JPS58169712A - 複合超電導線の製造方法 - Google Patents

複合超電導線の製造方法

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JPS58169712A
JPS58169712A JP57051833A JP5183382A JPS58169712A JP S58169712 A JPS58169712 A JP S58169712A JP 57051833 A JP57051833 A JP 57051833A JP 5183382 A JP5183382 A JP 5183382A JP S58169712 A JPS58169712 A JP S58169712A
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JP
Japan
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alloy
superconducting wire
composite
superconducting
wire
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JP57051833A
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修 田口
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Mitsubishi Electric Corp
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Mitsubishi Electric Corp
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • 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】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。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は複合超電導線、特に極細多芯構造の複合超電
導線の製造方法に関するものである。
以下、 Nb@Ti合金系複合超電導線を例にとって説
明する。
Nb@Ti合金系極細多芯型の複合超電導線としては、
熱的、電気的安定化を目的に、中心部に連続する多数の
Nb・Ti フィラメントを配した銅または他の常電導
性金属をマトリックス状とした構造のものが周知である
この種の超電導線を得るための製造方法の1つは1例え
ば外径80φまでの常電導性金属ノ譬イゾと、 Nbe
Ti合金を常電導性金属で被覆した超電導素線とを材料
に用い、前者金属・量イノ中に多数の後者素線などを挿
入し、その後、鍛造、スェージング、引抜き、圧延衣ど
によ〉減面加工し、かつ必要な程度のツイスト加工をな
した上で、所要寸法に仕上げる方法である。
また他の製造方法としては2通常、外径?”−tO’程
度の大径常電導性金属ノクイグの中に、前記超電導素線
の多数を挿入し、かつこの金属ノ4イグの両端面に、多
く嬬同種の金属板を溶接して、ノクイ!内部を真空雰囲
気に封止した複合ビレットを形成させ、これを押出し加
工によシ通常は8oφ〜3oφ程度の複合棒とし、以下
は前記と同様にして仕上げる方法である。
そしてまたこの複合超電導線においては、Nb・Ti 
フィラメントの直径を多くはお\よそ6oμ以下に選定
し、数十水あるいはそれ以上の本数によって所要の電流
容量を得るようKしている。
とζろでこの種の超電導線は、最近になって核融合装置
、磁気浮上型車輛、超電導発電機などの研究開発に、超
電導マグネットとして多用されており、これらはやがて
実用機になるであろうが。
こ\で利用される超電導線材は、横断面からみて。
第1図(1)に示すように、銅マトリックスlのなかに
Nb@Ti合金フィラメント2を多数種め込んだモノリ
ス構造3としたり、あるいは第1図−)に示すように、
銅などの基材4の上に必要に応じて撚線した複合超電導
線5を多数並置し、これらをハンダなどによシ接合させ
たり、さらには第1図(C)に示すように、これに同資
材の蓋材6を接合させたりして、所要の大電流超電導4
体とする方法が採用されている。
しかしこのように超電導線がモノリシック導体として使
用される場合はもとより、超電導線が常電導基材上に位
置されていても、基材のまゎjl)Kス・母イラル状に
巻き付けられていても、さらには基材などを併用せずに
撚線で使用される場合でも。
超電導マグネットの大型化、導体の大電流化に伴なって
、マグネット内部での超電導4体の接続をなくシ、かつ
マグネットの製作性の改善、および超電導線の量損失低
下を目的として、この超電導線自体の長尺化が要求され
ている。
しかし乍ら現在においては、このように超電導線の長尺
化が望まれているKも拘わらず、前記したような従来の
製造方法で杜、そのいずれの場合でも常電導性金属・臂
イゾ内に多数の超電導線を挿入したときの全体の体積の
限界から、仕上げられる線の長さには自ずから制限があ
り、またこれらの線を必要に応じて撚線し、その多数を
並列使用する場合にも同様である。
ちなみに、極細多心超電導線を接続するために。
一部でト冷間圧接のような手段を採用することもあるが
、超電導線中の超電導性フィラメントを直接々続するこ
とはできず、多くのフィラメントは常電導性金属を介し
て接続されることになって。
その部分にジュール熱を発生し、かつこの発生にもばら
つきが多くて到−底工業的使用には耐えられないもので
あった。
従って現在は、より長尺の超電導線が要求されているK
も拘わらず、これを達成し得ないために。
製造し得る超電導線の長さを!慮に入れて、超電導マグ
ネットを設計しているのである。
この発明は従来の仁のような実情に鑑み、特に提供する
ものである。
以下、この発明方法の実施例について説明する。
!1図はこの発明の一実施例方法を示しており、とのi
t!2図において、符号7は超電導素線などからなる超
電導性撚線、8はこれが巻かれているlピン、9は常電
導性金属板、10はこれが巻かれているlピン、11は
常電導性金属板9をノ4イグに賦形するロール群、12
は常電導性金属板9との間にアークを発生させるのに必
要なタングステンなどの棒、13は製造される複合体を
巻き取るがピンである。
と\で前記超電導性撚線7は、前記方法による超電導線
と必要に応じて他種の線を含めた撚線束体である。そし
てこの撚線束体、は、各素線を相互に交差させてはなら
ず、かつ各素線を稠密に整列させることが必須の条件で
あり、これはその後の複合体の強度の断面縮小加工にお
いて、フィラメントの断線を阻止するために必要である
。またこのときの撚りピッチ紘、多数の線が撚線束体の
形状をくずすことなく、かつ撚りによって超電導素線な
どが強い加工を受けない範囲であることがよい。さらに
前記常電導性金属板9としては1通常。
無酸素銅が使用されるが、/臂イゾ化に適した幅でその
厚さが銅比に影響するから、仕上り線材の構成から決定
するものである。
前記構成において、超電導性撚線7と常電導性金属板9
とaSSピン13の回転力により引張られて移動するが
、このとき常電導性金属板9はローラ一群11によって
、撚線を接触包囲しながら次第に/9イブ状とな#)、
とのノ譬イグ状となったところでタングステン棒12と
の間にアークを発生し、その突き合わせ部を連続して溶
接してゆき。
このようにして溶接された複合体はぎピン13に巻き取
られ、その後、図示しない装置により、引抜き加工など
で減面加工されてから超電導線となる。
このようにしてより長い超電導線を製造し得るもので、
例えば121本の撚線であれば、従来の線のお\よそ1
50倍の長さの超電導線を製造でき、さらにこれをモノ
リシック超電導線として。
また次の撚線用素線として使用に供するのである。
前記製造に際しては、常電導性金属板9をteイノ化す
る場合、超電導性1al/s7に充分に接触させて、必
要によっては1線に変形を与える程度の内径のノクイグ
圧するのが好ましく、これによってその後の減面加工に
おける撚線の断線を防止し得るのである。
また/4イブの溶接は、金属板9の全厚みを接合するこ
とが望ましいが、必ずしもこれに限定されない。また解
装時にId、/4イノ内面と撚線表面を酸化させないた
めに、あらかじめ溶接部付近をアルゴンなどの雰囲気に
置換しておくことが好ましい。そしてこの溶接時には、
超電導性素線を含む線束体が加熱され5例えばNb e
 T i合金超電導線では、その電流特性の劣化が危惧
されるが、金属板9が無酸素鋼のときに社1条件によっ
て230℃に加熱される場合があるが、超電導性素線自
身の熱電導性がよく2通常U140℃〜200℃に昇温
する程度で電流特性の劣化を招くことはない。
さらに接合熱源はアークのほかに、電子ビーム。
プラズマビームなどでもよく、場合によってはロー付け
してもよい。さらにまた金属板9が厚いときには、接合
を省略できることがら9、これは断面縮小加工時に強力
な接圧がなされるからで、特にスェージングのような主
に圧縮力による加工では、これを容易に利用できるので
ある。
またζ\でノ臂イゾ中に包まれる超電導線束は必ずしも
撚線でなくてよく、超電導素線を単に直線状に集合させ
て線束としても、後の断面縮小加工に影響を与えない。
さらにノ々イブ断面形状にも限定されず、任意断面形状
の複合体を製造できる。
そしてこの方法の場合には、熱間押し出し後のNbeT
i合金の断面減少率を大幅に増加させることが可能で、
これにより極端な臨界電流密度の増加を達成できる。
また常電導金属板9についても、その材料に限定されず
、通常、超電導線の安定化材として使用されるCu、A
j、At tたはそれらを主体とする金に4゜化合物系
超電導線のときの強化材としてのステンレス鋼、拡散バ
リヤーとしてのTa、Nbまたはそれらの合金、もしく
ばそれらを含む複合材でも可能である。特に複合材の中
でもTa、Nbまたはそれらの合金とCu  とが積層
構造である場合には、紅。
Ay  に比較してCu が高強度であるために、後の
断面縮小加工が容易であり、これによってパリカーと安
定化のためのCu  を含む、より長尺の超電導線を製
造できる。勿論これは、線束体を包囲するように、パリ
カー材を/ぐイノ加工した上で、さらにその上にCu 
板を・9イ!加工しても達成できる。
また前記ではNb−Ti合金超電導線の場合について述
べたが、 Nb拳Ti*Ta合金をはじめとするNb・
Tiミラb 多元合金、 Nb58n 、VsGa 、
Nb5Az、VtHf 。
V2(Hf、Zr)などの超電導線の製造にも応用でき
ることは勿論であり、特にNb5Sn化合物超電導線の
場合において、Nb’またはNb 合金、 8n また
はSn  合金を5周辺にC,を配置した状態で一体と
して断面縮小加工するのに適用すると、この複合材が高
強度の構成材を含まないために、断面縮小加工時にフィ
ラメントの断線がなく1かつ容易に製造できる。そして
とのNb5Sn超電導素線中のSnの割合いを増加させ
ると、臨界電流値を増加し得る事実があるが、こ\では
Nb5Sn超電導素線の表面にSn  またはSn  
合金を付着させて、これを線束体とすることによシ容易
に達成でき、より優れた性能の長尺Nb58n超電導線
が得られる。
また超電導線のなかでも、特に化合物超電導線にあって
応力を与えると、臨界電流値の減少が著るしいことが知
られているが、このストレスの影響に対する1つの工夫
は、複合体の一部にCu  またはCu−8n合金に比
較して高い強度のステンレス鋼、W線などを使用するこ
とであり、この方法もまたと\で祉容易に適用できて、
高強度の複合体を得られる。なおこの場合は、強化材の
加工性を考慮すると、多くO@画線縮小加工好ましくな
い。
以上詳述したようにこの発明方法によれば、超電導素線
を含む多数の線を稠密に整列配置した線束体を用い、か
つこの線束体を接触包囲するようにして金輌板を)4イ
グ状に加工し、ついでとのノfイl状金属板の突き合わ
せ面を必要に応じ接合して複合体とし、さらにこの複合
体を減面加工して超電導線とするものであるから、従来
果し得なかった長尺の超電導線を容易に製造することが
でき、   ″これによって超電導マグネットの設計、
製造に与える工業的価値が極めて大きい。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)ないしくC)は従来利用されている超電導
線材の各別例を示す断面図、第2図はこの発明方法の一
実施例を示す説明図である。 7・・・超電導素線を含む撚線SS束体、9・・・常電
導金属板、11・・・ノfイブ状に賦形するロール群、
12・・・タングステン棒、13・・・複合体&ヒン。 なお1図中同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1)超電導素線を含む多数の線を稠密に整列配置した
    線束体を用い、この線束体を接触包囲するようにして金
    属板をノ臂イグ状に加工し、ついでこの/4’イノ状に
    加工された金属板の突き合わせ面を必要に応じ接合して
    複合体とし、さらにこの複合体を断面縮小加工すること
    を特徴とする複合超電導線の製造方法。 Q)金属板がCu、AA、Af tたはそれらを主体と
    する金属であることを特徴とする特許請求の範囲第1項
    記載の複合超電導線の製造方法。 (3)金属板がTa  tたはTa  合金、 Nb 
     またはNb合金、もしくはそれらを含む複合材である
    ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の複合超電
    導線の製造方法。 (4)金属板がステンレス鋼またはそれを含む複合材で
    ある仁とを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の複合
    超電導線の製造方法。 6)金属板がTa またはTa 合金、および(または
    ) Nb  またはNb 合金とCu  との積層構造
    体であることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
    複合超電導線の製造方法。 (6)線束体を包囲するように、 Nb  またはNb
     合金板−Ta  またはTa  合金板を・ぐイブ状
    に加工し。 さらにその上にCu 板を/ダイブ状に加工することを
    特徴とする特許請求の範囲第1項記載の複合超電導線の
    製造方法。 a)金属板をパイノ状に加工したのち、その突き合わせ
    端面を接合してから断面縮小加工を行なうことを特徴と
    する特許請求の範囲第1項ないし第6項記載の複合超電
    導線の製造方法。 俤)金属板をノ譬イグ状に加工したのち、その突き合わ
    せ端面を接合せずに断面縮小加工を行なうことを特徴と
    する特許請求の範囲第1項ないし第6項記載の複合超電
    導線の製造方法。 e)超電導素線がNb * T i合金超電導素線であ
    ることを特徴とする特許請求の範囲第1項、第2項、第
    7項および第8項記載の複合超電導線の製造方法。 α呻超電導素線がNb・Ti−Ta合金超電導線である
    ことを特徴とする特許請求の範囲第1項、第2項、第7
    項および第8項記載0複合超電導線の製造方法。 (11)超電導素線がNb5Sn、VsGa、Nb5A
    j、VtHfまたはV2(Hf、Zn)超電導素線であ
    ることを特徴とする特許請求の範囲第1項ないし第8項
    記載の複合超電導線の製造方法。 α3超電導素線がNb またはNb 合金の線と、Sn
    または8n 合金の線とを1周辺にCu  を配置した
    状態で一体として断面縮小加工したNb5Sn超電導素
    線であることを特徴とする特許請求の範囲第1項ないし
    N8項記載の複合超電導線の製造方法。 α違超電導素線がNb またdNb 合金、 Cu ま
    たはCu 合金、Snまたはan合金のすべて、または
    一部からなる複合材の表面に8n またはSn 合金を
    付着させたNb18s超電導素線であることを特徴とす
    る特許請求の範囲@1項ないし第8項記載のQ4線束体
    の一部に超電導素線よシも高強度の金属または合金線を
    含むことを特徴とする特許請求の範囲第1項ないしN8
    項記載の複合超電導線の製造方法。
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