JPH0850823A - 超電導線材、及び超電導撚線導体 - Google Patents
超電導線材、及び超電導撚線導体Info
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- JPH0850823A JPH0850823A JP6187223A JP18722394A JPH0850823A JP H0850823 A JPH0850823 A JP H0850823A JP 6187223 A JP6187223 A JP 6187223A JP 18722394 A JP18722394 A JP 18722394A JP H0850823 A JPH0850823 A JP H0850823A
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- Japan
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- superconducting
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- stranded
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- 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
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- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、超電導マグネットに適用した時、
カレントシェアリング不良を招かずにストランドカップ
リングロスを低減して、クエンチの発生を抑制すること
を目的とする。 【構成】 本発明の超電導線材は、複数本の超電導フィ
ラメントを埋設する安定化金属マトリックスの表面に、
厚さ１０ｎｍ以上、４０ｎｍ以下の半導電性金属膜を設
けて構成され、本発明の超電導撚線導体は、複数本の超
電導フィラメントを埋設した安定化金属マトリックスの
表面に厚さ１０ｎｍ以上、４０ｎｍ以下の半導電性金属
膜を設けた超電導線材を複数本撚り合わさせて構成され
ている。
カレントシェアリング不良を招かずにストランドカップ
リングロスを低減して、クエンチの発生を抑制すること
を目的とする。 【構成】 本発明の超電導線材は、複数本の超電導フィ
ラメントを埋設する安定化金属マトリックスの表面に、
厚さ１０ｎｍ以上、４０ｎｍ以下の半導電性金属膜を設
けて構成され、本発明の超電導撚線導体は、複数本の超
電導フィラメントを埋設した安定化金属マトリックスの
表面に厚さ１０ｎｍ以上、４０ｎｍ以下の半導電性金属
膜を設けた超電導線材を複数本撚り合わさせて構成され
ている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は超電導線、及び超電導撚
線導体に関し、特に、超電導マグネットに適用した時、
カレントシェアリング不良を招かずにストランドカップ
リングロスを低減して、クエンチの発生を大幅に抑制し
た超電導線、及び超電導撚線導体に関する。
線導体に関し、特に、超電導マグネットに適用した時、
カレントシェアリング不良を招かずにストランドカップ
リングロスを低減して、クエンチの発生を大幅に抑制し
た超電導線、及び超電導撚線導体に関する。
【０００２】
【従来の技術】多数本の超電導線を撚り合わせて成る超
電導撚線導体を用いた超電導マグネットは、励磁時にお
いて超電導線の電流分配（カレントシェアリング）不
良、或いは超電導線間の結合電流による発熱（ストラン
ドカップリングロス）により定格電流に到達する前にマ
グネットのクエンチが発生することがある。クエンチの
原因である上記現象は、何れも超電導線の接触部（クロ
スオーバ部）の電気抵抗に関係がある。すなわち、前者
のカレントシェアリング不良は、超電導線間の電気抵抗
が高い場合に発生し、後者のストランドカップリングロ
スは、逆に超電導線間の電気抵抗が低い場合に発生す
る。
電導撚線導体を用いた超電導マグネットは、励磁時にお
いて超電導線の電流分配（カレントシェアリング）不
良、或いは超電導線間の結合電流による発熱（ストラン
ドカップリングロス）により定格電流に到達する前にマ
グネットのクエンチが発生することがある。クエンチの
原因である上記現象は、何れも超電導線の接触部（クロ
スオーバ部）の電気抵抗に関係がある。すなわち、前者
のカレントシェアリング不良は、超電導線間の電気抵抗
が高い場合に発生し、後者のストランドカップリングロ
スは、逆に超電導線間の電気抵抗が低い場合に発生す
る。
【０００３】このような背景がある中、従来の超電導マ
グネット用の超電導線として、例えば、Ｃｕ、アルミ等
の安定化金属マトリックス中に多数本の超電導フィラメ
ントを埋設し、外表面にＳｎ−Ａｇ合金層を被覆して構
成されるものを用いている。
グネット用の超電導線として、例えば、Ｃｕ、アルミ等
の安定化金属マトリックス中に多数本の超電導フィラメ
ントを埋設し、外表面にＳｎ−Ａｇ合金層を被覆して構
成されるものを用いている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の超電導
線によると、超電導撚線導体として超電導マグネットに
適用した場合、超電導線の電気抵抗が低いために励磁時
のカレントシェアリング不良は少ないが、Ｓｎ−Ａｇ合
金は安定化銅に比較すれば電気抵抗は高いもののストラ
ンドカップリングロスを低減させるために必要なある抵
抗値に比較すると小さいという不都合がある。また、Ｓ
ｎ−Ａｇ合金には数％のＡｇが添加されるだけであるた
め、機械的に軟らかく、特に圧縮成形撚線に使用した場
合には、超電導線間に介在する厚みの減少（圧縮応力作
用による塑性流動）及び超電導線間の空隙充填による超
電導線間の接続抵抗減少が発生し、逆にストランドカッ
プリングロスが増大するという問題がある。
線によると、超電導撚線導体として超電導マグネットに
適用した場合、超電導線の電気抵抗が低いために励磁時
のカレントシェアリング不良は少ないが、Ｓｎ−Ａｇ合
金は安定化銅に比較すれば電気抵抗は高いもののストラ
ンドカップリングロスを低減させるために必要なある抵
抗値に比較すると小さいという不都合がある。また、Ｓ
ｎ−Ａｇ合金には数％のＡｇが添加されるだけであるた
め、機械的に軟らかく、特に圧縮成形撚線に使用した場
合には、超電導線間に介在する厚みの減少（圧縮応力作
用による塑性流動）及び超電導線間の空隙充填による超
電導線間の接続抵抗減少が発生し、逆にストランドカッ
プリングロスが増大するという問題がある。
【０００５】従って、本発明の目的は超電導マグネット
に適用した時、カレントシェアリング不良を招かずにス
トランドカップリングロスを低減して、クエンチの発生
を抑制することができる超電導線、及び超電導撚線導体
を提供することである。
に適用した時、カレントシェアリング不良を招かずにス
トランドカップリングロスを低減して、クエンチの発生
を抑制することができる超電導線、及び超電導撚線導体
を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は上記問題点に鑑
み、超電導マグネットに適用した時、カレントシェアリ
ング不良を招かずにストランドカップリングロスを低減
して、クエンチの発生を抑制するため、複数本の超電導
フィラメントを埋設する安定化金属マトリックスの表面
に、厚さ１０ｎｍ以上、４０ｎｍ以下の半導電性金属膜
を設けた超電導線を提供するものである。
み、超電導マグネットに適用した時、カレントシェアリ
ング不良を招かずにストランドカップリングロスを低減
して、クエンチの発生を抑制するため、複数本の超電導
フィラメントを埋設する安定化金属マトリックスの表面
に、厚さ１０ｎｍ以上、４０ｎｍ以下の半導電性金属膜
を設けた超電導線を提供するものである。
【０００７】上記半導電性金属膜は、Ｃｕ、Ａｇ、Ｚ
ｎ、Ｓｎ、Ｇｅ、Ｎｉ、Ｂｉ、Ｉｎ、Ｃｄ、Ｃｏ、Ｆ
ｅ、Ｔｉ等の酸化物、或いは半導電性を示す窒化物、又
は炭化物より構成されている。
ｎ、Ｓｎ、Ｇｅ、Ｎｉ、Ｂｉ、Ｉｎ、Ｃｄ、Ｃｏ、Ｆ
ｅ、Ｔｉ等の酸化物、或いは半導電性を示す窒化物、又
は炭化物より構成されている。
【０００８】上記安定化金属マトリックスは、Ｃｕ，Ａ
ｌより構成され、上記超電導フィラメントは、Ｎｂ−Ｔ
ｉ合金、Ｎｂ3 Ｓｎ系、Ｎｂ3 Ａｌ系、Ｖ3 Ｇａ系より
構成されている。
ｌより構成され、上記超電導フィラメントは、Ｎｂ−Ｔ
ｉ合金、Ｎｂ3 Ｓｎ系、Ｎｂ3 Ａｌ系、Ｖ3 Ｇａ系より
構成されている。
【０００９】また、上記目的を達成する本発明の超電導
撚線導体は、複数本の超電導フィラメントを埋設する安
定化金属マトリックスの表面に、厚さ１０ｎｍ以上、４
０ｎｍ以下の半導電性金属膜を設けた超電導線材を複数
本撚り合わせて構成されている。
撚線導体は、複数本の超電導フィラメントを埋設する安
定化金属マトリックスの表面に、厚さ１０ｎｍ以上、４
０ｎｍ以下の半導電性金属膜を設けた超電導線材を複数
本撚り合わせて構成されている。
【００１０】
【実施例】以下、本発明の超電導線、及び超電導撚線導
体について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
体について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１１】安定化銅マトリックス中に、フィラメント
径１０μｍのＮｂ−４６．５ｗｔ％Ｔｉフィラメントを
１４８３本埋設し、銅比が１．４３，ツイストピッチが
１２ｍｍ，線径が０．６ｍｍ，臨界電流密度が５Ｔで約
２５００Ａ／ｍｍ2 の超電導線を得た。
径１０μｍのＮｂ−４６．５ｗｔ％Ｔｉフィラメントを
１４８３本埋設し、銅比が１．４３，ツイストピッチが
１２ｍｍ，線径が０．６ｍｍ，臨界電流密度が５Ｔで約
２５００Ａ／ｍｍ2 の超電導線を得た。
【００１２】次に、上記した超電導線に表面処理を施
し、表１に示すように、厚さ１０ｎｍのＣｕ2 Ｏを被覆
したものを実施例１、厚さ４０ｎｍのＣｕ2 Ｏを被覆し
たものを実施例２、厚さ７ｎｍのＣｕ2 Ｏを被覆したも
のを比較例１、厚さ１００ｎｍのＣｕ2 Ｏを被覆したも
のを比較例２、厚さ５μｍのＳｎ−８ｗｔ％Ａｇめっき
を被覆したものを比較例３とし、また、表面処理を施し
ていないものを比較例４とした。
し、表１に示すように、厚さ１０ｎｍのＣｕ2 Ｏを被覆
したものを実施例１、厚さ４０ｎｍのＣｕ2 Ｏを被覆し
たものを実施例２、厚さ７ｎｍのＣｕ2 Ｏを被覆したも
のを比較例１、厚さ１００ｎｍのＣｕ2 Ｏを被覆したも
のを比較例２、厚さ５μｍのＳｎ−８ｗｔ％Ａｇめっき
を被覆したものを比較例３とし、また、表面処理を施し
ていないものを比較例４とした。
【００１３】
【表１】 続いて、図１において、上記した実施例１、２、及び比
較例１から４の超電導線１をそれぞれ６本撚り合わせ
て、幅１．７１ｍｍ、厚さ１．１４ｍｍ、及び撚線ピッ
チ９ｍｍの圧縮成型撚線導体２をそれぞれ製造した。
較例１から４の超電導線１をそれぞれ６本撚り合わせ
て、幅１．７１ｍｍ、厚さ１．１４ｍｍ、及び撚線ピッ
チ９ｍｍの圧縮成型撚線導体２をそれぞれ製造した。
【００１４】更に、この圧縮成型撚線導体２に幅５ｍ
ｍ，厚さ５０μｍのカプトンテープをハーフラップで巻
き付けた後、直径１２ｍｍのステンレス鋼製マンドレル
にエッヂワイズで３０ターン密巻きし、内径１３．８５
ｍｍ，外径５０ｍｍのステンレス鋼製円筒金型内にマン
ドレルごと装填し、加熱温度２００℃で１時間加熱する
と共に約１０ｋｇｆ／ｍｍ2 で加圧して素線を固定した
後、金型より取り出してそれぞれ交流損失測定用のサン
プルコイルとした。
ｍ，厚さ５０μｍのカプトンテープをハーフラップで巻
き付けた後、直径１２ｍｍのステンレス鋼製マンドレル
にエッヂワイズで３０ターン密巻きし、内径１３．８５
ｍｍ，外径５０ｍｍのステンレス鋼製円筒金型内にマン
ドレルごと装填し、加熱温度２００℃で１時間加熱する
と共に約１０ｋｇｆ／ｍｍ2 で加圧して素線を固定した
後、金型より取り出してそれぞれ交流損失測定用のサン
プルコイルとした。
【００１５】この後、電磁気的測定装置を用いて各サン
プルコイルの交流損失を測定した。この交流損失の測定
は、０Ｔ→３Ｔ→０Ｔの外部磁場を励消磁速度を変えて
印加して行った。
プルコイルの交流損失を測定した。この交流損失の測定
は、０Ｔ→３Ｔ→０Ｔの外部磁場を励消磁速度を変えて
印加して行った。
【００１６】図２には、その測定結果が示されている。
ここで、交流損失は線材体積当りの値であり、同様にし
て求めた素線の交流損失も図示してある。また、素線の
ヒステリシス損失は、スキッドを装着した高精度帯磁率
計で測定した結果、０Ｔ→３Ｔ→０Ｔで３５ＫＪ／ｍ3
であった。未処理の比較例４のサンプルコイルと厚さ５
μｍのＳｎ−８ｗｔ％Ａｇめっきを被覆した比較例３の
サンプルコイルは、測定値にストラントカップリングロ
ス成分を含まない素線の値（ヒステリシス損失と素線内
カップリングロスの和）に比較して、０．４Ｔ／Ｓの励
消磁速度の約２倍の交流損失となった。これに対し、Ｃ
ｕ2 Ｏの酸化膜で被覆したものの中で実施例１、２、及
び比較例２では、交流損失が低く、Ｃｕ2 Ｏ被膜厚が１
０ｎｍ以上で素線の値と等しくなることが判る。
ここで、交流損失は線材体積当りの値であり、同様にし
て求めた素線の交流損失も図示してある。また、素線の
ヒステリシス損失は、スキッドを装着した高精度帯磁率
計で測定した結果、０Ｔ→３Ｔ→０Ｔで３５ＫＪ／ｍ3
であった。未処理の比較例４のサンプルコイルと厚さ５
μｍのＳｎ−８ｗｔ％Ａｇめっきを被覆した比較例３の
サンプルコイルは、測定値にストラントカップリングロ
ス成分を含まない素線の値（ヒステリシス損失と素線内
カップリングロスの和）に比較して、０．４Ｔ／Ｓの励
消磁速度の約２倍の交流損失となった。これに対し、Ｃ
ｕ2 Ｏの酸化膜で被覆したものの中で実施例１、２、及
び比較例２では、交流損失が低く、Ｃｕ2 Ｏ被膜厚が１
０ｎｍ以上で素線の値と等しくなることが判る。
【００１７】最後に、カレントシェアリングに対する影
響を考察するために、表１に示す実施例１、２、及び比
較例１から４の超電導線１でそれぞれ製作された圧縮成
型撚線導体２の臨界電流を測定した。臨界電流の測定は
図３に示すように、ＧＦＲＰ製の幅５０ｍｍ、コーナー
曲率５ｍｍのサンプルマウント４にサンプル５をそれぞ
れ約１０ｋｇｆの張力を加えながらフラットワイズに巻
き付け、パワーリード３間を約５０ｍｍにわたり半田付
けすると共に、サンプル５のＵ字型下部直線部に電圧測
定リード線６を端子間距離３０ｍｍで取り付け、外部磁
場７Ｔにおいて試料電流掃引速度を変えて実施した。な
お、臨界電流は１μＶ／ｃｍの電圧発生で定義した。
響を考察するために、表１に示す実施例１、２、及び比
較例１から４の超電導線１でそれぞれ製作された圧縮成
型撚線導体２の臨界電流を測定した。臨界電流の測定は
図３に示すように、ＧＦＲＰ製の幅５０ｍｍ、コーナー
曲率５ｍｍのサンプルマウント４にサンプル５をそれぞ
れ約１０ｋｇｆの張力を加えながらフラットワイズに巻
き付け、パワーリード３間を約５０ｍｍにわたり半田付
けすると共に、サンプル５のＵ字型下部直線部に電圧測
定リード線６を端子間距離３０ｍｍで取り付け、外部磁
場７Ｔにおいて試料電流掃引速度を変えて実施した。な
お、臨界電流は１μＶ／ｃｍの電圧発生で定義した。
【００１８】表２には、その測定結果が示されている。
この結果から判るように、試料電流掃引速度が５０Ａ／
ｍｉｎの場合、全サンプルともほぼ等しい値が得られ、
測定電流電圧曲線には一般的な超−常遷移状態における
フラックスフローによる電圧発生が記録された。これに
対し、５００Ａ／ｍｉｎ以上の掃引速度ではＣｕ2 Ｏ被
膜が１００ｎｍと厚い比較例２の撚線導体はフラックス
フローによる電圧発生前にクエンチが発生し、十分な臨
界電流が得られなかった。また、比較例２の撚線導体の
クエンチは、掃引速度が速いほど低電流で発生し、Ｃｕ
2 Ｏ被膜が厚い場合、素線間の電気抵抗が高くなり、十
分なカレントシェアリングが起こりにくくなることが判
る。
この結果から判るように、試料電流掃引速度が５０Ａ／
ｍｉｎの場合、全サンプルともほぼ等しい値が得られ、
測定電流電圧曲線には一般的な超−常遷移状態における
フラックスフローによる電圧発生が記録された。これに
対し、５００Ａ／ｍｉｎ以上の掃引速度ではＣｕ2 Ｏ被
膜が１００ｎｍと厚い比較例２の撚線導体はフラックス
フローによる電圧発生前にクエンチが発生し、十分な臨
界電流が得られなかった。また、比較例２の撚線導体の
クエンチは、掃引速度が速いほど低電流で発生し、Ｃｕ
2 Ｏ被膜が厚い場合、素線間の電気抵抗が高くなり、十
分なカレントシェアリングが起こりにくくなることが判
る。
【表２】
【００１９】
【発明の効果】以上説明した通り、本発明の超電導線
材、及び超電導撚線導体によると、複数本の超電導フィ
ラメントを埋設する安定化金属マトリックスの表面に、
厚さ１０ｎｍ以上、４０ｎｍ以下の半導電性金属膜を設
けたため、超電導マグネットに適用した時、カレントシ
ェアリング不良を招かずにストランドカップリングロス
を低減して、クエンチの発生を抑制することができる。
材、及び超電導撚線導体によると、複数本の超電導フィ
ラメントを埋設する安定化金属マトリックスの表面に、
厚さ１０ｎｍ以上、４０ｎｍ以下の半導電性金属膜を設
けたため、超電導マグネットに適用した時、カレントシ
ェアリング不良を招かずにストランドカップリングロス
を低減して、クエンチの発生を抑制することができる。
【図１】本発明の一実施例を示す説明図。
【図２】各サンプルコイルの交流損失の測定結果を表す
グラフ。
グラフ。
【図３】圧縮成型撚線導体の臨界電流を測定する実験装
置を示す説明図。
置を示す説明図。
【符号の説明】 １ 超電導線 ２ 圧縮成型撚線導体 ３ パワーリード ４ サンプルマウント ５ サンプル ６ 電圧測定リード線
Claims (4)
- 【請求項１】 安定化金属マトリックス中に複数本の超
電導フィラメントを埋設した超電導線材において、 前記安定化金属マトリックスの表面に、厚さ１０ｎｍ以
上、４０ｎｍ以下の半導電性金属膜を設けたことを特徴
とする超電導線材。 - 【請求項２】 前記半導電性金属膜は、Ｃｕ、Ａｇ、Ｚ
ｎ、Ｓｎ、Ｇｅ、Ｎｉ、Ｂｉ、Ｉｎ、Ｃｄ、Ｃｏ、Ｆ
ｅ、Ｔｉ等の酸化物、或いは半導電性を示す窒化物、炭
化物より構成される請求項１の超電導線材。 - 【請求項３】 前記安定化金属マトリックスは、Ｃｕ，
Ａｌより構成され、前記超電導フィラメントは、Ｎｂ−
Ｔｉ合金、Ｎｂ3 Ｓｎ系、Ｎｂ3 Ａｌ系、Ｖ3 Ｇａ系よ
り構成される請求項１の超電導線材。 - 【請求項４】 複数本の超電導フィラメントを埋設した
安定化金属マトリックスの表面に厚さ１０ｎｍ以上、４
０ｎｍ以下の半導電性金属膜を設けた超電導線材を複数
本撚り合わさせて構成されていることを特徴とする超電
導撚線導体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6187223A JPH0850823A (ja) | 1994-08-09 | 1994-08-09 | 超電導線材、及び超電導撚線導体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6187223A JPH0850823A (ja) | 1994-08-09 | 1994-08-09 | 超電導線材、及び超電導撚線導体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0850823A true JPH0850823A (ja) | 1996-02-20 |
Family
ID=16202227
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6187223A Pending JPH0850823A (ja) | 1994-08-09 | 1994-08-09 | 超電導線材、及び超電導撚線導体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0850823A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007060953A1 (ja) * | 2005-11-24 | 2007-05-31 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | アルミ撚線用圧着端子および前記圧着端子が接続されたアルミ撚線の端末構造 |
-
1994
- 1994-08-09 JP JP6187223A patent/JPH0850823A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007060953A1 (ja) * | 2005-11-24 | 2007-05-31 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | アルミ撚線用圧着端子および前記圧着端子が接続されたアルミ撚線の端末構造 |
| JP2007173215A (ja) * | 2005-11-24 | 2007-07-05 | Furukawa Electric Co Ltd:The | アルミ撚線用圧着端子および前記圧着端子が接続されたアルミ撚線の端末構造 |
| US7544892B2 (en) | 2005-11-24 | 2009-06-09 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Crimp contact for an aluminum stranded wire, and cable end structure of an aluminum stranded wire having the crimp contact connected thereto |
| JP4550791B2 (ja) * | 2005-11-24 | 2010-09-22 | 古河電気工業株式会社 | アルミ撚線用圧着端子および前記圧着端子が接続されたアルミ撚線の端末構造 |
| US7923637B2 (en) | 2005-11-24 | 2011-04-12 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Crimp contact for an aluminum stranded wire, and cable end structure of an aluminum stranded wire having the crimp contact connected thereto |
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