JP5829634B2 - Superconducting cable terminal structure - Google Patents

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JP5829634B2 JP2013010165A JP2013010165A JP5829634B2 JP 5829634 B2 JP5829634 B2 JP 5829634B2 JP 2013010165 A JP2013010165 A JP 2013010165A JP 2013010165 A JP2013010165 A JP 2013010165A JP 5829634 B2 JP5829634 B2 JP 5829634B2
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Description

本発明は、多層構造の超電導ケーブルにおける端末構造体に関する。   The present invention relates to a terminal structure in a superconducting cable having a multilayer structure.

一般に、超電導ケーブルにおいては、フォーマ(心材)の外周に超電導テープがスパイラル状に巻回されている。また、大電流送電を可能とするために、超電導テープは、同心円状に多層に配置されている場合が多い。多層配置された超電導テープの層間(すなわち超電導テープの間)には、超電導テープを押えたり、超電導テープ間での電気絶縁をとるための、押えテープが設けられる。   In general, in a superconducting cable, a superconducting tape is wound around the outer periphery of a former (core material) in a spiral shape. In order to enable large current transmission, superconducting tapes are often arranged in multiple layers concentrically. Between the layers of the superconducting tapes arranged in multiple layers (that is, between the superconducting tapes), presser tapes are provided to hold the superconducting tapes or to provide electrical insulation between the superconducting tapes.

このような多層構造の超電導ケーブルを極低温部から常温部に引き出すための、超電導ケーブルの端末構造体(超電導ケーブルの終端部の構成と言ってもよい)が、特許文献1−3などに記載されている。これらの特許文献には、超電導テープの層数と同じ数の引出導体のそれぞれに、各層の超電導テープを接続することで、極低温部に配された超電導ケーブルを複数の引出導体を用いて常温部に引き出す構成が記載されている。   A terminal structure of a superconducting cable (which may be referred to as a configuration of a terminal portion of the superconducting cable) for drawing out such a multilayer superconducting cable from a cryogenic part to a room temperature part is described in Patent Documents 1-3 and the like. Has been. In these patent documents, a superconducting cable arranged in a cryogenic part is connected to each of the same number of lead conductors as the number of superconductor tapes by using a plurality of lead conductors at room temperature. The structure pulled out to the part is described.

特開2001−6453号公報JP 2001-6453 A 特開平11−73824号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-73824 特開2004−265715号公報JP 2004-265715 A

ところで、多層構造の超電導ケーブルにおける端末構造体においては、複数の超電導テープを複数の引出導体に接続する必要があるので、その接続部分の構成が必然的に複雑となる。その結果、接続の信頼性が低下するおそれがある。   By the way, in the terminal structure in a superconducting cable having a multilayer structure, it is necessary to connect a plurality of superconducting tapes to a plurality of lead conductors, so that the configuration of the connecting portion is necessarily complicated. As a result, connection reliability may be reduced.

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、多層構造の超電導ケーブルを複数の引出導体に接続する場合に、接続の信頼性を向上し得る、超電導ケーブルにおける端末構造体を提供する。   The present invention has been made in view of the above points, and provides a terminal structure in a superconducting cable that can improve the reliability of connection when a superconducting cable having a multilayer structure is connected to a plurality of lead conductors.

本発明の超電導ケーブルの端末構造体の一つの態様は、
同心円状に多層配置された超電導線材を有する、超電導ケーブルと、
前記超電導線材が終端接続される筒状の電極と、
を有する超電導ケーブルの端末構造体であって、
前記超電導ケーブルは、前記筒状電極の内部を通過し、
前記超電導線材は、前記筒状電極の外面に電気的に接続され、
前記超電導ケーブルと前記筒状電極との間には、緩衝材が設けられており、
前記緩衝材は、極低温液体を前記緩衝材の外周側から内周側へと通過させるための隙間を有する
One aspect of the terminal structure of the superconducting cable of the present invention is:
A superconducting cable having superconducting wires arranged concentrically in multiple layers;
A cylindrical electrode to which the superconducting wire is terminated, and
A terminal structure of a superconducting cable having
The superconducting cable passes through the inside of the cylindrical electrode,
The superconducting wire is electrically connected to the outer surface of the cylindrical electrode,
Between the superconducting cable and the cylindrical electrode, a buffer material is provided ,
The buffer material has a gap for allowing the cryogenic liquid to pass from the outer peripheral side to the inner peripheral side of the buffer material .

本発明によれば、超電導ケーブルと筒状電極との間に緩衝材が設けられているので、筒状電極の内部を通過する超電導ケーブルの超電導線材が、筒状電極の内面の力を受けることによって損傷することを防止できる。この結果、接続の信頼性が向上した端末構造体を実現できる。   According to the present invention, since the buffer material is provided between the superconducting cable and the cylindrical electrode, the superconducting wire of the superconducting cable passing through the inside of the cylindrical electrode receives the force of the inner surface of the cylindrical electrode. Can prevent damage. As a result, a terminal structure having improved connection reliability can be realized.

実施の形態に係る超電導ケーブルの端末構造体の概略構成を示す断面図Sectional drawing which shows schematic structure of the terminal structure of the superconducting cable which concerns on embodiment 同端末構造体を筒状電極の後方から見た要部構成図The principal part block diagram which looked at the terminal structure from the back of a cylindrical electrode 超電導テープの巻回状態を示す図Diagram showing winding state of superconducting tape 図1のA−A’断面を示す断面図Sectional drawing which shows the A-A 'cross section of FIG. 他の実施の形態の構成を示す断面図Sectional drawing which shows the structure of other embodiment

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1は、本発明の実施の形態に係る超電導ケーブルの端末構造体の概略構成を示す断面図である。実施の形態では、説明を簡単化するために、超電導ケーブルが2層構造すなわち2層の超電導テープを有する場合を例示するが、3層構造以上すなわち3層以上の超電導テープを有する場合でも、本発明を適用可能である。図2は、端末構造体を後方側(つまり図1の右側)から見た要部構成図である。   FIG. 1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a terminal structure of a superconducting cable according to an embodiment of the present invention. In the embodiment, in order to simplify the description, a case where the superconducting cable has a two-layer structure, that is, a two-layer superconducting tape is illustrated, but the present invention is not limited to a case where the superconducting tape has a three-layer structure or more, that is, three or more layers. The invention can be applied. FIG. 2 is a main part configuration diagram of the terminal structure viewed from the rear side (that is, the right side of FIG. 1).

端末構造体100は、超電導ケーブル110および筒状の引出用電極(以下、筒状電極と呼ぶ)120を有する。筒状電極120は、超電導テープの層数分だけ設けられている。本実施の形態の例では、超電導ケーブル110の超電導テープの層数が2層なので、2個の筒状電極120−1、120−2が設けられている。各筒状電極120−1、120−2には、リードケーブル130−1、130−2が電気的に接続されている。実際の使用時には、超電導ケーブル110および筒状電極120は、液体窒素などの極低温の液体に浸される。そして、超電導ケーブルの電流が、筒状電極120を介してリードケーブル130によって常温部に引き出されるようになっている。例えば、リードケーブル130は、ポリマー套管(図示せず)などを介して気中に導出される。   The terminal structure 100 includes a superconducting cable 110 and a cylindrical lead electrode (hereinafter referred to as a cylindrical electrode) 120. The cylindrical electrode 120 is provided by the number of layers of the superconducting tape. In the example of the present embodiment, since the number of layers of the superconducting tape of the superconducting cable 110 is two, two cylindrical electrodes 120-1 and 120-2 are provided. Lead cables 130-1 and 130-2 are electrically connected to the respective cylindrical electrodes 120-1 and 120-2. In actual use, the superconducting cable 110 and the cylindrical electrode 120 are immersed in a cryogenic liquid such as liquid nitrogen. Then, the current of the superconducting cable is drawn out to the normal temperature part by the lead cable 130 through the cylindrical electrode 120. For example, the lead cable 130 is led into the air through a polymer sleeve (not shown) or the like.

超電導ケーブル110は、内部安定化層(フォーマ)111、押えテープ112、第1の超電導テープ113、押えテープ114、第2の超電導テープ115を有する。内部安定化層111は、円筒形状であり、銅の撚線から構成されている。内部安定化層111の外周には、不織布からなる押えテープ112が巻回されている。押えテープ112の外周には、第1の超電導テープ113が、図3に示すように、スパイラル状に巻回されている。第1の超電導テープ113の外周には、不織布からなる押えテープ114が巻回されている。押えテープ114の外周には、第2の超電導テープ115が第1の超電導テープ113と同様にスパイラル状に巻回されている。本実施の形態の例では、1層あたり10本の超電導テープがスパイラル状に巻回されている。つまり、第1の超電導テープ113および第2の超電導テープ115は、それぞれ、10本の超電導テープから構成されている。超電導テープ113、115の材料としては、従来提案されている種々の超電導材料を用いることができる。また、超電導テープ113、115は、必ずしもテープ状でなくてもよく、超電導線材であればよい。   The superconducting cable 110 includes an internal stabilization layer (former) 111, a pressing tape 112, a first superconducting tape 113, a pressing tape 114, and a second superconducting tape 115. The internal stabilization layer 111 has a cylindrical shape and is composed of a copper stranded wire. A presser tape 112 made of a nonwoven fabric is wound around the outer periphery of the inner stabilization layer 111. A first superconducting tape 113 is wound around the outer periphery of the presser tape 112 in a spiral shape as shown in FIG. A presser tape 114 made of a nonwoven fabric is wound around the outer periphery of the first superconducting tape 113. On the outer periphery of the presser tape 114, the second superconducting tape 115 is wound in a spiral shape like the first superconducting tape 113. In the example of the present embodiment, 10 superconducting tapes are wound spirally per layer. That is, each of the first superconducting tape 113 and the second superconducting tape 115 is composed of ten superconducting tapes. As materials for the superconducting tapes 113 and 115, various conventionally proposed superconducting materials can be used. Further, the superconducting tapes 113 and 115 are not necessarily in the form of a tape, and may be any superconducting wire.

実際には、超電導ケーブル110は、第2の超電導テープ115の外周側に、電気絶縁層や、超電導シールド層、外部安定化層、コルゲート管などが設けられているが、これらの部材は、超電導テープ113、115が筒状電極120に接続される端末箇所では取り除かれるので、図1ではこれらは省略して示してある。   Actually, the superconducting cable 110 is provided with an electrical insulating layer, a superconducting shield layer, an external stabilization layer, a corrugated tube, and the like on the outer peripheral side of the second superconducting tape 115. Since the tapes 113 and 115 are removed at the terminal portions where they are connected to the cylindrical electrode 120, they are not shown in FIG.

筒状電極120(120−1、120−2)は、全体として筒状であり、円筒部121とテーパー部122とを有する。筒状電極120は、図2から明らかなように、超電導ケーブル110が内部を貫通できる中空構造となっている。超電導ケーブル110の超電導テープ113、115のうち、最外周側に設けられた第1の超電導テープ115は、最も終端側から遠くに設けられた筒状電極120−1の外面に半田によって接続される。最外周から2番目(図1の例の場合、最内周)に設けられた第2の超電導テープ113は、終端側から2番目(図1の例の場合、最も終端側)に設けられた筒状電極120−2の外面に半田によって接続される。つまり、終端側に向かって超電導ケーブル110を順次複数の筒状電極120−1、120−2を貫通させつつ、終端側に向かって外周側の超電導テープ115、113から順に1つずつ筒状電極120−1、120−2の外面に接続される。   The cylindrical electrode 120 (120-1, 120-2) is cylindrical as a whole, and includes a cylindrical portion 121 and a tapered portion 122. As apparent from FIG. 2, the cylindrical electrode 120 has a hollow structure through which the superconducting cable 110 can penetrate. Of the superconducting tapes 113 and 115 of the superconducting cable 110, the first superconducting tape 115 provided on the outermost peripheral side is connected to the outer surface of the cylindrical electrode 120-1 provided farthest from the end side by soldering. . The second superconducting tape 113 provided second from the outermost periphery (in the innermost periphery in the case of FIG. 1) is provided second from the end side (most end side in the example of FIG. 1). The outer surface of the cylindrical electrode 120-2 is connected by solder. In other words, the superconducting cable 110 is sequentially passed through the plurality of cylindrical electrodes 120-1 and 120-2 toward the terminal end, and the cylindrical electrodes are sequentially arranged from the superconducting tapes 115 and 113 on the outer peripheral side toward the terminal end. It is connected to the outer surface of 120-1 and 120-2.

超電導テープ115、113は、筒状電極120−1、120−2のテーパー部122の外面に、半田により電気的に接続される。このように、超電導テープ115、113をテーパー部122に接続したことにより、超電導テープをあまり折り曲げずに接続させることができるので、接続部分のテンションを小さくできるので接続の信頼性が向上するとともに、接続時の作業性が向上する。   Superconducting tapes 115 and 113 are electrically connected to the outer surfaces of tapered portions 122 of cylindrical electrodes 120-1 and 120-2 by solder. Thus, by connecting the superconducting tapes 115 and 113 to the tapered portion 122, the superconducting tape can be connected without being bent so much, so that the tension of the connecting portion can be reduced, so that the connection reliability is improved. Workability during connection is improved.

かかる構成に加えて、筒状電極120−1の内面と、この筒状電極120−1を貫通する超電導ケーブル110の外面との間には、緩衝材140が設けられている。これにより、筒状電極120−1の内面が超電導ケーブル110の外面に当たることによる、超電導テープ113の損傷を防止することができる。ちなみに、最も終端側の筒状電極120−2の内面と、この筒状電極120−2を貫通する超電導ケーブル110の外面との間に、緩衝材140が設けられていないのは、筒状電極120−2を貫通する超電導ケーブル110には既に超電導テープが存在しない(つまり保護すべき超電導テープが存在しない)からである。   In addition to this configuration, a buffer material 140 is provided between the inner surface of the cylindrical electrode 120-1 and the outer surface of the superconducting cable 110 that passes through the cylindrical electrode 120-1. Thereby, damage to the superconducting tape 113 due to the inner surface of the cylindrical electrode 120-1 hitting the outer surface of the superconducting cable 110 can be prevented. Incidentally, the buffer electrode 140 is not provided between the innermost surface of the cylindrical electrode 120-2 on the most terminal side and the outer surface of the superconducting cable 110 passing through the cylindrical electrode 120-2. This is because superconducting tape does not already exist in superconducting cable 110 passing through 120-2 (that is, there is no superconducting tape to be protected).

ここで、緩衝材140としては、FRP(Fiber Reinforced Plastics)を用いることが好ましい。FRPとは、繊維強化プラスチックであり、ガラス繊維などの繊維をプラスチックの中に入れて強度を向上させた複合材料のことをいう。なお、FRPであれば、ガラス繊維強化プラスチック(GFRP)、ポリエチレン繊維強化プラスチック(DFRP)、また炭素繊維強化プラスチック(CFRP)などでも構わない。さらに、緩衝材140としては、FRPに限らず、筒状電極120−1の内面のエッジ部分などの力を、超電導テープ113にダイレクトに伝えずに、その力を遮る程度の剛性、またはその力を吸収できる程度の弾性を有する種々の材料を用いることができる。ただし、緩衝材140は、極低温の液体に浸されることになるので、極低温に耐えることができることが求められる。本実施の形態の場合、緩衝材140は、テープ状であり、超電導ケーブル110の外面に貼り付けられている。なお、緩衝材140は、超電導ケーブルの外面に塗布するタイプのものであってもよい。   Here, as the buffer material 140, it is preferable to use FRP (Fiber Reinforced Plastics). FRP is a fiber reinforced plastic, and refers to a composite material in which a fiber such as glass fiber is placed in the plastic to improve the strength. In the case of FRP, glass fiber reinforced plastic (GFRP), polyethylene fiber reinforced plastic (DFRP), carbon fiber reinforced plastic (CFRP), or the like may be used. Further, the buffer material 140 is not limited to FRP, and the rigidity of the edge of the inner surface of the cylindrical electrode 120-1 or the like is not directly transmitted to the superconducting tape 113, or the force is blocked. Various materials having elasticity enough to absorb water can be used. However, since the buffer material 140 is immersed in a cryogenic liquid, it is required to be able to withstand the cryogenic temperature. In the case of the present embodiment, the buffer material 140 has a tape shape and is attached to the outer surface of the superconducting cable 110. The buffer material 140 may be of a type that is applied to the outer surface of the superconducting cable.

本実施の形態の場合、緩衝材140は、超電導ケーブル110の長手方向への長さが160mm、厚さ0.1mmのFRPが、押えテープ114の外周上に、10枚配置されて構成されている。   In the case of the present embodiment, the buffer material 140 is configured by arranging ten FRPs having a length in the longitudinal direction of the superconducting cable 110 of 160 mm and a thickness of 0.1 mm on the outer periphery of the presser tape 114. Yes.

因みに、超電導テープ113と筒状電極120−1との間には、押えテープ114も存在するが、押えテープ114は不織布なので緩衝作用はほとんど期待できない。従って、押えテープ114だけでは、筒状電極120−1の内面の力によって超電導テープ113が損傷する可能性がある。よって、緩衝材140を設けることは、超電導テープ113の損傷を防止する上で非常に有用である。   Incidentally, the presser tape 114 also exists between the superconducting tape 113 and the cylindrical electrode 120-1, but since the presser tape 114 is a non-woven fabric, almost no buffering action can be expected. Therefore, the superconducting tape 113 may be damaged by the force on the inner surface of the cylindrical electrode 120-1 only with the presser tape 114. Therefore, providing the buffer material 140 is very useful in preventing damage to the superconducting tape 113.

実際上、緩衝材140は、超電導ケーブル110を筒状電極120−1、120−2に接続するときに、作業者によって取り付けられる。具体的には、作業者は、先ず、筒状電極120−1が当接する可能性があると思われる超電導ケーブル110の外周位置に、緩衝材140を取り付ける。次に、作業者は、緩衝材140が取り付けられた超電導ケーブル110を筒状電極120−1に挿し込む。その後、作業者は、超電導テープ115を筒状電極120−1の外面に半田によって接続する。   In practice, the cushioning material 140 is attached by an operator when the superconducting cable 110 is connected to the cylindrical electrodes 120-1 and 120-2. Specifically, the worker first attaches the cushioning material 140 to the outer peripheral position of the superconducting cable 110 where the cylindrical electrode 120-1 is likely to come into contact. Next, the operator inserts the superconducting cable 110 to which the buffer material 140 is attached into the cylindrical electrode 120-1. Thereafter, the worker connects the superconducting tape 115 to the outer surface of the cylindrical electrode 120-1 by soldering.

図4は、図1のA−A’断面を示す。なお、図4では、図を簡単化するために、外周側の超電導テープ115(図1)は省略して示してある。   FIG. 4 shows an A-A ′ cross section of FIG. 1. In FIG. 4, the superconducting tape 115 (FIG. 1) on the outer peripheral side is omitted to simplify the drawing.

超電導テープ113は、図3および図4からも分かるように、複数の超電導テープ(本実施の形態の場合、10本)が各テープ間に若干の間隔113Sを空けてスパイラル状に巻回されている。超電導テープ115も同様である。一方、押えテープ112、114は、それぞれ、1本の不織布が間隔を空けずにスパイラル状に巻回されている。超電導テープ113、115としては、例えば、厚さ0.1mm、幅5mmの超電導テープが撚ピッチ250mmで、10枚巻回されている。押えテープ112、114としては、例えば、厚さ0.2mm、幅45mmの不織布が1/2ラップ巻きされている(つまり、テープ幅の半分ずつがオーバーラップして巻回されている)。   As can be seen from FIGS. 3 and 4, the superconducting tape 113 is a plurality of superconducting tapes (10 in the case of this embodiment) wound in a spiral with a slight space 113S between the tapes. Yes. The same applies to the superconducting tape 115. On the other hand, each of the presser tapes 112 and 114 is formed by spirally winding a single non-woven fabric without a gap. As the superconducting tapes 113 and 115, for example, ten superconducting tapes having a thickness of 0.1 mm and a width of 5 mm are wound at a twist pitch of 250 mm. As the presser tapes 112 and 114, for example, a non-woven fabric having a thickness of 0.2 mm and a width of 45 mm is wound in half wrap (that is, half of the tape width is wound in an overlapping manner).

テープ状の緩衝材140は、図4に示すように、押えテープ114の外周面に、隣の緩衝材140との間に隙間140Sを空けて設けられる。緩衝材140は、スパイラル状に巻回されていてもよいし、超電導ケーブル110の長手方向と平行になるように貼り付けてもよい。このように、隙間140Sを空けて緩衝材140を配置したことにより、超電導ケーブル110の周囲に充填された液体窒素が緩衝材140間の隙間140Sを通過して筒状電極120−1の内側まで入り込むことができるので、筒状電極120−1内部での超電導特性の低下を防止できる。   As shown in FIG. 4, the tape-shaped buffer material 140 is provided on the outer peripheral surface of the presser tape 114 with a gap 140 </ b> S between the adjacent buffer material 140. The buffer material 140 may be wound in a spiral shape, or may be attached so as to be parallel to the longitudinal direction of the superconducting cable 110. Thus, by arranging the buffer material 140 with the gap 140S therebetween, the liquid nitrogen filled around the superconducting cable 110 passes through the gap 140S between the buffer materials 140 to the inside of the cylindrical electrode 120-1. Since it can penetrate | invade, the fall of the superconducting characteristic in the cylindrical electrode 120-1 can be prevented.

ここで、実際上、超電導ケーブル110を筒状電極120−1に挿し込んだ状態において、超電導ケーブル110の外面と、筒状電極120−1の内面(実際には、テーパ部122の先端)との間には隙間が生じ、この隙間の範囲内で筒状電極120−1に対して超電導ケーブル110が半径方向に可動な状態となる。その結果、緩衝材140が無い状態では、何らかの原因で超電導ケーブル110または筒状電極120−1が半径方向に動くと、筒状電極120−1の内面が超電導ケーブル110の外面にぶつかって、超電導テープ113が損傷するおそれがある。   Here, in practice, in a state where the superconducting cable 110 is inserted into the cylindrical electrode 120-1, the outer surface of the superconducting cable 110 and the inner surface of the cylindrical electrode 120-1 (actually, the tip of the tapered portion 122) A gap is generated between the superconducting cable 110 and the superconducting cable 110 with respect to the cylindrical electrode 120-1 within the gap. As a result, in the absence of the buffer material 140, if the superconducting cable 110 or the cylindrical electrode 120-1 moves in the radial direction for some reason, the inner surface of the cylindrical electrode 120-1 hits the outer surface of the superconducting cable 110, and the superconducting The tape 113 may be damaged.

緩衝材140は、筒状電極120−1の内面が超電導ケーブル110の外面にぶつかるのを防ぐ位置に設ける必要がある。図4に示したように、超電導テープ113の位置に対応する外周位置に緩衝材140を設ければ超電導テープ113を保護できるが、実際には、作業者は、押えテープ114が邪魔になって超電導テープ113を目視することが困難なので、そのような位置に緩衝材140を設けるのは困難である。   The buffer material 140 needs to be provided at a position that prevents the inner surface of the cylindrical electrode 120-1 from colliding with the outer surface of the superconducting cable 110. As shown in FIG. 4, the superconducting tape 113 can be protected if the cushioning material 140 is provided at the outer peripheral position corresponding to the position of the superconducting tape 113, but in reality, the operator is obstructed by the presser tape 114. Since it is difficult to visually check the superconducting tape 113, it is difficult to provide the cushioning material 140 at such a position.

そこで、緩衝材140の間の隙間140Sをあまり大きくし過ぎると、この隙間140Sを介して筒状電極120−1の内面が超電導ケーブル110の外面にぶつかり、超電導テープ113が損傷するおそれがあることを考慮して、緩衝材140の位置を決定する必要がある。緩衝材140の幅や、厚さ、緩衝材140が設けられる位置の超電導ケーブル110の外径など、にもよるが、隙間140Sは、緩衝材140の幅の1/2以下にすることが好ましい。勿論、隙間140Sを小さくするほど、超電導テープ113が損傷する可能性は減るが、隙間140Sを通過する液体窒素の量も減ってしまうので、その両方を考慮して、緩衝材140を適正な位置に配置することが重要である。   Therefore, if the gap 140S between the buffer materials 140 is too large, the inner surface of the cylindrical electrode 120-1 may collide with the outer surface of the superconducting cable 110 through the gap 140S, and the superconducting tape 113 may be damaged. Therefore, it is necessary to determine the position of the cushioning material 140. Although it depends on the width and thickness of the buffer material 140 and the outer diameter of the superconducting cable 110 at the position where the buffer material 140 is provided, the gap 140S is preferably set to ½ or less of the width of the buffer material 140. . Of course, the smaller the gap 140S, the lower the possibility of damaging the superconducting tape 113, but the amount of liquid nitrogen that passes through the gap 140S also decreases. It is important to place in

以上説明したように、本実施の形態によれば、多層構造の超電導ケーブル110を複数の筒状電極120−1、120−2に順次接続させる超電導ケーブルの端末構造体100において、超電導ケーブル110と、この超電導ケーブル110が貫通する筒状電極120−1との間に、緩衝材140を設けたことにより、超電導ケーブル110を構成する超電導テープ113の損傷を防止することができ、この結果、接続の信頼性を向上できる。   As described above, according to the present embodiment, in the terminal structure 100 of the superconducting cable in which the superconducting cable 110 having a multilayer structure is sequentially connected to the plurality of cylindrical electrodes 120-1 and 120-2, Since the buffer material 140 is provided between the cylindrical electrode 120-1 through which the superconducting cable 110 passes, the superconducting tape 113 constituting the superconducting cable 110 can be prevented from being damaged. Can improve the reliability.

また、緩衝材140は、極低温液体を緩衝材140の外周側から内周側へと通過させるための隙間140Sを有するので、極低温液体が筒状電極120−1の内側まで入り込むことができるので、筒状電極120−1内部での超電導テープ113の温度が所定温度よりも高くなることが抑制され、超電導特性の低下を防止できる。   Further, since the buffer material 140 has a gap 140S for allowing the cryogenic liquid to pass from the outer peripheral side to the inner peripheral side of the buffer material 140, the cryogenic liquid can enter the inside of the cylindrical electrode 120-1. Therefore, the temperature of the superconducting tape 113 inside the cylindrical electrode 120-1 is suppressed from becoming higher than the predetermined temperature, and the deterioration of the superconducting characteristics can be prevented.

なお、上述の実施の形態では、超電導ケーブル110に緩衝材140を設けた場合について述べたが、筒状電極120−1側に緩衝材を設けてもよい。例えば、テーパー部122の先端に円筒状の緩衝材を予め取り付けておき、それに超電導ケーブル110を挿し込んでもよい。この場合、緩衝材の所々に液体窒素を通過させるための穴やスリットを形成しておくとよい。   In the above-described embodiment, the case where the buffer material 140 is provided in the superconducting cable 110 has been described. However, the buffer material may be provided on the cylindrical electrode 120-1 side. For example, a cylindrical cushioning material may be attached in advance to the tip of the tapered portion 122, and the superconducting cable 110 may be inserted therein. In this case, it is preferable to form holes and slits for allowing liquid nitrogen to pass through the buffer material.

また、上述の実施の形態では、筒状電極120−1、120−2が円筒形状である場合について述べたが、要は、超電導ケーブル110が貫通する中空部を有し、外面に超電導線材が接続される、筒状の電極であればよく、例えば角筒形状であってもよい。   Further, in the above-described embodiment, the case where the cylindrical electrodes 120-1 and 120-2 are cylindrical has been described. In short, the superconducting cable 110 has a hollow portion through which the superconducting wire is formed on the outer surface. Any cylindrical electrode to be connected may be used. For example, a rectangular tube shape may be used.

ちなみに、実験により、本実施の形態の構成を用いれば、超電導テープ113の損傷を防止することが確認できた。この実験は、筒状電極120−1として、内径が22mm、外径が30mm、ケーブル軸方向の全長が160mm、円筒部121の長さが50mmのものを用いた。実施例では、緩衝材140として、長さが160mm、厚さが0.1mmのFRPを押えテープ114の外周上に10枚配置した。一方、比較例では、緩衝材140を設けなかった。なお、押えテープ114としては、厚さが0.15mmの不織布を用いた。実験の結果、筒状電極120−2を介して得られる臨界電流が、比較例では900Aだったのに対して、実施例では1300Aであった。また、比較例では、10本の超電導テープ113のうち3本が破断しているのが確認されたのに対して、実施例では、超電導テープ113の破断は確認されなかった。   Incidentally, it has been confirmed through experiments that the use of the configuration of the present embodiment prevents damage to the superconducting tape 113. In this experiment, a cylindrical electrode 120-1 having an inner diameter of 22 mm, an outer diameter of 30 mm, a total length in the cable axial direction of 160 mm, and a length of the cylindrical portion 121 of 50 mm was used. In the example, ten FRPs having a length of 160 mm and a thickness of 0.1 mm were arranged on the outer periphery of the presser tape 114 as the buffer material 140. On the other hand, the buffer material 140 was not provided in the comparative example. As the presser tape 114, a nonwoven fabric having a thickness of 0.15 mm was used. As a result of the experiment, the critical current obtained via the cylindrical electrode 120-2 was 900A in the comparative example, whereas it was 1300A in the example. In the comparative example, it was confirmed that three of the ten superconducting tapes 113 were broken, whereas in the example, the superconducting tape 113 was not broken.

また、上述の実施の形態では、筒状電極120−1、120−2の外面に超電導テープ115、113が直接接続されているが、図5に示すように、超電導テープ115(113)を、銅などの導電性および可撓性を有する接続テープ150を介して、筒状電極の外面に接続してもよい。接続テープ150は、第1端部において筒状電極120−1(120−2)に第1半田151によって接続されているとともに、第2端部において筒状電極120−1(120−2)に第2半田152によって接続されている。図からも明らかなように、接続テープ150は、第1端部では筒状電極120−1(120−2)との対向面が第1半田151によって筒状電極120−1(120−2)に接続され、第2端部では筒状電極120−1(120−2)との対向面と反対側の面が第2半田152によって超電導テープ115(113)に接続されている。ちなみに、上述した図1では、図を簡単化するために、半田は省略して示してある。   In the above-described embodiment, the superconducting tapes 115 and 113 are directly connected to the outer surfaces of the cylindrical electrodes 120-1 and 120-2. However, as shown in FIG. You may connect to the outer surface of a cylindrical electrode via the connection tape 150 which has electroconductivity and flexibility, such as copper. The connecting tape 150 is connected to the cylindrical electrode 120-1 (120-2) at the first end by the first solder 151, and is connected to the cylindrical electrode 120-1 (120-2) at the second end. They are connected by the second solder 152. As is apparent from the figure, the connecting tape 150 has a first end portion facing the cylindrical electrode 120-1 (120-2) at the first end, and the cylindrical electrode 120-1 (120-2). The surface opposite to the surface facing the cylindrical electrode 120-1 (120-2) at the second end is connected to the superconducting tape 115 (113) by the second solder 152. Incidentally, in FIG. 1 described above, solder is omitted to simplify the drawing.

ここで、第2半田152として、その融点が第1半田151の融点よりも低いものが選定されている。具体的には、第1半田151は、溶け始め(固相線)が183℃を越える高融点半田であり、一般的にSnかPbをベースにAg、Sb、In等が配合されてなる。例えば、標準組成であるSn3.0%、Ag0.5%、Cuの合金が用いられる。また、第2半田152は、溶け始め(固相線)が183℃未満の低融点半田であり、一般的に、Sn、Pb以外にCd、Bi、In等が配合されてなる。   Here, the second solder 152 having a melting point lower than that of the first solder 151 is selected. Specifically, the first solder 151 is a high melting point solder whose melting (solidus) exceeds 183 ° C., and generally Ag, Sb, In or the like is blended based on Sn or Pb. For example, an alloy of Sn 3.0%, Ag 0.5% and Cu, which are standard compositions, is used. The second solder 152 is a low-melting-point solder having a melting start (solidus) of less than 183 ° C., and generally contains Cd, Bi, In, etc. in addition to Sn and Pb.

この場合、半田による接続は、例えば次のような手順で行えばよい。先ず、接続テープ150の第1端部を、筒状電極120−1(120−2)の外面に第1半田151で接合する。次に、接続テープ150の第2端部に超電導テープ115(113)を、第1半田151よりも融点の低い第2半田152で接合する。   In this case, the connection by solder may be performed by the following procedure, for example. First, the first end of the connection tape 150 is joined to the outer surface of the cylindrical electrode 120-1 (120-2) with the first solder 151. Next, the superconducting tape 115 (113) is joined to the second end of the connection tape 150 with the second solder 152 having a melting point lower than that of the first solder 151.

このように、超電導テープ115(113)を接続テープ150を介して筒状電極120−1(120−2)の外面に接続することで、冷却時における材料ごとの収縮率の違いによって生じる、筒状電極120−1(120−2)と超電導テープ115(113)との接続箇所の剥離を防止できる。つまり、筒状電極120−1(120−2)と超電導ケーブル110とが冷却時に異なる収縮率で収縮したとしても、接続テープ150が撓むことによって収縮の差を吸収でき、この結果、接続箇所での剥離を防止できる。加えて、筒状電極120−1(120−2)に接続テープ150を接続する位置と、接続テープ150に超電導テープ115(113)を接続する位置とを、接続テープ150の長手方向で重ならない位置とし、かつ、接続テープ150に超電導テープ115(113)を接続するための第2半田152として、筒状電極120−1(120−2)に接続テープ150を接続するための第1半田151の融点よりも低い融点のものを用いるようにしたことにより、超電導テープ115(113)の超電導性能が半田接合時の熱によって劣化することを防止できる。   In this way, by connecting the superconducting tape 115 (113) to the outer surface of the cylindrical electrode 120-1 (120-2) via the connection tape 150, a cylinder caused by a difference in shrinkage rate for each material during cooling. Peeling of the connecting portion between the electrode 120-1 (120-2) and the superconducting tape 115 (113) can be prevented. That is, even if the cylindrical electrode 120-1 (120-2) and the superconducting cable 110 contract at different contraction rates at the time of cooling, the difference in contraction can be absorbed by the connection tape 150 being bent. Can be prevented from peeling. In addition, the position where the connection tape 150 is connected to the cylindrical electrode 120-1 (120-2) does not overlap the position where the superconducting tape 115 (113) is connected to the connection tape 150 in the longitudinal direction of the connection tape 150. The first solder 151 for connecting the connection tape 150 to the cylindrical electrode 120-1 (120-2) as the second solder 152 for connecting the superconducting tape 115 (113) to the connection tape 150. By using a material having a melting point lower than the melting point of the superconducting tape 115 (113), it is possible to prevent the superconducting performance of the superconducting tape 115 (113) from being deteriorated by heat during soldering.

本発明は、多層構造の超電導ケーブルにおける端末構造体に有用である。   The present invention is useful for a terminal structure in a superconducting cable having a multilayer structure.

100 端末構造体
110 超電導ケーブル
111 内部安定化層(フォーマ)
112、114 押えテープ
113、115 超電導テープ
113S 間隔
120、120−1、120−2 筒状電極
121 円筒部
122 テーパー部
130、130−1、130−2 リードケーブル
140 緩衝材
140S 隙間
150 接続テープ
151 第1半田
152 第2半田
100 Terminal structure 110 Superconducting cable 111 Internal stabilization layer (former)
112, 114 Presser tape 113, 115 Superconducting tape 113S Interval 120, 120-1, 120-2 Cylindrical electrode 121 Cylindrical part 122 Tapered part 130, 130-1, 130-2 Lead cable 140 Buffer material 140S Gap 150 Connection tape 151 First solder 152 Second solder

Claims (4)

同心円状に多層配置された超電導線材を有する、超電導ケーブルと、
前記超電導線材が終端接続される筒状の電極と、
を有する超電導ケーブルの端末構造体であって、
前記超電導ケーブルは、前記筒状電極の内部を通過し、
前記超電導線材は、前記筒状電極の外面に電気的に接続され、
前記超電導ケーブルと前記筒状電極との間には、緩衝材が設けられており
前記緩衝材は、極低温液体を前記緩衝材の外周側から内周側へと通過させるための隙間を有する、
超電導ケーブルの端末構造体。
A superconducting cable having superconducting wires arranged concentrically in multiple layers;
A cylindrical electrode to which the superconducting wire is terminated, and
A terminal structure of a superconducting cable having
The superconducting cable passes through the inside of the cylindrical electrode,
The superconducting wire is electrically connected to the outer surface of the cylindrical electrode,
Wherein between the superconducting cable and the tubular electrode, buffer material is provided,
The buffer material has a gap for allowing a cryogenic liquid to pass from the outer peripheral side to the inner peripheral side of the buffer material,
Superconducting cable terminal structure.
前記緩衝材は、前記超電導線材の外周に巻回された押えテープの外周面と、前記筒状電極の内面との間に設けられている、
請求項1に記載の超電導ケーブルの端末構造体。
The buffer material is provided between the outer peripheral surface of the presser tape wound around the outer periphery of the superconducting wire and the inner surface of the cylindrical electrode.
The terminal structure of the superconducting cable according to claim 1.
前記緩衝材は、FRPである、
請求項1又は請求項2に記載の超電導ケーブルの端末構造体。
The buffer material is FRP.
The terminal structure of the superconducting cable according to claim 1 or 2 .
前記超電導線材は、導電性の接続テープを介して前記筒状電極の外面に接続され、
前記接続テープと前記筒状電極は、第1半田によって接続され、
前記超電導線材と前記接続テープは、第2半田によって接続され、
前記第2半田の融点は、前記第1半田の融点よりも低い、
請求項1から請求項のいずれか一項に記載の超電導ケーブルの端末構造体。
The superconducting wire is connected to the outer surface of the cylindrical electrode via a conductive connection tape,
The connection tape and the cylindrical electrode are connected by a first solder,
The superconducting wire and the connection tape are connected by a second solder,
The melting point of the second solder is lower than the melting point of the first solder;
The terminal structure of the superconducting cable according to any one of claims 1 to 3 .
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