JPS6025843B2

JPS6025843B2 - 超電導ケ−ブル

Info

Publication number: JPS6025843B2
Application number: JP2179578A
Authority: JP
Inventors: 靖三田中; 信一郎目黒
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Priority date: 1978-02-27
Filing date: 1978-02-27
Publication date: 1985-06-20
Also published as: JPS54114784A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、格子組織構造を配置することによって機械的
強度と冷却効率とに優れしかも軽量で、且つ、可榛‘性
に優れた超電導ケーブルに関するものである。

一般に、超電導シンクロトロン、ＭＨＤ発電機、エネル
ギー貯蔵装置などに用いられる超電導マグネットはは、
超電導ケーブルを幾重にも巻いた超電導コイル使用して
いる。

従来、この超電導ケ−ブルとして、次に示す如きものが
知られている。

第１図は、平角状の複合超電導材１と、これと略同形状
の安定化材からなる平板２とを交互に重ね合わせて、ハ
ンダ３で接合して一体化して超電導ケープ４である。

この超電導ケープ４はは、超電導状態から常電導状態に
転移する際に生ずる焼損を防ぐために安定化材として銅
からなる平板２を用いているので、重量構造となり大電
流容量の大型超電導コイルを造るこてが困難なものであ
る。

また、平角状の複合超電導材１と安定化材とを長手方向
に沿って貼り合わせた構造のため、圧縮強度の異方性が
大きいと共に、可操性に乏しい。また、この構造は、極
低冷温媒の接触面が超電導ケープ４の表面に限られるた
め、冷却効率が低い欠点がある。上記超電導ケープ４を
改良したものとして、第２図に示す如く、長手方向に沿
って数のパイプ状冷却孔５・・・・・・を穿設した安定
化材からなる平板２の両面に、複数本の撚った複合超電
導材１を取付けて、平板２と複合超電導材１とのに、冷
却溝６を形成した超電導ケープ４がある。この超電導ケ
ープ４では、冷却孔５と冷却溝６とを備えているので、
極低温冷煤との接触面積が大きく、上記平角状の超電導
ケープ４に比べて冷却効率は良いが、安定化材からなる
平板２に冷却孔５が穿設されているために強度が低下し
ていると共、稀容量を増加すると安定化材による焼損防
止機能が充分に達成されない。

また、平板２とこの外周に撚合せた複合超電導材１との
間に冷却溝６を形成するように取付けているので、超電
導ケープ４の側端部の形状が乱れており、応力集中が生
じて超電導特性が著しく低下する欠点がある。また、こ
の他の超電導ケープ４として、第３図に示す如く、複合
超電導材１を集東して、ステンレス鋼からなる管７に挿
着した制御冷却ケーブルと呼ばれる超電導ケープ４があ
る。この超電導ケープ４では、前記管７に可捺性が乏し
く、また、径万向の圧縮に対する強度を増すために管７
の肉厚を大きくしなければならない欠点がある。

本発明は、かかる点に鑑み種々の研究の結果超電導ケー
プ内に格子組織構造体を設けて、機械的強度と冷却効率
とに優れ、軽量、且つ可榛性を有する超電導ケープを見
し、出しものである。

即ち、本発明は、複合超電導材、安定化材および補強材
構成造材からなる超電導ケープにおいて、前記構成部材
の少なくとも１種で形成した格子組織構造体を該ケーブ
ルに配置せしめた超電導ケープである。以下、本発明に
係る実施例にいて図面を参照して詳細に説明する。

第４図は、本発明に係る一実施例を示すものであり、こ
の超電導ケープ８は、複合超電導材１からなる格子組織
構成素材９を複数本用いて格子組織構造体１０を形成し
、この格子組織構造体１０を複数個の冷却孔１１…・・
・を穿設した補強材からなる断面矩形状の枠体１２内に
、その長手方向に沿って挿着したものである。

ここで、上記格子組織構造体１０を形成する格子組織糠
成素材９は、第５図に示す如く、平角状の複合超電導材
１をその長手方向に沿って帯状面が交互に直交するよう
に、等間隔を置いて絞るようにして成型たものである。

また、この複合超電導材１は、安定化材からなる平角状
１３の内部に複数本の超電導材１４をその長手方向に沿
って埋設したものである。やた、超電導材１４は、極低
温下で電導状態を有するものであり、その材質としては
、ニオブ−チタン、ニオブースズ、ニオブージルコニウ
ム、バナジウムーガリウムなどの合金または化合物など
である。

また、前記超電導材１４を埋設した安定化材は、超電導
状態から常電導状態に転移する際に生じる焼損を防ぐと
共に、その際に生じるフラックスジャンプなどの不安定
現象の発生を抑制する機能を有するものであり、その材
質としては、熱伝導性と亀性に優れたもので、例えば銅
、銅アルミニウム複合体などである。

また、上記格子組織構造体１０を収納した枠体１２を形
成する補強材は、超電導ケーブル８の機孫的強度を増す
ために設けたもので前記安定化材よりも硬度の高いもの
である。

その材質材としては、例えば、ステンレス鋼ステンレス
鋼−銅、ステンレス銅、アルミニウムなどがある。また
、この補強材からなる断面矩形状の枠体１２には、複数
個の冷却孔１１…・・・が相互間の距離を等しくして穿
設してあり、この冷却孔１１・・・・・・を冷媒流通孔
として、液体ヘリウムなどの極低温冷媒が流出入し、超
電導ケーブル８の冷却効率を高める機能がある。

上記構成からなる超電導ケーブル８は、極低温冷媒の中
に浸潰して超電導状態にして使用するが、補強材からな
る断面矩形状の枠体１２内に格子組織構造体１０を収納
しているので補強材の補強作用と格子組織構造体１０の
強度に優れた格子構造とによって、高い圧縮強度を有す
ると共に、格子組織構造体１０を形成する格子組織構成
素材９…・・・間にできる間隙部１５…・・・が冷媒通
路となり冷却面積が大きく高い冷却効率を有するもので
ある。

なお、本発明に係る他の実施例として、上記第４図に示
した超電導ケーブル８において、格子組織構造体１０を
安定化材で形成し、この安定化材からなる格子組織構成
素材９間にできる間隙部１５に、またはその外周部に断
面円形、断面角形などの形状からなる複合超電導材１を
挿着し、または巻付して第４図に示した超電導ケーブル
８よりも可榛性の向上を図った超電導ケーブルでもよい
。

また、同機に第４図に示した超電導ケーブル８において
、補強材で格子組織構成素材９を形成し、格子構造内に
できる間隙部１５にまた外周部に断面円形、断面角形な
どの形状の複合超電導材１を挿着し、または巻付けて第
４図に示した超電導ケーブル８よりも更に圧縮強度など
の機械的強度の向上を図ったものでもよい。

あるいはまた、第６図に示す如く、補強材からなる帯状
の平板１６ａの両面に同形状の安定化材からなる２枚の
平板１６ｂ，１６ｂを貼着して一体化し、この一体化し
た平板１６面に複数本の安定化材でできた丸棒１７・・
・・・・を格子状に貫通固定して、この丸棒１７・・・
・・・と補強材からなる平板１１ａとで第８図及び第９
図に示す如き、格子組織構造体１０を形成し、この格子
組織構造体１０の外周面に突出した丸後１７・・・・・
・間に、第７図に示す如く、複数本の複合超電導材１を
額旋状に巻付けて形成した超電導ケーブル８などでも良
い。

次に、本発明に係る具体的な実施例について説明する。
実施例無酸素鋼安定化材に、ニオブチタン超電導材１４を２３
００芯埋設した長さ２８０仇ｈ断面外形３凧×９肌の角
状の複合超電導材１を作製し、この平角状の複合超電導
材１をその長手方向に沿って帯状面が交互に直交するよ
うに、撚りピッチ６仇舷で等間隔を置いて撚って、第５
図に示す如き、格子組織構成素材９を作った。

この格子組織構成素材９を３２０午０のハンダ槽内に入
れてハンダメッキしたものを１４本用いて格子状に絹合
せて、第４図に示す如き格子組織構造体１０を形成した
。この格子組織構造体１０を、補強材としてステンレス
鋼を用いた外形断面１８脚×４８柵、内形断面１６凧×
４６側の内壁面に２０〃ｍの厚さで銅メッキすると共に
、互に８伽間隔の距離を置いて３肌０の複数個の冷却孔
１１・・・・・・を穿設した断面矩形状の中空の枠体１
２内に挿着した。。これを２８０二０で３０分間加熱し
ながら圧縮加工して、前記格子組織構造体１０と枠体１
２とを接合して、第４図の如き、外形断面１７側×４７
側の超電導ケーブル８を得た。この超電導ケーブル８の
通電試験、圧縮試験、曲げ試験を行なったところ第１表
に示す結果を得た。

比較例上記、実施例における超電導ケーブル８の特性と比較す
るために、次の如くして比較試料としての超電導ケープ
４を作製した。

無酸素鋼安定化材にニオブチタン超電導材４を２３００
芯埋設した直径１０．５脚◇の複合超電導ケーブーを、
撚りピッチ５仇舷で撚った後、圧延によって３肋ｘ９脚
の平角線２８０仇ｈを得た。

これを３２０００のハンダ槽内に入れてハンダメッキを
施した。このハンダメッキを施した平角状の複合超電導
材１を１４本用意し、ステンレス鋼からなる外形断面１
８脚×４８柵、内蚤断面１０肋×４３脚の内壁面を２０
ムｍの厚さで銅〆ッキを施すと共に、互に８風間隔の距
離を置いて３収めの冷却孔１１・・・・・・を複数個穿
設した断矩形状の中空の枠体１２内に挿着した。これを
２８０００で３０分間加熱しながら圧縮加工して、第１
０図に示す如き超電導ケープ４を得た。この超電導ケー
プ４について、上記実施例に示す超電導ケーブル８と同
様に、通電試験、圧縮試験、曲げ試験を行なったころ第
１表に併記する結果を得た。貸与１表尚、上記実施例において、通電試験は４．２Ｋ，８テス
ラーの磁場にもとで行なった。

第１表‘１１の通電試験で比較例の超電導ケープ４の方
が電流のばらつきが大きいのは、実施例の超電導ケーブ
ル８に比べてステンレス鋼で作られた枠体１２が厚肉の
ために生じる電流のロスが大きいことと、冷却効率が低
いことによるものと考えられる。

また、■の圧縮試験の結果から、格子組織構造体１０を
ケーブル内に設けた実施例の超電導ケーブル８の方が比
較例の超電導ケープ４よりも、遥かに圧縮強度が高いこ
とがわかる。また、脚の曲げ試験からは、実施例の超電
導ケーブル８の曲げ剛性を１とすると比較例の超電導ケ
ープの方は約６倍となり、比較例の超電導ケープ４に比
べて、実施例の超電導ケーブル８の方が高い可榛性を有
することがわかる。また、超電導ケーフ４，８の重量を
比較すると、比較例の超電導ケープ４の重量は、実施例
の超電導ケーブル８の１．５倍であった。以上、説明し
た如く、本発明に係る超電導ケープは、ケーブルに格子
組織構造体を配置することによって、機械的強度を高め
ると共に、可嬢性の向上を図って安定した通電が可能で
ある。

更に、軽量の超電導ケープであることから、大電流用の
大型超電導コイル等を作ることが容易になる等顕著な効
果を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、平板状の複合超電導ケープと安定化材とを交
互に重ね合さてなる従来の超電導ケープを示す斜視図、
第２図は、冷却孔と冷却溝とを有する従来の超電導ケー
プを示す斜視図、第３図は、管内に集東した複合超電導
材を収納してなる従来の超電導ケープを示す斜視図、第
４図は、本発明に係る複合超電導材で格子組織構造体を
形成してなる超電導ケープを示す断面図、第５図は、複
合超電導材からなる格子組織構成素材を示す斜視図、第
６図は、本発明に係る安定化材と補強材とで形成した格
子組織構造体を示す斜視図、７図は第６図に示す格子組
織構造体設けてなる超電導ケープを示す斜視図、第８図
は、第７図における風一肌線に沿う断面を示す断面図、
第９図は、第７図におけるＫ−Ｋ線に沿う断面を示す断
面図、第１０図は比較例における超電導ケープを示す斜
視図である。１・・・・・・複合超電導材、２・・・・・・平板、４
・・・超電導ケープ、８・・・・・・超電導ケーブル、
９・・・・・・格子組織構成素材、１０・…・・格子組
織構造体、１２・・・・・・枠体、１４・・・・・・超
電導材１５・・・・・・間隙部。第１図第２図第３図第４図第５図第６図第７図第８図第９図第１０図

Claims

【特許請求の範囲】

１複合超電導材、安定化材、および補強材の構材から
なる超電導ケーブルにおいて、前記構成部材の少なくと
も１種で形成した子組織構造体を該ケーブルに配置せし
めたことを特徴とする超電導ケーブル。