JPH0465032A - Ｎｂ―Ｔｉ超電導線材 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ 本発明はＮｂ−Ｔｉ超電導線材、特に交流用途に適した
低交流損失型のＮｂ−Ｔｉ超電導線材に関するものであ
る。

［従来の技術］ 現状の超電導マグネットは、その殆どが直流モードで運
転されている。これは、通常の銅（Ｃｕ）安定化Ｎｂ−
Ｔｉ超電導線材における交流モード運転時の損失か非常
に大きいからである。

超電導線材の交流損失は、ヒステリシス損失、結合損失
及び渦電流損失の３成分からなる。

この３成分の損失を低減するために、次のような方策が
講じられている。

■Ｎｂ−Ｔｉフィラメント径をサブミクロンオーダーま
で超極細化する。

■Ｎｂ−Ｔｊフィラメント間にＣｕ−Ｎｉ合金材による
高抵抗層を介在させる。

■線径を小さくかつツイストピッチを小さくする。

■安定化銅をＣｕ−Ｎｊ高抵抗層で分割する。

これらの幾何学的構成の改善により結合損失及び渦電流
損失は大幅に低減されたが、ヒステリシス損失の低減に
は未だ不十分なものがある。

［発明が解決しようとする課題］ 超電導体のピンニング力に起因するヒステリシス損失を
小さくするためには、フィラメント径をできるだけ小さ
くすることが望ましく、論理的にはＮｂ−Ｔｉでは０．
１μｍが最適であるといわれている。しかしながら、ヒ
ステリシス損失は超電導体のフィラメント径と１対１で
対応するわけではなく、フィラメント間隔かある限度以
下になると近接効果により等価フィラメント径が増大し
、ヒステリシス損失が増大するという問題があった。

本発明の目的は、前記した従来技術の欠点を解消し、交
流損失、特にヒステリシス損失を低減することのできる
低交流損失型のＮｂ−Ｔｉ超電導線材を提供することに
ある。

［課題を解決するための手段］ 本発明の要旨は、Ｎｂ−Ｔｉフィラメントの周りに従来
のＣｕ−Ｎｉ合金層の他にＣｕ−Ｕｎ合金層を配置した
ことにあり、それによってフィラメント径を１μｍ以下
と小さくしたときの交流損失、特にヒステリシス損失を
低減させたものである。

フィラメント径を１μｍ以下に小さくすると、フィラメ
ント間隔も小さくなる。間隔が非常に小さくなった場合
、フィラメント中の超電導電子がしみ出し、隣接するフ
ィラメントと相互に作用し、あたかもより太いフィラメ
ントのような挙動を示し、ヒステリシス損失か増大する
。

本発明のように、フィラメントの周りにＣｕ−Ｍｎ合金
層を配置することにより、ヒステリシス損失を低減でき
るか、それは、本発明で用いるＣｕ−Ｍｎ合金中のＭｎ
原子か前記したような超電導電子のしみ出し現象を抑制
する効果を有するので、その効果によりヒステリシス損
失か低減されるものと推定される。

本発明の場合、Ｃｕ−Ｍｎ合金の層は、Ｃｕ−Ｎｉ合金
層の内側に配置することが望ましく、そのＣｕ　−Ｍｎ
合金におけるＭｎの濃度は、後述する例からも判るよう
に、重量比で４％が上限である。

勿論、本発明による線材は、多芯構造の単線である必要
はなく、線材の大容量化のために、複数本の多芯構造の
線材を素線とした撚線であっても差し支えない。

［実　施　例］ 以下に、本発明の実施例を示す。

Ｎｂ−Ｔｉ素材として、Ｎｂ−４５νｔ％ＴＩ材を用意
し、このＮｂ−Ｔｉ合金の棒を第１表に示すような被覆
材と複合化し、夫々外径約２９關の押出用ビレットとし
た。その各押出用ビレットを夫々温間にて外径１２ｍ＋
＊に静水圧押出しした後、夫々引抜伸線し、対辺距離が
１．３９ｍｍの六角断面を有するシングル線とした。そ
のシングル線２５３本を夫々外径的２８ｍｍのＣｕ−１
０ｖｔ％旧製の管内に挿入組立して押出用ビレットとし
た。その押出用ビレットを夫々静水圧押出しにて外径１
２＋＋＊とした後、引抜伸線して対辺距離が１．３９＋
ｕ＋の六角断面を有するサブマルチ線とした。次にその
サブマルチ線１９８本と、同サイズのＣｕ−１０ｖｔ％
Ｎｉ被覆銅線からなるダミー線５５本を再度Ｃｕ−ＬＯ
ｖｔ％Ｎｉ合金製の管に挿入組立し、夫々押出用ビレッ
トとした。各押出用ビレットを夫々静水圧押出しにて外
径１２關に加工した。その後、それらの押出材について
、夫々途中で３７５℃×５０時間の時効熱処理を施して
引抜伸線した後、ツイスト加工し、夫々外径０．３４ｍ
ｙｓｓフィラメンフィラメント径０．７ストピッチ　２
　、７　ａｍの線材とした。

第２表に、以上のようにして作製した４種類の線材の断
面構成比、臨界電流密度及び５ＱＵＩＤ型フラツクスメ
ータで測定した±ＩＴ１サイクル当りのヒステリシス損
失を示した〇 第　　１　　表 第　　２ 表 ヒステリシス損失は臨界電流密度に比例するので、第２
表の結果から、Ｎｏ、　２のものはＮ０１４のものより
実質的には約２０％損失が小さいことになる。

このように従来のＣｕ−Ｎｉ合金材に加えてＣｕ−Ｍｎ
合金材を複合化することにより、従来のＣｕ−Ｎｉ合金
材のみを複合化した線材に比べて大幅にヒステリシス損
失を低減できることが判る。ただし、Ｃｕ５ｗｔ％Ｍｎ
合金材を用いたＮｃｉ、　３では逆に損失が増大してい
るので、Ｃｕ−Ｍｎ合金材におけるＭｎ１度は４νｔ％
が上限といえる。

なお、本実施例では、Ｃｕ−Ｎｉ合金材としてＣｕ　−
１０ｖｔ％Ｎｉを使用したが、Ｃｕ−Ｎｉ合金材は、Ｎ
ｉ濃度が増大するほど結合損失の低減に効果があるので
、Ｎ１６度が大きい方が望ましい。しかし、加工性、損
失低減等の観点からすると３０ｖｔ％Ｎｉが上限である
。

別の実施例として、Ｃｕ−Ｍｎ合金材に加えその内側に
Ｎｂ材を配置して複合化した線材について、前の例と同
様に加工した。この場合、時効熱処理は引抜伸線の途中
で２回行ったが、線材の加工性は損なわれず、得られた
線材の臨界電流密度が約１０％向上した。

［発明の効果コ 以上の説明から明らかなように、本発明によれば、交流
用途を目的としたフィラメント径か１μｍ以下のＮｂ−
Ｔｉ超＠導線材において、Ｎｂ−ＴｉフィラメントとＣ
ｕ−Ｎｉ合金層の間にＣｕ−Ｍｎ合金層を配置すること
により、近接効果が低減されるので、低交流損失のＮｂ
−Ｔｉ超電導線材を容易に得ることができる効果がある
。

代理人　　弁理士　　佐　藤　不二雄

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｎｂ−Ｔｉフィラメントの周りにＣｕ−Ｎｉ合金
   層を配置してなるＮｂ−Ｔｉ超電導線材において、前記
   Ｃｕ−Ｎｉ合金層の内側にＣｕ−Ｍｎ合金層を配置して
   成ることを特徴とするＮｂ−Ｔｉ超電導線材。
2. （２）Ｎｂ−Ｔｉフィラメントの周りにＣｕ−Ｎｉ合金
   層を配置してなるＮｂ−Ｔｉ超電導線材において、前記
   Ｃｕ−Ｎｉ合金層の内側にＣｕ−Ｍｎ合金層を配置しす
   ると共に、その内側にＮｂ層を配置してなることを特徴
   とするＮｂ−Ｔｉ超電導線材。
3. （３）Ｃｕ−Ｍｎ合金層のＭｎ濃度が４ｗｔ％以下であ
   る、前記（１）項又は（２）項記載の超電導線材。