JP2022534792A - 送配電線ケーブル内のアルミニウム・カーボン・ナノチューブ（Ａｌ－ＣＮＴ）ワイヤ - Google Patents

Abstract

開示されている実施態様は、導線を伴う送電線ケーブルを含む。アルミニウム（Ａｌ）金属母材内に分散されたカーボン・ナノチューブ（ＣＮＴ）の金属母材複合材料（ＭＭＣ）導線。ＣＮＴの組成は、ＭＭＣ導線の全体を通して一様である。【選択図】図１Ａ

Description

架空電力線は、長距離にわたって電気エネルギを伝送する送配電に使用される構造である。それは、塔または柱によって懸架される１つまたは複数の導線（一般に、３の倍数）からなる。架空電力線は、絶縁の大部分が空気によって提供されることから、概して言えば、大量の電気エネルギのための電力分配のもっとも低コストな方法である。電力送配電線として架空アルミニウム導線が使用されている。全アルミニウム導線（ＡＡＣ）、全アルミニウム合金導線（ＡＡＡＣ）、鋼材補強アルミニウム導線（ＡＣＳＲ）、鋼材支持アルミニウム導線（ＡＣＳＳ）、繊維補強アルミニウム導線（ＡＣＦＲ）、複合材料補強アルミニウム導線（ＡＣＣＲ）、および複合材料芯アルミニウム導線（ＡＣＣＣ）は、架空導線、送電導線、および配電導線のタイプである。概して言えば、全アルミニウム導線は、具体的な応用に応じてアルミニウムまたはアルミニウム合金ワイヤの１つまたは複数の撚り線から作られる。

この開示の１つまたは複数の実施態様は、随伴する図面の図に限定されることなく、例を示す形で図解説明されるが、それにおいては、類似の符号が類似の要素を示す。

複数の撚り導線、たとえば、アルミニウム、アルミニウム合金、またはアルミニウム・カーボン・ナノチューブ（Ａｌ－ＣＮＴ）導線を含む送電線ケーブルおよび関連する断面を図解した概略図である。 撚り芯を形成する複数のワイヤと、芯周りに巻かれるか、または撚り合わされる複数の導線、たとえば、アルミニウム、アルミニウム合金、またはアルミニウム・カーボン・ナノチューブ（Ａｌ－ＣＮＴ）導線を含む送電線ケーブルおよび関連する断面を図解した概略図である。 冷延伸によって所望の直径が獲得される初期直径を伴うアルミニウムとＡｌ－ＣＮＴロッドの強度増加を示したグラフである。 ＡｌとＡｌ－０．５ｗｔ％ ＣＮＴ導線を多様な温度において加熱した後の終極引張り強度（ＵＴＳ）の保持を示したグラフである。 送電線ケーブル用のＡｌ－ＣＮＴ複合材料導線を製造するためのプロセスのフローチャートである。 アクロン全アルミニウム合金導線（ＡＡＡＣ）ケーブルについての電線温度対電流容量を示したグラフである。 ビュートＡＡＡＣケーブルについての電線温度対電流容量を示したグラフである。 トルコ鋼材補強アルミニウム導線（ＡＣＳＲ）ケーブルについての電線温度対電流容量を示したグラフである。 ドレイクＡＣＳＲケーブルについての電線温度対電流容量を示したグラフである。

このテクノロジのいくつかの実施態様を論じるとき、図面、いくつかの構成要素、および／または動作は、異なるブロックに分割することまたは単一のブロックに結合することが可能である。それに加えて、このテクノロジは、多様な修正および代替形式の影響を受けやすいが、例を示す形で具体的な実施態様を図面に示し、以下において詳細に説明する。しかしながら、この中に述べられている特定の実施態様にこのテクノロジを限定することは意図されていない。むしろその逆に、このテクノロジは、付随する請求項によって定義されるとおりのテクノロジの範囲内に入るあらゆる修正、均等、および代替を保護することが意図されている。

以下に示されている実施態様は、この分野の当業者が実施態様を実施することを可能にするに必要不可欠な情報を表し、かつ実施態様を実施する最良の形態を図解説明する。随伴する図面に照らして以下の説明を読めば、この分野の当業者は、開示の概念を理解し、これらの概念の、この中に特段の扱いのない応用を認識することになるであろう。理解されるものとするが、これらの概念および応用は、この開示ならびに随伴する特許請求の範囲内に入る。

この中に使用されている用語は、実施態様の説明のみを目的とし、この開示の範囲を限定することは意図されていない。文脈が許す場合には、単数または複数の形式を使用する単語が、それぞれ複数または単数の形式も含むことができる。

用語
この中で使用されるとき、用語『約』は、列挙されている値の±１０％を参照する。たとえば、約１０メートルは、１０メートル±１メートルを参照する。

この中で使用されるとき、分布の文脈における『一様に』または『均等に』等の用語は、均質な分布を指すことが可能である。詳細については、後のセクションの中で説明する。

この中で使用されるとき、用語『ワイヤ』は、導電性の金属または本質的に非導電性複合材料とすることができる材料の単一スタンドを参照することが可能である。

この中で使用されるとき、用語『導線』は、金属ワイヤ等の電気伝導体を参照することが可能である。ワイヤを、それらの形状に起因して『撚り線』と呼ぶことも可能であるが、撚り線は、必ずしも導電性材料から形成されない。

この中で使用されるとき、用語『ケーブル』は、複数の撚り合わされたワイヤ、たとえば、撚り合わされたアルミニウムまたはアルミニウム合金の導線からなるケーブル（ＡＡＡＣケーブル等）あるいは芯を形成する撚り合わされた鋼ワイヤおよびその芯周りに撚り合わされたアルミニウム導線からなるケーブル（ＡＣＳＲまたはＡＣＳＳケーブル等）を参照することが可能である。

この中で使用されるとき、用語『加工硬化』または『歪み硬化』は、変形によって金属またはポリマを強化することを参照することが可能である。加工硬化の一例は、形状変更を強制する変形を意図的に誘導する金属加工処理において生じるそれである。これらの処理は、冷間加工または冷間成形処理として知られる。それらは、ワークピースをそれの再結晶温度より低い温度（たとえば、通常は大気温）において成形することを特徴とする。冷間成形は、限定ではないが、絞り加工、曲げ、引き抜き、圧延、および剪断等のテクニックを通じて達成され得る。

この中で使用されるとき、『分散硬化』は、アルミニウム等の母材内に分布するカーボン・ナノチューブ（ＣＮＴ）等の不溶解性硬質粒子の存在に起因して材料の強度が改善される処理を参照することが可能である。

アルミニウム・カーボン・ナノチューブ（Ａｌ－ＣＮＴ）導線
アルミニウムは、その比較的良好な電気伝導度、低い密度、および材料コストから広く架線に使用されている。アルミニウムの電気伝導度は、銅のそれと比較すると約６１．２％乃至６１．８％である（国際軟銅規格（ＩＡＣＳ）に基づく）。アルミニウムの密度は、２．７１ｇ／ｃｍ^３であり、それと比較して銅の密度は、約８．９２ｇ／ｃｍ^３である。アルミニウムと銅の金属の価格は変動的であるが、歴史的に見れば、アルミニウムの価格は銅の半分を遙かに下回る。銅ワイヤと同じコンダクタンスを伴うアルミニウム・ワイヤは、約６７％大きい断面を有するが、重量は、より低い密度に起因してわずか約半分でしかない。それに加えて、同じコンダクタンスを伴うアルミニウム・ワイヤの価格は、比較対照の銅ワイヤより遙かに低い。

純アルミニウム・ワイヤの主要な欠点は、その機械的強度の限界である。たとえば、１３５０アルミニウム・ワイヤの引張り強度は、熱処理に応じて約６０から２００ＭＰａまでの範囲内である。たとえば、極軟の焼き鈍しされた１３５０－Ｏアルミニウム・ワイヤは、６０から９５ＭＰａの範囲内の引張り強度を有し、１３５０－Ｈ１９アルミニウム・ワイヤは、ワイヤ直径に応じて１６０ＭＰａから２００ＭＰａまでの範囲内の引張り強度を有する。その理由から、ワイヤには、６２０１－Ｔ８１等のアルミニウム合金が使用され、これは、ワイヤ直径に応じて約３１５から３３０ＭＰａまでの引張り強度を呈するが、約５２．５％ ＩＡＣＳという著しく低い電気伝導度においてである。アルミニウムおよびアルミニウム合金の別の欠点は、銅と比較して、それらの耐クリープ性が遙かに低いことである。

開示されている解決策は、純アルミニウム・ワイヤ（たとえば、１３５０－Ｏまたは１３５０－Ｈ１９ワイヤ）に類似する電気伝導度を呈するが、アルミニウム合金ワイヤ（たとえば６２０１－Ｔ８１ワイヤ）の強度を伴い、かつアルミニウム・ベースのワイヤに比較して改善された耐クリープ性を有するアルミニウム・ベースのワイヤのための複合材料を含む。たとえば、アルミニウム金属母材への少量（たとえば、２重量パーセント（ｗｔ％）未満、より好ましくは＜１ｗｔ％）のカーボン・ナノチューブ（ＣＮＴ）の添加は、ＣＮＴを伴わない純アルミニウムと比較すると、引張りワイヤ強度の増加、より高い耐熱性、およびより高い耐クリープ性を提供する一方、実質的に類似する電気伝導度と、弾性係数と、熱膨張係数とを維持する。Ａｌ－ＣＮＴの引張り強度と耐クリープ性は、複合材料内のＣＮＴの重量比の増加に伴って増加するが、電気伝導度が減少する。そのようなものとして、０．４ｗｔ％ ＣＮＴより高い組成、より好ましくは０．４ｗｔ％乃至０．６ｗｔ％ ＣＮＴ、または、さらにより好ましくは０．５ｗｔ％ ＣＮＴは、約６０％ ＩＡＣＳの電気伝導度を維持することが可能である。詳細に述べれば、０．５ｗｔ％ ＣＮＴを伴うアルミニウム金属母材複合材料（ＭＭＣ）ワイヤは、２００ＭＰａより高い、さらには３００ＭＰａさえ超える強度を呈することが可能である一方、国際電気標準会議（ＩＥＣ）６２００４、架空送電線の耐熱標準のＡＴ４仕様を満たし（表１に要約するとおり）、しかも１３５０アルミニウムのそれ（すなわち、約６０％ ＩＡＣＳ）に近い電気伝導度を呈することが可能である。

Ａｌ－ＣＮＴワイヤは、冷間加工処理（限定ではないが、圧延、引き抜き、またはこれらの組み合わせ等）を通じて、所望の直径のロッドが得られるまで、押し出し成型されたＡｌ－ＣＮＴロッドの断面を連続的に縮小することによって、加工および分散硬化を伴って機械的な強度増加を達成することが可能である。所望の直径を達成するための冷間加工処理の間に、ロッドの結晶粒構造が精緻化され、ＣＮＴがより均等にワイヤ内に分散する。

開示されている実施態様は、送配電線ケーブルのための加工および分散硬化されたＡｌ－ＣＮＴワイヤの応用を含み、全アルミニウム合金導線（ＡＡＡＣ）および鋼材補強アルミニウム導線（ＡＣＳＲ）送電線ケーブルを使用する例を伴う。したがって、Ａｌ－ＣＮＴ複合材料は、従来的なアルミニウムまたはアルミニウム合金ベースのケーブルの欠点を克服することが可能である。

たとえば、Ａｌ合金導線（たとえば、Ａｌ ６２０１－Ｔ８１）を、全アルミニウム合金導線（ＡＡＡＣ）ケーブルと類似の引張り強度のＡｌ－ＣＮＴ導線に置き換えることによって、ＡＡＡＣケーブル内に典型的に使用されている６２０１－Ｔ８１ Ａｌ合金導線との比較において、Ａｌ－ＣＮＴ導線のより高い電気伝導度およびより高い耐熱性に起因して、より高い電流容量定格が結果としてもたらされる。

別の例においては、鋼材補強（ＡＣＳＲ）ケーブル内のアルミニウム導線をＡｌ－ＣＮＴ導線に置き換えることによって、ＡＣＳＲケーブル内に典型的に使用されているＡｌ－１３５０－Ｈ１９導線との比較において、Ａｌ－ＣＮＴ導線の類似する電気伝導度およびより高い耐熱性に起因して、より高い電流容量定格が結果としてもたらされる。ＡＣＳＲケーブルは、未だ、アルミニウム導線の強度に依存し、鋼芯によってのみ補強されてケーブルの、特により大径のケーブルの重量を支持している。アルミニウムと比較してＡｌ－ＣＮＴ複合材料のより高い引張り強度は、したがって、全体的なケーブル強度を改善することになる。

図１Ａは、複数の導線１０２を含む送電線ケーブル１００－１（『ケーブル１００－１』）および関連する断面を図解した概略図である。示されているとおり、ケーブル１００－１は、導線１０２を撚り合わせることによって形成される。たとえば、ＡＡＣケーブルにおいては、すべての導線がアルミニウムからなるが、ＡＡＡＣケーブルにおいては、すべての導線が６２０１－Ｔ８１等のアルミニウム合金からなる。いくつかの実施態様においては、すべての導線がＡｌ－ＣＮＴ複合材料からなり、それにおいては、ＣＮＴが、各導線の全体を通じて一様に分散されている。撚り合わされる導線の数（通常、７、１９、または３７）および太さは、ケーブル１００－１の使用目的に従って適切に修正できる。導線の断面形状は、円形で示されているが、断面形状は、たとえば、ＡＡＡＣ／ＴＷケーブルにおけるように台形とすることもできる。いくつかの実施態様においては、ポリマ・スリーブ（図示せず）等の絶縁材料でケーブルの最外側表面をカバーすることが可能である。

図１Ｂは、複数の芯ワイヤ１０４と導線１０２を含む送電線ケーブル１００－２（『ケーブル１００－２』）および関連する断面を図解した概略図である。示されているとおり、ケーブル１００－２は、ケーブル１００－２の強度を補強する撚り合わされたワイヤ１０４から形成される芯周りに導線１０２を撚り合わせることによって形成される。たとえば、撚り導線１０２は、アルミニウムからなるとすることができ、芯は、ＡＣＳＲまたはＡＣＳＳケーブル等のように撚り鋼ワイヤから、またはＡＣＣＲケーブル、ＡＣＦＲケーブル、またはＡＣＣＣケーブル等のように複合材料からなるとすることが可能である。いくつかの実施態様においては、すべての導線がＡｌ－ＣＮＴ複合材料からなり、それにおいては、ＣＮＴが、各導線の全体を通じて一様に分散され、かつ芯が、鋼ワイヤまたは複合材料ワイヤからなる。撚り合わされて芯を形成するワイヤの数（通常、１、７、または１９）と太さ、および撚り合わされる外側の導線の数と太さは、ケーブル１００－２の使用目的に従って適切に修正できる。芯ワイヤおよび外側の導線の断面形状は、円形で示されているが、断面形状は、たとえば、ＡＣＳＲ／ＴＷケーブルにおけるように台形とすることもできる。いくつかの実施態様においては、ポリマ・スリーブ（図示せず）等の絶縁材料でケーブルの最外側表面をカバーすることが可能である。

図２は、冷延伸工程を連続的に適用することによってワイヤ・サイズを縮小するときの直径５ｍｍの押し出しＡｌ－ＣＮＴロッドと直径５ｍｍの押し出しアルミニウム（９９．７％）ロッドの強化を比較したグラフである。Ａｌ－ＣＮＴ材料における強化は、加工および分散硬化に起因するが、Ａｌの強化は、加工硬化のみに起因する。ＣＮＴは、押し出されたままの状態ですでにＡｌ－ＣＮＴロッド内に分散されている。したがって、延伸前の初期強度が１４５ＭＰａであり、すでにＡｌの初期強度７５ＭＰａより大きい。冷間加工を適用することによるワイヤ・サイズの連続的な縮小に伴う強化の初期のレートは、Ａｌ－ＣＮＴとＡｌ ９９．７％について類似しているが、Ａｌ－ＣＮＴについてのワイヤ・サイズの連続的な縮小に伴う強化のレートが一定にとどまるのに対し、Ａｌ ９９．７％については目に見えて減少する。

ワイヤの所望の終極強度（ＵＴＳ）および最終直径（Ｄ_ｆ）のためのＡｌ－ＣＮＴロッドの初期の押し出し直径（Ｄ_ｉ）は、次に示す数学的関係に基づいて計算が可能である。
Ｄ_ｉ＝Ｄ_ｆ×ｅｘｐ（（ＵＴＳ－Ａ）／Ｂ） 式１

これにおいて、ＡおよびＢは、ＣＮＴの量に依存する定数である。０．５ｗｔ％の組成でＣＮＴが組み込まれたＡｌ ９９．７からなる母材については、ＡおよびＢが、それぞれ約１４５および約６０になる。

図３は、ＡｌとＡｌ－ＣＮＴワイヤを多様な温度において加熱した後のＵＴＳの保持を示したグラフである。示されているとおり、Ａｌ－ＣＮＴワイヤは、ＩＥＣ ６２００４標準のＡＴ４仕様をクリアしているが、Ａｌは、ＩＥＣ ６２００４標準のＡＴ１／ＡＴ２仕様をクリアしていない。

表１は、ＩＥＣ ６２００４標準の各種ＡＴ仕様のための加熱温度と時間条件を要約したものである。特定のＡＴ仕様を満たすには、示されている条件の下における加熱の後、初期ＵＴＳの９０％が保持されている必要がある。

材料の電流容量は、ケーブル直径、運転温度における抵抗率、および周囲条件（たとえば、温度、風、日光）を考慮に入れ、次式を使用することによってネーアー・マクグラス（Ｎｅｈｅｒ－ＭｃＧｒａｔｈ）の式に従って計算することが可能である。
ＡＭＰ＝（（ＱＣ＋ＱＲ－ＱＳ）／Ｒ_ＴＣ）^１／２ 式２

これにおいて、ＱＣは対流による熱損失を表し、ＱＲは輻射による熱損失を表し、ＱＳは日射による熱を表し、Ｒ_ＴＣは運転温度における抵抗を表す。この方法は、ＩＥＥＥ ７３８仕様内に記述されている。

表２は、各種ＡＴ標準が、どのようにして４０年および４００時間にわたる連続許容可能運転温度を換算しているかを要約している。

図４は、送電線ケーブル用のＡｌ－ＣＮＴ複合材料ワイヤを製造するための一例のプロセスのフローチャートである。プロセス４００は、自動化された動作をコントロールするコンピュータを含むシステムによって実施することが可能である。たとえば、製造プロセスは、製造ロボット装置と結合されたコンピュータによってコントロールすることが可能であり、当該装置は、押し出し機と、上に述べられているとおり、所望の直径を伴うワイヤまでの引き抜きによってＡｌ－ＣＮＴロッドの加工硬化および分散硬化を実施するためのツーリングとを含む。

４０２においては、押し出されたＡｌ－ＣＮＴロッドについての初期直径が、式１に従って決定される。初期直径は、Ａｌ－ＣＮＴワイヤが所望の強度ならびにＣＮＴの分散を有することが可能となるように、所望の最終直径に関して設定されなければならない。詳細に述べれば、初期直径は、Ａｌ－ＣＮＴ材料内のＣＮＴの組成およびＡｌ－ＣＮＴワイヤの最終直径に基づく。たとえば、構成可能な押し出し機をコントロールするコンピュータは、初期直径を有するＡｌ－ＣＮＴロッドを連続押し出しするべく押し出し機を設定することが可能である。

４０４においては、Ａｌ－ＣＮＴロッドが４０２において設定された初期直径で押し出される。詳細に述べれば、押し出し機が、初期直径を画定するダイを通してＡｌ－ＣＮＴ材料を押し出すことによって固定断面プロファイルを伴うＡｌ－ＣＮＴロッドを作り出す。押し出し機に投入されるＡｌ－ＣＮＴ材料は、影響のない量の不純物のある可能性を別にすれば、ＡｌおよびＣＮＴだけを含むとすることができる。押し出し処理は、不連続のＡｌ－ＣＮＴビレットまたはロッドを形成するバッチ・モードで、または、好ましくは、任意長のＡｌ－ＣＮＴロッドを形成する連続モードで運転することが可能である。連続モードは、ビレット等のようにＡｌ－ＣＮＴ材料が定量に限定されないことから好ましい。言い換えると、Ａｌ－ＣＮＴロッドは、ビレットのバッチ処理においてＡｌ－ＣＮＴ材料を形成することを必要とせずに、むしろＡｌ－ＣＮＴ材料の連続処理によって任意長に形成することが可能である。押し出し処理は、Ａｌ母材全体を通じてＣＮＴが分散されたＡｌ－ＣＮＴ材料を提供する。ＣＮＴの小さな凝集塊が存在する可能性はあるが、Ａｌ母材全体を通じたＣＮＴの組成は、巨視的レベルにおいて一貫しており、かつ一様である。

４０６においては、押し出されたＡｌ－ＣＮＴロッドが加工処理を受け、所望の最終直径のＡｌ－ＣＮＴワイヤが得られるまで連続的に断面が縮小される。この加工処理は、Ａｌ－ＣＮＴ複合材料導線の全体を通じてＣＮＴの均等な分散を改善することが可能である。いくつかの実施態様においては、加工処理が、引き抜き処理等の冷間加工処理を含む。

結果として得られるＡｌ－ＣＮＴワイヤは、Ａｌ－ＣＮＴワイヤの全体にわたって一様に分布するＣＮＴ組成を有する。言い換えると、ＣＮＴの間に有意な不規則な空隙または不規則な空の空間が存在せず、ＣＮＴが凝集してなく、かつＡｌ－ＣＮＴワイヤ全体を通じてＣＮＴの組成がより高い、またはそれがより低いエリアが存在しない。言い換えると、Ａｌ母材内のＣＮＴの量が、母材のすべての部分において本質的に同一であり、すなわち、Ａｌ－ＣＮＴ複合材料内には、明確な差、すなわち、ＣＮＴ組成において任意のほかの部分と２０％、１０％、または好ましくは５％を超える差を有する部分が存在しない。結果として得られるＡｌ－ＣＮＴ複合材料ワイヤは、無孔性の一様な密度も有する。たとえば、Ａｌ－ＣＮＴ複合材料の密度は、理論的な複合材料の密度から最大で２％までの逸脱が許容され、これは、材料の体積、ＡｌとＣＮＴの相対量、およびそれらそれぞれの密度に基づいて計算することが可能である。標本のＡｌ－ＣＮＴ複合材料ワイヤの一様なＣＮＴ組成は、Ａｌ－ＣＮＴワイヤ全体を通じてコンダクタンスが一様であるといった一貫性があり、かつ一様な特性を提供する。標本のＡｌ－ＣＮＴワイヤにおける一様なＣＮＴの分布は、高解像度顕微鏡検査法によって検証することが可能である。

全アルミニウム合金ケーブル（ＡＡＡＣ）
いくつかの例においては、ＡＡＡＣケーブルが、一次および二次配電のための架空裸線用の導線として使用される。これらのタイプのケーブルが、高強度の芯を有していないことから、ＡＳＴＭ標準Ｂ３９８／Ｂ３９８Ｍに指定されているとおり、アルミニウム６２０１－Ｔ８１（Ａｌ－Ｍｇ－Ｓｉ）等の高強度合金を使用して、高い重量対強度比および所望の弛み特性を達成することが可能である。２．８２μΩ－ｃｍ（６１．２％ ＩＡＣＳ）の抵抗率および２．３乃至１．４％の伸びにおいてそれぞれ約１６０乃至１７０ＭＰａの引張り強度を有する１３５０－Ｈ１９ Ａｌと比較すると、６２０１－Ｔ８１ Ａｌは、３％の伸びにおいて約３１５乃至３３０ＭＰａの引張り強度であり、しかもより高い３．２８μΩ－ｃｍ（５２．５％ ＩＡＣＳ）の抵抗率を有する。

ＡＡＡＣケーブルは、ＡＳＴＭ標準Ｂ３９９／Ｂ３９９Ｂに指定されているとおり、７、１９、および３７の撚り線数のワイヤを伴う多様な標準設計が利用可能である。ケーブルの定格強度は個別のワイヤの直径および撚り線の数に依存することになり、個別のケーブルは、２８９と３１９ＭＰａの間の強度を有することになる。

ＡＡＡＣケーブル内の個別のＡｌ ６２０１－Ｔ８１合金導線を、引張り強度の等しい加工および分散硬化済みＡｌ－０．５ｗｔ％ ＣＮＴ導線と置き換えることによって、Ａｌ ６２０１－Ｔ８１合金導線と比較したときのＡｌ－０．５ｗｔ％ ＣＮＴ複合材料導線のより低い抵抗率およびより高い耐熱性に従って電流容量の増加が結果としてもたらされる。Ａｌ－０．５ｗｔ％ ＣＮＴワイヤがＩＥＣ ６２００４標準のＡＴ４仕様を満たすことから、Ａｌ－ＣＮＴ導線を用いるＡＡＡＣケーブルは、（以下に述べられている例において仮定される環境条件の下に）約７５℃が限界のＡｌ ６２０１－Ｔ８１導線を用いる従来的なＡＡＡＣケーブルと比較すると、有意に高い約２００℃において走らせることが可能であり、熱弛み仕様が満たされる限りにおいて電流容量の著しい増加が結果としてもたらされる。追加の利点は、Ａｌ ６２０１－Ｔ８１と比較して有意に低いクリープに起因して、クラム、ボルト、またはスプライスへの接続がより信頼性のあるものとなることである。

表３は、Ａｌ ６２０１－Ｔ８１合金導線を包含する標準ＡＡＡＣケーブルを、撚り、個別の導線およびケーブルのサイズ、ケーブル強度、ＤＣおよびＡＣ抵抗率、ならびに電流容量定格に関係する情報とともに７５℃の最大運転温度に基づいてリストしている。電流容量に想定された条件は、２５℃の大気温、緯度３０度において北から南方向に標準海面高でのケーブルの設置、６月１０日正午において風速がケーブルに対して垂直に２フィート／秒、晴天、０．５のケーブルの放射率、および０．５の日射吸収率である。

表４は、６２０１－Ｔ８１導線に代えてＡｌ－０．５ｗｔ％ ＣＮＴからなるＡｌ－ＣＮＴケーブルのリストであり、それにおいて個別のＡｌ－０．５ｗｔ％ ＣＮＴ導線は、表３にリストされているそれぞれのＡＡＡＣケーブルにおける個別のＡｌ ６２０１－Ｔ８１合金導線と同じ直径および強度を有するが、６２０１－Ｔ８１ Ａｌ（５２．５％ ＩＡＣＳ）と比較してＡｌ－０．５ｗｔ％ ＣＮＴ（６０％ ＩＡＣＳ）の増加した電気伝導度に起因して、より低いＤＣおよびＡＣ電気抵抗率を伴う。また、表４には、表３にリストされ、かつ式１に従って計算されたそれぞれのＡＡＡＣケーブルにおける個別のＡｌ ６２０１－Ｔ８１合金導線のそれぞれと同様に、個別の導線の最終直径および強度まで引かれるＡｌ－０．５ｗｔ％ ＣＮＴロッドに要求される初期押し出し直径もリストされている。それぞれのＡＡＡＣケーブルと比較するとＡｌ－０．５ｗｔ％ ＣＮＴケーブルは、それらのＩＥＣ ６２００４ ＡＴ４の耐熱性およびより高い電気伝導度、したがって、以下の例の中で論じるとおり、約２００℃の運転温度を可能にする、より低いジュール熱に起因して、概して、より高い電流容量定格を有することになる。

鋼材補強アルミニウム導線ケーブル（ＡＣＳＲ）
ＡＣＳＲケーブルは、架空裸送電線用の導線として、かつ一次および二次配電用導線およびメッセンジャー支持線として使用される。ＡＣＳＲケーブルは、ＡＳＴＭ標準Ｂ５００／Ｂ５００Ｍに記述されているとおり、鋼芯を含み、かつＡＳＴＭ標準Ｂ２３０／Ｂ２３０Ｍに記述されているとおり、外側アルミニウム導線を有し、通常はそれがアルミニウム１３５０－Ｈ１９である。ＡＣＳＲケーブルの強度は、アルミニウム導線および鋼芯の両方によって与えられ、１％の伸びにおけるアルミニウム導線の強度および鋼芯を考慮に入れることにより、ＡＳＴＭ標準Ｂ４９８／Ｂ４９８Ｍに従って計算される。

鋼は、アルミニウムより高い強度を有し、そのため、ＡＣＳＲにおける鋼材補強は、ケーブルにおける機械的張力の増加を可能にする。鋼はまた、アルミニウムより低いクリープおよび熱膨張係数も呈する。したがって、ＡＣＳＲケーブルにおける鋼材補強は、アルミニウム導線のための弛みに対する機械的支持を与え、それにより長スパンのケーブルの設置を容易にする。

鋼とアルミニウム撚り線の相対的な断面積を変化させることによって、ケーブルを、その電気伝導度を犠牲にして、より強くすることが可能である。１３５０－Ｈ１９アルミニウムが、約６１．２％ ＩＡＣＳの電気伝導度と約２．７１ｇ／ｃｍ^３の密度を有するのに対して、鋼は、約８％ ＩＡＣＳの電気伝導度と約７．８ｇ／ｃｍ^３の密度を有する。したがって、鋼材補強の結果として、断面が類似するＡＡＡＣケーブルと比較して、電気伝導度の減少と重量の増加が招かれる。しかしながら、より低い電気伝導度は、導線の表面に電流を実質的に押しやる表皮に起因してアルミニウム導線内において電流が搬送されることから、運転周波数における電流搬送ケイパビリティまたは電流容量定格に対してわずかな影響しか有していない。ＡＣＳＲケーブルの正常運転温度は、１００℃未満に、かつ短期間の緊急運転のための約１３５℃乃至１５０℃に限定されている。これは、アルミニウム導線の軟化および強度の永久喪失が結果としてもたらされるアルミニウム導線の焼き鈍しを回避するためである。

Ａｌ－０．５ｗｔ％ ＣＮＴ導線は、約６１．２％ ＩＡＣＳの電気伝導度を伴う１３５０－Ｈ１９ Ａｌワイヤよりわずかに低い約６０％ ＩＡＣＳの電気伝導度を呈する。ＡＣＳＲ送電線ケーブル内の１３５０－Ｈ１９ Ａｌ合金導線をＡｌ－ＣＮＴに置き換えることによって、より高い電流容量を達成することが可能である。

加工および分散硬化後のＡｌ－０．５ｗｔ％ ＣＮＴ導線がＩＥＣ ６２００４耐熱標準のＡＴ４仕様を超えることから、ＡＣＳＲケーブル内の１３５０－Ｈ１９ Ａｌ導線をＡｌ－ＣＮＴ導線に置き換えることによって、より高いケーブル強度を達成することが可能である。

Ａｌ－０．５ｗｔ％ ＣＮＴ導線が、類似する断面を伴うＡｌ １３５０－Ｈ１９導線と比較して、類似する電気伝導度と、より高い引張り強度と、より高い耐クリープ性と、より高い耐熱性とを呈することから、したがって、ＡＣＳＲケーブル内の１３５０－Ｈ１９ Ａｌ導線を、類似する断面寸法のＡｌ－ＣＮＴ ０．５％導線に置き換えることは有利である。

これが、以下に述べる例において使用される環境条件下の正常運転の間におけるＡＣＳＲケーブルの運転可能温度を７５℃から２００℃を超えるところまで引き上げ、それによってケーブルの電流容量定格における実質的な増加が結果としてもたらされる。Ａｌ－０．５ｗｔ％ ＣＮＴ導線は、１３５０－Ｈ１９ Ａｌ導線より高い強度、およびより高い耐クリープ性を呈することから、ＡＣＳＲケーブルにおける全体的な機械的強度に寄与することになる。

たとえば、直径０．１３６０インチ、かつ１％の伸びにおいて１８０ｋｓｉの応力を伴うクラスＡ鋼の７本撚り合わせ、および直径０．１７４９インチ、かつ１％の伸びにおいて２６ｋｓｉの応力を伴うアルミニウム１３５０－Ｈ１９の２６本撚り合わせを伴ったドレイク・ケーブルにおいては、強度が次式のとおりに計算される。
（２６×（π／４）×（０．１７４９）^２×２４×０．９３＋７×（π／４）×（０．１３６０）^２×１８０×０．９６）ｌｂｓ＝３１，５１５ｌｂｓ 式３

これにおいて、アルミニウムおよび鋼についての応力値と９３％および９６％ディレーティング係数は、ＡＳＴＭ標準Ｂ２３０／Ｂ２３０Ｍの表１、ＡＳＴＭ標準Ｂ４９８／Ｂ４９８Ｍの表２、およびＡＳＴＭ標準Ｂ２３２／Ｂ２３２Ｍの表６から再現されている。明らかに、ＡＣＳＲケーブル内のアルミニウム撚り線の強度が増加すれば、ケーブルの強度も増加する。このことは、ケーブルがより高い張力で設置されることを可能にし、結果として、より少ない弛みを反比例的にもたらすことになる。

２００℃の運転温度は、ＡＣＳＳケーブルの運転温度に類似である；しかしながら、ＡＣＳＳケーブルは、ＡＣＳＳケーブルに殆ど強度を提供しない焼き鈍しされた極軟のＡｌ １３５０－Ｏ導線を包含し、完全にその強度を鋼芯に頼る。したがって、Ａｌ－ＣＮＴ導線を伴うＡＣＳＲケーブルは、ＡＣＳＲとＡＣＳＳケーブルの利点を結合し、Ａｌ－ＣＮＴの高い電気伝導度と耐熱性と引張り強度とを通じた高い強度および高い電流容量を伴う。

しかしながら、それでもなお、Ａｌ－ＣＮＴ撚り線が巻かれたＡＣＳＲケーブルについての最大運転温度は、鋼芯に使用される亜鉛めっき皮膜が急速に劣化する可能性のある約２４５℃乃至２５０℃に制限されるであろう。

Ａｌ－Ｚｒ等の耐熱性Ａｌ合金を伴う特化ＡＣＳＲケーブルは、より高温における運転に利用可能である。しかしながら、これらのタイプのケーブルは、１３５０－Ｈ１９アルミニウムより低い電気伝導度を有する。それと比較してＡｌ－ＣＮＴ複合材料は、Ａｌ－Ｚｒの強度および耐熱性を提供する一方、１３５０－Ｈ１９アルミニウムと概ね等しい電気伝導度を呈する。追加の利点は、Ａｌ １３５０－Ｈ１９と比較して有意に低いクリープに起因して、クランプ、ボルト、またはスプライスへの接続がより信頼性のあるものとなることである。

鋼材支持アルミニウム導線ケーブル（ＡＣＳＳ）
ＡＣＳＳケーブルは、架空送配電線に使用される。ＡＣＳＳケーブルは、ＡＣＳＲケーブルと視覚的外観が類似している；ＡＣＳＳ内の鋼芯は、アルミニウム・ワイヤのための弛みに対する支持を与える。相違は、ＡＣＳＳ内のアルミニウム撚り線が、ＡＳＴＭ標準Ｂ６０９／Ｂ６０９Ｍに記述されているとおり、完全に焼き鈍しされたアルミニウム１３５０－Ｏである点である。それらは『極軟』であり、したがって、ケーブルにそれほど強度を提供しない。設置後は、アルミニウム撚り線の永久伸びが、鋼芯によって担持される導線の張力のパーセンテージが標準的なＡＣＳＲと比較して遙かに大きくなるという結果をもたらす。これはまた、合成熱伸張を低減し、かつ自己制振を増加させる。この理由のため、ＡＣＳＳケーブルはＡＣＳＲケーブルより弛みが少ない。アルミニウム撚り線が『極軟』であることから、ＡＣＳＳケーブルは、強度を失うことなく２００℃を超える温度において連続運転することが可能である。最大運転温度は、鋼芯に使用される亜鉛めっき皮膜が急速に劣化する可能性のある約２４５℃乃至２５０℃に制限される。ここでもまた、鋼は、６１．８％ ＩＡＣＳの電気伝導度と２．７１ｇ／ｃｍ^３の密度を伴う１３５０－Ｏアルミニウムに対して、わずか８％ ＩＡＣＳの電気伝導度と７．８ｇ／ｃｍ^３の密度を有する。したがって、この支持は、結果として、断面が類似するＡＡＡＣケーブルと比較して、電気伝導度の喪失の増加と重量の増加を招く。

ＡＣＳＳケーブルが、２００℃を超える温度における運転に対して設計されていることから、Ａｌ－ＣＮＴ導線を伴う完全焼き鈍しＡｌ導線に置き換えることは、電流容量における何らの改善ももたらさない可能性がある。しかしながら、Ａｌ １３５０－Ｏと比較したときのＡｌ－ＣＮＴの増加した強度および高い耐クリープ性は、全体的により高いケーブル強度に寄与することになり、クランプ、ボルト、またはスプライスへの接続をより信頼性のあるものとする。

したがって、開示されている実施態様は、Ａｌ導線および撚り線をＡｌ－ＣＮＴ導線および鋼芯周りの撚り線で置き換えることが、ＡＣＳＲとＡＣＳＳの利点を組み合わせて、高い強度、高い電気伝導度、および高い電流容量をもたらす。

複合材料芯アルミニウム・ケーブル
カーボン繊維の芯材を伴う繊維補強アルミニウム導線（ＡＣＦＲ）ケーブル、アルミニウム母材複合材料の芯材を伴う複合材料補強アルミニウム導線（ＡＣＣＲ）ケーブル、および複合材料芯アルミニウム導線（ＡＣＣＣ）ケーブルは、この後に述べるタイプの送電線ケーブルの例である。複合材料芯は、鋼と比較すると、高い強度対重量比およびより低い膨張係数を有し、高い温度において少ない弛みを提供する。ＡＣＦＲは、１５０℃までであるが、ＡＣＣＲは、２３０℃まで耐えることが可能である。これらの台頭してきた設計は、しばしば、高い電気伝導度のみがＡＴ３標準を満たすＡｌ－Ｚｒ等の高耐熱性Ａｌ合金とともに使用される。これらのＡｌ合金導線を、ＡＴ４標準を満たすＡｌ－ＣＮＴに置き換えることは有利となるであろう。

開示されている実施態様は、前述した問題に対する解決策を含む。以下のＡＡＡＣおよびＡＣＳＲケーブルのための電流容量の計算は、ＩＥＥＥ ７３８標準に基づいて電流容量を計算するＥＴＡＰを使用して行われた。ＡＡＡＣケーブル内のＡｌ ６２０１合金導線をＡｌ－ＣＮＴ導線に、またはＡＣＳＲケーブル内のＡｌ １３５０－Ｈ１９導線をＡｌ－ＣＮＴ導線に置き換えることによって、運転温度を７５℃から２００℃まで引き上げることが可能であることから、結果として、より高い電流容量定格がもたらされる。ＡＣＳＳ、ＡＣＦＲ、ＡＣＣＲ、またはＡＣＣＣケーブル内のＡｌまたはＡｌ合金導線をＡｌ－ＣＮＴ導線に置き換えることは、概して類似する利点を結果としてもたらすが、ケーブルの設計に依存することになる。

実施態様の例：Ａｌ－０．５ｗｔ％ ＣＮＴ導線を伴うＡＡＡＣ様ケーブル
図５は、緯度３０度において標準海面高で北から南方向に設置された送電線についての所定の電線温度における電流容量を、０．５の放射率、および０．５の日射吸収率を伴うアクロンＡＡＡＣケーブルについて示したグラフである。この例においては、環境条件が、大気温が２５℃であり、６月１０日正午において風速が送電線に対して垂直に０および２フィート／秒であり、かつ晴天であることを含む。電線に対して垂直な風は、電線を冷却し、より高い許容電流容量がもたらされる結果となる。風速２フィート／秒におけるＡＡＡＣアクロン・ケーブルについての電流容量は、７５℃を超えない温度に対して１０７アンペアであり、これは、公開されている諸元表と矛盾しない。

ケーブル内のＡｌ ６２０１－Ｔ８１導線をＡｌ－ＣＮＴ導線に置き換えると、より高い温度によってＡｌ－ＣＮＴ導線の強度が失われるという結果を招くことがないため、温度が２００℃を超えることが可能になる。風速２フィート／秒における電流容量は、１９５アンペアまで増加する。とりわけ、Ａｌ ６２０１－Ｔ８１合金と比較して約８％高いＡｌ－０．５ｗｔ％ ＣＮＴの電気伝導度に起因して、Ａｌ－ＣＮＴ ０．５ｗｔ％についての電流容量曲線は、Ａｌ ６２０１－Ｔ８１合金についての電流容量曲線の上方を行く。アクロン・ケーブルの個別の導線は、直径が０．０６６１インチ（１．６８ｍｍ）である。Ａｌ－ＣＮＴを用いて３１９ＭＰａの定格強度を得るために、式１に従って、１．２０１１インチ（３０．５１ｍｍ）の初期直径において押し出しが開始される。

図６は、緯度３０度において標準海面高で北から南方向に設置された送電線についての所定の電線温度における電流容量を、０．５の放射率、および０．５の日射吸収率を伴うビュートＡＡＡＣケーブルについて示したグラフである。この例においては、環境条件が、大気温が２５℃であり、６月１０日正午において風速が送電線に対して垂直に０および２フィート／秒であり、かつ晴天であることを含む。電線に対して垂直な風は、電線を冷却し、より高い許容電流容量がもたらされる結果となる。風速２フィート／秒におけるＡＡＡＣビュート・ケーブルについての電流容量は、７５℃を超えない温度に対して４６０アンペアであり、これは、公開されている諸元表と矛盾しない。

ケーブル内のＡｌ ６２０１－Ｔ８１導線をＡｌ－ＣＮＴ導線に置き換えると、より高い温度によってＡｌ－ＣＮＴ導線の強度が失われるという結果を招くことがないため、温度が２００℃を超えることが可能になる。風速２フィート／秒における電流容量は、８８３アンペアまで増加する。とりわけ、Ａｌ ６２０１－Ｔ８１合金と比較して約８％高いＡｌ－０．５ｗｔ％ ＣＮＴの電気伝導度に起因して、Ａｌ－０．５ｗｔ％ ＣＮＴについての電流容量曲線は、Ａｌ ６２０１－Ｔ８１合金についての電流容量曲線の上方を行く。ビュート・ケーブルの個別の導線は、直径が０．１２８３インチ（３．２６ｍｍ）である。Ａｌ－ＣＮＴを用いて２９５ＭＰａの定格強度を得るために、式１に従って、１．５５９６インチ（３９．６１ｍｍ）の初期直径において押し出しが開始される。

Ａｌ－０．５ｗｔ％ ＣＮＴ導線を伴うＡＣＳＲ様ケーブル
図７は、緯度３０度において標準海面高で北から南方向に設置された送電線についての所定の電線温度における電流容量を、０．５の放射率、および０．５の日射吸収率を伴うトルコＡＣＳＲケーブルについて示したグラフである。この例においては、環境条件が、大気温が２５℃であり、６月１０日正午において風速が送電線に対して垂直に０および２フィート／秒であり、かつ晴天であることを含む。電線に対して垂直な風は、電線を冷却し、より高い許容電流容量がもたらされる結果となる。風速２フィート／秒におけるＡＣＳＲトルコ・ケーブルについての電流容量は、７５℃を超えない温度に対して１０３アンペアであり、これは、公開されている諸元表と矛盾しない。

ケーブル内のＡｌ １３５０－Ｈ１９導線をＡｌ－ＣＮＴ導線に置き換えると、より高い温度によってＡｌ－ＣＮＴ導線の強度が失われるという結果を招くことがないため、温度が２００℃を超えることが可能になる。風速２フィート／秒における電流容量は、１６６アンペアまで増加する。ＡＣＳＲケーブルの強度は、鋼芯とＡｌ導線によって提供される。Ａｌ １３５０－Ｈ１９導線を高強度のＡｌ－ＣＮＴ導線に置き換えると、式３に従ってケーブルの全体的な強度が改善されることになる。トルコ・ケーブルの個別のＡｌ導線は、０．０６６１インチ（１．６８ｍｍ）の直径を有し、１％の伸びにおいて２８．５ｋｓｉ（１９６．５ＭＰａ）が定格である。それらが、１％の伸びにおいて３５ｋｓｉ（２４１．３ＭＰａ）の強度を伴うＡｌ－０．５ｗｔ％ ＣＮＴ導線によって置き換えられた場合には、ケーブル強度が１１９０ｌｂｓから１３１７ｌｂｓに、または約１０．６％増加する。相応じて増加するケーブルの張力は、弛みを約１０％低減する。Ａｌ－ＣＮＴを用いて２４１．３ＭＰａの定格強度を得るために、式１に従って、０．３２９０インチ（８．３６ｍｍ）の初期直径において押し出しが開始される。

図８は、緯度３０度において標準海面高で北から南方向に設置された送電線についての所定の電線温度における電流容量を、０．５の放射率、および０．５の日射吸収率を伴うドレイクＡＣＳＲケーブルについて示したグラフである。この例においては、環境条件が、大気温が２５℃であり、６月１０日正午において風速が送電線に対して垂直に０および２フィート／秒であることを含む。電線に対して垂直な風は、電線を冷却し、より高い許容電流容量がもたらされる結果となる。風速２フィート／秒におけるＡＣＳＲドレイク・ケーブルについての電流容量は、７５℃を超えない温度に対して９０８アンペアであり、これは、公開されている諸元表と矛盾しない。

ケーブル内のＡｌ １３５０－Ｈ１９導線をＡｌ－ＣＮＴ導線に置き換えると、より高い温度によってＡｌ－ＣＮＴ導線の強度が失われるという結果を招くことがないため、温度が２００℃を超えることが可能になる。風速２フィート／秒における電流容量は、１６５１アンペアまで増加する。ＡＣＳＲケーブルの強度は、鋼芯とＡｌ導線によって提供される。Ａｌ １３５０－Ｈ１９導線を高強度のＡｌ－ＣＮＴ導線に置き換えると、式３に従ってケーブルの全体的な強度が改善されることになる。ドレイクの個別のＡｌ導線は、０．１７４９インチ（４．４４ｍｍ）の直径を有し、１％の伸びにおいて２４ｋｓｉ（１６５．５ＭＰａ）が定格である。それらが、１％の伸びにおいて３５ｋｓｉ（２４１．３ＭＰａ）の強度を伴うＡｌ－０．５ｗｔ％ ＣＮＴ導線によって置き換えられた場合には、ケーブル強度が３１，５００ｌｂｓから３７，９００ｌｂｓに、または約２０．３％増加する。相応じて増加するケーブルの張力は、弛みを約１７％低減する。Ａｌ－ＣＮＴを用いて２４１．３ＭＰａの定格強度を得るために、式１に従って、０．８７０６インチ（２２．１１ｍｍ）の初期直径において押し出しが開始される。

この明細書において、『１つの実施態様』または『一例』といった参照は、実施態様に関して述べられている特定の特徴、構造、または特性が、開示の少なくとも１つの実施態様内に含まれていることを意味する。明細書内の随所に現れる『１つの実施態様において』という言い方が、同一の実施態様を参照していること、あるいは別々のまたは代替実施態様がほかの実施態様と相互に排他的であることの必要性はまったくない。それに加えて、多様な特徴が述べられているが、いくつかの実施態様によっては呈され、ほかではそれがないということもあり得る。同様に、多様な要件が述べられているが、いくつかの実施態様にとってはそれが要件となり、ほかの実施態様にとってはそうではないということもあり得る。

この開示は、具体的な材料またはそのほかの詳細を参照する非限定的な多様な例を含むが、それらは、この分野の当業者に周知であり、したがって簡潔のためにここでは省略されている。追加の詳細は、オンラインまたはほかの場所で容易に入手可能である。たとえば、開示されている例の中で参照されているアルミニウム材料に関係する詳細は、以下のとおりに見付けることが可能である。

以上から、本発明の具体的な実施態様が説明目的のためにここで述べられてきたが、本発明の範囲からの逸脱を伴うことなく多様な修正が行われ得ることは認識されるであろう。したがって、本発明は付随する特許請求の範囲による以外には限定されない。

Claims (22)

1. 送電または配電線ケーブルであって、
   アルミニウム（Ａｌ）金属母材内に均等に分散された複数のカーボン・ナノチューブ（ＣＮＴ）を包含する金属母材複合材料（ＭＭＣ）導線を包含する複数の導線を包含し、
   それにおいて、ＣＮＴの組成が、前記ＭＭＣ導線の全体を通して一様である、送電または配電線ケーブル。
2. 前記複数の導線は、撚り線であり、各撚り線は、
   ＣＮＴおよびＡｌを包含するＭＭＣを包含し、
   それにおいて前記ＣＮＴの組成は、各ＭＭＣ撚り線の全体を通して一様である、請求項１に記載の送電または配電線ケーブル。
3. さらに、
   複数の撚り芯ワイヤであって、その周りに撚り合わされた複数のＭＭＣ導線によって取り囲まれる撚り芯ワイヤを包含し、
   それにおいて、前記複数の撚り芯ワイヤのいずれも、前記撚り合わされた複数のＭＭＣ導線のいずれと比較してもより大きな引張り強度およびより低い電気伝導度を有する、請求項２に記載の送電または配電線ケーブル。
4. さらに、
   複数の芯ワイヤを包含し、
   それにおいて、前記複数の芯ワイヤのいずれも、前記複数のＭＭＣ導線のいずれと比較してもより大きな引張り強度を有する、請求項１に記載の送電または配電線ケーブル。
5. 前記ＭＭＣ導線は、０．１重量パーセント（ｗｔ％）から２ｗｔ％までの範囲内のＣＮＴを包含する、請求項２または４に記載の送電または配電線ケーブル。
6. 前記ＭＭＣ導線は、０．４ｗｔ％から０．６ｗｔ％までの範囲内のＣＮＴを包含する、請求項５に記載の送電または配電線ケーブル。
7. 前記ＭＭＣ導線は、約０．５ｗｔ％のＣＮＴを包含する、請求項６に記載の送電または配電線ケーブル。
8. 各々の前記芯ワイヤは、鋼を包含する、請求項４に記載の送電または配電線ケーブル。
9. 各々の前記芯ワイヤは、カーボン・グラスファイバ複合材料またはアルミニウム母材複合材料を含む複合材料を包含する、請求項４に記載の送電または配電線ケーブル。
10. 前記ＭＭＣ導線は、少なくとも５５％国際軟銅規格（ＩＡＣＳ）の電気伝導度を有する、請求項２乃至７のいずれかに記載の送電または配電線ケーブル。
11. 前記ＭＭＣ導線は、約５８％ ＩＡＣＳの電気伝導度を有する、請求項１０に記載の送電または配電線ケーブル。
12. 送電または配電線ケーブルであって、
    撚り芯を形成する複数のワイヤと、
    前記撚り芯の周りに撚り合わされた複数の導線と、
    を包含し、それにおいて前記複数の導線は、アルミニウム（Ａｌ）とカーボン・ナノチューブ（ＣＮＴ）の金属母材複合材料（ＭＭＣ）であって、その全体を通して一様に分散されたＣＮＴを伴う無孔性構造を有するＭＭＣを包含する、送電または配電線ケーブル。
13. 前記ＭＭＣは、０．１重量パーセント（ｗｔ％）から２ｗｔ％までの範囲内のＣＮＴを包含する、請求項１２に記載の送電または配電線ケーブル。
14. 前記ＭＭＣは、０．２５ｗｔ％から１ｗｔ％までの範囲内のＣＮＴを包含する、請求項１３に記載の送電または配電線ケーブル。
15. 前記ＭＭＣは、少なくとも０．４ｗｔ％のＣＮＴを包含する、請求項１３に記載の送電または配電線ケーブル。
16. 前記ＭＭＣは、０．４ｗｔ％から０．６ｗｔ％までの範囲内のＣＮＴを包含する、請求項１３に記載の送電または配電線ケーブル。
17. 前記ＭＭＣは、約０．５ｗｔ％のＣＮＴを包含する、請求項１３に記載の送電または配電線ケーブル。
18. 送電または配電線ケーブルのためのアルミニウム・カーボン・ナノチューブ（Ａｌ－ＣＮＴ）複合材料ワイヤを製造する方法であって、
    初期直径を伴うＡｌ－ＣＮＴの無孔性ロッドを押し出すことと、
    前記初期直径より小さい最終直径の無孔性Ａｌ－ＣＮＴ複合材料導線を形成する加工処理によって連続的に前記ロッドの断面積を縮小することと、
    を包含する方法。
19. さらに、前記Ａｌ－ＣＮＴの無孔性ロッドを押し出すことに先行して、
    前記最終導線直径と、導線の終極引張り強度と、前記Ａｌ－ＣＮＴの無孔性ロッドを押し出す押し出し機に投入される前記Ａｌ－ＣＮＴ内のＣＮＴの量とに基づいて前記初期直径を決定すること、
    を包含する、請求項１８に記載の方法。
20. 前記加工処理は、前記Ａｌ－ＣＮＴ複合材料導線の全体を通して均等なＣＮＴの分散を改善する、請求項１８または１９に記載の方法。
21. 前記加工処理は、冷間加工処理を含む、請求項１８乃至２０のいずれかに記載の方法。
22. 前記加工処理は、圧延処理または引き抜き処理のうちの少なくとも１つを含む、請求項１８乃至２１のいずれかに記載の方法。

Images