NbTi 초전도체 소재는 일반적으로 다중 코어 복합재(NbTi/Cu, NbTi/Cu-CuNi, 내부에 장벽층 포함)입니다. NbTi 다중 코어 트위스트 복합재 초전도선은 초전도 자석의 열화를 효과적으로 방지하고 초전도 자석의 안정성에 기여합니다. 따라서 초전도체의 동적 안정성 이론에 따라 NbTi 초전도 재료의 안정성 설계가 반드시 수행되어야 합니다.
설계는 주로 니오븀-티타늄 초전도체 재료의 구리/초전도체 비율, 코어 와이어 직경, 도체의 외경, 코어 와이어 개수, 꼬임 피치, 장벽층, 케이블 재료의 재배치 길이와 같은 매개변수 선택을 포함합니다.
구리/초전도체 재료 비율 구리의 열전도율은 니오븀-티타늄 초전도체 재료보다 약 4배 높습니다. 초전도선에 구리를 코팅재로 사용하면 초전도 코어의 국부적인 초전도 손실을 방지할 뿐만 아니라 초전도 손실 시 저저항 바이패스 역할을 합니다. 니오븀-티타늄 다중 코어 복합 초전도선 재료의 안정성과 신뢰성을 고려할 때, 구리 단면적과 초전도체 단면적의 적절한 비율을 선택하는 것이 중요합니다. 일반적인 전선 재료의 구리/초전도체 비율은 보통 1.3~2.0입니다. 그러나 이 비율이 더 큰 전선 재료는 일반적인 전선 재료보다 훨씬 더 큰 특성을 보입니다.
코어 와이어 직경: 니오븀-티타늄 초전도선의 열 절연 안정성을 확보하기 위해서는 코어 와이어 직경을 미세화하는 것이 필요합니다. 니오븀-티타늄 초전도 재료를 안정화하기 위해서는 니오븀-티타늄 코어 와이어의 직경(d)이 다음 공식을 만족해야 합니다. 여기서 S는 니오븀-티타늄 초전도체의 비열(1.01×10⁻³ J/cm²•K)이고, T₀ = -Jc / eJc / eT ≈ 5K이며, Jc는 작동 자기장 하에서의 임계 전류 밀도입니다. 계산 결과, 직류 초전도 자석에 사용되는 니오븀-티타늄 코어의 직경(d)은 45 μm 미만이어야 합니다. 하지만 펄스형 초전도 자석에 사용될 때, 니오븀-티타늄 초전도체의 코어 직경은 훨씬 작습니다(수 마이크로미터 또는 그 이하).
도체 외경 및 가닥 수: 가닥 수를 늘리고 도체의 단면적을 증가시켜 전체 도체의 전류 전달 용량을 향상시키면 자체 자기장 효과가 발생하여 성능이 심각하게 저하됩니다. 대용량 전류 전달 용량이 요구되는 니오븀-티타늄 초전도체의 경우, 초전도선은 일반적으로 완전 지그재그형 다중 가닥 케이블(평면형, 원형 등의 2차 도체)로 만들어집니다.
꼬임 피치: 변화하는 외부 자기장의 영향으로 초전도선 재료의 코어 와이어 사이에 유도 결합이 발생하여 전류 전달 용량이 감소합니다. 이러한 성능 저하를 극복하기 위해 니오븀-티타늄 초전도체는 축 방향으로 꼬아야 합니다. 초전도체 재료의 임의의 점이 중심축을 중심으로 360도 회전한 후의 상대 변위는 트위스팅 피치(LD)이며, 이는 다음 두 가지 점을 갖습니다. (1) NbTi/Cu-CuNi 다중 코어 복합 초전도 와이어 재료를 설계할 때, 더 미세한 코어 직경을 갖는 것 외에도, 복합 단일 코어 로드의 조립 슬리브는 다음과 같습니다. 중심부는 NbTi 로드이고, 외부 장벽층은 니오븀이며, 외부는 Cu-Ni 합금 튜브이고, 가장 바깥쪽은 구리 튜브입니다. 여러 개의 조립 슬리브를 통해 수만 개의 다중 및 미세 코어 니오븀-티타늄 초전도 재료를 설계 및 제조할 수 있습니다. (2) 높은 전류 용량을 갖는 니오븀-티타늄 초전도 재료를 얻기 위해서는 적절한 열처리 조건(온도, 시간), 냉간처리-열처리 주기 횟수, 두 주기 사이의 냉간처리 속도, 그리고 마지막 시효 열처리 후의 냉간처리 속도 등을 합리적으로 설계하고 결정해야 한다. 이는 물론 생산 공정 조건의 가능성을 종합적으로 고려하여 실험을 기초로 해야 한다.
