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JPH0696629A - Composite superconductive and manufacture thereof - Google Patents

Composite superconductive and manufacture thereof

Info

Publication number
JPH0696629A
JPH0696629A JP4241930A JP24193092A JPH0696629A JP H0696629 A JPH0696629 A JP H0696629A JP 4241930 A JP4241930 A JP 4241930A JP 24193092 A JP24193092 A JP 24193092A JP H0696629 A JPH0696629 A JP H0696629A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
conduit
conductor
metal
superconducting
wire bundle
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP4241930A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Sunao Ichihara
直 市原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP4241930A priority Critical patent/JPH0696629A/en
Publication of JPH0696629A publication Critical patent/JPH0696629A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • 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)

Abstract

PURPOSE:To prevent deterioration of a mechanical property while preventing deterioration of superconductivity due to thermal strain. CONSTITUTION:For example, Nb3Sn is used for a superconductor. A first portion 11a made of titanium, having a thermal contraction coefficient near that of a wire bundle 11 and a second portion 11b made of austenitic stainless steel which is easy to be joined to a refrigerant terminal tube are joined to each other in the conductor length direction, thus constituting a conduit 11.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、例えば超電導コイル
等に用いられる複合超電導導体及びその製造方法に関す
るものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a composite superconducting conductor used in, for example, a superconducting coil and a method for manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】図8は例えば特開昭63−81707号
公報に示された従来の内部強制冷却形の超電導導体の断
面図である。図において、1は超電導素線を含む線束
体、2は線束体1を収納しているステンレス鋼製のコン
ジットである。
2. Description of the Related Art FIG. 8 is a sectional view of a conventional internal forced cooling type superconducting conductor disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 63-81707. In the figure, 1 is a wire bundle containing a superconducting element wire, and 2 is a stainless steel conduit containing the wire bundle 1.

【0003】図9は従来の超電導コイルの一例を示す斜
視図である。図において、3は図8のような超電導導体
を巻回してなる超電導コイル、4はコイル巻きされた超
電導導体の端部に設けられた電流供給端子、5は超電導
コイル3の複数箇所に設けられた冷媒端子管である。
FIG. 9 is a perspective view showing an example of a conventional superconducting coil. In the figure, 3 is a superconducting coil formed by winding the superconducting conductor as shown in FIG. 8, 4 is a current supply terminal provided at the end of the coiled superconducting conductor, and 5 are provided at a plurality of positions of the superconducting coil 3. It is a refrigerant terminal tube.

【0004】次に、動作について説明する。例えばNb
3Sn等の化合物系超電導体を使用した超電導導体は、
Nb3Sn生成化学反応がされない状態で室温において
コイル巻きされる。コイル巻きされた超電導導体は、N
3Sn生成化学反応をさせるために、約700℃の高
温で数10時間熱処理される。このような熱処理の後、
電気絶縁を施すことにより超電導コイル3が完成する。
Next, the operation will be described. For example Nb
3 Superconducting conductors using compound superconductors such as Sn are
It is coiled at room temperature without the Nb 3 Sn formation chemical reaction. The coiled superconducting conductor is N
In order to cause the b 3 Sn forming chemical reaction, heat treatment is performed at a high temperature of about 700 ° C. for several tens of hours. After such heat treatment,
The superconducting coil 3 is completed by applying electrical insulation.

【0005】このような超電導コイル3は、ヘリウム等
の冷媒によって約−269℃の極低温に冷却されて使用
される。冷媒であるヘリウムは、冷媒端子管5より供給
されて超電導コイル3の内部を流れ、別の冷媒端子管5
より排出される。
The superconducting coil 3 as described above is used after being cooled to a cryogenic temperature of about -269 ° C. by a refrigerant such as helium. Helium, which is a refrigerant, is supplied from the refrigerant terminal tube 5 and flows through the inside of the superconducting coil 3.
More discharged.

【0006】ところで、Nb3Sn化合物系超電導体
は、機械的歪に極めて弱く、例えば0.5%のわずかな
歪印加で超電導特性が著しく劣化し、電流容量の指標で
ある臨界電流密度が約50%に低下してしまう。
By the way, the Nb 3 Sn compound-based superconductor is extremely vulnerable to mechanical strain, and its superconducting property is significantly deteriorated by applying a slight strain of, for example, 0.5%, and the critical current density which is an index of current capacity is about. It will be reduced to 50%.

【0007】超電導導体に発生する歪の中で最も大きい
要素は、導体を構成する材質の違いにより冷却時に発生
する熱歪である。通常、コンジット2に使用される材質
は、例えばSUS304L等のオーステナイト系ステン
レス鋼であるが、この材料は、Nb3Sn生成熱処理温
度である約700℃から超電導コイル3の使用温度であ
る約−269℃までの熱収縮率が約1.6%であり、N
3Snの同温度範囲での熱収縮率約0.7%よりも大き
い。即ち、超電導体であるNb3Snには、これら熱収
縮率の差である最大約0.9%の熱歪が作用することに
なる。
The largest element of the strain generated in the superconducting conductor is the thermal strain generated during cooling due to the difference in the material forming the conductor. Usually, the material used for the conduit 2 is, for example, austenitic stainless steel such as SUS304L, but this material has a Nb 3 Sn generation heat treatment temperature of about 700 ° C. to a superconducting coil 3 usage temperature of about -269. Thermal shrinkage up to ℃ is about 1.6%, N
The thermal contraction rate of b 3 Sn in the same temperature range is larger than about 0.7%. That is, a maximum of about 0.9% of thermal strain, which is the difference in thermal contraction rate, acts on Nb 3 Sn which is a superconductor.

【0008】最近、この熱歪による超電導特性劣化防止
のために、コンジット材料としてチタニウムを使用する
ことが先端技術として検討試作されている。ここで、通
常超電導コイル3の製作過程において、コンジット2に
は、電流供給端子4やチタニウム製の冷媒端子管5が取
り付けられる。そして、設置現場において、断熱真空容
器などの運転装置に超電導コイル3を組み込む際に、冷
媒端子管5に冷媒用配管(図示せず)が接続される。
Recently, in order to prevent deterioration of superconducting properties due to this thermal strain, the use of titanium as a conduit material has been studied and prototyped as an advanced technology. Here, in the manufacturing process of the normal superconducting coil 3, the current supply terminal 4 and the refrigerant terminal tube 5 made of titanium are attached to the conduit 2. A refrigerant pipe (not shown) is connected to the refrigerant terminal pipe 5 when the superconducting coil 3 is installed in an operating device such as an adiabatic vacuum container at the installation site.

【0009】上記の冷媒端子管5の取付方法としては、
極低温での気密性を確保するため、通常は溶接等の治金
的接合方法が用いられている。しかし、チタニウムは高
温では高温では酸素と結合して脆化するので、溶接する
ときには、周囲から酸素を排除するためにアルゴンガス
等でシールドする必要がある。
As a method of mounting the above-mentioned refrigerant terminal tube 5,
In order to ensure airtightness at extremely low temperatures, metallurgical joining methods such as welding are usually used. However, at high temperatures, titanium combines with oxygen and becomes brittle at high temperatures, so it is necessary to shield it with argon gas or the like in order to eliminate oxygen from the surroundings when welding.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の超
電導導体においては、コンジット2にチタニウムを用い
た場合、冷媒端子管5を溶接する際に酸素が微量でも存
在すると、溶接部の延性が著しく低下してしまうが、現
地配管溶接作業において溶接部をアルゴンガス等で完全
にシールドすることは困難であり、溶接部に極低温での
機械的特性上の問題が生じる、即ち溶接部が脆化すると
いう問題点があった。
In the conventional superconducting conductor as described above, when titanium is used for the conduit 2, even if a slight amount of oxygen is present when the refrigerant terminal pipe 5 is welded, the ductility of the welded portion is reduced. Although it will be significantly reduced, it is difficult to completely shield the weld with argon gas etc. in the field pipe welding work, and the weld has a problem in mechanical properties at cryogenic temperature, that is, the weld is brittle. There was a problem that

【0011】この発明は、上記のような問題点を解決す
ることを課題としてなされたものであり、熱歪による超
電導特性の劣化を防止しつつ、機械的性質の劣化を防止
することができる複合超電導導体及びその製造方法を得
ることを目的とする。
The present invention has been made to solve the above problems, and it is a composite that can prevent deterioration of mechanical properties while preventing deterioration of superconducting properties due to thermal strain. An object is to obtain a superconducting conductor and a method for manufacturing the same.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】請求項1の発明に係る複
合超電導導体は、互いに異なる材質の金属管からなる第
1及び第2の部分を、導体長さ方向に互いに接合してコ
ンジットを構成し、かつ第1の部分には、第2の部分に
比べて線束体に近い熱収縮率を持つ金属を使用したもの
である。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a composite superconducting conductor, wherein first and second portions made of metal tubes made of different materials are joined to each other in a conductor length direction to form a conduit. In addition, the first portion is made of a metal having a heat shrinkage rate closer to that of the wire bundle than the second portion.

【0013】請求項2の発明に係る複合超電導導体は、
互いに異なる材質の金属管からなる第1及び第2の部分
を、全層ともそれぞれ導体長さ方向の同じ位置で互いに
接合して各層のコンジットを構成し、かつ第1の部分に
は、第2の部分に比べて線束体に近い熱収縮率を持つ金
属を使用したものである。
The composite superconducting conductor according to the invention of claim 2 is
First and second parts made of metal pipes of different materials are joined to each other at the same position in the conductor length direction to form a conduit for each layer, and the first part has a second part. A metal having a heat shrinkage rate closer to that of the wire bundle than that of the part is used.

【0014】請求項3の発明に係る複合超電導導体の製
造方法は、互いに異なる材質の金属管からなる第1及び
第2の部分を導体長さ方向に互いに接合することによ
り、仕上がり寸法より径が大きいコンジットを製作した
後、超電導素線を含む線束体をコンジット内に入れ、こ
の後塑性加工を施すことによりコンジットを所望の形状
・寸法に成形するものである。
In the method for manufacturing the composite superconducting conductor according to the third aspect of the present invention, the first and second portions made of metal tubes made of different materials are joined to each other in the conductor length direction so that the diameter is larger than the finished size. After manufacturing a large conduit, a wire bundle containing a superconducting element wire is put into the conduit, and then plastic working is performed to form the conduit into a desired shape and size.

【0015】[0015]

【作用】この発明においては、線束体に近い熱収縮率を
持つ第1の部分により熱歪を低減し、また第2の部分に
は、気密特性や機械的特性に優れた端子処理し易い金属
を独立に選択することにより、溶接部の機械的性質の劣
化を防止する。
In the present invention, the first portion having a heat shrinkage ratio close to that of the wire bundle reduces the thermal strain, and the second portion has a metal which is excellent in airtightness and mechanical characteristics and which is easy to perform terminal treatment. Is independently selected to prevent deterioration of the mechanical properties of the weld.

【0016】[0016]

【実施例】以下、この発明の実施例を図について説明す
る。 実施例1.図1は請求項1の発明の一実施例による内部
強制冷却形の複合超電導導体を示す側面図である。図に
おいて、11は線束体1を収納している金属製のコンジ
ットであり、このコンジット11は、互いに異なる材質
の金属管からなる第1及び第2の部分11a,11b
を、導体長さ方向に互いに接合してなっている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. Example 1. FIG. 1 is a side view showing an internal forced cooling type composite superconducting conductor according to an embodiment of the present invention. In the figure, reference numeral 11 denotes a metal conduit containing the wire bundle 1, and the conduit 11 includes first and second portions 11a and 11b made of metal pipes made of different materials.
Are joined to each other in the conductor length direction.

【0017】ここで、コンジット11の主たる部分であ
る第1の部分11aの材質としては、線束体1の熱収縮
率とほぼ一致する熱収縮率を持つ金属を選択する。ま
た、第2の部分11bの材質としては、第1の部分11
aとの接合が機械的、気密的に良好で、かつ冷媒端子管
5との接合も良好な金属を選択する。例えば、超電導体
がNb3Snである場合には、第1の部分11aの材質
としてチタニウムが適当であり、第2の部分11bの材
質としてはオーステナイト系ステンレス鋼が適当であ
る。なお、この実施例の超電導導体をコイル巻きした状
態は、図9に示した従来例の超電導コイル3と同様であ
る。
Here, as the material of the first portion 11a, which is the main portion of the conduit 11, a metal having a heat shrinkage that substantially matches the heat shrinkage of the wire bundle 1 is selected. The material of the second portion 11b is the first portion 11
A metal that is mechanically and airtightly joined to a and is also joined to the refrigerant terminal pipe 5 is selected. For example, when the superconductor is Nb 3 Sn, titanium is suitable as the material of the first portion 11a and austenitic stainless steel is suitable as the material of the second portion 11b. The state in which the superconducting conductor of this embodiment is wound is the same as that of the conventional superconducting coil 3 shown in FIG.

【0018】次に、動作について説明する。例えばNb
3Sn等の化合物系超電導体を使用した超電導導体は、
Nb3Sn生成化学反応がされない状態で室温において
コイル巻きされる。コイル巻きされた超電導導体は、N
3Sn生成化学反応をさせるために、約700℃の高
温で数10時間熱処理される。このような熱処理の後、
電気絶縁を施すことにより超電導コイル3が完成する。
Next, the operation will be described. For example Nb
3 Superconducting conductors using compound superconductors such as Sn are
It is coiled at room temperature without the Nb 3 Sn formation chemical reaction. The coiled superconducting conductor is N
In order to cause the b 3 Sn forming chemical reaction, heat treatment is performed at a high temperature of about 700 ° C. for several tens of hours. After such heat treatment,
The superconducting coil 3 is completed by applying electrical insulation.

【0019】このような超電導コイル3は、ヘリウム等
の冷媒によって約−269℃の極低温に冷却されて使用
される。冷媒であるヘリウムは、冷媒端子管5より供給
されて超電導コイル3の内部を流れ、別の冷媒端子管5
より排出される。
The superconducting coil 3 as described above is used after being cooled to a cryogenic temperature of about -269 ° C. by a coolant such as helium. Helium, which is a refrigerant, is supplied from the refrigerant terminal tube 5 and flows through the inside of the superconducting coil 3.
More discharged.

【0020】従来例で説明したとおり、超電導導体に発
生する歪の中で通常最も大きい要素は、導体を構成する
材質の違いにより冷却時に発生する熱歪である。これに
対して、この実施例1のコンジット11の主たる部分1
1aに使用される金属は例えばチタニウム等であるが、
この材料は、Nb3Sn生成熱処理温度である約700
℃から超電導コイルの使用温度である−269℃までの
熱収縮率が約0.8%であり、Nb3Snの同温度範囲
での熱収縮率約0.7%に極めて近い。このため、超電
導体であるNb3Snには熱歪が殆ど作用せず、超電導
特性の劣化が殆どない。
As explained in the conventional example, the largest element of the strain generated in the superconducting conductor is usually the thermal strain generated during cooling due to the difference in the material forming the conductor. On the other hand, the main portion 1 of the conduit 11 of the first embodiment
The metal used for 1a is, for example, titanium,
This material has a Nb 3 Sn formation heat treatment temperature of about 700
℃ from a -269 thermal shrinkage of about 0.8% to ℃ the use temperature of the superconducting coil, very close to the thermal shrinkage of about 0.7% at the same temperature range of Nb 3 Sn. Therefore, thermal strain hardly acts on Nb 3 Sn, which is a superconductor, and there is almost no deterioration in superconducting characteristics.

【0021】また、コンジット11には、コイル製作過
程で電流供給端子4や冷媒端子管5が取り付けられ、断
熱真空容器などの運転装置に組み込まれる際に現場で冷
媒端子管5に冷媒用配管が取り付けられる。この端子取
付は第2の部分11bでなされ、被取付品の材質も第2
の部分11bと同一のオーステナイト系ステンレス鋼で
あるため、取付のための溶接施工時のガスシールドは、
チタニウムの溶接時に比べて酸素濃度管理を厳しくせず
に済み、極低温での機械的特性や気密性を確保すること
が容易である。
Further, the conduit 11 is provided with a current supply terminal 4 and a refrigerant terminal tube 5 in the coil manufacturing process, and when the refrigerant terminal tube 5 is installed with a refrigerant pipe on the spot when the conduit 11 is installed in an operating device such as an adiabatic vacuum container. It is attached. This terminal is attached by the second portion 11b, and the material of the attached article is also the second
Since it is the same austenitic stainless steel as the portion 11b, the gas shield at the time of welding for mounting is
Oxygen concentration control does not have to be strict compared with titanium welding, and it is easy to secure mechanical properties and airtightness at extremely low temperatures.

【0022】実施例2.次に、図2は請求項2の発明の
一実施例による複合超電導導体の断面図、図3は図2の
複合超電導導体を示す側面図である。上記実施例1で
は、コンジットが一層である場合について示したが、超
電導コイルの用途によっては、図2に示すように、1層
目のコンジット11の外周に2層目のコンジット12を
設けて2層構造とする場合がある。
Example 2. Next, FIG. 2 is a sectional view of a composite superconducting conductor according to an embodiment of the invention of claim 2, and FIG. 3 is a side view showing the composite superconducting conductor of FIG. In the first embodiment described above, the case where the conduit is a single layer has been described. However, depending on the application of the superconducting coil, as shown in FIG. 2, the conduit 12 of the second layer may be provided on the outer circumference of the conduit 11 of the first layer. It may have a layered structure.

【0023】このような2層目のコンジット12を設け
ることにより、1層目と2層目との間の空隙13を冷媒
の流路として利用することができる。つまり、上記実施
例1のタイプの導体では、線束体1内の隙間の流体抵抗
が大きく冷媒が流れにくいため、冷却が十分に行えない
恐れがあるが、この実施例2のようにコンジットを2層
構造とすることにより、そのような冷却能力不足を補う
ことができる。
By providing such a conduit 12 of the second layer, the space 13 between the first layer and the second layer can be used as a flow path for the refrigerant. That is, in the conductor of the type of the first embodiment described above, the fluid resistance of the gap in the wire bundle body 1 is large and the refrigerant is difficult to flow, so that the cooling may not be sufficiently performed. The layered structure can compensate for such insufficient cooling capacity.

【0024】また、各層のコンジット11,12は、そ
れぞれ互いに異なる材質の金属管からなる第1の部分1
1a,12aと第2の部分11b,12bとを、導体長
さ方向の同じ位置で互いに接合してなっており、かつ第
1の部分11a,12aは、第2の部分11b,12b
に比べて線束体に近い熱収縮率を持つ金属からなってい
る。例えば、超電導体がNb3Snである場合には、上
記実施例1と同様に、第1の部分11a,12aの材質
としてチタニウムが適当であり、第2の部分11b,1
2bの材質としてはオーステナイト系ステンレス鋼が適
当である。
The conduits 11 and 12 of each layer are made of metal pipes made of different materials from each other.
1a, 12a and the second portions 11b, 12b are joined to each other at the same position in the conductor length direction, and the first portions 11a, 12a are the second portions 11b, 12b.
It is made of a metal that has a thermal contraction rate close to that of a wire bundle. For example, when the superconductor is Nb 3 Sn, titanium is suitable as the material of the first portions 11a and 12a, and the second portions 11b and 1 are the same as in the first embodiment.
Austenitic stainless steel is suitable as the material of 2b.

【0025】このような複合超電導導体では、1層目の
コンジット11は、2層目のコンジット12から熱収縮
率の差による熱歪を受けることがなく、超電導体に作用
する熱歪を低減し、超電導特性の劣化を防止することが
できる。また、端子取付は2層目のコンジット12の第
2の部分12bで行えば、上記実施例1と同様に極低温
での機械的特性や気密性を確保することが容易である。
さらに、上述したように、この実施例2によれば、上記
実施例1の欠点である冷却能力不足を補うことができ
る。
In such a composite superconducting conductor, the conduit 11 of the first layer is not subjected to thermal strain due to the difference in thermal shrinkage from the conduit 12 of the second layer, and the thermal strain acting on the superconductor is reduced. It is possible to prevent deterioration of superconducting properties. Further, if the terminal is attached to the second portion 12b of the conduit 12 of the second layer, it is easy to secure the mechanical characteristics and the airtightness at an extremely low temperature as in the first embodiment.
Furthermore, as described above, according to the second embodiment, the shortage of the cooling capacity, which is the drawback of the first embodiment, can be compensated.

【0026】実施例3.次に、図4は請求項1の発明の
他の実施例による複合超電導導体を示す側面図であり、
図1の導体の外周に単一の材料からなるコンジット13
を設けたものである。上記実施例2では、2層のコンジ
ットの両者とも導体長さ方向の同じ区間に同じ材質を用
いたが、要求される導体の超電導特性にやや余裕がある
場合には、この実施例3のように2層目に単一材料から
なるコンジット13を用いてもよい。
Example 3. Next, FIG. 4 is a side view showing a composite superconducting conductor according to another embodiment of the invention of claim 1.
A conduit 13 made of a single material around the conductor of FIG.
Is provided. In the second embodiment, the same material was used in the same section in the conductor length direction for both of the two-layer conduits. However, when the required superconducting property of the conductor has a little margin, the same as in the third embodiment. Alternatively, a conduit 13 made of a single material may be used for the second layer.

【0027】即ち、2層目のコンジット13は1層目の
コンジット11を介して線束体1に間接的に熱歪を与え
るが、この2層目のコンジット13の熱収縮による影響
は1層目のコンジット11の熱収縮による影響に比べて
軽微であるので、超電導特性に余裕がある場合には、製
作し易さを第1にして、2層目のコンジット13は溶接
の容易な単一の材料、例えばオーステナイト系ステンレ
ス鋼のみからなるものを用いてもよい。このように、2
層目のコンジット13を単一材料からなるものとするこ
とにより、上記実施例2に比べ、経済的に低コストで複
合超電導導体を製作できるという利点がある。
That is, the conduit 13 of the second layer indirectly gives a thermal strain to the wire bundle 1 through the conduit 11 of the first layer, but the heat shrinkage of the conduit 13 of the second layer affects the first layer. Since it is slight compared to the effect of heat shrinkage of the conduit 11, the second layer of the conduit 13 is a single layer which is easy to weld when the superconducting characteristics have a margin. A material made of only austenitic stainless steel may be used. Like this, 2
By forming the conduit 13 of the first layer from a single material, there is an advantage that the composite superconducting conductor can be manufactured economically and at low cost as compared with the second embodiment.

【0028】実施例4.次に、上記各実施例で示したコ
ンジット11,12の製造方法の一実施例を説明する。
上記各実施例ではコンジット材の異種金属間の接合方法
を特に問わなかったが、実際製作するに当たっては、異
種金属間の製作方法は重要である。異種金属を最も簡易
に接合する方法はねじ込み等の機械的締結であるが、こ
の方法では冷媒に使用するヘリウム気密性をコンジット
に要求される狭い空間で実現することが極めて困難であ
る。
Example 4. Next, an example of a method of manufacturing the conduits 11 and 12 shown in each of the above examples will be described.
In each of the above embodiments, the method of joining different kinds of metal of the conduit material is not particularly limited, but the method of making different kinds of metals is important in actual production. The simplest method for joining dissimilar metals is mechanical fastening such as screwing, but with this method, it is extremely difficult to achieve the hermeticity of helium used as a refrigerant in a narrow space required for a conduit.

【0029】図5に示すように、例えばチタニウム管2
1aとオーステナイト系ステンレス鋼管21bとを接合
する場合、即ち異種金属としてチタニウムとオーステナ
イト系ステンレス鋼とを選択した場合には、これらの接
合方法としては、溶接よりも拡散接合の方が接合強度及
び気密性ともに優れている。一般に、拡散接合は炉中で
実施するので、図5に示すように、異種金属の短管同士
の継手を部品として炉中で製作しておき、この継手をそ
れぞれの材質の長尺品と溶接などの方法により接合すれ
ばよい。
As shown in FIG. 5, for example, a titanium tube 2
When joining 1a and the austenitic stainless steel pipe 21b, that is, when titanium and austenitic stainless steel are selected as the different metals, diffusion joining is more joining strength and airtightness than welding as the joining method. Both sex is excellent. Generally, since diffusion bonding is performed in a furnace, as shown in FIG. 5, a joint between short pipes of dissimilar metals is manufactured in the furnace as a component, and this joint is welded to a long product made of each material. It may be joined by a method such as.

【0030】なお、現在高磁場用の超電導体として実用
化されているものはNb3Snであるが、将来的には現
在研究段階である他の化合物系超電導体がより優れた超
電導特性を示し、かつ工業的に生産できるようになるこ
とが考えられる。その場合、歪感受性や熱収縮率などが
Nb3Snと異なる可能性があり、適合するコンジット
材料も上記実施例とは異なることが予想される。そのよ
うな場合の異種金属間接合方法としては、拡散接合の他
に、溶接、ろう付け、圧接等、現在実用化されている異
種金属間接合方法の中から、接合部の機械的強度及び延
性に優れ、かつ気密性の高いものを選択して採用すれば
よい。
It should be noted that Nb 3 Sn is currently put into practical use as a superconductor for high magnetic fields, but in the future, other compound superconductors currently in the research stage will show superior superconducting properties. And, it is considered that it will be possible to industrially produce. In that case, there is a possibility that strain sensitivity, heat shrinkage, and the like are different from those of Nb 3 Sn, and it is expected that a suitable conduit material will also be different from that of the above-mentioned embodiment. In such cases, dissimilar metal bonding methods include diffusion bonding, welding, brazing, pressure welding, and other currently used dissimilar metal bonding methods. It is only necessary to select and adopt a material that is excellent in airtightness.

【0031】実施例5.次に、請求項3の発明の一実施
例による複合超電導導体の製造方法について説明する。
通常、単一材料の長尺管は、連続成形された薄肉鋼板等
の長尺条を溶接縫合する方法、即ちロール成形等の連続
的プロセスにより量産されている。しかし、異種金属を
接合する構成とする場合には、長さ方向に加工特性が異
なり、かつ溶接条件も異なるために、従来のロール成形
では、安定した溶接強度、溶接部気密性、成形寸法を持
つ超電導導体を得ることができない。
Example 5. Next, a method of manufacturing the composite superconducting conductor according to the third embodiment of the invention will be described.
Usually, a long tube made of a single material is mass-produced by a method of welding and stitching a long strip such as a continuously formed thin steel plate, that is, a continuous process such as roll forming. However, when the dissimilar metals are joined together, the processing characteristics differ in the length direction and the welding conditions also differ.Therefore, in conventional roll forming, stable welding strength, weld airtightness, and forming dimensions can be obtained. You cannot get the superconducting conductor you have.

【0032】そこで、この実施例5の方法では、図6に
示すように、まず実施例5のような方法で製作した異種
金属接合管からなるコンジット11内に線束体1を引き
入れる。このとき、図7(a)に中間品の断面を示すよ
うに、コンジット11の直径を仕上がり寸法より若干大
きくしておく。この後、圧延、スエッジング又はフォー
ジング等の塑性加工を施すことにより、コンジット11
の断面を縮小して所望の形状・寸法とすることにより、
図7(b)に断面を示すような長尺の複合超電導導体が
得られる。
Therefore, in the method of the fifth embodiment, as shown in FIG. 6, first, the wire bundle 1 is drawn into the conduit 11 made of the dissimilar metal junction pipe manufactured by the method of the fifth embodiment. At this time, as shown in the cross section of the intermediate product in FIG. 7A, the diameter of the conduit 11 is slightly larger than the finished size. Thereafter, the conduit 11 is subjected to plastic working such as rolling, edging or forging.
By reducing the cross section of to the desired shape and size,
A long composite superconducting conductor having a cross section shown in FIG. 7B is obtained.

【0033】このような方法で複合超電導導体を製造す
ることにより、上記実施例1〜3で示したような熱歪に
よる超電導特性や機械的性質の劣化のない複合超電導導
体を、大量、高品質かつ安価に得ることができる。
By manufacturing the composite superconducting conductor by such a method, a large amount of high quality composite superconducting conductors without deterioration of superconducting characteristics and mechanical properties due to thermal strain as shown in Examples 1 to 3 can be obtained. And it can be obtained at low cost.

【0034】[0034]

【発明の効果】以上説明したように、請求項1の発明の
複合超電導導体は、互いに異なる材質の金属管からなる
第1及び第2の部分を、導体長さ方向に互いに接合して
コンジットを構成し、かつ第1の部分には、第2の部分
に比べて線束体に近い熱収縮率を持つ金属を使用したの
で、第2の部分には気密特性や機械的特性に優れた金属
を選択することができ、この結果、熱歪による超電導特
性の劣化を防止しつつ、機械的性質の劣化を防止するこ
とができるという効果を奏する。
As described above, in the composite superconducting conductor of the invention of claim 1, the first and second portions made of metal tubes of different materials are joined to each other in the conductor length direction to form a conduit. Since the first part is made of a metal having a heat shrinkage ratio closer to that of the wire bundle than the second part, the second part is made of a metal having excellent airtightness and mechanical properties. As a result, it is possible to prevent deterioration of the superconducting characteristics due to thermal strain while preventing deterioration of the mechanical properties.

【0035】また、請求項2の発明の複合超電導導体
は、互いに異なる材質の金属管からなる第1及び第2の
部分を、全層ともそれぞれ導体長さ方向の同じ位置で互
いに接合して各層のコンジットを構成し、かつ第1の部
分には、第2の部分に比べて線束体に近い熱収縮率を持
つ金属を使用したので、上記請求項1の発明の効果に加
えて、各層のコンジット間に冷媒流路を形成することに
より、冷却能力を向上させることができるという効果を
奏する。
In the composite superconducting conductor according to the second aspect of the present invention, the first and second portions made of metal tubes made of different materials are joined to each other at the same position in the conductor length direction. In addition to the effect of the invention of claim 1, the first part is made of a metal having a heat shrinkage rate closer to that of the wire bundle than the second part. By forming the refrigerant flow path between the conduits, the cooling capacity can be improved.

【0036】さらに、請求項3の発明の複合超電導導体
の製造方法は、互いに異なる材質の金属管からなる第1
及び第2の部分を導体長さ方向に互いに接合することに
より、仕上がり寸法より径が大きいコンジットを製作し
た後、超電導素線を含む線束体をコンジット内に入れ、
この後塑性加工を施すことによりコンジットを所望の形
状・寸法に成形するようにしたので、超電導特性や機械
的性質の優れた複合超電導導体を大量、高品質かつ安価
に得ることができるという効果を奏する。
Further, in the method for manufacturing the composite superconducting conductor according to the third aspect of the present invention, the first method comprises the metal tubes of different materials.
And the second portion are joined to each other in the conductor length direction to manufacture a conduit having a diameter larger than the finished size, and then the wire bundle including the superconducting element wires is put into the conduit,
Since the conduit was then formed into the desired shape and dimensions by applying plastic working after this, it was possible to obtain a large amount of high-quality composite superconducting conductors with excellent superconducting properties and mechanical properties at low cost. Play.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】請求項1の発明の一実施例による複合超電導導
体を示す側面図である。
FIG. 1 is a side view showing a composite superconducting conductor according to an embodiment of the present invention.

【図2】請求項2の発明の一実施例による複合超電導導
体の断面図である。
FIG. 2 is a sectional view of a composite superconducting conductor according to an embodiment of the present invention.

【図3】図2の複合超電導導体を示す側面図である。FIG. 3 is a side view showing the composite superconducting conductor of FIG.

【図4】請求項1の発明の他の実施例による複合超電導
導体を示す側面図である。
FIG. 4 is a side view showing a composite superconducting conductor according to another embodiment of the present invention.

【図5】図1ないし図4に示すコンジットの製作途中の
部品を示す斜視図である。
5 is a perspective view showing components in the process of manufacturing the conduit shown in FIGS. 1 to 4. FIG.

【図6】請求項3の発明の一実施例による複合超電導導
体の製造方法を示す斜視図である。
FIG. 6 is a perspective view showing a method for manufacturing a composite superconducting conductor according to an embodiment of the invention of claim 3;

【図7】図6の複合超電導導体の製造途中及び製造後の
状態を示す断面図である。
7A and 7B are cross-sectional views showing a state during and after manufacturing the composite superconducting conductor of FIG.

【図8】従来の超電導導体の一例の断面図である。FIG. 8 is a sectional view of an example of a conventional superconducting conductor.

【図9】従来の超電導コイルの一例を示す斜視図であ
る。
FIG. 9 is a perspective view showing an example of a conventional superconducting coil.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 線束体 11 コンジット 11a 第1の部分 11b 第2の部分 12 コンジット 12a 第1の部分 12b 第2の部分 1 Wire bundle body 11 Conduit 11a 1st part 11b 2nd part 12 Conduit 12a 1st part 12b 2nd part

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 超電導素線を含む線束体が金属製のコン
ジット内に収納されている内部強制冷却形の複合超電導
導体において、上記コンジットは、互いに異なる材質の
金属管からなる第1及び第2の部分を、導体長さ方向に
互いに接合してなっており、かつ上記第1の部分は、上
記第2の部分に比べて上記線束体に近い熱収縮率を持つ
金属からなっていることを特徴とする複合超電導導体。
1. A composite superconducting conductor of an internal forced cooling type in which a wire bundle containing a superconducting element wire is housed in a metal conduit, wherein the conduits are metal pipes of different materials. Are joined to each other in the conductor length direction, and the first portion is made of a metal having a heat shrinkage rate closer to that of the wire bundle body than that of the second portion. Characteristic composite superconducting conductor.
【請求項2】 超電導素線を含む線束体が複数層の金属
製のコンジット内に収納されている内部強制冷却形の複
合超電導導体において、上記各層のコンジットは、互い
に異なる材質の金属管からなる第1及び第2の部分を、
全層ともそれぞれ導体長さ方向の同じ位置で互いに接合
してなっており、かつ上記第1の部分は、上記第2の部
分に比べて上記線束体に近い熱収縮率を持つ金属からな
っていることを特徴とする複合超電導導体。
2. In a forced supercooling type composite superconducting conductor in which a wire bundle containing a superconducting element wire is housed in a plurality of layers of metal conduits, the conduits of each layer are made of metal pipes of different materials. The first and second parts,
All layers are joined to each other at the same position in the conductor length direction, and the first portion is made of a metal having a heat shrinkage rate closer to that of the wire bundle body than that of the second portion. A composite superconducting conductor characterized in that
【請求項3】 互いに異なる材質の金属管からなる第1
及び第2の部分を導体長さ方向に互いに接合することに
より、仕上がり寸法より径が大きいコンジットを製作し
た後、超電導素線を含む線束体を上記コンジット内に入
れ、この後塑性加工を施すことにより上記コンジットを
所望の形状・寸法に成形することを特徴とする複合超電
導導体の製造方法。
3. A first tube comprising metal tubes made of different materials.
And the second portion are joined to each other in the length direction of the conductor to manufacture a conduit having a diameter larger than the finished size, and then the wire bundle including the superconducting element wire is put into the conduit and then subjected to plastic working. A method for manufacturing a composite superconducting conductor, characterized in that the above conduit is molded into a desired shape and size according to.
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