JPS5840287B2 - 中空超電導線の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は中空超電導線の製法特に超電導マグネット用と
して適した中空超電導線の製法に関する。

中空型の超電導線は、絶縁物を介することなく直接に導
体を冷却できること、冷却用媒体の量を軽減できること
また、層間の冷却部分が不要なため機械的強度の大きな
マグネットコイルが作れること、さらに容器を小さくて
き予冷も同じ中空冷却系でできうる等の利点を持ってい
る為に、注目されている。

しかし、このような中空超電導線の製造には、特殊な加
工技術等が必要なために、特に長尺の中空導体を得るこ
とが困難であった。

しかし、最近になってつぎのような構造の中空超電導線
が提案された。

それは、銅体の外周に複数本の超電導素線を巻回し、金
属性接着物を用いて銅体と固定するものである。

具体的に説明すると、０．２５７ＪｍφのＮｂ−Ｔｉ−
Ｔａ を銅被覆した０、３７ｍ７１Ｌφの超電導素線
を、内径２，５ＴＬ１１Ｌφで外径３、５ ｍｍφの銅
体に巻回して半田によって固定したものである。

このような構造の中空超電導線はたしかに従来の鋼中に
埋込むものに比較して好ましいものであるが、超電導素
線を巻付ける必要がある為に合金系に於てはよいが、化
合物系の超電導素線の場合には適用しがたい欠点がある
。

すなわち、金属間化合物系の超電導材料（ニ一般に極め
て脆く、加工性特に展性や延性が悪い為に、金属間化合
物とした後に前述のような巻付作業を行なうことは好１
しくない。

特に長尺の中空超電導線の製法としては実用的ではない
。

そこで考えられることは、金属間化合物を生成する前に
巻付等の工程を終了させ、次に加熱処理をすることが考
えられるが、この方法では、中空導体として用いる銅パ
イプが軟弱化されてし１うこと、また超電導素線を固定
する為に用いる金属性接着物が融解等を起して目的をは
たさなくなる等の問題か生じ、この方法での製造は実際
上著しく困難である。

さらに、前述の提案の如く銅体上に超電導素線を巻付は
固定してなる超電導線を磁石等のコイルとして多段に巻
込んだ場合、化合物系超電導線では巻込み時の張力によ
る線同士の接触圧あるいはコイルとしての通電時に発生
する大電磁力による線同士の押し付は力によって超電導
素線が劣化または破断してし１うおそれが強く、そのた
め化合物系超電導材料には適用困難であった。

筐た上述のように銅体上に巻付は固定した超電導素線の
上にさらに補強材を設けることも提案されているが、こ
のように補強材を設けてもコイル巻込時の張力やコイル
通電時の大電力による圧力は補強層を介して超電導素線
に加わり、しかもその接触圧は著しく太きいから、化合
物系超電導材料に適用した場合には前記同様に超電導素
線が劣化または破断するおそれが強い。

本発明は以上のような問題を解決した簡単な中空超電導
線の製法を提供するものであって、その要旨とするとこ
ろは、極細多芯超電導線を作成する段階で、中空導体と
嵌合するような形状に予め成形してし捷い、しかもコイ
ル巻込時の張力やコイル通電時の大電磁力による圧力が
極細多芯超電導線に直接的に加わらないようにすること
にある。

すなわち、内部には冷却媒体の通路が設けられ、また外
周面には長手方向に沿って溝が形成された良導電導材料
からなる断面矩形状の中空導体の前記溝に、その溝に嵌
合する形状を有しかつ厚みが前記溝の深さと等しいかま
たはこれより薄くなるようにあらかじめ成形した極細多
芯超電導線を低融点金属を用いて固定することを特徴と
する中空超電導線の製法である。

このように極細多芯超電導線の製造段階で中空導体と固
定できるようにあらかじめ成型しておけば、前述のよう
な金属間化合物を生成した後に成形加工したり、成形加
工後に熱処理等を行なう必要がないので、超電導線に加
工等による応力を加える必要がなく、しかも中空導体の
溝に嵌合される極細多芯超電導線はその厚みが溝の深さ
と同じかまたはそれより薄くなるように作られるから、
得られた中空超電導線は極細多芯超電導線が中空導体外
面から突出せず、したがって超電導マグネット等のコイ
ルに多段に巻込む際に、その巻込み張力による線同士の
接触圧は中空導体によって負担され、ｌたそのコイルの
通電時に発生する電磁力による線同士の押し付は力も中
空導体によって負担され、そのため極細多芯超電導線内
の素線が破断したり劣化したりするかそれがないのであ
る。

それ故この方法は化合物系の中空超電導線の製造に実際
的に適用可能である。

さらに本発明の詳細な説明する。

１ず本発明で使用される良導練性材料からなる中空導体
は、通常銅製であり、第１図に示すような断面が矩形の
ものでその中央部分にはヘリウム等の冷却媒体の通路１
が設けられる。

さらに、その外周面の適所にはあらかじめ成型した極細
多芯超電導線を嵌合固定する為の溝２が形成されている
。

また、前記極細多芯超電導線は合金系、化合物系超電導
材料からなるものであるが、いずれもあらかじめ前記中
空導体の溝と嵌合する形状に成型されている。

ここでは化合物系の極細多芯超電導線の場合について説
明する。

筐ず、少なくとも２つの元素からなる超電導金属間化合
物を生成する棒状或いは線状の複合素線を作成する。

これは例えば、第２図に示すように金属間化合物を生成
する少なくとも２つの元素の一方の元素と銅との合金か
らなる中空管状体３を作り、この内に、これと金属間化
合物を生成する他方の元素からなる棒、線状体或いは粉
末４を充てんし、これをスウエージング、伸線加工等に
よって所望の径の複合素線５を作る。

このようにして得た複合素線を、好筐しくは無酸素銅か
らなる管状体６中に複数本挿入し縮径加工、成形加工を
施し、前記中空導体の溝と嵌合するようにあらかじめ成
型された極細多芯線とする。

ここで上記極細多芯線は、後述する実施例１に示すよう
に中空導体の溝の深さと同じ厚みかまたは実施例２で示
すように溝の深さよりも薄い厚みとする。

このように成型された極細多芯線は、続いて超電導金属
間化合物を生成する湿度で熱処理される。

これによって、中空導体の溝に嵌合する形状を有ししか
もその溝の深さと等しいかまたはそれより薄い厚みとな
るように成形された極細多芯超電導線７が得られる。

このようにして得られた極細多芯超電導線は、低融点半
田等の低融点金属を用いて前記中空体の溝に嵌合固定す
るだけで、極細多芯超電導線が中空導体外表面から突出
しない中空超電導線が得られる。

以上のような方法で中空超電導線を製造すれば、従来方
法における巻付作業や、巻付工程後に熱処理を行なうこ
とによる欠点が生じないし、化合物系の中空超電導線が
得られるから、化合物系超電導材料の利点である臨界温
度、臨界磁界や臨界電流密度の高い中空超電導線として
種々の用途に使用できる。

特にマグネット用として好ましいものである。

しかも、前述のように金属間化合物を生成する前に中空
導体に嵌合できる形状に成形してし１うので、長尺の極
細多芯超電線の製造が可能であり、しかも中空導体に嵌
合する場合にも加工による応力が加わらないので実用的
な長尺の中空超電導線を製造できる。

さらに、前述のようにして得られた中空超電導線は極細
多芯超電導線が中空鋼体の表面から外側へ突出しないか
ら、磁石等としてコイルに多段に巻込む際には巻込み張
力による線同士の接触圧あるいはそのコイル通電時ノ電
磁力による電同士の押し付は力は中空導体によって負担
され、したがって脆い金属間化合物系超電導材料であっ
ても極細多芯超電導線内の素線が前記接触圧や押し付は
力により破断してし１うような事態の発生が防止できる
のである。

なお、超電導線は成型する前にネジリ加工を施すことも
可能である。

つぎに実施例について述べる。

実施例 １ １０關φのＮｂＴｉ合金を１５Ｘ１１ｍｍφの無酸素銅
からなる管に充てんし、１．０朋φになる１でスウエー
ジング、伸線加工によって縮径な行なった。

続いてこの素線６１本を１５×１１ＴｔＴＬφの無酸素
鋼管に充てん集合し１３）ｍｍφになる寸で縮径加工を
繰り返し行なった。

このようにして製造した複合多芯線を、第３図に示す寸
法の、銅製の中空平角導体の外周面に形成した凹溝にそ
れぞれ嵌合固定できるように、外径で厚さＱ、 ３ ｍ
ｍＸ幅１．５ｍｍと厚さＱ、３ ｍ７ｎ×幅２．５ ｍ
ｍの寸法の平角状に成形して極細多芯超電導線とした。

これを前記中空導体のそれぞれの凹溝に低融点半田（Ｓ
ｎ−５％Ａｇ）を用いて嵌合固定し３００ｍ長さの中空
超電導線を得た。

実施例 ２ 内径８朋φのＣｕｌＯ％Ｓｎ合金管状体に外径７ ｍｍ
φのＮｂ棒状体を挿入し、これを伸線加工によって１．
６朋φ１で縮径加工を行なった。

この素線１９本を集合し内径９ｍｍφのＣｕ−１０％Ｓ
ｎ合金からなる前状態に充てんし縮径加工を繰り返シオ
コなって０．９ ｍｖｔφの複合素線を得た後、この複
合素線６１本を内径９關φの無酸素鋼管に集合してさら
に縮径加工を繰り返し行なって、最終的に厚さ０．５ｍ
ｍ×幅２゜５１ｎ７ＩＬの平角状の極細多芯線とした。

続いてこれを８００℃で５０時間の熱処理を行なって、
Ｎｂ３ Ｓｎ化合物層を有するあらかじめ成型された極
細多芯超電導線を得た。

この超電導線を銅からなる断面中空平角導体の外周面に
設けた幅２．１３ ｍｍ×深さ０．６朋の凹溝に低融点
半田（Ｓｎ−５％Ａｇ）を用いて固定し長さ５００ｍの
中空超電導線を製造した。

以上詳細に説明したように、本発明によれば中空超電導
線の製造が簡単であり、しかも化合物系の場合に於ても
、金属間化合物を生成する前にあらかじめ中空導体に嵌
合できる形状に成型してし１うので、中空導体に嵌合す
る場合にも不必要な′応力を超電導線に加えることがな
いので実用的な中空超電導線を提供できるものである。

しかもこの発明の方法により得られた中空超電導線はコ
イル巻込み時や通電時に線同士の接触圧や押し付は力に
より極細多芯超電導線内の素線が破断して特性を損う釦
それかない等の利点を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明で使用される中空導体の斜視図、第２
図は極細多芯超電導線の一つの製造工程を示す略図、第
３図は、実施例１で使用された断面平角の中空導体を示
す断面図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 内部には冷却媒体の通路が設けられその外周面には
   長手方向に沿って溝が形成された良導電材料からなる断
   面矩形状の中空導体の前記溝に、その溝に嵌合する形状
   を有しかつ厚みが前記溝の深さと等しいかまたはそれよ
   り薄くなるようにあらかじめ成形した極細多芯超電導線
   を低融点金属を用いて固定したことを特徴とする中空超
   電導線の製造方法。