JPS58140905A - 溝付き超電導線材の製造方法 - Google Patents
溝付き超電導線材の製造方法Info
- Publication number
- JPS58140905A JPS58140905A JP57024081A JP2408182A JPS58140905A JP S58140905 A JPS58140905 A JP S58140905A JP 57024081 A JP57024081 A JP 57024081A JP 2408182 A JP2408182 A JP 2408182A JP S58140905 A JPS58140905 A JP S58140905A
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- JP
- Japan
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- wire
- grooves
- superconducting
- cutting
- wires
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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
Landscapes
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、超電導状態の安定性が極めて改善された超電
導線材に関する。
導線材に関する。
ニオブ・チタン合金（ＮｂＴｉ）、ニオブ・錫合金（Ｎ
ｂ Ｂ Ｓｎ ）等の超電導材料は、銅やアルミニウム
等の高電気伝導度の常電導金属マトリックス安定化材の
中にフィラメント状に埋め込む、即ち極細多芯線にする
ことにより超電導状態が極めて安定化することが良く知
られており、現在の実用超電導線材は、その殆どがこの
ような極細多芯線として用いられている。
ｂ Ｂ Ｓｎ ）等の超電導材料は、銅やアルミニウム
等の高電気伝導度の常電導金属マトリックス安定化材の
中にフィラメント状に埋め込む、即ち極細多芯線にする
ことにより超電導状態が極めて安定化することが良く知
られており、現在の実用超電導線材は、その殆どがこの
ような極細多芯線として用いられている。
ところで、この種極細多芯線は、丸線や平角線のような
モノリシック線としてだけでなく、特に大容量導体では
編組線、成型平角撚線、バンドル導体等に撚線され、ケ
ーブルとして用いられることが多いが、ケーブル導体を
用いたマグネットでは、超電導素線間に生じる摩擦熱の
処理が大きな問題となる。即ち、マグネットの励磁に伴
う電磁力によりケーブルを構成する素線が動かされ、こ
のとき摩擦熱が発生する。一方、極低温下における金属
の比熱は極めて小さく、このため摩擦熱により導体の温
度が大きく上昇し、超電導から常電導への転移（クエン
チ）が起る可能性がある。特に編組線やバンドル導体を
用いた場合、導体の充填率が小さいので素線は動き易く
、従って摩擦熱の発生量が多くクエンチの起る可能性は
大となる。
モノリシック線としてだけでなく、特に大容量導体では
編組線、成型平角撚線、バンドル導体等に撚線され、ケ
ーブルとして用いられることが多いが、ケーブル導体を
用いたマグネットでは、超電導素線間に生じる摩擦熱の
処理が大きな問題となる。即ち、マグネットの励磁に伴
う電磁力によりケーブルを構成する素線が動かされ、こ
のとき摩擦熱が発生する。一方、極低温下における金属
の比熱は極めて小さく、このため摩擦熱により導体の温
度が大きく上昇し、超電導から常電導への転移（クエン
チ）が起る可能性がある。特に編組線やバンドル導体を
用いた場合、導体の充填率が小さいので素線は動き易く
、従って摩擦熱の発生量が多くクエンチの起る可能性は
大となる。
このような超電導線材を使用した超電導マグネットの安
定化の設計は、導体の常電導転移による発熱（りより冷
却熱量（Ｑ）を大きくし常電導部が伝播することなく超
電導状態に復帰するクライオスタティックな安定化法に
よっている。上記のＧおよびＱは次の式で示される。
定化の設計は、導体の常電導転移による発熱（りより冷
却熱量（Ｑ）を大きくし常電導部が伝播することなく超
電導状態に復帰するクライオスタティックな安定化法に
よっている。上記のＧおよびＱは次の式で示される。
ｃ ＝ （’ 、 １２ ・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・ ・（１）Ｑ＝Ｐ−ｈ
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・（２）■＝通電電流値 ρ：安定化材の抵抗率 Ｓ：安定化材の断面積 Ｐ：冷却表面積（単位長さ当り） ｈ：導体とヘリウム間の熱流束 従って、超電導線材の性能としては、安定化材の抵抗率
が小さく、断面積が十分に小さく、さらに冷却表面積が
大きく、液体ヘリウムへの熱伝達特性が良好なことが要
求される。しかしながら安定化材の抵抗率を低下させる
ためには、高純度の安定化材金属を用いる必要がありコ
スト的ｔｖ問題がある。また単に安定化材の断面積を増
加させるだけでは導体寸法が増加し平均電流密度が低下
していたずらにマグネットを巨大にしてしまうことにな
る。そこで同一断面積の安定化材で冷却表面積を増加さ
せるために、導体表面に切削によって溝を付けることが
他の因子に悪影響を及ぼさずマグネットの安定性を改善
するのに極めて有効であることを見出した。
・・・・・・・・・・・・・・ ・（１）Ｑ＝Ｐ−ｈ
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・（２）■＝通電電流値 ρ：安定化材の抵抗率 Ｓ：安定化材の断面積 Ｐ：冷却表面積（単位長さ当り） ｈ：導体とヘリウム間の熱流束 従って、超電導線材の性能としては、安定化材の抵抗率
が小さく、断面積が十分に小さく、さらに冷却表面積が
大きく、液体ヘリウムへの熱伝達特性が良好なことが要
求される。しかしながら安定化材の抵抗率を低下させる
ためには、高純度の安定化材金属を用いる必要がありコ
スト的ｔｖ問題がある。また単に安定化材の断面積を増
加させるだけでは導体寸法が増加し平均電流密度が低下
していたずらにマグネットを巨大にしてしまうことにな
る。そこで同一断面積の安定化材で冷却表面積を増加さ
せるために、導体表面に切削によって溝を付けることが
他の因子に悪影響を及ぼさずマグネットの安定性を改善
するのに極めて有効であることを見出した。
本発明の超電導材は、第１図に示す如く線材の全周に複
数の溝４を長さ方向に連続して設けたことが特徴である
。２が銅やアルミニウム等の安定化材であり、３がニオ
ブ・チタンやニオブ・錫合金の極細多芯線である。この
複数の溝４を有する超電導材は点線１′で示される単純
断面形状の素材に切削バイトによる溝切り加工によって
得られる。
数の溝４を長さ方向に連続して設けたことが特徴である
。２が銅やアルミニウム等の安定化材であり、３がニオ
ブ・チタンやニオブ・錫合金の極細多芯線である。この
複数の溝４を有する超電導材は点線１′で示される単純
断面形状の素材に切削バイトによる溝切り加工によって
得られる。
従来、線材に溝を付加するための加工法としてはダイス
伸線やロール圧延が行われる。しかし、このダイス伸線
やロール圧延は塑性加工法であり線材を塑性変形させる
ことにより溝を形成させるので、複雑な形状や多数の溝
を寸法精度良く付けることができない。又特に深い溝を
付けることが困難であるという問題がある。
伸線やロール圧延が行われる。しかし、このダイス伸線
やロール圧延は塑性加工法であり線材を塑性変形させる
ことにより溝を形成させるので、複雑な形状や多数の溝
を寸法精度良く付けることができない。又特に深い溝を
付けることが困難であるという問題がある。
特に極細多芯超電導線に溝をつける場合は、溝を形成す
る箇所で起る局部的な著しい塑性変形が近傍のフィラメ
ントに悪影響を及ぼし、超電導線材の最も重要な性能の
一つである臨界電流密度を劣化させる問題がある。本発
明材は、上記のダイス伸線やロール圧延による欠陥を解
決するために切削バイトを用いた切削加工によって得ら
れる。
る箇所で起る局部的な著しい塑性変形が近傍のフィラメ
ントに悪影響を及ぼし、超電導線材の最も重要な性能の
一つである臨界電流密度を劣化させる問題がある。本発
明材は、上記のダイス伸線やロール圧延による欠陥を解
決するために切削バイトを用いた切削加工によって得ら
れる。
第２図は上記の溝切り加工に用いる切削バイトの一例を
示す断面図であり、第１図の６本の溝を有する超電導材
を製造する方法を示す。６個のバイト５がホルダー６に
支持固定され、かつ、線材の中心軸０を中心に回転対称
に配列されるのが望ましい。
示す断面図であり、第１図の６本の溝を有する超電導材
を製造する方法を示す。６個のバイト５がホルダー６に
支持固定され、かつ、線材の中心軸０を中心に回転対称
に配列されるのが望ましい。
上記バイトは必ずしも中心軸０を中心に回転対称に配列
されることは必ずしも必要であるが、本発明の目的であ
る冷却効果を１均□−に持たせるためにはやはり対称に
バイトを配列して、溝４を線材の全周上に点対称に設け
た超電導材とした方が望ましい。
されることは必ずしも必要であるが、本発明の目的であ
る冷却効果を１均□−に持たせるためにはやはり対称に
バイトを配列して、溝４を線材の全周上に点対称に設け
た超電導材とした方が望ましい。
５−
上記のように配列した切削バイトを固定し、超電導材２
を引き抜くことによってその表面に連続的にバイトの切
刃形状に応じた溝を形成することができる。このような
切削加工によって超電導線に溝を付加した場合、溝の表
面のごく近傍で塑性変形が起るのみであり、線材内部、
特に極細多芯線のフィラメントに対しては何んら影響を
及ぼさないことがわかった。この長手方向の複数の溝付
けによって、冷却表面積を増加させ、マグネットに使用
した場合の安定性を向上させることができる。
を引き抜くことによってその表面に連続的にバイトの切
刃形状に応じた溝を形成することができる。このような
切削加工によって超電導線に溝を付加した場合、溝の表
面のごく近傍で塑性変形が起るのみであり、線材内部、
特に極細多芯線のフィラメントに対しては何んら影響を
及ぼさないことがわかった。この長手方向の複数の溝付
けによって、冷却表面積を増加させ、マグネットに使用
した場合の安定性を向上させることができる。
以上の説明は円形断面の超伝導線についてであるが、四
角形断面等の異形線材についても効果は同じである。
角形断面等の異形線材についても効果は同じである。
次に本発明の実施例を挙げる。
超電導線材として、外径２．ＯＭφのＣｕ／Ｎｂ−Ｔｉ
極細多芯線を、Ｃｕ／Ｎｂ−Ｔｉ複合ビレットの熱間押
出し伸線によって作製した。Ｎｂ−Ｔｉフィラメントは
２５μｍφで１２００本、ＣｕとＮｂ−Ｔｉの断面積比
は約４である。これに第２図に示す６本溝用切削バ６一 イトを用い、深さ０．１８ａｍ、巾０，４．Ｂの溝を線
材全周面上に長手方向に６本付加した。また比較のため
、はぼ同様の溝を伸線ダイスを用いて同径の超電導線材
を作製した。
極細多芯線を、Ｃｕ／Ｎｂ−Ｔｉ複合ビレットの熱間押
出し伸線によって作製した。Ｎｂ−Ｔｉフィラメントは
２５μｍφで１２００本、ＣｕとＮｂ−Ｔｉの断面積比
は約４である。これに第２図に示す６本溝用切削バ６一 イトを用い、深さ０．１８ａｍ、巾０，４．Ｂの溝を線
材全周面上に長手方向に６本付加した。また比較のため
、はぼ同様の溝を伸線ダイスを用いて同径の超電導線材
を作製した。
溝切り切削では極めて良好な切削状態であり、バイトと
線材との焼付き、むしれによる仕上げ面の悪化、くい込
みによる線材の断線等はなんら観察されなかった。又、
線材の断面観察の結果、切削の前後でＮｂ−Ｔｉフィラ
メントの配列等には何んら変化も見られなかった。これ
に対し、ダイス伸線の場合は切削加工程シャープな溝が
得られず、加工に伴う極部的な不均一塑性変形のため溝
近傍のフィラメントに変形が生じていた。第１表は、溝
切り加工前と本発明材及び伸線ダイスによる溝加工後の
臨界電流密度の測定結果を示す。伸線ダイスによる溝加
工では臨界電流密度は５〜８％の劣化が見られるが、本
発明材では何んら性能が劣化することなく、冷却面積の
増加によって冷却効果が大きく安定性が向上した。
線材との焼付き、むしれによる仕上げ面の悪化、くい込
みによる線材の断線等はなんら観察されなかった。又、
線材の断面観察の結果、切削の前後でＮｂ−Ｔｉフィラ
メントの配列等には何んら変化も見られなかった。これ
に対し、ダイス伸線の場合は切削加工程シャープな溝が
得られず、加工に伴う極部的な不均一塑性変形のため溝
近傍のフィラメントに変形が生じていた。第１表は、溝
切り加工前と本発明材及び伸線ダイスによる溝加工後の
臨界電流密度の測定結果を示す。伸線ダイスによる溝加
工では臨界電流密度は５〜８％の劣化が見られるが、本
発明材では何んら性能が劣化することなく、冷却面積の
増加によって冷却効果が大きく安定性が向上した。
第１表 溝加工による臨界電流値の変化
第１図は本発明の一例である超電導線材の断面図、第２
図は本発明材を製造するために用いる切削バイトの配列
を示す一例の断面図である。 １；線拐、２．安定化材、３；超導電合金フィラメント
、４；溝、５：バイト、６；ボルダ−１７；隙間、８，
８′；固定台、Ｏ；線材の中心軸９− ７１図 ア２閂 ｏ ：、゛：：：、’ニー”ｊｏ、°°：：°・
°°゛３８”
図は本発明材を製造するために用いる切削バイトの配列
を示す一例の断面図である。 １；線拐、２．安定化材、３；超導電合金フィラメント
、４；溝、５：バイト、６；ボルダ−１７；隙間、８，
８′；固定台、Ｏ；線材の中心軸９− ７１図 ア２閂 ｏ ：、゛：：：、’ニー”ｊｏ、°°：：°・
°°゛３８”
Claims (1)
- （１）線材の外周上に複数個の長手方向の溝を有する超
電導線材において、該溝が固定した複数のバイトの刃先
の間上引板き加工によって得られた連続した溝であるこ
とを特徴とする冷却表面積の大きい溝付き超電導線材。 （２、特許請求の範囲第（１）項記載の超電導線材にお
いて、線材の外周上の溝が、線材の中心線に対し回転対
称に配列されたことを特徴とする溝付き超電導線材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57024081A JPS58140905A (ja) | 1982-02-16 | 1982-02-16 | 溝付き超電導線材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57024081A JPS58140905A (ja) | 1982-02-16 | 1982-02-16 | 溝付き超電導線材の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58140905A true JPS58140905A (ja) | 1983-08-20 |
Family
ID=12128455
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57024081A Pending JPS58140905A (ja) | 1982-02-16 | 1982-02-16 | 溝付き超電導線材の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58140905A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61165912A (ja) * | 1985-01-16 | 1986-07-26 | 住友電気工業株式会社 | 超電導撚線の製造方法 |
| JPS61165911A (ja) * | 1985-01-16 | 1986-07-26 | 住友電気工業株式会社 | 超電導撚線 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5439718A (en) * | 1977-07-25 | 1979-03-27 | Gen Electric | Turboofan engine |
-
1982
- 1982-02-16 JP JP57024081A patent/JPS58140905A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5439718A (en) * | 1977-07-25 | 1979-03-27 | Gen Electric | Turboofan engine |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61165912A (ja) * | 1985-01-16 | 1986-07-26 | 住友電気工業株式会社 | 超電導撚線の製造方法 |
| JPS61165911A (ja) * | 1985-01-16 | 1986-07-26 | 住友電気工業株式会社 | 超電導撚線 |
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