JP3422189B2 - 複合超電導導体 - Google Patents
複合超電導導体Info
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- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、大電流を流すため
の複合超電導導体に関するものである。
の複合超電導導体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】大電流を要する超電導導体を作製する場
合、超電導素線を複数本束ね、それを一般的なＰｂ−６
０Ｓｎ半田によって導体の強度メンバーの中に埋め込む
構造を採用していた。（参考文献：(1) 柳、長門ほか
「ＬＨＤヘリカルコイル用超電導導体の開発」，第５０
回 １９９３年度秋季低温工学・超電導学会予稿集Ｄ１
−１２，ｐ８６、(2) 住吉文夫ほか「ＳＭＥＳ用超電導
導体（浸漬冷却ＮｂＴｉ）の交流損失試験」，第５２回
１９９４年度秋季低温工学・超電導学会予稿集Ｂ１−
２１，ｐ４２） 強度メンバーは、導体をコイル化した後、通電すること
で磁場が発生し、強大な電磁力が働き、この電磁力に対
するコイルの剛性を高めるため、すなわちコイルを強化
するために用いられる。
合、超電導素線を複数本束ね、それを一般的なＰｂ−６
０Ｓｎ半田によって導体の強度メンバーの中に埋め込む
構造を採用していた。（参考文献：(1) 柳、長門ほか
「ＬＨＤヘリカルコイル用超電導導体の開発」，第５０
回 １９９３年度秋季低温工学・超電導学会予稿集Ｄ１
−１２，ｐ８６、(2) 住吉文夫ほか「ＳＭＥＳ用超電導
導体（浸漬冷却ＮｂＴｉ）の交流損失試験」，第５２回
１９９４年度秋季低温工学・超電導学会予稿集Ｂ１−
２１，ｐ４２） 強度メンバーは、導体をコイル化した後、通電すること
で磁場が発生し、強大な電磁力が働き、この電磁力に対
するコイルの剛性を高めるため、すなわちコイルを強化
するために用いられる。
【０００３】図１０、図１１に代表的な導体の断面図を
示す。
示す。
【０００４】図１０に示す構造は、アルミニウム安定化
材７５の外周にＣｕ−２ｗｔ％Ｎｉ７４を被覆したもの
と、ＮｂＴｉ超電導撚線７２を、安定化銅で形成した門
型材７３内にＰｂ−６０Ｓｎ半田７１で埋め込んだ後
に、蓋材７６を嵌め込んだ構造となっている。ここで、
蓋材７６の剥がれ防止の意味で、門型材７３と蓋材７６
とを電子ビーム溶接７７で接合している。
材７５の外周にＣｕ−２ｗｔ％Ｎｉ７４を被覆したもの
と、ＮｂＴｉ超電導撚線７２を、安定化銅で形成した門
型材７３内にＰｂ−６０Ｓｎ半田７１で埋め込んだ後
に、蓋材７６を嵌め込んだ構造となっている。ここで、
蓋材７６の剥がれ防止の意味で、門型材７３と蓋材７６
とを電子ビーム溶接７７で接合している。
【０００５】図１１は、強度メンバーであるＣｕ−３０
Ｎｉからなる門型材８０の中に撚線された超電導ケーブ
ル８１がＰｂ−６０Ｓｎ半田８２で埋め込まれた構造を
有する。具体的には、超電導撚線８３とアルミニウム撚
線８４からなる一次撚線８５の６本をＣｕ−３０Ｎｉコ
ア８６の周りに巻き、その後、矩形に成形して二次撚線
とした超電導ケーブル８１とし、これをＣｕ−３０Ｎｉ
からなる門型材８０に半田８２で埋め込んで形成され
る。この導体の場合、蓋材は無い。
Ｎｉからなる門型材８０の中に撚線された超電導ケーブ
ル８１がＰｂ−６０Ｓｎ半田８２で埋め込まれた構造を
有する。具体的には、超電導撚線８３とアルミニウム撚
線８４からなる一次撚線８５の６本をＣｕ−３０Ｎｉコ
ア８６の周りに巻き、その後、矩形に成形して二次撚線
とした超電導ケーブル８１とし、これをＣｕ−３０Ｎｉ
からなる門型材８０に半田８２で埋め込んで形成され
る。この導体の場合、蓋材は無い。
【０００６】図１０及び図１１に示す導体は、何れも液
体ヘリウム中に浸漬されて用いられるものである。
体ヘリウム中に浸漬されて用いられるものである。
【０００７】また強度メンバーにアルミニウム合金の活
用が考えられる。例えば、アルミニウム合金製の門型材
の中にアルミニウム安定化超電導導体を半田で埋め込む
構造である。
用が考えられる。例えば、アルミニウム合金製の門型材
の中にアルミニウム安定化超電導導体を半田で埋め込む
構造である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図１０
に示した導体では、強度メンバーに銅を使用しており、
門型材７３と蓋材７６とを電子ビーム溶接７７によって
接合しているため、コスト高となり、工業的にメリット
が少なくなる。
に示した導体では、強度メンバーに銅を使用しており、
門型材７３と蓋材７６とを電子ビーム溶接７７によって
接合しているため、コスト高となり、工業的にメリット
が少なくなる。
【０００９】また、図１１の場合では、蓋材を使用して
いないことから、コイル巻線時に半田８２で埋め込まれ
た超電導一次撚線８５の剥がれや飛び出しなどの不良が
考えられる。
いないことから、コイル巻線時に半田８２で埋め込まれ
た超電導一次撚線８５の剥がれや飛び出しなどの不良が
考えられる。
【００１０】一方、銅に代えてアルミニウム合金を強度
メンバーとして活用する場合も同様の問題を生ずる。
メンバーとして活用する場合も同様の問題を生ずる。
【００１１】また半田複合の際に強度メンバーが軟化し
て機械的強度が劣化する。
て機械的強度が劣化する。
【００１２】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、強度メンバーを用いて複合化するにおいて、機械的
強度があり、しかも低コストで作製できる複合超電導導
体を提供することにある。
し、強度メンバーを用いて複合化するにおいて、機械的
強度があり、しかも低コストで作製できる複合超電導導
体を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１の発明は、超電導導体を強度メンバーに埋
め込んでなる複合超電導導体において、強度メンバーは
門型材と蓋材とで形成され、その門型材中に超電導導体
が埋め込まれ、門型材の端部をかしめることによって蓋
材が固定され、導体全体に１〜５％の減面加工が施され
ている複合超電導導体である。
に、請求項１の発明は、超電導導体を強度メンバーに埋
め込んでなる複合超電導導体において、強度メンバーは
門型材と蓋材とで形成され、その門型材中に超電導導体
が埋め込まれ、門型材の端部をかしめることによって蓋
材が固定され、導体全体に１〜５％の減面加工が施され
ている複合超電導導体である。
【００１４】請求項２の発明は、蓋材のエッジが、テー
パ状または段付き形状に形成されている請求項１記載の
複合超電導導体である。
パ状または段付き形状に形成されている請求項１記載の
複合超電導導体である。
【００１５】請求項３の発明は、強度メンバーが、アル
ミニウム合金、銅または銅合金である請求項１または２
記載の複合超電導導体である。
ミニウム合金、銅または銅合金である請求項１または２
記載の複合超電導導体である。
【００１６】上記の構成によれば、門型材の端部をかし
めて強度メンバーを構成することで、コイル巻き線時に
内部の導体や超電導撚線が飛び出さずにすみ、高強度な
複合超電導導体とすることができる。
めて強度メンバーを構成することで、コイル巻き線時に
内部の導体や超電導撚線が飛び出さずにすみ、高強度な
複合超電導導体とすることができる。
【００１７】すなわち、図９に示すように、導体をコイ
ル状に巻き線したとき、導体７０の内側には圧縮応力
が、外側には引張応力が作用することになる。したがっ
て、蓋体を内側になるように巻き線したとき、蓋体には
圧縮応力が作用して、導体７０から剥がれようとする力
となる。従って、蓋体を門型材で減面加工を施しながら
かしめ加工を行って固定することで、剥がれようとする
力を極力抑制することができる。
ル状に巻き線したとき、導体７０の内側には圧縮応力
が、外側には引張応力が作用することになる。したがっ
て、蓋体を内側になるように巻き線したとき、蓋体には
圧縮応力が作用して、導体７０から剥がれようとする力
となる。従って、蓋体を門型材で減面加工を施しながら
かしめ加工を行って固定することで、剥がれようとする
力を極力抑制することができる。
【００１８】また、蓋体を外側としてコイル巻を行った
場合、蓋体には引張応力が作用し、通電時には導体に負
荷される電磁応力が半径方向に働く。電磁応力は、半径
に比例するため蓋材に大きな電磁力が生じ、蓋材が剥が
れやすくなるが、蓋材がかしめ加工で固定されることで
剥がれることはなくなる。
場合、蓋体には引張応力が作用し、通電時には導体に負
荷される電磁応力が半径方向に働く。電磁応力は、半径
に比例するため蓋材に大きな電磁力が生じ、蓋材が剥が
れやすくなるが、蓋材がかしめ加工で固定されることで
剥がれることはなくなる。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適一実施の形態
を添付図面に基づいて詳述する。
を添付図面に基づいて詳述する。
【００２０】図１，図２において、１０は、超電導撚線
で、アルミニウム安定化材１１に埋設してアルミ安定化
超電導導体１２とされる。このアルミ安定化超電導導体
１２が、半田（Ｓｎ−１０Ｚｎ）１３で門型材１４と蓋
材１５からなる強度メンバー１６に埋め込まれて設けら
れる。
で、アルミニウム安定化材１１に埋設してアルミ安定化
超電導導体１２とされる。このアルミ安定化超電導導体
１２が、半田（Ｓｎ−１０Ｚｎ）１３で門型材１４と蓋
材１５からなる強度メンバー１６に埋め込まれて設けら
れる。
【００２１】門型材１４と蓋材１５とは、アルミニウム
合金で形成され、門型材１４は、断面Ｕ字状に形成さ
れ、蓋材１５は、図２に示すように、その両端部にテー
パ部１７，１７が形成される。
合金で形成され、門型材１４は、断面Ｕ字状に形成さ
れ、蓋材１５は、図２に示すように、その両端部にテー
パ部１７，１７が形成される。
【００２２】図２に示すように門型材１４と蓋材１５か
らなる強度メンバー１６にアルミ安定化超電導導体１２
を超音波振動を利用した半田１３で接合して収容した
後、門型材１４の端部１８，１８を、図１に示すよう
に、かしめて所定の曲率に形成し、その屈曲部１８ａ，
１８ａで、蓋材１５のテーパ部１７，１７を固定する。
らなる強度メンバー１６にアルミ安定化超電導導体１２
を超音波振動を利用した半田１３で接合して収容した
後、門型材１４の端部１８，１８を、図１に示すよう
に、かしめて所定の曲率に形成し、その屈曲部１８ａ，
１８ａで、蓋材１５のテーパ部１７，１７を固定する。
【００２３】このかしめ加工による減面度は、１〜５％
の範囲で行う。
の範囲で行う。
【００２４】図３は、本発明の他の実施の形態を示し、
蓋材１５の端部を段付き形状１９に形成し、超電導撚線
１０をアルミ安定化材１１に埋め込んでアルミ安定化超
電導導体１２とし、このアルミ安定化超電導導体１２を
半田１３で埋め込んだ後、門型材１４の端部１８，１８
をかしめて屈曲部１８ｂ，１８ｂで、蓋材１５の段付き
形状１９を固定する。
蓋材１５の端部を段付き形状１９に形成し、超電導撚線
１０をアルミ安定化材１１に埋め込んでアルミ安定化超
電導導体１２とし、このアルミ安定化超電導導体１２を
半田１３で埋め込んだ後、門型材１４の端部１８，１８
をかしめて屈曲部１８ｂ，１８ｂで、蓋材１５の段付き
形状１９を固定する。
【００２５】次に、図４のフローシートにより複合超電
導導体の製造方法を説明する。
導導体の製造方法を説明する。
【００２６】先ず、蓋材２０、門型材２１、アルミ安定
化（ＮｉＴｉ系）超電導導体２２を製作し、これを超音
波振動を利用した半田付けである超音波半田２３にて半
田複合２４する。
化（ＮｉＴｉ系）超電導導体２２を製作し、これを超音
波振動を利用した半田付けである超音波半田２３にて半
田複合２４する。
【００２７】ここで、蓋材２０及び門型材２１の材質
は、アルミニウム合金Ａ６０６１を用い、また半田はＳ
ｎ−１０％Ｚｎ合金を用い、複合した際の複合材２５
は、門型材２１の端部２４が蓋材２０の面より高くなる
ような形状としている。
は、アルミニウム合金Ａ６０６１を用い、また半田はＳ
ｎ−１０％Ｚｎ合金を用い、複合した際の複合材２５
は、門型材２１の端部２４が蓋材２０の面より高くなる
ような形状としている。
【００２８】この複合材２５を、かしめロール圧延２６
を行って図２あるいは図３に示した複合超電導導体２７
を製造する。
を行って図２あるいは図３に示した複合超電導導体２７
を製造する。
【００２９】かしめロール圧延２６は、図５に示すよう
に、外周に成形用凹溝２８を有するロール２９，２９を
通して圧延することによって門型材２１の端部１８，１
８をかしめると同時に、導体全体に減面加工を行う。こ
のときの減面加工度３％とした。
に、外周に成形用凹溝２８を有するロール２９，２９を
通して圧延することによって門型材２１の端部１８，１
８をかしめると同時に、導体全体に減面加工を行う。こ
のときの減面加工度３％とした。
【００３０】図６は、半田複合後の室温での０．２％耐
力（ＭＰａ）と加工度（断面減少率）の関係を示したも
のである。半田複合前の０．２％耐力は、約２５０ＭＰ
ａで、半田複合後の０．２％耐力は約１８０ＭＰａと機
械強度が低下する。しかし、半田接合後かしめロール圧
延を行うと減面加工度１％で半田複合前の０．２％耐力
と同じ値まで回復し、１％以上となると０．２％耐力が
さらに向上するが、減面加工度が５％となると半田の剥
離が多くなる。よって減面加工度は１〜５％の範囲が最
適である。
力（ＭＰａ）と加工度（断面減少率）の関係を示したも
のである。半田複合前の０．２％耐力は、約２５０ＭＰ
ａで、半田複合後の０．２％耐力は約１８０ＭＰａと機
械強度が低下する。しかし、半田接合後かしめロール圧
延を行うと減面加工度１％で半田複合前の０．２％耐力
と同じ値まで回復し、１％以上となると０．２％耐力が
さらに向上するが、減面加工度が５％となると半田の剥
離が多くなる。よって減面加工度は１〜５％の範囲が最
適である。
【００３１】また、図１，図２に示した本発明の導体の
曲げ試験を行った。比較材としては図８に示す導体３１
を用いた。図８において、３２は蓋材、３３は門型材、
３４は超電導撚線、３５はアルミニウム安定化材、３６
は半田であり、超電導撚線３４をアルミニウム安定化材
３５に埋め込み、これを門型材３３内に収容すると共
に、蓋材３２で覆い半田３６で接合して導体３１とした
ものである。
曲げ試験を行った。比較材としては図８に示す導体３１
を用いた。図８において、３２は蓋材、３３は門型材、
３４は超電導撚線、３５はアルミニウム安定化材、３６
は半田であり、超電導撚線３４をアルミニウム安定化材
３５に埋め込み、これを門型材３３内に収容すると共
に、蓋材３２で覆い半田３６で接合して導体３１とした
ものである。
【００３２】試験の概略を図９に示した。
【００３３】図において４０は架台、４１は架台４０上
の支点、４２は導体サンプル、４３は押し治具である。
の支点、４２は導体サンプル、４３は押し治具である。
【００３４】導体サンプル４２の曲げ半径が５００ｍｍ
となるようにして、３回の両振り曲げ試験を行った。
となるようにして、３回の両振り曲げ試験を行った。
【００３５】この結果、図１，図２に示した導体は蓋材
の剥がれがないのに対して図８の比較材は、蓋材が剥離
した。また同時に図１，図２の導体を曲げ試験後に超音
波による内部欠陥の探傷を行ったが、欠陥がないことが
分かった。
の剥がれがないのに対して図８の比較材は、蓋材が剥離
した。また同時に図１，図２の導体を曲げ試験後に超音
波による内部欠陥の探傷を行ったが、欠陥がないことが
分かった。
【００３６】以上本発明の実施の形態を説明したが、本
発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく種々
の変形が可能である。例えば、蓋体の両端をテーパ状、
段付き形状にしたが、その他の形状にすることもでき
る。また、ＮｉＴｉ系超電導導体の例で説明したが、何
れの超電導導体に適用してもよい。門型材と蓋材の材質
としてアルミニウム合金Ａ６０６１を挙げて説明した
が、他のアルミニウム合金、銅または銅合金でもその効
果は得られる。また、アルミニウム安定化超電導導体を
用いる例で説明したが、他の導体、例えば撚線導体でも
その効果は得られる。
発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく種々
の変形が可能である。例えば、蓋体の両端をテーパ状、
段付き形状にしたが、その他の形状にすることもでき
る。また、ＮｉＴｉ系超電導導体の例で説明したが、何
れの超電導導体に適用してもよい。門型材と蓋材の材質
としてアルミニウム合金Ａ６０６１を挙げて説明した
が、他のアルミニウム合金、銅または銅合金でもその効
果は得られる。また、アルミニウム安定化超電導導体を
用いる例で説明したが、他の導体、例えば撚線導体でも
その効果は得られる。
【００３７】
【発明の効果】以上要するに本発明によれば、門型材の
端部をかしめて強度メンバーを構成することで、コイル
巻き線時に内部の導体や超電導撚線が飛び出さずにす
み、高強度な複合超電導導体とすることができる。
端部をかしめて強度メンバーを構成することで、コイル
巻き線時に内部の導体や超電導撚線が飛び出さずにす
み、高強度な複合超電導導体とすることができる。
【図１】本発明の一実施の形態を説明する断面図であ
る。
る。
【図２】図１のかしめ加工前の導体の断面図である。
【図３】本発明の他の実施の形態を説明する断面図であ
る。
る。
【図４】本発明の導体の製造手順を示す図である。
【図５】本発明においてかしめロールの断面を示す図で
ある。
ある。
【図６】かしめ加工の断面減少率と０．２％耐力の関係
を示す図である。
を示す図である。
【図７】曲げ試験の比較材の断面図である。
【図８】曲げ試験方法の概略を示す図である。
【図９】曲げ試験時の導体の応力状態を示す図である。
【図１０】従来の複合超電導導体を示す断面図である。
【図１１】従来の他の複合超電導導体を示す断面図であ
る。
る。
１２ アルミ安定化超電導導体
１４ 門型材
１５ 蓋材
１６ 強度メンバー
１８ 端部
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 清藤 雅宏
茨城県土浦市木田余町3550番地 日立電
線株式会社 土浦工場内
(56)参考文献 特開 平４−264313（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−162835（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01B 12/00 - 13/00
Claims (3)
- 【請求項１】 超電導導体を強度メンバーに埋め込んで
なる複合超電導導体において、強度メンバーは門型材と
蓋材とで形成され、その門型材中に超電導導体が埋め込
まれ、門型材の端部をかしめることによって蓋材が固定
され、導体全体に１〜５％の減面加工が施されているこ
とを特徴とする複合超電導導体。 - 【請求項２】 蓋材のエッジが、テ―パ状または段付き
形状に形成されている請求項１記載の複合超電導導体。 - 【請求項３】 強度メンバーが、アルミニウム合金、銅
または銅合金である請求項１または２記載の複合超電導
導体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26879896A JP3422189B2 (ja) | 1996-10-09 | 1996-10-09 | 複合超電導導体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26879896A JP3422189B2 (ja) | 1996-10-09 | 1996-10-09 | 複合超電導導体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10116523A JPH10116523A (ja) | 1998-05-06 |
| JP3422189B2 true JP3422189B2 (ja) | 2003-06-30 |
Family
ID=17463420
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26879896A Expired - Fee Related JP3422189B2 (ja) | 1996-10-09 | 1996-10-09 | 複合超電導導体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3422189B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109698045A (zh) * | 2018-11-07 | 2019-04-30 | 安徽宏源特种电缆集团有限公司 | 一种适用于液氮温区的高温超导电缆导体结构 |
-
1996
- 1996-10-09 JP JP26879896A patent/JP3422189B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10116523A (ja) | 1998-05-06 |
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