JPH1166981A - 酸化物超電導ケーブル - Google Patents

酸化物超電導ケーブル

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JPH1166981A
JPH1166981A JP9219522A JP21952297A JPH1166981A JP H1166981 A JPH1166981 A JP H1166981A JP 9219522 A JP9219522 A JP 9219522A JP 21952297 A JP21952297 A JP 21952297A JP H1166981 A JPH1166981 A JP H1166981A
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Naohiro Futaki
直洋 二木
Atsushi Kume
篤 久米
Nobuyuki Sadakata
伸行 定方
Takashi Saito
隆 斉藤
Tatsuya Suematsu
達也 末松
Shigeo Nagaya
重夫 長屋
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Fujikura Ltd
Chubu Electric Power Co Inc
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    • Y02E40/00Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/60Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 各超電導導体に流れる電流の値と自己磁場か
ら受ける影響との均等化を図り、臨界電流密度を増大
し、酸化物超電導ケーブルの大容量化を図る。 【解決手段】 パイプ状のフォーマの周囲に、酸化物超
電導コアをシースで覆って形成された超電導導体が複数
配された酸化物超電導ケーブルであって、前記超電導導
体からなる超電導導体撚り線がフォーマに巻回されたこ
とにより超電導撚り線層が形成され、各超電導導体が、
自己磁場の影響を均等にするために前記超電導撚り線層
の表層側と内層側とに交互に位置するよう撚り合わされ
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、電力輸送用、超電
導マグネット、電流リード、発電機、医療機器などとし
ての応用開発が進められている酸化物超電導体および酸
化物超電導ケーブルに関する。
【0002】
【従来の技術】従来、酸化物超電導ケーブルの一例とし
て、図3に示すように、超電導導体1を銅などからなる
パイプ2の周囲に螺旋状に巻回してなる超電導ケーブル
3が知られてる。この超電導導体1は、酸化物超電導コ
ア4が銀などからなるシース5により覆われて形成さ
れ、該超電導導体1をパイプ2に対して複数層巻回する
ことにより形成されている。このような超電導ケーブル
3にあっては、図3に示すように、パイプ2の表面に巻
回される超電導導体1の一層目6が、いわゆるSより
(右より)の方向に巻回され、かつ、該一層目6に巻回
される超電導導体1の二層目7が、いわゆるZより(左
より)の方向に巻回されるような、各層毎に逆方向に巻
回するS−Z方向のスパイラル巻きや、また、Sよりの
方向に重ねて巻回するようなS−S方向のスパイラル巻
き等が利用されて、積層状態の超電導導体積層8が形成
されていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述のように
超電導導体が各層毎に巻かれるような層状構造を持つ酸
化物超電導ケーブルの場合、該酸化物超電導ケーブルの
自己磁場の影響から、ケーブル最外層の超電導導体に多
くの電流が流れ、内側層に向かって実際の電流は小さく
なる層間電流勾配が発生することがさけられず、臨界電
流密度が低下する傾向があるという問題があった。その
ため、多くの場合、各層の超電導導体に別々に電流を流
し込み、各層間の電流のバランスがとれるように層間に
抵抗もしくはコンデンサー、コイル等を介在することに
より上記問題の解決を図っていたが、これらの方法で
は、実質的に抵抗が0であるという超電導の特性を充分
に生かし切れないという問題があった。
【0004】本発明は、上記の事情に鑑みてなされたも
ので、以下の目的を達成しようとするものである。 各超電導導体に流れる電流の値と自己磁場から受ける
影響との均等化を図り、超電導導体の層間電流勾配の解
消を図ること。 臨界電流密度を増大し、酸化物超電導ケーブルの大容
量化を図ること。 簡単な構造の酸化物超電導ケーブルを提供すること。 製造コストを削減すること。
【0005】
【課題を解決するための手段】酸化物超電導コアをシー
スで覆って形成された超電導導体を素線絶縁し、それら
がパイプ状のフォーマの周囲に、複数配された酸化物超
電導ケーブルであって、前記超電導導体からなる超電導
導体撚り線がフォーマに巻回されたことにより超電導撚
り線層が形成され、各超電導導体が、自己磁場の影響を
均等にするために前記超電導撚り線層の表層側と内層側
とに交互に位置するよう撚り合わされる。超電導撚り線
が、少なくとも2本の超電導導体を撚り合わされて形成
されることが好ましい。超電導導体のコアがBi2Sr2
Ca1Cu2x (Bi2212相),Bi2Sr2Ca2
Cu3y (Bi2223相),Bi1.6Pb0.4Sr2
2Cu3x,Tl2Ba2Ca2Cu3y ,などで示さ
れる組成を持つものとされ、特に、Bi系2223相ま
たはBi系2212相のBi系酸化物超電導材料が選択
されることが好ましい。シースがAg,Pt,Au等の
貴金属とされることが好ましい。超電導導体の撚りピッ
チが、該超電導導体の線径の500倍〜5000倍に設
定されることが好ましく、より好ましくは、1000倍
に設定される。超電導導体撚り線がフォーマへ巻回され
る2際の次ピッチが、該超電導導体の線径の500倍〜
5000倍に設定されることが好ましく、より好ましく
は、1000倍に設定される。フォーマの内部は、液体
窒素等の冷却媒体の流路とされ、超電導導体の冷却が行
われる。
【0006】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る酸化物超電導
ケーブルの一実施形態を、図面に基づいて説明する。図
1ないし図2において、符号10は酸化物超電導ケーブ
ル、20は超電導導体、30は超電導導体撚り線、40
はフォーマである。
【0007】酸化物超電導ケーブル10は、図1に示す
ように、パイプ状のフォーマ40の周囲に、表面を素線
絶縁した超電導導体20が複数配されて例えば円筒状の
超電導導体撚り線層11が形成される。超電導導体撚り
線層11は、超電導導体20が撚り合わされた超電導導
体撚り線30により形成され、該超電導導体撚り線30
がフォーマ40に巻回されることにより形成される。酸
化物超電導ケーブル10の外側には、図示しない半導体
層、絶縁層およびまたは密閉層が形成される。
【0008】超電導導体20は、幅0.5〜2mm程
度、厚さ0.05〜0.5mm程度の範囲のものとさ
れ、例えば、幅1mm、厚さ0.2mmとされて、図1
ないし図2に示すように、酸化物超電導コア21をシー
ス22で覆って形成され、例えば厚さ1μm〜20μm
程度のエナメル層からなる絶縁層23で覆われている。
酸化物超電導コア21は、Bi2Sr2Ca1Cu2
x (Bi系2212相),Bi2Sr2Ca2Cu3
y (Bi系2223相),Bi1.6Pb0.4Sr2Ca2
3x,Tl2Ba2Ca2Cu3y ,などで示される組
成を持つものとされ、例えば、Bi系酸化物超電導物質
のうち、Bi系2223相またはBi系2212相によ
り形成される。シース22は、Ag,Pt,Au等の貴
金属あるいはそれらの合金とされ、例えば、銀シースと
される。
【0009】超電導導体撚り線30は、図1または図2
に示すように、超電導導体撚り線層11の厚さになるよ
うに、例えば2本の超電導導体20を撚り合わせて形成
される。このとき、超電導導体20の撚りピッチLが、
図2に示すように、該超電導導体20の線径(幅)の5
00倍〜5000倍、好ましくは、1000倍程度に設
定され、例えば1mとされる。超電導導体撚り線30
は、図1に示すように、フォーマ40の周囲にスパイラ
ル巻き状に巻回され、この際、超電導導体撚り線30が
フォーマ40の周囲に巻回する際の2次ピッチが、超電
導導体20の線径(幅)の500倍〜5000倍、好ま
しくは、1000倍程度に設定されて1mとされる。
【0010】フォーマ40は、図1に示すようにパイプ
状とされ、例えば内径28mm、外径30mの寸法とさ
れる。フォーマ40の内部は、例えば液体窒素等の冷却
媒体の流路とされ、超電導導体20の冷却が行われれ
る。
【0011】上記のような構成であると、各超電導導体
20が撚り合わされて超電導導体撚り線30とされ、か
つ、該超電導導体撚り線30がフォーマ40に巻回され
ていることにより、超電導導体20は、撚りピッチL毎
に超電導導体撚り線層11の半径方向の位置が、最内側
位置から最外側位置まで繰り返して経由しながら酸化物
超電導ケーブル10の軸線方向に延在することになる。
したがって、酸化物超電導ケーブル10に電流を流した
場合には、該酸化物超電導ケーブル10の半径方向に強
さが異なる自己磁場が発生するが、1本の超電導導体2
0がこの自己磁場から受ける影響は、各撚りピッチL毎
に酸化物超電導ケーブル10の半径方向の位置変化に対
応して変化して、超電導導体撚り線30ごとに相殺され
る。そのため、それぞれの超電導導体20においては、
酸化物超電導ケーブル10の軸線方向に前記自己磁場か
ら受ける影響が均等化する。その結果、各々の超電導導
体20には、等しい値の電流を流すことが可能となり、
超電導導体撚り線層11の半径方向の電流勾配が解消さ
れる。
【0012】〔実施例〕Bi系2223相からなるBi
系酸化物超電導物質を酸化物超電導コアとし、Agをシ
ース線材とし、厚さ10μmのエナメルを絶縁層とし
た、幅1mm、厚さ0.2mmの超電導導体2本によ
り、撚りピッチLを1mとして超電導導体撚り線を形成
し、該超電導導体撚り線45本を、外径30mmのフォ
ーマに1mの2次ピッチとして巻回し、酸化物超電導ケ
ーブルを作成した。この酸化物超電導ケーブルに以下の
条件で測定実験を行った。 外部磁場:0T 温度:77K 1本の超電導導体の臨界電流値:5A 酸化物超電導ケーブルの臨界電流値:200A 1本の超電導導体の電流値:約4.5A 酸化物超電導ケーブルの電流値:200A この結果、各超電導導体には、臨界電流値の90%程度
の電流が流れることが測定された。
【0013】また、上述の酸化物超電導ケーブルにおい
て、超電導導体の撚りピッチLを変化させたものを作成
し、測定実験を行った。その結果を表1に示す。
【0014】
【表1】
【0015】この結果、超電導導体の撚りピッチLが、
超電導導体の線径(幅)の500倍〜5000倍、好ま
しくは、1000倍に設定されることにより、流れる電
流値の向上が図られることが測定された。
【0016】
【発明の効果】本発明の酸化物超電導ケーブルによれ
ば、以下の効果を奏する。 (1)超電導導体により超電導導体撚り線を形成して、
超電導導体が超電導導体撚り線層の最内側と最外側とに
交互に位置するようにしたので、各超電導導体を流れる
電流の値と自己磁場から受ける影響との均等化を図るこ
とができる。 (2)各超電導導体において流れる電流と自己磁場から
受ける影響とが等しいため、超電導導体撚り線層におけ
る電流勾配を解消して、内側に位置する超電導導体にも
電流を流すとともに、臨界電流密度を増大し、酸化物超
電導ケーブルの大容量化を図ることができる。 (3)、超電導導体の層毎に生じる電流勾配をコンデン
サ、抵抗等により均一化する必要がないため、簡単な構
造の酸化物超電導ケーブルを提供することができる。 (4)上記により製造コストを削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る酸化物超電導ケーブルの一実施
形態を示す斜視図である。
【図2】 図1の酸化物超電導ケーブルにおける超電導
導体撚り線を示す拡大斜視図である。
【図3】 従来の酸化物超電導ケーブルを示す斜視図で
ある。
【符号の説明】
10…酸化物超電導ケーブル,11…超電導導体撚り線
層,20…超電導導体,21…酸化物超電導コア,22
…シース,23…絶縁層,30…超電導導体撚り線,4
0…フォーマ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 定方 伸行 東京都江東区木場1丁目5番1号 株式会 社フジクラ内 (72)発明者 斉藤 隆 東京都江東区木場1丁目5番1号 株式会 社フジクラ内 (72)発明者 末松 達也 千葉県富津市新富42−1 株式会社フジク ラ富津工場内 (72)発明者 長屋 重夫 愛知県名古屋市緑区大高町字北関山20番地 の1 中部電力株式会社電力技術研究所内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 酸化物超電導コアをシースで覆って形成
    された超電導導体を素線絶縁し、それらが、パイプ状の
    フォーマの周囲に複数配された酸化物超電導ケーブルで
    あって、前記超電導導体からなる超電導導体撚り線をフ
    ォーマに巻回して超電導撚り線層が形成され、各超電導
    導体が、自己磁場の影響を均等にするために前記超電導
    撚り線層の表層側と内層側とに交互に位置するようフォ
    ーマの周囲に配されたことを特徴とする酸化物超電導ケ
    ーブル。
  2. 【請求項2】 超電導導体撚り線が、超電導導体を2本
    撚り合わせて形成されたことを特徴とする請求項1記載
    の酸化物超電導ケーブル。
  3. 【請求項3】 超電導導体の撚りピッチが、該超電導導
    体の線径の500倍〜5000倍に設定されることを特
    徴とする請求項1または2記載の酸化物超電導ケーブ
    ル。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100772823B1 (ko) 2007-01-12 2007-11-01 엘에스전선 주식회사 초전도 선재의 배열 안정성이 향상된 초전도 케이블

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KR100772823B1 (ko) 2007-01-12 2007-11-01 엘에스전선 주식회사 초전도 선재의 배열 안정성이 향상된 초전도 케이블

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