JPH0570887B2 - - Google Patents
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- JPH0570887B2 JPH0570887B2 JP61114458A JP11445886A JPH0570887B2 JP H0570887 B2 JPH0570887 B2 JP H0570887B2 JP 61114458 A JP61114458 A JP 61114458A JP 11445886 A JP11445886 A JP 11445886A JP H0570887 B2 JPH0570887 B2 JP H0570887B2
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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
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- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
この発明は、高磁界発生に用いられる超電導ケ
ーブル導体に関するものである。
ーブル導体に関するものである。
［従来の技術］
核融合ポロイダルコイルやエネルギ貯蔵用マグ
ネツトでは、パルスモードで運転されるため、変
動磁界においてロスの小さい高磁界大容量導体が
要求されている。このような高磁界大容量導体と
しては、超電導素線を撚り合わせたケーブル構造
の導体が一般的に用いられている。このようなケ
ーブル構造の導体が用いられている理由は、導体
を素線に分割し、素線のツイストピツチを減少さ
せることにより、変動磁界により誘起されるロス
の低減を図ることができることにある。
ネツトでは、パルスモードで運転されるため、変
動磁界においてロスの小さい高磁界大容量導体が
要求されている。このような高磁界大容量導体と
しては、超電導素線を撚り合わせたケーブル構造
の導体が一般的に用いられている。このようなケ
ーブル構造の導体が用いられている理由は、導体
を素線に分割し、素線のツイストピツチを減少さ
せることにより、変動磁界により誘起されるロス
の低減を図ることができることにある。
［発明が解決しようとする問題点］
しかしながら、このようなケーブル導体では、
超電導素線間に結合電流が誘起されて流れるた
め、損失を生じるという問題点があつた。このよ
うな結合電流を低下させるため、従来素線のまわ
りを電気絶縁性のフイルムで被覆するなどの方法
が採用されている場合もあるが、この方法では素
線間の金属的カツプリングがなくなり、安定化材
を有効に機能させる上で好ましくない。
超電導素線間に結合電流が誘起されて流れるた
め、損失を生じるという問題点があつた。このよ
うな結合電流を低下させるため、従来素線のまわ
りを電気絶縁性のフイルムで被覆するなどの方法
が採用されている場合もあるが、この方法では素
線間の金属的カツプリングがなくなり、安定化材
を有効に機能させる上で好ましくない。
結合電流が、超電導素線間に流れると、その損
失による発熱で導体の温度が上昇して、超電導導
体から常電導状態へ転移するため、超電導の安定
性が悪いという問題点も生じる。
失による発熱で導体の温度が上昇して、超電導導
体から常電導状態へ転移するため、超電導の安定
性が悪いという問題点も生じる。
さらに、従来の超電導素線は、外周部が安定化
材であり、強度の低いCuのみから構成されてい
るため、変動磁界に伴う繰返し電磁力によつて、
表面に疲労クラツクを発生しやすいという欠点も
あつた。
材であり、強度の低いCuのみから構成されてい
るため、変動磁界に伴う繰返し電磁力によつて、
表面に疲労クラツクを発生しやすいという欠点も
あつた。
それゆえに、この発明の目的は、結合電流によ
る損失が著しく低減され、かつ疲労強度が高めら
れた超電導ケーブル導体を提供することにある。
る損失が著しく低減され、かつ疲労強度が高めら
れた超電導ケーブル導体を提供することにある。
［問題点を解決するための手段］
この発明の超電導ケーブル導体では、実施例の
第１図および第２図に示すように化合物系超電導
素線の外周部に５重量％以上25重量％以下のCr
を含有したFe−Cr合金層を設けている。ここで、
Fe−Cr合金層のCr濃度を５重量％以上25重量％
以下に限定したのは、５重量％未満では極低温に
おける電気抵抗値が十分大きくなく、結合電流に
よる損失の低減が不十分になり、25重量％を越え
ると押出しや伸線の際の加工性が低下するためで
ある。
第１図および第２図に示すように化合物系超電導
素線の外周部に５重量％以上25重量％以下のCr
を含有したFe−Cr合金層を設けている。ここで、
Fe−Cr合金層のCr濃度を５重量％以上25重量％
以下に限定したのは、５重量％未満では極低温に
おける電気抵抗値が十分大きくなく、結合電流に
よる損失の低減が不十分になり、25重量％を越え
ると押出しや伸線の際の加工性が低下するためで
ある。
［作用］
この発明の超電導ケーブル導体は、その外周部
にFe−Cr合金層が設けられている。該Fe−Cr合
金層は、電気抵抗が大きいので、超電導素線間を
流れる結合電流を小さくでき、その損失を著しく
低減させることができる。
にFe−Cr合金層が設けられている。該Fe−Cr合
金層は、電気抵抗が大きいので、超電導素線間を
流れる結合電流を小さくでき、その損失を著しく
低減させることができる。
また、疲労クラツクは通常、超電導素線表面で
発生し内部へ伝播するが、この発明の導体ではそ
の表面がFe−Cr合金層で補強されているためク
ラツクが発生しない。第２図のように、Fe−Cr
合金層の外側に強度の低いCuの部分を設けた場
合であつても、クラツクはFe−Cr合金層で止ま
り、それ以上内部へは伝播しない。
発生し内部へ伝播するが、この発明の導体ではそ
の表面がFe−Cr合金層で補強されているためク
ラツクが発生しない。第２図のように、Fe−Cr
合金層の外側に強度の低いCuの部分を設けた場
合であつても、クラツクはFe−Cr合金層で止ま
り、それ以上内部へは伝播しない。
［実施例］
第１図は、この発明の一実施例を示す断面図で
ある。第１図において、超電導素線１はCu−Sn
合金をマトリツクスとしたNb3Sn多芯線部２と、
該Nb3Sn多芯線部２のまわりに配置する安定化
Cu部３と、該安定化Cu部３のまわりに設けられ
るFe−Cr合金層４から構成されている。
ある。第１図において、超電導素線１はCu−Sn
合金をマトリツクスとしたNb3Sn多芯線部２と、
該Nb3Sn多芯線部２のまわりに配置する安定化
Cu部３と、該安定化Cu部３のまわりに設けられ
るFe−Cr合金層４から構成されている。
第２図は、この発明の他の実施例を示す断面図
である。第２図に示すように、この発明では、
Fe−Cr合金層４を、内側の安定化Cu部３ａと外
側の安定化Cu部３ｂの間に設けることもできる。
である。第２図に示すように、この発明では、
Fe−Cr合金層４を、内側の安定化Cu部３ａと外
側の安定化Cu部３ｂの間に設けることもできる。
この発明の超電導ケーブル導体は、たとえば複
合ビレツトを押出し伸線加工する方法から作成す
ることができる。以下、この作成方法の実施例に
ついて説明する。
合ビレツトを押出し伸線加工する方法から作成す
ることができる。以下、この作成方法の実施例に
ついて説明する。
内側のCuパイプと外側のCuパイプの間に、Fe
−13重量％Cr合金パイプを挿入し、次に内側の
Cuパイプの中に六角形断面のCu−13重量％Sn合
金をマトリツクスとしたNb多芯線（Nb芯55本）
を151本稠密充填した。充填後、真空チヤンバ中
で内部を真空引きし、上下に蓋を電子ビーム溶接
して複合ビレツトを得た。なお、この複合ビレツ
トでは、CuパイプとCu−Sn合金マトリツクス
Nb多芯線部との間に、Cu−Sn合金中のSnがCu
パイプ中へ拡散するのを防ぐ目的で、多層に巻い
たNbシートを挿入した。
−13重量％Cr合金パイプを挿入し、次に内側の
Cuパイプの中に六角形断面のCu−13重量％Sn合
金をマトリツクスとしたNb多芯線（Nb芯55本）
を151本稠密充填した。充填後、真空チヤンバ中
で内部を真空引きし、上下に蓋を電子ビーム溶接
して複合ビレツトを得た。なお、この複合ビレツ
トでは、CuパイプとCu−Sn合金マトリツクス
Nb多芯線部との間に、Cu−Sn合金中のSnがCu
パイプ中へ拡散するのを防ぐ目的で、多層に巻い
たNbシートを挿入した。
複合ビレツトを押出した後、中間軟化を繰返し
ながら伸線加工し、1.2mmφの線材とした。線材
断面を金属顕微鏡で検査したところ、素線外周部
のFe−Cr合金層は、均一に塑性加工されており、
局部破断等の欠陥は認められなかつた。
ながら伸線加工し、1.2mmφの線材とした。線材
断面を金属顕微鏡で検査したところ、素線外周部
のFe−Cr合金層は、均一に塑性加工されており、
局部破断等の欠陥は認められなかつた。
得られた超電導素線は、第３図に示すようなバ
ンドル型導体と第４図に示すような成型平角撚撚
導体に作製した。バンドル型導体は、素線を３×
３×３×７本撚りして、撚り線導体６とし、ステ
ンレスのコンジツトチユーブ５中に挿入し、コン
ジツトチユーブ５内のボイド率が40％となるよう
に締付け加工し作成した。
ンドル型導体と第４図に示すような成型平角撚撚
導体に作製した。バンドル型導体は、素線を３×
３×３×７本撚りして、撚り線導体６とし、ステ
ンレスのコンジツトチユーブ５中に挿入し、コン
ジツトチユーブ５内のボイド率が40％となるよう
に締付け加工し作成した。
また、成型平角撚撚導体は素線を７本撚りして
撚り線導体６とし、ステンレスの帯状補強材７の
上に30本平角撚りした後、ローラ成形し作製し
た。
撚り線導体６とし、ステンレスの帯状補強材７の
上に30本平角撚りした後、ローラ成形し作製し
た。
いずれの導体についても撚り加工性は良好であ
つた。また撚り線後の導体から素線を取出し、顕
微鏡検査したところ何ら欠陥は認められなかつ
た。
つた。また撚り線後の導体から素線を取出し、顕
微鏡検査したところ何ら欠陥は認められなかつ
た。
これらの導体からコイルを作成し、通電して磁
界を発生させたところ、変動磁界中において損失
が小さく、また超電導の安定性の良いことが確認
された。
界を発生させたところ、変動磁界中において損失
が小さく、また超電導の安定性の良いことが確認
された。
この発明での結合電流による損失の低減効果を
評価するため、第２図に示す断面構造のNb3Sn超
電導素線（１mmφ）を作成し、３×３×４本撚り
合わせバンドル型導体のケーブルとした。素線の
充填率を変えることにより、バンドル型導体内の
液体ヘリウム充填率を20〜50重量％に変化させ、
ケーブルとしての電流損失を測定した。損失時定
数を素線の損失時定数で規格化して第５図に示し
た。比較として、Fe−Cr合金層を設けていない
従来のケーブルについても同様にして測定した。
この結果も第５図に合わせて示した。
評価するため、第２図に示す断面構造のNb3Sn超
電導素線（１mmφ）を作成し、３×３×４本撚り
合わせバンドル型導体のケーブルとした。素線の
充填率を変えることにより、バンドル型導体内の
液体ヘリウム充填率を20〜50重量％に変化させ、
ケーブルとしての電流損失を測定した。損失時定
数を素線の損失時定数で規格化して第５図に示し
た。比較として、Fe−Cr合金層を設けていない
従来のケーブルについても同様にして測定した。
この結果も第５図に合わせて示した。
第５図から明らかなように、この発明のケーブ
ル導体を用いたものは、従来に比べ、ケーブル化
による損失の増大が著しく小さなものとなること
が確認された。
ル導体を用いたものは、従来に比べ、ケーブル化
による損失の増大が著しく小さなものとなること
が確認された。
以上の説明では、化合物系超電導素線として、
Nb3Sn超電導素線を用いて説明したが、V3Ga超
電導素線およびNb3Al超電導素線を化合物系超電
導素線として用いた場合にも同様にして作成する
ことができ、また同様の効果を発揮するものであ
る。
Nb3Sn超電導素線を用いて説明したが、V3Ga超
電導素線およびNb3Al超電導素線を化合物系超電
導素線として用いた場合にも同様にして作成する
ことができ、また同様の効果を発揮するものであ
る。
［発明の効果］
この発明の超電導ケーブル導体は、その外周部
に電気抵抗の大きいFe−Cr合金層を設けている
ため、素線間を流れる結合電流による損失が著し
く低減され得る。したがつて、変動磁界中におい
て損失が小さく、超電導の安定性も優れている。
に電気抵抗の大きいFe−Cr合金層を設けている
ため、素線間を流れる結合電流による損失が著し
く低減され得る。したがつて、変動磁界中におい
て損失が小さく、超電導の安定性も優れている。
また、超電導素線の外周部にはFe−Cr合金層
が設けられ補強されるため、疲労強度の増大も図
ることができる。
が設けられ補強されるため、疲労強度の増大も図
ることができる。
第１図は、この発明の一実施例を示す断面図で
ある。第２図は、この発明の他の実施例を示す断
面図である。第３図は、バンドル型導体の一例を
示す断面図である。第４図は、成形平角撚撚導体
の一例を示す断面図である。第５図は、この発明
のケーブル導体および従来のケーブル導体におけ
る液体ヘリウム充填率と通電の際の損失時定数比
との関係を示す図である。 図において、１は超電導素線、２は多芯線部、
３は安定化Cu部、４はFe−Cr合金層を示す。
ある。第２図は、この発明の他の実施例を示す断
面図である。第３図は、バンドル型導体の一例を
示す断面図である。第４図は、成形平角撚撚導体
の一例を示す断面図である。第５図は、この発明
のケーブル導体および従来のケーブル導体におけ
る液体ヘリウム充填率と通電の際の損失時定数比
との関係を示す図である。 図において、１は超電導素線、２は多芯線部、
３は安定化Cu部、４はFe−Cr合金層を示す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 外周部に５重量％以上25重量％以下のCrを
含有したFe−Cr合金層を設けた化合物系超電導
素線を撚り合わせたことを特徴とする、超電導ケ
ーブル導体。 ２ 前記化合物系超電導素線がNb3Sn超電導素線
であることを特徴とする、特許請求の範囲第１項
記載の超電導ケーブル導体。 ３ 前記化合物系超電導素線がV3Ga超電導素線
であることを特徴とする、特許請求の範囲第１項
記載の超電導ケーブル導体。 ４ 前記化合物系超電導素線がNb3Al超電導素線
であることを特徴とする、特許請求の範囲第１項
記載の超電導ケーブル導体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61114458A JPS62271308A (ja) | 1986-05-19 | 1986-05-19 | 超電導ケ−ブル導体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61114458A JPS62271308A (ja) | 1986-05-19 | 1986-05-19 | 超電導ケ−ブル導体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62271308A JPS62271308A (ja) | 1987-11-25 |
| JPH0570887B2 true JPH0570887B2 (ja) | 1993-10-06 |
Family
ID=14638236
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61114458A Granted JPS62271308A (ja) | 1986-05-19 | 1986-05-19 | 超電導ケ−ブル導体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62271308A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02152111A (ja) * | 1988-12-05 | 1990-06-12 | Junkosha Co Ltd | 超電導ケーブル |
| JPH0427522U (ja) * | 1990-06-29 | 1992-03-04 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57196405A (en) * | 1981-05-28 | 1982-12-02 | Kogyo Gijutsuin | Al stabilized superconductive wire |
| JPS58107477A (ja) * | 1981-12-21 | 1983-06-27 | Kobe Steel Ltd | 極低温用高強度高靭性非磁性鋼 |
| JPS6013022A (ja) * | 1983-07-04 | 1985-01-23 | Kobe Steel Ltd | 非磁性鋼板の製造方法 |
| JPS60190516A (ja) * | 1984-03-09 | 1985-09-28 | Kobe Steel Ltd | 核融合炉超電導マグネツト構造用非磁性鋼板の製造方法 |
| JPS61288052A (ja) * | 1985-06-17 | 1986-12-18 | Kawasaki Steel Corp | 高強度及び高じん性を有する析出硬化型高Ｍｎ非磁性鋼とその製造方法 |
| JPS62156258A (ja) * | 1985-12-27 | 1987-07-11 | Kobe Steel Ltd | 冷間加工性にすぐれた超電導線シ−ス用非磁性冷延鋼板 |
| JPS62270721A (ja) * | 1986-05-19 | 1987-11-25 | Kobe Steel Ltd | 極低温用高Ｍｎオ−ステナイトステンレス鋼の製造方法 |
-
1986
- 1986-05-19 JP JP61114458A patent/JPS62271308A/ja active Granted
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57196405A (en) * | 1981-05-28 | 1982-12-02 | Kogyo Gijutsuin | Al stabilized superconductive wire |
| JPS58107477A (ja) * | 1981-12-21 | 1983-06-27 | Kobe Steel Ltd | 極低温用高強度高靭性非磁性鋼 |
| JPS6013022A (ja) * | 1983-07-04 | 1985-01-23 | Kobe Steel Ltd | 非磁性鋼板の製造方法 |
| JPS60190516A (ja) * | 1984-03-09 | 1985-09-28 | Kobe Steel Ltd | 核融合炉超電導マグネツト構造用非磁性鋼板の製造方法 |
| JPS61288052A (ja) * | 1985-06-17 | 1986-12-18 | Kawasaki Steel Corp | 高強度及び高じん性を有する析出硬化型高Ｍｎ非磁性鋼とその製造方法 |
| JPS62156258A (ja) * | 1985-12-27 | 1987-07-11 | Kobe Steel Ltd | 冷間加工性にすぐれた超電導線シ−ス用非磁性冷延鋼板 |
| JPS62270721A (ja) * | 1986-05-19 | 1987-11-25 | Kobe Steel Ltd | 極低温用高Ｍｎオ−ステナイトステンレス鋼の製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62271308A (ja) | 1987-11-25 |
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