JPH01102812A - 超電導線 - Google Patents
超電導線Info
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- JPH01102812A JPH01102812A JP62260554A JP26055487A JPH01102812A JP H01102812 A JPH01102812 A JP H01102812A JP 62260554 A JP62260554 A JP 62260554A JP 26055487 A JP26055487 A JP 26055487A JP H01102812 A JPH01102812 A JP H01102812A
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- wires
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- 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
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- 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〕
本発明はダイポールマグネット等に利用可能なキースト
ン角の大きい超電導線の構造に関するものである。
ン角の大きい超電導線の構造に関するものである。
高エネルギー物理研究のための粒子加速器である陽子シ
ンクロトンには陽子束に偏向を与える為のダイポールマ
グネットが使用されている。このマグネットは通常５０
〜２００ｍｍの内径を有する超電導コイルであって、横
断面が台形即ちキーストン状である平角成形撚線より構
成されている。
ンクロトンには陽子束に偏向を与える為のダイポールマ
グネットが使用されている。このマグネットは通常５０
〜２００ｍｍの内径を有する超電導コイルであって、横
断面が台形即ちキーストン状である平角成形撚線より構
成されている。
上記成形撚線の巻線の仕方としては、第３図に示した２
種類の方法が従来行なわれている。即ち（１）第１の方
法は、第３図第１象限に示す様に、成形撚線の勾配を表
すキーストン角２θ（第４図（ａ）に図示）が小さい超
電導線１ｂを数層巻線後、スペーサ２で中心角度を合わ
せ、Ｙ軸方向の磁場精度を高めようとするものである。
種類の方法が従来行なわれている。即ち（１）第１の方
法は、第３図第１象限に示す様に、成形撚線の勾配を表
すキーストン角２θ（第４図（ａ）に図示）が小さい超
電導線１ｂを数層巻線後、スペーサ２で中心角度を合わ
せ、Ｙ軸方向の磁場精度を高めようとするものである。
この場合超電導線１ｂの構造は第４図（ａ）に示す通り
であって、Ｃｕ安定化金属中にＮｂＴｉフィラメントが
埋込まれた超電導素線４を複数本撚線圧縮した後、テー
プ等の絶縁体３で被覆したものである。
であって、Ｃｕ安定化金属中にＮｂＴｉフィラメントが
埋込まれた超電導素線４を複数本撚線圧縮した後、テー
プ等の絶縁体３で被覆したものである。
（２）第２の方法は、第３図第１象限に示す様に、成形
撚線の勾配を表すキーストン角２θ（第４図（ｂ）に図
示）が大きくなる様に予めスペーサを内蔵した超電導線
１ｃを巻線したものである。この場合超電導線１ｃの構
造は第４図（ｂ）に示す通りであって、超電導素線４を
複数本撚線圧縮した後、両側からテーパー状のスペーサ
２をあて、その外側を絶縁体３で被覆したものである。
撚線の勾配を表すキーストン角２θ（第４図（ｂ）に図
示）が大きくなる様に予めスペーサを内蔵した超電導線
１ｃを巻線したものである。この場合超電導線１ｃの構
造は第４図（ｂ）に示す通りであって、超電導素線４を
複数本撚線圧縮した後、両側からテーパー状のスペーサ
２をあて、その外側を絶縁体３で被覆したものである。
〔発明が解決しようとする問題点〕 −前述の陽子シン
クロトンは近年益々大型化の傾向にあり、最近では５〜
ＩＯＴ級の高い磁界の超電導マグネットの開発が要望さ
れている。この様な傾向に対して、従来の巻線方法では
以下に詳述する様に、通電時に線材移動による摩擦熱に
よって常電導転移を起しやすく、従ってトレーニング回
数が多くて、しかも高い磁界が得られな（支障を来して
いた。
クロトンは近年益々大型化の傾向にあり、最近では５〜
ＩＯＴ級の高い磁界の超電導マグネットの開発が要望さ
れている。この様な傾向に対して、従来の巻線方法では
以下に詳述する様に、通電時に線材移動による摩擦熱に
よって常電導転移を起しやすく、従ってトレーニング回
数が多くて、しかも高い磁界が得られな（支障を来して
いた。
即ち前述の第１の方法で巻線した場合は、従来キースト
ン角を大きくとれなかった為、第３図の・ 第１象限に
示す構造に組立てた際にアーチ構造からのずれが大きく
、又数層おきにスペーサが挿入された不均質な構造にな
っている。従ってＸ、Ｙ方向の力のバランスが悪くて、
外部から充分に締め付は難い為、熱収縮等による力学的
応力により線材相互間のずれを生じやすく、又第４図（
ａ）において、超電導線１ｂには電磁力が働くが、スペ
ーサ２には電磁力が作用しない為線材のスペーサに対す
るずれを生じやすかった。更に第１の方法ではキースト
ン角を大きく取れない為に、数層おきにスペーサを挿入
してもコイル内径を余り小さくする事は出来ず、従って
Ｙ軸、Ｚ軸方向の磁場分布が余り良好でなかった。
ン角を大きくとれなかった為、第３図の・ 第１象限に
示す構造に組立てた際にアーチ構造からのずれが大きく
、又数層おきにスペーサが挿入された不均質な構造にな
っている。従ってＸ、Ｙ方向の力のバランスが悪くて、
外部から充分に締め付は難い為、熱収縮等による力学的
応力により線材相互間のずれを生じやすく、又第４図（
ａ）において、超電導線１ｂには電磁力が働くが、スペ
ーサ２には電磁力が作用しない為線材のスペーサに対す
るずれを生じやすかった。更に第１の方法ではキースト
ン角を大きく取れない為に、数層おきにスペーサを挿入
してもコイル内径を余り小さくする事は出来ず、従って
Ｙ軸、Ｚ軸方向の磁場分布が余り良好でなかった。
又前述の第２の方法で巻線した場合は、一応キーストン
角が大きくなっており、力学的応力に対してバランスが
良いアーチ構造ではあるが、第１の方法の場合と同様に
、第４図（ｂ ） −ａこおいて超電導素線４が電磁力
によりスペーサ２に対してずれを生じやすかった。更に
個々の平角撚線の両側にスペーサをあてた複雑な構造で
ある為 製造に手数がかかると共に、寸法精度等の点で
問題があった。
角が大きくなっており、力学的応力に対してバランスが
良いアーチ構造ではあるが、第１の方法の場合と同様に
、第４図（ｂ ） −ａこおいて超電導素線４が電磁力
によりスペーサ２に対してずれを生じやすかった。更に
個々の平角撚線の両側にスペーサをあてた複雑な構造で
ある為 製造に手数がかかると共に、寸法精度等の点で
問題があった。
本発明はこの様な問題点を解決する為鋭意研究の結果な
されたものであって、超電導素線複数本を撚線圧縮した
キーストン状成形撚線において、キーストン角度２θが
２ｔａｎ−１（α／Ｎ）以上であり、かつ横断面の上下
の素線間に、横断面が三角形、台形又は矩形の細線群か
らなるスペーサを内蔵する事を特徴とする超電導線であ
る。但しＮは素線本数であり、αは超電導線の種類に依
存する０、３から１．０の範囲の定数である。
されたものであって、超電導素線複数本を撚線圧縮した
キーストン状成形撚線において、キーストン角度２θが
２ｔａｎ−１（α／Ｎ）以上であり、かつ横断面の上下
の素線間に、横断面が三角形、台形又は矩形の細線群か
らなるスペーサを内蔵する事を特徴とする超電導線であ
る。但しＮは素線本数であり、αは超電導線の種類に依
存する０、３から１．０の範囲の定数である。
本発明において、Ｎを素線本数（但しＮ≧３）、αを超
電導線の種類や製造工程によって定まる定数（通常のＮ
ｂＴｉ線ではａ ＞ ０．４、Ｗ ｉ ｎ ｄａｎｄ
ＲｅａｃｔタイプのＮｂ、Ｓｎ線ではα〉１）とする
時、キーストン角度２θを２ｔａｎ−１（ｆｆ、／Ｎ）
以上に限定したのは、２ ｔ ａ ｎ−１（α／Ｎ）未
満の場合は平角撚線を巻線した場合に完全且つ均質なア
ーチ構造からのずれが大きく、通電時に線材の移動が起
こってトレーニング回数を多くしても高い磁界を得る事
が出来ない為である。又単にキーストン角度２θを大き
くするだけでなく、スペーサを第１図に示した様に超電
導素線間に内蔵させて、素線が電磁力による遠心力を受
けた際に、素線がスペーサに対して相対的な移動を起こ
さない様にする事が必要であって、第４図（ｂ）に示し
た様にスペーサが素線間に内蔵されていない場合は、素
線が移動してスペーサに対してずれを生じてしまう、更
にスペーサを内蔵する事による素綿内側からの冷却効果
を期待出来、又巻線方向に対する補強効果も期待できる
ものである。
電導線の種類や製造工程によって定まる定数（通常のＮ
ｂＴｉ線ではａ ＞ ０．４、Ｗ ｉ ｎ ｄａｎｄ
ＲｅａｃｔタイプのＮｂ、Ｓｎ線ではα〉１）とする
時、キーストン角度２θを２ｔａｎ−１（ｆｆ、／Ｎ）
以上に限定したのは、２ ｔ ａ ｎ−１（α／Ｎ）未
満の場合は平角撚線を巻線した場合に完全且つ均質なア
ーチ構造からのずれが大きく、通電時に線材の移動が起
こってトレーニング回数を多くしても高い磁界を得る事
が出来ない為である。又単にキーストン角度２θを大き
くするだけでなく、スペーサを第１図に示した様に超電
導素線間に内蔵させて、素線が電磁力による遠心力を受
けた際に、素線がスペーサに対して相対的な移動を起こ
さない様にする事が必要であって、第４図（ｂ）に示し
た様にスペーサが素線間に内蔵されていない場合は、素
線が移動してスペーサに対してずれを生じてしまう、更
にスペーサを内蔵する事による素綿内側からの冷却効果
を期待出来、又巻線方向に対する補強効果も期待できる
ものである。
スペーサとしては、絶縁した銅の細線或いはキュプロニ
ッケルの様な高抵抗物質で被覆された銅の細線を、例え
ば編組加工して使用する事ができるが、高い臨界量２＊
（ＩＣ）の値を得る為には、超電導線の細線群からなる
スペーサを用いる事が好ましい。
ッケルの様な高抵抗物質で被覆された銅の細線を、例え
ば編組加工して使用する事ができるが、高い臨界量２＊
（ＩＣ）の値を得る為には、超電導線の細線群からなる
スペーサを用いる事が好ましい。
本発明はキーストン角度２θを大きくし、且つ横断面の
上下の素線間にスペーサを内蔵させた事により、力学的
応力及び電磁力による線材の移動が起こらない様にした
ものであって、線材移動時の摩擦熱による常電導転移が
なくなり、少ないトレーニング回数で高い磁界を得る事
が可能になった。又キーストン角度２θを大きくする事
によって、コイル内径を小さくする事が可能となり、Ｙ
軸、Ｚ軸方向の磁場分布が良好となった。
上下の素線間にスペーサを内蔵させた事により、力学的
応力及び電磁力による線材の移動が起こらない様にした
ものであって、線材移動時の摩擦熱による常電導転移が
なくなり、少ないトレーニング回数で高い磁界を得る事
が可能になった。又キーストン角度２θを大きくする事
によって、コイル内径を小さくする事が可能となり、Ｙ
軸、Ｚ軸方向の磁場分布が良好となった。
（実施例１）
次に本発明を実施例により更に具体的に説明する。第１
図は本発明によるキーストン状成形撚線の横断面図であ
って、１ａは超電導ｖＡ（キーストン状成形撚線）、２
はスペーサ、３は絶縁体、４は超電導素線である。超電
導素線４として、Ｎｂ４６、５ Ｗ Ｌ％Ｔｉ含Ｔｉィ
ラメントを複数本銅安定化金属中に埋込んだ超電導線（
線径： ０．６４８ｍｍ、フィラメント径：約５μｍ１
銅比：１．６９、ツイストピッチ：２５ｍｍ）を使用し
た。スペーサ２としては、線径０． ｌ ｍ ｍのＮｂ
Ｔｉ超電導線を７５本編組加工したものを２枚重ね、そ
れをタークスヘッドによって（０，３〜０．７）ｘ５．
５ｍｍに成形加工したものを用いた。前記スペーサ２の
周囲に、前記超電導素線４を３０本、ピッチ７２ｍｍで
撚線して、（１，り６〜１．５（１）Ｘ９．６７ｍｍの
寸法に加工した後、絶縁体３としてテープ巻き絶縁を行
なって、超電導線１ａが得られた。
図は本発明によるキーストン状成形撚線の横断面図であ
って、１ａは超電導ｖＡ（キーストン状成形撚線）、２
はスペーサ、３は絶縁体、４は超電導素線である。超電
導素線４として、Ｎｂ４６、５ Ｗ Ｌ％Ｔｉ含Ｔｉィ
ラメントを複数本銅安定化金属中に埋込んだ超電導線（
線径： ０．６４８ｍｍ、フィラメント径：約５μｍ１
銅比：１．６９、ツイストピッチ：２５ｍｍ）を使用し
た。スペーサ２としては、線径０． ｌ ｍ ｍのＮｂ
Ｔｉ超電導線を７５本編組加工したものを２枚重ね、そ
れをタークスヘッドによって（０，３〜０．７）ｘ５．
５ｍｍに成形加工したものを用いた。前記スペーサ２の
周囲に、前記超電導素線４を３０本、ピッチ７２ｍｍで
撚線して、（１，り６〜１．５（１）Ｘ９．６７ｍｍの
寸法に加工した後、絶縁体３としてテープ巻き絶縁を行
なって、超電導線１ａが得られた。
該超電導線１ａのキーストン角度２θは２．６０”テア
リ、又臨界′ｒ！ｉ流（１，）は５Ｔ及び８Ｔにおいて
それぞれ８７００Ａ、３５００Ａであり、この内スペー
サの臨界電流（ＩＣ）はそれぞれ４２０Ａ、１７０Ａで
あった。又前記超電導線１ａを巻線して、超電導コイル
を製造したところ、内層コイル内径４０ｍｍ、外層コイ
ル外径８０．４ｍｍのダイポールコイルが得られ、トレ
ーニング回数２回で設計特性（臨界電流（Ｉｃ）：５５
００Ａ、中心磁場：６．５７）に達した。
リ、又臨界′ｒ！ｉ流（１，）は５Ｔ及び８Ｔにおいて
それぞれ８７００Ａ、３５００Ａであり、この内スペー
サの臨界電流（ＩＣ）はそれぞれ４２０Ａ、１７０Ａで
あった。又前記超電導線１ａを巻線して、超電導コイル
を製造したところ、内層コイル内径４０ｍｍ、外層コイ
ル外径８０．４ｍｍのダイポールコイルが得られ、トレ
ーニング回数２回で設計特性（臨界電流（Ｉｃ）：５５
００Ａ、中心磁場：６．５７）に達した。
〔実施例２〕
超電導素線として、Ｎｂ ４６．５ｗｔ％Ｔｉ合金フ
ィラメントを複数本銅安定化金属中に埋込んだ超’ｉｓ
線（線径： ０．７４８ｍｍ、７４ラメント径：約５ｐ
ｍ、銅比１．７１、ツイストピッチ＝２５ｍｍ）を使用
し、スペーサ２としては、線径０．１ｍｍのＮｂＴｉ超
電導線を７５本編組加工したものを２枚重ねて、０．５
Ｘ ５．５ ｍ ｍの寸法にしたものを用いた。前記
スペーサの周囲に、前記超電導素線を２６本、ピッチ７
２ｍｍで撚線して、（１，１７〜１．９６） Ｘ９．７
２ｍｍの寸法に加工した後、テープ巻き絶縁を行なって
、超電導線が得られた。該超電導線のキーストン角度２
θは４．６５°であり、又臨界電流（＋ｃ）は５Ｔ及び
８Ｔにおいてそれぞれ１０９００Ａ、４２００Ａであり
、この内スペーサの臨界電流（Ｉ、）はそれぞれ８６０
Ａ、３５０Ａであった。又前記超電導線を巻線して、超
電導コイルを製造したところ、内層コイル内径４０ｍｍ
、外層コイル外径８０．４ ｍｍのダイポールコイルが
得られ、トレーニング回数２回で設計特性に達した。
ィラメントを複数本銅安定化金属中に埋込んだ超’ｉｓ
線（線径： ０．７４８ｍｍ、７４ラメント径：約５ｐ
ｍ、銅比１．７１、ツイストピッチ＝２５ｍｍ）を使用
し、スペーサ２としては、線径０．１ｍｍのＮｂＴｉ超
電導線を７５本編組加工したものを２枚重ねて、０．５
Ｘ ５．５ ｍ ｍの寸法にしたものを用いた。前記
スペーサの周囲に、前記超電導素線を２６本、ピッチ７
２ｍｍで撚線して、（１，１７〜１．９６） Ｘ９．７
２ｍｍの寸法に加工した後、テープ巻き絶縁を行なって
、超電導線が得られた。該超電導線のキーストン角度２
θは４．６５°であり、又臨界電流（＋ｃ）は５Ｔ及び
８Ｔにおいてそれぞれ１０９００Ａ、４２００Ａであり
、この内スペーサの臨界電流（Ｉ、）はそれぞれ８６０
Ａ、３５０Ａであった。又前記超電導線を巻線して、超
電導コイルを製造したところ、内層コイル内径４０ｍｍ
、外層コイル外径８０．４ ｍｍのダイポールコイルが
得られ、トレーニング回数２回で設計特性に達した。
［従来例］
超電導素線４としては、実施例１と同じものを用い、ス
ペーサ２としては絶縁した銅の梗を使用して、第４図（
ａ）に示した様に、前記超電導素線４を１．０６〜１．
２７Ｘ９．７３ｍｍの寸法に撚線加工した後、絶縁体３
を被覆して得られた超電導線１ｂを数層巻線後、スペー
サ２で中心角度を合わせて、超電導コイルを製造したと
ころ、内層コイル内径１２０ｍｍ、外層コイル外径１６
０．４ ｍｍのダイポールコイルが得られた。該ダイポ
ールコイルは１０回通電（トレーニング）しても設計特
性に達しなく、臨界電流（ＩＣ）：５２００Ａ。
ペーサ２としては絶縁した銅の梗を使用して、第４図（
ａ）に示した様に、前記超電導素線４を１．０６〜１．
２７Ｘ９．７３ｍｍの寸法に撚線加工した後、絶縁体３
を被覆して得られた超電導線１ｂを数層巻線後、スペー
サ２で中心角度を合わせて、超電導コイルを製造したと
ころ、内層コイル内径１２０ｍｍ、外層コイル外径１６
０．４ ｍｍのダイポールコイルが得られた。該ダイポ
ールコイルは１０回通電（トレーニング）しても設計特
性に達しなく、臨界電流（ＩＣ）：５２００Ａ。
中心磁場： ５．５７の値しか得られなかった。
本発明により、少ないトレーニング回数で高い磁界を得
る事が可能となった。又本発明コイルにおいては、コイ
ル内径が小さく°ζ磁場分布も良好であり、スペーサ部
の冷却効果、補強効果等も期待する事が出来る等工業上
顕著な効果を奏するものである。
る事が可能となった。又本発明コイルにおいては、コイ
ル内径が小さく°ζ磁場分布も良好であり、スペーサ部
の冷却効果、補強効果等も期待する事が出来る等工業上
顕著な効果を奏するものである。
第１図は本発明超電導線の構造を示す図、′Ｍ２図は本
発明超電導線のキーストン角度２θの範囲を示す図、第
３図はダイポールマグネット巻線部の横断面図、第４図
は従来の超電導線の構造を示す図である。 １ ａ、 １ ｂ、 １ ｃ−−一超電導線、２・
−スペーサ、３・・−絶縁体、４・−・超電導素線。 特許出願人 古河電気工業株式会社 ｌ １ 又 素線数Ｎ 第２図
発明超電導線のキーストン角度２θの範囲を示す図、第
３図はダイポールマグネット巻線部の横断面図、第４図
は従来の超電導線の構造を示す図である。 １ ａ、 １ ｂ、 １ ｃ−−一超電導線、２・
−スペーサ、３・・−絶縁体、４・−・超電導素線。 特許出願人 古河電気工業株式会社 ｌ １ 又 素線数Ｎ 第２図
Claims (2)
- （１）超電導素線複数本を撚線圧縮したキーストン状成
形撚線において、キーストン角度２θが２ｔａｎ＾−＾
１（α／Ｎ）以上であり、かつ横断面の上下の素線間に
、横断面が三角形、台形又は矩形の細線群からなるスペ
ーサを内蔵する事を特徴とする超電導線、但しＮは素線
本数であり、αは超電導線の種類に依存する０．３から
１．０の範囲の定数である。 - （２）スペーサが超電導線の細線群からなる事を特徴と
する特許請求の範囲第１項記載の超電導線。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62260554A JP2525016B2 (ja) | 1987-10-15 | 1987-10-15 | 超電導線 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62260554A JP2525016B2 (ja) | 1987-10-15 | 1987-10-15 | 超電導線 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01102812A true JPH01102812A (ja) | 1989-04-20 |
| JP2525016B2 JP2525016B2 (ja) | 1996-08-14 |
Family
ID=17349570
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62260554A Expired - Lifetime JP2525016B2 (ja) | 1987-10-15 | 1987-10-15 | 超電導線 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2525016B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008506221A (ja) * | 2004-04-23 | 2008-02-28 | ゲゼルシャフト フュリュ シュヴェリオネンフォルシュング エムベーハー | 超電導ケーブル及びその製造方法 |
| JP2021072351A (ja) * | 2019-10-30 | 2021-05-06 | 日本電気株式会社 | 超伝導回路装置、スペーサ、及び超伝導回路装置の製造方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS54139081A (en) * | 1978-04-19 | 1979-10-29 | Furukawa Electric Co Ltd:The | Preparation of wedge-shaped superconductive twist wire |
| JPS62262311A (ja) * | 1986-05-08 | 1987-11-14 | 古河電気工業株式会社 | 超電導線 |
-
1987
- 1987-10-15 JP JP62260554A patent/JP2525016B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS54139081A (en) * | 1978-04-19 | 1979-10-29 | Furukawa Electric Co Ltd:The | Preparation of wedge-shaped superconductive twist wire |
| JPS62262311A (ja) * | 1986-05-08 | 1987-11-14 | 古河電気工業株式会社 | 超電導線 |
Cited By (2)
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| JP2008506221A (ja) * | 2004-04-23 | 2008-02-28 | ゲゼルシャフト フュリュ シュヴェリオネンフォルシュング エムベーハー | 超電導ケーブル及びその製造方法 |
| JP2021072351A (ja) * | 2019-10-30 | 2021-05-06 | 日本電気株式会社 | 超伝導回路装置、スペーサ、及び超伝導回路装置の製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2525016B2 (ja) | 1996-08-14 |
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