JPH0642334B2 - 複合多芯超電導線 - Google Patents
複合多芯超電導線Info
- Publication number
- JPH0642334B2 JPH0642334B2 JP60251193A JP25119385A JPH0642334B2 JP H0642334 B2 JPH0642334 B2 JP H0642334B2 JP 60251193 A JP60251193 A JP 60251193A JP 25119385 A JP25119385 A JP 25119385A JP H0642334 B2 JPH0642334 B2 JP H0642334B2
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- JP
- Japan
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- superconducting
- superconducting wire
- wire
- critical current
- metal
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-
- 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
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、複合多芯超電導線に関するもので、特に、
常電導金属中に複数の超電導金属フィラメントが埋め込
まれた複合多芯超電導線に関するものである。
常電導金属中に複数の超電導金属フィラメントが埋め込
まれた複合多芯超電導線に関するものである。
［従来の技術］ ニオブ・チタン（ＮｂＴｉ）合金を材料とする合金系の
超電導線は、ＮｂＴｉ合金のような超電導金属に銅など
の安定化材を被覆した複数の素線を大型銅管の中に多数
本挿入し、押出加工によって縮径し、その後、熱処理と
伸線加工とを繰返し行なうことによって、製造される。
上述した熱処理は、超電導金属フィラメントの内部に転
位セルや析出相等のピン止め点を生成するものであり、
これによって、臨界電流密度Ｊｃが高められる。
超電導線は、ＮｂＴｉ合金のような超電導金属に銅など
の安定化材を被覆した複数の素線を大型銅管の中に多数
本挿入し、押出加工によって縮径し、その後、熱処理と
伸線加工とを繰返し行なうことによって、製造される。
上述した熱処理は、超電導金属フィラメントの内部に転
位セルや析出相等のピン止め点を生成するものであり、
これによって、臨界電流密度Ｊｃが高められる。
他方、Ｎｂ３Ｓｎを代表とする化合物系の超電導線で
は、結晶粒界がピン止め点の主役となり、最終線径にお
いて超電導化合物層を形成し、微細結晶粒を作ることに
より、高い臨界電流密度Ｊｃを得ている。
は、結晶粒界がピン止め点の主役となり、最終線径にお
いて超電導化合物層を形成し、微細結晶粒を作ることに
より、高い臨界電流密度Ｊｃを得ている。
［発明が解決しようとする問題点］ 上述したように、たとえばＮｂＴｉ超電導線において
は、熱処理の温度と時間を最適化したり、熱処理を複数
回行なうことによって、臨界電流密度Ｊｃがある程度高
められている。
は、熱処理の温度と時間を最適化したり、熱処理を複数
回行なうことによって、臨界電流密度Ｊｃがある程度高
められている。
またＮｂ３Ｓｎ超電導線においては、Ｔｉ等の第３元素
の添加により結晶粒を微細化し、それによって臨界電流
密度Ｊｃのある程度の向上が確認されている。
の添加により結晶粒を微細化し、それによって臨界電流
密度Ｊｃのある程度の向上が確認されている。
しかしながら、以上のような努力にもかかわらず、臨界
電流密度Ｊｃの値が或るレベルより飛躍的に向上するこ
とはなかった。
電流密度Ｊｃの値が或るレベルより飛躍的に向上するこ
とはなかった。
そこで、この発明は、従来の値より格段に高い臨界電流
密度Ｊｃを持つ超電導線を提供しようとするものであ
る。
密度Ｊｃを持つ超電導線を提供しようとするものであ
る。
［問題点を解決するための手段］ 本発明者は、上記の問題点を解決すべく鋭意研究した結
果、従来のものより高い臨界電流密度Ｊｃを示す超電導
線を得た。
果、従来のものより高い臨界電流密度Ｊｃを示す超電導
線を得た。
すなわち、この発明は、常電導金属中に複数の超電導金
属フィラメントが埋め込まれた複合多芯超電導線におい
て、超電導金属フィラメントの内部に径０．００８μｍ
以上０．０４μｍ以下の常電導金属フィラメントが埋め
込まれていることを特徴とするものである。
属フィラメントが埋め込まれた複合多芯超電導線におい
て、超電導金属フィラメントの内部に径０．００８μｍ
以上０．０４μｍ以下の常電導金属フィラメントが埋め
込まれていることを特徴とするものである。
このことを、この発明にかかる複合多芯超電導線の原理
的な横断面を示す第１図に基づき説明すると、常電導金
属マトリクス１中には、複数の超電導金属フィラメント
２が埋め込まれている。この超電導金属フィラメント２
の拡大断面が、第１図の右側に示されているが、この超
電導金属フィラメント２の内部には、さらに、径０．０
０８μｍ以上０．０４μｍ以下の常電導金属フィラメン
ト３が埋め込まれている。
的な横断面を示す第１図に基づき説明すると、常電導金
属マトリクス１中には、複数の超電導金属フィラメント
２が埋め込まれている。この超電導金属フィラメント２
の拡大断面が、第１図の右側に示されているが、この超
電導金属フィラメント２の内部には、さらに、径０．０
０８μｍ以上０．０４μｍ以下の常電導金属フィラメン
ト３が埋め込まれている。
好ましい実施例では、第１図の右側に拡大して示された
ように、常電導金属フィラメント３は、横断面内で三角
格子を形成している。
ように、常電導金属フィラメント３は、横断面内で三角
格子を形成している。
［作用］ この発明による複合多芯超電導線において、臨界電流密
度Ｊｃの向上は、次のように解釈することができる。
度Ｊｃの向上は、次のように解釈することができる。
一般に、第II種不均質超電導体では、下部臨界磁場Ｈｃ
１を越えると、磁場が磁束量子の形で侵入を開始する。
そして、この磁束量子には、外部電流を流し始めると、
ローレンツ力ＦＬが働く。しかし、磁束量子の動きを阻
止するピン止め力Ｆｐ＝Ｊｃ・Ｂにより、ＦＬ＝Ｆｐの
条件で決まる臨界電流Ｉｃまで完全電導性が保たれる。
１を越えると、磁場が磁束量子の形で侵入を開始する。
そして、この磁束量子には、外部電流を流し始めると、
ローレンツ力ＦＬが働く。しかし、磁束量子の動きを阻
止するピン止め力Ｆｐ＝Ｊｃ・Ｂにより、ＦＬ＝Ｆｐの
条件で決まる臨界電流Ｉｃまで完全電導性が保たれる。
このピン止め力の起因となるピン止め点が、第１図に示
すような径０．００８μｍ以上０．０４μｍ以下の常電
導金属フィラメント３によって実現されるものと推測さ
れる。なお、「径０．００８μｍ以上０．０４μｍ以
下」の範囲は後述する実験例から見出されたものであ
る。
すような径０．００８μｍ以上０．０４μｍ以下の常電
導金属フィラメント３によって実現されるものと推測さ
れる。なお、「径０．００８μｍ以上０．０４μｍ以
下」の範囲は後述する実験例から見出されたものであ
る。
また、仮にこのピン止め力の起因となるピン止め点が、
三角格子を形成する渦系と呼ばれる磁束量子線に重なっ
ていれば、臨界電流Ｉｃはさらに飛躍的に向上すると考
えられる。
三角格子を形成する渦系と呼ばれる磁束量子線に重なっ
ていれば、臨界電流Ｉｃはさらに飛躍的に向上すると考
えられる。
［発明の効果］ この発明によれば、径０．００８μｍ以上０．０４μｍ
以下の常電導金属フィラメントによる磁束ピン止め点と
しての作用により、高い臨界電流密度Ｊｃを示す超電導
線を得ることができる。また、常電導金属フィラメント
の直径と間隔を設計時点で制御できるので、臨界電流密
度Ｊｃを飛躍的に高めることができる。したがって、従
来のものに比べて、高性能の超電導線を得ることができ
る。
以下の常電導金属フィラメントによる磁束ピン止め点と
しての作用により、高い臨界電流密度Ｊｃを示す超電導
線を得ることができる。また、常電導金属フィラメント
の直径と間隔を設計時点で制御できるので、臨界電流密
度Ｊｃを飛躍的に高めることができる。したがって、従
来のものに比べて、高性能の超電導線を得ることができ
る。
また、従来、合金系の超電導線において、ピン止め点と
して機能する析出相や転位セルを増加させるために行な
われていた熱処理や、化合物系の超電導線における第３
元素の添加のような作業が不要となる。したがって、製
造コストの低減を図ることができる。
して機能する析出相や転位セルを増加させるために行な
われていた熱処理や、化合物系の超電導線における第３
元素の添加のような作業が不要となる。したがって、製
造コストの低減を図ることができる。
上述した合金系のたとえばＮｂＴｉ超電導線において、
熱処理が不要となったことに関連して、次のような効果
も期待できる。すなわち、ＮｂＴｉ超電導線の臨界電流
密度Ｊｃを高めるために熱処理が施されるが、これによ
り、α−Ｔｉが析出し、加工性が悪くなる。したがっ
て、伸線工程においてＮｂＴｉフィラメントの断線が発
生し、この断線に起因して、臨界電流密度が劣化する。
また、熱処理は、ＮｂＴｉ合金と常電導金属との拡散反
応も生じさせる。この拡散反応は、ＮｂＴｉ合金の超電
導性を阻害する方向に働く。これらのことから、或る場
面では、臨界電流密度Ｊｃを高めるために行なわれてい
た熱処理が、かえって、この臨界電流密度Ｊｃを低下さ
せる原因となっていたが、この発明では、熱処理が不要
であるので、そのような懸念は全くなくなる。
熱処理が不要となったことに関連して、次のような効果
も期待できる。すなわち、ＮｂＴｉ超電導線の臨界電流
密度Ｊｃを高めるために熱処理が施されるが、これによ
り、α−Ｔｉが析出し、加工性が悪くなる。したがっ
て、伸線工程においてＮｂＴｉフィラメントの断線が発
生し、この断線に起因して、臨界電流密度が劣化する。
また、熱処理は、ＮｂＴｉ合金と常電導金属との拡散反
応も生じさせる。この拡散反応は、ＮｂＴｉ合金の超電
導性を阻害する方向に働く。これらのことから、或る場
面では、臨界電流密度Ｊｃを高めるために行なわれてい
た熱処理が、かえって、この臨界電流密度Ｊｃを低下さ
せる原因となっていたが、この発明では、熱処理が不要
であるので、そのような懸念は全くなくなる。
また、熱処理が、前述のように、ＮｂＴｉ超電導線の加
工性を悪くしていたが、このような熱処理がなければ、
超電導線の加工性は良好に保たれる。したがって、超電
導金属フィラメントをより細く加工することができ、そ
れによって、ヒステリシスロスに代表されるＡＣロスが
小さくなる。そのため、商用周波数で使用される交流機
器への応用も期待できる。なお、従来から超電導線が用
いられている分野、たとえば核磁気共鳴断層撮影装置の
マグネットあるいは高エネルギ加速器などに用いられる
超電導線としても利用できるのはもちろんである。
工性を悪くしていたが、このような熱処理がなければ、
超電導線の加工性は良好に保たれる。したがって、超電
導金属フィラメントをより細く加工することができ、そ
れによって、ヒステリシスロスに代表されるＡＣロスが
小さくなる。そのため、商用周波数で使用される交流機
器への応用も期待できる。なお、従来から超電導線が用
いられている分野、たとえば核磁気共鳴断層撮影装置の
マグネットあるいは高エネルギ加速器などに用いられる
超電導線としても利用できるのはもちろんである。
また、この発明によれば、臨界電流密度Ｊｃが高いた
め、所望の臨界電流を得るのに必要な超電導金属が少量
で済むので、その点においても、コストの低下を期待す
ることができる。
め、所望の臨界電流を得るのに必要な超電導金属が少量
で済むので、その点においても、コストの低下を期待す
ることができる。
［実施例］ 本発明者は、この発明にかかる超電導線を試作し、良好
な臨界電流密度Ｊｃを持つ線材を得た。以下に、実施例
に従って説明する。
な臨界電流密度Ｊｃを持つ線材を得た。以下に、実施例
に従って説明する。
第２図の左側に示すように、ＣｕＮｉパイプ４内におい
て、ＮｂＴｉセグメント５とＣｕＮｉセグメント６とを
集合・複合化した超電導金属フィラメント７を、右側に
示すように、ＣｕＮｉパイプ８内で１２７本束ねて多芯
線として、線材９を作製した。このとき、各超電導金属
フィラメントの中には、常電導金属フィラメントが３８
本挿入されている。
て、ＮｂＴｉセグメント５とＣｕＮｉセグメント６とを
集合・複合化した超電導金属フィラメント７を、右側に
示すように、ＣｕＮｉパイプ８内で１２７本束ねて多芯
線として、線材９を作製した。このとき、各超電導金属
フィラメントの中には、常電導金属フィラメントが３８
本挿入されている。
線材９は、直径７３mmより縮径・伸線加工が施され、最
終線径で０．９１mmの線材となった。このとき、ＮｂＴ
ｉフィラメントの直径は約２３μｍで、その内部のＣｕ
Ｎｉフィラメントの直径は約０．００６μｍすなわち約
６０Åとなっていた。
終線径で０．９１mmの線材となった。このとき、ＮｂＴ
ｉフィラメントの直径は約２３μｍで、その内部のＣｕ
Ｎｉフィラメントの直径は約０．００６μｍすなわち約
６０Åとなっていた。
上述した縮径・伸線加工の途中、線径のいくつか異なる
サンプルを採取して、熱処理を行なわずに、臨界電流密
度Ｊｃを、２Ｔeslaの外部磁場中で測定し、その結果を
第３図に示した。
サンプルを採取して、熱処理を行なわずに、臨界電流密
度Ｊｃを、２Ｔeslaの外部磁場中で測定し、その結果を
第３図に示した。
第３図において、常電導金属のフィラメント径が８０Å
以上４００Å以下、すなわち０．００８μｍ以上０．０
４μｍ以下のとき、従来実績値より高い臨界電流密度Ｊ
ｃを示している。この傾向は、他の材料からなる超電導
金属フィラメントおよび常電導金属フィラメントを用い
た場合でも同様に現われる。
以上４００Å以下、すなわち０．００８μｍ以上０．０
４μｍ以下のとき、従来実績値より高い臨界電流密度Ｊ
ｃを示している。この傾向は、他の材料からなる超電導
金属フィラメントおよび常電導金属フィラメントを用い
た場合でも同様に現われる。
第３図に示すように、常電導金属のフィラメント径が１
８０Åのときに、２Ｔeslaでの臨界電流密度Ｊｃが最大
になる。この値は、従来、熱処理等によって得られてい
る従来実績値の２倍もの値であり、この発明にかかる構
成を持つ超電導線が優れた性能を有することが示され
た。
８０Åのときに、２Ｔeslaでの臨界電流密度Ｊｃが最大
になる。この値は、従来、熱処理等によって得られてい
る従来実績値の２倍もの値であり、この発明にかかる構
成を持つ超電導線が優れた性能を有することが示され
た。
また、この実施例では、常電導金属のフィラメント径が
１８０Åのとき、当該フィラメントの間隔は６００Åで
あったが、これら２つのパラメータを最適化することに
より、今後、飛躍的に臨界電流密度Ｊｃが向上すること
が考えられる。
１８０Åのとき、当該フィラメントの間隔は６００Åで
あったが、これら２つのパラメータを最適化することに
より、今後、飛躍的に臨界電流密度Ｊｃが向上すること
が考えられる。
さらに、上述の実施例では、常電導金属セグメントと超
電導金属セグメントとを集合する方法で超電導フィラメ
ントを作製したが、代わりに、常電導金属棒に超電導金
属パイプを被覆し、それを集合する方法なども考えられ
る。なお、コストの面からは、前述した実施例の方法が
最も実際の製造に適するものである。
電導金属セグメントとを集合する方法で超電導フィラメ
ントを作製したが、代わりに、常電導金属棒に超電導金
属パイプを被覆し、それを集合する方法なども考えられ
る。なお、コストの面からは、前述した実施例の方法が
最も実際の製造に適するものである。
この発明において用いられる超電導金属は、Ｎｂ、Ｎｂ
Ｔｉ、Ｔａなどの合金系超電導体が好ましい。ピン止め
点となる常電導金属は数１０Åまで縮径される必要があ
り、複合化された超電導金属も加工性の良好なものの方
が好ましいからである。
Ｔｉ、Ｔａなどの合金系超電導体が好ましい。ピン止め
点となる常電導金属は数１０Åまで縮径される必要があ
り、複合化された超電導金属も加工性の良好なものの方
が好ましいからである。
しかしながら、化合物系超電導体にも、この発明を適用
することができる。化合物の形成は、最終線径を得たと
きに実行し、その場合、熱処理温度と時間とを最適化す
ることにより、内部に含まれる常電導金属フィラメント
の大きさや間隔を制御することが可能である。
することができる。化合物の形成は、最終線径を得たと
きに実行し、その場合、熱処理温度と時間とを最適化す
ることにより、内部に含まれる常電導金属フィラメント
の大きさや間隔を制御することが可能である。
さらに、この発明にかかる超電導線に含まれる常電導金
属フィラメントは、その長さ方向に連続的に断線なく存
在する必要はない。なお、常電導金属としては、前述し
た銅、銅合金のほか、アルミニウムなども用いることが
できる。
属フィラメントは、その長さ方向に連続的に断線なく存
在する必要はない。なお、常電導金属としては、前述し
た銅、銅合金のほか、アルミニウムなども用いることが
できる。
第１図は、この発明による複合多芯超電導線の横断面を
拡大して示した図である。第２図は、この発明の一実施
例で製造された複合多芯超電導線の横断面を図解的に示
したものである。第３図は、超電導金属のフィラメント
径と臨界電流密度Ｊｃとの関係とを示すグラフである。 図において、１は常電導金属マトリクス、２，７は超電
導金属フィラメント、３は常電導金属フィラメント、５
はＮｂＴｉセグメント、６はＣｕＮｉセグメントであ
る。
拡大して示した図である。第２図は、この発明の一実施
例で製造された複合多芯超電導線の横断面を図解的に示
したものである。第３図は、超電導金属のフィラメント
径と臨界電流密度Ｊｃとの関係とを示すグラフである。 図において、１は常電導金属マトリクス、２，７は超電
導金属フィラメント、３は常電導金属フィラメント、５
はＮｂＴｉセグメント、６はＣｕＮｉセグメントであ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭48−3294（ＪＰ，Ａ) 特開 昭48−81497（ＪＰ，Ａ) 特開 昭49−23592（ＪＰ，Ａ) 特開 昭49−23593（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−1699（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−76584（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−47018（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−232510（ＪＰ，Ａ) 特公 昭46−20954（ＪＰ，Ｂ１)
Claims (2)
- 【請求項１】常電導金属中に複数の超電導金属フィラメ
ントが埋め込まれた複合多芯超電導線において、 超電導金属フィラメントの内部に径０．００８μｍ以上
０．０４μｍ以下の常電導金属フィラメントが埋め込ま
れていることを特徴とする、複合多芯超電導線。 - 【請求項２】超電導金属フィラメントが横断面で三角格
子を形成している、特許請求の範囲第１項記載の複合多
芯超電導線。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60251193A JPH0642334B2 (ja) | 1985-11-08 | 1985-11-08 | 複合多芯超電導線 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60251193A JPH0642334B2 (ja) | 1985-11-08 | 1985-11-08 | 複合多芯超電導線 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62110208A JPS62110208A (ja) | 1987-05-21 |
| JPH0642334B2 true JPH0642334B2 (ja) | 1994-06-01 |
Family
ID=17219065
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60251193A Expired - Lifetime JPH0642334B2 (ja) | 1985-11-08 | 1985-11-08 | 複合多芯超電導線 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0642334B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02148517A (ja) * | 1988-11-29 | 1990-06-07 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 超伝導線材およびその製造方法 |
| DE69022972T2 (de) * | 1989-08-25 | 1996-04-18 | Furukawa Electric Co Ltd | Supraleitfähiges drahtmaterial und verfahren zur herstellung. |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS525239B2 (ja) * | 1972-02-02 | 1977-02-10 | ||
| JPS4923592A (ja) * | 1972-06-23 | 1974-03-02 | ||
| JPS4923593A (ja) * | 1972-06-23 | 1974-03-02 | ||
| US3817746A (en) * | 1972-11-14 | 1974-06-18 | Atomic Energy Commission | Ductile superconducting alloys |
| JPS5858764B2 (ja) * | 1974-12-27 | 1983-12-27 | 古河電気工業株式会社 | 超電導ケ−ブル用素線 |
| JPS6147018A (ja) * | 1984-08-10 | 1986-03-07 | 住友電気工業株式会社 | Ｎｂ↓３ Ｓｎ−ＮｂＴｉ複合超電導線 |
| JPH0680566B2 (ja) * | 1985-04-09 | 1994-10-12 | 古河電気工業株式会社 | Ｎｂ−Ｔｉ合金系超電導線 |
-
1985
- 1985-11-08 JP JP60251193A patent/JPH0642334B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62110208A (ja) | 1987-05-21 |
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