(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
クロム被覆した化合物超伝導素線からなるケーブル・イン・コオンジット型超伝導体において、ワインド・アンド・リアクト法によるコイル製作を行う場合に、化合物生成のための熱処理後の導体ケーブル部に、曲げ又は捩れひずみを０．１５〜０．３％印加することによって、熱処理時にクロム被覆が燒結されて残った燒結物を素線間から剥がしてなくし、その後、曲げ又は捩れひずみを０．１％以下に戻すことにより、臨界電流特性を回復させることを特徴とする超伝導コイルの交流損失を低減する方法。
【請求項２】
化合物生成のための熱処理後のダブルパンケーキ巻方式で製作される超伝導コイルに捩れひずみを印加することを特徴とする請求項１記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、変動磁場が印加された際に超伝導素線間に発生する誘導電流により生ずる交流損失を低減するためのケーブル・イン・コンジット型超伝導体のコイル製作方法に関わるものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の熱処理を要するケーブル・イン・コンジット型超伝導導体を用いたコイルの製作方法の一つであるワインド・アンド・リアクト法においては、熱処理後の超伝導性（臨界電流値等）の劣化を防ぐため、導体に印加されるひずみを可能な限り小さく（一般的には、ひずみ量０．１％以内）するものであった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ケーブル・イン・コンジット型超伝導導体の構造の一例を図１に示す。超伝導導体は、基本的に、コンジットと呼ばれる管と、その内部に挿入される超伝導素線（或いは超伝導素線と銅線）を撚り合わせたケーブルによって構成される。
【０００４】
超伝導導体に変動磁場が印加されると、撚線された素線間に結合電流と呼ばれる誘導電流が流れる。この結合電流は常伝導部（素線の安定化銅部、めっき部）を通じて流れるため、ジュール発熱による損失（交流損失）が発生する。この交流損失を減少するためには、素線間の抵抗を大きくし、結合電流を小さく抑えればよい。即ち、一般に交流損失Ｑｃと素線間抵抗ρの間には以下の関係があり、ρを大きくすればよい。
【０００５】
Ｑｃ∝１／ρ           （１）
一方、素線間に電流が均等に分流するためには、ある程度の伝導度を素線間に確保する必要がある。こうした観点から、適度な素線間抵抗を確保するために、素線にクロムやニッケル等を用いためっきを施す手法がとられている。特に、超伝導化合物生成のため熱処理を必要とする超伝導素線（ニオブ、スズ、ニオブ・アルミ等）には、耐熱性が高いめっき材としてクロムが多く用いられている。しかし、このクロムのめっき部が導体熱処理時に燒結してしまい、素線間抵抗が著しく低下すると考えられている。
【０００６】
一般的に、超伝導素線にひずみを印加するとその臨界電流特性が劣化することがわかっている。したがって、従来のコイル作製では、超伝導導体の臨界電流特性の劣化を防ぐため、熱処理後には可能な限り導体に印加されるひずみを小さくする手法（通常、ひずみ量０．１％以下）がとられてきた。このため、導体には、素線に施されためっき部の燒結した部分が多く残存し、そのため素線間抵抗は低下し、導体の交流損失が増大するという問題点があった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、クロムめっきされた超伝導素線を熱処理することによって素線間に形成された燒結物を分離する目的で、熱処理後に超伝導特性が劣化しない範囲（ひずみ量：０．１５−０．３％）で導体ケーブル部に曲げ或いは捩れひずみを印加し、その後、ひずみを０．１％以下に戻すようにすることによりコイルを製作するものである。
【０００８】
図２に、印加するひずみ量と超伝導素線の臨界電流値（臨界電流密度）および交流損失（素線間抵抗）との関係を示す。印加するひずみが大きいほど素線間の焼結物が分離されるので、交流損失低減の効果は大きいが、ひずみが印加された状態では臨界電流特性は劣化する。印加したひずみを戻せば臨界電流特性は回復するが、あるひずみ量を越えて印加した場合には、臨界電流特性は回復するが、あるひずみ量を越えて印加した場合には、臨界電流特性は回復せず劣化したままとなる。
【０００９】
したがって、図２に示されるように、ある適切な印加すべきひずみ量が存在することになる。これらのことを考慮して、０．１５〜０．３％の範囲のひずみ量が印加し、その後０．１％以下に戻すものとする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
一般に、ワインド・アンド・リアクト法によるコイル製作では、超伝導導体はコイル状に成形された状態で熱処理される。本発明は、熱処理後に導体に０．１５〜０．３％のひずみを印加して、その後、ひずみが０．１％以下になるよう戻し、超伝導コイルを製作する方法である。
【００１１】
上記ワインド・アンド・リアクト法とは、例えば、Ｎｂ3Ｓｎ等の超伝導線を用いた場合、ＮｂとＳｎとが反応していない状態の超伝導線を巻線してコイルを形成した後、コイルの状態で反応熱処理することによって超伝導体を生成させる超伝導マグネットの製造方法である。
【００１２】
即ち、一例を挙れば、図３に示されるように、ケーブル・イン・コンジット超伝導導体をコイル状に巻くことによりダブルパンケーキが形成される。このダブルパンケーキが約６５０℃で約２００時間熱処理される。熱処理後、コイルの上方パンケーキをその下方パンケーキからＷの距離において一旦離すことにより、その超伝導導体内の超伝導素線に０．１５〜０．３％のひずみを印加する。ひずみ印加後、両コイルを、再度、元の形状のダブルパンケーキ状に戻すことにより、印加されたひずみが０．１％以下に戻される。
【００１３】
上記処理を行うことにより、図４に示されるように、超伝導導体内の超伝導素線外表面にはクロム等のめっき処理が施されており、それが熱処理により焼結されて素線間に焼結物として残る。この焼結物が上記ひずみの印加により素線間から剥がされてなくなるので、素線間に流れる結合電流（誘導電流）を減少させることができ、その結果そこに生ずる交流損失を減少させることができる。
【００１４】
その結果、そこに生ずる交流損失を減少させることができる。また、ひずみを０．１％以下に戻すことによって臨界電流特性を回復することができる。
【００１５】
【実施例】
（実施例１）
以下、本発明をその一実施例を図３に基づいて説明する。ここでは、ワインド・アンド・リアクト法で製作した、パンケーキ巻法を用いた熱処理後の熱処理後のダブルパンケーキの導体にひずみを印加する方法を示す。半径Ｄ、超伝導導体撚線の外径ｄであるダブルパンケーキを熱処理後コイル形状にあらためて成形する場合に、パンケーキ間に距離Ｗを設けることによって、導体に
εt＝Ｗｄ／πＤ2       （２）
なるεtを印加しようとするものである。
【００１６】
パンケーキ巻法ではなく、ソレノイド巻法（導線を同一軸に沿って均一に何回も細長く巻いてコイルを作製する）によるコイル製作においても、同様に導体間に距離を設けることによって、導体にひずみを印加することが容易に理解される。
【００１７】
（実施例２）
クロムめっきを施したケーブル・イン・コンジット型のニオブ・スズ（Ｎｂ3ＳＮ）導体において、熱処理後に０．１〜０．３％のひずみを印加する実験を行っており、その結果を図５に示す。図中の結合時定数ｎτは、交流損失Ｑｃの大きさの指標であり、Ｑｃに比例した量である。すなわち
Ｑｃ∝ｎτ                         （３）
ｎτ∝１／ρ（ρは素線間抵抗）    （４）
図５は、熱処理後のクロムめっきされたニオブ・スズ導体に印加されるひずみによる交流損失の低減効果を示している。０．１５〜０．３％のひずみを印加することによって、十分な交流損失の低減効果が得られることがわかる。
【００１８】
【発明の効果】
熱処理後、導体にひずみを印加し、クロムめっきによって熱処理時に焼結した素線を分離することによって素線間抵抗を増大させ、結合電流を低減し、その結果、交流損失を低減することができる。
【００１９】
即ち、本発明により、クロムめっきを施したニオブ・スズ超伝導素線から成る超伝導導体に０．１５〜０．３％の曲げ歪みを加えることで素線間結合損失を低減でき、又超伝導コイルの作製時に熱処理済導体に曲げ歪みを加えることで初期通電時から素線間結合損失を低減することができる、という本発明に特有な顕著な効果が生ずる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  ケーブル・イン・コンジット型超伝導導体の構造の一例を示す図である。
【図２】  印加するひずみ量と素線の臨界電流密度、交流損失の関係を示すづである。
【図３】  ダブルパンケーブル巻におけるひずみの印加方法の一例を示す図である。
【図４】  ひずみの印加により素線間から焼結物が剥がれることを示す図である。
【図５】  熱処理後のクロムめっきされたＮｂ3ＳＮ導体に印加されるひずみによる交流損失の低減効果を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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