JPH07272556A - 超電導二重成形撚線の製造方法 - Google Patents

超電導二重成形撚線の製造方法

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JPH07272556A
JPH07272556A JP6082570A JP8257094A JPH07272556A JP H07272556 A JPH07272556 A JP H07272556A JP 6082570 A JP6082570 A JP 6082570A JP 8257094 A JP8257094 A JP 8257094A JP H07272556 A JPH07272556 A JP H07272556A
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JP
Japan
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conductor
wire
superconducting
double
stranded wire
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Application number
JP6082570A
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English (en)
Inventor
Tatsuo Shimada
達夫 島田
Katsunori Wada
克則 和田
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Furukawa Electric Co Ltd
Original Assignee
Furukawa Electric Co Ltd
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Publication date
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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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  • Wire Processing (AREA)
  • Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 超電導二重成形撚線の大電流容量化と、高剛
性化が図れる超電導二重成形撚線の製造方法を提供す
る。 【構成】 (1)マトリックス中に超電導体フィラメン
トを有する複数の超電導素線を2回撚り合わせた後、圧
縮成形加工を施して二重成形撚線とした後、焼鈍処理を
施す超電導二重成形撚線の製造方法において、焼鈍処理
を施した後、更に圧縮成形加工を施すことを特徴とする
超電導二重成形撚線の製造方法。 (2)焼鈍処理後の圧縮成形加工の冷間加工率が導体の
断面積減少率で7%以下であることを特徴とする上記記
載の超電導二重成形撚線の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、超電導二重成形撚線の
製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、大型マグネット等に用いられる超
電導導体としては、主としてマトリックス中に超電導体
フィラメントを有する複数の超電導素線を2回撚り合わ
せた後、圧縮成形加工した超電導二重成形撚線が使用さ
れている。
【0003】超電導素線を撚線化する目的は、大電流容
量化を図るためであり、かつ巻線時の可撓性を確保する
ためである。従って、大電流容量化を考えれば所望の導
体寸法の中で超電導素線の径はより大きい程有利であ
る。
【0004】この超電導二重成形撚線は、図1に示すよ
うな方法によって製造されている。即ち、撚線機のサプ
ライボビン1から引き出された複数本の超電導素線(図
示せず)からなる撚線(以下1次撚線)2は目板3を通
って周方向に所定の間隔に配列された後、平角状の成形
治具(以下マンドレル)4上に撚り合わされる。マンド
レル4は静止しているので、複数本の1次撚線2はマン
ドレル4を通過すると偏平な撚線となり、その直後に成
形ロール5により平角状に圧縮成形されて二重成形撚線
(以下2次撚線)6となる。この2次撚線6は引取キャ
ブスタン7により引き取られ、巻取ボビン8に巻き取ら
れる。このようにして得られた2次撚線の断面形状を図
2に示す。図2において、9は超電導素線、2は1次撚
線、6は2次撚線(二重成形撚線)である。
【0005】また、前記マンドレルを用いずに、撚線機
のホローシャフト内に補強材または安定化材としての芯
材を走行させ、芯材に直接1次撚線を撚り合わせて2次
撚線(二重成形撚線)を製造する方法もあるが、この場
合は図3に示すような断面形状を有する2次撚線とな
る。図3において、9は超電導素線、2は1次撚線、6
は2次撚線、10は芯材である。ここで芯材としては
銅、アルミ、ステンレス等が用いられる。
【0006】圧縮成形加工は通常冷間で行われ、圧縮成
形加工の後に、安定化銅の残留抵抗を回復させることを
目的とした焼鈍処理が施される。この焼鈍処理により、
安定化銅の残留抵抗が回復して二重成形撚線の熱的安定
性が向上する。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】ところで、例えば銅マ
トリックス中にNbTiフィラメントを埋め込んだ超電
導素線を用いた超電導二重成形撚線の場合、上記焼鈍処
理の温度は通常200℃前後であり、NbTiの軟化温
度より低いため、冷間加工の際に受けた銅の残留応力の
みが解放され、スプリングバックにより導体寸法が増加
するという現象が生じている。
【0008】従って、最終的に所望の導体寸法に仕上げ
るためには、この焼鈍処理工程におけるスプリングバッ
クによる導体寸法の増加を見越して、圧縮成形加工工程
ではより大きな冷間加工率を選択しなければならなかっ
た。
【0009】その一方では、冷間加工率を大きくするこ
とによる極細超電導体フィラメントの損傷に伴う臨界電
流特性の低下が問題となるため、冷間加工率を大きくす
ることにはある程度の制限が必要である。
【0010】従って導体の最大電流容量は、限界冷間加
工率(超電導素線を2回撚り合わせて撚線とした後、所
望の導体寸法まで圧縮成形加工する冷間加工において、
超電導体フィラメントが損傷しない限界の冷間加工率)
から設計される超電導素線の径により決定される。超電
導体フィラメントの損傷の程度は、圧縮成形加工前の臨
界電流値(Ic0)と圧縮成形加工後の臨界電流値(I
c)との比によって知ることができる。図4にIc/I
0 と導体ボイド率との関係を示す。ここで導体ボイド
率とは、次式で定義される成形撚線の設計パラメータで
あり、導体中のボイド率を示す値である。そして圧縮成
形加工時の冷間加工率を大きくすれば導体ボイド率は小
さくなるという関係にある。 V={1−〔(π/4)d2 〕n(wt)-1}×100 V:導体ボイド率(%) d:超電導素線径(mm) n:撚本数(本) w:導体幅(mm) t:導体厚(mm) 図4から明らかなように、冷間加工率を大きくして導体
ボイド率を小さくすれば、超電導体フィラメントが損傷
して臨界電流値が低下することが判る。図4でいえば、
導体ボイド率が24.5%となるような冷間加工率が限
界冷間加工率である。
【0011】更に超電導導体は、大電流容量通電時にロ
ーレンツ力によって、ワイヤームーブメントが生じクエ
ンチが発生するため、巻線時の可撓性とは相反する高い
剛性が要求されている。特に二重成形撚線は、その構造
に起因して良好な可撓性を有するため、高剛性化のため
には導体ボイド率を小さくすることが必要である。
【0012】従って、超電導二重成形撚線は、導体の大
電流容量化と高剛性化をバランスさせるために、超電導
素線の径をできるだけ大きく設計して、超電導体フィラ
メントの損傷がなく、臨界電流値の低下しない程度の冷
間加工率で所望の導体寸法に圧縮成形加工されてきた
が、前記の焼鈍処理工程でのスプリングバックによる導
体寸法の増加を見越した冷間加工率を選ぶ必要があり、
超電導体フィラメントが損傷されない範囲での冷間加工
率を選ぶとすれば、おのずから超電導素線の径を大きく
することには制限があった。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明はかかる状況に鑑
み鋭意検討の結果、焼鈍処理工程での導体寸法の増加に
伴う問題を解決するとともに、導体の大電流容量化と高
剛性化を図ることを目的として開発されたもので、マト
リックス中に超電導体フィラメントを有する複数の超電
導線を2回撚り合わせた後、圧縮成形加工を施して二重
成形撚線とした後、焼鈍処理を施す超電導二重成形撚線
の製造方法において、焼鈍処理を施した後、更に圧縮成
形加工を施すことを特徴とする超電導二重成形撚線の製
造方法である。本発明における焼鈍処理後の圧縮成形加
工の際の冷間加工率は、導体の断面積減少率で7%以下
とすることが望ましい。
【0014】
【作用】本発明のように、圧縮成形加工後の焼鈍処理を
施した後、更に圧縮成形加工を施すことにより、最初の
圧縮成形加工時の冷間加工率を小さく抑えられるので、
超電導素線の径を従来よりも大きくすることが可能とな
り、導体の大電流容量化が図れる。また、2回の圧縮成
形加工を施すことになるので、導体の導体ボイド率も小
さくすることができ、導体の高剛性化が図れる。更に、
残留応力の開放によるスプリングバックが導体寸法の増
加の主な原因であるため、焼鈍処理後の導体寸法の長手
方向の均一性が向上する。尚、焼鈍処理後の圧縮成形加
工の際においても、その冷間加工率をあまり大きくする
と超電導フィラメントの損傷を招くので、この場合の冷
間加工率は、導体の断面積減少率で7%以下にすること
が望ましい。
【0015】
【実施例】次に本発明を実施例により更に詳細に説明す
る。 実施例1 第1段階として、従来の製造方法によって製造したNb
Ti超電導二重成形撚線を種々の冷間加工率で再度圧縮
成形加工し、導体ボイド率、NbTiフィラメントの損
傷の有無、および圧縮成形加工前後の臨界電流値の比
(Ic/Ic0 )を求めた。最終導体寸法は9.20m
m×3.10mmと設定し、製造のための諸元は以下の
とおりである。 超電導素線 外径 : 0.590mm NbTiフィラメント径 : 3.5μm NbTiフィラメント数 : 9200本 銅比 : 1.5エナメル 絶縁厚さ : 5.0μm 1次撚線 超電導素線本数: 7本 撚ピッチ : 20mm 外径 : 1.8mm 2次撚線 1次撚線本数 : 11本 撚ピッチ : 100mm 圧縮成形加工後の導体寸法: 9.11mm×3.0
7mm 導体ボイド率 : 24.7% 焼鈍処理 N2 雰囲気中で: 200℃×5h
r 焼鈍後の導体寸法: 9.20mm×3.10mm(最
終導体寸法) 導体ボイド率 : 26.2% 上記のような条件で圧縮成形加工後、焼鈍処理を施した
NbTi超電導二重成形撚線を、表1に示す各種冷間加
工率で再度圧縮成形加工し、前記のように導体ボイド
率、NbTiフィラメントの損傷の有無、およびIc/
Ic0 を調査した。その結果を表1に示す。尚、冷間加
工率は導体の断面積減少率で示した。
【0016】
【表1】
【0017】表1から明らかなように、再度圧縮成形加
工を施すことによって、NbTiフィラメントの損傷な
しで、即ち臨界電流値の低下なしで導体ボイド率21.
2%のNbTi超電導二重成形撚線を製造することがで
きた。従って、1回目の圧縮成形加工後の2次撚線の導
体ボイド率(24.7%)から3.5%の導体ボイド率
の低下が達成され、高剛性化が図れた。また、焼鈍処理
後の導体ボイド率(26.2%)からは、5.0%の導
体ボイド率の低下が達成された。尚、焼鈍後の圧縮成形
加工の冷間加工率が7.0%を超えると、若干のNbT
iフィラメントの損傷が見られたが、実用上は問題とな
らない程度である。
【0018】実施例2 実施例1の結果に基づいて、超電導素線の大径化による
超電導二重成形撚線の大電流容量化を図った。即ち、次
の製造上の諸元を用いて、実施例1と同様の最終導体寸
法(9.20mm×3.10mm)のNbTi超電導二
重成形撚線を製造した。 超電導素線 外径 : 0.610mm NbTiフィラメント径: 3.5μm NbTiフィラメント数: 9200本 銅比 : 1.5エナメル 絶縁厚さ: 5.0μm 1次撚線 超電導素線本数: 7本 撚ピッチ : 20mm 外径 : 1.8mm 2次撚線 1次撚線本数 : 11本 撚ピッチ : 100mm 圧縮成形加工後の導体寸法: 9.35mm×3.2
0mm 導体ボイド率 : 24.8% 焼鈍処理 N2 雰囲気中で : 200℃×5h
r 焼鈍後の導体寸法: 9.44mm×3.23mm 導体ボイド率 : 26.2% 再圧縮成形加工 再圧縮成形加工後の導体寸法: 9.
20mm×3.10mm(最終導体寸法) 再圧縮成形加工の冷間加工率: 6.5% 導体ボイド率 : 21.1% このようにして製造したNbTi超電導二重成形撚線の
臨界電流値を測定したところ、実施例1で製造した最終
導体寸法が同じNbTi超電導二重成形撚線に比較して
臨界電流値が7%向上しており、導体の大電流容量化が
図れた。また、導体ボイド率も実施例1の焼鈍処理後の
導体(表1,No.1) と比較して5.1%(26.2%→
21.1%)低下しており、導体の高剛性化が図れた。
更に、図5、6に焼鈍処理後に再び圧縮成形加工を施さ
なかった導体と施した導体との長手方向の寸法変動を示
すが、図5、6から明らかなように焼鈍処理後再び圧縮
成形加工を施した導体の方が、長手方向の寸法の均一性
が導体幅、導体厚さともに優れていることが判る。
【0019】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば超電
導素線の大型化により超電導二重成形撚線の大電流容量
化、および高剛性化が図れ、更に長手方向の寸法の均一
性が得られるもので工業上顕著な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】超電導二重成形撚線の製造方法を示す説明図で
ある。
【図2】超電導二重成形撚線の構造を示す断面図であ
る。
【図3】他の超電導二重成形撚線の構造を示す断面図で
ある。
【図4】圧縮成形加工前の臨界電流値(Ic0 )と圧縮
成形加工後の臨界電流値(Ic)との比(Ic/I
0 )と導体ボイド率との関係図である。
【図5】焼鈍処理後、再圧縮成形加工を施さない導体の
長手方向の寸法変動図である。
【図6】焼鈍処理後、再圧縮成形加工を施した導体の長
手方向の寸法変動図である。
【符号の説明】
1 サプライボビン 2 1次撚線 3 目板 4 マンドレル 5 成形ロール 6 2次撚線 7 引取キャブスタン 8 巻取ボビン 9 超電導素線 10 芯材

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 マトリックス中に超電導体フィラメント
    を有する複数の超電導素線を2回撚り合わせた後、圧縮
    成形加工を施して二重成形撚線とした後、焼鈍処理を施
    す超電導二重成形撚線の製造方法において、焼鈍処理を
    施した後、更に圧縮成形加工を施すことを特徴とする超
    電導二重成形撚線の製造方法。
  2. 【請求項2】 焼鈍処理後の圧縮成形加工の冷間加工率
    が導体の断面積減少率で7%以下であることを特徴とす
    る請求項1記載の超電導二重成形撚線の製造方法。
JP6082570A 1994-03-28 1994-03-28 超電導二重成形撚線の製造方法 Pending JPH07272556A (ja)

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