JP2008147175A - パルス用NbTi超電導多芯線およびパルス用NbTi超電導成形撚線 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】パルス用NbTi超電導多芯線10は安定化材からなる断面略円状の芯部16と、前記芯部の外周にNbTiフィラメント13が銅合金層12に埋設された複数の1次素線14がマトリクス状に形成されたフィラメント集合体15と、フィラメント集合体15の外周に配置された芯部16と同じ安定化材からなる安定化層17からなり、銅合金層12は、Ni、MnおよびSiのうち1種類以上を含む銅合金であり、かつ銅合金層12はフィラメント集合体15中のNbTiフィラメント13に対する体積比が0.3〜0.6である。
【選択図】図1
Description
ここで、前記NbTiフィラメントが埋設されている銅合金の体積が前記NbTiフィラメントに対して0.3倍未満の場合、前記NbTiフィラメントの周囲に存在する銅合金の厚みが小さすぎるため、パルス用NbTi超電導多芯線の1次素線製造時に前記銅合金が損傷して前記NbTiフィラメントが露出してしまう。したがって、多芯線への加工ができず、製造歩留まりが低下するという問題が生じてしまう。
また、前記NbTiフィラメントが埋設されている銅合金の体積が前記NbTiフィラメントに対して0.6倍より大きくなると、前記1次素線を用いてパルス用NbTi超電導多芯線を製造する際に、前記NbTiフィラメントが異常変形を起こしやすくなる。このことにより、実用上高い方が良いとされるn値(電流−電圧特性をV∝Inとした時の指数n)が低下し、更に、前記NbTiフィラメントの埋設部(フィラメント集合体)において、電流密度そのものが小さくなるという問題が生じる。
実施例および比較例の超電導成形撚線の特性評価として、Ic(臨界電流、4.2KでのNbTi面積当たり10−14Ωmの比抵抗で定義される)、Je(工学的臨界電流密度、Ic/NbTi超電導多芯線断面積)、n値(V=K(I/Ic)n、10μV/m〜100μV/mで定義される、Vは発生電圧、Iは通電電流、Kは定数である)、履歴損失、結合時定数(結合電流の時定数であり、結合損失は結合時定数に比例する)、通電安定性、加工性および製造コストに関して調べた。表1に、実施例および比較例の諸元および前述した各種特性評価結果に関して記す。NbTi/CuNi/Cuは、超電導成形撚線における体積比を示す。
上記実施例において、1次素線14のCuNiからなる銅合金層12のNbTiフィラメント13に対する体積比(以下、CuNi体積比とする)を0.2〜0.7に変化させた場合の、1次素線14(NbTi単芯線)製造時のNbTiフィラメント13の露出の有無と、作製した1次素線14をパルス用NbTi超電導多芯線10に形成するときのNbTiフィラメント13の変形状態を調べた。また、表1と同様の条件でn値についても測定を行った。このときの結果を表2に示す。
次に、芯部16となる対辺寸法1.8mmの六角形棒状の安定化棒状体(Cu六角)16aの本数と安定化層17となるCu管の内径を調整し、安定化棒状体16aと前記Cu管の総体積が1次素線14のNbTiフィラメント13の総体積に対して1〜5倍となるように変化させた場合のパルス用NbTi超電導多芯線10を作成した。それぞれのパルス用NbTi超電導多芯線10に対して素線内結合損失時定数、臨界電流密度JeおよびNbTiフィラメント13の露出有無を調べた。以下、安定化棒状体16aと前記Cu管のNbTiフィラメント13の総体積に対する体積比を銅体積比という。なお、表1の実施例において、CuNi比を0.5、素線径を1.0mm、ツイストピッチを10mm、とし、上述のように条件を変化している。また、素線内結合損失時定数は、表1とは異なり、磁界振幅±0.5Tにおいて評価を行った。臨界電流密度Jeに関しては表1と同条件にて測定を行った。このときの結果を表3に示す。
以上より、本発明においては、銅体積比は1.5〜4.5であることが望ましい。Jeおよび結合時定数の数値から、より好ましい銅体積比は1.5〜3である。
更に、安定化棒状体(Cu六角)16aと安定化層17の残留抵抗比を30〜350となるように、加工中の焼鈍条件を変化させたパルス用NbTi超電導多芯線10を作成した。それぞれのパルス用NbTi超電導多芯線10に対して素線内結合損失時定数および通電安定性を調べた。なお、表1の実施例において、CuNi比を0.5、銅体積比(NbTi/Cu)を2.0、素線径を1.0mm、ツイストピッチを10mmとした上で、上述のように条件を変化している。また、素線内結合損失時定数に関しては表2と同条件にて測定を行い、通電安定性の評価に関しては、パルス用NbTi超電導成多芯線10に対して臨界電流(Ic)まで通電を行い、Icまで通電可能かどうかを確認した。このときの結果を表4に示す。
11 パルス用NbTi超電導成形撚線
12 銅合金層
13 NbTiフィラメント
14 1次素線
15 フィラメント集合体
16 芯部
17 安定化層
18 被覆層
20 NbTi超電導多芯線
21 NbTi超電導成形撚線
22 銅合金層
23 NbTiフィラメント
24 1次素線
25 フィラメント集合体
26 芯部
27 安定化層
28−1 銅合金被覆層
28−2 銅合金被覆層
29 内部安定化層
30 最外銅合金被覆層
Claims (4)
- 安定化材からなる断面略円形の芯部と、
Ni、MnおよびSiのうち1種類以上を含んだ銅合金に埋設されたNbTiフィラメントを有する1次素線が複数マトリクス状に前記芯部の外周に配置されたフィラメント集合体と、
前記フィラメント集合体の外周に形成された前記芯部と同じ安定化材からなる安定化層とを有し、
前記NbTiフィラメントが埋設されている銅合金の体積が前記NbTiフィラメントに対して0.3〜0.6倍であることを特徴とするパルス用NbTi超電導多芯線。 - 前記芯部および前記安定化層を形成する安定化材の総体積が前記NbTiフィラメントの総体積に対して1.5〜4.5倍であることを特徴とする請求項1に記載のパルス用NbTi超電導多芯線。
- 前記安定化材が残留抵抗比50以上かつ350以下である銅または銅合金であることを特徴とする請求項1または2に記載のパルス用NbTi超電導多芯線。
- 請求項1乃至3のいずれか1項に記載の前記パルス用NbTi超電導多芯線表面に金属メッキ層、樹脂絶縁層および酸化膜のうちの少なくとも1つを形成した後、6本以上かつ40本以下の前記NbTi超電導多芯線を撚り合わせて矩形断面に成形したことを特徴とするパルス用NbTi超電導成形撚線。
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