JPS6229014A - 超電導導体 - Google Patents
超電導導体Info
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- JPS6229014A JPS6229014A JP60168933A JP16893385A JPS6229014A JP S6229014 A JPS6229014 A JP S6229014A JP 60168933 A JP60168933 A JP 60168933A JP 16893385 A JP16893385 A JP 16893385A JP S6229014 A JPS6229014 A JP S6229014A
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- Japan
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- superconducting
- purity aluminum
- purity
- stabilizing
- conductor
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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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- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は、超電導導体に係わり、特に大型・高磁界マグ
ネットに使用するのに好適な超電導導体に関する。
ネットに使用するのに好適な超電導導体に関する。
従来、大型・高磁界マグネット用超電導導体としては、
高精度鋼等からなる安定化部材中に超電導部材を高純度
アルミニウムと共に埋込んだものが用いられており、こ
の超電導導体は例えば第3図に示す如く構成されている
。即ち、Cu或いはCu−3n合金等の常電導金属中に
、複数本のNb−Ti或いはNb−Sn等の極細超電導
素線を埋込んで超電導線を形成し、この超電導線1本乃
至は複数本から超電導部材32を形成する。そして、こ
の超電導部材32を、高純度銅からなり平角断面の溝が
形成された安定化部材31の該溝中に埋込む。さらに、
その上を高純度銅33で被覆した高純度アルミニウム部
材34で蓋をし、これらをPb−Sn半田等の低融点金
属35で接着して一体化していた。
高精度鋼等からなる安定化部材中に超電導部材を高純度
アルミニウムと共に埋込んだものが用いられており、こ
の超電導導体は例えば第3図に示す如く構成されている
。即ち、Cu或いはCu−3n合金等の常電導金属中に
、複数本のNb−Ti或いはNb−Sn等の極細超電導
素線を埋込んで超電導線を形成し、この超電導線1本乃
至は複数本から超電導部材32を形成する。そして、こ
の超電導部材32を、高純度銅からなり平角断面の溝が
形成された安定化部材31の該溝中に埋込む。さらに、
その上を高純度銅33で被覆した高純度アルミニウム部
材34で蓋をし、これらをPb−Sn半田等の低融点金
属35で接着して一体化していた。
ところで、大型・高磁界マグネットとなると、その蓄積
エネルギーが非常に大きいものとなる。
エネルギーが非常に大きいものとなる。
このため、マグネット全体が常電導化すると、マグネッ
トが焼損したり、或いはマグネットを超電導状態に保持
するために用いられる液体ヘリウムの膨大な蒸発によ゛
る圧力上昇でマグネットを収容している極低温容器が破
壊する虞れがある。
トが焼損したり、或いはマグネットを超電導状態に保持
するために用いられる液体ヘリウムの膨大な蒸発によ゛
る圧力上昇でマグネットを収容している極低温容器が破
壊する虞れがある。
通常、このような大型・高磁界マグネットに使用する超
電導導体では、完全安定化と称して、何らかの原因で超
電導導体の一部が超電導状態が破れて常電導状態に転移
しても、そこでの発熱が液体ヘリウムによる冷却熱より
小さくなるように設計し、常電導状態に転移した部分を
拡がらせずに速やかに超電導状態に復帰させる方法を採
っている。即ち、超電導導体が液体ヘリウムによって極
低温(例えば4.2K)に冷却された超電導状態では、
通電電流は電気抵抗が零となる超電導特性を示す極細超
電導素線に流れるが、何らかの原因、例えば電磁力に伴
う超電導導体の動きによる摩擦熱等で極細超電導素線が
超電導状態がら常電導状態に転移すると、超電導素線の
電気抵抗が非常に大きくなるため、このままでは極細超
電導素線が破壊するする。そこで、通11ii流を電気
抵抗の低い材料にバイパスさせ、そこでの発熱量を液体
ヘリウムによる冷却熱量より小さくして、部分的に常電
導状態に転移した超電導素線の全体への熱の拡がりを抑
え、且つ速やかに超電導状態に冷却させる方法が採られ
ている。この通電電流をバイパスさせる役目が、前記第
3図における高純度銅で形成された安定化部材31と高
純度アルミニウム部材34である。従って、通電電流を
ババスさせる役目を担う部材には電気抵抗率が低い材料
が望ましい。また、この通電電流をバイパスする部材で
の発熱口が小さい程、一般にその超電導導体は安定性が
高いことになる。
電導導体では、完全安定化と称して、何らかの原因で超
電導導体の一部が超電導状態が破れて常電導状態に転移
しても、そこでの発熱が液体ヘリウムによる冷却熱より
小さくなるように設計し、常電導状態に転移した部分を
拡がらせずに速やかに超電導状態に復帰させる方法を採
っている。即ち、超電導導体が液体ヘリウムによって極
低温(例えば4.2K)に冷却された超電導状態では、
通電電流は電気抵抗が零となる超電導特性を示す極細超
電導素線に流れるが、何らかの原因、例えば電磁力に伴
う超電導導体の動きによる摩擦熱等で極細超電導素線が
超電導状態がら常電導状態に転移すると、超電導素線の
電気抵抗が非常に大きくなるため、このままでは極細超
電導素線が破壊するする。そこで、通11ii流を電気
抵抗の低い材料にバイパスさせ、そこでの発熱量を液体
ヘリウムによる冷却熱量より小さくして、部分的に常電
導状態に転移した超電導素線の全体への熱の拡がりを抑
え、且つ速やかに超電導状態に冷却させる方法が採られ
ている。この通電電流をバイパスさせる役目が、前記第
3図における高純度銅で形成された安定化部材31と高
純度アルミニウム部材34である。従って、通電電流を
ババスさせる役目を担う部材には電気抵抗率が低い材料
が望ましい。また、この通電電流をバイパスする部材で
の発熱口が小さい程、一般にその超電導導体は安定性が
高いことになる。
一方、極低温において電気抵抗率が最も低い材料として
は、高純度アルミニウムが知られている。
は、高純度アルミニウムが知られている。
従って、この高純度アルミニウム中に超電導部材を埋込
んだ超電導導体もあるが、このような超電導導体の場合
、強大な電磁力が超電導導体に作用する大型・高磁界マ
グネット用超電導導体としては、高純度アルミニウムの
機械的強度が低いために強度的に不向きである。このよ
うな理由から、前記第3図に示す如く、機械的強度が高
純度アルミニウムより高く、且つ極低温において高純度
アルミニウムに次いで電気抵抗率の低い常電導金属の高
純度銅と、高純度アルミニウムとを組合わせた超電導導
体が用いられていたのである。
んだ超電導導体もあるが、このような超電導導体の場合
、強大な電磁力が超電導導体に作用する大型・高磁界マ
グネット用超電導導体としては、高純度アルミニウムの
機械的強度が低いために強度的に不向きである。このよ
うな理由から、前記第3図に示す如く、機械的強度が高
純度アルミニウムより高く、且つ極低温において高純度
アルミニウムに次いで電気抵抗率の低い常電導金属の高
純度銅と、高純度アルミニウムとを組合わせた超電導導
体が用いられていたのである。
しかしながら、この種の構造にあっては次のような問題
があった。即ち、マグネット巻線時及び運転時に超電導
導体に印加される曲げ応力及び電磁力による引張り応力
によって、超電導特性(例えば臨界電流値)が劣化し易
いと云う欠点があった。特に、超電導部材を構成する極
細超電導素線として、Nbi Sn、V3 Ga等の機
械的応力に脆弱な化合物系材料を用い、例えばIOT以
上の高磁界を発生させる大型・高磁界マグネット用超電
導導体を形成した場合、上記問題は顕著に現れた。
があった。即ち、マグネット巻線時及び運転時に超電導
導体に印加される曲げ応力及び電磁力による引張り応力
によって、超電導特性(例えば臨界電流値)が劣化し易
いと云う欠点があった。特に、超電導部材を構成する極
細超電導素線として、Nbi Sn、V3 Ga等の機
械的応力に脆弱な化合物系材料を用い、例えばIOT以
上の高磁界を発生させる大型・高磁界マグネット用超電
導導体を形成した場合、上記問題は顕著に現れた。
本発明は上記事情を考慮してなされたもので、その目的
とするところは、超電導素線として機械的脆弱な材料を
用いた場合にあっても、超電導特性の劣化を防止するこ
とができ、信頼性の高い大型・高磁界用の超電導導体を
提供することにある。
とするところは、超電導素線として機械的脆弱な材料を
用いた場合にあっても、超電導特性の劣化を防止するこ
とができ、信頼性の高い大型・高磁界用の超電導導体を
提供することにある。
本発明の骨子は、通電電流をバイパスさせるための高純
度アルミニウムを超電導部材に対し、対称の位置に配設
することにある。
度アルミニウムを超電導部材に対し、対称の位置に配設
することにある。
前述した超電導特性の劣化する原因について本発明者等
が鋭意研究を重ねた結果、前記第3図に示す構造では、
機械的強度の異なる高純度アルミニウムと高純度銅が超
電導部材に対して非対称に配置されているためであるこ
とが判明した。そして、高純度銅及び高純度アルミニウ
ムを超電導部材に対し対称な位!I関係となるように配
置することにより、超電導部材に対する極度な応力集中
がなくなることも判った。
が鋭意研究を重ねた結果、前記第3図に示す構造では、
機械的強度の異なる高純度アルミニウムと高純度銅が超
電導部材に対して非対称に配置されているためであるこ
とが判明した。そして、高純度銅及び高純度アルミニウ
ムを超電導部材に対し対称な位!I関係となるように配
置することにより、超電導部材に対する極度な応力集中
がなくなることも判った。
即ち本発明は、高純度銅で形成された安定化部材の中に
超電導線からなる超電導部材と高純度アルミニウム部材
とが埋設され、且つこれらが低融点金属で接着され一体
化された超電導導体において、前記超電導部材を前記安
定化部材の中心部に配置し、且つ前記高純度アルミニウ
ム部材を上記超電導部材の中心軸上で対称の位置に配置
するようにしたものである。
超電導線からなる超電導部材と高純度アルミニウム部材
とが埋設され、且つこれらが低融点金属で接着され一体
化された超電導導体において、前記超電導部材を前記安
定化部材の中心部に配置し、且つ前記高純度アルミニウ
ム部材を上記超電導部材の中心軸上で対称の位置に配置
するようにしたものである。
本発明によれば、超電導部材に対する極度な応力集中を
なくすことができる。このため、超電導素線としてNb
aSnやVsGa等の脆弱な材料を用いたとしても、超
電導特性の劣化を未然に防止することができる。従って
、材料選択の自由度及び信頼性の高い大形・高磁界用の
超電導導体を実現することができる。
なくすことができる。このため、超電導素線としてNb
aSnやVsGa等の脆弱な材料を用いたとしても、超
電導特性の劣化を未然に防止することができる。従って
、材料選択の自由度及び信頼性の高い大形・高磁界用の
超電導導体を実現することができる。
以下、本発明の詳細を図示の実施例によって説明する。
第1図は本発明の一実施例に係わる超電導導体の概略構
造を示す断面図である。図中11゜11′は高純度銅か
らなる安定化部材であり、これらの安定化部材11.1
1’ は対向配置されている。安定化部材11.11’
の各対向面には、平角断面の溝及び半円断面の2つの溝
が設けられている。平角断面の溝には超電導部材12が
埋込まれ、半円断面の溝には高純度銅13(138゜1
3b)で被覆された高純度アルミニウム部材14 (1
4a、14b)がそれぞれ埋込まれている。
造を示す断面図である。図中11゜11′は高純度銅か
らなる安定化部材であり、これらの安定化部材11.1
1’ は対向配置されている。安定化部材11.11’
の各対向面には、平角断面の溝及び半円断面の2つの溝
が設けられている。平角断面の溝には超電導部材12が
埋込まれ、半円断面の溝には高純度銅13(138゜1
3b)で被覆された高純度アルミニウム部材14 (1
4a、14b)がそれぞれ埋込まれている。
そして、これらは低融点金属15により接着されて一体
化されるものとなっている。
化されるものとなっている。
また、上記構造の超電導導体は次のようにして製造され
る。
る。
まず、高純度銅の平角材の一面の中心に平角断面の溝を
形成し、その両側に半円断面の溝をそれぞれ形成した安
定化部材11.11’ を作製する。
形成し、その両側に半円断面の溝をそれぞれ形成した安
定化部材11.11’ を作製する。
次いで、これらの安定化部材11.11’ の溝が形成
された表面に低融点金属15としてのpb−3n合金半
田を薄くメッキする。一方、安定化部材11.11’の
満面を合わせることによって形成される平角断面及び円
断面の空穴よりも僅かに寸法の小さい平角断面を有する
超電導部材12及び円断面を有する高純度銅13で被覆
された高純度アルミニウム部材14を製作し、同様にこ
れらの表面にも低融点金属15としてのpb−sn合金
半田を薄くメッキする。
された表面に低融点金属15としてのpb−3n合金半
田を薄くメッキする。一方、安定化部材11.11’の
満面を合わせることによって形成される平角断面及び円
断面の空穴よりも僅かに寸法の小さい平角断面を有する
超電導部材12及び円断面を有する高純度銅13で被覆
された高純度アルミニウム部材14を製作し、同様にこ
れらの表面にも低融点金属15としてのpb−sn合金
半田を薄くメッキする。
次いで、半田メッキされた一方の安定化部材11の多溝
に半田メッキした追電導部材12及び高純度銅13で被
覆された高純度アルミニウム部材14をそれぞれ埋込み
、その上に他方の安定化部材11′を覆せる。その後、
これらを加熱して低融点金属15の半田を溶融させて接
着することにより、安定化部材11.11’ 、超電導
部材12及び高純度アルミニウム部材14を一体構造と
する。
に半田メッキした追電導部材12及び高純度銅13で被
覆された高純度アルミニウム部材14をそれぞれ埋込み
、その上に他方の安定化部材11′を覆せる。その後、
これらを加熱して低融点金属15の半田を溶融させて接
着することにより、安定化部材11.11’ 、超電導
部材12及び高純度アルミニウム部材14を一体構造と
する。
かくして製作された超電導導体にあっては、超電導部材
12に対して高純度アルミニウム部材14が対称な位置
に配置されているので、超電導部材12に対する極度な
応力集中をなくすことができる。このため、超電導部材
12を形成する超電導1(例えば極細超電導素線)とし
て、Nb3SnやVaGa等の脆弱な材料を用いたとし
ても、超電導特性の劣化を未然に防止することができ、
材料選択の自由度及び信頼性の向上をはかり得る。
12に対して高純度アルミニウム部材14が対称な位置
に配置されているので、超電導部材12に対する極度な
応力集中をなくすことができる。このため、超電導部材
12を形成する超電導1(例えば極細超電導素線)とし
て、Nb3SnやVaGa等の脆弱な材料を用いたとし
ても、超電導特性の劣化を未然に防止することができ、
材料選択の自由度及び信頼性の向上をはかり得る。
なお、本実薄側において超電導部材12を形成する超電
導線として、Nb3Sn極細超電導素線を用いたところ
、超電導導体に0.5[%]の曲げ歪みを印加しても臨
界電流値に低下は見られず、また15[Kg/IrIJ
R2]の引張り応力を印加しても同様であった。また、
2Tの磁場において270OAまで安定に通電できるこ
とが実験によって確認された。これに対して、導体の断
面寸法及び高純度アルミニウムの占積率を同一とした従
来の超電導導体にあっては、安定に通電できる電流値は
略同じ値でも、曲げ歪み及び引張り応力に対する臨界電
流値は、実施例超電導導体に比べ約30〜40[%コ低
い値を示し、本発明における超電導導体の優位性が確認
されている。
導線として、Nb3Sn極細超電導素線を用いたところ
、超電導導体に0.5[%]の曲げ歪みを印加しても臨
界電流値に低下は見られず、また15[Kg/IrIJ
R2]の引張り応力を印加しても同様であった。また、
2Tの磁場において270OAまで安定に通電できるこ
とが実験によって確認された。これに対して、導体の断
面寸法及び高純度アルミニウムの占積率を同一とした従
来の超電導導体にあっては、安定に通電できる電流値は
略同じ値でも、曲げ歪み及び引張り応力に対する臨界電
流値は、実施例超電導導体に比べ約30〜40[%コ低
い値を示し、本発明における超電導導体の優位性が確認
されている。
第2図は本発明の他の実施例の概略構造を示す断面図で
ある。なお、第1図と同一部分には同一符号を付して、
その詳しい説明は省略する。
ある。なお、第1図と同一部分には同一符号を付して、
その詳しい説明は省略する。
この実施例が先に説明した実施例と異なる点は、前記円
断面の高純度アルミニウム部材14a、14bに加え、
平角断面の高純度アルミニウム部材14c、14dを付
加したものである。即ち、安定化部材11.11’の対
向面と反対側の面には、平角断面の溝がそれぞれ設けら
れている。これらの溝に、高111度銅13c、13d
で被覆された高純度アルミニウム部材14c、14dが
それぞれ埋込まれている。そして、これらの高純度アル
ミニウム部材14c、14dも、先の実施例と同様に低
融産金ji15により安定化部材11.11’と一体化
されるものとなっている。
断面の高純度アルミニウム部材14a、14bに加え、
平角断面の高純度アルミニウム部材14c、14dを付
加したものである。即ち、安定化部材11.11’の対
向面と反対側の面には、平角断面の溝がそれぞれ設けら
れている。これらの溝に、高111度銅13c、13d
で被覆された高純度アルミニウム部材14c、14dが
それぞれ埋込まれている。そして、これらの高純度アル
ミニウム部材14c、14dも、先の実施例と同様に低
融産金ji15により安定化部材11.11’と一体化
されるものとなっている。
このような構造であっても、超電導部材12に対する高
純度アルミニウム部材14(14a、〜。
純度アルミニウム部材14(14a、〜。
14d)の配置位置は対称な関係となり、超電導部材1
2に極度な応力集中が生じるのを防止することができる
。従って、先の実施例と同様の効果が得られる。
2に極度な応力集中が生じるのを防止することができる
。従って、先の実施例と同様の効果が得られる。
なお、本発明は上述した各実施例に限定されるものでは
ない。例えば、前記超電導部材を形成する超電導線は1
本に限らず複数本であってもよい。
ない。例えば、前記超電導部材を形成する超電導線は1
本に限らず複数本であってもよい。
ざらに、超電導線としては、Nb−Sn。
Nbi Sn、V3 Qa等の超電導素線が常電導金属
中に埋設されたものが望ましいが、それ以外のものを用
いることも可能である。また、前記高純度銅としては、
その材質が半硬質或いは硬質であっても回答差支えない
。さらに、高純度銅からなる安定化部材の表面は、ショ
ットプラス、切削等により凹凸のある粗面であってもよ
い。また、前記高純度アルミニウム部材の形状は円断面
、角断面に同等限定されるものではなく、仕様に応じて
適宜変更可能である。さらに、前記低融点金属は、Pb
−Sn合金半田に限定されないのは勿論のことである。
中に埋設されたものが望ましいが、それ以外のものを用
いることも可能である。また、前記高純度銅としては、
その材質が半硬質或いは硬質であっても回答差支えない
。さらに、高純度銅からなる安定化部材の表面は、ショ
ットプラス、切削等により凹凸のある粗面であってもよ
い。また、前記高純度アルミニウム部材の形状は円断面
、角断面に同等限定されるものではなく、仕様に応じて
適宜変更可能である。さらに、前記低融点金属は、Pb
−Sn合金半田に限定されないのは勿論のことである。
また、実施例では安定化部材に形成した超電導部材及び
高純度アルミニウム部材を埋める溝を対称としたが、こ
れに制約されるものではなく、要は超電導部材が安定化
部材の中心部に配置され、その中心軸上で超電導部材に
対して両側に高純度アルミニウム部材が配置されるもの
であればよい。
高純度アルミニウム部材を埋める溝を対称としたが、こ
れに制約されるものではなく、要は超電導部材が安定化
部材の中心部に配置され、その中心軸上で超電導部材に
対して両側に高純度アルミニウム部材が配置されるもの
であればよい。
その池、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形し
て実施することができる。
て実施することができる。
第1図は本発明の一実施例に係わる超電導導体の概略構
造を示す断面図、第2図は他の実施例の概略構造を示す
断面図、第3図は従来の超電導導体の概略構造を示す断
面図である。 11.11’・・・安定化部材、12・・・超電導部材
、13 (13a、 〜、13d)・・・高純度銅被l
i1[11,14(14a、〜、14d)・・・高純度
アルミニウム部材、15・・・低融点金属。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第1 図 第2図
造を示す断面図、第2図は他の実施例の概略構造を示す
断面図、第3図は従来の超電導導体の概略構造を示す断
面図である。 11.11’・・・安定化部材、12・・・超電導部材
、13 (13a、 〜、13d)・・・高純度銅被l
i1[11,14(14a、〜、14d)・・・高純度
アルミニウム部材、15・・・低融点金属。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第1 図 第2図
Claims (4)
- (1)高純度銅で形成された安定化部材の中に超電導線
からなる超電導部材と高純度アルミニウム部材とが埋設
され、且つこれらが低融点金属で接着され一体化された
超電導導体において、前記超電導部材を前記安定化部材
の中心部に配置し、且つ前記高純度アルミニウム部材を
上記超電導部材の中心軸上で対称の位置に配置してなる
ことを特徴とする超電導導体。 - (2)前記高純度アルミニウムは、高純度銅で被覆され
たものであることを特徴とする特許請求の範囲第1項記
載の超電導導体。 - (3)前記超電導線として、Nb−Ti或いはNb_3
−Snを用いたことを特徴とする特許請求の範囲第1項
記載の超電導導体。 - (4)前記低融点金属として、Pb−Sn半田を用いた
ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の超電導導
体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60168933A JPH0648604B2 (ja) | 1985-07-31 | 1985-07-31 | 超電導導体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60168933A JPH0648604B2 (ja) | 1985-07-31 | 1985-07-31 | 超電導導体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6229014A true JPS6229014A (ja) | 1987-02-07 |
| JPH0648604B2 JPH0648604B2 (ja) | 1994-06-22 |
Family
ID=15877235
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60168933A Expired - Fee Related JPH0648604B2 (ja) | 1985-07-31 | 1985-07-31 | 超電導導体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0648604B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03150806A (ja) * | 1989-11-08 | 1991-06-27 | Toshiba Corp | 超電導々体 |
| JP2023041520A (ja) * | 2021-09-13 | 2023-03-24 | 株式会社日立製作所 | MgB2超伝導線材およびその製造方法 |
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1985
- 1985-07-31 JP JP60168933A patent/JPH0648604B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0648604B2 (ja) | 1994-06-22 |
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