JPS63245822A - Superconductive cable - Google Patents

Superconductive cable

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JPS63245822A
JPS63245822A JP62080409A JP8040987A JPS63245822A JP S63245822 A JPS63245822 A JP S63245822A JP 62080409 A JP62080409 A JP 62080409A JP 8040987 A JP8040987 A JP 8040987A JP S63245822 A JPS63245822 A JP S63245822A
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JP
Japan
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cable
superconducting
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wires
element selected
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JP62080409A
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Japanese (ja)
Inventor
Kenichi Sato
謙一 佐藤
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Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To obtain an excellent superconductive characteristic and to improve mechanical strength by setting a cable conductor, which is made of a ceramics superconductive material, to be 1mm or below in its diameter and coating this cable conductor with a stabilization material made of a good conductor and next bundling a plurality of these coated cable conductors. CONSTITUTION:A superconductive cable 1 is formed by stranding a plurality of cable conductors 2, each of which is made of a ceramic superconductive material and set to be 1 mm or below in its diameter. Each cable conductor 2 is coated with a stabilization material 3 of a good conductor so that a superconductive characteristic of the cable conductor 2 is stabilized. Hence, a conductible current per conductor can be increased, and an excellent superconductive characteristic can be obtained and further mechanical strength can be improved.

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 この発明は超電導ケーブルに関し、より詳細には、セラ
ミックス超電導材料を用いた超電導ケーブルに関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION <Industrial Application Field> The present invention relates to a superconducting cable, and more particularly to a superconducting cable using a ceramic superconducting material.

〈従来技術とその問題点〉 従来から、Cu或いはAJ等に代表される安定化材に、
Nb−Ti系やNb3Sn系等の超電導材料を埋め込ん
だ超電導線材が提供されており、単線或いは撚線に加工
されて用いられている。これら超電導線材では、機械的
強度については、比較的優れたものとなっているが、超
電導臨界温度や超電導臨界磁界については、必ずしも優
れてはいない。
<Prior art and its problems> Conventionally, stabilizing materials such as Cu or AJ,
Superconducting wires in which superconducting materials such as Nb-Ti and Nb3Sn are embedded are provided, and are processed into single wires or stranded wires. Although these superconducting wires have relatively excellent mechanical strength, they are not necessarily excellent in terms of superconducting critical temperature and superconducting critical magnetic field.

これに対し、超電導臨界温度及び超電導臨界磁界が比較
的優れているとされるセラミックス超電導材料が提案さ
れているが、この超電導材料は、製造的には、大気雰囲
気中で焼結されることから、多孔質状となり、強度的に
劣る。
In contrast, ceramic superconducting materials have been proposed that are said to have relatively superior superconducting critical temperatures and superconducting critical magnetic fields, but this superconducting material is difficult to manufacture because it is sintered in an atmospheric atmosphere. , it becomes porous and has poor strength.

また、このセラミックス超電導材料においては、焼成に
関して酸素の存在が意義を持つことが確認されており、
大気雰囲気中にて焼成を行った場合、焼結体の表面部分
、即ち、空気に触れやすい部分では、より優れた超電導
特性(優れた臨界温度、優れた臨界電流密度、優れた臨
界磁界特性等)を有することが確認される一方で、内部
における焼結では、酸素の供給が不十分であることから
、所望の超電導特性を得ることができないという問題が
ある。
In addition, it has been confirmed that the presence of oxygen is significant in firing this ceramic superconducting material.
When sintering is performed in the air, the surface portion of the sintered body, that is, the portion that is easily exposed to air, exhibits superior superconducting properties (excellent critical temperature, excellent critical current density, excellent critical magnetic field characteristics, etc.). ), however, due to the insufficient supply of oxygen during internal sintering, there is a problem in that desired superconducting properties cannot be obtained.

〈発明の目的〉 この発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、優
れた超電導特性を得ることができると共に、機械的強度
の向上を図ることとができる超電導ケーブルを提供する
ことを目的とする。
<Purpose of the Invention> The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and an object thereof is to provide a superconducting cable that can obtain excellent superconducting properties and improve mechanical strength. shall be.

く問題点を解°決するための手段〉 上記目的を達成するためのこの発明の超電導ケーブルと
しては、セラミックス超電導材料よりなるケーブル用線
材を、1 mm以下の太さに設定し、良導体からなる安
定化材により被覆し、上記被覆されたケーブル用線材を
複数本束ねているものである。
Means for Solving Problems> To achieve the above object, the superconducting cable of the present invention uses a cable wire made of ceramic superconducting material with a thickness of 1 mm or less, and a stable wire made of a good conductor. The cable is coated with a synthetic material, and a plurality of coated cable wires are bundled together.

上記セラミックス超電導材料としては、下記一般式(1
)で表される組成のものが好ましい。
The above ceramic superconducting material has the following general formula (1
) is preferable.

Aa Bb Cc  ・・・・・II)(式中、Aは周
期律表Ia、IlaおよびIua族元素から選択された
少なくとも一種の元素であり、Bは周期律表1b族、I
IbおよびIIIb族元素から選択された少なくとも1
種の元素であり、Cは酸素、フッ素、硫黄、炭素および
窒素から選ばれた少なくとも1種の元素である) く作用〉 セラミックス超電導材料の電流密度は、焼成時に含有す
る酸素濃度に影響され、通常、大気雰囲気中での焼成の
場合、表面から0.5mm〜数ミリ程度の深さのところ
までは、十分に酸素が供給されており酸化されている。
Aa Bb Cc ... II) (wherein A is at least one element selected from elements of groups Ia, Ila and Iua of the periodic table, and B is an element of group 1b of the periodic table, I
At least one selected from group Ib and IIIb elements
C is a seed element, and C is at least one element selected from oxygen, fluorine, sulfur, carbon, and nitrogen. Normally, when firing in the air, oxygen is sufficiently supplied to a depth of about 0.5 mm to several millimeters from the surface and oxidation occurs.

これは、その範囲で電流密度が高いことから明らかであ
る。。従って、ケーブル用線材の太さく断面円形の場合
は直径)をl mm以下にすることにより、内部中心に
まで確実に酸素を供給し酸化させることができる。
This is evident from the high current density in that range. . Therefore, by making the diameter (in the case of a thick, circular cross-section of the cable wire) to be 1 mm or less, oxygen can be reliably supplied to the center of the interior for oxidation.

また、ケーブル用線材の太さをl mm以下の太さにす
ることにより、例えば、安定化材中に多数のケーブル用
線材をマトリックス状に埋め込むことができ、超電導ケ
ーブルを構成する線材1本当りの通電可能電流を高める
ことができ、これによっても、優れた超電導特性を得る
ことができる。しかも、太さが1 +nm以下のケーブ
ル用線材を複数本束にして使用可能となるので、太いケ
ーブル用線材を1本だけ用いる場合に比べて、強度的に
強化することができる。
Furthermore, by reducing the thickness of the cable wire to 1 mm or less, for example, a large number of cable wires can be embedded in a matrix in the stabilizing material, and each wire constituting the superconducting cable can be The current that can be passed through can be increased, and thereby excellent superconducting properties can also be obtained. Moreover, since it is possible to use a plurality of cable wires with a thickness of 1 + nm or less in a bundle, the strength can be strengthened compared to the case where only one thick cable wire is used.

〈実施例〉 次いで、この発明の実施例について図を参照しながら以
下に説明する。
<Example> Next, an example of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図は、この発明の超電導ケーブルを示す要部斜視図
である。
FIG. 1 is a perspective view of essential parts showing a superconducting cable of the present invention.

第1図において、超電導ケーブル(1)は、それぞれの
太さく直径)が1 mm以下に設定されたセラミックス
超電導材料よりなるケーブル用線材(2)を複数本撚り
合わして構成されている。各ケーブル用線材(2)は、
良導体からなる安定化材(3)により被覆されており、
ケーブル用線材(2)の超電導特性の安定化が図られて
いる。
In FIG. 1, a superconducting cable (1) is constructed by twisting together a plurality of cable wires (2) made of a ceramic superconducting material each having a diameter of 1 mm or less. Each cable wire (2) is
It is covered with a stabilizing material (3) made of a good conductor,
Stabilization of the superconducting properties of the cable wire (2) is attempted.

上記ケーブル用線材(2)は、下記の一般式(I)で示
される組成のものが好ましい。
The cable wire (2) preferably has a composition represented by the following general formula (I).

Aa Bb Cc  ・・・・・41)ただし、式中の
Aは周期律表Ia、IlaおよびIIIa族元素より選
択された少なくとも一種の元素であり、Bが周期律表1
b族、IIbおよびIIIb族元素より選択された少な
くとも1種の元素であり、Cは酸素、フッ素、硫黄、炭
素および窒素から選ばれた少なくとも1種の元素である
Aa Bb Cc...41) However, A in the formula is at least one element selected from elements of Groups Ia, Ila and IIIa of the Periodic Table, and B is an element selected from Groups Ia, Ila and IIIa of the Periodic Table.
It is at least one element selected from group b, IIb and IIIb group elements, and C is at least one element selected from oxygen, fluorine, sulfur, carbon and nitrogen.

更に詳述すると、ケーブル用線材(2)は、セラミック
ス超電導材料用原料を焼結すること等によつて製造され
、その原料としては、超電導物質を構成する元素を含有
するものであれば単体、化合物の何れの形態でも使用し
得る。上記元素としては、周期律表I族、■族及び■族
元素並びに酸素、窒素、フッ素、炭素及び硫黄などが例
示される。
More specifically, the cable wire (2) is manufactured by sintering a raw material for ceramic superconducting material, and the raw material may be a simple substance as long as it contains an element constituting a superconducting substance; Any form of the compound may be used. Examples of the above-mentioned elements include elements of Groups I, II, and III of the periodic table, as well as oxygen, nitrogen, fluorine, carbon, and sulfur.

より詳細には、周期律表I族元素のうち、Ia族元素と
しては、Li 、Na s K1Rb 1Cs等が挙げ
られ、Ib族元素としては、Cu、Ag及びAuが挙げ
られる。また、周期律表■族元素のうち、na族元素と
しては、Be、Mg、Ca。
More specifically, among Group I elements of the periodic table, Group Ia elements include Li, Na s K1Rb 1Cs, and Group Ib elements include Cu, Ag, and Au. Furthermore, among the Group I elements of the periodic table, the Na group elements include Be, Mg, and Ca.

Sr、Ba及びRaが挙げられ、IIb族元素としては
、Z n s Cd等が挙げられる。周期律表■族元素
のうち、IIIa族元素としては、Sc、Yやランタノ
イド系元素であるLa、Ce5GdSLu等、アクチノ
イド系元素であるA c s T h 1P a −C
r等が挙げられる。また、IIIb族元素としては、A
J、Ga、In、TJ等が挙げられる。上記元素のうち
、Ib族元素から選ばれた元素、na族元素、ma族元
素およびランタノイド系元素がら選ばれた元素、並びに
酸素およびフッ素から選ばれた元素からなるセラミック
ス超電導材料が好ましい。尚、Ib族元素においてはC
u及びAgが好ましい。
Examples include Sr, Ba, and Ra, and examples of group IIb elements include Z n s Cd and the like. Among group III elements of the periodic table, group IIIa elements include Sc, Y, lanthanide elements La, Ce5GdSLu, etc., and actinide elements A c s Th 1P a -C
Examples include r. In addition, as group IIIb elements, A
J, Ga, In, TJ, etc. are mentioned. Among the above elements, a ceramic superconducting material comprising an element selected from Ib group elements, an element selected from Na group elements, Ma group elements, and lanthanoid elements, and an element selected from oxygen and fluorine is preferable. In addition, in group Ib elements, C
u and Ag are preferred.

このような組成のケーブル用線材(2)は、超電導臨界
温度が高く、冷却コストをより少なくすることができる
点で好適である。
The cable wire (2) having such a composition is suitable because it has a high superconducting critical temperature and can further reduce cooling costs.

また、安定化材(3)としては、Cu s A J 、
アルミナを分散したCu、或いはCu−Ni系の合金等
が採用されるが、好ましくは、Cu−1A Jが好適と
なる。
In addition, as the stabilizing material (3), Cu s A J ,
Cu in which alumina is dispersed, Cu-Ni alloy, etc. are used, and Cu-1AJ is preferably used.

そして、この実施例では、撚り合わされる複数本のケー
ブル用線材(2)の中央部に、Cu又はAJを被覆した
ステンレス線(4)が配置されている。これによれば、
ステンレス線(4)を被覆しているCu又はAJにより
、各ケーブル用線材(2)の超導電特性の安定化が図ら
れると共に、超電導ケーブル(1)全体の補強がなされ
ている。なお、必要に応じて、ステンレス線(4)は銅
線材又はアルミニウム線に代えることができる。
In this embodiment, a stainless steel wire (4) coated with Cu or AJ is placed in the center of a plurality of cable wires (2) to be twisted together. According to this,
Cu or AJ coating the stainless steel wire (4) stabilizes the superconducting properties of each cable wire (2) and reinforces the entire superconducting cable (1). Note that, if necessary, the stainless steel wire (4) can be replaced with a copper wire or an aluminum wire.

かくして、上記構成の超電導ケーブル(1)によれば、
第1図に示すように、ケーブル用線材(2)の太さを(
断面円形の場合は直径)■關以下に設定しているので、
焼成時、内部中心にまで十分に酸素を供給し、酸化させ
ることができる。
Thus, according to the superconducting cable (1) having the above configuration,
As shown in Figure 1, the thickness of the cable wire (2) is (
If the cross section is circular, it is set to less than the diameter)
During firing, sufficient oxygen can be supplied to the center of the interior for oxidation.

また、ケーブル用線材(2)の太さを1 mm以下に設
定することにより、多数のケーブル用線材(2)を安定
化材(3)中にマトリックス状に埋め込むことができ(
第2図参照)、超電導ケーブル(1)を構成する線材1
本当りの通電可能電流を高めることができる。しかも、
太さにおいてl mm以下のケーブル用線材(2)を複
数本束にして使用できるので、太いケーブル用線材を1
本用いる場合に比べて、その強度を強化することができ
る。
Furthermore, by setting the thickness of the cable wire (2) to 1 mm or less, a large number of cable wires (2) can be embedded in the stabilizing material (3) in a matrix shape (
(see Figure 2), wire material 1 constituting the superconducting cable (1)
The actual current that can be passed can be increased. Moreover,
Multiple cable wires (2) with a thickness of 1 mm or less can be used in bundles, so thick cable wires can be used in one bundle.
The strength can be strengthened compared to the case of using this method.

なお、上記実施例では、束にした複数本のケーブル用線
材(2)を適宜撚り合わせた場合のものについて説明し
た。しかし、この他、第3図に示すように、束ねたケー
ブル用線材(2)には、撚りをかけず、はぼ直線状に束
ねておくだけのものも実施可能である。
In addition, in the above-mentioned example, the case where a plurality of bundled cable wires (2) were twisted together as appropriate was explained. However, in addition to this, as shown in FIG. 3, the bundled cable wires (2) may be simply bundled in a roughly straight line without being twisted.

また、架空送配電線用として使用する場合、より強大な
強度が必要になることから、Cu又はA、fを被覆した
非磁性ステンレス線等をさらに加えて撚り合せたり、安
定化の面でさらにCu線、AJ線を撚り合せることも好
適である等、出の発明に係る超電導ケーブルは、この発
明の要旨を変更しない範囲で種々の設計変更を施すこと
ができる。
In addition, when used for overhead power transmission and distribution lines, greater strength is required, so non-magnetic stainless steel wire coated with Cu or A or F is added and twisted together to further stabilize the wire. Various design changes can be made to the superconducting cable according to the invention, such as twisting Cu wires and AJ wires together, without changing the gist of the invention.

く効果〉 この発明の超電導コイルによれば、ケーブル用線材の太
さをほぼ1 mm以下に設定することにより、内部中心
まで十分に酸化された超電導体とすることができ、更に
、超電導ケーブルを構成する線材1本当りの通電可能電
流を高めることができるので、優れた超電導特性を得る
ことができる。
Effect> According to the superconducting coil of the present invention, by setting the thickness of the cable wire material to approximately 1 mm or less, the superconductor can be sufficiently oxidized to the inner center, and furthermore, the superconducting cable can be Since the current that can be passed through each constituent wire can be increased, excellent superconducting properties can be obtained.

しかも、太さにおいてほぼl w以下のケーブル用線材
を束にして使用可能となるので、例えば、太いケーブル
用線材を1本用いる場合に比べて、機械的強度の向上を
図ることとができる等、特有の効果を奏することができ
る。
Moreover, since cable wires with a thickness of approximately lw or less can be used in bundles, mechanical strength can be improved, for example, compared to the case where one thick cable wire is used. , can produce unique effects.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

−10= 第1図はこの発明の超電導ケーブルを示す要部斜視図、 第2図は超電導ケーブルの変形例を示す要部斜視図、 第3図は超電導ケーブルの他の変形例を示す要部斜視図
。 (1)・・・超電導ケーブル (2)・・・ケーブル用線材 (3)・・・安定化材 特許出願人  住友電気工業株式会社 = 11− 第1図 第3図 手  続  補  正  書(方式)        
5゜昭和62年7月29日 特許庁長官  小 川 邦 夫 殿 1、事件の表示 昭和62年特許願第80409号      7゜2、
発明の名称 超電導ケーブル 3、補正をする者 4、代理人 補正命令の日付 昭和62年6月3日(発送日昭和62年6月30日)補
正の内容 (1)明細書第2頁第8行と第9行の行間に「3、発明
の詳細な説明」を挿入する。 特許庁長官  吉 1)文 毅 殿 超電導ケーブル 3、補正をする者 事件との関係    特許出願人 代表者 川  上  哲  部 4、代理人 補正命令の日付(自発) 補正の内容 (1)明細書中箱1頁〜第2頁の特許請求の範囲を別紙
の通り訂正する。 (2)同書第4頁第16行の「フッ素・・・・・・・・
・から」の記載を「フッ素からjと訂正する。 (3)同書第6頁第17行の「フッ素・・・・・・・・
・から」の記載を「フッ素から」と訂正する。 (4)同書第7頁第5行の「フッ素・・・・・・・・・
から」の記載を「フッ素から」と訂正する。 (5)同書第9頁第19行〜第10頁第8行の[である
・・・・・・・・・く効果〉」の記載を「である。〈効
果〉」と訂正する。 2、特許請求の範囲 1、 セラミックス超電導材料よりなるケーブル用線材
を、1 mm以下の太さに設定し、良導体からなる安定
化材により被覆し、上記被覆されたケーブル用線材を複
数本束ねていることを特徴とする超電導ケーブル。 2、 セラミックス超電導材料が下記一般式mで表され
る組成のものである上記特許請求の範囲第1項記載の超
電導ケーブル。 Aa Bb Cc  −(I) (式中、Aは周期律表Ia、IlaおよびIIIa族元
素から選択された少なくとも一種の元素であり、Bは周
期律表1b族、IIbおよびIIIb族元素から選択さ
れた少なくとも1種の元素であり、Cは酸素、フッ素か
ら選ばれた少なくとも1種の元素である) 3、 複数本のケーブル用線材が、安定化材よりなる線
材又は安定化材を被覆した線材と共に束ねられている上
記特許請求の範囲第1項記載の超電導ケーブル。 4、 ケーブル用線材が、撚り合わされたものである上
記特許請求の範囲第1項記載の超電導ケーブル。
-10= Fig. 1 is a perspective view of main parts showing a superconducting cable of the present invention, Fig. 2 is a perspective view of main parts showing a modification of the superconducting cable, and Fig. 3 is a main part showing another modification of the superconducting cable. Perspective view. (1) Superconducting cable (2) Cable wire (3) Stabilizing material patent applicant Sumitomo Electric Industries, Ltd. )
5゜July 29, 1986 Kunio Ogawa, Commissioner of the Patent Office 1, Indication of Case Patent Application No. 80409 of 1988 7゜2,
Name of the invention: Superconducting cable 3, Person making the amendment: 4, Agent date of amendment order: June 3, 1985 (Delivery date: June 30, 1988) Contents of the amendment: (1) Specification, page 2, number 8 Insert "3. Detailed Description of the Invention" between line 9 and line 9. Director General of the Japan Patent Office Yoshi 1) Relationship with Takeshi Moon's superconducting cable 3 case and the person making the amendment Patent applicant representative Tetsu Kawakami Department 4, date of the agent's amendment order (voluntary) Contents of the amendment (1) In the description The claims on pages 1 to 2 of the box are corrected as shown in the attached sheet. (2) “Fluorine” on page 4, line 16 of the same book.
・Correct the statement "from fluorine to j." (3) "Fluorine..." in page 6, line 17 of the same book.
・Correct the statement "from fluorine" to "from fluorine." (4) “Fluorine...” on page 7, line 5 of the same book.
Correct the statement "from fluorine" to "from fluorine." (5) In the same book, page 9, line 19 to page 10, line 8, the statement "is...effect" is corrected to "is. <effect>." 2. Claim 1: A cable wire made of a ceramic superconducting material is set to a thickness of 1 mm or less, covered with a stabilizing material made of a good conductor, and a plurality of the coated cable wires are bundled. A superconducting cable characterized by: 2. The superconducting cable according to claim 1, wherein the ceramic superconducting material has a composition represented by the following general formula m. Aa Bb Cc - (I) (wherein A is at least one element selected from elements of groups Ia, Ila and IIIa of the periodic table, and B is selected from elements of groups 1b, IIb and IIIb of the periodic table) (C is at least one element selected from oxygen and fluorine) 3. A plurality of cable wires are wires made of a stabilizing material or wires coated with a stabilizing material. A superconducting cable according to claim 1, which is bundled together with a superconducting cable. 4. The superconducting cable according to claim 1, wherein the cable wire material is twisted together.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、セラミックス超電導材料よりなるケー ブル用線材を、1mm以下の太さに設定し、良導体から
なる安定化材により被覆し、 上記被覆されたケーブル用線材を複数本 束ねていることを特徴とする超電導ケー ブル。 2、セラミックス超電導材料が下記一般式 ( I )で表される組成のものである上記特許請求の範
囲第1項記載の超電導ケーブル。 AaBbCc・・・・・・( I ) (式中、Aは周期律表 I a、IIaおよび IIIa族元素から選択された少なくとも一 種の元素であり、Bは周期律表 I b族、 IIbおよびIIIb族元素から選択された少 なくとも1種の元素であり、Cは酸素、 フッ素、硫黄、炭素および窒素から選ば れた少なくとも1種の元素である) 3、複数本のケーブル用線材が、安定化材 よりなる線材又は安定化材を被覆した線 材と共に束ねられている上記特許請求の 範囲第1項記載の超電導ケーブル。 4、ケーブル用線材が、撚り合わされたも のである上記特許請求の範囲第1項記載 の超電導ケーブル。
[Claims] 1. A cable wire made of a ceramic superconducting material is set to a thickness of 1 mm or less, coated with a stabilizing material made of a good conductor, and a plurality of the coated cable wires are bundled. A superconducting cable characterized by: 2. The superconducting cable according to claim 1, wherein the ceramic superconducting material has a composition represented by the following general formula (I). AaBbCc... (I) (wherein A is at least one element selected from elements of groups Ia, IIa and IIIa of the periodic table, and B is an element selected from groups Ib, IIb and IIIb of the periodic table) (C is at least one element selected from group elements, and C is at least one element selected from oxygen, fluorine, sulfur, carbon, and nitrogen.) 3. The plurality of cable wires are stabilized by The superconducting cable according to claim 1, wherein the superconducting cable is bundled together with a wire made of or coated with a stabilizing material. 4. The superconducting cable according to claim 1, wherein the cable wire material is twisted together.
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