）引張り強度に関しては、まず芯線あるいは外被に
より破断を防ぐ程度の強度を与えるとよいが、特に重要
なことは超電導材に亀裂を生じさせないことである。こ
のためには基本的に電線の総合的熱膨張率を超電導体の
熱膨張率より大きく設定し、使用状態つまり常温および
低温においては超電導体が長手方向の圧縮力を受けて短
縮させられていることが望ましい。また当然ながら、芯
線・超電導体・外被が密着−休出していることも望まれ
る。
より破断を防ぐ程度の強度を与えるとよいが、特に重要
なことは超電導材に亀裂を生じさせないことである。こ
のためには基本的に電線の総合的熱膨張率を超電導体の
熱膨張率より大きく設定し、使用状態つまり常温および
低温においては超電導体が長手方向の圧縮力を受けて短
縮させられていることが望ましい。また当然ながら、芯
線・超電導体・外被が密着−休出していることも望まれ
る。
しかし、超電導材の亀裂は安定化シャント材により補償
可能であって、絶対に発生してはならないわけではない
。
可能であって、絶対に発生してはならないわけではない
。
以下、本発明の一実施例を第１図から第３図により説明
する。第１図は本発明に係る超電導電線の断面図であっ
て、空洞４を有する芯線３の周囲に超電導体２を形成し
、その周囲を外被１によって覆っている。第２図は本発
明の一実施例である超電導電線の外被１の細部を示す側
面図であって、外被１はラセン状に巻回された金属テー
プ１１が被覆の主要部となり、テープ側端部のテープ間
間隙に塗付した金属により溶着部１２を形成して隙間の
ない被覆を完成させている。第３図は第２図に示す超電
導電線を製造するための設備概要を示し、芯線コイル３
０より芯線３を加工設備５０に供給し、完成した電線は
電線コイル３１に巻き取られている。この際、芯線コイ
ル３０と芯線３および電線コイ／Ｌ’３１は芯線３を軸
として回転しつつ芯線３の送り出しと電線の巻き取りを
行なう。
する。第１図は本発明に係る超電導電線の断面図であっ
て、空洞４を有する芯線３の周囲に超電導体２を形成し
、その周囲を外被１によって覆っている。第２図は本発
明の一実施例である超電導電線の外被１の細部を示す側
面図であって、外被１はラセン状に巻回された金属テー
プ１１が被覆の主要部となり、テープ側端部のテープ間
間隙に塗付した金属により溶着部１２を形成して隙間の
ない被覆を完成させている。第３図は第２図に示す超電
導電線を製造するための設備概要を示し、芯線コイル３
０より芯線３を加工設備５０に供給し、完成した電線は
電線コイル３１に巻き取られている。この際、芯線コイ
ル３０と芯線３および電線コイ／Ｌ’３１は芯線３を軸
として回転しつつ芯線３の送り出しと電線の巻き取りを
行なう。
加工設備５０の内部においては、回転しつつ前記電線コ
イル３１の方向に進行する芯＠３に酸化物超電導体を形
成するだめの材料２０を付着させて高温の乾燥酸素雰囲
気を有する炉４０を送り込み、焼結処理に要する時間を
経過させた後にテープコイル１０より供給された金属テ
ープ１１を巻きつけて溶融金属１３を塗付し炉の出口を
通って電線コイル３１に巻き取る。前記材料２０として
は例えば、 ＹＢａＣｕｓＯｓ−４の粉末をグリセリン
などのノくインダと混ぜて粘土状となしたもの、あるい
は、原材料である酸化イツトリウム（Ｙ＊Ｏｓ）と炭酸
バリウム（ＢａＣＯ５）と酸化鋼（Ｃｕｂ）を粉末とし
てバインダと混ぜたもの、あるいは、オクタン酸イツト
リウムと炭酸バリウムおよびナフテン酸銅をアルコール
と混和したものなどが使用される。
イル３１の方向に進行する芯＠３に酸化物超電導体を形
成するだめの材料２０を付着させて高温の乾燥酸素雰囲
気を有する炉４０を送り込み、焼結処理に要する時間を
経過させた後にテープコイル１０より供給された金属テ
ープ１１を巻きつけて溶融金属１３を塗付し炉の出口を
通って電線コイル３１に巻き取る。前記材料２０として
は例えば、 ＹＢａＣｕｓＯｓ−４の粉末をグリセリン
などのノくインダと混ぜて粘土状となしたもの、あるい
は、原材料である酸化イツトリウム（Ｙ＊Ｏｓ）と炭酸
バリウム（ＢａＣＯ５）と酸化鋼（Ｃｕｂ）を粉末とし
てバインダと混ぜたもの、あるいは、オクタン酸イツト
リウムと炭酸バリウムおよびナフテン酸銅をアルコール
と混和したものなどが使用される。
このような実施状況において各部材に質の望ましい組み
合わせとしては、例えば、芯線３としてチタン合金管に
銀メツキを施し銀表面を酸化したもの、超電導体２とし
て使用温度７７にのＹＢａ。
合わせとしては、例えば、芯線３としてチタン合金管に
銀メツキを施し銀表面を酸化したもの、超電導体２とし
て使用温度７７にのＹＢａ。
（ＪＯｙ＋外被用金属テープ１１として銅テープに銀メ
ツキを施し銀表面を酸化したもの、溶融金属１３として
銀を用いる組み合わせが得られる。各材料の熱膨張率は
芯線用チタン合金（Ｔｉ５ＡＡ’ ２．５Ｓｎ）が約９
．５Ｘ１０’／’Ｃ，酸化物超電導体が約１０×１０’
／’Ｃ，銅が約１７Ｘ１０’／’Ｃであって、外被形成
を６００℃乃至７００℃で実施するならば結晶構造転移
温度（約５７０℃）においても若干の間隙収縮力が得ら
れ、超電導状態の低温では十分な収縮力が得られる。ま
た金属テープ１１の巻き付は温度を５００℃付近に選ぶ
ならば、金属テープ１１の基材として銅の替りにアルミ
合金（熱膨張率は５０５６Ｈ３８材で約２４Ｘ１０−’
／”Ｃ）、芯線３の基材としてチタン合金管の替りに鋼
管を用いることも可能になる。なお、芯線３．外被１の
表面に形成される酸化銀は電気伝導度が高いばかりでな
く、いわゆる不働体被膜として薄く形成できるので安定
化シャント効果を防げるものではない。
ツキを施し銀表面を酸化したもの、溶融金属１３として
銀を用いる組み合わせが得られる。各材料の熱膨張率は
芯線用チタン合金（Ｔｉ５ＡＡ’ ２．５Ｓｎ）が約９
．５Ｘ１０’／’Ｃ，酸化物超電導体が約１０×１０’
／’Ｃ，銅が約１７Ｘ１０’／’Ｃであって、外被形成
を６００℃乃至７００℃で実施するならば結晶構造転移
温度（約５７０℃）においても若干の間隙収縮力が得ら
れ、超電導状態の低温では十分な収縮力が得られる。ま
た金属テープ１１の巻き付は温度を５００℃付近に選ぶ
ならば、金属テープ１１の基材として銅の替りにアルミ
合金（熱膨張率は５０５６Ｈ３８材で約２４Ｘ１０−’
／”Ｃ）、芯線３の基材としてチタン合金管の替りに鋼
管を用いることも可能になる。なお、芯線３．外被１の
表面に形成される酸化銀は電気伝導度が高いばかりでな
く、いわゆる不働体被膜として薄く形成できるので安定
化シャント効果を防げるものではない。
本発明によれば超電導電線を構成する各種素材の熱膨張
特性を巧みに組み合わせることにより、延伸性に乏しい
超電導材料を用いて、緻密な超電導体を形成し、電磁気
的に安定で、機械的に丈夫な超電導電線を構成できる効
果がある。
特性を巧みに組み合わせることにより、延伸性に乏しい
超電導材料を用いて、緻密な超電導体を形成し、電磁気
的に安定で、機械的に丈夫な超電導電線を構成できる効
果がある。
第１図は本発明の一実施例である超電導電線の断面図、
第２図は本発明の一実施例である超電導電線の側面図、
第３図は第２図に示す超電導電線の製造法を示す概要図
である。 １・・・外被、２・・・超電導体、３・・・芯線、４・
・・芯線内部の空洞部分、１１・・・外被の主要部とな
る金属テープ、１２・・・外被のテープ間間隙を埋める
溶着部。
である。 １・・・外被、２・・・超電導体、３・・・芯線、４・
・・芯線内部の空洞部分、１１・・・外被の主要部とな
る金属テープ、１２・・・外被のテープ間間隙を埋める
溶着部。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、芯線と芯線をとり巻く超電導体と超電導体をとり巻
く外被より構成される電線であって、芯線の熱膨張率と
外被の熱膨張率が異つており、芯線外面と外被内面の材
料は少なく共一方が常電導体であることを特徴とする超
電導電線。 ２、特許請求の範囲第１項記載の超電導電線において外
被を斜め巻きの金属テープにより形成したことを特徴と
する超電導電線。 ３、特許請求の範囲第２項記載の超電導電線においてテ
ープにより形成された外被のテープ側端部を溶融密封す
るか、またはその付近に金属または金属酸化物を塗付し
、これによって外被の密封性を向上させたことを特徴と
する超電導電線。 ４、特許請求の範囲第１項記載の超電導電線において芯
線として中空の管状構造体を用いたことを特徴とする超
電導電線。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62259667A JPH01102811A (ja) | 1987-10-16 | 1987-10-16 | 超電導電線 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62259667A JPH01102811A (ja) | 1987-10-16 | 1987-10-16 | 超電導電線 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01102811A true JPH01102811A (ja) | 1989-04-20 |
Family
ID=17337226
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62259667A Pending JPH01102811A (ja) | 1987-10-16 | 1987-10-16 | 超電導電線 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01102811A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008124042A (ja) * | 2008-01-31 | 2008-05-29 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 超電導導体 |
| JP2021106079A (ja) * | 2019-12-26 | 2021-07-26 | 株式会社日立製作所 | 超伝導線材、超伝導線材の製造方法およびｍｒｉ装置 |
-
1987
- 1987-10-16 JP JP62259667A patent/JPH01102811A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008124042A (ja) * | 2008-01-31 | 2008-05-29 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 超電導導体 |
| JP2021106079A (ja) * | 2019-12-26 | 2021-07-26 | 株式会社日立製作所 | 超伝導線材、超伝導線材の製造方法およびｍｒｉ装置 |
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