JPH08102225A - Superconductive element wire, superconductive cable, and composite superconductive conductor - Google Patents
Superconductive element wire, superconductive cable, and composite superconductive conductorInfo
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- JPH08102225A JPH08102225A JP6235616A JP23561694A JPH08102225A JP H08102225 A JPH08102225 A JP H08102225A JP 6235616 A JP6235616 A JP 6235616A JP 23561694 A JP23561694 A JP 23561694A JP H08102225 A JPH08102225 A JP H08102225A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、複数の超電導導体細線
を導体中に埋設し表面を被膜で被覆してなる超電導素
線,この超電導素線を成形撚り線した超電導ケーブル及
びこの超電導ケーブルを複数本束ねて構成した複合超電
導導体に関し、特に、結合損失の小さな被膜を用いた超
電導素線,超電導ケーブル及び複合超電導導体に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a superconducting wire in which a plurality of superconducting conductor thin wires are embedded in a conductor and the surface is covered with a film, a superconducting cable formed by forming and twisting the superconducting wires, and a superconducting cable. The present invention relates to a composite superconducting conductor formed by bundling a plurality of bundles, and particularly to a superconducting element wire, a superconducting cable, and a composite superconducting conductor using a coating having a small coupling loss.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、超電導素線として、複数本の超電
導体細線が束ねられ、導体中に埋設されて構成されたも
のが知られている。図9に、この手法によって作製され
た超電導素線の断面構成を示す。図9に示す超電導素線
31は、中心部に円形断面形状の安定化Cu材34が配
置されるとともに、その外側に複数の超電導導体細線3
2が配置され、これらがCuのマトリクス33中に埋設
され、その表面がSnの被膜36で被覆されることによ
って構成されている。安定化Cu材34の表面には拡散
バリア37が形成されている。また、超電導導体細線3
2の材料としてはNbが用いられ、上記のようにして所
定のサイズに加工した後に熱処理を施すことによりNb
3 Snの超電導導体細線32が生成される。このような
構成のほか、上記のSn被膜の表面にAl2 O3 を塗布
した後に熱処理を施してもよい(嶋田雅生,「交流用
(粉末法Nb3 Sn)線材の研究開発」,エネルギー環
境領域総合技術開発「超電導電力応用技術」平成5年度
研究成果発表会予稿集(超電導発電関連機器,材料技術
研究組合 Super - GM ),1994 参照)。大電流を通電
する超電導ケーブルを製作する場合は、図10に示すよ
うに、上記の超電導素線31を復数本束ね中心部にCu
−Ni合金からなる芯材38を配置して撚り、超電導ケ
ーブル35を構成する。2. Description of the Related Art Conventionally, as a superconducting element wire, there has been known a superconducting element wire in which a plurality of superconducting thin wires are bundled and embedded in a conductor. FIG. 9 shows a cross-sectional structure of a superconducting element wire manufactured by this method. In the superconducting element wire 31 shown in FIG. 9, a stabilizing Cu material 34 having a circular cross-sectional shape is arranged in the central portion, and a plurality of superconducting conductor thin wires 3 are provided outside thereof.
2 are arranged, these are embedded in a Cu matrix 33, and the surface thereof is covered with a Sn film 36. A diffusion barrier 37 is formed on the surface of the stabilized Cu material 34. Also, the superconducting conductor thin wire 3
Nb is used as the material of No. 2, and Nb is obtained by heat-treating after processing into a predetermined size as described above.
A superconducting thin wire 32 of 3 Sn is generated. In addition to this structure, heat treatment may be performed after Al2 O3 is applied to the surface of the Sn coating (Masao Shimada, "Research and development of AC (powder method Nb3 Sn) wire", energy environment comprehensive technology). Developed "Superconducting Electric Power Applied Technology" Proceedings of 1993 Research Results Presentation Meeting (See Superconducting Power Generation Equipment, Material Technology Research Association Super-GM, 1994). When manufacturing a superconducting cable which conducts a large current, as shown in FIG.
A core material 38 made of —Ni alloy is arranged and twisted to form the superconducting cable 35.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかし、超電導素線を
束ねた上記従来の超電導ケーブルにおいては、超電導素
線間に結合電流が流れることによって大きな結合損失が
生じる。結合損失は、一般に、結合電流が減衰する割合
を示す時定数τに比例する。時定数τは下式 τ=μo /2r(lp/2π)2 ………(1) で表わされる。上式(1)において、μo は真空の透磁
率を、rは結合電流経路の抵抗値(以下、「等価抵抗
値」という。)を、lpはツイストピッチを、それぞれ
表わしている。However, in the above-mentioned conventional superconducting cable in which the superconducting element wires are bundled, a large coupling loss occurs due to a coupling current flowing between the superconducting element wires. Coupling loss is generally proportional to the time constant τ, which indicates the rate at which the coupling current decays. The time constant τ is expressed by the following equation τ = μo / 2r (lp / 2π) 2 ... (1). In the above formula (1), μo represents the magnetic permeability of vacuum, r represents the resistance value of the coupling current path (hereinafter referred to as “equivalent resistance value”), and lp represents the twist pitch.
【0004】等価抵抗値rは、素線間の接触抵抗、接触
面積、あるいは介在する材料の抵抗値などによって決ま
る値である。従来の超電導素線のように、表面にSnメ
ッキのみを施した場合には比抵抗値が小さいため等価抵
抗値が小さくなり、時定数τが低下するので、結合損失
が大きくなる。特にパルス通電や交流通電が行われた場
合には結合損失は大きくなる。この結合損失がある値よ
りも大きくなると、超電導ケーブルを巻回して構成した
超電導コイルがクエンチする可能性が増加する。The equivalent resistance value r is a value determined by the contact resistance between the wires, the contact area, or the resistance value of the intervening material. When only the Sn plating is applied to the surface like the conventional superconducting element wire, the specific resistance value is small, the equivalent resistance value is small, and the time constant τ is decreased, so that the coupling loss becomes large. In particular, the coupling loss becomes large when pulse energization or AC energization is performed. If this coupling loss becomes larger than a certain value, there is an increased possibility that the superconducting coil formed by winding the superconducting cable will be quenched.
【0005】また、Sn被膜の表面にAl2 O3 を塗布
した場合には、結合損失は低減できるが、撚り線した時
等にAl2 O3 が剥落してAl2 O3 部分が不均一にな
り、剥落箇所の抵抗が低下するので超電導素線間に結合
電流が流れ易くなり、結合損失が大きくなる。When Al2 O3 is applied to the surface of the Sn coating, the coupling loss can be reduced, but when twisted, Al2 O3 peels off and the Al2 O3 portion becomes non-uniform. Since the resistance decreases, the coupling current easily flows between the superconducting element wires, and the coupling loss increases.
【0006】したがって本発明の目的は、結合損失の小
さな被膜で被覆された超電導素線,この超電導素線を成
形撚り線した超電導ケーブル及びこの超電導ケーブルを
複数本束ねた複合超電導導体を提供することにある。Therefore, an object of the present invention is to provide a superconducting element wire coated with a film having a small coupling loss, a superconducting cable formed by forming and twisting the superconducting element wire, and a composite superconducting conductor obtained by bundling a plurality of the superconducting cables. It is in.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明のうちの第1の発明に係る超電導素線は、複
数のNb3 Sn線が埋設された導体を被膜で被覆してな
る超電導素線において、前記被膜はSnにInが添加さ
れた合金から構成される。In order to solve the above-mentioned problems, the superconducting element wire according to the first invention of the present invention comprises a conductor in which a plurality of Nb3 Sn wires are buried, and is covered with a film. In the superconducting element wire, the coating film is made of an alloy in which In is added to Sn.
【0008】また、本発明のうちの第2の発明に係る超
電導ケーブルは、超電導素線が複数本成形撚り線されて
なる超電導ケーブルにおいて、前記超電導素線は複数の
Nb3 Sn線が埋設された導体が、SnにInが添加さ
れてなる被膜によって被覆されて構成される。A superconducting cable according to a second aspect of the present invention is a superconducting cable in which a plurality of superconducting element wires are formed and twisted, and the superconducting element wires are embedded with a plurality of Nb3Sn wires. The conductor is formed by being coated with a film formed by adding In to Sn.
【0009】また、本発明のうちの第3の発明に係る複
合超電導導体は、複数の超電導素線からなる超電導ケー
ブルを安定化Cu内に収納しハンダ中に埋設してなる複
合超電導導体において、前記超電導素線は複数のNb3
Sn線が埋設された導体が、SnにInが添加されてな
る被膜によって被覆されて構成される。The composite superconducting conductor according to the third aspect of the present invention is a composite superconducting conductor in which a superconducting cable consisting of a plurality of superconducting element wires is housed in stabilized Cu and embedded in solder. The superconducting element wire is composed of a plurality of Nb3
The Sn wire-embedded conductor is covered with a film formed by adding In to Sn.
【0010】上記において、前記Inの重量比をxパー
セント(0<x≦17)としたとき、前記被膜が、重量
比(100−x)パーセントのSnと、重量比xパーセ
ントのInとからなるようにしてもよい。In the above description, when the weight ratio of In is x percent (0 <x ≦ 17), the coating film is composed of Sn having a weight ratio of (100-x) and In having a weight ratio of x percent. You may do it.
【0011】[0011]
【作用】上記構成を有する本発明によれば、超電導素線
の表面を被覆する被膜として、従来のSnのかわりに、
SnにInを添加したSn−In合金を用いるので、
4.2Kでの比抵抗が大きくなる。これにより、等価抵
抗値が増加し、結合損失の時定数が低下するので、超電
導素線の結合損失が低減される。According to the present invention having the above-mentioned structure, as a coating film for coating the surface of the superconducting element wire, instead of the conventional Sn,
Since the Sn-In alloy in which In is added to Sn is used,
The specific resistance at 4.2K becomes large. As a result, the equivalent resistance value increases and the time constant of the coupling loss decreases, so that the coupling loss of the superconducting element wire is reduced.
【0012】[0012]
【実施例】以下、本発明の実施例を図面にもとづいて説
明する。図1には、本発明の第1実施例である超電導素
線の断面の構成が示されている。図1に示すように、こ
の超電導素線1は、中心部に円形断面形状の安定化Cu
材4が配置されるとともに、その外側に複数のNb3 S
nからなる超電導導体細線2が配置され、これらがCu
のマトリクス3中に埋設され、その表面が被膜6で被覆
されることによって構成されている。被膜6は、Snに
Inが添加された合金で構成されている。また、安定化
Cu材4の表面には拡散バリア7が形成されている。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a cross-sectional structure of a superconducting element wire which is a first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, this superconducting element wire 1 has a stabilized Cu of circular cross-section at the center.
The material 4 is arranged and a plurality of Nb3S is provided outside the material.
A superconducting conductor thin wire 2 made of n is arranged, and these are Cu
Is embedded in the matrix 3 and the surface thereof is covered with the coating film 6. The coating film 6 is composed of an alloy in which In is added to Sn. A diffusion barrier 7 is formed on the surface of the stabilized Cu material 4.
【0013】次に、本発明の第2実施例を図面にもとづ
いて説明する。図2には、本発明の第2実施例である超
電導ケーブルの断面の構成が示されている。図2に示す
ように、この超電導ケーブル5は、中心部にCu−Ni
合金からなる円形断面形状の芯材8が配置されるととも
に、その外側に複数の超電導素線1が配置され、これら
が成形撚り線されることによって構成されている。Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 2 shows a cross-sectional structure of a superconducting cable that is a second embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2, this superconducting cable 5 has Cu-Ni at the center.
A core material 8 made of an alloy and having a circular cross-sectional shape is arranged, a plurality of superconducting element wires 1 are arranged on the outer side thereof, and these are formed and stranded.
【0014】次に、上記の超電導素線1及び超電導ケー
ブル5の製造手順について説明する。まず、表面に拡散
バリア7を形成した円形断面形状の安定化Cu材4を中
心となる位置に配置し、その外側のCuマトリクス3内
にNbコアを配置させて複合体を形成する。次に、この
複合体を、静水圧押出し及びダイス伸線によって直径
0.5mm程度の超電導素線1に加工する。この超電導
素線1を10mmピッチにツイストした後にSn−In
合金のメッキを施して表面にSn−In合金からなる被
膜6を形成させる。次に、図2に示すように、Cu−N
i合金からなる芯材8の周囲に複数の超電導素線1を配
置して撚り線する。その後、温度600℃で100時間
加熱処理を施すことにより、Nb細線からNb3 Sn細
線2を生成させる。Next, a procedure for manufacturing the above-mentioned superconducting element wire 1 and superconducting cable 5 will be described. First, a stabilized Cu material 4 having a circular cross-sectional shape with a diffusion barrier 7 formed on the surface thereof is arranged at a central position, and an Nb core is arranged inside the Cu matrix 3 on the outside thereof to form a composite. Next, this composite is processed into a superconducting element wire 1 having a diameter of about 0.5 mm by hydrostatic extrusion and die drawing. After twisting this superconducting element wire 1 to a pitch of 10 mm, Sn-In
The alloy is plated to form a coating 6 made of Sn—In alloy on the surface. Next, as shown in FIG.
A plurality of superconducting element wires 1 are arranged around a core material 8 made of an i alloy to form a stranded wire. Then, a heat treatment is performed at a temperature of 600 ° C. for 100 hours to generate Nb 3 Sn thin wires 2 from the Nb thin wires.
【0015】次に、本発明の第3実施例を図面にもとづ
いて説明する。図3には、本発明の第3実施例である超
電導素線の断面の構成が示されている。図3に示すよう
に、この超電導素線11は、中心部に、表面に拡散バリ
ア17を形成した円形断面形状の安定化Cu材14が配
置されるとともに、その外側に複数のNb3 Snからな
る超電導導体細線12が配置され、これらがCu−Sn
合金のマトリクス13中に埋設され、その表面が被膜1
6で被覆されることによって構成されている。被膜16
は、SnにInが添加されて構成されている。Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 3 shows a cross-sectional structure of a superconducting element wire according to a third embodiment of the present invention. As shown in FIG. 3, this superconducting element wire 11 is provided with a stabilizing Cu material 14 having a circular cross section having a diffusion barrier 17 formed on the surface in the central portion thereof, and is made of a plurality of Nb3 Sn outside thereof. Superconducting conductor fine wires 12 are arranged, and these are Cu-Sn.
It is embedded in an alloy matrix 13 and its surface is a coating 1.
It is constituted by being coated with 6. Coating 16
Is formed by adding In to Sn.
【0016】次に、本発明の第4実施例を図面にもとづ
いて説明する。図4には、本発明の第4実施例である超
電導ケーブルの断面の構成が示されている。図4に示す
ように、この超電導ケーブル15は、中心部にCu−N
i合金からなる円形断面形状の芯材18が配置されると
ともに、その外側に複数の超電導素線11が配置され、
これらが成形撚り線されることによって構成されてい
る。Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 4 shows a cross-sectional structure of a superconducting cable which is a fourth embodiment of the present invention. As shown in FIG. 4, this superconducting cable 15 has a Cu-N
A core material 18 made of an i alloy and having a circular cross-sectional shape is arranged, and a plurality of superconducting wires 11 are arranged outside the core material 18,
These are formed by forming a twisted wire.
【0017】次に、上記の超電導素線11及びこの超電
導素線11から形成される超電導ケーブル15の製造手
順について説明する。まず、表面に拡散バリア17が形
成された円形断面形状の安定化Cu材14を中心となる
位置に配置し、その外側のCu−Sn合金マトリクス1
3内にNbコアを配置させて複合体を形成する。次に、
この複合体を、静水圧押出し及びダイス伸線によって直
径0.5mm程度の超電導素線11に加工する。この超
電導素線11を10mmピッチにツイストした後にSn
−In合金のメッキを施して表面にSn−In合金から
なる被膜16を形成させる。次に、Cu−Ni合金から
なる芯材18の周囲に複数の超電導素線11を配置して
撚り線する。その後、温度600℃で100時間加熱処
理を施すことにより、Nb細線からNb3 Sn細線12
を生成させる。Next, the procedure for manufacturing the superconducting element wire 11 and the superconducting cable 15 formed from the superconducting element wire 11 will be described. First, a stabilized Cu material 14 having a circular cross-sectional shape with a diffusion barrier 17 formed on the surface thereof is arranged at a central position, and the Cu—Sn alloy matrix 1 on the outside thereof is arranged.
Place the Nb core in 3 to form the complex. next,
This composite is processed into a superconducting element wire 11 having a diameter of about 0.5 mm by hydrostatic extrusion and die wire drawing. After twisting this superconducting element wire 11 at a pitch of 10 mm, Sn
The -In alloy is plated to form the coating film 16 made of the Sn-In alloy on the surface. Next, a plurality of superconducting element wires 11 are arranged around a core material 18 made of a Cu-Ni alloy and twisted. After that, by performing heat treatment at a temperature of 600 ° C. for 100 hours, Nb thin wire to Nb 3 Sn thin wire 12
Is generated.
【0018】次に、本発明の第5実施例を図面にもとづ
いて説明する。図5には、本発明の第5実施例である複
合超電導導体の断面の構成が示されている。図5に示す
ように、この複合超電導導体21は、「ケーブル・イン
・コンジット」型複合超電導導体であり、SuS(ステ
ンレス鋼材)からなる中空管状のコンジット26内に1
2個のU字状の安定化Cu材24a及び2個の安定化C
u材24bが配設され、これらの安定化Cu材に囲まれ
た空間内に収納された超電導ケーブル25がハンダ23
中に埋設され、U字状に形成された安定化Cu材24a
の溝29内に超臨界ヘリウムが強制的に流されることに
より超電導ケーブル25が超電導状態に維持されるよう
に構成されている。Next, a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 5 shows a cross-sectional structure of a composite superconducting conductor which is a fifth embodiment of the present invention. As shown in FIG. 5, the composite superconducting conductor 21 is a “cable-in-conduit” type composite superconducting conductor, and one is contained in a hollow tubular conduit 26 made of SuS (stainless steel).
Two U-shaped stabilizing Cu materials 24a and two stabilizing C materials
The u-material 24b is disposed, and the superconducting cable 25 housed in the space surrounded by these stabilizing Cu materials is the solder 23.
Stabilized Cu material 24a embedded in the U-shape
The superconducting cable 25 is maintained in the superconducting state by forcibly flowing the supercritical helium into the groove 29.
【0019】また、超電導ケーブル25は、上記の第2
実施例又は第4実施例の超電導ケーブルと同様に構成さ
れる。Further, the superconducting cable 25 has the above-mentioned second structure.
The structure is similar to that of the superconducting cable of the embodiment or the fourth embodiment.
【0020】この複合超電導導体21は、コンジット材
料としてステンレス鋼材を使用しているので、導体とし
ての機械的強度が向上している。Since the composite superconducting conductor 21 uses stainless steel as the conduit material, the mechanical strength of the conductor is improved.
【0021】ハンダ23は、Sn−In合金で構成され
たハンダである。The solder 23 is a solder composed of Sn-In alloy.
【0022】複合超電導導体21の製造手順について説
明する。まず、中心部に芯材(図示せず)を配置し、そ
の周囲に複数の超電導素線22を配置して撚り超電導ケ
ーブル25を作製する。次に、超電導ケーブル25の表
面と安定化Cu材24a,24bのハンダ付けする壁面
にフラックスを塗布する。次に、安定化Cu材24a及
び24bにより形成される収納空間内に複数の超電導ケ
ーブル25を収納して収納体を作製する。次に、この収
納体の収納空間内に230℃に加熱され溶融したハンダ
23を充填することにより、収納体の収納空間内の複数
の超電導ケーブル25をハンダ23中に埋設する。A procedure for manufacturing the composite superconducting conductor 21 will be described. First, a core material (not shown) is arranged in the central portion, and a plurality of superconducting element wires 22 are arranged around the core material to produce a twisted superconducting cable 25. Next, flux is applied to the surface of the superconducting cable 25 and the wall surfaces of the stabilizing Cu materials 24a and 24b to be soldered. Next, the plurality of superconducting cables 25 are housed in the housing space formed by the stabilized Cu materials 24a and 24b to produce a housing. Next, a plurality of superconducting cables 25 in the storage space of the storage body are embedded in the solder 23 by filling the storage space of the storage body with the solder 23 heated to 230 ° C. and melted.
【0023】次に、上記のようにSnにInを添加して
構成されたSn−In合金の比抵抗を測定した結果につ
いて説明する。比抵抗は、図6に示す比抵抗測定装置に
より測定された。図6に示すように、この比抵抗測定装
置60は、有底筒状の第1容器61と、第1容器61を
収納するように配置された有底筒状の第2容器62と、
第2容器62を収納するように配置された有底筒状の第
3容器63を備えている。Next, the results of measuring the specific resistance of the Sn-In alloy formed by adding In to Sn as described above will be described. The specific resistance was measured by the specific resistance measuring device shown in FIG. As shown in FIG. 6, the resistivity measuring device 60 includes a bottomed tubular first container 61, a bottomed tubular second container 62 arranged to accommodate the first container 61,
A third container 63 having a bottomed tubular shape and arranged to house the second container 62 is provided.
【0024】第1容器61内には、リング状のバックグ
ラウンドマグネット66が配置され、比抵抗を測定する
被検体67が先端部に無誘導巻きされた支持具68がバ
ックグラウンドマグネット66の中央開口内に挿入され
ている。第1容器61の内部には液体ヘリウム64が充
填され、被検体67及びバックグラウンドマグネット6
6は液体ヘリウム64中に浸漬されている。第1容器6
1の開口部には断熱性の良い蓋73が装着されている。
したがって、第1容器61と第2容器62と第3容器6
3と蓋73,74により断熱容器が構成されている。A ring-shaped background magnet 66 is arranged in the first container 61, and a support 68 having a tip end of a subject 67 for measuring the specific resistance is wound around the background magnet 66 in a central opening. Has been inserted inside. The inside of the first container 61 is filled with liquid helium 64, and the subject 67 and the background magnet 6 are
6 is immersed in liquid helium 64. First container 6
A lid 73 having a good heat insulating property is attached to the first opening.
Therefore, the first container 61, the second container 62, and the third container 6
3 and the lids 73 and 74 form a heat insulating container.
【0025】第2容器62の側面は二重構造となってお
り、その内部には液体窒素65が充填されている。ま
た、第1容器61と第2容器62との間、及び第2容器
62と第3容器63との間には真空層69が設けられて
いる。そして、第2容器62及び第3容器63の開口部
には断熱性の良い蓋74が装着されている。The side surface of the second container 62 has a double structure, and the inside thereof is filled with liquid nitrogen 65. A vacuum layer 69 is provided between the first container 61 and the second container 62 and between the second container 62 and the third container 63. A lid 74 having good heat insulation is attached to the openings of the second container 62 and the third container 63.
【0026】支持具68の先端部にコイル状に巻かれた
被検体67の一端には導線75が接続され、他端には導
線76が接続されている。導線76には電源72が接続
し、導線76はシャント抵抗71を介して電源72に接
続している。シャント抵抗71の両端にはX−Yレコー
ダ70が接続している。A conductor wire 75 is connected to one end of a subject 67 wound in a coil on the tip of the support 68, and a conductor wire 76 is connected to the other end. A power source 72 is connected to the conductor wire 76, and the conductor wire 76 is connected to the power source 72 via a shunt resistor 71. An XY recorder 70 is connected to both ends of the shunt resistor 71.
【0027】次に測定方法について説明する。まず、電
源72から導線75及び76を介して被検体67に電流
を通電する。このときの電圧はシャント抵抗71の両端
からX−Yレコーダ70が測定する。最大通電電流値を
I(単位:A)としたときの発生電圧をV(単位:V)
とし、被検体67の長さをL(単位:m)とし、被検体
67の断面積をSとすると、比抵抗ρ(単位:Ωm)
は、下式 ρ=V・S/I・L ………(2) で表わされる。比抵抗測定は、通電電流値Iが10Aの
場合について行い、4.2Kでかつ4.3Tにおける値
を求めた。Next, the measuring method will be described. First, a current is supplied from the power source 72 to the subject 67 via the lead wires 75 and 76. The voltage at this time is measured by the XY recorder 70 from both ends of the shunt resistor 71. The generated voltage is V (unit: V) when the maximum energizing current value is I (unit: A)
And the length of the subject 67 is L (unit: m) and the cross-sectional area of the subject 67 is S, the specific resistance ρ (unit: Ωm)
Is expressed by the following equation ρ = V · S / I · L (2) The specific resistance measurement was performed when the energizing current value I was 10 A, and the values at 4.2 K and 4.3 T were obtained.
【0028】その測定結果を図7に示す。図7に示すよ
うに、この測定では、Snに0〜17w%のInが添加
された場合についての比抵抗を求めた。The measurement results are shown in FIG. As shown in FIG. 7, in this measurement, the specific resistance in the case where 0 to 17 w% In was added to Sn was determined.
【0029】その結果、0〜10重量%(以下、「w
%」という。)まではIn添加濃度を上げると、Inが
添加されない場合よりも比抵抗が増加するが、10w%
を境界として添加濃度を上げると比抵抗が低下すること
がわかった。比抵抗が増大すれば等価抵抗値が増大し、
その結果結合損失の時定数が低下するので、超電導素線
の結合損失は低減される。As a result, 0 to 10% by weight (hereinafter, "w
% ”. Up to), increasing the concentration of In added increases the resistivity compared to the case where In is not added, but 10w%
It was found that the resistivity decreases when the added concentration is increased at the boundary of. If the specific resistance increases, the equivalent resistance value increases,
As a result, the time constant of the coupling loss is reduced, so that the coupling loss of the superconducting element wire is reduced.
【0030】しかし、境界点を越えてInの添加濃度を
増加させた場合でも、比抵抗の値はInが添加されない
場合の値(図7の縦軸上における値)よりも2倍以上大
きいことがわかる。したがって、Inの添加濃度xが0
<x≦17w%の範囲が比抵抗の増大について有効な範
囲であることがわかった。However, even if the concentration of added In is increased beyond the boundary point, the value of the specific resistance must be at least twice as large as the value when In is not added (the value on the vertical axis in FIG. 7). I understand. Therefore, the added concentration x of In is 0
It was found that the range of <x ≦ 17 w% is an effective range for increasing the specific resistance.
【0031】Inの添加濃度をx(w%)とすると、I
nを添加する分だけSnの組成比を減じる必要がある。
したがって、生成される合金は、重量比(100−x)
パーセントのSnと重量比xパーセントのInからな
る。When the concentration of In added is x (w%), I
It is necessary to reduce the composition ratio of Sn by the amount of adding n.
Therefore, the alloy produced has a weight ratio (100-x).
Percent Sn and x weight percent In.
【0032】また、上記の結果より、Snに添加される
元素が1種類(In)の場合だけでなく、2種類以上の
場合であっても結合損失低減に有効であると考えられ
る。試行の結果、例えば、Sbを1w%以下の重量比と
し、Cuを0.08w%以下の重量比とし、Cdを0.
005w%以下の重量比とし、BiとZnとFeとAl
とAsとの合計重量比が0.35w%以下となるように
添加したSn−In合金などが挙げられる。From the above results, it is considered that the effect of reducing the coupling loss is effective not only when the element added to Sn is one type (In) but also when it is two or more types. As a result of the trial, for example, Sb is set to a weight ratio of 1 w% or less, Cu is set to a weight ratio of 0.08 w% or less, and Cd is set to 0.
Bi: Zn: Fe: Al
Examples include Sn—In alloys added so that the total weight ratio of Al and As is 0.35 w% or less.
【0033】次に、上記のようにSnにInを添加して
構成された合金の結合損失を測定した結果について説明
する。結合損失は、図8に示す結合損失測定装置により
測定された。図8に示すように、この結合損失測定装置
は、有底筒状の断熱容器81を備え、断熱容器81内に
は、リング状のバックグラウンドマグネット84が配置
され、結合損失が測定される被検体85及び被検体の回
りに巻回されたピックアップコイル86がバックグラウ
ンドマグネット84の中央開口内に挿入されている。断
熱容器81の内部には液体ヘリウム82が充填され、被
検体85及びピックアップコイル86及びバックグラウ
ンドマグネット84は液体ヘリウム82中に浸漬されて
いる。断熱容器81の開口部には断熱性の良い蓋83が
装着されている。Next, the result of measuring the bond loss of the alloy formed by adding In to Sn as described above will be described. The coupling loss was measured by the coupling loss measuring device shown in FIG. As shown in FIG. 8, this coupling loss measuring device includes a bottomed cylindrical heat insulating container 81, and a ring-shaped background magnet 84 is arranged in the heat insulating container 81 to measure the coupling loss. A pickup coil 86 wound around the sample 85 and the sample is inserted into the central opening of the background magnet 84. Liquid helium 82 is filled in the heat insulating container 81, and the subject 85, the pickup coil 86, and the background magnet 84 are immersed in the liquid helium 82. A lid 83 having a good heat insulating property is attached to the opening of the heat insulating container 81.
【0034】被検体86の回りに巻回されたピックアッ
プコイル86の一端には導線88が接続され、他端には
導線89が接続されている。各導線88,89の他端は
シャント抵抗90に接続している。シャント抵抗90の
タップ出力線は積分器87に接続している。バックグラ
ウンドマグネット84には、図示しない電源と制御装置
が接続している。A conductor 88 is connected to one end of the pickup coil 86 wound around the subject 86, and a conductor 89 is connected to the other end. The other end of each conductor 88, 89 is connected to a shunt resistor 90. The tap output line of the shunt resistor 90 is connected to the integrator 87. A power supply (not shown) and a control device are connected to the background magnet 84.
【0035】次に測定方法について説明する。まず、図
示しない電源と制御装置により、バックグラウンドマグ
ネット84のバックグラウンド磁界を変動させる。この
磁界変動により被検体85に誘発される電圧をピックア
ップコイル86により検出する。ピックアップコイル8
6で検出された電流は、導線88,89によりシャント
抵抗90に通電され、電圧として積分器87に入力され
る。積分器87はこの入力を磁束変換することにより被
検体85の結合損失を求める。Next, the measuring method will be described. First, the background magnetic field of the background magnet 84 is changed by a power supply and a control device (not shown). The voltage induced in the subject 85 by this magnetic field fluctuation is detected by the pickup coil 86. Pickup coil 8
The current detected at 6 is conducted to the shunt resistor 90 by the conductors 88 and 89, and is input to the integrator 87 as a voltage. The integrator 87 converts the magnetic flux into the input to obtain the coupling loss of the subject 85.
【0036】その測定結果を表1に示す。The measurement results are shown in Table 1.
【表1】 [Table 1]
【0037】表1に示すように、被膜がSn−Inメッ
キである場合は、結合損失の値は、SnにInが添加さ
れない場合の値よりも小さく、70%程度低減されるこ
とが実証された。As shown in Table 1, when the coating is Sn-In plating, the value of the coupling loss is smaller than the value when In is not added to Sn, and it is proved that it is reduced by about 70%. It was
【0038】なお、本発明は、上記実施例に限定される
ものではない。上記実施例は、例示であり、本発明の特
許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な
構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなる
ものであっても本発明の技術的範囲に包含される。The present invention is not limited to the above embodiment. The above-described embodiment is an exemplification, and has substantially the same configuration as the technical idea described in the claims of the present invention, and any device having the same function and effect can be realized by the present invention. It is included in the technical scope of the invention.
【0039】[0039]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
超電導素線の表面を被覆する被膜としてSnにInを添
加したSn−In合金を用い、超電導素線の結合損失を
低減させるようにしたので、超電導素線を巻回して構成
した超電導コイルがクエンチする可能性を減少させるこ
とができる。また、ケーブル・イン・コンジット型の複
合超電導導体では、素線間の結合電流時定数を小さくす
るために従来行われていた超電導素線表面へのCrメッ
キが不要となるので、高価なCrメッキにかかるコスト
が低減され、経済的にも有利なものとすることができ
る。As described above, according to the present invention,
Since a Sn-In alloy in which In is added to Sn is used as a coating for covering the surface of the superconducting element wire so as to reduce the coupling loss of the superconducting element wire, the superconducting coil formed by winding the superconducting element wire is quenched. Can reduce the likelihood of Further, in the cable-in-conduit type composite superconducting conductor, the Cr plating on the surface of the superconducting element wire, which has been conventionally performed in order to reduce the coupling current time constant between the element wires, is not necessary, and therefore expensive Cr plating is required. It is possible to reduce the cost required for, and it is economically advantageous.
【図1】本発明の第1実施例である超電導素線の断面の
構成を示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of a cross section of a superconducting element wire according to a first embodiment of the present invention.
【図2】本発明の第2実施例である超電導ケーブルの断
面の構成を示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view showing a cross-sectional structure of a superconducting cable that is a second embodiment of the present invention.
【図3】本発明の第3実施例である超電導素線の断面の
構成を示す斜視図である。FIG. 3 is a perspective view showing a cross-sectional structure of a superconducting element wire according to a third embodiment of the present invention.
【図4】本発明の第4実施例である超電導ケーブルの断
面の構成を示す斜視図である。FIG. 4 is a perspective view showing a configuration of a cross section of a superconducting cable which is a fourth embodiment of the present invention.
【図5】本発明の第5実施例である複合超電導導体の断
面の構成を示す斜視図である。FIG. 5 is a perspective view showing a cross-sectional structure of a composite superconducting conductor which is a fifth embodiment of the present invention.
【図6】図1ないし図5に示す超電導素線の比抵抗を測
定する方法を説明する図である。FIG. 6 is a diagram illustrating a method for measuring the specific resistance of the superconducting element wires shown in FIGS. 1 to 5.
【図7】図1ないし図5に示す超電導素線を形成するS
n−In合金の4.2K,4.3Tにおける比抵抗を示
す特性図である。FIG. 7 is an S forming the superconducting element wire shown in FIGS.
It is a characteristic view which shows the specific resistance in 4.2K of an n-In alloy, and 4.3T.
【図8】図1ないし図5に示す超電導素線の結合損失を
測定する方法を説明する図である。FIG. 8 is a diagram illustrating a method of measuring the coupling loss of the superconducting element wires shown in FIGS. 1 to 5.
【図9】超電導素線の従来例の構成を示す断面図であ
る。FIG. 9 is a cross-sectional view showing a configuration of a conventional example of a superconducting wire.
【図10】超電導ケーブルの従来例の構成を示す断面図
である。FIG. 10 is a cross-sectional view showing a configuration of a conventional example of a superconducting cable.
1 超電導素線 2 超電導導体細線 3 マトリクス 4 安定化Cu材 5 超電導ケーブル 6 被膜 7 拡散バリア 8 芯材 11 超電導素線 12 超電導導体細線 13 マトリクス 14 安定化Cu材 15 超電導ケーブル 16 被膜 17 拡散バリア 18 芯材 21 複合超電導導体 22 超電導素線 23 ハンダ 24a,24b 安定化Cu材 25 超電導ケーブル 26 コンジット 29 溝 31 超電導素線 32 超電導導体細線 33 マトリクス 34 安定化Cu材 35 超電導ケーブル 36 被膜 37 拡散バリア 38 芯材 60 比抵抗測定装置 61 第1容器 62 第2容器 63 第3容器 64 液体ヘリウム 65 液体窒素 66 バックグラウンドマグネット 67 被検体 68 支持具 69 真空層 70 X−Yレコーダ 71 シャント抵抗 72 電源 73,74 蓋 75〜78 導線 80 結合損失測定装置 81 断熱容器 82 液体ヘリウム 83 蓋 84 バックグラウンドマグネット 85 被検体 86 ピックアップコイル 87 積分器 88,89 導線 90 シャント抵抗 1 superconducting element wire 2 superconducting conductor thin wire 3 matrix 4 stabilizing Cu material 5 superconducting cable 6 coating 7 diffusion barrier 8 core material 11 superconducting element wire 12 superconducting conductor thin wire 13 matrix 14 stabilizing Cu material 15 superconducting cable 16 coating 17 diffusion barrier 18 Core material 21 Composite superconducting conductor 22 Superconducting element wire 23 Solder 24a, 24b Stabilizing Cu material 25 Superconducting cable 26 Conduit 29 Groove 31 Superconducting element wire 32 Superconducting conductor fine wire 33 Matrix 34 Stabilizing Cu material 35 Superconducting cable 36 Coating 37 Diffusion barrier 38 Core material 60 Specific resistance measuring device 61 First container 62 Second container 63 Third container 64 Liquid helium 65 Liquid nitrogen 66 Background magnet 67 Specimen 68 Supporting tool 69 Vacuum layer 70 XY recorder 71 Shunt resistance 72 Power source 73 , 74 Lid 75 to 78 Conductive wire 80 Coupling loss measuring device 81 Insulation container 82 Liquid helium 83 Lid 84 Background magnet 85 Subject 86 Pickup coil 87 Integrator 88,89 Conductor 90 Shunt resistance
Claims (4)
被膜で被覆してなる超電導素線において、 前記被膜はSnにInが添加された合金で構成されたこ
とを特徴とする超電導素線。1. A superconducting element wire comprising a conductor in which a plurality of Nb3Sn wires are embedded is covered with a coating, wherein the coating is made of an alloy containing Sn and In added thereto. .
る超電導ケーブルにおいて、 前記超電導素線は複数の
Nb3 Sn線が埋設された導体が、SnにInが添加さ
れてなる被膜によって被覆されて構成されたことを特徴
とする超電導ケーブル。2. A superconducting cable in which a plurality of superconducting element wires are formed and twisted, and the superconducting element wires are formed by coating a conductor in which a plurality of Nb3 Sn wires are embedded with a film formed by adding In to Sn. A superconducting cable characterized by being configured as follows.
ルを安定化Cu内に収納しハンダ中に埋設してなる複合
超電導導体において、 前記超電導素線は複数のNb3 Sn線が埋設された導体
が、SnにInが添加されてなる被膜によって被覆され
て構成されたことを特徴とする複合超電導導体。3. A composite superconducting conductor in which a superconducting cable composed of a plurality of superconducting element wires is housed in stabilized Cu and embedded in solder, wherein the superconducting element wire is a conductor in which a plurality of Nb3 Sn wires are embedded. , Sn is coated with a film formed by adding In to the composite superconducting conductor.
x≦17)としたとき、前記被膜は、重量比(100−
x)パーセントのSnと、重量比xパーセントのInと
からなることを特徴とする請求項1記載の超電導素線。4. The weight ratio of In is x percent (0 <
When x ≦ 17), the coating film has a weight ratio (100−).
The superconducting element wire according to claim 1, wherein x) percent Sn and x weight percent In are included.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6235616A JPH08102225A (en) | 1994-09-29 | 1994-09-29 | Superconductive element wire, superconductive cable, and composite superconductive conductor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6235616A JPH08102225A (en) | 1994-09-29 | 1994-09-29 | Superconductive element wire, superconductive cable, and composite superconductive conductor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08102225A true JPH08102225A (en) | 1996-04-16 |
Family
ID=16988652
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6235616A Pending JPH08102225A (en) | 1994-09-29 | 1994-09-29 | Superconductive element wire, superconductive cable, and composite superconductive conductor |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JPH08102225A (en) |
-
1994
- 1994-09-29 JP JP6235616A patent/JPH08102225A/en active Pending
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