JPH07119059A - 超電導成形撚線の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 超電導成形撚線の製造において、マンドレル
１の先端部５の周長が、超電導線２が撚り付く位置
（Ａ）でのマンドレル１の周長に対し減少率２０％以下
であることを特徴とする超電導成形撚線の製造方法。 【効果】 優れた特性を有しまた長手方向に対し均質な
特性を有する超電導成形撚線の製造が可能である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は超電導マグネット等に用
いられる非円形断面の超電導成形撚線を製造する方法に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】超電導線を用いた超電導マグネットに
は、超電導線を複数本撚り合わせた超電導撚線や、また
は圧縮成形した超電導成形撚線が使用される場合が多
い。また撚線の中心部分にステンレス等の芯材を配置す
ることで補強した超電導成形撚線や、安定化材としての
機能を持たせるため芯材に銅等を用いた超電導成形撚線
もある。成形撚線の形状は円形のものも多く使用される
が、超電導マグネットに使用する場合は、コイル形に巻
く都合上、平角形や薄板形の形状を持つ超電導線成形撚
線が使われることが多い。

【０００３】超電導線を成形撚線加工する装置の全体の
概略図を図２に、要部を図１に示す。これらの図を参照
して説明すると、撚線機８のサプライボビン６から供給
された超電導線２をマンドレル１上に撚り合わせた後、
撚り合わさった超電導撚線を圧縮ロール９で圧縮成形し
て超電導成形撚線１０を製造する。製造された超電導成
形撚線１０はキャプスタン１１により巻き取りボビン１
２に巻き取られる。なお図２には、圧縮成形手段として
圧縮ロールの場合を記載したが、圧縮成形手段は圧縮ロ
ールに限ることはなく、例えばダイスに撚り合わさった
超電導撚線を通すことでも圧縮成形ができる。

【０００４】図１は撚線加工の要部の説明図であり、簡
明さを期するために目板４を通りマンドレル１に撚り合
う超電導線の一部が示してある。図１では撚り合った後
の超電導線がマンドレル１から離れて超電導撚線３が形
成されているように記載しているが、通常成形撚線加工
をする場合、撚線加工と成形加工は別個に行われるとは
限らず、マンドレル上に超電導線が撚り合った状態で圧
縮成形加工することもある。例えば成形ダイスにマンド
レルを通し、成形ダイスの内面とマンドレルとに挟まれ
て、マンドレル上に撚り合った超電導線に圧縮加工を施
すことも可能である。また例え撚線加工と成形加工とを
別個に行う場合でも、通常マンドレル１の先端部５を離
れた直後に超電導撚線３は圧縮ロール９により成形され
る場合が多い。

【０００５】ところで超電導線が撚り合わされるマンド
レル１は通常静止している。一方、超電導撚線３はキャ
プスタン１１側（図１で右方向）に移動しており、超電
導線２は目板４を通って所定間隔に配列されてマンドレ
ル１に巻き付くように撚り合わされ、マンドレル１上を
滑りながらマンドレル１から抜けるように離れていく。

【０００６】特に平角型超電導成形撚線を製造する場合
は、図１に示すようにマンドレル１は超電導線２が撚り
合わされる位置（撚り付き位置）では円形に近い形状で
あり、超電導撚線３が離れる位置（先端部５）に近くな
る程矩形形状に近くなっている。これは製造する超電導
成形撚線の形状に近づけるためである。そして撚り合わ
さった超電導線（超電導撚線３）は圧縮ロール９により
成形されるのである。なお平角形状の超電導成形撚線１
０の一例を図３に示す。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来、製造する超電導
成形撚線の断面が小さい場合でも、超電導線が撚り合わ
される位置（撚り付き位置）では、マンドレルを太くし
て超電導線が撚り付きやすいようにしていた。一方、製
造する超電導成形撚線の断面は小さいので、撚り合った
超電導線（超電導撚線）が離れる位置のマンドレルの断
面は小さいものになっていた。このため撚り合わされた
超電導線（超電導撚線）が離れる位置でのマンドレルの
周長は超電導線が撚り合う位置でのマンドレルの周長に
比べかなり小さくなっていた。

【０００８】ところでマンドレル上に撚り合わされたで
超電導線は、マンドレルの先端部に移動するに伴って隣
接する超電導線同士の間隔が狭まり、遂には隣接する超
電導線同士がクロスオーバー（重なること）する、とい
う問題があった。またクロスオーバーまでには至らない
までも、超電導線同士の間隔が狭まっていく際、各々の
超電導線に曲げや曲げ戻し加工が掛かり、各超電導線の
長さ方向に対し、各々の超電導線間に不均一な歪みが残
ってしまう、という問題があった。このように不均一な
歪みを含む状態で圧縮成形加工すると、圧縮成形が不均
一になりやすく、製造した超電導成形撚線の特性に大き
なばらつきを生じたり、成形撚線にしたことによる各超
電導線の特性劣化が大きくなったりしていた（いわゆる
劣化率が大きくなった）。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は上記のような従
来技術の問題点に鑑み種々検討の結果、超電導線同士が
クロスオーバーしにくく、また各々の超電導線間に不均
一な歪みが残ることで製造した超電導成形撚線の特性に
大きなばらつきを生じたり、特性が劣化したりすること
がないように超電導成形撚線を製造する方法を提供しよ
うとするものである。即ち、撚線機のサプライボビンか
ら供給された超電導線を目板を通してマンドレル上に撚
り合わせた後、圧縮成形加工して超電導成形撚線を製造
する方法において、撚り合わされた超電導線が該マンド
レル上から離れる位置での該マンドレルの周長が、前記
超電導線が該マンドレル上に撚り付く位置でのマンドレ
ルの周長に対し減少率２０％以下であることを特徴とす
る超電導成形撚線の製造方法である。

【００１０】

【作用】本発明においては、超電導線がマンドレル上に
撚り合わされる位置（撚り付き位置）のマンドレルの周
長に対する、撚り合わされた超電導線が該マンドレル上
から離れる位置での周長の減少率が２０％以下であるの
で、超電導線同志のクロスオーバが発生しにくく、また
各々の超電導線間に不均一な歪みが残りにくい。ここで
周長減少率とは、撚り付き位置での周長をＳ、先端部で
の周長をＬとして、（Ｓ−Ｌ）／Ｓ×１００のことであ
る。この周長減少率は０（つまり周長一定の場合）か２
０％以下であることが望ましい。

【００１１】前記周長減少率が２０％を越えるとクロス
オーバが発生しやすく、またクロスオーバーまでには至
らないまでも、超電導線同士の間隔が狭まっていく際に
掛かる曲げや曲げ戻し加工に起因する不均一な歪みが各
超電導線に残りやすく望ましくない。また周長減少率が
０より小さい場合、即ち周長が先端部に向かって増大す
る場合は、撚り付いた超電導線に無理な張力が掛かるた
め、破断等が発生する等望ましくない。なお図１では、
撚り合わされた超電導線が該マンドレル上から離れる位
置がマンドレルの先端部３と一致しているが、本発明は
これに限られることはない。

【００１２】本発明によれば、撚り合わせた超電導線同
士がクロスオーバーしにくく、またクロスオーバーまで
には至らないまでも、超電導線同士の間隔が狭まってい
く際に掛かる曲げや曲げ戻し加工に起因する不均一な歪
みが各超電導線に残りにくい。従って、撚り合わさった
超電導線がマンドレルから離れ、次いで圧縮成形加工し
ても、不均一な変形が起こりにくく、製造した超電導成
形撚線の特性に大きなばらつきが生じにくい。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しながら
説明する。図２は本発明の超電導撚線の製造装置の全体
の概略図であり、図示していないがサプライボビン６は
３６個ある。そして３６個のサプライボビンから供給さ
れる超電導線は以下の如くである。 （超電導線の構造） 線径 ： ０．６４８ｍｍ フィラメント： ＮｂＴｉ フィラメント径： 平均６μｍ フィラメント本数： ４２００本 安定化銅比： １．８

【００１４】本発明例および比較例においては、使用し
たマンドレルは各々２種類である（図３に説明図を示
す）。なお超電導線の撚り付き位置の該マンドレルの形
状および先端部の形状は後述する。また成形撚線の加工
条件（撚方向はＳ撚）は以下の如くである。 撚線数 ：３６本 ピッチ ：９４ｍｍ 成形寸法 ：１１．６８×１．１５６ｍｍ

【００１５】図１は本発明の超電導成形撚線の製造装置
の要部であり、超電導線が撚り付く状態を示している。
本発明例および比較例において、加工中、上記マンドレ
ル部分を観察し、超電導線が撚り付く位置を調べた。な
お、超電導線が撚り付く位置は超電導線の径や加工条件
によって異なり、また加工中にも撚り付く位置は図１に
おいて左右に移動する。ここでは図１において撚り付き
位置が最も左に移動した位置における該マンドレルの断
面形状（図１中Ａ）と超電導線が該マンドレルから離れ
る位置（先端部５）の形状を図３に示す。ここでＷ、
Ｔ、ＲはＡ部における平行部の幅、厚さ、平行部両端の
曲率であり、同様ｗ、ｔ、ｒは先端部５の平行部の幅、
厚さ、平行部両端（円形部）の曲率であり、これらの値
を表１に示した。なお、前記平行部と円形部の交わる部
分では若干の丸みを持たせてある。

【００１６】マンドレル１に超電導線が撚り付く位置の
周長Ｓと先端部５の周長Ｌの関係として、（Ｓ−Ｌ）／
Ｓ×１００（周長減少率）を表２に示す。なお、本発明
例Ｎｏ１は、周長が一定の場合である。

【００１７】

【表１】

【００１８】上記のようにして製造した超電導成形撚線
の外観を観察して、超電導線のクロスオーバが発生して
いるかを調べた。クロスオーバが発生していると、隣接
する超電導線同士が重なりあっているので判別は容易に
できる。表２に超電導成形撚線を５０００ｍ製造した場
合のクロスオーバの発生回数を記す。

【００１９】次に製造した超電導成形撚線をほぐし、整
直後、臨界電流（Ｉｃ）を測定した。条件は５．６Ｔ
（テスラ）、４．２Ｋである。また超電導状態にある超
電導線の電流値に対する該超電導線の両端間の電圧値の
変化率（ｎ値）を調べた。これらはｎ＝５で測定した。
その平均値と標準偏差を表２に記す。更に比較のため成
形撚線加工をする前の超電導線の臨界電流（Ｉｃ）とｎ
値とを測定し、上記成形撚線にしたことによる、Ｉｃの
劣化率およびｎ値の低下率を計算した。なお、成形撚線
加工をする前の超電導線の臨界電流（Ｉｃ）は２９５Ａ
であり、ｎ値は４１であった。以上の計算結果も表２に
併記する。

【００２０】

【表２】

【００２１】表２に示すように周長減少率が小さい本発
明例Ｎｏ１、２は、比較例Ｎｏ１、２に比べ臨界電流
（Ｉｃ）の劣化率が低く、またｎ値の低下率も小さくな
った。従って本発明例は成形撚線加工を施すことによる
特性の劣化が少ない優れた特性を有するものになった。
また臨界電流（Ｉｃ）とｎ値の標準偏差もそれぞれ小さ
くなり、超電導成形撚線の長手方向に対し、特性のばら
つきが少ない均質な特性を有する超電導成形撚線が製造
できたことが判る。

【００２２】

【発明の効果】このように本発明は、優れた特性を有し
また長手方向に対し均質な特性を有する超電導成形撚線
の製造を可能とし、超電導マグネットの品質向上や特性
向上を促す等、工業上顕著な効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】超電導線を成形撚線加工する装置の要部であ
る。

【図２】超電導線を成形撚線加工する装置の全体の概略
図である。

【図３】（Ａ）図１のＡ部（撚り付き位置）の断面図
で、Ｒ部分は円の一部である。 （Ｂ）図１の先端部５の正面図で、ｒ部分は円の一部で
ある。

【図４】本発明の超電導成形撚線の断面図の一例であ
る。

【符号の説明】

１ マンドレル ２ 超電導線 ３ 超電導撚線 ４ 目板 ５ 先端部 ６ サプライボビン ７ ホローシャフト ８ 撚線機 ９ 圧縮ロール １０ 超電導成形撚線 １１ キャプスタン １２ 巻き取りドラム １３ 超電導線 １４ 超電導成形撚線

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 撚線機のサプライボビンから供給された
   超電導線を目板を通してマンドレル上に撚り合わせた
   後、圧縮成形加工して超電導成形撚線を製造する方法に
   おいて、撚り合わされた超電導線が該マンドレル上から
   離れる位置での該マンドレルの周長が、前記超電導線が
   該マンドレル上に撚り付く位置でのマンドレルの周長に
   対し減少率２０％以下であることを特徴とする超電導成
   形撚線の製造方法。