JPH063692B2 - 強制冷却超電導線 - Google Patents

強制冷却超電導線

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JPH063692B2
JPH063692B2 JP59232989A JP23298984A JPH063692B2 JP H063692 B2 JPH063692 B2 JP H063692B2 JP 59232989 A JP59232989 A JP 59232989A JP 23298984 A JP23298984 A JP 23298984A JP H063692 B2 JPH063692 B2 JP H063692B2
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stabilizing
superconducting
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洸 我妻
勝之 海保
伸行 定方
義光 池野
優 杉本
宰 河野
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Fujikura Ltd
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
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Agency of Industrial Science and Technology
Fujikura Ltd
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    • 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、安定性の高い超電導状態を得ることができる
ようにした強制冷却超電導線に関する。
〔従来技術〕
冷却効率が良好でしかも安定性に優れ、かつまた曲げや
外力等に対する機械的強度も優れ、核融合のほか、各種
電気機械、エネルギー貯蔵、各磁気共鳴吸収、磁気分離
等の各種用途、特に大型・高磁界マグネット用として最
適な構造を有する超電導線を本発明者等は特公昭1−1
9721号明細書において提案している。この提案の超
電導線の一例を第4図に示す。
第4図において、銅、鋼合金、高純度アルミニウム、ア
ルミニウム合金等の良導電性材料からなる断面略矩形状
の中空な安定化母材10の内側には、Nb−Ti合金、
Nb−Ti−Ta合金等の合金系超電導材料あるいはN
Sn、VGaNbGe等の化合物系超電導材料
からなる複数本の超電導素線11が収容されている。上
記安定化母材10は、断面コ状をなす一対のチャンネル
状素材10C、10Dを相互に対向状に嵌め合わせた構
成とされている。すなわち、一方のチャンネル状素材1
0Cはその両側の側壁部21A、22Aの外表面の幅が
他方のチャンネル状素材10Dの両側の側壁部21B、
22Bの内表面間の間隔よりも小さくなるように作ら
れ、前記一方の素材10Cの側壁部21A,21Aが他
方の素材10Dの側壁部21B、22Bの内側に位置す
るように嵌め合わされて、全体として矩形状をなす安定
化母材10が形成されている。そして両チャンネル状素
材10C,10Dの側壁部21A,22A:21A,2
1Bにはそれぞれ長手方向に直交する複数のスリット2
3が間隔を置いて形成されている。
また、上記安定化母材10の外面側には突条12が形成
され、安定化母材10は突条12…を介して銅、または
銅合金製の断面矩形状の外被13によって取囲まれ、前
記突条12により安定化母材10の外面と外被13の内
面との間に冷却媒体流路14が確保されている。さらに
前記安定化母材10には、その外側の冷却媒体流路14
と内側の空間とを連通させる丸孔状、長孔状、あるいは
スリット状等の複数の連通路15が形成されている。し
たがって冷却媒体流路14を流れる超臨界圧ヘリウム等
の冷却媒体は連通路15を流通して安定化母材10の内
側の超電導素線11の線間の空隙16に流入し、超電導
線11に直接冷却媒体が接することになる。
なお第4図の超電導線においては、複数の超電導線11
からなる超電導素線集合体17A、17Bを2層に重ね
合わせて安定化母材10内に収納し、かつ2層の超電導
素線集合体17A,17Bの間にキュプロニッケル等の
高抵抗導電材料からなる薄いテープ18を介挿し、各層
の超電導素線集合体17A,17Bが直接接触しない構
成とされている。このように構成することにより、各層
間に結合電流が流れて例えばパルス駆動のごとく励磁速
度が極めて速い場合等における超電導特性の低下を防止
することができる。さらに第4図の超電導線においては
各層の超電導素線集合体17A,18Bと安定化母材1
0との間にも前記同様な高抵抗導電材料からなる薄いテ
ープ19が介挿されており、このテープ19は、安定化
母材10を介して両層間に結合電流が流れることを防止
する役割を果す。
第4図に示す超電導線においては、全体的な冷却は安定
化母材10の外側の冷却媒体流路14を流れる冷却媒体の
定常流によってなされて均等冷却が行われ、しかも安定
化母材10内の超電導素線11自体にも直接冷却媒体が
接して直接冷却媒体がなされるため冷却効果が高く、な
おかつ安定化母材10の外側の冷却媒体と内側の冷却媒
体とが連通路15を介して流入、流出して交換されるた
めトータルとしての冷却効率が優れると同時に定常安定
性および過度安定性も極めて高められている。その上、
安定化母材10が一対のチャンネル状素材10C,10
Dの嵌め合わせにより構成され、それぞれの側壁部にス
リット23をもっているため、超電導線のコイル巻加工
時には容易に曲げ加工ができるといった特徴を有してい
る。
しかしながら、本発明者等がさらに実用化のための研究
を進めたところ、上記提案の超電導線においては次のよ
うな問題があることが判明した。
〔考案が解決しようとする問題点〕
この種の超電導線は、大電流を流すとともに強大な磁界
を発生させて使用するのであるが、励磁の際等のよう
に、磁界、または電流が変動した場合、外被13と安定
化銅母材10との間に結合電流が生じて損失となり場合
によっては超電導状態が破れる虞れがあり、特に、大
型、高磁界マグネット用に使用した場合に安定性に欠け
る虞れがあった。
〔発明の目的〕
本発明は上述した事情に鑑みてなされたもので、その目
的は、電流または磁界の変動時等であっても外被と安定
化母材との間に結合電流を生じないようにするととも
に、コイル加工を容易にできるようにして超電導性の安
定性を更に向上させた超電導線を提供することを目的と
する。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明の1つは、内部に超電導素線を収容した中空の安
定化母材の外面に安定化母材の長さ方向に沿う突条を形
成し、前記安定化母材の外側に、前記安定化母材を取り
囲み、安定化母材との間に冷却媒体通路を形成する外被
を設けてなる強制冷却超電導線において、前記安定化母
材の外面に、高電気抵抗導電材料のステンレス鋼、キュ
プロニッケルからなるテープを相互に重複させずに巻回
して構成した遮断層を形成し、その外方に外被を設けた
ものである。
本発明の他の1つは、内部に超電導素線を収容した中空
の安定化母材の外面に安定化母材の長さ方向に沿う突条
を形成し、前記安定化母材の外側に、前記安定化母材を
取り囲み、安定化母材との間に冷却媒体通路を形成する
外被が設けてなる強制冷却超電導線において、前記安定
化母材の外面に、高電気抵抗導電材料からなるステンレ
ス鋼、キュプロニッケルからなる複数枚のテープを安定
化母材の長手方向に沿って添設して前記安定化母材を囲
む遮蔽層を形成し、その外方に外被を設けたものであ
る。
(作用) 高抵抗導電材料の遮蔽層が外被と安定化母材との間の結
合電流の発生を押え、超電導特性を安定させる。また、
超電導線をコイル加工する場合、超電導線を所定の曲率
半径で湾曲させる必要がある。このように湾曲加工する
場合、遮蔽層が、テープをチャンネル状素材の外周に巻
回して構成したもの、あるいは、テープを安定化母材の
外方に縦添えして構成したものであると、突き合わされ
たテープどうしが互いにずれることによって変形を容易
にするために、コイル加工が容易になる。
〔実施例〕
第1図は本発明の第1実施例を示すもので、この第1実
施例の構造において第4図に示す従来例の部分と同一の
部分には同一の符号を付してそれらの説明は省略する。
本実施例の超電導線A2にあっては、外被13の内部側
のチャンネル状素材10C、10Dの外周に、高電気抵
抗導電材料のステンレス鋼またはキュプロニッケルから
なるテープ13a2を相互に重複しないように、即ち、
重ならないようにつき合わせて巻付けることにより遮蔽
層13A2が形成されている。なお、遮蔽層13A2がチ
ャンネル状素材10C、10Dの各突条12に当接して
遮蔽層13A2の内側に冷却媒体通路14が形成されて
いる。
上記のように構成された超電導線A2を用いて超電導コ
イルを製造し、この超電導コイルに大電流を流して強大
な磁界を発生させる場合には、超電導コイルの励磁によ
って磁束の変化を生じるが、外被13の内側に遮蔽層1
3A2が設けられているために、この遮蔽層13A2が、
外被13とチャンネル状素材10C、10Dとの間に生
じようとする結合電流を抑制する。従って超電導線A2
の超電導状態は破れにくく、超電導線A2の超電導特性
は極めて安定性の高いものとなる。
ところで、第1図に示す超電導線A2を巻胴に巻回して
超電導コイルを形成する場合、超電導線A2を所定の曲
率半径で湾曲させる必要がある。このような湾曲加工す
る場合、遮蔽層13A2がテープ13a2をチャンネル状
素材10C、10Dの外周に巻回して構成したものであ
ると、巻回して突き合わされたテープ13a2どうしが
互いにずれることによって変形を容易にするために、容
易に曲げ加工できる特徴がある。
第2図は本発明の第2実施例を示すもので、この実施例
の超電導線A3にあっては、安定化母材10の外側に、
キュプロニッケルテープをチャンネル状に成形した一対
のカバーを嵌合して形成された角型筒体を配して遮蔽層
13A3を形成し、目的を達成したものである。
第3図は本発明の第3実施例を示すもので、この実施例
の超電導線A4にあっては、安定化母材10の外側に、
4枚のキュプロニッケル製テープ状カバーを縦添えして
遮蔽層13A4を形成し、目的を達成したものである。
なお、第1ないし第3実施例を示した第1図ないし第3
図にあっては、安定化母材10の連通路15とスリット
23を省略してある。また、安定化母材10内のテープ
18は必要に応じて使用しても差し支えない。
〔製造例〕
上記第1図と第2図に示す構造に従って、外被銅パイプ
と安定化銅との間に、厚さ0.1mmのキュプロニッケル
製テープ、あるいはチャンネル状カバーを配して強制冷
却超電導線(外径:13.0mm×23mm)を製造した。
これらの超電導線を用いて、内径300mm、外径600
mmのダブルパンケーキ型コイルを各々形成した。これら
の各コイルに、6T(テスラ)のバックアップ磁界を加
え、10KA通電したところ、安定な状態で10Tの中
心磁界を発生させることが可能であった。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明は、超電導素線を収納した安
定化母材を取り囲む外被の少なくとも内部側に、高抵抗
導電材料からなる遮蔽層を安定化母材を囲ませて形成し
たものであるため、本発明の超電導線に大電流を流して
強大な磁界を発生させる場合に、通電時や電流の変動時
に磁束の変化を生じても、遮蔽層が外被と安定化母材と
の間の結合電流の発生を抑える。したがって本発明の超
電導線は、超電導状態が破れにくく、安定した超電導特
性を有し、特に、大型、高磁界マグネット用として好適
であるといった優れた特徴を有する。また、超電導線を
コイル加工する場合、超電導線を所定の曲率半径で湾曲
させる必要がある。このような湾曲加工する場合、遮蔽
層が、テープをチャンネル状素材の外周に巻回して構成
したもの、あるいは、テープを安定化母材の外方に縦添
えして構成したものであると、突き合わされたテープど
うしが互いにずれることによって変形を容易にするため
に、コイル加工が容易になる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1実施例の断面斜視図、第2図は本
発明の第2実施例の断面斜視図、第3図は本発明の第3
実施例の断面斜視図、第4図は従来例の断面斜視図であ
る。 10……安定化母材、10C,10D……チャンネル状
素材、11……超電導素線、12……突条、13……外
被、14……冷却媒体流路、A2,A3,A4……超電導
線、13A2,13A3,13A4……遮蔽層。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 杉本 優 東京都江東区木場6−4―27 (72)発明者 河野 宰 千葉県千葉市こてはし台5−24―3 審判の合議体 審判長 本田 紘一 審判官 山本 穂積 審判官 佐藤 伸夫 (56)参考文献 特開 昭59−90305(JP,A) 特開 昭59−90306(JP,A) 特開 昭58−162008(JP,A)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】内部に超電導素線を収容した中空の安定化
    母材の外面に安定化母材の長さ方向に沿う突条が形成さ
    れ、前記安定化母材の外側に、前記安定化母材を取り囲
    み、安定化母材との間に冷却媒体通路を形成する外被が
    設けられてなる強制冷却超電導線において、 前記安定化母材の外面に、高電気抵抗導電材料のステン
    レス鋼またはキュプロニッケルからなるテープを相互に
    重複させずに巻回して構成した遮蔽層が形成され、この
    遮蔽層の外方に外被が被覆されてなることを特徴とする
    強制冷却超電導線。
  2. 【請求項2】内部に超電導素線を収容した中空の安定化
    母材の外面に安定化母材の長さ方向に沿う突条が形成さ
    れ、前記安定化母材の外側に、前記安定化母材を取り囲
    み、安定化母材との間に冷却媒体通路を形成する外被が
    設けられてなる強制冷却超電導線において、 前記安定化母材の外面に、高電気抵抗導電材料のステン
    レス鋼またはキュプロニッケルからなる複数枚のテープ
    を安定化母材の長手方向に沿って添設して前記安定化母
    材を囲む遮蔽層が形成され、この遮蔽層の外方に外被が
    被覆されてなることを特徴とする強制冷却超電導線。
JP59232989A 1984-11-05 1984-11-05 強制冷却超電導線 Expired - Lifetime JPH063692B2 (ja)

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JPS61110916A JPS61110916A (ja) 1986-05-29
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5990306A (ja) * 1982-11-16 1984-05-24 株式会社フジクラ 強制冷却型超電導線
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