JPH02148517A - 超伝導線材およびその製造方法 - Google Patents
超伝導線材およびその製造方法Info
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- JPH02148517A JPH02148517A JP63299618A JP29961888A JPH02148517A JP H02148517 A JPH02148517 A JP H02148517A JP 63299618 A JP63299618 A JP 63299618A JP 29961888 A JP29961888 A JP 29961888A JP H02148517 A JPH02148517 A JP H02148517A
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- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 30
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- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims abstract description 14
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 12
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 9
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment
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- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
- Superconductive Dynamoelectric Machines (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は超伝導電磁石等に使用する超伝導線材およびそ
の製造方法に関し、特に電流密度を向上させたものであ
る。
の製造方法に関し、特に電流密度を向上させたものであ
る。
現在超伝導線材の実用化は盛んであるが、これをさらに
進めるうえで線材に流しうる電流の大きさを高めること
、即ち電流密度Ｊｃを上げることは１つの重要な課題と
なっている。
進めるうえで線材に流しうる電流の大きさを高めること
、即ち電流密度Ｊｃを上げることは１つの重要な課題と
なっている。
現在超伝導線材を電磁石として使用する場合に上記の高
Ｊｃ化を図る１つの方法として、超伝導線材のコイルに
より発生する磁場内で該超伝導線材中に侵入する磁束を
線材内で捕らえる方法がある。なおこのように線材中に
侵入する磁束を捕らえることをピン止めといい、ピン止
めの効果を有するものをピニングセンターと呼んでいる
。
Ｊｃ化を図る１つの方法として、超伝導線材のコイルに
より発生する磁場内で該超伝導線材中に侵入する磁束を
線材内で捕らえる方法がある。なおこのように線材中に
侵入する磁束を捕らえることをピン止めといい、ピン止
めの効果を有するものをピニングセンターと呼んでいる
。
そして従来の合金超伝導線材においては、最終線引きの
際に熱処理することにより析出する常伝導析出物や加工
歪みをピニングセンターとして利用していた。
際に熱処理することにより析出する常伝導析出物や加工
歪みをピニングセンターとして利用していた。
一般に上記ピン止め効果は量子化された磁束を対象とし
て働くので要素的ビンカを向上させるには、即ちピニン
グセンターを有効に作用させてピン止め効果を向上させ
るにはそのサイズ、配置等は重要な要素である。しかし
ながら上記熱処理によりピニングセンターを導入したり
、加工歪みを利用したりする方法では、常伝導析出物や
歪みのサイズおよびそれらの間隔を適切にコントロール
することは極めて困難であり、また線材の最終加工の際
に熱処理を数回繰り返すので製造時間が長く多大の工数
を必要とする等の問題があった。
て働くので要素的ビンカを向上させるには、即ちピニン
グセンターを有効に作用させてピン止め効果を向上させ
るにはそのサイズ、配置等は重要な要素である。しかし
ながら上記熱処理によりピニングセンターを導入したり
、加工歪みを利用したりする方法では、常伝導析出物や
歪みのサイズおよびそれらの間隔を適切にコントロール
することは極めて困難であり、また線材の最終加工の際
に熱処理を数回繰り返すので製造時間が長く多大の工数
を必要とする等の問題があった。
本発明はこれに鑑み種々検討の結果、熱処理等によらず
に要素的ビンカを高めてＪｃの向上を実現した超伝導線
材およびその製造方法を開発したものである。
に要素的ビンカを高めてＪｃの向上を実現した超伝導線
材およびその製造方法を開発したものである。
即ち本発明超伝導線材は複数本の超伝導素線からなるフ
ィラメントを多数本集束した超伝導線材において、それ
ぞれの素線を貫通して非超伝導物質を設けたことを特徴
とするものである。
ィラメントを多数本集束した超伝導線材において、それ
ぞれの素線を貫通して非超伝導物質を設けたことを特徴
とするものである。
また本発明超伝導線材の製造方法は超伝導素線を貫通し
て非超伝導物質を挿入し、これら素線を複数本集束して
縮径加工を施してフィラメントとし、または超伝導線を
貫通して非超伝導物質を多数挿入して縮径加工を施して
フィラメントとし、これらフィラメントをさらに多数本
集束して縮径加工を行なうことにより、最終線材および
／またはフィラメントの横断面内で非超伝導物質を適宜
の大きさ、適宜の間隔、適宜の形状および適宜の配置で
存在せしめることを特徴とするものである。
て非超伝導物質を挿入し、これら素線を複数本集束して
縮径加工を施してフィラメントとし、または超伝導線を
貫通して非超伝導物質を多数挿入して縮径加工を施して
フィラメントとし、これらフィラメントをさらに多数本
集束して縮径加工を行なうことにより、最終線材および
／またはフィラメントの横断面内で非超伝導物質を適宜
の大きさ、適宜の間隔、適宜の形状および適宜の配置で
存在せしめることを特徴とするものである。
そして非超伝導物質としてＣｕもしくはＡｇ、 Ａｕ等
の貴金属もしくはこれらの合金またはこれらに磁性物質
を添加した材料を用いるのは有効である。
の貴金属もしくはこれらの合金またはこれらに磁性物質
を添加した材料を用いるのは有効である。
さらに非超伝導物質としてＮｂもしくはＴａで被覆した
ＣｕもしくはＣｕ合金またはこれらＣｕもしくはＣｕ合
金に磁性物質を添加した材料を用いるのは効果がある。
ＣｕもしくはＣｕ合金またはこれらＣｕもしくはＣｕ合
金に磁性物質を添加した材料を用いるのは効果がある。
そして上記本発明線材において超伝導素線の径をｌｎｍ
−１μｍとし、さらに非超伝導物質の径を０．５ｎｍ〜
５００ｎｍとするのは良く、また本発明法による線材に
おいてフィラメント径を０．１〜１００μｍとし、非超
伝導物質の径を０．ｌｎｍ−ｌＯμｍとするのも良い。
−１μｍとし、さらに非超伝導物質の径を０．５ｎｍ〜
５００ｎｍとするのは良く、また本発明法による線材に
おいてフィラメント径を０．１〜１００μｍとし、非超
伝導物質の径を０．ｌｎｍ−ｌＯμｍとするのも良い。
このように超伝導素線を貫通して非超伝導物質を挿入し
、これら素線を複数本集束して線引き加工を施しフィラ
メントとし、または超伝導線を貫通して非超伝導物質を
多数挿入して縮径加工を施してフィラメントとし、これ
らフィラメントをさらに多数本集束して線引き加工を行
ない超伝導線材とするのは、フィラメント内部に導入す
る非超伝導ピニングセンターの大きさ、種類、形状およ
び間隔を線材の使用目的例えば磁場の大きさ等に合わせ
て設計の段階で自由にコントロールできるので磁束格子
とのマツチングを良好にし、要素的ビンカを有効に発揮
さヒてこれを増加させ、従ってより高い電流密度を達成
できる特徴を有するからである。
、これら素線を複数本集束して線引き加工を施しフィラ
メントとし、または超伝導線を貫通して非超伝導物質を
多数挿入して縮径加工を施してフィラメントとし、これ
らフィラメントをさらに多数本集束して線引き加工を行
ない超伝導線材とするのは、フィラメント内部に導入す
る非超伝導ピニングセンターの大きさ、種類、形状およ
び間隔を線材の使用目的例えば磁場の大きさ等に合わせ
て設計の段階で自由にコントロールできるので磁束格子
とのマツチングを良好にし、要素的ビンカを有効に発揮
さヒてこれを増加させ、従ってより高い電流密度を達成
できる特徴を有するからである。
さらに−切回処理を行わないため時間短縮やコスｉ・低
減の効果を有する。
減の効果を有する。
また本発明線材において超伝導素線の径を１ｎｍ〜１μ
ｌとし、素線を貫通する非超伝導物質の径を０．５〜５
００ｔ＋ｍとしたのは非超伝導物質の径該０．５ｒ＋Ｉ
１１未満ではピニングセンターとしては小さすぎるので
ビン止め効果が薄くなりＪｃ回向上期待できなくなり、
５００ｎｎを超えると磁束格子とのマツチングが良くな
く、さらにフィラメント超伝導電子密度が減少してしま
いやはりＪｃの向上が期待できなくなってしまうからで
ある。
ｌとし、素線を貫通する非超伝導物質の径を０．５〜５
００ｔ＋ｍとしたのは非超伝導物質の径該０．５ｒ＋Ｉ
１１未満ではピニングセンターとしては小さすぎるので
ビン止め効果が薄くなりＪｃ回向上期待できなくなり、
５００ｎｎを超えると磁束格子とのマツチングが良くな
く、さらにフィラメント超伝導電子密度が減少してしま
いやはりＪｃの向上が期待できなくなってしまうからで
ある。
そして本発明線材の製造方法において線材内部の非超伝
導物質の径をＯ，ｌｎｍ−１０μｍとしたのは、０．ｌ
ｎｍ未満ではピニングセンターとして小さすぎるので磁
束格子がビン止めされにくくＪｃ回向上期待できなくな
り、１０／ｌｒｎを超えるとフィラメント内部での非超
伝導物質の割合が大きくなり、超伝導電子密度が減少し
てやはりＪｃの向上が期待できなくな一〕でしまうから
である。
導物質の径をＯ，ｌｎｍ−１０μｍとしたのは、０．ｌ
ｎｍ未満ではピニングセンターとして小さすぎるので磁
束格子がビン止めされにくくＪｃ回向上期待できなくな
り、１０／ｌｒｎを超えるとフィラメント内部での非超
伝導物質の割合が大きくなり、超伝導電子密度が減少し
てやはりＪｃの向上が期待できなくな一〕でしまうから
である。
次に本発明の実施例について説明する。
先ず直径３ｆｆｉＩＩｌのＣｕ棒の外周をＮｂのシート
で被覆して直径３５ＩＩｌ１ｍのＮｂＴｉ合金線の中心
部に穿設した貫通孔に挿入し、さらにこのＮｂＴｉ合金
線複数本を直径４５３ｍｍのＣｕビレットの中に挿入し
た後、このビレットを７００°ｃ６熱間押出し後線引き
加工を施し、その線引きの途中でビレットのＣｕを取り
除いて最終断面形状が６角形でその平行対辺間の距離が
１．８３ｍｍのＮｂＴｉ合金からなる超伝導素線を製作
した。この場合は以下に示すように上記Ｃｕ棒がピニン
グセンターとなる。
で被覆して直径３５ＩＩｌ１ｍのＮｂＴｉ合金線の中心
部に穿設した貫通孔に挿入し、さらにこのＮｂＴｉ合金
線複数本を直径４５３ｍｍのＣｕビレットの中に挿入し
た後、このビレットを７００°ｃ６熱間押出し後線引き
加工を施し、その線引きの途中でビレットのＣｕを取り
除いて最終断面形状が６角形でその平行対辺間の距離が
１．８３ｍｍのＮｂＴｉ合金からなる超伝導素線を製作
した。この場合は以下に示すように上記Ｃｕ棒がピニン
グセンターとなる。
次にこの６角の超伝導素線（１）２５３本を第１図に示
すように外周面にＮｂを被覆した直径４５３ｍｍのＣｕ
−１０％Ｎｉ合金ビレットク２）内に束ねて詰め、７０
０°Ｃで熱間押出しして縮径し、最終断面形状が６角形
でその平行対辺間の距離が３．１５ｍｍの第２図に示す
６角の２次素線を製作してこれをフィラメント（３）と
した。
すように外周面にＮｂを被覆した直径４５３ｍｍのＣｕ
−１０％Ｎｉ合金ビレットク２）内に束ねて詰め、７０
０°Ｃで熱間押出しして縮径し、最終断面形状が６角形
でその平行対辺間の距離が３．１５ｍｍの第２図に示す
６角の２次素線を製作してこれをフィラメント（３）と
した。
次にこのフィラメント（３０５１本を第２図に示すよう
に直径４５３ｍのＣｕビレット＜４）に集束して詰め、
６００℃で熱間押出しして縮径し、最終断面形状が６角
形でその平行対辺間の距離が２．６ｍｍの第３図に示す
６角の３次素線（５）を製作した。
に直径４５３ｍのＣｕビレット＜４）に集束して詰め、
６００℃で熱間押出しして縮径し、最終断面形状が６角
形でその平行対辺間の距離が２．６ｍｍの第３図に示す
６角の３次素線（５）を製作した。
そしてさらにこの３次素線（５）２４１本を第３図に示
すように直径４５３ｍｒｎのＣｕビレット（４°）に集
束して詰め、再び６００°Ｃにて熱間押出しを施して縮
径し、線径１０ｎｏ＋＋以下の超伝導線材（６）を製作
した。
すように直径４５３ｍｒｎのＣｕビレット（４°）に集
束して詰め、再び６００°Ｃにて熱間押出しを施して縮
径し、線径１０ｎｏ＋＋以下の超伝導線材（６）を製作
した。
この超伝導線材（６）において超伝導素線（１）を拡大
すると第４図に示すように６角形のＮｂＴ合金（７）の
中央部にＮｂシートで被覆されたＣｕのピニングセンタ
ー（８）が挿入されていることになる。そしてこのよう
な超伝導線材中でピニングセンターの大きさと存在間隔
の一例を示すと、線径０．２■の超伝導線材ではフィラ
メント径が０、５０７μｍであり、ピニングセンターの
径は３．７ｎｍ、 ピニングセンターの間隔は３０ｎｍ
であった。
すると第４図に示すように６角形のＮｂＴ合金（７）の
中央部にＮｂシートで被覆されたＣｕのピニングセンタ
ー（８）が挿入されていることになる。そしてこのよう
な超伝導線材中でピニングセンターの大きさと存在間隔
の一例を示すと、線径０．２■の超伝導線材ではフィラ
メント径が０、５０７μｍであり、ピニングセンターの
径は３．７ｎｍ、 ピニングセンターの間隔は３０ｎｍ
であった。
上記Ｃｕをピニングセンターとした本発明超伝導線材お
よびＡｇ−３０ｗｔ％Ｐｄ合金をピニングセンターとし
て上記と同様の方法で製造した本発明の他の超伝導線材
、さらに熱処理でピニングセンターを導入したＮｂＴｉ
合金の従来超伝導線材を製作した。
よびＡｇ−３０ｗｔ％Ｐｄ合金をピニングセンターとし
て上記と同様の方法で製造した本発明の他の超伝導線材
、さらに熱処理でピニングセンターを導入したＮｂＴｉ
合金の従来超伝導線材を製作した。
そしてそれぞれについて電流密度を測定し、その結果を
第１表に示した。なお従来超伝導線材については熱処理
前についても電流密度を測定してその結果を第１表に併
記した。
第１表に示した。なお従来超伝導線材については熱処理
前についても電流密度を測定してその結果を第１表に併
記した。
第１表から明らかなように本発明超伝導線材はいずれも
従来の熱処理を施す前のＮｂＴｉ製超伝導線材Ｎｏ、１
２に比べてＪｃは大幅に向上しており、さらに本発明線
材Ｎｏ、 ２． Ｎｏ、 ３． Ｎｏ、 ７およびＮｏ
、 ８はいずれも従来の熱処理を施したＮｂＴｉ製超伝
導線材Ｎｏ、 １１に比較してもＪｃの向上が見られる
。これはピンのサイズ、配置等と磁束格子とのマツチン
グが良くなり、ビン止め効果が増加したためと考えられ
る。
従来の熱処理を施す前のＮｂＴｉ製超伝導線材Ｎｏ、１
２に比べてＪｃは大幅に向上しており、さらに本発明線
材Ｎｏ、 ２． Ｎｏ、 ３． Ｎｏ、 ７およびＮｏ
、 ８はいずれも従来の熱処理を施したＮｂＴｉ製超伝
導線材Ｎｏ、 １１に比較してもＪｃの向上が見られる
。これはピンのサイズ、配置等と磁束格子とのマツチン
グが良くなり、ビン止め効果が増加したためと考えられ
る。
このように本発明によれば種々の磁場内での磁束の安定
間隔に一致するようにピニングセンターの配置間隔やサ
イズを設定でき、さらに従来のような熱処理が必要でな
いため製造工程が短縮できるのでコスト低減に効果があ
る等工業上顕著な効果を奏するものである。
間隔に一致するようにピニングセンターの配置間隔やサ
イズを設定でき、さらに従来のような熱処理が必要でな
いため製造工程が短縮できるのでコスト低減に効果があ
る等工業上顕著な効果を奏するものである。
第１図は本発明一実施例のフィラメントを示す横断面図
、第２図は本発明一実施例の３次素線を示す横断面図、
第３図は本発明一実施例の超伝導線材を示す横断面図、
第４図は本発明一実施例のピニングセンターを設けた超
伝導素線を示す横断面図である。 １〜 超伝導素線 ２１．Ｃｕ−１０％Ｎｉ合金ビレット ３−・−・フィラメント ４．４°・Ｃｕビレット ５−・−３次素線 ６−・・−超伝導線材 ７・・−ＮｂＴｉ合金 ８− ビニングセンター 第１ 図 第３図 第２図 第４図
、第２図は本発明一実施例の３次素線を示す横断面図、
第３図は本発明一実施例の超伝導線材を示す横断面図、
第４図は本発明一実施例のピニングセンターを設けた超
伝導素線を示す横断面図である。 １〜 超伝導素線 ２１．Ｃｕ−１０％Ｎｉ合金ビレット ３−・−・フィラメント ４．４°・Ｃｕビレット ５−・−３次素線 ６−・・−超伝導線材 ７・・−ＮｂＴｉ合金 ８− ビニングセンター 第１ 図 第３図 第２図 第４図
Claims (12)
- （１）複数本の超伝導素線からなるフィラメントを多数
本集束した超伝導線材において、それぞれの素線を貫通
して非超伝導物質を設けたことを特徴とする超伝導線材
。 - （２）非超伝導物質としてＣｕもしくは貴金属またはこ
れらの合金を用いる請求項（１）記載の超伝導線材。 - （３）非超伝導物質としてＣｕもしくは貴金属またはこ
れらの合金に磁性物質を添加した材料を用いる請求項（
１）記載の超伝導線材。 - （４）非超伝導物質としてＮｂまたはＴａで被覆したＣ
ｕまたはＣｕ合金を用いる請求項（１）記載の超伝導線
材。 - （５）非超伝導物質としてＮｂまたはＴａで被覆し、か
つ磁性物質を添加したＣｕまたはＣｕ合金を用いる請求
項（１）記載の超伝導線材。 - （６）超伝導素線の径が１ｎｍ〜１μｍであり、さらに
非超伝導物質の径が０．５ｎｍ〜５００ｎｍである請求
項（１），（２），（３），（４）または（５）記載の
超伝導線材。 - （７）超伝導素線を貫通して非超伝導物質を挿入し、こ
れら素線を複数本集束して縮径加工を施してフィラメン
トとし、または超伝導線を貫通して非超伝導物質を多数
挿入して縮径加工を施してフィラメントとし、これらフ
ィラメントをさらに多数本集束して縮径加工を行なうこ
とにより、最終線材および／またはフィラメントの横断
面内で非超伝導物質を適宜の大きさ、適宜の間隔、適宜
の形状および適宜の配置で存在せしめることを特徴とす
る超伝導線材の製造方法。 - （８）非超伝導物質としてＣｕもしくは貴金属またはこ
れらの合金を用いる請求項（７）記載の超伝導線材の製
造方法。 - （９）非超伝導物質としてＣｕもしくは貴金属またはこ
れらの合金に磁性物質を添加した材料を用いる請求項（
７）記載の超伝導線材の製造方法。 - （１０）非超伝導物質としてＮｂまたはＴａで被覆した
ＣｕまたはＣｕ合金を用いる請求項（７）記載の超伝導
線材。 - （１１）非超伝導物質としてＮｂまたはＴａで被覆し、
かつ磁性物質を添加したＣｕまたはＣｕ合金を用いる請
求項（７）記載の超伝導線材の製造方法。 - （１２）フィラメント径を０．１〜１００μｍとし、非
超伝導物質の径を０．１ｎｍ〜１０μｍとする請求項（
７），（８），（９），（１０）または（１１）記載の
超伝導線材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63299618A JPH02148517A (ja) | 1988-11-29 | 1988-11-29 | 超伝導線材およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63299618A JPH02148517A (ja) | 1988-11-29 | 1988-11-29 | 超伝導線材およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02148517A true JPH02148517A (ja) | 1990-06-07 |
Family
ID=17874944
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63299618A Pending JPH02148517A (ja) | 1988-11-29 | 1988-11-29 | 超伝導線材およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02148517A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1991003060A1 (fr) * | 1989-08-25 | 1991-03-07 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Materiau filaire supraconducteur et procede de production d'un tel materiau |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62110208A (ja) * | 1985-11-08 | 1987-05-21 | 住友電気工業株式会社 | 複合多芯超電導線 |
| JPS62262312A (ja) * | 1986-05-07 | 1987-11-14 | 日立電線株式会社 | Ｎｂ−Ｔｉ合金系超電導線材 |
| JPS62283505A (ja) * | 1986-05-31 | 1987-12-09 | 住友電気工業株式会社 | 交流用超電導線 |
-
1988
- 1988-11-29 JP JP63299618A patent/JPH02148517A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62110208A (ja) * | 1985-11-08 | 1987-05-21 | 住友電気工業株式会社 | 複合多芯超電導線 |
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| WO1991003060A1 (fr) * | 1989-08-25 | 1991-03-07 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Materiau filaire supraconducteur et procede de production d'un tel materiau |
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