JPS6356648B2 - - Google Patents
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- JPS6356648B2 JPS6356648B2 JP57200545A JP20054582A JPS6356648B2 JP S6356648 B2 JPS6356648 B2 JP S6356648B2 JP 57200545 A JP57200545 A JP 57200545A JP 20054582 A JP20054582 A JP 20054582A JP S6356648 B2 JPS6356648 B2 JP S6356648B2
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- H01F6/00—Superconducting magnets; Superconducting coils
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- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は核融合炉等の超電導マグネツトコイ
ルに使用される超電導線に関し、特に冷却媒体に
より強制循環冷却させる型式の超電導線に関する
ものである。
ルに使用される超電導線に関し、特に冷却媒体に
より強制循環冷却させる型式の超電導線に関する
ものである。
最近に至り、断面中央に冷却媒体流路を形成し
たいわゆる中空超電導線を用い、冷却媒体流路に
超臨界圧ヘリウム等の冷却媒体を強制循環させて
超電導線をその内側から強制冷却するようにした
超電導コイルが種々提案されている。このような
超電導コイルに使用される中空超電導線として
は、例えば第1図に示すように、中央に冷却媒体
流路1を形成した断面矩形状の銅等の安定化母材
2の壁面内に超電導素線3Aが埋め込まれた型式
のもの、あるいは第2図に示すように同じく断面
矩形状の銅等の安定化母材2の外面に極細多芯超
電導素線3Bが巻付けもしくは撚り合わされた型
式のもの、さらには第3図に示すように断面矩形
状の安定化母材2の外面に凹溝4が形成されると
ともに各凹溝4に成形超電導素線3Cが嵌合固定
された型式のもの等がある。
たいわゆる中空超電導線を用い、冷却媒体流路に
超臨界圧ヘリウム等の冷却媒体を強制循環させて
超電導線をその内側から強制冷却するようにした
超電導コイルが種々提案されている。このような
超電導コイルに使用される中空超電導線として
は、例えば第1図に示すように、中央に冷却媒体
流路1を形成した断面矩形状の銅等の安定化母材
2の壁面内に超電導素線3Aが埋め込まれた型式
のもの、あるいは第2図に示すように同じく断面
矩形状の銅等の安定化母材2の外面に極細多芯超
電導素線3Bが巻付けもしくは撚り合わされた型
式のもの、さらには第3図に示すように断面矩形
状の安定化母材2の外面に凹溝4が形成されると
ともに各凹溝4に成形超電導素線3Cが嵌合固定
された型式のもの等がある。
このような強制冷却型の超電導線を用いた超電
導マグネツトにおいては、導体内に冷却媒体が強
制循環されるため各部が均等に冷却でき、またコ
イルがコンパクトでしかも機械的強度が高く、さ
らに冷却媒体の使用量が少なくて済む等の利点を
有するが、その反面、超電導素線に対する冷却が
銅等の安定化母材を介しての間接冷却となつてい
るため、冷却効率が低く、そのため何らかの原因
で超電導素線の一部にヒートスポツトが生じて超
電導特性が失われた場合に、その回復が遅れる問
題がある。
導マグネツトにおいては、導体内に冷却媒体が強
制循環されるため各部が均等に冷却でき、またコ
イルがコンパクトでしかも機械的強度が高く、さ
らに冷却媒体の使用量が少なくて済む等の利点を
有するが、その反面、超電導素線に対する冷却が
銅等の安定化母材を介しての間接冷却となつてい
るため、冷却効率が低く、そのため何らかの原因
で超電導素線の一部にヒートスポツトが生じて超
電導特性が失われた場合に、その回復が遅れる問
題がある。
一方、第4図に示すように角型筒状体6の内側
に多数本の超電導素線3Bを収容し、その超電導
素線間の空隙7に液体ヘリウム等の冷却媒体を流
すようにしたいわゆるバンドルタイプの超電導線
も提案されており、この場合には超電導素線3B
の表面に直接冷却媒体が接して直接冷却が行われ
る。しかしながらこの型式の超電導線においては
冷却媒体をスムーズに流すことが相当に困難であ
り、局部的に冷却媒体の流れが滞つて温度上昇
し、ヒートスポツトが生じたり、またヒートスポ
ツトの回復がすみやかに行われなかつたりする欠
点がある。
に多数本の超電導素線3Bを収容し、その超電導
素線間の空隙7に液体ヘリウム等の冷却媒体を流
すようにしたいわゆるバンドルタイプの超電導線
も提案されており、この場合には超電導素線3B
の表面に直接冷却媒体が接して直接冷却が行われ
る。しかしながらこの型式の超電導線においては
冷却媒体をスムーズに流すことが相当に困難であ
り、局部的に冷却媒体の流れが滞つて温度上昇
し、ヒートスポツトが生じたり、またヒートスポ
ツトの回復がすみやかに行われなかつたりする欠
点がある。
そこで本発明者等は、前記中空超電導線の長所
と第4図に示す直接冷却型超電導線の長所とを取
入れて、全体的な冷却効率が高くしかも局部的な
安定性も良好で、かつ大きな電磁力に耐え得る構
造とした超電導線を特願昭57−45795号(特開昭
58−162008号)において提案している。この提案
の超電導線の一例を第5図に示す。
と第4図に示す直接冷却型超電導線の長所とを取
入れて、全体的な冷却効率が高くしかも局部的な
安定性も良好で、かつ大きな電磁力に耐え得る構
造とした超電導線を特願昭57−45795号(特開昭
58−162008号)において提案している。この提案
の超電導線の一例を第5図に示す。
第5図において、銅、銅合金、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Nb3Sn、V3Ga、Nb3Ge等の
化合物系超電導材料からなる複数本の超電導線1
1が収容されている。そして安定化母材10の外
側は安定化母材10と同様な材料あるいはステン
レス鋼等からなる適当数のセパレータ12を介し
て銅、ステンレス鋼、チタン、チタン合金等から
なる断面矩形状の外被13によつて取囲まれ、前
記セパレータ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、あるいはスリツト状等の
複数の連通路15が形成されている。したがつて
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、超電導素線11に直接冷却媒体が接すること
になる。そしてこの安定化母材10の内側の超電
導素線11の線間空隙16においても冷却媒体の
流れが生じることになる。
ウム、アルミニウム合金等の良導電性材料からな
る断面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Nb3Sn、V3Ga、Nb3Ge等の
化合物系超電導材料からなる複数本の超電導線1
1が収容されている。そして安定化母材10の外
側は安定化母材10と同様な材料あるいはステン
レス鋼等からなる適当数のセパレータ12を介し
て銅、ステンレス鋼、チタン、チタン合金等から
なる断面矩形状の外被13によつて取囲まれ、前
記セパレータ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、あるいはスリツト状等の
複数の連通路15が形成されている。したがつて
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、超電導素線11に直接冷却媒体が接すること
になる。そしてこの安定化母材10の内側の超電
導素線11の線間空隙16においても冷却媒体の
流れが生じることになる。
上記提案の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つてなされるため従来
の中空型超電導線の場合と同様に均等冷却が行わ
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がなされる
ため冷却効率が高く、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従来の第
4図に示すバンドルタイプの直接冷却超電導線の
場合のように内側の冷却媒体が局部的に温度上昇
してヒートスポツトが生じたりその回復が遅れた
りすることが極めて少なく、したがつてトータル
としての冷却効果が優れると同時に定常安定性お
よび過渡安定性も極めて優れている。また上記提
案の超電導線においては、じよう乱が生じて超電
導状態が破れ、磁束流状態となつた時に電流は安
定化母材に分流することになるため安定化母材の
部分でも発熱することになるが、この安定化母材
の発熱も外側の冷却媒体により冷却されるから、
第4図に示す従来のバンドルタイプの直接冷却方
式に比べ、超電導状態をすみやかに回復すること
ができ、さらに上述のように安定化母材の内外の
冷却媒体が連通路を介して流入、流出するため、
安定化母材内の超電導素線の集合構造が、その長
手方向に冷却媒体がスムーズに流れにくい構造例
えば編組構造や成形撚線構造となつていても特に
支障はなく、したがつて超電導素線の集合構造に
ついての制約がないためその設計の自由度が大き
く、そしてまた超電導素線が超電導線の中央部分
に配置されるため、マグネツト等のコイルに巻い
た場合の曲げ歪の影響による超電導素線の特性劣
化が少なく、しかも超電導素線は外側の安定化母
材によつて保護されるため外部からの電磁力によ
り超電導素線が損傷劣化することが有効に防止さ
れる等、従来の超電導線と比較して格段に優れた
特性を有する。
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つてなされるため従来
の中空型超電導線の場合と同様に均等冷却が行わ
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がなされる
ため冷却効率が高く、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従来の第
4図に示すバンドルタイプの直接冷却超電導線の
場合のように内側の冷却媒体が局部的に温度上昇
してヒートスポツトが生じたりその回復が遅れた
りすることが極めて少なく、したがつてトータル
としての冷却効果が優れると同時に定常安定性お
よび過渡安定性も極めて優れている。また上記提
案の超電導線においては、じよう乱が生じて超電
導状態が破れ、磁束流状態となつた時に電流は安
定化母材に分流することになるため安定化母材の
部分でも発熱することになるが、この安定化母材
の発熱も外側の冷却媒体により冷却されるから、
第4図に示す従来のバンドルタイプの直接冷却方
式に比べ、超電導状態をすみやかに回復すること
ができ、さらに上述のように安定化母材の内外の
冷却媒体が連通路を介して流入、流出するため、
安定化母材内の超電導素線の集合構造が、その長
手方向に冷却媒体がスムーズに流れにくい構造例
えば編組構造や成形撚線構造となつていても特に
支障はなく、したがつて超電導素線の集合構造に
ついての制約がないためその設計の自由度が大き
く、そしてまた超電導素線が超電導線の中央部分
に配置されるため、マグネツト等のコイルに巻い
た場合の曲げ歪の影響による超電導素線の特性劣
化が少なく、しかも超電導素線は外側の安定化母
材によつて保護されるため外部からの電磁力によ
り超電導素線が損傷劣化することが有効に防止さ
れる等、従来の超電導線と比較して格段に優れた
特性を有する。
なお第5図の超電導線においては、複数の超電
導素線11からなる超電導素線集合体17A,1
7Bを2層に重ね合せて安定化母材10内に収容
し、かつ2層の超電導素線集合体17A,17B
の間にキユプロニツ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5図の
超電導線においては各層の超電導素線集合体17
A,17Bと安定化母材10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
る役割を果たす。但し第5図においては図の簡単
化のため各層17A,17Bの外面の全面にそれ
ぞれテープ19を設けた状態を示しているが、実
際には連通路15からの冷却媒体の流入を妨げな
いように、適宜空所を形成しておくのが通常であ
る。
導素線11からなる超電導素線集合体17A,1
7Bを2層に重ね合せて安定化母材10内に収容
し、かつ2層の超電導素線集合体17A,17B
の間にキユプロニツ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5図の
超電導線においては各層の超電導素線集合体17
A,17Bと安定化母材10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
る役割を果たす。但し第5図においては図の簡単
化のため各層17A,17Bの外面の全面にそれ
ぞれテープ19を設けた状態を示しているが、実
際には連通路15からの冷却媒体の流入を妨げな
いように、適宜空所を形成しておくのが通常であ
る。
以上のように前記提案の超電導線は、従来の超
電導線と比較して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・高磁界マグネツト用超電導線に最
適なものであり、また特に超電導線を多層に収容
して高抵抗導電材料からなるテープ18や19を
介挿した場合には、各層間の結合電流が高抵抗導
電テープによつて防止されるため、大電流による
パルス的な用途に最適である。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すすめたと
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。
電導線と比較して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・高磁界マグネツト用超電導線に最
適なものであり、また特に超電導線を多層に収容
して高抵抗導電材料からなるテープ18や19を
介挿した場合には、各層間の結合電流が高抵抗導
電テープによつて防止されるため、大電流による
パルス的な用途に最適である。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すすめたと
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。
すなわち、この種の超電導線は第6図に示すよ
うに幅広な面A,Bが巻き半径に対する内周側、
外周側に位置しかつ幅狭の面C,Dが巻き中心軸
Oに対し直角な面となるようにコイル状に巻込ん
で超電導マグネツトとして使用するのが通常であ
るが、安定化母材10はその肉厚が相当に厚いた
め、全体としての剛性が高く、コイル巻加工に相
当な困難を伴う問題がある。また、前記提案の超
電導線を実際に製造するにあたつて断面矩形状の
安定化母材10を作成する際には、第7図に示す
ようにコ型チヤンネル状の素材21と平板状の素
材22とを用意しておき、平板状素材22が安定
化母材10の一方の幅広な面10Aとなり、コ型
チヤンネル状素材21が他の3面10B,10
C,10Dとなるように合せてその合せ目をスポ
ツト溶接することが考えられており、ここでスポ
ツト溶接を行うのは、コイル巻加工時において安
定化母材10の蓋の役割を果たす平板状素材22
がずれて内側へ落ち込み、内部の超電導素線に損
傷を与えてしまう事態の発生を防止するためであ
るが、このスポツト溶接の手間が相当に繁雑で生
産性が悪く、またスポツト溶接を施しておいても
コイル巻加工時に無理に曲げようとすればその溶
接部が剥離して、前述の如く平板状素材22が落
ち込み、超電導素線を損傷させることがある等の
問題がある。一方、第7図の安定化母材と類似し
ているが、第8図に示すように平板状素材22に
嵌め合い部22A,22Bを形成して、この嵌め
合い部22A,22Bをコ型チヤンネル状素材2
1の両端に嵌め込むことも考えられているが、こ
の場合でもスポツト溶接が必要なのは前記同様で
ある。
うに幅広な面A,Bが巻き半径に対する内周側、
外周側に位置しかつ幅狭の面C,Dが巻き中心軸
Oに対し直角な面となるようにコイル状に巻込ん
で超電導マグネツトとして使用するのが通常であ
るが、安定化母材10はその肉厚が相当に厚いた
め、全体としての剛性が高く、コイル巻加工に相
当な困難を伴う問題がある。また、前記提案の超
電導線を実際に製造するにあたつて断面矩形状の
安定化母材10を作成する際には、第7図に示す
ようにコ型チヤンネル状の素材21と平板状の素
材22とを用意しておき、平板状素材22が安定
化母材10の一方の幅広な面10Aとなり、コ型
チヤンネル状素材21が他の3面10B,10
C,10Dとなるように合せてその合せ目をスポ
ツト溶接することが考えられており、ここでスポ
ツト溶接を行うのは、コイル巻加工時において安
定化母材10の蓋の役割を果たす平板状素材22
がずれて内側へ落ち込み、内部の超電導素線に損
傷を与えてしまう事態の発生を防止するためであ
るが、このスポツト溶接の手間が相当に繁雑で生
産性が悪く、またスポツト溶接を施しておいても
コイル巻加工時に無理に曲げようとすればその溶
接部が剥離して、前述の如く平板状素材22が落
ち込み、超電導素線を損傷させることがある等の
問題がある。一方、第7図の安定化母材と類似し
ているが、第8図に示すように平板状素材22に
嵌め合い部22A,22Bを形成して、この嵌め
合い部22A,22Bをコ型チヤンネル状素材2
1の両端に嵌め込むことも考えられているが、こ
の場合でもスポツト溶接が必要なのは前記同様で
ある。
なお第5図に示される提案の超電導線と若干類
似するものとして、特開昭55−88206号公報で提
案されている超電導線がある。この公報記載の超
電導線は、超電導素線3を複数本撚合せてなる撚
線を、断面矩形状の金属帯で包括し、その金属帯
に連通孔を設けておいて金属帯の外側からその連
通孔を介して冷却媒体が内側に侵入するようにし
たものであり、この場合も撚線を包括している金
属帯が第5図の安定化母材10と同様に断面矩形
状でかつ肉厚であるため、コイル巻加工が困難と
なる問題があつた。
似するものとして、特開昭55−88206号公報で提
案されている超電導線がある。この公報記載の超
電導線は、超電導素線3を複数本撚合せてなる撚
線を、断面矩形状の金属帯で包括し、その金属帯
に連通孔を設けておいて金属帯の外側からその連
通孔を介して冷却媒体が内側に侵入するようにし
たものであり、この場合も撚線を包括している金
属帯が第5図の安定化母材10と同様に断面矩形
状でかつ肉厚であるため、コイル巻加工が困難と
なる問題があつた。
この発明は以上の事情に鑑みてなされたもの
で、特願昭57−45795号記載の超電導線をさらに
改良し、コイル巻加工を容易にするとともに、安
定化母材の作成時におけるスポツト溶接を不要と
し、かつまた安定化母材の一部の落ち込みによる
超電導素線の損傷の発生を防止した強制冷却型電
導線を提供することを目的とするものである。
で、特願昭57−45795号記載の超電導線をさらに
改良し、コイル巻加工を容易にするとともに、安
定化母材の作成時におけるスポツト溶接を不要と
し、かつまた安定化母材の一部の落ち込みによる
超電導素線の損傷の発生を防止した強制冷却型電
導線を提供することを目的とするものである。
すなわちこの発明の超電導線は、中空状をなす
断面矩形状の安定化母材の内側に複数本の超電導
素線が収容され、前記安定化母材とこれを取囲む
外被との間には長手方向に連続する冷却媒体流路
が形成され、かつ前記安定化母材にはその内外を
連通する連通路が形成されており、前記冷却媒体
流路を流れる冷却媒体が前記連通路を介し安定化
母材内の超電導素線間の空隙に流入して超電導素
線を直接冷却し得るように構成した強制冷却型超
電導線において、前記安定化母材が、断面コ状を
なす一対のチヤンネル状素材を相互に非固着状態
で対向状に嵌め合せることにより全体として断面
矩形状をなすように作られており、またその安定
化母材を構成するチヤンネル状素材には、安定化
母材の外面側へ突出する複数の突条部が長手方向
に沿つて一体に設けられており、さらに各チヤン
ネル状素材の側壁部には、長手方向に直交するス
リツトが間隔を置いて形成されていることを特徴
とするものである。
断面矩形状の安定化母材の内側に複数本の超電導
素線が収容され、前記安定化母材とこれを取囲む
外被との間には長手方向に連続する冷却媒体流路
が形成され、かつ前記安定化母材にはその内外を
連通する連通路が形成されており、前記冷却媒体
流路を流れる冷却媒体が前記連通路を介し安定化
母材内の超電導素線間の空隙に流入して超電導素
線を直接冷却し得るように構成した強制冷却型超
電導線において、前記安定化母材が、断面コ状を
なす一対のチヤンネル状素材を相互に非固着状態
で対向状に嵌め合せることにより全体として断面
矩形状をなすように作られており、またその安定
化母材を構成するチヤンネル状素材には、安定化
母材の外面側へ突出する複数の突条部が長手方向
に沿つて一体に設けられており、さらに各チヤン
ネル状素材の側壁部には、長手方向に直交するス
リツトが間隔を置いて形成されていることを特徴
とするものである。
以下この発明の超電導線をさらに具体的に説明
する。なお以下の説明において安定化母材10の
部分以外の構成は前記提案のものと同様であれば
良く、したがつて安定化母材10以外についての
説明は省略する。
する。なお以下の説明において安定化母材10の
部分以外の構成は前記提案のものと同様であれば
良く、したがつて安定化母材10以外についての
説明は省略する。
第9図はこの発明の超電導線に使用されている
安定化母材10の一例を示すものであり、この安
定化母材10は、断面コ状をなす一対のチヤンネ
ル状素材23,24を相互に対向状に嵌め合せた
構成とされている。すなわち、一方のチヤンネル
状素材23はその両側の側壁部23A,23Bの
外表面間の幅が他方のチヤンネル状素材24の両
側の側壁部24A,24B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23
の側壁部23A,23Bが他方の素材24の側壁
部24A,24Bの内側に位置するように嵌め合
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。さらに前記安定化母材10を
構成する一対のコ型チヤンネル状素材23,24
の外面には、安定化母材10の外面側に突出する
ように、長手方向に沿つた複数条の突条部25が
一体に形成されている。また各チヤンネル状素材
23,24の側壁部23A,23B,24A,2
4Bには、長手方向に直交する複数のスリツト2
6が間隔を置いて形成されている。なお、両チヤ
ンネル状素材23,24は、特にスポツト溶接等
により相互に固着することなく、単に嵌め合せた
だけの状態で使用されている。また両チヤンネル
状素材23,24からなる安定化母材10に、そ
の内外を連通する丸孔状あるいはスリツト状等の
適宜の形状の複数の連通孔15を適当な間隔を置
いて形成しておくことは前記提案の場合と同様で
ある。
安定化母材10の一例を示すものであり、この安
定化母材10は、断面コ状をなす一対のチヤンネ
ル状素材23,24を相互に対向状に嵌め合せた
構成とされている。すなわち、一方のチヤンネル
状素材23はその両側の側壁部23A,23Bの
外表面間の幅が他方のチヤンネル状素材24の両
側の側壁部24A,24B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23
の側壁部23A,23Bが他方の素材24の側壁
部24A,24Bの内側に位置するように嵌め合
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。さらに前記安定化母材10を
構成する一対のコ型チヤンネル状素材23,24
の外面には、安定化母材10の外面側に突出する
ように、長手方向に沿つた複数条の突条部25が
一体に形成されている。また各チヤンネル状素材
23,24の側壁部23A,23B,24A,2
4Bには、長手方向に直交する複数のスリツト2
6が間隔を置いて形成されている。なお、両チヤ
ンネル状素材23,24は、特にスポツト溶接等
により相互に固着することなく、単に嵌め合せた
だけの状態で使用されている。また両チヤンネル
状素材23,24からなる安定化母材10に、そ
の内外を連通する丸孔状あるいはスリツト状等の
適宜の形状の複数の連通孔15を適当な間隔を置
いて形成しておくことは前記提案の場合と同様で
ある。
上述のような安定化母材10を構成する一対の
チヤンネル状素材23,24は相互に固着されて
おらず、単に嵌め込まれただけであるから、互い
に長手方向に摺動することができる。したがつて
このような安定化母材10を用いた超電導線をコ
イル巻加工した場合、素材23,24が相対的に
滑つて引張側の延びを補うことができ、そのため
曲げ加工を容易に行うことができる。また前記提
案の第7図に示す安定化母材の場合の如く平板状
素材22がずれて内側へ落ち込むようなことがな
く、したがつて内部の超電導素線11が安定化母
材10を構成する素材の落ち込みにより損傷され
る事態の発生を有効に防止でき、さらにはスポツ
ト溶接を要しないため超電導線の組立て工程も簡
略化される。そしてまた、一方のチヤンネル状素
材23の側壁部23A,24Bと、他方のチヤン
ネル状素材24の側壁部24A,24Bとが相互
に重なり合つて、安定化母材10としての側壁部
分が2重となり、このような安定化母材10をパ
ンケーキコイルに巻き込む場合、第10図に概略
的に示すように前述の2重になつた側壁部分が巻
き中心軸Oに対して直角となつて半径方向に沿つ
た面となるから、使用時においてコイルの径方向
に加わる大きな電磁力Fに対し著しく強くなり、
その結果使用時の径方向の電磁力により安定化母
材が圧潰あるいは変形して内部の超電導線が損傷
されることも有効に防止できる。
チヤンネル状素材23,24は相互に固着されて
おらず、単に嵌め込まれただけであるから、互い
に長手方向に摺動することができる。したがつて
このような安定化母材10を用いた超電導線をコ
イル巻加工した場合、素材23,24が相対的に
滑つて引張側の延びを補うことができ、そのため
曲げ加工を容易に行うことができる。また前記提
案の第7図に示す安定化母材の場合の如く平板状
素材22がずれて内側へ落ち込むようなことがな
く、したがつて内部の超電導素線11が安定化母
材10を構成する素材の落ち込みにより損傷され
る事態の発生を有効に防止でき、さらにはスポツ
ト溶接を要しないため超電導線の組立て工程も簡
略化される。そしてまた、一方のチヤンネル状素
材23の側壁部23A,24Bと、他方のチヤン
ネル状素材24の側壁部24A,24Bとが相互
に重なり合つて、安定化母材10としての側壁部
分が2重となり、このような安定化母材10をパ
ンケーキコイルに巻き込む場合、第10図に概略
的に示すように前述の2重になつた側壁部分が巻
き中心軸Oに対して直角となつて半径方向に沿つ
た面となるから、使用時においてコイルの径方向
に加わる大きな電磁力Fに対し著しく強くなり、
その結果使用時の径方向の電磁力により安定化母
材が圧潰あるいは変形して内部の超電導線が損傷
されることも有効に防止できる。
さらに第9図の例において、コ型チヤンネル状
素材23,24の外面にその長手方向に沿つて一
体に形成された複数条の突条部25は、前述の特
願昭57−45795号の提案(第5図参照)における
セパレータ12に相当するものであつて、安定化
母材10と外被13との間に冷却媒体流路14を
確保する役割を果たす。したがつて超電導線を組
立てる場合には、別にセパレータ12を用意して
これを組込む必要がなく、組立て作業が簡略化さ
れる。また各チヤンネル状素材23,24の側壁
部23A,23B,24A,24Bにその長手方
向に直交する方向にスリツト26を間隔を置いて
形成しておくことにより、コイル巻き加工時にお
いて安定化母材10がより一層曲がり易くなり、
そのためコイル巻き加工がより一層容易となる。
またこれらにより、大型でしかも強磁界10〜12T
の超電導線マグネツトが容易に得られる。
素材23,24の外面にその長手方向に沿つて一
体に形成された複数条の突条部25は、前述の特
願昭57−45795号の提案(第5図参照)における
セパレータ12に相当するものであつて、安定化
母材10と外被13との間に冷却媒体流路14を
確保する役割を果たす。したがつて超電導線を組
立てる場合には、別にセパレータ12を用意して
これを組込む必要がなく、組立て作業が簡略化さ
れる。また各チヤンネル状素材23,24の側壁
部23A,23B,24A,24Bにその長手方
向に直交する方向にスリツト26を間隔を置いて
形成しておくことにより、コイル巻き加工時にお
いて安定化母材10がより一層曲がり易くなり、
そのためコイル巻き加工がより一層容易となる。
またこれらにより、大型でしかも強磁界10〜12T
の超電導線マグネツトが容易に得られる。
以下にこの発明の強制冷却型超電導線を製造し
た具体例を記す。
た具体例を記す。
フイラメント数7735本でNb拡散障壁を形成し
たCu/非Cu=0.83のNb3Sn素線をツイスト加工
を終了してから1.4mmφまで伸線し、第1次導体
とした。この第1次導体を15本成形撚線し、第2
次導体とした。この時の撚線ピツチは100mmであ
る。
たCu/非Cu=0.83のNb3Sn素線をツイスト加工
を終了してから1.4mmφまで伸線し、第1次導体
とした。この第1次導体を15本成形撚線し、第2
次導体とした。この時の撚線ピツチは100mmであ
る。
別工程として嵌合型安定化母材を次のように製
作した。すなわち3.0mm厚さ×31.0mm幅の無酸素
銅テープをロール圧延により、突条部1.5mm高さ、
平坦部1.0mm厚さの突条部を7ケ所もつ異型テー
プ1を製作した。また同様にして突条部を中央に
3ケ所もつ27mm幅の異型無酸素銅テープ2も製作
し、1,2を嵌合できるようコ型にフオーミング
した。なお1,2にはプレス打抜きにより予め10
mm間隔で幅2mmのスリツトがコ型の側面に当る部
分にあけられる。
作した。すなわち3.0mm厚さ×31.0mm幅の無酸素
銅テープをロール圧延により、突条部1.5mm高さ、
平坦部1.0mm厚さの突条部を7ケ所もつ異型テー
プ1を製作した。また同様にして突条部を中央に
3ケ所もつ27mm幅の異型無酸素銅テープ2も製作
し、1,2を嵌合できるようコ型にフオーミング
した。なお1,2にはプレス打抜きにより予め10
mm間隔で幅2mmのスリツトがコ型の側面に当る部
分にあけられる。
前述の第2次導体は連通路を妨害しないように
適当な孔をもつた0.1mm厚さ、20mm幅キユプロニ
ツケルテープにより巻かれ、これを2層重ねて合
計30本の第1次導体を前述のコ型に成型した鋳型
テープ1,2からなる嵌合ケースに連続的に挿入
し、第3次導体とした。次いで外被としての無酸
素銅の連続溶接管製造ラインに第3次導体を流
し、外被を溶接により製造し、これをロールおよ
びダイスにより縮径し、平角状の第4次導体を製
造した。
適当な孔をもつた0.1mm厚さ、20mm幅キユプロニ
ツケルテープにより巻かれ、これを2層重ねて合
計30本の第1次導体を前述のコ型に成型した鋳型
テープ1,2からなる嵌合ケースに連続的に挿入
し、第3次導体とした。次いで外被としての無酸
素銅の連続溶接管製造ラインに第3次導体を流
し、外被を溶接により製造し、これをロールおよ
びダイスにより縮径し、平角状の第4次導体を製
造した。
第4次導体の寸法は13mm×23mmであり、100m
以上の長尺導体を製造できた。
以上の長尺導体を製造できた。
さらにこの第4次導体に石英ガラステープで絶
縁を施したあとコイルに巻込んだ。コイル寸法は
内径300mm、外径600mm、高さ約50mmである。この
コイルを窒素ガス雰囲気で800℃×50HのNb3Sn
生成熱処理を施し、8コイル積み上げて強制冷却
超電導マグネツトとした。
縁を施したあとコイルに巻込んだ。コイル寸法は
内径300mm、外径600mm、高さ約50mmである。この
コイルを窒素ガス雰囲気で800℃×50HのNb3Sn
生成熱処理を施し、8コイル積み上げて強制冷却
超電導マグネツトとした。
上述のようにして得られたマグネツトを、発生
磁界5Tの外部マグネツトと組み合わせて冷却通
電実験した。但し冷却は超臨界圧ヘリウムを導体
内部に流して行つた。その結果5.5Kで18000A通
電で中心磁界10Tを計測した。このような計測結
果は、1.4mmφ素線(第1次導体)の臨界電流特
性が920A(4.2K、10T)であることからみて、コ
イリングによる劣化等がなく良好な特性を有する
マグネツトとなつていることを示す。
磁界5Tの外部マグネツトと組み合わせて冷却通
電実験した。但し冷却は超臨界圧ヘリウムを導体
内部に流して行つた。その結果5.5Kで18000A通
電で中心磁界10Tを計測した。このような計測結
果は、1.4mmφ素線(第1次導体)の臨界電流特
性が920A(4.2K、10T)であることからみて、コ
イリングによる劣化等がなく良好な特性を有する
マグネツトとなつていることを示す。
以上の説明で明らかなように、この発明の超電
導線は、前記提案の超電導線と同様に冷却効果が
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ている等の利点を有
するほか、特に安定化母材10が一対のコ型チヤ
ンネル状素材23,24を相互に非固着状態で対
向状に嵌め合せたものであり、しかもそのチヤン
ネル状素材の側壁部には長手方向に直交するスリ
ツトが間隔を置いて形成されているため、コイル
巻き加工が容易であり、しかもスポツト溶接が不
要であるに加え、チヤンネル状素材の外面に突出
する複数の突条部が外被との間の冷却媒体通路を
確保する役割を果たすから、別にセパレータを用
意する必要がなく、したがつて超電導線組立て工
程も簡略化され、さらにパンケーキコイルに巻い
た場合の半径方向の電磁力に対して強く、安定化
母材の変形、圧潰により内部の超電導線が損傷、
劣化するおそれが少ない等の種々の利点を有する
ものである。
導線は、前記提案の超電導線と同様に冷却効果が
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ている等の利点を有
するほか、特に安定化母材10が一対のコ型チヤ
ンネル状素材23,24を相互に非固着状態で対
向状に嵌め合せたものであり、しかもそのチヤン
ネル状素材の側壁部には長手方向に直交するスリ
ツトが間隔を置いて形成されているため、コイル
巻き加工が容易であり、しかもスポツト溶接が不
要であるに加え、チヤンネル状素材の外面に突出
する複数の突条部が外被との間の冷却媒体通路を
確保する役割を果たすから、別にセパレータを用
意する必要がなく、したがつて超電導線組立て工
程も簡略化され、さらにパンケーキコイルに巻い
た場合の半径方向の電磁力に対して強く、安定化
母材の変形、圧潰により内部の超電導線が損傷、
劣化するおそれが少ない等の種々の利点を有する
ものである。
第1図から第3図まではそれぞれ従来の中空超
電導線の一例を示す断面図、第4図は従来の直接
冷却型超電導線の一例を示す断面図、第5図はこ
の発明に先行して提案されている超電導線の一例
を示す断面斜視図、第6図は第5図の超電導線を
コイルに巻いた状態を示す略解的な斜視図、第7
図および第8図はそれぞれ第5図に示される超電
導線に使用される安定化母材の組み立て方法の一
例を示す断面斜視図、第9図はこの発明の超電導
線に使用される安定化母材の一例を示す断面斜視
図、第10図は第9図の安定化母材をコイルに巻
いた状況を示す略解的な斜視図である。
電導線の一例を示す断面図、第4図は従来の直接
冷却型超電導線の一例を示す断面図、第5図はこ
の発明に先行して提案されている超電導線の一例
を示す断面斜視図、第6図は第5図の超電導線を
コイルに巻いた状態を示す略解的な斜視図、第7
図および第8図はそれぞれ第5図に示される超電
導線に使用される安定化母材の組み立て方法の一
例を示す断面斜視図、第9図はこの発明の超電導
線に使用される安定化母材の一例を示す断面斜視
図、第10図は第9図の安定化母材をコイルに巻
いた状況を示す略解的な斜視図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 中空状をなす断面矩形状の安定化母材の内側
に複数本の超電導素線が収容され、前記安定化母
材とこれを取囲む外被との間には長手方向に連続
する冷却媒体流路が形成され、かつ前記安定化母
材にはその内外を連通する連通路が形成されてお
り、前記冷却媒体流路を流れる冷却媒体が前記連
通路を介し安定化母材内の超電導素線間の空隙に
流入して超電導素線を直接冷却し得るように構成
した強制冷却型超電導線において、 前記安定化母材が、断面コ状をなす一対のチヤ
ンネル状素材を相互に非固着状態で対向状に嵌め
合せることにより全体として断面矩形状をなすよ
うに作られており、また安定化母材を構成するチ
ヤンネル状素材には、安定化母材の外面側へ突出
する複数の突条部が長手方向に沿つて一体に設け
られており、さらに各チヤンネル状素材の側壁部
には、長手方向に直交するスリツトが間隔を置い
て形成されていることを特徴とする強制冷却型超
電導線。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57200545A JPS5990305A (ja) | 1982-11-16 | 1982-11-16 | 強制冷却型超電導線 |
US06/551,689 US4568900A (en) | 1982-11-16 | 1983-11-14 | Forced-cooled superconductor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57200545A JPS5990305A (ja) | 1982-11-16 | 1982-11-16 | 強制冷却型超電導線 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5990305A JPS5990305A (ja) | 1984-05-24 |
JPS6356648B2 true JPS6356648B2 (ja) | 1988-11-09 |
Family
ID=16426082
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP57200545A Granted JPS5990305A (ja) | 1982-11-16 | 1982-11-16 | 強制冷却型超電導線 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4568900A (ja) |
JP (1) | JPS5990305A (ja) |
Families Citing this family (19)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH063692B2 (ja) * | 1984-11-05 | 1994-01-12 | 工業技術院長 | 強制冷却超電導線 |
US4622531A (en) * | 1985-04-26 | 1986-11-11 | Wisconsin Alumni Research Foundation | Superconducting energy storage magnet |
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