JP2010262933A - Superconducting cable and magnet using the same - Google Patents

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高太郎 浜島
Michitaka Ono
通隆 小野
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a superconducting cable for a large current, having sufficient cable performance with high stability and little loss, and to provide a magnet that uses the cable. <P>SOLUTION: The superconducting cable includes a core 1 in the center; and superconducting element wires 2, 3, 4, 5, 6 disposed at the periphery of the core 1 as three or more coaxial layers. In each layer, the superconducting element wires are twisted together. The superconducting element wires are twisted at shorter pitches than or equal to those of the innermost layer in all the layers except for the innermost layer. Superconducting element wires coated with a conductive material and normal superconducting element wires are arranged alternately, in each layer of the superconducting element wires. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、超電導機器に使用される超電導ケーブルおよび同ケーブルを用いた超電導マグネットに関するものである。   The present invention relates to a superconducting cable used for superconducting equipment and a superconducting magnet using the cable.

超電導ケーブルは電源と超電導コイルとを接続する導体や、電力輸送用導体、そしてこれを巻き線とした超電導コイルとして用いられる。また、これらの超電導ケーブルを用いる超電導コイルは、超電導磁気エネルギ貯蔵(SMES:Superconducting Magnetic Energy Storage)、核融合装置用超電導コイルなどに広く用いられる。超電導ケーブルは、大電流供給用として用いることを目的とするため、超電導素線を多数組み合わせた形で構成される。   A superconducting cable is used as a conductor for connecting a power source and a superconducting coil, a power transporting conductor, and a superconducting coil using this as a winding. Superconducting coils using these superconducting cables are widely used for superconducting magnetic energy storage (SMES), superconducting coils for fusion devices, and the like. Since the superconducting cable is intended to be used for supplying a large current, the superconducting cable is configured by combining a number of superconducting wires.

多数の超電導素線を組み合わせた超電導ケーブルでは、各超電導素線のインダクタンスを等しくすることが難しく、超電導素線を撚り合せたり、捻ったり、編んだりすることでそのインダクタンスの違いを軽減する努力が払われてきた。   In superconducting cables that combine a number of superconducting wires, it is difficult to equalize the inductance of each superconducting wire, and efforts to reduce the difference in inductance by twisting, twisting, and braiding superconducting wires are difficult. Have been paid.

また、直流導体として用いるか、交流導体として用いるかによって、あるいは低温超電導を用いるか、高温超電導を用いるかによって、大きくその設計が異なる。   Also, the design differs greatly depending on whether it is used as a direct current conductor or an alternating current conductor, low temperature superconductivity or high temperature superconductivity.

しかし、交流導体、パルス導体、直流導体のいずれの導体であっても、電流を通すときに発生する誘導電圧が、線路に含まれる直流抵抗(接続抵抗)、高温超電導導体にあっては磁束流抵抗によって生じる電圧に比べ、十分小さくない場合には、超電導素線間の僅かなインダクタンスの違いによって電流偏流が生じ、導体の臨界電流(あるいは定格電流)以下の電流しか通すことができない事態が生じる。また、高温超電導素線を用いた導体の場合では、磁束流抵抗の増加とともにこの偏流は解消されるが、多くの損失が発生し、超電導導体のメリットが十分発揮されない場合がある。   However, regardless of whether the conductor is an AC conductor, a pulse conductor, or a DC conductor, the induced voltage generated when a current is passed is a DC current (connection resistance) included in the line, and a high-temperature superconducting conductor has a magnetic flux current. If it is not sufficiently small compared to the voltage generated by the resistance, current drift occurs due to a slight difference in inductance between the superconducting wires, and it is possible to pass only a current less than the critical current (or rated current) of the conductor. . Further, in the case of a conductor using a high-temperature superconducting element wire, this drift is eliminated as the magnetic flux flow resistance is increased, but a lot of loss occurs, and the merit of the superconducting conductor may not be fully exhibited.

さらに、コイルなどに超電導体が用いられる場合には、変動磁界によって生じる超電導素線間の結合損失を低減するため、素線表面にホルマール等の絶縁体あるいはCuNi、Cr等の高抵抗体を配し、素線間の電気抵抗を大きくしているが、この対策は、損失を減少するためには有効であるが、導体の安定性を確保するうえでは逆効果となっている。   Furthermore, when a superconductor is used for a coil or the like, an insulator such as formal or a high resistance material such as CuNi or Cr is arranged on the surface of the element wire in order to reduce coupling loss between superconducting wires caused by a varying magnetic field. Although the electrical resistance between the strands is increased, this measure is effective to reduce the loss, but has an adverse effect on ensuring the stability of the conductor.

特開平11−25785号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-25785 特開平10−312718号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-312718 特開平9−45150号公報Japanese Patent Laid-Open No. 9-45150

上述したように、多数の超電導素線を用いた超電導ケーブルでは各超電導素線のインダクタンスの違いによって電流偏流を生じ、充分な性能を発揮することができない。また、損失を減少する目的の高抵抗線を用いたケーブルでは、十分な安定性を発揮することができない。   As described above, in a superconducting cable using a large number of superconducting wires, current drift occurs due to the difference in inductance of each superconducting wire, and sufficient performance cannot be exhibited. Further, a cable using a high resistance wire intended to reduce loss cannot exhibit sufficient stability.

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、超電導ケーブルの性能を充分発揮させて、損失が少なく、かつ高い安定性を有する大電流用の超電導ケーブルおよび同ケーブルを用いたマグネットを提供することにある。   The present invention has been made in view of such circumstances. The purpose of the present invention is to use the superconducting cable for high current and the cable having the high performance, the loss of the superconducting cable, and the high performance. Is to provide a magnet.

上述した課題を解決するために、請求項1の発明は、中心に芯を配置し、この芯の外周に超電導素線を同軸上に3以上の層として配置し、かつ前記超電導素線は各層毎に撚り合わせた構成とした超電導ケーブルにおいて、最内層以外のすべての層における前記超電導素線の撚りピッチ長を最内層の撚りピッチ長以下に設定し、超電導素線の各層内では、抵抗体によって被覆した超電導素線と通常の超電導素線とを交互に配置したことを特徴とする超電導ケーブルである。   In order to solve the above-described problem, the invention of claim 1 is arranged such that a core is arranged at the center, superconducting wires are arranged on the outer periphery of the core as three or more layers on the same axis, and the superconducting wires are arranged in each layer. In the superconducting cable that is twisted every time, the twist pitch length of the superconducting element wire in all layers other than the innermost layer is set to be equal to or less than the twist pitch length of the innermost layer, and in each layer of the superconducting element wire, a resistor The superconducting cable is characterized in that the superconducting element wires covered by the above and normal superconducting element wires are alternately arranged.

請求項2の発明は、中心に芯を配置し、この芯の外周に超電導素線を同軸上に3以上の層として配置し、かつ前記超電導素線は各層毎に撚り合わせた構成とした超電導ケーブルにおいて、各層における超電導素線の撚り方向を同一方向とし、かつ各層の撚りピッチ長をその内側の撚りピッチ長以下にし、超電導素線の各層内では、抵抗体によって被覆した超電導素線と通常の超電導素線とを交互に配置したことを特徴とする超電導ケーブルである。   The invention according to claim 2 is a superconducting structure in which a core is arranged in the center, superconducting wires are arranged on the outer periphery of the core as three or more layers on the same axis, and the superconducting wires are twisted for each layer. In the cable, the superconducting element wire in each layer is set to the same direction, and the twist pitch length of each layer is set to be equal to or less than the inner twist pitch length. The superconducting cable is characterized in that the superconducting wires are alternately arranged.

請求項3の発明は、中心に芯を配置し、この芯の外周に超電導素線を同軸上に3以上の層として配置し、かつ前記超電導素線は各層毎に撚り合わせ、そのうち内側の2層以上と外側の2層以上とに対して電流の往路および復路を設定した超電導ケーブルにおいて、往路側の層と復路側の層における前記超電導素線の撚り方向は互いに異なる方向とし、かつ内側に配置される往路または復路となる2層以上の層内では外側の層ほど撚りピッチ長を短くする一方、外側に配置される往路または復路となる2層以上の層内では外側の層ほど撚りピッチを長くし、超電導素線の各層内では、抵抗体によって被覆した超電導素線と通常の超電導素線とを交互に配置したことを特徴とする超電導ケーブルである。   According to a third aspect of the present invention, a core is arranged at the center, superconducting wires are arranged on the outer periphery of the core as three or more layers on the same axis, and the superconducting wires are twisted for each layer. In a superconducting cable in which a current forward path and a return path are set for two or more layers and two or more outer layers, the twisting directions of the superconducting wires in the forward layer and the return layer are different from each other and on the inner side While the outer layer has a shorter twist pitch length in the two or more layers that are the forward path or the return path, the outer layer has a twist pitch that is the outer layer in the two or more layers that are the outward path or the return path. The superconducting cable is characterized in that in each layer of the superconducting element wires, superconducting element wires covered with resistors and normal superconducting element wires are alternately arranged.

請求項4の発明は、請求項1乃至3のいずれかに記載の超電導ケーブルにおいて、前記抵抗体は、CuNi、Cr、ホルマールのいずれかから成ることを特徴とする超電導ケーブルである。   The invention according to claim 4 is the superconducting cable according to any one of claims 1 to 3, wherein the resistor is made of any one of CuNi, Cr, and formal.

請求項5の発明は、請求項1から4までのいずれかに記載の超電導ケーブルを巻線として用いたことを特徴とするマグネットである。   A fifth aspect of the present invention is a magnet using the superconducting cable according to any one of the first to fourth aspects as a winding.

本発明に係る超電導ケーブルおよびそれを用いたマグネットによれば、電流偏流を有効に抑制することができるとともに、高い安定性を有するものとなり、核融合装置等の分野で優れた効果を奏することができる。   According to the superconducting cable and the magnet using the superconducting cable according to the present invention, it is possible to effectively suppress current drift and to have high stability, which can provide excellent effects in the field of fusion devices and the like. it can.

本発明の第1実施形態による超電導ケーブルを示す構成図で、(a)は3層構造の超電導ケーブルの全体構成を示す図、(b)は(a)の2層目までを示す図、(c)は1層目のみを示す図。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a block diagram which shows the superconducting cable by 1st Embodiment of this invention, (a) is a figure which shows the whole structure of the superconducting cable of 3 layer structure, (b) is a figure which shows to the 2nd layer of (a), ( c) A diagram showing only the first layer. (a),(b)は、前記第1実施形態に対応する超電導素線の各撚りピッチについて、最内層(1層目)のツイストピッチに対する関係を示すグラフ。(A), (b) is a graph which shows the relationship with respect to the twist pitch of an innermost layer (1st layer) about each twist pitch of the superconducting strand corresponding to the said 1st Embodiment. 本発明の第2実施形態による超電導ケーブルの一例を示し、(a)は多層同軸構造の超電導ケーブルの構成図、(b),(c)はそれぞれ2層目、1層目を示す図。An example of the superconducting cable by 2nd Embodiment of this invention is shown, (a) is a block diagram of the superconducting cable of a multilayer coaxial structure, (b), (c) is a figure which shows the 2nd layer and the 1st layer, respectively. (a),(b)は、それぞれ第2実施形態に係る超電導ケーブルの各撚りピッチの関係を示すグラフ。(A), (b) is a graph which shows the relationship of each twist pitch of the superconducting cable which concerns on 2nd Embodiment, respectively. 本発明の第3実施形態による超電導ケーブルの一例を示し、(a)は多層同軸構造の超電導ケーブルの構成図、(b),(c)はそれぞれ送り側、戻り側の撚り線を示す図。An example of the superconducting cable by 3rd Embodiment of this invention is shown, (a) is a block diagram of the superconducting cable of a multilayered coaxial structure, (b), (c) is a figure which shows the stranded wire of a sending side and a return side, respectively. (a)は本発明の第4実施形態による超電導ケーブルの一例を示す図、(b)は軸直角断面図。(A) is a figure which shows an example of the superconducting cable by 4th Embodiment of this invention, (b) is an axial orthogonal cross section. 前記第4実施形態の変形例を示し、層間に絶縁物を配置して層間の電気的な絶縁を確保した構成を示す図。The figure which shows the modification of the said 4th Embodiment, and shows the structure which has arrange | positioned the insulator between layers and ensured the electrical insulation between layers. 前記第4実施形態の他の変形例で、絶縁スペーサを用いた構成を示す図。The figure which shows the structure using the insulating spacer in the other modification of the said 4th Embodiment. 前記第4実施形態の別の変形例を示し、高抵抗体を被覆した超電導素線と通常の素線とを交互に配置した構成を示す図。The figure which shows another modification of the said 4th Embodiment, and shows the structure which has arrange | positioned alternately the superconducting strand which coat | covered the high resistance body, and a normal strand. 前記第4実施形態の作用を説明するための図で、電気的短絡部の電気抵抗および隣接線に移行できる電流の割合との関係を示すグラフ。It is a figure for demonstrating the effect | action of the said 4th Embodiment, and is a graph which shows the relationship between the electric resistance of an electrical short circuit part, and the ratio of the electric current which can transfer to an adjacent line. 前記第4実施形態の作用を説明するための図で、冷却能力および発熱量の時間的変化を示すグラフ。It is a figure for demonstrating the effect | action of the said 4th Embodiment, and is a graph which shows the time change of cooling capacity and the emitted-heat amount. (a),(b)は本発明の第5実施形態を示すもので、コンジット内に納められる超電導ケーブルの一例を示す図。(A), (b) is a figure which shows 5th Embodiment of this invention, and shows an example of the superconducting cable stored in a conduit. 前記第5実施形態の変形例を示す図。The figure which shows the modification of the said 5th Embodiment. 前記第5実施形態の別の変形例を示す図。The figure which shows another modification of the said 5th Embodiment.

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

[第1実施形態(図1,図2)]
図1(a)は、本実施形態による高温超電導ケーブルとして3層構造の例を示したものである。同図(b)は、その1層と2層とを示し、(c)は1層目のみを示す。
[First Embodiment (FIGS. 1 and 2)]
FIG. 1A shows an example of a three-layer structure as the high-temperature superconducting cable according to the present embodiment. FIG. 5B shows the first and second layers, and FIG. 5C shows only the first layer.

この高温超電導ケーブルは、中心に配置された円管状のパイプ1からなる芯の周りに、円形断面の超電導素線2,3,4を複数の層として巻きつけて構成されている。各層の超電導素線2,3,4には、液体ヘリウム温度で用いられるNbTi線、NbSn線、NbAl線などのほか、酸化物高温超電導素線(例えば、Bi2212、Bi2223等)の線材が適用されている。 This high-temperature superconducting cable is configured by winding superconducting wires 2, 3, and 4 having a circular cross section as a plurality of layers around a core made of a tubular pipe 1 disposed at the center. The superconducting wires 2, 3 and 4 of each layer include NbTi wires, Nb 3 Sn wires, Nb 3 Al wires, etc. used at the liquid helium temperature, as well as oxide high temperature superconducting wires (for example, Bi2212, Bi2223, etc.). Wire material is applied.

本実施形態では外層側の2層目および3層目の超電導素線3,4の撚りピッチ長を、最内層である1層目超電導素線2に対して短く設定してある。即ち、図1(a),(b),(c)にそれぞれ1/2ピッチとして示す矢印線の長さが各層の撚りピッチ長を表しており、本実施形態では、このように、最内層の以外の全ての層において最内層以下に設定される。
なお、本実施形態では、各層毎に撚り方向を異ならせた、いわゆる交互撚りとしてある。
In this embodiment, the twist pitch length of the superconducting element wires 3 and 4 of the second and third layers on the outer layer side is set shorter than that of the first superconducting element wire 2 that is the innermost layer. That is, the lengths of the arrow lines shown as ½ pitches in FIGS. 1A, 1B and 1C represent the twist pitch lengths of the respective layers, and in this embodiment, the innermost layer is thus formed. It is set to be equal to or lower than the innermost layer in all the layers other than.
In addition, in this embodiment, it is as what is called alternate twist which changed the twist direction for every layer.

一般に、大電流を供給するための超電導導体は、数百本から数千本の超電導素線を束ねて用いられるが、このような多くの超電導素線を束ねた導体で各々のインダクタンスを等しくしないと、抵抗が0の超電導素線では大きな電流偏流が生じる。すなわち、多数の超電導素線が幾何学的に全く等しく配置されずに集合された超電導ケーブルでは各超電導素線に等電流を通すことは困難であり、結果として最も多くの電流が供給される超電導素線がそのケーブルの能力を決定してしまうことになる。
したがって、こうした多数の超電導素線を組み合わせた超電導ケーブルでは、各超電導素線のインダクタンスを如何にそろえるかが大きな問題となる。
In general, a superconducting conductor for supplying a large current is used by bundling hundreds to thousands of superconducting strands. However, the inductances are not equal in the conductors bundling such many superconducting strands. In a superconducting wire having a resistance of 0, a large current drift occurs. That is, in a superconducting cable in which a large number of superconducting wires are not arranged geometrically at all equal to each other, it is difficult to pass an equal current through each superconducting wire, and as a result, the superconducting power supply the most current. The wire will determine the capacity of the cable.
Therefore, in a superconducting cable in which such a large number of superconducting wires are combined, it becomes a big problem how to arrange the inductances of the respective superconducting wires.

図1(a),(b)に示すように、本実施形態の高温超電導ケーブルにおいては、超電導素線2,3,4を中心のパイプ1の周りに幾何学的に対称に撚られた状態で何層にも重ねて同軸上に配置してあり、この場合、各層内では超電導素線2,3,4同士は全く幾何学的に対称で各素線のインダクタンスは全て等しくなる。   As shown in FIGS. 1A and 1B, in the high-temperature superconducting cable of this embodiment, the superconducting wires 2, 3 and 4 are twisted geometrically symmetrically around the central pipe 1 In this case, the superconducting wires 2, 3 and 4 are completely geometrically symmetric in each layer, and the inductances of the wires are all equal.

一方、図1(c)に示すように、1層のみしか存在しない超電導ケーブルでは、同軸に配置することで、各超電導素線2のインダクタンスを等しくすることができ、電流の偏流を避けることができる。しかし、素線数が数百本、数千本となる場合、1層のみでケーブルを構成することは、導体の電流密度を極端に下げることになり、事実上不可能である。   On the other hand, as shown in FIG. 1 (c), in a superconducting cable having only one layer, the inductance of each superconducting element wire 2 can be made equal by arranging them coaxially, and current drift is avoided. it can. However, when the number of strands is several hundreds or thousands, it is practically impossible to form a cable with only one layer because the current density of the conductor is extremely lowered.

これに対して、多層の同軸ケーブル構成が必要となるが、ここで問題となるのは、仮に撚りピッチ長を全ての層で等しい導体を製作した場合に、各層間の電磁的な結合(インピーダンスの違い)で層毎に流れる電流値が異なってしまうことである。より具体的には外層ほど電流が流れやすくなることが知られている。   On the other hand, a multi-layer coaxial cable configuration is required, but the problem here is that if conductors with the same twist pitch length in all layers are manufactured, the electromagnetic coupling (impedance between the layers) Difference in the current value flowing in each layer. More specifically, it is known that the current flows more easily in the outer layer.

そこで、本発明では層間の偏流を防止するため、層毎に撚り方向を変えたり、層毎に撚りピッチ長を変えることに想到したものであり、本実施形態では外層側の2層目および3層目の超電導素線3,4の撚りピッチ長を、最内層である1層目の超電導素線2に対して短くすることにより、層間の偏流を防ぐようにしたものである。   Therefore, in the present invention, in order to prevent drift between layers, the twist direction is changed for each layer or the twist pitch length is changed for each layer. In this embodiment, the second and third layers on the outer layer side are considered. The twist pitch length of the superconducting element wires 3 and 4 in the layer is made shorter than that of the first superconducting element wire 2 which is the innermost layer, thereby preventing the drift between the layers.

次に、図2(a),(b)によって撚りピッチ長の関係を説明する。図2(a)は具体的に、交互撚りの3層構造の同軸ケーブルにおける撚りピッチ長の関係を計算によって求めた例を示している。この図2(a)に示すように、3層構造のケーブルでは、例えば1層目の撚りピッチを500mmにした場合、2層目32mm、3層目34mmとなる。   Next, the relationship between the twist pitch lengths will be described with reference to FIGS. FIG. 2A specifically shows an example in which the relationship of the twist pitch length in the coaxial cable having a three-layer structure of alternately twisted is obtained by calculation. As shown in FIG. 2A, in a cable with a three-layer structure, for example, when the twist pitch of the first layer is 500 mm, the second layer is 32 mm and the third layer is 34 mm.

また、図2(b)は4層構造の場合を示している。この場合には、図2(b)に示すように、1層目の撚りピッチ長500mmに対し、2層目では43mm、3層目では17mm、4層目では25mmとなる。   FIG. 2B shows the case of a four-layer structure. In this case, as shown in FIG. 2B, the twist pitch length of the first layer is 500 mm, the second layer is 43 mm, the third layer is 17 mm, and the fourth layer is 25 mm.

以上のように、層間の電流偏流は超電導素線に流れる電流がつくる周方向磁界が引き起こすものであるが、本実施形態によれば、外層の撚りピッチ長を最内層の撚りピッチ長以下に短くすることで、偏流の原因となる周方向磁界を打ち消す導体軸方向の磁界を発生させ、電流の偏流を防ぐことができる。   As described above, the current drift between the layers is caused by the circumferential magnetic field generated by the current flowing in the superconducting element wire, but according to the present embodiment, the twist pitch length of the outer layer is made shorter than the twist pitch length of the innermost layer. By doing so, it is possible to generate a magnetic field in the conductor axial direction that cancels the circumferential magnetic field that causes the drift, thereby preventing current drift.

[第2実施形態(図3,図4)]
図3(a)は、本発明の第2実施形態による超電導ケーブルを例示したものである。
[Second Embodiment (FIGS. 3 and 4)]
FIG. 3A illustrates a superconducting cable according to the second embodiment of the present invention.

この超電導ケーブルは、中心に配置されたパイプ1の周りに、円形断面の超電導素線2,3,4を、各層の撚り方向を全て同一方向に設定し、かつ外側ほど撚りピッチ長を短くして3層に巻きつけて作製してある。図3(b)は、そのうち2層目までを示し、同図(c)は1層のみを示している。   In this superconducting cable, the superconducting wires 2, 3, and 4 having a circular cross section are set around the pipe 1 arranged at the center, and the twist direction of each layer is set to the same direction, and the twist pitch length is shortened toward the outside. And wound around three layers. FIG. 3B shows up to the second layer, and FIG. 3C shows only one layer.

本実施形態によっても、前述した第1実施形態と同様の効果が奏されるのは勿論であるが、交互撚りとの明確な差として、偏流の原因となる周方向磁界を打ち消すための軸方向磁界が効率よく利用できる点が挙げられる。   According to this embodiment, the same effects as those of the first embodiment described above are obviously obtained. However, as a clear difference from the alternating twist, the axial direction for canceling the circumferential magnetic field causing the drift is also provided. The point which can utilize a magnetic field efficiently is mentioned.

即ち、第1実施形態で示した交互撚りの同軸ケーブルでは、隣り合う層が互いに逆向きの導体軸方向磁場を出すため、偏流の原因となっている周方向の磁場を効率よくキャンセルすることができないが、本実施形態によればこれを克服することができる。   That is, in the alternately twisted coaxial cable shown in the first embodiment, adjacent layers emit magnetic fields in the conductor axial directions that are opposite to each other, so that the circumferential magnetic field that causes the drift can be efficiently canceled. Although this is not possible, this embodiment can be overcome.

具体的な計算によって求めた撚りピッチ長の関係を図4(a),(b)に示す。この図4(a)に示すように、3層撚りのケーブルの場合には、例えば1層目の撚りピッチ長500mmに対し、2層目は150mmm、3層目は275mmのような構成を選ぶことにより、また同図(b)に示すように、4層撚りのケーブルの場合には、例えば1層目の撚りピッチ長500mmに対し、2層目の撚りピッチ長は325mm、3層目は200mm、4層目は125mmのような構成を選定することで、層間の偏流を抑制することができる。   FIGS. 4A and 4B show the relationship between the twist pitch lengths obtained by specific calculation. As shown in FIG. 4 (a), in the case of a three-layer twisted cable, for example, the first layer has a twist pitch length of 500 mm, and the second layer has a configuration of 150 mm and the third layer has a configuration of 275 mm. Therefore, as shown in FIG. 4B, in the case of a four-layer cable, for example, the twist pitch length of the second layer is 325 mm, whereas the twist pitch length of the second layer is 325 mm. By selecting a configuration of 200 mm and the fourth layer of 125 mm, it is possible to suppress the drift between the layers.

なお、図4では、全ての層の撚りピッチ長を50mmにした場合に各層間に流れる電流が一致するように見えるが、実際の値は1mm程度ずつずれている。仮に全て層を50mmピッチにすると、その僅かな差で大きな電流偏流が起こってしまう。したがって、ケーブルの製作を考えた場合、なるべく大きな撚りピッチ長を選ぶ方が好ましい。   In FIG. 4, when the twist pitch length of all the layers is set to 50 mm, the currents flowing between the layers seem to coincide with each other, but the actual values are shifted by about 1 mm. If all layers have a pitch of 50 mm, a large current drift occurs with a slight difference. Accordingly, when considering the production of a cable, it is preferable to select a twist pitch length as large as possible.

本実施形態によれば、全て同一方向撚りの同軸ケーブルとし、かつ、少くとも各層の撚りピッチを最内層の撚りピッチ長以下にすることにより、層間の偏流を防ぐことができ、偏流による導体の性能低下や損失の増加を防止することができる。   According to the present embodiment, all the coaxial cables are twisted in the same direction, and at least the twist pitch of each layer is equal to or less than the twist pitch length of the innermost layer, so that the drift between layers can be prevented. It is possible to prevent performance degradation and loss increase.

[第3実施形態(図5)]
次に、図5(a),(b),(c)は同軸のケーブルに電流の往路(送り側)と復路(戻り側:リターン)とを有する第3実施形態のケーブルを例示したものである。この例では4層構造を示しており、内側に配置する1層目と2層目の超電導素線2,3が送り側とされ、外側に配置する3層目と4層目の超電導素線5,6が戻り側とされている。そして、送り側の層と戻り側の層とについて、撚り方向は互いに異なる方向としてある。
[Third Embodiment (FIG. 5)]
Next, FIGS. 5A, 5 </ b> B, and 5 </ b> C exemplify the cable of the third embodiment having a current forward path (feed side) and a return path (return side: return) in a coaxial cable. is there. In this example, a four-layer structure is shown, and the first and second superconducting wires 2 and 3 arranged on the inner side serve as the sending side, and the third and fourth superconducting wires arranged on the outer side. Reference numerals 5 and 6 are return sides. The twisting directions of the sending layer and the returning layer are different from each other.

この場合、図5(b)に示すように、内側に配置される送り側の各層(1層目、2層目)内では外側(2層目)ほど撚りピッチ長を小さくし、また図5(c)に示すように、外側に配置される戻り側の各層(3層目、4層目)内では外側の層(4層目)ほど撚りピッチ長を大きくしている。なお、3層目と4層目との間には絶縁シート7が介在され、往復路間での電気的絶縁が図られている。   In this case, as shown in FIG. 5B, the twist pitch length is made smaller toward the outer side (second layer) in each layer (first layer, second layer) arranged on the inner side, and FIG. As shown in (c), in each of the return-side layers (third layer and fourth layer) arranged on the outer side, the outer layer (fourth layer) has a larger twist pitch length. An insulating sheet 7 is interposed between the third layer and the fourth layer, and electrical insulation between the round trip paths is achieved.

本実施形態ではこのような構成にすることにより、送り側の超電導素線2,3、および戻り側の超電導素線5,6の各層間の偏流を防ぐことができる。復路(リターン)を持たないケーブルの場合、外側の層の撚りピッチ長を最内層より短く構成することで、周方向磁場を打ち消すための軸方向磁場を形成してきたが、本実施形態によれば、復路(リターン)が形成する周方向磁場は、往路が形成する磁場と逆向きであり、往路の偏流を抑制する効果が奏される。
なお、図5には4層構造のケーブルを示してあるが、さらに多層構造のケーブルに適用できることは勿論である。
In this embodiment, such a configuration can prevent drift between the layers of the superconducting element wires 2 and 3 on the sending side and the superconducting element wires 5 and 6 on the return side. In the case of a cable having no return path (return), the axial magnetic field for canceling the circumferential magnetic field has been formed by configuring the twist pitch length of the outer layer shorter than the innermost layer. The circumferential magnetic field formed by the return path (return) is opposite to the magnetic field formed by the forward path, and the effect of suppressing the drift of the forward path is exhibited.
Although FIG. 5 shows a four-layer cable, it is needless to say that it can be applied to a multilayer cable.

[第4実施形態(図6〜図9)]
図6(a),(b)は本実施形態による超電導ケーブルの一例を示している。
[Fourth Embodiment (FIGS. 6 to 9)]
6A and 6B show an example of the superconducting cable according to the present embodiment.

この超電導ケーブルは、各層(例えば2層)の超電導素線2,3の撚りピッチ長の最小公倍数の長さを周期とし、その周期ごとの軸方向位置において、その断面内の全ての層を電気的短絡部8によって電気的に短絡したものである。   This superconducting cable has a period of the least common multiple of the twist pitch lengths of the superconducting wires 2 and 3 of each layer (for example, two layers), and in the axial position for each period, all the layers in the cross section are electrically connected. The electrical short circuit 8 is electrically short-circuited.

前述した第1実施形態および第2実施形態の構成では、層間に電流の偏流がなくなった場合でも、全ての外乱に対して必ずしも高性能の導体になったとはいえない。これは、1本の超電導素線が電磁力などによって動き、発熱して超電導状態が崩れた場合、絶縁された素線間では電流が隣接する超電導素線へ移ることができないため、この発熱を抑えることができず、ケーブル全体の超電導状態を破壊してしまうことになるためである。   In the configurations of the first embodiment and the second embodiment described above, even when there is no current drift between the layers, it cannot be said that the conductor is necessarily a high-performance conductor against all disturbances. This is because when a single superconducting wire moves due to electromagnetic force and generates heat and the superconducting state breaks down, current cannot be transferred between adjacent insulated wires to adjacent superconducting wires. This is because it cannot be suppressed and the superconducting state of the entire cable is destroyed.

これに対し、本実施形態では、ケーブルの全ての層を各層の撚りピッチ長の最小公倍数ごとに電気的に短絡することで、各層の超電導素線のコンダクタンスを等しくし、これにより偏流を防いだ状態を維持しつつ、素線間の電流再配分が可能なケーブルを構成することができる。   On the other hand, in this embodiment, all the layers of the cable are electrically short-circuited for each least common multiple of the twist pitch length of each layer, thereby equalizing the conductance of the superconducting element wire of each layer, thereby preventing the current drift. A cable capable of current redistribution between the strands can be configured while maintaining the state.

また、最内層の撚りピッチ長を外層の撚りピッチ長の整数倍にすることで、より短い間隔で電気的短絡部を形成している。これは超電導素線間の電流再配分の速度が短絡部間の距離に大きく影響するからである。即ち、短絡部が長いと、外乱によって超電導状態が崩れたときに発生する抵抗に比べて、短絡部間に形成される回路のインダクタンスが大きくなり、結果として電流が再配分する時定数が大きくなる。時定数が大きいということは即ち、電流が他の線へ移るのにより時間がかかることを意味しており、短絡の効果が十分発揮されないことにつながる。   Moreover, the electrical short circuit part is formed at shorter intervals by making the twist pitch length of the innermost layer an integral multiple of the twist pitch length of the outer layer. This is because the current redistribution speed between the superconducting wires greatly affects the distance between the short-circuit portions. That is, if the short-circuited part is long, the inductance of the circuit formed between the short-circuited parts will be larger than the resistance generated when the superconducting state collapses due to disturbance, resulting in a larger time constant for current redistribution. . That the time constant is large means that it takes more time for the current to move to another line, which leads to the short-circuit effect not being fully exhibited.

そこで、本実施形態では、最内層の超電導素線2の撚りピッチ長を外層の超電導素線3の撚りピッチ長の整数倍にすることで、短い間隔の短絡部ピッチを実現することができる。
また、各超電導素線2,3のコンダクタンスを揃えるためには、各超電導素線2,3が電気的に絶縁されていることが必要となる。
Therefore, in the present embodiment, the short pitch pitch of the short intervals can be realized by setting the twist pitch length of the superconducting element wire 2 in the innermost layer to an integral multiple of the twist pitch length of the superconducting element wire 3 in the outer layer.
In order to make the conductances of the superconducting wires 2 and 3 uniform, it is necessary that the superconducting wires 2 and 3 are electrically insulated.

そこで、本実施形態では図7に示すように、各層の超電導素線2,3,4の層間に絶縁物(層間絶縁シート)9を介在させ、これにより層間の電気的な絶縁を確保している。   Therefore, in this embodiment, as shown in FIG. 7, an insulator (interlayer insulating sheet) 9 is interposed between the layers of the superconducting element wires 2, 3 and 4 in each layer, thereby ensuring electrical insulation between the layers. Yes.

また、同軸撚りのケーブルの場合、同一層内の超電導素線2,3,4は互いに線接触しているため、素線表面に高抵抗体を配置するか、Crメッキなどにより素線を硬くするか、あるいは(10μm程度の)薄いホルマール絶縁などをすることで、素線間の絶縁が確保できる。ところが、異なる層に属する素線間は点接触になるため、このような方法では十分な絶縁をとることができない。   Also, in the case of a coaxial stranded cable, the superconducting wires 2, 3 and 4 in the same layer are in line contact with each other, so a high resistance body is disposed on the surface of the strand or the strand is hardened by Cr plating or the like. Alternatively, insulation between the strands can be ensured by thin formal insulation (about 10 μm). However, since the wires belonging to different layers are in point contact, this method cannot provide sufficient insulation.

そこで、本実施形態では各層の間に絶縁物9を配置することで、層間の絶縁を確保できる。また、層間に絶縁シートなどを配置することで、素線が他の層の素線間の溝に落ち込んでインダクタンスが乱れることについても、これを防止することができる。   Therefore, in this embodiment, the insulation between the layers can be ensured by disposing the insulator 9 between the layers. Further, by disposing an insulating sheet or the like between the layers, it is possible to prevent the wires from dropping into the grooves between the wires of other layers and disturbing the inductance.

さらに、図8に示すように、各層の層間に孔あきシート、その他の流体の流通が可能な絶縁スペーサ10を配置してもよい。このような構成によって冷媒の通路を確保することで、層間絶縁の他に、冷媒による冷却効果を向上させ、安定な導体を構成することも可能である。
なお、中央に配置されたパイプ1等の芯に冷媒を流すことで、安定性を向上させることもできる。
Furthermore, as shown in FIG. 8, an insulating spacer 10 capable of circulating a perforated sheet or other fluid may be disposed between the layers. By securing the passage of the refrigerant with such a configuration, in addition to the interlayer insulation, it is possible to improve the cooling effect by the refrigerant and constitute a stable conductor.
In addition, stability can also be improved by making a refrigerant | coolant flow through cores, such as the pipe 1 arrange | positioned in the center.

また、図9には各層内に配置される導体構成として、CuNi、Cr、ホルマール等の高抵抗体を被覆した超電導素線(表面高抵抗線)11と、通常の超電導素線2,3,4とを交互に配置した構成を示している。   FIG. 9 also shows a superconducting element wire (surface high resistance line) 11 coated with a high resistance material such as CuNi, Cr, formal, etc. 4 is alternately arranged.

このような構成とすることにより、表面に絶縁被覆、高抵抗体等を配置した冷却の悪い素線11の近傍に表面の冷却が良好な通常の超電導素線2,3,4を配置することができ、電流再配分が起こった時の性能向上に役立つものとすることができる。   By adopting such a configuration, the normal superconducting strands 2, 3 and 4 having a good surface cooling are arranged in the vicinity of the poorly cooled strand 11 having an insulating coating, a high resistance body and the like arranged on the surface. And can help improve performance when current redistribution occurs.

本実施形態の超電導ケーブルに用いられる超電導素線としては、NbTi線、NbSn線、NbAl線、または酸化物超電導導体の銀シース線(Y系、Bi系、Tl系、Hg系)など全ての超電導素線が適用でき、本発明ではこれらに対して優れた効果が奏される。特に、低温超電導では偏流防止及び電気的短絡部を設けることによる安定性の向上、また酸化物超電導素線では偏流防止による損失低減にそれぞれ有効である。 As a superconducting element wire used in the superconducting cable of the present embodiment, NbTi wire, Nb 3 Sn wire, Nb 3 Al wire, or silver sheath wire of oxide superconducting conductor (Y-based, Bi-based, Tl-based, Hg-based) All the superconducting wires can be applied, and the present invention has excellent effects on these. In particular, low-temperature superconductivity is effective for preventing drift and improving stability by providing an electrical short circuit, and an oxide superconducting wire is effective for reducing loss by preventing drift.

[第4実施形態の作用(図10,図11)]
上述した第4実施形態において、電気的短絡部を設けた超電導ケーブルの様々な態様を示したが、本実施形態では、その電気的短絡部の抵抗値を規定する。
図10は、電気的短絡部の素線間接触抵抗(2Rc)と常電導抵抗(Rn)との比、および隣接する超電導素線へ移ることができる電流の割合を示している。
[Operation of Fourth Embodiment (FIGS. 10 and 11)]
In the fourth embodiment described above, various aspects of the superconducting cable provided with the electrical short-circuit portion have been shown. In the present embodiment, the resistance value of the electrical short-circuit portion is defined.
FIG. 10 shows the ratio between the contact resistance between the wires (2Rc) and the normal conduction resistance (Rn) of the electrical short-circuit portion, and the ratio of the current that can be transferred to the adjacent superconducting wire.

即ち、電気的短絡部が効果を発揮するためには、少なくとも1本の超電導素線が短絡ピッチ長において発生できる最大常電導抵抗よりも電気的短絡部の抵抗値を小さくする必要がある。具体的には、電気的短絡部の間隔が1m、超電導素線が直径1mm、RRR=100、銅比1の時の1m当りの常電導抵抗は、1.8E−10Ωm×1m/(0.5e−3)2/π=0.23mΩであり、少なくとも電流が他の超電導素線へ移るためには、これ以下の接触抵抗である必要がある。   That is, in order for the electrical short-circuit portion to exert its effect, it is necessary to make the resistance value of the electrical short-circuit portion smaller than the maximum normal conductive resistance that can be generated at least one superconducting wire at the short-circuit pitch length. Specifically, the normal conduction resistance per meter when the distance between the electrical short-circuit portions is 1 m, the superconducting wire is 1 mm in diameter, RRR = 100, and the copper ratio is 1, is 1.8E-10 Ωm × 1 m / (0. 5e-3) 2 / π = 0.23 mΩ, and in order for at least the current to move to another superconducting element wire, it is necessary to have a contact resistance lower than this.

さらに、電気的短絡部を設けた超電導ケーブルにおいて、少なくとも短絡ピッチ長の線路のインダクタンスLと、常電導抵抗Rnとの比(L/Rn)が、10msより小さくなるように定める。   Furthermore, in the superconducting cable provided with the electrical short-circuit portion, the ratio (L / Rn) between the inductance L of the line having at least the short-circuit pitch length and the normal conduction resistance Rn is determined to be smaller than 10 ms.

図11は、超電導ケーブルの発熱および冷媒冷却能力の時間特性を示している。この図11に示すように、一般的な超電導素線を冷却する冷媒(例えばヘリウム)の冷却性能は時定数1msを持つ超電導ケーブルの発熱特性よりも優っているが、時定数10msの超電導ケーブルの発熱特性は、冷媒の冷却性能を若干上回ってしまう。超電導素線が素線の動きなどの発熱によって常電導転移する場合、10ms以内に広がる常電導部の長さは、線材長手方向の熱拡散距離以下であり、銅を安定化材として用いた超電導素線の場合、おおよそ100mm程度である。   FIG. 11 shows the time characteristics of the heat generation and cooling capacity of the superconducting cable. As shown in FIG. 11, the cooling performance of a refrigerant (for example, helium) for cooling a general superconducting wire is superior to the heat generation characteristic of a superconducting cable having a time constant of 1 ms. The heat generation characteristics slightly exceed the cooling performance of the refrigerant. When the superconducting wire undergoes normal conducting transition due to heat generation such as the movement of the strand, the length of the normal conducting portion extending within 10 ms is less than the thermal diffusion distance in the longitudinal direction of the wire, and superconducting using copper as a stabilizing material In the case of a strand, it is about 100 mm.

また、直径1mm程度の素線間の線路のインダクタンスは1m当り約2×10−7H程度である。より具体的には、冷媒が5K以下の超臨界ヘリウムにの場合には、10msの間に広がる常電導領域を100mmとすると、このときの発生抵抗は上述した一般的な超電導素線の値を用いて約2×10−5Ωとなる。 Further, the inductance of the line between the strands having a diameter of about 1 mm is about 2 × 10 −7 H per meter. More specifically, when the refrigerant is supercritical helium of 5K or less, assuming that the normal conduction region extending for 10 ms is 100 mm, the generated resistance at this time is the value of the general superconducting wire described above. Used to be about 2 × 10 −5 Ω.

この常電導抵抗に対して短絡部間の線路インダクタンスが2×10−7H以下であれば、電流再配分の時定数は10ms以下となる。このことから、短絡ピッチ長を1m以下にすることにより非常に安定なケーブルを提供することができる。 If the line inductance between the short-circuit portions with respect to this normal conducting resistance is 2 × 10 −7 H or less, the time constant for current redistribution is 10 ms or less. Therefore, a very stable cable can be provided by setting the short-circuit pitch length to 1 m or less.

このような、短絡ピッチの導体は、第2実施形態で示した同方向撚りの同軸構成で、特に撚りピッチが短くかつ各層の撚りピッチが全て等しい場合に最も容易に実現できる。   Such a conductor having a short-circuit pitch can be most easily realized when the twisted pitch is short and the twist pitches of the respective layers are all equal in the same-direction twisted coaxial configuration shown in the second embodiment.

[第5実施形態(図12〜図14)]
図12(a),(b)は、ケーブル・イン・コンジット型の短絡方法、つまり周期的に各層を電気的に短絡する超電導ケーブルが、ステンレスパイプ等のコンジット13に収納される構成についての短絡方法について示している。
[Fifth Embodiment (FIGS. 12 to 14)]
12 (a) and 12 (b) show a cable-in-conduit type short-circuit method, that is, a short-circuit for a configuration in which a superconducting cable that electrically short-circuits each layer periodically is housed in a conduit 13 such as a stainless steel pipe. Shows how.

即ち、本実施形態では、図12(a),(b)に示すように、ケーブル中央に配置されたパイプ等の芯1の外径を、電気的に短絡する部分で大きくしたパイプ径増大部12を設け、これにより大径となった部分の空隙率を小さくし、素線同士を良好に密着させるようにしている。
このような構成によれば、素線間の接触電気抵抗を低くすることができる。
That is, in this embodiment, as shown in FIGS. 12A and 12B, a pipe diameter increasing portion in which the outer diameter of the core 1 such as a pipe disposed at the center of the cable is increased at the portion that is electrically short-circuited. 12 is provided so that the void ratio of the portion having a large diameter is reduced so that the strands are in good contact with each other.
According to such a configuration, the contact electrical resistance between the strands can be reduced.

なお、図13に示すように、前記と逆に、電気的に短絡したい部分のコンジット13の内径を小さく構成してもよい。このような構成によっても、前述と同様の効果が奏される。
一方、図14はコンジット等を持たないケーブルについて、電気的短絡部に工夫を施した場合を示している。
As shown in FIG. 13, the inner diameter of the conduit 13 at a portion where it is desired to be electrically short-circuited may be made smaller, contrary to the above. Even with such a configuration, the same effects as described above can be obtained.
On the other hand, FIG. 14 shows a case where an electrical short circuit is devised for a cable having no conduit or the like.

即ち、図14に示すように、電気的に短絡したい部分のケーブル外周に、そのケーブルの構成部材と熱収縮率が異なる熱収縮リング15を配置した構成とするものである。この超電導ケーブルが、NbTi等の非熱処理導体で構成される場合には、この熱収縮リング15を、常温から極低温までの熱収縮率が導体中央に配置されたパイプ1等の熱収縮率よりも大きい材料、例えばジュラルミンを用い、冷却後にこのリングの部分に圧縮力が加わるようにする。この場合の短絡ピッチは前記第3実施形態と同様である。   That is, as shown in FIG. 14, a heat shrink ring 15 having a heat shrinkage rate different from that of the constituent members of the cable is disposed on the outer periphery of the cable at a portion where it is desired to be electrically short-circuited. When this superconducting cable is composed of a non-heat-treating conductor such as NbTi, the heat shrinkage ring 15 has a heat shrinkage rate from room temperature to extremely low temperature from the heat shrinkage rate of the pipe 1 etc. arranged at the center of the conductor. A larger material, such as duralumin, is used so that a compressive force is applied to the part of the ring after cooling. The short-circuit pitch in this case is the same as that in the third embodiment.

また、超電導ケーブルがNb3Sn、Nb3Al、酸化物超電導体等の熱処理導体で構成される場合においては、当該金属リングの常温から熱処理温度までの熱膨張率が導体中心に配置されたパイプ1等の熱膨張率よりも小さい材料、例えばタングステン等を用い、熱処理中にこの部分に圧縮力が加わり、拡散接合するように構成する。   When the superconducting cable is composed of a heat-treated conductor such as Nb3Sn, Nb3Al, or oxide superconductor, the coefficient of thermal expansion from the room temperature to the heat-treating temperature of the metal ring is the heat of the pipe 1 or the like arranged at the center of the conductor. A material smaller than the expansion coefficient, such as tungsten, is used, and a compressive force is applied to this portion during the heat treatment so that diffusion bonding is performed.

本実施形態によれば、このような構成とすることにより、特別な作業を行わずに、電気的短絡部を設けることができ、高い安定性を有するケーブルを提供することができる。   According to the present embodiment, by adopting such a configuration, it is possible to provide an electrical short-circuit portion without performing special work, and it is possible to provide a cable having high stability.

[他の実施形態]
上述した各実施形態の超電導ケーブルによれば、電流偏流を抑制して高い安定性能を有することから、これを超電導マグネットに適用することができる。
この場合においては、超電導マグネットとして、高度に安定した特性を得ることができる。
[Other Embodiments]
According to the superconducting cable of each of the embodiments described above, since current drift is suppressed and high stability performance is achieved, this can be applied to a superconducting magnet.
In this case, highly stable characteristics can be obtained as a superconducting magnet.

1 芯(パイプ)
2,3,4,5,6 超電導素線
7 絶縁シート
8 電気的短絡部
9 層間絶縁シート
10 絶縁スペーサ
11 表面高抵抗線
12 パイプ径増大部
13 コンジット
14 断面積縮小部
15 熱収縮リング
1 core (pipe)
2, 3, 4, 5, 6 Superconducting wire 7 Insulating sheet 8 Electrical short-circuit portion 9 Interlayer insulating sheet 10 Insulating spacer 11 Surface high resistance wire 12 Pipe diameter increasing portion 13 Conduit 14 Cross-sectional area reducing portion 15 Heat shrink ring

Claims (5)

中心に芯を配置し、この芯の外周に超電導素線を同軸上に3以上の層として配置し、かつ前記超電導素線は各層毎に撚り合わせた構成とした超電導ケーブルにおいて、
最内層以外のすべての層における前記超電導素線の撚りピッチ長を最内層の撚りピッチ長以下に設定し、超電導素線の各層内では、抵抗体によって被覆した超電導素線と通常の超電導素線とを交互に配置したことを特徴とする超電導ケーブル。
In a superconducting cable in which a core is arranged in the center, superconducting wires are arranged on the outer periphery of the core as three or more layers on the same axis, and the superconducting wires are twisted for each layer.
The twist pitch length of the superconducting element wire in all layers other than the innermost layer is set to be equal to or less than the twist pitch length of the innermost layer, and in each layer of the superconducting element wire, a superconducting element wire covered with a resistor and a normal superconducting element wire A superconducting cable characterized by alternately arranging and.
中心に芯を配置し、この芯の外周に超電導素線を同軸上に3以上の層として配置し、かつ前記超電導素線は各層毎に撚り合わせた構成とした超電導ケーブルにおいて、
各層における超電導素線の撚り方向を同一方向とし、かつ各層の撚りピッチ長をその内側の撚りピッチ長以下にし、超電導素線の各層内では、抵抗体によって被覆した超電導素線と通常の超電導素線とを交互に配置したことを特徴とする超電導ケーブル。
In a superconducting cable in which a core is arranged in the center, superconducting wires are arranged on the outer periphery of the core as three or more layers on the same axis, and the superconducting wires are twisted for each layer.
The superconducting element wire in each layer is set to the same direction, and the twist pitch length of each layer is set to be equal to or less than the inner twist pitch length. In each layer of the superconducting element wire, a superconducting element wire and a normal superconducting element are covered with a resistor. A superconducting cable characterized by alternately arranging wires.
中心に芯を配置し、この芯の外周に超電導素線を同軸上に3以上の層として配置し、かつ前記超電導素線は各層毎に撚り合わせ、そのうち内側の2層以上と外側の2層以上とに対して電流の往路および復路を設定した超電導ケーブルにおいて、
往路側の層と復路側の層における前記超電導素線の撚り方向は互いに異なる方向とし、かつ内側に配置される往路または復路となる2層以上の層内では外側の層ほど撚りピッチ長を短くする一方、外側に配置される往路または復路となる2層以上の層内では外側の層ほど撚りピッチを長くし、超電導素線の各層内では、抵抗体によって被覆した超電導素線と通常の超電導素線とを交互に配置したことを特徴とする超電導ケーブル。
A core is arranged at the center, superconducting wires are arranged coaxially as three or more layers on the outer periphery of the core, and the superconducting wires are twisted for each layer, of which two or more inner layers and two outer layers In the superconducting cable in which the forward and return paths of current are set against the above,
The twisting directions of the superconducting element wires in the forward layer and the return layer are different from each other, and the outer layer has a shorter twist pitch length in the two or more layers that are arranged in the forward or backward direction. On the other hand, in two or more layers that are the outward path or the return path arranged outside, the outer layer has a longer twist pitch, and in each layer of the superconducting element wire, a superconducting element wire covered with a resistor and normal superconductivity A superconducting cable characterized by alternately arranging strands.
前記抵抗体は、CuNi、Cr、ホルマールのいずれかから成ることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の超電導ケーブル。 4. The superconducting cable according to claim 1, wherein the resistor is made of any one of CuNi, Cr, and formal. 請求項1乃至4のいずれか1項に記載の超電導ケーブルを巻線として用いたことを特徴とするマグネット。 A magnet using the superconducting cable according to any one of claims 1 to 4 as a winding.
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