JPH02103809A - 低損失電力電気導体 - Google Patents
低損失電力電気導体Info
- Publication number
- JPH02103809A JPH02103809A JP63255409A JP25540988A JPH02103809A JP H02103809 A JPH02103809 A JP H02103809A JP 63255409 A JP63255409 A JP 63255409A JP 25540988 A JP25540988 A JP 25540988A JP H02103809 A JPH02103809 A JP H02103809A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- superconducting
- superconducting material
- matrix
- conductor
- liquid nitrogen
- 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〕
この発明は、低損失電力電気導体に関するものである。
超電導材料は、既に高エネルギ粒子加速器、医療診断用
ＭＲＴ−ＣＴおよび物性研究装置などにおいて、超電導
マグネットの形で実用化されている。このような超電導
材料の応用分野は広く、今後、例えば、発電機、エネル
ギーの貯蔵や変換、リニアモーターカー、資源回収用磁
気分離装置、核融合炉、送電ケーブルおよび磁気シール
ド材等に対する超電導材料の応用が期待されており、更
には、ジョセフソン効果を用いた超電導素子は、超高速
度コンピューター、赤外線検出器、低雑音の増幅器やミ
キサー等への応用が期待されている。
ＭＲＴ−ＣＴおよび物性研究装置などにおいて、超電導
マグネットの形で実用化されている。このような超電導
材料の応用分野は広く、今後、例えば、発電機、エネル
ギーの貯蔵や変換、リニアモーターカー、資源回収用磁
気分離装置、核融合炉、送電ケーブルおよび磁気シール
ド材等に対する超電導材料の応用が期待されており、更
には、ジョセフソン効果を用いた超電導素子は、超高速
度コンピューター、赤外線検出器、低雑音の増幅器やミ
キサー等への応用が期待されている。
これらが本格的に実用化されたときの産業的および社会
的インパクトの大きさは計り知れないものがある。
的インパクトの大きさは計り知れないものがある。
これまでに開発された代表的な超電導材料としてはＮｂ
−Ｔｉ合金があり、これは、現在９Ｋまでの磁界発生用
線材として、広く使用されている。ＮｂＴｉ合金のＴｃ
（超電導状態が存在する臨界温度）は、９にである。
−Ｔｉ合金があり、これは、現在９Ｋまでの磁界発生用
線材として、広く使用されている。ＮｂＴｉ合金のＴｃ
（超電導状態が存在する臨界温度）は、９にである。
このＮｂ−Ｔｉ合金よりも格段に高いＴｃ’を有する超
電導材料として、化合物系の超電導材料が開発され、現
在、Ｎｂ＋Ｓｎ （Ｔｃ ： １８ Ｋ ）およびＶ３
Ｇａ（Ｔｃ ： １５Ｋ）が線材化され、実用に供され
ている。更に、Ｎｂ、、Ｇｅでは、２３にのＴｃ、が得
られている。
電導材料として、化合物系の超電導材料が開発され、現
在、Ｎｂ＋Ｓｎ （Ｔｃ ： １８ Ｋ ）およびＶ３
Ｇａ（Ｔｃ ： １５Ｋ）が線材化され、実用に供され
ている。更に、Ｎｂ、、Ｇｅでは、２３にのＴｃ、が得
られている。
このように、長年にわたって高Ｔｃの超電導材料を得る
ための努力がなされてきたが、従来の合金系および化合
物系の超電導材料においては、現状ではＴｃ２３ Ｋが
大きな壁になっている。即ち、Ｔｃが２３に以下の超電
導材料の冷却には、高価な液体ヘリウムを必要とするた
め、これが超電導材料の広範な応用を阻害している。
ための努力がなされてきたが、従来の合金系および化合
物系の超電導材料においては、現状ではＴｃ２３ Ｋが
大きな壁になっている。即ち、Ｔｃが２３に以下の超電
導材料の冷却には、高価な液体ヘリウムを必要とするた
め、これが超電導材料の広範な応用を阻害している。
このＴｃの壁を大幅に打破する材料として、１９８６年
に１８Ｍチューリッヒ研究所のＭｕｌｌｅｒ氏等が、Ｂ
ａ−Ｌａ−Ｃｕ−０系の複合酸化物で超電導の徴候が認
められたことを発表して以来、酸化物系超電導材料の用
途開発競争に拍車がかかった。即ち、１９８６年代の超
電導材料のＴｃは４０に級であったが、翌年（１９８７
年）の初めには、早くも液体窒素の温度である７７Ｋを
超えるＴｃを有するＹ−Ｂａ−Ｃｕ−０系複合酸化物超
電導材料が開発され、そのＴｃは約９３Ｋに達した。
に１８Ｍチューリッヒ研究所のＭｕｌｌｅｒ氏等が、Ｂ
ａ−Ｌａ−Ｃｕ−０系の複合酸化物で超電導の徴候が認
められたことを発表して以来、酸化物系超電導材料の用
途開発競争に拍車がかかった。即ち、１９８６年代の超
電導材料のＴｃは４０に級であったが、翌年（１９８７
年）の初めには、早くも液体窒素の温度である７７Ｋを
超えるＴｃを有するＹ−Ｂａ−Ｃｕ−０系複合酸化物超
電導材料が開発され、そのＴｃは約９３Ｋに達した。
更に、その後も精力的に超電導材料の開発が続けられて
おり、最近、安定性等に問題はあるものの、室温で超電
導現象を示す超電導材料の開発も報告されている。
おり、最近、安定性等に問題はあるものの、室温で超電
導現象を示す超電導材料の開発も報告されている。
上述のように、液体窒素温度（７７Ｋ）で使用可能な超
電導材料が発見されたことによって、超電導材料の前述
した応用分野への実用化の期待度が、−段と高められて
きた。
電導材料が発見されたことによって、超電導材料の前述
した応用分野への実用化の期待度が、−段と高められて
きた。
一般に電線にはＣｏまたはＭが導体として使用される。
ＣｕまたはＭを導体とした電線の電力損失を軽減する手
段として、電線の断面積を増大する方法が考えられるが
、経済的にも重量的にも限度があり適当ではない。
段として、電線の断面積を増大する方法が考えられるが
、経済的にも重量的にも限度があり適当ではない。
また、電力損失を軽減する他の手段として、導体を冷却
する方法が考えられる。冷却手段としては、水冷、液体
窒素による冷却等が考えられる。
する方法が考えられる。冷却手段としては、水冷、液体
窒素による冷却等が考えられる。
水冷の装置は小型化が難かしく設備が大規模となる。し
かも水冷は電線を加熱させないことが目的であり、その
冷却温度は室温程度である。液体窒素（Ｎ２）はコスト
面から液体ヘリウム（Ｈｅ）と比べて格段に有利である
。液体窒素によってＣｕまたはＭを導体とする電線を冷
却すれば、電力損失は低減するが、それも常温の約１７
１０までである。
かも水冷は電線を加熱させないことが目的であり、その
冷却温度は室温程度である。液体窒素（Ｎ２）はコスト
面から液体ヘリウム（Ｈｅ）と比べて格段に有利である
。液体窒素によってＣｕまたはＭを導体とする電線を冷
却すれば、電力損失は低減するが、それも常温の約１７
１０までである。
そこで、上記数値より以上に電力損失を低減するために
、前述した超電導現象を応用した導体の開発、線材化が
進められている。
、前述した超電導現象を応用した導体の開発、線材化が
進められている。
従来の超電導線材として、化学物系超電導材料、例えば
、ＮｂｚＳｎ、 ＮｂＴｉ 等を使用した技術が提案さ
れている。
、ＮｂｚＳｎ、 ＮｂＴｉ 等を使用した技術が提案さ
れている。
これは、Ｃｕをマトリクスとし、その中にＮｂ３Ｓｎを
分散させた数１０μの極細線を、数１０００本まとめて
導体とし、これを線材化したものである。
分散させた数１０μの極細線を、数１０００本まとめて
導体とし、これを線材化したものである。
しかしながら、Ｎｂ３ＳｎのＴｃは１８にであるので、
冷却用として高価な液体１１ｅを使用せねばならずコス
ト高となり、長距離送電用には不向きである。
冷却用として高価な液体１１ｅを使用せねばならずコス
ト高となり、長距離送電用には不向きである。
次いで、Ｔｃが高い酸化物系超電導材料を使用した、以
下に述べる超電導線材が提案された。これは銀製のシー
ス中に酸化物系超電導粉末を充填し、次いで、上記粉末
が充填されたシースを線引加工し、次いで、得られた線
材に対して熱処理を施すことからなる超電導線材である
。
下に述べる超電導線材が提案された。これは銀製のシー
ス中に酸化物系超電導粉末を充填し、次いで、上記粉末
が充填されたシースを線引加工し、次いで、得られた線
材に対して熱処理を施すことからなる超電導線材である
。
これによれば、液体窒素による冷却によって、電力損失
を失くすことが実現できる。
を失くすことが実現できる。
しかしながら、上述した従来の低損失電力線材は素線の
場合曲げ強度が小さく、また、外側番ζ金属をイ」けた
場合冷却効率が小さく、さらに、銀は高価でコスト高で
ある等の問題がある。
場合曲げ強度が小さく、また、外側番ζ金属をイ」けた
場合冷却効率が小さく、さらに、銀は高価でコスト高で
ある等の問題がある。
従って、この発明の目的は、電力損失をＣｕまたはΔ！
単体からなる導体よりもはるかに低減でき、コスト面に
おいて有利であり、しかも、比較的簡易な方法で製造で
き、冷却温度が高い低損失電力電気導体を提供すること
にある。
単体からなる導体よりもはるかに低減でき、コスト面に
おいて有利であり、しかも、比較的簡易な方法で製造で
き、冷却温度が高い低損失電力電気導体を提供すること
にある。
この発明は、ＣｕまたはＭをマトリクスとし、前記マト
リクス中に粒径０．１〜１００ｍμの範囲の酸化物系超
電導物質粒子を体積率３０〜８０％の範囲で均一に分散
させたことに特徴を有するものである。
リクス中に粒径０．１〜１００ｍμの範囲の酸化物系超
電導物質粒子を体積率３０〜８０％の範囲で均一に分散
させたことに特徴を有するものである。
次に、この発明を図面を参照しながら説明する。
第１図はこの発明の電気導体の一実施態様を示す拡大断
面図である。
面図である。
第１図に示すように、Ｃｕマトリクス１中には酸化物系
超電導物質粒子２が均一に分散されてなっている。
超電導物質粒子２が均一に分散されてなっている。
マトリクス１としては、良導体であって抵抗が少なく、
超電導物質粒子を均一に分散することが可能なＣｕまた
はＭを使用することが好ましい。
超電導物質粒子を均一に分散することが可能なＣｕまた
はＭを使用することが好ましい。
次に、分散させる酸化物系超電導物質、粒径、および、
体積率について以下に述べる。
体積率について以下に述べる。
酸化物系超電導物質：
酸化物系超電導物質としては、Ｔｃが７７によりも高い
、例えば、Ｂ１５ｒＣａＣｕｚＯｘ系を使用するべきで
ある。その理由は、冷却用として後述する液体窒素（Ｎ
２）を使用するからである。液体窒素（Ｎ２）温度は７
７にであり、液体ヘリウムよりも温度は高いが安価であ
りコスト面で有利である。
、例えば、Ｂ１５ｒＣａＣｕｚＯｘ系を使用するべきで
ある。その理由は、冷却用として後述する液体窒素（Ｎ
２）を使用するからである。液体窒素（Ｎ２）温度は７
７にであり、液体ヘリウムよりも温度は高いが安価であ
りコスト面で有利である。
超電導物質の粒径：
超電導物質の粒径は０．１〜１００ｍμとする。粒径が
０．１ ｍμ未満であると、マトリクスとの反応により
、Ｔｃ、 Ｊｃが劣化する恐れがある。一方、粒径が１
００ ｍｐを超えると、均一混合が難かしくなり、しか
も、粒界効果により超電導性能が低下する。
０．１ ｍμ未満であると、マトリクスとの反応により
、Ｔｃ、 Ｊｃが劣化する恐れがある。一方、粒径が１
００ ｍｐを超えると、均一混合が難かしくなり、しか
も、粒界効果により超電導性能が低下する。
従って、超電導物質の粒径は０．１〜１００ ｍｐの範
囲に限定すべきである。
囲に限定すべきである。
超電導物質の体積率：
超電導物質のマトリクスに対する体積率は３０〜８０％
とする。体積率が３０％未満であると、抵抗を低下させ
る効果が減少し、液体窒素消耗量が大きくなる。一方、
８０％を超えると可撓性が低下し線材化が不能となる。
とする。体積率が３０％未満であると、抵抗を低下させ
る効果が減少し、液体窒素消耗量が大きくなる。一方、
８０％を超えると可撓性が低下し線材化が不能となる。
従って、超電導物質の体積率は３０〜８０％の範囲に限
定すべきである。
定すべきである。
例えば、Ｃｕをマトリクスとした本発明の低損失電力電
気導体を、液体窒素（Ｎ２）によって７７Ｋに冷却し、
電流を流した場合、マトリクスのＣｕの抵抗は常温時の
約１／１０、マトリクス中に分散された超電導物質は超
電導状態となる。
気導体を、液体窒素（Ｎ２）によって７７Ｋに冷却し、
電流を流した場合、マトリクスのＣｕの抵抗は常温時の
約１／１０、マトリクス中に分散された超電導物質は超
電導状態となる。
従って、本発明の導体の抵抗は、Ｃｕ単体の導体よりも
はるかに低いものとなる。
はるかに低いものとなる。
導体の抵抗の増減は、マトリクス中に分散された超電導
物質の体積率に依存し、体積率が高い程抵抗は減少する
。
物質の体積率に依存し、体積率が高い程抵抗は減少する
。
〔実施例〕
次に、この発明を実施例により説明する。
Ｃｕ粉末と粒径１０ｍμまたは８０ｍμの旧５ｒＣａＣ
ｕ２０．の粉末とを混合し、プレス圧粉した。
ｕ２０．の粉末とを混合し、プレス圧粉した。
次いで、得られた圧粉体に冷間静水圧処理（ＣＩＰ）（
２０００気圧）を施した後、温間線引加工し、線径ＩＭ
の導線を得た。
２０００気圧）を施した後、温間線引加工し、線径ＩＭ
の導線を得た。
この導線を第２図に示すようにコイル化したコイル３を
容器４内に充填された液体窒素５内に浸漬した。そして
、各コイルに２０ＯＡのＡＣまたはＤＣを流し、導体１
ｍ当たりの液体窒素（Ｎ２）の消耗速度を測定し、超電
導物質の体積率との関係を第３図に示した。
容器４内に充填された液体窒素５内に浸漬した。そして
、各コイルに２０ＯＡのＡＣまたはＤＣを流し、導体１
ｍ当たりの液体窒素（Ｎ２）の消耗速度を測定し、超電
導物質の体積率との関係を第３図に示した。
第３図において、Ａは超電導物質の粒径８０ユ、電流は
ＡＣ３０１１ｚ、 Ｂは超電導物質の粒径１０ｍμ、電
流はＡＣ３０Ｈｚ、 Ｃは超電導物質の粒径１０ｍμ、
電流はＤＣを示す。
ＡＣ３０１１ｚ、 Ｂは超電導物質の粒径１０ｍμ、電
流はＡＣ３０Ｈｚ、 Ｃは超電導物質の粒径１０ｍμ、
電流はＤＣを示す。
第３図に示すように、超電導物質の体積率が３０〜８０
％のときは、液体窒素（Ｎ２）の消耗速度が少ないこと
がわかる。
％のときは、液体窒素（Ｎ２）の消耗速度が少ないこと
がわかる。
（発明の効果〕
この発明は以上説明したように構成されているので、以
下に述べる有用な効果を奏する。
下に述べる有用な効果を奏する。
（１） 液体窒素で冷却することによって、電力損失
を大幅に低減することができる。
を大幅に低減することができる。
（２） 電線、送電ケーブル、強力電磁石の巻線等多
くの用途に応用することができる。
くの用途に応用することができる。
（３） 液体窒素によって冷却するのでコスト面で有
利である。
利である。
第１図はこの発明の一実施態様を示す拡大断面図、第２
図はこの発明の導体からなるコイルを液体窒素に浸漬し
た状態を示す断面図、第３図は導体に２０ＯＡの電流を
流したときの導体１ｍ当たりの液体窒素の消耗速度と超
電導物質の体積率との関係を示すグラフである。 図面において、 ・・・Ｃｕ。 ・・・超電導物質粒子、 ・・・コイル、 ・・・容器、 ５・・・液体窒素。
図はこの発明の導体からなるコイルを液体窒素に浸漬し
た状態を示す断面図、第３図は導体に２０ＯＡの電流を
流したときの導体１ｍ当たりの液体窒素の消耗速度と超
電導物質の体積率との関係を示すグラフである。 図面において、 ・・・Ｃｕ。 ・・・超電導物質粒子、 ・・・コイル、 ・・・容器、 ５・・・液体窒素。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ Ｃｕをマトリクスとし、前記マトリクス中に粒径０
．１〜１００ｍμの範囲の酸化物系超電導物質粒子を体
積率３０〜８０％の範囲で均一に分散させたことを特徴
とする低損失電力電気導体。 ２ Ａｌをマトリクスとし、前記マトリクス中に粒径０
．１〜１００ｍμの範囲の酸化物系超電導物質粒子を体
積率３０〜８０％の範囲で均一に分散させたことを特徴
とする低損失電力電気導体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63255409A JPH02103809A (ja) | 1988-10-11 | 1988-10-11 | 低損失電力電気導体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63255409A JPH02103809A (ja) | 1988-10-11 | 1988-10-11 | 低損失電力電気導体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02103809A true JPH02103809A (ja) | 1990-04-16 |
Family
ID=17278365
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63255409A Pending JPH02103809A (ja) | 1988-10-11 | 1988-10-11 | 低損失電力電気導体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02103809A (ja) |
-
1988
- 1988-10-11 JP JP63255409A patent/JPH02103809A/ja active Pending
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