KR20040111105A - 초전도 케이블의 접속 구조 및 초전도 케이블 접속용 절연스페이서 - Google Patents

초전도 케이블의 접속 구조 및 초전도 케이블 접속용 절연스페이서 Download PDF

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Abstract

본 발명은 종래의 초전도 케이블의 접속 구조에 있어서의 접속 강도, 초전도층의 파손 등의 문제점을 해결하는 초전도 케이블의 접속 구조를 제공한다.
절연 스페이서(1)의 중심 도체(3)와 초전도 케이블(8)은 그 단부가 슬리브 형상의 도체 접속 부재(4)를 통해 접속된다.
특히 절연 스페이서(1)의 중심 도체(3)와 도체 접속 부재(4)가 멀티 콘택트에 의해 접속되어 있다.

Description

초전도 케이블의 접속 구조 및 초전도 케이블 접속용 절연 스페이서{Joint structure of superconducting cable and insulating spacer for connecting superconducting cable}
본 발명은 초전도 케이블 접속에 적용되는 접속 구조 및 절연 스페이서에 관한 것이다. 보다 상세하게는 초전도 케이블의 종단 접속부 혹은 초전도 케이블끼리의 접속부에서 어스(earth) 부분과 초전도 케이블 단말부를 절연하기 위해서 사용되는 절연 스페이서의 중심 도체와, 초전도 케이블 단말의 접속 구조 및 접속에 사용되는 절연 스페이서에 관한 것이다.
초전도 케이블의 대표적인 예의 사시도를 도 6에 도시한다. 초전도 케이블은 그 중심에 금속선으로 이루어지는 포머(40)를 갖고 있고, 그 주위가 초전도층(41; 초전도선으로 이루어지는 층)에 의해 덮여져 있다. 초전도층(41)은 통상적으로, 초전도 필라멘트가 내부에 설치된 테이프형의 초전도선(42)을 스파이럴 피치를 조금씩 물려 놓고 적층한 층으로 이루어지며, 본 예에서는 4층으로 이루어진다. 초전도층(41)은 절연층(43)을 통해 시일드층(44)에 의해 덮여져 있다.
시일드층(44)은 초전도층(41)으로부터 발생하는 전계를 차폐하는(shield) 기능을 하고, 통상, 초전도층(41)과 같이 초전도 필라멘트가 내부에 설치되어 테이프형의 초전도선을 스파이럴 피치를 조금씩 물려 놓고 적층한 층으로 이루어지고, 본 예에서는 2층으로 이루어진다. 시일드층(44)의 주위는 또한 보호층(45)으로 덮여져 있다.
다음에, 전력 송전용의 초전도 케이블과, 외부 전류 계통에 전류를 인출하기 위한 전류 리드를 접속하는 종단 접속부의 대표적인 예의 도면을 도 7에 도시한다. 초전도 케이블 단말부(53)에서는 초전도 케이블(51)의 보호층, 절연층 등은 제거되고, 대신에 보강 절연지(52)에 의해 덮여져 있고, 또한 그 외측으로부터 액체 질소등의 냉매(58)에 의해 초전도 케이블 단말부(53)가 냉각되어 있다. 초전도 케이블(51)은 그 단말부(53)에 접속되어 있는 도체를 통해서 전류 리드(55)와 접속되어 있지만, 이 접속은 외부로의 전계의 누설을 막기 위해서 설치된 하부 시일드(54)내에서 행해지고 있다.
전류 리드(55)는 전계의 누설을 막기 위해서, FRP 등을 그 재질로 하는 부싱(56)에 덮여져 있고, 종단 접속부의 상부에 있어서는 또한 그 외측이 파이프 절연체(57)에 의해 덮여져 있다. 전류 리드(55)의 하부나 하부 시일드(54)는 액체 질소 등의 냉매(58)에 의해 냉각되어 있다. 냉매조(59)는 단열을 위한 진공조(60)내에 설치되어 있다.
이러한 종단 접속부에서는 냉매조(59)나 진공조(60)는 어스되어 있기 때문에, 이들과 초전도 케이블 단말부(53) 사이는 절연되어 있을 필요가 있다. 이 절연을 위해, 절연 스페이서(61)가 사용된다. 절연 스페이서(61)는 통상, 에폭시수지를 그 재질로 하고(에폭시 유닛이라고 통칭되고 있다), 중앙이 굵고 양단이 콘(cone)형으로 형성되어 있고, 중심부에 전기를 흘리기 위한 중심 도체가 설치되어 있다.
초전도 케이블 단말부(53)의 종단은 이 중심 도체의 일단과 접속되고, 중심 도체의 타단은 하부 시일드(54)내로 유도되어, 직접 또는 간접적으로 전류 리드(55)와 접속되어 있다.
절연 스페이서의 중심 도체와 초전도 케이블의 단부의 접속 구조에 대해서는 공개된 구조 예는 아직 보이지 않지만, 상전도의 OF 케이블, CV 케이블 등에서는중심 도체와 케이블의 단부의 접속은 압축 슬리브를 통한 압축 접속에 의해 행해지고 있다.
상기 기술은 이하의 구성을 개시하고 있다.
마스다(增田)외 5명 「66KV 3심 일괄형 고온 초전도 케이블의 실용성 검증 시험」초전도 응용 전력 기기, 리니어 드라이브 합동 연구회 자료, 사단법인 전기학회, 2002년 1월24일, 자료 번호 ASC-02-4, LD-02-4, 제 20 페이지
그러나, 상기 절연 스페이서의 중심 도체와 상전도 케이블의 접속 방법을 초전도 케이블의 단부와의 접속에 사용하면, 초전도 케이블 내의 초전도층(초전도선)이 파손되기 쉽고, 초전도 특성을 유지할 수 없게 되는 등의 문제가 생긴다. 또한, 절연 스페이서의 중심 도체는 통상, 알루미늄이나 구리 등을 주체로 하는 금속을 그 재질로 하지만, 이들과, 재질이나 구조가 전혀 다른 초전도 케이블을 직접 접속하는 것은 곤란하다.
본 발명자는 이러한 문제가 없는 접속 방법을 검토한 결과, 중심 도체와 초전도 케이블 단말부의 접속을, 단부, 특히 양단이 슬리브 형상의 도체 접속 부재를 통해 행함으로써, 상기의 문제를 해결할 수 있는 것을 발견하였다.(본 발명의 제 1 양태)
그러나, 이 접속 방법에 의해서도,
중심 도체와 도체 접속 부재의 접속을, 용접, 특히 전자선을 사용한 용접(EB 용접)이나 납땜 등에 의해 행하면, 용접 특히 EB 용접에는 특별한 장치나 기술을 필요로 하기 때문에, 종단 접속부를 설치하는 현장에서, 이 방법에 의해 절연 스페이서의 중심 도체와 도체 접속 부재를 접속하는 것은 곤란한 경우가 많다,
절연 스페이서의 중심 도체와 도체 접속 부재가 다른 재질로 이루어지는 경우, 납땜 등에 의한 접속에서는 충분한 강도의 접속이 달성되지 않는 등의 문제가 생긴다.
또한, 도체 접속 부재와 초전도 케이블 단말부의 접속을, 초전도 케이블 단말부를 도체 접속 부재의 오목부에 삽입하고, 상기 오목부를 외측으로부터 압축하는 압축 접속에 의해 행하면, 상기와 같이, 초전도 케이블 내의 초전도층(초전도선)이 파손되기 쉽고, 초전도 특성이 유지할 수 없게 되는 등의 문제가 생긴다.
더욱이, 케이블 길이 방향의 접속 길이에, 도체 접속 부재의 길이가 더 필요해지기 때문에, 접속 구조 전체가 길어지는 문제도 생긴다.
본 발명은 대전류의 통전이 가능하고, 또한 상기 문제점을 해결하는 초전도 케이블 단말 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.
도 1은 본 발명의 일 예를 도시하는 도면.
도 2는 본 발명의 다른 예를 도시하는 도면.
도 3은 본 발명의 다른 예를 도시하는 도면.
도 4는 본 발명의 다른 예를 도시하는 도면.
도 5는 본 발명의 다른 예를 도시하는 도면.
도 6은 종래의 초전도 케이블의 일 예를 도시하는 사시도.
도 7은 종래의 초전도 케이블에 있어서의 종단 접속부의 일 예를 도시하는 도면.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
1: 절연 스페이서 3: 중심 도체
4: 도체 접속 부재 8:초전도 케이블
본 발명의 제 1 양태는 절연 스페이서의 중심 도체와 초전도 케이블이, 그 단부가 슬리브 형상의 도체 접속 부재를 통해 접속되어 있는 초전도 케이블의 접속 구조이다.
본 발명의 제 2 양태 및 제 3 양태는 이 제 1 양태의 바람직한 양태이고, 절연 스페이서의 중심 도체와 도체 접속 부재의 접속에, 멀티 콘택트에 의한 접속이나 마찰 접합에 의한 접속을 사용함으로써, 종단 접속부를 설치하는 현장에서도,또한 절연 스페이서의 중심 도체와 도체 접속 부재가 다른 재질로 이루어지는 경우에도, 중심 도체와 도체 접속 부재의 충분한 강도의 접속을 용이하게 행할 수 있는 초전도 케이블의 접속 구조를 제공하는 것이다.
본 발명자는 절연 스페이서의 중심 도체와 도체 접속 부재의 접속에 있어서, 종래 행해지고 있던 EB 용접이나 납땜 등에 의하지 않고, 멀티콘택트나 마찰 압접에 의해서도, 이 접속에 요구되는 강도나 내구성 및, 전류 특성에 관해서, 종래와 동등 내지 그 이상의 특성이 얻어지는 것을 발견하여, 제 2, 제 3 양태의 발명을 완성한 것이다.
즉, 본 발명의 제 2 양태는 절연 스페이서의 중심 도체와 초전도 케이블이 그 단부가 슬리브 형상의 도체 접속 부재를 통해 접속되어 있는 초전도 케이블의 접속 구조에 있어서, 상기 절연 스페이서의 중심 도체와 상기 도체 접속 부재가 멀티 콘택트에 의해 접속되어 있는 초전도 케이블의 접속 구조이다.
본 발명의 제 3 양태는 절연 스페이서의 중심 도체와 초전도 케이블이 그 단부가 슬리브 형상의 도체 접속 부재를 통해 접속되어 있는 초전도 케이블의 접속 구조에 있어서, 상기 절연 스페이서의 중심 도체와 상기 도체 접속 부재가 마찰 압접에 의해 접속되어 있는 초전도 케이블의 접속 구조이다.
다음에, 본 발명의 제 4 양태는 초전도 케이블과 도체 접속 부재의 접속에 관한 것으로, 초전도 케이블의 포머와 도체 접속 부재는 압축 접합에 의해 접합하고, 도체 접속 부재와 초전도층은 납땜(soldering) 또는 경납땜(brazing)으로 접속함으로써, 도체 접속 부재와 초전도 케이블이 초전도층을 파손하지 않고서, 또한충분한 강도로 접속되어 있는 초전도 케이블의 접속 구조를 제공하는 것이다.
즉, 본 발명의 제 4 양태는 초전도 케이블과 장척(長尺)의 도체가 도체 접속 부재를 통해 접속되어 있는 초전도 케이블의 접속 구조에 있어서, 상기 초전도 케이블의 포머의 단말부와 상기 도체 접속 부재가 압축 접합에 의해 접속되고, 또한 상기 포머 외주에 설치된 초전도층과 상기 도체 접속 부재와 납땜 또는 경납땜에 의해 접속되어 있는 초전도 케이블의 접속 구조이다.
여기서, 장척의 도체로서는 절연 스페이서의 중심 도체를 들 수 있지만, 이것에 한정되는 것은 아니며, 상전도 케이블이나 다른 초전도 케이블의 단말도 예시할 수 있다.
또한, 본 발명의 제 5 양태는 절연 스페이서의 중심부에, 중공관을 설치하고, 상기 중공관내에 도체 접속 부재와 초전도 케이블의 접속부를 설치함으로써, 케이블 길이 방향의 길이가 짧은 초전도 케이블의 접속 구조를 제공하는 것이다.
즉, 본 발명의 제 5 양태는 초전도 케이블과 장척의 도체가 도체 접속 부재를 통해 접속되어 있는 초전도 케이블의 접속 구조에 있어서, 절연 스페이서의 중부가 설치되어 있는 초전도 케이블의 접속 구조이다.
중공관의 내부에, 도체 접속 부재와 장척의 도체의 접속부가 설치되어 있으면, 케이블 길이 방향의 길이가 짧다는 효과를 더욱 나타낸다. 또, 중공관의 재질은 도체에 한정되지 않는다.
본 발명의 제 6 양태는 절연 스페이서의 중심 도체로서, 초전도층을 갖는 중심 도체를 사용함으로써, 초전도 케이블의 접속을 전류 용량의 관점에서 더욱 효과적으로 하는 것이다.
즉, 본 발명의 제 6 양태는 초전도 케이블과 접속되는 중심 도체를 갖고, 초전도 케이블 접속용 절연 스페이서이다.
(실시예)
이하, 본 발명의 실시 형태를 도면에 기초하여 상세하게 설명한다.
처음으로, 본 발명의 제 1 내지 제 3 양태의 실시형태에 관해서 설명한다.
도 1은 본 발명의 제 1, 제 2 및 제 4 양태의 초전도 케이블의 접속 구조의 일 예를 도시하는 도면이다. 본 예에서는 절연 스페이서(1)는 수지부(2) 및 중실(中實)의 중심 도체(3)로 구성되어 있다. 수지부(2)에는 통상 에폭시 수지가 사용된다.
중심 도체(3)의 재질로서는 저온에서 저저항이 되는 금속이 사용되고, 구리 또는 알루미늄을 주체로 하는 금속이 예시된다. 그 중에서도, 알루미늄을 주체로 하는 금속이 보다 바람직하게 사용되고 있다. 여기서 알루미늄을 주체로 한다는 것은 알루미늄 단체 및 알루미늄을 주성분으로 하는 합금도 포함된다는 의미이다.
도체 접속 부재(4)의 재질로서는 구리 또는 알루미늄을 주체로 하는 금속이 예시된다. 그 중에서도, 구리를 주체로 하는 금속이 바람직하게 사용되고 있다. 여기서 구리를 주체로 한다는 것은 구리 단체 및 구리를 주성분으로 하는 합금도 포함된다는 의미이다.
중심 도체(3)에 알루미늄을 주체로 하는 금속을 사용하여, 도체 접속부재(4)에 구리를 주체로 하는 금속을 사용하는 경우, 이종의 금속의 접속이 되기 때문에 납땜이나 경납땜 등에 의해서는 충분한 강도의 접속은 곤란하다. 상기한 바와 같이, 본 발명의 제 2 양태에서는 멀티콘택트에 의한 접속을 함으로써, 이 문제가 해결되고 있다.
즉, 도 1의 예에서는 중심 도체(3)와 도체 접속 부재(4)의 접속은 멀티콘택트에 의해 행해지고 있다. 보다 구체적으로는 도체 접속 부재(4)는 그 하나의 단말에 오목부(7)를 갖고, 또한 그 내주에 3개의 홈(5)이 설치되고, 홈(5)에 도전 탄성체(도시하지 않음)가 삽입되어 있다. 중심 도체(3)의 단말에는 오목부(7)의 내경보다 약간 작은 직경의 돌출부(6)가 설치되고, 돌출부(6)가 오목부(7)에 삽입되어 있다.
멀티콘택트를 사용함으로써, 중심 도체(3)와 도체 접속 부재(4)의 접속은 종단 접속부를 설치하는 현장에서도 용이하게 행할 수 있는 동시에, 이 접속부에 큰 전류를 통전할 수 있다. 단 멀티콘택트는 도전 탄성체의 스프링성에 의해 오목부(7: 접속 구멍)에 삽입 보유되어 있을 뿐이기 때문에, 그대로로서는 돌출부(6)가 빠져버릴 우려가 있다. 이 때문에, 멀티콘택트에 의한 접속 부분에 로크 너트, 계지 링 등의 계지 기구(도시하지 않음)를 사용하여, 돌출부(6)가 빠져 나가는 것을 방지하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 접속 부분의 중심 도체(3)의 표면 및 도체 접속 부재(4)의 표면에 수나사를 설치하고, 이들을 양단에 로크 너트(lock nut)를 갖는 연결 너트로 잇는 방법이 생각된다. 수나사에 의해 로크 너트를 죄고, 상기 로크 너트의 체결력에 의해 계지한다.
또, 도 1의 예에서는 틈(5)은 3개이지만, 이 개수는 한정되지 않고 1개 또는 복수개의 홈을 설치할 수 있다. 오목부(7)의 내주에 홈(5)을 설치하는 대신에, 돌출부(6)의 외주에 홈(5)을 설치하고 있어도 좋다. 또한 본 예에서는 중심 도체(3)에 돌출부(6)가 설치되고, 도체 접속 부재(4)에 오목부(7)가 설치되어 있지만, 중심 도체(3)에 오목부가 설치되고, 도체 접속 부재(4)에 돌출부가 설치되어 있는 구조라도 좋다.
본 발명의 제 3 양태에서는 중심 도체(3)와 도체 접속 부재(4)의 접속은 멀티콘택트에 의한 대신에 마찰 압접에 의해 행해진다. 마찰 압접이란 피접속 부재(도 1의 예에서는 중심 도체(3)와 도체 접속 부재(4))의 접속부를 접촉시켜, 한쪽을 회전시키고(또는, 회전 속도 또는 회전 방향을 상이시키면서 양쪽을 회전시키고) 접촉 마찰 발열을 시킨 후, 회전을 정지하여, 발생한 마찰열과 접속부에 가해진 압력에 의해 접합하는 방법이다. 마찰 압접에 의해서도, 중심 도체(3)와 도체 접속 부재(4)의 접속은 종단 접속부를 설치하는 현장에서도 용이하게 행할 수 있는 동시에, 이 접속부에 큰 전류를 통전할 수 있다.
다음에 본 발명의 제 4 양태의 실시형태에 관해서 설명한다.
도 1의 도체 접속 부재(4)의 다른쪽의 단말은 초전도 케이블(8)의 단말과 접속되어 있다. 도 1의 예의 초전도 케이블(8)은 도 6에 도시하는 종래의 초전도 케이블의 예와 동일한 구조를 갖고 있다.
즉, 그 중심에 금속선으로 이루어지는 포머(10)를 갖고 있고, 그 주위가 초전도층(9)에 의해 덮여지고, 또한 그 주위가 절연층, 시일드층, 보호층에 의해 덮여져 있지만, 도체 접속 부재(4)와의 접속 부분에서는 절연층, 시일드층, 보호층은 제거되어 있고, 초전도층(9)의 각 층 및 포머(10)가 계단형으로 노출되어 있다.
그리고, 초전도층(9)이 납땜에 의해 도체 접속 부재(4)에 접속되어 있다. 도 1의 예에 있어서는 초전도층(9)은 4층으로 이루어지지만, 각 층마다 도체 접속 부재(4)와 납땜에 의해 접속되어 있다. 본 예에 있어서는 이 접속은 납땜에 의해 접속되어 있지만, 은납땜 등의 경납땜에 의해 접속되어 있어도 좋다.
포머(10)는 도체 접속 부재(4)와 압축 접합에 의해 접속되어 있다. 즉, 도체 접속 부재(4)는 오목부(11)를 갖고, 그 중에 포머(10)를 삽입하고, 그 삽입부의 외측으로부터 도체 접속 부재(4)를 압축합으로써, 도체 접속 부재(4)와 포머(10)가 접속되어 있다.
본 예에 있어서, 초전도층(9)과 도체 접속 부재(4)의 접속은 납땜 등에 의해 행해지고, 압축 접합되어 있지 않기 때문에, 종래 기술의 응용에서 문제가 된다고 생각된 접속에 의한 초전도층의 파손이 생기는 일은 없고, 또한 대전류가 통전 가능한 접속이 달성된다. 한편, 포머(10)와 도체 접속 부재(4)의 접속은 압축 접합에 의하기 때문에, 충분한 강도를 갖는 접속이 달성된다. 즉 초전도 케이블(8)과 도체 접속 부재(4)의 사이에서, 충분한 강도를 갖고 대전류가 통전 가능한 접속이 초전도층의 파손을 발생하지 않고서 달성된다.
또, 중심 도체(3)로서는 중공의 관을 사용할 수도 있다. 전류의 표피 효과에 의해, 중공의 관을 사용하더라도 통전 용량이 대폭 저하되는 일은 없다.
다음에 본 발명의 제 5 양태의 실시 형태에 관해서 설명한다.
도 2는 본 발명의 제 5 양태의 일 예를 도시하는 도면이다. 도면에 도시되는 바와 같이, 중공관(22)의 내부에서 초전도 케이블(21)의 단말과 도체 접속 부재(24)의 접속이 되어 있다. 이 접속부의 구조는 특히 한정되지 않지만, 도 2의 예에서는 도 1의 경우와 동일한 구조를 갖고 있다. 중공관(22)내에 접속부를 설치함으로써, 도체 접속 부재(24)와 초전도 케이블(21) 단말부의 길이 분만큼, 초전도 케이블의 접속 구조를 짧게 할 수 있다.
도 2의 예에서는 도체 접속 부재(24)의 다른쪽의 단말은 다른 장척의 도체(25)와 접속되어 있다. 그 접속부의 구조는 특히 한정되지 않지만, 멀티콘택트 등을 사용할 수 있다. 이와 같이, 도체 접속 부재(24)가 다른 장척의 도체(25)와 접속되어 있는 경우는 중공관(22)은 반드시 도체일 필요는 없고, 절연물로 이루어지는 것이라도 좋고, 예를 들면 절연 스페이서의 수지부(23)의 수지에 의해 형성된 관이라도 좋다.
혹은, 중공관(22)으로서 알루미늄 등의 도체의 관을 사용하여, 중공관(22)과 도체 접속 부재(24)를, 대전류의 통전이 가능하도록 접속하여도 좋다. 더욱이 중공관(22)이 절연 스페이서의 중심 도체로서의 역할을 병용하고 있어도 좋다.
또, 도체 접속 부재(24)가 다른 장척의 도체(25)와 접속되는 부분은 반드시 중공관(22)내에 없어도 좋지만, 도 2의 예와 같이 중공관(22)내에 설치되어 있으면 초전도 케이블의 접속 구조를 보다 짧게 할 수 있다.
도 3은 제 5 양태에 있어서의 초전도끼리의 접속의 일 예를 도시하는 도면이고, 수지부(33)와 중공관(32)으로 이루어지는 절연 스페이서의 중공관(32) 내에서,초전도 케이블(30) 및 초전도 케이블(31)이 도체 접속 부재(34)에 의해 접속되어 있다.
다음에 본 발명의 제 6 양태의 실시형태에 관해서 설명한다.
본 발명의 제 6 양태에서는 도 1의 초전도 케이블의 접속 구조에 있어서, 중심 도체(3)가 본 발명의 초전도 케이블의 접속 구조가 사용되는 환경하에서 초전도 상태가 되는 초전도층(초전도선)을 갖고 있다. 중심 도체(3)가, 초전도층을 갖지 않고, 또한 그 단면적이 충분히 크지 않는 경우, 중심 도체(3)에 대전류를 통전하면 발열량이 커진다. 그 결과, 액체 질소 등의 냉매의 기화에 의한 절연 파괴 등의 문제가 생길 우려가 있으므로, 이 문제의 발생을 막기 위해서 대용량의 냉동기를 사용할 필요가 있다.
한편, 대전류의 통전에 대응하기 위해서 중심 도체(3)의 단면적을 크게 하면, 절연 스페이서(1) 전체의 형상도 커져, 냉각 시의 중심 도체(3)와 수지의 열수축의 상이에 의해 수지부(2)가 균열되기 쉬워진다는 문제가 생긴다. 중심 도체(3)가 초전도층을 갖는 경우는 초전도층에 의해 발열을 동반하지 않고서 대전류를 통전할 수 있고, 중심 도체(3)의 단면적을 크게 할 필요가 없기 때문에 바람직하다.
중심 도체(3)에 초전도층을 설치하는 방법으로서는 초전도선을 중심 도체(3)를 따라 납땜하는, 중심 도체(3)내에 초전도 선재를 매립하는 방법 등이 예시된다. 또, 상기와 같은 초전도층을 그 중심 도체에 갖는 절연 스페이서는 상기의 본 발명의 제 1 내지 제 5 양태 이외의 경우, 또한 초전도 케이블 단말과 상기 중심 도체를, 도체 접속 부재를 통하지 않고서 접속하는 경우에 있어서도 사용할 수 있고,이러한 경우에 있어서도, 발열을 동반하지 않고서 대전류를 통전할 수 있고, 중심 도체의 단면적을 크게 할 필요가 없다는 효과를 갖는다.
본 발명의 제 1 내지 제 6 양태의 초전도 케이블의 접속 구조의 용도는 초전도 케이블과 상전도 케이블과의 접속, 초전도 케이블끼리의 접속의 어떠한 것에도 사용할 수 있다.
절연 스페이서의 중심 도체와 도체 접속 부재의 접속에, 멀티 콘택트 또는 마찰 압접을 사용하는 것을 특징으로 하는 본 발명의 제 1, 제 2 양태의 초전도 케이블의 접속 구조는 대전류가 통전 가능하고, 또한, 중심 도체와 도체 접속 부재의 접속을 종단 접속부를 설치하는 현장 등에 있어서도, 또한 중심 도체와 도체 접속 부재가 다른 재질로 이루어지는 경우라도, 용이하게 할 수 있고, 또한 충분한 강도의 접속이 얻어진다.
도체 접속 부재와, 초전도 케이블의 포머 단말이 압축 접합에 의해 접속되고, 또한 도체 접속 부재와 초전도층 단말이 납땜 또는 경납땜에 의해 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 본 발명의 제 4 양태의 초전도 케이블의 접속 구조는 대전류가 통전 가능하고, 도체 접속 부재와 초전도 케이블이, 초전도선이 파손되지 않고서, 더욱 충분한 강도로 접속되어 있다.
절연 스페이서의 중심에 있는 중공관 내에, 도체 접속 부재와 초전도 케이블의 접속부가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 본 발명의 제 5 양태의 초전도 케이블의 접속 구조는 케이블 길이 방향의 접속 길이가 짧고, 접속 구조 전체의 길이를 짧게 할 수 있다.
절연 스페이서의 중심 도체에 초전도층을 설치한 본 발명의 제 6 양태의 초전도 케이블 접속용 절연 스페이서는 대전류의 통전이 가능한 동시에, 중심 도체의 단면적을 작게 할 수 있고, 절연 스페이서의 소형화와 절연 스페이서의 수지부의 균열 방지의 효과를 갖는다.
도 4는 본 발명의 다른 예를 도시하는 도면이다. 또, 도 4에 있어서, 수지부(2), 중심 도체(3), 도체 접속 부재(4) 및 오목부(11)는 단면을 도시하고 있고, 포머(10), 초전도층(9) 및 초전도 케이블(8)은 측면을 도시하고 있다. 도 4에서 도시하는 바와 같이, 포머(10)와 도체 접속 부재(4)의 오목부(11)는 압축 접속된다. 이것에 대하여, 초전도층(9)과 오목부(11)는 땜납을 흘려 넣음으로써 접속된다. 도체 접속 부재(4)는 중심 도체(3)와 일체적으로 구성되어 있다. 포머(10)의 외주에 초전도층(9)이 배치된 구성으로 되어 있다.
도 5는 본 발명의 다른 예를 도시하는 도면이다. 도 5에 있어서도 포머(10), 초전도층(9) 및 초전도 케이블(8)은 측면을 도시하고, 다른 구성에 대해서는 단면도를 도시하고 있다. 또, 이 점에 관해서는 도 1 내지 도 3에 있어서도 동일하다. 도 5에서는 중심 도체(3)에 초전도 선재(109)가 매립된다. 초전도 선재(109)를 미리 중심 도체(3)에 매립한 후 에폭시 유닛을 구성하는 수지부(2)를 주입하여 성형한다. 중심 도체(3)는 도체(103)와 초전도 선재(109)에 의해 구성된다.
이상과 같은 본 발명에 따르면, 초전도 케이블의 접속 구조는 도 1에서 도시하는 바와 같이, 중심 도체(3)를 갖는 절연 스페이서(11)와, 초전도 케이블(8)과,한쪽 끝으로서의 오목부(7)와 다른쪽 끝으로서의 오목부(11)를 갖는 도체 접속 부재(4)를 구비한 초전도 케이블의 접속 구조이다. 오목부(7)는 슬리브 형상을 갖고, 또한 중심 도체(3)에 접속된다. 오목부(11)는 슬리브 형상을 갖고, 또한 초전도 케이블(8)에 접속된다.
절연 스페이서(1)의 중심 도체(3)와, 도체 접속 부재(4)가 멀티콘택트에 의해 접속되어 있어도 좋다.
절연 스페이서(1)의 중심 도체(3)와, 도체 접속 부재(4)가 마찰 압접에 의해 접속되어 있어도 좋다.
절연 스페이서(1)의 중심 도체(3)의 재질이 알루미늄을 주체로 하는 금속이고, 도체 접속 부재(4)의 재질이, 구리를 주체로 하는 금속이라도 좋다.
도 4를 참조하여, 본 발명에 따른 초전도 케이블의 접속 구조는 초전도 케이블(8)과, 장척의 도체로서의 중심 도체(3)와, 초전도 케이블(8)과 중심 도체(3)를 접속하는 도체 접속 부재(4)를 구비한 초전도 케이블의 접속 구조이다. 초전도 케이블(18)은 포머(10)와, 그 포머(10)의 외주에 설치된 초전도층(9)을 포함하고, 포머(10)의 단말부와 도체 접속 부재(4)가 압접 접합에 의해 접속되고, 초전도층(9)과 도체 접속 부재(4)가 납땜 또는 경납땜에 의해 접속되어 있다.
장척의 도체는 절연 스페이서(1)의 중심 도체(3)이다.
본 발명에 따른 초전도 케이블의 접속 구조는 도 2를 참조하여, 초전도 케이블(21)과, 장척의 도체(25)와, 초전도 케이블(21)과 장척의 도체(25)를 접속하는 도체 접속 부재(24)와, 도체 접속 부재(24)를 덮는 절연 스페이서(1)를 구비한 초전도 케이블의 접속 구조이다. 절연 스페이서(1)의 중심부에 설치된 중공관(22)의 내부에, 도체 접속 부재(24)와 초전도 케이블(21)의 접속부가 설치되어 있다.
절연 스페이서(1)의 중심부에 설치된 중공관(22)의 내부에 도체 접속 부재(24)와 장척의 도체(25)의 접속 부분이 설치되어 있어도 좋다.
본 발명에 따른 초전도 케이블 접속용 절연 스페이서는 도 5를 참조하여, 초전도 케이블(8)과 접속되는 중심 도체(3)를 갖는 초전도 케이블 접속용의 절연 스페이서(1)이다. 중심 도체(3)가 초전도 선재(109)를 갖는다.
본 발명에 따른 초전도 케이블 접속용 절연 스페이서는 도 1을 참조하여, 중심 도체(3)를 갖는 초전도 케이블 접속용의 절연 스페이서(1)로서, 중심 도체(3)가 도체 접속 부재(4)를 통해 초전도 케이블(8)과 접속된다.
본 발명에 따른 초전도 케이블의 접속 구조 및 초전도 케이블 접속용 절연 스페이서에 의하면, 발열을 동반하지 않고서 대전류를 통전할 수 있고, 중심 도체의 단면적을 크게 할 필요가 없다는 효과를 갖는다. 또한, 대전류의 통전이 가능한 동시에, 중심 도체의 단면적을 작게 할 수 있고, 절연 스페이서의 소형화와 절연 스페이서의 수지부의 균열 방지의 효과를 갖는다.

Claims (10)

  1. 중심 도체(3)를 갖는 절연 스페이서(1)와;
    초전도 케이블(8); 및
    상기 한쪽 끝(7)과 다른쪽 끝(11)을 갖는 도체 접속 부재(4)를 포함하며,
    상기 한쪽 끝(7)은 슬리브 형상을 갖고, 또한 상기 중심 도체(3)에 접속되고,
    상기 다른쪽 끝(11)은 슬리브 형상을 갖고, 또한 상기 초전도 케이블(8)에 접속되는 초전도 케이블의 접속 구조.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 절연 스페이서(1)의 중심 도체(3)와 상기 도체 접속 부재(4)는 멀티콘택트에 의해 접속되는 초전도 케이블의 접속 구조.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 절연 스페이서(1)의 중심 도체(3)와 상기 도체 접속 부재(4)는 마찰 압접에 의해 접속되어 있는 초전도 케이블의 접속 구조.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 절연 스페이서(1)의 중심 도체(3)의 재질은 알루미늄을 주체로 하는 금속이고, 상기 도체 접속 부재(4)의 재질은 구리를 주체로 하는 금속인 초전도 케이블의 접속 구조.
  5. 초전도 케이블(8)과;
    장척의 도체(3); 및
    상기 초전도 케이블(8)과 상기 장척의 도체(3)를 접속하는 도체 접속 부재(4)를 포함하며,
    상기 초전도 케이블(8)은 포머(10)와 그 포머(10) 외주에 설치된 초전도층(9)을 포함하고, 상기 포머(10)의 단말부와 상기 도체 접속 부재(4)는 압접 접합에 의해 접속되고, 상기 초전도층(9)과 상기 도체 접속 부재(4)는 납땜 또는 경납땜에 의해 접속되는 초전도 케이블의 접속 구조.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 장척의 도체(3)는 절연 스페이서(1)의 중심 도체인 초전도 케이블의 접속 구조.
  7. 초전도 케이블(21)과;
    장척의 도체(25)와;
    상기 초전도 케이블(21)과 상기 장척의 도체(25)를 접속하는 도체 접속 부재(24), 및
    상기 도체 접속 부재(24)를 덮는 절연 스페이서(21)를 포함하며,
    상기 절연 스페이서(1)의 중심부에 설치된 중공관(22)의 내부에, 상기 도체 접속 부재(24)와 상기 초전도 케이블(21)의 접속부가 설치되는 초전도 케이블의 접속 구조.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 절연 스페이서(1)의 중심부에 설치된 중공관(22)의 내부에 도체 접속 부재(24)와 상기 장척의 도체(25)의 접속부가 설치되는 초전도 케이블의 접속 구조.
  9. 초전도 케이블(8)과 접속되는 중심 도체(3)를 갖는 초전도 케이블 접속용 절연 스페이스(1)에 있어서,
    상기 중심 도체(3)는 초전도층(109)을 갖는 초전도 케이블 접속용 절연 스페이서.
  10. 중심 도체(3)를 갖는 초전도 케이블 접속용 절연 스페이서(1)에 있어서,
    상기 중심 도체(3)는 도체 접속 부재(4)를 통해 초전도 케이블(8)과 접
    속되는 초전도 케이블 접속용 절연 스페이서.
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