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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Sachgebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Verbindungsstruktur
und einen isolierenden Abstandshalter, die bei einem supraleitenden
Kabel angewandt werden. Insbesondere bezieht sich die vorliegende
Erfindung auf eine Struktur, die einen Anschluss eines supraleitenden
Kabels mit einem zentralen Leiter eines isolierenden Abstandshalters,
zur Verwendung beim Isolieren des Anschlusses für das supraleitende Kabel gegen
einen geerdeten Bereich, an einem Endbereich des supraleitenden
Kabels oder an einem Verbindungsbereich von zwei supraleitenden
Kabeln verbindet, und auf den isolierenden Abstandshalter zur Verwendung
in einer solchen Verbindung.
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Beschreibung
des Hintergrunds
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6 zeigt
eine perspektivische Ansicht eines repräsentativen Beispiels eines
supraleitenden Kabels. Das supraleitende Kabel besitzt einen Körper 40,
der aus einem Metalldraht an dem Kern und einer supraleitenden Schicht
(einem supraleitenden Draht) 41, die den Körper 40 abdeckt,
gebildet ist. Die supraleitende Schicht 41 besteht allgemein
aus einem bandförmigen,
supraleitenden Draht, der supraleitende Filamente, die darin vorgesehen
sind, besitzt, die um den Körper
in einer spiralförmigen
Art und Weise in einer Vielzahl (in diesem Beispiel vier) Schichten
herum gewickelt sind, wobei die Teilungen der Spiralen leicht gegeneinander
geändert
sind. Die supraleitende Schicht 41 ist mit einer Abschirmschicht 44 über eine
isolierende Schicht 43 abgedeckt.
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Die
Abschirmschicht 44 dient zum Abschirmen des elektrischen
Felds, das von der supraleitenden Schicht 41 erzeugt wird.
Die Abschirmschicht 44 besteht allgemein aus einem bandförmigen,
supraleitenden Draht, der supraleitende Filamente besitzt, die darin
vorgesehen sind, wie in dem Fall der supraleitenden Schicht 41.
Der bandförmige
Draht ist spiralförmig
in einer Vielzahl von (in diesem Beispiel zwei) Schichten gewickelt,
wobei die Teilungen der Spirale gleich gegeneinander geändert sind.
Eine Schutzschicht 45 deckt weiterhin die Abschirmschicht 44 ab.
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7 stellt
ein repräsentatives
Beispiel eines Anschlussbereichs zum Verbinden eines supraleitenden
Kabels für
eine Stromübertragung
mit einer Stromleitung zum Ableiten eines Stroms zu einem externen
Stromsystem dar. An einem Anschlussbereich 53 des supraleitenden
Kabels sind die Schutzschicht, die isolierende Schicht, und andere,
des supraleitenden Kabels 51 entfernt und sind gegen ein zusätzliches
Isolationspapier 52 ersetzt. Außenseitig ist weiterhin ein
Kühlmittel 58,
wie beispielsweise flüssiger
Stickstoff, um den Anschlussbereich 53 für das supraleitende
Kabel zu kühlen,
vorgesehen. Das supraleitende Kabel 51 ist mit dem Stromleiter 55 über einen
Leiter verbunden, der mit dessen Anschlussbereich 53 verbunden
ist. Diese Verbindung ist innerhalb einer unteren, elektrischen
Abschirmung 54 befestigt, um ein Austreten des elektrischen
Felds zu der Außenseite
hin zu verhindern.
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Die
Stromleitung 55 ist mit einer Buchse 56, die aus
FRP (faserverstärkter
Kunststoff) oder dergleichen gebildet ist, abgedeckt, um ein Austreten des
elektrischen Felds zu kontrollieren. An einem oberen Bereich des
Anschlusses ist die Stromleitung 55 weiter mit einem Porzellan-Isolator 57 abgedeckt. Der
untere Bereich der Stromleitung 55 und die untere elektrische
Abschirmung 54 werden mit einem Kühlmittel 58, wie beispielsweise
flüssigem
Stickstoff, gekühlt.
Ein Kühlmittelbehälter 59 ist
innerhalb einer Vakuumkammer 60 für eine thermische Isolation
vorgesehen.
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In
einem solchen Anschlussbereich sind der Kühlmittelbehälter 59 und die Vakuumkammer 60 geerdet,
die gegen den Anschlussbereich 53 isoliert sein müssen. Ein
isolierender Abstandshalter 61 wird für eine solche Isolation verwendet.
Allgemein ist der isolierende Abstandshalter 61 aus Epoxidharz
(und wird demzufolge als eine „Epoxid-Einheit" bezeichnet) hergestellt
und ist dicker in der Mitte und konisch, ähnlich Kegeln, an den jeweiligen
Enden geformt. Ein zentraler Leiter ist an dem Kern des isolierenden
Abstandshalters 61 vorgesehen, um einen elektrischen Fluss
dort hindurch zu lassen.
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Das
Ende des Anschlussbereichs 53 des supraleitenden Kabels
ist mit einem Ende dieses zentralen Leiters verbunden. Das andere
Ende des zentralen Leiters ist in eine untere, elektrische Abschirmung 54 geführt und
ist direkt oder indirekt mit der Stromleitung 55 verbunden.
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Obwohl
bis jetzt noch keine Verbindungsstruktur eines zentralen Leiters
eines isolierenden Abstandshalters und eines Endteils eines supraleitenden
Kabels, in einem OF-Kabel, einem CV-Kabel, oder dergleichen, eines
normalen Leitungs-Typs angegeben worden ist, sind der zentrale Leiter
und das Kabelende normalerweise durch Verpressen über eine
Presshülse
verbunden.
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Die
vorstehend beschriebene Technik ist in dem folgenden Dokument offenbart:
Masuda et al., „Verification
Tests of 3-core 66kV HTS Cable System for Practical Use", The Papers of Joint
Technical Meeting on Application of Superconductivity and Linear
Drives, IEE Japan, The Institute of Electrical Engineers of Japan,
January 24, 2002, Document No. ASC-02-4, LD-02-4, Seite 20.
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Das
Dokument DE-A-4430408 offenbart eine Stromversorgungsleitung zum
Verbinden eines Last-Benutzer-Systems, das sich bei einer niedrigen Temperatur
unterhalb von 10 K befindet, mit einer Stromversorgungsquelle, die
sich bei einer normalen Temperatur oberhalb von 270 K befindet,
die einen normalerweise leitfähigen,
ersten Komponentenleiter und einen supraleitenden zweiten Komponentenleiter,
der zwischen dem ersteren und dem Last-Benutzer-System verbunden
ist, aufweist, wobei der zweite Komponentenleiter mindestens teilweise
einen keramischen Supraleiter, vorzugsweise einen Hochtemperatur-Supraleiter, umfasst.
Neben der Vermeidung in starkem Maße einer thermischen Last an
dem Last-Benutzer-System aufgrund eines ohmschen Verlusts, der in
der Stromversorgungsleitung entsteht, während ein Strom dort hindurch
führt,
hilft die Verwendung des keramischen Supraleiters dabei, eine weitere
Verringerung in der Wärmeleitung
zu dem Last-Benutzer-System zu erreichen.
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Wenn
das vorstehend beschriebene Verfahren für die Verbindung des zentralen
Leiters des isolierenden Abstandshalters mit einem normalen, leitenden
Kabelende zur Verbindung mit einem supraleitenden Kabelende eingesetzt
wird, ist allerdings eine supraleitende Schicht (supraleitender
Draht) innerhalb des supraleitenden Kabels für eine Beschädi gung anfällig, so
dass in einem solchen Fall die Supraleitfähigkeit nicht garantiert werden
kann. Weiterhin ist es schwierig, direkt den zentralen Leiter des isolierenden
Abstandshalters, allgemein aus einem Metall gebildet, das Aluminium
oder Kupfer als seinen Hauptkörper
besitzt, mit dem supraleitenden Kabel, das vollständig im
Material und in der Struktur dazu unterschiedlich ist, zu verbinden.
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Durch
eine Untersuchung bei der Bemühung,
ein Verbindungsverfahren zu finden, das nicht solche Probleme besitzt,
haben die Erfinder herausgefunden, dass diese Probleme dadurch gelöst werden
können,
dass eine Verbindung zwischen dem zentralen Leiter und dem Anschluss
des supraleitenden Kabels über
ein Leiterverbindungselement gebildet wird, das ein Ende, insbesondere
beide Enden, in einer Hülsenform
besitzt (was einer ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung entspricht).
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Dieses
Verbindungsverfahren besitzt allerdings noch die folgenden Probleme:
- – es
ist oft schwierig, den zentralen Leiter des isolierenden Abstandshalters
mit dem Leiterverbindungselement unter Verwendung einer Verschweißung, insbesondere
einer Verschweißung, die
einen Elektronenstrahl (EB-Schweißen) einsetzt, eines Lötens, oder
dergleichen, an einer Stelle, wo ein Anschlussabschnitt angeordnet werden
soll, zu verbinden, da ein Schweißen, insbesondere ein EB-Schweißen, spezielle
Vorrichtungen und Techniken erfordert; und
- – eine
Verbindung mit einer ausreichenden Festigkeit kann nicht mit Löten, oder
dergleichen, erreicht werden, wenn der zentrale Leiter des isolierenden
Abstandshalters und das Leiterverbindungselement aus unterschiedlichen
Materialien gebildet sind.
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Weiterhin
kann in dem Fall, bei dem ein Leiterverbindungselement und ein Anschlussteil
eines supraleitenden Kabels durch Druck miteinander verbunden werden,
indem der Anschlussteil des supraleitenden Kabels in einen konkaven
Bereich des Leiterverbindungselements eingesetzt und der konkave Bereich
von der Außenseite
zusammengedrückt wird,
eine supraleitende Schicht (supraleitender Draht) innerhalb des
supraleitenden Kabels leicht gebrochen werden, was zu einer Beeinträchtigung
der Supraleitfähigkeit
führt,
wie in dem Fall, der vorstehend beschrieben ist.
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Weiterhin
würde die
gesamte Verbindungsstruktur verlängert
werden, da die Verbindungslänge in
der Längsrichtung
des Kabels durch die Länge
des Leiterverbindungselements erhöht wird.
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Basierend
auf dem Vorstehenden ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
eine Anschlussstruktur für
ein supraleitendes Kabel zu schaffen, die dazu geeignet ist, eine
große
Menge Strom dort hindurch zu führen
und die vorstehend beschriebenen Probleme zu lösen.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist eine Verbindungsstruktur eines supraleitenden Kabels
in Anspruch 1 definiert.
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Die
Festigkeit, die Haltbarkeit und die Stromeigenschaften, die für die Verbindung
zwischen dem zentralen Leiter des isolierenden Abstandshalters und
dem Leiterverbindungselement erforderlich sind, können unter
gleichen oder höheren
Niveaus durch eine Mehrfachkontaktverbindung oder ein Reibungsschweißen verglichen
mit dem herkömmlichen EB-Schweißen oder
Löten erhalten
werden.
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Die
vorstehenden und andere Aufgaben, Merkmale, Aspekte und Vorteile
der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden, detaillierten Beschreibung
der vorliegenden Erfindung ersichtlich werden, wenn sie in Verbindung
mit den beigefügten Zeichnungen
gesehen wird.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1–5 stellen
verschiedene Beispiele der vorliegenden Erfindung dar.
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6 zeigt
eine perspektivische Ansicht eines Beispiels eines herkömmlichen
supraleitenden Kabels.
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7 stellt
ein Beispiel eines herkömmlichen
Endabschnitts für
ein supraleitendes Kabel dar.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Nachfolgend
werden Ausführungsformen der
vorliegenden Erfindung im Detail unter Bezugnahme auf die Zeichnungen
beschrieben.
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1 stellt
ein Beispiel einer Verbindungsstruktur eines supraleitenden Kabels
gemäß der ersten
und der zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung dar. In diesem Beispiel ist ein isolierender
Abstandshalter 1 aus einem Harzteil 2 und einem festen,
zentralen Leiter 3 gebildet. Epoxidharz wird normalerweise
für den
Harzteil 2 verwendet.
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Der
zentrale Leiter 3 ist aus einem Metall hergestellt, das
einen niedrigen Widerstand bei einer niedrigen Temperatur besitzt,
das ein Metall sein kann, das Kupfer oder Aluminium als seinen Hauptkörper besitzt.
Unter anderem wird ein Metall, das Aluminium als seinen Hauptkörper besitzt,
vorzugsweise eingesetzt. Hierbei umfasst das Metall, das Aluminium
als einen Hauptkörper
besitzt, eine einfache Substanz aus Aluminium und einer Legierung, die
Aluminium als deren primäre
Komponente besitzt.
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Ein
Leiterverbindungselement 4 ist z.B. aus einem Metall, das
Kupfer oder Aluminium als seinen Hauptkörper besitzt, gebildet. Unter
anderem wird bevorzugt ein Metall, das Kupfer als seinen Hauptkörper besitzt,
verwendet. Hierbei umfasst das Metall, das Kupfer als seinen Hauptkörper besitzt,
eine einfache Substanz aus Kupfer und einer Legierung, die Kupfer
als deren primäre
Komponente besitzt.
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In
dem Fall, bei dem ein Metall, das Aluminium als seinen Hauptkörper besitzt,
für den
zentralen Leiter 3 verwendet wird, und ein Metall, das
Kupfer als seinen Hauptkörper
besitzt, für
das Leiterverbindungselement 4 verwendet wird, ist es schwierig, eine
Verbindung mit einer ausreichenden Festigkeit mit Löten oder
Hartlöten
zwischen den Metallen unterschiedlicher Arten zu erreichen. Um dieses
Problem zu lösen,
setzt die zweite Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung eine Mehrfachkontakt-Verbindung so, wie
dies vorstehend beschrieben ist, ein.
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Genauer
gesagt wird in dem Beispiel, das in 1 dargestellt
ist, eine Mehrfachkontaktverbindung für die Verbindung zwischen dem
zentralen Leiter 3 und dem Leiterverbindungselement 4 verwendet.
Genauer gesagt besitzt das Leiterverbindungselement 4 an
seinem Ende einen konkaven Bereich 7. Der konkave Bereich 7 besitzt
einen inneren Umfang, der mit drei Nuten 5 versehen ist,
wobei ein leitfähiger,
elastischer Körper
(nicht dar gestellt) darin eingesetzt ist. An einem Ende des zentralen
Leiters 3 ist ein vorstehender Teil 6 vorhanden,
der einen Durchmesser leicht kleiner als der Innendurchmesser des konkaven
Bereichs 7 besitzt. Der vorstehende Teil 6 ist
in den konkaven Bereich 7 eingesetzt.
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Die
Verwendung einer Mehrfachkontaktverbindung erleichtert eine Verbindung
zwischen dem zentralen Leiter 2 und dem Leiterverbindungselement 4 gerade
an einer Stelle, um den Anschlussteil einzusetzen. Der Verbindungsteil
kann eine große Menge
an Strom hindurch lassen. Mit der Mehrfachkontaktverbindung wird
allerdings der vorstehende Teil 6, der in den konkaven
Bereich 7 (Verbindungsblock) eingesetzt ist, nur durch
die Elastizität
des leitenden, elastischen Körpers
gehalten, was eine Möglichkeit
belässt,
dass der vorstehende Teil 6 abfallen kann. Demzufolge wird
vorzugsweise ein Verriegelungsmechanismus (nicht dargestellt), wie
beispielsweise eine Verriegelungsmutter, ein Verriegelungsring,
oder dergleichen, in dem Mehrfachkontaktverbindungsbereich verwendet,
um zu verhindern, dass der vorstehende Teil 6 herunter
gleitet. Zum Beispiel können
positive Schrauben auf den Oberflächen des zentralen Leiters 3 an
dem Verbindungsteil und dem Leiterverbindungselement 4 vorgesehen
werden, und eine Verbindungsmutter, die Sicherungsmuttern an deren
beiden Enden besitzt, kann verwendet werden, um sie zu verbinden.
Mit einem Festziehen der Schrauben üben die Sicherungsmuttern die
Klemmkraft für
die Verriegelung aus.
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Obwohl
das Beispiel der 1 drei Nuten 5 besitzt,
ist es nicht hierauf beschränkt,
und eine oder mehrere Nuten) kann/können so vorgesehen werden,
wie dies geeignet ist. Die Nuten 5 können auf einem äußeren Umfang
des konkaven Bereichs 7, anstelle des inneren Umfangs davon,
vorgesehen werden. In diesem Beispiel ist der zentrale Leiter 3 mit
einem vorstehenden Bereich 6 versehen und das Leiterverbindungselement 4 ist
mit einem konkaven Bereich 7 versehen. Alternativ kann
der zentrale Leiter 3 mit einem konkaven Bereich versehen
sein und das Leiterverbindungselement 4 kann mit einem
vorstehenden Teil versehen sein.
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In
der zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung sind der zentrale Leiter 3 und
das Leiterverbindungselement 4 miteinander durch eine Reibschweißung, im
Gegensatz zu einer Mehrfachkontaktverbindung, verbunden. Bei dem
Reibungsschweißen
werden Teile der Elemente, die verbunden werden sollen (in dem Beispiel
der 1 der zentrale Leiter 3 und das Leiterverbindungselement 4),
in Kontakt miteinander gebracht, und eines der zwei Elemente wird
gedreht (oder die beiden Elemente werden unter unterschiedlichen
Geschwindigkeiten in unterschiedlichen Richtungen zueinander gedreht),
um Wärme
durch eine Kontaktreibung zu erzeugen. Wenn die Drehung unterbrochen
wird, werden die Elemente mittels der Reibungswärme, die erzeugt ist, und einem
Druck, der auf den Verbindungsteil aufgebracht ist, miteinander
verbunden. Mit diesem Reibungsschweißen kann wiederum die Verbindung
zwischen dem zentralen Leiter 3 und dem Leiterverbindungselement 4 einfach
auch an einer Stelle erreicht werden, wo der Anschlussteil angeordnet
werden soll, und der Verbindungsteil lässt zu, dass eine große Strommenge
dort hindurchfließen kann.
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Nachfolgend
wird eine vierte Ausführungsform
beschrieben.
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Das
Leiterverbindungselement 4, das in 1 dargestellt
ist, besitzt einen äußeren Anschluss,
der mit einem Anschluss des supraleitenden Kabels 8 verbunden
ist. Das supraleitende Kabel 8 besitzt in dem Beispiel
der 1 eine Struktur ähnlich zu derjenigen des herkömmlichen,
supraleitenden Kabels, das in 6 dargestellt
ist.
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Genauer
gesagt besitzt das supraleitende Kabel 8 der vierten Ausführungsform
einen Körper 10,
der aus einem Metalldraht an dem Kern gebildet ist, der mit einer
supraleitenden Schicht 9 abgedeckt ist, eine isolierende
Schicht, eine Abschirmschicht und eine Schutzschicht in dieser Reihenfolge.
An dem Bereich, der mit dem Leiterverbindungselement 4 verbunden
werden soll, sind die isolierende Schicht, die Abschirmschicht und
die Schutzschicht entfernt, und die jeweiligen Schichten der supraleitenden
Schicht 9 und des Körpers 10 sind
stufenweise freigelegt.
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Die
supraleitende Schicht 9 ist mit dem Leiterverbindungselement 4 mittels
Löten verbunden.
In dem Beispiel, das in 1 dargestellt ist, ist die supraleitende
Schicht 9 in vier Schichten gebildet, die jeweils mit dem
Leiterverbindungselement 4 durch Löten verbunden sind. Obwohl
Löten in
dem vorliegenden Beispiel eingesetzt wird, kann auch ein Hartlöten, wie
beispielsweise ein Sinterhartlöten,
verwendet werden.
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Der
Körper 10 ist
mit dem Leiterverbindungselement 4 durch Druck verbunden.
Genauer gesagt besitzt das Leiterverbindungselement 4 einen
konkaven Bereich 11, in den der Körper 10 eingesetzt
wird, und das Leiterverbindungselement 4 wird von der Außenseite
des Einsatzbereichs so zusammengedrückt, um dadurch das Leiterverbindungselement 4 mit
dem Körper 10 zu
verbinden.
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In
dem vorliegenden Beispiel sind die supraleitende Schicht 9 und
das Leiterverbindungselement 4 nicht durch Druck, sondern
durch Löten,
oder dergleichen, verbunden. Dies verhindert, dass die supraleitende
Schicht Beschädigungen
erleidet, die ansonsten durch Anwenden der herkömmlichen Techniken verursacht
werden würden.
Die Verbindung kann auch eine große Menge an Strom hindurchführen. Andererseits
sind der Körper 10 und
das Leiterverbindungselement 4 durch Druck verbunden, was
eine Verbindung mit einer ausreichenden Festigkeit sicherstellt.
Als solche wird eine Verbindung, die eine ausreichende Festigkeit
besitzt und die dazu geeignet ist, eine große Strommenge dort hindurch
zu lassen, zwischen dem supraleitende Kabel 8 und dem Leiterverbindungselement 4 erreicht,
ohne die supraleitende Schicht zu beschädigen.
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Der
zentrale Leiter 3 kann ein hohles Rohr sein. In einem solchen
Fall wird der Skin-Effekt des Stroms eine erhebliche Verringerung
der Strom führenden
Fähigkeit
verhindern.
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Eine
fünfte
Ausführungsform
wird nun beschrieben.
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2 stellt
ein Beispiel der fünften
Ausführungsform
dar. Ein Anschluss eines supraleitenden Kabels 21 und ein
Leiterverbindungselement 24 sind, wie in 2 dargestellt
ist, miteinander innerhalb einer hohlen Röhre 22 verbunden.
Obwohl die Struktur des Verbindungsteils nicht besonders beschränkt ist, besitzt
das Beispiel der 2 eine Struktur ähnlich zu
derjenigen, die in 1 dargestellt ist. Wenn der Verbindungsteil
innerhalb des hohlen Rohrs 22 angeordnet ist, kann die
Verbindungsstruktur des supraleitenden Kabels in der Länge durch
die Längen
des Leiterverbindungselements 24 und des Anschlussteils
des supraleitenden Kabels 21 verringert werden.
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In
dem Beispiel, das in 2 dargestellt ist, ist das andere
Ende des Leiterverbindungselements 24 mit einem anderen,
langen Leiter 25 verbunden. Obwohl die Struktur des Verbindungsteils
nicht speziell eingeschränkt
ist, kann eine Mehrfachkontaktverbindung, oder dergleichen, eingesetzt
werden. In einem Fall, bei dem das Leiterverbindungselement 24 mit
dem anderen, langen Leiter 25 verbunden ist, muss das hohle
Rohr 22 nicht notwendigerweise ein Leiter sein, und es
kann ein Isolator sein. Zum Beispiel kann es ein Rohr sein, das
aus einem Harzteil 23 des isolierenden Abstandshalters
gebildet ist.
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Alternativ
kann ein Rohr eines Leiters, wie beispielsweise Aluminium, als hohles
Rohr 22 verwendet werden, und das hohle Rohr 22 und
das Leiterverbindungselement 24 können verbunden werden, um zu
ermöglichen,
dass eine große
Menge an Strom dort hindurchführt.
Weiterhin kann das hohle Rohr 22 auch als ein zentraler
Leiter des isolierenden Abstandshalters dienen.
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Obwohl
der Bereich, wo das Leiterverbindungselement 24 mit dem
anderen, langen Leiter 25 verbunden ist, nicht notwendigerweise
innerhalb des hohlen Rohrs 22 angeordnet sein muss, kann
eine solche Anordnung innerhalb des hohlen Rohrs 22, wie
in dem Beispiel der 2, weiterhin die Länge der
Verbindungsstruktur des supraleitenden Kabels verringern.
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3 stellt
ein Beispiel einer Verbindung zwischen den supraleitenden Kabeln
gemäß der fünften Ausführungsform
dar. In diesem Beispiel sind die supraleitenden Kabel 30 und 31 miteinander durch
ein Leiterverbindungselement 34 innerhalb eines hohlen
Rohrs 32 aus einem isolierenden Abstandshalter, der aus
einem Harzteil 33 und einem hohlen Rohr 32 gebildet
ist, verbunden.
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Eine
sechste Ausführungsform
wird nun beschrieben.
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In
der sechsten Ausführungsform
besitzt, in der Verbindungsstruktur des supraleitenden Kabels, das
in 1 dargestellt ist, der zentrale Leiter 3 eine supraleitende
Schicht (supraleitenden Draht), die in der Umgebung supraleitend
wird, wo die Verbindungsstruktur des supraleitenden Kabels der vorliegenden
Erfindung verwendet wird. Wenn der zentrale Leiter 3 nicht
mit einer solchen supraleitenden Schicht versehen ist und keine
ausreichend große Querschnittsfläche besitzt,
wird eine große
Menge an Strom, die hindurchgeführt
ist, eine große
Menge Wärme
erzeugen. Dies kann zum Beispiel einen Bruch aufgrund der Verdampfung
des Kühlmittels, wie
beispielsweise flüssigen
Stickstoffs, verursachen, und demzufolge sollte eine Kühleinrichtung
mit einer großen
Kapazität
verwendet werden, um das Problem zu vermeiden.
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Andererseits
wird, wenn der Querschnittflächenbereich
des zentralen Leiters 3 erhöht wird, um eine hohe, Strom
führende
Fähigkeit
sicherzustellen, der isolierende Abstandshalter 1 als Ganzes
in der Größe vergrößert, was
ein Problem mit sich bringt, dass der Harzteil 2 ein Reißen aufgrund
eines Unterschieds in der thermischen Kontraktion zwischen dem zentralen
Leiter 3 und dem Harz während
des Kühlens
erleiden kann. Wenn der zentrale Leiter 3 mit einer supraleitenden
Schicht versehen ist, kann die supraleitende Schicht eine große Menge
an Strom hindurch lassen, ohne Wärme
zu erzeugen, was in vorteilhafter Weise das Erfordernis eines Vergrößerns des
Querschnittsflächenbereichs
des zentralen Leiters 3 beseitigt.
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Als
eine Art und Weise, einen zentralen Leiter 3 mit einer
supraleitenden Schicht zu versehen, ist ein Verfahren zum Einbetten
eines supraleitenden Drahts in einem zentralen Leiter 3 durch
Verlöten
des supraleitenden Drahts entlang des zentralen Leiters 3 angegeben
worden. Der isolierende Abstandshalter, der eine solche supraleitende
Schicht an seinem zentralen Leiter besitzt, kann nicht nur in der
ersten bis fünften
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung; wie sie vorstehend beschrieben sind,
verwendet werden, sondern auch in dem Fall, bei dem ein Anschluss
mit dem zentralen Leiter ohne Zwischenfügen eines Leiterverbindungselements
verbunden wird. Diese Fälle
haben alle die Vorteile, dass eine große Menge an Strom hindurchgeführt werden kann,
ohne Wärme
zu erzeugen, und dass es nicht notwendig ist, die Querschnittsfläche des
zentralen Leiters zu erhöhen.
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Die
Verbindungsstruktur des supraleitenden Kabels gemäß der ersten
bis sechsten Ausführungsform
ist sowohl für
die Verbindung zwischen dem supraleitenden Kabel als auch einem
normalen Verbindungskabel und für
die Verbindung zwischen den supraleitenden Kabeln geeignet.
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In
der Verbindungsstruktur eines supraleitenden Kabels gemäß sowohl
der ersten als auch der zweiten Ausführungsform wird eine Mehrfachkontaktverbindung
oder eine Reibungsverschweißung
für die
Verbindung zwischen dem zentralen Leiter des isolierenden Abstandshalters
und des Leiterverbindungselements verwendet, was ermöglicht,
dass ei ne große
Menge Strom hindurchführen
kann. Es erleichtert auch eine Verbindung zwischen dem Leiterverbindungselement,
gerade an einer Stelle, wo der Anschlussteil angeordnet werden soll,
oder gerade dann, wenn der zentrale Leiter und das Leiterverbindungselement
aus unterschiedlichen Materialien hergestellt sind, und stellt eine
ausreichende Festigkeit der Verbindung sicher.
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In
der Verbindungsstruktur eines supraleitenden Kabels gemäß der vierten
Ausführungsform
werden das Leiterverbindungselement und ein Ende des Körpers des
supraleitenden Kabels durch Druck bzw. Kompression verbunden und
ein Leiterverbindungselement und ein Ende der supraleitenden Schicht
werden durch Löten
oder Hartlöten
verbunden, was ermöglicht,
dass eine große
Menge an Strom dort hindurchführen
kann. Das Leiterverbindungselement und das supraleitende Kabel werden
miteinander mit einer höheren
Festigkeit verbunden, ohne den supraleitenden Draht zu beschädigen.
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In
der Verbindungsstruktur eines supraleitenden Kabels gemäß der fünften Ausführungsform
ist der Verbindungsteil zwischen dem Leiterverbindungselement und
dem supraleitenden Kabel innerhalb eines hohlen Rohrs an dem Kern
des isolierenden Abstandshalters angeordnet, wobei er eine kürzere Verbindungslänge in der
Längsrichtung
des Kabels besitzt, so dass die Verbindungsstruktur als ganzes verkürzt werden
kann.
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Der
isolierende Abstandshalter zur Verbindung eines supraleitenden Kabels
gemäß der sechsten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, der eine supraleitende Schicht, vorgesehen
an dem zentralen Leiter des isolierenden Abstandshalters, besitzt,
ermöglicht,
dass eine große
Menge an Strom dort hindurchführen
kann, und die Querschnittsfläche des
zentralen Leiters kann verringert werden. Als solcher kann der isolierenden
Abstandshalter als Ganzes kleiner gemacht werden, und ein Reißen des Harzbereichs
davon kann verhindert werden.
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4 stellt
ein anderes Beispiel dar. In 4 sind ein
Harzteil 2, ein zentraler Leiter 3, ein Leiterverbindungselement 4 und
ein konkaver Teil 11 im Querschnitt dargestellt, während ein
Körper 10, eine
supraleitende Schicht 9 und ein supraleitendes Kabel 8 in
einer Seitenansicht dargestellt sind. Der Körper 10 und der konkave
Teil 11 des Leiterverbindungselements 4 sind,
wie in 4 dargestellt ist, durch Druck verbunden. Im Vergleich
dazu sind die supraleitende Schicht 9 und der konkave Teil 11 durch
Aufbringen dazwischen eines schmelzenden Lötmittels verbunden. Das Leiterverbindungselement 4 und
der zentrale Leiter 3 sind aus einem Stück gebildet. Die supraleitende
Schicht 9 ist an dem äußeren Umfang
des Körpers 10 angeordnet.
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5 stellt
ein noch anderes Beispiel der vorliegenden Erfindung dar. In 5 sind
wiederum der Körper 10,
die supraleitende Schicht 9 und das supraleitende Kabel 8 in
einer Seitenansicht dargestellt, und die anderen Anordnungen sind
im Querschnitt, in derselben Art und Weise wie in den 1–3,
dargestellt. In 5 ist der supraleitende Draht 109 in
einen zentralen Leiter 3 eingebettet. Genauer gesagt ist
der supraleitende Draht 109 im Voraus in den zentralen
Leiter 3 eingebettet, und ein Harzbereich 2, der
die Epoxideinheit bildet, ist spritzgegossen. Der zentrale Leiter 3 ist
aus einem Leiter 103 und einem supraleitenden Draht 109 gebildet.
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Die
Verbindungsstruktur eines supraleitenden Kabels umfasst, wie vorstehend
beschrieben ist, gemäß der vorliegenden
Erfindung, wie sie in 1 dargestellt ist, einen isolierenden
Abstandshalter 1, der einen zentralen Leiter 3,
ein supraleitendes Kabel 8 und ein Leiterverbindungselement 4,
mit einem konkaven Bereich 7 an einem Ende und einem konkaven
Bereich 11 an dem anderen Ende, besitzt. Der konkave Bereich 7 besitzt
eine Muffenform und ist mit dem zentralen Leiter 3 verbunden.
Der konkave Bereich 11 besitzt auch eine Muffenform und
ist mit dem supraleitenden Kabel 8 verbunden.
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Der
zentrale Leiter 3 des isolierenden Abstandshalters 1 kann
mit dem Leiterverbindungselement 4 durch eine Mehrfachkontaktverbindung
verbunden werden.
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Der
zentrale Leiter 3 des isolierenden Abstandshalters 1 kann
mit dem Leiterverbindungselement 4 durch Reibungsverschweißen verbunden werden.
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Der
zentrale Leiter 3 des isolierenden Abstandshalters 1 kann
aus einem Metall hergestellt werden, das Aluminium als seinen Hauptkörper besitzt.
Das Leiterverbindungselement 4 kann aus einem Metall, das
Kupfer als seinen Hauptkörper
besitzt, hergestellt werden.
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Die
Verbindungsstruktur eines supraleitenden Kabels umfasst, wie in 4 gezeigt
ist, ein supraleitendes Kabel 8, einen zentralen Leiter 3 als
einen langen Leiter und ein Leiterverbindungselement 4,
das das supraleitende Kabel 8 und den zentralen Leiter 3 miteinander
verbindet. Das supraleitende Kabel 8 umfasst einen Körper 10 und
eine supraleitende Schicht 9, die auf dem äußeren Umfang
des Körpers 10 vorgesehen
ist. Ein Ende des Körpers 10 und
das Leiterverbindungselement 4 sind durch Druckschweißen verbunden,
und die supraleitende Schicht 9 und das Leiterverbindungselement 4 sind durch
Löten oder
Hartlöten
miteinander verbunden.
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Der
lange Leiter bildet einen zentralen Leiter 3 eines isolierenden
Abstandshalters 1.
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Die
Verbindungsstruktur des supraleitenden Kabels umfasst, wie 2 zeigt,
ein supraleitendes Kabel 21, einen langen Leiter 25,
ein Leiterverbindungselement 24, das das supraleitende
Kabel 21 und den langen Leiter 25 miteinander
verbindet, und einen isolierenden Abstandshalter 1, der
das Leiterverbindungselement 24 abdeckt. Der Verbindungsbereich
des Leiterverbindungselements 24 und des supraleitenden
Kabels 21 ist innerhalb eines hohlen Rohrs 22 angeordnet,
das an dem Kern des isolierenden Abstandshalters 1 vorgesehen
ist.
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Der
Verbindungsbereich des Leiterverbindungselements 24 und
des langen Leiters 25 kann auch innerhalb des hohlen Rohrs 22,
das an dem Kern des isolierenden Abstandshalters 1 vorgesehen ist,
angeordnet werden.
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Der
isolierende Abstandshalter für
die Verbindung eines supraleitenden Kabels ist, wie 5 zeigt,
ein isolierender Abstandshalter 1, der einen zentralen
Verbinder 3 besitzt, der mit einem supraleitenden Kabel 8 verbunden
werden soll. Der zentrale Leiter 3 besitzt einen supraleitenden
Draht 109.
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Der
isolierende Abstandshalter zur Verbindung eines supraleitenden Kabels
ist, wie 1 zeigt, ein isolierender Abstandshalter 1,
der einen zentralen Leiter 3 besitzt. Der zentrale Leiter 3 ist
mit einem supraleitenden Kabel 8 über ein Leiterverbindungselement 4 verbunden.
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Obwohl
die vorliegende Erfindung im Detail beschrieben und dargestellt
worden ist, ist klar verständlich,
dass dies nur zur Darstellung und als Beispiel dient, und nicht
als eine Einschränkung
für den Schutzumfang
der vorliegenden Erfindung, wie er nur durch die Angaben der beigefügten Ansprüche beschränkt ist,
herangezogen werden soll.