JPH06295627A - 超電導線及びその製造方法 - Google Patents

超電導線及びその製造方法

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JPH06295627A
JPH06295627A JP5103640A JP10364093A JPH06295627A JP H06295627 A JPH06295627 A JP H06295627A JP 5103640 A JP5103640 A JP 5103640A JP 10364093 A JP10364093 A JP 10364093A JP H06295627 A JPH06295627 A JP H06295627A
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JP
Japan
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superconducting
wire
sectional area
superconducting wire
hexagonal
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JP5103640A
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English (en)
Inventor
Toshiyuki Tamura
俊之 田村
Kaname Matsumoto
要 松本
Yasuzo Tanaka
靖三 田中
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Furukawa Electric Co Ltd
Original Assignee
Furukawa Electric Co Ltd
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/60Superconducting 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】 超電導フィラメントの形状が良好で、Jc等
の超電導特性に優れた超電導線を提供する。 【構成】 安定化金属材と多数本の超電導フィラメント
からなる超電導線において、外周の安定化金属材近傍、
又は外周の安定化金属材近傍と中心部に配置した安定化
金属材近傍の超電導フィラメントの断面積が他の部分の
超電導フィラメントの断面積より大きい超電導線。 【効果】 形状不良を起こし易い安定化金属材近傍の超
電導フィラメントの断面積が他の部分の断面積より大き
いので、超電導フィラメントの形状が超電導線全体に渡
って良好となり、高い超電導特性が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、超電導フィラメントの
形状が良好で、Jc等の超電導特性に優れた超電導線及
びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、NbTi合金やNb3 Sn化合物
の超電導線が磁気浮上列車、高エネルギー粒子加速器、
医療診断用核磁気共鳴映像装置等に実用化されつつあ
る。超電導線は、銅又は銅合金等の安定化金属材に超電
導フィラメントを多数本埋込んだもので、これら超電導
線のうち、NbTi超電導線の製造は、銅製管内にNb
Ti超電導棒材を充填し、これを延伸加工して単芯の超
電導線材となし、この単芯の超電導線材を再び銅製管内
に多数本充填して複合ビレットとなし、この複合ビレッ
トを延伸加工する工程を所望回繰返してなされている。
又Nb3 Sn超電導線は、ブロンズ(Cu−Sn系合
金)製管内にNb棒材を充填し、これを延伸加工して複
合線材となし、この複合線材を銅製管内に充填して延伸
加工する工程を所望回施して所定の線径に仕上げたの
ち、これを加熱処理してNb3 Sn超電導体を反応生成
させて製造がなされている。前述の銅製管やブロンズ製
管は得られる超電導線の熱的・電気的安定化に寄与する
ものである。更に安定化を計る為、前記管の中心部に銅
等の安定化金属線材が配置される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
ようにして製造される超電導線は、冷間加工中に超電導
フィラメントが、くびれてソーセージング等の形状不良
を起こしたり又は断線したりして、高い超電導特性が得
られないという問題があった。
【0004】
【課題を解決する為の手段】本発明はこのような状況に
鑑み鋭意研究を行ない、形状不良を起こすのは、主に安
定化金属材近傍の超電導フィラメントであり、これは安
定化金属材と超電導フィラメントとの変形能の相違に起
因していることを突き止め、更に研究を重ねて本発明を
完成するに至ったものである。即ち、請求項1の発明
は、安定化金属材と多数本の超電導フィラメントからな
る超電導線において、外周の安定化金属材近傍、又は外
周の安定化金属材近傍と中心部に配置した安定化金属材
近傍の超電導フィラメントの断面積が他の部分の超電導
フィラメントの断面積より大きいことを特徴とする超電
導線である。
【0005】又、請求項2の発明は、前述の超電導線の
製造方法であり、その構成は、安定化金属材製管内に、
超電導線素材又は超電導線素材と安定化金属線材とを充
填して複合ビレットとなし、この複合ビレットに延伸加
工と加熱処理を施す超電導線の製造方法において、安定
化金属材製管の近傍又は安定化金属材製管と安定化金属
線材の近傍に充填する超電導線素材の超電導体層の断面
積を、他の部分に充填する超電導線素材の超電導体層の
断面積より大きくすることを特徴とするものである。
【0006】本発明は、形状不良を起こし易い安定化金
属材近傍に、断面積の大きい超電導フィラメントを配置
することにより、超電導フィラメントの細線化に伴う形
状不良を抑制して、超電導特性の低下を防止したもので
ある。
【0007】次に本発明方法にて用いる複合ビレットを
図を参照して具体的に説明する。図1は本発明方法にて
用いる複合ビレットの態様を示す断面説明図である。銅
安定化材製管1の中心部分に安定化材となす六角銅線2
が所要数配置されており、この周囲に断面積の大きいN
bTi層3を複合した超電導六角素線Bが1層配置さ
れ、その外周に通常の断面積のNbTi層4を複合した
超電導六角素線Aが多層配置されている。そしてこの超
電導六角素線A群と銅安定化材製管1との間に、前記の
超電導六角素線Bが2層充填されている。
【0008】前記の銅安定化材製管内に充填する銅線や
NbTi超電導線材に断面六角形のものを用いるのは充
填密度を高める為であって、断面円形の超電導線材を用
いても差し支えない。又前記NbTi超電導線材には、
銅マトリックス中にNbTiフィラメントを多数本埋込
んだものも用いられる。この時も、銅安定化材近傍には
断面積の大きいNbTiフィラメントが複合されたNb
Ti超電導線材が配置される。
【0009】本発明において、安定化金属材近傍に配置
する超電導体層の断面積の大きい超電導線材の本数は通
常1〜5層程度で十分である。本発明において、安定化
金属材近傍の超電導フィラメントの断面積は、余り大き
いと超電導フィラメントの断面積が変化する境界部分の
超電導フィラメントに形状不良が起きる。又断面積が通
常の大きさに近づくと安定化金属材近傍の超電導フィラ
メントに形状不良が起きる。このようなことから、安定
化金属材近傍の超電導フィラメントの断面積は、他の部
分の超電導フィラメントより 1.1倍程度大きくしておく
のが良い。尚、本発明における複合ビレットの延伸加工
には熱間押出,引抜加工,スエージング加工,伸線加工
等の通常の加工法が適用される。
【0010】
【作用】本発明では、形状不良を起こし易い安定化金属
材近傍の超電導フィラメントの断面積を他の部分のもの
より大きくしたので、超電導フィラメントは超電導線全
体に渡って形状が良好となり、高い超電導特性が得られ
る。
【0011】
【実施例】以下に本発明を実施例により詳細に説明す
る。 実施例1 外径 210mmφ、内径 158mmφの銅製管にNb46.5mass%
Ti合金インゴットを充填した一次複合ビレットA、及
び外径 210mmφ、内径 165mmφの銅製管にNb46.5mass
%Ti合金インゴットを充填した一次複合ビレットBを
それぞれ作製した。次にこれらの複合ビレットに熱間押
出と冷間加工を順次施して、対辺距離2.45mmの六角素線
A,Bを作製した。次に外径 245mmφ, 内径 195mmφの
銅管の中心部分に前記六角素線Aを4315本配置し、この
六角素線A群と銅管との間に六角素線Bを 540本充填し
て最終複合ビレットを作製した。この複合ビレットに再
び熱間押出と冷間加工を施してNbTi超電導線を製造
した。冷間加工は途中に加熱処理を入れながら行った。
【0012】実施例2 外径 210mmφ、内径 170mmφの銅製管にNb46.5mass%
Tiインゴットを充填した一次複合ビレットCを作製
し、この複合ビレットに熱間押出と冷間加工を順次施し
て、対辺距離2.45mmの六角素線Cを作製した。次に外径
246mmφ, 内径 195mmφの銅製管の中心部分に六角素線
Aを4315本配置し、この六角素線A群と銅製管との間に
六角素線Cを 540本充填して最終複合ビレットを作製し
た。次にこの複合ビレットを実施例1と同じ方法・条件
にて加工して、NbTi超電導線を製造した。
【0013】実施例3 外径 250mmφ、内径 195mmφの銅製管の中心部分に実施
例1で作製した六角素線Aを3127本配置し、この六角素
線A群と銅製管内面との間に、同じく実施例1で作製し
た六角素線Bを1728本充填して最終複合ビレットとな
し、これを実施例1と同じ方法・条件にて加工してNb
Ti超電導線を製造した。
【0014】実施例4 外径 245mmφ、内径 195mmφの銅製管の中心部分に六角
素線Aを4681本配置し、この六角素線A群と銅製管内面
との間に六角素線Bを 174本充填して最終複合ビレット
となし、これを実施例1と同じ方法・条件にて加工して
NbTi超電導線を製造した。
【0015】比較例1 外径 244mmφ,内径 195mmφの銅管に、六角素線Aを48
55本充填した他は、実施例1と同じ方法によりNbTi
超電導線を製造した。このようにして得られた各々のN
bTi超電導線について、液体He中、種々の磁場下に
て臨界電流密度(Jc)を測定した。結果を表1に示し
た。
【0016】
【表1】
【0017】実施例5 実施例1において、外径 245mmφ, 内径 195mmφの銅製
管の中心部分に対辺距離2.45mmの六角銅線を 703本配置
し、その周囲に六角素線Bを 228本、六角素線Aを3384
本順次配置し、更にその周囲と前記銅製管との間に六角
素線Bを 540本充填して最終複合ビレットとなした他
は、実施例1と同じ方法によりNbTi超電導線を製造
した。
【0018】比較例2 外径 245mmφ、内径 195mmφの銅製管の中心に対辺距離
2.45mmの銅の六角線を703本配置し、この六角銅線群と
銅製管内面との間に六角素線Aを4152本充填した他は、
比較例1と同じ方法によりNbTi超電導線を製造し
た。このようにして得られた各々のNbTi超電導線に
ついて、液体He中、種々の磁場下にて臨界電流密度
(Jc)を測定した。結果を表2に示した。
【0019】
【表2】
【0020】実施例6 外径 210mmφ、内径 105mmφのブロンズ(Cu−14.3ma
ss%Sn系合金)製管にNbインゴットを充填した一次
複合ビレットD、及び外径 210mmφ、内径 110mmφのブ
ロンズ(Cu−14.3mass%Sn系合金)製管にNbイン
ゴットを充填した一次複合ビレットEをそれぞれ作製し
た。次にこれらの複合ビレットに熱間押出と冷間加工を
順次施して、対辺距離2.45mmの六角素線D,Eを作製し
た。次に外側を肉厚58mmの銅管で覆った外径 199mmφ,
内径 195mmφのTa管の中心部分に前記六角素線Dを43
15本配置し、この六角素線D群とTa管との間に六角素
線Eを 540本充填して最終複合ビレットとなした。この
複合ビレットに再び熱間押出と冷間加工を施して 0.4mm
φの超電導線材となし、この線材に所定の加熱処理を施
してNb3 Sn超電導線を製造した。
【0021】実施例7 外径 210mmφ、内径 113mmφのブロンズ(Cu−14.3ma
ss%Sn系合金)製管にNbインゴットを充填した一次
複合ビレットFを作製した。次にこの複合ビレットに熱
間押出と冷間加工を順次施して、対辺距離2.45mmの六角
素線Fを作製した。次に外側を肉厚58mmの銅管で覆った
外径 199mmφ,内径 195mmφのTa管の中心部分に前記
六角素線Dを4315本配置し、この六角素線D群とTa管
との間に六角素線Fを 540本充填して最終複合ビレット
となした。この複合ビレットに再び熱間押出と冷間加工
を施して 0.4mmφの超電導線材となし、この線材に所定
の加熱処理を施してNb3 Sn超電導線を製造した。
【0022】実施例8 外側を肉厚58mmの銅管で覆った外径 199mmφ,内径 195
mmφのTa管の中心部分に六角素線Dを3127本配置し、
この六角素線D群とTa管との間に六角素線Eを1728本
充填して最終複合ビレットとなした。この複合ビレット
に再び熱間押出と冷間加工を施して 0.4mmφの超電導線
材となし、この線材に所定の加熱処理を施してNb3
n超電導線を製造した。
【0023】実施例9 実施例8において、外側を肉厚58mmの銅管で覆った外径
199mmφ,内径 195mmφのTa管の中心部分に、六角素
線Dを4681本配置し、この六角素線D群とTa管との間
に六角素線Eを 174本充填して最終複合ビレットとな
し、これを実施例8と同じ方法・条件にて加工してNb
3 Sn超電導線を製造した。
【0024】比較例3 外側を肉厚58mmの銅管で覆った外径 199mmφ,内径 195
mmφのTa管に、六角素線Dを4855本充填した他は、実
施例6と同じ方法によりNb3 Sn超電導線を製造し
た。このようにして得られた各々のNb3 Sn超電導線
について、液体He中、種々の磁場下にて臨界電流密度
(Jc)を測定した。結果を表3に示した。
【0025】
【表3】
【0026】表1〜表3より明らかなように、本発明例
品(No1〜4,No6,No8〜11)はJcが高い値を示し
た。尚、No2,9は超電導フィラメントの断面積比が大
きすぎた為、又No3,10は断面積の大きい超電導フィラ
メントの層数が多すぎた為、又No4,11は前記層数が少
な過ぎた為、Jcが幾分低下した。これに対し、比較例
品(No5,7,12)はいずれもJcが低かった。これは
超電導フィラメントの断面積が超電導線全体に渡り同じ
だった為、安定化金属材近傍の超電導フィラメントがソ
ーセージング等の形状不良を起こした為である。
【0027】以上NbTi超電導線及びNb3 Sn超電
導線について説明したが、本発明は他の超電導線につい
ても同様の効果が得られるものである。
【0028】
【効果】以上述べたように、本発明の超電導線は、超電
導フィラメントの形状が良好でJc等の超電導特性に優
れ、又この超電導線は従来の製造方法に準じて容易に製
造することができ、工業上顕著な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にて用いる複合ビレットの態様を示す断
面説明図である。
【符号の説明】
1 銅安定化材製管 2 六角銅線 3 断面積の大きいNbTi層 4 通常の断面積のNbTi層 A,B 超電導六角素線

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 安定化金属材と多数本の超電導フィラメ
    ントからなる超電導線において、外周の安定化金属材近
    傍、又は外周の安定化金属材近傍と中心部に配置した安
    定化金属材近傍の超電導フィラメントの断面積が他の部
    分の超電導フィラメントの断面積より大きいことを特徴
    とする超電導線。
  2. 【請求項2】 安定化金属材製管内に、超電導線素材又
    は超電導線素材と安定化金属線材とを充填して複合ビレ
    ットとなし、この複合ビレットに延伸加工と加熱処理を
    施す超電導線の製造方法において、安定化金属材製管の
    近傍又は安定化金属材製管と安定化金属線材の近傍に充
    填する超電導線素材の超電導体層の断面積を、他の部分
    に充填する超電導線素材の超電導体層の断面積より大き
    くすることを特徴とする超電導線の製造方法。
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