JPS5928924B2 - 化合物超電導コイル - Google Patents

化合物超電導コイル

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JPS5928924B2
JPS5928924B2 JP55170518A JP17051880A JPS5928924B2 JP S5928924 B2 JPS5928924 B2 JP S5928924B2 JP 55170518 A JP55170518 A JP 55170518A JP 17051880 A JP17051880 A JP 17051880A JP S5928924 B2 JPS5928924 B2 JP S5928924B2
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JP
Japan
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compound superconducting
conductor
center line
compound
stress
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JP55170518A
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JPS5795007A (en
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八男 白木
実 田中
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Toshiba Corp
Original Assignee
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by Tokyo Shibaura Electric Co Ltd filed Critical Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Publication of JPS5795007A publication Critical patent/JPS5795007A/ja
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    • YGENERAL 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
    • 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

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  • Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、超電導導体に係り、特に超電導線に安定化材
と補強材とを一体的に添着してなる超電導導体の改良に
関する。
従来の化合物超電導線に安定化材を一体的に添着してな
る化合物超電導導体を用いた超電導コイルは、第1図お
よび第2図に示すような断面形状の導体で構成されてい
る。
すなわち、この第1図は、長方形状のマトリックス1内
に複数本の化合物超電導芯線2を上記マトリックス1の
中心線Xを中心にして対称的に分布埋設した化合物超電
導線3の一側面に、内部に補強材4を埋込んでなる銅、
アルミニウムなどで形成された安定化材旦を低融点金属
6で接着したものとなつている。また、第2図に示すも
のは第1図に示した化合物超電導導線3の三側面にこれ
らを覆うように安定化材5を金属的に接着し、さらにこ
の安定化材5の外面に補強材4を金属的に接着したもの
となつている。このような導体を用いた従来の化合物超
電導コイルであつては、導体を超電導機器への組込み時
に生じる曲げや電磁力によつて生じる応力などによつて
臨界電流が劣化する欠点があつた。本発明は、このよう
な事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところ
は、曲げ応力に対する臨界電流の劣化が少なく、超電導
機器の安定性を一層向上させ得る化合物超電導コイルを
提供することにある。
本発明は、マトリックス内に化合物超電導芯線を複数本
埋込んでなる化合物超電導線に安定化材と前記化合物超
電導芯線より高強度でかつ高弾性率を有する補強材とを
一体的に添着してなる化合物超電導導体を巻回して構成
した化合物超電導コイルにおいて、前記導体の横断面上
に描かれる一本の中立軸の位置と前記横断面内で前記化
合物超電導芯線が分布している範囲の前記中立軸と平行
する中心線の位置との間の距離を前記化合物超電導芯線
の分布している範囲の前記中心線と直交する方向の径の
ほぼ1/6に設定し、かつ、前記化合物超電導導体の中
心線の両側に前記補強材を対称的に配置し、前記中立軸
t前記中心線に対して前記化合物超電導導体の引張応力
が加わる側になるように設定して前記化合物超電導導体
を巻回して構成することによつて、導体に応力が加わつ
ても臨界電流が劣化しない優れた効果を有する化合物超
電導コイルにある。
以下、本発明の詳細を図示の実施例によつて説明する。
第3図は本発明を適用した化合物超電導導体の横断面を
示すもので、この導体は、たとえば横断面が長方形のマ
トリツクス11内に上記マトリツクス11の中心線Xを
境にして両側等間隔位置に2列状態に12本の化合物超
電導芯線12を埋込んでなる化合物超電導線13と、こ
の化合物超電導線13の外周を覆うように上記導線にた
とえば圧着された安定化材14と、この安定化材14内
に埋込まれた一対の補強材15a,15bとで構成され
ている。
前記化合物超電導線13は、芯線12の素材として、た
とえばNb線を用い、またマトリツクス11としてCu
−Sn合金を用い、前記安定化材14を添着後の熱処理
によつてNb線の表面に化合物超電導物質であるNb3
Sn層を形成したものとなつている。
また、前記安定化材14は、中央片にそれぞれ前記補強
材15a,15bを埋込んでなる断面コ字状に形成され
た安定化片14a,14bで最終的に出来上つた導体の
中心線Rが前記中心線Xよりたとえば図中AとBとの比
がA:B−1:2の関係となるように前記化合物超電導
線13の外周を覆い圧着したものとなつている。
さらに、前記補強材15a,15bは、それぞれ友とえ
ばタングステンあるいはステンレス鋼で前記化合物超電
導線13より高強度でかつ高弾性率が得られる同一断面
寸法に形成され前記安定材片14a,14bの中央片に
おける前記中心線Rを中心にした対称位置にそれぞれ埋
込まれている。
すなわち、この導体に長手方向に沿う図中下面が曲りの
内側となる曲げ応力を作用させたときに描かれる中立軸
をzとし友とさ、この中立軸Zとこの中立軸zと平行す
る前記化合物超電導線11の中心線Xとを位置的に所定
にずらし得る値、具体的には、上記中立軸Zが上記中心
線Xより図中上方で、かつ中立軸zと中心線Xとの距離
が前記化合物超電導芯線14の分布している範囲の上記
中心線Xと直交する方向の径Yのほぼ1/6となるよう
に前記安定化材片14aの肉厚に対して前記安定化材片
14bの肉厚が薄肉に設定されている。換言すれば前記
径Yを図中上から下へ向けてA:B−1:2に区分した
線上に中立軸Zがほぼ位置するように安定化片14bの
肉厚が設定されている。更に、導体の中心線Rを中心に
して同一強度の補強材15a,15bが対称的に配置さ
れている。このように構成された化合物超電導導体を常
に図中下面が曲りの内側に位置するようにコイルを巻回
することによつて、コイルを製作するときや電磁力など
による曲げ応力が加わつても、その臨界電流の劣化を大
幅に少なくすることができる。
この理由は、たとえば、第1図に示す従来の化合物超電
導コイルと比較して説明する。この導体は主として製作
性の面からマトリツクス1の中心線Xを中心にして対称
関係に化合物超電導芯線2を分布埋設更にこの化合物超
電導線3の一側面に内部に補強材4を埋込んでなる安定
化材5を添着したものとなつている。このように構成さ
れた導体にあつて、今、たとえば導体の長手方向に沿う
図中下面が曲りの内側に位置し得る曲げ力を作用させる
と、このときの導体の中立軸Zの位置は前記関係に設定
されていることからして中心線Xの位置より下にくる。
L,たがつて、化合物超電導線3の大部分は中立軸Zよ
り上に位置するので引張力が作用する。ところで、本発
明者らの研究によると、化合物超電導線における圧縮力
と引張力との関係は、弓張応力(Oが生じた場合の方が
圧縮応力(Oが生じた場合に較べて1/2の歪量で臨界
電流の劣化することがわかつた。
このことを第5図を用いて説明する。
尚、化合物超電導線は熱処理を行うことによつてNb3
Sn等の化合物超電導体が生成されるので冷却後は逆に
Nb3Sn等の化合物超電導体は常に圧縮応力が加わつ
た状態となり、みかけ上の化合物超電導線の無応力状態
は第5図におけるN線のところとなる。又、引張歪のマ
イナス側は圧縮応力を示し、プラス側は引張応力を示す
。今、たとえば、圧縮応力及び引張応力としてそれぞれ
同じ応力0.5(:f)をを加えると、応力下における
臨界電流1cと無応力下における臨界電流1cとの比(
4)が90%と42%となり、引張応力下では圧縮応力
下の場合に較べてほぼ2倍の臨界電流の劣化が認められ
る。.したがつて、第1図に示した構造の導体では、化
合物超電導線3の大部分に引張力が加わつているので、
劣化が大きく、このため曲げ応力に対して、いわゆる弱
い導体なのである。これに対し、上記のような本願の発
明の構成であつては、中心線Xと中立軸Zとの間が1/
6Yだけずれているので、図中で上方に位置する6本の
化合物超電導芯線14に加わる引張応力(歪)は下方に
位置する6本の化合物超電導芯線14に加わる圧縮応力
(Oのほぼ1/2と非常に小さな値となる。
この応力の比は、圧縮応力を受けた化合物超電導芯線と
引張応力を受けた化合物超電導芯線とに同時に臨界電流
劣化が認められる応力比にほぼ等しい。このことは、上
記構成であると、臨界電流の劣化が発生する曲げ径を従
来のものより小さくできることになり、結局、曲げ応力
が加わつた場合に曲り方向が常に一定となるように、つ
まり第3図の場合には常に図中下面が曲りの内側に位置
するようにコイルを巻回することによつて、従来のもの
に較べて曲げ応力に対する臨界電流劣化を大幅に少なく
することができる。そして更に、導体の中心線Rを中心
にして同一強度の補強材15a,15bが対称的に配置
されているので、上記中心線Rを中心にして上下の機械
的強度が等しいものとなる。
したがつて、この導体に補強材15a側が曲りの内側に
位置する曲げモーメントを加えたときの中立軸Zの位置
は曲げ径に左右されず、常に導体の中心線R上となる。
このことは化合物超電導線13を構成する 2本の化合
物超電導芯線12と中立軸zとの間の距離関係を常に一
定にできることになる。1,友がつて、導体に曲げモー
メントを加えたときに、たとえば全ての化合物超電導芯
線12に引張り応力が加わると云つた事態の発生を防止
でき、結局、曲げに対する臨界電流の劣化を抑制するこ
とができる。
本発明者らは、5×13Iの平角断面形状の化合物超電
導線を用い、この化合物超電導線に第1図、第2図およ
び第3図に示すように安定化材と補強材とを導体の断面
積に対する比率が同一比率となるように添着した3種類
の試料を作成し、これらの試料について曲げ径(曲げ応
力)と臨界電流1cとの関係を調べたところ第4図に示
す結果を得た。なお、同図において横軸は曲げ径を示し
、縦軸は曲げ応力下におけ?)Icと無応力下における
Icとの比%を示し、P曲線は第1図に示す導体、Q曲
線は第2図に示す導体、S曲線は第3図に示す本発明に
係る化合物超電導コイルに使用する導体の特性を示して
いる。この図から明らかなように本発明に係る化合物超
電導コイルに使用する導体は、中立軸Zの位置が変動し
ないので従来の導体に較べて小さい曲げ径まで使用でき
る。すなわち、曲げ応力(Oに対して、いわゆる強い導
体であることが理解される。なお、これら3種類の導体
に対して、単なる引張応力を作用させ友場合にはほぼ同
じ応力値で臨界電流の劣化が生じた。また、冷却特性の
1つの目安となる電流一電圧波形(超電導状態から常電
導状態への転移時の波形)を調べたところ、本発明に係
る化合物超電導コイルに使用する導体は他の導体に較べ
て安定し友波形を示した。なお本発明は、前述した実施
例に限定されるものではなく種々変形できる。
たとえば、実施例では化合物超電導芯線としてモノリス
タイプのものを用いているが、ストランドタイプあるい
はブレードケーブルタイプのものを用いてもよい。また
、実施例では導体の中心線Rの両側に同じ材質で同一寸
法の一対の補強材を対称的に配置したが一対の補強材と
して材質の異なるものや寸法の異なるものを用いる場合
には当然対称的とはならないことは勿論である。以上詳
述したように本発明によれは、超電導機器への組込時に
大きな曲げ応力が加わつた場合や電磁力によつて大ぎな
曲げ応力が加わつた場合であつても臨界電流の劣化が少
なく、使い易い化合物超電導コイルを提供できる。
【図面の簡単な説明】
第1図および第2図は従来の導体の横断面図、第3図は
本発明の一実施例に係る化合物超電導コイルに使用する
導体の横断面図、第4図は本発明の化合物超電導コイル
に使用する導体と従来の導体との曲げ径一臨界電流特性
を調べ凡実験結果を示す図、第5図は化合物超電導導体
の引張歪一臨界電流特性図である。 11・・・・・・マトリツクス、12・・・・・・化合
物超電導芯線、13・・・・・・化合物超電導線、14
・・・・・・安定化15a15b・・・・・・補強材。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 マトリックス内に化合物超電導芯線を複数本埋込ん
    でなる化合物超電導線に安定化材と前記化合物超電導芯
    線より高強度でかつ高弾性率を有する補強材とを一体的
    に添着してなる化合物超電導導体を巻回して構成した化
    合物超電導コイルにおいて、前記導体の横断面上に描か
    れる一本の中立軸の位置と前記横断面内で前記化合物超
    電導芯線が分布している範囲の前記中立軸と平行する中
    心線の位置との間の距離を前記化合物超電導芯線の分布
    している範囲の前記中心線と直交する方向の径のほぼ1
    /6に設定し、かつ、前記化合物超電導導体の中心線の
    両側に前記補強材を対称的に配置し、前記中立軸を前記
    中心線に対して前記化合物超電導導体の引張応力が加わ
    る側になるように設定して前記化合物超電導導体を巻回
    して構成してなることを特徴とする化合物超電導コイル
JP55170518A 1980-12-03 1980-12-03 化合物超電導コイル Expired JPS5928924B2 (ja)

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JPS5795007A JPS5795007A (en) 1982-06-12
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0622898Y2 (ja) * 1988-02-05 1994-06-15 ミサキ電子工業株式会社 薄形プッシュスイッチ

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4833791A (ja) * 1971-09-03 1973-05-12
JPS5443695A (en) * 1977-09-14 1979-04-06 Toshiba Corp Superconductor for large-size magnet

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JPH0622898Y2 (ja) * 1988-02-05 1994-06-15 ミサキ電子工業株式会社 薄形プッシュスイッチ

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