超電導ブスバー用導体
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、可撓性並びに冷却性に優れた超電導ブスバー用導体に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、超電導マグネット間や超電導マグネットと電源間は、銅製ブスバーにより接続されていたが、超電導マグネットの大型化に伴い、大電流通電が可能な超電導ブスバー用導体が用いられるようになった。この超電導ブスバー用導体には、図３に示したような、絶縁シート３を間に挟んで絶縁した２本の断面角形の超電導成形撚線６の外周を絶縁テープ７で一体に巻き締めたものが用いられていた。この超電導ブスバー用導体は、液体Ｈｅ又は超臨界Ｈｅを流した断熱管に入れて冷却される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、電源から超電導コイルまでの距離が長く且つ経路が複雑な場合は、超電導ブスバー用導体は種々の方向に曲げて配線される。この為前述の図２に示したような断面角形の超電導ブスバー用導体では、曲げ方向や曲げ半径が制約されて配線工事がし難いという問題があった。又前述の角形の超電導ブスバー用導体は、Ｈｅガス中で発生し易い沿面放電を防止する為絶縁シートを超電導ブスバー用導体の側面に延長配置する必要があり、その結果冷却周長が小さくなり冷却が十分になされないという問題があった。
【０００４】
【課題を解決する為の手段】本発明はこのような状況に鑑み鋭意研究を行った結果なされたもので、その目的とするところは、可撓性及び冷却性に優れた超電導ブスバー用導体を提供することにある。即ち、本発明は、銅マトリックス中に多数本の超電導フィラメントを埋込んだ超電導素線の外周に銅又はアルミを安定化被覆した超電導線の所要数を、金属製パイプ上に複数層撚合わせて超電導中空撚線となし、この超電導撚線の所定層間に絶縁シートを介在させて、前記超電導撚線層を＋極と−極に断面分離したことを特徴とするものである。
【０００５】本発明の超電導ブスバー用導体は図１にその構造を例示したように、金属製パイプ１上にＡｌ安定化超電導線２の所要数を１層に撚合わせ、その上に絶縁シート３を巻き付け、この絶縁シート３の上にＡｌ安定化超電導線12の所要数を撚合わせたものである。前記の絶縁シート３を介在させて分離した超電導撚線層２，12は夫々＋極と−極とになる。本発明において、超電導線を撚合わせる芯となす金属製パイプには、コルゲート状パイプ又は螺旋状パイプ等の可撓性を有するパイプを用いるのが好ましい。前記金属製パイプ上に撚合わせる超電導線の断面形状は、上下面が湾曲した台形状のものが、撚線密度が向上して好ましい。前記超電導線の撚合わせ層数は２層以上任意である。前記超電導中空撚線における絶縁シートの介在位置は、撚線の総断面積を２等分する層間位置が一般的である。
【０００６】本発明の超電導ブスバー用導体は液体Ｈｅを充満した断熱管の中に入れ、内外から冷却して用いられる。本発明の超電導ブスバー用導体は、構造上沿面放電が生じ難いので絶縁シートを延長配置する必要がなく冷却が良好になされる。絶縁シートにはポリアミド不織布やアラミド繊維等のポリマー材が主に用いられる。本発明において、極低温における電気抵抗がＣｕより小さいＡｌを安定化材に用いたものの方が、電気的・熱的安定性に優れる。又Ａｌ材の方が軽量なので取扱い易い。前記のＡｌ安定化超電導線２、12は、例えば、Ｃｕマトリックス中に多数本のＮｂＴｉフィラメントを複合した超電導素線４をＡｌ安定化材５で被覆したものである。
【０００７】
【作用】本発明の超電導ブスバー用導体は、超電導線の所要数を、金属製パイプ上に複数層撚合わせた超電導中空撚線なので、可撓性に優れ、配線工事が容易である。又金属製パイプ内に液体Ｈｅ又は超臨界Ｈｅを流すことにより、冷却が内側からも強力になされる。
【０００８】
【実施例】以下に本発明を実施例により詳細に説明する。
実施例１銅マトリックス中に多数本の超電導フィラメントを埋込んだ超電導素線の外周に99.9993 ％の高純度Ａｌ材を安定化被覆したＡｌ安定化超電導線を図２イ，ロに示したａ，ｂ型、２種の断面台形の平角線に成形加工し、ａ型の大サイズ平角線９本を、ＳＵＳ製の螺旋状パイプ上に直接、 254mmのピッチでＳ撚りに撚合わせた。次にこの上に絶縁シートを巻き付け、この絶縁シート上にｂ型の小サイズ平角線を15本、同じ 254mmピッチでＺ撚りに撚合わせて図１に示したのと同じ断面形状の超電導ブスバー用導体を製造した。
【０００９】比較例１8.9 mmφのＡｌ安定化超電導線の９本をピッチ 350mmで撚合せて一次撚線となし、この一次撚線を厚さ17mm，幅35mmの断面矩形に成形した。次にこの断面矩形の成形撚線を絶縁シートを挟んで２本平行に並べ外周を絶縁テープで巻き締めて図３に示したのと同じ構造の超電導ブスバー用導体を製造した。このようにして得られた各々の超電導ブスバー用導体について、回復電流値（Ｉｒ）と曲げ性を測定した。結果を表１に示した。上記の回復電流値（Ｉｒ）とは超電導が破れても又復帰する電流値のことで、通電定格電流値をＩｒより下に設定すれば常に安定して通電できる。曲げ性は直交する２方向（エッジワイズ方向，フラットワイズ方向）を軸として曲げ（夫々エッジワイズ曲げ，フラットワイズ曲げと称する。）、その曲げ易さを感覚的に判定した。
【００１０】
【表１】
【００１１】表１より明らかなように、本発明例品（No１）は、Ｉｒが高い値を示した。これは、冷却が内外から良好になされた為である。又曲げ性は、曲げ半径 0.5ｍまで容易に曲げることができ、且つ曲げ異方性は認められず、良好であった。これに対し、比較例品（No２）はＩｒが低い値のものであった。これは冷却が外周からのみなされ、しかも絶縁シートを延長配置した為冷却が周長が小さくなったことによる。又曲げ性は、曲げ半径が１〜1.5 ｍ以下で悪化した。特にフラットワイズ曲げが悪く異方性が認められた。これは超電導ブスバー用導体が断面角形であった為と、２本の角形成形撚線を絶縁テープで巻き締めた為である。
【００１２】
【効果】以上述べたように、本発明の超電導ブスバー用導体は、可撓性に優れる為配線工事がし易く、又冷却が良好になされる為超電導特性に優れ、工業上顕著な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の超電導ブスバーの態様を示す構造説明図である。
【図２】本発明にて用いる超電導線の態様を示す断面説明図である。
【図３】従来の超電導ブスバーの構造説明図である。
【符号の説明】
１ 金属製パイプ
２，12 Ａｌ安定化超電導線
３ 絶縁シート
４ 超電導素線
５ Ａｌ安定化材
６ 断面角形の超電導成形撚線
７ 絶縁テープ
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、可撓性並びに冷却性に優れた超電導ブスバー用導体に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、超電導マグネット間や超電導マグネットと電源間は、銅製ブスバーにより接続されていたが、超電導マグネットの大型化に伴い、大電流通電が可能な超電導ブスバー用導体が用いられるようになった。この超電導ブスバー用導体には、図３に示したような、絶縁シート３を間に挟んで絶縁した２本の断面角形の超電導成形撚線６の外周を絶縁テープ７で一体に巻き締めたものが用いられていた。この超電導ブスバー用導体は、液体Ｈｅ又は超臨界Ｈｅを流した断熱管に入れて冷却される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、電源から超電導コイルまでの距離が長く且つ経路が複雑な場合は、超電導ブスバー用導体は種々の方向に曲げて配線される。この為前述の図２に示したような断面角形の超電導ブスバー用導体では、曲げ方向や曲げ半径が制約されて配線工事がし難いという問題があった。又前述の角形の超電導ブスバー用導体は、Ｈｅガス中で発生し易い沿面放電を防止する為絶縁シートを超電導ブスバー用導体の側面に延長配置する必要があり、その結果冷却周長が小さくなり冷却が十分になされないという問題があった。
【０００４】
【課題を解決する為の手段】本発明はこのような状況に鑑み鋭意研究を行った結果なされたもので、その目的とするところは、可撓性及び冷却性に優れた超電導ブスバー用導体を提供することにある。即ち、本発明は、銅マトリックス中に多数本の超電導フィラメントを埋込んだ超電導素線の外周に銅又はアルミを安定化被覆した超電導線の所要数を、金属製パイプ上に複数層撚合わせて超電導中空撚線となし、この超電導撚線の所定層間に絶縁シートを介在させて、前記超電導撚線層を＋極と−極に断面分離したことを特徴とするものである。
【０００５】本発明の超電導ブスバー用導体は図１にその構造を例示したように、金属製パイプ１上にＡｌ安定化超電導線２の所要数を１層に撚合わせ、その上に絶縁シート３を巻き付け、この絶縁シート３の上にＡｌ安定化超電導線12の所要数を撚合わせたものである。前記の絶縁シート３を介在させて分離した超電導撚線層２，12は夫々＋極と−極とになる。本発明において、超電導線を撚合わせる芯となす金属製パイプには、コルゲート状パイプ又は螺旋状パイプ等の可撓性を有するパイプを用いるのが好ましい。前記金属製パイプ上に撚合わせる超電導線の断面形状は、上下面が湾曲した台形状のものが、撚線密度が向上して好ましい。前記超電導線の撚合わせ層数は２層以上任意である。前記超電導中空撚線における絶縁シートの介在位置は、撚線の総断面積を２等分する層間位置が一般的である。
【０００６】本発明の超電導ブスバー用導体は液体Ｈｅを充満した断熱管の中に入れ、内外から冷却して用いられる。本発明の超電導ブスバー用導体は、構造上沿面放電が生じ難いので絶縁シートを延長配置する必要がなく冷却が良好になされる。絶縁シートにはポリアミド不織布やアラミド繊維等のポリマー材が主に用いられる。本発明において、極低温における電気抵抗がＣｕより小さいＡｌを安定化材に用いたものの方が、電気的・熱的安定性に優れる。又Ａｌ材の方が軽量なので取扱い易い。前記のＡｌ安定化超電導線２、12は、例えば、Ｃｕマトリックス中に多数本のＮｂＴｉフィラメントを複合した超電導素線４をＡｌ安定化材５で被覆したものである。
【０００７】
【作用】本発明の超電導ブスバー用導体は、超電導線の所要数を、金属製パイプ上に複数層撚合わせた超電導中空撚線なので、可撓性に優れ、配線工事が容易である。又金属製パイプ内に液体Ｈｅ又は超臨界Ｈｅを流すことにより、冷却が内側からも強力になされる。
【０００８】
【実施例】以下に本発明を実施例により詳細に説明する。
実施例１銅マトリックス中に多数本の超電導フィラメントを埋込んだ超電導素線の外周に99.9993 ％の高純度Ａｌ材を安定化被覆したＡｌ安定化超電導線を図２イ，ロに示したａ，ｂ型、２種の断面台形の平角線に成形加工し、ａ型の大サイズ平角線９本を、ＳＵＳ製の螺旋状パイプ上に直接、 254mmのピッチでＳ撚りに撚合わせた。次にこの上に絶縁シートを巻き付け、この絶縁シート上にｂ型の小サイズ平角線を15本、同じ 254mmピッチでＺ撚りに撚合わせて図１に示したのと同じ断面形状の超電導ブスバー用導体を製造した。
【０００９】比較例１8.9 mmφのＡｌ安定化超電導線の９本をピッチ 350mmで撚合せて一次撚線となし、この一次撚線を厚さ17mm，幅35mmの断面矩形に成形した。次にこの断面矩形の成形撚線を絶縁シートを挟んで２本平行に並べ外周を絶縁テープで巻き締めて図３に示したのと同じ構造の超電導ブスバー用導体を製造した。このようにして得られた各々の超電導ブスバー用導体について、回復電流値（Ｉｒ）と曲げ性を測定した。結果を表１に示した。上記の回復電流値（Ｉｒ）とは超電導が破れても又復帰する電流値のことで、通電定格電流値をＩｒより下に設定すれば常に安定して通電できる。曲げ性は直交する２方向（エッジワイズ方向，フラットワイズ方向）を軸として曲げ（夫々エッジワイズ曲げ，フラットワイズ曲げと称する。）、その曲げ易さを感覚的に判定した。
【００１０】
【表１】
【００１１】表１より明らかなように、本発明例品（No１）は、Ｉｒが高い値を示した。これは、冷却が内外から良好になされた為である。又曲げ性は、曲げ半径 0.5ｍまで容易に曲げることができ、且つ曲げ異方性は認められず、良好であった。これに対し、比較例品（No２）はＩｒが低い値のものであった。これは冷却が外周からのみなされ、しかも絶縁シートを延長配置した為冷却が周長が小さくなったことによる。又曲げ性は、曲げ半径が１〜1.5 ｍ以下で悪化した。特にフラットワイズ曲げが悪く異方性が認められた。これは超電導ブスバー用導体が断面角形であった為と、２本の角形成形撚線を絶縁テープで巻き締めた為である。
【００１２】
【効果】以上述べたように、本発明の超電導ブスバー用導体は、可撓性に優れる為配線工事がし易く、又冷却が良好になされる為超電導特性に優れ、工業上顕著な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の超電導ブスバーの態様を示す構造説明図である。
【図２】本発明にて用いる超電導線の態様を示す断面説明図である。
【図３】従来の超電導ブスバーの構造説明図である。
【符号の説明】
１ 金属製パイプ
２，12 Ａｌ安定化超電導線
３ 絶縁シート
４ 超電導素線
５ Ａｌ安定化材
６ 断面角形の超電導成形撚線
７ 絶縁テープ
【特許請求の範囲】
【請求項１】 銅マトリックス中に多数本の超電導フィラメントを埋込んだ超電導素線の外周に銅又はＡｌを安定化被覆した超電導線の所要数を、金属製パイプ上に複数層撚合わせて超電導中空撚線となし、この超電導撚線の所定層間に絶縁シートを介在させて、前記超電導撚線層を＋極と−極に断面分離したことを特徴とする超電導ブスバー用導体。
【請求項１】 銅マトリックス中に多数本の超電導フィラメントを埋込んだ超電導素線の外周に銅又はＡｌを安定化被覆した超電導線の所要数を、金属製パイプ上に複数層撚合わせて超電導中空撚線となし、この超電導撚線の所定層間に絶縁シートを介在させて、前記超電導撚線層を＋極と−極に断面分離したことを特徴とする超電導ブスバー用導体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【特許番号】特許第３３４９１７９号（Ｐ３３４９１７９）
【登録日】平成１４年９月１３日（２００２．９．１３）
【発行日】平成１４年１１月２０日（２００２．１１．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願平４−３２７３５３
【出願日】平成４年１１月１２日（１９９２．１１．１２）
【公開番号】特開平６−２０３６５５
【公開日】平成６年７月２２日（１９９４．７．２２）
【審査請求日】平成１１年１０月２５日（１９９９．１０．２５）
【出願人】（０００００５２９０）古河電気工業株式会社 (4,457)
【参考文献】
【文献】特開 平４−１２４１２（ＪＰ，Ａ）
【文献】実開 昭５１−５９８５（ＪＰ，Ｕ）
【登録日】平成１４年９月１３日（２００２．９．１３）
【発行日】平成１４年１１月２０日（２００２．１１．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成４年１１月１２日（１９９２．１１．１２）
【公開番号】特開平６−２０３６５５
【公開日】平成６年７月２２日（１９９４．７．２２）
【審査請求日】平成１１年１０月２５日（１９９９．１０．２５）
【出願人】（０００００５２９０）古河電気工業株式会社 (4,457)
【参考文献】
【文献】特開 平４−１２４１２（ＪＰ，Ａ）
【文献】実開 昭５１−５９８５（ＪＰ，Ｕ）
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