JP2974332B2 - 複合極低温導電体 - Google Patents
複合極低温導電体Info
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- JP2974332B2 JP2974332B2 JP1209511A JP20951189A JP2974332B2 JP 2974332 B2 JP2974332 B2 JP 2974332B2 JP 1209511 A JP1209511 A JP 1209511A JP 20951189 A JP20951189 A JP 20951189A JP 2974332 B2 JP2974332 B2 JP 2974332B2
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- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、特に交流用途に有用な極低温導電体に関
し、より詳細には横断方向の渦電流による電力損失が低
い軽量の複合ハイパー導電体（hyperconductor）に関す
る。
し、より詳細には横断方向の渦電流による電力損失が低
い軽量の複合ハイパー導電体（hyperconductor）に関す
る。
（従来の技術） 超伝導体は、所定の極低温以下の温度で実質的に抵抗
なく電気を導き電気効率を最大にする。しかしながら、
商業規模の用途に現在利用できる超伝導体は、絶対零度
に近い温度に冷却されるまでは超伝導性を示さず、かか
る冷却には高価で複雑なヘリウム冷却装置を用いなけれ
ばならない。ヘリウム冷却装置を用いると、ヘリウムの
沸点である約4.2゜Kまでの冷却が達成される。また、主
としてニオブ・チタン合金類及びニオブ−錫合金類から
成る超伝導体の変形特性のために超伝導性ワイヤー又は
ケーブルの製造は困難であり費用も嵩む。
なく電気を導き電気効率を最大にする。しかしながら、
商業規模の用途に現在利用できる超伝導体は、絶対零度
に近い温度に冷却されるまでは超伝導性を示さず、かか
る冷却には高価で複雑なヘリウム冷却装置を用いなけれ
ばならない。ヘリウム冷却装置を用いると、ヘリウムの
沸点である約4.2゜Kまでの冷却が達成される。また、主
としてニオブ・チタン合金類及びニオブ−錫合金類から
成る超伝導体の変形特性のために超伝導性ワイヤー又は
ケーブルの製造は困難であり費用も嵩む。
本明細書中においてハイパー導電体（hyperconducto
r）と称する高純度金属類は、液体水素冷却装置で達成
できるよりは高温の極低温度において例外的に低い電気
抵抗を示す。液体水素冷却装置を用いると、水素の沸点
である約20.3゜Kまでの冷却が得られる。液体水素は宇
宙船の推進剤であるから、上記の材料は宇宙航空の分野
で用いるには理想的なものである。ハイパー導電体とい
う語句は、極めて高い（5000又はそれ以上の大きさ）の
残留抵抗比（室温におけるバルク電気抵抗対4.2゜Kにお
けるバルク電気抵抗比）を持ち、デービー温度が高いも
のを意味する。残留抵抗比が高い物質は通常4.2゜Kにお
ける残留抵抗が例外的に低く、高純度金属の残留抵抗は
最も低い。デービー温度は4.2゜Kでの残留抵抗からの温
度上昇に伴なう抵抗率の増加率を定める。デービー温度
の低い金属の抵抗率は温度上昇に伴なって急速に増大
し、液体ヘリウムの沸点である4.2゜Kより僅かに高い温
度で比較的高い低効率を示す。しかしながら、ハイパー
導電体として用いる好ましい物質はデービー温度が高
く、温度が4.2゜Kより高くなるに伴なう抵抗の増大が緩
やかであり、20゜Kにおける抵抗が極めて低い状態を保
つ。
r）と称する高純度金属類は、液体水素冷却装置で達成
できるよりは高温の極低温度において例外的に低い電気
抵抗を示す。液体水素冷却装置を用いると、水素の沸点
である約20.3゜Kまでの冷却が得られる。液体水素は宇
宙船の推進剤であるから、上記の材料は宇宙航空の分野
で用いるには理想的なものである。ハイパー導電体とい
う語句は、極めて高い（5000又はそれ以上の大きさ）の
残留抵抗比（室温におけるバルク電気抵抗対4.2゜Kにお
けるバルク電気抵抗比）を持ち、デービー温度が高いも
のを意味する。残留抵抗比が高い物質は通常4.2゜Kにお
ける残留抵抗が例外的に低く、高純度金属の残留抵抗は
最も低い。デービー温度は4.2゜Kでの残留抵抗からの温
度上昇に伴なう抵抗率の増加率を定める。デービー温度
の低い金属の抵抗率は温度上昇に伴なって急速に増大
し、液体ヘリウムの沸点である4.2゜Kより僅かに高い温
度で比較的高い低効率を示す。しかしながら、ハイパー
導電体として用いる好ましい物質はデービー温度が高
く、温度が4.2゜Kより高くなるに伴なう抵抗の増大が緩
やかであり、20゜Kにおける抵抗が極めて低い状態を保
つ。
デービー温度は金属の固有特性であり、即ち、金属中
の不純物又は構造欠陥の有無とはあまり関係のない性質
である。極めて低い残留抵抗率を得るには、99.999％
（5N）、99.9999％（6N）又はそれ以上のオーダーの超
高純度金属を得る必要がある。従って、多くの金属は極
めて高水準の純度に加工されると4.2゜Kにおいて非常に
低い残留抵抗率を示すが、これらの金属類のほとんどは
デービー温度が低くて温度が4.2゜Kよりも僅かに上昇し
ただけで抵抗率が急速に大きくなり、液体水素冷却装置
の使用により達成できる温度（20゜K程度の温度）にお
ける抵抗率が高いために商用のハイパー導電体の候補物
質といては考慮の対象にならない。
の不純物又は構造欠陥の有無とはあまり関係のない性質
である。極めて低い残留抵抗率を得るには、99.999％
（5N）、99.9999％（6N）又はそれ以上のオーダーの超
高純度金属を得る必要がある。従って、多くの金属は極
めて高水準の純度に加工されると4.2゜Kにおいて非常に
低い残留抵抗率を示すが、これらの金属類のほとんどは
デービー温度が低くて温度が4.2゜Kよりも僅かに上昇し
ただけで抵抗率が急速に大きくなり、液体水素冷却装置
の使用により達成できる温度（20゜K程度の温度）にお
ける抵抗率が高いために商用のハイパー導電体の候補物
質といては考慮の対象にならない。
ハイパー導電体類は３つにの大別できる。第一に、残
留抵抗率が低く、高純度にし易いがデービー温度が低い
カドミウム、錫、ナトリウム及びインジウムのような軟
質ハイパー導電体類がある。第二の群は、ベリリウム、
ルテナム及びクロムのような硬質で脆弱なハイパー導電
体類である。これらの金属はデービー温度は非常に高い
が、低残留抵抗率を得るのに必要な高純度に加工するの
を極めて困難にする化学的性質多び冶金学的性質を備え
ている。最も利用し易い高導電体群としては、アルミニ
ウム、マグネシウム、銅、カルシウム及びスカンジウム
を含む硬質で延性のある高導電体類が挙げられる。
留抵抗率が低く、高純度にし易いがデービー温度が低い
カドミウム、錫、ナトリウム及びインジウムのような軟
質ハイパー導電体類がある。第二の群は、ベリリウム、
ルテナム及びクロムのような硬質で脆弱なハイパー導電
体類である。これらの金属はデービー温度は非常に高い
が、低残留抵抗率を得るのに必要な高純度に加工するの
を極めて困難にする化学的性質多び冶金学的性質を備え
ている。最も利用し易い高導電体群としては、アルミニ
ウム、マグネシウム、銅、カルシウム及びスカンジウム
を含む硬質で延性のある高導電体類が挙げられる。
宇宙船では液体水素が推進剤として使用されているた
め液体水素の利用が容易なので、液体水素冷却装置の使
用により達成できる極低温で例外的に低い電気抵抗率を
持つ導体類の新しい用途が宇宙船の動力系統によって新
たに創出された。現在達成できる水準のアルミニウム及
び銅の純度における低残留抵抗率及びこれら２種の金属
の高いデービー温度のために、アルミニウム及び銅はと
もに宇宙船空の分野でのハイパー導電体としての用途の
候補物質となり得る。純度99％のアルミニウム及び銅を
高導電体として使用することもできるが、99.999％及び
99.9999％という一層高純度のものが好ましい。超高純
度のアルミニウム及び銅の化学的及び冶金学的処理に関
して意義のある研究がなされた。しかしながら、アルミ
ニウムのハイパー導電体は軽量で例外的な磁気抵抗性を
持つために特に興味のある材料である。
め液体水素の利用が容易なので、液体水素冷却装置の使
用により達成できる極低温で例外的に低い電気抵抗率を
持つ導体類の新しい用途が宇宙船の動力系統によって新
たに創出された。現在達成できる水準のアルミニウム及
び銅の純度における低残留抵抗率及びこれら２種の金属
の高いデービー温度のために、アルミニウム及び銅はと
もに宇宙船空の分野でのハイパー導電体としての用途の
候補物質となり得る。純度99％のアルミニウム及び銅を
高導電体として使用することもできるが、99.999％及び
99.9999％という一層高純度のものが好ましい。超高純
度のアルミニウム及び銅の化学的及び冶金学的処理に関
して意義のある研究がなされた。しかしながら、アルミ
ニウムのハイパー導電体は軽量で例外的な磁気抵抗性を
持つために特に興味のある材料である。
ハイパー導電体としてのアルミニウムは極めて高純度
であるために機械的強度が非常に低いので補強が必要に
なる。この解決法は、ハイパー導電体を取り囲む補強母
材の使用である。母材中にアルミニウムを埋め込むと、
得られた導電体がねじられ母材の抵抗率が充分に高い場
合に渦電流損を低下させるという利点がある。従来法の
高強度アルミニウムを母材として使用すると、加工時に
加わる高温偏倚による高純度アルミニウムの汚染が生じ
ることになる。この汚染は、分散強化アルミニウム合金
類の使用によって、顕著な程度にまで避けることができ
る。しかしながら、この種のアルミニウム合金母材をア
ルミニウム・ハイパー導電体とともに交流用に用いる
と、この種の合金類の抵抗率が低く、その結果大きな交
流横断方向磁場損が生ずるという大きな欠点がある。横
断方向磁場の変化によって誘導される渦電流は導電体の
軸に沿って流れる傾向があるが、多線条導電体をねじっ
た場合には、誘導電流は母材中に流れる。特に線条をね
じると、誘導電流の横断成分が、損失の大部分を生じる
母材中を流れることになる。軽量であって循環流である
渦電流による横断方向磁場損失の問題を克服する交流用
のハイパー導電体が要望されている。
であるために機械的強度が非常に低いので補強が必要に
なる。この解決法は、ハイパー導電体を取り囲む補強母
材の使用である。母材中にアルミニウムを埋め込むと、
得られた導電体がねじられ母材の抵抗率が充分に高い場
合に渦電流損を低下させるという利点がある。従来法の
高強度アルミニウムを母材として使用すると、加工時に
加わる高温偏倚による高純度アルミニウムの汚染が生じ
ることになる。この汚染は、分散強化アルミニウム合金
類の使用によって、顕著な程度にまで避けることができ
る。しかしながら、この種のアルミニウム合金母材をア
ルミニウム・ハイパー導電体とともに交流用に用いる
と、この種の合金類の抵抗率が低く、その結果大きな交
流横断方向磁場損が生ずるという大きな欠点がある。横
断方向磁場の変化によって誘導される渦電流は導電体の
軸に沿って流れる傾向があるが、多線条導電体をねじっ
た場合には、誘導電流は母材中に流れる。特に線条をね
じると、誘導電流の横断成分が、損失の大部分を生じる
母材中を流れることになる。軽量であって循環流である
渦電流による横断方向磁場損失の問題を克服する交流用
のハイパー導電体が要望されている。
（発明が解決しようとする問題点及びその解決手段） 従って、本発明は、横断方向の渦電流による電力損失
が低い複合極低温導電体であって、ハイパー導電体より
成る極低温導電部分を有し、母材部分が極低温導電部分
を取り囲んで補強しており、極低温導電部分と母材部分
との間に位置して複合極低温導電体の高温加工時におけ
る母材部分から極低温導電部分への拡散による汚染を防
止し且つ母材部分と極低温導電部分との間の熱伝導を行
なわせる電気抵抗率の高いバリヤーが極低温導電部分を
母材部分から電気的に絶縁することにより、横断方向渦
電流が極低温導電部分へ流入するのを防止して、渦電流
による電力損失を低下させることを特徴とする複合極低
温導電体に関する。
が低い複合極低温導電体であって、ハイパー導電体より
成る極低温導電部分を有し、母材部分が極低温導電部分
を取り囲んで補強しており、極低温導電部分と母材部分
との間に位置して複合極低温導電体の高温加工時におけ
る母材部分から極低温導電部分への拡散による汚染を防
止し且つ母材部分と極低温導電部分との間の熱伝導を行
なわせる電気抵抗率の高いバリヤーが極低温導電部分を
母材部分から電気的に絶縁することにより、横断方向渦
電流が極低温導電部分へ流入するのを防止して、渦電流
による電力損失を低下させることを特徴とする複合極低
温導電体に関する。
（実施例） 本発明をより明確に理解できるよう、以下に添付の図
面を参照しつつ本発明の好ましい実施例について説明す
る。
面を参照しつつ本発明の好ましい実施例について説明す
る。
第１図に数種の高純度金属の極低温における電気抵抗
率を示す。カドミウムは高純度にし易いので、残留低効
率を極めて低くすることができる。しかしながら、カド
ミウムのデービー温度は非常に高い（215゜K）ため、温
度上昇に伴ない抵抗率が曲線10で示すように急速に増大
し、４゜K近傍の温度においてのみ低温高導電体として
使用できる。解決困難な種々の化学的及び冶金学的問題
のために、ベリリウムは低残留抵抗率にするに必要な高
純度に加工されたことはない。ベリリウムは、デービー
温度が高く（1370゜K）、曲線12で示すように温度上昇
に伴なう抵抗率の増大が少ないので、低温導電体として
は魅力的ではある。
率を示す。カドミウムは高純度にし易いので、残留低効
率を極めて低くすることができる。しかしながら、カド
ミウムのデービー温度は非常に高い（215゜K）ため、温
度上昇に伴ない抵抗率が曲線10で示すように急速に増大
し、４゜K近傍の温度においてのみ低温高導電体として
使用できる。解決困難な種々の化学的及び冶金学的問題
のために、ベリリウムは低残留抵抗率にするに必要な高
純度に加工されたことはない。ベリリウムは、デービー
温度が高く（1370゜K）、曲線12で示すように温度上昇
に伴なう抵抗率の増大が少ないので、低温導電体として
は魅力的ではある。
アルミニウム及び銅は何れもデービー温度が高く（そ
れぞれ、428゜K及び344゜K）、アルミニウムについては
曲線14、銅については曲線16で示すように４゜Kからの
抵抗率の増加が緩やかである。また、残留抵抗率が極め
て低くなる超高純度にまでアルミニウム及び銅の純度を
高めるために、化学的及び冶金学的方法について大がか
りな研究がなされている。このような低残留抵抗率と高
いデービー温度との組合わせにより、アルミニウム及び
銅はハイパー導電体に用いる材料物質として魅力のある
ものである。しかしながら、宇宙工学の用途には、軽量
であり磁気抵抗性が優れていることから、アルミニウム
の方が好ましい。
れぞれ、428゜K及び344゜K）、アルミニウムについては
曲線14、銅については曲線16で示すように４゜Kからの
抵抗率の増加が緩やかである。また、残留抵抗率が極め
て低くなる超高純度にまでアルミニウム及び銅の純度を
高めるために、化学的及び冶金学的方法について大がか
りな研究がなされている。このような低残留抵抗率と高
いデービー温度との組合わせにより、アルミニウム及び
銅はハイパー導電体に用いる材料物質として魅力のある
ものである。しかしながら、宇宙工学の用途には、軽量
であり磁気抵抗性が優れていることから、アルミニウム
の方が好ましい。
第２図に、高純度アルミニウムの線条20がAl−Fe−Ce
のようなアルミニウム合金から成る母材22で取り囲まれ
ている多線条複合ハイパー導電体18を示す。線条がねじ
られている場合には、横断方向渦電流24が母材を通って
流れ易くなり、電力損失と複合導電体内部における局部
的な加熱が惹き起こされる。横断方向渦電流の影響を受
ける個所での温度上昇はハイパー導電体の抵抗を増大さ
せ、複合導電体の効率を低下させる。
のようなアルミニウム合金から成る母材22で取り囲まれ
ている多線条複合ハイパー導電体18を示す。線条がねじ
られている場合には、横断方向渦電流24が母材を通って
流れ易くなり、電力損失と複合導電体内部における局部
的な加熱が惹き起こされる。横断方向渦電流の影響を受
ける個所での温度上昇はハイパー導電体の抵抗を増大さ
せ、複合導電体の効率を低下させる。
第３図には、高純度アルミニウムのようなハイパー導
電体から形成された芯線28が、アルミニウム合金のよう
な補強材料で形成された母材30によって取り囲まれてい
る単線形の複合ハイパー導電体26を示してある。ハイパ
ー導電性芯線28と母材30との間には、母材30からの元素
類の拡散による芯線28の汚染を防止する物質で形成され
たバリヤー32が配設されている。ハイパー導電体は好ま
しくは約20゜Kまで冷却されるから、バリヤー30は複合
導電体の均一な冷却のための適切な熱伝導体となる材料
から形成されていなければならない。また、複合導電体
の用途上、ほとんどの場合、複合導電体をケーブル又は
ワイヤーに形成する必要がある。バリヤー32は、押出
し、圧延その他の断面積減少工程により複合ハイパー導
電体の高温処理後においても、その特性を保持する材料
物質から形成されていなければならない。
電体から形成された芯線28が、アルミニウム合金のよう
な補強材料で形成された母材30によって取り囲まれてい
る単線形の複合ハイパー導電体26を示してある。ハイパ
ー導電性芯線28と母材30との間には、母材30からの元素
類の拡散による芯線28の汚染を防止する物質で形成され
たバリヤー32が配設されている。ハイパー導電体は好ま
しくは約20゜Kまで冷却されるから、バリヤー30は複合
導電体の均一な冷却のための適切な熱伝導体となる材料
から形成されていなければならない。また、複合導電体
の用途上、ほとんどの場合、複合導電体をケーブル又は
ワイヤーに形成する必要がある。バリヤー32は、押出
し、圧延その他の断面積減少工程により複合ハイパー導
電体の高温処理後においても、その特性を保持する材料
物質から形成されていなければならない。
従来型アルミニウム合金母材は、比較的ワイヤーに加
工し易い。しかしながら、複合材をケーブル又はワイヤ
ーにするために断面積減少法の実施に必要な高温状態下
において高純度アルミニウム・ハイパー導電体が従来型
アルミニウム合金母材と接触していると、合金から高純
度芯線へ元素類が移行して、高純度芯線が汚染され、芯
線の残留抵抗率が増加する場合がある。母材として拡散
強化アルミニウム合金類を使用すれば加工も、バリヤー
32として理想的な物質は、従来法のアルミニウム合金類
の母材材料としての使用を可能にし且つ高純度アルミニ
ウム芯線の汚染を防止する拡散バリヤーとしても機能す
る物質である。
工し易い。しかしながら、複合材をケーブル又はワイヤ
ーにするために断面積減少法の実施に必要な高温状態下
において高純度アルミニウム・ハイパー導電体が従来型
アルミニウム合金母材と接触していると、合金から高純
度芯線へ元素類が移行して、高純度芯線が汚染され、芯
線の残留抵抗率が増加する場合がある。母材として拡散
強化アルミニウム合金類を使用すれば加工も、バリヤー
32として理想的な物質は、従来法のアルミニウム合金類
の母材材料としての使用を可能にし且つ高純度アルミニ
ウム芯線の汚染を防止する拡散バリヤーとしても機能す
る物質である。
好ましい実施例においては、第４図に示すように、多
線条形軽量極低温導電体34は、好ましくは高純度アルミ
ニウムから成るハイパー導電性材料物質から成る複数の
線条36を有する。母材38は、複合材に強度を与えて、高
純度アルミニウム線条の低い機械的強度を補償する。バ
リヤー40は、各線条36を取り囲み、線条36と母材38とを
電気的に絶縁して、線条による母材の電気的短絡を防止
する。バリヤー40は、電気抵抗率が高く、適度の熱伝導
率を有し、アルミニウム合金母材及び高純度アルミニウ
ム線条36との同時加工性が良好な材料物質から成るのが
好ましい。バリヤー材料は、複合導電体34の断面積を減
少させてケーブル又はワイヤーにする際の高温状態下及
び面積減少状態下においても、その特性を保持するもの
でなければならない。
線条形軽量極低温導電体34は、好ましくは高純度アルミ
ニウムから成るハイパー導電性材料物質から成る複数の
線条36を有する。母材38は、複合材に強度を与えて、高
純度アルミニウム線条の低い機械的強度を補償する。バ
リヤー40は、各線条36を取り囲み、線条36と母材38とを
電気的に絶縁して、線条による母材の電気的短絡を防止
する。バリヤー40は、電気抵抗率が高く、適度の熱伝導
率を有し、アルミニウム合金母材及び高純度アルミニウ
ム線条36との同時加工性が良好な材料物質から成るのが
好ましい。バリヤー材料は、複合導電体34の断面積を減
少させてケーブル又はワイヤーにする際の高温状態下及
び面積減少状態下においても、その特性を保持するもの
でなければならない。
第２図に示すように、バリヤーがない場合には、渦電
流24が線条20を通って流れ、電流強度を増大させ、母材
22内部における損失を増加させ、その結果複合導電体の
効率が全体的に低下する。第４図に示すように、各線条
の周囲の高抵抗率のバリヤー40は、線条を母材38から電
気的に絶縁し、線条36に横断電流が流れるのを阻止す
る。本発明による多線条ハイパー導電体34においては、
電流は高導電率の線条36を通らないで比較的高抵抗率の
母材38を流れ続けるので、横方向抵抗率は従来型ハイパ
ー導電体におけるよりも遥かに大きく、複合導電体の損
失は低下する。
流24が線条20を通って流れ、電流強度を増大させ、母材
22内部における損失を増加させ、その結果複合導電体の
効率が全体的に低下する。第４図に示すように、各線条
の周囲の高抵抗率のバリヤー40は、線条を母材38から電
気的に絶縁し、線条36に横断電流が流れるのを阻止す
る。本発明による多線条ハイパー導電体34においては、
電流は高導電率の線条36を通らないで比較的高抵抗率の
母材38を流れ続けるので、横方向抵抗率は従来型ハイパ
ー導電体におけるよりも遥かに大きく、複合導電体の損
失は低下する。
第２図に示した複合導電体18の横断方向導電率は次式
によって近似的に表わされる。
によって近似的に表わされる。
σ（１＋λ）φm/（１−λ） 式中、σは横断方向導電率に等しく、λは高純度アル
ミニウム線条20の体積分率であり、σｍは母材22の導電
率である。
ミニウム線条20の体積分率であり、σｍは母材22の導電
率である。
第３図の実施例の場合、複合ハイパー導電体34の横断
方向導電率は次式によって近似的に表わされる。
方向導電率は次式によって近似的に表わされる。
σ（１−λ）σm/（１＋λ） 電気絶縁性バリヤーを用いた複合導電体34の横断方向
導電率を、バリヤーが設けられていない複合導電体18の
導電率で割ると、その比は （１−λ）2/（１＋λ）２ となる。
導電率を、バリヤーが設けられていない複合導電体18の
導電率で割ると、その比は （１−λ）2/（１＋λ）２ となる。
体積分率が70％である高純度アルミニウム線条（λ＝
0.70）を持つ複合導電体の場合、バリヤーを持たない動
電体18の横断方向動電率に対するバリヤーを有する導電
体34の横断方向導電率の比は約0.03に等しい。従って、
線条36の周囲にバリヤー40を用いると複合材の横断方向
動電率はバリヤーを持たない場合の約３％に減少する。
換言すると、母材の有効横断方向抵抗率は30倍になる。
これは、交流伝送場損失が同一である場合には素線の直
径を5.48倍（30の平方根）に増大できることを意味し、
伝送する電流量を30倍に増加できることを意味する。
0.70）を持つ複合導電体の場合、バリヤーを持たない動
電体18の横断方向動電率に対するバリヤーを有する導電
体34の横断方向導電率の比は約0.03に等しい。従って、
線条36の周囲にバリヤー40を用いると複合材の横断方向
動電率はバリヤーを持たない場合の約３％に減少する。
換言すると、母材の有効横断方向抵抗率は30倍になる。
これは、交流伝送場損失が同一である場合には素線の直
径を5.48倍（30の平方根）に増大できることを意味し、
伝送する電流量を30倍に増加できることを意味する。
上述の如く、バリヤー40の最適の材料物質は優れた電
気絶縁特性を持ち、即ち電気抵抗率が高く、熱伝導率が
充分に高く、母材物質の拡散性が低くて線条の汚染を防
止するものであり、即ち良好な拡散バリヤー特性を持つ
ものであり、アルミニウム合金母材及び高純度アルミニ
ウム・ハイパー導電性線条材料との同時加工性が良好な
ものである。好ましい材料物質は窒化硼素である。高純
度アルミニウム芯線（純度99.999％のアルミニウム）
と、窒化硼素製バリヤーと、高強度アルミニウム合金母
材とを用いて製造した試験用複合導電体は、極低温交流
用途に適した高い残留抵抗率比及び充分な熱伝導率を持
つものであった。窒化硼素製バリヤーの好ましい厚さ
は、0.0051nm（0.0002インチ）である。
気絶縁特性を持ち、即ち電気抵抗率が高く、熱伝導率が
充分に高く、母材物質の拡散性が低くて線条の汚染を防
止するものであり、即ち良好な拡散バリヤー特性を持つ
ものであり、アルミニウム合金母材及び高純度アルミニ
ウム・ハイパー導電性線条材料との同時加工性が良好な
ものである。好ましい材料物質は窒化硼素である。高純
度アルミニウム芯線（純度99.999％のアルミニウム）
と、窒化硼素製バリヤーと、高強度アルミニウム合金母
材とを用いて製造した試験用複合導電体は、極低温交流
用途に適した高い残留抵抗率比及び充分な熱伝導率を持
つものであった。窒化硼素製バリヤーの好ましい厚さ
は、0.0051nm（0.0002インチ）である。
バリヤー32及び40として他の物質を用いることができ
るかどうか検討した。アルミニウム合金母材及び高純度
アルミニウム線条と同時加工処理可能な金属物質は、高
純度アルミニウム導電性線条を汚染するものでなければ
使用できる。充分に高い電気抵抗率と熱伝導率を持つと
共に拡散バリヤー特性を備える窒化硼素以外のセラミッ
クス材料を使用することもできる。
るかどうか検討した。アルミニウム合金母材及び高純度
アルミニウム線条と同時加工処理可能な金属物質は、高
純度アルミニウム導電性線条を汚染するものでなければ
使用できる。充分に高い電気抵抗率と熱伝導率を持つと
共に拡散バリヤー特性を備える窒化硼素以外のセラミッ
クス材料を使用することもできる。
軽量であるので宇宙工学の用途のハイパー導電性芯線
材料としては高純度アルミニウムが好ましいけれども、
高純度の銅も窒化硼素製バリヤー材料及び補強母材と組
み合わせて良好なハイパー導電体として機能する。
材料としては高純度アルミニウムが好ましいけれども、
高純度の銅も窒化硼素製バリヤー材料及び補強母材と組
み合わせて良好なハイパー導電体として機能する。
第１図は、幾つかの高純度金属の電気抵抗を絶対零度付
近の極低温度の関数として示すグラフである。 第２図は、従来法の多線条複合導電体の断面図である。 第３図は、単線条複合導電体の断面図である。 第４図は、多線条複合導電体の断面図である。 26……複合ハイパー導電体 28……芯線 30……母材 32……バリヤー 34……多線条軽量極低温導電体 36……線条 38……母材 40……バリヤー
近の極低温度の関数として示すグラフである。 第２図は、従来法の多線条複合導電体の断面図である。 第３図は、単線条複合導電体の断面図である。 第４図は、多線条複合導電体の断面図である。 26……複合ハイパー導電体 28……芯線 30……母材 32……バリヤー 34……多線条軽量極低温導電体 36……線条 38……母材 40……バリヤー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ウォルター・ジェームズ・カー，ジュニ ア アメリカ合衆国，ペンシルベニア州，ピ ッツバーグ，ジェファーソン・ハイツ 1460 (72)発明者 アラン・トーマス・メイル アメリカ合衆国，ペンシルベニア州，エ キスポート，モリス・ストリート 24 (56)参考文献 特開 昭63−124310（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−140886（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−197611（ＪＰ，Ａ) 特開 昭49−110291（ＪＰ，Ａ) 英国公開1383889（ＧＢ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01B 12/10 H01L 39/00
Claims (8)
- 【請求項１】横断方向の渦電流による電力損失が低い複
合極低温導電体であって、ハイパー導電体より成る極低
温導電部分を有し、母材部分が極低温導電部分を取り囲
んで補強しており、極低温導電部分と母材部分との間に
位置して複合極低温導電体の高温加工時における母材部
分から極低温導電部分への拡散による汚染を防止し且つ
母材部分と極低温導電部分との間の熱伝導を行なわせる
電気抵抗率の高いバリヤーが極低温導電部分を母材部分
から電気的に絶縁することにより、横断方向渦電流が極
低温導電部分へ流入するのを防止して、渦電流による電
力損失を低下させることを特徴とする複合極低温導電
体。 - 【請求項２】極低温導電部分が実質的に延性のある金属
又は合金から成ることを特徴とする請求項１に記載の複
合極低温導電体。 - 【請求項３】母材部分が実質的に極低温導電部分を構成
する延性金属又は合金よりも強度の高い金属又は合金か
ら成ることを特徴とする請求項２に記載の複合極低温導
電体。 - 【請求項４】極低温導電部分が複数の線条から成り、バ
リヤーが各線条と母材部分との間に配設されていること
を特徴とする請求項１、２または３に記載の複合極低温
導電体。 - 【請求項５】極低温導電部分が実質的に、少なくとも純
度99％の金属から成ることを特徴とする請求項４に記載
の複合極低温導電体。 - 【請求項６】金属がアルミニウム又は銅であることを特
徴とする請求項５に記載の複合極低温導電体。 - 【請求項７】バリヤーが、実質的に窒化棚素から成るこ
とを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載の複合極
低温導電体。 - 【請求項８】母材部分が実質的にアルミニウム合金から
成ることを特徴とする請求項１乃至７項の何れかに記載
の複合極低温導電体。
Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|
| US07/231,040 US4927985A (en) | 1988-08-12 | 1988-08-12 | Cryogenic conductor |
| US231,040 | 1988-08-12 |
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|---|---|
| JPH02119013A JPH02119013A (ja) | 1990-05-07 |
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| FR2682526B1 (fr) * | 1991-10-10 | 1996-12-13 | Alsthom Gec | Amenee de courant pour une utilisation en regime variable et pour une installation cryogenique. |
| DE69836933T2 (de) * | 1997-04-25 | 2007-08-09 | Sumitomo Chemical Co., Ltd. | Aluminiumstabilisierter Supraleiter |
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| CN114678158B (zh) * | 2022-05-30 | 2022-08-16 | 西安宏星电子浆料科技股份有限公司 | 一种电阻浆料、电阻及制备方法 |
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| GB2620443A (en) * | 2022-07-08 | 2024-01-10 | Gkn Aerospace Services Ltd | Apparatus |
Citations (1)
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-
1988
- 1988-08-12 US US07/231,040 patent/US4927985A/en not_active Expired - Fee Related
-
1989
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- 1989-04-28 CA CA000598239A patent/CA1316994C/en not_active Expired - Fee Related
- 1989-08-11 JP JP1209511A patent/JP2974332B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
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| CA1316994C (en) | 1993-04-27 |
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| EP0354636A1 (en) | 1990-02-14 |
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| JPH02119013A (ja) | 1990-05-07 |
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