JPS5836442B2 - 超電導線 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は核融合装置やＭＨＤ発電装置等に使用される
超電導線に関し、特に内部に冷却通路を有する大型断面
の化合物系中空超電導線に関するものである。

周知のように中空超電導線は内部に中空な冷却通路を形
或して、その冷却通路に超臨界圧ヘリウム等の冷却媒体
を圧送し、超電導線をその内部から冷却するようにした
ものであり、従来の化合物系中空超電導線としては、例
えば第１図に示すように全体として略矩形状の断面を有
する無酸素銅等の通常導体からなる安定化母材１の断面
中央部に断面矩形状の冷却通路２を形成し、かつその安
定化母材１の各外側表面に凹溝３ａ Ｆ ３ｂ ｙ ３
ｃｔ３ｄを形威して、これら凹溝３ａ〜３ｄにそれぞれ
Ｎｂ３Ｓｎ等の超電導金属間化合物からなる超電導体４
ａ〜４ｄを嵌合してロウ付け等により固定し、その外側
に絶縁テープ等からなる絶縁層５を形成したものが知ら
れている。

ところで、大型超電導磁石等の大型超電導コイルに使用
される超電導線においては、冷却能力を大きくする必要
があり、またコイルの大型化に伴って超電導線の条長も
長くなって必然的に冷却通路の長さも長くなる。

したがって上述の如く大型コイルに使用するためには冷
却通路の中空部断面を大きくする必要があり、そのため
超電導線全体の断面も大型化せざるを得ないのが実情で
あり、特に第１図に示される従来構造のものでは、大型
コイルにより発生する大きな電磁力を安定化母材１の壁
部１ａで支持しているため、大型コイルではその壁部１
ａの肉厚を余り薄くすることができず、そのため一層大
型断面とせざるを得ない。

しかしながら第１図に示される従来構造の超電導線にお
いては、安定化母材１として、中央に中空の冷却通路２
を形成ししかも各外表面に凹溝３ａ〜３ｄを形成した中
空異形材を用いなければならず、そのような中空異形材
の大型断面かつ厚内のものを長尺で製造することはきわ
めて困難であり、したがって第１図の従来構造の超電導
線を大型化して大型コイルに使用することは実際にはほ
とんど不可能であった。

また、第１図の従来構造の超電導線においては超電導体
４ａ〜４ｄが安定化母材１の各表面側に位置するため、
予め超電導体４ａ〜４ｄを安定化母材１にロウ付け等に
より接着固定しておいた場合、その超電導線をコイルに
巻込む際に巻込み半径Ｒの外側に位置する超電導体（例
えば４ａ）には伸び歪が作用し、逆に巻込み半径内側に
位置する超電導体（例えば４Ｃ）には圧縮歪が作用する
ことになるから、本来硬くて脆い金属間化合物系の超電
導体が劣化または破断したりするおそれがあり、その現
象は特に大型断面の場合に甚だしくなるから、特に大型
断面の場合には超電導体４ａ〜４ｃを安定化母材１に接
合一体化する作業は超電導線（接合していない半製品）
をコイルに巻込んだ後に行なわなければならず、そのた
め作業工程が煩雑となるとともに、大型のコイルを加熱
するための大型の装置を必要とし、かつロウ付けのため
の加熱によって基枠が変形したりする問題もある。

この発明は上述の諸問題を解決して、容易に大型化し得
るようにした化合物系中空超電導線を提供することを目
的とするものである。

すなわちこの発明の超電導線は、断面扁平矩形状をなす
超電導体を断面のほぼ中央部に配置し、その超電導体の
厚み方向の両側に、内部に冷却通路が形成された通常導
体からなる複数本の中空管体を沿わせ、これら超電導体
および中空管体を接合一体化したことを要旨とするもの
である。

以下この発明をより具体的に説明すると、第２図はこの
発明による超電導線の一例を示すものであって、Ｎｂ３
Ｓｎ，■３Ｇａ等の超電導金属間化合物からなる素線（
図示せず）を無酸素銅等の良電導材料に埋込んでなる超
電導体４はその断面が扁平な矩形状をなすように作られ
ており、その超電導体の厚み方向の両側には、無酸素銅
等の良導電性の通常導体からなる複数本の中空管体６が
配設されている。

これら中空管体６は、断面矩形状をなしかつ内部に同じ
く断面矩形状の冷却通路７が形或されたものであって、
図示の例では超電導体４の表側および裏側にそれぞれ３
本の中空管体６が超電導体４の幅方向に並ぶようかつ超
電導体４の長さ方向に沿うように配置されている。

そしてこれら中空管体６の相互間および各中空管体６と
超電導体４との間がロウ付け等により接合されて、全体
として断面方形状に一体化されている。

上述のような超電導線において、中空管体６は超電導体
４に対し安定化母材の作用を果たすものであるが、これ
らの中空管体６は超電導体４の厚み方向の両側にそれぞ
れ複数本配設されるものであるから、各中空管体６とし
ては比較的小断面のものを使用でき、また超電導線全体
としての断面をさらに大型化する場合でも中空管体６の
数を増加させるだけで良いから、中空管体自体を大型化
する必要がない。

したがって中空管体６としては長尺のものが容易に得ら
れることになる。

また、超電導体４は超電導線全体の断面のほぼ中央部に
位置しているから、コイルに巻込み加工する前に予め超
電導体４と各中空管体６を接合一体化しておいても巻込
み加工時に超電導体に無理な力が加わるζとがなく、し
たがってコイル巻込み加工前に一体接合化しておくこと
により作業を簡単化するとともにロウ付け時にコイル基
粋の変形を招かないようにすることができ、特に大型断
面の場合でも同様であるため犬型の加熱装置を必要とし
なくなるとともに作業時間の短縮を図ることも可能とな
る。

特にこの発明で対象としている化合物系の超電導体は極
めて脆く、歪に対して極めて弱いものであり、したがっ
てコイル巻込み加工時において超電導体が巻込み半径の
外側の表面側もしくは内側の表面側に配置されている場
合には、引張力もしくは圧縮力により大きな歪を受け、
劣化し易いのであるが、この発明では超電導体４が中央
部に配置されるため、コイル巻込み加工時における超電
導体４に加わる歪が極めて小さいから、超電導体４が劣
化するおそれが少なく、特性の優れた超電導コイルを確
実に得ることができる。

さらに超電導線を巻込んだコイルはその使用時に大きな
電磁力を発生してその電磁力を超電導線が負担する場合
が多いが、上述の構造では冷却通路が複数に分割されて
いるから、大きな電磁力に対しても充分に耐えることが
でき、したがって冷却通路を常に確保することができる
とともに、超電導線が変形または損傷したりしてしまう
ことが防止される。

以下にこの発明の超電導線の実施例を記す。

実施例 外径４ｍｉＸ５ｍｍ，内径３ｍｉＸ４ｍｍの断面矩形状
の無酸素銅からなる３本の中空管体６を第３図Ａに示す
ように並列状に並べ、各中空管体６の間の接合部を銀ロ
ウ付けして中空管体ユニット８を水或した。

このようにして得られた中空管体ユニット８を２組用意
し、第３図Ｂに示すようにＮ ｂ ｓ Ｓ ｎ線が銅中
に埋込まれてなる外径５間×１５關の断面偏平な超電導
体４を前記２組の中空管体ユニット８の間に挾み、各ユ
ニット８と超電導体４との間の接合面をＳｎ−５ｗｔ％
Ａｇ合金により接合し、外径１ ４ｍｍＸ １ ５ｍｍ
の中空超電導線を作成した。

この中空超電導線を曲率半径０．５ｍで湾曲させ、その
超電導特性を測定したところ第１図の従来構造のものと
比較して臨界電流の低下は認められなかった。

前述の説明で明らかなようにこの発明の中空超電導線は
その全体の断面を大型化する場合でも安定化母材として
用いられている中空管体は小径で良く、したがって長尺
かつ大型断面の中空超電導線を実現することがきわめて
容易であり、またコイル巻込加工を行う以前に予め接合
一体化しておくことが可能であるため製造・加工作業の
簡単化やコイル基粋の変形・酸化防止等の効果が得られ
、さらにコイル巻込み加工によって超電導体が劣化する
おそれがなく、特性の優れた超電導コイルを安定して得
ることが可能であり、また使用時の強大な電磁力により
中空管体が圧潰または損傷されて冷却通路が確保され得
なくなったり超電導体が変形または損傷してしまうよう
な事態の発生を有効に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の中空超電導線の一例を示す断面斜視図、
第２図はこの発明による中空超電導線の一例を示す断面
斜視図、第３図はこの発明の実施例の中空超電導線の製
造過程を段階的に示す略解図である。 ４・・・・・・超電導体、６・・・・・・中空管体、７
・・・・・・冷却通路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 化合物系超電導材料からなりかつ断面扁平矩形状を
   なす超電導体を断面のほぼ中央部に配置し、その超電導
   体の厚み方向の両側に、内部に冷却通路が形成された通
   常導体からなる複数本の中空管体を沿わせ、これら超電
   導体および中空管体を接合一体化しでなることを特徴と
   する超電導線。