JPH08167332A

JPH08167332A - 超電導ケーブル

Info

Publication number: JPH08167332A
Application number: JP6309040A
Authority: JP
Inventors: Kazuya Daimatsu; 一也大松
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1994-12-13
Filing date: 1994-12-13
Publication date: 1996-06-25

Abstract

(57)【要約】【目的】実用規模の大電流容量を有しかつ小さな交流
損失を有するコンパクトな交流用超電導ケーブルを提供
する。【構成】超電導ケーブルは、芯材の周囲に撚られた偶
数の超電導体層を備え、それらの超電導体層の各々は同
数の超電導体を含み、超電導体の撚り方向は奇数番目と
偶数番目の超電導体層の間で互いに逆向きになっている
ことを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は超電導ケーブルに関し、
特に、超電導発電機，超電導変圧器，超電導限流器など
の電力応用分野において用いられる交流用超電導ケーブ
ルの改善に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】交流用超電導ケーブルの容量を増大させ
る試みが、たとえば電気学会静止器回転機合同研究会資
料第１０３頁〜１１２頁（１９９２年１２月３日発行）
や電気学会研究会資料超電導応用電力機器研究会第３１
頁〜４０頁（１９９４年９月２０日発行）などにおいて
なされている。

【０００３】図３は、前者の文献に開示された超電導ケ
ーブルの一例の断面構造を示しており、そのようなケー
ブルは０．５Ｔの磁界のもとで１〜２ｋＡ級の交流電流
（５０／６０Ｈｚ）を流し得ることが報告されている。
図３のケーブルは、常電導の一次芯線１の周囲に６本の
超電導線２が撚られた一次撚線３を含んでいる。そし
て、７本の一次撚線３がさらに太径の常電導二次芯線４
の周囲に撚られて、二次丸撚線のケーブル５が形成され
ている。なお、二次芯線４として平角形状の断面を有す
る芯材を用いることも可能であり、そのような二次芯材
の周囲にたとえば１５本の一次撚線３を撚った二次平角
撚線を形成することも可能である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】図３に示されているよ
うな従来のケーブルには交流通電電流が２００Ａ程度ま
たは数百Ａ程度の超電導素線２が用いられているが、実
用規模の１ｋＡ以上の通電電流を有するケーブルを得る
ためには、超電導素線２や一次撚線３の本数を多く含む
ように設計せざるを得なかった。その理由は、超電導素
線２が単体で用いられる場合に流し得る交流電流に比べ
て、ケーブル内に撚られて含まれている超電導素線１本
が流し得る交流電流がたとえば約５０％以下に低下する
からである。そして、ケーブル内に撚られて含まれる超
電導素線の本数が増大するに従って、超電導素線１本当
りに流し得る交流通電電流が減少するので、１ｋＡ以上
の大容量を有するコンパクトな超電導ケーブルを得るこ
とが困難である。

【０００５】このようにケーブル内に撚り込まれる超電
導素線の本数が増大するにつれて超電導素線１本当りに
流し得る交流電流が減少する原因として、次の理由が考
えられる。その理由の１つは、ケーブルの複雑な撚り構
造に伴って超電導素線間のインダクタンスが不均一とな
ってバランスが崩れるために、ケーブルの端末において
超電導素線間に偏流が生じるからである。これは、特
に、超電導素線表面に絶縁を施した場合に素線間の電流
分流が不可能となるために顕著となる。もう１つの理由
は、ケーブルを形成するために撚られた超電導素線の半
径方向の電流成分が生じ、これによるケーブルの長さ方
向の磁界が超電導素線に印加されて電気的不安定性が生
じることによると考えられる。

【０００６】図３に示されているようなケーブルにおけ
る上述のような問題点を改善するために、特公平６−３
６３２９において、常電導の芯材の外周に沿って複数の
超電導線を螺旋状に右巻きの層と左巻きの層が交互にな
るように巻付けることによって、交流損失の低減を図っ
た超電導ケーブルが提案されている。このような構造を
有するケーブルは内部の自発磁界を弱めることができ、
ケーブルのインピーダンスの低減と同時に電流容量の増
加を図る得ることが示されている。

【０００７】しかしながら、このように隣接する超電導
線の層の間で単に撚り方向を互いに逆向きにしただけの
構造では、原理的に超電導素線間のインダクタンスの完
全なバランス化が困難であり、長手方向磁界を完全に打
消すことができない。すなわち、ケーブル内部の磁界を
完全には０にすることができず、ケーブルのインピーダ
ンスの低減にも限度があるので、電流容量の改善にも一
定の限界がある。

【０００８】そこで、本発明は、原理的に超電導素線の
インダクタンスの完全なバランス化が可能であって、長
手方向の内部磁界を完全に打消すことができ、大きな電
流容量および／または小さな交流損失を有し得る交流用
超電導ケーブルを提供することを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明による超電導ケー
ブルは、芯材の周囲に撚られた偶数の超電導体層を備
え、超電導体層の各々は同数の超電導体を含み、それら
の超電導体の撚り方向は奇数番目と偶数番目の超電導体
層の間で互いに逆向きになっていることを特徴としてい
る。

【００１０】奇数番目と偶数番目の超電導体層の間で超
電導体の撚りピッチが互いに等しければさらに好まし
い。

【００１１】超電導体の各々は、１本の超電導素線であ
ってもよいし、複数の超電導素線を含む撚線であっても
よい。

【００１２】超電導素線の各々は、５μｍ以下の厚さの
絶縁膜によって不完全に絶縁されていることがさらに好
ましい。

【００１３】芯材は、２．０ｍｍ以下の直径を有する１
本の芯材素線または複数の芯材素線の撚線であってもよ
い。

【００１４】芯材は１．０×１０^-7Ωｍ以上の抵抗率を
有することが好ましく、常磁性ＣｕＭ合金，ＳＵＳ３１
６ＬＫ合金，Ｔｉ合金，繊維強化プラスチック，ガラス
繊維，および有機繊維から選択された少なくとも１つを
含むことができ、符号ＭはＮｉ，Ｍｎ，Ｓｉ，およびＶ
から選択された少なくとも１つを含むことを表わしてい
る。

【００１５】超電導ケーブルは、超電導素線および芯材
素線の相対的な動きを制限するために、非金属物で含浸
されてもよい。

【００１６】複数の超電導体層の間は、互いに絶縁され
てもよく、層間絶縁材料としてエポキシ系樹脂を含んだ
繊維強化プラスチックテープを用いることができる。

【００１７】

【作用】本発明による超電導ケーブルにおいては、奇数
番目と偶数番目の超電導層の間で超電導体の撚り方向が
逆向きになっており、かつそれらの超電導体層は同数の
超電導体を含むので、超電導体間のインダクタンスの完
全なバランス化を図ることができる。

【００１８】さらに、奇数番目と偶数番目の超電導体層
の間で超電導体の撚りピッチが互いに等しければ、原理
的に超電導体の半径方向の電流成分によるケーブルの長
手方向の内部磁界を完全に打消すことができる。

【００１９】超電導体の各々として、単一の超電導素線
または複数の超電導素線の撚線を用いることができる
が、超電導素線の外径を０．３ｍｍ以下にすれば、超電
導素線において実用可能な交流通電電流を得ることがで
き、さらに超電導素線の撚りピッチを小さくできるので
超電導ケーブルの交流損失が小さくなる。このような大
容量の超電導ケーブルに用い得る超電導素線としては、
Ｃｕ−３０ｗｔ％Ｎｉ，Ｃｕ−Ｍｎ，Ｃｕ−Ｓｎなどの
高抵抗合金中にＮｂ−ＴｉやＮｂ₃ Ｓｎなどの複数のフ
ィラメントが埋込まれた複合多芯線を用いることができ
る。このような複合多芯線におけるフィラメントの直径
が０．２μｍ以下であれば、０．５Ｔ前後の低磁界で高
い交流通電電流密度を得ることができ、また、フィラメ
ントに生じるヒステリシス損失を小さくすることができ
る。

【００２０】超電導素線の各々が５μｍ以下の厚さの絶
縁膜で不完全に絶縁されていれば、超電導素線間の結合
損失の発生を低減できるとともに、超電導素線間の電流
分流が可能であるためにケーブルの交流通電電流の低下
を抑制することができる。絶縁膜としては、ＰＶＦ（ホ
ールマル）などの有機絶縁物，金属クロムなどの抵抗率
の大きな金属材料，さらに酸化銅などの無機絶縁物を用
いることができるが、これらの絶縁皮膜の厚さとしては
いずれも５μｍを超えないことが望まれる。絶縁膜の厚
さが５μｍを超えれば、超電導素線間の絶縁が完全にな
って、冷却効率が悪くなることによる超電導特性の低下
や、超電導素線間の分流が困難になることによるケーブ
ルの交流通電電流の低下を生じる可能性が高くなる。

【００２１】芯材としては単一の芯材素線または複数の
芯材素線の撚線を用いることができる。しかし、芯材素
線の直径が２．０ｍｍ以下であれば、芯材が導電性材料
であってもその芯材中に発生する渦電流損失を抑制する
ことができる。太径の芯材が必要な場合には、細い芯材
素線の複数本を用いればよい。大容量ケーブルでは外径
が大きくなるとともに芯材の直径も大きくなるので、芯
材素線の適切な直径の選択も重要である。

【００２２】芯材は、渦電流損失を小さくするために
１．０×１０^-7Ωｍ以上の抵抗率を有することが好まし
く、そのような材料として、常磁性のＣｕＭ合金，ＳＵ
Ｓ３１６Ｌ系合金，Ｔｉ合金，繊維強化プラスチック，
ガラス繊維および有機繊維の少なくとも１つを選択する
ことができ、ここで記号ＭはＮｉ，Ｍｎ，Ｓｉ，および
Ｖから選択された少なくとも１つを含むことを表わす。
ところで、１．０×１０ ^-7Ωｍ以上の抵抗率を有する材
料であっても、強磁性材料は、強磁性ヒステリシス損失
を生じるので芯材として好ましくない。

【００２３】超電導素線および芯材素線の相対的な動き
を制限するために、ケーブルが非金属物で含浸されてい
ればさらに好ましい。このようにケーブル内に含浸され
た非金属物は、素線間の相対的な動きを抑制することに
よってケーブルの交流通電電流の低下を防止し得るとと
もに、ケーブルが使用される環境に対する保護（超電導
素線の錆止めやねずみによる被害に対する保護）の役割
をも果たすことができる。

【００２４】超電導素線の各々が絶縁されていない裸素
線であって、超電導体層間が絶縁されているケーブルは
高電圧の工業機器に用いることができ、この層間絶縁材
料として、エポキシ樹脂を含んだＦＲＰ（繊維強化プラ
スチック）テープが好ましく用いられ得る。このＦＲＰ
としては、ガラス繊維強化プラスチック（ＧＦＲＰ）や
カーボン繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）を用いるこ
とができる。特に、層間絶縁材料として未硬化のエポキ
シ系樹脂を含んだプリプレグテープを用いれば、撚られ
た超電導素線の固定と層間絶縁の両方の作用を得ること
ができる。また、芯材の周囲に撚られた超電導素線の第
１層目の上に付与されたプリプレグテープを硬化させた
後に、第２層目の超電導素線の撚線を実施することによ
って、長尺の超電導ケーブルの製作が容易になる。さら
に、この構造では、層内の素線間を接触させることによ
って素線間の分流が可能となるため、交流の通電電流が
大きくなる作用を生じる。しかも、層間は絶縁されてい
るので、素線間の結合損失（この結合損失は層内では小
さく、層間で大きい）も低減できる作用を生じる。

【００２５】

【実施例】図１は、本発明の一実施例による超電導ケー
ブルの断面構造を概略的に示している。この超電導ケー
ブルにおいては、比較的太い直径を有する単一の芯材１
１の周囲に、２１本の超電導体１２が第１の超電導体層
として撚られている。この第１の超電導体層の周囲に
は、同じく２１本の超電導体１２が第２の超電導体層と
して撚られている。これら２つの超電導体層の撚り方向
は互いに逆向きにされている。図１において、矢印Ｓは
右巻き方向を表わし、矢印Ｚは左巻き方向を表わしてい
る。第２の超電導体層は第１の超電導体層に比べて長い
周囲長を有しているので、第２の超電導体層は、第１の
超電導体層と同数の超電導体を含むとともに、６本のダ
ミー線１３を含んでいる。

【００２６】図１に示されているような超電導ケーブル
は、２つの超電導体層だけでなくてさらに多くの偶数の
超電導体層を含み得ることは言うまでもない。また、超
電導体１２としては、単一の超電導素線のみならず、複
数本の超電導素線を含む撚線を用いることもできる。

【００２７】

【表１】

【００２８】表１において、図３に示された構造を有す
る超電導ケーブルと図１に示された構造を有する超電導
ケーブルの交流電流特性が比較されて示されている。す
なわち、ケーブル１Ａは図３に示されているような従来
の撚り構造を有し、ケーブル１Ｂと１Ｃは図１に示され
ているような本発明の一実施例による撚り構造を有して
いる。

【００２９】ケーブル１Ａ〜１Ｃのいずれにおいても、
単一の超電導体として０．２ｍｍ直径のＮｂＴｉ超電導
素線が用いられている。この超電導素線は、Ｃｕ−３０
ｗｔ％Ｎｉのマトリックス内に埋込まれた０．１２μｍ
径の多数のＮｂＴｉフィラメントを含んでおり、１．０
ｍｍのピッチでツイストされている。

【００３０】ケーブル１Ａにおいては、一次撚線３は５
ｍｍのピッチで撚られており、二次撚線５は１８ｍｍの
ピッチで撚られている。他方、ケーブル１Ｂと１Ｃにお
いては、第１層目と第２層目の超電導素線１２は、いず
れも１８ｍｍのピッチで撚られている。第１層目はＳ方
向に撚られており、第２層目はＺ方向に撚られている。

【００３１】ケーブル１Ａにおける芯線１および４の材
質としてＣｕ−１０ｗｔ％Ｎｉが用いられており、これ
は１．２×１０^-7Ωｍの抵抗率を有している。ケーブル
１Ｂの芯線１１とダミー線１３は、ケーブル１Ａの芯線
と同じ材質を有している。他方、ケーブル１Ｃの芯線１
１とダミー線１３は、Ｃｕ−２ｗｔ％Ｎｉの材質と０．
７×１０^-7Ωｍの抵抗率を有している。

【００３２】ケーブル１Ａ〜１Ｃについて、外部横磁界
０．５Ｔのもとに液体ヘリウム中で５０Ｈｚの周波数に
おける交流通電試験と交流損失試験が行なわれた。表１
からわかるように、本発明による図１の構造を有するケ
ーブル１Ｂと１Ｃは、先行技術による図３の構造を有す
るケーブル１Ａに比べて大きな交流通電電流と小さな交
流損失を有することが明らかである。

【００３３】また、図１に示された同一の構造を有する
ケーブル１Ｂと１Ｃの比較において、１．０×１０^-7Ω
ｍより大きな非抵抗を有する芯線を含むケーブル１Ｂの
方が１．０×１０^-7Ωｍの非抵抗を有する芯線を含むケ
ーブル１Ｃより優れた交流電流特性を有することが明ら
かである。特に、ケーブル１Ｂはケーブル１Ｃに比べて
小さな交流損失を有しており、その交流損失の値１７ｋ
Ｗ／ｍ³ は超電導素線単体の交流損失１５ｋＷ／ｍ³ か
らほとんど増大していないことがわかる。すなわち、本
発明による構造を有するケーブルにおいて、芯材は１×
１０^-7Ωｍ以上の抵抗率を有することがさらに好ましい
ことがわかる。

【００３４】

【表２】

【００３５】表２においては、図３の構造に類似する構
造を有するケーブル２Ａと図１の構造に類似する構造を
有するケーブル２Ｂの交流電流特性が比較されて示され
ている。すなわち、ケーブル２Ａと２Ｂはそれぞれ図３
と図１に類似する構造を有しているが、超電導体２およ
び１２として、０．１５ｍｍ直径を有する３本のＮｂ ₃
Ｓｎ超電導素線が３ｍｍのピッチで撚られた一次撚線が
用いられている。この超電導素線は、Ｃｕ−１０ｗｔ％
Ｓｎのマトリックス中に埋込まれた０．２μｍ径の多数
のＮｂ₃ Ｓｎフィラメントを含んでおり、１．０ｍｍの
ピッチでツイストされている。

【００３６】ケーブル２Ａは１０ｍｍの二次撚りピッチ
と２７ｍｍの三次撚りピッチを有しており、ケーブル２
Ｂにおいては、超電導体層の第１層と第２層ともにケー
ブル２Ａの三次撚りピッチと同じ２７ｍｍの撚りピッチ
を有している。芯線の材質としては、ケーブル２Ａと２
Ｂのいずれにおいても、３．７×１０^-7Ωｍの抵抗率を
有するＣｕ−３０ｗｔ％Ｎｉが用いられている。

【００３７】ケーブル２Ａと２Ｂに関して、表１の場合
と同様に交流電流特性が測定され、その結果が表２に示
されている。表２から明らかなように、図３と図１の構
造において超電導体２および１２として複数本の超電導
素線を含む一次撚線を用いた場合にも、図１の構造を有
するケーブル２Ｂの方が図３の構造を有するケーブル２
Ａより優れた交流電流特性を有することがわかる。

【００３８】

【表３】

【００３９】表３は、図１の構造を有するケーブルにお
ける各超電導体層中の超電導素線の本数，撚り方向，お
よび撚りピッチがケーブルの交流電流特性に及ぼす影響
を示している。

【００４０】表３において、ケーブル３Ａは表１中のケ
ーブル１Ｂと同じものである。すなわち、ケーブル３Ａ
中の第１と第２の超電導体層の各々は１８ｍｍのピッチ
で撚られた２１本の超電導素線を含んでおり、それらの
層の間において撚り方向は逆向きにされている。他方、
ケーブル３Ｂはケーブル３Ａに類似しているが、第１と
第２の超電導層の間において撚り方向が同一にされてい
る。したがって、ケーブル３Ｂにおいては、ケーブル３
Ａに比べて交流通電電流が少し劣っており、交流損失は
かなり増大している。

【００４１】ケーブル３Ｃは、ケーブル３Ａに類似して
いるが、第１と第２の超電導体層に含まれる超電導素線
の本数が互いに異なっている。すなわち、ケーブル３Ｃ
においては、図１中の６本のダミー線１３が超電導素線
に置き換えられ、第２の超電導体層に含まれる超電導素
線の数が２７に増大されている。したがって、ケーブル
３Ｃは、ケーブル３Ａに比べてほぼ同等の交流通電電流
を有しているが、交流損失が大幅に増大している。

【００４２】ケーブル３Ｄはケーブル３Ａに類似してい
るが、第１と第２の超電導体層の間において撚りピッチ
が少し異なっている。その結果、ケーブル３Ｄはケーブ
ル３Ａに比べて交流通電電流が大幅に低下している。し
かし、ケーブル３Ｄの交流損失は、ケーブル３Ａと同等
の低い値を維持している。

【００４３】表３から明らかなように、図１に示されて
いるような構造を有する超電導ケーブルは、互いに隣接
する超電導体層が同一のピッチで撚られた同数の超電導
素線を含み、かつそれらの層の間の撚り方向が互いに逆
向きであることが最も好ましいことがわかる。なお、ケ
ーブル３Ｄにおけるように隣接する超電導体層の間で撚
りピッチが少し異なっている場合は、交流通電電流がか
なり低下するが、交流損失は低い値を維持し得るので、
隣接する超電導体層間で撚りピッチが多少異なっていて
も素線数が同じで撚り方向が逆向きであるケーブルは、
用途によっては有用であり得る。

【００４４】

【表４】

【００４５】表４は、超電導素線の不完全な絶縁と芯材
の構造や材質とが超電導ケーブルの交流損失に及ぼす影
響を示している。

【００４６】表４において、ケーブル４Ａは表１のケー
ブル１Ｂに類似しているが、芯材の材質のみが５．４×
１０^-7の抵抗率を有するステンレス鋼ＳＵＳ３１６ＬＮ
に変更されている。このケーブル４Ａは、ケーブル１Ｂ
と同じ１７ｋＷ／ｍ³ の交流損失を有している。

【００４７】ケーブル４Ｂは、ケーブル４Ａに類似して
いるが、芯材として０．４ｍｍの直径を有する７本の芯
材素線を含む撚線が用いられている。その結果、ケーブ
ル４Ｂはケーブル４Ａに比べて、交流損失が少し小さく
なっている。すなわち、細い複数の芯材素線を含む撚線
を芯材として用いることによって、渦電流損失を抑制し
てケーブルの交流損失を低減させ得ることがわかる。

【００４８】ケーブル４Ｃはケーブル４Ｂに類似してい
るが、芯材の材質がステンレスＳＵＳ３０４に変更され
ている。その結果、ケーブル４Ｃにおいては交流損失が
著しく増大している。この理由は、ステンレスＳＵＳ３
０４に起因する強磁性ヒステリシスが発生しているから
である。

【００４９】ケーブル４Ｄは、ケーブル４Ｂに類似して
いるが、超電導素線の各々が５μｍの厚さを有するＰＶ
Ｆ絶縁膜によって不完全に絶縁されている。その結果、
ケーブル４Ｄはケーブル４Ｂに比べてさらに減少した交
流損失を有している。その理由は、超電導素線間を不完
全に絶縁することによってそれらの素線間の結合損失の
発生を低減すると同時に、素線間の電流分流を可能にす
ることによって交流通電電流の低下を抑制し得るからで
ある。

【００５０】ケーブル４Ｅはケーブル４Ａに類似してい
るが、芯材の材質が１０^-3Ωｍより大きな抵抗率を有す
るＧＦＲＰに変更されている。その結果、ケーブル４Ｅ
は、ケーブル４Ａに比べて小さな交流損失を有してい
る。その理由は、ケーブル４Ｅの芯材であるＧＦＲＰが
非常に大きな抵抗率を有しているので、芯材中の渦電流
損失が大幅に抑制されるからである。

【００５１】なお、表４のいずれのケーブルにおいても
芯材として２．０ｍｍ以下の直径を有する芯材素線を含
んでいるので、渦電流損失に基づくケーブルの交流損失
の大きな増大は観測されていない。しかし、芯材素線の
直径が１．２ｍｍであるケーブル４Ａと芯材素線の直径
が０．４ｍｍであるケーブル４Ｂを比較すれば、交流損
失において１ｋＷ／ｍ³ の差が存在する。このことか
ら、芯材素線の直径が２ｍｍになれば、渦電流損失に基
づく交流損失は芯材素線の直径の４乗に比例するので、
交流損失の差は７．７ｋＷ／ｍ³ になると試算できる。
このような交流損失の増大は実用上のケーブルにおいて
も問題となる。したがって、ケーブルの芯材に含まれる
芯材素線の直径は２．０ｍｍ以下であることが好まし
い。

【００５２】

【表５】

【００５３】表５は、超電導ケーブル中の超電導素線や
芯材素線における相対的な動きを抑制する含浸材および
隣接する超電導層間に挿入される絶縁膜がケーブルの交
流電流特性に及ぼす影響を示している。表５において、
同一の寸法形状を有するコイルが種々の超電導ケーブル
を用いて形成された。すなわち、コイルＡ〜Ｅのいずれ
においても、１００ｍｍの外径と１５０ｍｍの長さを有
するＧＦＲＰ筒の回りに超電導ケーブルが５ｍｍのピッ
チで１２ターンの巻数で１層だけ巻かれている。このよ
うなコイルにおいて、１０００Ａｐｅａｋ時にケーブル
に印加される最大磁界は０．２Ｔである。

【００５４】コイルＡにおいては表１の超電導ケーブル
１Ｂが用いられており、そのコイルＡはケーブルの張力
のみによって固定されている。

【００５５】一方、コイルＢにおいてはコイルＡと同様
にケーブル１Ｂが用いられているが、コイルＢにおいて
は超電導ケーブルがエポキシ含浸されるとともにコイル
全体が厚いエポキシ層で覆われて固定されている。その
結果、コイルＢにおいては超電導ケーブル内の超電導素
線や芯材素線の相対的な動きが抑制されるので、コイル
Ａに比べて通電電流が増大しかつ交流損失が減少してい
る。

【００５６】コイルＣにおいては、図２に示されている
ような超電導ケーブルが用いられている。図２のケーブ
ルは図１のものと類似しているが、芯材１１，第１の超
電導体層，および第２の超電導体層のそれぞれの間に層
間絶縁膜１４が設けられている点においてのみ異なって
いる。すなわち、コイルＣに用いられているケーブル５
Ａにおいては、ＦＲＰファイバを編んだＦＲＰテープに
未硬化のエポキシ樹脂を含浸させた厚さ０．１ｍｍのプ
リプレグテープが層間絶縁膜として用いられている。コ
イル４Ｃは、ケーブル５Ａが巻かれた後に１５０℃で１
５時間の熱処理が施されることによってエポキシ樹脂が
硬化させられており、ケーブル内に適当な量のエポキシ
樹脂が含浸されている。その結果、コイルＣにおいては
ケーブル中の各素線の相対的な動きが抑制されるととも
に超電導体層間が絶縁されているので、コイルＢに比べ
て交流損失はあまり変わらないが通電電流がさらに増大
している。

【００５７】コイルＤにおいては、ケーブル５Ｂが用い
られている。ケーブル５Ｂはケーブル５Ａに類似してい
るが、ケーブル５Ｂにおいては層間絶縁膜としてエポキ
シ樹脂を含まない０．１ｍｍ厚さのＦＲＰテープが用い
られている点においてのみ異なっている。また、コイル
Ｄにおいては、コイルＡと同様にケーブルの張力のみに
よって固定されている。その結果、コイルＤにおいては
層間絶縁膜としてのＦＲＰテープがエポキシ樹脂を含ん
でいないのでコイルＣに比べて交流電流特性が劣ってい
るが、層間絶縁膜を含まないコイルＡに比べれば交流損
失が改善されている。

【００５８】コイルＥにおいてはコイルＤの場合と同様
にケーブル５Ｂが用いられている。しかし、コイルＥに
おいては、コイルＢの場合と同様にケーブル５Ｂがエポ
キシ樹脂によって含浸されるとともに、コイル全体が厚
いエポキシ樹脂によって固定されている。その結果、コ
イルＥはコイルＢの場合と同様１４００Ａｐｅａｋを超
える通電電流を有するとともにＦＲＰテープの層間絶縁
膜による効果によって交流損失がさらに低減している。

【００５９】表５の結果から、超電導ケーブルを用いた
コイルにおいては、ケーブル内の各素線間の相対的な動
きを抑制する含浸材を含むとともに層間絶縁膜を含むこ
とが好ましいことがわかる。

【００６０】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、実用規
模の大電流容量と小さな交流損失を兼ね備えたコンパク
トな交流用超電導ケーブルを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による超電導ケーブルの横断
面図である。

【図２】本発明のもう一つの実施例による超電導ケーブ
ルの横断面図である。

【図３】先行技術による超電導ケーブルの横断面図であ
る。

【符号の説明】

１１芯材１２超電導体１３ダミー線Ｓ右撚方向Ｚ左撚方向

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】芯材と、前記芯材の周囲に撚られた偶数の超電導体層を備え、前記超電導体層の各々は同数の超電導体を含み、前記超電導体の撚り方向は奇数番目と偶数番目の前記超
電導体層の間で互いに逆向きになっていることを特徴と
する超電導ケーブル。
【請求項２】奇数番目と偶数番目の前記超電導体層の
間で前記超電導体の撚りピッチが互いに等しいことを特
徴とする請求項１に記載の超電導ケーブル。
【請求項３】前記超電導体の各々は０．３ｍｍ以下の
直径を有する１以上の同数の超電導素線を含むことを特
徴とする請求項１または２に記載の超電導ケーブル。
【請求項４】前記超電導体の各々は５μｍ以下の厚さ
の絶縁膜によって不完全に絶縁されていることを特徴と
する請求項１ないし３のいずれかの項に記載された超電
導ケーブル。
【請求項５】前記芯材は２．０ｍｍ以下の直径を有す
る１以上の芯材素線を含むことを特徴とする請求項１な
いし４のいずれかの項に記載された超電導ケーブル。
【請求項６】前記芯材は１．０×１０^-7Ωｍ以上の抵
抗率を有し、常磁性ＣｕＭ合金，ＳＵＳ３１６Ｌ系合
金，Ｔｉ合金，繊維強化プラスチック，ガラス繊維およ
び有機繊維から選択された少なくとも１つを含み、前記
ＭはＮｉ，Ｍｎ，ＳｉおよびＶから選択された少なくと
も１つを含むことを表わすことを特徴とする請求項１な
いし５のいずれかの項に記載された超電導ケーブル。
【請求項７】前記超電導素線および前記芯材素線の相
対的な動きを制限するために、前記ケーブルは非金属物
で含浸されていることを特徴とする請求項１ないし６の
いずれかの項に記載された超電導ケーブル。
【請求項８】複数の前記超電導体層の間が互いに絶縁
されていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれ
かの項に記載された超電導ケーブル。
【請求項９】複数の前記超電導体層の間はエポキシ系
樹脂を含んだ繊維強化プラスチックテープで絶縁されて
いることを特徴とする請求項８に記載の超電導ケーブ
ル。