JP2015211580A - Terminal structure of superconducting cable - Google Patents
Terminal structure of superconducting cable Download PDFInfo
- Publication number
- JP2015211580A JP2015211580A JP2014092649A JP2014092649A JP2015211580A JP 2015211580 A JP2015211580 A JP 2015211580A JP 2014092649 A JP2014092649 A JP 2014092649A JP 2014092649 A JP2014092649 A JP 2014092649A JP 2015211580 A JP2015211580 A JP 2015211580A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- superconducting
- layer
- current
- terminal
- wire
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment
Abstract
Description
本発明の実施形態は、超電導ケーブルの端末構造に関する。 Embodiments described herein relate generally to a terminal structure of a superconducting cable.
超電導ケーブルは、電力需要の増大する地域における送電線容量不足の解消を図るとともに、電力送電時の損失低減を図ることができる技術として注目されている。超電導ケーブルとして、酸化物超電導導体を線材に加工したものをフォーマの周囲に螺旋巻きして構成された物が知られている。このような超電導ケーブルでは、酸化物超電導体からなる線材(酸化物超電導線材)が、絶縁層を介し多層に巻きつけられている。 Superconducting cables are attracting attention as a technology that can solve the shortage of transmission line capacity in areas where power demand increases and can reduce loss during power transmission. As a superconducting cable, a superconducting cable is known in which an oxide superconducting conductor processed into a wire is spirally wound around a former. In such a superconducting cable, a wire made of an oxide superconductor (oxide superconducting wire) is wound in multiple layers via an insulating layer.
このような超電導ケーブルの端末構造は、外部電源から延びる接続端子に半田付けして電気的に接続されている(例えば特許文献1、特許文献2)。このような端末構造において、接続端子は、その抵抗値を極力小さくすることで抵抗成分による電力のロスを少なくするように構成されている。
Such a terminal structure of a superconducting cable is electrically connected by soldering to a connection terminal extending from an external power source (for example,
図8に従来の端末構造の一例として、超電導ケーブル101の端末構造110を示し、図9にこの端末構造110の部分断面図を示す。
図8に示す超電導ケーブル101は、フォーマ(芯材)181の周囲に2層の超電導層106、107が、絶縁層182を介して積層されている。この超電導ケーブル101の端末は、フォーマ181と各超電導層106、107が階段状に露出されている。この露出された各層を覆うように接続部材104の端子部104Aが取り付けられている。接続部材104と露出された各層の間は、半田105が満たされている。接続部材104は、外部電源に接続された電流リード部104Bを備えている。外部電源から電圧を加えることで、超電導ケーブルの超電導層106、107に電流を流すことができる。
接続部材104のリード部104Bは、抵抗値をできるだけ低くするためにできるだけ短く形成して抵抗成分によるロスを少なくするように構成されている。
FIG. 8 shows a
In the superconducting cable 101 shown in FIG. 8, two
The
超電導ケーブルの端末構造110は、半田105を介して超電導層106、107と接続部材104が一括して接続されている。また、半田105と超電導層106、107との間では、それぞれ異なる接続抵抗が生じる。この接続抵抗は、1nΩ〜100nΩ程度と非常に小さく、この接続抵抗値を正確に制御することは困難である。銅などの常電導導体の接続において、このようなわずかな接続抵抗が問題になることはない。しかしながら、超電導導体は、極低温で抵抗値を示さないために、わずかな接続抵抗の差により各層に流れる電流値が大きく変わってしまうという問題がある。
In the
図10は、超電導ケーブル101に直流電流を流したときの、各層に流れる電流のシミュレーション結果である。なお、このシミュレーションにおいて、超電導ケーブル101の内側の超電導層106と接続部材104と間の接続抵抗を50nΩ、外側の超電導層107と接続部材104との間の接続抵抗を0とする。
なお、横軸は、超電導ケーブル全体に流れる電流値(即ち、内側の超電導層と外側の超電導層とに流れる電流値)を示す。
図10に示すように、内側の超電導層106は接続部材104との間にわずかな接続抵抗(50nΩ)を有する為に、全体の電流が5000A程度になるまで、ほとんど電流が流れない。これに対して、外側の超電導層107には、電流が集中して流れる。
FIG. 10 is a simulation result of current flowing in each layer when a direct current is passed through the superconducting cable 101. In this simulation, the connection resistance between the
The horizontal axis indicates the current value flowing through the entire superconducting cable (that is, the current value flowing through the inner superconducting layer and the outer superconducting layer).
As shown in FIG. 10, since the inner
図10に示すシミュレーション結果からわかるように、従来の端末構造においては、超電導ケーブルの各超電導層と接続部材との間の接続抵抗に起因して、各層に流れる電流値が大きく異なってしまう。これにより、一部の超電導層に集中して電流が流れ、この電流が臨界電流値に達して、線材の発熱が起こる虞がある。 As can be seen from the simulation results shown in FIG. 10, in the conventional terminal structure, the value of the current flowing through each layer is greatly different due to the connection resistance between each superconducting layer of the superconducting cable and the connecting member. As a result, a current flows concentratedly in a part of the superconducting layer, and this current reaches a critical current value, which may cause heat generation of the wire.
本発明は、以上のような従来の実情に鑑みなされたものであり、多層に形成された超電導層の各層に均一に電流を流すことができる超電導ケーブルの端末構造の提供を目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described conventional situation, and an object of the present invention is to provide a terminal structure of a superconducting cable capable of flowing a current uniformly to each layer of superconducting layers formed in multiple layers.
本発明の超電導ケーブルの端末構造は、芯材の周囲に複数層の超電導層が、絶縁層を介して積層された超電導ケーブルの端末構造であって、それぞれの超電導層に一対一に接続される複数の接続部材と、外部接続端子とを有し、各々の前記接続部材は、前記超電導層に接続される端子部と、前記端子部から延び前記外部接続端子と接続される電流リード部とを有し、前記端子部と前記超電導層との接続抵抗値に対して前記電流リード部の抵抗値が大きい。
端子部と超電導層との接続抵抗は、例えば半田などによってなされるため、数nΩ程度の接続抵抗のばらつきが生じる。上記構成によれば、電流リード部において端子部と超電導層との接続抵抗のばらつきに対して大きな抵抗値を生じさせることで、相対的に接続抵抗のばらつきを小さくすることができる。これにより、各超電導層に流れる電流の比(即ち、分流比)の決定させる要因として、電流リード部の抵抗値が支配的な要因となる。電流リード部の抵抗は、容易に制御できるため、分流比を容易に制御できる。
The terminal structure of a superconducting cable according to the present invention is a terminal structure of a superconducting cable in which a plurality of superconducting layers are stacked around an insulating layer via an insulating layer, and is connected to each superconducting layer on a one-to-one basis. Each of the connection members includes a terminal portion connected to the superconducting layer, and a current lead portion extending from the terminal portion and connected to the external connection terminal. And the resistance value of the current lead portion is larger than the connection resistance value between the terminal portion and the superconducting layer.
Since the connection resistance between the terminal portion and the superconducting layer is made by, for example, solder or the like, the connection resistance varies about several nΩ. According to the above configuration, it is possible to relatively reduce variation in connection resistance by generating a large resistance value with respect to variation in connection resistance between the terminal portion and the superconducting layer in the current lead portion. As a result, the resistance value of the current lead portion becomes the dominant factor as a factor for determining the ratio of the current flowing in each superconducting layer (ie, the shunt ratio). Since the resistance of the current lead portion can be easily controlled, the shunt ratio can be easily controlled.
上記超電導ケーブルの端末構造において、前記接続部材は、前記端子部と前記超電導層との接続抵抗値に対して前記電流リード部の抵抗値が16倍以上であっても良い。
この構成によれば、電流リード部において端子部と超電導層との接続抵抗に対して16倍以上の抵抗値を生じさせることで、分流比に対する接続抵抗のばらつきの影響を極端に小さくすることができる。これによって、各超電導層に流れる電流値に差が生じることを抑制できる。
In the terminal structure of the superconducting cable, the connection member may have a resistance value of the current lead portion of 16 times or more with respect to a connection resistance value between the terminal portion and the superconducting layer.
According to this configuration, it is possible to extremely reduce the influence of the variation in the connection resistance on the shunt ratio by generating a resistance value of 16 times or more the connection resistance between the terminal portion and the superconducting layer in the current lead portion. it can. As a result, it is possible to suppress a difference in the value of the current flowing through each superconducting layer.
上記超電導ケーブルの端末構造において、前記電流リード部の抵抗値が1.6μΩ以上、100μΩ以下であっても良い。
端子部と超電導層との接続抵抗は、例えば1nΩ〜100nΩ程度である。リードの抵抗値が1.6μΩ以上とすることによって、分流比に対する接続抵抗のばらつきの影響を極端に小さくすることができる。これによって、各超電導層に流れる電流値に差が生じることを抑制できる。また、電流リード部の抵抗値を100μΩ以下とすることで、抵抗による電力のロスを抑制できる。
In the terminal structure of the superconducting cable, a resistance value of the current lead portion may be 1.6 μΩ or more and 100 μΩ or less.
The connection resistance between the terminal portion and the superconducting layer is, for example, about 1 nΩ to 100 nΩ. By setting the lead resistance value to 1.6 μΩ or more, the influence of variation in connection resistance on the shunt ratio can be extremely reduced. As a result, it is possible to suppress a difference in the value of the current flowing through each superconducting layer. Moreover, the loss of the electric power by resistance can be suppressed by making resistance value of a current lead part into 100 microhm or less.
上記超電導ケーブルの端末構造において、前記超電導ケーブルが直流電流を流すための超電導ケーブルであっても良い。
端子部と超電導層との接続抵抗に起因して、各超電導層に流れる電流に差が生じることは、超電導ケーブルに直流電流を流すときにより顕著となる。したがって、上記の端末構造を、直流電流を流すための超電導ケーブルに採用することが好適である。
In the terminal structure of the superconducting cable, the superconducting cable may be a superconducting cable for allowing a direct current to flow.
The difference in current flowing through each superconducting layer due to the connection resistance between the terminal portion and the superconducting layer becomes more prominent when a direct current is passed through the superconducting cable. Therefore, it is preferable to employ the above terminal structure for a superconducting cable for passing a direct current.
本発明によれば、電流リード部において端子部と超電導層との接続抵抗のばらつきに対して大きな抵抗値を生じさせることで、相対的に接続抵抗のばらつきを小さくすることができる。これにより、各超電導層に流れる電流の比(即ち、分流比)の決定させる要因として、電流リード部の抵抗値が支配的な要因となる。電流リード部の抵抗は、容易に制御できるため、分流比を容易に制御できる。 According to the present invention, it is possible to relatively reduce the variation in connection resistance by generating a large resistance value for the variation in connection resistance between the terminal portion and the superconducting layer in the current lead portion. As a result, the resistance value of the current lead portion becomes the dominant factor as a factor for determining the ratio of the current flowing in each superconducting layer (ie, the shunt ratio). Since the resistance of the current lead portion can be easily controlled, the shunt ratio can be easily controlled.
以下、本発明に係る酸化物超電導線材の実施形態について図面に基づいて説明する。なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。 Hereinafter, embodiments of an oxide superconducting wire according to the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, in the drawings used in the following description, in order to make the features easy to understand, there are cases where the portions that become the features are enlarged for the sake of convenience, and the dimensional ratios of the respective components are not always the same as the actual ones. Absent.
図1に本実施形態の端末構造を採用可能な超電導ケーブルの一例である超電導ケーブル1の部分断面略図を示す。
超電導ケーブル1は、ケーブルコア85と、このケーブルコア85を収納する金属製の断熱二重管84とを有している。
断熱二重管84は、可撓性を有する。また、断熱二重管84は、内管84aと外管84cを有し、内管84aと外管84cの間には、真空断熱層84bが形成されており、外部からの熱の影響を排除する構造となっている。内管84aの内部には、冷媒流通用の間隙87をあけてケーブルコア85が収容されている。
FIG. 1 shows a partial cross-sectional schematic view of a
The
The heat insulating
ケーブルコア85は、複数の層を同心に積層した構造を有しており、内側から順にフォーマ(芯材)81と、第1線材層6と、絶縁層82と、第2線材層7と、ケーブル安定化層86と、保護層83と、を有している。
フォーマ81は、金属製(例えば銅製)の撚線からなる。
第1線材層(超電導層)6は、複数本のテープ状の超電導線材2がフォーマ81に螺旋状に巻きつけられて形成されている。
第1線材層6の周囲には、絶縁層82が形成されており、絶縁層82の内側の層(第1線材層6)と外側の層(第2線材層7)とを絶縁している。
第2線材層(超電導層)7は、第1線材層6と同様に、複数本のテープ状の超電導線材3が螺旋状に巻きつけられて形成されている。第2線材層7を構成する超電導線材3は、第1線材層6を構成する超電導線材2と同一の線材を用いても良く、また超電導線材2よりも幅広のものを用いても良い。また、図1には、第1線材層6の超電導線材2と第2線材層7の超電導線材3との螺旋方向を一致させた例を示しているが、螺旋方向を互いに逆向きとしても良い。
第1、第2線材層6、7は、超電導ケーブル1の内部に形成される超電導体層として機能し、互いに絶縁層82によって絶縁されている。
ケーブル安定化層86は、導電性の金属からなり、ケーブルに流れる電流を安定化する役割を果たす。保護層83は、冷媒からケーブルコア85を保護する役割を果たす。
The
The former 81 is made of a stranded wire made of metal (for example, copper).
The first wire layer (superconducting layer) 6 is formed by spirally winding a plurality of tape-shaped
An insulating
Similar to the
The first and second wire layers 6 and 7 function as a superconductor layer formed inside the
The
本実施形態のテープ状の超電導線材2、3は、金属基材上に配向中間層、RE系超電導層、安定化層が形成されたRE123系酸化物超電導線材であり、その寸法は幅3〜10mm、厚さ0.5mm程度である。また、ビスマス系の多芯構造の酸化物超電導線材を適用することもできる。
超電導線材2、3は、超電導ケーブル1において、内側に金属基材が配置され外側に安定化層が配置されるように螺旋巻きされている。
The tape-shaped
The
本実施形態において、超電導線材2、3が螺旋状に巻きつけられて形成される線材層は、第1線材層6と第2線材層7との2層構造とされているが、これより多くの層を形成しても良い。また、第2線材層7の外周に絶縁層を介して超電導シールド層を形成しても良い。この場合超電導シールド層として、第1、第2線材層6、7の超電導線材2、3と同様の線材を、螺旋巻きして形成することができる。超電導シールド層を設けることで、超電導導体層に流れ得る電流によって発生する電磁界を打ち消して、電磁界による影響を超電導ケーブル1の外部に及ぼさないようにできる。
In the present embodiment, the wire layer formed by spirally winding the
図2に実施形態の超電導ケーブル1の端末構造10の側面図を示し、図3にこの端末構造10の断面図を示す。
端末構造10は、上述の超電導ケーブル1と、超電導ケーブル1の第1、第2線材層6、7にそれぞれ取り付けられる接続部材4、5と、接続部材4、5と電気的に接続された外部接続端子11と、を有している。
なお、図示を省略するが、超電導ケーブル1は、その端末部1aに至るまで第1、第2線材層6、7の超電導線材2、3は、冷媒により冷却することができる構造となっている。
FIG. 2 shows a side view of the
The
Although not shown, the
外部接続端子11は、外部電源(例えば電力を供給する発電装置)そのものか、又は外部電源と接続された端子であって、接続部材4、5の各電流リード部4B、5Bに同電圧で電流を流すものである。外部接続端子11から供給された電流は、接続部材4、5を介して第1、第2線材層6、7にそれぞれ流される。
The
超電導ケーブル1の端末部1aは、第1、第2線材層6、7及びフォーマ81が階段状に露出されている。これらの第1、第2線材層6、7の露出部には、接続部材4、5が取り付けられている。
In the terminal portion 1a of the
図4に、接続部材4の斜視図を示す。
接続部材4は、円筒状である端子部4Aとこの端子部4Aの外周面から突出する電流リード部4Bとから構成されている。接続部材4を構成する材料として、例えば銅や銅合金などを採用することができる。
FIG. 4 shows a perspective view of the
The connecting
端子部4Aの内径部4Aaは、この接続部材4が取り付けられる第1線材層6の外径に合わせた大きさとなっている。また、端子部4Aには、外周部から内径部4Aaに貫通する孔4Abが形成されている。孔4Abは、接続部材4の内径部4Aaに超電導ケーブル1の端末部1aにおいて露出された第1線材層6を挿入した状態で、半田12を流し込むために設けられている。
第1線材層6の超電導線材2は、内周側に基材、外周側に安定化層が配置されているため、第1線材層6の外周と端子部4Aの内径部4Aaの間に半田12を流し込むことで、接続部材4と第1線材層6とを電気的に接続する。また、半田12を第1線材層6の外周全体にいきわたらせて、第1線材層6を構成する複数の超電導線材2同士を半田12と端子部4Aとを介して短絡される。
The inner diameter portion 4Aa of the
Since the
電流リード部4Bは、端子部4Aの外周から角棒状に延びて形成されている。電流リード部4Bは、幅W、奥行L、長さDに形成されている。一例として、幅Wを10mm、奥行Lを50mm、長さDを100cmとすることができる。
The
接続部材5は、接続部材4と同様の構造を有し、端子部5Aと電流リード部5Bとから構成されている。
端子部5Aの内径部5Aaは、この接続部材5が取り付けられる第2線材層7の外径に合わせた大きさとなっている。接続部材5の内径部5Aaと、第2線材層7との間は、半田12が満たすことができる。これにより、接続部材5と第2線材層7とを電気的に接続されるとともに、第2線材層7を構成する複数の超電導線材3を全て短絡する。
電流リード部5Bは、電流リード部4Bは、幅W、奥行L、長さDに形成されており、例えば、電流リード部4Bと同様に、幅Wを10mm、奥行Lを50mm、長さDを100cmとすることができる。
The
The inner diameter portion 5Aa of the
The
図2、図3に示すように、端末構造10において、端子部4Aと第1線材層6との接合、並びに端子部5Aと第2線材層7との接合は半田12を介してなされている。このような半田接合において、接続抵抗は、1nΩ〜100nΩ程度と非常に小さくなり、これを正確に制御することは困難である。即ち、端子部4Aと第1線材層6との接続抵抗と、並びに端子部5Aと第2線材層7との接続抵抗を同じにすることは、難しい。したがって、第1線材層6と、第2線材層7とは異なる接続抵抗によって、電流を供給する外部接続端子11と接続される。第1、第2線材層6、7を構成する超電導線材2、3は、低温において抵抗値が0となるため、わずかな接続抵抗の差が生じていても、それぞれに流れる電流が大きく変わってしまう。
As shown in FIGS. 2 and 3, in the
本実施形態の端末構造10は、接続部材4、5の電流リード部4B、5Bの長さDを長く(本実施形態では100cm)して、電流リード部4B、5Bの抵抗値を、端子部4Aと第1、第2線材層6、7との半田12を介した接続抵抗よりも大きくしている。電流リード部4B、5Bにおいて端子部4Aと第1、第2線材層6、7との接続抵抗のばらつきに対して大きな抵抗値を生じさせることで、相対的に接続抵抗のばらつきを小さくすることができる。これにより、第1、第2線材層6、7に流れる電流の比(即ち、分流比)の決定させる要因として、電流リード部4B、5Bの抵抗値が支配的な要因となる。電流リード部4B、5Bの抵抗は、容易に制御できるため、分流比を容易に制御できる。
In the
電流リード部4B、5Bの抵抗値は、端子部4A、5Aと第1、第2線材層6、7との接続抵抗値に対して16倍以上とすることが好ましい。端子部4A、5Aと第1、第2線材層6、7との接続抵抗に対して16倍以上の抵抗値を生じさせることで、接続抵抗が無視できる程小さくなり、電流リード部4B、5Bの抵抗値の比に応じて分流比を決めることができる。
また、電流リード部4B、5B抵抗値を大きくしすぎると、抵抗成分によるエネルギーロスが大きくなるため、この抵抗値は、端子部4A、5Aと第1、第2線材層6、7との接続抵抗値に対して10000倍以下とすることが好ましい。
The resistance values of the
Further, if the
電流リード部4B、5Bの抵抗値は、1.6μΩ以上とすることが好ましい。端子部4A、5Aと第1、第2線材層6、7との接続抵抗は、例えば1nΩ〜100nΩ程度であるため、電流リード部4B、5Bの抵抗値を1.6μΩ以上とすることで、接続抵抗のばらつきの影響を極端に小さくすることができる。また、電流リード部4B、5Bの抵抗値を100μΩ以下とすることで、抵抗による電力のロスを抑制できる。
The resistance values of the current leads 4B and 5B are preferably 1.6 μΩ or more. Since the connection resistance between the
電流リード部4B、5Bの抵抗値を確保する為に、電流リード部4B、5Bの電流経路中に外部抵抗を挿入しても良い。しかしながら、本実施形態に示すように、同一の素材(例えば銅)からなる接続部材4、5を用いる場合には、電流リード部4B、5Bの電流経路の長さDを長くすることで、抵抗値を確保できる。
In order to secure the resistance value of the current leads 4B and 5B, an external resistor may be inserted in the current path of the current leads 4B and 5B. However, as shown in the present embodiment, when connecting
端末構造10は、直流電流を流すための超電導ケーブルに好適に用いられる。
超電導ケーブル1に直流電流を流す場合は、インダクタンスによる誘導電圧が生じないため、抵抗成分が分流を決める支配的な要因となる。これに対して、超電導ケーブル1に交流電流を流す場合には、超電導ケーブル1にはインダクタンスによる誘導電圧が生じる。この誘導電圧は、端末部1aの抵抗に起因する電圧と比較して十分に大きいため、分流に与える抵抗成分の影響が小さくなる。したがって、端末構造10を、直流電流を流すための超電導ケーブル1に採用することで、大きな効果を得ることができる。なお、端末構造10を、交流電流を流すための超電導ケーブルに採用しても良く、この場合も一定の効果を得ることができる。
The
When a direct current is passed through the
次に、このような端末構造10を備えた超電導ケーブル1に直流電流を流した場合のシミュレーション結果について実施例として説明する。
図5に端末構造10を備えた超電導ケーブル1の電流モデル20を示す。
この電流モデル20は、図2に示す端末構造10を想定したモデルであり、直流電源としての外部接続端子11からそれぞれ並列に並ぶ、第1線材層6、第2線材層7にそれぞれ接続部材4、5を介して接続されている超電導ケーブル1の端末構造10を表している。
Next, simulation results when a direct current is passed through the
FIG. 5 shows a
This
第1、第2線材層6、7には、超電導体特有の電圧降下V=Vc(I/Ic)nが生じる。なお、Vcは超電導体の基準電圧であり、Iは第1、第2線材層6、7にそれぞれ流れる電流値であり、Icは第1、第2線材層6、7の臨界電流値である。この電流モデル20において、臨界電流値Icは、各超電導層ともに6000Aとした。
In the first and second wire layers 6 and 7, a voltage drop V = Vc (I / Ic) n peculiar to the superconductor occurs. Vc is a reference voltage of the superconductor, I is a current value flowing through the first and second wire layers 6 and 7, and Ic is a critical current value of the first and second wire layers 6 and 7, respectively. . In this
端子部5A、5Aは、それぞれ第1、第2線材層6、7との接続抵抗として異なった抵抗値となる。今回のシミュレーションでは、端子部4Aと内側の超電導層である第1線材層6との抵抗値を50nΩ、端子部5Aと外側の超電導層である第2線材層7との抵抗値を0とした。
The
電流リード部4B、5Bは、抵抗成分として抵抗を生じる。今回のシミュレーションでは、電流リード部4B、5Bの材質は銅として、銅の体積抵抗率を基に計算を行った。また、電流リード部4B、5Bは、ともに幅Wを10mm、奥行Lを50mm(即ち、電流経路の断面積を50mm2)であり、長さDを様々に変えた場合の全体の電流について調査した。また、温度を77Kとした。この結果について、図6、図7を基に説明する。
The current leads 4B and 5B generate resistance as a resistance component. In this simulation, calculation was performed based on the volume resistivity of copper, assuming that the material of the
図6は、一例として電流リード部4B、5Bの長さDを10cmとした場合に、第1、第2線材層6、7に流れる全体電流を横軸とし、第1、第2線材層6、7にそれぞれ生じる電圧降下を縦軸としたシミュレーション結果のグラフである。
この例では、全体電流が0A〜約7000Aの範囲で、第1、第2線材層6、7に生じる電圧降下は同じである。これは、第1、第2線材層6、7に、同等の電流が流れていることを意味する。しかしながら、全体電流が約7000Aを超えるとなると、第2線材層7に生じる電圧が急激に上昇する。これに対して第1線材層6に生じる電圧は、7000Aを超えても安定して推移して、11000Aから立ち上がって上昇する。
第1線材層6と端子部4Aとの間には、50nΩの接続抵抗がある。これに対して、第2線材層7と端子部5Aとの間の接続抵抗は0であり、第2線材層7は、第1線材層6に対して電流が流れやすい。この例においては、7000Aを超えると、第2線材層7に集中して電流が流れ、第2線材層7に超電導体特有の電圧降下V=Vc(I/Ic)nが生じ、加速度的に電圧降下が大きくなる。
FIG. 6 shows, as an example, when the length D of the current leads 4B and 5B is 10 cm, the horizontal axis represents the total current flowing through the first and second wire layers 6 and 7, and the first and second wire layers 6 , 7 are graphs of simulation results with voltage drops occurring in the vertical axis as vertical axes.
In this example, the voltage drop generated in the first and second wire layers 6 and 7 is the same when the total current is in the range of 0 A to about 7000 A. This means that an equivalent current flows through the first and second wire layers 6 and 7. However, when the total current exceeds about 7000 A, the voltage generated in the
There is a connection resistance of 50 nΩ between the
図6のグラフに、基準電圧Vc(1μV)を示す。基準電圧Vcは、超電導体の臨界電流値Icを決めるための基準となる電圧である。電圧降下が基準Vcに達すると超電導体に流れる電流は臨界電流値Icとなり、超電導線材に流れる電流が限界に近くなる。したがって、各超電導層の電圧降下はVc以下とすることが好ましい。
図6に示す例では、約7000Aで第2線材層7が基準電圧Vcに達しているため、これ以下の領域で電流を流すことが望まれる。したがって、図6に示す例ように、電流リード部4B、5Bの長さDを10cmとした場合には、全体電流として約7000Aまでの電流を超電導ケーブル1に流すことができる。
The reference voltage Vc (1 μV) is shown in the graph of FIG. The reference voltage Vc is a reference voltage for determining the critical current value Ic of the superconductor. When the voltage drop reaches the reference Vc, the current flowing through the superconductor becomes a critical current value Ic, and the current flowing through the superconducting wire approaches a limit. Therefore, the voltage drop of each superconducting layer is preferably set to Vc or less.
In the example shown in FIG. 6, since the
図7に、電流リード部4B、5Bの長さDを0cm〜100cmの間で様々に変えた場合に、超電導ケーブル1に流すことができる全体電流を表している。なお、「超電導ケーブル1に流すことができる全体電流」とは、この電流モデル20において第2線材層7に基準電圧Vcの電圧降下が発生する際の全体電流を意味する。
FIG. 7 shows the total current that can be passed through the
図7に示すように、電流リード部4B、5Bの長さDを長くすることで、超電導ケーブル1に流すことができる全体電流を大きくすることができる。
電流リード部4B、5Bの長さDを、40cm以上とする場合には、全体電流として8500A以上の電流を流すことができる。この超電導ケーブル1の第1、第2線材層6、7の臨界電流値Icは、6000Aであるため、臨界電流に対して70%以上の電流を流すことができる。
これに対して、全体電流が8500Aを下回る場合は、臨界電流に対して70%未満の電流しか流すことができず、超電導ケーブル1の能力(即ち臨界電流値Ic)に対して30%以上を無駄にすることとなり効率が悪い。
したがって、今回の電流モデル20では、電流リード部4B、5Bの長さDを、40cm以上とすることが好ましい。即ち、長さDを40cm以上とすることで、第1線材層6と端子部4A、並びに第2線材層7と端子部5Aの接続抵抗の差が50nΩまでの場合において、効率よく電流を流すことができる。
As shown in FIG. 7, the total current that can be passed through the
When the length D of the
On the other hand, when the total current is less than 8500 A, only a current less than 70% can flow with respect to the critical current, and more than 30% with respect to the ability of the superconducting cable 1 (ie, the critical current value Ic). It will be wasted and inefficient.
Therefore, in the
また、電流リード部4B、5Bの長さDを、40cm以上とする場合の電流リード部4B、5Bの抵抗値は1.6μΩ(温度77K)となる。このシミュレーション結果から、電流リード部4B、5Bの抵抗値を1.6μΩとすることが好ましいことが確認された。
なお、電流リード部4B、5Bは、77K以上の温度で使用される場合があり、その場合は、電流リードの断面積や長さを調整して1.6μΩ以上にすればよい。
Further, when the length D of the
The current leads 4B and 5B may be used at a temperature of 77K or higher. In that case, the current leads 4B and 5B may be adjusted to 1.6 μΩ or higher by adjusting the cross-sectional area and length of the current leads.
以上に、本発明の各実施形態を説明したが、各実施形態における各構成及びそれらの組み合わせ等は一例であり、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換、及びその他の変更が可能である。また、本発明は実施形態によって限定されることはない。 Each embodiment of the present invention has been described above, but each configuration and combination thereof in each embodiment is an example, and the addition, omission, replacement, and configuration of the configuration is within the scope of the present invention. Other changes are possible. Further, the present invention is not limited by the embodiment.
1…超電導ケーブル、1a…端末部、2、3…超電導線材、4、5…接続部材、4A、5A…端子部、4Aa、5Aa…内径部、4Ab、5Ab…孔、4B、5B…電流リード部、6…第1線材層(超電導層)、7…第2線材層(超電導層)、10…端末構造、11…外部接続端子、12…半田、20…電流モデル、81…フォーマ(芯材)、82…絶縁層、D…長さ、L…奥行、W…幅
DESCRIPTION OF
Claims (4)
それぞれの超電導層に一対一に接続される複数の接続部材と、外部接続端子とを有し、
各々の前記接続部材は、前記超電導層に接続される端子部と、前記端子部から延び前記外部接続端子と接続される電流リード部とを有し、
前記端子部と前記超電導層との接続抵抗値に対して前記電流リード部の抵抗値が大きい超電導ケーブルの端末構造。 A superconducting cable terminal structure in which a plurality of superconducting layers are laminated around an insulating layer around a core material,
A plurality of connection members connected to each superconducting layer on a one-to-one basis, and external connection terminals,
Each of the connection members has a terminal portion connected to the superconducting layer, and a current lead portion extending from the terminal portion and connected to the external connection terminal,
A terminal structure of a superconducting cable in which a resistance value of the current lead portion is larger than a connection resistance value between the terminal portion and the superconducting layer.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014092649A JP2015211580A (en) | 2014-04-28 | 2014-04-28 | Terminal structure of superconducting cable |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014092649A JP2015211580A (en) | 2014-04-28 | 2014-04-28 | Terminal structure of superconducting cable |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2015211580A true JP2015211580A (en) | 2015-11-24 |
Family
ID=54613413
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2014092649A Pending JP2015211580A (en) | 2014-04-28 | 2014-04-28 | Terminal structure of superconducting cable |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2015211580A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2018129888A (en) * | 2017-02-06 | 2018-08-16 | 昭和電線ケーブルシステム株式会社 | Normal conductive connecting member and terminal structure of superconducting cable |
JP2018129889A (en) * | 2017-02-06 | 2018-08-16 | 昭和電線ケーブルシステム株式会社 | Normally conducting connecting member and terminal structure of superconducting cable |
JP2019161873A (en) * | 2018-03-14 | 2019-09-19 | 古河電気工業株式会社 | Superconducting cable terminal structure |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04328281A (en) * | 1991-04-26 | 1992-11-17 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | Parallel connecting method of superconductor |
JPH0864330A (en) * | 1994-08-24 | 1996-03-08 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Superconductive wire connecting method |
JPH10126917A (en) * | 1996-10-21 | 1998-05-15 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Terminal structure of superconducting cable conductor and jointing method therefor |
JP2004265715A (en) * | 2003-02-28 | 2004-09-24 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Terminal structure of superconducting cable for dc |
-
2014
- 2014-04-28 JP JP2014092649A patent/JP2015211580A/en active Pending
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04328281A (en) * | 1991-04-26 | 1992-11-17 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | Parallel connecting method of superconductor |
JPH0864330A (en) * | 1994-08-24 | 1996-03-08 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Superconductive wire connecting method |
JPH10126917A (en) * | 1996-10-21 | 1998-05-15 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Terminal structure of superconducting cable conductor and jointing method therefor |
JP2004265715A (en) * | 2003-02-28 | 2004-09-24 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Terminal structure of superconducting cable for dc |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2018129888A (en) * | 2017-02-06 | 2018-08-16 | 昭和電線ケーブルシステム株式会社 | Normal conductive connecting member and terminal structure of superconducting cable |
JP2018129889A (en) * | 2017-02-06 | 2018-08-16 | 昭和電線ケーブルシステム株式会社 | Normally conducting connecting member and terminal structure of superconducting cable |
JP2019161873A (en) * | 2018-03-14 | 2019-09-19 | 古河電気工業株式会社 | Superconducting cable terminal structure |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101118749B1 (en) | superconducting wire | |
US20170309374A1 (en) | Superconducting cable | |
US10249421B2 (en) | Superconducting coil | |
WO2017061563A1 (en) | Superconducting coil | |
JP2015211580A (en) | Terminal structure of superconducting cable | |
JP2015162367A (en) | Terminal structure of superconducting cable and manufacturing method therefor | |
JP5619731B2 (en) | Superconducting wire current terminal structure and superconducting cable having this current terminal structure | |
JP2010003678A (en) | Connection structure of two superconductor cables | |
JP6419596B2 (en) | Thin-film wire connection structure, high-temperature superconducting wire using the connection structure, and high-temperature superconducting coil using the connection structure | |
KR101028817B1 (en) | Bifilar Winding Type High Temperature Superconducting Fault Current Limiter | |
JP2012038812A (en) | Superconducting coil device | |
JP5268805B2 (en) | Superconducting wire connection structure and superconducting coil device | |
JP6513915B2 (en) | High temperature superconducting coil and high temperature superconducting magnet device | |
JP6678509B2 (en) | Superconducting tape wire, superconducting current lead using superconducting tape, permanent current switch and superconducting coil | |
JP4947434B2 (en) | Superconducting conductor | |
JP5731564B2 (en) | Superconducting cable terminal structure | |
JP6782147B2 (en) | Terminal structure of superconducting cable | |
EP3180575A1 (en) | Cryogenic assembly including carbon nanotube electrical interconnect | |
JP2012028041A (en) | Superconducting current lead | |
JP6401489B2 (en) | Superconducting cable and superconducting equipment | |
JP2018129128A (en) | Superconductive cable, and connected part of superconductive cable | |
JP6913570B2 (en) | Superconducting tape wire, superconducting current lead using this superconducting tape wire, permanent current switch and superconducting coil | |
JP2013178960A (en) | Connection member | |
JP2013108935A (en) | Method of measuring critical current of superconductor cable | |
JP2012195413A (en) | Superconducting coil |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20161125 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20171012 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20171031 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20180508 |