JPH05290646A - 複合超電導導体 - Google Patents
複合超電導導体Info
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- JPH05290646A JPH05290646A JP4083615A JP8361592A JPH05290646A JP H05290646 A JPH05290646 A JP H05290646A JP 4083615 A JP4083615 A JP 4083615A JP 8361592 A JP8361592 A JP 8361592A JP H05290646 A JPH05290646 A JP H05290646A
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- 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
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- Laser Beam Processing (AREA)
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】複合超電導導体をコイル状に成形加工する時
に、成形荷重による複合超電導導体の接合部のクラッ
ク，われ及び銅体蓋部の飛び出しを防止した複合超電導
導体及びその製法を提供する。 【構成】接合部５に銅合金からなるインサート材７を挿
入してＹＡＧレーザ溶接を行なう。
に、成形荷重による複合超電導導体の接合部のクラッ
ク，われ及び銅体蓋部の飛び出しを防止した複合超電導
導体及びその製法を提供する。 【構成】接合部５に銅合金からなるインサート材７を挿
入してＹＡＧレーザ溶接を行なう。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、常電導導体と超電導導
体からなる複合超電導導体に関する。
体からなる複合超電導導体に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、超電導導体は超電導体と常電導
体からなり、例えば、直径５μｍ〜２５０μｍの超電導
素線を、銅，アルミニウム等の常電導体の中に埋め込
み、丸線，平角線等に加工したものである。複合超電導
導体は、この超電導導体の複数を銅材からなる常電導体
の内側の凹状部に挿入し、半田で固定，固相接合したも
のである。例えば、特公昭64−10887 号公報に記載の大
容量超電導導体では、図３に示すように、最外常電導体
は安定化銅１１からなり、その内側に超電導ケーブル９
を挿入し、半田１０で超電導ケーブル９を固定、最外常
電導体の安定化銅１１に固相接合している。そして最外
常電導体の安定化銅１１の表面には銅酸化物皮膜１３を
形成している。また、特開平3−253005 号公報に記載の
複合超電導導体では、図４に示すように、複数の超電導
導体の成形撚線１４を常電導体の安定化銅１１の凹状内
部に挿入し、蓋１５で押え半田１０で固定，固相接合
し、その後、常電導体の安定化銅１１の表面に絶縁膜１
７を電着法で形成している。
体からなり、例えば、直径５μｍ〜２５０μｍの超電導
素線を、銅，アルミニウム等の常電導体の中に埋め込
み、丸線，平角線等に加工したものである。複合超電導
導体は、この超電導導体の複数を銅材からなる常電導体
の内側の凹状部に挿入し、半田で固定，固相接合したも
のである。例えば、特公昭64−10887 号公報に記載の大
容量超電導導体では、図３に示すように、最外常電導体
は安定化銅１１からなり、その内側に超電導ケーブル９
を挿入し、半田１０で超電導ケーブル９を固定、最外常
電導体の安定化銅１１に固相接合している。そして最外
常電導体の安定化銅１１の表面には銅酸化物皮膜１３を
形成している。また、特開平3−253005 号公報に記載の
複合超電導導体では、図４に示すように、複数の超電導
導体の成形撚線１４を常電導体の安定化銅１１の凹状内
部に挿入し、蓋１５で押え半田１０で固定，固相接合
し、その後、常電導体の安定化銅１１の表面に絶縁膜１
７を電着法で形成している。
【０００３】超電導マグネットは、これら複合超電導導
体をベンディングマシン等でコイル状に巻き付けて製作
する。
体をベンディングマシン等でコイル状に巻き付けて製作
する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術における
複合超電導導体では、超電導導体の周囲に半田を介して
安定化銅の常電導導体を配置した構造をしている。そし
てその製法は、安定化銅の凹状内部に超電導導体を挿入
して半田を流し込み、さらに半田で安定化銅の蓋部を固
相接合し、最後に安定化銅の常電導導体最外表面に銅酸
化物皮膜あるいは有機絶縁膜を形成して複合超電導導体
としている。
複合超電導導体では、超電導導体の周囲に半田を介して
安定化銅の常電導導体を配置した構造をしている。そし
てその製法は、安定化銅の凹状内部に超電導導体を挿入
して半田を流し込み、さらに半田で安定化銅の蓋部を固
相接合し、最後に安定化銅の常電導導体最外表面に銅酸
化物皮膜あるいは有機絶縁膜を形成して複合超電導導体
としている。
【０００５】これら複合超電導導体を大型超電導マグネ
ットに適用する場合には、ベンディングマシン等で機械
的にコイル状に成形しなければならない。この時、複合
超電導導体には大きな荷重が負荷される。しかし、従来
の複合超電導導体では、銅の安定化材の蓋部は安定化銅
の本体と半田で固相接合されているため、その接合強度
は低い。そのため複合超電導導体をコイル状に成形する
場合、固相接合部にわれ，クラックが発生し、蓋部が飛
び出す現象が生じて、成形が困難であった。
ットに適用する場合には、ベンディングマシン等で機械
的にコイル状に成形しなければならない。この時、複合
超電導導体には大きな荷重が負荷される。しかし、従来
の複合超電導導体では、銅の安定化材の蓋部は安定化銅
の本体と半田で固相接合されているため、その接合強度
は低い。そのため複合超電導導体をコイル状に成形する
場合、固相接合部にわれ，クラックが発生し、蓋部が飛
び出す現象が生じて、成形が困難であった。
【０００６】一方、安定化材の銅体蓋部を、銅体本体に
接合する他の方法は、ＴＩＧ，プラズマ，ＭＩＧ等の溶
接あるいはレーザ溶接が考えられる。しかし銅は熱伝導
率が極めて良く、またレーザ光の吸収率が低いため、銅
の溶接は非常に難しい。
接合する他の方法は、ＴＩＧ，プラズマ，ＭＩＧ等の溶
接あるいはレーザ溶接が考えられる。しかし銅は熱伝導
率が極めて良く、またレーザ光の吸収率が低いため、銅
の溶接は非常に難しい。
【０００７】そのため銅の溶接ではあらかじめ銅を熱し
たり、容量出力の大きなＴＩＧ，プラズマ，ＭＩＧ溶接
装置あるいは炭酸ガスレーザ装置等を用いて行なう必要
がある。ところが複合超電導導体の内部には融点の低い
半田が存在するため、溶接時に半田が蒸発して吹き出
し、溶接部にブローホール等の欠陥穴が多発し、接合部
の強度は著しく低く、複合超電導導体をコイル状に成形
することができなかった。
たり、容量出力の大きなＴＩＧ，プラズマ，ＭＩＧ溶接
装置あるいは炭酸ガスレーザ装置等を用いて行なう必要
がある。ところが複合超電導導体の内部には融点の低い
半田が存在するため、溶接時に半田が蒸発して吹き出
し、溶接部にブローホール等の欠陥穴が多発し、接合部
の強度は著しく低く、複合超電導導体をコイル状に成形
することができなかった。
【０００８】本発明の目的は、複合超電導導体をコイル
状に成形加工を行なっても、接合部にわれ，クラックが
発生しない複合超電導導体及びその製法を提供すること
にある。
状に成形加工を行なっても、接合部にわれ，クラックが
発生しない複合超電導導体及びその製法を提供すること
にある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は常電導導体の銅体蓋部と銅体本体とを接合
する方法として、銅体蓋部と銅体本体の間に非磁性の銅
合金からなるインサート材を挿入して、インサート材を
レーザ光で照射して銅体本体と銅体蓋を溶接する。
に、本発明は常電導導体の銅体蓋部と銅体本体とを接合
する方法として、銅体蓋部と銅体本体の間に非磁性の銅
合金からなるインサート材を挿入して、インサート材を
レーザ光で照射して銅体本体と銅体蓋を溶接する。
【００１０】
【作用】本発明では、常電導導体の銅体本体と銅体蓋を
接合する場合、銅体蓋部と銅体本体の間に非磁性体の銅
合金のインサート材を挿入して組立ててレーザ溶接を行
なう。この時、インサート材は熱伝導率が銅より低い銅
合金を使用し、レーザ光は、銅合金に対して吸収率が高
いＹＡＧレーザ光（波長１.０６μｍ ）を用いることに
より、インサート材が容易に溶融する。加えて溶融する
とレーザ吸収はよくなりその周囲の銅が溶融し溶接が可
能となる。そのため、溶接部の強度は半田の場合と比較
して向上する。
接合する場合、銅体蓋部と銅体本体の間に非磁性体の銅
合金のインサート材を挿入して組立ててレーザ溶接を行
なう。この時、インサート材は熱伝導率が銅より低い銅
合金を使用し、レーザ光は、銅合金に対して吸収率が高
いＹＡＧレーザ光（波長１.０６μｍ ）を用いることに
より、インサート材が容易に溶融する。加えて溶融する
とレーザ吸収はよくなりその周囲の銅が溶融し溶接が可
能となる。そのため、溶接部の強度は半田の場合と比較
して向上する。
【００１１】一方、この溶接時に、銅本体の内部にまで
熱影響が及ぶと、銅本体の内部にある半田の溶融，蒸発
等が発生する。しかし本発明では容易に溶融するインサ
ート材を用いているため、溶接制御が容易となり、銅本
体の内部にまで熱影響は及ばず、局部的な処理が可能と
なる。そのため半田は溶融せず、銅本体と半田の分離は
起こらず固相接合した状態であり、熱伝達も低下せず、
冷却機能を確保することができる。
熱影響が及ぶと、銅本体の内部にある半田の溶融，蒸発
等が発生する。しかし本発明では容易に溶融するインサ
ート材を用いているため、溶接制御が容易となり、銅本
体の内部にまで熱影響は及ばず、局部的な処理が可能と
なる。そのため半田は溶融せず、銅本体と半田の分離は
起こらず固相接合した状態であり、熱伝達も低下せず、
冷却機能を確保することができる。
【００１２】インサート材として非磁性体を使用する
が、磁性体を使用した場合溶接部に磁力線の集中が発生
し、磁界の不均一化となる。そのためインサート材は非
磁性体が好ましい。また、銅−ニッケル合金を使用する
場合は、ニッケル含有量が４０重量％以上になると低温
下で磁性体となるため、ニッケル含有量は４０重量％以
下が好ましい。
が、磁性体を使用した場合溶接部に磁力線の集中が発生
し、磁界の不均一化となる。そのためインサート材は非
磁性体が好ましい。また、銅−ニッケル合金を使用する
場合は、ニッケル含有量が４０重量％以上になると低温
下で磁性体となるため、ニッケル含有量は４０重量％以
下が好ましい。
【００１３】また、絶縁層６の製法は、本発明の複合超
電導導体は内部に半田を用いているため、処理温度が、
半田の融点以下の処理方法を用いるのが好ましい。一
方、複合超電導導体の冷却性能が絶縁膜の厚さに極めて
影響を受けることが判明した。そこで種々検討した結
果、電着法が絶縁膜の厚さの制御に最適な方法であり、
絶縁膜の製法として好ましい。
電導導体は内部に半田を用いているため、処理温度が、
半田の融点以下の処理方法を用いるのが好ましい。一
方、複合超電導導体の冷却性能が絶縁膜の厚さに極めて
影響を受けることが判明した。そこで種々検討した結
果、電着法が絶縁膜の厚さの制御に最適な方法であり、
絶縁膜の製法として好ましい。
【００１４】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図１と図２を用い
て説明する。
て説明する。
【００１５】図１は、本発明の複合超電導導体の一例の
全体構造を示す断面図である。銅で被覆された金属系ま
たは酸化物超電導材からなる超電導導体１，鉛と錫から
なる半田層２，銅体本体３，銅体蓋部４，溶接部５およ
び絶縁層６から構成されている。
全体構造を示す断面図である。銅で被覆された金属系ま
たは酸化物超電導材からなる超電導導体１，鉛と錫から
なる半田層２，銅体本体３，銅体蓋部４，溶接部５およ
び絶縁層６から構成されている。
【００１６】つぎに本発明の複合超電導導体の製作法に
ついて説明する。
ついて説明する。
【００１７】φ５０μｍのＮｂ−Ｔｉ製フィラメント１
０６０本を束ねた超電導素線を無酸素銅パイプに挿入
し、押出しによってφ２.３mm に伸線加工し、その後、
時効熱処理を施して成る撚り線の超電導導体１を１２
本、熱間押出し法により門形成形した無酸素銅製の銅体
本体３（断面寸法１２.６mm×２６.８mm）の凹部内にこ
れを挿入する。次いで溶融半田槽に浸漬し、超電導導体
１の空間部を半田で充填，固定する。その後、無酸素銅
製の銅体蓋部４（厚さ３.０mm ）が挿入できるように、
銅体本体３内の半田表面を切削加工した。また、インサ
ート材７が挿入できるように、銅体本体３の先端の内側
部を加工しスペースを設けた。インサート材には、厚さ
０.２mm ，幅３mmの銅−ニッケル合金（銅／ニッケル＝
８０／２０）を用いた。
０６０本を束ねた超電導素線を無酸素銅パイプに挿入
し、押出しによってφ２.３mm に伸線加工し、その後、
時効熱処理を施して成る撚り線の超電導導体１を１２
本、熱間押出し法により門形成形した無酸素銅製の銅体
本体３（断面寸法１２.６mm×２６.８mm）の凹部内にこ
れを挿入する。次いで溶融半田槽に浸漬し、超電導導体
１の空間部を半田で充填，固定する。その後、無酸素銅
製の銅体蓋部４（厚さ３.０mm ）が挿入できるように、
銅体本体３内の半田表面を切削加工した。また、インサ
ート材７が挿入できるように、銅体本体３の先端の内側
部を加工しスペースを設けた。インサート材には、厚さ
０.２mm ，幅３mmの銅−ニッケル合金（銅／ニッケル＝
８０／２０）を用いた。
【００１８】図２は複合超電導導体をレーザ溶接で製作
する場合の断面図である。銅体蓋部４及びインサート材
７を銅体本体３に設置し、ＹＡＧレーザ装置でレーザ光
８を照射し溶接を行なった。なおインサート材の突出し
量は０.５mm とした。溶接条件は、平均出力２００Ｗ，
パルスレート３ｐｐｓ，パルス幅１２ｍｓ，溶接速度１
５mm／min で行なった。一部サンプルを採取し、その溶
接部の断面を光学顕微鏡で観察したところ、溶け込み量
は０.５mm であった。また、半田の溶融の痕跡は見られ
なかった。
する場合の断面図である。銅体蓋部４及びインサート材
７を銅体本体３に設置し、ＹＡＧレーザ装置でレーザ光
８を照射し溶接を行なった。なおインサート材の突出し
量は０.５mm とした。溶接条件は、平均出力２００Ｗ，
パルスレート３ｐｐｓ，パルス幅１２ｍｓ，溶接速度１
５mm／min で行なった。一部サンプルを採取し、その溶
接部の断面を光学顕微鏡で観察したところ、溶け込み量
は０.５mm であった。また、半田の溶融の痕跡は見られ
なかった。
【００１９】その後、溶接部の表面を研磨加工し、複合
超電導導体の表面全面に、黒色エポキシ系カチオン電着
塗料（日本油脂製、アクアＮＳ−８８）を用い、電着条
件は印加電圧１００Ｖ，１５０秒で膜厚１５μｍとし、
焼き付け条件は１３０℃，３０分で行なって絶縁層６を
形成した。
超電導導体の表面全面に、黒色エポキシ系カチオン電着
塗料（日本油脂製、アクアＮＳ−８８）を用い、電着条
件は印加電圧１００Ｖ，１５０秒で膜厚１５μｍとし、
焼き付け条件は１３０℃，３０分で行なって絶縁層６を
形成した。
【００２０】つぎに、この被覆複合超電導導体をベンデ
ィングマシンでコイル状あるいは三次元状に成形を行な
ったが、溶接部のわれ，クラックの発生等は観察されず
に製作することができた。
ィングマシンでコイル状あるいは三次元状に成形を行な
ったが、溶接部のわれ，クラックの発生等は観察されず
に製作することができた。
【００２１】なお、本実施例はインサート材に銅−ニッ
ケル合金を用いたが、これは銅−ベリリウム合金，銅−
亜鉛合金，銅−錫合金でも同等の効果がある。
ケル合金を用いたが、これは銅−ベリリウム合金，銅−
亜鉛合金，銅−錫合金でも同等の効果がある。
【００２２】
【発明の効果】本発明によれば、銅体接合部に銅−ニッ
ケル合金等からなるインサート材を挿入し、レーザ溶接
することにより溶接が可能となり、複合超電導導体をベ
ンディングマシンで接合部にわれ，クラックの発生がな
く容易にコイル状に成形加工ができる。
ケル合金等からなるインサート材を挿入し、レーザ溶接
することにより溶接が可能となり、複合超電導導体をベ
ンディングマシンで接合部にわれ，クラックの発生がな
く容易にコイル状に成形加工ができる。
【図１】本発明の一実施例の被覆複合超電導導体の断面
図。
図。
【図２】本発明の実施例の銅体を溶接する場合のレーザ
溶接概念を示す断面図。
溶接概念を示す断面図。
【図３】従来の複合超電導導体の断面図。
【図４】従来の他の複合超電導導体の断面図。
１…超電導体、２…半田層、３…銅体本体、４…銅体蓋
部、５…溶接部、６…絶縁層。
部、５…溶接部、６…絶縁層。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 根本 武夫 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 鈴木 昌平 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立工場内
Claims (1)
- 【請求項１】超電導導体の外周部に半田を介して銅体の
蓋部と本体部から構成される常電導導体を配置し、前記
常電導導体の冷却面に絶縁層を有する複合超電導導体に
おいて、前記常電導導体は、前記銅体の蓋部と本体部の
間が溶接構造であることを特徴とする複合超電導導体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4083615A JPH05290646A (ja) | 1992-04-06 | 1992-04-06 | 複合超電導導体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4083615A JPH05290646A (ja) | 1992-04-06 | 1992-04-06 | 複合超電導導体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05290646A true JPH05290646A (ja) | 1993-11-05 |
Family
ID=13807398
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4083615A Pending JPH05290646A (ja) | 1992-04-06 | 1992-04-06 | 複合超電導導体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05290646A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006030276A3 (en) * | 2004-09-13 | 2006-08-31 | Toyota Motor Co Ltd | Method for producing separator and electrodeposition coating device |
| JP2007019091A (ja) * | 2005-07-05 | 2007-01-25 | Toshiba Corp | 超伝導コイルの製造方法および超伝導コイル |
| JP2012059403A (ja) * | 2010-09-06 | 2012-03-22 | Fujikura Ltd | エナメル被覆超電導線材の製造方法 |
| JP2013131397A (ja) * | 2011-12-21 | 2013-07-04 | Fujikura Ltd | 酸化物超電導線材及びその製造方法 |
-
1992
- 1992-04-06 JP JP4083615A patent/JPH05290646A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006030276A3 (en) * | 2004-09-13 | 2006-08-31 | Toyota Motor Co Ltd | Method for producing separator and electrodeposition coating device |
| US7695604B2 (en) | 2004-09-13 | 2010-04-13 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Method for producing separator and electrodeposition coating device |
| JP2007019091A (ja) * | 2005-07-05 | 2007-01-25 | Toshiba Corp | 超伝導コイルの製造方法および超伝導コイル |
| JP2012059403A (ja) * | 2010-09-06 | 2012-03-22 | Fujikura Ltd | エナメル被覆超電導線材の製造方法 |
| JP2013131397A (ja) * | 2011-12-21 | 2013-07-04 | Fujikura Ltd | 酸化物超電導線材及びその製造方法 |
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