JP2019161873A - 超電導ケーブルの端子構造 - Google Patents
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Abstract
Description
超電導ケーブルは、複数条の超電導線材を銅製等のフォーマにそれぞれ螺旋状に巻回する等して、複数の超電導導体層が同心円状に配置されるように形成される場合がある。
そして、その端子構造を介して超電導ケーブルの各超電導導体層と電流リード等とを電気的、物理的に接続するように構成される。
なお、図14では、超電導ケーブルの端子構造は基本的に超電導ケーブル100の中心軸周りに同一構造であるため、中心軸より下側の図示が省略されている。また、図14では、超電導導体層102が4層形成されている場合が示されているが、2層や3層、あるいは5層以上であってもよい。さらに、図14において、符号101は超電導ケーブル100のフォーマを表す。
その際、超電導ケーブル100の各超電導導体層102を流れる電流の配分は、各超電導導体層102と金属スリーブ103との各接続抵抗(すなわち半田層104のうち各超電導導体層102に対応する各部分の電気抵抗)によって決まるため、各超電導導体層102に流す電流を均流化するためには、各超電導導体層102に対応する半田層104の各部分の電気抵抗を揃えることが必要になる。
そのため、各超電導導体層102に対応する半田層104の各部分の電気抵抗を揃えるために、各超電導導体層102を段剥ぎする際に、各超電導導体層102を段剥ぎする長さ(以下、剥ぎ出し長さという。)L1〜L4を調整すればよい。
Rn=ρ×tn/(Ln×2πrn) …(1)
ただし、n=1〜4
ここで、ρは半田層104の電気抵抗率、rnは各超電導導体層102の外径を表す。
そして、上記(1)式を変形すると、
Ln=ρ×tn/(Rn×2πrn) …(2)
となるため、各超電導導体層102を段剥ぎする際に、各超電導導体層102の剥ぎ出し長さL1〜L4が上記(2)式で算出される長さL1〜L4になるように調整して段剥ぎを行えばよいことになる。
また、超電導導体層102を形成する超電導線材が持つ剛性による線材の広がりや超電導ケーブル100の芯ずれ(半田層104の形成空間の同心円からの偏り)等があるため、金属スリーブ103を超電導ケーブル100の各超電導導体層102に取り付ける際に、半田層104の各部分の厚さt1〜t4が設定値通りになるようにコントロールすることは難しい。
この場合、各金属スリーブの径を、対応する超電導導体層の外径に合わせて変え(すなわちより内側の超電導導体層に対応する金属スリーブは径が小さく、より外側の超電導導体層に対応する金属スリーブは径が大きくなるように形成し)、また、超電導導体層と金属スリーブとの間に流し込む半田の量を調整することで、超電導導体層と金属スリーブとの接続抵抗を、各超電導導体層で同じ値(あるいはほぼ同じ値)に揃えることができる。
すなわち、上記の場合、各超電導導体層に取り付けた全ての金属スリーブの取付部の取付面が同一平面上に来るように各金属スリーブを取り付けることは難しく、超電導導体層に対して金属スリーブが所定の取付位置から超電導ケーブルの中心軸周りに僅かに回転した状態で取り付けられたり、金属スリーブの取付部が超電導ケーブルの中心軸に対して僅かに傾いた状態(平行ではない状態)で取り付けられたりする場合が多い。
そして、金属スリーブに引き摺られてそれと半田付けされている超電導線材を引っ張る力が加わる。そのため、上記の構成では、超電導線材を損傷することが懸念される。
また、それを前提として、超電導ケーブルの端子構造には、上記のように端子構造における各超電導導体層での接続抵抗を均等にして各超電導導体層に流す電流を均流化することが可能であることが求められる。さらに、そのような端子構造の形成作業を作業者が容易に行うことができるものであることが望ましい。
そのため、超電導ケーブルの端子構造には、端子構造を形成した後でも接続抵抗を調整することが可能であることが望ましい。
複数の超電導導体層を備える超電導ケーブルの端子構造において、
前記超電導導体層の外側に、互いに外径が等しい複数の金属スリーブが前記超電導導体層ごとにそれぞれ配設されており、
複数の前記金属スリーブ同士は互いに絶縁されており、
さらに、複数の前記金属スリーブと外部とを電気的に接続するための電流導入端子を備え、
前記複数の超電導導体層が、前記金属スリーブと、抵抗値を調整可能な電気抵抗材を介して前記電流導入端子とそれぞれ電気的に接続されていることを特徴とする。
ただし、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲を以下の各実施形態や図示例に限定するものではない。また、各図において、各部材の相対的な厚さ(すなわち超電導ケーブル10の中心軸(図2中の一点鎖線参照)に直交する方向の距離)や長さ(すなわち超電導ケーブル10の中心軸に平行な方向の距離)は必ずしも実際の構成を反映していない。
図1は、第1の実施形態に係る超電導ケーブルの端子構造1の構成を表す斜視図であり、図2は断面図である。なお、超電導ケーブルの端子構造1は、後述する電流導入端子50を除いて超電導ケーブル10の中心軸周りに同一構造であるため、図2では、中心軸より下側の図示が省略されている。
本実施形態に係る端子構造1における超電導ケーブル10の構成等について説明する。
超電導ケーブル10は、その中心から外側に向かって、フォーマ11、内部電気絶縁層12、複数の超電導導体層13、外部電気絶縁層14が順番に形成されている。
なお、実際には、超電導ケーブル10はこれらの各層以外にも種々の要素を備えて構成されているが、ここでは図示や説明を省略する。また、図2等では、超電導導体層13が4層形成されている場合が示されているが、2層や3層、あるいは5層以上であってもよい。さらに、以下では、各超電導導体層13を区別して説明する場合は超電導導体層13a〜13dとして説明し、特に区別することなく説明する場合は超電導導体層13又は各超電導導体層13として説明する。
内部電気絶縁層12及び外部電気絶縁層14は、いずれも絶縁性紙類、例えば絶縁紙、絶縁紙とポリプロピレンフィルムを接合した半合成紙、高分子不織布テープ等で構成されており、フォーマ11や超電導導体層13の最外層(すなわち超電導導体層13d)に巻回するようにして形成されている。なお、内部電気絶縁層12は、例えばカーボン紙等で形成されていてもよく、また、形成されていなくてもよい。
また、各超電導導体層13は、図3に例示されるような超電導線材15が複数本螺旋状に巻回されて1層分の超電導導体層13が形成されており、それが積層されて各超電導導体層13が形成されている。なお、本実施形態では、各超電導導体層13を構成する超電導線材15の本数は同一とされている。
超電導層15Cを構成する超電導体としては、例えば、液体窒素温度以上で超電導を示すRE系超電導体(RE:希土類元素)、例えば化学式YBa2Cu3O7-y(yは酸素不定比量)で表されるイットリウム系超電導体を用いることができる。
次に、本実施形態に係る超電導ケーブルの端子構造1について説明する。本実施形態では、電流導入端子50が半割構造とされている。
すなわち、図1に示すように、電流導入端子50は前側部分51と後側部分52とで構成されており、前側部分51と後側部分52とで形成される円筒状の内部空間に挿入された超電導ケーブル10等を挟み付けるようにして前側部分51と後側部分52とをボルト締めすることで、超電導ケーブル10に電流導入端子50が取り付けられるようになっている。なお、電流導入端子50については後で説明する。
すなわち、各超電導導体層13のうち、最も内側の超電導導体層13aは、その先端部が超電導ケーブル10の一端部側まで延出されており、その外側の超電導導体層13b、13c、13dの順に先端部が超電導ケーブル10の一端部からより後退した位置(図2における右側)になるように段剥ぎされている。また、最外層となる超電導導体層13dは、外部電気絶縁層14よりも一端部側に延出されている。
なお、本実施形態では、剥ぎ出し長さLは、各超電導導体層13で厳密に同じ長さである必要はなく、ほぼ同じ長さであればよい。また、本実施形態では、後述するように端子構造1を形成した後で電流導入端子50と各超電導導体層13との間の接続抵抗を調整することができるため、各超電導導体層13の剥ぎ出し長さLに多少のばらつきがあってよい。
また、本実施形態では、金属スリーブ20の長さは、各金属スリーブ20で同じ長さとされている。
なお、以下、各金属スリーブ20を含め、超電導導体層13a〜13dにそれぞれ対応する部材については、各部材を区別して説明する場合は当該部材の符号にa〜dを付して説明し(例えば金属スリーブ20a〜20d等)、特に区別することなく説明する場合には符号にa〜dを付さずに説明する(例えば金属スリーブ20又は各金属スリーブ20等)。
そして、超電導導体層13に対して対応する金属スリーブ20を嵌めた状態で外から貫通孔21を介して溶けた半田を流し込むことで、半田が超電導導体層13の各超電導線材15(図4では図示省略。図3参照)の間に入り込むとともに、半田により超電導導体層13と金属スリーブ20とが電気的、物理的に接続される。
そして、金属スリーブ20の内径を調整することで、上記のように貫通孔21を介して流し込んだ後で形成される半田層30の厚さを調整できる。
また、金属スリーブ20の酸化を防止する等の理由で金属スリーブ20に銀メッキや錫メッキ等を施すように構成することも可能であり、金属スリーブ20に必要な処理を適宜施すことが可能である。
絶縁材40は、例えば、繊維強化プラスチック(FRP)等でOリング状に形成したものを予め用意しておき、金属スリーブ20間に挟み込むように配置することができる。また、各金属スリーブ20を対応する各超電導導体層13にそれぞれ嵌めた状態で各金属スリーブ20同士の間にそれぞれ隙間を設けておき、そこに溶けた樹脂等を流し込んで固めるようにして絶縁材40を形成することも可能である。
また、絶縁材40の外端部が電流導入端子50に接触していてもよい。
そして、電流導入端子50とその内側の各金属スリーブ20との間には、それぞれ電気抵抗材60が介在されており、金属スリーブ20ごとに、電流導入端子50と各金属スリーブ20とが電気抵抗材60を介してそれぞれ電気的に接続されている。本実施形態では、このようにして、超電導ケーブル10の複数の超電導導体層13が、金属スリーブ20と、後述するように抵抗値Rを調整可能な電気抵抗材60を介して電流導入端子50とそれぞれ電気的に接続されている。
また、図1に示すように、電流導入端子50には、平板状の取付部53が後側部分52に一体的に形成されている。そして、取付部53を終端接続部の電流リードに螺着する等して接続することで、各金属スリーブ20と外部(電流リード等)とを接続し、各金属スリーブ20等を介して超電導ケーブル10の各超電導導体層13を外部(電流リード等)と電気的に接続することができるようになっている。
本実施形態では、金属スリーブ20と同様に、電流導入端子50も銅で形成されているが、他の金属の合金で形成されていてもよい。また、電流導入端子50の酸化を防止する等の理由で電流導入端子50に銀メッキや錫メッキ等を施すように構成することも可能であり、電流導入端子50に必要な処理を適宜施すことが可能である。
そのため、本実施形態では、各電気抵抗材60a〜60dは互いに径や厚さが同じシート状にそれぞれ形成されている。
なお、図2では、電気抵抗材60を見やすくするために、電気抵抗材60が分厚く記載されているが、実際には、外径が数十mmの金属スリーブ20に対して電気抵抗材60の厚さは1mm以下であり、シート状とされている。電気抵抗材60をより分厚く形成する(例えば円筒状に形成する)ことも可能である。
そのため、各電気抵抗材60の幅Wを変えて面積Sをそれぞれ調整することで、各電気抵抗材60a〜60dの抵抗値Rをそれぞれ調整することができるようになっている。
あるいは、作業現場で、筒状のシート材料から所定の幅Wになるように電気抵抗材60を切り出して用いるように構成することも可能である。
そのため、金属スリーブ20に被せる電気抵抗材60の本数を変えて面積Sの合計をそれぞれ調整することで、各金属スリーブ20a〜20dに対応する電気抵抗材60の抵抗値Rをそれぞれ調整するように構成することも可能である。
しかし、その場合、上記のように電気抵抗材60を金属スリーブ20に被せることは、結局、金属スリーブ20の厚さを多少分厚くすることと同じことになり、電気抵抗材60を設けることで金属スリーブ20と電流導入端子50との間の抵抗値Rを大きく変えることができない。
具体的には、例えば金属スリーブ20の電気抵抗率ρ20の3倍以上の電気抵抗率ρを有する材料(例えばインジウムやアルミニウム等)で電気抵抗材60を形成すれば、例えば電気抵抗材60を銅で形成する場合に比べて、上記のように電気抵抗材60の面積S(面積Sの合計の場合を含む。)を変える等した際に電気抵抗材60の抵抗値Rをより大きく変化させることが可能となり、各電気抵抗材60の抵抗値Rを調整しやすくなる。
また、電気抵抗材60に強度が求められる場合には、電気抵抗材60を例えば銅合金等で形成することも可能である。
また、電気抵抗材60を軟らかい金属等で形成すれば、上記のように電流導入端子50の前側部分51と後側部分52(図1参照)で各電気抵抗材60や各金属スリーブ20、各超電導導体層13等を前後から締め付けた際に、各電気抵抗材60の外側(すなわち電流導入端子50の内周面と当接する側)が電流導入端子50の内周面の僅かな凹凸にならって変形し、各電気抵抗材60の内側が金属スリーブ20の外面の僅かな凹凸にならって変形する。そのため、各電気抵抗材60と電流導入端子50や金属スリーブ20とが密着する状態になり、各電気抵抗材60を電流導入端子50や金属スリーブ20に的確に電気的に接続させることができる。
次に、本実施形態に係る超電導ケーブルの端子構造1の作用について説明する前に、端子構造1の形成方法について説明する。
まず、超電導ケーブル10の一端部において、各超電導導体層13a〜13dを同じ剥ぎ出し長さLで全て段剥ぎする(段剥ぎ工程)。その際、前述したように、各超電導導体層13a〜13dの剥ぎ出し長さLに多少のばらつきがあってよい。
次いで、段剥ぎ工程で剥ぎ出された超電導導体層13dに、対応する金属スリーブ20dを嵌めて絶縁材40を嵌め、超電導導体層13cに金属スリーブ20cを嵌めて絶縁材40を嵌め、超電導導体層13bに金属スリーブ20bを嵌めて絶縁材40を嵌め、超電導導体層13aに金属スリーブ20aを嵌めて、各超電導導体層13の外側に各金属スリーブ20と絶縁材40を配設する(金属スリーブ等の配設工程)。
なお、この電気抵抗材配置工程では、前述したように、1つの金属スリーブ20に複数の電気抵抗材60を被せる場合もある。また、上記の金属スリーブ等の配置工程で、予め電気抵抗材60a〜60dを被せた金属スリーブ20a〜20dをそれぞれ超電導導体層13a〜13dに嵌めるように構成することも可能である。
そして、前述したように、この後、上記のようにして超電導ケーブル10に取り付けた電流導入端子50の取付部53を電流リードに接続する等の処理が行われて、超電導ケーブル10の一端部側が終端接続部等に配置される。
次に、本実施形態に係る超電導ケーブルの端子構造1の作用について説明する。
本実施形態では、超電導ケーブル10の各超電導導体層13a〜13dは、フォーマ11上に同心円状に重ねて形成されているため、それらを段剥ぎすると、図2に示したように、各超電導導体層13a〜13dの外径は、超電導導体層13aで最も小さくなり、超電導導体層13dで最も大きくなる。
また、本実施形態では、金属スリーブ20a〜20dは互いに外径が等しくなるように形成されているため、金属スリーブ20a〜20dの厚さは、金属スリーブ20aで最も大きくなり、金属スリーブ20dで最も小さくなる。
そして、金属スリーブ20a〜20dの電気抵抗R20a〜R20dは、金属スリーブ20a〜20dの厚さに依存して決まり、金属スリーブ20aで最も大きくなり、金属スリーブ20dで最も小さくなる。
R20m=ρ20×tm/(L×2π(r−tm)) …(3)
で算出される。
この場合、半田の電気抵抗率をρ30とし、各超電導導体層13mの外径をrmとする。また、各半田層30mの厚さ(すなわち各超電導導体層13mと対応する金属スリーブ20mの間の距離)が各半田層30mで同じ厚さt30であり、各半田層30mの長さも各超電導導体層13mの剥ぎ出し長さLと同じ長さLであるとすると、半田層30mの電気抵抗R30mは、
R30m=ρ30×t30/(L×2πrm) …(4)
で算出される。
また、各超電導導体層13mとそれに対応する金属スリーブ20mとの間に形成される空間に半田を流し込んで充満させて形成される各半田層30mの電気抵抗R30mが金属スリーブ20mごとに互いに同じになるように、金属スリーブ20mの内径を予め調整して決めておくように構成することも可能である。
そのため、超電導導体層13mごとの金属スリーブ20mと半田層30mとの合成抵抗は、金属スリーブ20mの電気抵抗R20mと半田層30mの電気抵抗R30mとの和になる。
このように、本実施形態では、金属スリーブ20mや半田層30mの電気抵抗R20m、R30mや合成抵抗が、超電導導体層13mごとに異なる値になる。
以下、電気抵抗材60mごとの抵抗値をRm(mはa〜d)と表す。
そのため、超電導導体層13mごとの電気抵抗材60mと金属スリーブ20mと半田層30mとの合成抵抗を、各超電導導体層13mで同じ一定値Rαに設定する場合には、各電気抵抗材60mの各抵抗値Rmが下記(5)式で算出される値になるように各抵抗値Rmを調整する。なお、R20m、R30mはそれぞれ上記(3)、(4)式で算出される値である。
R30m=Rα−(R20m+R30m) …(5)
そして、本実施形態では、以上のようにして各電気抵抗材60a〜60dの抵抗値Ra〜Rdを調整することで、各超電導導体層13a〜13dに対応する上記の各合成抵抗、すなわち電流導入端子50と各超電導導体層13a〜13dとの間の接続抵抗を同じ値に揃えることが可能となり、電流導入端子50から各超電導導体層13a〜13dに流す電流を均流化することが可能となる。
このような場合、本実施形態では、上記のようにして超電導ケーブル10に取り付けた電流導入端子50を再び超電導ケーブル10から取り外し、流れる電流値の修正が必要な1層又は複数の超電導導体層13に対応する金属スリーブ20に取り付ける電気抵抗材60を増やしたり、減らしたり、あるいは材料が異なるものに取り換える等して、当該超電導導体層13に流れる電流が適切な値になるように、再度、電気抵抗材60の抵抗値Rを調整し直すことができる。
このように、本実施形態に係る超電導ケーブルの端子構造1では、上記のように超電導ケーブル10に電流導入端子50を取り付けて端子構造1を形成した後でも、再度、電気抵抗材60の抵抗値Rを調整し直して、電流導入端子50と超電導導体層13との間の接続抵抗の再調整を行うことができるようになっている。
以上のように、本実施形態に係る超電導ケーブルの端子構造1によれば、超電導ケーブル10の各超電導導体層13に取り付けた各金属スリーブ20と電流導入端子50との間にそれぞれ電気抵抗材60を介在させるとともに、各電気抵抗材60の抵抗値Rを調整することができるように構成した。
そのため、各電気抵抗材60の抵抗値Rをそれぞれ調整することで電流導入端子50と各超電導導体層13との間の接続抵抗が均一になるように調整することが可能となり、超電導ケーブル10の各超電導導体層13に流す電流を均流化することが可能となる。
さらに、例えば、超電導ケーブル10の各超電導導体層13を段剥ぎする際に各超電導導体層13の剥ぎ出し長さLを厳密に揃える必要はないなど、超電導ケーブルの端子構造1の形成作業に必要以上の厳密さが要求されないため、超電導ケーブルの端子構造1を容易に形成することが可能となる。
また、半割構造の電流導入端子50で超電導ケーブル10の一端側を締め付ける際に片締めが起きないようにするために、各金属スリーブ20に電気抵抗材60を取り付ける際にそれらをできるだけ分散させるようにして取り付けることが望ましい。
また、例えば、電流導入端子50と各金属スリーブ20との間の部分(電気抵抗材60がない部分)に、絶縁材料で形成されたスペーサを配置すれば、上記のように各金属スリーブ20に電気抵抗材60を分散させて取り付けることが難しい場合でも片締めが起きることを的確に防止することができる。
また、本実施形態のようにボルト締めにより締め付ける場合に限定されず、例えば電流導入端子50の周りにテープ状の縮径部材を巻回して締め付けるように構成することも可能であり、締め付け(挟み付け)の方法は特定の方法に限定されない。
次に、第2の実施形態に係る超電導ケーブルの端子構造2について説明する。本実施形態では、電流導入端子55がスライド構造とされている。
超電導ケーブル10は、通常の送電時には極低温に冷却されているが、組立施工時や保守点検時等は常温になるため熱収縮する。そして、超電導ケーブル10が熱収縮すると、例えば終端接続部で、超電導ケーブル10や、電流導入端子55やそれに接続されている電流リード(図示省略)等に局所的な応力が加わり、それらが損傷する可能性がある。
なお、以下では、第1の実施形態に係る超電導ケーブルの端子構造1の場合と同様に構成されている部材等については第1の実施形態の場合と同じ符号を付して説明する。また、第1の実施形態と説明が重複する場合は説明を適宜省略する。
そして、電流導入端子55の内部に超電導ケーブル10の一端側を挿入することで、電流導入端子55が超電導ケーブル10にスライド可能に取り付けられるようになっている。なお、電流導入端子55の長さは、電流導入端子55と超電導ケーブル10とが相対的にスライドしても超電導ケーブル10との電気的な接続(すなわち後述する各電気抵抗材61を介した各金属スリーブ20との電気的な接続)が維持されるような長さとされることは言うまでもない。
なお、超電導ケーブルの端子構造2は、電流導入端子55を除いて超電導ケーブル10の中心軸周りに同一構造であるため、図10では、中心軸より下側の図示が省略されている。
そして、本実施形態においても、金属スリーブ20と電気抵抗材61を例えば図5や図6に示した第1の実施形態と同様に構成し、筒状のシート状に形成した電気抵抗材61を金属スリーブ20に被せるようにして金属スリーブ20の外側に配置するように構成することも可能である。
また、電流導入端子55と超電導ケーブル10とが相対的にスライドする際に、電気抵抗材61と電流導入端子55との間に摩擦が生じて両者がスムーズにスライドできなくなり、超電導ケーブル10や電流導入端子55等に局所的な応力が加わってそれらが損傷する可能性がある。
このように構成すれば、電気抵抗材61を金属スリーブ20の溝22に嵌め込んでおけば、電流導入端子55と超電導ケーブル10とが相対的にスライドしても、電気抵抗材61が対応する金属スリーブ20から外れてしまうことはない。
このように構成すれば、電流導入端子55と電気抵抗材61との接触面積が小さくなるため、電気抵抗材61と電流導入端子55との間の摩擦力を小さくすることができ、電流導入端子55と超電導ケーブル10とがスムーズにスライドすることができるようになる。
また、電気抵抗材61を金属スリーブ20の溝22に嵌め込む際に、電気抵抗材61を構成するコイルスプリングを少し拡げて金属スリーブ20に被せて溝22に嵌めると、コイルスプリングの収縮力によって電気抵抗材61が自ら収縮するため、電気抵抗材61を金属スリーブ20の溝22に容易かつ的確に収めることが可能になる。
そして、このような状態になると、コイルスプリングの弾発力により電気抵抗材61が金属スリーブ20と電流導入端子55の両方に押し付けられるようになるため、電流導入端子55と超電導ケーブル10とが相対的にスライドしても、電気抵抗材61を介した金属スリーブ20と電流導入端子55との電気的な接続を確実に維持することができる。
また、本実施形態では、電気抵抗材61の弾発力が強すぎると、電流導入端子55と超電導ケーブル10との相対的なスライドの邪魔になる可能性がある。また、電気抵抗材61の弾発力が弱すぎると、電流導入端子55に対する超電導ケーブル10の芯ずれが大きくなってしまう等の問題が生じ得る。そのため、電気抵抗材61の材料として、弾発力が適切な値になるような金属等を採用することが可能である。
また、第1の実施形態の場合と同様に、電気抵抗材61の材料を変えることによっても、電気抵抗材61の抵抗値Rを変えることができる。
そして、本実施形態に係る超電導ケーブルの端子構造2では、このように各電気抵抗材61の抵抗値Rをそれぞれ調整することができるため、第1の実施形態で説明した作用効果と全く同様の優れた作用効果を発揮することが可能となる。
また、超電導ケーブル10の一端部側に電流導入端子55をスライド可能に取り付けて超電導ケーブルの端子構造2を形成した後でも、超電導ケーブル10から電流導入端子55を取り外して各電気抵抗材61の抵抗値Rを調整し直すことが可能であり、電流導入端子55と超電導導体層13との間の接続抵抗を再調整することが可能となる。
また、本実施形態でも、超電導ケーブルの端子構造2と終端接続部の電流リード等との平板状の取付部56が1枚だけ設けられているため、取付部56を電流リード等に取り付けた際に、超電導ケーブル10の超電導導体層13や超電導線材15に無理な力が加わることなく端子構造2を電流リード等に適切に取り付けることが可能となる。
しかし、金属スリーブ20同士が絶縁されていないと、上記のように電気抵抗材60、61の抵抗値Rを調整しても、金属スリーブ20同士が導通してしまうため、超電導ケーブル10の各超電導導体層13に流す電流の均流化を図ることができなくなる。そのため、本発明において金属スリーブ20同士を確実に絶縁させることが必要である。
例えば、上記の第1の実施形態では電流導入端子が半割構造である場合、第2の実施形態では電流導入端子がスライド構造である場合について説明したが、本発明はこれらの場合に限定されず、例えば、電流導入端子と超電導ケーブルとが螺着等の他の方法で接続される場合にも適用することが可能である。
10 超電導ケーブル
13、13a〜13d 超電導導体層
20、20a〜20d 金属スリーブ
30、30a〜30d 半田層
50、55 電流導入端子
60 電気抵抗材(電気抵抗材、シート)
61 電気抵抗材(電気抵抗材、コイルスプリング)
n コイルスプリングの本数
R 抵抗値
r 金属スリーブの外径
S シートの面積
ρ 電気抵抗材の電気抵抗率
ρ20 金属スリーブの電気抵抗率
Claims (6)
- 複数の超電導導体層を備える超電導ケーブルの端子構造において、
前記超電導導体層の外側に、互いに外径が等しい複数の金属スリーブが前記超電導導体層ごとにそれぞれ配設されており、
複数の前記金属スリーブ同士は互いに絶縁されており、
さらに、複数の前記金属スリーブと外部とを電気的に接続するための電流導入端子を備え、
前記複数の超電導導体層が、前記金属スリーブと、抵抗値を調整可能な電気抵抗材を介して前記電流導入端子とそれぞれ電気的に接続されていることを特徴とする超電導ケーブルの端子構造。 - 前記複数の超電導導体層は、内側の前記超電導導体層が外側の前記超電導導体層よりも前記超電導ケーブルの一端部側に延出する状態とされていることを特徴とする請求項1に記載の超電導ケーブルの端子構造。
- 前記各金属スリーブは、それぞれ円筒状に形成されており、前記金属スリーブと当該金属スリーブに対応する前記超電導導体層との間の半田層の厚さを調整することができるように構成されていることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の超電導ケーブルの端子構造。
- 前記電流導入端子が半割構造である場合に、前記電気抵抗材は、それぞれシート状に形成されており、前記電気抵抗材を形成するシートの面積を調整することで前記抵抗値をそれぞれ調整可能とされていることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の超電導ケーブルの端子構造。
- 前記電流導入端子がスライド構造である場合に、前記電気抵抗材は、それぞれコイルスプリング状に形成されており、前記電気抵抗材を形成するコイルスプリングの材料と本数のいずれか又は両方を調整することで前記抵抗値をそれぞれ調整可能とされていることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の超電導ケーブルの端子構造。
- 前記電気抵抗材は、前記超電導ケーブルの前記超電導導体層が冷却される温度において、前記金属スリーブの電気抵抗率の3倍以上の電気抵抗率を有することを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の超電導ケーブルの端子構造。
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