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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft allgemein Supraleiterkabelverbindungsstrukturen
und spezifischer die effiziente Hinderung einer Leiterverbindung am Überhitzen
beim Verbinden und daher die Verbindung eines Endes eines Kerns
eines Supraleiterkabels an ein Leitergegenstück.
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Beschreibung
des Standes der Technik
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Städte und
dergleichen haben derzeit eine Tendenz, wachsende Mengen an Strom
zu verbrauchen und erfordern daher größere unterirdische Stromübertragungskapazität. Dementsprechend
ist ein Supraleiterkabel entwickelt worden, das eine hohe Stromdichte
wie annähernd
hundertmal jener eines konventionellen Kabels zuläßt. Dieses
Supraleiterkabel ist, wie zum Beispiel in der japanischen Offenlegung
Nr. 2002-140943
offenbart, derart strukturiert, daß eine Mehrzahl von Kabelkernen
mit einem Supraleiter, durch einen Innenraum eines äußeren Gehäuses verlaufen,
durch welches Flüssigstickstoff
oder dergleichen hindurchfließt,
um als Kühlmittelschicht
zu dienen.
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Um
das oben genannte Supraleiterkabel unterirdisch zu verlegen, ist
es notwendig, solche Kabel von einer vorgeschriebenen Länge zusammen
zu verbinden. Derzeit jedoch ist kein Verfahren vorgeschlagen worden,
um ein derzeit untersuchtes Supraleiterkabel geeignet zu verbinden.
Die japanische Offenlegung Nr. 7-335358 offenbart Verbinden und daher
Zusammenverbinden eines konventionellen nicht supraleitenden Stromkabels
und eines Stromkabelgegenstücks.
Spezifischer wie in 11 gezeigt, haben Stromkabel 1 ihre
jeweiligen Enden mit deren jeweiligen exponierten Leitern 2 anliegend
gegeneinander und miteinander verbunden durch eine Leiterverbindungshülse 3,
die von außen
darauf aufgepaßt
ist, und weiterhin sind sie von außen umfangsmäßig durch
ein ölimprägniertes
Papier umgeben.
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Wenn
hingegen das Verfahren zum Verbinden konventioneller Stromkabel
1 miteinander
wie in
11 gezeigt eingesetzt wird,
um Kerne von Supraleiterkabeln zu verbinden und daher zusammenzuschließen, werden
jeweils Verbindungsleiterhülse
3, welche
ein normaler Leiter ist, und ein Supraleiter zusammengeschlossen.
Dies ergibt einen erhöhten
Widerstandswert in einem Abschnitt, der den normalen Leiter mit
dem Supraleiter verbindet. Als Ergebnis wird eine erhöhte Wärmemenge
erzeugt, und ein Kühlmittel,
das die Kabelkerne umgibt, kann Blasen bilden und als Ergebnis ein
kühlmittelimprägniertes Papier
zerstören,
und, um die Supraleiteigenschaft des Kabels zu erhalten, ist ein
Kühler
mit einer großen
Leistungsfähigkeit
erforderlich. Weiterhin trägt der
verstärkte
Widerstand in dem Abschnitt, der die Leiterverbindungshülse des
normalen Leiters und den Supraleiter miteinander verbindet, zu einer
verminderten Stromkapazität
des Supraleiterkabels in seiner Gesamtheit bei. Ferner wird auf
GB 2 350 495 A hingewiesen,
welche verwendet wurde, um den Oberbegriff von Anspruch 1 zu formulieren.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung sieht die Verbindung bzw. daher das Zusammenschließen von
Supraleiterkabelkernen vor, wobei eine Verbindung an der Erzeugung
von Wärme
zur Temperaturerhöhung gehindert
wird und wobei es so der Verbindung auch ermöglicht wird, einen verminderten
Stromwiderstand zu ergeben und so eine verminderte Wärmemenge
zu erzeugen.
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Die
vorliegende Erfindung stellt, wie in Anspruch 1 dargelegt, eine
Struktur zum Verbinden supraleitender Kabel miteinander bereit,
welche bei Tieftemperatur verwendet werden, oder zum Verbinden eines
Anschlußendes
eines supraleitenden Kabels und eines normal leitenden Kabels miteinander, wobei
die Struktur umfaßt:
eine gemeinsame Isolierschicht, welche an einem Außenumfang
einer Leiterverbindung, die jeweils Leiter der supraleitenden Kabel
oder einen Leiter des supraleitenden Kabels und einen Leiter des
normal leitenden Kabels miteinander verbinden, vorgesehen ist und
wenigstens ein einzelner Kältemittelweg,
der an der gemeinsamen Isolierschicht zum Kühlen der Leiterverbindung vorgesehen
ist. Man bemerke, daß bei
der vorliegenden Erfindung das normalleitende Kabel auch einen Leiterstab,
einen elektrischen Stromleiter oder ähnliche Verbindungsstäbe und ausgezogene
Leiterstäbe oder ähnliche
Metallstäbe
umfaßt.
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Die
Verbindungsisolierschicht wird mit einem Kühlmittelweg versehen, der ein
Kühlmittel
aufnimmt und durchleitet. Wenn die Leiterverbindung Wärme erzeugt,
kann das Kühlmittel,
das durch den Kühlmittelweg
läuft,
die Wärme
entfernen, um die Leiterverbindung am Überhitzen zu hindern.
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Vorzugsweise
hat bei der vorliegenden Struktur das supraleitende Kabel ein äußeres Gehäuse und
einen Kabelkern, der in einen Innenraum des äußeren Gehäuses eingesetzt ist. Der Kabelkern hat
einen Former, der aus einem langen Filament ausgebildet ist, eine
auf einer in Radialrichtung äußeren Fläche des
Formers vorgesehene supraleitende Schicht und eine in Radialrichtung
weiter außen
als die supraleitende Schicht angeordnete Isolierschicht, wobei
die Kältemittelschicht
direkt mit der Isolierschicht in Kontakt kommt, wobei der Kältemittelweg das
Kältemittel
der Kältemittelschicht
hindurchleitet. Der Innenraum dient als eine Kühlmittellage, welche Kühlmittel
dort hindurch führt,
wobei die Kühlmittellage
direkt die Verbindungsisolierschicht kontaktiert, wobei der Kühlmittelweg
das Kühlmittel
der Kühlmittellage
führt.
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Ein
Kühlmittel,
das verwendet wird, um den Kabelkern mit einer Supraleiterschicht
zu kühlen,
die als Leiter dient, kann daher auch in einen Kühlmittelweg einer Verbindungsisolierschicht
eingeführt
werden.
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Vorzugsweise
wird bei der vorliegenden Struktur die Verbindungsisolierschicht
aus kühlmittelimprägnierten
Papieren gebildet, die geschichtet sind. Die Verbindungsisolierschicht,
die aus kühlmittelimprägnierten
Papieren gebildet ist, kann auch verwendet werden, um direkt die
Leiterverbindung zu kühlen.
Diese kann mit der durch den Kühlmittelweg erzielten
Wirkung wechselwirken, um die Leiterverbindung zu kühlen, wobei
ein Synergieeffekt erzielt wird.
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Vorzugsweise
umfaßt
die vorliegende Struktur weiterhin eine Leiterverbindungshülse, die
an der Leiterverbindung angeordnet ist und durch Druck mit einer
in Radialrichtung äußeren Fläche der
Leiter der supraleitenden Kabel, die aneinander anstoßen können, oder
einer in Radialrichtung äußeren Fläche des Leiters
des supraleitenden Kabels und des Leiters des normal leitenden Kabels
verbunden ist, die aneinander anstoßen können. Leiter, die gegeneinander anliegen,
welche durch eine extern aufgepaßte Leiterverbindungshülse verbunden
sind, können
deren Verbindung mechanisch stabil gehalten haben.
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Vorzugsweise
hat bei der vorliegenden Struktur der Kühlmittelweg eine radiale Innenöffnung entlang
einer radialen Außenoberfläche der
Leiterverbindungshülse,
um es der radialen Außenoberfläche zu erlauben,
direkt das Kühlmittel
zu kontaktieren.
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Gegenüberliegende
Leiter werden durch eine von außen
aufgepaßte
Leiterverbindungshülse verbunden,
und die Hülse
erzeugt Wärme.
Ein Kühlmittelweg
mit einer radialen Innenöffnung,
die mit der Hülse
kommuniziert, kann hingegen ein Kühlmittel durch die radiale
Innenöffnung
führen,
um die radial äußere Fläche der
Hülse direkt
zu kühlen
und daher effizienter sein, um effizient die Hülse am Überhitzen zu hindern.
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Bevorzugt
hat in der vorliegenden Struktur der Kühlmittelweg einen angewinkelten
Weg, welcher die in Radialrichtung innere Öffnung mit einer in Radialrichtung äußeren Öffnung des
Kältemittelweges
verbindet.
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Wenn
das Kühlmittel
einen rechten Winkel zur Längsrichtung
des Kabels bildet und so einen signifikant gewinkelten Teil ergibt,
kann eine Spannung, die an den Leiter angelegt wird, ein elektrisches
Feld verstärken,
das an der Grenze der Isolierschicht und des Kühlmittelweges erzeugt wird,
und eine Äquipotentialoberfläche des
elektrischen Feldes, die darum herum erzeugt wird, kann nicht an dem
signifikant gewinkelten Teil parallel aufrecht gehalten werden,
was zu einem elektrischen Feld führt, das
einen kritischen Wert überschreitet.
Der Kühlmittelweg,
der gewinkelt ist. kann effizient zu einem abgemilderten elektrischen
Feld beitragen, das an der Grenzebene der Isolierlage und des Kühlmittelweges erzeugt
wird.
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Die
Isolierschichtverbindung kann weiterhin aus einer Isolierharzform
gebildet sein, die mit einem Kühlmittelweg
vorgesehen ist. Anders ausgedrückt muß sie nicht
aus geschichteten kühlmittelimprägnierten
Papieren bestehen.
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Bei
der vorliegenden Struktur werden bevorzugt das Supraleiterkabel
und das normal leitende Kabel miteinander über die Leiterverbindung so
verbunden, daß der
Leiter, der aus dem normal leitenden Kabel hervorsteht, und ein
Leiter des supraleitenden Kabels zusammen über die Leiterverbindung verbunden
werden, die umfangsmäßig mit
der Verbindungsisolierschicht verbunden werden, und der Kühlmittelweg
wird an einer Zwischenfläche
an einer Endoberfläche
der Verbindungsisolierschicht und einer Außenendoberfläche des
normal leitenden Kabels angeordnet.
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Ein
normal leitender Kabelleiter und ein Supraleiterkabel werden zusammen
verbunden und ein Teil, so daß das
normal leitende Kabel und die Verbindungsisolierschicht eine Grenzfläche haben,
die mit einem Kühlmittelweg
versehen ist. Der Kühlmittelweg
kann direkt ausgebildet werden. Wenn die Leiterverbindung Wärme erzeugt,
kann die Wärme
weiterhin auf den Kühlmittelweg
verteilt werden, um die Leiterverbindung am Überhitzen zu hindern.
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Vorzugsweise
stellt das normal leitende Kabel einen Sicherungsteil eines Isolators
zur Verfügung,
der aus Epoxydharz mit einer hohen Wärmebeständigkeit geformt ist, einen
geringen Kontraktionsprozentanteil (hohe dimensionale Stabilität) beim Härten und
eine hervorragenden Klebeeigenschaft besitzt.
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Vorzugsweise
ist bei der vorliegenden Struktur die Grenzfläche bezüglich einer Längsrichtung des
Kabelkerns angewinkelt und mit dem Kühlmittelweg versehen.
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Wenn
der Kühlmittelweg
einen rechten Winkel relativ zur Längsrichtung des Kabels bildet
und so einen signifikant gewinkelten Teil ergibt, kann eine Spannung,
die an den Leiter angelegt wird, ein elektrisches Feld verstärken, das
an der Grenze der Isolierschicht und des Kühlmittelweges erzeugt wird, und
eine Äquipotentialoberfläche des
elektrischen Feldes, das darum herum erzeugt wird, kann nicht am
signifikant gewinkelten Anteil parallel aufrechterhalten werden,
was bei dem elektrischen Feld zum Überschreiten eines kritischen
Wertes führt.
Der Kühlmittelweg,
der so an einer angewinkelten Ebene vorgesehen wird, kann effizient
zu einem gemilderten elektrischen Feld an der Grenze beitragen.
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Wenn
der Kühlmittelweg
einen rechten Winkel relativ zur Längsrichtung des Kabels ausbildet und
so einen signifikant gewinkelten Teil ergibt, kann eine Äquipotentialoberfläche eines
elektrischen Feldes, das darum herum durch einen Strom erzeugt wird,
der durch den Leiter fließt,
nicht am signifikant gewinkelten Teil parallel gehalten werden,
was bei dem elektrischen Feld zum Überschreiten eines kritischen
Wertes führt.
Der Kühlmittelweg,
der an einer gewinkelten Grenzfläche
erzeugt wird, kann es in der Verbindungsisolierlage dem Äquipotential
eines elektrischen Feldes erleichtern, im wesentlichen parallel gehalten
zu werden, um das elektrische Feld am Anwachsen zu hindern.
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Obige
und andere Gegenstände,
Merkmale, Gesichtspunkte und Vorteile der vorliegenden Erfindung
werden klarer aus der folgenden detaillierten Beschreibung der vorliegenden
Erfindung, wenn sie zusammen mit den anliegenden Zeichnungen genommen
wird.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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In
den Zeichnungen:
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1A ist
ein Querschnitt des vorliegenden supraleitenden Kabels in einer
Ausführung, 1B ist
eine Perspektivansicht eines Kabelkerns und 1C ist
eine Perspektivansicht eines Supraleiters;
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2A ist
ein Längsquerschnitt,
der eine Art des Verbindens der Kerne der Supraleiterkabel der ersten
Ausführung
veranschaulicht, und 2B ist ein orthogonaler Querschnitt
davon;
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3–5 sind
Längsquerschnitte,
die Arten eines Verbindens der Kerne der Supraleiterkabel in den
zweiten bis vierten Ausführungen
jeweils veranschaulichen;
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6 ist
ein Querschnitt, der eine exemplarische Variation der vierten Ausführungsform
veranschaulicht;
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7 ist
ein Längsquerschnitt,
der eine Art des Verbindens der Kerne der Supraleiterkabel in der fünften Ausführung veranschaulicht;
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8 ist
ein Querschnitt, der eine exemplarische Variation der fünften Ausführung veranschaulicht;
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9 und 10 sind
Längsquerschnitte, die
Arten des Verbindens der Kerne der Supraleiterkabel in den sechsten
und siebten Ausführungsformen
jeweils veranschaulichen, und
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11 ist
ein Querschnitt eines konventionellen Beispiels.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Die
vorliegende Erfindung in Ausführungsformen
wird nun mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
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Mit
Bezug auf 1A ergibt die vorliegende Ausführung ein
Supraleiterkabel 100, umfassend, radial von außen gesehen,
ein inneres geriffeltes Rohr 15, eine Isolierlage 16,
und ein äußeres geriffeltes Rohr 17 und
eine Antikorrosivschicht 18, die geschichtet ist, um einen
Zylinder zu bilden, um ein äußeres Gehäuse 70 zu
bilden, das als Isolierrohr dient. Das äußere Gehäuse 70 hat einen Innenraum 71,
der als Kühlmittellage
R dient und auch drei Kabelkerne 10, dadurch hindurch laufend.
Die inneren und äußeren geriffelten
Rohre 15 und 17 sind geriffelte Zylinder, die
aus Edelstahl gebildet sind, und eine Antikorrosivschicht 18 ist
zum Beispiel aus Polyvinylchlorid (PVC) ausgebildet. Kühlmittellage
R verwendet ein Kühlmittel
aus flüssigem
Stickstoff, flüssigem
Helium oder dergleichen.
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Kabelkern 10,
wie gezeigt in 1A und 1B, umfaßt einen
Former 11, der aus Kupferdrähten ausgebildet ist, die zusammen
verdrillt sind und in einem Zentrum des Kerns angeordnet sind, wobei
eine Supraleiterlage 12 aus einem Supraleiter spiralförmig um
den Former 11 gewunden ist, und eine Isolierlage 13,
eine Abschirmlage und eine Schutzlage (nicht gezeigt), um einen äußeren Umfang
der Supraleiterlage 12 gewickelt sind.
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Former 11 ist
aus einer großen
Anzahl von Kupferdrähten
mit einem isolierten Strang ausgebildet, die zusammen verdrillt
werden, um die mechanischen Merkmale des Kabelkerns 10 (Starrheit,
Biegecharakteristik und dergleichen) zu erhalten und auch eine Verminderung
von Wirbelströmen
in dem Former zu vermindern. Da Former 11 einen Außenumfang
mit der Supraleiterlage 12 darum herum gewunden hat und
Supraleiterlage 12 von signifikant kleinerem Widerstand
ist, neigt ein Strom dazu, eher durch Supraleiterlage 12 als
durch Former 11 zu fließen. Es sollte hingegen angemerkt
werden, daß, wenn
ein Wirbelstrom fließt
und ein kritischer Strom Ic überschritten
wird, die Supraleiterlage 12 im Widerstand vergrößert wird
und Former 11 auch einen Strom durchleiten wird und zur
Sicherheit als Bypass wirkt. Former 11 kann aus einem anderen
Metall als Kupfer ausgebildet sein.
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Supraleiterschicht 12 ist,
wie in 1C gezeigt, ausgebildet aus
einem Draht in Form eines Bandes, das aus Bismuth (Bi)-2223, Supraleiterfilamenten 12b und
Silber 12a (oder Silberlegierung) gebildet ist, das die
Filamente bedeckt. Supraleiterfilament 12b kann aus Keramik,
zum Beispiel aus Yttriumoxid, Thalliumoxid, Bismuthoxid geformt
sein.
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Isolierschicht 13 ist
gebildet aus einem polypropylenlaminierten Papier (PPLP), gebildet
aus einer Polypropylenfolie mit wenigstens einer Oberfläche mit
einem starken Papier, das darauf gebunden ist. Isolierschicht 13 ist
imprägniert
mit Kühlmittel
und ist in einem Niedrigtemperaturisoliersystem. Alternativ kann
Isolierschicht 13 ein Papier sein, das zum Beispiel aus
Polyethylenfolie, Polypropylenfolie und dergleichen zusammen kombiniert
bestehen kann.
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Abschirmschicht 14 hat
eine Konfiguration ähnlich
zu jener der Supraleitschicht 12 und führt einen Strom in einer entgegengesetzten
Richtung zur Supraleitschicht 12 durch, um ein Magnetfeld
auszulöschen.
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Supraleiterkabel 100 hat
einen Kabelkern, der verbunden ist und in einer ersten Ausführung angeschlossen
ist, wie hiernach beschrieben werden wird.
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Erste Ausführung
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Mit
Bezug auf 2A ergibt die vorliegende Ausführung eine
Supraleiterkabelverbindungsstruktur 52. Spezifischer haben
zwei gegenüberliegende Kabelkerne 10 deren
jeweilige Former 11 und Supraleiterlagen 12 jede
schrittweise exponiert, so daß sie an
Leiterverbindungshülse 19 gebunden
werden können.
Die Former 11 liegen gegeneinander an und die Leiterverbindungshülse 19,
die aus einem Metallzylinder (zum Beispiel Kupfer, Aluminium oder
dergleichen) ausgebildet ist, wird von außen aufgepaßt und verbunden, um eine Leiterverbindung 22 zu
etablieren.
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Leiterverbindungshülse 19 und
Supraleiterschicht 12 sind elektrisch verbunden, zum Beispiel mit
Löten,
und Leiterverbindungshülse 19 und
Former 11 werden druckverbunden.
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Leiterverbindungshülse 19 ist
bedeckt mit ersten und zweiten kühlmittelimprägnierten
Papieren 20A und 20B, die darum herum gewickelt
sind, um als Verbindungsisolierschicht 20 zu dienen. Sowohl Isolierschicht 13 als
auch erste und zweite kühlmittelimprägnierte
Papiere 20A und 20B können auch ausgebildet sein
aus polypropylenlaminiertem Papier (PPLP), ausgebildet aus einem
Polypropylenfilm. der wenigstens eine Oberfläche mit einem starken Papier
daran gebunden hat, oder können
starkes Papier sein.
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Spezifischer,
wie in 2A gezeigt, hat Leiterverbindungshülse 19 darum
herum gewunden das erste kühlmittelimprägnierte
Papier 20A, das zweigeteilt ist, wie in Längsrichtung
ersichtlich, und, wie in 2B gezeigt,
hat das erste kühlmittelimprägnierte Papier 20A eine
radiale Außenoberfläche mit
Beabstandern 21, die darauf umfangsmäßig angeordnet und beabstandet
sind, und darauf ist das zweite kühlmittelimprägnierte
Papier 20B umwickelt, um eine Isolierverbindungsschicht 20 mit
einem Kühlmittelweg
S auszubilden.
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Man
bemerke, daß die
Isolierverbindungsschicht ein Ende mit einer Seitenoberfläche 20C derart
angewinkelt hat, daß sie
keinen rechten Winkel bezüglich
der Längsrichtung
des Kabelkerns 10 ausbildet und daher glatt an dem Kabelkern
anliegend ist.
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Wenn
Seitenoberfläche 20C einen
rechten Winkel bezüglich
der Längsrichtung
des Kabels ausbildet und daher einen signifikant gewinkelten Teil
ergibt, kann eine Spannung, die an die Supraleiterschicht 12 angewandt
wird, ein elektrisches Feld verstärken, das an einer Isolierverbindungsschicht 20 und
Seitenoberfläche 20C erzeugt
wird, und eine Äquipotentialoberfläche von
dem elektrischen Feld, das darum herum erzeugt wird, kann bei dem
signifikant gewinkelten Teil parallel gehalten werden, resultierend
in einem elektrischen Feld, das einen kritischen Wert überschreitet.
Verbindungsisolierschicht 20 mit einem Ende mit Seitenoberfläche 20c glatt
anliegend an den Kabelkern 10 kann effizient zu einem gemilderten
elektrischen Feld an der Grenze beitragen.
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Weiterhin
wie in 2A gezeigt, hat Kühlmittelweg
S einen Horizontalteil Sa und einen angewinkelten Teil Sb. Horizontalteil
Sa hat ein Ende, das kommuniziert mit Kühlmittelschicht R und der angewinkelte
Teil Sb hat ein Ende anliegend an der Außenfläche von Leiterverbindungshülse 19.
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Anders
ausgedrückt
hat Kühlmittelweg
S einen gewinkelten Weg Sb, der eine radiale Innenöffnung S1
von Kühlmittelweg
S und eine radiale Außenöffnung S2
von Kühlmittelweg
S verbindet. Die radiale Innenöffnung
S1 ist an der Leiterverbindungshülse 19 entlang
einer radialen Außenoberfläche 19a angeordnet,
welche direkt das Kühlmittel
kontaktiert. Der Teil Sb ist gewinkelt relativ zur Längsrichtung
von Kabelkern 10 eher als senkrecht dazu aus demselben
Grunde wie Seitenoberfläche 20c angewinkelt ist.
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Entgegengesetzte
Kabelkerne 10 haben daher ihre jeweiligen Leiterschichten 12 miteinander verbunden
durch einen normalen Leiter oder Leiterverbindungshülse 19,
die darauf von außen
aufgepaßt
ist. Obwohl Hülse 19 Wärme erzeugt,
kann ein Kühlmittel
von Kühlschicht
R gemäß dem Innenraum 71 des
inneren geriffelten Rohres 15 in Kühlmittelweg S fließen, der
in der Verbindungsisolierschicht 20 ausgebildet ist, und
die an Hülse 19 erzeugte
Wärme kann
zur Kühlmittelschicht
R durch Wärmeströmung von
Kühlmittel
im Kühlmittelweg
S diffundieren, um die Hülse 19 am Überhitzen
zu hindern.
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Man
bemerke, daß,
während
in der vorliegenden Ausführung
wie in 2B gezeigt, mehr als ein Kühlmittelweg
S umfangsmäßig angeordnet
sind, jede Anzahl davon angeordnet werden kann. Zum Beispiel kann
nur ein einziger Kühlmittelweg
angeordnet werden. Weiterhin ist Beabstander 21 geeignet
in die Isolierlage eingefügt, die
gebildet ist aus kühlmittelimprägnierten
Papieren 20A und 20B, die in Schichten gewickelt
sind. Er kann hingegen zwischen einer radialen Außenoberfläche von
Kabelkern 10 und Verbindungsisolierschicht 20 angeordnet
werden. Weiterhin kann Verbindungsisolierschicht 20 eine
Isolierharzform sein.
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Zweite Ausführung
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Bezüglich 3 unterscheidet
sich die vorliegende Ausführung
von der ersten Ausführung
darin, daß während die
vorliegende Ausführung
ein Supraleiterkabel ergibt, Verbindungsstruktur 53 eine Verbindungsisolierschicht 20' mit einem Kühlmittelweg
S' ergibt, der sich
entlang Kabelkern 10, wie in Längsrichtung ersichtlich, erstreckt
und an einem Teil anliegend an die Leiterverbindungshülse 19 in
Verbindung steht.
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Kühlmittelweg
S' hat einen Horizontalteil
Sa', der mit einem
Ende Sf' mit Kühlmittelschicht
R in Verbindung steht, einen angewinkelten Teil Sb', der mit Horizontalteil
Sa' in Verbindung
steht und ein Ende anliegend an Leiterverbindungshülse 19 an
Radial-Außenoberfläche 19a hat,
wobei ein Horizontalteil Sd' an
einem Ende Sg' an
Kühlmittelschicht
R in Verbindung steht. und ein angewinkelter Teil Se' mit Horizontalteil
Sd' kommuniziert
und ein Ende anliegend an Hülse 19 an
Fläche 19a hat,
wobei ein Kommunikationsteil Sc' es
gegenüberliegenden
angewinkelten Teilen Sb' und
Se' erlaubt, deren
jeweilige Enden miteinander in Verbindung stehend zu haben.
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Spezifischer
hat Leiterverbindungshülse 19 darum
herum gewunden das erste kühlmittelimprägnierte
Papier 20A, das zweigeteilt ist, wie in Längsrichtung
ersichtlich. Das erste kühlmittelimprägnierte Papier 20A wird
dann an einer radialen Außenoberfläche davon
mit Beabstandern versehen, die umfangsmäßig angeordnet und beabstandet
sind. Darauf wird ein zweites kühlmittelimprägniertes
Papier 20B' gewickelt.
Verbindungsisolierschicht 20' mit Kühlmittel
S' wird daher ausgebildet.
Dadurch wird auch unter Anordnung von Beabstandern zwischen den
Enden von gewinkelten Teilen Sb' und
Se' an einer Außenoberfläche von
Hülse 19 so,
daß die
Beabstander umfangsmäßig angeordnet
und auch beabstandet sind, und Aufwickeln des zweiten kühlmittelimprägnierten
Papiers 20B' dort
herum, einem Verbindungsteil Sc' ermöglicht,
horizontal und anliegend an Hülse 19 an
Oberfläche 19a ausgebildet
zu werden.
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Die
obige Anordnung erlaubt es einem in Kühlmittelschicht R außerhalb
der Verbindungsisolierschicht 20' vorliegenden Kühlmittel, in Kühlmittelweg
S' an einem Ende
Sg' zu fließen und
aus dem anderen Ende Sf'' zu fließen. Das
Kühlmittel
kann daher durch Kühlmittelweg
S' zirkulieren,
um effizienter Hülse 19 zu
kühlen.
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Das
verbleibende der Konfigurationen der vorliegenden Ausführung ist ähnlich zu
der Konfiguration der ersten Ausführung.
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Dritte Ausführung
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Bei
der vorliegenden Ausführung
wird eine Struktur beschrieben, die ein Ende eines Supraleiterkabels
und eine Harzeinheit verbindet, die eingesetzt wird, um ein normal
leitendes Kabel zu befestigen.
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In
Bezug auf 4 unterscheidet sich die vorliegende
Ausführung
von der ersten Ausführung darin,
daß die
vorliegende Ausführung
eine Supraleiterkabelverbindungsstruktur 54 ergibt, die
den Kabelkern 10 des Supraleiterkabels 100 mit
einem Leiter 31 einer Harzeinheit 33 verbindet,
die eingesetzt wird, um ein normal leitendes Kabel an einem äußeren Teil
zu befestigen.
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In
Harzeinheit 33 ist Leiter 31 aus Aluminium oder
Kupfer ausgebildet, umgeben durch einen Befestigungsteil von Isolator 32,
der aus Epoxydharz in Form eines Rhomboids ausgebildet ist, wie
im Querschnitt zu sehen. Befestigungsteil von Isolator 32 hat ein
Ende mit Leiter 31 hervorstehend und daher exponiert und
hat ein Ende, Verbindungsteil 31a, welches von außen aufgepaßt ist und
daher mit der Supraleiterschicht 12 von Kabelkern 10 verbunden
ist.
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Eine
Außenoberfläche von
Leiterverbindungshülse 19 und
eine Seitenoberfläche 32a des Endes
von dem Befestigungsteil von Isolator 32 sind bedeckt mit
kühlmittelimprägnierten
Papieren 30A und 30B, die darum herum gewickelt
sind, um eine Verbindungsisolierschicht 30 zu bilden. Verbindungsisolierschicht 30 und
das normal leitende Kabel 33 haben eine Schnittstelle 33a,
angewinkelt relativ zur Längsrichtung
von Kabelkern 14 und versehen mit einem Kühlmittelweg
S1.
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Spezifischer
wird die Seitenoberfläche 32a versehen
mit beabstandeten Beabstandern (nicht gezeigt) entlang einem Umfang
von Kabelkern 10, und das erste kühlmittelimprägnierte
Papier 30A ist herumgewickelt und bedeckt daher einen Vorsprung
von Leiter 31, der als Leiterverbindung 22 dient.
Dann ist das erste kühlmittelimprägnierte
Papier von außen umfangsmäßig versehen
mit beabstandeten Beabstandern (nicht gezeigt) und darauf wird das
zweite kühlmittelimprägnierte
Papier 30B gewickelt, um eine Verbindungsisolierschicht 30 zu
bilden. Anders ausgedrückt
haben Verbindungsisolierschicht 30 und Befestigungsteil
von Isolator 32 eine Oberfläche, die versehen ist mit dem
ersten Kühlmittelweg
S1, der mit Kühlmittelschicht
R in Verbindung steht, und Verbindungsisolierschicht 30 ist
innen mit dem zweiten Kühlmittelweg
S2 versehen, der den ersten Kühlmittelweg
S1 zum Leiter 31 und Verbindungsteil 31a in Verbindung
setzt.
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Der
zweite Kühlmittelweg
S2 hat einen Horizontalteil S2b, der mit dem ersten Kühlmittelweg
S1 in Verbindung steht, und einen angewinkelten Teil S2a, anliegend
an Leiter 31 am Ende, Verbindungsteil 31a. Man
bemerke, daß während der
erste Kühlmittelweg
S1 ein Ende hat, das mit Leiter 31 in Verbindung steht,
es nur erforderlich ist, wenigstens mit dem zweiten Kühlmittelweg
S2 zu kommunizieren. Es gibt daher kein Erfordernis, daß der erste
Kühlmittelweg
S1 mit Leiter 31 kommuniziert.
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Daher
kann Kühlmittelschicht
R außen
an Kabelkern 10 ein Kühlmittel
haben das durch den ersten Kühlmittelweg
S1 in den zweiten Kühlmittelweg
S2 so fließt,
daß Wärme, die
an einem Ende erzeugt wird, Verbindungsteil 31a des Leiters 31,
das als Leiterverbindung 22 dient, verteilt werden kann durch
erste und zweite Kühlmittelwege
S1 und S2 auf Kühlschicht
R, um die Leiterverbindung 22 am Überhitzen zu hindern.
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Während Befestigungsteil
von Isolator 32 geeignet aus Epoxydharz ausgebildet ist,
was Hitzebeständigkeit,
dimensionale Stabilität
und Kleben betrifft, ist er nicht begrenzt auf ein spezifisches
Material, solange er hohe Hitzebeständigkeit zeigt und einen geringen
Kontraktionsprozentanteil (oder hohe dimensionale Stabilität) besitzt,
wenn er härtet,
und eine hervorragende Klebeeigenschaft hat. Weiterhin kann der
Leiter 31 der Harzeinheit 32 ein Supraleiter sein.
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Vierte Ausführung
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In
Bezug auf 5 ergibt die vorliegende Ausführung eine
Supraleiterkabelverbindungsstruktur 55, einschließend eine
Leiterverbindungshülse 19 mit
einer Radial-Außenoberfläche mit
einem Supraleiterdraht 41, der spiralförmig darum herum gewunden ist
und daran gelötet
ist, um Wärmeerzeugung
zu lindern. Eine Verbindungsisolierschicht 40 ist nicht mit
einem Kühlmittelweg
versehen. Supraleiterdraht 41 ist in der Konfiguration ähnlich zur
Supraleiterschicht 12, die in 1C gezeigt
ist, und er kann dicht oder spärlich
gewickelt werden. Supraleiterdraht 41 hat entgegengesetzte
Enden 41a, die gegen Kabelkern 10 an Supraleitschicht 12 anliegen.
Daher hat Supraleiterdraht 41 entgegengesetzte Enden, die elektrisch
zu Former 11 von jedem der beiden verbundenen Supraleiterkabel 100 verbunden
sind.
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Daher
haben entgegengesetzte Kabelkerne 10 deren jeweilige Supraleiterlagen 12 und
Former 11 durch die von außen aufgepaßte Leiterverbindungshülse 19 verbunden,
die eine radiale Außenoberfläche mit
Supraleiterdraht 41 daran verbunden hat. Wenn Supraleiterdraht 41 kleiner
im Widerstand ist als Leiterverbindungshülse 19 neigt ein Strom
dazu, durch Draht 41 eher als durch Hülse 19 zu fließen. Hülse 19 kann
daher eine verminderte Wärmemenge
erzeugen.
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Während bei
der vorliegenden Ausführung Supraleiterdraht 41 spiralförmig gewunden
ist, kann Draht 41 einfach auf der Leiterverbindungshülse 19 an
einer radialen Außenoberfläche 19a längs (oder
in Längsrichtung
von Kabelkern 10) angeordnet werden. Alternativ kann Draht 41 einfach
in Leiterverbindungshülse 19 versenkt
sein. Weiterhin muß Draht 41 kein
Ende in Kontakt mit der Supraleiterschicht 12 haben. Während bei
der vorliegenden Ausführung Draht 41 an
Schicht 12 gelötet
ist, kann Draht 41 weiterhin einfach versenkt werden, wenn
Verbindungsisolierschicht 40 gewickelt wird. Alternativ
kann Draht 41 radial innerhalb von Verbindungshülse 19 angeordnet
werden.
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Der
Rest der Konfiguration der vorliegenden Ausführung ist ähnlich zu jener der Konfiguration
der ersten Ausführung.
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Während die
vorliegende Ausführung
in Verbindung mit Supraleiterkabelverbindungsstruktur 55 beschrieben
ist, die eingesetzt wird, um Supraleiterkabel zusammen zu verbinden,
ist die vorliegende Erfindung auch anwendbar auf eine Supraleiterkabelverbindungsstruktur,
die eingesetzt wird, um ein Supraleiterkabel und ein normal leitendes
Kabel zusammen zu verbinden.
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Mit
Bezug auf 6 ergibt die vorliegende Ausführung weiterhin
eine andere Supraleiterkabelverbindungsstruktur 56, in
welcher ein kühlmittelimprägniertes
Papier 40A, das in zweigeteilt ist, wie in Längsrichtung
ersichtlich, herumgewickelt wird und daher Supraleiterdraht 41 bedeckt,
der auf Leiterverbindungshülse 19 an
einer Radialaußenoberfläche 19a angeordnet
ist, und einer Außenoberfläche von Kabelkern 10 daran
anliegend. Das erste kühlmittelimprägnierte
Papier 40A wird umfangsmäßig durch beabstandete Beabstander
(nicht gezeigt) von außen umgeben,
und auf die Beabstander wird ein zweites kühlmittelimprägniertes
Papier 40B gewickelt. Eine Verbindungsisolierschicht 40' hat einen Kühlmittelweg
S, der es der Außenkühlmittelschicht
R daher erlaubt, mit Supraleiterdraht 41 in Verbindung
zu treten, der auf Leiterverbindungshülse 19 an der Radialaußenoberfläche 19a angeordnet
ist.
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Ein
Kühlmittel
außerhalb
Verbindungsisolierschicht 40' kann
daher in Kühlmittelweg
S fließen. Wenn
Leiterverbindungshülse 19 und
Supraleiterdraht 41 Wärme
erzeugen, erlaubt es Kühlmittelweg S
der Wärme
zum Kühlmittel
verteilt zu werden. Dies kann einen synergetisch effizienten Ansatz
gegen Wärme
ergeben, da er mit der Wirkung des Reduzierens einer Wärmemenge
einhergeht, die dem Vorsehen von Hülse 19 mit Draht 14 zugeschrieben
wird.
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Fünfte Ausführung
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Mit
Bezug auf 7 ergibt die vorliegende Ausführung eine
Supraleiterkabelverbindungsstruktur 57. Spezifischer werden
entgegengesetzte Kabelkerne 10 mit deren jeweiligen Formern 11,
die gegeneinander anliegen, verschweißt und so miteinander verbunden.
Weiterhin haben Former 11 und Supraleiterschicht 12 eine
Außenoberfläche mit
einem Supraleiterdraht 51, der spiralförmig darum herum gewickelt
ist und an Schicht 12 mit Löten oder dergleichen befestigt
ist, um eine elektrische Verbindung zu etablieren. Radial außen dazu
ist ein kühlmittelimprägniertes
Papier darum herum gewickelt, um weiterhin eine Verbindungsisolierschicht 50 zu
bilden.
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Entgegengesetzte
Kabelkerne 10 haben daher deren jeweilige Supraleiterschichten 12 elektrisch
verbunden mit Supraleiterdraht 51. Die elektrische Verbindung
kann erzielt werden mit elektrischem Widerstand mit einem geringen
Wert, so daß die
Verbindung eine verminderte Wärmemenge
erzeugen kann. Während
Supraleiterdraht 51, der verwendet wird, um eine elektrische
Verbindung zu ergeben, geringe Starrheit hat, können weiterhin Former 11 mit
ausreichender Starrheit zusammengeschweißt und verbunden werden und
die Verbindung kann konstant aufrecht erhaltene Stärke haben.
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Man
bemerke, daß während bei
der vorliegenden Ausführung
Supraleiterdraht 51 spiralförmig gewickelt ist, der Draht 51 einfach
auf Supraleiterschicht 12 angeordnet werden kann und Former 11 an
einer Außenoberfläche längs. Während bei
der vorliegenden Ausführung
Draht 51 an Lage 12 gelötet ist, kann Draht 51 weiterhin
einfach durch eine Kraft der Verbindungsisolierschicht 50 versenkt
werden, die darum herum gewickelt wird.
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Der
Rest der Konfiguration der vorliegenden Ausführung ist ähnlich zu der Konfiguration
der ersten Ausführung.
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Weiterhin
in Bezug auf 8 ergibt die vorliegende Ausführung eine
weitere Supraleiterkabelverbindungsstruktur 58. Spezifischer
haben der Supraleiterdraht 51 und Kabelkern 10 daran
anliegend eine Außenoberfläche bedeckt
mit einem kühlmittelimprägnierten
Papier 50A, das zweigeteilt ist, wie in Längsrichtung
ersichtlich, und darum herum gewickelt. Das erste kühlmittelimprägnierte
Papier 50A ist außenumfangsmäßig mit
beabstandeten Beabstandern (nicht gezeigt) versehen, und auf die
Beabstander wird ein zweites kühlmittelimprägniertes
Papier 50B gewickelt. Daher hat die Verbindungsisolierschicht 50' einen Kühlmittelweg
S, der es der äußeren Kühlmittelschicht
R erlaubt, mit Supraleiterdraht 51 in Verbindung zu stehen.
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Ein
Kühlmittel
außerhalb
der Verbindungsisolierschicht 50' kann daher in Kühlmittel
S fließen. Wenn
Supraleiterdraht 51 Wärme
erzeugt, erlaubt es Kühlmittelweg
S der Wärme
zum Kühlmittel
verteilt zu werden. Dies kann einen synergetischen, adäquaten Ansatz
gegen Wärme
ergeben, wenn er mit dem Wärmemengenverminderungseffekt
zusammenwirkt, der dem Einsatz von Supraleiterkabel 51 zuzuschreiben
ist.
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Sechste Ausführung
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In
Bezug auf 9 unterscheidet sich die vorliegende
Ausführung
von der dritten Ausführung wie
folgt: die vorliegende Ausführung
ergibt eine Supraleiterkabelverbindungsstruktur 59, bei
welcher eine Harzbefestigungseinheit 33', die einem normal leitenden Kabel
entspricht, spiralförmig
darum einen Leiter 60 mit einem Supraleiter 61 gewunden
hat und daher werden weiterhin der Supraleiter 61 der Harzeinheit 33' und die Supraleiterschicht 12 des
Kabelkerns 10 miteinander durch Leiterverbindungshülse 19 verbunden
sind, die von außen
darauf aufgepaßt ist,
und weiterhin eine Außenoberfläche mit
Supraleiterdraht 41 hat, der spiralförmig darum herum gewickelt
ist.
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Spezifischer
ist der Leiter 60 der Harzeinheit 33', der aus Aluminium
oder Kupfer ausgebildet ist, umgeben durch Supraleiter 61,
der spiralförmig
darum herum gewickelt ist, und Supraleiter 61 ist auch umgeben
von dem Befestigungsteil von Isolator 32, der aus Epoxydharz
in Form eines Rhomboids wie im Querschnitt ersichtlich, ausgebildet
ist. Der Befestigungsteil von Isolator 32 hat ein Ende
mit Leiter 60 und Supraleiter 61, die schrittweise
hervorragen.
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Leiter 60 hat
ein Ende, das gegen Kabelkern 10 am Former 11 anliegt
und Supraleiter 61 und Supraleiterschicht 12 werden
miteinander durch Leiterverbindungshülse 19 verbunden,
die von außen
darauf aufgepaßt
ist und eine Radialaußenoberfläche 19a mit
Supraleiterdraht 41 hat, der spiralförmig darauf gewunden ist und
gelötet
und daher elektrisch daran verbunden ist.
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Der
Befestigungsteil von Isolator 32 hat ein Ende mit Seitenoberfläche 32a,
die versehen ist mit Beabstandern (nicht gezeigt), umfangsmäßig angeordnet
und beabstandet, und das erste kühlmittelimprägnierte
Papier ist gewickelt, um die Leiterverbindungshülse 19 zu bedecken,
die mit Supraleiterdraht 41 versehen ist. Weiterhin ist
das erste kühlmittelimprägnierte
Papier 30A von außen
umfangsmäßig durch
Beabstander (nicht gezeigt) umgeben und darauf wird das zweite kühlmittelimprägnierte
Papier 30B gewunden, um Verbindungsisolierschicht 30 zu bilden.
Daher haben Verbindungsisolierschicht 30 und Befestigungsteil
von Isolator 32 eine Schnittstelle 63, die mit
einem ersten Kühlmittelweg
S1 verbunden ist, der mit Kühlmittelschicht
R in Verbindung steht, und Verbindungsisolierschicht 30 ist
innen mit dem zweiten Kühlmittelweg
S2 versehen, der mit dem ersten Kühlmittelweg S1 zum Supraleiterdraht 41 in
Verbindung steht.
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Der
Rest der Konfiguration der vorliegenden Ausführung ist ähnlich zu jenem der Konfiguration der
dritten Ausführung.
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Siebte Ausführung
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Mit
Bezug auf 10 unterscheidet sich die vorliegende
Ausführung
von der sechsten Ausführung
darin, daß die
vorliegende Ausführung
eine Supraleiterkabelverbindungsstruktur 66 ergibt, bei welcher
der Leiter 60 der Harzbefestigungseinheit 33' und der Former 11 des
Kabelkerns 10 aneinander anliegen und zusammengeschweißt werden
und Former 11, Supraleiter 61 und Supraleiterschicht 12 eine Außenoberfläche mit
dem Supraleiterdraht 51 spiralförmig darum gewunden und auf
die Supraleiterschicht 12, 61 gelötet oder
dergleichen haben, um eine elektrische Verbindung zu etablieren.
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Ebenso
wie in den dritten und sechsten Ausführungen werden weiterhin die
ersten und zweiten kühlmittelimprägnierten
Papiere 30A und 30B gewickelt, um Verbindungsisolierschicht 30 mit
den zweiten und ersten Kühlmittelwegen
S2 und S1 zu bilden.
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Der
Rest der Konfiguration der vorliegenden Ausführung ist ähnlich zu jenem der Konfiguration der
dritten Ausführung.
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In Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung, wie aus der obigen Beschreibung
ersichtlich, hat ein Supraleiterkabelverbindungsanschluß außen aufgepaßt eine
Verbindungsisolierschicht, die mit einem Kühlmittelweg versehen ist, so
daß Wärme, die an
Leiterverbindung erzeugt wird, verteilt werden kann durch ein Kühlmittel,
das in den Kühlmittelweg fließt, um die
Leiterverbindung am Überhitzen
zu hindern. Daher können
am Leiterverbindungsteil Leiter zusammen verbunden werden durch
einen von außen
aufgepaßten
Supraleiterdraht, versehen mit der Leiterverbindungshülse oder
direkt durch den Supraleiterdraht, um es der Verbindung zu erlauben,
eine verminderte Wärmemenge
zu erzeugen.
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Obwohl
die vorliegende Erfindung detailliert beschrieben und veranschaulicht
wurde, wird es klar verstanden, daß dieselbe nur als Veranschaulichung und
Beispiel verstanden wird und keinesfalls als Begrenzung des Geistes
und der Reichweite der vorliegenden Erfindung genommen werden kann,
die nur durch die beiliegenden Ansprüche begrenzt sind.