JPH0430124B2 - - Google Patents
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- JPH0430124B2 JPH0430124B2 JP58084857A JP8485783A JPH0430124B2 JP H0430124 B2 JPH0430124 B2 JP H0430124B2 JP 58084857 A JP58084857 A JP 58084857A JP 8485783 A JP8485783 A JP 8485783A JP H0430124 B2 JPH0430124 B2 JP H0430124B2
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- Japan
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- cypronickel
- matrix material
- superconducting
- filament
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
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Classifications
-
- 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- 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
Landscapes
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
Description
（産業上の利用分野）
本発明は、交流磁場などの磁場変動があつても
マトリツクス中に発生する渦電流損を少なくする
ための三層構造からなる導体構成をもつ複合超電
導体の改造に関する。 （従来の技術） パルスマグネツトのように交流的に使用される
複合超電導体では、急速な磁場変動に対して超電
導体間に結合電流が流れたり、高導電率材のCu
に渦電流が発生して発熱による焼損現象が生じる
欠点があたつた。 これらの問題点に鑑みて、特開昭48−5393号公
報で開示されている複合超電導体があり、又、超
電導線をツイストしたり、編組したりすることに
よつて、結合電流のループを切断することが行な
われている。 更に、高導電率のCu等からなる安定化材の渦
電流に対しては複合超電導線表面に導電率の低い
金属、例えば、キユプロニツケルを配置し、か
つ、超電導素線間にも導電率の低い金属を配し渦
電流の低減化をはかつている。 （発明が解決しようとする課題） ところで、複合超電導体は静水圧押出プレスに
よつて押出成形するとともに目的の線径に伸線し
て熱処理工程等を経由して長尺材として製造され
るのであり、次のような理由から健全で長尺な三
層構造超電導体を得ることができなかつた。 即ち、従来例における超電導体のセル構成材と
してのキユプロニツケルは一般的なものが使用さ
れており、この一般的なキユプロニツケルは、耐
食性の見地から不純物としてFe1〜1.8wt％含ん
でおり、中高温領域（350°〜700℃）での熱処理
により加工性に悪影響をおよぼす析出が生じるの
である。 このため、導電率の低い金属としてFe量を規
制しない一般的なキユプロニツケルを超電導素線
間および超電導体表面に配した従来の複合超電導
体を静水圧押出し、抽伸、熱処理するとき、Fe
成分の析出が生じ、伸線途中で断線等の事故が発
生するものであつた。 そこで、本発明は、単芯線およびストランド外
層に用いられるCu−10％Ni合金が一般に350℃〜
700℃で延性が低下するいわゆる中高温脆化が知
られているところから、Cu−Ni合金の溶解にあ
たつては、この脆化に影響をおよぼす不純物元素
であるFe，Ｐ，Ｈ，Ｏ，Ｃのうち、特にFeを規
制することによつて、複合超電導体（線）の破断
要因となるキユプロニツケル特有の含有物（イン
クルージヨン）の発生を防止したことを目的とす
る。 （課題を解決するための手段） 而して、本発明にあつては、少なくとも１本の
長手方向に延びる超電導体フイラメント又はサブ
ーフイラメント束の各々がマトリツクス材により
包囲されかつ該マトリツクス材と良く電気的に接
触されており、しかもこのマトリツクス材はより
低い導電率をもつ材料によつて包囲された高い導
電率をもつ金属から作られた長手方向に延びる複
数のセルからなる複合超電導体において、 セルを構成する金属が、Ni5〜35wt％を含み、
Fe0.5wt％以下に規制した残部実質的にCuよりな
るキユプロニツケルから構成されていることを特
徴とする。 （実施例と作用） 以下、図面を参照して本発明の実施例と作用を
説明する。なお、以下に記載されている「％」は
wt％を意味する。 第１図は三層構造フイラメント４を示してお
り、１は超電導体フイラメントであり、20ミクロ
ン以下のNbTiよりなり、長手方向に延びてい
る。 ２はマトリツクス材であり、Cu、例えば無酸
素銅よりなり、前記超電導体フイラメント１又は
サブーフイラメント束の各々がこのマトリツクス
材２より包囲され、かつ該マトリツクス材２と良
く電気的に接触されている。 ３はセルであり、キユプロニツケル合金からな
る。 即ち、マトリツクス材２はより低い導電率をも
つ材料によつて包囲された高い導電率をもつ金属
つまり、キユプロニツケル合金で作られた長手方
向に延びるセル３で包囲されている。 而して、前記超電導体フイラメント１、マトリ
ツクス材２、セル３よりなる三層構造フイラメン
ト４の多数本が第２図で示す如くCuよりなる心
材５の囲りにハニカム構造配列とされ、銅又はキ
ユプロニツケル合金よりなる最外層６で包囲さ
れ、ここに、ストランド７が構成されている。な
お、心材５の有無は任意である。 ところで、本発明にあつては、セル３を構成す
る金属が、Ni5〜35％を含み、Fe0.5％以下に規
制された残部実質的にCuよりなるキユプロニツ
ケルで構成したのである。 ここにおいて、低導電率金属としてFe成分を
0.01〜1.4％含んだキユプロニツケルを用い、押
出、抽伸等により、0.7mmφ×15000ml（断線０回
の時）の三層構造線を試作し、Fe成分の影響に
よる健全伸線性を調査したところ、Feを0.8％以
上含むキユプロニツケルの三層構造超電導線では
下記表−１で示す如く断線が多発したが、Feが
0.5％以下の三層構造超電導線では断線頻度が激
減し、Feが0.1％以下では断線現象は生じなかつ
たのである。 即ち、NbTiよりなる超電導体フイラメント
１、Cuよりなるマトリツクス材２、Fe成分を
0.01〜1.4％を含むキユプロニツケルよりなるセ
ル３からなる0.7mmφ×15000mlの三層構造フイラ
メント４の試作結果は次の通りである。
マトリツクス中に発生する渦電流損を少なくする
ための三層構造からなる導体構成をもつ複合超電
導体の改造に関する。 （従来の技術） パルスマグネツトのように交流的に使用される
複合超電導体では、急速な磁場変動に対して超電
導体間に結合電流が流れたり、高導電率材のCu
に渦電流が発生して発熱による焼損現象が生じる
欠点があたつた。 これらの問題点に鑑みて、特開昭48−5393号公
報で開示されている複合超電導体があり、又、超
電導線をツイストしたり、編組したりすることに
よつて、結合電流のループを切断することが行な
われている。 更に、高導電率のCu等からなる安定化材の渦
電流に対しては複合超電導線表面に導電率の低い
金属、例えば、キユプロニツケルを配置し、か
つ、超電導素線間にも導電率の低い金属を配し渦
電流の低減化をはかつている。 （発明が解決しようとする課題） ところで、複合超電導体は静水圧押出プレスに
よつて押出成形するとともに目的の線径に伸線し
て熱処理工程等を経由して長尺材として製造され
るのであり、次のような理由から健全で長尺な三
層構造超電導体を得ることができなかつた。 即ち、従来例における超電導体のセル構成材と
してのキユプロニツケルは一般的なものが使用さ
れており、この一般的なキユプロニツケルは、耐
食性の見地から不純物としてFe1〜1.8wt％含ん
でおり、中高温領域（350°〜700℃）での熱処理
により加工性に悪影響をおよぼす析出が生じるの
である。 このため、導電率の低い金属としてFe量を規
制しない一般的なキユプロニツケルを超電導素線
間および超電導体表面に配した従来の複合超電導
体を静水圧押出し、抽伸、熱処理するとき、Fe
成分の析出が生じ、伸線途中で断線等の事故が発
生するものであつた。 そこで、本発明は、単芯線およびストランド外
層に用いられるCu−10％Ni合金が一般に350℃〜
700℃で延性が低下するいわゆる中高温脆化が知
られているところから、Cu−Ni合金の溶解にあ
たつては、この脆化に影響をおよぼす不純物元素
であるFe，Ｐ，Ｈ，Ｏ，Ｃのうち、特にFeを規
制することによつて、複合超電導体（線）の破断
要因となるキユプロニツケル特有の含有物（イン
クルージヨン）の発生を防止したことを目的とす
る。 （課題を解決するための手段） 而して、本発明にあつては、少なくとも１本の
長手方向に延びる超電導体フイラメント又はサブ
ーフイラメント束の各々がマトリツクス材により
包囲されかつ該マトリツクス材と良く電気的に接
触されており、しかもこのマトリツクス材はより
低い導電率をもつ材料によつて包囲された高い導
電率をもつ金属から作られた長手方向に延びる複
数のセルからなる複合超電導体において、 セルを構成する金属が、Ni5〜35wt％を含み、
Fe0.5wt％以下に規制した残部実質的にCuよりな
るキユプロニツケルから構成されていることを特
徴とする。 （実施例と作用） 以下、図面を参照して本発明の実施例と作用を
説明する。なお、以下に記載されている「％」は
wt％を意味する。 第１図は三層構造フイラメント４を示してお
り、１は超電導体フイラメントであり、20ミクロ
ン以下のNbTiよりなり、長手方向に延びてい
る。 ２はマトリツクス材であり、Cu、例えば無酸
素銅よりなり、前記超電導体フイラメント１又は
サブーフイラメント束の各々がこのマトリツクス
材２より包囲され、かつ該マトリツクス材２と良
く電気的に接触されている。 ３はセルであり、キユプロニツケル合金からな
る。 即ち、マトリツクス材２はより低い導電率をも
つ材料によつて包囲された高い導電率をもつ金属
つまり、キユプロニツケル合金で作られた長手方
向に延びるセル３で包囲されている。 而して、前記超電導体フイラメント１、マトリ
ツクス材２、セル３よりなる三層構造フイラメン
ト４の多数本が第２図で示す如くCuよりなる心
材５の囲りにハニカム構造配列とされ、銅又はキ
ユプロニツケル合金よりなる最外層６で包囲さ
れ、ここに、ストランド７が構成されている。な
お、心材５の有無は任意である。 ところで、本発明にあつては、セル３を構成す
る金属が、Ni5〜35％を含み、Fe0.5％以下に規
制された残部実質的にCuよりなるキユプロニツ
ケルで構成したのである。 ここにおいて、低導電率金属としてFe成分を
0.01〜1.4％含んだキユプロニツケルを用い、押
出、抽伸等により、0.7mmφ×15000ml（断線０回
の時）の三層構造線を試作し、Fe成分の影響に
よる健全伸線性を調査したところ、Feを0.8％以
上含むキユプロニツケルの三層構造超電導線では
下記表−１で示す如く断線が多発したが、Feが
0.5％以下の三層構造超電導線では断線頻度が激
減し、Feが0.1％以下では断線現象は生じなかつ
たのである。 即ち、NbTiよりなる超電導体フイラメント
１、Cuよりなるマトリツクス材２、Fe成分を
0.01〜1.4％を含むキユプロニツケルよりなるセ
ル３からなる0.7mmφ×15000mlの三層構造フイラ
メント４の試作結果は次の通りである。
【表】
従つて、Fe成分を0.5％以下に規制することは
断線事故防止の見地から意義がある。 次に、Ni成分を５〜35％にした理由は、Niは
導電率をコントロールするために添加するもので
あるから、Niが５％以下であると導電率が充分
には低くならず、交流損失をおさえられないから
である。又、Ni35％以上になると、Niは強磁性
体であるから、これ自体から磁性がでてくるし、
又加工性が悪くなるからである。 更に、本発明者等は、Feおよび他の不純物元
素の低減化を図つた三層構造超電導線を押出し、
抽伸により製作したところ、0.84mmφ×11000ml
の断線のない高品質の複合超電導体を得ることが
でた。 このときのセル、つまり、キユプロニツケルの
成分を下記表−２で示すと次の通りである。
断線事故防止の見地から意義がある。 次に、Ni成分を５〜35％にした理由は、Niは
導電率をコントロールするために添加するもので
あるから、Niが５％以下であると導電率が充分
には低くならず、交流損失をおさえられないから
である。又、Ni35％以上になると、Niは強磁性
体であるから、これ自体から磁性がでてくるし、
又加工性が悪くなるからである。 更に、本発明者等は、Feおよび他の不純物元
素の低減化を図つた三層構造超電導線を押出し、
抽伸により製作したところ、0.84mmφ×11000ml
の断線のない高品質の複合超電導体を得ることが
でた。 このときのセル、つまり、キユプロニツケルの
成分を下記表−２で示すと次の通りである。
【表】
なお、一般材としてのキユプロニツケルの不純
物元素は、耐食性を考慮して、Fe1.0〜1.8％、Ｐ
＜0.05％、Mn0.2〜1.0％、Zn＜0.5％、Ｐ＜0.01
％、Ｃ＜0.05％であるが、本発明にあつては、断
線要因となるFe、等の不純物元素を規制したの
である。 而して、不純物元素としてのPb，Mn，Znは前
述通りにJIS規格C7060で定められているが、本
発明にあつては、Pb、Mn，Znは前述のJIS規格
C7060の範囲内であればよく、又、Ｐは0.003〜
0.005％、Ｃは0.002〜0.01％の範囲内であつても
良く、要はFeを0.5％以下に規制して断線要因を
なくしたものであればよい。 而して、本発明者等は１メガジユール（IMJ）
超電導エネルギー実験装置のパルスマグネツト用
導体として、CuNi／Cu／NbTiの３層構造スト
ランド13本からなる成形撚線4.9Km、単重295Kgを
次の要領で製作した。 単芯線およびストランド外層に用いたCu−10
％Ni合金は、一般に350℃〜700℃で延性が低下
するいわゆる中・高温脆化が知られている。
CuNi合金の溶解にあたつては、この脆化に影響
をおよぼす不純物元素Fe，Ｐ，Ｃのそれぞれを
前述した通りの制御を行うとともに、３層構造線
の破断要因となるCuNi合金特有の含有物（イン
クルージヨン）の発生防止に残留した。また低銅
比の３層構造線における臨界電流と抵抗比の向上
を両立させる目的で加工熱処理工程の低温化をは
かつた。例えばCuNi／Cu／NbTiの複合ビレツ
トは、単芯おび多芯ビレツトとも静水圧押出プレ
スを用いて350℃以下で押出し、Cu中へのNiの拡
散を防止した。撚線には、線材の後方張力制御が
容易なプラネタリー型撚線機を用い、占積率82％
で圧縮成形した。素線および撚線の長尺化により
３層構造超電導成形撚線の連続５Kmの製造技術が
確立できた。 而して、前記超電導成形撚線の諸元は表−３の
通りである。
物元素は、耐食性を考慮して、Fe1.0〜1.8％、Ｐ
＜0.05％、Mn0.2〜1.0％、Zn＜0.5％、Ｐ＜0.01
％、Ｃ＜0.05％であるが、本発明にあつては、断
線要因となるFe、等の不純物元素を規制したの
である。 而して、不純物元素としてのPb，Mn，Znは前
述通りにJIS規格C7060で定められているが、本
発明にあつては、Pb、Mn，Znは前述のJIS規格
C7060の範囲内であればよく、又、Ｐは0.003〜
0.005％、Ｃは0.002〜0.01％の範囲内であつても
良く、要はFeを0.5％以下に規制して断線要因を
なくしたものであればよい。 而して、本発明者等は１メガジユール（IMJ）
超電導エネルギー実験装置のパルスマグネツト用
導体として、CuNi／Cu／NbTiの３層構造スト
ランド13本からなる成形撚線4.9Km、単重295Kgを
次の要領で製作した。 単芯線およびストランド外層に用いたCu−10
％Ni合金は、一般に350℃〜700℃で延性が低下
するいわゆる中・高温脆化が知られている。
CuNi合金の溶解にあたつては、この脆化に影響
をおよぼす不純物元素Fe，Ｐ，Ｃのそれぞれを
前述した通りの制御を行うとともに、３層構造線
の破断要因となるCuNi合金特有の含有物（イン
クルージヨン）の発生防止に残留した。また低銅
比の３層構造線における臨界電流と抵抗比の向上
を両立させる目的で加工熱処理工程の低温化をは
かつた。例えばCuNi／Cu／NbTiの複合ビレツ
トは、単芯おび多芯ビレツトとも静水圧押出プレ
スを用いて350℃以下で押出し、Cu中へのNiの拡
散を防止した。撚線には、線材の後方張力制御が
容易なプラネタリー型撚線機を用い、占積率82％
で圧縮成形した。素線および撚線の長尺化により
３層構造超電導成形撚線の連続５Kmの製造技術が
確立できた。 而して、前記超電導成形撚線の諸元は表−３の
通りである。
【表】
そして、前記表−３の諸元からなる撚線および
素線の臨界電流密度を第３図に示している。 この第３図から明らかな如く、素線間の臨界電
流密度Jcのバラツキは小さく、撚線（ケーブル）
の臨界電流密度Jcは素線のJcの平均値1100A／mm2
（at 6T）に等しいことが解る。また、臨界電流
は目標1700A（at 6T）に対し1800A、抵抗比は目
標130以上に対し135であり、臨界電流と抵抗比の
向上を両立させることができた。 （発明の効果） 以上、詳述した通り本発明によれば、超電導体
を数10μm径以下の細い芯線（フイラメント）に
分割し、１本の心線が担う電流容量を小さくし
て、超電導体の磁化エネルギーを低下させ、フラ
ツクス・ジヤンプ（磁束跳躍）による常電導化を
防ぎ本質的に安定化された超電導線（体）を得る
ことができるのであり、そのさい、超電導線の機
械的強度を考え、ツイストピツチをあまり小さく
できないときに有効であるフイラメントを電気抵
抗がCuよりも３〜４桁高いキユプロニツケルで
被覆するとき、該キユプロニツケルの不純物元素
であるFeを0.5％以下に規制したので、断線のな
い良品質のものとして得ることができる。 また、キユプロニツケルのNi成分はこれが５
〜35％とされているので、交流損失をおさえるこ
とができるし、加工性も良好になる等の利点があ
る。
素線の臨界電流密度を第３図に示している。 この第３図から明らかな如く、素線間の臨界電
流密度Jcのバラツキは小さく、撚線（ケーブル）
の臨界電流密度Jcは素線のJcの平均値1100A／mm2
（at 6T）に等しいことが解る。また、臨界電流
は目標1700A（at 6T）に対し1800A、抵抗比は目
標130以上に対し135であり、臨界電流と抵抗比の
向上を両立させることができた。 （発明の効果） 以上、詳述した通り本発明によれば、超電導体
を数10μm径以下の細い芯線（フイラメント）に
分割し、１本の心線が担う電流容量を小さくし
て、超電導体の磁化エネルギーを低下させ、フラ
ツクス・ジヤンプ（磁束跳躍）による常電導化を
防ぎ本質的に安定化された超電導線（体）を得る
ことができるのであり、そのさい、超電導線の機
械的強度を考え、ツイストピツチをあまり小さく
できないときに有効であるフイラメントを電気抵
抗がCuよりも３〜４桁高いキユプロニツケルで
被覆するとき、該キユプロニツケルの不純物元素
であるFeを0.5％以下に規制したので、断線のな
い良品質のものとして得ることができる。 また、キユプロニツケルのNi成分はこれが５
〜35％とされているので、交流損失をおさえるこ
とができるし、加工性も良好になる等の利点があ
る。
図面は本発明の一実施例を示し、第１図は三層
構造フイラメントの横断説明図、第２図は撚線ス
トランドの横断説明図、第３図は撚線（ケーブ
ル）および素線の臨界電流密度を示すグラフであ
る。 １……超電導体フイラメント、２……マトリツ
クス材、３……セル。
構造フイラメントの横断説明図、第２図は撚線ス
トランドの横断説明図、第３図は撚線（ケーブ
ル）および素線の臨界電流密度を示すグラフであ
る。 １……超電導体フイラメント、２……マトリツ
クス材、３……セル。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 少なくとも１本の長手方向に延びる超電導体
フイラメント又はサブーフイラメント束の各々が
マトリツクス材により包囲されかつ該マトリツク
ス材と良く電気的に接触されており、しかもこの
マトリツクス材はより低い導電率をもつ材料によ
つて包囲された高い導電率をもつ金属から作られ
た長手方向に延びる複数のセルからなる複合超電
導体において、 セルを構成する金属が、Ni5〜35wt％を含み、
Fe0.5wt％以下に規制した残部実質的Cuよりなる
キユプロニツケルから構成されていることを特徴
とする複合超電導体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58084857A JPS59211909A (ja) | 1983-05-14 | 1983-05-14 | 複合超電導体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58084857A JPS59211909A (ja) | 1983-05-14 | 1983-05-14 | 複合超電導体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59211909A JPS59211909A (ja) | 1984-11-30 |
| JPH0430124B2 true JPH0430124B2 (ja) | 1992-05-20 |
Family
ID=13842477
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58084857A Granted JPS59211909A (ja) | 1983-05-14 | 1983-05-14 | 複合超電導体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59211909A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2749652B2 (ja) * | 1989-08-09 | 1998-05-13 | 古河電気工業株式会社 | 超電導線 |
| CN103421985B (zh) * | 2013-09-11 | 2015-06-03 | 河南师范大学 | 一种无磁性、高强度的织构Cu基三元合金基带的制备方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5075393A (ja) * | 1973-11-06 | 1975-06-20 |
-
1983
- 1983-05-14 JP JP58084857A patent/JPS59211909A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5075393A (ja) * | 1973-11-06 | 1975-06-20 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59211909A (ja) | 1984-11-30 |
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