JPS6020856B2 - 安定化複合超電導ケ−ブル及びその製造方法 - Google Patents
安定化複合超電導ケ−ブル及びその製造方法Info
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- JPS6020856B2 JPS6020856B2 JP52026721A JP2672177A JPS6020856B2 JP S6020856 B2 JPS6020856 B2 JP S6020856B2 JP 52026721 A JP52026721 A JP 52026721A JP 2672177 A JP2672177 A JP 2672177A JP S6020856 B2 JPS6020856 B2 JP S6020856B2
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- superconducting
- stabilizing metal
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment
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- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は核融合、エネルギー蓄積等大型超電導マグネッ
ト用大容量超蟹導ケーブルに適した、充分な安定性と低
い交流損失を有する安定化複合超蟹導ケーブル及びその
製造方法に関するものである。
ト用大容量超蟹導ケーブルに適した、充分な安定性と低
い交流損失を有する安定化複合超蟹導ケーブル及びその
製造方法に関するものである。
一般に超電導体はそれ自体では不安定なため安定化金属
と称する電気伝導度の高い金属例えば銅、アルミニウム
、銀、金と超電導体とをクラッドした複合線の形で使用
される。
と称する電気伝導度の高い金属例えば銅、アルミニウム
、銀、金と超電導体とをクラッドした複合線の形で使用
される。
また超電導素線の線径を細くすることにより安定性が高
まり、交流利用においてはその線径が細くなる程超電導
体のヒステリシス損が減少するので、実用超電導線とし
ては安定化金属マトリックス中に超電導極細線を多数本
埋め込んだ、いわゆる極細多芯複合超電導線が使用され
ている。核融合、エネルギー蓄積などの超大型超電導マ
グネットでは特に高信頼性がきびしく要求されるのでそ
れに用いる複合超電導線は完全安定化モードで設計され
なければならず、その結果多量の安定化金属を必要とし
、さらにこのことと自己ィンダクタンスとの兼合いで必
然的に１０ＫＡ以上の大軍流定格のものにしなければな
らない。
まり、交流利用においてはその線径が細くなる程超電導
体のヒステリシス損が減少するので、実用超電導線とし
ては安定化金属マトリックス中に超電導極細線を多数本
埋め込んだ、いわゆる極細多芯複合超電導線が使用され
ている。核融合、エネルギー蓄積などの超大型超電導マ
グネットでは特に高信頼性がきびしく要求されるのでそ
れに用いる複合超電導線は完全安定化モードで設計され
なければならず、その結果多量の安定化金属を必要とし
、さらにこのことと自己ィンダクタンスとの兼合いで必
然的に１０ＫＡ以上の大軍流定格のものにしなければな
らない。
これは従釆の複合超電導線と比較して断面積がＩＭ音以
上大きな大導体となる。さらに巻き径も大きくなるので
導体の一条の長さも長く、導体一条の重さでは数トン程
度が必要であり通常の製造設備では製造困難である。こ
の製造上の問題を解決するために第１図に示す如き分割
充実型導体が提案されている。すなわち第１図において
超電導線部１‘ま鋼マトリックス中に所定数の超電導線
を埋め込んだものであるが、このマトリックスの鋼量を
動的安定タ性に必要な最少限度の量に止めて「一度に最
尺の超電導線部１だけを製造し、それに完全安定化条件
を満足させるに必要な量の安定化金属部２，２′，２″
を接合して目的の長尺大型導体を得るものである。この
ような分割製造組合せ方式では宿ｚ額性の高い接合技術
の確立が問題となるが、これを別にすれば、通常の製造
設備で長尺大型導体を製造するという前記の困簸は一応
解決されたことになる。しかしながら、核融合用又はエ
ネルギー蓄積用マグネットでは超電導線は相当の変動磁
界Ｚにさらされ、それによって交流損失を生じる。大導
体ではこの交流損失は桁はずれに大きく、例えば核融合
用トロイダルコィルの１試算例では吸熱量８００００そ
／ｈｒ（液体ヘリウムの蒸発量に換算して）であり、冷
却方法及び大型ヘリウム冷凍機の２開発が大間題となっ
ている。したがって交流損失の少ない大導体が要求され
ている。本発明はこのような要求に応えるためになされ
たもので、高安定でかつ低交流損失の複合超電導ケーブ
ル及びその製造方法を提供するものであ２る。
上大きな大導体となる。さらに巻き径も大きくなるので
導体の一条の長さも長く、導体一条の重さでは数トン程
度が必要であり通常の製造設備では製造困難である。こ
の製造上の問題を解決するために第１図に示す如き分割
充実型導体が提案されている。すなわち第１図において
超電導線部１‘ま鋼マトリックス中に所定数の超電導線
を埋め込んだものであるが、このマトリックスの鋼量を
動的安定タ性に必要な最少限度の量に止めて「一度に最
尺の超電導線部１だけを製造し、それに完全安定化条件
を満足させるに必要な量の安定化金属部２，２′，２″
を接合して目的の長尺大型導体を得るものである。この
ような分割製造組合せ方式では宿ｚ額性の高い接合技術
の確立が問題となるが、これを別にすれば、通常の製造
設備で長尺大型導体を製造するという前記の困簸は一応
解決されたことになる。しかしながら、核融合用又はエ
ネルギー蓄積用マグネットでは超電導線は相当の変動磁
界Ｚにさらされ、それによって交流損失を生じる。大導
体ではこの交流損失は桁はずれに大きく、例えば核融合
用トロイダルコィルの１試算例では吸熱量８００００そ
／ｈｒ（液体ヘリウムの蒸発量に換算して）であり、冷
却方法及び大型ヘリウム冷凍機の２開発が大間題となっ
ている。したがって交流損失の少ない大導体が要求され
ている。本発明はこのような要求に応えるためになされ
たもので、高安定でかつ低交流損失の複合超電導ケーブ
ル及びその製造方法を提供するものであ２る。
すなわち、本発明は安定化金属中に超電導素線が埋込ま
れた複合超電導線と安定化金属線とからなる安定化複合
超電導ケーブルにおいて該複合超電導線と該安定化金属
線とが電気的及び機械的に３密に結合された二次秦線を
複数本互いに電気的及び機械的に疎に集合したことを特
徴とする安定化複合超電導ケーブルであり、その製造法
としては、安定化金属中に超電導秦線が埋め込まれた複
合超電導線と安定化金属線とを束ね、次にこれを３加熱
して該複合超電導線と該安定化金属線とを互いに電気的
及び機械的に密に結合した後、これを二次素緑して複数
本集合することを特徴とする安定化複合超電導ケーブル
の製造方法である。
れた複合超電導線と安定化金属線とからなる安定化複合
超電導ケーブルにおいて該複合超電導線と該安定化金属
線とが電気的及び機械的に３密に結合された二次秦線を
複数本互いに電気的及び機械的に疎に集合したことを特
徴とする安定化複合超電導ケーブルであり、その製造法
としては、安定化金属中に超電導秦線が埋め込まれた複
合超電導線と安定化金属線とを束ね、次にこれを３加熱
して該複合超電導線と該安定化金属線とを互いに電気的
及び機械的に密に結合した後、これを二次素緑して複数
本集合することを特徴とする安定化複合超電導ケーブル
の製造方法である。
次に本発明を図面で説明する。第２図は本発明による安
定化複合超電導ケーブルの１例の断面図である。
定化複合超電導ケーブルの１例の断面図である。
複合超電導線３は動的安定化条件を満す量の安定化金属
４中に極細超電導線５が多数本理込まれた構造のもので
ある。完全安定化条件に必要な安定化金属線６を７本用
いて上記複合超亀導線３を中心にその図りに撚り合せた
ものを二次秦線７とし、さらにこれら二次素線７を１５
本用いて燃線し、ロールで成形して平角型複合超電導ケ
ーブルとしたそのである。ただし、ここで複合超電導線
３と安定化金属線６とは半田を介して又は介さずに直接
加熱して互いに電気的及び機械的に密に接合されており
「他方二次素線７同志は上に比べて電気的にも機械的に
も疎に築合されている。したがって本発明による複合超
電導ケーブルは超騒導線５及び安定化金属線６がケーブ
ル全体にわたって均等に分散されているので安定化金属
の使用量を同じとした場合、第１図に示す従来の充実型
導体に較べて実効的安定度が増すと共に「その他液体ヘ
リウムが二次素線間に若干侵入するので実効冷却べリメ
ータが増加し冷却条件が有利になる。
４中に極細超電導線５が多数本理込まれた構造のもので
ある。完全安定化条件に必要な安定化金属線６を７本用
いて上記複合超亀導線３を中心にその図りに撚り合せた
ものを二次秦線７とし、さらにこれら二次素線７を１５
本用いて燃線し、ロールで成形して平角型複合超電導ケ
ーブルとしたそのである。ただし、ここで複合超電導線
３と安定化金属線６とは半田を介して又は介さずに直接
加熱して互いに電気的及び機械的に密に接合されており
「他方二次素線７同志は上に比べて電気的にも機械的に
も疎に築合されている。したがって本発明による複合超
電導ケーブルは超騒導線５及び安定化金属線６がケーブ
ル全体にわたって均等に分散されているので安定化金属
の使用量を同じとした場合、第１図に示す従来の充実型
導体に較べて実効的安定度が増すと共に「その他液体ヘ
リウムが二次素線間に若干侵入するので実効冷却べリメ
ータが増加し冷却条件が有利になる。
換言すれば「安定度を一定とすると、第１図に示す導体
では平均電流密度（Ｊ ｏｖｅｒａｌｌ）が電流と共に
略１‐ＩＪ３で減少するのに対して、本発明によるケー
ブルでは電流依存性がより少なくなり相対的に高い電流
密度が得られる。さらに交流損失については、本発明に
よる超電導ケーブルでは超電導線及び安定化金属が及び
安定化金属が細かに分割され、しかも二次素線間は疎に
集合されているので超電導線の結合損失及び安定化金属
の渦鷺流損失共に第１図の充実型導体に較べて大中に減
少する。次に本発明を実施例によって説明する。
では平均電流密度（Ｊ ｏｖｅｒａｌｌ）が電流と共に
略１‐ＩＪ３で減少するのに対して、本発明によるケー
ブルでは電流依存性がより少なくなり相対的に高い電流
密度が得られる。さらに交流損失については、本発明に
よる超電導ケーブルでは超電導線及び安定化金属が及び
安定化金属が細かに分割され、しかも二次素線間は疎に
集合されているので超電導線の結合損失及び安定化金属
の渦鷺流損失共に第１図の充実型導体に較べて大中に減
少する。次に本発明を実施例によって説明する。
実施例 １
第２図において複合超電導線３は直径２．５７柵の高導
電・性銅４中に直径１００山のＮｂＴｉフィラメント５
を１５６本埋込んだものである。
電・性銅４中に直径１００山のＮｂＴｉフィラメント５
を１５６本埋込んだものである。
この複合超電導線３の鋼比は３．２であった。次に、こ
の複合超電導線３の函りに直径１．９３柵の９９９９％
純度アルミニウム線６を７本撚総した後ローラダィスを
通して空隙を潰して略断面円形の複合線を得た。しかる
のち、この複合線を２５０ｏｏで５時間熱処理し、各界
面が拡散接合し互いに強固に密着した二次秦線７を得た
。次にこの二次素線７を１５本用いて撚線したのちター
クスヘッドロールに通して厚さ１０．５×中４２脚の平
角型成形ケーブルを得た。次にこのケーブルを用いて内
径１５仇吻、外径２６０脚、コイル長４３物舷のコイル
をつくりバイアス滋場を加えて４．２Ｋで臨界電流の測
定を行ったところ、磁界８皿Ｇで臨界電流ｌｃは１２５
０Ｍであった。また５ＫＯ／ｓｅｃまでの高速励磁を行
ったがフラックジャンプは全く観測されず、超電導から
解離導への転移及び常電導から超電導への復帰も極めて
スムーズで高安定性が確認された。次に３ＫＧ／ｓｅｃ
の励磁速度で０ェ鉱Ｇのサイクルによって交流損失を測
定した結果、０．４８ジュール／ｍ・サイクルの値が得
られた。これは第１図に示す従来の同容量の導体に較べ
て１／１０以下の交流損失であり、Ｚ本発明による安定
化複合超電導ケーブルは著しく交流損失を低減すること
が実証された。実施例 ２ 第３図は本発明による他の実施例であり、引張強度を高
めたケーブルの断面を示す。
の複合超電導線３の函りに直径１．９３柵の９９９９％
純度アルミニウム線６を７本撚総した後ローラダィスを
通して空隙を潰して略断面円形の複合線を得た。しかる
のち、この複合線を２５０ｏｏで５時間熱処理し、各界
面が拡散接合し互いに強固に密着した二次秦線７を得た
。次にこの二次素線７を１５本用いて撚線したのちター
クスヘッドロールに通して厚さ１０．５×中４２脚の平
角型成形ケーブルを得た。次にこのケーブルを用いて内
径１５仇吻、外径２６０脚、コイル長４３物舷のコイル
をつくりバイアス滋場を加えて４．２Ｋで臨界電流の測
定を行ったところ、磁界８皿Ｇで臨界電流ｌｃは１２５
０Ｍであった。また５ＫＯ／ｓｅｃまでの高速励磁を行
ったがフラックジャンプは全く観測されず、超電導から
解離導への転移及び常電導から超電導への復帰も極めて
スムーズで高安定性が確認された。次に３ＫＧ／ｓｅｃ
の励磁速度で０ェ鉱Ｇのサイクルによって交流損失を測
定した結果、０．４８ジュール／ｍ・サイクルの値が得
られた。これは第１図に示す従来の同容量の導体に較べ
て１／１０以下の交流損失であり、Ｚ本発明による安定
化複合超電導ケーブルは著しく交流損失を低減すること
が実証された。実施例 ２ 第３図は本発明による他の実施例であり、引張強度を高
めたケーブルの断面を示す。
Ｊ二次秦線７は実施例１で得たと全く同じも
のを用いた。他方直径３．４肋のステンレススチール線
８に９９．９９％純度のアルミニウム９を被覆して補強
線１０を得た。次に１０本の二次秦線７と５本の補強線
１０とを撚線し、実施例１と同様にして同サイズの平角
型成形ケーブルを得た。このケーブルの短尺サンプルに
ついて実施例１と同様の臨界電流測定を行ったところ、
４．をＫ、磁界８狐Ｇで８３４Ｍの臨界電流値が得られ
た。またこのケーブルの引張試験を行ったところその引
張強度は実施例１で得られたケーブルの約５倍の大きな
値が得られた。実施例 ３ 第４図は本発明によるいま一つ別の実施例であり、引張
強度を高めたケーブルの断面を示す。
のを用いた。他方直径３．４肋のステンレススチール線
８に９９．９９％純度のアルミニウム９を被覆して補強
線１０を得た。次に１０本の二次秦線７と５本の補強線
１０とを撚線し、実施例１と同様にして同サイズの平角
型成形ケーブルを得た。このケーブルの短尺サンプルに
ついて実施例１と同様の臨界電流測定を行ったところ、
４．をＫ、磁界８狐Ｇで８３４Ｍの臨界電流値が得られ
た。またこのケーブルの引張試験を行ったところその引
張強度は実施例１で得られたケーブルの約５倍の大きな
値が得られた。実施例 ３ 第４図は本発明によるいま一つ別の実施例であり、引張
強度を高めたケーブルの断面を示す。
複合超電導線３は直径１．６肋の高導電性銅４中に直径
６０仏のＮｂＴｉフィラメント５を２２０本埋込んだも
のであり、その銅比は２．３であった。次に、この複合
超電導線３及び直径１．２肌の銅〆ツキ高純度（９９．
９９％）アルミニウム線６をそれぞれＳｎ−５％Ａｇ半
田格に浸糟して各線の表面に薄く半田を被覆した後、か
くして半田被覆した複合超電導線３の図りに、半田被覆
アルミニウム線６を６本撚総し、実施例１と同機にして
ｏ‐ラダィスを通して線引した。さらに、これを３０ぴ
０の熱風炉に通して各線上の半田被膜を溶融し一体化し
た二次素線７を得た。次に厚さ３×中３仇岬のステンレ
ススチール板１１を芯材としてこの囲りに上記二次素線
７を２２本撚総した後、４方ｏ‐ラダィスで成形して第
４図に示す補強板付平角成形ケーブルを得た。次にこの
ケ−ブルについて実施例１と同様にして短尺サンプルの
臨界電流測定を行ったところ、４．２Ｋ、磁界８皿Ｇで
８８０血の値が得られた。
６０仏のＮｂＴｉフィラメント５を２２０本埋込んだも
のであり、その銅比は２．３であった。次に、この複合
超電導線３及び直径１．２肌の銅〆ツキ高純度（９９．
９９％）アルミニウム線６をそれぞれＳｎ−５％Ａｇ半
田格に浸糟して各線の表面に薄く半田を被覆した後、か
くして半田被覆した複合超電導線３の図りに、半田被覆
アルミニウム線６を６本撚総し、実施例１と同機にして
ｏ‐ラダィスを通して線引した。さらに、これを３０ぴ
０の熱風炉に通して各線上の半田被膜を溶融し一体化し
た二次素線７を得た。次に厚さ３×中３仇岬のステンレ
ススチール板１１を芯材としてこの囲りに上記二次素線
７を２２本撚総した後、４方ｏ‐ラダィスで成形して第
４図に示す補強板付平角成形ケーブルを得た。次にこの
ケ−ブルについて実施例１と同様にして短尺サンプルの
臨界電流測定を行ったところ、４．２Ｋ、磁界８皿Ｇで
８８０血の値が得られた。
以上の説明から明らかな如く本発明によれば、安定化金
属中に超電導素線が埋込まれた複合超電素線と安定化金
属線とを電気的及び機械的に密に結合したものを二次素
線とし、この二次素線を所望本数互いに電気的及び機械
的に藤に集合した構造の安定化複合超電導ケーブルとし
たので、従来困難であった超大型超電導マグネット用の
大容量導体が容易に製造できるようになったものである
。
属中に超電導素線が埋込まれた複合超電素線と安定化金
属線とを電気的及び機械的に密に結合したものを二次素
線とし、この二次素線を所望本数互いに電気的及び機械
的に藤に集合した構造の安定化複合超電導ケーブルとし
たので、従来困難であった超大型超電導マグネット用の
大容量導体が容易に製造できるようになったものである
。
第１図は従釆の充実型大容量超電導線の断面を示し、第
２〜４図はそれぞれ本発明による各実施例の超電導ケー
ブルの断面を示す。 ３：複合超電導線、４：安定化金属、５：極細超電導線
、６：安定化金属線、７：二次秦線、８：ステンレスス
チール線、９：アルミニウム、１０：補強線、１１：ス
テンレススチール板。 黍ｌ図第２図 第３図 第４図
２〜４図はそれぞれ本発明による各実施例の超電導ケー
ブルの断面を示す。 ３：複合超電導線、４：安定化金属、５：極細超電導線
、６：安定化金属線、７：二次秦線、８：ステンレスス
チール線、９：アルミニウム、１０：補強線、１１：ス
テンレススチール板。 黍ｌ図第２図 第３図 第４図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 安定化金属中に超電導素線が埋め込また複合超電導
線と安定化金属線とからなる安定化複超電導ケーブルに
おいて、該複合超電導線と該安定化金属線とが電気的及
び機械的に密に結合された二次素線を複数本互いに電気
的及び機械的に疎に集合したことを特徴とする安定化複
合超電導ケーブル。 ２ 安定化金属中に超電導素線が埋め込まれた複合超電
導線と安定化金属線とを束ね、次にこれを加熱して該複
合超電導線と該安定化金属線とを互いに電気的及び機械
的に密に結合した後、これを二次素線として複数本集合
することを特徴とする安定化複超電導ケーブルの製造方
法。 ３ 上記複合超電導線と上記安定化金属線とを束ね、こ
れと半田とを接触した状態で加熱して該複合超電導線と
該安定化金属線とを互いに電気的及び機械的に密に結合
することを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の方法
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP52026721A JPS6020856B2 (ja) | 1977-03-11 | 1977-03-11 | 安定化複合超電導ケ−ブル及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP52026721A JPS6020856B2 (ja) | 1977-03-11 | 1977-03-11 | 安定化複合超電導ケ−ブル及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS53112481A JPS53112481A (en) | 1978-09-30 |
| JPS6020856B2 true JPS6020856B2 (ja) | 1985-05-24 |
Family
ID=12201192
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP52026721A Expired JPS6020856B2 (ja) | 1977-03-11 | 1977-03-11 | 安定化複合超電導ケ−ブル及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6020856B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6017804A (ja) * | 1983-07-11 | 1985-01-29 | 古河電気工業株式会社 | 永久電流スイツチ用超電導線 |
-
1977
- 1977-03-11 JP JP52026721A patent/JPS6020856B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS53112481A (en) | 1978-09-30 |
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