JP2001283653A - アルミニウム複合超電導線 - Google Patents
アルミニウム複合超電導線Info
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- 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】
【課題】変動磁界中で使用されたときに超電導素線間の
結合電流損失を抑制することができ、更に、優れた電気
的および熱的安定性と機械的強度を有するアルミニウム
複合超電導線を提供する。 【解決手段】超電導素線１の集合体４をアルミニウムマ
トリックス８によって被覆したアルミニウム複合超電導
線において、アルミニウムマトリックス８を高純度アル
ミニウムの上層６とアルミニウム合金の下層７の複合物
によって構成する。
結合電流損失を抑制することができ、更に、優れた電気
的および熱的安定性と機械的強度を有するアルミニウム
複合超電導線を提供する。 【解決手段】超電導素線１の集合体４をアルミニウムマ
トリックス８によって被覆したアルミニウム複合超電導
線において、アルミニウムマトリックス８を高純度アル
ミニウムの上層６とアルミニウム合金の下層７の複合物
によって構成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、アルミニウム複合
超電導線に関し、特に、変動磁界中での超電導素線の結
合損失を抑制することができ、更に、電気的及び熱的安
定性と機械的強度において優れた特性を有するアルミニ
ウム複合超電導線に関するものである。
超電導線に関し、特に、変動磁界中での超電導素線の結
合損失を抑制することができ、更に、電気的及び熱的安
定性と機械的強度において優れた特性を有するアルミニ
ウム複合超電導線に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図４は、アルミニウムを複合した一般に
知られている超電導線の構成を示したものである。図に
おいて、１は銅材３中にＮｂ−Ｔｉ等の超電導フィラメ
ント２を組み込んだ超電導素線、８は複数の超電導素線
１を撚り合わせた集合体４上に形成したアルミニウムマ
トリックスを示す。
知られている超電導線の構成を示したものである。図に
おいて、１は銅材３中にＮｂ−Ｔｉ等の超電導フィラメ
ント２を組み込んだ超電導素線、８は複数の超電導素線
１を撚り合わせた集合体４上に形成したアルミニウムマ
トリックスを示す。
【０００３】この構成の超電導線は、アルミニウムマト
リックス８が極低温において低い電気抵抗を有するた
め、断面積を小さく構成でき、電気的安定性の向上を図
れる利点を有しており、更に、マトリックス８を押し出
しで被覆することが容易であるため、製造面でも有利な
特質を有している。
リックス８が極低温において低い電気抵抗を有するた
め、断面積を小さく構成でき、電気的安定性の向上を図
れる利点を有しており、更に、マトリックス８を押し出
しで被覆することが容易であるため、製造面でも有利な
特質を有している。
【０００４】しかし、この構成の超電導線によると、マ
トリックス８に要求される電気的及び熱的安定性と機械
的強度を同時に満足させることが難しい。即ち、マトリ
ックス８の構成材としては、高純度アルミニウムとアル
ミニウム合金の使用が考えられるが、前者を使用する場
合、電気的及び熱的安定性に優れた超電導線が得られる
反面、機械的強度が充分でなく、一方、後者を使用する
場合には、逆の結果となる問題がある。
トリックス８に要求される電気的及び熱的安定性と機械
的強度を同時に満足させることが難しい。即ち、マトリ
ックス８の構成材としては、高純度アルミニウムとアル
ミニウム合金の使用が考えられるが、前者を使用する場
合、電気的及び熱的安定性に優れた超電導線が得られる
反面、機械的強度が充分でなく、一方、後者を使用する
場合には、逆の結果となる問題がある。
【０００５】図５は、この問題を解決するために提案さ
れたアルミニウム複合超電導線の構成を示す（特開平３
−２４５４１５号公報）。超電導素線１を補強材１０の
周囲に撚り合わせると共に、マトリックス８を高純度ア
ルミニウムより構成したもので、補強材１０による優れ
た機械的強度と高純度アルミニウムによる優れた電気的
及び熱的安定性を備えている。
れたアルミニウム複合超電導線の構成を示す（特開平３
−２４５４１５号公報）。超電導素線１を補強材１０の
周囲に撚り合わせると共に、マトリックス８を高純度ア
ルミニウムより構成したもので、補強材１０による優れ
た機械的強度と高純度アルミニウムによる優れた電気的
及び熱的安定性を備えている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、以上の構成の
従来のアルミニウム複合超電導線によると、使用可能な
のは直流磁界中に限られ、これを変動磁界中において使
用した場合には、超電導素線１の間を結合電流Ａが流れ
ることを原因とした交流損失が発生し、このため、超電
導線を使用したマグネットの不安定性、あるいは液体ヘ
リウム等の冷媒の蒸発損失等を招く問題がある。この問
題は、図４の超電導線においても同様である。
従来のアルミニウム複合超電導線によると、使用可能な
のは直流磁界中に限られ、これを変動磁界中において使
用した場合には、超電導素線１の間を結合電流Ａが流れ
ることを原因とした交流損失が発生し、このため、超電
導線を使用したマグネットの不安定性、あるいは液体ヘ
リウム等の冷媒の蒸発損失等を招く問題がある。この問
題は、図４の超電導線においても同様である。
【０００７】超電導線の交流損失には、安定化材中に誘
導された渦電流損失、超電導フィラメント中のヒステリ
シス損失、超電導フィラメント間の結合損失及び超電導
素線間の結合損失があり、これらのうち１番目の渦電流
損失は、安定化材で分割することによって解決可能であ
る。
導された渦電流損失、超電導フィラメント中のヒステリ
シス損失、超電導フィラメント間の結合損失及び超電導
素線間の結合損失があり、これらのうち１番目の渦電流
損失は、安定化材で分割することによって解決可能であ
る。
【０００８】また、２番目のヒステリシス損失に関して
は、超電導フィラメントを極細化することによって解決
可能であり、更に、３番目の結合損失にしても、超電導
フィラメント間に高抵抗材を配することで解決可能であ
る。しかし、結合電流Ａに基づく４番目の損失に関して
は、何らかの方法で超電導素線間の電気的結合を断つこ
とによって対策が可能であるけれども、そのための有効
な手段が出現していない。
は、超電導フィラメントを極細化することによって解決
可能であり、更に、３番目の結合損失にしても、超電導
フィラメント間に高抵抗材を配することで解決可能であ
る。しかし、結合電流Ａに基づく４番目の損失に関して
は、何らかの方法で超電導素線間の電気的結合を断つこ
とによって対策が可能であるけれども、そのための有効
な手段が出現していない。
【０００９】従って、本発明の目的は、変動磁界中で使
用されたときに超電導素線間の結合電流損失を効果的に
抑制することができ、更に、電気的及び熱的安定性と機
械的強度においても優れた性能を有するアルミニウム複
合超電導線を提供することにある。
用されたときに超電導素線間の結合電流損失を効果的に
抑制することができ、更に、電気的及び熱的安定性と機
械的強度においても優れた性能を有するアルミニウム複
合超電導線を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するために、内部に超電導フィラメントを有した超
電導素線の集合体と、前記集合体を被覆するアルミニウ
ムマトリックスを備え、前記アルミニウムマトリックス
は、高純度アルミニウムとアルミニウム合金の複合物よ
り構成されることを特徴とするアルミニウム複合超電導
線を提供するものである。
達成するために、内部に超電導フィラメントを有した超
電導素線の集合体と、前記集合体を被覆するアルミニウ
ムマトリックスを備え、前記アルミニウムマトリックス
は、高純度アルミニウムとアルミニウム合金の複合物よ
り構成されることを特徴とするアルミニウム複合超電導
線を提供するものである。
【００１１】上記のアルミニウム合金としては、Ｃｕ、
Ｍｇ、Ｚｎ、Ｎｉ、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ａｇ、Ｍｎのう
ちの１種以上の元素を含むことによって電気抵抗あるい
は機械的強度を大にしたアルミニウムを使用することが
好ましい。超電導フィラメントは、多くの場合、Ｎｂ−
Ｔｉ合金、Ｎｂ3 Ｓｎ、Ｎｂ3 Ａｌあるいは酸化物超電
導材より構成される。
Ｍｇ、Ｚｎ、Ｎｉ、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ａｇ、Ｍｎのう
ちの１種以上の元素を含むことによって電気抵抗あるい
は機械的強度を大にしたアルミニウムを使用することが
好ましい。超電導フィラメントは、多くの場合、Ｎｂ−
Ｔｉ合金、Ｎｂ3 Ｓｎ、Ｎｂ3 Ａｌあるいは酸化物超電
導材より構成される。
【００１２】高純度アルミニウムとアルミニウム合金の
複合物によりマトリックスを超電導素線の集合体に一体
化させる手段としては、前記集合体を高純度アルミニウ
ムとアルミニウム合金の上層と下層で挟持するか、前記
集合体を被覆するアルミニウム合金の被覆の周方向の一
部を高純度アルミニウムで置換するか、前記集合体を被
覆するアルミニウム合金被覆の内側の複数箇所を高純度
アルミニウムで形成する等の構成とすることが好まし
い。
複合物によりマトリックスを超電導素線の集合体に一体
化させる手段としては、前記集合体を高純度アルミニウ
ムとアルミニウム合金の上層と下層で挟持するか、前記
集合体を被覆するアルミニウム合金の被覆の周方向の一
部を高純度アルミニウムで置換するか、前記集合体を被
覆するアルミニウム合金被覆の内側の複数箇所を高純度
アルミニウムで形成する等の構成とすることが好まし
い。
【００１３】このような構成を採用するとき、超電導素
線間に流れる結合電流は、アルミニウム合金によって遮
られることになり、この結果、超電導素線間の結合損失
は抑制され、更に、構成される超電導線に対して、高純
度アルミニウムによる優れた電気的及び熱的安定性と、
アルミニウム合金による優れた機械的強度を与えること
ができる。
線間に流れる結合電流は、アルミニウム合金によって遮
られることになり、この結果、超電導素線間の結合損失
は抑制され、更に、構成される超電導線に対して、高純
度アルミニウムによる優れた電気的及び熱的安定性と、
アルミニウム合金による優れた機械的強度を与えること
ができる。
【００１４】高純度アルミニウムとアルミニウム合金
は、押し出しによって形成することが効率上好ましい。
特に、アルミニウムマトリックスはこれを連続的に押し
出すことが低コストの超電導線を得る上での好ましい態
様となる。
は、押し出しによって形成することが効率上好ましい。
特に、アルミニウムマトリックスはこれを連続的に押し
出すことが低コストの超電導線を得る上での好ましい態
様となる。
【００１５】Ｃｕ−Ｎｉ合金等の高抵抗の材料より構成
される補強材を囲むようにして超電導素線の集合体を形
成するときには、超電導線の強度が更に向上すると共
に、超電導素線間の導通が補強材によって断たれること
になるので、結合損失低減上好ましい構成となる。
される補強材を囲むようにして超電導素線の集合体を形
成するときには、超電導線の強度が更に向上すると共
に、超電導素線間の導通が補強材によって断たれること
になるので、結合損失低減上好ましい構成となる。
【００１６】
【発明の実施の形態】次に、本発明によるアルミニウム
複合超電導線の実施の形態を説明する。
複合超電導線の実施の形態を説明する。
【００１７】図１において、１はＮｂ−Ｔｉ合金等の超
電導フィラメント２を銅材３の中に埋め込んだ構成の超
電導素線を示し、４はその集合体を示す。
電導フィラメント２を銅材３の中に埋め込んだ構成の超
電導素線を示し、４はその集合体を示す。
【００１８】集合体４を構成する超電導素線１、１・・
はＣｕ−Ｎｉ合金の補強材５の周囲に撚り合わされてい
る。６は集合体４の上部を覆う高純度アルミニウムの上
層、７は集合体４の下部を覆うアルミニウム合金の下層
を示す。集合体４を挟持することによってアルミニウム
マトリックス８を構成するこれらの上層６と下層７は、
押し出しにより形成されており、更に、下層７は、上層
６よりも高い電気抵抗及び機械的強度を有している。
はＣｕ−Ｎｉ合金の補強材５の周囲に撚り合わされてい
る。６は集合体４の上部を覆う高純度アルミニウムの上
層、７は集合体４の下部を覆うアルミニウム合金の下層
を示す。集合体４を挟持することによってアルミニウム
マトリックス８を構成するこれらの上層６と下層７は、
押し出しにより形成されており、更に、下層７は、上層
６よりも高い電気抵抗及び機械的強度を有している。
【００１９】図２は、本発明の他の実施形態を示し、マ
トリックス８を構成する高純度アルミニウム６ａは集合
体４の上側だけにし、他は高純度アルミニウム６ａより
高い電気抵抗及び機械的強度を有するアルミニウム合金
７ａで構成している点で図１の超電導線とは異なる。
トリックス８を構成する高純度アルミニウム６ａは集合
体４の上側だけにし、他は高純度アルミニウム６ａより
高い電気抵抗及び機械的強度を有するアルミニウム合金
７ａで構成している点で図１の超電導線とは異なる。
【００２０】また、図３は本発明の他の実施形態を示
し、集合体４に隣接するマトリックス８の内側の複数箇
所を高純度アルミニウム６ｂで形成し、残りの部分をア
ルミニウム合金７ｂで形成している点で図１、図２の超
電導線と異なっている。
し、集合体４に隣接するマトリックス８の内側の複数箇
所を高純度アルミニウム６ｂで形成し、残りの部分をア
ルミニウム合金７ｂで形成している点で図１、図２の超
電導線と異なっている。
【００２１】以上のように構成されるアルミニウム複合
超電導線によれば、図５に示すような結合電流Ａは、電
気抵抗の高いアルミニウム合金７，７ａ，７ｂによって
遮られことになり、従って、結合電流Ａに基づく損失は
抑制され、マグネットの不安定性及び冷媒の蒸発損失等
の問題を効果的に解決することができる。
超電導線によれば、図５に示すような結合電流Ａは、電
気抵抗の高いアルミニウム合金７，７ａ，７ｂによって
遮られことになり、従って、結合電流Ａに基づく損失は
抑制され、マグネットの不安定性及び冷媒の蒸発損失等
の問題を効果的に解決することができる。
【００２２】また、アルミニウムマトリックス８を高純
度アルミニウムとアルミニウム合金の複合物により構成
しているので、高純度アルミニウムによる優れた電気的
及び熱安定性と、アルミニウム合金による優れた機械的
強度を同時にえることができ、実用性に富む超電導線を
構成することができる。なお、Ｃｕ−Ｎｉ合金の補強材
５は、その両面に位置する超電導素線１間を電気的に隔
てるので、結合電流防止上好ましい存在となる。
度アルミニウムとアルミニウム合金の複合物により構成
しているので、高純度アルミニウムによる優れた電気的
及び熱安定性と、アルミニウム合金による優れた機械的
強度を同時にえることができ、実用性に富む超電導線を
構成することができる。なお、Ｃｕ−Ｎｉ合金の補強材
５は、その両面に位置する超電導素線１間を電気的に隔
てるので、結合電流防止上好ましい存在となる。
【００２３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によるアル
ミニウム複合超電導線によれば、超電導素線の集合体を
被覆するアルミニウムマトリックスを高純度アルミニウ
ムとアルミニウム合金の複合物によって構成しているた
め、変動磁界中で使用されたとき、結合電流に基づく損
失を効果的に抑制することができると共に、高純度アル
ミニウムによる優れた電気的及び熱的安定性と、アルミ
ニウム合金による優れた機械的強度を同時に確保するこ
とができる。
ミニウム複合超電導線によれば、超電導素線の集合体を
被覆するアルミニウムマトリックスを高純度アルミニウ
ムとアルミニウム合金の複合物によって構成しているた
め、変動磁界中で使用されたとき、結合電流に基づく損
失を効果的に抑制することができると共に、高純度アル
ミニウムによる優れた電気的及び熱的安定性と、アルミ
ニウム合金による優れた機械的強度を同時に確保するこ
とができる。
【図１】本発明によるアルミニウム複合超電導線の実施
の形態を示す説明図。
の形態を示す説明図。
【図２】本発明によるアルミニウム複合超電導線の他の
実施形態を示す説明図。
実施形態を示す説明図。
【図３】本発明によるアルミニウム複合超電導線の他の
実施形態を示す説明図。
実施形態を示す説明図。
【図４】従来のアルミニウム複合超電導線の例を示す説
明図。
明図。
【図５】従来のアルミニウム複合超電導線の例を示す説
明図。
明図。
１ 超電導素線 ２ 超電導フィラメント ３ 銅材 ４ 集合体 ５ 補強材 ６、６ａ、６ｂ 高純度アルミニウム ７、７ａ、７ｂ アルミニウム合金 ８ アルミニウムマトリックス Ａ 結合電流
Claims (8)
- 【請求項１】内部に超電導フィラメントを有した複数の
超電導素線の集合体と、前記集合体を被覆するアルミニ
ウムマトリックスを備え、前記アルミニウムマトリック
スは、高純度アルミニウムとアルミニウム合金の複合物
より構成されることを特徴とするアルミニウム複合超電
導線。 - 【請求項２】前記アルミニウム合金は、Ｃｕ、Ｍｇ、Ｚ
ｎ、Ｎｉ、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ａｇ、Ｍｎの１種以上の
元素を含むことにより電気抵抗あるいは機械的強度を大
にしたことを特徴とするアルミニウム複合超電導線。 - 【請求項３】前記超電導フィラメントは、ＮｂＴｉ、Ｎ
ｂ3 Ｓｎ、Ｎｂ3 Ａｌあるいは酸化物系超電導材のいず
れかによって構成されることを特徴とする請求項１記載
のアルミニウム複合超電導線。 - 【請求項４】前記集合体は、Ｃｕ−Ｎｉ合金等の補強材
を囲んで形成されることを特徴とするアルミニウム複合
超電導線。 - 【請求項５】前記高純度アルミニウムと前記アルミニウ
ム合金の複合物は、押し出しにより形成されていること
を特徴とするアルミニウム複合超電導線。 - 【請求項６】前記高純度アルミニウムと前記アルミニウ
ム合金は、上層と下層によって前記集合体を挟持するこ
とを特徴とする請求項１又は請求項４記載のアルミニウ
ム複合超電導線。 - 【請求項７】前記高純度アルミニウムと前記アルミニウ
ム合金は、前記集合体を被覆するアルミニウム合金の内
側の複数箇所が高純度アルミニウムで分割された構成で
ある請求項１または請求項４記載のアルミニウム複合超
電導線。 - 【請求項８】前記高純度アルミニウムとアルミニウム合
金の複合物は、前記集合体を被覆するアルミニウム合金
の被覆の一部が高純度アルミニウムで置換され、前記集
合体の周方向で分断されている構成である請求項１また
は請求項４記載のアルミニウム複合超電導線。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000046753A JP2001283653A (ja) | 2000-01-25 | 2000-02-18 | アルミニウム複合超電導線 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000016237 | 2000-01-25 | ||
| JP2000-16237 | 2000-01-25 | ||
| JP2000046753A JP2001283653A (ja) | 2000-01-25 | 2000-02-18 | アルミニウム複合超電導線 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001283653A true JP2001283653A (ja) | 2001-10-12 |
Family
ID=26584132
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000046753A Pending JP2001283653A (ja) | 2000-01-25 | 2000-02-18 | アルミニウム複合超電導線 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001283653A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007081005A1 (ja) * | 2006-01-16 | 2007-07-19 | Inter-University Research Institute Corporation National Institutes Of Natural Sciences | 複合超電導体 |
| JP2007214121A (ja) * | 2006-01-16 | 2007-08-23 | National Institutes Of Natural Sciences | 複合超電導体 |
-
2000
- 2000-02-18 JP JP2000046753A patent/JP2001283653A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007081005A1 (ja) * | 2006-01-16 | 2007-07-19 | Inter-University Research Institute Corporation National Institutes Of Natural Sciences | 複合超電導体 |
| JP2007214121A (ja) * | 2006-01-16 | 2007-08-23 | National Institutes Of Natural Sciences | 複合超電導体 |
| US9105795B2 (en) | 2006-01-16 | 2015-08-11 | Inter-University Research Institute Corporation National Institutes Of Natural Sciences | Composite superconductor |
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