JPH08264039A

JPH08264039A - 超電導ケーブル

Info

Publication number: JPH08264039A
Application number: JP7285330A
Authority: JP
Inventors: Norikiyo Koizumi; 徳潔小泉; Michitaka Ono; 通隆小野; Kotaro Hamashima; 高太郎浜島; Tsutomu Fujioka; 勉藤岡
Original assignee: Toshiba Corp; Japan Atomic Energy Research Institute
Current assignee: Toshiba Corp; Japan Atomic Energy Agency
Priority date: 1995-01-26
Filing date: 1995-11-01
Publication date: 1996-10-11

Abstract

(57)【要約】【課題】安定性の確保と交流損失の低減を同時に実現で
きる超電導ケーブルを提供する。【解決手段】超電導ケーブルは、複数の超電導素線１１
…１１を撚り合わせて成る撚線を備える。この撚線を、
複数の超電導素線１１…１１を撚り合わせて成る複数の
一次撚線１２…１２、この複数の一次撚線１２…１２を
撚り合わせて成る複数の二次撚線１３…１３、この複数
の二次撚線１３…１３を撚り合わせて成る三次撚線（高
次撚線）１４で形成する。撚り次数の同じ撚線間の単位
長さ当たりの電気抵抗値を撚り次数の高い撚線間ほど大
きく設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、超電導パルスマグ
ネットあるいは交流マグネット等の超電導機器の安定性
の確保と交流損失の低減を図るようにした超電導ケーブ
ルに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、核融合装置の超電導マグネットや
超電導トランス、超電導発電機、固定子巻線、限流器等
の超電導機器に使用される超電導ケーブルが知られてい
る。この内、特に超電導パルスマグネット又は交流マグ
ネットに好適な超電導ケーブルを図１７に示す。

【０００３】図１７に示す超電導ケーブル１は、超電導
素線２を複数本撚り合せて一次撚線３を構成する一方、
この一次撚線３を複数本（束）撚り合せて二次撚線４を
構成し、さらに順次同様に撚り合わせて所望の高次撚線
を構成し、この高次撚線をコンジット５内に収納してい
る。

【０００４】しかしながら、このような高次撚線であっ
てもパルス条件等によっては、超電導ケーブル１の断面
方向に超電導素線２間を横切る磁束変化により結合電流
が流れ、この結合電流が素線２間を横切る時に生じるジ
ュール発熱による熱損失が大きくなって、常電導化する
おそれがあった。

【０００５】そこで、超電導ケーブル１に発生する大き
な熱損失を防止する対策として、超電導素線２の表面に
高抵抗体あるいは電気絶縁体のコーティングを施し、超
電導素線２間の電気抵抗を大きくし、交流損失の発生を
低減させている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た素線表面に電気絶縁又は高抵抗化処理を施した超電導
ケーブルにあっては、局所入熱等の外乱に起因して一部
の超電導素線が常電導転移すると、他の超電導素線も超
電導状態を維持できなくなり、その結果、超電導ケーブ
ル自体の安定性（超電導状態を良好に維持すること）が
悪くなるといった問題があった。

【０００７】即ち、超電導素線間の高抵抗化対策は、各
超電導素線に流れる電流に偏りがある場合、あるいは導
体断面内に局所的な入熱がある場合には、電流の再配分
がスムーズに行なわれず、超電導状態の維持をスムーズ
にかつ安定的に行なうことができず、超電導ケーブルの
安定性を損う原因の１つとなっていた。

【０００８】例えば、ワイヤーモーション等の外乱で超
電導素線の一部が常電導転移した際に、超電導ケーブル
が超電導状態を維持するためには、隣接する他の超電導
素線に素早く電流を移行させることが重要である。しか
し、上述の如く、絶縁処理等により超電導素線間の電気
抵抗を大きくしてしまうと、素線間の電流移動（電流再
配分）が導体端部の電極を通る経路でしか行われないた
め、素線長に比例して時間を要し、特に長いケーブルで
は素早い電流移動は期待できない。この結果、超電導ケ
ーブルは高い安定性を得ることができず、容易にクエン
チする（超電導状態が崩れる）ことがあった。このよう
に、交流損失の低減と安定性の確保とはトレードオフの
関係にあり、両者を同時に実現することは困難であっ
た。

【０００９】このことは、各超電導素線の長さ（インダ
クタンス）の差や電流導入端子での接続電気抵抗の違い
により、各超電導素線に流れる電流に偏りが生じる場合
にも、同じ理由で安定性の低下が生じ、１本の超電導素
線の常電導転移により、超電導ケーブル全体の使用がで
きなくなる問題があった。

【００１０】そこで、このような安定性の確保と交流損
失の低減とを同時に志向した超電導ケーブルが近年、提
案されている（例えば特開平７−１４４４１号）。

【００１１】この超電導ケーブルは、大容量ケーブルや
パルスケーブル等に適用されるもので、超電導フィラメ
ント及び銅などの安定化材から成る複数本の超電導素線
を備え、この複数の超電導素線を上記と同様に順次撚り
合せて一次撚線、二次撚線、…、高次撚線を形成してい
る。この超電導ケーブルは、変動磁界に起因して生じる
素線間の結合電流による結合損失（交流損失）を低減す
る目的で、超電導素線の表面にホルマール等の絶縁体又
はＣｕＮｉ、Ｃｒ等の高抵抗体を配した絶縁処理を施す
と共に、常電導転移した素線に流れる電流を速やかに分
流させてクエンチを防ぎ、安定性を確保する目的で、各
素線を電気的に短絡させる電気的短絡部を所定間隔毎に
形成している。

【００１２】しかしながら、この超電導ケーブルにあっ
ても、電気的短絡部の配置箇所や、そのピッチ、抵抗値
等の設計値選定にあたり、必ずしも明確な基準が確立さ
れておらず、また電気的短絡部の具体的な構成も明らか
ではなかったため、例えば数百メートルのケーブル長で
超電導素線を複数段に撚り合わせる場合等のケーブル使
用条件、撚り次数等の運用によっては、どの箇所にどれ
だけのピッチでどのようにして電気的短絡部を設けるの
か、その電気的短絡部の抵抗値をどのように決めるのか
等が明らかでなく、実用化が困難となる場合があった。

【００１３】本発明は、上述した従来技術の問題を考慮
してなされたもので、安定性の確保と交流損失の低減を
同時に図ることができる超電導ケーブルを提供すること
を、第１の目的とする。

【００１４】また、電流の再配分性や移行性を向上させ
て超電導状態を安定に維持すると共に、結合電流発生に
よる交流損失を軽減させた超電導ケーブルを提供するこ
とを、第２の目的とする。

【００１５】さらに、電気的短絡部を設ける構成の利点
を活用しつつ、ケーブル運用に応じた電気的短絡部の配
置箇所、そのピッチ、抵抗値等の最適値選定の基準を構
築し、実用性を高めた超電導ケーブルを提供すること
を、第３の目的とする。また、電気的短絡部の構成を容
易に構築し、実用性を高めた超電導ケーブルを提供する
ことを、第４の目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の発明に係る超電導ケーブルは、超電
導素線を複数本撚り合せて一次撚線を構成し、この一次
撚線を複数本撚り合せて二次撚線を構成し、以後順次同
様に撚り合せて高次撚線を構成した超電導ケーブルにお
いて、撚り次数の同じ撚線間の単位長さ当りの電気抵抗
値が、撚り次数が高い撚線間ほど大きな値となるように
構成している。

【００１７】請求項２記載の発明では、高次撚線の最終
撚り次数をＮとしたとき、（Ｎ−１）次以下の撚り次数
を持つ撚線のうち、少なくとも１つの任意次数の撚線外
表面に、高抵抗体の被膜を形成したり、また、請求項３
に記載したように、高抵抗体の被膜は、撚り次数の低い
撚線より撚り次数の高い撚線ほど膜厚を厚く形成した
り、さらに、請求項４に記載したように、高抵抗体の被
膜は、撚り次数の低い撚線より撚り次数の高い撚線ほど
電気抵抗の大きな被膜材料で形成している。

【００１８】請求項５記載の発明では、撚線は撚り次数
が高くなるに従って撚りピッチが大きくなるように設定
されたり、さらに、請求項６に記載したように、一次撚
線は、超電導素線の直径をｄとしたとき、撚りピッチＬ
p1をＬp1≦２０ｄの範囲に設定したり、また、請求項７
に記載したように、二次撚線は、一次撚線の外接円の直
径をＤ1 としたとき、撚りピッチＬp2をＬp2≦３０Ｄ1
の範囲に設定するとともに、三次撚線は、二次撚線の外
接円の直径をＤ2 としたとき、撚りピッチＬp3をＬp3≦
４０Ｄ2 の範囲に設定している。

【００１９】請求項８記載の発明では、高次撚線の構成
後、高次撚線に臨界荷重以下の引張荷重を印加させて撚
線間を圧着させたり、また、請求項９に記載したよう
に、撚りピッチがＬpnで撚り次数がＮの高次撚線は、
（Ｎ−１）次の撚線間の電気抵抗が、撚りピッチＬp1の
一次撚線の超電導素線間の電気抵抗の（Ｌpn／Ｌp1）の
２乗倍以上に設定したものである。

【００２０】請求項１０記載の発明では、超電導素線を
複数本撚り合せて一次撚線を構成し、この一次撚線を複
数本撚り合せて二次撚線を構成し、以後順次同様に撚り
合せて高次撚線を構成した超電導ケーブルにおいて、上
記高次撚線を不活性ガスあるいは真空中で昇温させて撚
りの交差部を固相拡散接合し、電気的短絡部を形成して
いる。

【００２１】請求項１１記載の発明に係る超電導ケーブ
ルは、複数本の超電導素線から成る撚線と、この撚線の
撚りピッチの整数倍に相当する当該撚線の交差位置にお
ける上記超電導素線の単位長さ当たりの電気抵抗値を上
記交差位置を挟む位置における上記電気抵抗値よりも小
さくするための電気抵抗を有する電気的短絡部とを備
え、この電気的短絡部を上記交差位置に設けている。

【００２２】ここで、上記超電導素線の長手方向の熱拡
散距離をｌｄとし、当該超電導素線の熱伝導率及びその
熱容量をκ及びρＣとし、当該超電導素線に対し外乱の
加わる時間をτｑとしたとき、上記熱拡散距離ｌｄを、

【数５】の式で求め、且つ、上記電気的短絡部の電気抵抗値をＲ
ｃとし、上記超電導素線の常電導転移時における単位長
さ当たりの電気抵抗値をＲｎとし、当該超電導素線の超
電導特性及びその冷媒条件で定まる制限電流値及び臨界
電流値をＩｌｉｍ及びＩｃとしたとき、上記電気的短絡
部の電気抵抗値Ｒｃを、

【数６】２Ｒｃ／（２Ｒｃ＋Ｒｎ×ｌｄ）≦Ｉlim ／Ｉｃの条件式を満たす範囲に設定している。

【００２３】請求項１２記載の発明に係る超電導ケーブ
ルは、複数本の超電導素線から成る撚線と、この撚線の
長手方向に沿って一定間隔毎に配置した位置における上
記超電導素線の単位長さ当たりの電気抵抗値を上記配置
位置を挟む位置における上記電気抵抗値よりも小さくす
るための電気抵抗を有する電気的短絡部とを備え、この
電気的短絡部を上記配置位置に設けている。

【００２４】ここで、上記電気的短絡部間の距離をｌｃ
とし、上記超電導素線の長手方向の熱拡散距離をｌｄと
し、当該超電導素線の常電導転移時における電気抵抗値
をＲｎとし、上記電気的短絡部の電気抵抗値をＲｃと
し、上記常電導転移した上記超電導素線及びこの超電導
素線に隣接する超電導状態を維持している超電導素線の
互いのインピーダンス特性で定まる単位長さ当たりの漏
れインダクタンスをＬとし、上記超電導素線の電気抵抗
値Ｒｎ、上記電気的短絡部の電気抵抗値Ｒｃ、及び上記
漏れインダクタンスＬで定まる回路時定数をτｃとし、
上記超電導素線に対し過渡熱伝達が支配する時間をτｈ
としたとき、上記熱拡散距離ｌｄが上記電気的短絡部間
の距離ｌｃよりも小さいとき（ｌｄ＜ｌｃ）、当該電気
的短絡部間の距離ｌｃを、

【数７】の条件式を満たす範囲に設定すると共に、上記熱拡散距
離ｌｄが上記電気的短絡部間の距離ｌｃよりも大きいと
き（ｌｄ＞ｌｃ）、当該電気的短絡部間の距離ｌｃを、

【数８】の条件式を満たす範囲に設定している。

【００２５】請求項１３記載の発明では、前記撚線は、
前記複数本の超電導素線を互いに撚り合わせて成る一次
の撚線及びこの一次の撚線を互いに撚り合わせて成る二
次の撚線を含む高次撚線であり、この高次撚線の内の各
次の撚線における各撚りピッチの最小公倍数が前記電気
的短絡部間の距離と等しくなる条件で上記各撚りピッチ
を設定している。

【００２６】請求項１４記載の発明では、前記高次撚線
の各次の各撚りピッチの最小公倍数が前記電気的短絡部
間の距離よりも大きいとき、上記高次撚線の内の一次か
ら任意次数までの撚線の各撚りピッチの最小公倍数が上
記電気的短絡部間の距離よりも小さくなるときの上記一
次から任意次数までの撚線に上記電気的短絡部を設けて
いる。

【００２７】請求項１５記載の発明に係る超電導ケーブ
ルは、複数本の超電導素線から成る撚線を備えた構成と
し、上記超電導素線に対して外部磁界の変化に起因して
生じる誘導起電力と、上記撚線の撚りピッチ及び上記超
電導素線の長手方向の熱拡散距離の内のいずれか一方で
定まる当該超電導素線の常電導転移時の発生電圧とに基
づいて、上記撚りピッチを上記誘導起電力が上記発生電
圧よりも小さい条件を満足する範囲に設定している。

【００２８】請求項１６記載の発明では、前記撚線は、
前記複数本の超電導素線を互いに撚り合わせて成る一次
の撚線及びこの一次の撚線を互いに撚り合わせて成る二
次の撚線を含む高次撚線であり、この高次撚線の各次の
撚線毎の前記誘導起電力の総和と、当該各次の撚線の各
撚りピッチ及び前記熱拡散距離の内のいずれか一方で定
まる常電導転移時の発生電圧とに基づいて、上記各撚り
ピッチを上記誘導起電力の総和が上記発生電圧よりも小
さい条件を満足する範囲に設定している。

【００２９】請求項１７記載の発明に係る超電導ケーブ
ルは、複数本の超電導素線から成る撚線を備えた構成と
し、当該撚線は同心円の半径が異なる円周方向に層状に
同じピッチで撚り合わせて成る複数層の撚線であり、こ
の複数層の撚線の撚りピッチに相当する各交差位置にお
ける上記超電導素線の単位長さ当たりの電気抵抗値を上
記交差位置を挟む位置における上記電気抵抗値よりも小
さくするための電気抵抗を有する電気的短絡部を当該交
差位置に設けている。

【００３０】請求項１８記載の発明では、前記複数層の
撚線の内の隣接する２つの層の撚線の撚り方向を互いに
逆方向に設定している。

【００３１】請求項１９記載の発明では、前記複数層の
層数は偶数である。

【００３２】請求項２０記載の発明では、前記撚線を収
納するコンジットを更に備え、前記電気的短絡部は、当
該コンジットの軸方向に直交する上記撚線のボイド率を
前記交差位置で小さくする手段を備えている。

【００３３】

【発明の実施の形態】

（第１実施形態）以下、本発明の第１実施形態について
添付図面を参照して説明する。

【００３４】図１は本発明に係る３×３×３型超電導ケ
ーブル１０の代表例を示す斜視図である。この超電導ケ
ーブル１０は、核融合装置の超電導マグネット，超電導
発電機，超電導トランス，固定子巻線，限流器等の超電
導機器に用いられる超電導撚線導体である。この超電導
ケーブル１０は超電導パルスマグネットや交流マグネッ
ト用に好適に用いられる多重撚線構造の超電導撚線導体
である。超電導ケーブル１０が核融合装置の超電導マグ
ネット用に使用される場合には、ヘリウム冷媒等を充填
したコンジット５（図８参照）内に収容され、他の超電
導機器に使用される場合には、絶縁スペーサで被覆され
る。

【００３５】超電導ケーブル１０は例えば直径数mmφ程
度の多重撚線構造の超電導撚線導体であり、高次（Ｎ
次：Ｎ≧２）の撚り次数を持つ撚線から構成される。図
１に示された超電導ケーブル１０は、３次の撚り次数を
有する超電導撚線導体であり、超電導素線１１，一次撚
線１２，二次撚線１３，および三次撚線１４から構成さ
れる。

【００３６】超電導素線１１には、ヒステリシス損失を
低減するために、例えば数μｍφ程度の同一径の超電導
フィラメントを多数本、具体的には数万本備えた超電導
多芯線が用いられる。超電導素線１１は１mmφ以下、例
えば０．２mmφ程度の外径を有する。超電導素線を構成
する超電導多芯線には、多芯線軸に垂直な磁界（横磁
界）に対する超電導フィラメント間の電磁気的結合やこ
の結合に伴う電磁損失（フィラメント間結合損失）を抑
制するために、通常撚り（ツイスト）が施される。各超
電導フィラメントはＮｂＴｉやＮｂ₃Ｓｎ等の超電導材
料をCuNi等の安定化銅で被覆して構成される。

【００３７】超電導フィラメントを撚り合せて構成され
た超電導多芯線のフィラメント部の外周にシース部が必
要に応じて設けられ、このシース部は酸化銅，クロム，
CuNi等の高抵抗体あるいは銀等の低抵抗体の被膜で形成
される。

【００３８】また、超電導ケーブル１０の一次撚線１２
は超電導素線１１を複数本、例えば３本撚り合せて構成
される一方、撚り合された一次撚線１２をさらに複数本
（束）撚り合せて二次撚線１３が構成される。さらに、
撚り合された二次撚線１３を複数本（束）撚り合せて三
次撚線１４が構成され、この三次撚線１４により三次の
撚り次数を有する超電導ケーブル１０が構成される。各
撚線１２，１３，１４の撚りピッチは撚り次数が高くな
るに従って大きくなるように設定される。超電導ケーブ
ル１０は撚り次数がＮ（Ｎ≧２）の撚線で構成され、一
般的には、撚り次数Ｎは６〜８であることが多い。

【００３９】一方、この超電導ケーブル１０は図２に示
すように、一次撚線の外表面に薄い一次コーティング材
１６が電気抵抗体として被着（コーティング）される。
一次コーティング材１６が施された一次撚線１２を複数
本撚り合せた二次撚線１３の外表面にも電気抵抗体とし
て二次コーティング材１７が被着される。また、二次撚
線１３を撚り合せた三次撚線１４の外表面にも三次コー
ティング材１８が被着される。各コーティング材１６，
１７，１８はクロム，酸化銅，ＣｕＮｉ，ステンレス，
タングステン，ニッケル，硫化銅，ホルマール，アモル
ファス合金，窒化アルミ等の高抵抗体材料あるいは半導
体等の抵抗体材料で形成される。三次コーティング材１
８は四次撚線（図示せず）のための被膜である。なおホ
ルマールのコーティング厚さは数μｍ程度が望ましい。

【００４０】各コーティング材１６，１７，１８はスパ
ッタリング、電気メッキ、焼付け塗布、溶射、どぶ付け
等で対応する撚り次数の撚線１２，１３，１４にコーテ
ィングされる。スパッタリング等でコーティングする
と、各撚り次数の撚線１２，１３，１４の外接円側の外
表面にだけ良好な所定膜厚のコーティング（被膜）が施
され、コーティング材が撚線の内部に回り込んで侵入す
ることがないので、コーティング表面積が小さくコーテ
ィング材料の節約が図れる一方、一次撚線１２を構成す
る超電導素線１１間の接点にはコーティング材が施され
ず、超電導素線１１同士を相互に直接接触させることが
でき、超電導素線１１間の電気抵抗を極めて小さくし、
隣接する超電導素線１１への電流配分（再分配）あるい
は電流移行がスムーズになり、高い安定性が得られる。
安定性とは超電導状態を崩すことなく、超電導状態を良
好に安定して維持できる性質をいう。

【００４１】各撚り次数の撚線１２，１３，１４の外表
面に形成されるコーティング材１６，１７，１８の膜厚
は、撚り次数が高くなる高次の撚線ほど厚く形成され、
高次の撚線間の単位長さ当りの電気抵抗値が低次側の撚
線間の電気抵抗値より大きく設定される。高次側の撚線
の電気抵抗値を低次側撚線の電気抵抗値より大きくする
ことで、高次側撚線間の電気抵抗値を大きくあるいは絶
縁状態とすることができ、交流による交番磁界によって
生じる外部磁場の変化に伴い超電導ケーブル１０の断面
内に誘起される磁束の変化に起因した渦電流の大きなパ
ス（経路）を無くすことができ、渦電流の発生に伴う交
流損失を低減させることができる。低次側の撚線、例え
ば一次撚線１２は外表面にコーティングが施され、超電
導素線１１同士は直接接触するので、電気抵抗が極めて
小さく、磁束の変化により渦電流が発生しても、鎖交す
る磁束が小さいので、交流損失は極めて小さい。

【００４２】次に超電導ケーブル１０における一次，二
次および三次の撚線１２，１３，１４の撚りピッチ（ツ
イストピッチ）と超電導素線（撚線）間の接触電気抵抗
の関係を図３に示す。

【００４３】この図３から撚りピッチが短かいほど素線
間あるいは撚線間の接触電気抵抗が小さくなっていくこ
とがわかる。具体的には、（一次撚線１２の撚りピッチ
Ｌp1／超電導素線径ｄ）と（超電導素線１１間の電気抵
抗）との関係を符号ａで示す。符号ｂは二次撚線１３の
（撚りピッチＬp2／一次撚線外接円径Ｄ1 ）と（一次撚
線１２間の電気抵抗）との関係を示し、符号ｃは（三次
撚線１４の撚りピッチＬp2／二次撚線外接円径Ｄ2 ）と
（二次撚線１３間の電気抵抗）との関係をそれぞれ示し
ている。

【００４４】一次撚線１２では符号ａに示すように撚り
ピッチＬp1が超電導素線径ｄのほぼ２０倍以下になると
素線間電気抵抗が急激に減少し、１５倍程度以下になる
と、超電導素線１１の撚り状態がタイトされることがわ
かる。すなわち、一次撚線１２では撚りピッチＬp1が超
電導素線径ｄのほぼ２０倍を超えると撚りがルーズにな
り、１５倍より少ないと撚りがタイト状態となる。図３
から、一次撚線１２の場合には、撚りピッチＬp1が超電
導素線径ｄのほぼ２０倍以下、好ましくは１５≦Ｌp1／
ｄ≦２０にあることが望ましい。

【００４５】また、図３を参照すると、二次撚線１３の
場合には、撚りピッチＬp2が一次撚線の外接円径Ｄ1 の
ほぼ３０倍以下になると、一次撚線１２間の電気抵抗が
急激に減少し、また、２５倍以下になると二次撚線１３
を構成する一次撚線１２の撚り状態がタイトされること
がわかる。したがって、二次撚線１３の場合には、撚り
ピッチＬp2が一次撚線１２の外接円径Ｄ1 のほぼ３０倍
以下、好ましくは２５≦Ｌp2／Ｄ1 ≦３０の範囲にある
ことが望ましい。三次撚線１４の場合にも、同様に、撚
りピッチＬp3が二次撚線１３の外接円径Ｄ2 のほぼ４０
倍以下、好ましくは３５≦Ｌp3／Ｄ2 ≦４０の範囲にあ
ることが望ましい。

【００４６】一般的には、図３から超電導ケーブル１０
は撚線の撚り次数が小さくなるほど撚りピッチを小さく
していけば、超電導素線間あるいは該当する撚り次数の
撚線間の接触電気抵抗が小さくなって、隣接する超電導
素線１１あるいは低圧側撚線への電流分配あるいは電流
移行がスムーズに行なわれ、超電導状態の維持、すなわ
ち安定性の確保が図れる。

【００４７】具体的に、超電導ケーブル１０の各撚線１
２，１３，１４のうち、一次撚線１２を構成する超電導
素線１１間は接点を介して直接接触しており、電気的結
合力が強く、超電導素線１１間の電気抵抗が小さい。こ
のため、超電導ケーブル１０に何らかの原因で、例えば
局所的な入熱により超電導ケーブル１０を構成する超電
導素線１１の１本が常電導転移すると、常電導転移した
超電導素線１１に隣接する周辺の複数本の超電導素線１
１に多くの電流が素早く移行し、常電導転移した超電導
素線１１のジュール発熱を減少させ、この素線１１を再
び超電導状態に回復させることができる。すなわち、撚
り次数の小さな一次撚線１２では超電導素線１１間の電
気的結合力が強く、相互インダクタンスが大きく、超電
導状態を維持する隣接する周辺の超電導素線との間に生
じる迅速な電流移行性や電流再配分性により、常電導状
態の超電導素線１１に流れる電流を関連する隣接の超電
導素線に素早く案内し、再び超電導状態に維持すること
ができるので、安定性の向上を図ることができる。

【００４８】したがって、より小さな素線間電気抵抗を
得たい一次撚線１２では、撚りピッチＬp1を超電導素線
径ｄの２０倍以下、すなわちＬp1／ｄ≦２０に設定する
ことで、超電導素線１１間に良好な電気接触を確保し、
高い安定性を維持することができる。超電導ケーブル１
０は一般には撚り次数の高い６次あるいは７次の撚線が
用いられ、この高次の撚線が使用される場合、二次およ
び三次撚線１３，１４は交流損失の増加に関わらないの
で、低次側の撚線となる。二次撚線１３および三次撚線
１４程度までの低次側撚線は一次撚線１２と同様に、撚
線間の電気抵抗を小さく保持することが好ましい。この
ためには、二次撚線１３の場合には撚りピッチＬp2を一
次撚線１２の外接円径Ｄ1 の３０倍以下、三次撚線１４
の場合には撚りピッチＬp3を二次撚線１３の外接円径Ｄ
2 の４０倍以下にすることで、安定性を向上させ、交流
損失の少ない超電導ケーブルが得られる。

【００４９】一方、撚り次数の小さな撚線、すなわち低
次側撚線における交流損失をさらに減らすためには、従
来の図８に示す超電導ケーブルと同様に、超電導素線に
電気絶縁あるいは高抵抗体のコーティングを行ない、撚
りピッチの整数倍毎に電気的短絡部（接触部）を設ける
ことで、電流再配分が起こる電気回路を小さなもの（小
ループ）に形成でき、迅速な電流再配分や電流移行性を
確保することができる。撚りピッチの整数倍毎に電気的
短絡部を設けることで、超電導素線間の結合損失を完全
になくすことができる。例えば、一次ないし三次撚線１
２，１３，１４のいずれかの段階で撚りピッチの整数倍
の電気的短絡部を設けることで、交流損失を増加させる
ことなく電流の再配分を迅速に行なうことができる。こ
の場合、超電導素線を電気絶縁体あるいは高抵抗体材料
のコーティング材で被覆してもよい。

【００５０】本発明の一実施例では、超電導ケーブル１
０の各撚線に被着されるコーティング材１６，１７，１
８に同種の高抵抗体材料を用い、コーティング材の肉厚
（層厚）を変化させることで高次側撚線間の電気抵抗を
大きくし、絶縁効果を挙げるようにした例を示したが、
図４に示すように、コーティング材に電気抵抗の異なる
高抵抗体材料あるいは絶縁材料を用いてもよい。

【００５１】図４に示された超電導ケーブル１０Ａでは
撚線の撚り次数が高くなるに従って一次コーティング材
２０より電気抵抗が大きく、あるいは固い高抵抗体材料
のコーティング材２１，２２を用いてコーティングして
もよい。電気抵抗を異にする高抵抗体あるいは絶縁体の
コーティング材を用いた場合には、各コーティング材２
０，２１，２２の膜厚（層厚）を必ずしも変化させる必
要がない。

【００５２】また、超電導ケーブル１０は高次の撚線を
撚り合せて構成した後、この高次撚線に臨界荷重以下の
引張荷重を印加させて高次撚線の撚線同士を圧着（密
着）させてもよい。超電導ケーブル１０の高次撚線にプ
リテンションを作用させることで、フレキシビリティを
なくし、低次側撚線において、撚りピッチを大きくして
も撚線間の電気抵抗を小さくした超電導ケーブルが得ら
れる。

【００５３】さらに、超電導ケーブル１０は、ケーブル
断面（導体断面）内に任意の超電導素線間に生じる渦電
流に伴う交流損失は、撚りピッチの比の２乗に比例する
ことを考慮して、撚り次数がＮ次の超電導ケーブルを次
のように構成してもよい。

【００５４】すなわち、超電導ケーブル１０は、撚りピ
ッチがＬpnで撚り次数がＮの高次撚線における（Ｎ−
１）次の撚線間の電気抵抗が、撚りピッチＬp1の一次撚
線の超電導素線間の電気抵抗の（Ｌpn／Ｌp1）の２乗倍
以上に設定することにより、各次数の撚線で発生する渦
電流損失を均等化し、交流損失の低減を図ることができ
る。

【００５５】図５は、本発明に係る超電導ケーブル１０
Ｂの他の変形例を示すものである。

【００５６】この変形例に示された超電導ケーブル１０
Ｂは一次撚線１２の外表面にコーティング材を被着せ
ず、一次撚線１２を撚り合せた二次撚線１３の外表面に
電気抵抗体として高抵抗体の一次コーティング材２３を
初めて被着させたものである。

【００５７】この超電導ケーブル１０Ｂでは、一次撚線
１２の外表面にコーティング材を被着させないので、超
電導素線１１同士の直接接触を有効に図ることができる
のみならず、高抵抗体がコーティングされていない一次
撚線１３同士の直接接触を図ることができ、超電導素線
１１間や一次撚線１２間の電気抵抗値を小さくとること
ができ、電流の分配が容易であるとともに、二次撚線１
３間の電気抵抗値を大きくとることができ、高次側撚線
間の電気抵抗を大きくして交流損失を低減させることが
できる。

【００５８】また、超電導ケーブル１０Ｂは最終撚り次
数Ｎの高次撚線に高抵抗体あるいは絶縁体材料のコーテ
ィング材で被覆してもよいが、超電導ケーブル１０Ｂは
図８に示すコンジット５内に収納されるのでコーティン
グ材を施さなくてもよい。

【００５９】この超電導ケーブル１０Ｂにおいては、撚
線の最終撚り次数をＮとしたとき、（Ｎ−１）次以下の
撚り次数を持つ撚線のうち、少なくとも１つの任意次数
の撚線が表面に高抵抗体材料のコーティング材２３で被
覆すればよい。

【００６０】この場合には、高抵抗体の被膜（コーティ
ング材２３）が施された所要次数の撚線内の超電導素線
１１同士や低次側撚線間同士に被膜が施されず、相互に
直接接触するため、素線間や低次側撚線間の電気抵抗が
極めて小さく、電流の再配分性や移行性を充分に確保で
きる。

【００６１】さらに、高抵抗体被膜が施された撚線より
高次の撚線では、この高次撚線間の電気抵抗が被膜の存
在より大きいので、撚線間の電気抵抗や絶縁性を増大さ
せ、渦電流損失に伴う交流損失を有効的に軽減させるこ
とができる。

【００６２】さらに、超電導ケーブルは一次撚線１２よ
り数段階の撚り次数の低い低次側撚線にコーティング材
を施さず、この低次側撚線を撚り合せた次段の撚線から
コーティング材を施すようにしてもよい。

【００６３】また、超電導ケーブルは、超電導素線１１
の外表面に低抵抗体材料、例えば銀メッキを被着し、こ
の低抵抗体を被着した超電導素線１１を撚り合せて一次
撚線１２を構成し、この一次撚線１２に電気抵抗体の一
次コーティング材を被着（コーティング）させ、高抵抗
体の被膜を形成し、二次撚線１３より高次側の撚線１４
に図２および図４に示すように順次コーティング材を施
してもよい。

【００６４】また、超電導素線１１に銀メッキをする代
りに、超電導素線１１の多芯線を構成する超電導フィラ
メト群を覆うシース部や超電導フィラメント（超電導材
料のＮｂＴｉ材やＮｂ₃Ｓｎ材をＣｕＮｉ等の安定化銅
で被覆したもの）の安定化銅を酸洗浄等で除去して活性
化させておき、活性化された超電導素線１１を複数本撚
り合せて一次撚線を構成し、さらにこの一次撚線１２を
複数本撚り合せて二次撚線１３を構成し、さらにまた、
二次撚線１３を複数本撚り合せて三次撚線１４を構成
し、三次撚線１４を撚り合せた後に、高抵抗体のコーテ
ィング材で外表面をコーティングし、続いて不活性ガス
雰囲気や真空中で数１００℃〜１０００℃程度で熱処理
を行ない、高抵抗体のコーティング材がコーティングさ
れていない低次側撚線内のち素線１１同士が接触してい
る箇所を固相拡散接合により融着させて電気的短絡部を
形成してもよい。

【００６５】超電導ケーブルをこのように構成し、低次
側撚線内の超電導素線同士の撚りの交差部を固相拡散接
合することで、撚り次数の低い撚線の超電導素線間の電
気抵抗を著しく低くすることができ、また撚り次数の大
きな撚線間はコーティング材が介装されているので、電
気抵抗を大きく形成できる。

【００６６】なお、本発明の第１実施形態では、超電導
ケーブルは３×３×３型の三重撚線構造の超電導撚線導
体を構成した例を示したが、本発明はこれに限定される
ものではない。例えば、超電導ケーブル１０Ｃを、図６
に示す６×６×６型の多重撚線構造の超電導撚線導体で
形成してもよい。

【００６７】すなわち、この超電導ケーブル１０Ｃは超
電導素線１１を６本撚り合せて一次撚線２５を構成し、
続いて一次撚線２５を６本撚り合せて二次撚線２６を構
成し、この二次撚線２６を６本撚り合せて三次撚線２７
を構成したものである。さらに三次撚線２７を以後順次
同様に撚り合せて４次以上の多重撚線構造としてもよ
い。この場合、多重撚線の各レベルの中心に補強用芯線
として非超電導線２８，２９，３０が配置されるが、こ
の非超電導線に代えて超電導線を使用することにより、
６×６×６型の多重撚線導体を７×７×７型多重撚線導
体とすることもできる。

【００６８】また、超電導ケーブル１０Ｄは、図７に示
すように矩形撚線導体としても、さらに、他の形状の撚
線導体構造としてもよい。

【００６９】図７に示す矩形の超電導ケーブル１０Ｄ
は、６本（あるいは７本）の超電導素線１１を撚り合せ
て一次撚線２５を構成し、この一次撚線２５を矩形断面
の補強用芯材としての非超電導線３２の周りに多数本巻
き付けて二次撚線３３を構成したものであるが、非超電
導線３２の周りに三次以上の撚り次数の撚線を巻き付け
るようにしてもよい。

【００７０】（第２実施形態）次に、本発明の第２実施
形態を図８〜図１０に基づいて説明する。この第２実施
形態は、撚りピッチの整数倍毎に電気的短絡部を設けた
超電導ケーブルに適用したもので、電気的短絡部の抵抗
値及びその距離（配置間隔）などの最適値選定の条件を
具体的に規定している。

【００７１】まず、電気的短絡部の抵抗値の設定例を図
８に基づいて説明する。

【００７２】図８は、撚りピッチ毎に電気的短絡部を設
けた超電導ケーブルにおける抵抗値の設定例を説明する
グラフで、横軸に短絡抵抗値Ｒｃ（Ω）と常電導抵抗値
Ｒｎ×ｌｄ（Ω）とで定まる抵抗比（２Ｒｃ／（２Ｒｃ
＋Ｒｎ×ｌｄ））を設定し、縦軸に常電導転移時に流れ
る電流値Ｉと臨界電流値Ｉｃとの電流比（Ｉ／Ｉｃ）を
設定し、この両者の関係に制限電流値Ｉｌｉｍを加味し
て短絡抵抗値Ｒｃを求めるものである。

【００７３】「常電導抵抗値Ｒｎ×ｌｄ」は、超電導素
線が完全に常電導転移した時に発生する単位長さ当たり
の抵抗値Ｒｎ（Ω／ｍ）と、超電導素線の長手方向の熱
拡散距離ｌｄ（ｍ）との積で表される抵抗値である。
「熱拡散距離ｌｄ」とは、ワイヤーモーション等の外乱
が加わる短時間（例えば、約１ｍｓ）の間に、超電導素
線に発生した熱が冷媒に対して断熱的に熱拡散すると仮
定したときに素線長手方向に発生する常電導領域（温度
上昇領域）の長さを意味する。

【００７４】具体的には、局所加熱等の局所的に発生し
た外乱が超電導素線に加わる時間（τｑ）に対する素線
長手方向の温度上昇領域の長さ、即ち熱拡散距離ｌｄ
は、超電導素線の長手方向の熱伝導率及びその熱容量を
κ及びρＣとしたとき、

【数９】の式で表される。この［数９］式中のκ及びρＣについ
ては、超電導素線の表面における絶縁被膜の熱絶縁性が
良好な場合には、超電導素線の構成材料の熱伝導率及び
熱容量を採用する。ただし、超電導素線の表面に絶縁体
等が存在せずに熱遮蔽が殆ど行われない場合には、κに
ついては超電導素線の構成材料（安定化材）、例えば安
定化銅の熱伝導率を用い、ρＣについては１本の超電導
素線に配分される冷媒の熱容量（例えば、超臨界ヘリウ
ムの場合には、素線の周囲約３０μｍに配分される熱容
量）を用いることが望ましい。

【００７５】例えば、ケーブル・イン・コンジット型の
強制冷却導体を例に上げると、ワイヤーモーション等の
外乱（局所加熱）が加わる時間は約１ｍｓであり、その
局所加熱に対する素線加熱部の熱拡散距離ｌｄは、線径
が１ｍｍ、銅比（超電導フィラメントの総断面積に対す
る銅（安定化銅）の比率）が２の超電導素線の場合、上
記［数９］式から求めると、約１００ｍｍとなる。この
超電導素線では、常伝導転移時に発生する抵抗値Ｒｎ
は、単位長さ当たり０．５ｍΩ／ｍ程度であるため、ｌ
ｄ＝０．１ｍ、Ｒｎ＝０．５ｍΩ／ｍとすると、外乱で
発生する常電導抵抗値Ｒｎ×ｌｄは、５０μΩとなる。

【００７６】「制限電流値Ｉｌｉｍ」とは、超電導素線
の常電導転移時に単位長さ当りに発生するジュール発熱
量（Ｒｎ×Ｉ²）と超電導素線の周囲に配置した冷媒が
定常的に奪うことができる熱量（ｈ×Ａ×（Ｔｃ−Ｔ
ｂ））とが等しくなるときの電流値（Steklyの条件に基
づく制限電流値）を意味する。ここで、熱量を求める式
中のｈは冷媒の定常熱伝達率、Ａは冷媒と超電導素線が
接する単位長さ当りの表面積、Ｔｃは超電導素線の臨界
温度、Ｔｂは冷媒の温度である。

【００７７】従って、常電導転移した超電導素線を再び
超電導状態へ安定化させる条件としては、常電導転移し
た超電導素線に流れる電流値Ｉが制限電流値Ｉｌｉｍよ
りも定常的に小さいことが必要となる。

【００７８】そこで、電流値Ｉが制限電流値Ｉｌｉｍと
なるときの電流比Ｒｙ（Ｉｌｉｍ／Ｉｃ）と、常電導抵
抗値Ｒｎ×ｌｄ及び短絡抵抗値Ｒｃで定まる抵抗比Ｒｘ
（２Ｒｃ／（２Ｒｃ＋Ｒｎ×ｌｄ））との関係に着目
し、その抵抗比Ｒｘが電流比Ｒｙ以下となる条件、即
ち、

【数１０】２Ｒｃ／（２Ｒｃ＋Ｒｎ×ｌｄ）≦Ｉlim ／Ｉｃの条件式を満足する範囲に短絡抵抗値Ｒｃを設定した。

【００７９】このように短絡抵抗値Ｒｃを設定すると、
超電導転移した超電導素線に流れる電流の多くが隣接す
る常電導状態を維持している超電導素線側に容易に分流
し、常電導抵抗によるジュール発熱を抑制するため、外
乱等に対する超電導ケーブルの安定性を大幅に向上させ
ることができる。

【００８０】なお、制限電流値Ｉｌｉｍと臨界電流値Ｉ
ｃとで定まる電流比Ｒｙ（Ｉｌｉｍ／Ｉｃ）は、大容量
導体の場合、１／２程度となるため、Ｉｌｉｍ／Ｉｃ＝
１／２とし、これを［数１０］式に代入すると、

【数１１】の条件式が得られる。従って、Ｉｌｉｍ／Ｉｃ＝１／２
の場合には、常電導抵抗値Ｒｎ×ｌｄが短絡抵抗値Ｒｃ
の２倍以上となる範囲に短絡抵抗値Ｒｃを設定すること
で、上記と同様の効果を発揮させることができる。な
お、［数１１］式の条件で十分な移行電流を得るために
は、２ＲｃをＲｎ×ｌｄの約１／５以下、即ち短絡抵抗
値Ｒｃを素線の常電導抵抗値（Ｒｎ×ｌｄ）の約１／１
０以下に設定することが望ましい。

【００８１】次に、電気的短絡部間の距離の設定例を図
９及び図１０に基づいて説明する。

【００８２】図９は、超電導素線間の電気回路（等価回
路）を用いて、超電導素線からの移行電流を模式的に説
明するものである。同図に示す回路構成においては、外
乱に起因して常電導転移した素線３０とその素線３０に
隣接する超電導状態を維持している素線３１との間に電
気的短絡部３２、３２が所定間隔、即ち距離ｌｃで接続
されている。

【００８３】ここで、素線３０の常電導転移時には、２
つの短絡部３２、３２間を２つの素線３０、３１を介し
てループ状に流れる移行電流ｉ３が発生する。この移行
電流ｉ３は、常電導転移した素線３０側で電流ｉｌと逆
方向に流れ、超電導状態を維持している素線３１側では
電流ｉ２と同じ方向に流れる。つまり、常電導転移した
素線３１に流れる電流ｉｌが、並列に接続された素線３
１の常電導抵抗（Ｒｎ×Ｌｄ）と２つの短絡部３２、３
２の合成電気抵抗（２Ｒｃ）との抵抗比に応じて分流す
る回路と等価となる。

【００８４】なお、上述した安定条件は、図９に示す回
路では、常電導転移した素線３１に流れる電流ｉｌを常
電導抵抗（Ｒｎ×Ｌｄ）側よりも短絡部３２、３２の合
成電気抵抗（２Ｒｃ）側に多く分流させるための条件を
規定したものである。

【００８５】図１０は、上記の短絡部間の距離ｌｃを変
化させたときの上記回路構成に基づく回路時定数τｃ
（ｓｅｃ）と冷媒への熱拡散時定数τｈ（ｓｅｃ）との
関係を比較するためのグラフで、横軸に短絡部間の距離
ｌｃを設定し、縦軸に回路時定数τｃを設定し、回路時
定数τｃが熱拡散時定数τｈよりも小さくなる条件（τ
ｃ＜τｈ）を満たすように短絡部間の距離ｌｃを求める
ものである。

【００８６】「回路時定数τｃ」は、通常、超電導素線
の単位長さ当たりの常電導時の抵抗値Ｒｎと、超電導素
線の単位長さ当たりの漏れインダクタンスＬ（Ｈ／ｍ）
と、短絡部の電気抵抗値Ｒｃとで定まる。「熱伝達時定
数τｈ」とは、冷媒の伝達能力が定常状態のときと比べ
て大きな値を維持できる時間をいう。「漏れインダクタ
ンスＬ」は、図９に示す回路において、常電導転移した
素線３０の自己インダクタンスＬ１と、超電導状態を維
持している素線３１の自己インダクタンスＬ２と、両者
３０、３１の相互インダクタンスＭとで決定される（即
ち、Ｌ＝Ｌ１＋Ｌ２−２Ｍ）。

【００８７】図１０に示すように、短絡部間の距離ｌｃ
が超電導素線の長手方向の熱拡散距離ｌｄよりも小さい
範囲（ｌｄ＞ｌｃ）では、回路時定数τｃは熱拡散距離
ｌｄの変化に関係なくほぼ一定値を維持すると共に、短
絡部間の距離ｌｃが熱拡散距離ｌｄよりも大きい範囲
（ｌｄ＜ｌｃ）では、回路時定数τｃは距離ｌｃに比例
して大きくなる。

【００８８】従って、短絡部間の距離ｌｃを求めるとき
に、回路時定数τｃを決定する超電導素線の常電導抵抗
値として、単位長さ当たりの抵抗値Ｒｎと、短絡部間の
距離ｌｃおよび熱拡散距離ｌｄの内の小さい方の積で求
める値（ｌｄ＜ｌｃのときはＲｎ・ｌｄ、ｌｄ＞ｌｃの
ときはＲｎ・ｌｃ）を採用することで、冷媒が過渡熱伝
達を支配する時間内、即ち冷媒の冷却能力が大きい時間
内に素早く電流移行が行われる。このことを式で表現す
ると、ｌｄ＜ｌｃのときは、

【数１２】の条件式で表され、ｌｄ＞ｌｃのときは、

【数１３】の条件式で表される。従って、この実施形態では、［数
１２］式又は［数１３］式で示す安定条件を満足する範
囲に短絡部間の距離ｌｃを設定する。

【００８９】例えば、温度が５Ｋ以下の超臨界ヘリウム
を冷媒に用いた核融合装置等に適用される超電導ケーブ
ルを例に上げると、超臨界ヘリウムによる過渡的な熱伝
達能力が定常状態のそれと比べて大きな値を維持できる
時間、即ち熱伝達時定数τｈは約１０ｍｓである。

【００９０】この超電導ケーブルでは、超電導素線間の
インダクタンスＬが5e-7（Ｈ／ｍ）である。このインダ
クタンスＬは、例えばケーブル・イン・コンジット型の
強制冷却導体等の超電導素線、即ち線径が０．６〜１．
０ｍｍ程（この内、超電導フィラメントが存在する領域
の外径は０．４〜０．８ｍｍ程）の場合、素線（又は撚
線）間の中心距離をｄとし、超電導フィラメントの存在
領域の有効半径をａとしたとき、

【数１４】の式で求まり、約０．５μＨ／ｍ以下となる。

【００９１】また、この超電導ケーブルでは、通常、常
電導抵抗値Ｒｎ・ｌｄが約５０μΩである。従って、短
絡抵抗値Ｒｃを常電導抵抗値Ｒｎ・ｌｄに比べ十分に小
さいと仮定した場合、短絡部間の距離ｌｃは、上記［数
１２］式からτｃ＝（Ｌ・ｌｃ）／（Ｒｎ・ｌｄ）≦１
０ｍｓの条件を満たす範囲、即ち約１ｍ以下となる。こ
の範囲に距離ｌｃを設定することで、熱伝達能力の減衰
時間に対して十分早い時間内に電流移行が得られる。

【００９２】また、冷媒が大気圧の液体ヘリウムの場合
には、熱伝達時定数τｈは約１００ｍｓであるため、上
述と同様に短絡部間の距離ｌｃを求めると、約１０ｍ以
下となり、超臨界ヘリウムと比べ約１０倍となる。

【００９３】以上のように、電気的短絡部の抵抗値及び
その電気短絡部間の距離を設定したため、素線の一部が
常電導転移した場合でも超電導状態を維持している別の
超電導素線に容易に電流を移行させることができ、これ
により、高い安定性を得ることができると共に、磁場変
動に起因する素線間結合損失も電気的短絡部間で形成さ
れる回路内で相殺できるため、低交流損失の導体を同時
に実現できる。

【００９４】次に、上記で求めた電気的短絡部の抵抗値
及びその電気的短絡部間の距離に基づく安定条件を高次
撚線に適用する場合を説明する。

【００９５】まず、前述した高次撚線構造の超電導ケー
ブルでは、撚りピッチが各次数の撚線毎に異なる場合が
ある。この場合には、上記で求めた電気的短絡部間の距
離ｌｃが各次数の撚りピッチの最小公倍数の距離Ｌｍｉ
ｎとなるように各次数の撚りピッチを設定することで、
全ての次数の撚線において上記の安定条件を満たすこと
できる。

【００９６】また、大容量多重撚線などの超電導ケーブ
ルでは、撚りピッチの長い最終撚り次数の撚線まで上記
の安定条件を適用することが困難な場合がある。この場
合には、全ての次数の撚線ではなく、Ｌｍｉｎ＜ｌｃの
条件を満たす撚り次数の撚線までに電気的短絡部を設け
る。

【００９７】即ち、全ての次数の撚線における最小公倍
数Ｌｍｉｎが上記で求めた電気的短絡部間の距離ｌｃよ
りも大きくなるとき、一次から任意次数までの最小公倍
数を求め、その最小公倍数が上記で求めた電気的短絡部
間の距離ｌｃよりも小さくなるときの任意次数以下の各
撚線に電気的短絡部を設ける。任意次数よりも大きい次
数の各撚線に関しては、電気的に短絡させる手段を設け
る。これにより、各次数の内の次数が低い、即ち撚りピ
ッチが小さい撚線までの安定性を確保できる。一般に、
素線間の電流移行は、常電導転移した素線に最も近い素
線に最も有効に作用し、高次数になる程、その分流効果
が小さくなるため、撚り次数の高い超電導素線では、必
ずしも全ての次数の撚線が上記の安定条件を満たす必要
はない。この場合には、上記一部の次数の撚線に電気的
短絡部を設けるだけで、超電導ケーブルの安定性を十分
に確保できる。

【００９８】次に、上記第２実施形態の第１〜第５応用
例を図１１〜図１５に基づいて説明する。この各応用例
は、上記高安定性及び低交流損失の利点に加え、電気的
短絡部を具体的に形成し、高電流密度をも加味した超電
導ケーブルに適用したものである。

【００９９】図１１に示す第１応用例の超電導ケーブル
は、表面に絶縁処理（又は高抵抗化処理）を施した複数
本の超電導素線４０…４０を軸方向を中心とする同心円
の円周方向で長手方向に沿って同じ撚りピッチｌｐで撚
り合わせ、その撚りピッチｌｐの整数倍毎に電気的短絡
部（又は他の箇所に比べ電気抵抗の小さい箇所）４１…
４１を設けている。このように各素線４０…４０を同心
円状に配列したため、超電導ケーブルのボイド率（空間
率）を約２０％まで減少させることができ、従来の撚り
次数の多い超電導ケーブルのボイド率（通常、約３６〜
３８％）と比べ、その電流密度を大幅に高めることがで
きた。

【０１００】次に、ケーブル・イン・コンジット型の強
制冷却導体を例に上げる。この場合には、撚りピッチ毎
に周期的に断面積が小さく、即ちボイド率が小さくなる
ように素線間の接触圧力を大きくすることで、ピッチの
整数倍毎に電気的短絡部を形成できる。この超電導ケー
ブルの一例を図１２〜図１４に示す。

【０１０１】図１２（ａ）及び（ｂ）に示す第２応用例
の超電導ケーブルでは、円筒状のコンジット５０内に撚
り合わされた複数本の超電導素線５１…５１と、この各
超電導素線５１…５１の中央に円筒状の冷却チャネル５
２とを配置したもので、各素線５１…５１の表面には２
〜１０μｍのクロム、ステンレス、チタン等の高抵抗体
がメッキ、スパッタリング等の方法でコーティング処理
されている。この超電導ケーブルでは、冷却チャネル５
２よりも外径が大きい複数の円環状の凸部（外径拡大
部）５３…５３を素線５１…５１の撚りピッチ毎ｌｐに
冷却チャネル５２の外周面側に一体に又は別体に設ける
ことで、各素線５１…５１間の接触圧力を撚りピッチ毎
ｌｐに増加させている。従って、この超電導ケーブルで
は、接触圧力が増加した撚りピッチ毎に電気的短絡部を
容易に形成できる。

【０１０２】図１３に示す第３応用例の超電導ケーブル
では、円筒状のコンジット６０内に撚り合わされた複数
本の超電導素線６１…６１を配置したもので、コンジッ
ト６０よりも内径が小さい複数の円環状の凸部（内径縮
小部）６２…６２を各素線６１…６１の撚りピッチｌｐ
毎にコンジット６０の内周面側に一体に又は別体に設け
ることで、各素線６１…６１間の接触圧力を撚りピッチ
ｌｐ毎に増加させている。

【０１０３】図１４に示す第４応用例の超電導ケーブル
では、円筒状のコンジット７０内に多層の撚りをもつ複
数本の超電導素線７１…７１を配置したもので、最外層
の外周部、最内層の内周部、及び各層の外周部の内の少
なくとも１つに撚りピッチの整数倍毎にテープ幅が導体
の大きさよりも十分小さい幅を有する銅、ステンレス等
の金属テープ（又は絶縁テープ）７２を巻くことで、撚
りピッチｌｐの整数倍毎に各素線７１…７１間の接触抵
抗を小さくしている。

【０１０４】なお、Ｎｂ₃Ｓｎ等の熱処理導体で超電導
素線を形成した超電導ケーブルでは、導体の熱処理時に
加圧箇所を拡散接合することで上記効果をより一層高め
ることができる。また、ＮｂＴｉ等の非熱処理導体の場
合でも、１００〜４００℃の温度条件で加熱処理するこ
とで、加圧箇所を固相接合でき、上記効果を高めること
ができる。

【０１０５】図１５に示す第５応用例の超電導ケーブル
では、コンジット８０内に超電導素線８１…８１を同心
円の異なる半径の円周方向に層状（図中の１層８２、２
層８３参照）に且つ全て同じ撚りピッチｌｐで撚り合わ
せて配置している。ここで、各素線８１…８１の中央に
円筒状の冷却チャネル８４を設け、１層８２及び２層８
３の各素線８１…８１の撚りピッチｌｐの整数倍毎に電
気的短絡部８５…８５を設ける。このように各素線８１
…８１を同心円の異なる半径で層状に配置したため、ボ
イド率を約２０％まで減少させることができた。

【０１０６】この超電導ケーブルでは、隣接する各層８
２、８３の撚り方向を互いに逆方向としたため、冷却面
積が増加する利点のほか、撚線に起因した縦磁界の影響
を互いに相殺できる。また、同心円の層数を偶数（図１
５では２層）に設定してあるので、導体長手方向の縦磁
界による結合電流（偏流）の影響を殆ど完全に打ち消す
ことができ、上記高安定性の効果を最大限に高めること
ができる。

【０１０７】（第３実施形態）次に、本発明の第３実施
形態を図１５に基づいて説明する。この第３実施形態
は、上記各実施形態で述べた電気的短絡部を備えていな
い従来タイプの超電導ケーブルに適用したもので、超電
導素線における撚線の撚りピッチ及び導体径などの最適
値選定の条件を具体的に規定している。

【０１０８】まず、撚線の撚りピッチ及び導体径の設定
例を図１５に基づいて説明する。

【０１０９】図１５は、磁界変化率に対する誘導起電力
と常電導電圧との関係を説明するグラフで、横軸に超電
導素線における撚線の撚りピッチｌｐ及び導体径Ｄの積
（ｌｐ×Ｄ）をとり、縦軸に外部磁界変化に起因して素
線間に生じる誘導起電力ｅをとって、誘導起電力ｅと素
線の常電導転移時における常電導部の発生起電力（Ｒｎ
×ｌｄ）との関係から、ｌｐ×Ｄの最適値を求めるもの
である。ここで、「誘導起電力ｅ」は、ｅ＝−ｄφ／ｄ
ｔ＝−ｄ（Ｂ・ｌｐ・Ｄ／π）／ｄｔの式で求まる起電
力を意味する。

【０１１０】ここで、素線間の結合電流が素線間の電流
再配分を妨げないための条件として、磁場変化率（ｄＢ
／ｄｔ）（図中の例ではＢ１…Ｂ３（ドット省略））に
対して生じる誘導起電力ｅが常電導電圧Ｒｎ×ｌｄより
も小さい条件に着目し、当該導体が経験する任意の磁場
変化率に対して常にｅ≦Ｒｎ×ｌｄの条件を満たすｌｐ
×Ｄの範囲を決定する。このように決定されるｌｐ×Ｄ
の範囲から撚線の撚りピッチｌｐ及び導体径Ｄを設定す
る。

【０１１１】例えば、超電導ケーブルに通常使用される
素線（導体）において、局所的に発生する外乱に起因し
て生じる常電導領域の電圧は５０μΩ×１００Ａ＝５ｍ
Ｖ程であり、磁場変化率を０．３Ｔ／ｓと仮定すると、
その磁場変化に基づく誘導起電力ｅが常電導発生電圧以
下の条件（ｅ≦５ｍＶ）を満たすｌｐ×Ｄの範囲は、０
・０５ｍ²以下となる。

【０１１２】また、複数段の撚線をもつ超電導ケーブル
では、各撚り次数毎に誘導起電力ｅの総和を求め、その
誘導起電力ｅの総和が上述した熱拡散距離ｌｄ及び撚り
ピッチｌｐの内の小さい方の距離で定まる常電導発生電
圧Ｒｎ×ｌｄよりも小さくなる条件でｌｐ×Ｄの範囲を
決定すればよい。

【０１１３】このようにｌｐ×Ｄの範囲を決定し、撚り
ピッチｌｐ及び導体径Ｄを設定することで、素線を多段
に拠り合わせた場合でも、結合電流の存在下で十分に大
きな移行電流を得ることができ、安定な超電導ケーブル
を提供できる。

【０１１４】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の発
明に係る超電導ケーブルにおいては、撚り次数が同じ撚
線間の単位長さ当りの電気抵抗値を、撚り次数が高い撚
線間ほど大きくしたので、同じ撚り次数の撚線間の単位
長さ当りの電気抵抗値を１段前の撚線間の電気抵抗値以
上とすることで、高次側撚線間の電気抵抗値を大きく、
低次側撚線間の電気抵抗値を小さくとることができ、外
部磁場の変化（交流による交流磁界の発生）で超電導ケ
ーブルの断面（導体断面）内に誘起される渦電流のパス
は高次側撚線間では大きな電気抵抗のため生じにくく、
結合電流の大きなパスを無くすことができ、素線間結合
損失（交流損失）を低減させることができる。また、低
次側撚線間では鎖交する磁束が小さいので、結合電流に
よる交流損失は非常に小さく、殆ど無視できる。

【０１１５】また、この超電導ケーブルに局所的な入熱
や電流の偏りが発生して１本の超電導素線が常電導転移
しても、低次側撚線間の電気抵抗が小さく、低次側は撚
線内の超電導素線が隣接する超電導素線間の電気的結合
（カップリング）が強く、超電導状態を維持している超
電導素線には、素線間電気抵抗が小さいため多くの電流
が素早く隣接する周辺の複数本の超電導素線に移り、電
流の再配分性や電流の移行性が良好であるため、常電導
転移した超電導素線のジュール発熱を減少させ、抑制す
ることができ、常電導転移した超電導素線を超電導状態
に再び回復させることができるので、全体として超電導
状態を崩すことなく、常時、超電導状態に維持でき、安
定性を向上させることができる。

【０１１６】請求項２記載の発明では、最終撚り次数が
Ｎ次の高次撚線のうち、（Ｎ−１）次以下の撚線のう
ち、少なくとも１つの任意次数の撚線外表面に、高抵抗
体の被膜を形成したので、高抵抗体被膜が施された所要
次数の撚線間の超電導素線が相互に接する部分に被膜が
施されないため、その撚線間の電気抵抗が変化せず、小
さい。

【０１１７】また、高抵抗体被膜が施された撚線がさら
に撚り合されてより高次の撚線が構成されると、高次の
撚線間の電気抵抗は大きいので、結合損失に伴う交流損
失が小さい。したがって、この超電導ケーブルは超電導
素線間の電流移行の再配分性を改善し、安定性を向上さ
せることができるとともに、交流損失を低減させること
ができる。

【０１１８】請求項３記載の発明では、撚り次数の高い
撚線の外表面にコーティングされる高抵抗体の膜厚を厚
くしたので、撚線の撚り次数が大きくなるに従って撚線
間の電気抵抗値を大きくすることができ、また、請求項
４に記載の超電導ケーブルでは撚り次数が大きくなるに
従って撚線外表面に抵抗率の大きな材料をコーティング
させることができ、いずれも撚り次数の違いに応じて撚
線間の電気抵抗値に差を設けることができ、請求項２に
よって得られる安定性の増大と交流損失の低減をより一
層図ることができる。

【０１１９】請求項５記載の発明では、撚線の撚りピッ
チは撚り次数が大きくなるほど大きくしたので、撚り次
数の高い撚線ほど撚りピッチを大きくとることができ
る。撚のピッチが大きいと撚線間の接点が減少し、電気
抵抗を大きくすることができるので、結合電流による交
流損失を低減させることができる。

【０１２０】請求項６記載の発明では、一次撚線の撚り
ピッチを超電導素線の外径の２０倍以下とすることで、
超電導素線間の圧縮力を大きくとることができ、撚り次
数の一番少ない一次撚線間の電気抵抗を極めて小さくす
ることができ、電流の再配分性や移行性を向上させ、安
定性を向上させることができる。

【０１２１】請求項７記載の発明では、二次撚線間およ
び三次撚線間の電気抵抗を一次撚線と同様に小さくする
ことができ、二次撚線や三次撚線を低次側撚線とする超
電導ケーブルに効果があり、安定性を向上させることが
できる。

【０１２２】請求項８記載の発明では、高次撚線に臨界
荷重以下の引張荷重を印加させ、撚線間を圧着させるこ
とで、撚線内の超電導素線間の結合力を向上させて、撚
りピッチを増加させても、電気抵抗を小さくすることが
でき、安定性の高い超電導ケーブルが得られる。

【０１２３】請求項９記載の発明では、撚りピッチＬpn
がＮ次の高次撚線における（Ｎ−１）次の撚線間の電気
抵抗が、撚りピッチＬp1の一次撚線の超電導素線間の電
気抵抗の（Ｌpn／Ｌp1）の２乗倍以上としたので、各次
数の撚線で発生する結合損失を均等化し、交流損失の低
減を図ることができる。この超電導ケーブルは、ケーブ
ル断面（導体断面）内の任意の超電導素線間に生じる結
合電流に伴う交流損失は、撚りピッチの比の２乗に比例
することに考慮したものである。

【０１２４】請求項１０記載の発明では、高次撚線を不
活性ガスあるいは真空中で昇温させて撚りの交差部を固
相拡散接合させ、電気的短絡部を形成したから、高次撚
線内の超電導素線同士が互いに融着し、素線間電気抵抗
が極めて小さな状態を実現でき、安定性の高い超電導ケ
ーブルを実現できる。

【０１２５】請求項１１記載の発明では、電気的短絡部
の電気抵抗値を前記［数６］の条件式を満足する範囲に
設定したため、外乱に起因して１本の素線が常電導転移
した場合でも、その電流の多くを超電導状態を維持して
いる健全な素線に移行させることができ、これにより、
常電導転移した素線におけるジュール発熱を抑制して再
び超電導状態に回復させることができ、安定性を大幅に
高めることができる。このような高安定性の利点に加
え、電気的短絡部の電気抵抗値の選定基準を明確にした
ことで、実用性を大幅に高めることができる。

【０１２６】請求項１２記載の発明では、電気的短絡部
間の距離を前記［数７］及び［数８］の条件式を満足す
る範囲に設定したため、電流の移行が冷媒の冷却能力が
大きい時間内に超電導転移した素線に流れる電流を素早
く移行させることができ、安定性を大幅に高めることが
できると共に、電気的短絡部間の距離の選定基準を明確
にしたことで、実用性を大幅に高めることができる。

【０１２７】請求項１３及び１４記載の発明では、高次
撚線に関する各撚りピッチ及び電気的短絡部の位置を明
確に規定したため、全ての次数の撚線又は必要最小限の
次数の撚線までの安定性を大幅に高めることができる。

【０１２８】請求項１５及び１６記載の発明では、撚線
の撚りピッチを外部磁界の変化に起因して生じる誘導起
電力が常電導転移時における発生電圧よりも小さい条件
を満足する範囲に設定したため、結合電流のよる電流偏
流の存在下でも十分大きな移行電流を得ることができ、
安定性を大幅に高めることができる。

【０１２９】請求項１７〜１９記載の発明では、層状に
配置した複数層の撚線に電気的短絡部を設けたため、上
記と同様の高安定性の利点に加え、高電流密度化を図る
ことも同時に実現できる。

【０１３０】請求項２０記載の発明では、撚線のボイド
率を低めることで電気的短絡部を構成したため、上記と
同様の高安定性の利点に加え、電気的短絡部を容易に設
けることができ、実用性を大幅に高めることができる。

【０１３１】以上、請求項１１〜２０記載の発明では、
冷却性能が維持される時間内に常電導転移した素線から
超電導状態を維持している素線に多くの電流を移行させ
ることができ、その結果、ケーブルに変動磁界が加わっ
た場合でも撚りピッチ内に生じる正負両方向の誘導電圧
を相殺できる。また、何らかの外乱で一部の超電導素線
が常電導転移した場合でも高い安定性を維持できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る超電導ケーブルの第１実施形態を
示す斜視図。

【図２】超電導ケーブルの横断面を拡大して示すケーブ
ル断面図。

【図３】超電導ケーブルに備えられる各撚線の素線（撚
線）間電気抵抗と撚りピッチ／素線径（撚線径）との関
係を示す図。

【図４】超電導ケーブルの変形例を示す図。

【図５】超電導ケーブルの他の変形例を示す斜視図。

【図６】６×６×６型の多重撚線構造を有する超電導ケ
ーブルを示す図。

【図７】矩形撚線構造の超電導ケーブルを示す図。

【図８】本発明に係る超電導ケーブルの第２実施形態の
抵抗設定例を説明する図。

【図９】超電導素線間の移行電流を説明する概略回路
図。

【図１０】短絡部間の距離と回路時定数との関係を示す
グラフ。

【図１１】第１応用例の超電導ケーブルを示す概略斜視
図。

【図１２】（ａ）及び（ｂ）は第２応用例の超電導ケー
ブルを示す概略斜視図。

【図１３】第３応用例の超電導ケーブルを示す概略斜視
図。

【図１４】第４応用例の超電導ケーブルを示す概略斜視
図。

【図１５】第５応用例の層状の超電導ケーブルを示す図
で、（ａ）は概略側面図、（ｂ）は（ａ）中のＡ−Ａ線
から見た概略断面図。

【図１６】第３実施形態の超電導ケーブルの撚りピッチ
及び導体径の設定例を説明するグラフ。

【図１７】従来の超電導ケーブルを示すケーブル断面
図。

【符号の説明】

５コンジット１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ超電導ケーブル１１超電導素線１２，２５一次撚線１３，２６，３３二次撚線１４，２７三次撚線１６，２０一次コーティング材１７，２１二次コーティング材１８，２２三次コーティング材２８，２９，３０補強用芯線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者浜島高太郎神奈川県横浜市鶴見区末広町２の４株式会社東芝京浜事業所内 (72)発明者藤岡勉東京都港区芝浦一丁目１番１号株式会社東芝本社事務所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】超電導素線を複数本撚り合せて一次撚線
を構成し、この一次撚線を複数本撚り合せて二次撚線を
構成し、以後順次同様に撚り合せて高次撚線を構成した
超電導ケーブルにおいて、撚り次数の同じ撚線間の単位
長さ当りの電気抵抗値が、撚り次数が高い撚線間ほど大
きな値となるように構成したことを特徴とする超電導ケ
ーブル。
【請求項２】高次撚線の最終撚り次数をＮとしたと
き、（Ｎ−１）次以下の撚り次数を持つ撚線のうち、少
なくとも１つの任意次数の撚線外表面に、高抵抗体の被
膜を形成した請求項１記載の超電導ケーブル。
【請求項３】高抵抗体の被膜は、撚り次数の低い撚線
より撚り次数の高い撚線ほど膜厚を厚く形成した請求項
２記載の超電導ケーブル。
【請求項４】高抵抗体の被膜は、撚り次数の低い撚線
より撚り次数の高い撚線ほど電気抵抗の大きな被膜材料
で形成した請求項２記載の超電導ケーブル。
【請求項５】撚線は撚り次数が高くなるに従って撚り
ピッチが大きくなるように設定された請求項１記載の超
電導ケーブル。
【請求項６】一次撚線は、超電導素線の直径をｄとし
たとき、撚りピッチＬp1をＬp1≦２０ｄの範囲に設定し
た請求項１または５に記載の超電導ケーブル。
【請求項７】二次撚線は、一次撚線の外接円の直径を
Ｄ1 としたとき、撚りピッチＬp2をＬp2≦３０Ｄ1 の範
囲に設定するとともに、三次撚線は、二次撚線の外接円
の直径をＤ2 としたとき、撚りピッチＬp3をＬp3≦４０
Ｄ2 の範囲に設定した請求項６記載の超電導ケーブル。
【請求項８】高次撚線の構成後、高次撚線に臨界荷重
以下の引張荷重を印加させて撚線間を圧着させた請求項
１記載の超電導ケーブル。
【請求項９】撚りピッチがＬpnで撚り次数がＮの高次
撚線は、（Ｎ−１）次の撚線間の電気抵抗が、撚りピッ
チＬp1の一次撚線の超電導素線間の電気抵抗の（Ｌpn／
Ｌp1）の２乗倍以上に設定した請求項１記載の超電導ケ
ーブル。
【請求項１０】超電導素線を複数本撚り合せて一次撚
線を構成し、この一次撚線を複数本撚り合せて二次撚線
を構成し、以後順次同様に撚り合せて高次撚線を構成し
た超電導ケーブルにおいて、上記高次撚線を不活性ガス
あるいは真空中で昇温させて撚りの交差部を固相拡散接
合し、電気的短絡部を形成したことを特徴とする超電導
ケーブル。
【請求項１１】複数本の超電導素線から成る撚線と、
この撚線の撚りピッチの整数倍に相当する当該撚線の交
差位置における上記超電導素線の単位長さ当たりの電気
抵抗値を上記交差位置を挟む位置における上記電気抵抗
値よりも小さくするための電気抵抗を有する電気的短絡
部とを備え、この電気的短絡部を上記交差位置に設ける
と共に、上記超電導素線の長手方向の熱拡散距離をｌｄとし、当
該超電導素線の熱伝導率及びその熱容量をκ及びρＣと
し、当該超電導素線に対し外乱の加わる時間をτｑとし
たとき、上記熱拡散距離ｌｄを、【数１】の式で求め、且つ、上記電気的短絡部の電気抵抗値をＲｃとし、上記超電導
素線の常電導転移時における単位長さ当たりの電気抵抗
値をＲｎとし、当該超電導素線の超電導特性及びその冷
媒条件で定まる制限電流値及び臨界電流値をＩｌｉｍ及
びＩｃとしたとき、上記電気的短絡部の電気抵抗値Ｒｃ
を、【数２】２Ｒｃ／（２Ｒｃ＋Ｒｎ×ｌｄ）≦Ｉlim ／Ｉｃの条件式を満たす範囲に設定したことを特徴とする超電
導ケーブル。
【請求項１２】複数本の超電導素線から成る撚線と、
この撚線の長手方向に沿って一定間隔毎に配置した位置
における上記超電導素線の単位長さ当たりの電気抵抗値
を上記配置位置を挟む位置における上記電気抵抗値より
も小さくするための電気抵抗を有する電気的短絡部とを
備え、この電気的短絡部を上記配置位置に設けると共
に、上記電気的短絡部間の距離をｌｃとし、上記超電導素線
の長手方向の熱拡散距離をｌｄとし、当該超電導素線の
常電導転移時における電気抵抗値をＲｎとし、上記電気
的短絡部の電気抵抗値をＲｃとし、上記常電導転移した
上記超電導素線及びこの超電導素線に隣接する超電導状
態を維持している超電導素線の互いのインピーダンス特
性で定まる単位長さ当たりの漏れインダクタンスをＬと
し、上記超電導素線の電気抵抗値Ｒｎ、上記電気的短絡部の
電気抵抗値Ｒｃ、及び上記漏れインダクタンスＬで定ま
る回路時定数をτｃとし、上記超電導素線に対し過渡熱伝達が支配する時間をτｈ
としたとき、上記熱拡散距離ｌｄが上記電気的短絡部間の距離ｌｃよ
りも小さいとき（ｌｄ＜ｌｃ）、当該電気的短絡部間の
距離ｌｃを、【数３】の条件式を満たす範囲に設定すると共に、上記熱拡散距離ｌｄが上記電気的短絡部間の距離ｌｃよ
りも大きいとき（ｌｄ＞ｌｃ）、当該電気的短絡部間の
距離ｌｃを、【数４】の条件式を満たす範囲に設定したことを特徴とする超電
導ケーブル。
【請求項１３】前記撚線は、前記複数本の超電導素線
を互いに撚り合わせて成る一次の撚線及びこの一次の撚
線を互いに撚り合わせて成る二次の撚線を含む高次撚線
であり、この高次撚線の内の各次の撚線における各撚り
ピッチの最小公倍数が前記電気的短絡部間の距離と等し
くなる条件で上記各撚りピッチを設定した請求項１２記
載の超電導ケーブル。
【請求項１４】前記高次撚線の各次の各撚りピッチの
最小公倍数が前記電気的短絡部間の距離よりも大きいと
き、上記高次撚線の内の一次から任意次数までの撚線の
各撚りピッチの最小公倍数が上記電気的短絡部間の距離
よりも小さくなるときの上記一次から任意次数までの撚
線に上記電気的短絡部を設けた請求項１３記載の超電導
ケーブル。
【請求項１５】複数本の超電導素線から成る撚線を備
えた超電導ケーブルにおいて、上記超電導素線に対して
外部磁界の変化に起因して生じる誘導起電力と、上記撚
線の撚りピッチ及び上記超電導素線の長手方向の熱拡散
距離の内のいずれか一方で定まる当該超電導素線の常電
導転移時の発生電圧とに基づいて、上記撚りピッチを上
記誘導起電力が上記発生電圧よりも小さい条件を満足す
る範囲に設定したことを特徴とする超電導ケーブル。
【請求項１６】前記撚線は、前記複数本の超電導素線
を互いに撚り合わせて成る一次の撚線及びこの一次の撚
線を互いに撚り合わせて成る二次の撚線を含む高次撚線
であり、この高次撚線の各次の撚線毎の前記誘導起電力
の総和と、当該各次の撚線の各撚りピッチ及び前記熱拡
散距離の内のいずれか一方で定まる常電導転移時の発生
電圧とに基づいて、上記各撚りピッチを上記誘導起電力
の総和が上記発生電圧よりも小さい条件を満足する範囲
に設定した請求項１５記載の超電導ケーブル。
【請求項１７】複数本の超電導素線から成る撚線を備
えた超電導ケーブルにおいて、上記撚線は同心円の半径
が異なる円周方向に層状に同じピッチで撚り合わせて成
る複数層の撚線であり、この複数層の撚線の撚りピッチ
に相当する各交差位置における上記超電導素線の単位長
さ当たりの電気抵抗値を上記交差位置を挟む位置におけ
る上記電気抵抗値よりも小さくするための電気抵抗を有
する電気的短絡部を当該交差位置に設けたことを特徴と
する超電導ケーブル。
【請求項１８】前記複数層の撚線の内の隣接する２つ
の層の撚線の撚り方向を互いに逆方向に設定した請求項
１７記載の超電導ケーブル。
【請求項１９】前記複数層の層数は偶数である請求項
１８記載の超電導ケーブル。
【請求項２０】前記撚線を収納するコンジットを更に
備え、前記電気的短絡部は、当該コンジットの軸方向に
直交する上記撚線のボイド率を前記交差位置で小さくす
る手段を備えた請求項１７〜１９の内のいずれか１項に
記載の超電導ケーブル。