JPS581486B2 - ヒラカクジヨウセイケイヨリセン ノ セイゾウホウホウ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は空芯撚線を平角状に圧延成形することを特徴と
する平角状成形撚線の製造方法に関し、特に超電導体撚
線の製造に好適なものである。

一般に電線またはケーブルの設計に際し、導体の電流密
度が大きいこと、交流損失が少ないこと、並びに可撓性
に優れているなどの種々の条件が要求される。

これら条件のうち電流密度と交流損失とは本質的には導
体の材質に大きく支配されるが、導体構造によっても規
定されるものであり、補強材や絶縁材などを複合したも
のは特に空隙が多くこの空隙を減少させることによって
も電流密度を向上させることができる。

また導体がパルス用或は高周波用の場合には渦電流損失
や表皮（スキン）効果々とが大きく，このため導体を分
割して編組線、撚線、或は転位線などとする構造上の工
夫が構しられている。

更に導体の取扱い、巻線作業性及びコイルの特性面から
の要求として、可撓性が要求される。

特に電磁石などの巻線に際しては限られたボビン内に高
密度に巻き込む必要があるため優れた可撓性が要求され
るが、反面線密度が低下する問題がある。

かかる要求を満たすために、従来複数本の素線を平角状
に圧延成形してなる平角状成形撚線が開発されている。

この平角状成形撚線を製造する方法としては複数本の素
線を同一円周上に配列して撚合せた芯材のない撚線（空
芯撚線）を成形し、しかる後これをタークスヘッド・ロ
ール（２組のロールの軸が同一面内で直交するように配
列されたもの）を通して二軸圧延を行ない平角状に成形
することが行なわれている。

しかしながら上記方法ではタークスヘッド・口ールに導
かれる撚線が空芯であるため撚りくずれし易く、成形の
際局部的に素線が多重交叉して断線し易い問題がある。

また素線の多重交叉を避けるため１パスの変形量を小さ
くすると、タークスヘッド・ロール通過後の成形撚線が
型くずれを起し易いばかりか導体断面における空隙量が
多くなり線密度が低下するなどの欠点があった。

本発明はかかる欠点を改善するため、種々研究を行なっ
た結果、均一な断面積を有し、しかも線密度の高い平角
状成形撚線の製造方法を見い出したものである。

即ち本発明方法は、複数本の丸素線を同一円周上に配列
するように撚合せながらダイスに導いて引抜き加工を行
ない、任意の１つの素線に隣接する両側の素線と接触し
ている２つの部分の接触弧長の和が、１つの素線の全周
囲長（素線断面が円形の場合は円周）の２０〜７０％と
なるように外径を絞った空芯撚線を成型し、しかる後こ
の空芯撚線をタークスヘッド・ロールに導いて平角状に
圧延成形することを第１の要旨とするものである。

まだ上記方法においてダイスの中央部にその長手方向に
沿って心金又は浮子を設けて空芯撚線の落込みを防止す
るようにしてなることを第２の要旨とするものである。

更に本発明は複数本の丸素線を同一円周上に配列するよ
うに撚合せると共に、この空芯部に該素線より低譜点の
材料からなる芯はを挿入しながら両者をダイスに導いて
引抜き加工を行ない、１つの素線に隣接する両側の素線
と接触している２つの部分の接触弧長の和が１つの素線
の全周囲長の２０〜７０％となるように外径を絞った撚
線を成形し、しかる後との撚線を加熱して前記芯材をそ
の軟化点以上の温度に保持してタークスヘッド・ロール
で平角状に圧延成形することを第３の要旨とするもので
あろう 以下本発明を図面に基づいて詳細に説明する。

先ず第１図に示す製造ラインにおいて、撚線機１より複
数本の丸素線２・・・を連続的に供給しながら第２図に
示す如く、同一円周上に配列するように撚合せて空芯撚
３を成形した後、これを入口側が拡開したダイス孔４を
形成するダイス５内に導いて引抜き加工を行ない、第３
図の断面図に示す如く、任意の１つの素線２１に隣接す
る両側の素線２２，２３と接触している２つの部分の接
触弧長の和が素線２１の全周囲長（円周）の２０〜７０
％となるように外径を絞って空芯撚線３ａを成形する。

次にとの空芯撚線３ａを第４図に示す如く４個のロール
６・・・が互に垂直に交叉し、その中央部に矩形状のロ
ール孔７を形成したタークスヘツド・ロール８に導いて
二軸圧延を行ない、第５図に示す如く外形が前記ロール
孔７と同一形状で且つ素線２・・・が上下２列に積重ね
られた平角状成形撚線９を連続的に製造し、図示しない
ドラムにより巻取るものである。

即ち複数本の素線２・・・が互に線接触している状態の
空芯撚線３を予めダイス５で絞って、前記素線２・・・
を互に面接触せしめ空芯撚線３の落込みや撚りくずれを
防止しながらタークスヘッド・ロール８に導いて圧延成
形を行なうものである。

なお絞り加工により、任意の１つの素線２１に隣接する
両側の素線２２，２３と接触している２つの部分の接触
弧長の和が素線２１の全周囲長の２０〜７０％や範囲に
限定した理由は２０％未満では空芯撚線３ａの落込みや
撚りくずれの虞れがあり、また７０％を越えると、成型
された平角状成形撚線９が上下２列に整列され難く、し
かも中央部に空隙が集中して存在するなどの欠点がある
だめである。

また撚合せる素線２の本数は通常７本以上が好ましく、
しかも偶数本の場合よりも奇数本の場合の方が第５図に
示す如く、撚合せが自然であり、任意の断面における各
素線２・・・の断面積が等しくなるため望ましい。

また本発明方法は上記の方法に限定されるものではなく
、外径を絞った空芯撚線３ａを製造してこれを一旦ドラ
ムに巻取った後別工程においてタークスヘッド・ロール
８で圧延成形する方法でもよい。

また第６図及び第７図に示す如く、基端側か円柱状をな
し、先端側が裁頭四角錐状をなす心金１０を、断面矩形
状をなすダイス孔４ａを形成したダイス５ａ内に挿着し
、この心金１０を芯材としてこの外局に複数本の素線２
・・・を同一円周上に配列するように連続的に撚合せな
がら、これを心金１０の先端側、即ちダイス５ａ内に導
いて絞り加工を行ない角筒状の空芯撚線３ｂを成形し、
しかる後タークスヘッド・ロール８で平角状に圧延成形
する方法でも良い。

このように心金１０を用いることにより撚合せた空芯撚
線３の落込みや撚りくずれを防止することができ、しか
も最終の平角状に近い形で絞り加工を行なうため、製品
を均一化することができる。

なお心金１０は先端側が裁頭四角錐状のものに限らず円
錐状のものでも良く、また第８図に示す如く心金１０が
ダイス５を貫通して、その先端側がタークスヘッド・ロ
ール８の入口側にまで達するように配置したものでも良
い。

また心金１０の代りに浮子を用いても同様の作用をなす
ことができる。

更に本発明方法は、第１図に示す製造方法において、空
芯撚線３の中央部に、第９図に示す如く素線２より低融
点の材料からなる芯材１１を挿入しながら、これら両者
をダイス５に導びいて、外径を絞った撚線３ａを形成し
た後、これを加熱して該芯材１１の軟化点以上の温度に
保持した状態でタークスヘッド・ロールにより平角状に
圧延成形し、軟化させた芯材を空隙部に満たし、これを
バインダーとして素線２・・・を固定した平角状成形撚
線を製造する方法でも良い。

前記芯材１１としては半田（ｐｂ−Ｓｎ合金）、インジ
ウム、或はステプライド（Ｓｎ−Ａｇ合金）など低融点
金属からなるもの、或はテフロン（テトラフルオルエタ
ン樹脂）などの熱可塑性樹脂が適するが、エポキシ系樹
脂の如く熱硬化性樹脂を用いる場合には半硬化状態で使
用すれば良い。

またこの芯材１１の断面積は、芯材１１を設けない最終
の平角状成形撚線９の断面積に対して５％程度となる様
にしたものが良い。

即ち空隙部は製品の断面積に対して通常５％程度形成さ
れるため、軟化した芯材１１がこれら空隙を埋めてバイ
ンダーとしての役割りを果すのに好適である。

なお本発明方法に適する素線２の材質としてはアルミニ
ウム線或は銅線などの常電導線、ニオブチタン合金と銅
との複合超電導線、或は銅−錫合金とＮｂ３Ｓｎとの化
合物超電導線などの超電導線、タングステンやステンレ
ス鋼などの補強線、又は各種の絶縁材料線など種々のも
のを適用することができる。

更に素線２の表面状態は裸線、エナメル線、メッキ線、
酸化被膜線（Ａｌ２Ｏ３，ＣｕＯなど）、テープ巻線、
絹巻き線など何れの状態のものでも良い。

次に本発明の実施例について説明する。

実施例 １ 外径１ｍｍの半硬銅線を素線とし、これを７本同一円周
上に撚合せながら、これをダイスを通して引抜き加工を
行ない外径３．１ｍｍの空芯燃線を連続的に製造した。

どの場合素線の隣接する素線との接触弧長の和はその素
線全周囲長の５８％であり、との空芯撚線は単長５００
ｍで素線の落込みは全く観察されず、胴径１００ｍｍの
ドラムに丸線の如く巻取ることができた。

次にこの外径を絞った空芯撚線をタークスヘッド・ロー
ルに通して圧延加工を行ない幅３．５ｍｍ、厚さ０．５
ｍｍ、長さ５５０ｍの平角状成形撚線を製造した。

このようにして得られた平角状成形撚線を調べたところ
、全長に亘って３重以上の多重交互は観察されなかった
。

またこの成形撚線の断面充填率は９５％と極めて優れた
ものであった。

比較例 １ 本発明方法と比較するために、上記実施例においてダイ
スを用いずに空芯撚線を製造したところ、約１ｍ撚合せ
部分で素線の落込みが発生した。

実施例 ２ 半硬アルミニウム線にホルマール被覆した外径０．６５
ｍｍの素線１５本を撚合せ、第６図に示す如きダイスと
心金とを用いて引抜き、素線の接触弧長和が、その素線
の全周囲長の４１％とした角筒状の空芯撚線を形成した
。

この場合ダイス孔の最小断面部分は縦２．５ｍｍ、横３
．９ｍｍの矩形状をなし、この中央部に設けられた心金
の先端部は縦１．５ｍｍ、横２．５ｍｍの矩形状をなす
ものである。

次に引抜加工された角筒状の空芯撚線をタークスヘッド
・ロールに導いて圧延加工し、幅４．９３ｍｍ、厚さ０
．．９２ｍｍ、長さ１３００ｍの平角状成形撚線を製造
した。

このようにして得られた成形撚線を調べたところ、２５
ｍｍのピッチで素線が規則正しく撚られており、全長に
亘って素線の多重交叉は認められなかった。

比較例 ２ 本発明方法と比較するために、上記実施例２において，
ダイスを通さずに、空芯撚線を直接タークスヘッド・ロ
ールに導いて圧延加工したところ３．５１ｎ圧延した所
で断線した。

実施例 ３ ＯＦＨＣ銅（高純度銅）でクラツドされた外径１．０５
ｉｇｇのニオプチタン合金複合超電導線を素線として７
本撚合せると共に、この中央部にステープライ｝（ Ｓ
ｎ−Ａｇ合金）から力る外径１１！１ｌの芯材を挿入し
ながら、これらをダイスに導いて引抜き加工を行ない、
素線の接触労長和がその素線の全周囲長の３５％とした
撚線を成形した。

しかる後との撚線を２６０℃に加熱されたタークスヘッ
ド・ロールに線速２ｍ／分で導き、ステブライトからな
る芯材を軟化せしめながら、圧延加工し厚さ１．９５ｍ
ｍ、幅３．８５１１の平角状成形撚線型超電導体を製造
した。

このようにして得られた撚線型超電導体を用いてコイル
を作成し、このコイル特性を調べたところ４．２°Ｋ，
５０ＫＧにおいて１６５０Ａで常電導状態に転移した。

この励磁に際して、素線の移動などによるスラックスジ
ャンプなどの不安定現象は全く観察されなかった。

この結果により銅をクラツドした７本のニオブチタン合
金超電導体素線が芯材として設けた電気抵抗の高いステ
ープライト（Ｓｎ−Ａｇ合金）中に埋設固定されている
ことにより超電導状態の安定化を図ることができたもの
である。

実施例 ４ 銅−１０重量％スズ合金中に純ニオブ棒を１７本埋込み
これを外径０．３ｍｍで伸線し、次いでこれを１０ｍｍ
のピッチで捩り加工を行なって素線を得た。

次にこの素線１５本をピッチ２０ｍで撚合せながらダイ
スに導いて外径１．６ｍζ内径１．１ｍｍの空芯同心撚
線を成形した。

この場合素線の接触弾長和がその素線の全周囲長の３８
％であった。

次にとの空芯同心撚線をタークスヘッド・ロールに導い
て圧潰し、厚さ０．２５ｍｍ幅４．１ｍｍの平角状成形
撚線を得た。

この成形撚線の断面充填率は９６％であった。

次にこの成形撚線を３×１０−４ｍｍＨｇの真空炉にお
いて６８０℃の温度で３５時間加熱し、前記ニオブ棒と
銅−スズ合金マトリックスとの界面にＮｂ３Ｓｎ化合物
超電体を形成した。

このようにして得られた超電導ケーブルをインジウムで
固め、曲げ直径２６１！＠でケーブルの厚さ方向に曲げ
た後４．２゜Ｋ，７０ＫＧのもとて通電したところ９２
０Ａで常電導状態に転移した。

またこのケーブルを曲げ直径５０１ｌでケーブルの横幅
方向に曲げた後同様に４．２°Ｋ，７０ＫＧのもとて通
電したとこ９１５Ａで常電導に転移し、曲げ方向による
影響が少ないことが確認された。

なお、この実施例と比較するためにニオブ線を２５５本
、銅−スズ合金マトリックス中に埋設して撚合せてない
同一形状の平角状超電ケーブルを作成し、このケーブル
を上記と同様に曲げた場合に常電導状態に転位する電流
値を求めた。

この結果ケーブルの厚さ方向に曲げた場合は２３８Ａで
またケーブルの横幅方向に曲げた場合に７２Ａで夫々常
電導状態に転移し，厚さ方向のみの曲げ用途以外に使用
できないことが認められたつ以上説明した如く、本発明
に係る平角状成形撚線の製造方法によれば、素線の撚合
せの際に落込みや撚りくずれを防止できると共に圧延加
工後の型くずれの発生を防止できるため，素線の多重交
叉やくびれのない整列した成形撚線を連続酌に製造する
ことができ、特に超電導状態における安定性の優れた撚
線型超電体の製造に好適な方法である。

また本発明方法によれば予めダイスで引抜き加工を施し
て素線間を密着せしめた後、タークスヘッド・ロールで
圧延加工するもので、１パスで大きな変形量が得られ素
線間の空隙密度を減少させて、電流密度を向上せしめた
撚線な得ることができる従って抵損失、可撓性、及び高
電流密度を要求される各種導体の製造に優れているなど
顕著な効果を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法による製造ラインを示す説明図、第
２図は第１図の■−■線に沿う断面図、第３図は第１図
の■−■線に沿うダイス部分の断面図、第４図は第１図
の■−■線に沿うタークスヘッド・ロール部分の断面図
、第５図は第１図の■−■線に沿う平角状成形撚線の断
面図、第６図は本発明方法による心金を用いた場合のダ
イス部分を示す説明図、第７図は第６図の■−■線に沿
う断面図、第８図は心金の先端部がタークスヘッド・ロ
ールの入口側近傍まで達している状態を示す説明図、第
９図は空芯撚線に芯材を挿入した状態を示す断面図であ
る。 １・・・・・・撚線機、２・・・・・・素線、３，３ａ
，３ｂ・・・撚線、４，４ａ・・・・・・ダイス孔、５
，５ａ・・・・・・ダイ入 ８・・・・・・タークスヘ
ッドロール、９・・・・・・平角状成形撚線，１０・・
・・・・心金、１１芯材。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 複数本の丸素線を同一円周上に配列するように撚合
   せながらダイスに導いて引抜き加工を行ない、１つの素
   線に隣接する両側の素線と接触している２つの部分の接
   触弧長和が、１つの素線の全周囲長の２０〜７０％とな
   るように外径を絞った空芯撚線を成型し、しかる後この
   空芯撚線をタークスヘッドロールに導いて平角状に圧延
   成形することを特徴とする平角状成形撚線の製造方法。 ２ 特許請求範囲第１項記載の平角状成形撚線の製造方
   法において、ダイスの中央部にその長手方向に沿って心
   金又は浮子を設けて空芯撚線の落込みを防止するように
   してなることを特徴とする平角状成形撚線の製造方法。 ３ 複数本の丸素線を同一円周上に配列するように一合
   せると共に、この空芯部に該素線より低融点の材料から
   なる芯材を挿入しながらこれら両者をダイスに導いて引
   抜き加工を行ない、１つの素線に隣接する両側の素線と
   接触している２つの部分の接触弧長和が１つの素線の全
   周囲長の２０〜７０％となるように外径を絞った撚線を
   成型し、しかる後との撚線を加熱して前記芯材をその軟
   化点以上の温度に保持してタークスへッドロールで平角
   状に圧延成形することを特徴とする平角状成形撚線の製
   造方法。