JPH0568805B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0568805B2 JPH0568805B2 JP60065508A JP6550885A JPH0568805B2 JP H0568805 B2 JPH0568805 B2 JP H0568805B2 JP 60065508 A JP60065508 A JP 60065508A JP 6550885 A JP6550885 A JP 6550885A JP H0568805 B2 JPH0568805 B2 JP H0568805B2
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- Japan
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- alloy
- stabilizing material
- superconducting
- rod
- conductor
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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
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
Description
＜産業上の利用分野＞
この発明は複合超電導導体に用いる安定化材に
関するものである。 ＜従来の技術とその問題点＞ 核融合、エネルギー貯蔵などに応用する大型超
電導マグネツトでは、マグネツト保護の観点から
インダクタンスを小さくして高磁界を発生させる
ため、大容量導体を用いることが不可欠である。 また、これらの大型マグネツトの超電導安定化
の設計は、導体の一部に常電導転移が起つた場合
の発熱(G)より冷却熱量(Q)を大きくし、常電導部が
伝播することなく超電導状態に復帰するようにす
るクライオスタチイツクな安定化法によつてい
る。 上記の発熱(G)及び冷却熱量(Q)は次式により示さ
れる。 即ち、 Ｇ＝ρ／Ｓ・I2 ……(1) Ｑ＝ｐ・ｈ ……(2) 但し、 Ｉ：通電電流値 ρ：安定化材の抵抗率 Ｓ：安定化材の断面積 ｐ：冷却表面積 ｈ：導体とヘリウム間の熱流束 である。 この式から超電導導体としては、ρを小さく
し、Ｓ、ｐ、ｈを大きくすることが必要である。 これらのうちｐ、ｈは導体寸法、形状により、
ほぼ決められてしまい、またＳを大きくすると、
マグネツトが大型化し、コスト的に問題である。 従つて、超電導導体の安定化材としては抵抗率
ρが小さいことが必要で、通常は純銅が用いられ
る。 しかし、安定化材としてCuを用いた場合は、
特に高磁界での安定性が悪い。そしてこの安定性
を十分にするには多量のCuが必要となり、電流
密度が減少し、マグネツト寸法が増大する。 これはCuの電気抵抗は磁器抵抗効果により、
磁界と共に著しく増加するため、電気抵抗と共に
熱伝導が低下するためである。 要するに、Cuは磁界の増加に伴なう抵抗率の
増加、即ち磁器抵抗効果が大きいことが欠点であ
り、このことから磁器抵抗効果の小さな高純度
Alを安定化材として用いることが望まれている。
しかしながら、高純度Alは機械強度、特に耐疲
労強度が小さい欠点があり、繰返し電磁力が導体
に加えられるパルスマグネツトでは大きな問題と
なるのである。 ＜問題点を解決するための手段＞ この発明は上記した従来の欠陥に鑑み、これを
解消すべく検討の結果得られたものである。 即ち、この発明は純Al棒をZr、Snのなかから
選ばれた１種類の元素を0.02〜0.2重量％含有す
るCu合金で被覆したことを特徴とする超電導複
合導体用安定化材である。 ＜作用＞ 以下、この発明を図面を参照して詳細に説明す
る。 第１図においては、１はSnあるいはZrを0.02〜
0.2％含有したCu合金層２を被覆した高純度Alで
ある。 この発明は第１図に断面構造を示すように集合
導体にCu合金被覆したAl材を安定化材として用
いるものである。ここでCu合金被覆AlはCu合金
管中にAl棒を入れて作製した複合ピレツトの押
出し、あるいはCu合金パイプとAl棒の複合伸線
によつて作製される。なお第１図における３は
Nb−TiまたはNb3Sn極細多芯超電導線である。 この発明において高純度Al棒の外周を被覆す
るCu合金層の素材となるCu合金にはZr、Snの何
れか１種を0.02〜0.2％含有させたことが特徴で
あるが、これは電気抵抗を低下させることなく
Cuの強度を増加させるのである。 このZr、SnのCu合金中への含有量を0.02〜0.2
％とするのは、0.02％以下では機械的強度を増加
させるのに不十分であること、また0.2％以上を
加えると、電気抵抗の大きな増加を生じること、
さらに加工性を劣化させるので好ましくないため
である。 また、この発明の安定化材の他の一例を示す
と、第２図のようにNb−Ti極細多芯超電導線か
らなるモノリシツク導体４の外周を高純度Al１、
さらにその最外周をCu合金層で被覆したもので
ある。これは複合ビレツトの押出し、またはCu
パイプ、Alパイプ、Nb−Ti超電導導体の複合伸
線によつて作製することもできる。 ＜実施例＞ 以下、この発明を実施例により説明する。 下記、第１表に示した組成のCu合金からなる
外径70mmの管の中に99.99％のAl棒を入れ、上、
下同じCu合金からなる蓋をし、真空室中でCu合
金管内部を真空引きした後、蓋を電子ビーム溶接
して、複合ビレツトを作製した。 これを静水圧押出機を用いて30mmφに押出し
た。ここでCu合金の被覆率は15％である。 次に押出材を伸線および圧延し、３×16mm2の板
を２枚、５×10mm2をの板１枚作製した。 これらの板材と別途作製した５×５mm2のNb−
Ti極細多芯超電導線を半田（Pb−Sn共晶合金）
で接着合体として大容量の超電導導体を得た。 一方、この発明による８mm径のCu合金被覆Al
棒を用い、回転曲げ疲労試験により耐疲労強度を
調べた。また4.2Kにおいて、電気抵抗率を測定
した。その結果は第１表に示した。 なお比較のために測定した99.99％Al棒に比べ、
電気抵抗率は若干増加しているが、耐疲労強度が
著しく改善されていることが認められた。
関するものである。 ＜従来の技術とその問題点＞ 核融合、エネルギー貯蔵などに応用する大型超
電導マグネツトでは、マグネツト保護の観点から
インダクタンスを小さくして高磁界を発生させる
ため、大容量導体を用いることが不可欠である。 また、これらの大型マグネツトの超電導安定化
の設計は、導体の一部に常電導転移が起つた場合
の発熱(G)より冷却熱量(Q)を大きくし、常電導部が
伝播することなく超電導状態に復帰するようにす
るクライオスタチイツクな安定化法によつてい
る。 上記の発熱(G)及び冷却熱量(Q)は次式により示さ
れる。 即ち、 Ｇ＝ρ／Ｓ・I2 ……(1) Ｑ＝ｐ・ｈ ……(2) 但し、 Ｉ：通電電流値 ρ：安定化材の抵抗率 Ｓ：安定化材の断面積 ｐ：冷却表面積 ｈ：導体とヘリウム間の熱流束 である。 この式から超電導導体としては、ρを小さく
し、Ｓ、ｐ、ｈを大きくすることが必要である。 これらのうちｐ、ｈは導体寸法、形状により、
ほぼ決められてしまい、またＳを大きくすると、
マグネツトが大型化し、コスト的に問題である。 従つて、超電導導体の安定化材としては抵抗率
ρが小さいことが必要で、通常は純銅が用いられ
る。 しかし、安定化材としてCuを用いた場合は、
特に高磁界での安定性が悪い。そしてこの安定性
を十分にするには多量のCuが必要となり、電流
密度が減少し、マグネツト寸法が増大する。 これはCuの電気抵抗は磁器抵抗効果により、
磁界と共に著しく増加するため、電気抵抗と共に
熱伝導が低下するためである。 要するに、Cuは磁界の増加に伴なう抵抗率の
増加、即ち磁器抵抗効果が大きいことが欠点であ
り、このことから磁器抵抗効果の小さな高純度
Alを安定化材として用いることが望まれている。
しかしながら、高純度Alは機械強度、特に耐疲
労強度が小さい欠点があり、繰返し電磁力が導体
に加えられるパルスマグネツトでは大きな問題と
なるのである。 ＜問題点を解決するための手段＞ この発明は上記した従来の欠陥に鑑み、これを
解消すべく検討の結果得られたものである。 即ち、この発明は純Al棒をZr、Snのなかから
選ばれた１種類の元素を0.02〜0.2重量％含有す
るCu合金で被覆したことを特徴とする超電導複
合導体用安定化材である。 ＜作用＞ 以下、この発明を図面を参照して詳細に説明す
る。 第１図においては、１はSnあるいはZrを0.02〜
0.2％含有したCu合金層２を被覆した高純度Alで
ある。 この発明は第１図に断面構造を示すように集合
導体にCu合金被覆したAl材を安定化材として用
いるものである。ここでCu合金被覆AlはCu合金
管中にAl棒を入れて作製した複合ピレツトの押
出し、あるいはCu合金パイプとAl棒の複合伸線
によつて作製される。なお第１図における３は
Nb−TiまたはNb3Sn極細多芯超電導線である。 この発明において高純度Al棒の外周を被覆す
るCu合金層の素材となるCu合金にはZr、Snの何
れか１種を0.02〜0.2％含有させたことが特徴で
あるが、これは電気抵抗を低下させることなく
Cuの強度を増加させるのである。 このZr、SnのCu合金中への含有量を0.02〜0.2
％とするのは、0.02％以下では機械的強度を増加
させるのに不十分であること、また0.2％以上を
加えると、電気抵抗の大きな増加を生じること、
さらに加工性を劣化させるので好ましくないため
である。 また、この発明の安定化材の他の一例を示す
と、第２図のようにNb−Ti極細多芯超電導線か
らなるモノリシツク導体４の外周を高純度Al１、
さらにその最外周をCu合金層で被覆したもので
ある。これは複合ビレツトの押出し、またはCu
パイプ、Alパイプ、Nb−Ti超電導導体の複合伸
線によつて作製することもできる。 ＜実施例＞ 以下、この発明を実施例により説明する。 下記、第１表に示した組成のCu合金からなる
外径70mmの管の中に99.99％のAl棒を入れ、上、
下同じCu合金からなる蓋をし、真空室中でCu合
金管内部を真空引きした後、蓋を電子ビーム溶接
して、複合ビレツトを作製した。 これを静水圧押出機を用いて30mmφに押出し
た。ここでCu合金の被覆率は15％である。 次に押出材を伸線および圧延し、３×16mm2の板
を２枚、５×10mm2をの板１枚作製した。 これらの板材と別途作製した５×５mm2のNb−
Ti極細多芯超電導線を半田（Pb−Sn共晶合金）
で接着合体として大容量の超電導導体を得た。 一方、この発明による８mm径のCu合金被覆Al
棒を用い、回転曲げ疲労試験により耐疲労強度を
調べた。また4.2Kにおいて、電気抵抗率を測定
した。その結果は第１表に示した。 なお比較のために測定した99.99％Al棒に比べ、
電気抵抗率は若干増加しているが、耐疲労強度が
著しく改善されていることが認められた。
【表】
＜発明の効果＞
以上のように、この発明は超電導複合導体用の
安定化材としてZr、Snのうちの１種を0.02〜02％
含有したCu合金で被覆したAlを用いるものであ
り、通常、超電導の安定化材として用いられてい
るCuに比べ、超電導を安定化させる力が大きい。 これは極低温で、特に高磁界において、Guに
比べ電気抵抗率の小さいAlを用いているためで
ある。 また、通常安定化材における疲労フラツクは、
材料の表面で発生し、内部に伝播する。 この発明は材料外周をZr、Snの何れかを0.02〜
02％含有したCu合金層とすることにより耐疲労
強度を向上させることができたのである。
安定化材としてZr、Snのうちの１種を0.02〜02％
含有したCu合金で被覆したAlを用いるものであ
り、通常、超電導の安定化材として用いられてい
るCuに比べ、超電導を安定化させる力が大きい。 これは極低温で、特に高磁界において、Guに
比べ電気抵抗率の小さいAlを用いているためで
ある。 また、通常安定化材における疲労フラツクは、
材料の表面で発生し、内部に伝播する。 この発明は材料外周をZr、Snの何れかを0.02〜
02％含有したCu合金層とすることにより耐疲労
強度を向上させることができたのである。
第１図はこの発明になる安定化材の１例を示す
断面構造図、第２図はこの発明の他の１例を示す
平面図である。 １……高純度Al、２……銅合金被覆層、３…
…Nb−TiまたはNb3Sn極細多芯超電導層。
断面構造図、第２図はこの発明の他の１例を示す
平面図である。 １……高純度Al、２……銅合金被覆層、３…
…Nb−TiまたはNb3Sn極細多芯超電導層。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 純Al棒をZr、Snのなかから選ばれた１種類
の元素を0.02〜0.2重量％含有したCu合金で被覆
したことを特徴とする超電導複合導体用安定化
材。 ２ 純Al棒は、その純度が99.9％以上である特許
請求の範囲第１項記載の超電導複合導体用安定化
材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60065508A JPS61224213A (ja) | 1985-03-28 | 1985-03-28 | 超電導複合導体用安定化材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60065508A JPS61224213A (ja) | 1985-03-28 | 1985-03-28 | 超電導複合導体用安定化材 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61224213A JPS61224213A (ja) | 1986-10-04 |
| JPH0568805B2 true JPH0568805B2 (ja) | 1993-09-29 |
Family
ID=13289074
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60065508A Granted JPS61224213A (ja) | 1985-03-28 | 1985-03-28 | 超電導複合導体用安定化材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61224213A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0644420B2 (ja) * | 1985-08-29 | 1994-06-08 | 住友電気工業株式会社 | 銅安定化Ｎｂ−Ｔｉ超電導線 |
| JPH02243733A (ja) * | 1989-03-15 | 1990-09-27 | Fujikura Ltd | 銅合金線材 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59224007A (ja) * | 1983-06-02 | 1984-12-15 | 日立電線株式会社 | 複合超電導導体 |
-
1985
- 1985-03-28 JP JP60065508A patent/JPS61224213A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61224213A (ja) | 1986-10-04 |
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