JP5718171B2 - 化合物超電導撚線の製造方法 - Google Patents
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Description
線材形成工程S101において形成される線材10の断面構造の一例を図2に示す。図2において、中央の領域1を超電導体の原料が占め、最も外側の領域3を安定化材が占め、中央の領域1と外側の領域3との間の領域2を強化材が占めている。
撚線加工工程S102においては、線材形成工程S101において形成された線材10を撚り合わせる加工を行う。更に、線材を所定の形状等に成型する成型加工を行ってもよい。
本発明によって得られる化合物超電導撚線の形態としては、図4(a)に示すような丸型の化合物超電導撚線100や図4(b)に示すような平角型の化合物超電導撚線200(一般的に、ラザフォードケーブルと呼ばれる)などがある。加工を行う際に用いる線材(素線)10の数や、撚りピッチは生成しようとする化合物超電導撚線100,200の構成や寸法、共巻きする素材(図4(a)における共巻き材30)等に応じて異なる。
熱処理工程S103においては、所定の条件で化合物生成熱処理を施して線材形成工程S101において形成された線材10を化合物超電導線材20にする。この化合物生成熱処理は、例えばNb3Snの場合、650℃〜700℃等の600℃以上の所定の温度、真空中または不活性ガス雰囲気中、100時間、行われるのでもよい。ただし、化合物生成熱処理の条件は、一般に、生成しようとする化合物超電導体、化合物超電導原料、線材の構成、寸法等に応じて異なる。
曲げ加工工程S104においては、化合物生成熱処理を施して得られた化合物超電導撚線100,200に、曲げ加工を施す。曲げ加工工程において、化合物超電導撚線100,200を構成する化合物超電導撚線100,200に曲げ歪みを0.5%以上1.0%以下の範囲内で加えることが好ましい。0.5%未満の場合には、化合物超電導撚線100,200の十分な特性向上が得られず、1.0%を超えると素線20が劣化してしまうという問題がある。
図6においては、化合物生成熱処理用ボビン11に巻かれた化合物超電導撚線100,200は、化合物生成熱処理用ボビン11のボビン径によって決定される曲げ歪みがすでに与えられているため、化合物生成熱処理用ボビン11から化合物超電導撚線100,200を引き出して、一旦、直線状とし、その後、プーリ13を通すことによって逆方向の曲げ歪みを印加することができる。
図4(a)に示すような断面構造を有した化合物超電導撚線100を作成した。本実施例では、素線20となる線材10には、外周に安定化銅を配置し、超電導体にNb3Snを用い、安定化銅と超電導体の間に拡散バリア材としてTaを用いたNb3Sn化合物超電導体となる線材10(素線径φは1mm)を使用した。
この撚線に対して熱処理を施して、複合体に化合物生成反応を起こさせてNb3Sn化合物超電導体を形成し、化合物超電導撚線100とした。
実施例と同様に超電導体となる線材を作成し、線材に対して熱処理を施して、複合体に化合物生成反応を起こさせてNb3Sn化合物超電導体を形成し、化合物超電導線とした。得られた化合物超電導線に対して、正反両方向から0.8%の曲げ歪みを加えるため、プーリ13の径を125mmとし、両振り曲げ加工を5回施して、Nb3Sn化合物超電導線を製造した。
得られたNb3Sn化合物超電導線を3本と、ステンレス線を4本用いて図4(a)のように撚った。このときの撚りピッチは、45mmとした。このときの、Nb3Sn化合物超電導線
以上のようにして得られた、Nb3Sn化合物超電導撚線に対して、外部磁界を12T〜16Tの範囲で印加して臨界電流(Ic)の測定を行った。その結果、本実施例のIcは、12T〜16Tで比較例に比べて約1.4〜1.6倍となった。
10 線材
11 熱処理用ボビン
12 回転部材
13 プーリ
14 巻き取り用ボビン
20 化合物超電導線材
30 共巻き材
100、200 化合物超電導撚線
Claims (6)
- 所定の熱処理を施すことによって超電導体になる化合物超電導原料が少なくとも断面内の一部を占める線材を形成する線材形成工程と、
複数の前記線材を用いて撚線を形成する撚線加工工程と、
前記撚線工程後の撚線に前記熱処理を施して前記化合物超電導原料を超電導体にし、前記撚線を化合物超電導撚線にする熱処理工程と、
前記熱処理工程において得られた化合物超電導撚線に、曲げ歪みを加える曲げ加工工程とを備えたことを特徴とする化合物超電導撚線の製造方法。 - 前記曲げ加工工程において、前記化合物超電導撚線に曲げ歪みを0.5%以上1.0%以下の範囲内で加えることを特徴とする請求項1に記載の化合物超電導撚線の製造方法。
- 前記曲げ加工工程が正反両方向から曲げ歪みを加える両振り曲げ加工工程を有することを特徴とする請求項1または2に記載の化合物超電導撚線の製造方法。
- 前記両振り曲げ加工工程において、正反両方向から1回ずつ曲げ歪みを加える単一両振り加工を、前記化合物超電導撚線に5回以上20回以下の回数施すことを特徴とする請求項3に記載の化合物超電導撚線の製造方法。
- 前記化合物超電導体がNb3SnまたはNb3Alからなることを特徴とする請求項1乃至4の何れか1項に記載の化合物超電導撚線の製造方法。
- 前記線材形成工程において、前記線材にCuNb、CuAl2O3、CuNbTi、およびTaのうちの何れか1種類の導電性材料からなる強化材が形成されることを特徴とする請求項1乃至5の何れか1項に記載の化合物超電導撚線の製造方法。
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