JPH05325664A - 化合物超電導線材 - Google Patents
化合物超電導線材Info
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- JPH05325664A JPH05325664A JP4123282A JP12328292A JPH05325664A JP H05325664 A JPH05325664 A JP H05325664A JP 4123282 A JP4123282 A JP 4123282A JP 12328292 A JP12328292 A JP 12328292A JP H05325664 A JPH05325664 A JP H05325664A
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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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- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 ヒステリシス損失および結合損失から成る交
流損失が大幅に低減ないし改善され、変動磁場中で電流
を流す交流用超電導線材として好適する化合物超電導線
材を提供する。 【構成】 Snから成る芯線７と、前記芯線７を同心円的
に被覆一体化した第１のCu層８と、前記第１のCu層８周
面に互いに周面が対接して同心円的，一体的に配置さ
れ、かつ少なくともCu対接面側断面がNb3 Sn化9aした線
状のNb領域層９と、前記線状のNb領域層９周面を同心円
的に被覆一体化した第２のCu層10から成る。
流損失が大幅に低減ないし改善され、変動磁場中で電流
を流す交流用超電導線材として好適する化合物超電導線
材を提供する。 【構成】 Snから成る芯線７と、前記芯線７を同心円的
に被覆一体化した第１のCu層８と、前記第１のCu層８周
面に互いに周面が対接して同心円的，一体的に配置さ
れ、かつ少なくともCu対接面側断面がNb3 Sn化9aした線
状のNb領域層９と、前記線状のNb領域層９周面を同心円
的に被覆一体化した第２のCu層10から成る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は化合物超電導線材に係
り、特にヒステリシス損失および結合損失から成る交流
損失を低減させた化合物超電導線材に関する。
り、特にヒステリシス損失および結合損失から成る交流
損失を低減させた化合物超電導線材に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の化合物超電導線材として
は、たとえば外周面がNb3 Sn化したNb線を安定材などと
して機能するCuマトリックスに埋め込みもしくは被覆し
た構成を採ったものが知られている。そして、この種の
化合物超電導線材は、たとえば次のような方法で製造さ
れている。すなわち、超電導体としてNb3 Snマルチ超電
導線材の場合を例示すると、先ずSn線（芯線）外周面
に、Cu管，Nb管，Cu−Ni管を順次嵌合ないし被覆し、こ
の嵌合体ないし被覆体をスウェージングマシンなどによ
り、一体化加工して所定の外径まで減面（縮径）加工を
施しながら、外形が正六角形のロッドに成型する。次い
で、前記で得た外形が正六角形のロッド複数本を、安定
化材もしくはマトリックスとして機能するCu管内に挿入
して、スウェージングマシンなどにより一体化加工して
所定の外径まで減面（縮径）加工を施す。こうして所定
の外径まで減面した時点で熱処理を施し、前記芯線を成
すSnを外周面上のCu層（管）を拡散させ、その外周面上
のNb層（管）と反応させて、Nb層の表面にNb3 Sn超電導
体を形成させることにより所要の化合物超電導線材を製
造している。
は、たとえば外周面がNb3 Sn化したNb線を安定材などと
して機能するCuマトリックスに埋め込みもしくは被覆し
た構成を採ったものが知られている。そして、この種の
化合物超電導線材は、たとえば次のような方法で製造さ
れている。すなわち、超電導体としてNb3 Snマルチ超電
導線材の場合を例示すると、先ずSn線（芯線）外周面
に、Cu管，Nb管，Cu−Ni管を順次嵌合ないし被覆し、こ
の嵌合体ないし被覆体をスウェージングマシンなどによ
り、一体化加工して所定の外径まで減面（縮径）加工を
施しながら、外形が正六角形のロッドに成型する。次い
で、前記で得た外形が正六角形のロッド複数本を、安定
化材もしくはマトリックスとして機能するCu管内に挿入
して、スウェージングマシンなどにより一体化加工して
所定の外径まで減面（縮径）加工を施す。こうして所定
の外径まで減面した時点で熱処理を施し、前記芯線を成
すSnを外周面上のCu層（管）を拡散させ、その外周面上
のNb層（管）と反応させて、Nb層の表面にNb3 Sn超電導
体を形成させることにより所要の化合物超電導線材を製
造している。
【０００３】図３はこのようにして製造したNb3 Snマル
チ超電導線材の断面を示したもので、１はCu−Sn芯，２
はNb3 Sn超電導体，３はNbから成る拡散防止層，４はCu
にNiを10〜30％含有させた合金マトリックス，５は安定
化材を成すCuである。ここで、安定化材を成すCu５は、
Nb3 Sn超電導体２が常電導に転移したとき電流が流れ、
超電導線材の焼損を防止する作用を有する。
チ超電導線材の断面を示したもので、１はCu−Sn芯，２
はNb3 Sn超電導体，３はNbから成る拡散防止層，４はCu
にNiを10〜30％含有させた合金マトリックス，５は安定
化材を成すCuである。ここで、安定化材を成すCu５は、
Nb3 Sn超電導体２が常電導に転移したとき電流が流れ、
超電導線材の焼損を防止する作用を有する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前記構成の
超電導線材の場合、変動磁場中で電流を流そうとする
と、主にヒステリシス損失および結合損失から成る交流
損失を生じることが知られている。したがって、パルス
運転や商用周波数（50Hzまたは60Hz）での運転を目的と
した交流用超電導線材の開発に当たっては、前記交流損
失の低減が重要な課題となっている。
超電導線材の場合、変動磁場中で電流を流そうとする
と、主にヒステリシス損失および結合損失から成る交流
損失を生じることが知られている。したがって、パルス
運転や商用周波数（50Hzまたは60Hz）での運転を目的と
した交流用超電導線材の開発に当たっては、前記交流損
失の低減が重要な課題となっている。
【０００５】上記交流損失のうち結合損失は、Nb3 Sn超
電導芯線を埋設するマトリックスとして、比抵抗の大き
い金属たとえばCu−Ni合金を用いることにより低減でき
る。こうした点に着目して、最近、交流で使用する超電
導コイルの構成に、比抵抗の大きい金属をマトリックス
とした超電導線材が多用されている。
電導芯線を埋設するマトリックスとして、比抵抗の大き
い金属たとえばCu−Ni合金を用いることにより低減でき
る。こうした点に着目して、最近、交流で使用する超電
導コイルの構成に、比抵抗の大きい金属をマトリックス
とした超電導線材が多用されている。
【０００６】また、ヒステリシス損失は、Nb3 Snを形成
しているNbフィラメント径に比例することに着目して、
Nb管径を小さく選択・設定することも試みられている
が、Nb管を長手方向にほぼ均一な径ないし管璧厚さに線
引き加工することは、技術上至難というのが実情であ
る。つまり、前記ヒステリシス損失の低減を目的とした
場合、Nb管について最終フィラメント径は、計算上また
は実用上少なくとも 5μm以下であることが望まれてい
るのに対して、前記の線引き加工では50μm 程度が限界
であり、目標を達成し得ないのが実情である。
しているNbフィラメント径に比例することに着目して、
Nb管径を小さく選択・設定することも試みられている
が、Nb管を長手方向にほぼ均一な径ないし管璧厚さに線
引き加工することは、技術上至難というのが実情であ
る。つまり、前記ヒステリシス損失の低減を目的とした
場合、Nb管について最終フィラメント径は、計算上また
は実用上少なくとも 5μm以下であることが望まれてい
るのに対して、前記の線引き加工では50μm 程度が限界
であり、目標を達成し得ないのが実情である。
【０００７】このように、Nb3 Snマルチ超電導線材の場
合は、ヒステリシス損失の低減もままならず、依然とし
て大きいヒステリシス損失を呈するので、変動磁場中で
電流を流す用途での実用は不可能であった。
合は、ヒステリシス損失の低減もままならず、依然とし
て大きいヒステリシス損失を呈するので、変動磁場中で
電流を流す用途での実用は不可能であった。
【０００８】本発明は上記事情に対処してなされたもの
で、ヒステリシス損失および結合損失から成る交流損失
が大幅に低減ないし改善され、変動磁場中で電流を流す
交流用超電導線材として好適する化合物超電導線材の提
供を目的とする。
で、ヒステリシス損失および結合損失から成る交流損失
が大幅に低減ないし改善され、変動磁場中で電流を流す
交流用超電導線材として好適する化合物超電導線材の提
供を目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の化合物超電導線
材は、Snから成る芯線と、前記芯線を同心円的に被覆一
体化した第１のCu層と、前記第１のCu層周面に互いに周
面が対接して同心円的，一体的に配置され、かつ少なく
ともCu対接面側断面がNb3 Sn化した線状のNb系領域層
と、前記線状のNb系領域層周面を同心円的に被覆一体化
した第２のCu層とを具備して成ることを特徴とする。
材は、Snから成る芯線と、前記芯線を同心円的に被覆一
体化した第１のCu層と、前記第１のCu層周面に互いに周
面が対接して同心円的，一体的に配置され、かつ少なく
ともCu対接面側断面がNb3 Sn化した線状のNb系領域層
と、前記線状のNb系領域層周面を同心円的に被覆一体化
した第２のCu層とを具備して成ることを特徴とする。
【００１０】そして、このような本発明に係る化合物超
電導線材は、Sn芯線を同心円的に第１のCu層（管）で被
覆一体化し、さらに第１のCu層周面に互いに周面が対接
して同心円的，一体的に線状のNbを密に配置したうえ、
その線状のNb配置領域周面を第２のCu層（管）で同心円
的に被覆一体化して線引きにより、容易に均一的に細線
化されて製造し得る。すなわち、前記構成を成した形で
線引き加工されるため、長手方向に切れにくい状態を呈
して、たとえば各線状のNbも１桁のミクロンオーダーに
細線化し得る。したがって、その後の熱処理において、
前記細線化した各線状のNbの断面内側が芯線を成すSnの
第１のCu層拡散でNb3 Sn化し、断面外側か細径のNb管を
形成した構成を採ることになる。
電導線材は、Sn芯線を同心円的に第１のCu層（管）で被
覆一体化し、さらに第１のCu層周面に互いに周面が対接
して同心円的，一体的に線状のNbを密に配置したうえ、
その線状のNb配置領域周面を第２のCu層（管）で同心円
的に被覆一体化して線引きにより、容易に均一的に細線
化されて製造し得る。すなわち、前記構成を成した形で
線引き加工されるため、長手方向に切れにくい状態を呈
して、たとえば各線状のNbも１桁のミクロンオーダーに
細線化し得る。したがって、その後の熱処理において、
前記細線化した各線状のNbの断面内側が芯線を成すSnの
第１のCu層拡散でNb3 Sn化し、断面外側か細径のNb管を
形成した構成を採ることになる。
【００１１】
【作用】本発明に係る化合物超電導線材においては、細
線化した各線状のNbの断面内側が芯線を成すSnの第１の
Cu層拡散でNb3 Sn化し化合物超電導体を成す一方、細線
化した各線状のNbの断面外側が細径のNb管を形成した構
成を採っているため、前記ヒステリシス損失の低減など
容易に図られ、因って交流損失が大幅に低減された化合
物超電導線材として機能する。
線化した各線状のNbの断面内側が芯線を成すSnの第１の
Cu層拡散でNb3 Sn化し化合物超電導体を成す一方、細線
化した各線状のNbの断面外側が細径のNb管を形成した構
成を採っているため、前記ヒステリシス損失の低減など
容易に図られ、因って交流損失が大幅に低減された化合
物超電導線材として機能する。
【００１２】
【実施例】以下図１および図２を参照して本発明の実施
例を説明する。
例を説明する。
【００１３】図１は本発明に係る化合物超電導線材６の
基本的単位構造の断面構成例を模式的に示したものであ
り、７はSnから成る芯線、８は前記Sn芯線７を同心円的
に被覆一体化した第１のCu層、９は前記第１のCu層８周
面に互いに周面が対接して同心円的，一体的に配置さ
れ、かつ少なくともCu層８対接面側断面がNb3 Sn化9aし
た線状のNbである。ここで、この各線状のNb９は互いに
外周面の一部が密接してNb系の領域層を形成する形を成
しており、またこの線状のNb９系領域層周面は、第２の
Cu層10で同心円的に被覆一体化されたている。
基本的単位構造の断面構成例を模式的に示したものであ
り、７はSnから成る芯線、８は前記Sn芯線７を同心円的
に被覆一体化した第１のCu層、９は前記第１のCu層８周
面に互いに周面が対接して同心円的，一体的に配置さ
れ、かつ少なくともCu層８対接面側断面がNb3 Sn化9aし
た線状のNbである。ここで、この各線状のNb９は互いに
外周面の一部が密接してNb系の領域層を形成する形を成
しており、またこの線状のNb９系領域層周面は、第２の
Cu層10で同心円的に被覆一体化されたている。
【００１４】このような基本的な単位構造を成す化合物
超電導線材は、次のようにして製造し得る。図２(a) ，
(b) はこの製造方法の実施態様を模式的に示したもの
で、先ず、直径 6mm程度のSn線もしくはSn棒（芯線もし
くは芯棒）７を用意し、このSn線７を内径 6.1mm，肉厚
1mm程度の第１のCu管（層）８内に挿入配置する。次
に、前記第１のCu管（層）８外周面に、直径 1mm程度の
断面円形のNb線（棒）９を全周面に亘って密に管状に配
置した後、これをCu−10％Ni合金製の第２のCu管10内に
挿入・一体化して、図２(a) に断面構成を示すような構
造体６′を作成する。なお、前記構造体６′の作成に当
たって、Sn棒７を挿入配置した第１のCu管（層）８を、
第２のCu管10内に挿入配置した後、第１のCu管（層）８
の外周面と第２のCu管10の内壁面とが成す空間に、断面
円形のNb線（棒）９を密に挿入・一体化してもよい。
超電導線材は、次のようにして製造し得る。図２(a) ，
(b) はこの製造方法の実施態様を模式的に示したもの
で、先ず、直径 6mm程度のSn線もしくはSn棒（芯線もし
くは芯棒）７を用意し、このSn線７を内径 6.1mm，肉厚
1mm程度の第１のCu管（層）８内に挿入配置する。次
に、前記第１のCu管（層）８外周面に、直径 1mm程度の
断面円形のNb線（棒）９を全周面に亘って密に管状に配
置した後、これをCu−10％Ni合金製の第２のCu管10内に
挿入・一体化して、図２(a) に断面構成を示すような構
造体６′を作成する。なお、前記構造体６′の作成に当
たって、Sn棒７を挿入配置した第１のCu管（層）８を、
第２のCu管10内に挿入配置した後、第１のCu管（層）８
の外周面と第２のCu管10の内壁面とが成す空間に、断面
円形のNb線（棒）９を密に挿入・一体化してもよい。
【００１５】前記により同様な構成の構造体６′を多数
個作製して、図２(b) に示すように、これらの構造体
６′を直径 6mmの無酸素銅棒（安定化材として機能す
る）11の外周面に同心円的に配置し、さらにこれら配置
された構造体６′をCu−Ni管12で被覆して、前記無酸素
銅棒11と一体化した。なお、ここで構造体（素線フィラ
メント）６′の配置は、ダブルスタック法で１スタック
および２スタックに構成した。 このようにして得たい
わゆるマルチ線13を、スエージングマシンによって線径
0.5mmまで線引き加工した後、真空中もしくはArガス中
で、 620℃（一般的には 600〜 700℃程度），20時間熱
処理を施したところ、前記構造体６′において第１のCu
管（層）８外周面に対接する側の各Nb線（棒）９断面が
Nb3 Sn（超電導体）9a化していることが顕微鏡写真でも
確認された。また、このマルチ化合物系超電導線におい
ては、一部がNb3 Sn（超電導体）9a化してNb線９の残部
で形成した拡散防止層の外径は 5μm であった。
個作製して、図２(b) に示すように、これらの構造体
６′を直径 6mmの無酸素銅棒（安定化材として機能す
る）11の外周面に同心円的に配置し、さらにこれら配置
された構造体６′をCu−Ni管12で被覆して、前記無酸素
銅棒11と一体化した。なお、ここで構造体（素線フィラ
メント）６′の配置は、ダブルスタック法で１スタック
および２スタックに構成した。 このようにして得たい
わゆるマルチ線13を、スエージングマシンによって線径
0.5mmまで線引き加工した後、真空中もしくはArガス中
で、 620℃（一般的には 600〜 700℃程度），20時間熱
処理を施したところ、前記構造体６′において第１のCu
管（層）８外周面に対接する側の各Nb線（棒）９断面が
Nb3 Sn（超電導体）9a化していることが顕微鏡写真でも
確認された。また、このマルチ化合物系超電導線におい
ては、一部がNb3 Sn（超電導体）9a化してNb線９の残部
で形成した拡散防止層の外径は 5μm であった。
【００１６】上記製造したNb3 Snマルチ超電導線材につ
いて、磁場 1テラス中で、ヒステリシス損失，臨界電流
をそれぞれ測定した結果を、従来のNb3 Snマルチ超電導
線材の場合と比較して表示する。
いて、磁場 1テラス中で、ヒステリシス損失，臨界電流
をそれぞれ測定した結果を、従来のNb3 Snマルチ超電導
線材の場合と比較して表示する。
【００１７】 上記実施例および従来例から分かるように、本発明に係
るNb3 Sn超電導線材の場合は、臨界電流の点ばかりでな
く、ヒステリシス損失も大幅に低減した特性を有してお
り、変動磁場中で電流を流す交流用超電導線材として、
常にすぐれた機能を呈するものといえる。
るNb3 Sn超電導線材の場合は、臨界電流の点ばかりでな
く、ヒステリシス損失も大幅に低減した特性を有してお
り、変動磁場中で電流を流す交流用超電導線材として、
常にすぐれた機能を呈するものといえる。
【００１８】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のでなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で各種の条件を
適宜選択・設定してもよい。たとえば、当初用いるSn芯
線やNb棒の径，第１および第２のCu層（管）の厚さ、あ
るいはマルチ化の程度など使用目的に応じて適宜選択す
ることも可能である。
のでなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で各種の条件を
適宜選択・設定してもよい。たとえば、当初用いるSn芯
線やNb棒の径，第１および第２のCu層（管）の厚さ、あ
るいはマルチ化の程度など使用目的に応じて適宜選択す
ることも可能である。
【００１９】
【発明の効果】上記説明したように、本発明に係る化合
物超電導線材は、いわゆる拡散防止層として機能するNb
管（層）が微小な外径を成す構成を採っており、ヒステ
リシス損失も大幅に低減されている。そして、マトリッ
クスを比抵抗の大きいCu−Ni合金などとすることに伴う
結合損失の低減可能化と相俟って、いわゆる交流損失を
大幅に改善し得るので、変動磁場中で電流を流す交流用
超電導線材として、あるいは構成された電気機器の性能
向上などにおいて、実用上多くの利点をもたらすものと
いえる。
物超電導線材は、いわゆる拡散防止層として機能するNb
管（層）が微小な外径を成す構成を採っており、ヒステ
リシス損失も大幅に低減されている。そして、マトリッ
クスを比抵抗の大きいCu−Ni合金などとすることに伴う
結合損失の低減可能化と相俟って、いわゆる交流損失を
大幅に改善し得るので、変動磁場中で電流を流す交流用
超電導線材として、あるいは構成された電気機器の性能
向上などにおいて、実用上多くの利点をもたらすものと
いえる。
【図１】本発明に係る化合物超電導線材の構造例を示す
断面図。
断面図。
【図２】本発明に係る化合物超電導線材を製造する実施
態様を模式図で、(a) は組み合わせの単位構造の断面
図、(b) は単位構造をマルチ構造化した断面図。
態様を模式図で、(a) は組み合わせの単位構造の断面
図、(b) は単位構造をマルチ構造化した断面図。
【図３】従来の化合物超電導線材の構造例を示す断面
図。
図。
１…Cu−Sn芯線 ２，9a…Nb3 Sn超電導体 ３…Nb
拡散防止層 ４…Cu−Ni合金マトリックス ５…Cu
安定化材 ６…化合物超電導線材 ６′…構造体
７…Sn芯線（芯棒） ８…第１のCu層（管） ９
…Nb棒 10…第２のCu層（管） 11…無酸素銅
12…Cu−Ni合金管ー 13…マルチ線
拡散防止層 ４…Cu−Ni合金マトリックス ５…Cu
安定化材 ６…化合物超電導線材 ６′…構造体
７…Sn芯線（芯棒） ８…第１のCu層（管） ９
…Nb棒 10…第２のCu層（管） 11…無酸素銅
12…Cu−Ni合金管ー 13…マルチ線
Claims (1)
- 【請求項１】 Snから成る芯線と、前記芯線を同心円的
に被覆一体化した第１のCu層と、前記第１のCu層周面に
互いに周面が対接して同心円的，一体的に配置され、か
つ少なくともCu対接面側断面がNb3 Sn化した線状のNb系
領域層と、前記線状のNb系領域層周面を同心円的に被覆
一体化した第２のCu層とを具備して成ることを特徴とす
る化合物超電導線材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4123282A JPH05325664A (ja) | 1992-05-15 | 1992-05-15 | 化合物超電導線材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4123282A JPH05325664A (ja) | 1992-05-15 | 1992-05-15 | 化合物超電導線材 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05325664A true JPH05325664A (ja) | 1993-12-10 |
Family
ID=14856713
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4123282A Pending JPH05325664A (ja) | 1992-05-15 | 1992-05-15 | 化合物超電導線材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05325664A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008084547A (ja) * | 2006-09-25 | 2008-04-10 | Kobe Steel Ltd | Ｎｂ３Ｓｎ超電導線材およびそのための前駆体 |
-
1992
- 1992-05-15 JP JP4123282A patent/JPH05325664A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008084547A (ja) * | 2006-09-25 | 2008-04-10 | Kobe Steel Ltd | Ｎｂ３Ｓｎ超電導線材およびそのための前駆体 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20010703 |