JP2930994B2 - 超電導成形撚線の製造方法 - Google Patents
超電導成形撚線の製造方法Info
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- JP2930994B2 JP2930994B2 JP1323787A JP32378789A JP2930994B2 JP 2930994 B2 JP2930994 B2 JP 2930994B2 JP 1323787 A JP1323787 A JP 1323787A JP 32378789 A JP32378789 A JP 32378789A JP 2930994 B2 JP2930994 B2 JP 2930994B2
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- wire
- molded stranded
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment
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- Ropes Or Cables (AREA)
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、断面形状がキーストン形の超電導成形撚線
の製造方法に関するものである。
の製造方法に関するものである。
粒子加速器用のダイポールマグネットには通常、内径
50〜200mm程度の超電導マグネットが使用されており、
この超電導マグネットは、図−２に示すような、断面形
状がキーストン形の超電導成形撚線11を巻回することに
よって構成されている。
50〜200mm程度の超電導マグネットが使用されており、
この超電導マグネットは、図−２に示すような、断面形
状がキーストン形の超電導成形撚線11を巻回することに
よって構成されている。
この超電導成形撚線11は多数本の超電導素線12を撚り
合わせたものをロール等により断面形状がキーストン形
になるように圧縮成形してなるものである。個々の超電
導素線12は例えばCuなどの安定化金属中に超電導体であ
る多数のNbTiフィラメントが埋め込まれた構造となって
いる。上下面の角度αをキーストン角という。
合わせたものをロール等により断面形状がキーストン形
になるように圧縮成形してなるものである。個々の超電
導素線12は例えばCuなどの安定化金属中に超電導体であ
る多数のNbTiフィラメントが埋め込まれた構造となって
いる。上下面の角度αをキーストン角という。
従来、このような超電導成形撚線は次のようにして製
造されていた。すなわち図−３に示すように、撚線機13
のサプライボビン14から引き出された所要本数の超電導
素線12を、目板15で等間隔に配列した後、心金16上に１
層撚りで撚り合わせ、その直後に上下面と両側面を規制
する四方ロール17により断面キーストン形に圧縮成形す
るという方法である。得られた超電導成形撚線11は引取
機18により引き取られ、巻取機19で巻き取られて、次工
程に移される。
造されていた。すなわち図−３に示すように、撚線機13
のサプライボビン14から引き出された所要本数の超電導
素線12を、目板15で等間隔に配列した後、心金16上に１
層撚りで撚り合わせ、その直後に上下面と両側面を規制
する四方ロール17により断面キーストン形に圧縮成形す
るという方法である。得られた超電導成形撚線11は引取
機18により引き取られ、巻取機19で巻き取られて、次工
程に移される。
しかし従来の製造方法では超電導成形撚線のキースト
ン角αをある程度以上に大きくすることができないとい
う問題がある。従来の製造方法で成形可能な範囲は、超
電導成形撚線11の厚肉側の厚さをt1mm、薄肉側の厚さを
t2mm、超電導素線12の成形前の直径をｄとし、パラメー
タａ、ｂをａ＝t1/2d、ｂ＝t2/2dと定めたとき、（ａ−
ｂ）の値が0.30以下である。これより（ａ−ｂ）の値が
大きくなるように（キーストン角が大きくなるように）
加工しようとすると、心金上に整列した超電導素線を一
気に局所的に強加工することになり、心金上の素線配置
にムラが生じたり、個々の超電導素線に伸びの差が生じ
たりして、超電導成形撚線に撚りムラ、クロス、落ち込
み等の欠陥が発生する結果となる。
ン角αをある程度以上に大きくすることができないとい
う問題がある。従来の製造方法で成形可能な範囲は、超
電導成形撚線11の厚肉側の厚さをt1mm、薄肉側の厚さを
t2mm、超電導素線12の成形前の直径をｄとし、パラメー
タａ、ｂをａ＝t1/2d、ｂ＝t2/2dと定めたとき、（ａ−
ｂ）の値が0.30以下である。これより（ａ−ｂ）の値が
大きくなるように（キーストン角が大きくなるように）
加工しようとすると、心金上に整列した超電導素線を一
気に局所的に強加工することになり、心金上の素線配置
にムラが生じたり、個々の超電導素線に伸びの差が生じ
たりして、超電導成形撚線に撚りムラ、クロス、落ち込
み等の欠陥が発生する結果となる。
しかし一方では超電導成形撚線のキーストン角を大き
くしたいという要求がある。すなわち従来の超電導成形
撚線はキーストン角が小さいため、これを巻回して超電
導マグネットを構成する場合には、図−４のように超電
導素線11を数層巻回する毎にキーストン角の大きいスペ
ーサ21を介在させて超電導成形撚線の角度不足を補うと
いう方法がとられている。
くしたいという要求がある。すなわち従来の超電導成形
撚線はキーストン角が小さいため、これを巻回して超電
導マグネットを構成する場合には、図−４のように超電
導素線11を数層巻回する毎にキーストン角の大きいスペ
ーサ21を介在させて超電導成形撚線の角度不足を補うと
いう方法がとられている。
その結果、超電導マグネット22は超電導素線11数層お
きにスペーサ21が挿入された不均質な構造となり、Ｘ
線、Ｙ線方向のバランスが悪く、外部から十分な締付け
を行えないため、熱膨張・収縮等に基づく応力により素
線相互間のズレが生じやすくなる。また超電導素線11に
は電磁力が作用するが、スペーサ21には電磁力が作用し
ないため、超電導素線11とスペーサ21間のズレも生じや
すい。このため通電時に超電導素線の移動が生じて所期
の磁界分布が得られなくなるとか、移動による摩擦熱で
常電導への転移が起きやすくなり、高い磁界が得られな
くなる等の問題が生じている。
きにスペーサ21が挿入された不均質な構造となり、Ｘ
線、Ｙ線方向のバランスが悪く、外部から十分な締付け
を行えないため、熱膨張・収縮等に基づく応力により素
線相互間のズレが生じやすくなる。また超電導素線11に
は電磁力が作用するが、スペーサ21には電磁力が作用し
ないため、超電導素線11とスペーサ21間のズレも生じや
すい。このため通電時に超電導素線の移動が生じて所期
の磁界分布が得られなくなるとか、移動による摩擦熱で
常電導への転移が起きやすくなり、高い磁界が得られな
くなる等の問題が生じている。
このようなことからキーストン角の大きい超電導成形
撚線が望まれている。
撚線が望まれている。
本発明は、上記のような従来の問題点に鑑み、キース
トン角の大きい超電導成形撚線を製造する方法を提供す
るもので、その方法は、直径ｄmmの超電導素線を所要本
数撚り合わせたものを成形加工して、断面形状がキース
トン形で、厚肉側の厚さがt1mm、薄肉側の厚さがt2mmの
超電導成形撚線を製造する場合において、パラメータ
ａ、ｂを、ａ＝t1/2d、ｂ＝t2/2dと定めたとき、超電導
素線を撚り合わせた直後に、１段目の四方ロールで（ａ
−ｂ）の値が0.25以下の正の値となるように成形加工
し、その後２段目の四方ロールで（ａ−ｂ）の値が0.25
より大きくなるように成形加工することを特徴とするも
のである。
トン角の大きい超電導成形撚線を製造する方法を提供す
るもので、その方法は、直径ｄmmの超電導素線を所要本
数撚り合わせたものを成形加工して、断面形状がキース
トン形で、厚肉側の厚さがt1mm、薄肉側の厚さがt2mmの
超電導成形撚線を製造する場合において、パラメータ
ａ、ｂを、ａ＝t1/2d、ｂ＝t2/2dと定めたとき、超電導
素線を撚り合わせた直後に、１段目の四方ロールで（ａ
−ｂ）の値が0.25以下の正の値となるように成形加工
し、その後２段目の四方ロールで（ａ−ｂ）の値が0.25
より大きくなるように成形加工することを特徴とするも
のである。
従来は四方ロールの１段加工により成形を行っていた
が、本発明では、これを２段加工とし、１段目の四方ロ
ールで心金上に整列した超電導素線を（ａ−ｂ）の値が
0.25以下の正の値となるように軽く成形し、その後２段
目の四方ロールで（ａ−ｂ）の値が0.25より大きくなる
よに成形加工することにより、超電導素線の撚りムラ、
クロス、落ち込みを防止し、従来より大きなキーストン
角を有する超電導成形撚線を製造できるようにしたもの
である。
が、本発明では、これを２段加工とし、１段目の四方ロ
ールで心金上に整列した超電導素線を（ａ−ｂ）の値が
0.25以下の正の値となるように軽く成形し、その後２段
目の四方ロールで（ａ−ｂ）の値が0.25より大きくなる
よに成形加工することにより、超電導素線の撚りムラ、
クロス、落ち込みを防止し、従来より大きなキーストン
角を有する超電導成形撚線を製造できるようにしたもの
である。
ここで、１段目の加工による（ａ−ｂ）の値を0.25以
下の正の値とした理由は、これ以上にすると超電導素線
の撚りムラ、クロム、落ち込みが生じるためである。
下の正の値とした理由は、これ以上にすると超電導素線
の撚りムラ、クロム、落ち込みが生じるためである。
なお１段目の成形加工と２段目の成形加工は連続して
行ってもよいし、分離して行ってもよい。また１段目の
成形加工の後に、超電導成形撚線の焼鈍工程を入れ、そ
の後２段目の成形加工を行うようにすると、２段目の成
形加工のときに安定化金属（通常はCu）が軟化している
ので、加工後のスプリングバックが少なく、スプリング
バックを見込んで余分な圧縮量を加える必要がなくなる
ため、成形加工後の状態がより安定したものとなる。
行ってもよいし、分離して行ってもよい。また１段目の
成形加工の後に、超電導成形撚線の焼鈍工程を入れ、そ
の後２段目の成形加工を行うようにすると、２段目の成
形加工のときに安定化金属（通常はCu）が軟化している
ので、加工後のスプリングバックが少なく、スプリング
バックを見込んで余分な圧縮量を加える必要がなくなる
ため、成形加工後の状態がより安定したものとなる。
以下、本発明の実施例を説明する。
図−１は本発明に係る超電導成形撚線の製造方法の一
例を示す。この方法は、撚線機13のサプライボビン14か
ら引き出された所要本数の超電導素線12を、目板15で等
間隔に配列した後、心金16上に１層撚りで撚り合わせ、
その直後に１段目の四方ロール17Aによる断面形状がキ
ーストン形になるように軽く圧縮成形し、次いで２段目
の四方ロール17Bによりキーストン角がさらに大きくな
るように圧縮成形するものである。成形された超電導成
形撚線11は従来同様、引取機18で引き取られ、巻取機19
で巻き取られる。
例を示す。この方法は、撚線機13のサプライボビン14か
ら引き出された所要本数の超電導素線12を、目板15で等
間隔に配列した後、心金16上に１層撚りで撚り合わせ、
その直後に１段目の四方ロール17Aによる断面形状がキ
ーストン形になるように軽く圧縮成形し、次いで２段目
の四方ロール17Bによりキーストン角がさらに大きくな
るように圧縮成形するものである。成形された超電導成
形撚線11は従来同様、引取機18で引き取られ、巻取機19
で巻き取られる。
このような方法で各種の超電導成形撚線を製造した結
果を以下に示す。
果を以下に示す。
実施例１ 超電導素線として、外径0.808mmのCu/NbTi線（Cu比1.
5）を用いた。この超電導素線23本を撚り合わせ、まず
１段目の四方ロールで、厚肉側の厚さt1＝1.747mm、薄
肉側の厚さt2＝1.465mm、幅ｗ＝9.180mm、キーストン角
α＝1.8゜、（ａ−ｂ）＝0.174の断面形状に成形加工
し、次いで２段目の四方ロールで、t1＝1.635mm、t2＝
1.145mm、ｗ＝9.280、α＝３゜、（ａ−ｂ）＝0.303の
断面形状に成形加工した。得られた超電導成形撚線は、
撚りムラ、クロス等のないものであった。また臨界電流
値は、成形加工前590A（5T）に対し、成形加工後560A
（5T）と、その劣化率は10％以下で良好であった。
5）を用いた。この超電導素線23本を撚り合わせ、まず
１段目の四方ロールで、厚肉側の厚さt1＝1.747mm、薄
肉側の厚さt2＝1.465mm、幅ｗ＝9.180mm、キーストン角
α＝1.8゜、（ａ−ｂ）＝0.174の断面形状に成形加工
し、次いで２段目の四方ロールで、t1＝1.635mm、t2＝
1.145mm、ｗ＝9.280、α＝３゜、（ａ−ｂ）＝0.303の
断面形状に成形加工した。得られた超電導成形撚線は、
撚りムラ、クロス等のないものであった。また臨界電流
値は、成形加工前590A（5T）に対し、成形加工後560A
（5T）と、その劣化率は10％以下で良好であった。
実施例２ 超電導素線として外径1.850mmのCu/NbTi線（Cu比1.
4）を用いた。この超電導素線19本を撚り合わせ、まず
１段目の四方ロールで、t1＝4.095mm、t2＝3.230mm、ｗ
＝16.5mm、α＝3.0゜、（ａ−ｂ）＝0.234の断面形状に
成形加工し、そのままドラムに巻き取った。次いで、こ
の超電導成形撚線に200℃×10hの焼鈍を施した後、２段
目の四方ロールで、t1＝4.089mm、t2＝2.360mm、ｗ＝1
7.0mm、α＝5.8゜、（ａ−ｂ）＝0.467の断面形状に成
形加工した。得られた超電導成形撚線は、撚りムラ、ク
ロス等のないものであった。また臨界電流値は、成形加
工前1850A（5T）に対し、成形加工後で1650A（5T）以上
に保持することができ、その劣化率は10％程度と良好で
あった。
4）を用いた。この超電導素線19本を撚り合わせ、まず
１段目の四方ロールで、t1＝4.095mm、t2＝3.230mm、ｗ
＝16.5mm、α＝3.0゜、（ａ−ｂ）＝0.234の断面形状に
成形加工し、そのままドラムに巻き取った。次いで、こ
の超電導成形撚線に200℃×10hの焼鈍を施した後、２段
目の四方ロールで、t1＝4.089mm、t2＝2.360mm、ｗ＝1
7.0mm、α＝5.8゜、（ａ−ｂ）＝0.467の断面形状に成
形加工した。得られた超電導成形撚線は、撚りムラ、ク
ロス等のないものであった。また臨界電流値は、成形加
工前1850A（5T）に対し、成形加工後で1650A（5T）以上
に保持することができ、その劣化率は10％程度と良好で
あった。
実施例３ 超電導素線として外径0.871mmのCu/NbTi線（Cu比2.
1）を用いた。この超電導素線39本を撚り合わせ、まず
１段目の四方ロールで、t1＝1.700mm、t2＝1.500mm、ｗ
＝16.7mm、α＝0.686゜、（ａ−ｂ）＝0.115の断面形状
に成形加工し、次いで２段目の四方ロールで、t1＝1.74
0mm、t2＝1.200mm、ｗ＝17.0mm、α＝1.82゜、（ａ−
ｂ）＝0.310の断面形状に成形加工した。得られた超電
導成形撚線は、撚りムラ、クロス等のないものであっ
た。また臨界電流値は、成形加工前480A（5T）に対し、
成形加工後445A（5T）と、その劣化率は10％以下で良好
であった。
1）を用いた。この超電導素線39本を撚り合わせ、まず
１段目の四方ロールで、t1＝1.700mm、t2＝1.500mm、ｗ
＝16.7mm、α＝0.686゜、（ａ−ｂ）＝0.115の断面形状
に成形加工し、次いで２段目の四方ロールで、t1＝1.74
0mm、t2＝1.200mm、ｗ＝17.0mm、α＝1.82゜、（ａ−
ｂ）＝0.310の断面形状に成形加工した。得られた超電
導成形撚線は、撚りムラ、クロス等のないものであっ
た。また臨界電流値は、成形加工前480A（5T）に対し、
成形加工後445A（5T）と、その劣化率は10％以下で良好
であった。
比較例１ 実施例１と同じ超電導素線を同じ本数撚り合わせ、１
段だけの四方ロール加工で、t1＝1.717mm、t2＝1.035m
m、ｗ＝9.290mm、α＝4.20゜、（ａ−ｂ）＝0.420の断
面形状に成形加工した。得られた超電導成形撚線は、素
線のクロスはないが、中程度の撚りムラが生じていた。
段だけの四方ロール加工で、t1＝1.717mm、t2＝1.035m
m、ｗ＝9.290mm、α＝4.20゜、（ａ−ｂ）＝0.420の断
面形状に成形加工した。得られた超電導成形撚線は、素
線のクロスはないが、中程度の撚りムラが生じていた。
比較例２ 実施例２と同じ超電導素線を同じ本数撚り合わせ、１
段だけの四方ロール加工で、t1＝4.09mm、t2＝2.36mm、
ｗ＝17.0mm、α＝5.82゜、（ａ−ｂ）＝0.472の断面形
状に成形加工した。得られた超電導成形撚線は、素線の
クロスはないが、大きな撚りムラが生じていた。
段だけの四方ロール加工で、t1＝4.09mm、t2＝2.36mm、
ｗ＝17.0mm、α＝5.82゜、（ａ−ｂ）＝0.472の断面形
状に成形加工した。得られた超電導成形撚線は、素線の
クロスはないが、大きな撚りムラが生じていた。
比較例３ 実施例３と同じ超電導素線を同じ本数撚り合わせ、１
段だけの四方ロール加工で、t1＝1.740mm、t2＝1.200m
m、ｗ＝17.0mm、α＝1.82゜、（ａ−ｂ）＝0.310の断面
形状に成形加工した。得られた超電導成形撚線は、大き
な撚りムラがあり、かつ１個/mの素線クロスが生じてい
た。
段だけの四方ロール加工で、t1＝1.740mm、t2＝1.200m
m、ｗ＝17.0mm、α＝1.82゜、（ａ−ｂ）＝0.310の断面
形状に成形加工した。得られた超電導成形撚線は、大き
な撚りムラがあり、かつ１個/mの素線クロスが生じてい
た。
以上説明したように本発明によれば、従来より大きな
キーストン角を有する超電導成形撚線を製造することが
でき、超電導マグネットの性能向上に大きく貢献できる
ものである。
キーストン角を有する超電導成形撚線を製造することが
でき、超電導マグネットの性能向上に大きく貢献できる
ものである。
図−１は本発明に係る超電導成形撚線の製造方法の一実
施例を示す説明図、図−２は超電導成形撚線の一例を示
す断面図、図−３は従来の超電導成形撚線の製造方法を
示す説明図、図−４は従来の超電導成形撚線を使用した
超電導マグネットの部分断面図である。 11:超電導成形撚線、12:超電導素線 13:撚線機、14:ボビン、15:目板、16:心金 17A:1段目の四方ロール 17B:2段目の四方ロール 18:引取機、19:巻取機
施例を示す説明図、図−２は超電導成形撚線の一例を示
す断面図、図−３は従来の超電導成形撚線の製造方法を
示す説明図、図−４は従来の超電導成形撚線を使用した
超電導マグネットの部分断面図である。 11:超電導成形撚線、12:超電導素線 13:撚線機、14:ボビン、15:目板、16:心金 17A:1段目の四方ロール 17B:2段目の四方ロール 18:引取機、19:巻取機
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01B 13/00 563 H01B 12/08 D07B 3/06 D07B 5/00
Claims (2)
- 【請求項１】直径ｄmmの超電導素線を所要本数撚り合わ
せたものを成形加工して、断面形状がキーストン形で、
厚肉側の厚さがt1mm、薄肉側の厚さがt2mmの超電導成形
撚線を製造する方法において、パラメータａ、ｂをａ＝
t1/2d、ｂ＝t2/2dと定めたとき、超電導素線を撚り合わ
せた直後に、１段目の四方ロールで（ａ−ｂ）の値が0.
25以下の正の値となるように成形加工し、その後２段目
の四方ロールで（ａ−ｂ）の値が0.25より大きくなるよ
うに成形加工することを特徴とする超電導成形撚線の製
造方法。 - 【請求項２】１段目の四方ロールによる成形加工と２段
目の四方ロールによる成形加工の間で、超電導成形撚線
の焼鈍を行うことを特徴とする請求項１記載の超電導成
形撚線の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1323787A JP2930994B2 (ja) | 1989-08-30 | 1989-12-15 | 超電導成形撚線の製造方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22340189 | 1989-08-30 | ||
| JP1-223401 | 1989-08-30 | ||
| JP1323787A JP2930994B2 (ja) | 1989-08-30 | 1989-12-15 | 超電導成形撚線の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03163713A JPH03163713A (ja) | 1991-07-15 |
| JP2930994B2 true JP2930994B2 (ja) | 1999-08-09 |
Family
ID=26525452
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1323787A Expired - Lifetime JP2930994B2 (ja) | 1989-08-30 | 1989-12-15 | 超電導成形撚線の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2930994B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101119223B1 (ko) | 2011-07-29 | 2012-03-21 | (주)대성기업디에스 | 로프꼬임장치 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1996037002A1 (en) * | 1995-05-16 | 1996-11-21 | Teledyne Industries, Inc. | Method and apparatus for making superconductor wires |
| FR2738948B1 (fr) * | 1995-09-14 | 1997-10-17 | Alsthom Cge Alcatel | Procede de fabrication d'un conducteur gaine torsade en supraconducteur a haute temperature critique |
-
1989
- 1989-12-15 JP JP1323787A patent/JP2930994B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101119223B1 (ko) | 2011-07-29 | 2012-03-21 | (주)대성기업디에스 | 로프꼬임장치 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03163713A (ja) | 1991-07-15 |
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