JPH07272555A - Nb−Ti超電導線 - Google Patents

Nb−Ti超電導線

Info

Publication number
JPH07272555A
JPH07272555A JP6087459A JP8745994A JPH07272555A JP H07272555 A JPH07272555 A JP H07272555A JP 6087459 A JP6087459 A JP 6087459A JP 8745994 A JP8745994 A JP 8745994A JP H07272555 A JPH07272555 A JP H07272555A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
alloy
wire
current
stabilized
appliance
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP6087459A
Other languages
English (en)
Inventor
Katsumi Miyashita
克己 宮下
Shuji Sakai
修二 酒井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Cable Ltd
Original Assignee
Hitachi Cable Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Cable Ltd filed Critical Hitachi Cable Ltd
Priority to JP6087459A priority Critical patent/JPH07272555A/ja
Publication of JPH07272555A publication Critical patent/JPH07272555A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • YGENERAL 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
    • 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

Landscapes

  • Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 安定化Cuからの渦電流損失発生を抑制した
まま、超電導線に電気抵抗ゼロで通電可能な交流電流値
を大幅に向上させること。 【構成】 Cu合金がCuに0.1〜1wt%のNI,
Si,Mnのいずれかの1元素を含んでいる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、商用周波数領域の交流
磁界中で使用される電力機器用のNb−Ti超電導線に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】超電導線の安定化Cuは、交流磁界中で
渦電流損失を発生させる。渦電流損失は、安定化Cuの
抵抗率に逆比例し、直径の2乗に比例して増加する。つ
まり、抵抗率が低く、安定化Cuの径が大きいほど、渦
電流損失が大きくなる。従来の、交流用Nb−Ti超電
導線の安定化Cuは、CuをCu−10%Ni等のCu
より約3桁電気抵抗の高い合金によって安定化Cuを細
く分割することで、安定化Cuの直径を小さくして渦電
流損失を防いでいた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来の交流用Nb−T
i超電導線に、商用周波数オーダの交流電流を流した場
合、何らかの原因で瞬時に超電導が破られてしまうクエ
ンチ現象が起きる。クエンチ前にNb−Tiフィラメン
トに流れていた電流は、クエンチと同時に安定化Cuへ
分流する。安定化Cuは渦電流損失低減のため、Cuよ
り約3桁電気抵抗の高いCu−10〜30%wt%Ni
合金で分割されており、安定化Cu同士の間には高抵抗
層が存在することになる。これらの高抵抗層は、クエン
チ時におきる分流過程においてジュール発熱を発生さ
せ、その熱により安定化銅の温度が上昇して、安定化C
u自身の抵抗が急激に増加し、安定化の役割をはたさな
くなる。この現象は、特に、臨界電流値が大きくなる低
磁界側で顕著になり、臨界電流よりかなり低い電流値で
超電導層がクエンチしてしまう。この結果、低磁界で
は、本来の超電導線の性能(臨界電流)が得られなくな
る。これを解決するには、発熱の原因であるCu−10
〜30wt%Ni合金を排除し、なお且つ安定化Cuの
渦電流損失を低減させなければならない。
【0004】従って、本発明の目的は安定化Cuからの
渦電流損失発生を抑制したまま、超電導線に電気抵抗ゼ
ロで通電可能な交流電流値を大幅に向上させることがで
きるNb−Ti超電導線を提供することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は上記問題点に鑑
み、安定化Cuからの渦電流損失発生を抑制したまま超
電導線に電気抵抗ゼロで通電可能な交流電流値を大幅に
向上させるため、安定化Cuに微量のNi,Si,Mn
のいずれか一元素を添加して、純Cuより約1桁電気抵
抗を上げ、加えて安定化Cuを分割していたCu−Ni
合金(純Cuより約3桁抵抗が高い)を除去したNb−
Ti超電導線を提供するものである。
【0006】安定化Cuに添加するNi,SiまたはM
n濃度は0.1〜1wt%とする。Ni濃度を0.1w
t%未満にすると、安定化Cuの液体ヘリウム中での電
気抵抗率は、4×10-9 Ω・m以下となり、渦電流損
失が無視できないほど増大する。その場合、従来のよう
にCu−10wt%Ni等の高Ni濃度かつ、高抵抗の
Cu−Ni合金で分割しなければならない。
【0007】Ni濃度が1wt%より大きくなると、安
定化Cuの液体ヘリウム中での電気抵抗率は1.2×1
-8 Ω・m以上となり、抵抗が高すぎて、安定化材の
役割をはたさない。同様の理由でSiまたはMnの添加
濃度も0.1〜1wt%の範囲になる。
【0008】安定化Cuの直径を0.15mm以下とす
る。超電導線における安定化材の渦電流損失は、前述し
たように径の2乗に比例して増加する。一例として、直
径0.15mm、Cu−1wt%Ni合金に振幅0.5
T、50Hzの交流磁界を印加すると、Cu−Niから
発生する渦電流損失は70J/m3 に達する。この損失
は、交流磁界中で超電導線を使用するための上限値に近
く、安定化銅の直径を0.15mm以下にすることは、
渦電流損失抵減の観点から必要である。
【0009】
【実施例】以下に、本発明の実施例を示す。Nb−Ti
素材としてNb−46.5wt%Ti材を用意し、この
Nb−Ti合金棒をCu−30wt%Ni合金の管に挿
入し、それぞれ外径約29mmの押出用ビレットとし
た。その押出用ビレットをそれぞれ温間にて外径10m
mに静水圧押出した後、それぞれ引抜伸線し、図3およ
び図4(図3の拡大図)に示すように、対辺距離が2.
6mmの六角断面を有するシングル線1とした。そのシ
ングル線85本をそれぞれ外径29mmのCu−30w
t%Ni合金2の管に挿入組み立てして押出用ビレット
とした。その押出用ビレットをそれぞれ静水圧押出にて
外径10mmとした後、対辺距離が2.6mmの六角断
面を有するサブマルチ線10とした。次に85本のサブ
マルチ線10をそれぞれ外径29mmのCu−10wt
%Ni製の管内に挿入組み立てして押出用ビレットとし
た後、対辺距離2.6mmの六角断面を有する2次スタ
ック20とした。2次スタック20と外観の寸法が同様
の対辺距離2.6mmの六角断面を有するCu−10w
t%Niを被覆した安定化Cu(純度99.996%)
のシングル線4(図5)の31本と2次スタック20の
54本より成る合計85本を外径約29mmのCu−1
0wt%Ni合金8の管内に挿入組み立てしたビレット
をサンプル−1とした。一方、図1に示すように、対辺
距離2.6mmの六角断面を有するCu−0.5wt%
Niの安定化Cu5と54本の2次スタック20を外径
約29mmのCu−10wt%Ni合金8の管内に挿入
組み立てしたビレットをサンプル−2とした。サンプル
−1と2を静水圧押出しした後線径0.2mmまで伸線
加工してNi−Tiフィラメント径が0.1μmの超極
細多芯Nb−Ti超電導線とした。サンプル−1におけ
る、分割された個々に安定化Cuの直径は約0.016
mm、その電気抵抗率は5×10-10 Ω・mであった。
一方、サンプルの2の分割していないCu−0.5wt
%Ni安定化Cuの平均直径は約0.1mm、その電気
抵抗率は8×10-9 Ω・mであり、安定化Cu5の直
径はサンプル−1の約6.3倍になり、抵抗率は16倍
になった。尚、0.5wt%のSiまたはMnを添加し
たCu合金においても、ほぼ同様の電気抵抗率となっ
た。
【0010】表1に、サンプル−1,2の直流および交
流(50Hz)クエンチ電流測定結果を示す。
【表1】
【0011】直流クエンチ電流は、分流時の過程が、時
間的に非常に緩やかであるため、安定化材の電気抵抗の
低いサンプル−1のほうがサンプル−2よりクエンチ電
流が高くなった。一方、交流クエンチ電流は、サンプル
−1に比較してサンプル−2のほうが約20%程クエン
チ電流が大きく、直流のクエンチ電流より交流のほうが
大きくなっている。この原因は、1/1000秒単位で
電流が変化する交流電流の場合、分流の過程が過渡的
で、サンプル−1の安定化Cuを分割しているCu−1
0%Niの高抵抗層が分流の大きな妨げになっているこ
とを示している。また、両者の渦電流損失は、抵抗率や
安定化Cuの直径等を、理論式に代入して求めた結果、
約20J/m3 であり、実用上十分低い値であった。超
電導電力機器の中でも、S/N(超電導・常電導)転移
型限流器のような、常電導時に0.1Ωオーダーの線材
抵抗が要求され、かつ一定の安定したクエンチ電流がも
とめられるNb−Ti超電導線において、線材抵抗を調
整する意味で、本発明の低Ni濃度のCu−Ni合金
(Ni濃度0.1〜1wt%)をNi濃度と体積率を調
節して使用することにより、所望の線材抵抗とクエンチ
電流を有する線材を簡便に設計できる。本発明のNb−
Ti超電導線を多数撚り合わせた、大電流容量導体に適
用すれば、導体の交流クエンチ電流を向上させることが
でき、導体の電流密度が向上して電力機器の小型化が促
進できる。
【0012】図2にサンプル−1および2の素線6の3
6本をCu−10wt%Niのダミー線7を使用して撚
り合わせた2次撚線の断面図を示し、表2に各々の交流
クエンチ電流を示す。
【表2】
【0013】同じ寸法の導体で約300Aのクエンチ電
流向上が確認できた。
【0014】
【発明の効果】表1に示すように、本発明によって作製
したNb−Ti超電導線は交流クエンチ電流を向上さ
せ、線材の交流電流密度を向上させる。本発明Nb−T
i超電導線または、素線を撚り合わせた多重撚線を用い
て電力機器を作製すれば、従来の超電導機器を更に小型
化でき、加えて機器の信頼性を向上できる。また、クエ
ンチ後に発生する常電導の抵抗が、従来の超電導線に比
較して高いために、抵抗成分による過大電流の限流効果
も期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例のNb−Ti超電導線材(サ
ンプル−2)の実施例を示す断面図。
【図2】2次スタックを示す断面図。
【図3】シングルスタックを示す断面図。
【図4】図3の拡大図。
【図5】従来のNb−Ti超電導線(サンプル−1)を
示す断面図。
【図6】図1および図5に示したサンプル−1または2
の素線36本とCu−10wt%Niダミー線を撚り合
わせて作製した二次撚線を示す断面図。
【符号の説明】
1 Nb−Tiフィラメント 2 Cu−30wt%Ni合金 3 Cu−10wt%Ni合金 4 シングル線 5 安定化Cu 6 素線 7 ダミー線

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 安定化材にCu合金を用いた極細多芯N
    b−Ti超電導線において、 前記Cu合金がCuに0.1〜1wt%のNI,Si,
    Mnのいずれかの1元素を含んだことを特徴とするNb
    −Ti超電導線。
  2. 【請求項2】 前記Cu合金に含まれる燐,酸素等の不
    可避の不純物元素が0.05%以下であることを特徴と
    する請求項1のNb−Ti超電導線。
  3. 【請求項3】 前記Cu合金の直径は0.15mm以下
    であることを特徴とする請求項1のNb−Ti超電導
    線。
JP6087459A 1994-03-31 1994-03-31 Nb−Ti超電導線 Pending JPH07272555A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6087459A JPH07272555A (ja) 1994-03-31 1994-03-31 Nb−Ti超電導線

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6087459A JPH07272555A (ja) 1994-03-31 1994-03-31 Nb−Ti超電導線

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH07272555A true JPH07272555A (ja) 1995-10-20

Family

ID=13915467

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP6087459A Pending JPH07272555A (ja) 1994-03-31 1994-03-31 Nb−Ti超電導線

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH07272555A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103956219A (zh) * 2014-04-21 2014-07-30 西部超导材料科技股份有限公司 一种NbTi-CuNi-Cu超导复合线材的制备方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103956219A (zh) * 2014-04-21 2014-07-30 西部超导材料科技股份有限公司 一种NbTi-CuNi-Cu超导复合线材的制备方法
CN103956219B (zh) * 2014-04-21 2016-08-31 西部超导材料科技股份有限公司 一种NbTi-CuNi-Cu超导复合线材的制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4103075A (en) Composite monolithic low-loss superconductor for power transmission line
US5266416A (en) Aluminum-stabilized superconducting wire
US4586012A (en) Soldered superconductive coils for a pulse magnet
Koike et al. Fabrication of multifilament Nb3Sn conductors
US3440336A (en) Web-shaped superconductor
JP3047540B2 (ja) 高い残留抵抗比を有する超電導安定化材用高純度Cu合金
JPH07272555A (ja) Nb−Ti超電導線
JP2004200178A (ja) 酸化物超電導導体およびその製造方法
JP3099460B2 (ja) Nb−Ti合金超電導線材
JP3489293B2 (ja) NbTi系超電導撚線
JP2699732B2 (ja) 超電導導体及びこれに用いる安定化材
JPH01204313A (ja) 酸化物超電導中空ケーブルの製造方法
JPH0377607B2 (ja)
JPH07272554A (ja) Nb−Ti超電導線
JP3363164B2 (ja) 超電導導体
JPH05282929A (ja) 超電導導体及びこれに用いる安定化材
JP3367316B2 (ja) 極細多芯Nb−Ti系超電導線材
JP3018663B2 (ja) Nb−Ti合金超電導線材
JP2574390B2 (ja) 高純度無酸素銅及びその用途
JPH1092235A (ja) 交流用超電導導体
JPS5855193A (ja) 超電導導体用はんだ
Saga et al. AC loss of transposed HTS cable conductors
JPH10247428A (ja) 酸化物超電導線材
JP2523630B2 (ja) 超電導ケ−ブル
Nb3Sn MS Walker, JM Cutro, RE Wilcox, BA Zeitlin, A. Petrovich, and GM Ozeryansky Intermagnetics General Corporation, Guilderland, New York