JP2018137846A - Terminal structure of superconducting apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、超電導機器の端末構造に関する。 The present invention relates to a terminal structure of a superconducting device.
超電導機器の一つとして、超電導ケーブルがある。特許文献1は、超電導ケーブルの端末構造を開示しており、この端末構造は、端末処理したケーブルコアに備える超電導導体の端部と、この端部に電気的に接続される常電導リードと、これらの接続箇所の外周を覆うと共に液体窒素などの冷媒が充填される断熱構造体とを備える。
One of the superconducting devices is a superconducting cable.
上記断熱構造体は、ケーブル側断熱容器と、リード側断熱容器と、絶縁部材とを備える。ケーブル側断熱容器は、超電導ケーブルに備えるケーブル断熱管における常電導リード側の端部に設けられる。リード側断熱容器は、常電導リードにおける超電導ケーブル側の端部を覆うように設けられる。絶縁部材は、接地されているケーブル断熱管に接続されて接地電位となるケーブル側断熱容器と、高電位であるリード側断熱容器との間に必要な絶縁性能が得られるように介在される。 The heat insulating structure includes a cable side heat insulating container, a lead side heat insulating container, and an insulating member. The cable-side heat insulation container is provided at the end portion on the normal conduction lead side in the cable heat insulation pipe provided for the superconducting cable. The lead-side heat insulating container is provided so as to cover the end portion of the normal conducting lead on the superconducting cable side. The insulating member is interposed between a cable-side heat insulating container that is connected to a grounded cable heat-insulating tube and has a ground potential, and a lead-side heat insulating container that has a high potential so as to obtain necessary insulating performance.
上記端末構造における電流リードのうち、常温側端部(超電導導体に繋がれる低温側端部と反対側の端部)は、編組線などの常温部接続導体を介して、常電導機器(例えば、Gas Insulated Switchgearなど)の導体(例えばブスバー)に電気的に接続される。 Out of the current leads in the terminal structure, the normal temperature side end (the end opposite to the low temperature side end connected to the superconducting conductor) is a normal conducting device (for example, via a normal temperature part connecting conductor such as a braided wire) It is electrically connected to a conductor (eg, a bus bar) of Gas Insulated Switchgear.
電流リードに接続される常温部接続導体は、常電導の材料で構成される。この常温部接続導体は、通電時に温度が高くなり過ぎないように所定の導体断面積で構成される。一方、電流リードの導体断面積は、常温部接続導体の導体断面積に比して小さくなるのが一般的である。電流リードの導体断面積を大きくすると、電流リードを介した侵入熱が大きくなり、超電導ケーブルシステムの損失の増加を招く虞があるからである。電流リードの断面積と常温部接続導体の断面積の差が大きいほど、電流リードと常温部接続導体との接続が難しくなる。 The normal temperature part connecting conductor connected to the current lead is made of a normal conducting material. This normal temperature part connecting conductor is configured with a predetermined conductor cross-sectional area so that the temperature does not become too high when energized. On the other hand, the conductor cross-sectional area of the current lead is generally smaller than the conductor cross-sectional area of the normal temperature part connecting conductor. This is because when the conductor cross-sectional area of the current lead is increased, the intrusion heat through the current lead increases, which may increase the loss of the superconducting cable system. The larger the difference between the cross-sectional area of the current lead and the cross-sectional area of the normal temperature part connecting conductor, the more difficult the connection between the current lead and the normal temperature part connecting conductor is.
また、超電導機器が交流で使用される場合、交流損失の増加を抑制するために、交直抵抗比が1に近い電流リードが望まれる。そのため、そのような要請に応える電流リードを備える超電導機器の端末構造である必要もある。 Further, when a superconducting device is used with alternating current, a current lead with an AC / DC resistance ratio close to 1 is desired in order to suppress an increase in alternating current loss. Therefore, it is also necessary to have a terminal structure of a superconducting device having a current lead that meets such a demand.
上記事情に鑑み、本発明の目的の一つは、交流損失の増加を抑制でき、しかも電流リードと常温部接続導体とを接続し易い超電導機器の端末構造を提供することにある。 In view of the above circumstances, one of the objects of the present invention is to provide a terminal structure of a superconducting device that can suppress an increase in AC loss and can easily connect a current lead and a room temperature connection conductor.
本発明の一態様に係る超電導機器の端末構造は、超電導機器の超電導導体の端部に電気的に接続される電流リードを備える超電導機器の端末構造であって、前記電流リードは、その軸方向に直交する断面が環状に形成されており、前記超電導導体を極低温に維持する冷媒を前記超電導機器側に封止して前記電流リードが前記冷媒中に浸漬されないようにする封止部材と、前記電流リードの外周を覆う外側熱絶縁部材と、を備える。 A terminal structure of a superconducting device according to one aspect of the present invention is a terminal structure of a superconducting device including a current lead electrically connected to an end portion of a superconducting conductor of the superconducting device, and the current lead has an axial direction thereof A sealing member that is formed in an annular shape in a cross section orthogonal to the superconducting conductor is sealed on the superconducting device side so that the current lead is not immersed in the refrigerant; and An outer heat insulating member covering an outer periphery of the current lead.
上記超電導機器の端末構造によれば、交流損失の増加を抑制でき、しかも電流リードと常温部接続導体とを接続し易い。 According to the terminal structure of the superconducting device, an increase in AC loss can be suppressed, and the current lead and the normal temperature part connecting conductor can be easily connected.
[本発明の実施形態の説明]
最初に本発明の実施態様を列記して説明する。
[Description of Embodiment of the Present Invention]
First, embodiments of the present invention will be listed and described.
<1>実施形態に係る超電導機器の端末構造は、超電導機器の超電導導体の端部に電気的に接続される電流リードを備える超電導機器の端末構造であって、前記電流リードは、その軸方向に直交する断面が環状に形成されており、前記超電導導体を極低温に維持する冷媒を前記超電導機器側に封止して前記電流リードが前記冷媒中に浸漬されないようにする封止部材と、前記電流リードの外周を覆う外側熱絶縁部材と、を備える。 <1> The terminal structure of the superconducting device according to the embodiment is a terminal structure of a superconducting device including a current lead electrically connected to an end portion of the superconducting conductor of the superconducting device, and the current lead has an axial direction thereof A sealing member that is formed in an annular shape in a cross section orthogonal to the superconducting conductor is sealed on the superconducting device side so that the current lead is not immersed in the refrigerant; and An outer heat insulating member covering an outer periphery of the current lead.
上記構成では、断面環状の電流リードを利用することで、電流リードの交直抵抗比を1に近づけることができ、交流用途における交流損失の増加を抑制することができる。ここで、上記構成では電流リードが冷媒に浸漬されないように超電導機器側に封止する封止部材が存在するため、環状の電流リードの内部空間や、電流リードと外側熱絶縁部材との隙間に冷媒が漏れ出すことがない。 In the above configuration, by using a current lead having an annular cross section, the AC / DC resistance ratio of the current lead can be made close to 1, and an increase in AC loss in AC applications can be suppressed. Here, in the above configuration, there is a sealing member that seals the superconducting device so that the current lead is not immersed in the refrigerant. Therefore, in the internal space of the annular current lead or in the gap between the current lead and the outer heat insulating member. The refrigerant will not leak.
また、断面環状の電流リードを利用することで、電流リードと常温部接続導体との接続を容易にすることができる。交直抵抗比を1にすることを考えた場合、実施形態の構成とは異なり、複数の導電性の素線を撚り合わせてなる撚り線をさらに複数撚り合わせた構造とすることも考えられる。しかし、この構造の場合、電流リードの径方向の中心側にある素線に常温部接続導体を接続するには撚りをほぐさなければならず、接続作業が非常に難しい。このような問題点は、断面環状の電流リードでは生じないため、実施形態の構成では電流リードと常温部接続導体との接続を容易に行なうことができる。 In addition, by using the current lead having an annular cross section, the connection between the current lead and the normal temperature part connection conductor can be facilitated. In consideration of setting the AC / DC resistance ratio to 1, unlike the configuration of the embodiment, a structure in which a plurality of twisted wires formed by twisting a plurality of conductive strands is further twisted may be considered. However, in the case of this structure, it is necessary to loosen the twist in order to connect the room temperature portion connection conductor to the strand located on the center side in the radial direction of the current lead, and the connection work is very difficult. Since such a problem does not occur in a current lead having an annular cross section, in the configuration of the embodiment, it is possible to easily connect the current lead and the normal temperature part connection conductor.
<2>実施形態に係る超電導機器の端末構造として、前記電流リードは、複数の撚り線構造体を環状に配置してなり、前記撚り線構造体は、複数の素線を撚り合わせてなり、少なくとも一部の素線の外周に絶縁被覆が形成されることで、隣接する素線間が絶縁されている形態を挙げることができる。 <2> As the terminal structure of the superconducting device according to the embodiment, the current lead is formed by arranging a plurality of stranded wire structures in an annular shape, and the stranded wire structure is formed by twisting a plurality of strands. By forming an insulating coating on the outer periphery of at least some of the strands, a form in which adjacent strands are insulated can be cited.
電流リードを撚り線構造体によって構成することで、電流リードの交直抵抗比を1に近づけることができる。複数の素線を撚り合わせてなる撚り線構造体では、各素線に流れる交流電流が均一的になるからである。ここで、撚り線構造体を更に撚り合わせるのではなく環状に配置する構成では、各撚り線構造体に常温部接続導体を接続し易い。 By configuring the current lead with a stranded wire structure, the AC / DC resistance ratio of the current lead can be made close to 1. This is because in the stranded wire structure formed by twisting a plurality of strands, the alternating current flowing through each strand is uniform. Here, in the configuration in which the stranded wire structures are arranged in an annular shape instead of being twisted together, it is easy to connect the room temperature portion connection conductor to each stranded wire structure.
また、撚り線構造体を環状に配置する構成では、各撚り線構造体に常温部接続導体を接続した撚り線ユニットを作製した後、それら撚り線ユニットを環状に並べるといった手順で超電導機器の端末構造を構築することができる。そのため、例えば工場で作製した撚り線ユニットを施工現場で環状に並べて、その外側に外側熱絶縁部材を配置するだけで、超電導機器の端末構造を容易に構築することができる。 Moreover, in the structure which arrange | positions a strand wire structure in cyclic | annular form, after producing the strand wire unit which connected the normal temperature part connection conductor to each strand wire structure, it is the terminal of superconducting equipment in the procedure of arranging these strand wire units annularly. A structure can be built. Therefore, for example, a terminal structure of a superconducting device can be easily constructed simply by arranging twisted wire units manufactured at a factory in an annular shape at a construction site and arranging an outer heat insulating member on the outside thereof.
<3>実施形態に係る超電導機器の端末構造として、前記電流リードは、パイプ状の導体で構成される形態を挙げることができる。 <3> As the terminal structure of the superconducting device according to the embodiment, the current lead may be formed of a pipe-shaped conductor.
パイプ状の電流リードは、複数の撚り線構造体からなる電流リードよりも、容易に作製することができる。パイプ状の電流リードの場合、その厚さを薄くすることで、電流リードの交直抵抗比を1に近づけることができる。 Pipe-shaped current leads can be more easily produced than current leads made of a plurality of stranded wire structures. In the case of a pipe-shaped current lead, the AC / DC resistance ratio of the current lead can be made close to 1 by reducing the thickness thereof.
<4>実施形態に係る超電導機器の端末構造として、前記外側熱絶縁部材は、真空断熱構造または非真空断熱構造を備える形態を挙げることができる。 <4> As the terminal structure of the superconducting device according to the embodiment, the outer heat insulating member may include a vacuum heat insulating structure or a non-vacuum heat insulating structure.
一般に、真空断熱構造の方が非真空断熱構造よりも断熱性能に優れ、非真空断熱構造の方が真空断熱構造よりも容易に形成できるという特徴がある。外側熱絶縁部材を真空断熱構造とするか非真空断熱構造とするかによって、端末構造全体の断熱性能の調整を行うことができる。 In general, the vacuum heat insulation structure is superior in heat insulation performance than the non-vacuum heat insulation structure, and the non-vacuum heat insulation structure is more easily formed than the vacuum heat insulation structure. The heat insulation performance of the entire terminal structure can be adjusted depending on whether the outer heat insulating member has a vacuum heat insulating structure or a non-vacuum heat insulating structure.
<5>実施形態に係る超電導機器の端末構造として、前記電流リードの内部に配置される内側熱絶縁部材を備え、前記内側熱絶縁部材は、真空断熱構造または非真空断熱構造を備える形態を挙げることができる。 <5> The terminal structure of the superconducting device according to the embodiment includes an inner heat insulating member disposed inside the current lead, and the inner heat insulating member includes a vacuum heat insulating structure or a non-vacuum heat insulating structure. be able to.
断面環状の電流リードの内部空間に内側熱絶縁部材を配置することで、当該内部空間を介した熱侵入を抑えることができる。また、内側熱絶縁部材によって電流リードをその内部から支持することができる。内側熱絶縁部材を真空断熱構造とするか非真空断熱構造とするかによって、端末構造全体の断熱性能の調整を行うことができる。 By disposing the inner heat insulating member in the internal space of the current lead having an annular cross section, heat penetration through the internal space can be suppressed. Further, the current lead can be supported from the inside by the inner heat insulating member. The heat insulation performance of the entire terminal structure can be adjusted depending on whether the inner heat insulating member has a vacuum heat insulating structure or a non-vacuum heat insulating structure.
<6>実施形態に係る超電導機器の端末構造として、前記超電導機器は超電導ケーブルであって、その超電導ケーブルに備わる端末側端部の断熱容器が高電位となる超電導ケーブルである形態を挙げることができる。 <6> As a terminal structure of a superconducting device according to the embodiment, the superconducting device may be a superconducting cable, and a heat insulating container at a terminal side end provided in the superconducting cable may be a superconducting cable having a high potential. it can.
超電導ケーブルに備わる端末側端部の断熱容器が高電位となる構成としては、特許文献1に記載されるケーブル側断熱容器とリード側断熱容器と絶縁部材とを備え、リード側断熱容器が高電位となる構成を挙げることができる。このような形態の超電導ケーブルの端末構造では、外側熱絶縁部材が電流リードと同電位となっていても問題がないため、外側熱絶縁部材に電気絶縁を考慮した断熱設計が不要になる。
As a configuration in which the heat insulating container at the terminal end provided in the superconducting cable has a high potential, the cable side heat insulating container, the lead side heat insulating container, and the insulating member described in
<7>実施形態に係る超電導機器の端末構造として、前記電流リードの常温側端部が、径方向外方に拡がっている形態を挙げることができる。 <7> As the terminal structure of the superconducting device according to the embodiment, the room temperature side end portion of the current lead may be extended radially outward.
超電導機器に流す電流が大きくなるほど、電流リードと常温部接続導体との間の導体断面積のサイズ差が顕著になる。通電時に温度が高くなり過ぎないように常温部接続導体の導体断面積を大きくすることはできても、サイズの制約がある超電導機器の端末構造において電流リードの導体断面積を大きくすることは難しいからである。これに対して、電流リードの端部が径方向外方に拡がっていれば、電流リードと常温部接続導体とのサイズ差が大きくても、両者を接続し易い。 As the current flowing through the superconducting device increases, the difference in size of the conductor cross-sectional area between the current lead and the room temperature connection conductor becomes more prominent. Although it is possible to increase the conductor cross-sectional area of the normal temperature connection conductor so that the temperature does not become too high when energized, it is difficult to increase the conductor cross-section of the current lead in the terminal structure of superconducting equipment with size restrictions Because. On the other hand, if the end portion of the current lead expands outward in the radial direction, even if the size difference between the current lead and the normal temperature portion connecting conductor is large, it is easy to connect both.
[本発明の実施形態の詳細]
本発明の実施形態の詳細を、以下に説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
[Details of the embodiment of the present invention]
Details of the embodiment of the present invention will be described below. In addition, this invention is not limited to these illustrations, is shown by the claim, and intends that all the changes within the meaning and range equivalent to the claim are included.
<実施形態1>
本実施形態では、超電導ケーブル線路の端部に形成される超電導機器の端末構造1を図1,2に基づいて説明する。本例の超電導ケーブルは、特許文献1に記載のようにその端部にリード側断熱容器とケーブル側断熱容器と絶縁部材とを備える構成であり、図1ではリード側断熱容器2のみを図示している。図1の紙面下側にはケーブル側断熱容器と絶縁部材とが存在すると考えて良い。
<
In the present embodiment, a
≪超電導機器の端末構造≫
図1に示すように、本例の超電導機器の端末構造1は、超電導ケーブルの端部に設けられるリード側断熱容器2の先端に設けられている。この超電導機器の端末構造1は、電流リード11と外側熱絶縁部材12と内側熱絶縁部材13と封止部材14とを備える。
≪Terminal structure of superconducting equipment≫
As shown in FIG. 1, the
[電流リード]
実施形態1の電流リード11は、図2の横断面図に示すように、同心円状に並べられた複数の撚り線構造体11αで構成される。本例では、80本の撚り線構造体11αが、同心円状に並んで配置されている。この電流リード11の径方向外方には外側熱絶縁部材12が配置され、径方向内方には内側熱絶縁部材13が配置されている。
[Current lead]
As shown in the cross-sectional view of FIG. 2, the
各撚り線構造体11αは、図2の下図に示すように、撚りの中心に配置される中心線110と、中心線110の外周に撚り合わされる外周線111と、を備える一次撚り線で構成されている。この一次撚り線は、1本の中心線110の外周に6本の外周線111が撚り合わされた七本撚りの構造となっている。
As shown in the lower diagram of FIG. 2, each stranded wire structure 11α is composed of a primary stranded wire including a
外周線111は、銅やその合金、アルミニウムやその合金などの良導体で構成される素線と、その素線の外周に形成されるエナメルなどの絶縁被覆と、を備える被覆導線で構成される。素線の断面積および絶縁被覆の平均厚さは適宜選択することができる。
The outer
中心線110は、外周線111の素線よりも低熱伝導性の非導電材で構成されている。交流の場合、表皮効果によって撚りの中心の位置にある導体にはあまり電流が流れない。そのため、中心線110を良導体としても、中心線110が熱の伝達経路となるだけである。これに対して、中心線110を低熱伝導性の非導電材とすれば、電流リード11の電流容量を減らすことなく、電流リード11の熱の伝達経路を減らすことができる。非導電材として、例えば、FRP(繊維強化プラスチック)などの樹脂を挙げることができる。
The
上記中心線110の外径は、外周線111の外径と同じでも異なっていても良い。中心線110の外径を外周線111の外径とほぼ同じとすると、図示するように1本の中心線110と6本の外周線111とを密着させた状態で撚り合わせることができる。
The outer diameter of the
上記構成を備える電流リード11の常温側端部には、図1に示すように、常温部接続導体15が導電接続部150を介して接続されている。常温部接続導体15は、例えば複数の編組線などで構成されており、そのため導電接続部150も複数形成される。
As shown in FIG. 1, a normal temperature
[外側熱絶縁部材]
外側熱絶縁部材12は、環状の電流リード11の外周に配置され、電流リード11への熱侵入を抑える部材である(図2を合わせて参照)。この外側熱絶縁部材12は、真空断熱構造を備えるか、または非真空断熱構造を備える。真空断熱構造としては、内部が真空引きされた構造を挙げることができる。また、非真空断熱構造としては、例えばウレタンなどの構造材を挙げることができる。例えば、電流リード11の外周にウレタンシートを巻回するなどして、非真空断熱構造の外側熱絶縁部材12を構成することができる。
[Outside heat insulation member]
The outer
外側熱絶縁部材12は、超電導ケーブルの端末構造におけるリード側断熱容器2の端部にオーバーラップした状態となっている。ウレタンシートを巻回するなどして外側熱絶縁部材12を形成する場合、リード側断熱容器2の端部に外側熱絶縁部材12をオーバーラップさせることは容易である。
The outer
[内側熱絶縁部材]
内側熱絶縁部材13は、環状の電流リード11の内部に配置され、熱侵入を抑える部材である(図2を合わせて参照)。内側熱絶縁部材13の形状は、電流リード11の内部に配置できれば特に限定されない。例えば、本例の内側熱絶縁部材13は円柱状となっているが、多角柱状であっても構わない。内側熱絶縁部材13は、外側熱絶縁部材12と同様に、真空断熱構造を備えるか、または非真空断熱構造を備える。ウレタンシートを折り畳んで電流リード11の内部に配置することで、内側熱絶縁部材13としても構わない。
[Inner thermal insulation]
The inner
内側熱絶縁部材13は無くても構わない。内側熱絶縁部材13を設けない場合、電流リード11の内部空間の常温側端部を封止し、環状の電流リード11の内部空間に外気が侵入することを抑制することが好ましい。
The inner
[封止部材]
図1に示すように、封止部材14は、超電導ケーブルを冷却する液体冷媒4中に電流リード11が浸漬されないように、液体冷媒4を超電導ケーブル側(紙面下側)に封止する部材である。本例では、封止部材14は、電流リード11が電流経路として接続される接続台座140と、その接続台座140をリード側断熱容器2に固定するフランジ部材141と、で構成されている。
[Sealing member]
As shown in FIG. 1, the sealing
接続台座140は、電流リード11を超電導ケーブルに電気的に接続するための部材であって、銅やその合金などの良導体で構成されている。接続台座140は、編組線などの低温部接続導体3を介して、図示しない超電導ケーブルの超電導導体に接続される。本例の接続台座140は、紙面上側に配置される板部と、それに繋がる柱部と、で構成されている。柱部の外径は、超電導ケーブルの径に応じた大きさになっており、超電導ケーブルの超電導導体層に繋がる低温部接続導体3を柱部に接続し易くなっている。
The
一方、フランジ部材141は、リード側断熱容器2の端部に固定される部材であって、上述した接続台座140をリード側断熱容器2に固定する機能を持っている。このフランジ部材141と接続台座140とで、液体冷媒4をリード側断熱容器2内に封止することができる。
On the other hand, the
[その他の構成]
電流リード11と熱絶縁部材12,13との間には極力隙間が形成されないようにすることが好ましい。隙間が形成されると、その隙間に外気が侵入したときに結露が生じる虞があるからである。例えば、両熱絶縁部材12,13を共にウレタンなどの変形性に優れる材料で構成すれば、電流リード11と熱絶縁部材12,13とを密着させることができるので、電流リード11と熱絶縁部材12,13との間に隙間ができ難くなる。また、金属製の真空断熱槽と、その外周を覆う変形性の樹脂材料で両熱絶縁部材12,13を形成しても良い。あるいは、電流リード11と熱絶縁部材12,13との隙間を樹脂で埋めるといった対応や、電流リード11の常温側端部に空気を遮蔽するカバーを設けるといった対応を行なっても良い。
[Other configurations]
It is preferable that a gap is not formed as much as possible between the
≪超電導機器の端末構造の形成手順の一例≫
上記超電導機器の端末構造1は、例えば、以下のようにして形成することができる。まず、接続台座140との接続端がリード側断熱容器2で覆われていない低温部接続導体3に、接続台座140を接続する。次いで、低温部接続導体3と接続台座140との接続部にリード側断熱容器2を据え付け、当該接続部がリード側断熱容器2の内部に配置された状態とする。そして、リード側断熱容器2における超電導ケーブル側の端部(図示せず)を、超電導ケーブルの断熱部(図示せず)と接続すると共に、フランジ部材141を介してリード側断熱容器2の電流リード11側の端部と接続台座140とを接続する。フランジ部材141は、リード側断熱容器2に予め取り付けられていても良いし、後付けであっても良い。上記手順によって、接続台座140とフランジ部材141とでリード側断熱容器2の端部を封止することができる。ここで、接続台座140への電流リード11の接続や、電流リード11の内部への内側熱絶縁部材13の配置は、接続台座140と低温部接続導体3との接続前に行うこともできるし、接続後に行うこともできる。また、電流リード11の常温側端部には予め常温部接続導体15を接続しておくこともできる。
≪Example of terminal structure formation procedure for superconducting equipment≫
The
次いで、電流リード11の外周に、ウレタンシートなどを巻回して外側熱絶縁部材12を形成したり、半割れ状の外側熱絶縁部材12を被せる。特にウレタンシートを電流リード11の外周に巻回する構成であれば、外側熱絶縁部材12と電流リード11との間に隙間ができ難い。このような簡素な構成の外側熱絶縁部材12とすることができるのは、封止部材14によって、電流リード11と外側熱絶縁部材12との隙間に液体冷媒4が浸入することがないからである。
Next, the outer
≪超電導機器の端末構造の効果≫
断面環状の電流リード11を利用することで、電流リード11の交直抵抗比を1に近づけることができ、交流用途における交流損失の増加を抑制することができる。本例の構成では、電流リード11が液体冷媒4に浸漬されないように超電導機器側に封止する封止部材14が存在するため、電流リード11の内部空間に液体冷媒4が浸入することはない。そのため、超電導機器の端末構造1の外側に液体冷媒4が漏れることはない。
≪Effect of terminal structure of superconducting equipment≫
By using the
また、断面環状の電流リード11を利用することで、電流リード11と常温部接続導体15との接続を容易にすることができる。電流リード11を構成する撚り線構造体11αの撚りをほぐすことなく、電流リード11と常温部接続導体15とを接続することができるからである。例えば、常温部接続導体15の導体断面積(複数の編組線の導体断面積の合計)を、電流リード11の導体断面積の10倍以上としても、電流リード11と常温部接続導体15とを接続することができる。
Further, by using the
<変形例1>
変形例1では、電流リード11が、複数の一次撚り線を撚り合わせてなる二次撚り線で構成される電流リード11を図3に基づいて説明する。図3は、図1のII−II横断面に相当する。
<
In the first modification, the
本例では、内側熱絶縁部材13と外側熱絶縁部材12との隙間に、14本の撚り線構造体11βが配置されている。各撚り線構造体11βは、素線よりも低熱伝導性の非導電材で構成される中心線112の外周に、6つの一次撚り線を撚り合わせた構成を備える。一次撚り線は、実施形態1で示した撚り線構造体11αと同じ構成を備えるものを利用できる。ここで、中心線112の外径は、一次撚り線11αの包絡円径と同じとすることが好ましく、そうすることで、1本の中心線112と6本の一次撚り線11αとを密着させた状態で撚り合わせることができる。
In this example, 14 stranded wire structures 11β are disposed in the gap between the inner
変形例1の構成によっても、実施形態1の構成と同様の効果を得ることができる。 Even with the configuration of the first modification, the same effects as the configuration of the first embodiment can be obtained.
<変形例2>
変形例2では、電流リード11が、パイプ状の導体によって構成される超電導機器の端末構造1を図4に基づいて説明する。図4は、図1のII−II横断面に相当する。
<
In
本例では、外側熱絶縁部材12と内側熱絶縁部材13との隙間に、パイプ状導体11γが配置されている。パイプ状導体11γは、押出などで容易に形成することができる。パイプ状導体11γの材質としては、リン脱酸銅などを好適に利用することができる。
In this example, the pipe-shaped conductor 11γ is disposed in the gap between the outer
変形例2の構成によっても、実施形態1の構成と同様の効果を得ることができる。 Even with the configuration of the second modification, the same effect as the configuration of the first embodiment can be obtained.
<実施形態2>
実施形態2では、電流リード11の常温側端部をラッパ状に拡げた超電導機器の端末構造10を図5に基づいて説明する。
<
In the second embodiment, a
図5に示すように、本例の電流リード11の外径は、常温側端部に向うに従って徐々に大きくなっており、そのため電流リード11の常温側端部がラッパ状に拡がっている。このような電流リード11は、図2,3に示す撚り線構造体11α,11βであっても良いし、図4に示すパイプ状導体11γであっても良い。撚り線構造体11α,11βであれば、各撚り線構造体11α,11βの常温側端部を、電流リード11の径方向外方に拡げる。一方、パイプ状導体11γであれば、その常温側端部に、パイプ状導体11γの軸方向に向って伸びる複数の切り込みを形成し、切り込みによって分割されたパイプ状導体11γの常温側端部を、パイプ状導体11γの径方向外方に拡げる。
As shown in FIG. 5, the outer diameter of the
電流リード11の常温側端部をラッパ状に拡げた構成であれば、実施形態1の構成よりも、常温部接続導体15を電流リード11に接続し易くなる。電流リード11の常温側端部が径方向外方に拡がることで、当該端部に形成される複数の導電接続部150が互いの配置の邪魔となり難いからである。例えば、電流リード11の常温側端部のある位置に導電接続部150を形成した後、その近傍に別の導電接続部150を形成する際、既設の導電接続部150が邪魔になり難い。
With the configuration in which the room temperature side end of the
<その他の実施形態>
実施形態や変形例では電流リード11の常温側端部が鉛直上方に配置される縦置き型の超電導機器の端末構造1(10)を構築したが、電流リード11が鉛直方向に対して傾いた状態に配置された超電導機器の端末構造1(10)とすることもできる。例えば、電流リード11が水平方向に伸びる横置き型の超電導機器の端末構造1(10)とすることが挙げられる。その他、電流リード11が鉛直方向に沿って配置されるが、電流リード11の常温側端部が鉛直下方に配置される逆さ置き型の超電導機器の端末構造1(10)とすることもできる。横置き型や逆さ置き型とすることができるのは、リード側断熱容器2の端部が封止部材14で封止され、液体冷媒4が電流リード11の側に漏れ出さないように構成されているからである。
<Other embodiments>
In the embodiment and the modification, the terminal structure 1 (10) of the vertical superconducting device in which the normal temperature side end portion of the
本発明の超電導機器の端末構造は、超電導機器と常電導機器との電気的な接続に好適に利用することができる。 The terminal structure of the superconducting device of the present invention can be suitably used for electrical connection between the superconducting device and the normal conducting device.
1,10 超電導機器の端末構造
11 電流リード 11α,11β 撚り線構造体 11γ 導電パイプ
110,112 中心線 111 被覆導線(外周線)
12 外側熱絶縁部材
13 内側熱絶縁部材
14 封止部材 140 接続台座 141 フランジ部材
15 編組線(常温部接続導体) 150 導電接続部
2 リード側断熱容器
3 低温部接続導体
4 液体冷媒
1,10 Terminal structure of
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記電流リードは、その軸方向に直交する断面が環状に形成されており、
前記超電導導体を極低温に維持する冷媒を前記超電導機器側に封止して前記電流リードが前記冷媒中に浸漬されないようにする封止部材と、
前記電流リードの外周を覆う外側熱絶縁部材と、
を備える超電導機器の端末構造。 A terminal structure of a superconducting device comprising a current lead electrically connected to an end of a superconducting conductor of the superconducting device,
The current lead has an annular cross section perpendicular to its axial direction,
A sealing member that seals the superconducting device with a refrigerant that maintains the superconducting conductor at a very low temperature so that the current leads are not immersed in the refrigerant; and
An outer heat insulating member covering the outer periphery of the current lead;
A terminal structure of a superconducting device.
前記撚り線構造体は、複数の素線を撚り合わせてなり、
少なくとも一部の素線の外周に絶縁被覆が形成されることで、隣接する素線間が絶縁されている請求項1に記載の超電導機器の端末構造。 The current lead is formed by arranging a plurality of twisted wire structures in an annular shape,
The stranded wire structure is formed by twisting a plurality of strands,
The terminal structure of a superconducting device according to claim 1, wherein an insulating coating is formed on an outer periphery of at least a part of the strands to insulate adjacent strands.
前記内側熱絶縁部材は、真空断熱構造または非真空断熱構造を備える請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の超電導機器の端末構造。 An inner heat insulating member disposed inside the current lead;
The terminal structure of a superconducting device according to any one of claims 1 to 4, wherein the inner heat insulating member includes a vacuum heat insulating structure or a non-vacuum heat insulating structure.
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