JPH10125150A - 酸化物超電導成形撚線およびその製造方法 - Google Patents

酸化物超電導成形撚線およびその製造方法

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JPH10125150A
JPH10125150A JP8280799A JP28079996A JPH10125150A JP H10125150 A JPH10125150 A JP H10125150A JP 8280799 A JP8280799 A JP 8280799A JP 28079996 A JP28079996 A JP 28079996A JP H10125150 A JPH10125150 A JP H10125150A
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JP
Japan
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superconducting
wire
stranded wire
porosity
heat treatment
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JP8280799A
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Naoki Uno
直樹 宇野
Yasuzo Tanaka
靖三 田中
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Furukawa Electric Co Ltd
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Furukawa Electric Co Ltd
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    • 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

Abstract

(57)【要約】 【課題】 交流用として好適な酸化物超電導圧縮成形撚
線およびその製造方法を提供する。 【解決手段】 空隙率が20〜60%である酸化物超電
導圧縮成形撚線を提供する。また、超電導線を撚り合わ
せた撚線断面積を拡大する工程を有する前記酸化物超電
導圧縮成形撚線の製造方法および超電導線を異種線材と
ともに撚り合わせたのち、樹脂線材を除去する工程を有
する前記酸化物超電導圧縮成形撚線の製造方法を提供す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、酸化物超電導成形
撚線に関し、主として交流用途に適した酸化物超電導成
形撚線とその製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】Y系、Bi系、Tl系に代表される酸化
物超電導体は、金属系、化合物系の超電導体に比べて臨
界温度が高く、マグネット、コイル、電力応用導体等へ
の応用が期待されている。
【0003】酸化物超電導線としては、超電導体となる
酸化物超電導材料を金属被覆層(シース)となる銀製、
銅製等のパイプ内に充填し、圧延加工等を施して細径化
して加熱処理された複合構造のものが提案されている。
前記金属被覆層は、超電導体中を磁束が急激に移動(フ
ラックス・ジャンプ)したときに生じる発熱に対してヒ
ートシンクの作用をしたり、電流のバイパスとしての作
用をなすものである。
【0004】このような超電導線を電力ケーブル用、コ
イル用、電流リード用等の導体とする場合には、超電導
線複数本を例えば偏平に撚り合わせ圧縮成形した超電導
成形撚線として用いることがある。このような超電導成
形撚線は一般に、図4に示される断面構造を有してい
る。図4の超電導成形撚線24は、酸化物超電導体から
なる超電導部21とこれを覆う金属被覆層22とからな
る超電導線23が6本撚り合わされて圧縮成形して作製
されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、酸化物
系の超電導体は、金属系、化合物系の超電導体に比べて
曲げ特性に劣り、上記の図4に示されるような超電導線
が稠密に配置されている構造の酸化物系の超電導成形撚
線に歪みが加わると、金属系、化合物系の超電導体に比
べて特性が大幅に低下してしまうという問題がある。
【0006】また、図4に示す超電導成形撚線を交流用
として使用する場合、超電導部21に交流を通電する
と、外部磁場が変動し磁束が出入りする過程で、超電導
部21間に金属被覆層22を介して結合電流が流れる。
この時に発生するジュール損により、超電導部21の冷
却が不十分となってクエンチすることがあり、安定性に
劣るという問題がある。
【0007】本発明は上記の問題を解決するためになさ
れたもので、交流用として好適な酸化物超電導成形撚線
を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明におい
ては、空隙率が20〜60%であることを特徴とする酸
化物超電導成形撚線およびその製造方法が提供される。
【0009】また、その製造方法として、超電導線を撚
り合わせた後、撚線断面を拡大する工程を有することを
特徴とする前記酸化物超電導成形撚線の製造方法を提供
する。
【0010】さらに、超電導線を異種線材とともに撚り
合わせた後、異種線材を除去する工程を有することを特
徴とする前記酸化物超電導成形撚線の製造方法を提供す
る。
【0011】本発明の超電導成形撚線は、空隙率を20
〜60%とすることによって、従来よりも大きな歪みが
加わっても特性の大幅な低下を免れることができるもの
である。また、超電導線間の接触面積を減少させること
ができるので、超電導部間の結合電流が減少し交流損失
を低減させることができる。さらに冷却効率が向上する
ので、超電導線の臨界電流密度が向上する、クエンチが
抑制され超電導線の安定性が増すという効果がある。空
隙率が20%を下回ると耐曲げ特性、冷却効率に劣り、
60%を越えると臨界電流密度の低下、機械的強度不足
が著しくなるため実用的ではない。
【0012】
【発明の実施の形態】図1に、本発明に係る超電導成形
撚線の断面斜視図を示す。この超電導成形撚線14は、
6本の超電導線13が、空隙率が20〜60%になるよ
うに撚り合わされて形成されている。
【0013】本発明において空隙部とは流体が浸入する
ことのできる部分をいう。空隙率の測定について、図1
に示される本発明の超電導成形撚線のA−A’断面図で
ある図3を参照しながら説明する。まず、点線で囲まれ
て示されている超電導成形撚線の断面内の面積A(以
下、撚線の断面積という)と、縦線部で示される空隙部
の面積aとを求め、(a/A)×100(%)を算出す
る。そして超電導成形撚線の長手方向にわたってランダ
ムに(a/A)×100を求め、その平均値を空隙率
(%)とする。なお、点線は、超電導成形撚線の外接線
の位置、例えば柔軟な糸を超電導成形撚線に巻き付けた
ときの糸の位置を示す。
【0014】本発明の超電導成形撚線の長手方向に直行
する断面の形状としては特に限定はなく、円形または三
角形、台形などの多角形とすることができ、臨界電流密
度を向上させるためには細い長方形であることが好まし
い。
【0015】超電導線13を作成する方法としては、例
えば金属シース法を用いることができる。この方法は、
金属被覆層12として熱伝導性、電気伝導性に優れた材
料であるAg、Cuの他、Au、Pd、Ir、Rh等か
らなる金属製のパイプを用いる方法である。中でも透過
性、耐酸化性の点でAgがより好適に使用できる。
【0016】具体的には、まず金属製のパイプ内に、超
電導体またはその前駆物質を充填する。次いで前記パイ
プに断面が1mmφ以下となるまで縮径加工を施す。こ
れを所望の本数撚り合わせた後、塑性加工、熱処理を施
して超電導成形撚線とする。
【0017】超電導線は、上記のように、超電導部が単
芯である場合の他に、曲げ等の機械的な歪みが超電導特
性に及ぼす悪影響を低減することを目的として、金属被
覆層中に多数の超電導部を設けた、多芯または多層構造
としてもよい。
【0018】なお、金属製のパイプの肉厚をできるだけ
小さくすることによって、超電導線に占める金属比を小
さくすることができ、オーバーオール臨界電流密度を高
くすることができる。ここで、オーバーオール臨界電流
密度とは、臨界電流値を撚線の断面積で除したものであ
る。また、超電導線の表面に絶縁材等を被覆したり、超
電導線の各々に被覆層や酸化膜を設けたりといった絶縁
処理を施すことにより、超電導部間の結合電流を低減さ
せることができる。
【0019】空隙率は、超電導線を撚り合わせた後、断
面を熱処理前に拡大することによって制御することがで
きる。この場合、熱処理は断面を拡大する処理を行った
後に行うとよい。あるいは、撚り合わせる際に撚りピッ
チを調節することによっても空隙率を制御することがで
きる。または、熱処理前に、図2に示すように超電導線
13と異種線材15を撚り合わせ、後に異種線材15を
除去することによって、空隙率のより大きな超電導成形
撚線を容易に得ることができる。異種線材15の除去
は、熱処理または溶剤による溶解処理によって行う。異
種線材15の材質としては、上記の除去処理によって残
渣のない材料を用いればよく、樹脂(例えばポリエチレ
ン、ナイロン)、または金属被覆層12をなす金属より
も低融点の金属(例えば鉛−錫合金)などが挙げられ
る。もちろん空隙率の制御は上記の方法を組み合わせて
行ってもよい。
【0020】超電導成形撚線は、円筒状の銅製、SUS
製フォーマー等に巻回して用いられることがあるが、本
発明の超電導成形撚線は、耐曲げ特性に優れるためにフ
ォーマーに巻回しても、オーバーオール臨界電流密度が
劣化することがないので、好適に用いることができる。
【0021】
【実施例】
(実施例1)Bi2 3 、PbO、SrCO3 、CaC
3 、CuOの一次原料を(Bi+Pb):Sr:C
a:Cu=2:2:2:3となるように配合・混合し、
これを直径10mm、長さ100mmの丸棒に冷間静水
圧プレス成形した。次いで、あらかじめ機械加工により
形成した外径12.5mmφ、内径10mmφ、長さ1
30mmの銀パイプに丸棒に成形された酸化物超電導原
料を充填し、さらに縮径加工を施して直径0.4mmの
銀シース単芯線材を得た。この線材を6本束ねて偏平形
状に撚り合わせ、空隙率が30%となるように幅方向に
拡幅した後、圧延し、厚さ0.3mm、幅3mmの成形
撚線を得て、これに大気中で840℃×50hrの熱処
理を施した後、20%の圧化率で圧延加工を施した。最
後に840℃×200hrの熱処理を施して、図1に示
すような空隙率22%の超電導成形撚線を得た。
【0022】(実施例2)実施例1の銀シース単芯線材
6本と樹脂線材(ポリエチレン製)4本とを断面に占め
る空隙部と樹脂線材とを合わせた部分の面積が30%と
なるように、撚り合わせて圧延し、厚さ0.35mm、
幅4mmの成形撚線を得た。その後、実施例1と同様の
条件で熱処理、圧延加工、熱処理を順次施して空隙率5
5%の超電導成形撚線を得た。なお、樹脂線材は熱処理
により除去されている。
【0023】(比較例1)実施例1の銀シース単芯線材
6本を束ねて偏平形状に撚り合わせ、空隙率が20%と
なるように幅方向に拡幅した後、圧延し、厚さ0.27
m、幅3mmの成形撚線を得た。その後、実施例1と同
様の条件で熱処理、圧延加工、熱処理を順次施して空隙
率が15%の超電導成形撚線を得た。
【0024】(実施例3)実施例1の超電導成形撚線を
直径20mm、厚さ0.2mmのステンレス製フレキシ
ブルフォーマー上に20本、3層、合計60本巻線して
集合導体を作製した。
【0025】(実施例4)実施例2の超電導成形撚線を
用いて実施例3と同様に集合導体を作製した。
【0026】(比較例2)比較例1の超電導成形撚線を
用いて実施例3と同様に集合導体を作製した。
【0027】作製した実施例1、2および比較例1の超
電導成形撚線について、空隙率、Ag比(銀シース部の
断面積/超電導部の断面積)、液体窒素(77K)中で
のオーバーオール臨界電流密度(Jc0 )を測定した。
さらに超電導成形撚線に0.1、0.3、0.5%の曲
げ歪みを付加した状態でのオーバーオール臨界電流密度
(Jc)を測定し、曲げ歪み0%のオーバーオール臨界
電流密度からの劣化率(Jc/Jc0 ×100(%))
を求めた。また、実施例3、4および比較例2の超電導
成形撚線について、外部磁場0T、77Kにおける臨界
電流、50Hz、1000Aにおける交流損失を測定し
た。結果を表1、表2に示す。
【0028】
【表1】
【0029】
【表2】
【0030】表1および表2から明らかなように、本発
明において規定する空隙率を満足するように構成された
超電導成形撚線は、高いオーバーオール臨界電流密度を
示し、曲げ歪みによる臨界電流密度の劣化は小さい。ま
た、集合導体としたときの臨界電流は大きく、交流損失
は小さかった。一方、本発明において規定する空隙率を
満足しないで構成された超電導成形撚線は、オーバーオ
ール臨界電流密度が低い。曲げ歪みによる臨界電流密度
の劣化も大きく、集合導体としたときも実施例と比較し
て臨界電流、交流損失ともに劣るものであった。
【0031】
【発明の効果】本発明の酸化物超電導成形撚線は、耐曲
げ特性が優れ、また冷却効率の向上により超電導線の臨
界電流密度が向上しており、交流用の電力導体として好
適である。また、本発明の酸化物超電導成形撚線の製造
方法によれば、空隙率が制御された酸化物超電導成形撚
線を効率的に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の酸化物超電導成形撚線を示す断面斜視
図である。
【図2】本発明の酸化物超電導成形撚線の製造方法を説
明する断面斜視図である。
【図3】本発明の酸化物超電導成形撚線図1のA−A’
断面図である。
【図4】従来の酸化物超電導成形撚線を示す断面斜視図
である。
【符号の説明】
11、21 超電導部 12、22 金属被覆層 13、23 超電導線 14、24 超電導成形撚線 15 異種線材

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 空隙率が20〜60%であることを特徴
    とする酸化物超電導成形撚線。
  2. 【請求項2】 超電導線を撚り合わせた後、撚線断面を
    拡大する工程を有することを特徴とする請求項1記載の
    酸化物超電導成形撚線の製造方法。
  3. 【請求項3】 超電導線を異種線材とともに撚り合わせ
    た後、熱処理によって異種線材を除去する工程を有する
    ことを特徴とする請求項1記載の酸化物超電導成形撚線
    の製造方法。
JP8280799A 1996-10-23 1996-10-23 酸化物超電導成形撚線およびその製造方法 Pending JPH10125150A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US7608785B2 (en) 2004-04-27 2009-10-27 Superpower, Inc. System for transmitting current including magnetically decoupled superconducting conductors
CN114242306A (zh) * 2017-11-08 2022-03-25 株式会社自动网络技术研究所 电线导体、包覆电线、线束
CN114883034A (zh) * 2016-11-08 2022-08-09 株式会社自动网络技术研究所 电线导体、被覆电线、线束

Cited By (5)

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CN114883034B (zh) * 2016-11-08 2024-03-15 株式会社自动网络技术研究所 电线导体、被覆电线、线束
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CN114242306B (zh) * 2017-11-08 2024-03-15 株式会社自动网络技术研究所 电线导体、包覆电线、线束

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