JPS60198009A - 化合物超電導導体 - Google Patents

化合物超電導導体

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JPS60198009A
JPS60198009A JP59054993A JP5499384A JPS60198009A JP S60198009 A JPS60198009 A JP S60198009A JP 59054993 A JP59054993 A JP 59054993A JP 5499384 A JP5499384 A JP 5499384A JP S60198009 A JPS60198009 A JP S60198009A
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superconducting
reinforcing
wire
wires
conductor
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田中 靖三
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Furukawa Electric Co Ltd
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Furukawa Electric Co Ltd
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • 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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  • Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
  • Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
  • Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、化合物超電導導体の改良特にその補強構造に
関するものである。また本発明は1、化合物超電導導体
の機械的強度の改善ξ共に可撓性、冷却効率および導体
電流密度の改善を目的とするものである。
従来、この種の超電導導体として第1図の女口きものが
提案されている。第1図(&)は、補強体1の周囲に超
電導素線2が撚線されたものである・第1図(b)は、
超電導素線2が予め撚線化された2次素線3が補強体1
の周囲に撚線されたものである。第1図(j)は、補強
素線1′および超電導素線2が撚線化され、さらにそれ
らをテープ状補強体1によって巻かれたものである。第
1図(d)は、超電導素線2が撚線され、これらが内部
に溝4を有する補強体1の内部にI・ンダ50などで固
められたものである。第1図(・)は、第1図(b)と
同様の超電導2次素線3を補強体11の周囲に撚線化さ
れて後、これらを−辺が開放されたコの生産補強体1の
内に収納されたものである。第1図(f)は、第1図(
b)と同様の超電導2次素線3を予め撚線化し、これら
を側面に冷却孔6を有する補強体1の管内に収納したも
のである。
これらの構造を化合物超電導導体に適用する場合つぎに
示す欠点がある。
1、第1図(a)および(b)に示す超電導導体は超電
導素線2又は2次素線3が最外層に位置するため絶縁処
理工程や巻線工程などで受ける外部応力や歪に対する保
護機能がない・ 2、第1図(、)に示す超電導導体は、線材外部に不連
続に補強体1が配置されているため、長手方向に凹凸が
あり、巻線工程においてコイルの隣接ターン間でこの凹
凸が無秩序に当接する結果、その部分に不規則なギャッ
プが生じ、応力集中が起シ、電流特性が劣化する。
3、第1図(d) # (@)および(f)に示す超電
導導体は外部からの応力や歪に対する保護機能を有する
が、補強体が切削、型押出などの機械加工で製作された
ものであるため厚肉であシ、軽量化することができず過
剰の占積率となって導体全体としての電流密度がそれだ
け低下する。また、補強体が厚肉であるため巻線工程で
の可撓性が悪い。さらに、機械加工で付加された冷却孔
を多数重に分布させるには限界があることや、巻線後の
コイルは隣接導体の冷却孔同士が会合する確率が少ない
ため冷媒の液体He4?H・ガスの通路が隣接導体を連
通せず冷却効率が悪い。
化合物超電導導体は、本来臨界温度、臨界磁場、臨界電
流密度と言った超電導特性が合金超電導導体よシも優れ
てお)、高磁界用巻線として有望なものである。しかし
化合物超電導導体は、合金超電導導体とは異なシ、歪を
受けると超電導特性が著しく劣化するという歪敏感性が
あシ、通常0.2〜0.6%以上の歪領域では使用に耐
えない。一方、化合物超電導導体を使用する側からの要
請として、小さい曲率半径に曲げうろこと、大電流容量
を有する仁と、長尺連続大導体であること、コイル中で
の補強効果が均一に構成されていることである。
これらの要請に応えるものとして素線集合型化合物超電
導導体が注目されている。素線集合型化合物超電導導体
の代表的な形態は撚線、編組線、転位線およびこれらを
圧縮成形したものである。
しかしながら素線集合型化合物超電導導体の本質的な欠
点は、■小さな張力で容易に長手方向に伸びかつ径方向
に収縮するため導体サイズ゛ が巻線時等で変化するこ
と、■−細線間間隙が多いので素線の充填率が低いこと
および■導体を補強体などで所定間隔に締め付けるなど
のように素線が局部的に拘束されるとコイルにした場合
、コイルに発生する強大な電磁力によって非締め封部の
素線に応力や歪が集中し、その結果超電導特性が著しく
低下することである。従って集合型化合物超電導導体の
補強は、上述の本質的欠点を゛克服し、付随的に発生す
る可撓性、冷却効率および電流密度の低下を最小限にす
る構造でなければならない。
本発明はかかる点に鑑み鋭意研究を行った結果、可撓性
、強度、冷却効率及び導体電流密度に優れた化合物超電
導導体を見出したものである。即ち本発明は超電導素線
と補強体とを組合せてなる素線集合型化合物超電導導体
において、該補強体が銅又は佃合金の被覆層にて形成し
たことを特徴とするものである。
本発明において超電導素線と補強体との組合せについて
は特に限定するものでなく如何なるように形成しても差
支えない・例えば第2図に示す如く化合物超電導フィラ
メントを多数本内蔵せる素1M2を10本と、予め銅被
覆層6を設けた補強体2を4本とを成形撚線したもので
もよく、又第3図に示す如く成形撚線の内部及び外部に
補強体7及び7′を夫々集合形態で配置したものでもよ
い。
なお補強体は第2図に示す如く単−芯の雌か分割されて
多芯状に銅基材の内に埋込まれたものでもよい。 ′ 本発明における補強体の材質としては非磁性のものが使
用され例えばステンレス銅、チタン合金、タングステン
、モリブデン合金などである。これらの芯材の外側に銅
又は銅合金の被膜層を設けるものである。
この補強体において銅被膜層を設ける理由は次の如き効
果を発揮せしめるためである。
(1) 補強体の表面が超電導素線の表面と同様の銅か
らなるため成形撚線加工に際し、素線の変形が均一とな
る。
(2)熱処理による拡散時に補強芯材からの異種原子が
超電導線の表面の銅を汚染しないため残留抵抗値が高く
クエンチによってもコイルが焼損するととがない。
(3) 補強体の表面が銅よシなるため液体ヘリウム等
の冷媒中にて使用する場合熱伝達が改善される。
(4) 補強体の表面が銅よシなるため半田付は或は端
部ジ冒インドを行う場合超電導線と同様の接続特性差に
作業性を有する。
又補強体はヤング率が4.2Kにおいて15 X 10
’ kVwm2以上のものを必要とするものであるが、
その理由は化合物成形撚線を用いて101程度の強磁場
を発生しうる超電導マグネットにおいては200MPa
程度の電磁圧力に耐える構造のものが要求される。しか
も化合物超電導体に0.5憾以上の歪を与えることなく
導体電流密度を最大にするためである。
更に補強体は少くとも500〜800℃の温度範囲にて
1〜20日間熱処理することが必要であるが、その理由
は集合導体において超電導素線と補強体とが機械的に成
形しやすくすると共に通常Wind and Re4c
t法によるコイル設計ではかかる熱処理を行っているも
のである。この熱処理を施すことによシ芯材と銅被膜層
との複合基材間に金属間化合物を形成せしめヤング率を
向上することが出来る。例えばCuとチタン合金との複
合基材を500℃にて6日間熱処理を行うことによシ厚
さ約15μm OCu−Tl化合物を形成するものであ
る。
このように補強体の表面に銅被膜層を設けることによシ
加工性、可撓性、巻線性、冷却特性及び半田特性を著し
く改善し且つヤング率が高いことから必要最小限の補強
体によって導体やコイルの補強効果を向上せしめ、電流
密度が高くなシコイル全体の電流密度も大幅に改善され
るものである。
又本発明における超電導素線としては、特に限定される
ものではなく、多芯化合物超電導素線の複数本からなる
撚線、編組線、転位線またはこれらの圧縮成形線又はこ
れらの線を1次素線或は2次素線として上記と同様に撚
−1編組線、転位線、圧縮成形線などにしたものでもよ
い。
次に本発明の実施例について説明する。
実施例(1) Cu−8nブロンズマトリツクス中に505本のNbコ
アを埋込み、その外側に拡散障壁としてT&管を被覆し
、更にその外側に安定化材として高純度鋼管を被覆した
ものに減面加工を施して占積率50fiの安定化鋼から
なる外径0.37 tanの複合素線をえた。
別に外径0.37wmの厚さ10 Am OCuメ、キ
層を設けたステンレス鋼線よシなる補強用素線を用意し
この補強用素線を中心線とし、その外周に上記複合素線
6本撚合せて外径11mの撚線をえた。
又厚さ約30μmのCuメ、キ層を設けた外径1.11
1IIのステンレス−線よシなる補強線を用意した。
この撚gis本と補強線6本とを撚合せ口二ルにて圧縮
成形して上底2.5 m 、下底1.5 m高さ11.
5mのキーストン型成形撚線(本発明品)をえた。
本発明品と比較するために上記の補強用素線及び補強線
においてステンレス銅線のみによって形成した以外はす
べて実施例と同様にして得たキーストン型成形撚線(比
較例品l)及び上記の補強用素線及び補強線を全く使用
することなく、その他は実施例と同様にしてキーストン
型成形撚線(比較例品2)をえた。
この成形撚線について加工性、ヤング率及び半田付は性
等の特性を測定した。その結果は第1表に示す通シであ
る。
斯くシてえたコイルについてその性能を試みるために液
体ヘリウム(4,2K )中で通電実験を行った。その
結果は第2表に示す通電である。
第 2 表 上表、よシ明らかの如く本発明品によれば安定した特性
を示し比較例品(1)は常電導状態での抵抗値が高く実
質的に焼損した。又比較例品(2)は補強材が使用され
ていないため電磁力による著しい特性劣化を示した。
実施例(2) 実施例(1)における複合素線として径50μmのTI
とNbとの合金フィラメントの外周にCu被覆層を設け
て外径0.37 vmに形成した。な′おこの場合のC
u/lr1合金との断面比率は1.1/’1.0である
。又補強線として径50μm OT1Nbフィラメント
の外周にCu被覆層を設けて外径11mに形成した。な
おこの場合のju/’r1合金との断面比率は1.57
1.0である。
この複合素線と補強線とを実施例(1)と同様にして撚
合せロールにて圧縮成形してキーストン型成形撚線をえ
た。
との撚線を実施例(1)と同様に熱処理を行い更に樹脂
を含浸してコイル番形成した。
斯くして得たコイルを液体ヘリラム中にて通電実験を行
りた処、その値(クエンチ電流)は15、jfQ Aで
あシ、又成形撚線のヤング率は18、2 X 103k
ll 7m2を示し補強効果が確認された。
以上詳述した如く本発明化合物超電導導体によれば、優
れた機械的強度を有し、しかも可撓性、巻線性、冷却特
性及び半田付は特性を著しく改善し、更にコイル全体と
しての電流密度を大幅に改良しうる等工業上極めて有用
なものである。
【図面の簡単な説明】 第1図は従来の補強型超電導導体の1例を示す本のであ
〕、(a) 、 (b) 、 (d) 、 (e)は断
面図、(e)。 (f)は斜視図、第2図及び第3図は本発明化合物超電
導導体の1例を示す断面図である。 1・・・補強体(従来)、2・・・超電導素線、3・・
・超電導2次素線、4・・・溝、5・・・冷却孔、6・
・・銅被覆層、7・・・補強体(本発明)、50・・・
半田。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦第1図 (c) (d) 第2図 第3図 特許庁長官 志 賀 学 殿 1、事件の表示 特願昭59−54993号 2・ 発明の名称 化合物超電導導体 3、補正をする者 °事件との関係 特許出願人 (529)古河電気工業株式会社 4、代理人 昭和59年6月26日 正の内容 明細書第14頁第4行乃至第5行において’(e) e
 <を月とあるをr(c) 、 (flJと訂正する。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1) 超電導素線と補強体とを組合せてなる素線集合
    型化合物超電導導体において、該補強体が銅又は銅合金
    の被覆層にて形成したことを特徴とする化合物超電導導
    体。
  2. (2)補強体のヤング率が4.2Kにおいて15 X 
    10’ kg/w2以上であることを特徴とする特許請
    求の範囲第1項記載の化合物超電導導体。
  3. (3)補強体が500°〜800℃の温度範囲で1〜2
    0日間熱処理したことを特徴とする特許請求の範囲第1
    項記載の化合物超電導導体。
JP59054993A 1984-03-22 1984-03-22 化合物超電導導体 Granted JPS60198009A (ja)

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