JPH10188690A - 超電導導体の構造 - Google Patents
超電導導体の構造Info
- Publication number
- JPH10188690A JPH10188690A JP8356985A JP35698596A JPH10188690A JP H10188690 A JPH10188690 A JP H10188690A JP 8356985 A JP8356985 A JP 8356985A JP 35698596 A JP35698596 A JP 35698596A JP H10188690 A JPH10188690 A JP H10188690A
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- JP
- Japan
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- stainless steel
- superconducting
- tapes
- superconductive wires
- wires
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- Pending
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-
- Y—GENERAL 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
- 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
Abstract
(57)【要約】
【課題】 引張応力により超電導線材の臨界電流値が低
下することを抑制する。 【解決手段】 芯材１の外周に超電導線材２をスパイラ
ル状に複数層巻回した構造の超電導導体において、超電
導線材２と共に同線材２と同じ厚みのステンレステープ
３を巻回する。ステンレステープ３に抗張力材としての
機能を持たせ、引張応力による超電導線材の劣化、例え
ば臨界電流値の低下を抑制する。
下することを抑制する。 【解決手段】 芯材１の外周に超電導線材２をスパイラ
ル状に複数層巻回した構造の超電導導体において、超電
導線材２と共に同線材２と同じ厚みのステンレステープ
３を巻回する。ステンレステープ３に抗張力材としての
機能を持たせ、引張応力による超電導線材の劣化、例え
ば臨界電流値の低下を抑制する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は超電導導体の構造に
関するもので、特に外力による超電導線材の劣化を抑制
できる超電導導体の構造に関するものである。
関するもので、特に外力による超電導線材の劣化を抑制
できる超電導導体の構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の超電導導体の構造として特開平5-
28847 号公報記載のものが知られている。これは芯材の
外周に超電導線材を螺旋状に複数層巻回したものであ
る。ここで、超電導線材はセラミックス系超電導材料を
金属（Ａｇなど）で被覆して形成されている。各層にお
ける超電導線材の巻回方向は交互に逆になっており、右
巻き層と左巻き層の数はほぼ同数にされている。
28847 号公報記載のものが知られている。これは芯材の
外周に超電導線材を螺旋状に複数層巻回したものであ
る。ここで、超電導線材はセラミックス系超電導材料を
金属（Ａｇなど）で被覆して形成されている。各層にお
ける超電導線材の巻回方向は交互に逆になっており、右
巻き層と左巻き層の数はほぼ同数にされている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の構造の
ケーブルを製造する際、絶縁施工や断熱施工などの後工
程で、または布設工程で機械的な外力を受け、導体を構
成する線材が劣化する可能性がある。上記構造のケーブ
ルに付与される引張応力と臨界電流の関係を図４に示
す。図示のように、張力付与後の臨界電流Ｉc と張力付
与前の臨界電流Ｉcoとの比は、付与される張力が一定値
を越えると低下するという性質を持つ。これは、線材中
の超電導フィラメントの断線や超電導材料の粒界結合が
破壊されるためと考えられる。
ケーブルを製造する際、絶縁施工や断熱施工などの後工
程で、または布設工程で機械的な外力を受け、導体を構
成する線材が劣化する可能性がある。上記構造のケーブ
ルに付与される引張応力と臨界電流の関係を図４に示
す。図示のように、張力付与後の臨界電流Ｉc と張力付
与前の臨界電流Ｉcoとの比は、付与される張力が一定値
を越えると低下するという性質を持つ。これは、線材中
の超電導フィラメントの断線や超電導材料の粒界結合が
破壊されるためと考えられる。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は外力に伴う超電
導線材の劣化を防止できる超電導導体の構造を提供する
ことを主目的とするもので、その特徴は、芯材の外周に
超電導線材をスパイラル状に複数層巻回した構造の超電
導導体において、前記超電導線材の一部を超電導線材と
同じ厚みの金属テープと置換したことにある。すなわ
ち、金属テープを抗張力材として用いることで、外力に
伴う臨界電流値の低下を抑制する。金属テープの材質と
してはステンレス等が挙げられる。
導線材の劣化を防止できる超電導導体の構造を提供する
ことを主目的とするもので、その特徴は、芯材の外周に
超電導線材をスパイラル状に複数層巻回した構造の超電
導導体において、前記超電導線材の一部を超電導線材と
同じ厚みの金属テープと置換したことにある。すなわ
ち、金属テープを抗張力材として用いることで、外力に
伴う臨界電流値の低下を抑制する。金属テープの材質と
してはステンレス等が挙げられる。
【０００５】ここで、超電導線材は超電導材料を金属で
被覆して線状に形成したもの等が用いられる。この超電
導材料としてはY-Ba-Cu-O 系、Bi-(Pb)-Sr-Ca-Cu-O系、
Tl-Ba-Ca-Cu-O 系などのセラミックス系材料が挙げられ
る。超電導材料を金属で被覆するには、金属製パイプ内
に超電導材料を充填し、所定の断面積、断面形状に成形
した後、所定の熱処理を施すこと等により製作する。超
電導線材を被覆する金属には、導電性に優れた材料、例
えばＡｇ（合金），Ｃｕ（合金）などが好適である。
被覆して線状に形成したもの等が用いられる。この超電
導材料としてはY-Ba-Cu-O 系、Bi-(Pb)-Sr-Ca-Cu-O系、
Tl-Ba-Ca-Cu-O 系などのセラミックス系材料が挙げられ
る。超電導材料を金属で被覆するには、金属製パイプ内
に超電導材料を充填し、所定の断面積、断面形状に成形
した後、所定の熱処理を施すこと等により製作する。超
電導線材を被覆する金属には、導電性に優れた材料、例
えばＡｇ（合金），Ｃｕ（合金）などが好適である。
【０００６】また、置換される金属テープは厚さだけで
なく幅も超電導線材と同じものを用いることが好まし
い。そして、超電導線材の各層において、超電導線材と
金属テープが交互に配列されるように巻回することが望
ましい。
なく幅も超電導線材と同じものを用いることが好まし
い。そして、超電導線材の各層において、超電導線材と
金属テープが交互に配列されるように巻回することが望
ましい。
【０００７】上記の導体構造において、金属テープには
溝を設けることが好適である。この溝は金属テープの表
面において長手方向に伸延するよう形成することが好ま
しい。溝内に光ファイバを配置し、この光ファイバに光
ファイバ温度分布測定装置を接続すれば導体の長手方向
における温度分布を測定することができる。
溝を設けることが好適である。この溝は金属テープの表
面において長手方向に伸延するよう形成することが好ま
しい。溝内に光ファイバを配置し、この光ファイバに光
ファイバ温度分布測定装置を接続すれば導体の長手方向
における温度分布を測定することができる。
【０００８】また、金属テープには電気絶縁被覆を施す
ことが望ましい。これにより、超電導線材間の導通に起
因する結合損失や渦電流損失を防止できる。絶縁被覆の
具体例としてはエナメル塗布などが挙げられる。
ことが望ましい。これにより、超電導線材間の導通に起
因する結合損失や渦電流損失を防止できる。絶縁被覆の
具体例としてはエナメル塗布などが挙げられる。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。図１は本発明超電導導体の構造を示す斜視図であ
る。
する。図１は本発明超電導導体の構造を示す斜視図であ
る。
【００１０】芯材１の外周には超電導線材２とステンレ
ステープ３とが交互に配置され、両者が螺旋状に巻回さ
れている。芯材１は丸パイプ状のものの他、棒状のもの
や波付け加工されたパイプを用いることができる。芯材
１の材質としてはアルミニウム合金などが挙げられる。
ステープ３とが交互に配置され、両者が螺旋状に巻回さ
れている。芯材１は丸パイプ状のものの他、棒状のもの
や波付け加工されたパイプを用いることができる。芯材
１の材質としてはアルミニウム合金などが挙げられる。
【００１１】超電導線材２はセラミックス系超電導材料
を金属で被覆したものを用いる。ここでは被覆金属を銀
合金とした。また、用いたステンレステープ３は厚さ，
幅共に超電導線材２と同じものである。
を金属で被覆したものを用いる。ここでは被覆金属を銀
合金とした。また、用いたステンレステープ３は厚さ，
幅共に超電導線材２と同じものである。
【００１２】このように、超電導線材２よりも高い引張
強度を有するステンレステープ３を超電導線材２と共に
巻回することで、ステンレステープ３に抗張力材として
の機能を持たせることたできる。従って、臨界電流値が
低下する引張応力の限界値を高めることができる。
強度を有するステンレステープ３を超電導線材２と共に
巻回することで、ステンレステープ３に抗張力材として
の機能を持たせることたできる。従って、臨界電流値が
低下する引張応力の限界値を高めることができる。
【００１３】なお、ここでは説明の便宜上、図１の超電
導線材２は１層しか示していないが、実際にはさらに超
電導線材が積層して巻回されている。積層化することで
所望の電流容量の導体を得ることができる。その際、各
層の巻回方向を交互に逆とし、右巻き層と左巻き層の層
数をほぼ等しくすることにより自己磁場によって臨界電
流値が低下することを抑制できる。
導線材２は１層しか示していないが、実際にはさらに超
電導線材が積層して巻回されている。積層化することで
所望の電流容量の導体を得ることができる。その際、各
層の巻回方向を交互に逆とし、右巻き層と左巻き層の層
数をほぼ等しくすることにより自己磁場によって臨界電
流値が低下することを抑制できる。
【００１４】次に、上記ステンレステープに溝を形成し
た構造の超電導導体を図２に示す。溝４は、各ステンレ
ステープ３の一面、即ちステンレステープ３が巻回され
た際に外周面となる面に形成されている。本例では１本
の溝４をステンレステープ３の長手方向に沿って形成し
た。溝４の深さや幅、断面形状は、溝内に光ファイバ５
を配置できるものであれば特に限定されない。
た構造の超電導導体を図２に示す。溝４は、各ステンレ
ステープ３の一面、即ちステンレステープ３が巻回され
た際に外周面となる面に形成されている。本例では１本
の溝４をステンレステープ３の長手方向に沿って形成し
た。溝４の深さや幅、断面形状は、溝内に光ファイバ５
を配置できるものであれば特に限定されない。
【００１５】このように形成した溝４に光ファイバ５を
配置し、この光ファイバ５を光ファイバ温度分布測定装
置（図示せず）に接続する。同装置は光ファイバ５の長
手方向沿いの温度分布を測定する装置である。光ファイ
バ５の端部から光パルスを入射し、その後方散乱光に含
まれるラマン散乱光の強度から温度を求め、光パルスを
入射してから後方散乱光が入射端に帰ってくるまでの時
間より光ファイバの長手方向沿いの位置を求める。従っ
て、上記のようにステンレステープ３に溝４を具え、そ
の溝４に光ファイバ５を配置した導体構造とすること
で、導体長手方向における温度分布を監視することがで
きる。
配置し、この光ファイバ５を光ファイバ温度分布測定装
置（図示せず）に接続する。同装置は光ファイバ５の長
手方向沿いの温度分布を測定する装置である。光ファイ
バ５の端部から光パルスを入射し、その後方散乱光に含
まれるラマン散乱光の強度から温度を求め、光パルスを
入射してから後方散乱光が入射端に帰ってくるまでの時
間より光ファイバの長手方向沿いの位置を求める。従っ
て、上記のようにステンレステープ３に溝４を具え、そ
の溝４に光ファイバ５を配置した導体構造とすること
で、導体長手方向における温度分布を監視することがで
きる。
【００１６】さらに、ステンレステープに電気絶縁被覆
を施した超電導導体について説明する。超電導線材は加
工上の問題から電気絶縁被覆のないものが一般的である
ため、各線材間に通電がおこる。これに対し、図３に示
すように、表面にエナメルの電気絶縁被覆６を形成した
ステンレステープ３を図１におけるステンレステープ３
と同様に（超電導線材２とステンレスを交互に配置し
て）巻回すれば、各超電導線材間の絶縁を確保すること
ができる。これによりＡＣ通電時の渦電流損失や結合損
失を低減できる。
を施した超電導導体について説明する。超電導線材は加
工上の問題から電気絶縁被覆のないものが一般的である
ため、各線材間に通電がおこる。これに対し、図３に示
すように、表面にエナメルの電気絶縁被覆６を形成した
ステンレステープ３を図１におけるステンレステープ３
と同様に（超電導線材２とステンレスを交互に配置し
て）巻回すれば、各超電導線材間の絶縁を確保すること
ができる。これによりＡＣ通電時の渦電流損失や結合損
失を低減できる。
【００１７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明導体構造に
よれば、金属テープを抗張力材として用いることで、外
力による臨界電流値の低下を抑制することができる。
よれば、金属テープを抗張力材として用いることで、外
力による臨界電流値の低下を抑制することができる。
【００１８】また、金属テープに溝を形成することで、
そこに光ファイバを配置することができ、この光ファイ
バを光ファイバ温度測定装置に接続すれば導体長手方向
の温度分布を監視することができる。
そこに光ファイバを配置することができ、この光ファイ
バを光ファイバ温度測定装置に接続すれば導体長手方向
の温度分布を監視することができる。
【００１９】さらに、金属テープに電気絶縁被覆を形成
することで各超電導線材間の絶縁が可能となり、ＡＣ通
電時の渦電流損失や結合損失の低減を図ることができ
る。
することで各超電導線材間の絶縁が可能となり、ＡＣ通
電時の渦電流損失や結合損失の低減を図ることができ
る。
【図１】本発明導体構造の斜視図。
【図２】金属テープに溝を形成した本発明導体構造を示
すもので、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は溝部分の拡大図。
すもので、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は溝部分の拡大図。
【図３】前記絶縁被覆を施したステンレステープの断面
図。
図。
【図４】超電導導体にかかる引張応力と臨界電流の関係
を示すグラフ。
を示すグラフ。
１ 芯材 ２ 超電導線材 ３ ステンレステープ ４ 溝 ５ 光ファイバ ６ 電気絶縁被覆
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石井 英雄 神奈川県横浜市鶴見区江ヶ崎町４番１号 東京電力株式会社電力技術研究所内 (72)発明者 本庄 昇一 神奈川県横浜市鶴見区江ヶ崎町４番１号 東京電力株式会社電力技術研究所内
Claims (3)
- 【請求項１】 芯材の外周にセラミックス系の超電導線
材をスパイラル状に複数層巻回した構造の超電導導体に
おいて、 前記超電導線材の一部を超電導線材と同じ厚みの金属テ
ープと置換したことを特徴とする超電導導体の構造。 - 【請求項２】 金属テープに溝を具えることを特徴とす
る請求項１記載の超電導導体の構造。 - 【請求項３】 金属テープに電気絶縁被覆を施したこと
を特徴とする請求項１記載の超電導導体の構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8356985A JPH10188690A (ja) | 1996-12-25 | 1996-12-25 | 超電導導体の構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8356985A JPH10188690A (ja) | 1996-12-25 | 1996-12-25 | 超電導導体の構造 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10188690A true JPH10188690A (ja) | 1998-07-21 |
Family
ID=18451782
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8356985A Pending JPH10188690A (ja) | 1996-12-25 | 1996-12-25 | 超電導導体の構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10188690A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010092715A (ja) * | 2008-10-08 | 2010-04-22 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 超電導ケーブル |
| JP2010165551A (ja) * | 2009-01-15 | 2010-07-29 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 超電導ケーブルの健全性検査方法 |
| WO2011129245A1 (ja) * | 2010-04-12 | 2011-10-20 | 株式会社フジクラ | 超電導線材、超電導コイル、及び超電導保護装置 |
| JP2012182176A (ja) * | 2011-02-28 | 2012-09-20 | Fujikura Ltd | 超電導コイル装置、及び超電導コイルの常電導転移の検出方法 |
| CN110401046A (zh) * | 2019-07-16 | 2019-11-01 | 中国科学院合肥物质科学研究院 | 降低cicc超导导体接头盒内超导缆交流损耗的方法 |
| EP3723105A1 (en) * | 2019-04-09 | 2020-10-14 | Bruker Switzerland AG | Reinforced superconducting wire |
-
1996
- 1996-12-25 JP JP8356985A patent/JPH10188690A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010092715A (ja) * | 2008-10-08 | 2010-04-22 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 超電導ケーブル |
| JP2010165551A (ja) * | 2009-01-15 | 2010-07-29 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 超電導ケーブルの健全性検査方法 |
| WO2011129245A1 (ja) * | 2010-04-12 | 2011-10-20 | 株式会社フジクラ | 超電導線材、超電導コイル、及び超電導保護装置 |
| JP2012182176A (ja) * | 2011-02-28 | 2012-09-20 | Fujikura Ltd | 超電導コイル装置、及び超電導コイルの常電導転移の検出方法 |
| EP3723105A1 (en) * | 2019-04-09 | 2020-10-14 | Bruker Switzerland AG | Reinforced superconducting wire |
| US11031155B2 (en) | 2019-04-09 | 2021-06-08 | Bruker Switzerland Ag | Reinforced superconducting wire, superconducting cable, superconducting coil and superconducting magnet |
| CN110401046A (zh) * | 2019-07-16 | 2019-11-01 | 中国科学院合肥物质科学研究院 | 降低cicc超导导体接头盒内超导缆交流损耗的方法 |
| CN110401046B (zh) * | 2019-07-16 | 2020-10-16 | 中国科学院合肥物质科学研究院 | 降低cicc超导导体接头盒内超导缆交流损耗的方法 |
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