JPH03192611A - アルミニウム安定化超電導線 - Google Patents
アルミニウム安定化超電導線Info
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-
- 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、アルミニウム安定化超電導線に関するもの
で、特に、アルミニウム安定化材の改良に関するもので
ある。
で、特に、アルミニウム安定化材の改良に関するもので
ある。
［従来の技術］
近年、超電導発電機や核融合等への超電導技術の導入の
検討、実証モデル試験等が活発に行なわれている。この
ような超電導発電機、核融合炉用大型超電導マグネット
などの大型構造体では、１ＯｋＡ級の大容量導体が用い
られる。このような実用に則した導体では、超電導状態
から常電導状態への転移が絶対に生じないような、完全
安定化の理論を満足する導体の構成であることが要求さ
れる。
検討、実証モデル試験等が活発に行なわれている。この
ような超電導発電機、核融合炉用大型超電導マグネット
などの大型構造体では、１ＯｋＡ級の大容量導体が用い
られる。このような実用に則した導体では、超電導状態
から常電導状態への転移が絶対に生じないような、完全
安定化の理論を満足する導体の構成であることが要求さ
れる。
このため、安定化材として高純度アルミニウムを用いた
アルミニウム安定化超電導線がしばしば用いられる。ア
ルミニウム安定化材は、電気抵抗が低く、磁気抵抗効果
が小さいため、たとえば５ナイン（９９，９９９％）の
アルミニウムからなる安定化材を、超電導体に対して、
同程度の断面積を与えるように付加すると、完全安定性
を満足するか、もしくは、それに近い状態に到達するこ
とができる。
アルミニウム安定化超電導線がしばしば用いられる。ア
ルミニウム安定化材は、電気抵抗が低く、磁気抵抗効果
が小さいため、たとえば５ナイン（９９，９９９％）の
アルミニウムからなる安定化材を、超電導体に対して、
同程度の断面積を与えるように付加すると、完全安定性
を満足するか、もしくは、それに近い状態に到達するこ
とができる。
しかし、超電導発電機や核融合炉用超電導マグネットに
おいては、励磁速度が数ラス５フ秒にもなるため、アル
ミニウム中に発生する渦電流損失とアルミニウムを通し
て超電導体相互に発生する結合損失とによって、導体が
発熱するという問題がある。
おいては、励磁速度が数ラス５フ秒にもなるため、アル
ミニウム中に発生する渦電流損失とアルミニウムを通し
て超電導体相互に発生する結合損失とによって、導体が
発熱するという問題がある。
これらの渦電流損失や結合損失の低減のためには、アル
ミニウムの有効径を小さくする必要があり、従来では、
たとえば径０．３ｍｍのアルミニウム線を複数本集合す
るような技術が採用されていた。
ミニウムの有効径を小さくする必要があり、従来では、
たとえば径０．３ｍｍのアルミニウム線を複数本集合す
るような技術が採用されていた。
［発明が解決しようとする課題］
しかしながら、上述のような構成では、安定化材の剛性
が低いため、超電導素線を付加した最終的な導体の剛性
が著しく低下し、実用の線材としては適さないという大
きな問題がある。
が低いため、超電導素線を付加した最終的な導体の剛性
が著しく低下し、実用の線材としては適さないという大
きな問題がある。
また、アルミニウムの有効径を小さくすることによって
、渦電流損失を低減することができるが、結合損失の低
減のためには、ＣｕＮｉ等の高抵抗金属で被覆すること
が必要となるため、細い線径を有する高抵抗金属被覆ア
ルミニウム線の製作が必要となる。しかしながら、この
ような高抵抗金属被覆アルミニウム線の製作は困難であ
った。
、渦電流損失を低減することができるが、結合損失の低
減のためには、ＣｕＮｉ等の高抵抗金属で被覆すること
が必要となるため、細い線径を有する高抵抗金属被覆ア
ルミニウム線の製作が必要となる。しかしながら、この
ような高抵抗金属被覆アルミニウム線の製作は困難であ
った。
それゆえに、この発明の目的は、上述したような問題を
解決し得るアルミニウム安定化超電導線を提供しようと
することである。
解決し得るアルミニウム安定化超電導線を提供しようと
することである。
［課題を解決するための手段］
この発明は、アルミニウム安定化材と超電導素線とを複
合一体化したアルミニウム安定化超電導線であって、上
述した技術的課題を解決するため、次のような構成を備
えることが特徴である。すなわち、アルミニウム安定化
材が、高抵抗金属によって被覆されるとともに、高抵抗
金属によって５００μｍ以下の径となるように複数に分
割されたことを特徴としている。
合一体化したアルミニウム安定化超電導線であって、上
述した技術的課題を解決するため、次のような構成を備
えることが特徴である。すなわち、アルミニウム安定化
材が、高抵抗金属によって被覆されるとともに、高抵抗
金属によって５００μｍ以下の径となるように複数に分
割されたことを特徴としている。
好ましくは、上述の分割されかつ高抵抗金属で被覆され
たアルミニウム安定化材は、銅のマトリックス中に配置
されている構造を有する。
たアルミニウム安定化材は、銅のマトリックス中に配置
されている構造を有する。
あるいは、好ましくは、上述の分割されかつ高抵抗金属
で被覆されたアルミニウム安定化材において、アルミニ
ウムと高抵抗金属との間に銅が配置される。
で被覆されたアルミニウム安定化材において、アルミニ
ウムと高抵抗金属との間に銅が配置される。
［発明の作用および効果］
この発明によれば、アルミニウム安定化材が、高抵抗金
属で被覆されるため、超電導素線からの結合電流を防止
でき、かつ高い剛性を与えることができる。しかも、高
抵抗金属で５００μｍ以下の径にアルミニウム安定化材
が複数に分割されているため、アルミニウムの渦電流損
失の低減を図ることができる。なお、アルミニウムの分
割された径が５００μｍを越えると、渦電流損失が大き
くなる。
属で被覆されるため、超電導素線からの結合電流を防止
でき、かつ高い剛性を与えることができる。しかも、高
抵抗金属で５００μｍ以下の径にアルミニウム安定化材
が複数に分割されているため、アルミニウムの渦電流損
失の低減を図ることができる。なお、アルミニウムの分
割された径が５００μｍを越えると、渦電流損失が大き
くなる。
なお、上述のような構造を得るにあたっては、アルミニ
ウムと高抵抗金属との複合化が必要であるが、アルミニ
ウムと高抵抗金属との間で加工強度が大きく相違するた
め、このような複合化は、一般には困難である。しかし
ながら、この発明の好ましい態様によれば、分割された
高抵抗金属被覆アルミニウム安定化材が銅のマトリック
ス中に配置されたり、あるいは分割された高抵抗金属被
覆アルミニウム安定化材においてアルミニウムと高抵抗
金属との間に銅が配置されているので、銅の優れた加工
性を緩衝材として機能させることができるので、複合化
を容易に行なうことができる。
ウムと高抵抗金属との複合化が必要であるが、アルミニ
ウムと高抵抗金属との間で加工強度が大きく相違するた
め、このような複合化は、一般には困難である。しかし
ながら、この発明の好ましい態様によれば、分割された
高抵抗金属被覆アルミニウム安定化材が銅のマトリック
ス中に配置されたり、あるいは分割された高抵抗金属被
覆アルミニウム安定化材においてアルミニウムと高抵抗
金属との間に銅が配置されているので、銅の優れた加工
性を緩衝材として機能させることができるので、複合化
を容易に行なうことができる。
ここで用いられる銅としては、できるだけ純度の高い無
酸素銅、タフピッチ銅であることが好ましい。
酸素銅、タフピッチ銅であることが好ましい。
また、この発明による分割された高抵抗金属被覆アルミ
ニウム安定化材は、嵌合法、熱間押出法、静水圧押出法
など、いずれの方法を適用しても得ることができるため
、実用に即した製法で量産化が容易にできる特徴がある
。
ニウム安定化材は、嵌合法、熱間押出法、静水圧押出法
など、いずれの方法を適用しても得ることができるため
、実用に即した製法で量産化が容易にできる特徴がある
。
［実施例］
第１図は、この発明の一実施例によるアルミニウム安定
化超電導線１を示す断面図である。
化超電導線１を示す断面図である。
第１図に示すように、アルミニウム安定化材２は、高抵
抗金属層３（太線で示す）によって被覆されるとともに
、高抵抗金属層３によって５００μｍ以下の径となるよ
うに複数に分割されている。
抗金属層３（太線で示す）によって被覆されるとともに
、高抵抗金属層３によって５００μｍ以下の径となるよ
うに複数に分割されている。
高抵抗金属層３に用いられる高抵抗金属としては、Ｃｕ
Ｎｉ合金、ＣｕＭｎ合金のような銅合金などが一般に用
いられるが、Ｔａ５Ｎｂ、Ｖ等の加工性の良い金属で構
成してもよい。
Ｎｉ合金、ＣｕＭｎ合金のような銅合金などが一般に用
いられるが、Ｔａ５Ｎｂ、Ｖ等の加工性の良い金属で構
成してもよい。
アルミニウム安定化材２は、全体として、丸線の形態を
与える。このようなアルミニウム安定化材２の周囲には
、たとえばＮｂＴｉ超電導素線４が１２本撚り合わされ
る。なお、超電導素線４を構成する材料としては、上述
したＮｂＴ ｉのほか、Ｎ ｂ ３ Ｓ ｎ ＳＮ ｂ
３ Ａ １ ％酸化物超電導体、等、アルミニウム安
定化材２と複合できるものであれば、どのような材料で
あってもよい。
与える。このようなアルミニウム安定化材２の周囲には
、たとえばＮｂＴｉ超電導素線４が１２本撚り合わされ
る。なお、超電導素線４を構成する材料としては、上述
したＮｂＴ ｉのほか、Ｎ ｂ ３ Ｓ ｎ ＳＮ ｂ
３ Ａ １ ％酸化物超電導体、等、アルミニウム安
定化材２と複合できるものであれば、どのような材料で
あってもよい。
第２図および第３図には、第１図に示したアルミニウム
安定化材２および高抵抗金属層３に関連する好ましい構
造が示されている。
安定化材２および高抵抗金属層３に関連する好ましい構
造が示されている。
第２図では、分割されかつ高抵抗金属層３で被覆された
アルミニウム安定化材２が、銅５のマトリックス中に配
置されている。
アルミニウム安定化材２が、銅５のマトリックス中に配
置されている。
他方、第３図では、分割されかつ高抵抗金属層３で被覆
されたアルミニウム安定化材２において、アルミニウム
安定化材２と高抵抗金属層３との間に銅５が配置されて
いる。
されたアルミニウム安定化材２において、アルミニウム
安定化材２と高抵抗金属層３との間に銅５が配置されて
いる。
第４図は、この発明の他の実施例によるアルミニウム安
定化超電導線６を示している。
定化超電導線６を示している。
第４図に示すように、高抵抗金属層７で被覆されたアル
ミニウム安定化材８は、高抵抗金属層７によって４分割
され、全体として、平角線の形状を与えている。その周
囲には、たとえばＮｂ３Ｓｎ超電導素線９が１２本撚り
合わされている。
ミニウム安定化材８は、高抵抗金属層７によって４分割
され、全体として、平角線の形状を与えている。その周
囲には、たとえばＮｂ３Ｓｎ超電導素線９が１２本撚り
合わされている。
第５図は、この発明のさらに他の実施例によるアルミニ
ウム安定化超電導線１０を示している。
ウム安定化超電導線１０を示している。
第５図に示すように、凹型補強材１１の内側に、高抵抗
金属層１２で被覆されたアルミニウム安定化材１３が、
高抵抗金属層１２によって５分割された状態で配置され
る。アルミニウム安定化材１３は、全体として、平角線
の形態を与えている。
金属層１２で被覆されたアルミニウム安定化材１３が、
高抵抗金属層１２によって５分割された状態で配置され
る。アルミニウム安定化材１３は、全体として、平角線
の形態を与えている。
凹型補強材１１の内部であって、アルミニウム安定化材
１３に近接して、たとえばＮｂＴｉ平角超電導素線１４
が配置される。
１３に近接して、たとえばＮｂＴｉ平角超電導素線１４
が配置される。
次に、この発明のより具体的な実施例について説明する
。
。
超電導発電機の界磁巻線に使用する１次撚線として、第
１図に示したアルミニウム安定化超電導線１のように、
アルミニウム安定化材が丸線を与えるようなアルミニウ
ム安定化超電導線の製作を試みた。中心に配置されるア
ルミニウム安定化材の断面構成については、第６図に示
したＡ−Ｄの４種類を得るように試みた。
１図に示したアルミニウム安定化超電導線１のように、
アルミニウム安定化材が丸線を与えるようなアルミニウ
ム安定化超電導線の製作を試みた。中心に配置されるア
ルミニウム安定化材の断面構成については、第６図に示
したＡ−Ｄの４種類を得るように試みた。
月差した線径は、Ａ−Ｄのいずれについても、直径１．
２ｍｍであった。また、Ａは、ＣｕＮ ｉの外皮を有し
、中は直径１．０ｍｍの１本のアルミニウム線である。
２ｍｍであった。また、Ａは、ＣｕＮ ｉの外皮を有し
、中は直径１．０ｍｍの１本のアルミニウム線である。
Ｂは、ＣｕＮｉの外皮を有するとともに、ＡＩの７分割
にもＣｕＮｉを用いている。Ａ１分割径は、約３００μ
ｍである。Ｃは、Ｂと同様に、外皮と分割がＣｕＮ ｉ
であるが、ＡＩとＣｕＮｔの界面にＣｕを配置したタイ
プで、ＡＩ分割径は、約３００μｍである。Ｄは、外皮
およびＡｔの分割にＣｕＮｆを用いるとともに、分割さ
れたＡＩとＣｕＮｔとがＣｕを介して７分割された構造
を持っている。ここでも、Ａ１分割径は、約３００μｍ
である。
にもＣｕＮｉを用いている。Ａ１分割径は、約３００μ
ｍである。Ｃは、Ｂと同様に、外皮と分割がＣｕＮ ｉ
であるが、ＡＩとＣｕＮｔの界面にＣｕを配置したタイ
プで、ＡＩ分割径は、約３００μｍである。Ｄは、外皮
およびＡｔの分割にＣｕＮｆを用いるとともに、分割さ
れたＡＩとＣｕＮｔとがＣｕを介して７分割された構造
を持っている。ここでも、Ａ１分割径は、約３００μｍ
である。
上述したＡ〜Ｄを得るため、直径１．２ｍｍになるよう
に加工を試みた。加工方法としては、４種類とも、単芯
のアルミニウム安定化材をパイプ中に束ねてロール加工
やダイス引きを施す嵌合法、ビレット中に所望の断面形
状を形成させた後、押出と伸線を施す押出法を実施した
。なお、押出法としては、熱間押出法と静水圧押出法の
いずれも実施した。この結果、Ｂについては、いずれの
加工法においても、ＣｕＮｉによる分割が破れて、Ａ１
分割の効果がなくなった上に、そのような線材の加工が
困難であった。これに対して、Ａ、 Ｃ。
に加工を試みた。加工方法としては、４種類とも、単芯
のアルミニウム安定化材をパイプ中に束ねてロール加工
やダイス引きを施す嵌合法、ビレット中に所望の断面形
状を形成させた後、押出と伸線を施す押出法を実施した
。なお、押出法としては、熱間押出法と静水圧押出法の
いずれも実施した。この結果、Ｂについては、いずれの
加工法においても、ＣｕＮｉによる分割が破れて、Ａ１
分割の効果がなくなった上に、そのような線材の加工が
困難であった。これに対して、Ａ、 Ｃ。
Ｄについては、いずれの加工法においても、良好な加工
性を示し、直径１．２ｍｍにまで加工することができた
。最終的に、直径０．４２ｍｍのＮｂＴｉ超電導素線を
、直径１．２ｍｍのＡ、 Ｃ。
性を示し、直径１．２ｍｍにまで加工することができた
。最終的に、直径０．４２ｍｍのＮｂＴｉ超電導素線を
、直径１．２ｍｍのＡ、 Ｃ。
Ｄの各周囲に１２本撚り合わせ、半田含浸を行なった。
上記の表に、試作材の特性が示されている。
Ａ１安定化材のみでは、いずれも、ＲＲＲ（残留抵抗比
）は、５００以上と良好な結果が得られた。また、１２
本のＮｂＴ ｉ超電導素線を撚り合わせた導体では、い
ずれも、ＲＲＲが３００以上、導体抵抗が５μΩ／ｍ以
下と、要求特性を満足する結果が得られ、安定性に関し
ては、Ａ、 Ｃ，Ｄとも必要とされる特性を満足した
。
）は、５００以上と良好な結果が得られた。また、１２
本のＮｂＴ ｉ超電導素線を撚り合わせた導体では、い
ずれも、ＲＲＲが３００以上、導体抵抗が５μΩ／ｍ以
下と、要求特性を満足する結果が得られ、安定性に関し
ては、Ａ、 Ｃ，Ｄとも必要とされる特性を満足した
。
一方、発電機の過渡時に相当するバイアス磁界４．４Ｔ
、励磁速度５Ｔ／秒（ΔＢ＝０．４０Ｔ）下における交
流損失を測定した結果、分割のないＡでは、非常に大き
な値を示し、Ａｌ中の渦電流損失が大きいことが判明し
た。一方、ＣｕＮｉで分割し、Ａｌの径を小さくしたＣ
およびＤでは、いずれも４ｋＷ／ｍ３以下の値を示し、
発電機用導体として安定性と低交流損失という２つの特
性を満足する結果が得られた。
、励磁速度５Ｔ／秒（ΔＢ＝０．４０Ｔ）下における交
流損失を測定した結果、分割のないＡでは、非常に大き
な値を示し、Ａｌ中の渦電流損失が大きいことが判明し
た。一方、ＣｕＮｉで分割し、Ａｌの径を小さくしたＣ
およびＤでは、いずれも４ｋＷ／ｍ３以下の値を示し、
発電機用導体として安定性と低交流損失という２つの特
性を満足する結果が得られた。
第１図は、この発明の一実施例によるアルミニウム安定
化超電導線１を示す断面図である。 第２図は、第１図に示したアルミニウム安定化材２の好
ましい断面構造を示す。 第３図は、第１図に示したアルミニウム安定化材２の他
の好ましい断面構造を示す。 第４図は、この発明の他の実施例によるアルミニウム安
定化超電導線６を示す断面図である。 第５図は、この発明のさらに他の実施例によるアルミニ
ウム安定化超電導線１０を示す断面図である。 第６図は、この発明の効果を確認するため行なわれた実
験で製作を試みた４種類のアルミニウム安定化材の断面
構造を示す。 図において、１． ６． １０はアルミニウム安定化超
電導線、２． ８． １３はアルミニウム安定化材、３
． ７． １２は高抵抗金属層、４． ９． １４は超
電導素線である。
化超電導線１を示す断面図である。 第２図は、第１図に示したアルミニウム安定化材２の好
ましい断面構造を示す。 第３図は、第１図に示したアルミニウム安定化材２の他
の好ましい断面構造を示す。 第４図は、この発明の他の実施例によるアルミニウム安
定化超電導線６を示す断面図である。 第５図は、この発明のさらに他の実施例によるアルミニ
ウム安定化超電導線１０を示す断面図である。 第６図は、この発明の効果を確認するため行なわれた実
験で製作を試みた４種類のアルミニウム安定化材の断面
構造を示す。 図において、１． ６． １０はアルミニウム安定化超
電導線、２． ８． １３はアルミニウム安定化材、３
． ７． １２は高抵抗金属層、４． ９． １４は超
電導素線である。
Claims (3)
- （１）アルミニウム安定化材と超電導素線とを複合一体
化したアルミニウム安定化超電導線において、 アルミニウム安定化材が、高抵抗金属によって被覆され
るとともに、高抵抗金属によって５００μｍ以下の径と
なるように複数に分割されたことを特徴とする、アルミ
ニウム安定化超電導線。 - （２）分割されかつ高抵抗金属で被覆されたアルミニウ
ム安定化材が、銅のマトリックス中に配置されている、
請求項１に記載のアルミニウム安定化超電導線。 - （３）分割されかつ高抵抗金属で被覆されたアルミニウ
ム安定化材において、アルミニウムと高抵抗金属との間
に銅が配置されている、請求項１に記載のアルミニウム
安定化超電導線。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1331725A JP2876667B2 (ja) | 1989-12-20 | 1989-12-20 | アルミニウム安定化超電導線 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1331725A JP2876667B2 (ja) | 1989-12-20 | 1989-12-20 | アルミニウム安定化超電導線 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03192611A true JPH03192611A (ja) | 1991-08-22 |
| JP2876667B2 JP2876667B2 (ja) | 1999-03-31 |
Family
ID=18246899
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1331725A Expired - Lifetime JP2876667B2 (ja) | 1989-12-20 | 1989-12-20 | アルミニウム安定化超電導線 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2876667B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0636625A (ja) * | 1992-07-20 | 1994-02-10 | Mitsubishi Electric Corp | 超電導導体 |
| CN103378284A (zh) * | 2012-04-11 | 2013-10-30 | 布鲁克Eas有限公司 | 超导线 |
| EP2680333A1 (de) * | 2012-06-25 | 2014-01-01 | Bruker EAS GmbH | NbTi-Supraleiter mit in Umfangsrichtung verteilten AI-Blöcken zur Gewichtsreduzierung |
-
1989
- 1989-12-20 JP JP1331725A patent/JP2876667B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0636625A (ja) * | 1992-07-20 | 1994-02-10 | Mitsubishi Electric Corp | 超電導導体 |
| CN103378284A (zh) * | 2012-04-11 | 2013-10-30 | 布鲁克Eas有限公司 | 超导线 |
| EP2680333A1 (de) * | 2012-06-25 | 2014-01-01 | Bruker EAS GmbH | NbTi-Supraleiter mit in Umfangsrichtung verteilten AI-Blöcken zur Gewichtsreduzierung |
| CN103515022A (zh) * | 2012-06-25 | 2014-01-15 | 布鲁克Eas有限公司 | 具有用于减轻重量的沿周向分布的铝块的NbTi超导体 |
| US9251931B2 (en) | 2012-06-25 | 2016-02-02 | Bruker Eas Gmbh | NbTi superconductor with peripherally distributed Al block for weight reduction |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2876667B2 (ja) | 1999-03-31 |
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