JPH0793058B2

JPH0793058B2 - 超電導体送電線

Info

Publication number: JPH0793058B2
Application number: JP3094890A
Authority: JP
Inventors: ウィリアム・ジョセフ・ギャラガー; トマス・キンバー・ウォーシントン
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1990-05-01
Filing date: 1991-04-02
Publication date: 1995-10-09
Anticipated expiration: 2010-10-09
Also published as: EP0454939B1; EP0454939A3; DE69115751T2; DE69115751D1; JPH04230912A; EP0454939A2

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、超電導体の送電線に
関し、特に、磁気ヒステリシス損が生じる前に電流の量
が最大になるように、送電線の素子を流れる電流の磁界
に対して垂直になるように結晶学上の底面を配向した超
導電性素子であって、結晶学上の底面と、結晶学上の底
面に関する異方性磁気パラメータとを有する超導電性素
子から送電線を構成することに関する。

【０００２】

【従来の技術】超電導物質は現在、電流密度を高くする
必要のある電気機器に採用されている。このような電気
機器として核磁気共鳴画像装置が挙げられる。この装置
では、画像を作成する放射輻射の検出時に分子の電子エ
ネルギ・レベルを活性化するのに必要な比較的大きい磁
界を発生させるために、比較的大量の直流を運ぶ誘導コ
イルが用いられる。導体コイルの大電流は、超電導物質
でコイルを構成することによって実現される。超電導物
質は、物理的な寸法が同じ従来のコイルのように、電流
をかなり小さい値に制限する電気抵抗及び熱の発生を伴
わずに動作する。周知のとおり、現在の電気機器に用い
られる超電導物質は、液体ヘリウムのように非常に低い
温度でのみ超電導特性を示す。このように低温にするこ
とが必要なので、機器の動作に不都合が生じ、余分なコ
ストがかかる。ポンプで液体ヘリウムを導体コイルに送
り、超電導物質に必要な低温動作環境を維持しなければ
ならないからである。

【０００３】最近では、液体ヘリウムよりもかなり高い
温度で動作する超電導物質の導入についての研究が盛ん
である。こうした物質が使用できることは、冷却条件が
あまり厳しくはない超導電性素子から電気機器を構成す
ることが可能であることを示している。たとえば、液体
ヘリウムの温度ではなく液体窒素の温度など、かなり高
い温度で動作する超電導物質が、電気機器の構成に使用
できるなら、機器の動作コストは大幅に削減される。液
体窒素は、液体ヘリウムに比べてはるかに入手しやすい
からである。

【０００４】液体ヘリウムに比べて高い温度で超電導性
を示す物質は数多く調査されている。中でも注目される
のは、一般的にはセラミクスに代表される複合金属酸化
物である。以下、高温で超電導特性を示す物質の製造と
特性に言及している代表的な記事を示す。１９８７年３
月１０日付けの朝日新聞は、厚み２０ないし３０ミクロ
ンのセラミック・テープとして形成されたＬａ、Ｃｕ、
Ｓｒ、及びＯの複合物を紹介している。「応用物理学ジ
ャーナル」Ｖｏｌ．２６、Ｎｏ．４、１９８７年４月号
は、Ｌ３８６−Ｌ３８７頁で、超電導状態に移行する位
相を示すＢａ−Ｌａ−Ｃｕ−Ｏ系とＳｒ−Ｌａ−Ｃｕ−
Ｏ系について説明している。「物質研究協会」会議の１
９８７年４月のレポートは、２１９−２２１頁で、銀と
の複合物としてＢａ₂ＹＣｕ₃Ｏ₇のみを説明したS.Jin氏
らのレポートを載せている。「物理レビュー・レター
ズ」Ｖｏｌ．５８、Ｎｏ．２５、１９８７年６月号は、
２６８８−２６８９頁で、Ｙ₁Ｂａ₂Ｃｕ₃Ｏ_7-xに関する
不均一性と磁化ヒステリシスについて説明している。
「応用物理学ジャーナル」Ｖｏｌ．２６、Ｎｏ．４、１
９８７年４月号は、Ｌ５２４−Ｌ５２５頁で、超電導薄
膜のホール効果に関して、式（Ｌａ_1-xＳｘ）₂ＣｕＯ₄
であらわされる超電導単結晶薄膜を紹介している。「物
理レビュー・レターズ」Ｖｏｌ．５８、Ｎｏ．２５、１
９８７年６月号は、２６８７−２３６９０頁のT.R.Ding
er氏らによる記事のなかで、ファセットが２００ミクロ
ンないし０．５ミリメートルの層構造で異方性を示すＹ
₁Ｂａ₂Ｃｕ₃Ｏ_7-xの単結晶について説明している。「物
理レビュー・レターズ」Ｖｏｌ．５９、Ｎｏ．１０、１
９８７年９月号は、T.K.Worthington 氏らによる１１６
０−１１６３頁で、Ｙ₁Ｂａ₂Ｃｕ₃Ｏ_7-xの単結晶内の異
なる方向における臨界磁界について述べている。「物理
レビュー」Ｖｏｌ．３６、Ｎｏ．７、１９８７年９月号
は、D.E.Farrell氏による４０２５−４０２７頁で、Ｙ₁
Ｂａ₂Ｃｕ₃Ｏ_7-xの磁界におけるアライメントについて
述べている。「サイエンス」１９８７年６月５日号、１
１８９頁の記事は、チタン酸ストロンチウムの基板上の
エピタキシャル層またはエピタキシャル膜として超電導
体を形成する方法について説明している。Ｙ−Ｂａ−Ｃ
ｕ−Ｏ系などの超電導物質と関連物質の概要は、１９８
７年にニューヨークのＰｌｅｎｕｍＰｒｅｓｓより出
版された、S.A.Wolf、V.Z.Kresin 両氏による「新しい超
電導性」と題した著作の９３５−９４９頁にみられる。
「応用物理レターズ」Ｖｏｌ．５４、Ｎｏ．１１、１９
８９年３月号は、G.Koren氏らによる１０５４−１０５
６頁で、ＮｄＧａＯ₃、ＬａＧａＯ₃、及びＳｒＴｉＯ₃
の基板上にＹＢａ₂Ｃｕ₃Ｏ_7-xのエピタキシャル層とし
てレーザ・アブレイションによって形成した超電導物質
について説明している。

【０００５】上記の研究で重要なことは、これらの物質
が異方性を示し、磁界が、物質内を流れる電流によるも
のか外部の電流によるものかとは無関係に、超電導相を
終結し得るという点である。また、交流に関係する磁化
ヒステリシスに、損失及びこれに伴う熱が生じ得る点も
無視できない。このようなヒステリシスは、直流（Ｄ
Ｃ）を使う電気機器の超電導性を制限するものではない
が、たとえば交流による送電という重要な状況では制約
を課すものである。磁界の方向は、Ｙ₁Ｂａ₂Ｃｕ₃Ｏ_7-x
などの超電導物質の異方性を説明するときに役立つ結晶
学上の底面に対して与えられ、結晶学上の底面は銅の酸
化物によって定義される。磁界またはその構成要素は結
晶学上の底面に対して平行か垂直である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このような超電導物質
をＡＣ送電に使用する上での制約は問題になる。効率的
に送電可能な最大電流に関する制約は、磁化ヒステリシ
スによる損失の発生である。もう１つの制約は、導電体
または対になった導電体や、３相あるいは多相送電の場
合の複数の導電体から成る送電線にみられるような、第
１導電体と並んだ第２導電体を流れる電流によって導電
体内に生じる過大な磁界による超導電性の消失である。
既存の送電線は、超電導物質の送電能力を最大にするよ
うに構成されてはいない。

【０００７】したがって、本発明の目的は、線形および
非線形の磁化特性を示す超電導物質（たとえばセラミッ
ク系超電導物質）の送電能力を最大限に活用して高電流
密度で交流送電を遂行できる超電導体送電線を提供する
ことである。本発明の他の目的は、並行な複数の一方の
超電導体線中を流れる電流による電磁作用により他方の
超電導体線に印加される磁界により超電導性が消失する
のを制限するために最大の下部臨界磁界が得られるよう
に異方性超電導物質の結晶底面を印加磁界に関して配向
している超電導体送電線を提供することである。

【課題を解決するための手段】本発明によれば、線形お
よび非線形の磁化特性を示す超電導物質を交流送電線と
して最大能力を発揮させるためには、異方性の超電導物
質の送電線を使用し、一方の線を流れる電流により他方
の線に印加される磁界に関して、他方の線の結晶学上の
底面の向きを、下部臨界磁界Ｈ_c1の最大値が得られるよ
うに配向することが重要である。Ｈ_c1の最大値は、印加
磁界が結晶学上の底面に対して垂直な場合に得られるこ
とが当発明者により確認されている。したがって、この
発明は、送電線の一方を流れる電流によって生じる磁界
に対して送電線の他方が結晶学上の底面を垂直に配向さ
れる送電線の構造により実施できる。周知のとおり、電
流によって生じる磁界は、電流の経路を閉ループで囲む
ので、導体を幾何学的に配置して、結晶学上の底面と、
電流によって生じる磁界との間の垂直性あるいは実質上
の垂直性を実現する必要がある。

【０００８】本発明の構成は次の通りである。上部臨界
磁界および下部臨界磁界の間では交流磁界に対して磁化
ヒステリシスを生じる非線形磁化特性の超電導特性を示
すが下部臨界磁界以下では交流磁界に対して磁化ヒステ
リシスのない線形磁化特性の超電導特性を示し、かつ、
結晶学上の底面に垂直な方向において下部臨界磁界が最
大値を有するように配向されている異方性の超電導性物
質から成る第１の組の複数の導電性素子と、上記超電導
性物質から構成され、上記導電性素子組から離隔して並
置される第２の組の複数の導電性素子と、上記各組の各
導電性素子の結晶学上の上記底面が電流伝送方向に実質
的に並行になるように各導電性素子を各組毎に整置する
と同時に、第１の組の導電性素子中を流れる伝送電流に
より誘起される磁界が第２の組の各導電性素子の結晶学
上の底面に実質的に垂直に交差する位置に第１の導電性
素子組および第２の導電性素子組を配置するための支持
手段と、より成る超電導体送電線。

【０００９】本発明によれば、超導電性素子のアレイに
おいて結晶学上の底面が磁界の方向に関して垂直に配向
されると、超導電物質の異方性磁気特性のために、超導
電物質の送電線中を流れる交流電流密度が最大になる。
一般には、超電導領域、印加磁界の値、物質の温度など
の間における相関関係は、磁界の方向が結晶学上の底面
に平行な場合でも垂直な場合でも、同じである。しか
し、臨界磁界に関しては、結晶学上の底面に関して平行
な磁界と垂直な磁界とでは異なる影響を及ぼす。この点
については、本発明の特質が明らかになるように以下に
簡述する。

【００１０】本発明で使用する超電導物質は、０Ｋ（ケ
ルビン）から臨界温度Ｔｃまでの範囲では、印加磁界の
下部臨界磁界値Ｈ_c1に達するまで超電導性を示す。各臨
界磁界値は、臨界温度Ｔｃに達するまでは温度の上昇に
従って減少する。この臨界温度では、印加磁界がどの値
をとろうとも超電導は起こらない。ＫとＴｃの間の温度
では、物質の不均一性によって磁束がピン止めされ、印
加磁界が上部臨界磁界値Ｈ_c2までの高い値であっても超
電導状態が保たれる。上部臨界磁界Ｈ_c2は、０Ｋにおい
て最大値であり、温度がＴｃまで上昇するにつれて減少
し、この温度において超電導性は、印加磁界がどの値で
あっても消失する。上記の関係では（これはグラフに簡
単に描ける）、印加磁界が下部臨界磁界よりも弱い部分
においては、超電導物質内を貫通する磁界はない。ただ
し、上部および下部の臨界磁界の間では測定可能な微小
磁界が超電導物質内を貫通していることがグラフから明
らかである。

【００１１】直流だけを用いる電気機器の場合、超電導
物質の電流密度が最大になるように、超電導物質を上部
臨界磁界値Ｈｃ２にまで動作させると効率的である。た
だし、これは、超電導物質を通して交流を送る場合には
当てはまらない。グラフ上の下部臨界磁界より下の領域
では、物質は、物質内部の磁化が印加磁界に等しく、か
つ反対向きであり物質内で測定可能なゼロ磁界が生じる
ように、印加磁界に対して線形に応答して磁化する。し
かし、グラフの上部臨界磁界と下部臨界磁界の間の領域
では、物質は、印加磁界に対して非線形に磁化し、物質
の磁化と印加磁界の非線形関係によって加熱と電力損失
が生じる。したがって、交流送電において超電導物質を
活用するためには、電流によって生じる磁界が臨界磁界
Ｈ_c1よりも弱くなるように、電流密度を充分低くしなけ
ればならない。

【００１２】電流によって生じる磁界に対して結晶学上
の底面を垂直にするという本発明の概念は、送電線の２
つの実施例から明らかになる。第１実施例では、２つの
導電体が横に並べられ、各電流は導体内を反対方向に流
れる。各導体は、超導電性素子のアレイから形成され
る。２つの導体の中央の長軸によって、２つの導体に共
通の結晶学上の底面が定義される。超導電性素子のアレ
イでは、各導体の各素子の結晶学上の底面が、２つの導
体の共通面に対して平行に置かれる。これにより、２つ
の導体内の電流によって生じる磁界が、いずれの導体か
ら見ても、結晶学上の底面に対して実質上垂直になるこ
とが確認されている。

【００１３】第２実施例では、２つの導体が、同軸に配
置される。各導体は、超導電性素子のアレイから形成さ
れ、各導体の各素子の結晶学上の底面は、中央の円筒軸
に平行で、軸の径方向に伸びる。内部導体と外部導体で
反対方向に流れる電流により、磁界が軸のまわりに円筒
状に配向し、２つの導体の領域に伸びる。結晶学上の底
面を放射状に配置することにより、得られる磁界が、導
体内のどの点においても結晶学上の底面に対して垂直に
なる。いずれの実施例においても、下部臨界磁界の最大
値を得るために超電導物質の異方性が利用されて、超電
導物質の線形性が保証され、ＡＣ電力が最大効率で送電
される。

【００１４】

【実施例】図１は、電源２２と電気負荷２４をつなぐ超
電導送電線２０を示す。送電線２０は、各々直列に配置
され、電気的に接続されて、フレーム２８内に担持され
た送電線区画２６より成る。電源２２と向き合う最初の
区画２６は、対になった導電リード３０、３２によって
電源に接続される。負荷２４と向き合う最後の区画２６
は、対になったリード３４、３６によって負荷２４に接
続される。各区画２６は、超電導物質から形成された複
数の導電性素子より構成される（以下、図２ないし図５
とあわせて説明する）。

【００１５】図２、図３は、本発明の実施例に従った送
電線区画２６の構成を示す。区画２６は、絶縁板４２に
担持された第１導電性素子３８と第２導電性素子４０か
ら成る。第１素子３８は、電流を電源２２から負荷２４
へ伝える導電体として、第２素子４０は、電流を負荷２
４から電源２２へ反対方向へ伝える導電体として働く。
各素子３８、４０は、結晶学上の底面４４が絶縁板４２
に対して平行な超電導物質から形成される。送電線区画
２６の軸４６に平行に流れる電流により、図３に破線で
示した磁界４８が誘起され、軸４６に垂直な面に向けら
れ、図３に示すとおり、第２素子４０内の電流の経路の
ような電流経路を取り囲む。磁界４８の線は、第１素子
３８において実質上垂直に結晶学上の底面４４と交差す
る。同様に、第１素子３８を流れる電流により、第２素
子４０の結晶学上の底面４４と実質上垂直に交差する磁
界が誘起される。たとえば、送電線２０の構成では、リ
ード３０、３２は、結晶学上の底面４４にわたって広が
る素子３８、４０の端面に固定されたバー５０によって
素子３８、４０に接続できる。

【００１６】図４、図５は、この発明の実施例の送電線
区画２６Ａを示す。これは図２、図３に示した区画２６
の代替案である。図４、図５で、送電線区画２６Ａは、
外部導電体アセンブリ５２と内部導電体アセンブリ５４
を持つ同軸電線として構成される。外部アセンブリ５２
は、ヨーク５８に担持された導電性素子５６のアレイか
ら、内部アセンブリ５４は、ヨーク６２に担持された導
電性素子のアレイから形成される。ヨーク６２は、ヨー
ク５８に対して同軸にヨーク５８内に装着され、同軸に
配置された電気絶縁物質のスリーブ６４によってヨーク
５８から分離される。同様に、ヨーク５８、６２も、プ
ラスチック、セラミックなど電気絶縁物質から形成され
る。導電リング６６、６８は、各々内部導体、外部導体
用に、リード３０、３２（図２）と接続するために用い
られ、各々外部ヨーク５８と内部ヨーク６２の端面に、
素子５６、６０と電気的に接触して装着される。外部ア
センブリ５２の上には、送電線区画２６Ａを覆って環境
から保護するために電気絶縁ジャケット７０を装着して
もよい。

【００１７】図３、図５を参照すると、図３の磁界４８
の線のように内部アセンブリ５４を流れる電流によって
磁界が生じ、送電線区画２６Ａの軸７２を取り囲み、こ
れらの素子の結晶学上の底面に垂直な方向で外部アセン
ブリ５２の素子５６と内部アセンブリ５４の素子６０を
通過することに注意されたい。また、導電性素子３８、
４０（図２、図３）と導電性素子５６、６０（図４、図
５）はすべて同じように、同じ超電導物質で構成され、
これらの素子がすべて結晶学上の底面４４を持つことに
も注意されたい。結晶学上の底面４４に垂直な方向に誘
起磁界を向けるという本発明の特徴は図２、図３、図
４、図５の例における素子と結晶学上の底面４４の配置
にある。

【００１８】上述の実施例では、導電性素子３８、４
０、５６、及び６０は、複合金属酸化物セラミック（結
晶学上の底面４４がＣｕ−Ｏ面であるＹ₁Ｂａ₂Ｃｕ₃Ｏ
_7-xが望ましい）から形成される。この発明の実施例で
はイットリウム−バリウム−銅−酸素系の超電導物質が
用いられるが、送電線の電流によって生じる磁界に対し
て結晶面を垂直にして超導電性素子のアセンブリを配向
することは、結晶学上の底面を有する他の超電導物質に
も応用できることは理解されよう。バー５０（図２）と
リング６６、６８（図４、図５）は、銅または他の適当
な導電物質から形成される。また、図１の送電線区画２
６のアセンブリをみると、両方の実施例で、送電線２０
の連続した区画で導電性素子が相互に電気的に接触する
ように、各区画２６または２６Ａの超電導物質は、担持
する絶縁物質すなわち絶縁板４２（図２）やヨーク５
８、６２（図５）のマトリクスの端面よりもわずかに伸
びるのが望ましい。フレーム２８（図１）は、送電線区
画が全体として、連続した送電線区画相互間の電気接触
が良好となるように働く力を与える。

【００１９】図６は、素子３８、４０、５６、６０など
の導電性素子の一部の拡大図である。説明の便宜上、図
６については図２、図３の素子３８を説明の材料にする
が、ここでの説明は、他のどの導電性素子にも当てはま
る。素子３８は、基板７６上にエピタキシャル成長した
上述の超電導物質の層７４から成る。基板７６は、Ｎｄ
ＧａＯ₃、ＬａＧａＯ₃、ＳｒＴｉＯ₃などから形成でき
る。このような物質を基板に用いることで、Ｃｕ−Ｏ面
すなわち上述の結晶学上の底面４４を基板７６に平行に
したＹ₁Ｂａ₂Ｃｕ₃Ｏ_7-x膜のエピタキシャル成長が可能
になる。

【００２０】図７も参照すると、本発明の実施例に用い
られる超電導物質は異方性であり、印加磁界に対して反
応するが、結晶学上の底面４４に対する印加磁界Ｈの向
きへの依存性が異なる。結晶学上の底面４４に平行な印
加磁界Ｈ_pの場合、下部臨界磁界Ｈ_pc1と上部臨界磁界
Ｈ_pc2は、０Ｋでの値の差異が比較的大きい。しかし、
結晶学上の底面４４に垂直な印加磁界Ｈ_vの場合は、下
部臨界磁界値Ｈ_vc1と下部臨界磁界値Ｈ_vc2の差異が小
さくなり、結晶学上の底面４４に平行な印加磁界の臨界
磁界値内に収まる。臨界磁界の値の関係（図７のグラフ
の縦軸）は、磁界が結晶学上の底面４４に平行な場合の
上部臨界磁界値と下部臨界磁界値の積が、磁界が結晶学
上の底面４４に垂直な場合の上部臨界磁界値と下部臨界
磁界値の積に等しくなる性質のものである。

【００２１】図８も参照すると、この発明の重要な特質
は、比較的大きい臨界電流値すなわち、超電導効果を消
失させる電流値において、交流を伝達できることにあ
る。図８は、超電導効果が得られる低温における印加磁
界の関数として超電導領域を示す。磁界の強さが下部臨
界磁界値よりも小さい場合、印加磁界と超電導物質内に
生じた磁化との間には線形関係がある。磁化Ｍは、印加
磁界を打ち消し、超電導物質内で、測定可能な磁界の値
をゼロとするように（Ｂ）負の量として示した。印加磁
界の下部臨界磁界値と上部臨界磁界値との間の印加磁界
値についてみると、磁化と印加磁界の関係は非線形であ
る。その結果、送電線２０に流れる電流の変化が比較的
小さくても生じる印加磁界の変化により、ヒステリシス
が生じ、これにより超電導物質に熱が発生して、超電導
効果がなくなる。

【００２２】したがって、この発明の重要な特徴から、
線形領域が最大になるように、印加磁界の下部臨界磁界
値を最大にすることが望まれる。これにより、交流値
を、ヒステリシスの発生なく最大にすることができる。

【００２３】図７に示したように、印加磁界の下部臨界
磁界値は、印加磁界が結晶学上の底面４４に垂直な場合
には、印加磁界が結晶学上の底面４４に平行な場合の下
部臨界磁界値よりも大きい。そのため、送電線２０に流
れる電流によって生じる磁界に対して結晶学上の底面を
垂直の方向に向けることが、本発明の基本原理となって
いる。結晶学上の底面４４のこの配向は、本発明に従っ
て、先に図２、図３及び図４、図５とあわせて説明した
２つの実施例によって実現される。したがって、図８に
示すように、超電導物質の直流（ＤＣ）抵抗Ｒが、印加
磁界の下部臨界磁界値の上下両方でゼロに等しくても、
磁束が、物質の不均一性によってピン止めされていると
すると、超電導物質は、印加磁界が下部臨界磁界値より
も小さい条件下でのみ反応することになる。

【００２４】図９は、導電性素子３８を形成する装置を
示す。ここでの説明は、素子３８と構成が同じ素子４
０、５６、６０にも当てはまる。素子３８は、図６で示
したとおり、基板７６上にエピタキシャル成長した超電
導物質の膜または層７４として形成される。比較的長い
区画（たとえば１メートル以上）に基板７６を与え、素
子３８の形成時に、モータ８２によって駆動されるロー
ラ８０によって真空蒸着チャンバ７８内を移動させる。
チャンバ７８の壁には、レーザ８６のビーム８８が放射
される窓８４が設けられる。ビーム８８はＹ₁Ｂａ₂Ｃｕ
₃Ｏ_7-xのターゲット９０に衝突して、ターゲット９０の
物質を融除し、基板７６上に膜を形成する。基板の物質
により、Ｃｕ−Ｏ面が基板に平行な超電導物質の結晶の
エピタキシャル成長が促進される。基板７６がチャンバ
７８を移動する間、基板７６の各部は、電流密度が下部
臨界磁界値を超える磁界の形成を防ぐほど充分に低くな
るほど、膜が深く成長するのに充分な時間の間、超電導
物質の被着領域に保持される。送電線２０は、超電導層
７４の幅と深さを調整することによって、所要量の交流
を運ぶのに適したものとされ、超電導状態が維持される
とともに、磁気ヒステリシスによる損失が回避される。
チャンバ７８内は、層７４に所望の超電導性が得られる
ように、酸素を多くした雰囲気にされる。超電導層の構
造について詳しくは、上記の文献を参照されたい。

【００２５】図９で示した方法による導電性素子の形成
が終わると、素子は、本発明の第１実施例の場合には絶
縁板４２に積み重ねられ、図４、図５の例ではヨーク５
８、６２のスロット９２内に積み重ねられる。

【００２６】

【発明の効果】本発明は、異方性磁気パラメータ及び結
晶学上の底面のまわりの結晶構造とを有する超電導物質
からなる複数の導電性素子を含んで形成される送電線を
提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に従って超電導物質から構成され、送電
源と負荷の間で交流電流を伝える送電線の図である。

【図２】互いに離隔され、絶縁体に装着された２つの導
体を有する図１の送電線の断面の斜視図である。

【図３】超電導物質の結晶学上の底面と垂直に交わる誘
起磁界を示す、図２の送電線の断面図である。

【図４】本発明の実施例に従って内部導体と外部導体を
同軸に配置して構成された図１の送電線の断面図であ
り、送電線断面の各要素を示す部分断面図である。

【図５】図４の線５−５の送電線の断面図である。

【図６】基板に装着され、結晶学上の底面を基板に平行
にした超電導物質のブロックを示す斜視図である。

【図７】印加磁界を各方向に向けたときの印加臨界磁界
と臨界温度によって定義され、マイスナ領域及び磁束が
ピン止めされた混合状態の両方を含む超電導領域を示す
グラフの図である。

【図８】マイスナ領域の線形性と、磁束をピン止めした
強磁界におけるヒステリシスの発生を説明するために、
磁化と印加磁界を示したグラフの図である。

【図９】図２、図３、図４及び図５の実施例に用いられ
る導電性素子を形成する装置の図である。

【符号の説明】

２０送電線２２電源２４負荷２６送電線区画２８フレーム３０リード３８第１導電性素子４０第２導電性素子４４結晶学上の底面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者トマス・キンバー・ウォーシントンアメリカ合衆国ニューヨーク州、ニューヨーク、パーク・アヴェニュー 1199番地 (56)参考文献特開昭48−47792（ＪＰ，Ａ) 特開昭50−112771（ＪＰ，Ａ) 特開昭54−51796（ＪＰ，Ａ) 特開昭58−28104（ＪＰ，Ａ) 特開平１−134822（ＪＰ，Ａ) 特開平２−260672（ＪＰ，Ａ) 特開平３−17910（ＪＰ，Ａ) 特開平３−53413（ＪＰ，Ａ) 特開平３−78915（ＪＰ，Ａ) 特開平３−122917（ＪＰ，Ａ) 特開平４−138621（ＪＰ，Ａ) 特公昭44−10337（ＪＰ，Ｂ１)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】上部臨界磁界および下部臨界磁界の間では
交流磁界に対して磁化ヒステリシスを生じる非線形磁化
特性の超電導特性を示すが下部臨界磁界以下では交流磁
界に対して磁化ヒステリシスのない線形磁化特性の超電
導特性を示し、かつ、結晶学上の底面に垂直な方向にお
いて下部臨界磁界が最大値を有するように配向されてい
る異方性の超電導性物質から成る第１の組の複数の導電
性素子と、上記超電導性物質から構成され、上記導電性素子組から
離隔して並置される第２の組の複数の導電性素子と、上記各組の各導電性素子の結晶学上の上記底面が電流伝
送方向に実質的に並行になるように各導電性素子を各組
毎に整置すると同時に、第１の組の導電性素子中を流れ
る伝送電流により誘起される磁界が第２の組の各導電性
素子の結晶学上の底面に実質的に垂直に交差する位置に
第１の導電性素子組および第２の導電性素子組を配置す
るための支持手段と、より成る超電導体送電線。
【請求項２】上記保持手段が、互いに平行な各結晶学上
の底面を有する第１組と第２組の上記複数の導電性素子
を支持し、該第１組が、上記軸に平行な第１方向に電流
を通すように働き、該第２組が、該第１方向と反対の第
２方向に電流を通すように働く、請求項１記載の送電線。
【請求項３】上記導電性素子の第１組が、上記素子の第
２組と電気的に絶縁されている請求項１記載の送電線。
【請求項４】上記超電導物質が、複数の金属酸化物より
成る結晶である、請求項１記載の送電線。
【請求項５】上記超電導物質が、イットリウム−バリウ
ム−銅−酸素系のセラミックである請求項１記載の送電線。
【請求項６】上記導電性素子の各組が、上記軸を中心に
して円筒対称である円筒状のアレイに担持され、上記結
晶学上の底面が、該軸の外側へ放射状に配置されている
請求項１記載の送電線。
【請求項７】上記複数の導電性素子の第２組と、上記軸に平行であって、該軸から外側へ放射状に伸びた
上記各結晶学上の底面を有して、該軸のまわりの第２円
筒アレイにて素子の上記第２組を担持する第２の担持手
段とを含み、上記第２アレイが、第１円筒アレイ内に配置されて、同
軸構造を形成する請求項６に記載の送電線。