JP2010021260A - 極低温機器用の電流リードおよび端末接続構造 - Google Patents

Abstract

【課題】実際に電流の流れる導体部分をより広く確保して小型化できる電流リード及びその電流リードを備えた端末接続構造を提供する。
【解決手段】極低温側から常温側に引き出される極低温機器用の電流リード100であって、電流リード100は、互いに絶縁された複数本の素線を撚り合わせた撚り線構造を有する。各素線間が絶縁された撚り線構造の電流リード100とすることで、電流リード100の断面が素線単位に細分化され、渦電流損を低減することができる。電流リード100は、複数本のストランドが撚り合わされてなり、各ストランドは、互いに絶縁された複数本の素線を撚り合わされてなる構成が好ましい。この構成により表皮効果を実質的に緩和し、電流流路として利用される素線数を実質的に増やすことで電流リード100を小型化する。
【選択図】図２

Description

本発明は、極低温側から常温側に引き出される極低温機器用の電流リードおよび端末接続構造に関する。

従来の超電導ケーブルの端末接続構造としては、例えば図８に示すものがある（類似の構造として特許文献１）。この接続構造では、超電導ケーブル1の導体が、ブッシング10を介して、極低温側から常温側に引き出される。ブッシング10は、電流リード100と、その外側を覆う固体絶縁層150とを備える。電流リード100の一端と超電導ケーブル1の導体の一端は、液体窒素などの冷媒で冷却されており、電流リード100の他端は碍管40を貫通して常電導側へと引き出されている。このように電流リード100は、冷媒中で適宜な連結部を介して超電導ケーブル1の導体に接続されている。その電流リード100は、銅合金などからなって長手方向に亘って一様な径を持つ棒材又はパイプ材から構成されている。このような棒材やパイプ材は、製作が容易であり、コスト面で有利である。
特開2006-196628号公報

しかし、上記のような棒材やパイプ材の電流リードでは、さらなる大電流化に対応することが難しいという問題がある。

電流リードに流れる電流が大きくなればジュール損が増大するため、これを低減するには、電流リードの断面積を大きくする必要がある。ところが、単に電流リードの断面積を大きくしただけでは、熱侵入量が大きくなり、電流リードの常温側に霜が付いたり、極低温側の温度上昇を抑えるために、極低温側をより一層冷却することが求められたりする。そのため、この熱侵入に伴う問題を抑制するには、熱侵入経路を長く採る必要があり、結果的に電流リードの長さも長くしなければならない。

特に、交流用の場合、電流リードのほぼ表面部にしか電流が流れないという表皮効果を考慮して導体の断面積を確保しなければならず、一層電流リードの断面積が大型化する。このような電流リードの大型化は、超電導ケーブルを地下に布設する際に、経済性、施工性のいずれの面でも不利となる。

さらに、交流用では、電流リードに磁場が発生するため、渦電流損が発生するという問題もある。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、その目的の一つは、実際に電流の流れる導体部分をより広く確保して小型化できる電流リード及びその電流リードを備えた端末接続構造を提供することにある。

また、本発明の別の目的は、極低温側への熱侵入量が少なく、渦電流損失を低減できる電流リード及びその電流リードを備えた端末接続構造を提供することにある。

本発明の極低温機器用の電流リードは、極低温側から常温側に引き出される極低温機器用の電流リードであって、前記電流リードは、互いに絶縁された複数本の素線を撚り合わせた撚り線構造を有することを特徴とする。

この構成によれば、各素線間が絶縁された撚り線構造の電流リードとすることで、電流リードの断面が素線単位に細分化され、渦電流損を低減することができる。また、素線間を絶縁する絶縁被覆は、一般に電流リードの導体よりも熱伝導率が小さい。そのため、各素線間が絶縁された撚り線構造の電流リードは、熱の侵入経路をらせん状と考えることができ、直線的な熱侵入経路を持つ棒材やパイプ材と比べて、熱侵入量を低減することができる。

本発明の極低温機器用の電流リードにおいて、前記電流リードは、複数本のストランドが撚り合わされてなり、各ストランドは、互いに絶縁された複数本の素線を撚り合わされてなることが好ましい。

この構成によれば、複数本の素線が互いに撚り合わされてストランドが形成され、そのストランドが複数本撚り合わされて電流リードが構成される。そのため、多数の素線が、電流リードの断面の内外に行き交うように構成することができる。つまり、電流リードのある断面においては外側に位置する素線は、他の断面では内側に位置するようになる。従って、交流用途の場合に表皮効果が生じても、電流リードの断面の内外に交錯し合う素線に電流が流れるため電流流路として利用される素線数を実質的に増やすことができ、交流抵抗が低減し発熱量を減少することができる。また、交流抵抗、発熱量を同程度に許容する場合、従来よりも電流リードのサイズをコンパクト化することができる。その結果、コンパクトな電流リードでありながら電流容量が1000A以上の大容量での利用が期待できる。

本発明の極低温機器用の電流リードにおいて、前記電流リードの断面積が、常温側から極低温側に向けて、段階的に縮小されることが好ましい。

この構成によれば、電流リードのうち、低抵抗の極低温側の断面積は常温側の断面積に比べて小さいため、極低温側への熱侵入量を少なくできる。その結果、常温側の電流リードの温度低下を抑制することができ、かつ極低温側における低温維持を行いやすくできる。また、電流リードの径が細くなる側ほど、低温となって低抵抗となるため、ジュール損の増大を抑制することができる。

断面積が、常温側から極低温側に向けて、段階的に縮小される本発明の極低温機器用の電流リードにおいて、断面積が異なる電流リード同士を接合する接合部を備える場合、接合部を次の構成とすることが好ましい。つまり、その接合部は、径の大きい電流リードの端部に圧縮接続される太径側圧縮部と、径の小さい電流リードの端部に圧縮接続される細径側圧縮部とが一体化された接合金具を備える。

この構成によれば、接合金具を介して圧縮接続により断面積の異なる電流リード部分同士を接合できるため、簡易な構成にて、確実に接合部を構成することができる。

断面積が、常温側から極低温側に向けて、段階的に縮小される本発明の極低温機器用の電流リードにおいて、断面積が異なる電流リード同士を接合する接合部を備える場合、接合部を次の構成とすることが好ましい。つまり、この接合部は、接合金具と半田部とを備える。接合金具は、径の大きい電流リードの端部に取り付けられる太径側固定部と、径の小さい電流リードの端部に取り付けられる細径側固定部とが一体化された構成である。半田部は、前記太径側固定部と細径側固定部の各々に対して各電流リードを接続する。

この構成によれば、半田部と接合金具を介して断面積の異なる電流リード同士を接合できるため、簡易な構成にて、確実に接合部を構成することができる。

半田部を備える本発明の極低温機器用の電流リードにおいて、前記素線間を絶縁するために少なくとも一部の素線に絶縁被覆が施され、その絶縁被覆は、半田部を形成する際の熱によって溶融除去される樹脂からなることが好ましい。

この構成によれば、電流リードの端部において、素線の絶縁被覆の除去作業が省略できる。互いに絶縁された素線を撚り合わせて電流リードを構成した場合、断面積の異なる電流リード部同士を接続するには、各電流リードの端部における素線の絶縁被覆を除去する必要がある。例えば、電流リード部の端部の撚りを戻して素線に被覆された絶縁被覆をサンドブラスト等にて剥がす。しかし、断面積の異なる電流リード同士を、接合金具を介して半田付けにより接合する際、半田の熱により素線に形成された絶縁被覆が除去されれば、この被覆除去作業を省略又は大幅に簡略化することができる。

本発明の極低温機器用の電流リードにおいて、前記電流リードは、複数本のストランドが撚り合わされてなる場合、各ストランドは次の構成を備えることが好ましい。つまり、各ストランドは、１本の中心素線と、この中心素線の周りに撚り合わされる複数本の外周素線とを備え、前記中心素線は、素線間を絶縁するための絶縁被覆が施されていないこととする。

この構成によれば、電流リードの端部において、素線の絶縁被覆の除去作業が簡略化できる。中心素線は、その外周の全てを外周素線に覆われているため、最も絶縁被覆の除去が行いにくい素線である。この素線の絶縁被覆を予め省略しておけば、ストランドを構成する素線のうち、中心素線の絶縁被覆は除去する必要がないため、絶縁被覆の除去作業を簡略化することができる。中心素線に絶縁被覆がなくても、外周素線に絶縁被覆があれば、全ての素線間は互いに絶縁することができる。

本発明の極低温機器用の電流リードにおいて、前記電流リードは、引き抜き加工により段階的に径が縮小されるように成形され、その径が変わる段部には電流リードの接合部が設けられていないことが好ましい。

この構成によれば、引き抜き加工を利用して電流リードを製造することで、接合部を有することなく、段階的に断面積の異なる電流リードを構成することができる。この場合、断面積の変わる段部に接合部がないため、接合金具を用いる必要がなく、その段部で素線の絶縁被覆を除去する必要もない。

本発明の極低温機器用の電流リードにおいて、前記素線の径がφ6mm以下であることが好ましい。

この構成によれば、交流用途の電流リードで表皮効果に伴って実際に電流が流れる領域は、電流リードの外周から数mm以内、特に3mm以内の領域である。そのため、径を6mm以下とした素線で撚り線構造の電流リードを構成すれば、表皮効果により一部の素線しか電流流路として利用できないという欠点を改善することができる。より好ましい素線径はφ2mm以下であり、特に好ましくは、0.5〜0.8mmである。

一方、本発明の端末接続構造は、極低温側機器と、この機器に接続される電流リードとを備える端末接続構造であって、前記電流リードが、上述した各電流リードのいずれかからなることを特徴とする。

この構成によれば、渦電流損を低減することができる端末接続構造を構築できる。

本発明の端末接続構造において、前記極低温機器が、超電導ケーブル又は超電導限流器であることが好ましい。

この構成によれば、素線絶縁された撚り線構造の電流リードを用いて、超電導ケーブルの終端接続構造や、超電導限流器の導体引き出し構造を構築することができる。

本発明の極低温機器用の電流リードまたは端末接続構造は、渦電流損失を低減することができる。

（超電導ケーブルの終端接続構造：実施例１）
以下に、本発明の実施例に係る電流リード及びその電流リードを用いた超電導ケーブルの終端接続構造を図に基づいて説明する。各図において、同一部材には同一符号を付す。図１は、同終端接続構造の概略全体図、図２は同終端接続構造におけるブッシング近傍の拡大説明図、図３は同電流リード及びストランドの模式断面図である。

＜終端接続部の全体構成＞
図１に示す終端接続構造は、常温側と超電導ケーブル1の端部が配される低温側との間で、ブッシング10を介して電力の出入力を行うものである。具体的には、超電導ケーブル1の端部と、ケーブル1が有する超電導導体に接続されて低温側と常温側との間で電気的導通をとるブッシング10と、ケーブル1の端部とブッシング10とを接続する接続部2と、接続部2が収納される終端接続箱(低温容器)3とを備える。

超電導ケーブル1は、3相交流用ケーブルであり、真空二重管構造の断熱管内に3心のコア50を備える。各コアは、中心から順にフォーマ、超電導導体層、絶縁層、超電導シールド層、保護層を備える。

終端接続箱3は、ブッシング10の一端側(極低温側)及び接続部2が収納され、これらを冷却する冷媒が充填される冷媒槽20と、この冷媒槽20の外周を覆うように配置される真空槽30とを備える。冷媒層20の内部は、通常、液体窒素からなる液体冷媒領域と、窒素ガスからなる気体冷媒領域とで構成される。真空槽30の常温側には、碍管40が突設され、内部にブッシング10の他端(常温側端部)が収納される。碍管40内には、SF₆や絶縁油等の絶縁流体が充填されている。

＜ブッシングの周辺構造＞
図２に基づいて、ブッシング周辺の構成をより詳しく説明する。このブッシング10は、電流リード100と、その電流リード100を覆う固体絶縁層150とを備える。電流リード100の詳細は後述する。固体絶縁層150は、電気絶縁性に優れるFRPなどにて形成される。このブッシング10の中間部の外周には、ブッシング10を冷媒槽20に固定するためのフランジ152を設けており、フランジ152の一面が冷媒槽側に、他面が碍管40側に配置され、真空槽30内には配置されない。この配置により、フランジ152は冷媒槽20を封止する封止部材として機能し、ブッシング10の長手方向を常温側と極低温側とに区画する境界となる。そして、この終端接続構造の最も特徴とするところは、ブッシング10を構成する電流リード100が、互いに絶縁された素線を撚り合わせて構成されていることにある。以下、電流リード100の構成を図３に基づいて詳しく説明する。

＜電流リード：実施例１−１＞
この電流リード100は、図３（Ａ）に示すように、複数本のストランド110を撚り合わせて構成され、断面積が長手方向に一様な構成である。ここでは、電流リードの断面積を約2500mm²とした。さらに、図３（Ｂ）に示すように、このストランド110は互いに絶縁された複数本の素線112を撚り合わせて構成されている。その素線112としては、絶縁被覆を有する銅線とした。この素線の直径は2.6mmである。説明の便宜上、図３では実際の本数よりも少ない本数の素線112を示し、ストランド110間の隙間も誇張して示している。

このような電流リード100は、例えば次のようにして製造する。まず、所定本数の素線112を用意する。これら素線112を撚り合わせてストランド110を形成する。続いて、複数本のストランド110を撚り合わせる。このままでも電流リード100として利用できるが、さらに複数本のストランド110の撚合体を伸線してもよい。この伸線により、素線112間の隙間を圧縮して、より小断面で占積率の高い電流リードとできる。伸線による成形を行わない場合、電流リード100の長手方向に所定の間隔でバインダー（図示略）を用いて、ストランド110の単位で、或いは電流リード100の単位で素線を束ねても良い。バインダーには、ステンレス鋼帯などが好適に利用できる。このバインダーを用いることで、各素線112又はストランド110がばらけることを抑制でき、電流リード100の製造も容易にできる。

その他、図４（Ａ）に示すように、複数本のストランド110を撚り合わせてから圧縮成形して、断面が扇形のセグメント120としておき、このセグメント120を複数組み合わせて断面が円形の電流リード100としてもよい。セグメント120の成形には異形ダイス等を、セグメント同士の組み合わせには集合ダイス等を用いればよい。断面が扇形に成形されたセグメント120の本数は、４本、６本、８本など、適宜選択すればよい。セグメント120同志は、撚り合わせてもよいし、縦添えしてバインダーなどで結束しても良い。また、交流用途の電流リード100の場合、電流リード100の中心部分には比較的電流が流れにくいため、図４（Ｂ）に示すように、中心部100Cを中空にしてもよいし、プラスチックなど銅よりも安価な材料を介在しても良い。中心部100Cに介在される材料は、電流リード通電時の発熱に対して耐熱性を有する材料であればよい。例えば、この材料は、電流リード100の剛性向上に寄与するステンレスなど、同一形状・寸法とすれば、素線の構成材料（銅）よりも高剛性となる材料でもよい。ステンレスは、銅よりも低熱伝導性である点でも好ましい。

いずれの場合も、らせん状に配される各ストランド110自体が、複数の素線112の撚り合わせで構成されているため、電流リード100のある断面における素線112は、別な断面において電流リード100における径方向の位置を変えることができる。例えば、ある断面において電流リード100の外周（内周）側に位置する素線112は、別な断面において電流リード100の内周（外周）側に位置することとなる。そのため、電流リード100のほぼ外周側しか電流が流れない表皮効果が生じても、電流リード全体としてみれば、電流流路として利用される素線112の数を実質的に増加することができる。その結果、棒材やパイプ材に比べて電流リード100の径を小さくすることができる。電流リード100の径が小さくできれば、熱侵入量が少なくなるため、電流リード100の長さも短くすることが期待できる。

また、各素線112間は互いに絶縁されているため、この素線絶縁により電流リード100の導体断面が細分化され、渦電流損を低減することができる。

もちろん、ストランド110を構成せずに、電流リード100を構成する全ての素線112を同心状に撚り合わせることで電流リードとしてもよい。その場合、各素線112は同心状に配されているため、ある断面における素線の径方向の位置は、別な断面でも実質的に同じであるが、素線112同士は絶縁されているため、渦電流損を低減することができる。

＜電流リード：実施例１−２＞
次に、長手方向に順次段階的に径が縮小される本発明電流リードの実施例を図５に基づいて説明する。本実施例と実施例１−１との相違点は、電流リードの構成だけであるため、この相違点について以下に説明する。

この電流リード100は、常電導側が太径で、極低温側が細径となるように、段階的に径が異なる構成である。本例では、常温側が最も太い太径部100L、極低温側が最も径の細い細径部100S、太径部100Lと細径部100Sの間に中間の径を有する中間部100Mを備える３段階の構造とした。より具体的には、この電流リード100は、ブッシング10のフランジ152よりも上方、つまり常温側に対応する太径部100L、フランジ152の下方でほぼ気体冷媒領域に対応する中間部100M、中間部100Mの下方でほぼ液体冷媒領域に対応する細径部100Sを備える。図５の太径部100L、細径部100S及び中間部100Mは、いずれも複数本のストランドを撚り合わせて別々に構成され、さらに各ストランドは絶縁被覆を有する複数本の素線を撚り合わせ構成した。太径部100L、中間部100M及び細径部100Sの各々は、構成する素線の本数が異なる。太径部100Lと中間部100Mの間、及び中間部100Mと細径部100Sの間は、接合部100Jにより連結されている。接合部100Jを拡大して図６に示す。

その接合部100Jには、接合金具160が用いられる。この金具160は、電流リードの太径部（中間部）100L（100M）の端部を収納する太径筒部160Lと、電流リードの中間部（細径部）100M(100S)の端部を収納する小径筒部160Sとが一体に構成される形状である。後述するように圧縮接続により接合部を形成する場合、太径筒部160Lは太径側圧縮部に、小径筒部160Sは細径側圧縮部に相当し、半田により接合部を形成する場合、太径筒部160Lは太径側固定部に、小径筒部160Sは細径側固定部に相当する。

ここで、接合部100Jを形成するには、太径部、中間部、小径部100L〜100Sの端部における素線の絶縁被覆を除去する。この除去を行うには、次の方法が利用できる。

（１）接合部100Jの形成前に、電流リード端部の素線の撚りを開き、サンドブラストなどで機械的に絶縁被覆を除去する。

（２）素線の絶縁被覆を半田の熱により除去される材料で構成しておく。このような絶縁被覆の素材としては、例えばポリウレタン(230℃)、ポリウレタンとポリアミドの化合物(230℃)、ポリエステル(250℃)、ポリエステルとポリアミドの化合物(250℃)、ポリエステルイミド(290℃)等が挙げられる。括弧内の温度は耐軟化温度である。この場合、絶縁被覆は後述する半田の熱により除去されるため、予め絶縁被覆を除去しておく必要はない。

その他、絶縁被覆の除去作業を軽減するための構成として、ストランドを構成する素線の一部に絶縁被覆を施さないようにすることも考えられる。例えば、図４（Ａ）に示すように、ストランド110を構成する素線が、中心素線112c（ハッチングで示す）と、中心素線112cの周囲を取り巻くように配される複数本の外周素線112pとからなる場合、中心素線112cには絶縁被覆を施さず、外周素線112pにだけ絶縁被覆を施しておく。中心素線112cに絶縁被覆がなくても、他の外周素線112pには絶縁被覆があるため、全ての素線間は絶縁される。ストランド110の撚りを開いて素線112の絶縁被覆を除去するのに際し、中心素線112cが外周素線112pに取り囲まれているため、最も露出させにくく、絶縁被覆の除去が行い難い素線といえる。そのため、中心素線112cの絶縁被覆を予めなくしておけば、絶縁被覆を剥がす素線112の本数が少なくて済み、絶縁被覆の除去作業を軽減することができる。

次に、径の大きい電流リード100の端部を接合金具の太径筒部160Lに収納し、径の小さい電流リード100の端部を小径筒部160Sに収納する（図６（Ａ））。

そして、太径筒部160L及び小径筒部160Sの各々を圧縮接続する。これにより、順次太径部100Lと中間部100M、中間部100Mと細径部100Sとを接合する。

別な接合部100Jの形成手法としては、同様の金具160に径の大きい電流リード100の端部と径の小さい電流リード100の端部を挿入し、太径筒部160Lと電流リード100の間及び小径筒部160Sと電流リード100の間に半田（図示略）を流し込んでもよい。素線の絶縁被覆が半田の熱により除去される材料であれば、この半田接合時に素線の絶縁被覆が除去され、太径部100L、中間部100M及び細径部100Sの各電流リードが電気的に接続される。

このように径が段階的に異なる電流リード100とすることで、実施例１−１における効果に加えて、熱浸入量をさらに低減することができる。つまり、極低温側の電流リード100の断面積は常温側の断面積に比べて大きいため、極低温側への熱侵入量を少なくできる。特に、径の変化を３段階とすれば、２段階の場合に比べて電流リード100の長手方向の温度分布を調整しやすく、かつ接合部での径の変化を緩やかにでき、接合部の形成を容易にすることもできる。さらに、一般に常電導材料は、温度が低いほど低抵抗となるため、径の細い側ほど低温側となるようにすることで、ジュール損の増大を抑制することもできる。その結果、常温側の電流リード100の温度低下を抑制することができ、碍管内のSF₆や絶縁油が液化したり固化したりすることを抑制できる。加えて、極低温側における温度維持を行いやすくできる。

＜電流リード：実施例１−３＞
次に、長手方向に順次段階的に径が縮小される本発明電流リードであって、径の変わる段部に接合部がない実施例を図６（Ｂ）に基づいて説明する。この実施例は、電流リードの径を途中で異ならせるための構成が実施例１−２と相違するのみであるため、この相違点について以下に説明する。

本例の電流リードは、実施例１−１と同様に、互いに絶縁された複数本の素線をより合わせてストランドを形成し、複数本のストランドをさらに撚り合せることで構成されている。このような電流リード100を一旦作製し、この電流リード100の一部に伸線加工を施す。例えば、径が３段階に異なる電流リードを構成する場合、太径部100Lとなる箇所には伸線を施さず、中間部100Mとなる箇所には太径部100Lよりも径の小さな内径のダイスで伸線加工を施す。また、細径部100Sとなる箇所には、中間部100Mの径よりも小さな内径のダイスで伸線加工を施す。この伸線加工の結果、電流リードの途中には、径の異なる段部100Stが形成される。この段部100Stは、元々一連の電流リード100の一部を伸線して形成されたため、段部100Stの前後で電流リード100が分割されているわけではない。そのため、段部100Stは電流リード100の接合部が存在せず、実施例１−２で用いた接合金具も必要ない。もちろん、接合金具の圧縮作業又は半田付け作業も不要である。

この構成によれば、実施例１−２の効果に加えて、電流リードの径の異なる箇所に接合部が存在しないため、この箇所の機械的強度が確保しやすく、また接合箇所を形成する手間も省略できる。

（超電導限流器の導体引出構造：実施例２）
次に、本発明電流リードを超電導限流器の導体引出構造に適用した例を図７に示す。この限流器は、冷媒槽20と、この冷媒槽20の外側を覆う真空槽30と、超電導コイル55と、超電導コイル55に接続される一対のブッシング10（引出部）と、真空槽30の外側に突出する碍管40とを有する。

円筒容器状の冷媒槽20は、液体窒素などの液体冷媒を貯留する閉鎖容器である。冷媒は冷媒槽20内のほぼ全体に貯留されているが、その一部が気化することで冷媒槽20内に気体部（図示せず）が形成されることがある。

この冷媒槽20の外側は、冷媒槽20とほぼ相似形の真空槽30が形成されている。真空槽30と冷媒槽20の間の空間は真空引きされ、冷媒槽20を外部から断熱する。一方、冷媒槽20の内部には、超電導コイル55が配されている。超電導コイル55は超電導線材を巻回して構成したもので、冷媒中に浸漬されている。この超電導線材の各端部にブッシング10が接続される。

ブッシング10は、冷媒槽20の側面を貫通して、超電導コイル55と冷媒槽20（真空槽30）の外部と電力の入出力を行う部材で、Cuなどの常電導導体からなる電流リード100と、同リード100の外周を覆う固体絶縁層150とを有している。固体絶縁層150には、極低温においても利用可能な固体絶縁材料、例えばFRPやフッ素樹脂、エチレンプロピレンゴムなどが利用できる。また、固体絶縁層150の両端部をテーパー状に形成して、電界緩和手段となるストレスコーン部を構成することが好ましい。その他、FRPと箔電極とを積層していわゆるコンデンサー方式の電界緩和手段を固体絶縁層150に形成しても良い。このような電界緩和手段は、通常、電気ストレスの集中しやすい箇所に形成される。そして、このブッシング10が冷媒槽20（真空槽30）の両側面を貫通している。

一方、ブッシング10のうち真空槽20の外側に突出された箇所は、碍管40に覆われている。碍管40は沿面距離を確保するために、その外周に多数の鍔が形成されている。

このような限流器において、定常時、超電導コイル55は冷媒に浸漬されて超電導状態に保持されている。この超電導コイル55に過大な電流が流れると、超電導コイル55はクエンチして常電導体に転移し、抵抗を生じる。この抵抗により限流器を通る電流が限流される。

ここで、ブッシング10の電流リード100として、上述した実施例１−１〜１−３の各構成を利用することができる。このような互いに絶縁された素線からなる撚り線構造の電流リード100とすることで、実施例１−１〜１−３について説明した各効果を
超電導限流器においても実現することができる。

尚、本発明は上記の実施例に限定されるわけではなく、種々の変更を行うことができる。例えば、ストランド110を構成する素線112（112C、112P）の本数やストランド110の本数や形状は、適宜に選択されてよい。

本発明の極低温機器用の電流リードは、超電導ケーブルの終端接続構造や、超電導限流器の導体引出構造に好適に利用できる。特に、1000A以上、更に3000A以上の大容量の電力機器の端末構造として好適に利用できる。

実施例１に係る超電導ケーブルの終端接続構造の概略全体図である。 図１におけるブッシング周辺の拡大説明図である。 （A）は実施例１−１に係る電流リードの部分断面図、（B）は同電流リードを構成するストランドの模式断面図である。 （A）は実施例１−１の変形例を示す電流リードの組み立て手順説明図、（B）は別の変形例を示す断面図である。 実施例１−２に係る電流リードを用いた超電導終端接続構造の部分断面図である。 実施例１−２に係る電流リード径が変わる箇所を示し、（A）は接合部の概略断面図、（B）は段部の概略断面図である。 実施例２に係る超電導限流器の導体引出構造を示す概略断面図である。 従来の超電導ケーブルの終端接続構造の概略図である。

符号の説明

１ 超電導ケーブル 2 接続部 3 終端接続箱
10 ブッシング
100 電流リード 100c 中心部 100L 太径部 100M 中間部
100S 細径部 100J 接合部 100St 段部
110 ストランド 112 素線 112c 中心素線 112p 外周素線
120 セグメント
20 冷媒槽 30 真空槽 40 碍管 50 コア 55 超電導コイル
150 固体絶縁層 152 フランジ
160 接合金具 160L 太径筒部 160S 小径筒部

Claims (10)

1. 極低温側から常温側に引き出される極低温機器用の電流リードであって、
   前記電流リードは、互いに絶縁された複数本の素線を撚り合わせた撚り線構造を有することを特徴とする極低温機器用の電流リード。
2. 前記電流リードは、複数本のストランドが撚り合わされてなり、
   各ストランドは、互いに絶縁された複数本の素線を撚り合わされてなることを特徴とする請求項1に記載の極低温機器用の電流リード。
3. 前記電流リードの断面積が、常温側から極低温側に向けて、段階的に縮小されることを特徴とする請求項１又は２に記載の極低温機器用の電流リード。
4. 断面積が異なる電流リード同士を接合する接合部を備え、
   その接合部は、径の大きい電流リードの端部に圧縮接続される太径側圧縮部と、径の小さい電流リードの端部に圧縮接続される細径側圧縮部とが一体化された接合金具を備えることを特徴とする請求項３に記載の極低温機器用の電流リード。
5. 断面積が異なる電流リード同士を接合する接合部を備え、
   この接合部は、
   径の大きい電流リードの端部に取り付けられる太径側固定部と、径の小さい電流リードの端部に取り付けられる細径側固定部とが一体化された接合金具と、
   前記太径側固定部と細径側固定部の各々に対して各電流リードを接続する半田部とを備えることを特徴とする請求項３に記載の極低温機器用の電流リード。
6. 前記素線間を絶縁するために少なくとも一部の素線に絶縁被覆が施され、
   その絶縁被覆は、半田部を形成する際の熱によって溶融除去される樹脂からなることを特徴とする請求項５に記載の極低温機器用の電流リード。
7. 前記電流リードは、複数本のストランドが撚り合わされてなり、
   各ストランドは、１本の中心素線と、この中心素線の周りに撚り合わされる複数本の外周素線とを備え、
   前記中心素線は、素線間を絶縁するための絶縁被覆が施されていないことを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の極低温機器用の電流リード。
8. 前記電流リードは、引き抜き加工により段階的に径が縮小されるように成形され、
   その径が変わる段部には電流リードの接合部が設けられていないことを特徴とする請求項３に記載の極低温機器用の電流リード。
9. 極低温機器と、この機器に接続される電流リードとを備える端末接続構造であって、
   前記電流リードが、請求項１〜８の何れか１項に記載の電流リードであることを特徴とする端末接続構造。
10. 前記極低温機器が、超電導ケーブル又は超電導限流器であることを特徴とする請求項９に記載の端末接続構造。

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