DE112016003202T5

DE112016003202T5 - Supraleitender Draht und Strombegrenzer

Info

Publication number: DE112016003202T5
Application number: DE112016003202.1T
Authority: DE
Inventors: Yoshihiro Honda; Shigeki Isojima
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2015-07-16
Filing date: 2016-07-01
Publication date: 2018-04-19
Also published as: CN107615406A; CN107615406B; US20180152016A1; JPWO2017010326A1; WO2017010326A1

Abstract

Es wird ein supraleitender Draht bereitgestellt, umfassend: einen supraleitenden Drahtkern, der eine erste Hauptfläche aufweist, die sich in der Längsrichtung erstreckt, und eine zweite Hauptfläche aufweist, die sich auf der der ersten Hauptfläche gegenüberliegenden Seite befindet und sich in der Längsrichtung erstreckt, ein erstes Wärmeableitelement, das auf der ersten Hauptfläche angeordnet ist, und ein zweites Wärmeableitelement, das auf der zweiten Hauptfläche angeordnet ist. Das erste Wärmeableitelement ist mit der ersten Hauptfläche an mehreren ersten Verbindungsstellen verbunden, die entlang der Längsrichtung aneinandergereiht sind. Das zweite Wärmeableitelement ist mit der zweiten Hauptfläche an mehreren zweiten Verbindungsstellen verbunden, die entlang der Längsrichtung aneinandergereiht sind. In der planaren Ansicht sind aus der Dickenrichtung des supraleitenden Drahtes jede der mehreren ersten Verbindungsstellen und eine entsprechende der mehreren zweiten Verbindungsstellen zueinander versetzt angeordnet.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft einen supraleitenden Draht und einen Strombegrenzer.
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der japanischen Patentanmeldung Nr. 2015-142030 , eingereicht am 16. Juli 2015, deren Inhalt hiermit in vollem Umfang in den vorliegenden Text aufgenommen wird.
STAND DER TECHNIK
Ein Strombegrenzer, der einen Supraleiter verwendet, ist bekannt (siehe zum Beispiel die japanische Patent-Offenlegungsschrift Nr. 2-159927 (PTD 1).
Zitierungsliste
Patentdokument
PTD 1: Japanische Patent-Offenlegungsschrift Nr. 2-159927
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Ein supraleitender Draht der vorliegenden Offenbarung enthält: einen supraleitenden Drahtkern, der eine erste Hauptfläche hat, die sich in der Längsrichtung erstreckt, und eine zweite Hauptfläche hat, die sich auf der der ersten Hauptfläche gegenüberliegenden Seite befindet und sich in der Längsrichtung erstreckt, ein erstes Wärmeableitelement, das an der ersten Hauptfläche angeordnet ist, und ein zweites Wärmeableitelement, das an der zweiten Hauptfläche angeordnet ist. Das erste Wärmeableitelement ist mit der ersten Hauptfläche an mehreren ersten Verbindungsstellen verbunden, die entlang der Längsrichtung aneinandergereiht sind. Das zweite Wärmeableitelement ist mit der zweiten Hauptfläche an mehreren zweiten Verbindungsstellen verbunden, die entlang der Längsrichtung aneinandergereiht sind. In einer planaren Ansicht aus der Dickenrichtung des supraleitenden Drahtes sind jede der mehreren ersten Verbindungsstellen und eine entsprechende der mehreren zweiten Verbindungsstellen zueinander versetzt angeordnet.
Figurenliste

1 ist eine schematische Ansicht, die die Struktur eines Strombegrenzers gemäß einer ersten Ausführungsform veranschaulicht,
2 ist eine schematische Ansicht, die die Struktur eines Kühlmittelbehälters veranschaulicht, der dafür konfiguriert ist, eine supraleitende Einheit des in 1 veranschaulichten Strombegrenzers aufzunehmen,
3 ist eine vergrößerte Ansicht der in 2 veranschaulichten supraleitenden Einheit, in der eine supraleitende Spule, welche die supraleitende Einheit bildet, schematisch in einer Querschnittsansicht veranschaulicht ist,
4 ist eine schematische Querschnittsansicht, die die Struktur des in 3 veranschaulichten supraleitenden Drahtes veranschaulicht,
5 ist eine vergrößerte teilweise Ansicht des in 4 veranschaulichten supraleitenden Drahtes,
6 ist eine schematische Querschnittsansicht, die eine beispielhafte Struktur des in 4 veranschaulichten supraleitenden Elements veranschaulicht,
7 ist eine schematische Querschnittsansicht, die die Struktur eines supraleitenden Drahtes gemäß einer ersten Modifizierung der ersten Ausführungsform veranschaulicht,
8 ist eine schematische Querschnittsansicht, die die Struktur eines supraleitenden Drahtes gemäß einer zweiten Modifizierung der ersten Ausführungsform veranschaulicht,
9 ist eine schematische perspektivische Ansicht, die die Struktur eines supraleitenden Drahtes gemäß einer zweiten Ausführungsform veranschaulicht,
10 ist eine schematische Querschnittsansicht, die die Struktur des in 8 veranschaulichten supraleitenden Drahtes veranschaulicht,
11 ist eine schematische perspektivische Ansicht, die die Struktur eines supraleitenden Drahtes gemäß einer ersten Modifizierung der zweiten Ausführungsform veranschaulicht,
12 ist eine schematische planare Ansicht, die einen supraleitenden Draht gemäß einer zweiten Modifizierung der zweiten Ausführungsform veranschaulicht,
13 ist eine schematische Querschnittsansicht, die die Struktur eines supraleitenden Drahtes gemäß einer dritten Ausführungsform veranschaulicht,
14 ist eine schematische Querschnittsansicht, die die Struktur eines supraleitenden Drahtes gemäß einer ersten Modifizierung der dritten Ausführungsform veranschaulicht,
15 ist eine schematische Querschnittsansicht, die die Struktur eines supraleitenden Drahtes gemäß einer zweiten Modifizierung der dritten Ausführungsform veranschaulicht,
16 ist eine schematische Querschnittsansicht, die die Struktur eines supraleitenden Drahtes gemäß einer vierten Ausführungsform veranschaulicht,
17 ist eine schematische Querschnittsansicht, die die Struktur eines supraleitenden Drahtes gemäß einer ersten Modifizierung der vierten Ausführungsform veranschaulicht, und
18 ist eine schematische Querschnittsansicht, die die Struktur eines supraleitenden Drahtes gemäß einer zweiten Modifizierung der vierten Ausführungsform veranschaulicht.

BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
Gemäß PTD 1 besteht ein Strombegrenzungselement zum Unterdrücken eines Kurzschlussstroms aus einem Supraleiter, der bei einer Temperatur gleich oder unterhalb der Temperatur von flüssigem Stickstoff supraleitend wird. Das Strombegrenzungselement wird in flüssigem Stickstoff angeordnet, und wenn ein Kurzschlussfehler in einem Energieübertragungssystem, in dem ein Strombegrenzer installiert ist, auftritt, so fließt ein Kurzschlussstrom, der den kritischen Strom überschreitet, durch das Strombegrenzungselement, was das Strombegrenzungselement veranlasst, vom supraleitenden Zustand zum normal-leitenden Zustand überzugehen und so für den Kurzschlussstrom zu einem Widerstand zu werden.
Wenn ein Kurzschlussstrom durch das Strombegrenzungselement fließt, so erzeugt das Strombegrenzungselement Wärme, wodurch die Temperatur des Strombegrenzungselements steigt. In einem Energieübertragungssystem, in dem der Strombegrenzer installiert ist, muss, wenn der Kurzschlusszustand unmittelbar nach einem Kurzschluss, wie zum Beispiel einem augenblicklichen Kurzschluss, beseitigt wurde, das Strombegrenzungselement rasch wieder auf den Normalzustand zurückgeführt werden (oder anders ausgedrückt: der Supraleiter muss aus dem normal-leitenden Zustand in den supraleitenden Zustand zurückgelangen), nachdem der Kurzschlussstrom gesperrt wurde.
Wenn jedoch die Stromkapazität eines Strombegrenzungselements erhöht wird, so dass es mit einem größeren Kurzschlussstrom umgehen kann, hat das zur Folge, dass der Supraleiter mehr Wärme erzeugt, da der durch den Supraleiter fließende Kurzschlussstrom größer ist als der des herkömmlichen Strombegrenzers, wodurch die Temperatur des Supraleiters übermäßig hoch wird.
Wenn die Temperatur des Supraleiters steigt, so steigt auch die Temperatur eines Kühlmittels (zum Beispiel flüssiger Stickstoff) zum Kühlen des Supraleiters und erreicht einen Siedezustand. Wenn der Wärmefluss des Supraleiters schwach ist, bleibt der Siedezustand des Kühlmittels auf einem Blasensiedezustand, wo ständig kleine Blasen erzeugt werden. Wenn jedoch der Wärmefluss größer wird als ein kritischer Wärmefluss für das Blasensieden, so geht der Siedezustand in einen Filmsiedezustand über. Im Filmsiedezustand ist der Supraleiter durch einen Film aus großen Blasen (gasförmiges Kühlmittel) bedeckt, so dass durch die Blasen verhindert wird, dass die Wärme von dem Supraleiter zu dem umgebenden Kühlmittel übertragen werden kann. Infolgedessen wird die Abkühlgeschwindigkeit des Supraleiters durch das Kühlmittel im Vergleich zur Abkühlgeschwindigkeit im Blasensiedezustand verringert, so dass es länger dauert, den Strombegrenzer in den supraleitenden Zustand zurückzuführen.
Außerdem muss das Kühlmittel, nachdem der Siedezustand des Kühlmittels den Filmsiedezustand erreicht hat, um die Temperatur des Kühlmittels zu senken, um das Kühlmittel aus dem Filmsiedezustand in den Blasensiedezustand zu verwandeln (zurückzuführen), den Leidenfrost-Punkt passieren, wo der Wärmefluss einen kleinsten Wert hat, wodurch der Wärmefluss vorübergehend weiter sinkt (oder anders ausgedrückt: die Abkühlgeschwindigkeit weiter sinkt), was ebenfalls die Rückkehr des Fehlerstrombegrenzers in den supraleitenden Zustand verzögert.
Es ist somit einem Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, einen Strombegrenzer bereitzustellen, der einen supraleitenden Draht verwendet, der in der Lage ist, die Stromkapazität des supraleitenden Drahtes zu erhöhen, während eine Zeit verkürzt wird, die es braucht, um den supraleitenden Draht zurück in den supraleitenden Zustand zu überführen.
BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN DER VORLIEGENDEN OFFENBARUNG
Als Erstes werden die Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung angeführt und beschrieben.
(1) Ein supraleitender Draht gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung enthält: einen supraleitenden Drahtkern (11), der eine erste Hauptfläche (11A), die sich in der Längsrichtung erstreckt, und eine zweite Hauptfläche (11B) hat, die sich auf der der ersten Hauptfläche gegenüberliegenden Seite befindet und sich in der Längsrichtung erstreckt, ein erstes Wärmeableitelement (12a), das auf der ersten Hauptfläche angeordnet ist, und ein zweites Wärmeableitelement (12b), das auf der zweiten Hauptfläche angeordnet ist. Das erste Wärmeableitelement ist mit der ersten Hauptfläche an mehreren ersten Verbindungsstellen verbunden, die entlang der Längsrichtung aneinandergereiht sind. Das zweite Wärmeableitelement ist mit der zweiten Hauptfläche an mehreren zweiten Verbindungsstellen verbunden, die entlang der Längsrichtung aneinandergereiht sind. In einer planaren Ansicht aus der Dickenrichtung des supraleitenden Drahtes sind jede der mehreren ersten Verbindungsstellen und eine entsprechende der mehreren zweiten Verbindungsstellen zueinander versetzt angeordnet.
Gemäß der oben angesprochenen Konfiguration sind in dem Strombegrenzer, der den supraleitenden Draht verwendet, das erste Ableitelement und das zweite Wärmeableitelement auf beiden Hauptflächen des supraleitenden Drahtkerns angeordnet, und wenn das Kühlmittel aufgrund des Temperaturanstiegs des supraleitenden Drahtkerns während der Strombegrenzungsoperation auf einer Fläche des supraleitenden Drahtes siedet, fungieren das erste Wärmeableitelement und das zweite Wärmeableitelement jeweils als ein Unterdrückungselement, um zu verhindern, dass sich der Siedezustand des Kühlmittels vom Blasensiedezustand zum Filmsiedezustand ändert. Somit kann der von dem supraleitenden Drahtkern zu dem Kühlmittel übertragene Wärmefluss reduziert werden, und infolgedessen kann die an dem supraleitenden Drahtkern während der Strombegrenzungsoperation erzeugte Wärme effizient durch das erste Wärmeableitelement und das zweite Wärmeableitelement zu dem Kühlmittel abgeleitet werden.
Andererseits steigt aufgrund einer leitfähigen Verbindungsschicht, die an jeder Verbindungsstelle zwischen dem supraleitenden Drahtkern und dem ersten Ableitelement gebildet wird, und einer leitfähigen Verbindungsschicht, die an jeder Verbindungsstelle zwischen dem supraleitenden Drahtkern und dem zweiten Wärmeableitelement gebildet wird, der Temperaturbetrag an jeder Verbindungsstelle und den anderen Stellen unterschiedlich. Infolgedessen steigt, wenn der durch den supraleitenden Drahtkern fließende Kurzschlussstrom größer wird, die Temperatur des supraleitenden Drahtkerns lokal, wodurch es schwierig wird, den gesamten supraleitenden Drahtkern gleichmäßig und effizient abzukühlen.
Gemäß der oben angesprochenen Konfiguration sind die erste Verbindungsstelle und die zweite Verbindungsstelle in der planaren Ansicht zueinander versetzt angeordnet, wodurch es möglich wird, die ungleichmäßige Temperaturverteilung in dem gesamten supraleitenden Drahtkern zu reduzieren. Somit kann der Strombegrenzer selbst dann, wenn die Stromkapazität des supraleitenden Drahtkerns erhöht wird, rasch zu dem supraleitenden Zustand zurückgeführt werden.
(2) Bevorzugt sind in der planaren Ansicht die erste Verbindungsstelle und die zweite Verbindungsstelle in der Längsrichtung zueinander versetzt angeordnet (siehe zum Beispiel 4). Bevorzugt ist, wenn die Distanz zwischen zwei der benachbarten ersten Verbindungsstellen in der Längsrichtung mit P bezeichnet ist (siehe 5), die zweite Verbindungsstelle an einer Position angeordnet, die weniger als P/2 vom Mittelpunkt einer jeden der zwei benachbarten ersten Verbindungsstellen entfernt liegt. In der planaren Ansicht beträgt die Distanz zwischen der zweiten Verbindungsstelle und dem Mittelpunkt bevorzugt 0,4P oder weniger, und besonders bevorzugt 0,3P oder weniger.
Gemäß der oben angesprochenen Konfiguration ist es möglich, die ungleichmäßige Temperaturverteilung in dem gesamten supraleitenden Drahtkern, die durch die Verbindung des ersten Ableitelements und des zweiten Wärmeableitelements verursacht wird, zu reduzieren. Dementsprechend kann der Strombegrenzer selbst dann, wenn die Stromkapazität des supraleitenden Drahtkerns erhöht wird, rasch zu dem supraleitenden Zustand zurückgeführt werden.
(3) Bevorzugt enthalten das erste Wärmeableitelement und das zweite Wärmeableitelement jeweils eine Wellplattenstruktur, in der sich jeweils mehrere Erhöhungen und mehrere Vertiefungen entlang der Breitenrichtung des supraleitenden Drahtkerns erstrecken (siehe 4). Jede der mehreren Vertiefungen der Wellplattenstruktur in dem ersten Wärmeableitelement ist mit der ersten Hauptfläche an einer entsprechenden der mehreren ersten Verbindungsstellen verbunden, und jede der mehreren Erhöhungen der Wellplattenstruktur in dem zweiten Wärmeableitelement ist mit der zweiten Hauptfläche an einer entsprechenden der mehreren zweiten Verbindungsstellen verbunden. In der planaren Ansicht überlappt jede der mehreren Vertiefungen in dem ersten Wärmeableitelement eine entsprechende der mehreren Vertiefungen in dem zweiten Wärmeableitelement, und jede der mehreren Erhöhungen in dem ersten Wärmeableitelement überlappt eine entsprechende der mehreren Erhöhungen in dem zweiten Wärmeableitelement.
Gemäß der oben angesprochenen Konfiguration ist es selbst dann, wenn das erste Wärmeableitelement und das zweite Wärmeableitelement, die jeweils eine Wellplattenstruktur enthalten, jeweils mit beiden Hauptflächen des supraleitenden Drahtkerns verbunden sind, möglich, die ungleichmäßige Temperaturverteilung in dem gesamten supraleitenden Drahtkern zu reduzieren.
(4) Bevorzugt wird das erste Wärmeableitelement durch Anordnen mehrerer erster plattenförmiger Elemente (15a) gebildet, die sich in der Breitenrichtung des supraleitenden Drahtkerns auf der ersten Hauptfläche erstrecken, wobei sich entlang der Längsrichtung ein Abstand dazwischen befindet, und das zweite Wärmeableitelement wird durch Anordnen mehrerer zweiter plattenförmiger Elemente (15b) gebildet, die sich in der Breitenrichtung des supraleitenden Drahtkerns auf der zweiten Hauptfläche erstrecken, wobei sich entlang der Längsrichtung ein Abstand dazwischen befindet (siehe 8). Jedes der mehreren ersten plattenförmigen Elemente ist mit der ersten Hauptfläche an einer entsprechenden der mehreren ersten Verbindungsstellen verbunden, und jedes der mehreren zweiten plattenförmigen Elemente ist mit der zweiten Hauptfläche an einer entsprechenden der mehreren zweiten Verbindungsstellen verbunden.
Gemäß der oben angesprochenen Konfiguration ist es, wenn das erste Wärmeableitelement und das zweite Wärmeableitelement, die jeweils aus mehreren plattenförmigen Elementen gebildet werden, jeweils mit beiden Hauptflächen des supraleitenden Drahtkerns verbunden sind, möglich, die ungleichmäßige Temperaturverteilung in dem gesamten supraleitenden Drahtkern zu reduzieren.
(5) Bevorzugt sind in der planaren Ansicht jede der mehreren ersten Verbindungsstellen und eine entsprechende der mehreren zweiten Verbindungsstellen in der Breitenrichtung des supraleitenden Drahtkerns zueinander versetzt angeordnet.
Gemäß der oben angesprochenen Konfiguration ist es möglich, die ungleichmäßige Temperaturverteilung in dem gesamten supraleitenden Drahtkern, die durch die Verbindung des ersten Ableitelements und des zweiten Wärmeableitelements verursacht wird, zu reduzieren. Dementsprechend kann selbst dann, wenn die Stromkapazität des supraleitenden Drahtkerns erhöht wird, der Strombegrenzer rasch zu dem supraleitenden Zustand zurückgeführt werden.
(6) Bevorzugt enthalten das erste Wärmeableitelement und das zweite Wärmeableitelement jeweils eine Wellplattenstruktur, in der sich mehrere Erhöhungen und mehrere Vertiefungen jeweils entlang der Breitenrichtung des supraleitenden Drahtkerns erstrecken (siehe 9). Die Länge der Wellplattenstruktur in der Breitenrichtung des supraleitenden Drahtkerns ist kürzer als die Länge des supraleitenden Drahtkerns in seiner Breitenrichtung. Jede der mehreren Vertiefungen der Wellplattenstruktur in dem ersten Wärmeableitelement ist mit der ersten Hauptfläche an einer entsprechenden der mehreren ersten Verbindungsstellen in einer Region verbunden, die sich auf einer Seite der ersten Hauptfläche in der Breitenrichtung befindet, und jede der mehreren Erhöhungen der Wellplattenstruktur in dem zweiten Wärmeableitelement ist mit der zweiten Hauptfläche an einer entsprechenden der mehreren zweiten Verbindungsstellen in einer Region verbunden, die sich auf der anderen Seite der zweiten Hauptfläche in der Breitenrichtung befindet, die sich gegenüber der Region befindet, die sich auf einer Seite der ersten Hauptfläche in der Breitenrichtung befindet.
Gemäß der oben angesprochenen Konfiguration ist es, wenn das erste Wärmeableitelement und das zweite Wärmeableitelement, die jeweils eine Wellplattenstruktur enthalten, jeweils mit beiden Hauptflächen des supraleitenden Drahtkerns verbunden sind, möglich, die ungleichmäßige Temperaturverteilung in dem gesamten supraleitenden Drahtkern zu reduzieren.
(7) Bevorzugt wird das erste Wärmeableitelement durch Anordnen mehrerer erster plattenförmiger Elemente gebildet, die sich in der Breitenrichtung des supraleitenden Drahtkerns auf der ersten Hauptfläche erstrecken, wobei sich entlang der Längsrichtung ein Abstand dazwischen befindet, und das zweite Wärmeableitelement wird durch Anordnen mehrerer zweiter plattenförmiger Elemente gebildet, die sich in der Breitenrichtung des supraleitenden Drahtkerns auf der zweiten Hauptfläche erstrecken, wobei sich entlang der Längsrichtung ein Abstand dazwischen befindet (siehe 11). Die Länge eines jeden der ersten plattenförmigen Elemente und die Länge der zweiten plattenförmigen Elemente in der Breitenrichtung des supraleitenden Drahtkerns sind kürzer als die Länge des supraleitenden Drahtkerns in seiner Breitenrichtung. Jedes der mehreren ersten plattenförmigen Elemente ist mit der ersten Hauptfläche an einer entsprechenden der mehreren ersten Verbindungsstellen in einer Region verbunden, die sich auf einer Seite der ersten Hauptfläche in der Breitenrichtung befindet, und jedes der mehreren zweiten plattenförmigen Elemente ist mit der zweiten Hauptfläche an einer entsprechenden der mehreren zweiten Verbindungsstellen in einer Region verbunden, die sich auf der anderen Seite der zweiten Hauptfläche in der Breitenrichtung befindet, die sich gegenüber der Region befindet, die sich auf einer Seite der ersten Hauptfläche in der Breitenrichtung befindet.
Gemäß der oben angesprochenen Konfiguration ist es, wenn das erste Wärmeableitelement und das zweite Wärmeableitelement, die jeweils aus mehreren plattenförmigen Elementen gebildet werden, jeweils mit beiden Hauptflächen des supraleitenden Drahtkerns verbunden sind, möglich, die ungleichmäßige Temperaturverteilung in dem gesamten supraleitenden Drahtkern zu reduzieren.
(8) Bevorzugt sind in der planaren Ansicht jede der mehreren ersten Verbindungsstellen und eine entsprechende der mehreren zweiten Verbindungsstellen in der Längsrichtung zueinander versetzt angeordnet.
Gemäß der oben angesprochenen Konfiguration ist es möglich, die ungleichmäßige Temperaturverteilung in dem gesamten supraleitenden Drahtkern, die durch die Verbindung des ersten Ableitelements und des zweiten Wärmeableitelements verursacht wird, effizient zu reduzieren.
(9) Bevorzugt enthält der supraleitende Draht ferner eine leitfähige Verbindungsschicht (14a, 14b), die zwischen dem ersten Wärmeableitelement und dem supraleitenden Drahtkern und zwischen den zweiten Wärmeableitelement und dem supraleitenden Draht an jeder der mehreren ersten Verbindungsstellen und jeder der mehreren zweiten Verbindungsstellen gebildet wird.
Gemäß der oben angesprochenen Konfiguration ist es möglich, die ungleichmäßige Temperaturverteilung in dem gesamten supraleitenden Drahtkern, die durch die Verbindungsschicht, die an jeder der mehreren ersten Verbindungsstellen und jeder der mehreren zweiten Verbindungsstellen gebildet wird, verursacht wird, zu reduzieren.
(10) Bevorzugt wird der supraleitende Drahtkern durch Laminieren mehrerer supraleitender Elemente (5) gebildet, von denen jedes eine Hauptfläche hat, die sich in der Längsrichtung entlang der normalen Richtung der Hauptfläche erstreckt.
Gemäß der oben angesprochenen Konfiguration kann selbst dann, wenn die Stromkapazität des supraleitenden Drahtkerns erhöht wird, die in dem supraleitenden Drahtkern während der Strombegrenzungsoperation erzeugte Wärme effizient durch das erste Ableitelement und das zweite Wärmeableitelement zu dem Kühlmittel abgeleitet werden, wodurch es möglich wird, den Strombegrenzer rasch auf den supraleitenden Zustand zurückzuführen.
(11) Bevorzugt enthält der Strombegrenzer eine supraleitende Einheit (1), die aus dem supraleitenden Draht gemäß einem der obigen Punkte (1) bis (10) besteht, und einen Kühlmittelbehälter (30), der dafür konfiguriert ist, die supraleitende Einheit und das Kühlmittel (34) zum Kühlen der supraleitenden Einheit aufzunehmen.
Gemäß der oben angesprochenen Konfiguration ist es selbst dann, wenn die Stromkapazität des supraleitenden Drahtkerns erhöht wird, möglich, den Strombegrenzer rasch auf den supraleitenden Zustand zurückzuführen.
DETAILS VON AUSFÜHRUNGSFORMEN DER VORLIEGENDEN OFFENBARUNG
Im Weiteren werden Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. In den folgenden Zeichnungen erhalten die gleichen oder entsprechenden Teile die gleichen Bezugszahlen und werden nicht wiederholt beschrieben.
Erste Ausführungsform
(Struktur des Strombegrenzers)
1 ist eine schematische Ansicht, die die Struktur eines Strombegrenzers gemäß einer ersten Ausführungsform veranschaulicht. 2 ist eine schematische Ansicht, die die Struktur eines Kühlmittelbehälters veranschaulicht, der dafür konfiguriert ist, eine supraleitende Einheit des in 1 veranschaulichten Strombegrenzers aufzunehmen. Ein Strombegrenzer 100 gemäß der ersten Ausführungsform ist zum Beispiel in einem Energiesystem installiert und ist dafür konfiguriert, eine Strombegrenzungsoperation auszuführen, wenn ein Fehler, wie zum Beispiel ein Kurzschluss, in dem Energiesystem eintritt.
Wie in 1 veranschaulicht enthält der Strombegrenzer 100 eine supraleitende Einheit 1 und eine parallele Widerstandseinheit (oder eine parallele Induktanzeinheit) 3, die durch leitfähige Drähte 4 elektrisch parallel geschaltet sind.
Wie in 3 veranschaulicht enthält die supraleitende Einheit 1 einen supraleitenden Draht 2. Genauer gesagt, enthält die supraleitende Einheit 1 eine supraleitende Spule, die zum Beispiel aus dem supraleitenden Draht 2 besteht. Wie in 2 veranschaulicht, ist die supraleitende Einheit 1 in einem Kühlmittelbehälter 30 aufgenommen. Der leitfähige Draht 4 dringt in den Kühlmittelbehälter 30 ein und ist elektrisch mit der supraleitenden Spule verbunden. Die supraleitende Einheit 1 weist ein supraleitendes Phänomen bei einer kritischen Temperatur oder niedriger auf.
Der Kühlmittelbehälter 30 ist mit einer Einleitungseinheit 36 versehen, um ein Kühlmittel 34 zuzuführen, das durch das Innere des Kühlmittelbehälters 30 strömt, sowie mit einer Auslasseinheit 38 zum Auslassen des zugeführten Kühlmittels 34 nach außerhalb des Kühlmittelbehälters 30. Wie durch einen Pfeil 40 veranschaulicht, absorbiert das aus der Einleitungseinheit 36 in den Kühlmittelbehälter 30 eingeleitete Kühlmittel 34 Wärme, die durch den supraleitenden Draht 2 erzeugt wird, der die supraleitende Einheit 1 bildet.
Wie durch einen weiteren Pfeil 40 veranschaulicht wird das von der Auslasseinheit 38 nach draußen abgelassene Kühlmittel 34 durch einen Wärmetauscher (nicht gezeigt) oder dergleichen gekühlt und dann durch eine Pumpe (nicht gezeigt) oder dergleichen zu der Einleitungseinheit 36 zurückgeleitet. Auf diese Weise wird das Kühlmittel 34 in einem geschlossenem Pfad, der den Kühlmittelbehälter 30 enthält, aufgenommen und in dem geschlossenen Pfad zirkuliert. Alternativ wird das Kühlmittel 34 in dem Kühlmittelbehälter 30 aufgenommen, ohne zirkuliert zu werden, und ein Wärmetauscherkopf wird von außen her in den Kühlmittelbehälter 30 eingeführt, um das Kühlmittel 34 durch Wärmetausch abzukühlen.
Wenn der Strombegrenzer 100, der die oben angesprochene Konfiguration aufweist, in den Normalbetrieb versetzt wird, so wird die supraleitende Einheit 1 auf eine kryogene Temperatur gleich oder unterhalb der kritischen Temperatur gemäß dem Wärmetausch mit dem Kühlmittel 34 abgekühlt und wird dadurch im supraleitenden Zustand gehalten. Somit fließt in einem parallelen Kreis, der aus der supraleitenden Einheit 1 und der parallelen Widerstandseinheit 3 besteht, der Strom durch die supraleitende Einheit 1, da sie keinen elektrischen Widerstand aufweist.
Wenn hingegen ein Fehler in dem Energiesystem, an das der Strombegrenzer 100 angeschlossen ist, eintritt, so kann ein übermäßig hoher Fehlerstrom, der aus dem Fehler resultiert, bewirken, dass die supraleitende Einheit 1 ihre Supraleitfähigkeit verliert (Quench-Zustand), wodurch die supraleitende Einheit 1 in den normal-leitenden Zustand versetzt wird. Somit erhält die supraleitende Einheit 1 einen elektrischen Widerstand und führt autonom die Strombegrenzungsoperation aus, und der Strom fließt durch die supraleitende Einheit 1 und die parallele Widerstandseinheit 3.
Während der Strombegrenzungsoperation erhält die supraleitende Einheit 1 einen elektrischen Widerstand, und wenn der Strom durch die supraleitende Einheit 1 fließt, so steigt die Temperatur der supraleitenden Einheit 1 rasch. Nachdem die Strombegrenzungsoperation in dem Strombegrenzer ausgeführt wurde, ist es notwendig, den Strombegrenzer so schnell wie möglich in seinen Normalzustand zurückzuführen. Anders ausgedrückt: die supraleitende Einheit 1 muss aus dem normal-leitenden Zustand in den supraleitenden Zustand zurückkehren.
Um andererseits den Strombegrenzer zu veranlassen, eine größere Stromkapazität bereitzustellen, muss oft die Querschnittsfläche des supraleitenden Drahtes vergrößert werden. Infolgedessen ist der Kurzschlussstrom, der während der Strombegrenzungsoperation durch die supraleitende Einheit fließt, größer als der Kurzschlussstrom, der durch die supraleitende Einheit in einem herkömmlichen Strombegrenzer fließt, und der Betrag der erzeugten Joule-Wärme wird relativ größer. Dadurch wird eine längere Zeit benötigt, um die supraleitende Einheit abzukühlen, was es schwierig macht, den Strombegrenzer nach der Strombegrenzungsoperation rasch in den supraleitenden Zustand zurückzuführen.
Um die Kühlleistung der supraleitenden Einheit 1 zu verbessern, ist der Strombegrenzer 100 gemäß der ersten Ausführungsform mit einem supraleitenden Draht versehen, der strukturell dafür konfiguriert ist, die in dem supraleitenden Draht erzeugte Wärme effizient abzuleiten.
Die Struktur des supraleitenden Drahtes gemäß der ersten Ausführungsform wird nachfolgend im Detail beschrieben.
(Struktur des supraleitenden Drahtes)
3 ist eine vergrößerte teilweise Ansicht der in 2 veranschaulichten supraleitenden Einheit 1, in der eine supraleitende Spule, welche die supraleitende Einheit bildet, schematisch in einer Querschnittsansicht veranschaulicht ist. Wie in 3 veranschaulicht, wird die supraleitende Spule, welche die supraleitende Einheit 1 bildet, durch Wickeln des supraleitenden Drahtes 2, der im Querschnitt eine längliche, rechteckige Form (Bandform) hat, um eine Wickelwelle Aa gebildet. Die supraleitende Spule kann auch durch spiralförmiges Wickeln des supraleitenden Drahtes 2 um die Wickelwelle Aa gebildet werden. Alternativ kann die supraleitende Spule durch Laminieren mehrerer Flachspulen gebildet werden. In einem solchen Fall ist die Richtung der Wickelwelle Aa mit der Laminierrichtung der mehreren Flachspulen identisch.
Die supraleitende Spule ist ein Beispiel der „supraleitenden Einheit“ in der vorliegenden Offenbarung. Die supraleitende Einheit 1 ist nicht auf eine supraleitende Spule beschränkt und kann auch aus dem supraleitenden Draht 2 gebildet werden, der nicht gewickelt ist.
Der supraleitende Draht 2 enthält einen bandförmigen supraleitenden Drahtkern 11, ein erstes Wärmeableitelement 12a und ein zweites Wärmeableitelement 12b. In 3 wird der supraleitende Drahtkern 11 durch Laminieren mehrerer (zum Beispiel zweier Stücke) supraleitender Elemente 5 gebildet. Das erste Wärmeableitelement 12a wird auf einer Hauptfläche des supraleitenden Drahtkerns 11 angeordnet, und das zweite Wärmeableitelement 12b wird auf der anderen Hauptfläche des supraleitenden Drahtkerns 11 angeordnet. Die Länge des supraleitenden Drahtkerns 11 in der Breitenrichtung beträgt zum Beispiel etwa 4 mm. Die Dicke des supraleitenden Drahtkerns 11 beträgt zum Beispiel etwa 0,1 mm. Die Dicke eines jeden des ersten Wärmeableitelements 12a und des zweiten Wärmeableitelements 12b beträgt zum Beispiel etwa 0,1 mm.
4 ist eine schematische Querschnittsansicht, die die Struktur des in 3 veranschaulichten supraleitenden Drahtes veranschaulicht. Der in 4 veranschaulichte Querschnitt ist entlang der Erstreckungsrichtung des supraleitenden Drahtes 2 geschnitten. Somit wird die seitliche Richtung des Papiers als die Längsrichtung des supraleitenden Drahtes 2 genommen, und der Strom fließt entlang der seitlichen Richtung des Papiers. Die vertikale Richtung des Papiers wird als die Dickenrichtung des supraleitenden Drahtes 2 genommen, und die Richtung senkrecht zum Papier wird als die Breitenrichtung des supraleitenden Drahtes 2 genommen. Ferner ist in der schematischen Querschnittsansicht von 4 und den folgenden Figuren die Längsrichtung des supraleitenden Drahtes 2 mit Z bezeichnet, die Breitenrichtung des supraleitenden Drahtes 2 ist mit X bezeichnet, und die Dickenrichtung des supraleitenden Drahtes 2 ist mit Y bezeichnet.
Wie in 4 veranschaulicht wird der supraleitende Drahtkern 11 zu einer Bandform gebildet, der einen rechteckigen Querschnitt aufweist, und eine relativ große Fläche des Bandes, die sich in der Längsrichtung erstreckt, ist als die Hauptfläche definiert. Der supraleitende Drahtkern 11 enthält eine erste Hauptfläche 11A und eine zweite Hauptfläche 11B, die sich auf der der ersten Hauptfläche 11B gegenüberliegenden Seite befindet.
Der supraleitende Drahtkern 11 wird durch Laminieren zweier Stücke der supraleitenden Elemente 5 gebildet, von denen jedes eine Hauptfläche hat, die sich in der Längsrichtung entlang der normalen Richtung der Hauptfläche erstreckt. Die supraleitenden Elemente 5, die zum Bilden des supraleitenden Drahtkerns 11 verwendet werden, können 1 oder mindestens 3 sein. Wenn der supraleitende Drahtkern 11 durch Laminieren mehrerer supraleitender Elemente 5 gebildet wird, so können die Hauptflächen der benachbarten supraleitenden Elemente 5, die einander zugewandt sind, direkt aneinander befestigt werden, oder können unter Verwendung eines leitfähigen Bondungsmittel, wie zum Beispiel Lot oder eines leitfähigen Klebstoffs, aneinander gebondet werden. Alternativ können die einander zugewandten Hauptflächen unter Verwendung eines Bonders, der aus einem elektrisch isolierenden Material besteht, aneinander gebondet werden.
Als das supraleitende Element 5 kann zum Beispiel ein Dünnfilm-basierter supraleitender Draht (siehe 6) verwendet werden, der einen hohen elektrischen Widerstandswert bei Raumtemperatur besitzt, und alternativ kann ein Bismutbasierter silberummantelter supraleitender Draht verwendet werden, solange er einen elektrischen Widerstand erreichen kann, der durch einen Strombegrenzer bei Raumtemperatur verlangt wird.
6 ist eine schematische Querschnittsansicht, die eine beispielhafte Struktur des in 4 veranschaulichten supraleitenden Elements 5 veranschaulicht. Der in 6 veranschaulichte Querschnitt ist entlang einer Richtung senkrecht zur Erstreckungsrichtung des supraleitenden Elements 5 geschnitten. Somit wird die Richtung senkrecht zum Papier als die Längsrichtung des supraleitenden Elements 5 genommen, die seitliche Richtung des Papiers wird als die Breitenrichtung des supraleitenden Elements 5 genommen, und die vertikale Richtung des Papiers wird als die Dickenrichtung des supraleitenden Elements 5 genommen.
Wie in 6 veranschaulicht kann ein Dünnfilm-basierter supraleitender Draht, der zu einer Bandform gebildet wird und einen rechteckigen Querschnitt hat, als das supraleitende Element 5 verwendet werden. Das supraleitende Element 5 hat eine Hauptfläche 5A und eine Hauptfläche 5B, die sich auf der Seite gegenüber der Hauptfläche 5A befindet. Das supraleitende Element 5 enthält ein Substrat 7, eine Zwischenschicht 8, eine supraleitende Schicht 9, und Stabilisierungsschichten 6 und 10.
Als das Substrat 7 kann zum Beispiel ein orientiertes Metallsubstrat verwendet werden, in dem Metallkristalle gleichmäßig in zwei ebenengleichen axialen Richtungen der Substratoberfläche orientiert sind. Als das orientierte Metallsubstrat kann jede Legierung, die aus mindestens zwei Arten von Metallen besteht, die unter Nickel (Ni), Kupfer (Cu), Chrom (Cr), Mangan (Mn), Kobalt (Co), Eisen (Fe), Palladium (Pd), Silber (Ag) und Gold (Au) ausgewählt sind, zweckmäßig verwendet werden. Es ist akzeptabel, dass diese Metalle mit anderen Metallen oder Legierungen laminiert werden können, und es kann eine hochfeste Legierung wie zum Beispiel eine SUS-Legierung verwendet werden.
Die Zwischenschicht 8 wird auf der Hauptfläche des Substrats 7 gebildet. Die supraleitende Schicht 9 wird auf einer Hauptfläche der Zwischenschicht 8 gegenüber der Hauptfläche, die dem Substrat 7 zugewandt ist, gebildet. Als Materialien zum Bilden der Zwischenschicht 8 sind Yttriumoxid-stabilisiertes Zirkonoxid (YSZ), Zeroxid (CeO₂), Magnesiumoxid (MgO), Yttriumoxid (Y₂O₃), Strontiumtitanat (SrTiO₃) und dergleichen bevorzugt. Diese Materialien besitzen eine außerordentlich geringe Reaktivität mit der supraleitenden Schicht 9 und verschlechtern nicht die supraleitende Eigenschaft der supraleitenden Schicht 9 selbst an der Grenzfläche in Kontakt mit der supraleitenden Schicht 9.
Für das in der supraleitenden Schicht 9 verwendete supraleitende Material bestehen keine besonderen Einschränkungen, aber ein Yttrium-basierter Oxid-Supraleiter ist bevorzugt. Der Yttrium-basierte Oxid-Supraleiter kann dargestellt werden durch die chemische Formel YBa₂Cu3O_x. Alternativ ist es akzeptabel, einen RE-123-basierten Oxid-Supraleiter zu verwenden. Der Re-123-basierte Oxid-Supraleiter kann durch die chemische Formel REBa₂Cu₃O_y dargestellt werden (y= 6 bis 8 und bevorzugt 6,8 bis 7, RE stellt ein beliebiges Seltenerdenelement wie zum Beispiel Yttrium, Gd, Sm oder Ho dar).
Die Stabilisierungsschicht 10 wird auf einer Hauptfläche der supraleitenden Schicht 9 gegenüber der Hauptfläche, die der Zwischenschicht 8 zugewandt ist, gebildet, und die Stabilisierungsschicht 6 wird auf einer Hauptfläche des Substrats 7 gegenüber der Hauptfläche, die der Zwischenschicht 8 zugewandt ist, gebildet. Die Stabilisierungsschichten 6 und 10 bestehen aus einem beliebigen Metallmaterial mit guter Leitfähigkeit. Als das Metallmaterial zum Bilden jeder der Stabilisierungsschichten 6 und 10 ist zum Beispiel Silber (Ag) oder Silberlegierung bevorzugt. Wenn die supraleitende Schicht 9 vom supraleitenden Zustand zum normal-leitenden Zustand wechselt, so fungieren die Stabilisierungsschichten 6 und 10 jeweils als eine Umgehung zum Herumleiten des durch die supraleitende Schicht 9 fließenden Stroms.
Eine Hauptfläche der Stabilisierungsschicht 10 gegenüber der Hauptfläche, die der supraleitenden Schicht 9 zugewandt ist, bildet die Hauptfläche 5A, und eine Hauptfläche der Stabilisierungsschicht 6 gegenüber der Hauptfläche, die dem Substrat 7 zugewandt ist, bildet die Hauptfläche 5B. Die Stabilisierungsschichten können so angeordnet sein, dass sie nicht nur die Hauptfläche des Laminats bedecken, das aus dem Substrat 7, der Zwischenschicht 8 und der supraleitenden Schicht 9 zusammengesetzt ist, sondern auch den Außenumfangsrand des Laminats.
Wieder Bezug nehmend auf 4 wird der supraleitende Drahtkern 11 durch Laminieren zweier supraleitender Elemente 5 gebildet, die die in 6 veranschaulichte Struktur haben. Wie in 6 veranschaulicht, können die zwei supraleitenden Elemente 5 in einer solchen Weise laminiert werden, dass die Hauptfläche 5B eines supraleitenden Elements 5 der Hauptfläche 5A des anderen supraleitenden Elements 5 zugewandt ist, aber ist es auch akzeptabel, dass die zwei supraleitenden Elemente 5 in einer solchen Weise laminiert werden, dass die Hauptfläche 5B eines supraleitenden Elements 5 der Hauptfläche 5B des anderen supraleitenden Elements 5 zugewandt ist.
Das erste Wärmeableitelement 12a ist auf der ersten Hauptfläche 11A des supraleitenden Drahtkerns 11 angeordnet, oder anders ausgedrückt: auf der Hauptfläche 5A des supraleitenden Elements 5. Das erste Wärmeableitelement 12a besteht aus einem Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit. Als das Material für das erste Wärmeableitelement 12a kann ein beliebiges Metallmaterial wie zum Beispiel SUS, Kupfer (Cu) und Aluminium (AI) oder ein beliebiges Harz mit guter Wärmeleitfähigkeit verwendet werden.
Das erste Wärmeableitelement 12a enthält zum Beispiel eine Wellplattenstruktur, in der sich mehrere Erhöhungen und mehrere Vertiefungen jeweils entlang der Breitenrichtung (X-Richtung) des supraleitenden Drahtkerns 11 erstrecken. Die Vertiefung der Wellplattenstruktur in dem ersten Wärmeableitelement 12a ist mit der ersten Hauptfläche 11A an jeder Verbindungsstelle (ersten Verbindungsstelle) zwischen dem ersten Wärmeableitelement 12a und dem supraleitenden Drahtkern 11 verbunden. Anders ausgedrückt: die erste Verbindungsstelle wird an mehreren Positionen gebildet, die entlang der Längsrichtung (Z-Richtung) des supraleitenden Drahtkerns 11 aneinandergereiht sind.
Das erste Wärmeableitelement 12a und der ersten Hauptfläche 11A sind mittels eines leitfähigen Bondungsmittels wie zum Beispiel Lot oder ein leitfähiger Klebstoff aneinander gebondet. Dadurch wird eine leitfähige Verbindungsschicht 14a an jeder Verbindungsstelle zwischen dem ersten Wärmeableitelement 12a und der ersten Hauptfläche 11A gebildet. Wenn das erste Wärmeableitelement 12a und der supraleitende Drahtkern 11 mittels eines Lots aneinander gebondet werden, das zum Beispiel Bismut (Bi) und Zinn (Sn) als die Komponenten enthält, so reagiert das Silber, das in der Stabilisierungsschicht 6 enthalten ist, die die Hauptfläche 5A des supraleitenden Elements 5 bildet, mit Bismut und Zinn, die in dem Lot enthalten sind, und bildet eine Lotschicht, die eine Sn-Bi-Ag-basierte Legierung als eine Komponente enthält, an der Verbindungsstelle zwischen dem ersten Wärmeableitelement 12a und der ersten Hauptfläche 11A.
Das zweite Wärmeableitelement 12b ist auf der zweiten Hauptfläche 11B des supraleitenden Drahtkerns 11 angeordnet, oder anders ausgedrückt: auf der Hauptfläche 5A des Hauptkörpers 5. Das zweite Wärmeableitelement 12b besteht aus dem gleichen Material wie das erste Wärmeableitelement 12a.
Das zweite Wärmeableitelement 12b enthält eine Wellplattenstruktur ähnlich der Wellplattenstruktur in dem ersten Wärmeableitelement 12a. Die Erhöhung der Wellplattenstruktur in dem zweiten Wärmeableitelement 12b ist mit der zweiten Hauptfläche 11B an jeder Verbindungsstelle (zweiten Verbindungsstelle) zwischen dem zweiten Wärmeableitelement 12b und dem supraleitenden Drahtkern 11 verbunden. Anders ausgedrückt: die zweite Verbindungsstelle wird an mehreren Positionen gebildet, die entlang der Längsrichtung (Z-Richtung) des supraleitenden Drahtkerns 11 aneinandergereiht sind.
Eine leitfähige Verbindungsschicht 14a wird an jeder Verbindungsstelle zwischen den zweiten Wärmeableitelement 12b und der zweiten Hauptfläche 11B gebildet. Ähnlich der Verbindungsschicht 14a ist die Verbindungsschicht 14b eine Lotschicht, die zum Beispiel eine Sn-Bi-Ag basierte Legierung als eine Komponente enthält.
Wie oben beschrieben, da die Wärmeableitelemente 12a und 12b mit der ersten Hauptfläche 11A bzw. der zweiten Hauptfläche 11B verbunden sind, wird die während der Strombegrenzungsoperation in dem supraleitenden Drahtkern 11 erzeugte Wärme durch die Wärmeableitelemente 12a und 12b zu dem Kühlmittel 34 abgeleitet.
Genauer gesagt steigt die Temperatur des supraleitenden Drahtkerns 11 rasch, nachdem der supraleitende Drahtkern 11 einen elektrischen Widerstand annimmt und zu diesem Zeitpunkt ein Strom durch ihn hindurchfließt. Unter dem Einfluss des Temperaturanstiegs steigt die Temperatur des den supraleitenden Drahtkern 11 umgebenden Kühlmittels 34 ebenfalls rasch, und folglich verdampft (siedet) das Kühlmittel 34.
Da die Wärmeableitelemente 12a und 12b auf den Hauptflächen 11A bzw. 11B des supraleitenden Drahtkerns 11 gebildet werden, ist es in der vorliegenden Offenbarung möglich zu verhindern, dass sich der Siedezustand des Kühlmittels 34 auf der Oberfläche des supraleitenden Drahtkerns 11 vom Blasensiedezustand zum Filmsiedezustand ändert. Als Ursache wird angenommen, dass das Vorhandensein der Wärmeableitelemente 12a und 12b an der Kontaktgrenze zu dem Kühlmittel 34 es erschwert, dass das Kühlmittel 34, das von der Oberfläche des supraleitenden Drahtkerns 11 verdampft, weiterhin die Oberfläche des supraleitenden Elements 11 bedeckt (es ist einer Gasschicht des verdampften Kühlmittels 34 nur schwer möglich, die Oberfläche des supraleitenden Drahtkerns 11 zu bedecken). Das heißt, im Vergleich zu dem Fall, wo das Filmsieden in dem Kühlmittel 34 eintritt, ist es möglich, Wärme effizienter von dem supraleitenden Drahtkern 11 zu dem Kühlmittel 34 abzuleiten.
Da andererseits, wie oben beschrieben, die Verbindungsschichten 14a und 14b jeweils elektrisch leitfähig sind, sind die Widerstandskomponenten in jeder der Verbindungsschichten 14a und 14b elektrisch parallel geschaltet, um eine Stromkreisstruktur zu bilden, die dem supraleitenden Element 5 an der Verbindungsstelle zwischen den Wärmeableitelementen 12a, 12b und dem supraleitenden Element 5 im Wesentlichen äquivalent ist. Wenn also das supraleitende Element 5 in den normal-leitenden Zustand gelangt, so ist der elektrische Widerstand an der Verbindungsstelle niedriger als der elektrische Widerstand an irgendeiner anderen Position als der Verbindungsstelle. Dementsprechend ist, wenn ein Strom in der Längsrichtung (Z-Richtung) des supraleitenden Elements 5 fließt, die an der Verbindungsstelle erzeugte Wärmemenge relativ kleiner als die Wärmemenge, die an irgend einer anderen Position als der Verbindungsstelle erzeugte wird. Infolgedessen werden in dem supraleitenden Element 5 eine Region (eine Region 20 in der Figur), in der der Temperaturanstieg relativ klein ist, und eine Region (eine Region 22 in der Figur), in der der Temperaturanstieg relativ groß ist, im Wechsel entlang der Längsrichtung (Z-Richtung) gebildet, was eine ungleichmäßige Temperaturverteilung in dem supraleitenden Element 5 zur Folge hat.
Aus der Dickenrichtung (Y-Richtung) des supraleitenden Drahtes 2 betrachtet, oder anders ausgedrückt: beim Blick aus einer Richtung senkrecht zur Hauptfläche des supraleitenden Drahtes 2, kommen in den zwei laminierten supraleitenden Elementen 5 die Regionen mit einem relativ kleinen Temperaturanstieg näher zueinander, und die Regionen mit einem relativ großen Temperaturanstieg kommen näher zueinander, wenn jede Verbindungsstelle (erste Verbindungsstelle) zwischen dem ersten Wärmeableitelement 12a und der ersten Hauptfläche 11B und eine entsprechende Verbindungsstelle (zweite Verbindungsstelle) zwischen den zweiten Wärmeableitelement 12b und der zweiten Hauptfläche 11B so angeordnet sind, dass sie einander überlappen. Infolgedessen wird die ungleichmäßige Temperaturverteilung in dem gesamten supraleitenden Drahtkern 11 größer. Da es unmöglich ist, den gesamten supraleitenden Drahtkern 11 gleichmäßig und effizient abzukühlen, wird eine längere Zeit benötigt, um die supraleitende Einheit 1 in den supraleitenden Zustand zurückzuführen. Außerdem kann ein lokaler Temperaturanstieg in dem supraleitenden Drahtkern 11 eintreten, der den supraleitenden Drahtkern 11 durch Überhitzung beschädigen kann. Um eine solche Beschädigung zu verhindern, muss die Stromkapazität des supraleitenden Drahtkerns 11 beschränkt werden, was dem eigentlichen Zweck zuwider läuft.
In dieser Hinsicht ist in dem supraleitenden Draht 2 gemäß der ersten Ausführungsform, beim Blick aus der Breitenrichtung (die Richtung senkrecht zur Hauptfläche des supraleitenden Drahtes 2) jede Verbindungsstelle (erste Verbindungsstelle) zwischen dem ersten Wärmeableitelement 12a und der ersten Hauptfläche 11A mit einem Versatz von einer entsprechenden Verbindungsstelle (zweiten Verbindungsstelle) zwischen den zweiten Wärmeableitelement 12b und der zweiten Hauptfläche 11B angeordnet.
Genauer gesagt sind, wie in 4 veranschaulicht, jede Verbindungsstelle (erste Verbindungsstelle) zwischen dem ersten Wärmeableitelement 12a und der ersten Hauptfläche 11A und eine entsprechende Verbindungsstelle (zweite Verbindungsstelle) zwischen dem zweiten Wärmeableitelement 12b und der zweiten Hauptfläche 11B in der Längsrichtung (Z-Richtung) des supraleitenden Drahtes 2 zueinander versetzt angeordnet.
Gemäß einer solchen Konfiguration werden, wie in 4 veranschaulicht, in einem der supraleitenden Elemente 5, mit denen das erste Wärmeableitelement 12a verbunden ist, und in dem anderen supraleitenden Element 5, mit dem das zweite Wärmeableitelement 12b verbunden ist, eine Region (eine Region 20 in der Figur), in der der Temperaturanstieg relativ klein ist, und eine Region (eine Region 22 in der Figur), in der der Temperaturanstieg relativ groß ist, so ausgebildet, dass sie einander gegenüberliegen. Dadurch wird die ungleichmäßige Temperaturverteilung in dem gesamten supraleitenden Drahtkern 11 reduziert, wodurch es möglich wird, den lokalen Temperaturanstieg in dem supraleitenden Drahtkern 11 zu unterdrücken. Da es möglich ist, den supraleitende Drahtkern 11 gleichmäßig und effizient abzukühlen, kann die supraleitende Einheit 1 rasch zu dem supraleitenden Zustand zurückgeführt werden.
Die obige Beschreibung, dass „die erste Verbindungsstelle und die zweite Verbindungsstelle in der Längsrichtung des supraleitenden Drahtes 2 zueinander versetzt angeordnet sind“, meint, dass in der planaren Ansicht aus der Dickenrichtung, wenn eine Distanz zwischen zwei der benachbarten ersten Verbindungsstellen in der Längsrichtung mit P bezeichnet ist (siehe 5), die zweite Verbindungsstelle an einer Position angeordnet ist, die weniger als P/2 (= P x 50 %) vom Mittelpunkt einer jeden der zwei benachbarten ersten Verbindungsstellen entfernt liegt. Um die ungleichmäßige Temperaturverteilung in dem supraleitenden Draht 11 zu reduzieren, beträgt die Distanz zwischen dem Mittelpunkt und der zweiten Verbindungsstelle bevorzugt 0,4P (=P × 40 %), und besonders bevorzugt 0,3P (=P × 30 %) oder weniger.
Erste Modifizierung der ersten Ausführungsform
7 ist eine schematische Querschnittsansicht, die die Struktur eines supraleitenden Drahtes 2A gemäß einer ersten Modifizierung der ersten Ausführungsform veranschaulicht. Der in 7 veranschaulichte Querschnitt ist entlang der Erstreckungsrichtung des supraleitenden Drahtes 2A geschnitten. Der supraleitende Draht 2A gemäß der ersten Modifizierung hat im Grunde eine ähnliche Struktur wie der in 4 veranschaulichte supraleitende Draht 2, aber unterscheidet sich von dem supraleitenden Draht 2 dadurch, dass der supraleitende Drahtkern 11 aus einem einzigen supraleitenden Element 5 gebildet wird. Anders ausgedrückt: in dem supraleitenden Draht 2A bildet die Hauptfläche 5A des supraleitenden Elements 5 die erste Hauptfläche 11A des supraleitenden Drahtkerns 11, und die Hauptfläche 5B des supraleitenden Elements 5 bildet die zweite Hauptfläche 11B des supraleitenden Drahtkerns 11. Das erste Wärmeableitelement 12a ist auf der Hauptfläche 5A des supraleitenden Elements 5 angeordnet, und das zweite Wärmeableitelement 12b ist auf der Hauptfläche 5B des supraleitenden Elements 5 angeordnet.
Wie in 7 veranschaulicht, sind in der planaren Ansicht der Breitenrichtung (Y-Richtung) jede Verbindungsstelle (erste Verbindungsstelle) zwischen dem ersten Wärmeableitelement 12a und der Hauptfläche 5A und eine entsprechende Verbindungsstelle (zweite Verbindungsstelle) zwischen den zweiten Wärmeableitelement 12b und der Hauptfläche 5B in der Längsrichtung (Z-Richtung) des supraleitenden Drahtes 2A zueinander versetzt angeordnet. Dadurch kann die ungleichmäßige Temperaturverteilung in dem gesamten supraleitenden Drahtkern 11 (das supraleitende Element 5) reduziert werden. Infolgedessen ist es möglich, die gleichen Auswirkungen wie bei dem in 4 veranschaulichten supraleitenden Draht 2 zu erhalten.
Zweite Modifizierung der ersten Ausführungsform
8 ist eine schematische Querschnittsansicht, die die Struktur eines supraleitenden Drahtes 2B gemäß einer zweiten Modifizierung der ersten Ausführungsform veranschaulicht. Der in 8 veranschaulichte Querschnitt ist entlang der Erstreckungsrichtung des supraleitenden Drahtes 2B geschnitten. Der supraleitende Draht 2B gemäß der zweiten Modifizierung hat im Grunde eine ähnliche Struktur wie der in 4 veranschaulichte supraleitende Draht 2, aber unterscheidet sich von dem supraleitenden Draht 2 hinsichtlich der Struktur der Wärmeableitelemente 12a und 12b.
Genauer gesagt wird das erste Wärmeableitelement 12a durch Anordnen mehrerer erster plattenförmiger Elemente 15a gebildet, die sich in der Breitenrichtung (X-Richtung) des supraleitenden Drahtkerns 11 auf der ersten Hauptfläche 11A erstrecken, wobei sich entlang der Längsrichtung (Z-Richtung) ein Abstand dazwischen befindet. Somit ist jedes der mehreren ersten plattenförmigen Elemente 15a mit der ersten Hauptfläche 11A an einer entsprechenden Verbindungsstelle (ersten Verbindungsstelle) zwischen dem ersten Wärmeableitelement 12a und der ersten Hauptfläche 11A verbunden. Eine leitfähige Verbindungsschicht 14a wird an der Verbindungsstelle zwischen jedem der mehreren ersten plattenförmigen Elemente 15a und der ersten Hauptfläche 11A gebildet.
Das zweite Wärmeableitelement 12b wird durch Anordnen mehrerer zweiter plattenförmiger Elemente 15b gebildet, die sich in der Breitenrichtung (X-Richtung) des supraleitenden Drahtkerns 11 auf der zweiten Hauptfläche 11B erstrecken, wobei sich entlang der Längsrichtung (Z-Richtung) ein Abstand dazwischen befindet. Somit ist jedes der mehreren zweiten plattenförmigen Elemente 15b mit der zweiten Hauptfläche 11B an einer entsprechenden Verbindungsstelle (zweiten Verbindungsstelle) zwischen dem zweiten Wärmeableitelement 12b und der zweiten Hauptfläche 11B verbunden. Eine leitfähige Verbindungsschicht 14b wird an der Verbindungsstelle zwischen jedem der mehreren zweiten plattenförmigen Elemente 15b und der zweiten Hauptfläche 11B gebildet.
Die plattenförmigen Elemente 15a und 15b bestehen jeweils aus einem Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit. Als das Material für die plattenförmigen Elemente 15a und 15b kann ein beliebiges Metallmaterial wie zum Beispiel SUS, Kupfer (Cu) und Aluminium (Al) oder ein beliebiges Harz mit guter Wärmeleitfähigkeit verwendet werden.
Wie in 8 veranschaulicht sind - ähnlich dem in 4 veranschaulichten supraleitenden Draht 2 - in dem supraleitenden Draht 2B jede Verbindungsstelle (erste Verbindungsstelle) zwischen dem ersten Wärmeableitelement 12a und der ersten Hauptfläche 11A und eine entsprechende Verbindungsstelle (zweite Verbindungsstelle) zwischen den zweiten Wärmeableitelement 12b und der zweiten Hauptfläche 11B in der Längsrichtung (Z-Richtung) des supraleitenden Drahtes 2 zueinander versetzt angeordnet. Anders ausgedrückt: in der planaren Ansicht aus der Dickenrichtung ist, wenn die Distanz zwischen zwei der benachbarten ersten Verbindungsstellen in der Längsrichtung mit P bezeichnet ist (siehe 5), die zweite Verbindungsstelle an einer Position angeordnet, die weniger als P/2 vom Mittelpunkt einer jeden der zwei benachbarten ersten Verbindungsstellen entfernt liegt. In der planaren Ansicht beträgt die Distanz zwischen der zweiten Verbindungsstelle und dem Mittelpunkt bevorzugt 0,4P oder weniger, und besonders bevorzugt 0,3P oder weniger. Infolgedessen ist es möglich, die gleichen Auswirkungen wie bei dem in 4 veranschaulichten supraleitenden Draht 2 zu erhalten.
Zweite Ausführungsform
9 ist eine schematische perspektivische Ansicht, die die Struktur eines supraleitenden Drahtes 2C gemäß einer zweiten Ausführungsform veranschaulicht. Der supraleitende Draht 2C gemäß der zweiten Ausführungsform hat im Grunde eine ähnliche Struktur wie der in 4 veranschaulichte supraleitenden Draht 2, aber unterscheidet sich von dem supraleitenden Draht 2 hinsichtlich der Struktur der Wärmeableitelemente 12a und 12b.
Genauer gesagt ist wie in 9 veranschaulicht, in dem supraleitenden Draht 2C das erste Wärmeableitelement 12a in einer Region angeordnet, die sich auf einer Seite der ersten Hauptfläche 11A des supraleitenden Drahtkerns 11 in der Breitenrichtung (X-Richtung) befindet. Das erste Wärmeableitelement 12a enthält zum Beispiel eine Wellplattenstruktur, in der sich mehrere Erhöhungen und mehrere Vertiefungen jeweils entlang der Breitenrichtung des supraleitenden Drahtkerns 11 erstrecken. Die Länge des ersten Wärmeableitelements 12a in seiner Breitenrichtung ist kürzer als die Länge des supraleitenden Drahtkerns 11 in seiner Breitenrichtung. Bevorzugt beträgt die Länge des ersten Wärmeableitelements 12a in seiner Breitenrichtung maximal die halbe Länge des supraleitenden Drahtkerns 11 in seiner Breitenrichtung. Jede der mehreren Vertiefungen der Wellplattenstruktur in dem ersten Wärmeableitelement 12a ist mit der ersten Hauptfläche 11A an einer entsprechenden Verbindungsstelle (ersten Verbindungsstelle) zwischen dem ersten Wärmeableitelement 12a und dem supraleitenden Drahtkern 11 verbunden. Die erste Verbindungsstelle wird an mehreren Positionen gebildet, die entlang der Längsrichtung (Z-Richtung) des supraleitenden Drahtkerns 11 aneinandergereiht sind. Eine leitfähige Verbindungsschicht 14a wird an jeder Verbindungsstelle zwischen dem ersten Wärmeableitelement 12a und der ersten Hauptfläche 11A gebildet.
Das zweite Wärmeableitelement 12b ist in einer Region angeordnet, die sich auf der anderen Seite der zweiten Hauptfläche 11B in der Breitenrichtung (X-Richtung) befindet, die sich gegenüber der Region befindet, die sich auf einer Seite der ersten Hauptfläche 11A des supraleitenden Drahtkerns 11 in der Breitenrichtung befindet. Das zweite Wärmeableitelement 12b enthält zum Beispiel eine Wellplattenstruktur, in der sich mehrere Erhöhungen und mehrere Vertiefungen jeweils entlang der Breitenrichtung des supraleitenden Drahtkerns 11 erstrecken. Die Länge des zweiten Wärmeableitelements 12b in seiner Breitenrichtung ist kürzer als die Länge des supraleitenden Drahtkerns 11 in seiner Breitenrichtung. Bevorzugt beträgt die Länge des zweiten Wärmeableitelements 12b in seiner Breitenrichtung maximal die halbe Länge des supraleitenden Drahtkerns 11 in seiner Breitenrichtung. Jede der mehreren Vertiefungen der Wellplattenstruktur in dem zweiten Wärmeableitelement 12b ist mit der zweiten Hauptfläche 11B an einer entsprechenden Verbindungsstelle (zweite Verbindungsstelle) zwischen den zweiten Wärmeableitelement 12b und dem supraleitenden Drahtkern 11 verbunden. Die zweite Verbindungsstelle wird an mehreren Positionen gebildet, die entlang der Längsrichtung (Z-Richtung) des supraleitenden Drahtkerns 11 aneinandergereiht sind. Eine leitfähige Verbindungsschicht 14b wird an jeder Verbindungsstelle zwischen den zweiten Wärmeableitelement 12b und der ersten Hauptfläche 11B gebildet.
Gemäß der Konfiguration der Wärmeableitelemente 12a, 12b sind, wie oben beschrieben, in dem supraleitenden Draht 2C der zweiten Ausführungsform in der planaren Ansicht aus der Dickenrichtung (Y-Richtung) jede Verbindungsstelle (erste Verbindungsstelle) zwischen dem ersten Wärmeableitelement 12a und der ersten Hauptfläche 11A und eine entsprechende Verbindungsstelle (zweite Verbindungsstelle) zwischen den zweiten Wärmeableitelement 12b und der zweiten Hauptfläche 11B in der Breitenrichtung des supraleitenden Drahtes 2C zueinander versetzt angeordnet.
Wie in der ersten Ausführungsform beschrieben, ist der Temperaturanstieg in jeder Verbindungsstelle relativ kleiner als an einer anderen Verbindungsstelle, die nicht die Verbindungsstelle ist, wenn ein Strom durch den supraleitenden Drahtkern 11 fließt, da eine leitfähige Verbindungsschicht an jeder Verbindungsstelle zwischen dem Wärmeableitelement und dem supraleitenden Drahtkern 11 gebildet wird. Somit werden in dem supraleitenden Draht 2C die Regionen, in denen der Temperaturanstieg relativ klein ist, in der Breitenrichtung (X-Richtung) zwischen einem der supraleitenden Elemente 5, mit dem das erste Wärmeableitelement 12a verbunden ist, und dem anderen supraleitenden Element 5, mit dem das zweite Wärmeableitelement 12b verbunden ist, zueinander versetzt gebildet. Dadurch wird die ungleichmäßige Temperaturverteilung in dem gesamten supraleitenden Drahtkern 11 reduziert, wodurch es möglich wird, den lokalen Temperaturanstieg in dem supraleitenden Drahtkern 11 zu unterdrücken. Da es möglich ist, den supraleitenden Drahtkern 11 gleichmäßig und effizient abzukühlen, kann die supraleitende Einheit 1 rasch zu dem supraleitenden Zustand zurückgeführt werden.
Da ferner in dem supraleitenden Draht 2C gemäß der zweiten Ausführungsform im Vergleich zu dem in 4 veranschaulichten supraleitenden Draht 2 die Länge eines jeden der Wärmeableitelemente 12a und 12b in seiner Breitenrichtung (X-Richtung) verkürzt ist, ist auch die Länge einer jeden der Verbindungsschichten 14a und 14b in der Breitenrichtung entsprechend verkürzt. Infolgedessen wird die Gesamtfläche der auf der Hauptfläche des supraleitenden Drahtkerns 11 gebildeten Verbindungsschicht kleiner als die Gesamtfläche der Verbindungsschicht in dem supraleitenden Draht 2. Dadurch ist es in dem supraleitenden Draht 2C möglich zu verhindern, dass der elektrische Widerstand des Wärmeableitelements 11 aufgrund der Bildung der Verbindungsschicht zwischen dem supraleitenden Drahtkern 11 und dem Wärmeableitelement kleiner wird.
Gemäß dem supraleitenden Draht 2C der zweiten Ausführungsform kann, wenn der supraleitende Draht 2C zu einer supraleitenden Spule gewickelt wird, die Länge der supraleitenden Spule in der radialen Richtung im Vergleich zu einer supraleitenden Spule verkürzt werden, die durch Wickeln des supraleitenden Drahtes 2 gebildet wird, was im Anschluss beschrieben wird.
10 ist eine schematische Querschnittsansicht, die die Struktur des in 9 veranschaulichten supraleitenden Drahtes veranschaulicht. Der in 10 veranschaulichte Querschnitt ist entlang einer Richtung senkrecht zur Längsrichtung (Z-Richtung) des supraleitenden Drahtes 2C geschnitten. Wie in 10 veranschaulicht, ist das erste Wärmeableitelement 12a in einer Region angeordnet, die sich auf einer Seite der ersten Hauptfläche 11A des supraleitenden Drahtkerns 11 in der Breitenrichtung befindet, und das zweite Wärmeableitelement 12b ist in einer Region angeordnet, die sich auf der anderen Seite der zweiten Hauptfläche 11B des supraleitenden Drahtkerns 11 in der Breitenrichtung befindet. Wenn also eine supraleitende Spule (siehe 3) durch Wickeln des supraleitenden Drahtes 2C gebildet wird, so sind für zwei der supraleitenden Drähte 2C, die in der radialen Richtung der supraleitenden Spule nebeneinander liegen, das erste Wärmeableitelement 12a in einem supraleitenden Draht 2C und das zweite Wärmeableitelement 12b in dem anderen supraleitenden Draht 2C entlang der Richtung der Wickelwelle (die Wickelwelle Aa in 3) der supraleitenden Spule nebeneinander angeordnet. Anders ausgedrückt: in der planaren Ansicht aus der Wickelwellenrichtung der supraleitenden Spule überlappen das erste Wärmeableitelement 12a und das zweite Wärmeableitelement 12b einander in der radialen Richtung der supraleitenden Spule. Wenn also die supraleitende Spule durch Wickeln des supraleitenden Drahtes gebildet wird, der gebildet wird, indem die Wärmeableitelemente auf beiden Hauptflächen des supraleitenden Drahtkerns 11 angeordnet werden, ist es möglich zu verhindern, dass die supraleitende Spule in der radialen Richtung aufgrund der Dicke des Wärmeableitelements größer wird.
Erste Modifizierung der zweiten Ausführungsform
11 ist eine schematische perspektivische Ansicht, die die Struktur eines supraleitenden Drahtes 2D gemäß einer ersten Modifizierung der zweiten Ausführungsform veranschaulicht. Der supraleitende Draht 2D gemäß der ersten Modifizierung hat im Grunde eine ähnliche Struktur wie der in 9 veranschaulichte supraleitende Draht 2C, aber unterscheidet sich von dem supraleitenden Draht 2C hinsichtlich der Konfiguration der Wärmeableitelemente 12a und 12b.
Genauer gesagt wird das erste Wärmeableitelement 12a durch Anordnen mehrerer erster plattenförmiger Elemente 15a gebildet, die sich in der Breitenrichtung (X-Richtung) des supraleitenden Drahtkerns 11 auf der ersten Hauptfläche 11A erstrecken, wobei sich entlang der Längsrichtung (Z-Richtung) ein Abstand dazwischen befindet. Die Länge eines jeden der mehreren ersten plattenförmigen Elemente 15a in seiner Breitenrichtung ist kürzer als die Länge des supraleitenden Drahtkerns 11 in seiner Breitenrichtung. Bevorzugt beträgt die Länge eines jeden der mehreren ersten plattenförmigen Elemente 15a in seiner Breitenrichtung maximal die halbe Länge des supraleitenden Drahtkerns 11 in seiner Breitenrichtung. Jedes der mehreren ersten plattenförmigen Elemente 15a ist mit der ersten Hauptfläche 11A an einer entsprechenden Verbindungsstelle (ersten Verbindungsstelle) zwischen dem ersten Wärmeableitelement 12a und dem supraleitenden Drahtkern 11 verbunden. Eine leitfähige Verbindungsschicht 14a wird an jeder Verbindungsstelle zwischen den mehreren ersten plattenförmigen Elementen 15a und der ersten Hauptfläche 11A gebildet.
Das zweite Wärmeableitelement 12b wird durch Anordnen mehrerer zweiter plattenförmiger Elemente 15b gebildet, die sich in der Breitenrichtung (X-Richtung) des supraleitenden Drahtkerns 11 auf der zweiten Hauptfläche 11B erstrecken, wobei sich entlang der Längsrichtung (Z-Richtung) ein Abstand dazwischen befindet. Die Länge eines jeden der mehreren zweiten plattenförmigen Elemente 15b in seiner Breitenrichtung ist kürzer als die Länge des supraleitenden Drahtkerns 11 in seiner Breitenrichtung. Bevorzugt beträgt die Länge eines jeden der mehreren zweiten plattenförmigen Elemente 15b in seiner Breitenrichtung maximal die halbe Länge des supraleitenden Drahtkerns 11 in seiner Breitenrichtung. Jedes der mehreren zweiten plattenförmigen Elemente 15b ist mit der zweiten Hauptfläche 11B an einer entsprechenden Verbindungsstelle (zweiten Verbindungsstelle) zwischen dem zweiten Wärmeableitelement 12b und dem supraleitenden Drahtkern 11 verbunden. Eine leitfähige Verbindungsschicht 14b wird an jeder Verbindungsstelle zwischen den mehreren zweiten plattenförmigen Elementen 15b und der ersten Hauptfläche 11A gebildet.
Für den in 11 veranschaulichten supraleitenden Draht 2D sind, ähnlich dem in 9 veranschaulichten supraleitenden Draht 2C, in der planaren Ansicht jede Verbindungsstelle (erste Verbindungsstelle) zwischen dem ersten Wärmeableitelement 12a und der ersten Hauptfläche 11A und eine entsprechende Verbindungsstelle (zweite Verbindungsstelle) zwischen den zweiten Wärmeableitelement 12b und der zweiten Hauptfläche 11B in der Breitenrichtung des supraleitenden Drahtes 2 zueinander versetzt angeordnet. Dadurch kann die gleiche Auswirkung wie im Fall des in 9 veranschaulichten supraleitenden Drahtes 2C erhalten werden.
Zweite Modifizierung der zweiten Ausführungsform
12 ist eine schematische planare Ansicht, die einen supraleitenden Draht 2E gemäß einer zweiten Modifizierung der zweiten Ausführungsform veranschaulicht. Der supraleitende Draht 2E gemäß der zweiten Modifizierung hat im Grunde eine ähnliche Struktur wie der in 9 veranschaulichte supraleitende Draht 2C, aber unterscheidet sich von dem supraleitenden Draht 2B hinsichtlich der Verbindungsstellen zwischen den Wärmeableitelementen 12a, 12b und dem supraleitenden Drahtkern 11. Im Interesse der Klarheit und des besseren Verständnisses sind in 12 die Wärmeableitelemente 12a und 12b nicht veranschaulicht, und nur die Verbindungsschichten 14a und 14b sind veranschaulicht, um die Verbindungsstellen zwischen den Wärmeableitelementen 12a, 12b und dem supraleitenden Drahtkern 11 zu bezeichnen.
In dem in 12 veranschaulichten supraleitenden Draht 2E sind in der planaren Ansicht aus der Dickenrichtung (Y-Richtung) jede Verbindungsstelle (erste Verbindungsstelle) zwischen dem ersten Wärmeableitelement 12a und der ersten Hauptfläche 11A und eine entsprechende Verbindungsstelle (zweite Verbindungsstelle) zwischen den zweiten Wärmeableitelement 12b und der zweiten Hauptfläche 11B sowohl in der Breitenrichtung (X-Richtung) des supraleitenden Drahtes 2E als auch in der Längsrichtung (Z-Richtung) des supraleitenden Drahtes 2E zueinander versetzt angeordnet. Dadurch sind im Vergleich zu dem supraleitenden Draht 2C gemäß der zweiten Ausführungsform die Regionen, in denen der Temperaturanstieg relativ klein ist, weiter in dem supraleitenden Drahtkern verteilt. Somit ist es möglich, die ungleichmäßige Temperaturverteilung in dem gesamten supraleitenden Drahtkern 11 zu reduzieren, wodurch es möglich ist, die gleiche Auswirkung wie im Fall des supraleitenden Drahtes 2C gemäß der zweiten Ausführungsform zu erhalten.
Dritte Ausführungsform
13 ist eine schematische Querschnittsansicht, die die Struktur eines supraleitenden Drahtes 2F gemäß einer dritten Ausführungsform veranschaulicht. Der in 13 veranschaulichte Querschnitt ist entlang der Erstreckungsrichtung des supraleitenden Drahtes 2F geschnitten. Somit wird die seitliche Richtung des Papiers als die Längsrichtung (Z-Richtung) des supraleitenden Drahtes 2F genommen, und der Strom fließt entlang der seitlichen Richtung des Papiers.
Der supraleitende Draht 2F gemäß der dritten Ausführungsform hat im Grunde eine ähnliche Struktur wie der in 4 veranschaulichten supraleitenden Draht 2, aber unterscheidet sich von dem supraleitenden Draht 2 dadurch, dass der supraleitende Draht 2F mit zwei supraleitenden Drahtkernen 11a, 11b versehen ist und das Wärmeableitelement 12 zwischen den zwei supraleitenden Drahtkernen 11a und 11b angeordnet ist.
Wie in 13 veranschaulicht, wird jeder der supraleitenden Drahtkerne 11a und 11b zu einer Bandform mit einem rechteckigen Querschnitt gebildet, und die relativ große Fläche, die sich in der Längsrichtung der Bandform erstreckt, ist als die Hauptfläche definiert. Der erste supraleitende Drahtkern 11a enthält eine erste Hauptfläche 11aA und eine zweite Hauptfläche 11aB, die sich auf der Seite gegenüber der ersten Hauptfläche 11aA befindet. Der zweite supraleitende Drahtkern 11b enthält eine dritte Hauptfläche 11bA und eine vierte Hauptfläche 11bB, die sich auf der Seite gegenüber der dritten Hauptfläche 11bA befindet. Der erste supraleitende Drahtkern 11a und der zweite supraleitende Drahtkern 11b sind in einer solchen Weise laminiert, dass die zweite Hauptfläche 11aB und die dritte Hauptfläche 11bA sind so angeordnet, dass sie einander - mit einem Abstand dazwischen - zugewandt sind.
Jeder der supraleitenden Drahtkerne 11a und 11b wird aus dem supraleitenden Element 5 (siehe 5) gebildet, das eine Hauptfläche aufweist, die sich in der Längsrichtung (Z-Richtung) erstreckt. Das supraleitende Element 5, das zum Bilden eines jeden der supraleitenden Drahtkerne 11a und 11b verwendete, kann 1 oder mindestens 2 sein. Der erste supraleitende Drahtkern 11a und der zweite supraleitende Drahtkern 11b können unter Verwendung verschiedener Anzahlen der supraleitenden Elemente 5 gebildet werden. Wenn der supraleitende Drahtkern 11 durch Laminieren mehrerer supraleitender Elemente 5 gebildet wird, so können die Hauptflächen der benachbarten supraleitenden Elemente 5, die einander zugewandt sind, direkt miteinander verbunden werden, oder können mittels eines leitfähigen Bondungsmittels aneinander gebondet werden, oder können mittels eines Bonders aneinander gebondet werden, der aus einem elektrisch isolierenden Material hergestellt ist.
Das Wärmeableitelement 12 ist zwischen dem ersten supraleitenden Drahtkern 11a und dem zweiten supraleitenden Drahtkern 11b angeordnet und ist mit der zweiten Hauptfläche 11aB bzw. der dritten Hauptfläche 11bA verbunden.
Das Wärmeableitelement 12 enthält eine erste Wärmeableitungskomponente 13a und eine zweite Wärmeableitungskomponente 13b. Die erste Wärmeableitungskomponente 13a ist auf der zweiten Hauptfläche 11aB des ersten supraleitenden Drahtkerns 11a angeordnet. Die erste Wärmeableitungskomponente 13a besteht aus einem Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit. Als das Material für die erste Wärmeableitungskomponente 13a kann ein beliebiges Metallmaterial wie zum Beispiel SUS, Kupfer (Cu) und Aluminium (AI) oder ein beliebiges Harz mit guter Wärmeleitfähigkeit verwendet werden.
Die erste Wärmeableitungskomponente 13a enthält zum Beispiel eine Wellplattenstruktur, in der sich mehrere Erhöhungen und mehrere Vertiefungen jeweils entlang der Breitenrichtung (X-Richtung) des ersten supraleitenden Drahtkerns 11a erstrecken. Die Erhöhung der Wellplattenstruktur in der ersten Wärmeableitungskomponente 13a ist mit der zweiten Hauptfläche 11aB an einer entsprechenden Verbindungsstelle (ersten Verbindungsstelle) zwischen der ersten Wärmeableitungskomponente 13a und dem ersten supraleitenden Drahtkern 11a verbunden. Die erste Verbindungsstelle wird an mehreren Positionen gebildet, die entlang der Längsrichtung (Z-Richtung) des ersten supraleitenden Drahtkerns 11a aneinandergereiht sind.
Die erste Wärmeableitungskomponente 13a und die zweite Hauptfläche 11aB werden mittels eines leitfähigen Bondungsmaterials, wie zum Beispiel ein Lot oder ein leitfähiger Klebstoff, aneinander gebondet. Dadurch wird eine leitfähige Verbindungsschicht 14a an jeder Verbindungsstelle zwischen der ersten Wärmeableitungskomponente 13a und der zweiten Hauptfläche 11aB gebildet. Die Verbindungsschicht 14a kann eine Lotschicht sein, die zum Beispiel ein Sn-Bi-Ag als eine Komponente enthält.
Die zweite Wärmeableitungskomponente 13b ist auf der dritten Hauptfläche 11bA des zweiten supraleitenden Drahtkerns 11 angeordnet. Die zweite Wärmeableitungskomponente 13b besteht aus dem gleichen Material wie die erste Wärmeableitungskomponente 13a.
Die zweite Wärmeableitungskomponente 13b enthält eine Wellplattenstruktur ähnlich derjenigen, die in der ersten Wärmeableitungskomponente 13a enthalten ist. Die Vertiefung der Wellplattenstruktur in der zweiten Wärmeableitungskomponente 13b ist mit der dritten Hauptfläche 11bA an jeder Verbindungsstelle (zweiten Verbindungsstelle) zwischen der zweiten Wärmeableitungskomponente 13b und dem zweiten supraleitenden Drahtkern 11b verbunden. Die zweite Verbindungsstelle wird an mehreren Positionen gebildet, die entlang der Längsrichtung (Z-Richtung) des zweiten supraleitenden Drahtkerns 11b aneinandergereiht sind.
Eine leitfähige Verbindungsschicht 14b wird an jeder Verbindungsstelle zwischen der zweiten Wärmeableitungskomponente 13 und der dritten Hauptfläche 11bA gebildet. Ähnlich der Verbindungsschicht 14a kann die leitfähige Verbindungsschicht 14b auch eine Lotschicht sein, die zum Beispiel ein Sn-Bi-Ag als eine Komponente enthält.
Die erste Wärmeableitungskomponente 13a und die zweite Wärmeableitungskomponente 13b sind so angeordnet, dass sie einander - mit einem Abstand dazwischen - zugewandt sind, so dass sie einander nicht überlappen. Zum Beispiel sind, wie in 13 veranschaulicht, in der planaren Ansicht aus der Dickenrichtung (Y-Richtung), oder anders ausgedrückt: einer Richtung senkrecht zur Hauptfläche des supraleitenden Drahtes 2F, jede Verbindungsstelle (erste Verbindungsstelle) zwischen der ersten Wärmeableitungskomponente 13a und der zweiten Hauptfläche 11aB und eine entsprechende Verbindungsstelle (zweite Verbindungsstelle) zwischen der zweiten Wärmeableitungskomponente 13b und der dritten Hauptfläche 11bA so angeordnet, dass sie einander überlappen. In diesem Fall können die Vertiefung der Wellplattenstruktur in der ersten Wärmeableitungskomponente 13a und die Erhöhung der Wellplattenstruktur in der zweiten Wärmeableitungskomponente 13b so angeordnet sein, dass sie einander berühren.
Wie oben beschrieben ist es durch Verbinden des Wärmeableitelements 12 (Wärmeableitungskomponenten 13a und 13b) zwischen der zweiten Hauptfläche 11aB des ersten supraleitenden Drahtkerns 11a und der dritten Hauptfläche 11bA des zweiten supraleitenden Drahtkerns 11b möglich zu verhindern, dass sich der Siedezustand des Kühlmittels aufgrund des schnellen Temperaturanstiegs des ersten supraleitenden Drahtkerns 11a und des zweiten supraleitenden Drahtkerns 11b während der Strombegrenzungsoperation vom Blasensiedezustand zum Filmsiedezustand ändert. Dadurch wird die an jedem des ersten supraleitenden Drahtkerns 11a und des zweiten supraleitenden Drahtkerns 11b erzeugte Wärme effizient durch die Ableitungskomponenten 13a und 13b zu dem Kühlmittel abgeleitet. Infolgedessen ist es möglich zu verhindern, dass die Abkühlzeit der supraleitenden Einheit 1 aufgrund der Zunahme der Stromkapazität des supraleitenden Drahtkerns länger wird.
Erste Modifizierung der dritten Ausführungsform
14 ist eine schematische Querschnittsansicht, die die Struktur eines supraleitenden Drahtes 2G gemäß einer ersten Modifizierung der dritten Ausführungsform veranschaulicht. Der in 14 veranschaulichte Querschnitt ist entlang der Erstreckungsrichtung des supraleitenden Drahtes 2G geschnitten. Somit wird die seitliche Richtung des Papiers als die Längsrichtung (Z-Richtung) des supraleitenden Drahtes 2G genommen, und der Strom fließt entlang der seitlichen Richtung des Papiers.
Der supraleitende Draht 2G gemäß der ersten Modifizierung hat im Grunde eine ähnliche Struktur wie der in 13 veranschaulichte supraleitende Draht 2F, aber unterscheidet sich von dem supraleitenden Draht 2F hinsichtlich der Verbindungsstellen zwischen den Wärmeableitungskomponenten 13a, 13b und den supraleitenden Drahtkernen 11a, 11b.
Wie in 14 veranschaulicht, sind in der planaren Ansicht aus der Dickenrichtung (Y-Richtung), oder anders ausgedrückt: einer Richtung senkrecht zur Hauptfläche, jede Verbindungsstelle (erste Verbindungsstelle) zwischen der ersten Wärmeableitungskomponente 13a und der zweiten Hauptfläche 11aB und eine entsprechende Verbindungsstelle (zweite Verbindungsstelle) zwischen der zweiten Wärmeableitungskomponente 13b und der dritten Hauptfläche 11bA in der Längsrichtung (Z-Richtung) des supraleitenden Drahtes 2G zueinander versetzt angeordnet. In dem Beispiel von 14 überlappen die Erhöhungen der Wellplattenstruktur in der Wärmeableitungskomponente 13a die Erhöhungen der Wellplattenstruktur in der zweiten Wärmeableitungskomponente 13b, und die Vertiefungen der Wellplattenstruktur in der Wärmeableitungskomponente 13a überlappen die Vertiefungen der Wellplattenstruktur in der zweiten Wärmeableitungskomponente 13b.
Da der Abstand zwischen dem ersten supraleitenden Drahtkern 11a und dem zweiten supraleitenden Drahtkern 11b schmaler ausgelegt werden kann, kann - im Vergleich zu dem in 13 veranschaulichten supraleitenden Draht 2F - in dem supraleitenden Draht 2G der ersten Modifizierung der supraleitende Draht 2G dünner ausgelegt werden. Wenn also der supraleitende Draht 2G zu einer supraleitenden Spule gewickelt wird, so kann die Länge der supraleitenden Spule in der radialen Richtung im Vergleich zu einer supraleitenden Spule verkürzt werden, die durch Wickeln des supraleitenden Drahtes 2F gebildet wird.
Zweite Modifizierung der dritten Ausführungsform
15 ist eine schematische Querschnittsansicht, die die Struktur eines supraleitenden Drahtes 2H gemäß einer zweiten Modifizierung der dritten Ausführungsform veranschaulicht. Der in 15 veranschaulichte Querschnitt ist entlang der Erstreckungsrichtung des supraleitenden Drahtes 2H geschnitten. Somit wird die seitliche Richtung des Papiers als die Längsrichtung (Z-Richtung) des supraleitenden Drahtes 2H genommen, und der Strom fließt entlang der seitlichen Richtung des Papiers.
Der supraleitende Draht 2H gemäß der zweiten Modifizierung hat im Grunde eine ähnliche Struktur wie der in 13 veranschaulichte supraleitende Draht 2F, aber unterscheidet sich von dem supraleitenden Draht 2F hinsichtlich der Konfiguration der Wärmeableitungskomponenten 13a und 13b.
Wie in 15 veranschaulicht wird die erste Wärmeableitungskomponente 13a durch Anordnen mehrerer der mehreren ersten plattenförmigen Elemente 15a gebildet, die sich in der Breitenrichtung (X-Richtung) des ersten supraleitenden Drahtkerns 11a auf der zweiten Hauptfläche 11aB erstrecken, wobei sich entlang der Längsrichtung (Z-Richtung) ein Abstand dazwischen befindet. Somit ist jedes der mehreren ersten plattenförmigen Elemente 15a mit der zweiten Hauptfläche 11aB an einer entsprechenden Verbindungsstelle (ersten Verbindungsstelle) zwischen der ersten Wärmeableitungskomponente 13a und der zweiten Hauptfläche 11aB verbunden. Eine leitfähige Verbindungsschicht 14a wird an jeder Verbindungsstelle zwischen jedem der mehreren ersten plattenförmigen Elemente 15a und der zweiten Hauptfläche 11aB gebildet.
Die zweite Wärmeableitungskomponente 13b wird durch Anordnen mehrerer der mehreren zweiten plattenförmigen Elemente 15b gebildet, die sich in der Breitenrichtung (X-Richtung) des zweiten supraleitenden Drahtkerns 11b auf der dritten Hauptfläche 11bA erstrecken, wobei sich entlang der Längsrichtung (Z-Richtung) ein Abstand dazwischen befindet. Somit ist jedes der mehreren zweiten plattenförmigen Elemente 15b mit der dritten Hauptfläche 11bA an einer entsprechenden Verbindungsstelle (zweite Verbindungsstelle) zwischen der zweiten Wärmeableitungskomponente 13b und der dritten Hauptfläche 11bA verbunden. Eine leitfähige Verbindungsschicht 14b wird an jeder Verbindungsstelle zwischen jedem der mehreren zweiten plattenförmigen Elemente 15b und der dritten Hauptfläche 11bA gebildet.
In dem in 15 veranschaulichten supraleitenden Draht 2H sind - ähnlich dem supraleitenden Draht 2G - in der planaren Ansicht aus der Dickenrichtung (Y-Richtung), oder anders ausgedrückt: der Richtung senkrecht zur Hauptfläche, jede Verbindungsstelle (erste Verbindungsstelle) zwischen der ersten Wärmeableitungskomponente 13a und der zweiten Hauptfläche 11aB und eine entsprechende Verbindungsstelle (zweite Verbindungsstelle) zwischen der zweiten Wärmeableitungskomponente 13b und der dritten Hauptfläche 11bA in der Längsrichtung (Z-Richtung) des supraleitenden Drahtes 2G zueinander versetzt angeordnet. Somit kann - ähnlich dem in 14 veranschaulichten supraleitenden Draht 2G - der supraleitende Draht 2H dünner ausgelegt werden. Infolgedessen kann die gleiche Auswirkung wie im Fall des in 14 veranschaulichten supraleitenden Drahtes 2G erhalten werden.
In dem supraleitenden Draht 2H kann die erste Wärmeableitungskomponente 13a in einer solchen Weise konfiguriert sein, dass mehrere erste säulenförmige Elemente, die sich in der Dickenrichtung (Y-Richtung) des supraleitenden Drahtes 2H erstrecken, auf der zweiten Hauptfläche 11aB angeordnet sein können, um die mehreren ersten plattenförmigen Elemente 15a zu ersetzen. Gleichermaßen kann die zweite Wärmeableitungskomponente 13b in einer solchen Weise konfiguriert sein, dass mehrere zweite säulenförmige Elemente, die sich in der Dickenrichtung des supraleitenden Drahtes 2H erstrecken, auf der dritten Hauptfläche 11bA angeordnet sein können, um die mehreren zweiten plattenförmigen Elemente 15b zu ersetzen. Die Form des Querschnitts eines jeden der ersten säulenförmigen Elemente und die Form des Querschnitts eines jeden der zweiten säulenförmigen Elemente in einer Richtung senkrecht zur Dickenrichtung des supraleitenden Drahtes 2H können eine beliebige Form sein, wie zum Beispiel eine polygonale Form, einschließlich einer quadratischen Form und eines Dreiecks, oder einer Kreisform.
Sowohl die ersten säulenförmigen Elemente als auch die zweiten säulenförmigen Elemente werden mit einem Abstand dazwischen entlang der Breitenrichtung (X-Richtung) des supraleitenden Drahtes 2H aneinandergereiht bzw. werden mit einem Abstand dazwischen entlang der Längsrichtung (Z-Richtung) des supraleitenden Drahtes 2H aneinandergereiht. Jedoch ist jede Verbindungsstelle zwischen dem ersten säulenförmigen Element und der zweiten Hauptfläche 11aB von einer entsprechenden Verbindungsstelle (zweiten Verbindungsstelle) zwischen dem zweiten säulenförmigen Element und der dritten Hauptfläche 11bA in der Längsrichtung oder der Breitenrichtung des supraleitenden Drahtes 2H versetzt. Dadurch kann die in jedem des ersten supraleitenden Drahtkerns 11a und des zweiten supraleitenden Drahtkerns 11b während der Strombegrenzungsoperation erzeugte Wärme effizient durch das erste säulenförmige Element und das zweite säulenförmige Element zu dem Kühlmittel abgeleitet werden. Da der Abstand zwischen dem ersten supraleitenden Drahtkern 11a und dem zweiten supraleitenden Drahtkern 11b schmaler ausgelegt werden kann, kann der supraleitende Draht dünner ausgelegt werden.
Vierte Ausführungsform
16 ist eine schematische Querschnittsansicht, die die Struktur eines supraleitenden Drahtes 2l gemäß einer vierten Ausführungsform veranschaulicht. Der in 16 veranschaulichte Querschnitt ist entlang der Erstreckungsrichtung des supraleitenden Drahtes 2l geschnitten. Somit wird die seitliche Richtung des Papiers als die Längsrichtung (Z-Richtung) des supraleitenden Drahtes 2l genommen, und der Strom fließt entlang der seitlichen Richtung des Papiers.
Der supraleitende Draht 2l gemäß der vierten Ausführungsform hat im Grunde eine ähnliche Struktur wie der in 13 veranschaulichte supraleitende Draht 2F, aber unterscheidet sich von dem supraleitenden Draht 2F hinsichtlich der Konfiguration des Wärmeableitelements.
Wie in 16 veranschaulicht enthält das Wärmeableitelement 12 zum Beispiel eine Wellplattenstruktur, in der sich mehrere Erhöhungen und mehrere Vertiefungen jeweils entlang der Breitenrichtung (X-Richtung) der supraleitenden Drahtkerne 11a, 11b erstrecken. Die Erhöhung der Wellplattenstruktur in dem Wärmeableitelement 12 ist mit der zweiten Hauptfläche 11aB an jeder Verbindungsstelle (ersten Verbindungsstelle) zwischen dem Wärmeableitelement 12 und dem ersten supraleitenden Drahtkern 11a verbunden. Die erste Verbindungsstelle wird an mehreren Positionen gebildet, die entlang der Längsrichtung (Z-Richtung) des ersten supraleitenden Drahtkerns 11a aneinandergereiht sind. Die Vertiefung der Wellplattenstruktur in dem Wärmeableitelement 12 ist mit der dritten Hauptfläche 11bA an jeder Verbindungsstelle (zweiten Verbindungsstelle) zwischen dem Wärmeableitelement 12 und dem zweiten supraleitenden Drahtkern 11b verbunden. Die zweite Verbindungsstelle wird an mehreren Positionen gebildet, die entlang der Längsrichtung (Z-Richtung) des zweiten supraleitenden Drahtkerns 11b aneinandergereiht sind.
Das Wärmeableitelement 12 wird mittels eines leitfähigen Bondungsmaterials, wie zum Beispiel ein Lot oder ein leitfähiger Klebstoff, sowohl an die zweite Hauptfläche 11aB als auch an die dritte Hauptfläche 11bA gebondet. Dadurch wird eine leitfähige Verbindungsschicht 14a an jeder Verbindungsstelle zwischen dem Wärmeableitelement 12 und der zweiten Hauptfläche 11aB gebildet, und eine leitfähige Verbindungsschicht 14b wird an jeder Verbindungsstelle zwischen dem Wärmeableitelement 12 und der dritten Hauptfläche 11bA gebildet. Jede der Verbindungsschichten 14a und 14b kann eine Lotschicht sein, die zum Beispiel ein Sn-Bi-Ag als eine Komponente enthält.
Wie oben beschrieben wird durch Verbinden des Wärmeableitelements 12 zwischen der zweiten Hauptfläche 11aB des ersten supraleitenden Drahtkerns 11a und der dritten Hauptfläche 11bA des zweiten supraleitenden Drahtkerns 11b die an jedem des ersten supraleitenden Drahtkerns 11a und des zweiten supraleitenden Drahtkerns 11b erzeugte Wärme effizient durch das Wärmeableitelement 12 zu dem Kühlmittel abgeleitet. Infolgedessen ist es möglich zu verhindern, dass die Abkühlzeit der supraleitenden Einheit aufgrund der Zunahme der Stromkapazität des supraleitenden Drahtkerns länger wird.
Da im Vergleich zu dem in 13 veranschaulichten supraleitenden Draht 2F in dem supraleitenden Draht 2l der vierten Ausführungsform der Abstand zwischen dem ersten supraleitenden Drahtkern 11a und dem zweiten supraleitenden Drahtkern 11b schmaler ausgelegt werden kann, kann der supraleitende Draht 2l dünner ausgelegt werden. Wenn also der supraleitende Draht 2l zu einer supraleitenden Spule gewickelt wird, so kann die Länge der supraleitenden Spule in der radialen Richtung im Vergleich zu einer supraleitenden Spule verkürzt werden, die durch Wickeln des supraleitenden Drahtes 2l gebildet wird.
Erste Modifizierung der vierten Ausführungsform
17 ist eine schematische Querschnittsansicht, die die Struktur eines supraleitenden Drahtes 2J gemäß einer ersten Modifizierung der vierten Ausführungsform veranschaulicht. Der in 17 veranschaulichte Querschnitt ist entlang der Erstreckungsrichtung des supraleitenden Drahtes 2J geschnitten. Somit wird die seitliche Richtung des Papiers als die Längsrichtung (Z-Richtung) des supraleitenden Drahtes 2J genommen, und der Strom fließt entlang der seitlichen Richtung des Papiers.
Der supraleitende Draht 2J gemäß der ersten Modifizierung hat im Grunde eine ähnliche Struktur wie der in 16 veranschaulichte supraleitende Draht 2l, aber unterscheidet sich von dem supraleitenden Draht 2l hinsichtlich der Konfiguration des Wärmeableitelements 12.
Wie in 17 veranschaulicht wird das Wärmeableitelement 12 durch Anordnen mehrerer plattenförmiger Elemente 15 gebildet, die sich in der Breitenrichtung (X-Richtung) der supraleitenden Drahtkerne 11a und 11b erstrecken, wobei sich entlang der Längsrichtung (Z-Richtung) ein Abstand zwischen der zweiten Hauptfläche 11aB und der dritten Hauptfläche 11bA befindet. Jedes der plattenförmigen Elemente 15 wird mittels eines leitfähigen Bondungsmaterials, wie zum Beispiel ein Lot oder ein leitfähiger Klebstoff, sowohl an die zweite Hauptfläche 11aB als auch an die dritte Hauptfläche 11bA gebondet. Dadurch wird eine leitfähige Verbindungsschicht 14a an jeder Verbindungsstelle zwischen jedem der plattenförmigen Elemente 15 und der zweiten Hauptfläche 11aB gebildet, und eine leitfähige Verbindungsschicht 14b wird an jeder Verbindungsstelle zwischen jedem der plattenförmigen Elemente 15 und der dritten Hauptfläche 11bA gebildet. Jede der Verbindungsschichten 14a und 14b kann eine Lotschicht sein, die zum Beispiel ein Sn-Bi-Ag als eine Komponente enthält.
Gemäß dem Wärmeableitelement 12 mit einer solchen Struktur kann die an jedem des ersten supraleitenden Drahtkerns 11a und des zweiten supraleitenden Drahtkerns 11b erzeugte Wärme effizient durch das Wärmeableitelement 12 zu dem Kühlmittel abgeleitet werden. Infolgedessen kann die gleiche Auswirkung wie im Fall des in 16 veranschaulichten supraleitenden Drahtes 2l erhalten werden.
Zweite Modifizierung der vierten Ausführungsform
18 ist eine schematische Querschnittsansicht, die die Struktur eines supraleitenden Drahtes 2K gemäß einer zweiten Modifizierung der vierten Ausführungsform veranschaulicht. Der in 18 veranschaulichte Querschnitt ist entlang der Erstreckungsrichtung des supraleitenden Drahtes 2K geschnitten. Somit wird die seitliche Richtung des Papiers als die Längsrichtung (Z-Richtung) des supraleitenden Drahtes 2K genommen, und der Strom fließt entlang der seitlichen Richtung des Papiers.
Der supraleitende Draht 2K gemäß der zweiten Modifizierung hat im Grunde eine ähnliche Struktur wie der in 16 veranschaulichte supraleitende Draht 2l, aber unterscheidet sich von dem supraleitenden Draht 2l hinsichtlich der Konfiguration des Wärmeableitelements 12.
Wie in 18 veranschaulicht wird das Wärmeableitelement 12 durch Anordnen mehrerer säulenförmiger Elemente 16 gebildet, die sich in der Breitenrichtung (X-Richtung) der supraleitenden Drahtkerne 11a und 11b zwischen der zweiten Hauptfläche 11aB und der dritten Hauptfläche 11bA erstrecken.
Jedes der säulenförmigen Elemente 16 besteht aus einem Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit. Als das Material für jedes der säulenförmigen Elemente 16 kann ein beliebiges Metallmaterial wie zum Beispiel SUS, Kupfer (Cu) und Aluminium (Al) oder ein beliebiges Harz mit guter Wärmeleitfähigkeit verwendet werden. Die Form des Querschnitts jedes säulenförmigen Elements in einer Richtung senkrecht zur Dickenrichtung (Y-Richtung) des supraleitenden Drahtes 2K kann eine beliebige Form sein, wie zum Beispiel eine polygonale Form, einschließlich einer quadratischen Form und eines Dreiecks, oder eine Kreisform.
Die säulenförmigen Elemente 16 werden mit einem Abstand dazwischen entlang der Breitenrichtung (X-Richtung) des supraleitenden Drahtes 2K aneinandergereiht und werden mit einem Abstand dazwischen entlang der Längsrichtung (Z-Richtung) des supraleitenden Drahtes 2K aneinandergereiht. Eine leitfähige Verbindungsschicht 14a wird an jeder Verbindungsstelle zwischen jedem der säulenförmigen Elemente 16 und der zweiten Hauptfläche 11aB gebildet, und eine leitfähige Verbindungsschicht 14b wird an jeder Verbindungsstelle zwischen jedem der plattenförmigen Elemente 15 und der dritten Hauptfläche 11bA gebildet. Jede der Verbindungsschichten 14a und 14b kann eine Lotschicht sein, die zum Beispiel ein Sn-Bi-Ag als eine Komponente enthält.
Gemäß dem Wärmeableitelement 12 mit einer solchen Struktur die an jedem des ersten supraleitenden Drahtkerns 11a und des zweiten supraleitenden Drahtkerns 11b erzeugte Wärme effizient durch jedes der säulenförmigen Elemente 16 zu dem Kühlmittel abgeleitet werden. Infolgedessen kann die gleiche Auswirkung wie im Fall des in 16 veranschaulichten supraleitenden Drahtes 2l erhalten werden.
In den ersten bis vierten Ausführungsformen wurde ein Strombegrenzer vom Widerstandstyp als ein Beispiel des Strombegrenzers 100 beschrieben, in dem der supraleitende Draht gemäß der vorliegenden Offenbarung angewendet wird, jedoch kann der supraleitende Draht gemäß der vorliegenden Offenbarung auch auf einen supraleitenden Strombegrenzer eines anderen Typs (wie zum Beispiel einen magnetisch abgeschirmten Strombegrenzer) angewendet werden, und kann auf jeden beliebigen Strombegrenzer angewendet werden, solange es ein Strombegrenzer ist, der mit einem supraleitenden SN-Übergang arbeitet.
Es versteht sich, dass die im vorliegenden Text offenbarten Ausführungsformen zum Zweck der Veranschaulichung und Beschreibung und in keiner Weise zum Zweck der Einschränkung vorgestellt wurden. Es ist beabsichtigt, dass der Geltungsbereich der vorliegenden Erfindung nicht auf die obige Beschreibung beschränkt ist, sondern durch den Schutzumfang der Ansprüche definiert wird und alle Modifizierungen umfassen, die unter das Wesen und den Schutzumfang der Ansprüche fallen.
Ergänzende Anmerkungen
Die folgenden Anmerkungen werden zur weiteren Erläuterung der obigen Ausführungsformen gegeben.
(Anmerkung 1)
Es wird ein supraleitender Draht bereitgestellt, der enthält:

einen ersten supraleitenden Drahtkern, der eine erste Hauptfläche aufweist, die sich in der Längsrichtung erstreckt, und eine zweite Hauptfläche aufweist, die sich auf der der ersten Hauptfläche gegenüberliegenden Seite befindet und sich in der Längsrichtung erstreckt,
einen zweiten supraleitenden Drahtkern, der eine dritte Hauptfläche aufweist, die sich in der Längsrichtung erstreckt, und eine vierte Hauptfläche aufweist, die sich auf der der dritten Hauptfläche gegenüberliegenden Seite befindet und sich in der Längsrichtung erstreckt,
wobei der erste supraleitende Drahtkern und der zweite supraleitende Drahtkern in einer solchen Weise laminiert sind, dass die zweite Hauptfläche und die dritte Hauptfläche so angeordnet sind, dass sie einander - mit einem Abstand dazwischen - zugewandt sind, und
wobei der supraleitende Draht ein Wärmeableitelement enthält, das zwischen dem ersten supraleitenden Drahtkern und dem zweiten supraleitenden Drahtkern angeordnet ist und sowohl mit der zweiten Hauptfläche als auch mit der dritten Hauptfläche verbunden ist.

Gemäß der oben angesprochenen Konfiguration kann in dem Strombegrenzer, der den supraleitenden Draht verwendet, die in dem ersten supraleitenden Drahtkern und dem zweiten supraleitenden Drahtkern während der Strombegrenzungsoperation erzeugte Wärme effizient durch die Ableitelemente, die zwischen dem ersten supraleitenden Drahtkern und dem zweiten supraleitenden Drahtkern angeordnet sind, zu dem Kühlmittel abgeleitet werden. Dadurch ist es selbst dann, wenn die Stromkapazität des supraleitenden Drahtkerns erhöht wird, möglich, den Strombegrenzer rasch auf den supraleitenden Zustand zurückzuführen.
(Anmerkung 2)
Gemäß dem in Anmerkung 1 beschrieben supraleitenden Draht enthält das Wärmeableitelement:

eine erste Wärmeableitungskomponente, die auf der zweiten Hauptfläche angeordnet ist,
eine zweite Wärmeableitungskomponente, die auf der dritten Hauptfläche angeordnet ist,
wobei die erste Wärmeableitungskomponente mit der zweiten Hauptfläche an mehreren ersten Verbindungsstellen verbunden ist, die entlang der Längsrichtung angeordnet sind,
wobei die zweite Wärmeableitungskomponente mit der dritten Hauptfläche an mehreren zweiten Verbindungsstellen verbunden ist, die entlang der Längsrichtung angeordnet sind, und
wobei die erste Wärmeableitungskomponente und die zweite Wärmeableitungskomponente so angeordnet sind, dass sie einander - mit einem Abstand dazwischen - zugewandt sind.

Gemäß der oben angesprochenen Konfiguration kann die in dem ersten supraleitenden Drahtkern und dem zweiten supraleitenden Drahtkern erzeugte Wärme effizient durch die ersten und zweiten Ableitungskomponenten, die zwischen dem ersten supraleitenden Drahtkern und dem zweiten supraleitenden Drahtkern angeordnet sind, zu dem Kühlmittel abgeleitet werden.
(Anmerkung 3)
Gemäß dem in Anmerkung 2 beschrieben supraleitenden Draht sind in der planaren Ansicht aus der Dickenrichtung des supraleitenden Drahtes jede der mehreren ersten Verbindungsstellen und eine entsprechende der mehreren zweiten Verbindungsstellen zueinander versetzt angeordnet.
Da gemäß der oben angesprochenen Konfiguration die erste Wärmeableitungskomponente und die zweite Wärmeableitungskomponente zwischen dem ersten und dem zweiten supraleitenden Drahtkern angeordnet sind und der Abstand zwischen dem ersten und dem zweiten supraleitenden Drahtkern schmaler ausgelegt werden kann, kann der supraleitende Draht dünner ausgelegt werden.
(Anmerkung 4)
Gemäß dem in Anmerkung 3 beschriebenen supraleitenden Draht

enthält jede der ersten Wärmeableitungskomponenten eine Wellplattenstruktur, in der sich mehrere Erhöhungen und mehrere Vertiefungen jeweils entlang der Breitenrichtung des ersten supraleitenden Drahtkerns erstrecken, und jede der zweiten Wärmeableitungskomponenten enthält eine Wellplattenstruktur, in der sich mehrere Erhöhungen und mehrere Vertiefungen jeweils entlang der Breitenrichtung des zweiten supraleitenden Drahtkerns erstrecken,
wobei jede der mehreren Erhöhungen der Wellplattenstruktur in der ersten Wärmeableitungskomponente mit der zweiten Hauptfläche an einer entsprechenden der mehreren ersten Verbindungsstellen verbunden ist,
wobei jede der mehreren Vertiefungen der Wellplattenstruktur in der zweiten Wärmeableitungskomponente mit der dritten Hauptfläche an einer entsprechenden der mehreren zweiten Verbindungsstellen verbunden ist,
wobei in der planaren Ansicht die Erhöhungen der Wellplattenstruktur in der Wärmeableitungskomponente die Erhöhungen der Wellplattenstruktur in der zweiten Wärmeableitungskomponente überlappen und die Vertiefungen der Wellplattenstruktur in der Wärmeableitungskomponente die Vertiefungen der Wellplattenstruktur in der zweiten Wärmeableitungskomponente überlappen.

Da gemäß der oben angesprochenen Konfiguration die erste Wärmeableitungskomponente und die zweite Wärmeableitungskomponente, die jeweils eine Wellplattenstruktur haben, zwischen dem ersten und dem zweiten supraleitenden Drahtkern angeordnet sind und der Abstand zwischen dem ersten und dem zweiten supraleitenden Drahtkern schmaler ausgelegt werden kann, kann der supraleitende Draht dünner ausgelegt werden.
(Anmerkung 5)
Gemäß dem in Anmerkung 3 beschriebenen supraleitenden Draht

wird die erste Wärmeableitungskomponente durch Anordnen mehrerer erster plattenförmiger Elemente gebildet, die sich in der Breitenrichtung des ersten supraleitenden Drahtkerns auf der zweiten Hauptfläche mit einem Abstand dazwischen entlang der Längsrichtung erstrecken, und die zweite Wärmeableitungskomponente wird durch Anordnen mehrerer zweiter plattenförmiger Elemente gebildet, die sich in der Breitenrichtung des zweiten supraleitenden Drahtkerns auf der dritten Hauptfläche erstrecken, wobei sich entlang der Längsrichtung ein Abstand dazwischen befindet,
ist jedes der ersten plattenförmigen Elemente mit der zweiten Hauptfläche an einer entsprechenden der mehreren ersten Verbindungsstellen verbunden, und
ist jedes der zweiten plattenförmigen Elemente mit der dritten Hauptfläche an einer entsprechenden der mehreren zweiten Verbindungsstellen verbunden.

Da gemäß der oben angesprochenen Konfiguration die erste Wärmeableitungskomponente und die zweite Wärmeableitungskomponente, die jeweils aus mehreren plattenförmigen Elementen gebildet werden, zwischen dem ersten und dem zweiten supraleitenden Drahtkern angeordnet sind und der Abstand zwischen dem ersten und dem zweiten supraleitenden Drahtkern schmaler ausgelegt werden kann, kann der supraleitende Draht dünner ausgelegt werden.
(Anmerkung 6)
Gemäß dem in Anmerkung 1 beschriebenen supraleitenden Draht

enthält jedes der Wärmeableitelemente eine Wellplattenstruktur, in der sich mehrere Erhöhungen und mehrere Vertiefungen jeweils entlang der Breitenrichtung des ersten und des zweiten supraleitenden Drahtkerns erstrecken,
ist jede der mehreren Erhöhungen der Wellplattenstruktur mit der zweiten Hauptfläche verbunden, und
ist jede der mehreren Vertiefungen der Wellplattenstruktur mit der dritten Hauptfläche verbunden.

Gemäß der oben angesprochenen Konfiguration kann durch Anordnen des Wärmeableitelements mit der Wellplattenstruktur zwischen dem ersten und dem zweiten supraleitenden Drahtkern der supraleitende Draht dünner ausgelegt werden, während seine Wärmeableiteigenschaften gewährleistet werden.
(Anmerkung 7)
Gemäß dem in Anmerkung 1 beschriebenen supraleitenden Draht wird das Wärmeableitelement durch Anordnen mehrerer plattenförmiger Elemente gebildet, die sich in der Breitenrichtung des ersten und des zweiten supraleitenden Drahtkerns erstrecken, wobei sich entlang der Längsrichtung ein Abstand zwischen der zweiten Hauptfläche und der dritten Hauptfläche befindet.
Gemäß der oben angesprochenen Konfiguration kann durch Anordnen des Wärmeableitelements, das aus mehreren plattenförmigen Elementen zwischen dem ersten und dem zweiten supraleitenden Drahtkern zusammengesetzt ist, der supraleitende Draht dünner ausgelegt werden, während seine Wärmeableiteigenschaften gewährleistet werden.
(Anmerkung 8)
Gemäß dem in Anmerkung 1 beschriebenen supraleitenden Draht wird das Wärmeableitelement durch Anordnen mehrerer säulenförmiger Elemente gebildet, die sich in der Breitenrichtung des ersten und des zweiten supraleitenden Drahtkerns erstrecken, wobei sich entlang der Längsrichtung ein Abstand zwischen der zweiten Hauptfläche und der dritten Hauptfläche befindet.
Gemäß der oben angesprochenen Konfiguration kann durch Anordnen des Wärmeableitelements, das aus mehreren säulenförmigen Elementen zwischen dem ersten und dem zweiten supraleitenden Drahtkern zusammengesetzt ist, der supraleitende Draht dünner ausgelegt werden, während seine Wärmeableiteigenschaften gewährleistet werden.
(Anmerkung 9)
Gemäß dem in einer der Anmerkungen 1 bis 8 beschriebenen supraleitenden Draht wird mindestens einer des ersten supraleitenden Drahtkerns und des zweiten supraleitenden Drahtkerns durch Laminieren mehrerer supraleitender Elemente gebildet, die jeweils eine Hauptfläche aufweisen, die sich in der Längsrichtung entlang der normalen Richtung der Hauptfläche erstreckt.
Gemäß der oben angesprochenen Konfiguration kann selbst dann, wenn die Stromkapazität des supraleitenden Drahtkerns erhöht wird, die in dem supraleitenden Drahtkern während der Strombegrenzungsoperation erzeugte Wärme effizient durch das Ableitelement zu dem Kühlmittel abgeleitet werden, wodurch es möglich wird, den Strombegrenzer rasch auf den supraleitenden Zustand zurückzuführen.
(Anmerkung 10)
Es wird ein Strombegrenzer bereitgestellt, der enthält:

eine supraleitende Einheit, die aus dem supraleitenden Draht nach einer der Anmerkungen 1 bis 10 besteht, und
einen Kühlmittelbehälter, der dafür konfiguriert ist, die supraleitende Einheit und Kühlmittel zum Kühlen der supraleitenden Einheit aufzunehmen.

Gemäß der oben angesprochenen Konfiguration ist es selbst dann, wenn die Stromkapazität des supraleitenden Drahtkerns erhöht wird, möglich, den Strombegrenzer rasch auf den supraleitenden Zustand zurückzuführen.
Bezugszeichenliste

1:: supraleitende Einheit
2, 2A-2K:: supraleitender Draht
3:: parallele Widerstandseinheit
4:: leitfähiger Draht
5:: supraleitendes Element
5A, 5B:: Hauptfläche
6, 10:: Stabilisierungsschicht
7:: Substrat
8:: Zwischenschicht
9:: supraleitende Schicht
11:: supraleitender Drahtkern
11a:: erster supraleitender Drahtkern
11b:: zweiter supraleitender Drahtkern
11A, 11aA:: erste Hauptfläche
11B, 11aB:: zweite Hauptfläche
11bA:: dritte Hauptfläche
11bB:: vierte Hauptfläche
12:: Wärmeableitelement
12a:: erstes Wärmeableitelement
12b:: zweites Wärmeableitelement
13a:: erste Wärmeableitungskomponente
13b:: zweite Wärmeableitungskomponente
14a, 14b:: Verbindungsschicht
15:: plattenförmiges Element
15a:: erstes plattenförmiges Element
15b:: zweites plattenförmiges Element
16:: säulenförmiges Element
30:: Kühlmittelbehälter
34:: Kühlmittel
36:: Einleitungseinheit
38:: Auslasseinheit
100:: Strombegrenzer

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2015142030 [0002]
JP 2159927 [0003, 0004]

Claims

Supraleitender Draht, umfassend: einen supraleitenden Drahtkern, der eine erste Hauptfläche, die sich in der Längsrichtung erstreckt, und eine zweite Hauptfläche aufweist, die sich auf der der ersten Hauptfläche gegenüberliegenden Seite befindet und sich in der Längsrichtung erstreckt, ein erstes Wärmeableitelement, das an der ersten Hauptfläche angeordnet ist, und ein zweites Wärmeableitelement, das an der zweiten Hauptfläche angeordnet ist, wobei das erste Wärmeableitelement mit der ersten Hauptfläche an mehreren ersten Verbindungsstellen verbunden ist, die entlang der Längsrichtung aneinandergereiht sind, wobei das zweite Wärmeableitelement mit der zweiten Hauptfläche an mehreren zweiten Verbindungsstellen verbunden ist, die entlang der Längsrichtung aneinandergereiht sind, wobei in einer planaren Ansicht aus der Dickenrichtung des supraleitenden Drahtes, jede der mehreren ersten Verbindungsstellen und eine entsprechende der mehreren zweiten Verbindungsstellen zueinander versetzt angeordnet sind.
Supraleitender Draht nach Anspruch 1, wobei in der planaren Ansicht jede der mehreren ersten Verbindungsstellen und eine entsprechende der mehreren zweiten Verbindungsstellen zueinander in der Längsrichtung versetzt angeordnet sind.
Supraleitender Draht nach Anspruch 2, wobei das erste Wärmeableitelement und das zweite Wärmeableitelement jeweils eine Wellplattenstruktur beinhalten, in der sich mehrere Erhöhungen und mehrere Vertiefungen jeweils entlang der Breitenrichtung des supraleitenden Drahtkerns erstrecken, wobei jede der mehreren Vertiefungen der Wellplattenstruktur in dem ersten Wärmeableitelement mit der ersten Hauptfläche an einer entsprechenden der mehreren ersten Verbindungsstellen verbunden ist, wobei jede der mehreren Erhöhungen der Wellplattenstruktur in dem zweiten Wärmeableitelement mit der zweiten Hauptfläche an einer entsprechenden der mehreren zweiten Verbindungsstellen verbunden ist, wobei in der planaren Ansicht jede der mehreren Vertiefungen in dem ersten Wärmeableitelement von einer entsprechenden der mehreren Vertiefungen in dem zweiten Wärmeableitelement überlappt wird, und jede der mehreren Erhöhungen in dem ersten Wärmeableitelement von einer entsprechenden der mehreren Erhöhungen in dem zweiten Wärmeableitelement überlappt wird.
Supraleitender Draht nach Anspruch 2, wobei das erste Wärmeableitelement durch Anordnen mehrerer erster plattenförmiger Elemente gebildet wird, die sich in der Breitenrichtung des supraleitenden Drahtkerns an der ersten Hauptfläche mit einem Abstand dazwischen entlang der Längsrichtung erstrecken, das zweite Wärmeableitelement durch Anordnen mehrerer zweiter plattenförmiger Elemente gebildet wird, die sich in der Breitenrichtung des supraleitenden Drahtkerns auf der zweiten Hauptfläche mit einem Abstand dazwischen entlang der Längsrichtung erstrecken, wobei jedes der mehreren ersten plattenförmigen Elemente mit der ersten Hauptfläche an einer entsprechenden der mehreren ersten Verbindungsstellen verbunden ist, wobei jedes der mehreren zweiten plattenförmigen Elemente mit der zweiten Hauptfläche an einer entsprechenden der mehreren zweiten Verbindungsstellen verbunden ist.
Supraleitender Draht nach Anspruch 1, wobei in einer planaren Ansicht jede der mehreren ersten Verbindungsstellen und eine entsprechende der mehreren zweiten Verbindungsstellen zueinander versetzt in der Breitenrichtung des supraleitenden Drahtkerns angeordnet sind.
Supraleitender Draht nach Anspruch 5, wobei das erste Wärmeableitelement und das zweite Wärmeableitelement jeweils eine Wellplattenstruktur beinhalten, in der sich mehrere Erhöhungen und mehrere Vertiefungen jeweils entlang der Breitenrichtung des supraleitenden Drahtkerns erstrecken, wobei die Länge der Wellplattenstruktur in der Breitenrichtung des supraleitenden Drahtkerns kleiner ist als die Länge des supraleitenden Drahtkerns in der Breitenrichtung davon, wobei jede der mehreren Vertiefungen der Wellplattenstruktur im ersten Wärmeableitelement mit der ersten Hauptfläche an einer entsprechenden der mehreren ersten Verbindungsstellen in einem Bereich verbunden ist, der sich auf einer Seite der ersten Hauptfläche in der Breitenrichtung befindet, wobei jede der mehreren Erhöhungen der Wellplattenstruktur im zweiten Wärmeableitelement mit der zweiten Hauptfläche an einer entsprechenden der mehreren zweiten Verbindungsstellen in einem Bereich verbunden ist, der sich auf der anderen Seite der zweiten Hauptfläche in der Breitenrichtung befindet, der sich gegenüber dem Bereich befindet, der sich auf einer Seite der ersten Hauptfläche in der Breitenrichtung befindet.
Supraleitendes Draht nach Anspruch 5, wobei das erste Wärmeableitelement durch Anordnen mehrerer erster plattenförmiger Elemente gebildet wird, die sich in der Breitenrichtung des supraleitenden Drahtkerns erstrecken, an der ersten Hauptfläche mit einem Abstand dazwischen entlang der Längsrichtung, das zweite Wärmeableitelement durch Anordnen mehrerer zweiter plattenförmiger Elemente gebildet wird, die sich in der Breitenrichtung des supraleitenden Drahtkerns erstrecken, an der zweiten Hauptfläche mit einem Abstand dazwischen entlang der Längsrichtung, wobei die Länge von jedem der mehreren ersten plattenförmigen Elemente und die Länge von jedem der mehreren zweiten plattenförmigen Elemente in der Breitenrichtung davon kleiner ist als die Länge des supraleitenden Drahtkerns in der Breitenrichtung davon, wobei jedes der mehreren ersten plattenförmigen Elemente mit der ersten Hauptfläche an einer entsprechenden der mehreren ersten Verbindungsstellen in einem Bereich verbunden ist, der sich auf einer Seite der ersten Hauptfläche in der Breitenrichtung befindet, wobei jedes der mehreren zweiten plattenförmigen Elemente mit der zweiten Hauptfläche an einer entsprechenden der mehreren zweiten Verbindungsstellen in einem Bereich verbunden ist, der sich auf der anderen Seite der zweiten Hauptfläche in der Breitenrichtung befindet, der sich gegenüber dem Bereich befindet, der sich auf einer Seite der ersten Hauptfläche in der Breitenrichtung befindet.
Supraleitender Draht nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei in der planaren Ansicht, jede der mehreren ersten Verbindungsstellen und eine entsprechende der mehreren zweiten Verbindungsstellen zueinander in der Längsrichtung versetzt angeordnet sind.
Supraleitender Draht nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der supraleitende Draht ferner eine leitende Verbindungsschicht beinhaltet, die zwischen dem ersten Wärmeableitelement und dem supraleitenden Drahtkern oder zwischen dem zweiten Wärmeableitelement und dem supraleitenden Drahtkern an jeder der mehreren ersten Verbindungsstellen und jeder der mehreren zweiten Verbindungsstellen gebildet wird.
Supraleitender Draht nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der supraleitende Drahtkern durch Laminieren mehrerer der supraleitenden Elemente entlang der Normalenrichtung der Hauptfläche gebildet wird, wobei jedes der mehreren supraleitenden Elemente eine Hauptfläche aufweist, die sich in der Längsrichtung erstreckt.
Strombegrenzer, umfassend: eine supraleitende Einheit, die aus dem supraleitenden Draht nach einem der Ansprüche 1 bis 10 hergestellt ist, und einen Kühlmittelbehälter, der dazu ausgelegt ist, darin die supraleitende Einheit und Kühlmittel zum Kühlen der supraleitenden Einheit unterzubringen.