超電導ケーブル用のフォーマと、その製造方法及び超電導ケーブル
【課題】運転時に交流電流を通電した際の渦電流損失の低減化と、短絡時のＡＣ抵抗の低減化を図った超電導ケーブル用のフォーマを提供する。
【解決手段】超電導導体層を形成するための超電導線材を巻回させる超電導ケーブル用のフォーマＦである。このフォーマＦは、複数本の素線１，２を撚り合わせて形成される複数の撚り線３と、複数本の撚り線３がそれぞれ撚り合わせて形成される複数のセグメント４とを備え、複数のセグメント４が、集合されて断面が円形状となるように圧縮成形される。各素線間は絶縁されている。このような構成によれば、短絡時には、事故電流が流れる素線１，２が多くなるため、フォーマＦの導体実効断面積が拡大され、ＡＣ抵抗が低減し発熱量が減少する。そして、個々の素線１，２を細くすることにより、交流通電時（超電導ケーブルの定常運転時）にフォーマＦに発生する渦電流損失が低減する。
【解決手段】超電導導体層を形成するための超電導線材を巻回させる超電導ケーブル用のフォーマＦである。このフォーマＦは、複数本の素線１，２を撚り合わせて形成される複数の撚り線３と、複数本の撚り線３がそれぞれ撚り合わせて形成される複数のセグメント４とを備え、複数のセグメント４が、集合されて断面が円形状となるように圧縮成形される。各素線間は絶縁されている。このような構成によれば、短絡時には、事故電流が流れる素線１，２が多くなるため、フォーマＦの導体実効断面積が拡大され、ＡＣ抵抗が低減し発熱量が減少する。そして、個々の素線１，２を細くすることにより、交流通電時（超電導ケーブルの定常運転時）にフォーマＦに発生する渦電流損失が低減する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超電導導体層を形成するために超電導線材を巻回させる超電導ケーブル用のフォーマと、その製造方法及び超電導ケーブルに関する。特に、交流通電時の渦電流損失の低減化と、短絡時におけるＡＣ抵抗の低減化を図った超電導ケーブル用のフォーマと、その製造方法及びそのフォーマを用いた超電導ケーブルに関する。
【背景技術】
【０００２】
長距離大容量の送電に使用される超電導ケーブルの構成は、例えば図４に示される。この超電導ケーブル２０では、３本のケーブルコア２９が撚り合わせた状態で断熱管内に収納されている。各ケーブルコア２９は、中心から順に、フォーマ２１、超電導導体層２２、絶縁層２３、超電導シールド層２４を備える。フォーマ２１は、銅線等の素線を撚り合わせた撚り線又は中空パイプ等から構成される。超電導導体層２２及び超電導シールド層２４は、Bi系超電導線材等の超電導線材が多層に巻回して構成される。絶縁層２３は、絶縁紙等が巻回されて構成される。一方、断熱管は、内管２６と外管２７とを備える。内管２６の内側には冷媒流通路２５が形成され、外管２７の外側は防食層２８によって覆われて、内管２６と外管２７の間は真空引きされて真空層とされる。
【０００３】
このような超電導ケーブルに用いられるフォーマに関し、例えば個々に絶縁被覆を施した常電導材料からなる複数本の金属素線を撚り合わせた構成が、例えば特許文献１に記載されている。この例では、交流通電時の渦電流損失を抑制するために、絶縁被覆の施された素線を撚り合わせてフォーマを構成している。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−３２５８３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
絶縁被覆の施された素線を撚り合わせたフォーマを備えた交流用の超電導ケーブルでは、通常、上記フォーマは、中心素線の外周に外周素線を１層以上巻回して撚り合わせた構成がとられるため、ある断面においては外周に位置する素線は、他の断面でも常に外周に位置することになる。
【０００６】
そのため、短絡時には、表皮効果によって、表面の数ｍｍ（３〜４ｍｍ）厚程度の部分しか短絡電流が流れず、発熱が大きくなるという問題があった。つまり、フォーマの導体実効断面積がきわめて少なかった。
【０００７】
一方、超電導線材のピッチを各層で調整した超電導ケーブルに交流を通電する際には、フォーマ内にも磁場が発生するため、渦電流損が発生する。その対策として、フォーマを構成する素線径を細くすることが有効であるが、素線径を細くすると素線そのものの機械的な強度特性が低下する。
【０００８】
また、細径な素線を撚り合わせてフォーマを形成する場合、素線の本数が多くなる。そのため、このようなフォーマを用いた超電導ケーブルでは、ケーブル端末部を電気的に接続する際には、フォーマ端末部の撚りを戻して素線に被覆された絶縁被覆を機械的（例えばサンドブラスト等）に剥がすための剥離作業が大変な手間を要するという問題があった。従って、その端末部の電気的接続作業を容易にするための対策が求められていた。
【０００９】
本発明は、このような事情に鑑みてなされ、その目的の一つは、交流通電時の渦電流損失の低減化と短絡時のＡＣ抵抗の低減化とが図られる超電導ケーブル用のフォーマと、その製造方法及び超電導ケーブルを提供することにある。
【００１０】
また、本発明の他の目的は、端末部の電気的接続作業が容易な超電導ケーブル用のフォーマを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の超電導ケーブル用のフォーマは、超電導導体層を形成するための超電導線材を巻回させる超電導ケーブル用のフォーマに関する。このフォーマは、複数本の素線が互いに撚り合されて断面が扇形状に成形されたセグメントを複数本備え、これらのセグメントが集合されて断面が円形状に形成され、各素線間は絶縁されている。
【００１２】
このようなフォーマでは、複数本の素線が互いに撚り合わされてセグメントが形成され、そのセグメントが複数本集合されて断面が円形状に成形されるため、一部の素線が、フォーマの断面の内外に行き交うように構成することができる。つまり、フォーマのある断面においては外側に位置する素線は、他の断面では内側に位置するようになる。従って、短絡時には、内外に交錯し合う素線に電流が流れるため事故電流が流れる素線が多くなり、フォーマの導体実効断面積が拡大され、ＡＣ抵抗が低減し発熱量が減少する。また、ＡＣ抵抗、発熱量を同程度に許容する場合、従来よりもフォーマサイズ及びケーブルサイズをコンパクト化することができる。そして、個々の素線を細くすることにより、交流通電時（超電導ケーブルの運転時）に発生する渦電流損失が低減する。
【００１３】
前記各セグメントは、複数本の素線がそれぞれ撚り合わされて形成された複数本の撚り線が、さらに撚り合わされて形成されるようにしてもよい。このように、複数本の素線を撚り合わせた１次撚り線を形成することにより、その後の工程では、１次撚り線を１本の線として取り扱うことができるため、機械的な強度を低下させることなく、取り扱い作業性が向上する。
【００１４】
前記撚り線は、１本の中心素線の周りに複数本の外周素線を撚り合わせて形成されるようにしてもよい。例えば同一径の素線を用いる場合、１本の中心素線の周りに６本の外周素線を互いに密着させた状態で撚り合わせることができる。
【００１５】
前記中心素線は、絶縁被覆が施されていないようにしてもよい。１本の絶縁被覆が施されていない中心素線の周りに複数本の絶縁被覆が施された外周素線を撚り合わせて撚り線が形成される場合、各素線間は絶縁状態になる。従って、このような撚り線では、端末を電気的に接続施工する際に、最も絶縁被覆を剥がすことが困難な１次撚りの中心線の絶縁被覆を剥がす作業を行う必要がなくなる。
【００１６】
前記素線の径は、φ２ｍｍ以下であるのが好ましい。素線径をφ２ｍｍ以下にすることによって、渦電流損失の低減効果が向上する。尚、素線径は０．５〜０．８ｍｍに設定するのが好ましい。
【００１７】
断面が円形状に集合された前記複数本のセグメントが、バインダーによって結束されるようにしてもよい。このようにすれば、セグメント束の変形が防止され、フォーマの保形性が向上する。
【００１８】
前記集合されたセグメントの中心部に、クッション材が配設されてもよい。このようにすれば、セグメント同士を集合する際の成形が容易となる。
【００１９】
前記素線間を絶縁するために、少なくとも一部の素線に施される絶縁被覆は、フォーマの端末接続施工時における加熱によって溶融除去されるようにしてもよい。このようにすれば、フォーマの端末を電気的に接続施工する際には、絶縁被覆は加熱によって溶融除去されるため、別途、絶縁被覆を剥がす手間が省ける。このような絶縁被覆の素材としては、例えば、半田付け可能な巻線の被覆材として用いられる樹脂材等が挙げられる。
【００２０】
本発明の超電導ケーブル用のフォーマの製造方法は、超電導導体層を形成するための超電導線材を巻回させる超電導ケーブル用のフォーマの製造方法に関する。この製造方法は、複数本の素線を各素線間が絶縁されるように撚り合わせて撚り線を形成する工程と、複数本の撚り線を撚り合わせてプレフォーム（型付け）したセグメントを形成する工程と、複数本のセグメントを、断面が円形状となるように集合させる工程とを備える。
【００２１】
具体的には、例えば、まず、撚り線機によって、中心素線の周りに外周素線を撚り合わせて撚り線を形成する。次いで、複数の撚り線をさらに撚り合わせた後にプレフォームを行い、互いに撚り合わされた複数本の撚り線からなるセグメントを形成する。そして、複数本のセグメントを集合させて断面が円形となるようにダイス（集合ダイス）等によって成形する。これにより、超電導ケーブル用のフォーマを得ることができる。
【００２２】
このようにして製造された超電導ケーブル用のフォーマは、個々の素線が撚り合わされて形成された複数本の撚り線同士がさらに撚り合わされてセグメントが形成され、そのセグメントが複数本集合されて断面円形状に成形される。そのため、一部の素線がフォーマの断面の内外に行き交うことになる。つまり、ある断面においては外側に位置する素線は、他の断面では内側に位置するように素線同士が交錯し合うことになる。従って、短絡時には、内外に交錯し合う素線に電流が流れるため事故電流が流れる素線が多くなり、フォーマの導体実効断面積が拡大される。その結果、ＡＣ抵抗が低減しフォーマの発熱量が減少する。そして、個々の素線を細くすることにより、交流通電時（超電導ケーブルの定常運転時）に発生する渦電流損失が低減する。また、ＡＣ抵抗、発熱量を規定する場合、従来よりもフォーマサイズ及びケーブルサイズをコンパクト化することができる。
【００２３】
本発明の超電導ケーブルは、フォーマの外周に超電導線材が巻回されて超電導導体層が形成される超電導ケーブルに関する。前記フォーマは、複数本の素線が互いに撚り合されて断面が扇形状に成形されたセグメントを複数本備え、これらのセグメントが集合されて断面が円形状に形成される。そして、各素線間は絶縁されている。
【００２４】
このような構成によれば、複数本の素線が互いに撚り合わされてセグメントが形成され、そのセグメントが複数本集合されて断面円形状に成形されたフォーマを備えているため、一部の素線がフォーマの断面の内外に行き交うようになる。つまり、ある断面においては外側に位置する素線は、他の断面では内側に位置するように素線同士が交錯し合うことになる。従って、短絡時には、内外に交錯し合う素線に電流が流れるため事故電流が流れる素線が多くなり、フォーマの導体実効断面積が拡大される。その結果、ＡＣ抵抗が低減しフォーマの発熱量が減少する。そして、個々の素線を細くすることにより、交流通電時（超電導ケーブルの定常運転時）に発生する渦電流損失が低減する。また、ＡＣ抵抗、発熱量を同程度に許容する場合、従来よりもフォーマサイズ及びケーブルサイズをコンパクト化することができる。
【００２５】
前記フォーマと超電導導体層の間には、前記フォーマよりも熱伝導率の低い素材からなる伝熱遅延層を介在させてもよい。このようにすれば、短絡時には、フォーマで発生した熱を伝熱遅延層で効果的にブロックすることができるため、フォーマ自体の発熱量を大きくしても、短絡電流が流れる時間内の超電導導体層及び絶縁層の温度上昇を抑制することができ、フォーマの許容発生熱を大きく、また、サイズを小さくすることができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の超電導ケーブル用のフォーマは、一部の素線がフォーマの断面の内外に行き交うので、短絡時には、事故電流が流れる素線が多くなる。そのため、フォーマの導体実効断面積が拡大され、ＡＣ抵抗が低減し発熱量が減少する。また、個々の素線を細くすることにより、交流通電時に発生する渦電流損失が低減する。また、ＡＣ抵抗、発熱量を規定する場合、従来よりもフォーマサイズ及びケーブルサイズをコンパクト化することができる。
【００２７】
本発明の超電導ケーブル用のフォーマの製造方法によれば、一部の素線がフォーマの断面の内外に行き交うように構成されたフォーマを製造することができる。このようなフォーマは、短絡時には、事故電流が流れる素線が多くなるため、フォーマの導体実効断面積が拡大され、ＡＣ抵抗が低減し発熱量が減少する。また、個々の素線を細くすることにより、交流通電時に発生する渦電流損失が低減する。
【００２８】
本発明の超電導ケーブルは、一部の素線がフォーマの断面の内外に行き交うように構成されたフォーマを備えているので、短絡時には、事故電流が流れる素線が多くなるため、ＡＣ抵抗が低減し発熱量が減少する。また、ＡＣ抵抗、発熱量を同程度に許容する場合、従来よりもフォーマサイズ及びケーブルサイズをコンパクト化することができる。そして、フォーマを形成する個々の素線を細くすることにより、交流通電時に発生する渦電流損失が低減する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下に、本発明の実施の形態に係る超電導ケーブル用のフォーマと、その製造方法及びそのフォーマを用いた超電導ケーブルについて図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００３０】
図１（ａ）は撚り線の断面、（ｂ）はセグメントを形成するために集合させた撚り線の断面、（ｃ）はフォーマの断面、（ｄ）は別のフォーマの断面を示す。図２は、超電導ケーブルの断面図である。まず、図１（ａ）〜（ｃ）に示すように、このフォーマＦは、個々に絶縁被覆(図示省略)を施した複数本の銅線等の素線、即ち、例えば１本の中心素線１の周りに６本の外周素線２が撚り合わされて撚り線３が形成される（図１（ａ）参照）。次いで、セグメント４を形成するために、例えば７本の撚り線３が集合され（図１（ｂ）参照）、これらが撚り合わされてセグメント形成用のプレフォーマーにより断面が扇形状の撚り線束であるセグメント４（頂角60°）が形成される。そして、6本のセグメント4が集合されて断面円形状に成形された後、その外周に例えばステンレス線材等からなるバインダーbが螺旋状に巻回されてフォーマＦが形成される（図１（ｃ）参照）。尚、図１（ｃ）（ｄ）は、フォーマの断面を模式的に示したものであり、実際には、各素線は圧縮成形によって互いに押圧されてその一部が塑性変形し、フォーマＦの外形は略真円に近い状態になる。
【００３１】
このように構成されるフォーマＦによれば、個々の素線１，２が撚り合わせされて形成された撚り線３同士がさらに撚り合わされて圧縮成形されたセグメント４が形成され、そのセグメント４が集合されて断面円形状に成形される。そのため、セグメント４を構成する素線１，２の多くが、フォーマＦの断面の内外に行き交うことになる。つまり、素線１，２の多くがフォーマＦの半径方向に行き交うため、フォーマＦのある断面においては外側に位置する素線は、他の断面では内側に位置するように素線１，２が交錯し合うことになる。従って、短絡時には、事故電流が流れる素線１，２が多くなるため、フォーマＦの導体実効断面積が拡大され、ＡＣ抵抗が低減し発熱量が減少する。そして、個々の素線１，２を細くすることにより、交流通電時（超電導ケーブルの定常運転時）にフォーマに発生する渦電流損失が低減する。また、ＡＣ抵抗、発熱量を同程度に許容する場合、従来よりもフォーマサイズ及びケーブルサイズをコンパクト化することができる。
【００３２】
さらに、断面円形状に成形されたフォーマＦの外周に、ステンレス製のバインダーｂが巻回されているため、フォーマの変形がより一層防止され、フォーマＦの保形性がさらに向上する。その素線１，２の径は、例えばφ２ｍｍ以下であるのが好ましい。素線径をφ２ｍｍ以下にすることによって、渦電流損失の低減効果が向上する。尚、素線径は、φ１ｍｍ以下にするのがより好ましく、例えば０．５〜０．８ｍｍに設定するのが好ましい。また、このようなフォーマＦにあっては、例えば図１（ｄ）に示すように、６つのセグメント４の中心に中空部５を設けてもよい。その中空部５には、例えば銅の撚り線を配置してもよく、パイプ材を配置してその内部に冷媒を流通させるようにしてもよく、あるいは可撓性のあるクッション材を配置してもよい。
【００３３】
また、撚り線３を構成する中心素線１及び外周素線２に施される絶縁被覆には、撚り線３の端末を電気的に接続施工する際の加熱によって溶融除去される素材を選択するようにしてもよい。このようにすれば、撚り線３の端末接続施工時には、加熱（380〜470℃）によって絶縁被覆が溶融除去されるため、別途、絶縁被覆を剥がす手間が省ける。このような絶縁被覆の素材としては、例えば半田付け可能な巻線の被覆材として用いられる樹脂材が挙げられる。例えばポリウレタン(230℃)、ポリウレタンとポリアミドの化合物(230℃)、ポリエステル(250℃)、ポリエステルとポリアミドの化合物(250℃)、ポリエステルイミド(290℃)等が挙げられる。尚、（）内の温度は耐軟化温度を示す。
【００３４】
また、中心素線１のみに、絶縁被覆を施さないようにしてもよい。１本の絶縁被覆が施されていない中心素線１の周りに複数本（例えば６本）の絶縁被覆が施された外周素線２を撚り合わせて撚り線３を形成する場合（図１(a)(b)参照）、各素線１，２間は絶縁状態になる。従って、このような撚り線３では、端末を電気的に接続施工する際に、最も絶縁被覆を剥がすことが困難な１次撚りの中心線の絶縁被覆を剥がす作業を行う必要がなくなる。また、絶縁被覆を施さない分、原材料費を低減することができる。ちなみに、中心素線１を露出させるためには、その中心素線１の周りの全ての外周素線２の撚りを戻す必要があるが、この中心素線１に絶縁被覆が施されていない場合には、全ての外周素線２の撚りを戻す必要がなくなり、撚り戻しの手間が省けるメリットがある。尚、各素線間に絶縁性が確保されれば、中心素線１に限らず、その他の素線に、絶縁被覆を施さないようにしてもよい。
【００３５】
このようなフォーマＦは、例えば図２に示すような超電導ケーブル２０に適用することができる。この超電導ケーブル２０は、以下のように構成される。即ち、まず、上述のように構成されるフォーマＦを中心として、その外側に、伝熱遅延層Ｃ、超電導導体層２２、絶縁層２３、超電導シールド層２４が順次形成される。伝熱遅延層Ｃは、カーボン紙テープやクラフト紙テープ等の熱伝導率の低い素材を螺旋状に巻回して構成される。超電導導体層２２と超電導シールド層２４は、Bi系超電導線材等の超電導線材が多層に巻回されて構成される。絶縁層２３は、クラフト紙などの絶縁紙や、プラスチックテープとクラフト紙をラミネートした複合紙等を巻回して構成される。そして、３本のケーブルコア２９が互いに撚り合わされて内管２６と外管２７とで形成される二重断熱管内に挿入され、内管２６内に冷媒流通路２５が形成される。その外管２７は防食層２８によって覆われ、内管２６と外管２７の間は真空引きされて真空層とされる。
【００３６】
このような超電導ケーブル２０では、素線１，２がフォーマＦの断面の内外に行き交うように撚り合わされているため、短絡時には、事故電流が流れる素線１，２が多くなり、フォーマＦの導体実効断面積が拡大される。その結果、ＡＣ抵抗が低減しフォーマの発熱量が減少する。また、ＡＣ抵抗、発熱量を従来と同程度に許容する場合、従来よりもフォーマサイズ及びケーブルサイズをコンパクト化することができる。フォーマサイズのコンパクト化により、冷却時の収縮に伴う応力低減化の要請にも応えることができる。そして、個々の素線１，２を細くすることにより、交流通電時（超電導ケーブルの定常運転時）にフォーマに発生する渦電流損失が低減する。また、伝熱遅延層Ｃは、熱伝導率が低いため、事故時にフォーマＦから超電導導体層２２への発生熱の伝播時間を遅延させることができ、かつ伝熱量を低減することができる。これにより、事故電流が流れる短時間内での超電導導体層２２及び絶縁層２３の温度上昇を効果的に抑制することができる。
【００３７】
短絡時におけるフォーマＦの発生熱の挙動について説明すると、短絡時には、まず、超電導導体層２２に流れていた電流が、フォーマＦに分流され、フォーマの温度が急上昇する。その際に、フォーマＦと超電導導体層２２の間に介在する熱伝導率の低い伝熱遅延層Ｃによって、超電導導体層２２への熱伝導が遅延される。フォーマＦの温度は、超電導導体層２２の温度を上昇させることにより熱量を消費し、徐々に低下する。このような構成にあって、超電導導体層２２を保護するためには、伝熱遅延層Ｃを含めた超電導導体層２２の最高温度到達時点が、短絡終了時点以降に遅延されることが好ましい。本発明のフォーマＦを用いた超電導ケーブル２０では、このような超電導導体層２２への熱伝導の遅延効果を期待することができる。
【００３８】
以上のように構成されるフォーマＦは、以下のような工程で製造することができる。即ち、個々に絶縁被覆を施した複数本の素線１，２を撚り合わせて撚り線３を形成する工程と、複数本の撚り線３を撚り合わせて圧縮成形することによりセグメント４を形成する工程と、複数本のセグメント４を断面が円形状となるように集合させる工程と、セグメント束をバインダーによって結束する工程と、によってフォーマＦを製造することができる。より詳しくは、例えば図３に示すような手順で製造することができる。
【００３９】
図３にて、まず、第一段階（図３（Ｉ））では、中心素線用ボビン１１から繰り出される中心素線１と、外周素線用ボビン１２から繰り出される複数本の外周素線２と、を撚り線機１３によって撚り合わせて撚り線３を形成する（一次撚り，図１（ａ）参照）。次いで、第二段階（図３（II）では、複数（例えば７本）の撚り線３を撚り合わせ機１４によって撚り合わせた（二次撚り）後、異形ダイス等からなるセグメント形成用プレフォーマー１５によって断面扇形状にプレフォーム（成形）することによりセグメント４を形成する（図１（ｂ）参照）。そして、第三段階（図３（III））では、複数（例えば６本）のセグメント４を撚り集合させてダイス（集合ダイス）１６によって断面円形に成形した後、そのセグメント束をバインダー（結束装置）１７によってステンレス帯板等のバインダーｂで結束すれば、図１（ｃ）に示すようなフォーマＦを得ることができる。第一段階終了後に、圧縮ダイスによって撚り線３を整った円形状になるようにプレフォームしてもよい。そうすれば、撚り線３同士の緊密性が向上し各撚り線３の保形性が向上する。あるいは、第二段階にて、二次撚り線をプレフォームするのではなく、全ての素線、ここでは例えば４９本を撚り合わせてプレフォームを行ってセグメント４を形成してもよい。尚、本発明のフォーマは、その製造方法を特定するものではなく、適宜な方法で製造されてよい。また、撚り線３を構成する素線１，２の本数やセグメント４の本数や形状は、適宜に選択されてよい。そして、本発明の超電導ケーブル用のフォーマと、その製造方法及び超電導ケーブルは、実施の形態に限定されることなく、発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、適宜、必要に応じて改良、変更等は自由である。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明の超電導ケーブル用のフォーマは、機械的強度を確保しつつ交流通電時の渦電流損失の低減化と短絡時のＡＣ抵抗の低減化が図られるので、長距離大容量の交流送電に使用される超電導ケーブルに好適に適用することができる。また、本発明の超電導ケーブル用のフォーマの製造方法は、長距離大容量の交流送電に使用される超電導ケーブル用のフォーマの製造に好適に適用することができる。そして、本発明の超電導ケーブルは、長距離大容量の交流送電用に好適に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の実施の形態に係るフォーマの構成を示し、（ａ）は撚り線の断面図、（ｂ）はセグメントを形成するために集合させた撚り線の断面図、（ｃ）はフォーマの模式的な断面図、（ｄ）は別のフォーマの模式的な断面図である。
【図２】同超電導ケーブルの断面図である。
【図３】同フォーマの製造手順の一例を示す説明図である。
【図４】超電導ケーブルの構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４２】
１ 中心素線 ２ 外周素線 ３ 撚り線 ４ セグメント
５ 中空部 Ｆ フォーマ Ｃ 伝熱遅延層 ｂ バインダー
１１ 中心素線用ボビン １２ 外周素線用ボビン
１３ 撚り線機 １４ 撚り合わせ機
１５ セグメント形成用プレフォーマー １６ ダイス
１７ バインダー ２０ 超電導ケーブル ２１ フォーマ
２２ 超電導導体層 ２３ 絶縁層 ２４ 超電導シールド層
２５ 冷媒流通路 ２６ 内管 ２７ 外管 ２８ 防食層
２９ ケーブルコア
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超電導導体層を形成するために超電導線材を巻回させる超電導ケーブル用のフォーマと、その製造方法及び超電導ケーブルに関する。特に、交流通電時の渦電流損失の低減化と、短絡時におけるＡＣ抵抗の低減化を図った超電導ケーブル用のフォーマと、その製造方法及びそのフォーマを用いた超電導ケーブルに関する。
【背景技術】
【０００２】
長距離大容量の送電に使用される超電導ケーブルの構成は、例えば図４に示される。この超電導ケーブル２０では、３本のケーブルコア２９が撚り合わせた状態で断熱管内に収納されている。各ケーブルコア２９は、中心から順に、フォーマ２１、超電導導体層２２、絶縁層２３、超電導シールド層２４を備える。フォーマ２１は、銅線等の素線を撚り合わせた撚り線又は中空パイプ等から構成される。超電導導体層２２及び超電導シールド層２４は、Bi系超電導線材等の超電導線材が多層に巻回して構成される。絶縁層２３は、絶縁紙等が巻回されて構成される。一方、断熱管は、内管２６と外管２７とを備える。内管２６の内側には冷媒流通路２５が形成され、外管２７の外側は防食層２８によって覆われて、内管２６と外管２７の間は真空引きされて真空層とされる。
【０００３】
このような超電導ケーブルに用いられるフォーマに関し、例えば個々に絶縁被覆を施した常電導材料からなる複数本の金属素線を撚り合わせた構成が、例えば特許文献１に記載されている。この例では、交流通電時の渦電流損失を抑制するために、絶縁被覆の施された素線を撚り合わせてフォーマを構成している。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−３２５８３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
絶縁被覆の施された素線を撚り合わせたフォーマを備えた交流用の超電導ケーブルでは、通常、上記フォーマは、中心素線の外周に外周素線を１層以上巻回して撚り合わせた構成がとられるため、ある断面においては外周に位置する素線は、他の断面でも常に外周に位置することになる。
【０００６】
そのため、短絡時には、表皮効果によって、表面の数ｍｍ（３〜４ｍｍ）厚程度の部分しか短絡電流が流れず、発熱が大きくなるという問題があった。つまり、フォーマの導体実効断面積がきわめて少なかった。
【０００７】
一方、超電導線材のピッチを各層で調整した超電導ケーブルに交流を通電する際には、フォーマ内にも磁場が発生するため、渦電流損が発生する。その対策として、フォーマを構成する素線径を細くすることが有効であるが、素線径を細くすると素線そのものの機械的な強度特性が低下する。
【０００８】
また、細径な素線を撚り合わせてフォーマを形成する場合、素線の本数が多くなる。そのため、このようなフォーマを用いた超電導ケーブルでは、ケーブル端末部を電気的に接続する際には、フォーマ端末部の撚りを戻して素線に被覆された絶縁被覆を機械的（例えばサンドブラスト等）に剥がすための剥離作業が大変な手間を要するという問題があった。従って、その端末部の電気的接続作業を容易にするための対策が求められていた。
【０００９】
本発明は、このような事情に鑑みてなされ、その目的の一つは、交流通電時の渦電流損失の低減化と短絡時のＡＣ抵抗の低減化とが図られる超電導ケーブル用のフォーマと、その製造方法及び超電導ケーブルを提供することにある。
【００１０】
また、本発明の他の目的は、端末部の電気的接続作業が容易な超電導ケーブル用のフォーマを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の超電導ケーブル用のフォーマは、超電導導体層を形成するための超電導線材を巻回させる超電導ケーブル用のフォーマに関する。このフォーマは、複数本の素線が互いに撚り合されて断面が扇形状に成形されたセグメントを複数本備え、これらのセグメントが集合されて断面が円形状に形成され、各素線間は絶縁されている。
【００１２】
このようなフォーマでは、複数本の素線が互いに撚り合わされてセグメントが形成され、そのセグメントが複数本集合されて断面が円形状に成形されるため、一部の素線が、フォーマの断面の内外に行き交うように構成することができる。つまり、フォーマのある断面においては外側に位置する素線は、他の断面では内側に位置するようになる。従って、短絡時には、内外に交錯し合う素線に電流が流れるため事故電流が流れる素線が多くなり、フォーマの導体実効断面積が拡大され、ＡＣ抵抗が低減し発熱量が減少する。また、ＡＣ抵抗、発熱量を同程度に許容する場合、従来よりもフォーマサイズ及びケーブルサイズをコンパクト化することができる。そして、個々の素線を細くすることにより、交流通電時（超電導ケーブルの運転時）に発生する渦電流損失が低減する。
【００１３】
前記各セグメントは、複数本の素線がそれぞれ撚り合わされて形成された複数本の撚り線が、さらに撚り合わされて形成されるようにしてもよい。このように、複数本の素線を撚り合わせた１次撚り線を形成することにより、その後の工程では、１次撚り線を１本の線として取り扱うことができるため、機械的な強度を低下させることなく、取り扱い作業性が向上する。
【００１４】
前記撚り線は、１本の中心素線の周りに複数本の外周素線を撚り合わせて形成されるようにしてもよい。例えば同一径の素線を用いる場合、１本の中心素線の周りに６本の外周素線を互いに密着させた状態で撚り合わせることができる。
【００１５】
前記中心素線は、絶縁被覆が施されていないようにしてもよい。１本の絶縁被覆が施されていない中心素線の周りに複数本の絶縁被覆が施された外周素線を撚り合わせて撚り線が形成される場合、各素線間は絶縁状態になる。従って、このような撚り線では、端末を電気的に接続施工する際に、最も絶縁被覆を剥がすことが困難な１次撚りの中心線の絶縁被覆を剥がす作業を行う必要がなくなる。
【００１６】
前記素線の径は、φ２ｍｍ以下であるのが好ましい。素線径をφ２ｍｍ以下にすることによって、渦電流損失の低減効果が向上する。尚、素線径は０．５〜０．８ｍｍに設定するのが好ましい。
【００１７】
断面が円形状に集合された前記複数本のセグメントが、バインダーによって結束されるようにしてもよい。このようにすれば、セグメント束の変形が防止され、フォーマの保形性が向上する。
【００１８】
前記集合されたセグメントの中心部に、クッション材が配設されてもよい。このようにすれば、セグメント同士を集合する際の成形が容易となる。
【００１９】
前記素線間を絶縁するために、少なくとも一部の素線に施される絶縁被覆は、フォーマの端末接続施工時における加熱によって溶融除去されるようにしてもよい。このようにすれば、フォーマの端末を電気的に接続施工する際には、絶縁被覆は加熱によって溶融除去されるため、別途、絶縁被覆を剥がす手間が省ける。このような絶縁被覆の素材としては、例えば、半田付け可能な巻線の被覆材として用いられる樹脂材等が挙げられる。
【００２０】
本発明の超電導ケーブル用のフォーマの製造方法は、超電導導体層を形成するための超電導線材を巻回させる超電導ケーブル用のフォーマの製造方法に関する。この製造方法は、複数本の素線を各素線間が絶縁されるように撚り合わせて撚り線を形成する工程と、複数本の撚り線を撚り合わせてプレフォーム（型付け）したセグメントを形成する工程と、複数本のセグメントを、断面が円形状となるように集合させる工程とを備える。
【００２１】
具体的には、例えば、まず、撚り線機によって、中心素線の周りに外周素線を撚り合わせて撚り線を形成する。次いで、複数の撚り線をさらに撚り合わせた後にプレフォームを行い、互いに撚り合わされた複数本の撚り線からなるセグメントを形成する。そして、複数本のセグメントを集合させて断面が円形となるようにダイス（集合ダイス）等によって成形する。これにより、超電導ケーブル用のフォーマを得ることができる。
【００２２】
このようにして製造された超電導ケーブル用のフォーマは、個々の素線が撚り合わされて形成された複数本の撚り線同士がさらに撚り合わされてセグメントが形成され、そのセグメントが複数本集合されて断面円形状に成形される。そのため、一部の素線がフォーマの断面の内外に行き交うことになる。つまり、ある断面においては外側に位置する素線は、他の断面では内側に位置するように素線同士が交錯し合うことになる。従って、短絡時には、内外に交錯し合う素線に電流が流れるため事故電流が流れる素線が多くなり、フォーマの導体実効断面積が拡大される。その結果、ＡＣ抵抗が低減しフォーマの発熱量が減少する。そして、個々の素線を細くすることにより、交流通電時（超電導ケーブルの定常運転時）に発生する渦電流損失が低減する。また、ＡＣ抵抗、発熱量を規定する場合、従来よりもフォーマサイズ及びケーブルサイズをコンパクト化することができる。
【００２３】
本発明の超電導ケーブルは、フォーマの外周に超電導線材が巻回されて超電導導体層が形成される超電導ケーブルに関する。前記フォーマは、複数本の素線が互いに撚り合されて断面が扇形状に成形されたセグメントを複数本備え、これらのセグメントが集合されて断面が円形状に形成される。そして、各素線間は絶縁されている。
【００２４】
このような構成によれば、複数本の素線が互いに撚り合わされてセグメントが形成され、そのセグメントが複数本集合されて断面円形状に成形されたフォーマを備えているため、一部の素線がフォーマの断面の内外に行き交うようになる。つまり、ある断面においては外側に位置する素線は、他の断面では内側に位置するように素線同士が交錯し合うことになる。従って、短絡時には、内外に交錯し合う素線に電流が流れるため事故電流が流れる素線が多くなり、フォーマの導体実効断面積が拡大される。その結果、ＡＣ抵抗が低減しフォーマの発熱量が減少する。そして、個々の素線を細くすることにより、交流通電時（超電導ケーブルの定常運転時）に発生する渦電流損失が低減する。また、ＡＣ抵抗、発熱量を同程度に許容する場合、従来よりもフォーマサイズ及びケーブルサイズをコンパクト化することができる。
【００２５】
前記フォーマと超電導導体層の間には、前記フォーマよりも熱伝導率の低い素材からなる伝熱遅延層を介在させてもよい。このようにすれば、短絡時には、フォーマで発生した熱を伝熱遅延層で効果的にブロックすることができるため、フォーマ自体の発熱量を大きくしても、短絡電流が流れる時間内の超電導導体層及び絶縁層の温度上昇を抑制することができ、フォーマの許容発生熱を大きく、また、サイズを小さくすることができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の超電導ケーブル用のフォーマは、一部の素線がフォーマの断面の内外に行き交うので、短絡時には、事故電流が流れる素線が多くなる。そのため、フォーマの導体実効断面積が拡大され、ＡＣ抵抗が低減し発熱量が減少する。また、個々の素線を細くすることにより、交流通電時に発生する渦電流損失が低減する。また、ＡＣ抵抗、発熱量を規定する場合、従来よりもフォーマサイズ及びケーブルサイズをコンパクト化することができる。
【００２７】
本発明の超電導ケーブル用のフォーマの製造方法によれば、一部の素線がフォーマの断面の内外に行き交うように構成されたフォーマを製造することができる。このようなフォーマは、短絡時には、事故電流が流れる素線が多くなるため、フォーマの導体実効断面積が拡大され、ＡＣ抵抗が低減し発熱量が減少する。また、個々の素線を細くすることにより、交流通電時に発生する渦電流損失が低減する。
【００２８】
本発明の超電導ケーブルは、一部の素線がフォーマの断面の内外に行き交うように構成されたフォーマを備えているので、短絡時には、事故電流が流れる素線が多くなるため、ＡＣ抵抗が低減し発熱量が減少する。また、ＡＣ抵抗、発熱量を同程度に許容する場合、従来よりもフォーマサイズ及びケーブルサイズをコンパクト化することができる。そして、フォーマを形成する個々の素線を細くすることにより、交流通電時に発生する渦電流損失が低減する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下に、本発明の実施の形態に係る超電導ケーブル用のフォーマと、その製造方法及びそのフォーマを用いた超電導ケーブルについて図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００３０】
図１（ａ）は撚り線の断面、（ｂ）はセグメントを形成するために集合させた撚り線の断面、（ｃ）はフォーマの断面、（ｄ）は別のフォーマの断面を示す。図２は、超電導ケーブルの断面図である。まず、図１（ａ）〜（ｃ）に示すように、このフォーマＦは、個々に絶縁被覆(図示省略)を施した複数本の銅線等の素線、即ち、例えば１本の中心素線１の周りに６本の外周素線２が撚り合わされて撚り線３が形成される（図１（ａ）参照）。次いで、セグメント４を形成するために、例えば７本の撚り線３が集合され（図１（ｂ）参照）、これらが撚り合わされてセグメント形成用のプレフォーマーにより断面が扇形状の撚り線束であるセグメント４（頂角60°）が形成される。そして、6本のセグメント4が集合されて断面円形状に成形された後、その外周に例えばステンレス線材等からなるバインダーbが螺旋状に巻回されてフォーマＦが形成される（図１（ｃ）参照）。尚、図１（ｃ）（ｄ）は、フォーマの断面を模式的に示したものであり、実際には、各素線は圧縮成形によって互いに押圧されてその一部が塑性変形し、フォーマＦの外形は略真円に近い状態になる。
【００３１】
このように構成されるフォーマＦによれば、個々の素線１，２が撚り合わせされて形成された撚り線３同士がさらに撚り合わされて圧縮成形されたセグメント４が形成され、そのセグメント４が集合されて断面円形状に成形される。そのため、セグメント４を構成する素線１，２の多くが、フォーマＦの断面の内外に行き交うことになる。つまり、素線１，２の多くがフォーマＦの半径方向に行き交うため、フォーマＦのある断面においては外側に位置する素線は、他の断面では内側に位置するように素線１，２が交錯し合うことになる。従って、短絡時には、事故電流が流れる素線１，２が多くなるため、フォーマＦの導体実効断面積が拡大され、ＡＣ抵抗が低減し発熱量が減少する。そして、個々の素線１，２を細くすることにより、交流通電時（超電導ケーブルの定常運転時）にフォーマに発生する渦電流損失が低減する。また、ＡＣ抵抗、発熱量を同程度に許容する場合、従来よりもフォーマサイズ及びケーブルサイズをコンパクト化することができる。
【００３２】
さらに、断面円形状に成形されたフォーマＦの外周に、ステンレス製のバインダーｂが巻回されているため、フォーマの変形がより一層防止され、フォーマＦの保形性がさらに向上する。その素線１，２の径は、例えばφ２ｍｍ以下であるのが好ましい。素線径をφ２ｍｍ以下にすることによって、渦電流損失の低減効果が向上する。尚、素線径は、φ１ｍｍ以下にするのがより好ましく、例えば０．５〜０．８ｍｍに設定するのが好ましい。また、このようなフォーマＦにあっては、例えば図１（ｄ）に示すように、６つのセグメント４の中心に中空部５を設けてもよい。その中空部５には、例えば銅の撚り線を配置してもよく、パイプ材を配置してその内部に冷媒を流通させるようにしてもよく、あるいは可撓性のあるクッション材を配置してもよい。
【００３３】
また、撚り線３を構成する中心素線１及び外周素線２に施される絶縁被覆には、撚り線３の端末を電気的に接続施工する際の加熱によって溶融除去される素材を選択するようにしてもよい。このようにすれば、撚り線３の端末接続施工時には、加熱（380〜470℃）によって絶縁被覆が溶融除去されるため、別途、絶縁被覆を剥がす手間が省ける。このような絶縁被覆の素材としては、例えば半田付け可能な巻線の被覆材として用いられる樹脂材が挙げられる。例えばポリウレタン(230℃)、ポリウレタンとポリアミドの化合物(230℃)、ポリエステル(250℃)、ポリエステルとポリアミドの化合物(250℃)、ポリエステルイミド(290℃)等が挙げられる。尚、（）内の温度は耐軟化温度を示す。
【００３４】
また、中心素線１のみに、絶縁被覆を施さないようにしてもよい。１本の絶縁被覆が施されていない中心素線１の周りに複数本（例えば６本）の絶縁被覆が施された外周素線２を撚り合わせて撚り線３を形成する場合（図１(a)(b)参照）、各素線１，２間は絶縁状態になる。従って、このような撚り線３では、端末を電気的に接続施工する際に、最も絶縁被覆を剥がすことが困難な１次撚りの中心線の絶縁被覆を剥がす作業を行う必要がなくなる。また、絶縁被覆を施さない分、原材料費を低減することができる。ちなみに、中心素線１を露出させるためには、その中心素線１の周りの全ての外周素線２の撚りを戻す必要があるが、この中心素線１に絶縁被覆が施されていない場合には、全ての外周素線２の撚りを戻す必要がなくなり、撚り戻しの手間が省けるメリットがある。尚、各素線間に絶縁性が確保されれば、中心素線１に限らず、その他の素線に、絶縁被覆を施さないようにしてもよい。
【００３５】
このようなフォーマＦは、例えば図２に示すような超電導ケーブル２０に適用することができる。この超電導ケーブル２０は、以下のように構成される。即ち、まず、上述のように構成されるフォーマＦを中心として、その外側に、伝熱遅延層Ｃ、超電導導体層２２、絶縁層２３、超電導シールド層２４が順次形成される。伝熱遅延層Ｃは、カーボン紙テープやクラフト紙テープ等の熱伝導率の低い素材を螺旋状に巻回して構成される。超電導導体層２２と超電導シールド層２４は、Bi系超電導線材等の超電導線材が多層に巻回されて構成される。絶縁層２３は、クラフト紙などの絶縁紙や、プラスチックテープとクラフト紙をラミネートした複合紙等を巻回して構成される。そして、３本のケーブルコア２９が互いに撚り合わされて内管２６と外管２７とで形成される二重断熱管内に挿入され、内管２６内に冷媒流通路２５が形成される。その外管２７は防食層２８によって覆われ、内管２６と外管２７の間は真空引きされて真空層とされる。
【００３６】
このような超電導ケーブル２０では、素線１，２がフォーマＦの断面の内外に行き交うように撚り合わされているため、短絡時には、事故電流が流れる素線１，２が多くなり、フォーマＦの導体実効断面積が拡大される。その結果、ＡＣ抵抗が低減しフォーマの発熱量が減少する。また、ＡＣ抵抗、発熱量を従来と同程度に許容する場合、従来よりもフォーマサイズ及びケーブルサイズをコンパクト化することができる。フォーマサイズのコンパクト化により、冷却時の収縮に伴う応力低減化の要請にも応えることができる。そして、個々の素線１，２を細くすることにより、交流通電時（超電導ケーブルの定常運転時）にフォーマに発生する渦電流損失が低減する。また、伝熱遅延層Ｃは、熱伝導率が低いため、事故時にフォーマＦから超電導導体層２２への発生熱の伝播時間を遅延させることができ、かつ伝熱量を低減することができる。これにより、事故電流が流れる短時間内での超電導導体層２２及び絶縁層２３の温度上昇を効果的に抑制することができる。
【００３７】
短絡時におけるフォーマＦの発生熱の挙動について説明すると、短絡時には、まず、超電導導体層２２に流れていた電流が、フォーマＦに分流され、フォーマの温度が急上昇する。その際に、フォーマＦと超電導導体層２２の間に介在する熱伝導率の低い伝熱遅延層Ｃによって、超電導導体層２２への熱伝導が遅延される。フォーマＦの温度は、超電導導体層２２の温度を上昇させることにより熱量を消費し、徐々に低下する。このような構成にあって、超電導導体層２２を保護するためには、伝熱遅延層Ｃを含めた超電導導体層２２の最高温度到達時点が、短絡終了時点以降に遅延されることが好ましい。本発明のフォーマＦを用いた超電導ケーブル２０では、このような超電導導体層２２への熱伝導の遅延効果を期待することができる。
【００３８】
以上のように構成されるフォーマＦは、以下のような工程で製造することができる。即ち、個々に絶縁被覆を施した複数本の素線１，２を撚り合わせて撚り線３を形成する工程と、複数本の撚り線３を撚り合わせて圧縮成形することによりセグメント４を形成する工程と、複数本のセグメント４を断面が円形状となるように集合させる工程と、セグメント束をバインダーによって結束する工程と、によってフォーマＦを製造することができる。より詳しくは、例えば図３に示すような手順で製造することができる。
【００３９】
図３にて、まず、第一段階（図３（Ｉ））では、中心素線用ボビン１１から繰り出される中心素線１と、外周素線用ボビン１２から繰り出される複数本の外周素線２と、を撚り線機１３によって撚り合わせて撚り線３を形成する（一次撚り，図１（ａ）参照）。次いで、第二段階（図３（II）では、複数（例えば７本）の撚り線３を撚り合わせ機１４によって撚り合わせた（二次撚り）後、異形ダイス等からなるセグメント形成用プレフォーマー１５によって断面扇形状にプレフォーム（成形）することによりセグメント４を形成する（図１（ｂ）参照）。そして、第三段階（図３（III））では、複数（例えば６本）のセグメント４を撚り集合させてダイス（集合ダイス）１６によって断面円形に成形した後、そのセグメント束をバインダー（結束装置）１７によってステンレス帯板等のバインダーｂで結束すれば、図１（ｃ）に示すようなフォーマＦを得ることができる。第一段階終了後に、圧縮ダイスによって撚り線３を整った円形状になるようにプレフォームしてもよい。そうすれば、撚り線３同士の緊密性が向上し各撚り線３の保形性が向上する。あるいは、第二段階にて、二次撚り線をプレフォームするのではなく、全ての素線、ここでは例えば４９本を撚り合わせてプレフォームを行ってセグメント４を形成してもよい。尚、本発明のフォーマは、その製造方法を特定するものではなく、適宜な方法で製造されてよい。また、撚り線３を構成する素線１，２の本数やセグメント４の本数や形状は、適宜に選択されてよい。そして、本発明の超電導ケーブル用のフォーマと、その製造方法及び超電導ケーブルは、実施の形態に限定されることなく、発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、適宜、必要に応じて改良、変更等は自由である。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明の超電導ケーブル用のフォーマは、機械的強度を確保しつつ交流通電時の渦電流損失の低減化と短絡時のＡＣ抵抗の低減化が図られるので、長距離大容量の交流送電に使用される超電導ケーブルに好適に適用することができる。また、本発明の超電導ケーブル用のフォーマの製造方法は、長距離大容量の交流送電に使用される超電導ケーブル用のフォーマの製造に好適に適用することができる。そして、本発明の超電導ケーブルは、長距離大容量の交流送電用に好適に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の実施の形態に係るフォーマの構成を示し、（ａ）は撚り線の断面図、（ｂ）はセグメントを形成するために集合させた撚り線の断面図、（ｃ）はフォーマの模式的な断面図、（ｄ）は別のフォーマの模式的な断面図である。
【図２】同超電導ケーブルの断面図である。
【図３】同フォーマの製造手順の一例を示す説明図である。
【図４】超電導ケーブルの構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４２】
１ 中心素線 ２ 外周素線 ３ 撚り線 ４ セグメント
５ 中空部 Ｆ フォーマ Ｃ 伝熱遅延層 ｂ バインダー
１１ 中心素線用ボビン １２ 外周素線用ボビン
１３ 撚り線機 １４ 撚り合わせ機
１５ セグメント形成用プレフォーマー １６ ダイス
１７ バインダー ２０ 超電導ケーブル ２１ フォーマ
２２ 超電導導体層 ２３ 絶縁層 ２４ 超電導シールド層
２５ 冷媒流通路 ２６ 内管 ２７ 外管 ２８ 防食層
２９ ケーブルコア
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超電導導体層を形成するための超電導線材を巻回させる超電導ケーブル用のフォーマであって、
複数本の素線が互いに撚り合されて断面が扇形状に成形されたセグメントを複数本備え、これらのセグメントが集合されて断面が円形状に形成され、各素線間が絶縁されていることを特徴とする超電導ケーブル用のフォーマ。
【請求項２】
前記各セグメントは、複数本の素線がそれぞれ撚り合わされて形成された複数本の撚り線が、さらに撚り合わされて形成されることを特徴とする請求項１に記載の超電導ケーブル用のフォーマ。
【請求項３】
前記撚り線は、１本の中心素線の周りに複数本の外周素線を撚り合わせて形成されることを特徴とする請求項２に記載の超電導ケーブル用のフォーマ。
【請求項４】
前記中心素線は、絶縁被覆が施されていないことを特徴とする請求項３に記載の超電導ケーブル用のフォーマ。
【請求項５】
前記素線の径は、φ２ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の超電導ケーブル用のフォーマ。
【請求項６】
断面が円形状に集合された前記複数本のセグメントが、バインダーによって結束されることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の超電導ケーブル用のフォーマ。
【請求項７】
前記集合されたセグメントの中心部に、クッション材が配設されたことを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の超電導ケーブル用のフォーマ。
【請求項８】
前記素線間を絶縁するために、少なくとも一部の素線に施される絶縁被覆は、フォーマの端末接続施工時における加熱によって溶融除去される樹脂からなることを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載の超電導ケーブル用のフォーマ。
【請求項９】
超電導導体層を形成するための超電導線材を巻回させる超電導ケーブル用のフォーマの製造方法であって、
複数本の素線を各素線間が絶縁されるように撚り合わせて撚り線を形成する工程と、
複数本の撚り線を撚り合わせてプレフォームしたセグメントを形成する工程と、
複数本のセグメントを、断面が円形状となるように集合させる工程とを備えることを特徴とする超電導ケーブル用のフォーマの製造方法。
【請求項１０】
フォーマの外周に超電導線材が巻回されて超電導導体層が形成される超電導ケーブルであって、
前記フォーマは、複数本の素線が互いに撚り合されて断面が扇形状に成形されたセグメントを複数本備え、これらのセグメントが集合されて断面が円形状に形成され、各素線間は絶縁されていることを特徴とする超電導ケーブル。
【請求項１１】
前記フォーマと超電導導体層の間には、前記フォーマよりも熱伝導率の低い素材からなる伝熱遅延層を介在させたことを特徴とする請求項１０に記載の超電導ケーブル。
【請求項１】
超電導導体層を形成するための超電導線材を巻回させる超電導ケーブル用のフォーマであって、
複数本の素線が互いに撚り合されて断面が扇形状に成形されたセグメントを複数本備え、これらのセグメントが集合されて断面が円形状に形成され、各素線間が絶縁されていることを特徴とする超電導ケーブル用のフォーマ。
【請求項２】
前記各セグメントは、複数本の素線がそれぞれ撚り合わされて形成された複数本の撚り線が、さらに撚り合わされて形成されることを特徴とする請求項１に記載の超電導ケーブル用のフォーマ。
【請求項３】
前記撚り線は、１本の中心素線の周りに複数本の外周素線を撚り合わせて形成されることを特徴とする請求項２に記載の超電導ケーブル用のフォーマ。
【請求項４】
前記中心素線は、絶縁被覆が施されていないことを特徴とする請求項３に記載の超電導ケーブル用のフォーマ。
【請求項５】
前記素線の径は、φ２ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の超電導ケーブル用のフォーマ。
【請求項６】
断面が円形状に集合された前記複数本のセグメントが、バインダーによって結束されることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の超電導ケーブル用のフォーマ。
【請求項７】
前記集合されたセグメントの中心部に、クッション材が配設されたことを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の超電導ケーブル用のフォーマ。
【請求項８】
前記素線間を絶縁するために、少なくとも一部の素線に施される絶縁被覆は、フォーマの端末接続施工時における加熱によって溶融除去される樹脂からなることを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載の超電導ケーブル用のフォーマ。
【請求項９】
超電導導体層を形成するための超電導線材を巻回させる超電導ケーブル用のフォーマの製造方法であって、
複数本の素線を各素線間が絶縁されるように撚り合わせて撚り線を形成する工程と、
複数本の撚り線を撚り合わせてプレフォームしたセグメントを形成する工程と、
複数本のセグメントを、断面が円形状となるように集合させる工程とを備えることを特徴とする超電導ケーブル用のフォーマの製造方法。
【請求項１０】
フォーマの外周に超電導線材が巻回されて超電導導体層が形成される超電導ケーブルであって、
前記フォーマは、複数本の素線が互いに撚り合されて断面が扇形状に成形されたセグメントを複数本備え、これらのセグメントが集合されて断面が円形状に形成され、各素線間は絶縁されていることを特徴とする超電導ケーブル。
【請求項１１】
前記フォーマと超電導導体層の間には、前記フォーマよりも熱伝導率の低い素材からなる伝熱遅延層を介在させたことを特徴とする請求項１０に記載の超電導ケーブル。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００９−１９３９４９（Ｐ２００９−１９３９４９Ａ）
【公開日】平成２１年８月２７日（２００９．８．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１７９０４２（Ｐ２００８−１７９０４２）
【出願日】平成２０年７月９日（２００８．７．９）
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【出願人】（０００００３６８７）東京電力株式会社 (2,580)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年８月２７日（２００９．８．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年７月９日（２００８．７．９）
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【出願人】（０００００３６８７）東京電力株式会社 (2,580)
【Ｆターム（参考）】
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