JPS607324B2 - 撚線型化合物超電導ケーブル - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は可操性に優れ、安定化構造（内部安定化および
外部安定化）と必要最小限の補強構造を備えた成形撚線
型極細多芯化合物超電導ケーブルに関するものである。

一般に化合物超電導線またはケーブルとして要求される
条件としては｛１｝ 可榛・性に優れていること ■ 異方性の少し、こと 【３’ 電流密度が大きいこと ‘４｝ 微細多芯であること ■ 交流損失が少し、こと （６）機械的強度に優れていること である。

而して化合物超電導体にはＮＱＳｎ，Ｖ３Ｇａの如きＢ
−Ｗ（Ａ−１５）型超電導体、ＮｂＮ，ＺｒＮの如きＮ
ａＣ〆（Ｂ−１）型超電導体、Ｖ２Ｚｒ，Ｖ２也の如き
Ｌａｖｅｓ（Ｃ−１５）型超電導体などがあるが、その
内でもＮｂ３Ｓｎ及びＶ３０ａのみが実用化されている
。

然しながらこれらの化合物超電導体はＮｂ−Ｔｉ合金或
はＮｂ−Ｚｒ合金の如き超電導体に比較して超電導体の
基本的特性である臨界温度、臨界磁場、臨界電流密度が
高いために高磁場用導体としては有望視されているが、
反面機械的特に曲げや衝撃に対して脆弱であるという欠
点があった。この脆弱性を克服する導体構造として、第
１図に示す如きテープ状導体が開発された。即ち、１例
としてＮｂ３Ｓｎテープについて説明するとＮｂテープ
亀の外側にＮｂ３Ｓｎからなる超電導体層２を設けもそ
の外側に銅又は銅合金からなる安定化層３を通常のハン
ダ層４を介して設けト更にその外側にハンダ層５を設け
たテープ状化合物超電導体がある。この超電導体は一車
由方向のみのすなわちテープの厚さ方向への曲げのみの
可榛性に優れているがその反面幾何学的な異万性に起因
して磁界との間にフラックスジャンプなどの不安定現象
を示し、マグネットを設計する際に電流密度の不均一性
や磁界の不均一性が常に問題になっていた。又「第２図
および第３図に示す如き超電導体が次々に提案された。
即ち第２図についてＶ３０ａ線を例として説明すると、
母相Ｃｕ−Ｃａ合金８の内に、複数本のＶ芯６の外側に
Ｖ３０ａの超電導体層７を設けた６本の素線９を補強材
１０の周囲に撚合された後更にその外側に安定化材１１
を被覆した藤線型極細多芯化合物超電導線であり、第３
図のものはトその１例としてＮｂ３Ｓｎ線について説明
すると母線Ｃｕ−Ｓｎ合金８内に、複数本のＮｂ芯６を
設け、その長手方向に沿って換り加工を行い、更に加圧
を行ってテープ状になした後、熱処理してＮｂ芯６の外
側にＮｂ３Ｓｎ層７を形成してなるテープ状極細多芯化
合物超電導ケーブルである。第２図の撚線型極細多芯化
合物超電導線においては第１図の如きテープ状導体にお
ける異万性を解消すると共に導体横断面のあらゆる方向
に対して可孫性の優れたケーブル構造であるが、ケーブ
ル中に２０〜５０％の空隙が存在し十分な電流密度が得
られない。その他にケーブルの交叉箇所での応力集中を
起す可能性があるなど大容量のケーブルには不向きな構
造的問題があった。一方〜第３図の如きテープ状極細多
芯化合物超電導ケーブルにおいては導体断面の一触方向
について可視・性に優れ、電流容量も比較的大きくする
ことが可能な構造であるが、ケーブルに磁場をかけた場
合、その方向によってなお２０〜４０％の電流異方性が
存在し、超電導マグネットを設計する場合やマグネット
を操作する上で大きな問題となっていた。さらに、第３
図の如きケーブルにおいては化合物超電導体が金属マト
リックス中に埋設されているた‐め、大容量のケーブル
においてはパルス的あるいは高周波的使用条件で渦電流
損失や表皮（スキン）効果が大きくなる欠点を有してい
た。本発明は、かかる点に鑑み種々研究を行った結果「
上記要件を満す可操性に優れ、電流異万性を解消しＬ大
きな電流密度と電流容量とが得られる撚線型極細多芯化
合物超電導ケーブルを見出したものである。

すなわち、本発明は化合物超電導体の連続相を有する秦
線の複数本からなる化合物超電導ケーブルにおいて、該
秦線は円形又は局平の横断面をもち、二段層状に配置さ
れかつ所望の周期性をもって各素線がケーブルの長手方
向に位置交換されており、さらにケーブル横断面は略四
辺形をなし「しかもケーブル横断面における全秦線の断
面積の合計がケーブル横断面における素線に外接する矩
形の面積の５０％以上であることを特徴とする燃線平角
型化合物超電導ケーブルである。

特に本発明では、素綾としてはその外径の２〜２００倍
のピッチでツイストされており、さらにかかる素線の複
数本からなる黍線集合全体すなわちケーブル自体の撚り
ピッチＰがケーブルの横幅Ｗの２〜２の音であり、かつ
ケーブル横断面の厚さｔと横幅との比が１〜１００であ
り、しかもこの厚さｔが次の式を満すときに、最も理想
的で完全な撚線型化合物超電導ケーブルとなるものであ
る。ｔ≦波ｏｘぐｘ（１十４Ｗ２／戊） 上式において、Ｒｏはこのケーブルの許容曲げ半径、す
なわち目的とするケーブルに要求される最４・曲げ半径
であって、ケーブルの幅広面に平行な中立面のつくる曲
率半径である。

中立面というのは例えばこのようにケーブルを曲げた場
合にケーブルの内部で延び縮みの全く起きない位置であ
る。また上式においてどは素線の有する化合物超電導体
の連続相が損傷を受けない歪率の上限値（以上許容歪率
と称する）である。したがってどより大きな歪率を与え
るとその化合物超電導体は亀裂などが発生して超電導特
性を損う。ごは化合物超電導体の種類等によって異なる
が通常０２〜０．６％とされている。なお、Ｗは前記の
如くｔケーブルの横幅であり、Ｐはケーブルの撚りピッ
チである。したがって本発明によれば」従来のテープ状
超電導ケーブルと異って二方向への曲げが可能である。

すなわち、ケーブルの厚さ方向、換言すればケーブルの
幅広面に垂直な方向とケーブルの横幅方向、換言すれば
ケーブルの側面に垂直な方向との二方向への曲げが可能
である。さらに重要なことは、ケーブルの厚さｔ「横幅
Ｗ、撚りピッチＰ、許容曲げ半径Ｒ。及び素線の化合物
超電導体の許容歪率ごが前記の如くｔ≦派ｏ×ご×（１
十４Ｗ２／ｐ２）の関係を満すように設定することによ
って、極めて脆い化合物超電導体を使用してるにもかか
わらずドラムへの巻き取り、マグネットコイルの作成等
に際して合金超電導体と同様に取り扱うことができると
いうことである。許容曲げ半径Ｒｏは化合物超電導ケー
ブルを合金超電導ケーブルと同様に曲げても全く超電導
符性が損われないで曲げられる曲げの極限すなわち最小
曲げ半径であるから、所望の許容曲げ半径Ｒｏに応じて
上式によって容易にケーブルの厚さｔ、幅Ｗ、及びピッ
チＰが定まる。逆に所望のｔ，Ｗ，Ｐを持つケーブルは
、上式によって許容曲げ半径Ｒｏが定まるので大掛りな
装置と費用を要してＲｏを実測することなく、許容曲げ
半径Ｒｏが保証されている。以下、本発明を図面に基づ
いて詳細に説明する。

ただし、ここでは代表的なＮＧＳｎ化合物超電導体の場
合について述べるが本発明はこれに限定されないことは
明らかである。

まず、本発明のケーブルの基本構造について説明する。

第４図に示す如くＮはＳｎからなる化合物超電導体７の
連続相を有する素線９の複数本がケーブル断面において
上下二層に配列された、ケーブル横断面が略四辺形の成
形撚線型極細多芯化合物超電導ケーブルつまり撚線平角
型化合物超電導ケーブルを基本構造とする。ここにおい
て、秦線９は円または扇平の横断面をもち、上下二層を
構成する素線９が周期的に位置交換され、第４図ｂに示
す如きケーブル横断面における７本の秦線の断面積の合
計がケーブル横断面における秦線に外接する矩形Ｋの面
積に対する比率（以下素線充填率と称する）が５０％以
上であることが必要である。この範囲の設定理由は、最
も単純な円形断面の素線３本から構成されるケーブルに
おいておよそ５０％の素線充填率となり「黍線数の増大
および成形率の増大（素綾の縞平化）によって充填率は
向上し〜秦線間の空隙が全く無くなった場合に充填率は
１００％となるからである。したがって〜素線充填率が
増大する程導体の電流密度は向上する。さらにト本発明
のケーブルを構成する素線の数は奇数または偶数のいず
れでもよいが「位置交換による素線の多重交叉を避ける
ためには奇数本であることが望ましい。一方、本発明の
ケーブルにおいては「超電導作動時に磁界の変動によっ
て生じる結合電流をカットする目的で化合物超電導体で
ある芯線はケーブルの長手方向に対して相互に立体交叉
している必要がある。

素線ｇの構造は後述する如く単芯および多芯があるがｔ
安定性の面からは極細多芯であることが望ましく、さら
に素線がその外径の２倍から２０針音のピッチ涙（ツイ
スト）られていることが望ましい。このツイストピッチ
の限定理由は「芯線となる化合物超電導体ケーブルの長
手方向に対して４５０（外径の２倍のピッチに相当する
）以上になる必要がないことと「実用的なコイル周長に
ついて芯線が少くとも１回ツイストされておれば目的を
達成することによる。なお、本発明のケーブルは可擬性
を効果的にするためケーブルの撚りピッチを限定してお
り「該ケーブルの横幅Ｗ（第４図ｂ）の２倍から２針音
であることが望ましい。この理由は、結合電流を効果的
にカットするため、このケーブルが巻線されてマグネッ
トを製作する際ケーブルの型崩れを防止するため、およ
びケーブルの厚さ方向と横幅方向の二方向への可視・性
の差異を最小限にするためには、ケーブルの撚りピッチ
は小さい程よく〜その好ましい範囲が２〜２折音である
。さて、本発明のケーブルは化合物超電導体を対象にし
たものであるため、化合物超電導体の本質的な性質であ
る機械的な脆弱性を考慮されたものであることは当然で
ある。

すなわち、ケーブル横断面の縦横比（第４図ｂにおいて
Ｗ／ｔ）が２から１００の範囲に限定することにより目
的に応じたケーブルの可榛・性が保証される。ケーブル
がその厚さ方向と横幅方向の二方向にほぼ等しい確率で
曲げられる場合はＷ／ｔが１であることが理想である。
また「ケーブルが主としてその厚さ方向のみの曲げを受
ける場合はケーブルの巻線時における型崩れ防止も考慮
して、Ｗノｔが１００以下で十分であり「好ましくは５
０以下である。ただし、該ケーブルの厚さｔは次式の範
囲内で選ばれるべきであることは既述した通りである。
ｔ≦２Ｒ×ご×（１十４Ｗ２ノ群） ここで〜Ｒはケーブルの曲げ半径であり、許容曲げ半径
Ｒｏのとき上式の符号が成り立つ。

またどは素線の化合物超電導体の許容歪率である。本発
明で用いる素線の構造については特に限定されるもので
はない。化合物超電導体は非常に脆いので「素線中に化
合物超電導体を形成するのは撚合せ集合を行いさらにロ
ール等によって所望形状例えば平角状又は扇平に成形し
てケーブル状にした後で拡散熱処理して行うものである
。したがってロール成形する以前の素線すなわち、化合
物超電導体が未だ形成されていない出発秦線の形状とし
ては、通常断面円形である。このように本発明ケーブル
中での素線の外蓬状は種々であるが「素線の内部構造を
説明するために便宜上断面円形の例で説明する。本発明
で用いる秦線の内部構造の代表例を挙げると第５図〜第
８図に示すものである。勿論本発明で用いる素線の内部
構造については上記のきものだけに限定されるものでは
ない。素綾構造の基本としては第５図に示すものである
。

すなわちａの如くＮｂ線６の周囲にＮｂ３Ｓｎ相すが形
成されているもの、ｂの如くＣｕ山Ｓｎ合金マトリック
ス蚤の中にＮｂ３Ｓｎ芥目７が多数含まれているものし
およびｃの如くＮｂ層６とＮＣＳｎ層７が交互に含まれ
ているものが素線の基本構造である。この基本構造の変
形としては第６〜第８図に示す如く、素綾に安定化金属
を内蔵するものがある。次にこのように素綾９が安定化
されたケーブルの構造について説明する。

第６図ａに示す如く、Ｃｕ−Ｓｎ合金マトリックス８の
中にＮ広Ｓｎ相７があり、安定化材軍亀が隔壁材翼０１
こ覆れて内蔵されているものであってもよいし、ｂ図に
示す如く安定化材１１が隔壁材１Ｑ書こよって複数本に
分割されていてもよい。

ここで、安定化材官軍は銅、金「銀「アルミニウムなど
極低温の使用状態で電気伝導性および熱伝導性がよく磁
気抵抗効果の少し、ものが望ましい。また、隔壁構造の
目的は化合物超電導体７を形成させるための拡散熱処理
の際に、安定化金属１竃の純度が低下するのを防止する
ことである。したがって、隔壁材１０‘ま安定化金属の
純度低下につながる相互拡散を抑制するものでなければ
ならず、タンタル「ニオブ「バナジウムなどから、他の
構成金属に応じてそれに適するものが選択されなければ
ならない。さらに、安定化材を内蔵した黍線として、第
７図に示す如く化合物超電導体相？の内部で未反応の金
属６（たとえば、Ｎ虹３Ｓｎの場合ではＮｂ）に包まれ
て安定化材１貫が内蔵されているものおよび第８図の如
く化合物超電導体相？「 この化合物超電導体の構成元
素の一方の金属の合金マトリックス８及び隔壁材１１を
含む複合体を取巻くべく安定化材貴１が配置されている
ものであってもよい。次に、本発明のケ−ブルの基本構
造の変形について説明する。

第９図に示す如く〜本発明のケーブルは第４図に示す超
電導性秦線９の所望本数を安定化材亀’で置換された構
造であってもよい。

この変形の構造の特徴は「ケーブルの可犠牲を全く変化
させることなくケーブルに安定化材１１を付加しうる構
造にある。また、別の変形構造として「第１０図に示す
如く〜本発明のケーブル１２の一部または全部を安定化
材１１およびノまたは補強材亀３の中に埋設してなるも
のであってもよい。また、別の変形構造として、第１１
図に示す如く、本発明のケーブル（第４図）の横断面の
中央部に補強材亀Ｓを長手方向に設けたケーブルであっ
てもよい。さらに、第４図ｔ第９図、第’０図及び第亀
１図の如きケーブル１２を２次素線として所望の構造に
集合した例えば第１２図の如き複合ケーブルも本発明に
含まれる。

すなわち、ａは２次素綾となるケーブル１２があたかも
平角ケーブルの如く転位集合され、その外側を、電気絶
縁したステンレススチールテーププ１７でテーピィング
した構造の複合ケーブルである。またｂおよびｃはケー
ブル１２を角型又は円型中空管となるようにたとえば安
定化材１１及び／または補強材でできた断面角型又は円
型のパイプの周囲に巻回した構造の複合ケーブルである
。次に、本発明のケーブルの基本構造に対して「安定化
材および／または補強材をさらに付加した構造のケーブ
ルについて説明する。

これまでに述べてきたケーブルは使用条件によってはこ
れ以上にさらに安定化されたものが要求される場合とさ
らに強度の高いものが必要となる場合とがある。これは
化合物超電導体が強磁場において使用するのに最も適し
ているにもかかわらず、脆くて機械的強度が小さいので
強磁場で大電流を通しうる導体としては十分な安定化材
と補強材が付加されていなければならない。しかも「
これらの付加によって導体の可榛性を損なってはならな
いため「上述の構造の他に第１３図の如き構造によって
目的が達成される。特にこの構造は大容量ケーブルに適
合する基本的な導体構造といえる。原理的には上述（第
４図）の如きケーブルに幅広面の片側または両側に安定
化金属及び補強物質（タングステン「モリブデン「ステ
ンレス鋼、炭素、棚素など）のいずれか一方又は両方を
（両方の場合は目的に応じた割合で組合せて）付加する
ものである。付加される物質の形状はテープ状（積層状
テープも含む）の他、二方向の曲げに対しても可孫性の
ある成形撚線であれば効果的である。次に、直流的用途
に耐えうる導体構造について説明する。

本発明のケーブルについてこれまで説明してきた安定化
面での配慮は化合物超電導芯線の極細多芯化〜芯線のツ
イストおよび安定化金属の付加が主体であった。

この点については理論的にも検討が進んでいるため「
この点からの安定曲こついては数値的判断あるいはその
ための設計が可能である。しかし「実際にはこれら以外
の因子によってもフラックス。ジャンプなどの不安定現
象が発生する。これは電磁力による導体の局部的な振動
や移動に伴なう熱発生に起因すると解釈されている。し
たがって〜直流的用途を目指す導体であってもケーブル
を構成する素線や必要最小限固定されている必要がある
。この意味で、本発明のケーブルに最高で５％の空隙を
持っていることは不都合である。こうした空隙は熱伝導
のみならず「導体の超電導−常電導転移の際の電流のバ
イパスにも不都合が発生しうるため「 この空隙に導体
の可操性をほとんど損わない軟質金属（インジウムもス
ズ、鉛など）や電気絶縁物質（主として秦線の固定の目
的）を充填しておくことが望ましい。第竜４図は素線ｇ
相互の空隙及び素線９の露出部に欧資金属例えばインジ
ウムを充填又は被覆したケーブル構造である。次に「交
流的用途に耐えうる導体構造について説明する。

超電導体に使用される電流は前述の直流と交流である。

また「超電導マグネットを励磁する操作過程や使用状態
での電圧変動によって直流を使用していた場合でも交流
的要素は無視できない。超電導体が交流的用途に適用さ
れる場合つぎのような問題が一般的に発生する。すなわ
ち、■第２種超電導体を混合状態で使用することによる
磁気ヒステリシスロスが発生する。■極細多芯複合線と
して安定化を施してある複合線は磁場変動に対して超電
導線間に結合電流が流れ、等価的に超電導黍線の径が太
くなったことと同じことになり不安定になる。■磁場の
変動速度が大きくなると銅など高導電率をもつマトリッ
クスといえども渦電流ロスが大きくなる。これらの問題
点で第１のヒステリシスロスは本質的なものであって超
電導材料の種類により一義的に決定される。第２の結合
電流の問題は超電導芯線のツイストや撚線磯造によって
軽減させることができる。また結合電流は芯線間の導電
率の低下によっても軽減される他「素線間の接触抵抗の
増大により一層効果的に結合電流のループを切ることが
できる。このことは効果の点ではツイストピッチを小さ
くしたことと同じ効果を発揮するのでツイストピッチを
小さくしなくともよいというメリットもある。第３の渦
電流ロスに関しては銅などの安定化金属（マトリックス
も含め）が塊状であるよりも分散または高抵抗物質で分
割されていることが望ましい。この意味で「本発明のケ
ーブルは芯線が転位され「高抵抗マトリックス中に埋込
まれ〜安定化金属も分割または分散されているためｔ交
流特性は優れている。本発明のケ−ブルをより厳しい交
流的（パルス的及び高周波的）用途に適合させるために
はつぎの構造を取ることが望ましい。すなわちし第翼５
図に示す如く、本発明のケーブルを構成するすべての素
線（超電導素線９、安定化金属秦線亀富および補強用素
線再３）の外周部を電気高抵抗物質再５または電気絶縁
物質量容（無機および有機絶縁物質）で被覆されたケー
ブルである。最後に、本発明のケーブルの絶縁構造につ
いて説明する。

本発明のケーブルの最外周部に、電気絶縁された安定化
金属の線条体、電気絶縁された補強物質の線条体及び電
気絶縁物質の線条体のいずれか１種又は２種以上を撚合
、編組または巻回によって配した導体である。

第１６図はこの例であり「ケーブル軍孝の最外周部を有
機絶縁されたステンレス鋼のテープ亀７でテ−ピング絶
縁されたケーブルを示す。次に本発明の実施例について
説明する。

実施例 １ ケーブルの撚りピッチＰが２仇ゆで、横幅Ｗが４Ｊ脚で
許容曲げ半径Ｒｏが１３柳である本発明ケーブルを造る
場合「ケーブルの厚さｔを前記式ｔミ駅ｏｘご×（１十
４Ｗ２／平）に従って算出すると０．２７側以下にすれ
ばよいことが判った。

ただしＮ＆Ｓｎ化合物の許容歪率ごは０．６％とした。
また上記ケーブルの厚さ（０４２７柵〉は上記式で算出
された値を３ノ２倍した値である。式中でｔは正確には
最外位置にある化合物超電導体の頂点までの距離である
から素線を上下二層にしたケーブルではマトリックス金
属が余分にあるのでその分の厚さが約１ノ３ある。その
ため実際のケーブルの厚さは３ノ２倍した値の０．２７
脚とする。したがって上記サイズになるようにして次に
ケーブルを造った。

銅一１触れ％スズ合金中に純ニオブ榛を１７本埋込みこ
れを外径０．３側めまで伸級し「次いで１０肋のピッチ
で模り加工を行って素線を得た。

この素線１５本をピッチ２仇吻で空芯同じ撚線を作製し
タークスヘッド（２方向ロール）により圧潰した結果〜
断面寸法０。２５肋×４．１柳の成形撚線型ケーブル
を得た。

この時の素綾充填率は９６％であった。このケーブルを
３×１０‐４脚日夕の真空炉において８８０つ０の温度
で３虫時間加熱し、ニオブ榛と銅−スズ合金との界面に
ＮはＳｎ化合物超電導体を形成させた。本発明により得
たケーブルと比較するために断面寸法０．２５脚×３．
９側の従来平角ケーブル（第３図の如き横造で芯線数は
２５５本であった）を用意した。

更に本発明のケーブルと比較ケーブルをそれぞれインジ
ウムで固めた後もこれらを曲げずに直線状にした状態で
４．〆Ｋ，７０ＫＧのもとで通電を行ったところ本発明
のケーブル及び比較ケリブルのいずれも９２０Ａで常電
導に転移した。

次に、両ケーブルを曲げ半径１３柳に曲げた状態で４．
をＫ，７０ＫＧで同様に測定したところ本発明のケーブ
ルは９２０Ａであったが、比較ケーブルでは２３松であ
った。また、これらのケーブルをケーブルの横幅方向に
曲げ半径２５脚で曲げた後４．をＫ，７０低Ｇのもとで
通電したところ本発明のケーブルでは９１めで常電導に
転移したが、比較ケーブルでは？２Ａで通電初期から抵
抗発生が観察された。従って上記測定結果から明らかな
ように、ケーブルの厚さ方向に曲げ半径１３柳で曲げた
場合、本発明ケーブルでは臨界電流値が９２０Ａであり
、これはケーブルに全く曲げを与えずに測定したときの
臨界電流値と同じであるから、本発明ケ−ブルは曲げ半
径１３脚では全く損傷を受けていないことになる。

これに対して比較ケーブルでは９２０Ａから２３８Ａに
低下しているので比較ケーブル中のＮ広Ｓｎが著しく損
傷していることになる。また同様にケーブルの横幅方向
に曲げ半径２５側で曲げた場合、本発明ケーブルでは９
１離であったので良Ａ低下しているがこれは明らかに測
定誤差内の値であり、全く損傷を受けていないことにな
る。これに対して比較ケーブルでは７２Ａと極端に低下
しており、比較ケーブル中のＮｂ３Ｓｎはほとんど破壊
されていることになる。したがって比較ケーブルの方が
超電導特性を劣化させない許容曲げ半径が大きく、比較
ケーブルは厚さ方向の曲げの用途以外には使用できない
ことを示している。

実施例 ２ 銅−１９れ％ガリウム合金マトリックス中に純バナジウ
ム榛２３１０本とタンタルで被覆されたＯＦＨＣ銅榛１
本は該マトリックスの中心になるようにして夫々埋込み
これを直径０．５柳まで伸線し、ついで８肌のピッチに
換り加工を行って素線を得た。

この秦線７本をピッチ２５脚で空芯同心燃線を作製し「
タークヘッドもこより圧潰し、断面寸法０．２肋×５
．１脚の成形撚線型ケーブルを得た。この時の素綾充填
率は８９％であった。このケーブルを１×１０‐４側日
夕の真空炉において６５０℃の温度で５観時間加熱し、
バナジウム棒と銅−ガリウム合金との界面にＶ３０ａ化
合物超電導体を・形成させた。かくして得られたケーブ
ルは前記式によって算出すると許容曲げ半径は９．５１
肋である。ただし、この計算では実施例１で述べたと同
じ理由により式中で用いるｔは０．２側の２／３にして
行った。また許容歪率ごは０．６％とした。本発明のケ
ーブルを長さ方向に２分割し、一方のケ−ブルにＯＦＨ
Ｃ鋼索線７本で構成された０。１柵×５．１脚の成形撚
線１本を熔融インジウム浴中で貼けた後、ポリビニルブ
チラール樹脂（１０仏）によって絶縁しケーブルＸとし
た。

他方のケーブルを大気中において６００００の温度で１
５分間加熱し素線の表面を繊密な酸化膜で覆った後、ポ
リビニルブチラール樹脂で被覆された０．０５柳厚×３
柳のＯＦＨＣ鋼箔を用いてテープ巻きしケープルロとし
た。まず、それぞれのケーブルを曲げ半径１仇伽こ曲げ
た後、４．２Ｋ；７０ＫＧのもとで通電したところ、ケ
ーブル１においては８９０Ａでケープルロにおいては８
９船でそれぞれ常電導に転移した。

しかし「いずれの試料も超電導体の損傷に起因する抵抗
発生はなく、可操‘性が保証されていることが判った。
このことは前記計算値の許容曲げ半径Ｒｏ（９．５１柵
）が正しいことを示している。一方、ケーブルをソレノ
ドーこ巻き外部磁場をかけサーチコィルにより磁化曲線
を描かせ面積より交流損失を算出した。外部磁場は０４
７〜１雛Ｇ、周波数は０．００５〜０．５ＨＺの三角波
を用いた。Ｖ３０ａのヒステリシス損はほとんど等しい
が、常電導金属による損失はケーブルＺにおいて大きい
。これはケーブル１の各秦線が絶縁されていないためＯ
ＦＨＣ鋼およびインジウムによる常電導金属の渦損失が
大なることと結合電流の処理が不十分であることに起因
している。一方、ケーブル０においては〜素線が独立に
絶縁されているため、常電導金属による総合的な損失が
著しく減少していることがわかる。実施例 ３ 実施例１によって得られたＮ広Ｓｎを形成していない素
線１３本と別に用意されたＣｕ−Ｓｎ合金で被覆された
外径０．３肋の銀線２本とをピッチ１５肌で空芯同じ撚
線を作製し、タークスヘッドもこより圧潰し断面寸法０
．２５×４．１柳の成形撚線型複合ケーブルを得た。

このケーブルを１０仏のステーンレス鋼とクラツドされ
た５０仏のＯＦＨＣ鋼箔で作った０。２５５×４．１１
柳の溝中に挿入して第１８図の如き複合ケーブルとし、
９×１０‐１脚日夕の真空炉中において、６８０００の
温度で３４．５時間加熱しｔ ニオブ芯と銅−スズ合金
との界面にＮはＳｎ化合物超電導体を形成させた。

しかる後真空度を５×１０‐５脚日のこ上げ３び分間加
熱後冷却した。このケーブルを溶融インジウム浴に通じ
てインジウムメッキした。このケーブルを曲げ半径１３
．５側に曲げた後〜４．ゲＫ，７肌Ｇのもとで通電した
ところ７９船で常電導に転移した。この時の電流密度は
８．９×１ぴＡノゆであり実施例１におけるそれと同一
であったため、本実施例のケーブルは曲げ半径１３４５
柳においても可榛‘性が保証されていることがわかる。
尚「許容曲げ半径の計算値は１０．７肋である。実施例
４実施例２において得られたＶ３０ａを形成していな
い素線７本を用いて空芯同心撚線を作製する際、この空
芯部に０．１×３仇肋のステンレス鋼テープを挿入させ
、タークスヘッドーこより圧潰し「断面寸法０．２側×
５．１側の成形撚線型複合ケーブルを得た。

このケーブル４本を、半径０．２肌のエッジを有する外
寸法５．０脚ｘ５．０肋で内寸法３．５肋×３。５肋の
ＯＦＨＣ銅角管にピッチ２比肋で巻き付け「 夕−クス
ヘッドで成形して外径５．４×５．４側の中空複合ケー
ブルを得た。

このケーブルを１×１０‐４柳日多の真空炉において６
５０００の温度で５０時間加熱し〜バナジウム棒と銅−
ガリウム合金との界面にＶ３０ａ化合物超電導体を形成
させた後ｔケーブルの空隙をインジウムで埋めト１０ム
のポリィミド樹脂テープで絶縁した。このケーブルを２
５仇物の直径に曲げた後ト４．２０に亨 ７０ＫＧで通
電したところ「４３０靴で常電導に転移した。

このケーブルの電流密度は実施例２における試料と同等
であり「可操性が保証された。以上詳述した如く本発明
の化合物超電導ケーブルは次の如き効果を有するため極
めて工業的利用価値大なるものである。‘１｝ 成形藤
線であるため可操性に優れている。

（２１ 極細多芯線によって構成され「芯線が楕円形で
あるため従来のテープ状導体に比し、電流異方性は皆無
となる。｛３字 成形燃線型構造は化合物超電導芯線を
著しく変形又は断線させることなく秦線充填率が向上で
きるため導体電流密度が大となる。

｛４｝ 化合物芯線が極細多芯で、ツイストされている
ため、本質的に安定化されており、交流損失も極めて少
なくなる。

｛５｝ 安定化金属および補強材が導体内に分散して内
蔵しうる構造であるため、交流損失を軽減するに適して
いる。

また、補強材が分散して配置されているため導体に局部
的応力集中が加わらない。｛６｝ 成形撚線型ケーブル
は横断面が平角状であるため〜集合ケーブルを作製する
に好適で、この場合に充填率が高くできるばかりでなく
「局部的応力集中が少〈なる。

【図面の簡単な説明】

第富図から第３図は従来の化合物超電導線またはテープ
の図ト第４図ａは本発明のケーブルの斜視図〜第４図ｂ
は本発明のケーブルの断面図、第縞図から第８図は本発
明のケーブルの素線の構造を示す断面図、第９図から第
１６図（第１２図を除く）は本発明のケーブルの変形構
造を示す断面図、第１２図は本発明のケーブルの集合ケ
ーブル斜視図。 １…金属テープ、２・・…。 超電導体層、３・・・・・・安定化層、４，５……ハン
ダ層、６…・・・芯材「 ７……化合物超電導体層、８
・・・・・・母相、９・・・…素緑、亀Ｄ……隔壁材、
１１…・・・安定化金属、１２・・・・・・成形撚線「
１３・…“補強材、１４……インジウム「 富５・…
・・電気高抵抗物質、１６・・・・・・電気絶縁物質。
多ー図 第２図 第３図 第４図 繁づ囚 髪６図 第７図 第８図 発７図 多ゆ図 多７１図 多 ′２ 斑 髪ノ３図 弊 ／４ 図 秦ハ図 多 ′５ 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 化合物超電導体の連続相を有する素線の複数本から
   る化合物超電導ケーブルにおいて、該素線は円形または
   扁平の横断面をもち、二段層状に配置されかつ所望の周
   期性をもって各素線がケーブルの長手方向に位置交換さ
   れており、さらにケーブル横断面は略四辺形をなし、し
   かもケーブル横断面における全素線の断面積の合計がケ
   ーブル横断面における素線に外接する矩形の面積の５０
   ％以上であることを特徴とする撚線型化合物超電導ケー
   ブル。 ２ 素線は、その外径の２〜２００倍のピツチでツイス
   トされ、該素線の複数本よりなるケーブルの撚りピツチ
   Ｐが該ケーブルの横幅Ｗ２〜２０倍であり、かつケーブ
   ル横断面の厚さｔと横幅との比が１−１００であり、し
   かもこの厚さｔは、 式 ｔ≦２Ｒ＿０×ε×（１＋４
   Ｗ＾２／Ｐ＾２） （ただし、Ｒ＿０は該ケーブルの許
   容曲げ半径であってケーブルの幅広面に平行な中立面の
   つくる曲率半径であり、εは化合物超電導体が損傷を受
   けない歪率の上限である）を満すことを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の撚線型化合物超電導ケーブル。 ３ 銅、金、銀及びアルミニウムのうちから選ばれた安
   定化金属を有する素線を用いることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項又は第２項記載の撚線型化合物超電導ケ
   ーブル。 ４ 全素線の内の所望本数を、安定化金属からなる素線
   及び補強物質からなる素線の一方又は両方で置き代えた
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項記載
   の撚線型化合物超電導ケーブル。 ５ ケーブルの一部又は全部を、安定化金属及び補強物
   質のいずれか一方又は両方の中に埋設したことを特徴と
   する特許請求の範囲第１項又は第２項記載の撚線型化合
   物超電導ケーブル。 ６ 二段層状に配置された素線の層間に補強物質を介在
   させたことを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２
   項記載の撚線型化合物超電導ケーブル。 ７ ケーブルの幅広面の１面又は両面に、安定化金属、
   補強物質及び電気絶縁物質のうちの１種又は２種以上を
   設けたことを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２
   項記載の撚線型化合物超電導ケーブル。 ８ 安定化金属、補強物質及び電気絶縁物質のうちの１
   種又は２種以上が、いずれも線状体として撚線構造をな
   して集合されており、かつその集合体の横断面が長方形
   をなしていることを特徴とする特許請求の範囲第７項記
   載の撚線型化合物超電導ケーブル。 ９ 素線間の空隙及び素線の露出部に軟質金属又は電気
   絶縁物質を充填又は設けたことを特徴とする特許請求の
   範囲第１項又は第２項記載の撚線型化合物超電導ケーブ
   ル。 １０ 素線の外周部が高電気抵抗物質又は電気絶縁物質
   で被覆されたことを特徴とする特許請求の範囲第１項、
   第２項又は第４項記載の撚線型化合物超電導ケーブル。 １１ 線状体の外周部が高電気抵抗物質又は電気絶縁物
   質で被覆されたことを特徴とする特許請求の範囲第３項
   記載の撚線型化合物超電導ケーブル。１２ 素線の最外
   周部に、電気絶縁を施した安定化金属の線状体、電気絶
   縁を施した補強物質の線条体及び電気絶縁物質の線状体
   のいずれか１種又は２種以上を撚合、編組または巻回に
   よって被覆したことを特徴とする特許請求の範囲第１項
   又は第２項記載の撚線型化合物超電導ケーブル。 １３ 撚線型化合物超電導ケーブルが２次素線として複
   数本所望形状に集合されていることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項、又は第２項記載の撚線型化合物超電導
   ケーブル。