JPH01227309A - 交流用超電導ケーブル - Google Patents
交流用超電導ケーブルInfo
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- JPH01227309A JPH01227309A JP63052947A JP5294788A JPH01227309A JP H01227309 A JPH01227309 A JP H01227309A JP 63052947 A JP63052947 A JP 63052947A JP 5294788 A JP5294788 A JP 5294788A JP H01227309 A JPH01227309 A JP H01227309A
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-
- 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
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- Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment
Landscapes
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は、交流損失を低減する交流用超電導ケーブルに
関するものである。
関するものである。
［従来技術］
第２図は従来の超電導ケーブルの例を示したものである
。図示のように従来の超電導ケーブルは、超電導物質層
１と銅等の金属からなる安定化Ｍ２とが接合された複合
超電導テープ３をその超電導物質層１を外向きにして半
径ｒの管状に形成した通電用複合超電導導体層４と、超
電導物質層５と銅等の金属からなる安定化層６とが接合
された複合超電導テープ７をその超電導物質層５を内向
きにして半径Ｒ（＞ｒ）の管状に形成して通電用複合超
電導導体層４を同軸状に包囲してなる遮蔽用複合超電導
導体層８と、通電用複合超電導導体層４の内側に形成さ
れた冷媒通路９と、通電用複合超電導導体層４と遮蔽用
複合超電導導体層８との間に介在された絶縁層１０と、
遮蔽用複合超電導導体層８の外周に冷媒通路１１を形成
するようにして同軸状に配置されたバイブ１２と、バイ
ブ１２の外周に同軸状に配置された断熱１１１３と、断
熱層１３を包囲して同軸状に配置されたバイブ１４とで
構成されていた。この場合、安定化層２゜６は、何かの
原因により一時的に超電導状態が破れた時、電流を逃す
バイパスの役割をもっている。
。図示のように従来の超電導ケーブルは、超電導物質層
１と銅等の金属からなる安定化Ｍ２とが接合された複合
超電導テープ３をその超電導物質層１を外向きにして半
径ｒの管状に形成した通電用複合超電導導体層４と、超
電導物質層５と銅等の金属からなる安定化層６とが接合
された複合超電導テープ７をその超電導物質層５を内向
きにして半径Ｒ（＞ｒ）の管状に形成して通電用複合超
電導導体層４を同軸状に包囲してなる遮蔽用複合超電導
導体層８と、通電用複合超電導導体層４の内側に形成さ
れた冷媒通路９と、通電用複合超電導導体層４と遮蔽用
複合超電導導体層８との間に介在された絶縁層１０と、
遮蔽用複合超電導導体層８の外周に冷媒通路１１を形成
するようにして同軸状に配置されたバイブ１２と、バイ
ブ１２の外周に同軸状に配置された断熱１１１３と、断
熱層１３を包囲して同軸状に配置されたバイブ１４とで
構成されていた。この場合、安定化層２゜６は、何かの
原因により一時的に超電導状態が破れた時、電流を逃す
バイパスの役割をもっている。
［発明が解決しようとする課題］
しかしながら、このような超電導ケーブルでは、交流用
として使用した場合、交流損失が発生する。
として使用した場合、交流損失が発生する。
交流損失により発生する熱量は、超電導物質にとっで好
ましくなく、冷却の規模を大きくし、設備コストを大き
くしてしまう問題点がある。
ましくなく、冷却の規模を大きくし、設備コストを大き
くしてしまう問題点がある。
本発明の目的は、交流損失を低減できる交流用超電導ケ
ーブルを提供することにある。
ーブルを提供することにある。
［課題を解決するための手段］
上記の目的を達成するための本発明の詳細な説明すると
、本発明は超電導物質層と安定化層とからなる複数の通
電用複合超電導導体層と、超電導物質層と安定化層とか
らなる複数の遮蔽用複合超電導導体層とが、前記通電用
複合超電導導体層の外側に前記遮蔽用複合超電導導体層
が存在するようにして交互に同軸状に配置されているこ
とを特徴とする。
、本発明は超電導物質層と安定化層とからなる複数の通
電用複合超電導導体層と、超電導物質層と安定化層とか
らなる複数の遮蔽用複合超電導導体層とが、前記通電用
複合超電導導体層の外側に前記遮蔽用複合超電導導体層
が存在するようにして交互に同軸状に配置されているこ
とを特徴とする。
し作用〕
遮蔽用複合超電導導体層は、通電用複合超電導導体層に
発生した磁界がもれるのを防ぎ、通電用複合超電導導体
層の損失を減らす。従って、複数の通電用複合超電導導
体層の積層が可能となる。
発生した磁界がもれるのを防ぎ、通電用複合超電導導体
層の損失を減らす。従って、複数の通電用複合超電導導
体層の積層が可能となる。
また、各通電用複合超電導導体層はそれぞれ電気的に絶
縁されている。従って、同じサイズであれば通電用超電
導導体層の表面積を層数の増加で大きくすることができ
、且つ各通電用複合超電導導体層が他からの磁界の影響
を受けないので、同じ通電電流の交流用超電導ケーブル
では交流損失を低減できる。
縁されている。従って、同じサイズであれば通電用超電
導導体層の表面積を層数の増加で大きくすることができ
、且つ各通電用複合超電導導体層が他からの磁界の影響
を受けないので、同じ通電電流の交流用超電導ケーブル
では交流損失を低減できる。
［実施例］
以下、本発明の実施例を第１図を参照して詳細に説明す
る。本実施例の交流用超電導ケーブルでは、超電導物質
層１と金属からなる安定化！！１２とが接合された複合
超電導テープ３Ａ、３Ｂで管状に形成された通電用複合
超電導導体ｆｆ１４Ａ、４Ｂと、超電導物質５と金属か
らなる安定化層６とが接合された複合超電導テープ７Ａ
、７Ｂで管状に形成された遮蔽用超電導導体層８Ａ、８
Ｂとが、個々の通電用複合超電導導体層４Ａ、４Ｂの外
側に遮蔽用複合超電導導体層８Ａ、８Ｂが個々に存在す
るようにして図示のように交互に同軸状に配置されてい
る。超電導物質層１．５は、例えばビスマス、ストロン
チウム、カルシウム、銅の酸化物、或はイツトリウム、
バリウム、銅の酸化物等で形成されている。安定化層２
．６に対する超電導物質層１．５の形成は、例えばスパ
ッタリングで行うことができる。安定化層２，６は、例
えば銅で形成されている。通電用複合超電導導体層４Ａ
の超電導物質Ｉ！１１は、安定化層２の外面に設けられ
ている。遮蔽用複合超電導導体１８Ａの超電導物質５は
、安定化層６の内面及び外面に設けられている。通電用
複合超電導導体１１４Ｂの超電導物質Ｉ！ｉ１は、安定
化層２の内面及び外面に設けられている。遮蔽用複合超
電導導体層８Ｂの超電導物質層５は、安定化層６の内面
に設けられている。
る。本実施例の交流用超電導ケーブルでは、超電導物質
層１と金属からなる安定化！！１２とが接合された複合
超電導テープ３Ａ、３Ｂで管状に形成された通電用複合
超電導導体ｆｆ１４Ａ、４Ｂと、超電導物質５と金属か
らなる安定化層６とが接合された複合超電導テープ７Ａ
、７Ｂで管状に形成された遮蔽用超電導導体層８Ａ、８
Ｂとが、個々の通電用複合超電導導体層４Ａ、４Ｂの外
側に遮蔽用複合超電導導体層８Ａ、８Ｂが個々に存在す
るようにして図示のように交互に同軸状に配置されてい
る。超電導物質層１．５は、例えばビスマス、ストロン
チウム、カルシウム、銅の酸化物、或はイツトリウム、
バリウム、銅の酸化物等で形成されている。安定化層２
．６に対する超電導物質層１．５の形成は、例えばスパ
ッタリングで行うことができる。安定化層２，６は、例
えば銅で形成されている。通電用複合超電導導体層４Ａ
の超電導物質Ｉ！１１は、安定化層２の外面に設けられ
ている。遮蔽用複合超電導導体１８Ａの超電導物質５は
、安定化層６の内面及び外面に設けられている。通電用
複合超電導導体１１４Ｂの超電導物質Ｉ！ｉ１は、安定
化層２の内面及び外面に設けられている。遮蔽用複合超
電導導体層８Ｂの超電導物質層５は、安定化層６の内面
に設けられている。
通電用複合超電導導体層４Ａの内面には冷媒通路９が形
成されている。通電用複合超電導導体層４Ａと遮蔽用複
合超電導導体層８Ａとの間、遮蔽用複合超電導導体！１
８Ａと通電用複合超電導導体層４Ｂとの間、及び通電用
複合ＨＡｌ！導導体層４Ｂと遮蔽用複合超電導導体層８
Ｂとの間には、それぞれ絶縁層１０Ａ、１０８．１００
が介在されている。その他の構成は、前述した第２図と
同様になっている。
成されている。通電用複合超電導導体層４Ａと遮蔽用複
合超電導導体層８Ａとの間、遮蔽用複合超電導導体！１
８Ａと通電用複合超電導導体層４Ｂとの間、及び通電用
複合ＨＡｌ！導導体層４Ｂと遮蔽用複合超電導導体層８
Ｂとの間には、それぞれ絶縁層１０Ａ、１０８．１００
が介在されている。その他の構成は、前述した第２図と
同様になっている。
このような交流用超電導ケーブルで、例えばＵ。
ｖ、Ｗの三相交流を流すときには、同じものをＵ相用、
■相用、Ｗ°相用として各ケーブルの通電用複合超電導
導体層４Ａ、４Ｂに同相の交流を通電する。、 超電導導体の１ｍ当りの交流損失は、以下の式７式％ ただし、 Ｐ ：１７ｒＬ当りの交流損失＜Ｗ／ｍ）μ０ ：透磁
率（Ｈ／ｍ） Ｉｏ ：定格電流（Ａ） Ｐｌ：ベリメータ （この場合は、周の高さ）（ｍ） Ｊｏ：超電導導体層の臨界電流（Ａ／尻）ｆ ：交流周
波数（Ｈ２） さて、交流用超電導ケーブルとして使用する場合、μｏ
、ｆ 、Ｊｃは一定と考えてよく、これらを特徴とす
る特許 Ｐ＝ｋ ・（Ｉｎ ３／Ｐ ’ ）
−（２）℃ ただし、ｋ：定数 となる。
■相用、Ｗ°相用として各ケーブルの通電用複合超電導
導体層４Ａ、４Ｂに同相の交流を通電する。、 超電導導体の１ｍ当りの交流損失は、以下の式７式％ ただし、 Ｐ ：１７ｒＬ当りの交流損失＜Ｗ／ｍ）μ０ ：透磁
率（Ｈ／ｍ） Ｉｏ ：定格電流（Ａ） Ｐｌ：ベリメータ （この場合は、周の高さ）（ｍ） Ｊｏ：超電導導体層の臨界電流（Ａ／尻）ｆ ：交流周
波数（Ｈ２） さて、交流用超電導ケーブルとして使用する場合、μｏ
、ｆ 、Ｊｃは一定と考えてよく、これらを特徴とす
る特許 Ｐ＝ｋ ・（Ｉｎ ３／Ｐ ’ ）
−（２）℃ ただし、ｋ：定数 となる。
第２図のような従来構造の超電導ケーブルの場合、交流
損失をＰ＋（Ｗ／ｍ）とすると、電流Ｉ（Ａ）を流すと
して Ｐ＋ ＝ ［ｋ−Ｉ３／ （２πＲ）２］＋［ｋ−１３
／（２πｒ）２］ ＝［ｋ１３／（２π）２］・ ［（１／Ｒ２）＋ （１／ｒ２）］ ・・・（３） ただし、 ｒ：通電用複合超電導導体層４の半径（ＩＩ）Ｒ：遮蔽
用複合超電導導体層８の半径（ｍ）一方、第１図のよう
な本発明の超電導ケーブルの場合には、３層の超電導物
質層１に１／３ （Ａ）ずつ電流を流すとすると、この
場合の交流損失Ｐ２は次のようになる。
損失をＰ＋（Ｗ／ｍ）とすると、電流Ｉ（Ａ）を流すと
して Ｐ＋ ＝ ［ｋ−Ｉ３／ （２πＲ）２］＋［ｋ−１３
／（２πｒ）２］ ＝［ｋ１３／（２π）２］・ ［（１／Ｒ２）＋ （１／ｒ２）］ ・・・（３） ただし、 ｒ：通電用複合超電導導体層４の半径（ＩＩ）Ｒ：遮蔽
用複合超電導導体層８の半径（ｍ）一方、第１図のよう
な本発明の超電導ケーブルの場合には、３層の超電導物
質層１に１／３ （Ａ）ずつ電流を流すとすると、この
場合の交流損失Ｐ２は次のようになる。
Ｐｚ＝［ｋ・（１／３）３／（２πＲｏ）２］＋［ｋ−
（ｉ／３）３／（２πｒ＋）２］＋ ［２ｋ・ （１／
３）３／ （２πｒ２ ）’ ］＋ ［２に−（Ｉ／３）
３ ／（２π ｒ ３ ＞ ２１＝ （１／２７
＞ ・ ［ｋＩ ３／（２π）２ ］・ ［（１／Ｒ
ｏ ２ ）＋ （１／ｒ＋ ２ ）＋ （２／
ｒｚ ２ ）＋ （２／ｒ３２ ）１・・・（４） となる。
（ｉ／３）３／（２πｒ＋）２］＋ ［２ｋ・ （１／
３）３／ （２πｒ２ ）’ ］＋ ［２に−（Ｉ／３）
３ ／（２π ｒ ３ ＞ ２１＝ （１／２７
＞ ・ ［ｋＩ ３／（２π）２ ］・ ［（１／Ｒ
ｏ ２ ）＋ （１／ｒ＋ ２ ）＋ （２／
ｒｚ ２ ）＋ （２／ｒ３２ ）１・・・（４） となる。
ただし、
ｒｌ：通電用複合超電導導体層４Ａの半径（ｍ）ｒ２二
遮蔽用複合超電導導体層８Ａの半径（ＩＩＩ）ｒ３：通
電用複合超電導導体層４Ｂの半径（１）Ｒｏ：！蔽用複
合超電導導体層８Ｂの半径（ｍ）ここで、交流損失Ｐ＋
、Ｐ２はケーブルの各部のサイズと、流す電流によって
決まることが分るが、同じ電流を流した時、仮にＲ＝ｒ
−Ｒｏ −ｒｌ ”ｒ２ ＝ｒ３とすれば、 （Ｐ２ ／ＰＩ ＞−（１／９） となり、交流損失は１／９となる。実際には、絶縁層の
厚さ、通電層自身の厚さ等があるので、現実的な値を半
径として与えると、交流損失は１／４程度となる。
遮蔽用複合超電導導体層８Ａの半径（ＩＩＩ）ｒ３：通
電用複合超電導導体層４Ｂの半径（１）Ｒｏ：！蔽用複
合超電導導体層８Ｂの半径（ｍ）ここで、交流損失Ｐ＋
、Ｐ２はケーブルの各部のサイズと、流す電流によって
決まることが分るが、同じ電流を流した時、仮にＲ＝ｒ
−Ｒｏ −ｒｌ ”ｒ２ ＝ｒ３とすれば、 （Ｐ２ ／ＰＩ ＞−（１／９） となり、交流損失は１／９となる。実際には、絶縁層の
厚さ、通電層自身の厚さ等があるので、現実的な値を半
径として与えると、交流損失は１／４程度となる。
例えば、
ＪＣ＝１０ （Ａ／ｃｉ）、
μ（、＝ １．２６ ｘｊＯ−’（ｔ（／ｍ）ｒ ＋
−３２（ａｍ） 、ｒ ２ ＝４７ （Ａｌｌ）ｒ ｓ
＝６２ （ａｍ） 、Ｒｅ −７７（ａｍ）ｆ ＝
５０（Ｈｚ） とし、超電導物質層の厚さは無視できるものとして計算
すると、交流損失Ｐ２は Ｐ ２ ＝ １．４２（Ｗ／ＩＩ） となる。ここで、第″２図のような従来構造において、 ｒｏ ＝６２（ｍｓ＋） 、Ｒ＝７７（ｍ＋）とすると
、交流損失Ｐ１は Ｐ＋ ＝ ６．４３ （讐／ｉ） となる。従って、本発明によれば交流損失は、１／４以
下に低減されたことがわかる。
−３２（ａｍ） 、ｒ ２ ＝４７ （Ａｌｌ）ｒ ｓ
＝６２ （ａｍ） 、Ｒｅ −７７（ａｍ）ｆ ＝
５０（Ｈｚ） とし、超電導物質層の厚さは無視できるものとして計算
すると、交流損失Ｐ２は Ｐ ２ ＝ １．４２（Ｗ／ＩＩ） となる。ここで、第″２図のような従来構造において、 ｒｏ ＝６２（ｍｓ＋） 、Ｒ＝７７（ｍ＋）とすると
、交流損失Ｐ１は Ｐ＋ ＝ ６．４３ （讐／ｉ） となる。従って、本発明によれば交流損失は、１／４以
下に低減されたことがわかる。
本発明の交流用超電導ケーブルで、通電用複合超電導導
体層と遮蔽用複合超電導導体層の層数を増やすことによ
り、−層の交流損失の低減を図ることができる。
体層と遮蔽用複合超電導導体層の層数を増やすことによ
り、−層の交流損失の低減を図ることができる。
第１図に示す実施例では、相分離型の交流用超電導ケー
ブルについて示したが、３相−括型の交流用超電導ケー
ブルの場合には、第１図に示すパイプ１２の中に第１図
の遮蔽用複合超電導導体層８Ｂまでの構造の超電導ケー
ブル本体をＵ相用。
ブルについて示したが、３相−括型の交流用超電導ケー
ブルの場合には、第１図に示すパイプ１２の中に第１図
の遮蔽用複合超電導導体層８Ｂまでの構造の超電導ケー
ブル本体をＵ相用。
■相用、Ｗ相用と３条、三角配置で収容すればよい。こ
の場合、３条の超電導ケーブル本体は撚り合せてもよい
し、或は撚り合せないでもよい。また、各超電導ケーブ
ル本体の表面には絶縁層を設けて各相間で絶縁するのが
好ましい。更に、この場合でも、各超電導ケーブル本体
は、その内部の通電用超電導導体層と遮蔽用複合超電導
導体層の層数をそれぞれ増やすことにより、−層の交流
損失の低減を図ることができる。
の場合、３条の超電導ケーブル本体は撚り合せてもよい
し、或は撚り合せないでもよい。また、各超電導ケーブ
ル本体の表面には絶縁層を設けて各相間で絶縁するのが
好ましい。更に、この場合でも、各超電導ケーブル本体
は、その内部の通電用超電導導体層と遮蔽用複合超電導
導体層の層数をそれぞれ増やすことにより、−層の交流
損失の低減を図ることができる。
なお、上記実施例では、酸化物系の超電導材を使用した
場合について説明したが、本発明は上記実施例に限定さ
れるものではなく、金属系の超電導材の場合にも同様に
適用できることは勿論であ ′る。
場合について説明したが、本発明は上記実施例に限定さ
れるものではなく、金属系の超電導材の場合にも同様に
適用できることは勿論であ ′る。
［発明の効果］
以上説明したように本発明に係る交流用超電導ケーブル
は、複数の通電用複合超電導導体層と・複数の遮蔽用複
合超電導導体層とを、通電用複合超電導導体層の外側に
遮蔽用複合超電導導体層が存在するようにして交互に配
回した構造としたので、複数層化により通電用複合超電
導導体層の表面積を大きくでき、且つ各通電用複合超電
導導体層が遮蔽用複合超電導導体層の磁気遮蔽効果によ
り他からの磁界の影響を受けないようにすることができ
、従って交流損失を低減することができる。
は、複数の通電用複合超電導導体層と・複数の遮蔽用複
合超電導導体層とを、通電用複合超電導導体層の外側に
遮蔽用複合超電導導体層が存在するようにして交互に配
回した構造としたので、複数層化により通電用複合超電
導導体層の表面積を大きくでき、且つ各通電用複合超電
導導体層が遮蔽用複合超電導導体層の磁気遮蔽効果によ
り他からの磁界の影響を受けないようにすることができ
、従って交流損失を低減することができる。
第１図は本発明に係る交流用超電導ケーブルの一実施例
の横断面図、第２図は従来の超電導ケーブルの横断面図
である。 １．５・・・超電導物質層、２．６・・・安定化層、３
Ａ、３Ｂ、７Ａ、７Ｂ・・・複合超電導テープ、４Ａ。 ４Ｂ・・・通電用複合超電導導体層、８Ａ、８Ｂ・・・
遮蔽用複合超電導導体層。 笛２図
の横断面図、第２図は従来の超電導ケーブルの横断面図
である。 １．５・・・超電導物質層、２．６・・・安定化層、３
Ａ、３Ｂ、７Ａ、７Ｂ・・・複合超電導テープ、４Ａ。 ４Ｂ・・・通電用複合超電導導体層、８Ａ、８Ｂ・・・
遮蔽用複合超電導導体層。 笛２図
Claims (1)
- 超電導物質層と安定化層とからなる複数の通電用複合超
電導導体層と、超電導物質層と安定化層とからなる複数
の遮蔽用複合超電導導体層とが、前記通電用複合超電導
導体層の外側に前記遮蔽用複合超電導導体層が存在する
ようにして交互に同軸状に配置されていることを特徴と
する交流用超電導ケーブル。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63052947A JPH01227309A (ja) | 1988-03-07 | 1988-03-07 | 交流用超電導ケーブル |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63052947A JPH01227309A (ja) | 1988-03-07 | 1988-03-07 | 交流用超電導ケーブル |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01227309A true JPH01227309A (ja) | 1989-09-11 |
Family
ID=12929068
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63052947A Pending JPH01227309A (ja) | 1988-03-07 | 1988-03-07 | 交流用超電導ケーブル |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01227309A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006048985A1 (ja) * | 2004-11-02 | 2006-05-11 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | 超電導ケーブル |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS517490A (ja) * | 1974-07-06 | 1976-01-21 | Sumitomo Electric Industries | |
| JPS62180910A (ja) * | 1986-02-05 | 1987-08-08 | 株式会社日立製作所 | 超電導導体 |
-
1988
- 1988-03-07 JP JP63052947A patent/JPH01227309A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS517490A (ja) * | 1974-07-06 | 1976-01-21 | Sumitomo Electric Industries | |
| JPS62180910A (ja) * | 1986-02-05 | 1987-08-08 | 株式会社日立製作所 | 超電導導体 |
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| US7840244B2 (en) | 2004-11-02 | 2010-11-23 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Superconducting cable |
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