KR20070053341A - 초전도 케이블의 접속 구조 - Google Patents

Abstract

초전도층과 그 외측에 위치하는 외주층이 길이 방향으로 상대적으로 어긋날 때에 발생하기 쉬운 초전도층의 버클링을 억제할 수 있는 초전도 케이블의 접속 구조를 제공한다.

초전도 케이블의 접속 구조는 초전도층과 그 외주층을 갖는 초전도 케이블의 단부에 형성된다. 초전도층(도체층(30))은 접속 부재(접속 슬리브(210))에 접속된다. 접속 부재의 단부와 외주층(절연층(50))의 단부 사이에서, 홀딩 부재(220)가 초전도층을 덮는다. 홀딩 부재가 초전도층을 덮어, 초전도층과 초전도층의 외측에 위치하는 외주층 사이에서 상대적 이동이 발생해도, 초전도층이 직접 외주층에 접촉한 상태에서 길이 방향으로 눌리는 것을 방지할 수 있다. 따라서 초전도층의 버클링을 방지할 수 있다.

Description

초전도 케이블의 접속 구조{SUPERCONDUCTING CABLE CONNECTION STRUCTURE}

본 발명은 초전도 케이블의 접속 구조에 관한 것이다. 특히, 본 발명은, 초전도층과 그 외측에 위치하는 외주층이 길이 방향으로 상대적으로 어긋나 있을 때에 발생하기 쉬운 초전도층의 버클링(buckling)을 억제할 수 있는 초전도 케이블의 접속 구조에 관한 것이다.

초전도 케이블로서, 도 4에 도시된 단심 초전도 케이블(single-core superconducting cable)이 제안되어 있다. 도 4는 이 초전도 케이블의 단면도이다. 이 초전도 케이블(100)은, 1개의 케이블 코어(110)를 단열관(120) 내에 수용한 구성이다.

케이블 코어(110)는, 그 중심에서부터 순서대로 포머(former)(10), 도체층(30), 절연층(50), 쉴드층(60), 보호층(70)을 구비하고 있다. 도체층(30)은, 포머(10) 상에 초전도 선재(wire material)를 다층으로 나선형으로 감아 형성된다. 일반적으로, 테이프 형상의 초전도 선재는, 산화물 초전도 재료로 이루어지는 복수의 필라멘트가 은 시스(silver sheath) 등의 매트릭스에 배열된 것이 이용된다. 절연층(50)은 반합성 절연지(semi-synthetic insulating paper) 등의 절연지를 감아 형성된다. 쉴드층(60)은, 절연층(50) 상에 도체층(30)에 사용되는 것과 동일한 초전도 선재를 나선형으로 감아 형성된다. 보호층(70)에는 절연지 등이 이용된다.

한편, 단열관(120)은, 내관(121)과 외관(122)으로 이루어지는 2중관의 사이에 배치된 단열재(도시하지 않음)를 포함하고, 또한 2중관 내부가 진공으로 된다. 단열관(120)의 외측에는, 부식 방지층(130)이 형성되어 있다. 그리고, 포머(10) 내부 및 내관(121)과 코어(110)의 사이에 형성되는 공간에 액체 질소 등의 냉매가 충전, 순환되어, 절연층(50)에 냉매가 스며든 상태로 사용된다.

이러한 초전도 케이블의 중간 접속부로서, 도 5에 도시된 기술이 알려져 있다(유사한 기술로, 예컨대 특허문헌 1 참조). 이 접속부에서는, 우선, 맞닿아 접속하는 각 케이블 단부에서 각 층을 단계적으로 제거하고, 이에 따라 도체층(30) 및 포머(10)를 단계적으로 노출시킨다. 각각의 포머(10)를 접속 슬리브(210)에 삽입한 후 압착(press-clamping)한다. 이 접속 슬리브(210)는, 그 중간 부분에 형성된 포머 삽입 구멍을 갖고, 그 양단부에 도체 삽입 구멍을 갖는 금속관이다. 도체 삽입 구멍은 포머 삽입 구멍보다 내경이 크다. 포머(10)의 압착 접속은 포머 삽입 구멍을 압축함으로써 실행되고, 단계적으로 노출되어 있는 도체층(30)은 포머 삽입 구멍에는 삽입되지 않고, 도체 삽입 구멍 내에 갭을 갖고 삽입된다. 초전도 선재를 압축하면 초전도 특성이 저하하기 때문에, 도체층(30)을 압착에 의해 접속하지 않는다. 그 때문에, 도체층(30)과 접속 슬리브(210)는, 도체 삽입 구멍과 도체층(30) 사이의 공간에 땜납(240)을 주입하여 접속한다. 접속 슬리브(210) 안에 땜 납(240)을 주입한 경우, 땜납(240)이 적당한 비율로 도체층(30) 전체에 분배되도록 접속 슬리브 전체를 가열해야 한다.

이 납땜을 실행하기 위해, 접속 슬리브(210)의 단부와 절연층(50)의 단부 사이에는, 통상, 간격 S를 마련한다. 초전도 케이블의 절연층(50)으로는, 예컨대 폴리프로필렌과 절연지가 적층된 반합성지가 이용된다. 간격 S가 없으면, 절연층(50)의 단부가 땜납(240)과 접촉 또는 근접할 수 있고, 땜납(240)을 포함하는 접속 슬리브(210)의 전체 열량이 크기 때문에, 땜납(240)의 융해열에 의해 폴리프로필렌이 녹아, 절연 성능을 열화시킬 우려가 있다.

접속 슬리브(210)에 의한 포머(10)와 도체층(30)의 접속이 종료되면, 접속 슬리브(210)의 외주 부근, 즉 한쪽 케이블의 절연층 단부 부근으로부터 다른 쪽 케이블의 절연층 단부 부근까지의 범위에 걸쳐 반합성지 등의 절연 테이프를 감아서, 보강 절연층(230)을 형성한다.

[특허문헌 1] 일본 공개 특허 평성 제 11-121059호 공보(도 9)

발명이 해결하고자 하는 과제

그러나, 상술한 접속 구조에서는, 케이블의 열 확장 또는 수축에 의해 초전도 선재가 버클링하는 경우가 있다.

초전도 케이블은, 초전도 선재가 냉매에 의해 냉각되었을 때에 열 수축하고, 상온으로 되돌아가면 확장이 발생한다. 케이블의 각 층은, 구성 재료가 다르고 반경 방향으로 불연속으로 구성되어 있기 때문에, 층의 열 수축량의 차이에 의해, 각 층 사이에서 길이 방향으로의 상대적인 이동이 발생할 수 있다. 예컨대, 초전도 케이블을 냉각하면, 나선형으로 감겨 도체층을 구성하는 초전도 선재는 수축하고 인장 응력이 작용하여, 꼬임(twisting)이 조여지는 방향, 즉 직경이 작아지는 방향으로 이동한다. 반대로, 초전도 케이블이 상온으로 되돌아가는 경우는, 초전도 선재의 꼬임이 느슨해지는 방향으로 이동한다. 한편, 도체층의 외측에 형성되는 절연층은, 초전도 선재와 비교해서 온도 변화에 의한 확장 또는 수축의 정도가 더 작다. 따라서, 초전도 케이블의 극저온으로의 냉각과 상온으로의 복귀가 반복되면, 도체층과 절연층 사이에 길이 방향으로의 상대적 이동이 서서히 발생한다. 또한, 도체층은 보강 절연층에 의해 내주측으로 눌려 있지만, 보강 절연층은 절연층의 경우와 동일한 이유로 도체층과 함께 이동하지 않는다. 따라서, 보강 절연층은, 상대적 이동을 억제하는 기능이 결여된다.

특히, 초전도 케이블의 접속부에서는, 도 6에서, 절연층(50)의 단부가 접속 슬리브(210)쪽에 접근하는 것 같이 이동(점선으로 나타내는 위치부터 실선으로 나타내는 위치로의 이동)하거나, 그 반대 방향으로 이동할 것이다. 그 과정에서, 접속 슬리브(210)의 단부와 절연층(50)의 단부 사이에 마련된 간격 S(도 5 참조)가 좁아지거나 넓어지거나 하는 것을 반복하고, 이에 따라, 초전도층과 절연층 사이에 공간이 형성되거나, 초전도 선재가 주름져서, 간격 S의 영역에 위치하는 초전도 선재가 버클링될 수 있다. 그 결과, 초전도 선재의 전기적·기계적 특성이 저하하거나, 최악의 경우 초전도 선재가 깨진다.

본 발명은 상기의 사정의 관점에서 이루어진 것으로, 그 주된 목적은, 초전도층과 그 외측에 위치하는 외주층이 길이 방향으로 상대적으로 어긋났을 때에 발생하기 쉬운 초전도층의 버클링을 억제할 수 있는 초전도 케이블의 접속 구조를 제공하는 것이다.

과제를 해결하기 위한 수단

본 발명은, 접속 슬리브 등의 접속 부재와 절연층 등의 케이블 코어의 외주층 사이에 위치하는 초전도층을 덮는 것에 의해 초전도층을 누르고, 이에 따라, 초전도층의 버클링을 억제함으로써 상기의 목적을 달성한다.

본 발명은, 초전도층과 그 외주층을 갖는 초전도 케이블의 단부에 형성되는 초전도 케이블의 접속 구조이다. 접속 구조는, 초전도층에 접속되는 접속 부재와, 접속 부재의 단부와 외주층의 단부 사이의 영역에서, 초전도층을 덮는 것에 의해 초전도층과 외주층 사이의 상대적 이동에 의한 초전도층의 버클링을 방지하는 홀딩 부재(holding member)를 갖는 것을 특징으로 한다.

도체층 등의 초전도층과, 절연층 등의 외주층을 갖는 초전도 케이블의 접속부를 형성할 때, 초전도층과 외주층의 각 단부 사이에는 간격이 형성된다. 그러나, 열 수축 또는 다른 이유에 의해, 초전도층과 외주층 사이의 상대적 이동이 발생한 경우, 상기의 간격이 좁아지거나 넓어지고, 이에 따라 상술한 바와 같이 초전도층이 버클링된다. 본 발명에 따른 접속 구조에서는, 간격이 생긴 영역에 위치하는 초전도층이 홀딩 부재로 덮이고, 이에 따라, 초전도층과 외주층의 상대적 이동이 발생해도, 초전도층은, 홀딩 부재에 의해 그 바로 아래에 위치한 내주층쪽으로 가압된다. 따라서, 초전도층이 반경 방향으로 움직이는 공간이 작아, 초전도층이 내주층으로부터 떠오르지 않고, 내주층의 위에서 주름지지 않을 것이며, 이에 따라 초전도층이 구부러지는 것을 억제한다. 물론, 간격이 생긴 영역에 위치하는 초전도층을 홀딩 부재로 덮고 있더라도, 열 확장 또는 수축이 더 가해지는 것에 의해 초전도층이 홀딩 부재에 덮이지 않은 노출된 부분이 형성될 수 있다. 그 경우에도, 홀딩 부재가 없는 경우에 비하면, 초전도층이 노출되는 범위를 최대한 작게 할 수 있어, 초전도층의 버클링 방지에 효과적이다.

이하에, 본 발명의 접속 구조를 더 자세히 설명한다.

우선, 본 발명의 구조에 의해 접속되는 초전도 케이블의 구성을 설명한다.

본 발명에 따른 접속 구조에 이용하는 초전도 케이블은, 초전도층, 절연층, 단열관을 포함하는 것을 기본 구성으로 한다. 그 외, 일반적으로는, 포머, 쉴드층, 보호층이 마련된다. 본 발명에 있어서, 초전도층은, 초전도 선재를 이용하여 형성된 층이며, 대표적인 예는 도체층이다. 또한, 쉴드층을 초전도 선재로 형성한 경우는, 쉴드층도 초전도층에 포함된다.

상기의 케이블에 있어서, 포머는, 도체층을 사전 결정된 형상으로 형성하는 것으로, 파이프 형상의 구조 또는 꼬인 선 구조를 이용할 수 있다. 그 재질로는, 구리나 알루미늄 등의 비자성의 금속 재료를 이용할 수 있다. 포머를 파이프 형상으로 형성하면, 포머 내부를 냉매의 유로로 사용할 수 있다.

도체층은, 예컨대, 초전도 재료로 이루어지는 선을 포머 상에 나선형으로 감는 것으로 형성된다. 초전도 선재의 구체예로서는, Bi2223계 산화물 초전도 재료로 이루어지는 복수의 필라멘트가 은 시스 등의 매트릭스에 마련된 테이프 형상의 재료를 적용할 수 있다. 초전도 선은 단층 또는 다층으로 감길 수 있다. 다층으로 하는 경우, 층간 절연층을 마련해도 좋다. 층간 절연층은, 크래프트지 등의 절연지 또는 PPLP(스미토모 전기 공업 주식회사에 의해 제조됨, 등록상표) 등의 반합성지를 감아 마련할 수 있다.

절연층은, 폴리프로필렌과 크래프트지를 적층한 PPLP(스미토모 전기 공업 주식회사의 등록상표) 등의 반합성지나 크래프트지 등의 절연지를 감아 형성하는 것이 바람직하다. 절연층의 내주 및 외주 중 적어도 한쪽, 즉 도체층과 절연층 사이 또는, 절연층과 쉴드층 사이에 반도전층(semi-conductive layer)을 형성해도 좋다. 전자의 (내부) 반도전층 및/또는, 후자의 (외부) 반도전층을 형성하는 경우, 도체층과 절연층 사이 및/또는, 절연층과 쉴드층 사이에서의 밀착성이 향상됨에 따라, 부분 방전의 발생에 따르는 열화를 억제한다.

절연층의 외측에는, 쉴드층을 마련하는 것이 바람직하다. 쉴드층을 마련하면, 도체층을 흐르는 교류의 자장이 외부로 누설되는 것을 방지할 수 있다. 쉴드층은 도전 재료로 형성할 수 있고, 도체층에 사용되는 것과 동일한 초전도 선재를 절연층의 외측에 감아 형성할 수 있다.

그리고, 쉴드층의 외측에는 보호층을 마련하는 것이 바람직하다. 보호층은, 쉴드층을 덮어, 주로 쉴드층의 기계적 보호를 제공한다. 예컨대, 크래프트지 등의 절연지를 쉴드층의 위에 감아 보호층을 형성할 수 있다.

또한, 포머와 도체층 사이에 쿠션층을 삽입할 수 있다. 쿠션층은, 포머와 초전도 선재 사이에서의 금속끼리의 직접적인 접촉을 피하여, 초전도 선재의 손상을 방지한다. 특히, 포머가 꼬인 선 구조인 경우, 쿠션층은 포머 표면을 더 매끄럽게 하는 기능도 갖는다. 쿠션층의 구체적 재질로서는, 절연지 또는 카본지를 적당히 이용할 수 있다.

한편, 단열관은, 예컨대, 외관과 내관으로 이루어지는 2중관의 사이에 단열재를 마련하여, 내관과 외관 사이의 공간을 진공으로 되게 하는 구성을 취할 수 있다. 내관 내부에는, 적어도 도체층이 수용되고, 또한, 초전도층을 냉각하기 위해 액체 질소 등의 냉매가 충전된다.

다음에, 상기한 바와 같은 초전도 케이블을 접속하는 접속 구조를 설명한다.

본 발명에 따른 접속 구조는, 접속 부재를 거쳐서 초전도층을 접속하는 접속 구조이다. 예컨대, 적절한 부분을 단계적으로 제거하여 노출된 도체층을, 접속 부재를 거쳐서 접속하고, 그 접속 부재의 주변을 보강 절연층으로 덮는다.

접속 부재의 일례로, 접속 슬리브가 있다. 보다 자세하게는, 접속 슬리브는 중간부에 포머 삽입 구멍을 갖고, 양단부에 도체 삽입 구멍을 갖는 금속관이다. 도체 삽입 구멍은 포머 삽입 구멍보다 내경이 크다. 접속 슬리브를 이용하여 포머와 도체층의 접속을 한다. 접속 슬리브를 이용하여, 포머 삽입 구멍에 포머를 맞닿도록 삽입하고 압축에 의해 접속한다. 한편, 도체층은 포머 삽입 구멍에 삽입되지 않고, 도체 삽입 구멍에 삽입하여 납땜으로 접속할 수 있다. 쉴드층의 접속을 하는 경우, 접속 부재로는, 브레이드재(braided material)를 적합하게 이용할 수 있다.

접속부를 형성할 때, 각 초전도 케이블의 단부를 단계적으로 제거함으로써, 도체층이 삽입된 접속 슬리브의 단부와 절연층의 단부 사이에는 간격이 형성되고, 그 간격에서 도체층이 노출된다. 또 다른 경우에, 쉴드층이 접속된 브레이드재의 단부와 보호층의 단부와의 사이에는 간격이 형성되고, 그 간격에서 쉴드층이 노출된다. 이러한 노출 부분을 홀딩 부재로 덮는다.

홀딩 부재에는, 수지, 금속선 또는 테이프재를 적합하게 이용할 수 있다. 예컨대, 노출 부분에 FRP(Fiber Reinforced Plastics)를 배치하여 경화시키거나, 또는 노출 부분에 반도전성 테이프재를 감아도 좋다. 또한, 금속선 또는 테이프재, 또는 금속선 및 테이프재를 모두 감아도 좋다. FRP로는 베이스 수지에 섬유재를 혼합한 각종 재료를 이용할 수 있다.

베이스 수지로는, 에폭시 수지나 폴리에스테르 수지로 할 수 있다. 특히, 홀딩 부재를 형성할 때에 절연층이 손상되지 않게 하기 위해, 절연층을 형성하는데 사용되는 재료(예컨대 폴리프로필렌)의 융점보다 낮은 경화 온도를 갖는 열경화성 수지가 바람직하다. 섬유재로는, 카본 파이버, 유리 파이버 등이 적당하다.

반도전성 테이프재로는, 카본롤지 또는 크레이프 카본롤지로 할 수 있다.

금속선으로는 구리선, 알루미늄선 등을 이용할 수 있다. 테이프재로는 수지 테이프나 금속 테이프를 이용할 수 있다. 금속선 또는 금속 테이프를 이용하는 경우, 노출 부분을 금속선 또는 금속 테이프로 감은 후, 노출한 도체층에 납땜에 의해 고정하고, 이에 따라 도체층의 버클링을 효과적으로 억제할 수 있다. 땜납에 대해서는, 열전도에 의한 절연층의 열화를 억제하기 위해서 저융점 땜납을 사용하는 것이 바람직하다. 예컨대, 절연층에 PPLP(스미토모 전기 공업 주식회사의 등록상표)를 사용하는 경우, PPLP의 폴리프로필렌의 융점(165℃∼176℃)보다 낮은 융점을 갖는 저융점 땜납(예컨대, 융점이 대략 79℃, 화학 성분이, Sn:17.0질량%, In:26.0질량%, Bi:57.0질량%인 저융점 땜납)을 이용하여 홀딩 부재를 도체층에 고정한다. 금속 테이프의 경우, 은 테이프, 구리 테이프, 알루미늄 테이프, 스테인레스 테이프 등을 사용하는 것이 바람직하다. 은 테이프는, 땜납과의 접착성이 좋고, 가요성이 우수하다. 땜납과의 접착성이 낮은 테이프를 사용하는 경우에는, 땜납과의 접착성을 향상시키기 위해, 예컨대 은 또는 주석으로 도금하는 것이 바람직하다. 테이프재는, 감은 부분을 조일 수 있기 때문에, 초전도층을 내주측으로 누를 수 있고, 이에 따라, 그 버클링을 효과적으로 억제할 수 있다. 홀딩 부재로 금속선 또는 금속 테이프를 이용한 경우, 홀딩 부재와 초전도층 사이에 쿠션층을 삽입하는 것이 바람직하다. 쿠션층의 삽입에 의해, 금속끼리의 접촉을 피하고, 이에 따라, 초전도 선재의 손상을 억제한다.

홀딩 부재를 금속선 또는 금속 테이프로 형성하는 경우, 금속 테이프 와인딩 구조로 형성해도 좋고, 금속선 와인딩 구조로 형성해도 좋다. 또한, 금속 테이프 와인딩 구조 및 금속선 와인딩 구조를 모두 포함하는 2층 구조로 형성해도 좋다.

접속부를 형성할 때, 접속 슬리브와 슬리브로부터 돌출한 도체층 사이에 단차(예컨대, 직각의 코너부를 갖는 단차)가 형성될 우려가 있다. 이 단차 부분에서 전계가 집중되고, 그 결과 단차 부분의 절연이 파괴되어, 절연이 약한 지점으로 될 가능성이 있다. 이 단차 부분의 전계 집중을 완화하기 위해, 홀딩 부재는 슬리브로부터 외주층을 향하여 점점 가늘어지는 형상(테이퍼형)으로 되도록 형성하는 것이 바람직하다. 와인딩 구조의 표면은 테이퍼형으로 매끄럽게 형성한 것이 바람직하다. 마찬가지로 전계 집중을 완화시키기 위해 절연층의 단부는 접속 부재쪽(슬리브쪽)을 향해 가늘어지는 형상으로 형성하는 것이 바람직하다.

홀딩 부재를 금속 테이프 또는 금속선 중 하나만으로 형성해도 좋다. 그러나, 홀딩 부재를 금속 테이프만으로 형성하는 경우, 금속 테이프의 두께 및 금속 테이프의 와인딩 때문에, 테이퍼링 와인딩 구조의 표면은 계단 형상으로 되고, 와인딩 구조의 표면을 매끄럽게 형성하는 것이 어렵다. 또한, 홀딩 부재를 금속선만으로 형성한 경우, 테이퍼링 와인딩 구조의 표면을 매끄럽게 형성하기 쉽지만, 와인딩 수가 많아져 작업 효율이 낮아진다. 따라서, 작업 효율 및 성형 능력을 고려하여, 홀딩 부재를 2층 구조로 형성하는 것이 바람직하다. 예컨대, 도체층 상에 금속 테이프를 감은 후, 금속 테이프의 두께 또는 금속 테이프의 와인딩 수에 의한 단차의 두께보다 작은 직경을 갖는 금속선을 감을 수 있다.

접속부 구조에서, 홀딩 부재로 덮는 부분은, 초전도층과 그 외주층의 상대적 이동에 의해 버클링이 발생하기 쉬운 초전도층의 부분으로 한다. 통상, 접속 부재의 단부와 외주층 단부 사이에서 노출되는 초전도층만을 홀딩 부재로 덮으면 충분하다. 또한, 더 넓은 범위, 예컨대, 접속 슬리브의 도체 삽입 구멍에 삽입되는 도체층 부분도 홀딩 부재로 덮여도 좋다. 그 경우, 접속 슬리브와 홀딩 부재를 납땜하기 때문에, 홀딩 부재로 금속 테이프를 이용하는 것이 바람직하다. 그 외, 홀딩 부재가 절연층의 단부 또는 접속 슬리브의 적어도 단부에까지 연장하여 형성해도 좋다. 또한, 홀딩 부재는 절연층 및 접속 슬리브의 양 표면까지 연장하여 형성해도 좋다.

접속 부재에 의해 초전도층을 접속한 후, 접속 슬리브, 홀딩 부재 및 절연층의 단부를 덮도록 보강 절연층을 형성한다. 보강 절연층은, 접속 부재의 주변, 예컨대 한쪽 케이블의 절연층 단부 부근부터 다른 쪽 케이블의 절연층 단부 부근에까지 걸쳐 절연지를 와인딩함으로써 형성된다. 보강 절연층의 형성에 의해, 접속 부재 주변의 절연을 충분히 확보한다. 이 경우, 보강 절연층과 접속 슬리브 사이에, 각 구성 재료의 열 수축량의 차이로 인한 상대적인 어긋남이 발생하고, 이에 따라 도체층의 노출 부분이 확대되고, 노출한 도체층이 버클링될 가능성이 있다.

따라서, 도체층과 절연층 사이, 및 도체층과 보강 절연층 사이에서의 상대적인 어긋남에 의한 버클링을 억제하기 위해, 외주층의 단부 아래로 홀딩 부재를 연장하여 형성해도 좋다. 구체적으로는, 절연층만을 구비하는 초전도 케이블에서, 홀딩 부재의 형성 공정 및 홀딩 부재의 형성 후의 절연층의 구조에 기인하는 전기 스트레스가 허용 범위 내이면, 절연층의 하부에 홀딩 부재를 일부 연장하여 형성한다. 절연층이 와인딩 구조인 경우, 홀딩 부재의 형성 공정 및 홀딩 부재의 형성 후의 절연층의 구조에 기인하는 전기 스트레스가 허용 범위 내이면, 절연층의 일부를 풀어 홀딩 부재를 연장하여 형성한다. 절연층의 하부에 내부 반도전층을 구비하는 초전도 케이블에서는, 내부 반도전층의 하부에 홀딩 부재를 형성한다. 더 구체적으로는, 내부 반도전층이 와인딩 구조인 경우는, 내부 반도전층을 일부 풀어, 홀딩 부재를 연장하여 형성한다. 초전도 케이블이, 내부 반도전층을 구비하고, 또한 절연층 및 내부 반도전층이 모두 와인딩 구조를 갖는 경우, 홀딩 부재의 형성 공정 및 홀딩 부재의 형성 후의 절연층의 구조로 인한 전기 스트레스가 허용 범위 내이면, 내부 반도전층과 함께 절연층의 일부를 풀어, 홀딩 부재를 연장하여 형성해도 좋다.

본 발명에 따른 접속부는, 단심 케이블간의 접속뿐만 아니라, 다심 케이블(multicoaxial cable)에서의 각 심의 접속 중 어디에도 적용할 수 있다. 특히, 단심 케이블에 적용하는 것이 바람직하다. 일반적으로, 다심 케이블(예컨대, 3심 케이블)에서는, 각 코어를 느슨히 꼬아 합치고, 냉각시의 수축에 의해 코어 자체가 움직이도록 된다. 그 때문에, 초전도층과 그 외주층의 상대적인 이동에 의한 초전도층의 버클링에 대한 문제는, 단심 케이블에서 더 쉽게 발생한다. 또한 본 발명은 AC 초전도 케이블 또는 DC 초전도 케이블 중 어느 하나의 접속부에 적용할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 구조는, 중간 접속부뿐만 아니라, 종단 접속부에서도, 접속 부재의 단부와 외주층의 단부 사이에 간격이 형성되고, 그 간격에 초전도층이 위치하는 구성이라면 적용할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 접속 구조에 이용하는 초전도 케이블의 횡단면도,

도 2는 도 1에 도시한 초전도 케이블의 코어의 단면도,

도 3은 본 발명에 따른 접속 구조의 일부를 나타내는 개략 단면도,

도 4는 초전도 케이블의 횡단면도,

도 5는 종래의 초전도 케이블의 접속 구조를 나타내는 개략 부분 단면도,

도 6은 도체층과 절연층의 상대적 이동을 나타내는 설명도,

도 7은 본 발명의 실시예 2를 나타내는 부분 개략 단면도,

도 8은 본 발명의 실시예 3를 나타내는 부분 개략 단면도,

도 9는 본 발명의 실시예 4를 나타내는 부분 개략 단면도,

도 10은 본 발명의 실시예 5를 나타내는 부분 개략 단면도이다.

부호의 설명

100 : 초전도 케이블 110 : 코어

10 : 포머 30 : 도체층

50 : 절연층 60 : 쉴드층

70 : 보호층 20 : 쿠션층

41 : 내부 반도전층 42 : 외부 반도전층

55 : 절연층의 선단부(distal end portion)

120 : 단열관

121 : 코러게이트 내관(corrugated inner tube)

122 : 코러게이트 외관(corrugated outer tube)

130 : 부식 방지층 210 : 접속 슬리브

211 : 포머 삽입 구멍 212 : 도체 삽입 구멍

220 : 홀딩 부재 221 : 금속 테이프 와인딩층

222 : 금속선 와인딩층 225 : 홀딩 부재 선단부

230 : 보강 절연층 240 : 땜납

이하, 본 발명의 실시예를 설명한다. 여기서는, 초전도 케이블의 중간 접속부를 예로 설명한다. 우선, 본 발명에 따른 접속 구조의 설명에 앞서, 접속해야 할 초전도 케이블의 구성을 설명한다.

(초전도 케이블의 구성)

본 발명에 따른 접속 구조에 이용하는 초전도 케이블의 일례로, 교류 단심 초전도 케이블을 준비했다. 그 단면도를 도 1에 나타내고, 케이블의 코어의 단면도를 도 2에 나타낸다.

도 1에 도시하는 바와 같이, 케이블(100)은 단심 코어(110)와, 이 코어(110)를 수용하는 단열관(120)을 갖는다.

도 2에 도시하는 바와 같이, 코어(110)는, 중심에서부터 순서대로, 포머(10), 쿠션층(20), 도체층(30), 내부 반도전층(41), 절연층(50), 외부 반도전층(42), 쉴드층(60), 보호층(70)을 갖고 있다. 이들 각 층에서, 도체층(30)과 쉴드층(60)에는 초전도 선재가 이용된다. 이 코어(110)의 초전도 선재는, 단열관과 코어 사이의 공간을 통해 냉매(예컨대, 액체 질소)를 흐르게 함으로써, 초전도 상태로 유지된다.

포머(10)에는, 복수의 구리선을 꼬아 합친 것이 이용된다. 꼬인 선 구조의 포머로 함으로써 AC 손실의 저감과 과전류에 의한 온도 상승 억제를 동시에 실현할 수 있다. 또한, 본 실시예에서는, 중심측의 선보다 외주측의 선을 가늘게 하여, 포머(10)의 외주면에 나타나는 울퉁불퉁한 홈(groove)을 최대한 작게 한다.

이 포머(10) 상에 쿠션층(20)을 마련하고 있다. 쿠션층(20)은, 카본지를 포머(10) 상에 나선형으로 감는 것으로 형성한다. 이 쿠션층(20)에 의해, 포머(10)의 표면을 매끄럽게 할 수 있어, 포머(10)와 도체층(30)의 직접적인 접촉에 의한 손상을 줄일 수 있다.

도체층(30)으로는, 두께 0.24mm, 폭 3.8mm의 Bi2223계 Ag-Mn의 시스 테이프 선재가 이용된다. 이 테이프 선재를 쿠션층(20) 위에 다층으로 감아 도체층(30)을 형성한다. 도체층(30)에서는, 초전도 선재가 꼬인 피치가 서로 다르다. 부가하여, 각 층마다 또는 복수층마다 감긴 방향을 바꾸는 것에 의해 각 층에 흐르는 전류를 균일하게 할 수 있다.

도체층(30)의 외주에는, 내측으로부터 순서대로, 내부 반도전층(41), 절연층(50), 외부 반도전층(42)이 형성되어 있다. 내부·외부 반도전층(41, 42)은, 도체층(30)과 절연층(50) 사이 또는 절연층(50)과 쉴드층(60) 사이의 경계면에 미세한 공간이 발생하는 것을 억제하여, 그 공간에서의 부분 방전을 방지한다. 이들 반도전층(41, 42)은, 카본지를 이용할 수 있다. 절연층(50)은, 예컨대 크래프트지 와 폴리프로필렌 등의 수지 필름을 적층함으로써 형성한 반합성지(스미토모 전기 공업 주식회사에 의해 제조된 PPLP:등록상표)를 이용하여 형성할 수 있고, 반합성지를 내부 반도전층(41)의 외주에 감을 수 있다.

외부 반도전층(42) 위에 쉴드층(60)을 마련한다. 쉴드층(60)은, 도체층(30)에 이용한 것과 동일한 초전도 선재를 감아 형성된다. 이 쉴드층(60)에는, 도체층(30)에 흐르는 전류와 대략 동일한 전류가 도체층(30)과는 반대 방향으로 유도되는 것에 의해, 도체층(30)으로부터 발생하는 자장을 실질적으로 상쇄하여, 외부로 자장이 누설되는 것을 방지할 수 있다.

쉴드층(60) 위에, 크래프트지를 감아 보호층(70)을 형성한다. 이 보호층(70)은, 쉴드층(60)을 기계적으로 보호하고, 또한, 단열관으로부터 절연시키는 것이다.

한편, 단열관(120)은, 도 1에 도시하는 바와 같이, 코러게이트 내관(121)과 코러게이트 외관(122)을 포함하는 스테인레스제의 2중관 구조이다. 통상, 코러게이트 내관(121)과 코러게이트 외관(122) 사이는 공간이 형성되고, 그 공간은 진공으로 되어 있다. 진공으로 되는 공간 내부에는, 단열재(도시하지 않음)로 기능하는 슈퍼 인슐레이션(super insulation)이 배치되어, 복사열의 반사가 실행된다. 또한, 코러게이트 외관(122)의 외측에는, 부식 방지층(130)이 형성된다.

(접속 구조)

(실시예 1)

상기의 초전도 케이블을 이용한 접속 구조를 도 3에 나타낸다. 이 접속 구조는, 서로 맞닿도록 배치되는 한 쌍의 초전도 케이블(100)과, 각 케이블(100)을 접속하는 접속 슬리브(210)와, 접속 슬리브(210)의 단부와 절연층(50)의 단부 사이에 노출되는 도체층(30)을 덮는 홀딩 부재(220)와, 접속 슬리브 주변을 덮는 보강 절연층(230)을 갖는다.

이 접속부를 형성하는 경우, 각 케이블의 각각의 층의 단부를 단계적으로 제거하고, 이에 따라, 포머(10), 도체층(30), 절연층(50)(여기서는 내부 및 외부 반도전층(41, 42)을 포함함), 쉴드층(60)(도시하지 않음)을 단계적으로 노출시킨다.

노출된 포머(10)와 도체층(30)이 접속 슬리브(210)에 의해 접속된다. 접속 슬리브(210)는, 중간부에 포머 삽입 구멍(211)을 갖고, 양단부에 도체 삽입 구멍(212)을 갖는 금속관이다. 도체 삽입 구멍(212)은 포머 삽입 구멍(211)보다 내경이 크다. 포머(10)는 접속 슬리브(210)의 양단 개구로부터 포머 삽입 구멍(211)으로 삽입된다. 이 때, 도체층(30)은 도체 삽입 구멍(212)에 극간을 갖고 삽입되지만, 포머 삽입 구멍(211)에는 삽입되지 않는다. 접속 슬리브(210)의 각 단부와 절연층(50)의 각 단부는 간격 S가 마련되고, 그 간격 S가 마련된 영역에서 도체층(30)이 노출된다.

그 상태에서, 포머 삽입 구멍(211)에 대응하는 접속 슬리브(210)의 외주부를 압축하고, 이에 따라, 포머(10)와 접속 슬리브(210)를 압축하여 접속한다. 계속해서, 도체층(30)을 접속 슬리브(210)와 접속한다. 이 접속은, 각각의 도체층(30)과 도체 삽입 구멍(212)의 사이에 형성된 극간에 땜납(240)을 주입하여 경화시킴으로 써 실행된다. 압축이 아니라, 납땜에 의해 도체층(30)과 접속 슬리브(210)의 접속을 함으로써 도체층(30)을 형성하는 초전도 선재의 기계적 손상을 방지한다.

다음에, 접속 슬리브(210)의 각 단부와 절연층(50)의 각 단부 사이에 노출되는 도체층(30)을 홀딩 부재(220)로 덮는다. 예컨대, 베이스 수지로 기능하는 에폭시 수지와 유리 단섬유로 구성된 혼합 재료를, 베이스 수지가 용융한 상태에서, 노출된 도체층(30)의 외주에 도포하고 경화시켜 홀딩 부재(220)를 형성할 수 있다. 또는, 유리 섬유 테이프를, 노출된 도체층(30)에 감고, 그 위에 용융한 베이스 수지를 도포하고 경화하여, 마찬가지로 홀딩 부재(220)를 형성해도 좋다. 테이프재를 감아 FRP의 홀딩 부재(220)를 형성하면, 도체층(30)을 내주측으로 확실히 억압할 수 있다. 또한, 상기 어느 쪽의 경우도, 노출한 도체층(30)의 주변 전체를 홀딩 부재(220)로 덮을 수 있다.

또한, 도시하지 않지만, 양 케이블의 쉴드층(60)을 브레이드재를 거쳐 접속한다. 그리고, 접속 슬리브(210)의 주변, 즉 한쪽 케이블의 절연층 단부 부근에서 다른 쪽의 케이블의 절연층 단부 부근에 걸쳐서 절연지를 감고, 이에 따라, 보강 절연층(230)을 형성한다. 이 보강 절연층(230)은, 접속 슬리브(210) 위를 덮고, 또한 홀딩 부재(220) 위도 덮어 접속 구조에서의 충분한 절연이 확보된다.

따라서, 접속 슬리브(210)의 각 단부와 절연층(50)의 각 단부 사이에 위치하는 도체층(30)은, 홀딩 부재(220)에 의해 억제되어 있고, 이에 따라, 냉각시의 수축 등, 케이블에 열 확장 또는 수축이 발생한 경우에도 도체층(30)과 절연층(50)의 상대적 이동에 의해, 도체층(30)의 버클링을 억제할 수 있다.

(실시예 2)

다음에, 도 7을 참조하여, 테이퍼형으로 형성한 홀딩 부재를 이용한 본 발명의 실시예를 설명한다. 도 7은, 실시예 2에 따른 접속 구조의 일부를 나타내는 개략 단면도이다. 여기서는, 주로 실시예 1과 다른 점을 설명하고, 다른 구성의 설명은 실시예 1과 동일하기 때문에, 생략한다.

본 실시예에 따른 홀딩 부재(220)는, 도체층(30) 위에 금속 테이프 와인딩층(221)을 형성하고, 그 위에 금속선 와인딩층(222)을 형성한 2층 구조를 갖는다. 홀딩 부재(220)는, 접속 슬리브(210)의 단면으로부터 멀어지는 방향으로 그 높이(외경)가 점차 감소하는 테이퍼형으로 형성되어 있다.

금속 테이프 와인딩층(221)은 금속 테이프를 도체층(30) 상에 감아 형성된다. 여기서는 금속 테이프로서 은 도금된 구리 테이프가 이용된다. 더 구체적으로는, 이 금속 테이프 와인딩층은, 접속 슬리브(210)에 인접한 쪽의 외경이 대략 일정한 원통부와, 접속 슬리브(210)로부터 떨어진 쪽에서 도체층(30)을 향하여 직경이 점차 작아지는 테이퍼부를 포함한다. 원통부와 테이퍼부는 일체적으로 연속하여 성형된다. 금속 테이프를 포개어 감고, 와인딩의 반환 위치를 순차적으로 비키어 놓아 홀딩 부재(220)를 형성한다. 예컨대, 접속 슬리브(210)측에서 금속 테이프를 포개어 감는 식으로 제1층을 형성하고, 절연층(50)의 단부에 인접하는 영역에서 되돌려 제2층을 형성한다. 마찬가지로 제3층으로부터 제4층에 되돌려 감을 때, 반환 위치를 접속 슬리브(210)쪽으로 비키어 놓아 와인딩을 실행한다. 순차적으로, 마찬가지로 외주측에 금속 테이프의 와인딩을 반복함으로써, 외주면의 일부 가 대략 원추면으로 되는 금속 테이프 와인딩층(221)을 형성한다. 이 금속 테이프 와인딩층(221)은, 접속 슬리브(210)의 단면과 절연층(50)의 단부 사이에 형성되는 간격의 전체를 덮도록 형성된다.

한편, 금속 테이프 와인딩층(221)에 있어서의 원통부 위에는 금속선 와인딩층(222)이 형성된다. 이 금속선 와인딩층(222)은 원통부 위에 직경이 작은 금속선을 감는 것에 의해 형성된다. 여기서는, 금속선으로서 은 도금된 구리선을 이용한다. 이 금속선을 감을 때, 금속 테이프에 의해 형성된 테이퍼부와 마찬가지로, 접속 슬리브(210)쪽에서 반경 방향으로 감는 양을 많게 하고, 접속 슬리브(210)로부터 떨어진 쪽에서 반경 방향으로 감는 양을 점차 적게 하며, 이에 따라, 금속선 와인딩층(221)의 외주면이 대략 원추면으로 되도록 금속선 와인딩층(222)을 형성한다. 이 금속선 와인딩층(222)의 외주면은, 금속 테이프 와인딩층(221)에서의 테이퍼부의 외주면과 연속한 경사를 가지고 있고, 홀딩 부재(220)를 전체로서 본 경우, 외주면은 연속하는 원추면으로 되도록 형성되어 있다.

이들 금속 테이프 와인딩층(221) 및 금속선 와인딩층(222)은, 땜납에 의해 고정된다. 여기서는, 땜납 용융시의 열로 절연층이 열화할 가능성을 줄이기 위해 저융점 땜납이 이용된다. 또, 각 와인딩층을 고정하는 땜납으로 융점이 더 높은 땜납(융점 190℃)이 사용되는 경우에도, 대략 200℃로 가열한 납땜 인두 등으로 가열하는 경우에는, 땜납의 열 용량이 작고, 또, 가열 시간이 일시적이기 때문에, 절연층(50)의 열화는 일어나지 않는 것이 검증되었다. 하층에 위치하는 금속 테이프 와인딩층(221)을 땜납으로 고정하고, 그 후 상층에 위치하는 금속선 와인딩층(222) 을 땜납으로 고정한다. 이 땜납을 이용한 고정 작용으로, 금속 테이프 와인딩층(221), 금속선 와인딩층(222)의 양쪽이 느슨해지는 것을 방지할 수 있다.

본 실시예의 홀딩 부재(220)에 의하면, 금속 테이프 및 금속선을 감는 것에 의해, 효과적으로 도체층(30)을 억제할 수 있다. 또한, 홀딩 부재(220)가 테이퍼형으로 형성되어 있기 때문에 실질적으로 코너부가 없어, 홀딩 부재(220) 주변에서의 전계 집중을 완화할 수 있다. 또한, 금속 테이프와 금속선을 복합적으로 이용하기 때문에 홀딩 부재(220)를 금속선만으로 형성하는 경우와 비교해서, 와인딩 작업 시간을 단축할 수 있다. 특히, 금속선 와인딩층(222)은, 직경이 작은 금속선을 이용하는 것으로 매끄럽게 테이퍼링된 외주면을 쉽게 형성할 수 있다.

(실시예 3)

도 8에 참조하여, 테이퍼형으로 형성한 홀딩 부재를 이용한 본 발명의 또 다른 실시예를 설명한다. 도 8은, 실시예 3에 따른 접속 구조를 나타내는 부분 개략 단면도이다. 여기서는, 주로 실시예 1∼2와의 상위점을 설명하고, 다른 구성의 설명은 실시예 1∼2와 동일하기 때문에, 생략한다.

본 실시예에 따른 절연층(50) 및 홀딩 부재(220)의 각 선단부는 펜슬링 형성(penciling-formed)하여, 절연층 선단부(55) 및 홀딩 부재 선단부(225)가 형성된다. 여기서, 펜슬링 형성이란, 각 부재의 단부를 외주면이 원추형의 테이퍼형으로 되도록 형성하고, 또한, 테이퍼부의 선단부의 외주면을, 대략 10층의 와인딩 구조를 갖는 원통형으로 형성하는 것을 의미한다.

본 실시예에 따른 홀딩 부재(220)는, 도체층(30)의 위에 금속 테이프 와인딩층(221)을 형성하고, 또한 그 위에 금속선 와인딩층(222)을 형성한 2층 구조를 갖는다. 접속 슬리브(210)의 단면으로부터 절연층(50)을 향하여 펜슬링 형성되는 홀딩 부재 선단부(225)의 일부가, 펜슬링 형성된 절연층 선단부(55)의 하부에 연장된다. 절연층 선단부(55)는, 예컨대, 10층의 와인딩 구조이다. 연장되는 홀딩 부재(220)의 홀딩 부재 선단부(225)는, 대략 일정한 외경을 갖는 원통형으로 형성된다.

절연층(50)은, 절연 테이프(예컨대, PPLP(스미토모 전기 공업 주식회사의 등록상표))를 감는 것에 의해 형성된다. 절연층(50)의 펜슬링 형성된 절연층 선단부(55)를 수작업으로 일부 푼다. 홀딩 부재 선단부(225)는, 초전도 케이블의 접속시에 노출되는 도체층(30)의 노출 부분의 폭보다 절연층 선단부(55)쪽으로 일부 연장하여 형성한다. 절연층 선단부(55)는, 홀딩 부재 선단부(225)를 포함하는 홀딩 부재(220)를 형성한 후, 절연층 선단부(55)의 풀린 절연 테이프를 홀딩 부재 선단부(225)에 겹치도록 되감아 절연층 선단부(55)를 형성한다. 또한, 되감은 절연층 선단부(55)도 대략 일정한 외경을 갖는 원통형으로 형성된다.

본 실시예에 따른 홀딩 부재(220)의 홀딩 부재 선단부(225)를 절연층 선단부(55)의 하부에 일부 연장하여 형성함으로써, 홀딩 부재(220)의 폭을 초전도 케이블 접속시에 노출되는 도체층(30)의 간격 S보다 크게 할 수 있다. 이러한 구성으로 하는 것에 의해, 접속부 형성 후의 열 확장 또는 수축에 의해 도체층(30)과 절연층(50)이 상대적으로 어긋남이 발생하여 간격 S가 초기 상태보다 증가해도, 도체 층(30)이 노출될 가능성을 억제할 수 있다. 따라서, 케이블의 열 확장 또는 수축에 의한 도체층(30)과 절연층(50)의 상대적 어긋남에 의해 초래되는 도체층(30)의 버클링의 가능성을 감소시킬 수 있다. 또한, 홀딩 부재(220)의 고정을 더 확실하게 할 수 있다.

(실시예 4)

도 9를 참조하여, 본 발명의 또 다른 실시예는 테이퍼형으로 형성한 홀딩 부재인 것을 설명한다. 도 9는, 실시예 4에 따른 접속 구조의 일부를 나타내는 개략 단면도이다. 여기서는, 주로 실시예 1∼3과의 상위점을 설명하고, 다른 구성의 설명은 실시예 1∼3과 동일하기 때문에, 생략한다.

본 실시예에 따른 홀딩 부재(220)는, 도체층(30) 위에 금속 테이프 와인딩층(221)을 형성하고, 또한 그 위에 금속선 와인딩층(222)을 형성한 2층 구조를 갖는다. 접속 슬리브(210)의 단면으로부터 멀어지는 방향으로 높이(외경)가 줄어드는 테이퍼형으로 형성되어 있다.

금속 테이프 와인딩층(221)은, 금속 테이프를 도체층(30) 상에 감아 형성된다. 더 구체적으로는, 이 금속 테이프 와인딩층(221)은, 접속 슬리브(210)로부터 멀어지는 방향으로 도체층(30)을 향하여 직경이 작아지도록 복수의 단차를 갖고 계단 형상으로 형성된다. 인접하는 단차는 일체로 형성된다. 예컨대, 금속 테이프를 포개어 감고, 와인딩의 반환 위치를 순차적으로 비키어 놓아 금속 테이프 와인딩층(221)을 형성한다. 홀딩 부재(220)를 테이퍼형으로 형성해야 하는 것을 고려 하여, 금속 테이프 와인딩층(221)은, 세로 단면에서 보아 절연층(50)을 향해 하향 계단 형상으로 형성한다. 각 단차에 대한 금속 테이프의 와인딩층 수를 줄이는 것에 의해, 금속 테이프 와인딩층(221)의 테이퍼형 와인딩층 표면을 매끄럽게 형성할 수 있다.

금속선 와인딩층(222)은, 금속 테이프 와인딩층(221)에 의해 형성된 계단 형상 단차를 채우도록 감긴다. 이 금속선 와인딩층(222)은, 접속 슬리브(210)의 단면과 절연층(50)의 단부 사이에 형성되는 간격 S의 전체를 덮도록 형성된다. 홀딩 부재(220)는 전체로서 본 경우, 연속하는 원추형의 외주면을 갖도록 형성된다.

본 실시예에 따른 홀딩 부재(220)에서는, 금속 테이프 와인딩층(221)에 의해, 대략적인 형상을 형성함으로써, 금속선 와인딩층(222)의 와인딩수를 대폭 감소시켜, 작업 효율을 향상시킬 수 있다. 또, 실시예 3에 설명하는 바와 같이, 홀딩 부재(220) 및 절연층(50)을 펜슬링 형성하여, 절연층(50)의 하부에 연장하여 형성해도 좋다.

(실시예 5)

도 10을 참조하여, 테이퍼형으로 형성한 홀딩 부재를 이용한 본 발명의 또 다른 실시예를 설명한다. 도 10은, 실시예 5에 따른 접속 구조의 일부를 나타내는 개략 단면도이다. 여기서는, 주로 실시예 1∼3과의 상위점을 설명하고, 다른 구성의 설명은 실시예 1∼3과 동일하기 때문에, 생략한다.

본 실시예에 따른 홀딩 부재(220)는, 도체층(30) 위에 형성된 금속 테이프 와인딩층(221)과, 그 위에 형성된 금속선 와인딩층(222)을 형성한 2층 구조를 갖고, 접속 슬리브(210)의 단면으로부터 멀어지는 방향으로 높이(외경)가 낮아지는 테이퍼형으로 형성된다.

금속 테이프 와인딩층(221)은, 금속 테이프를 도체층(30) 상에 감아 형성된다. 더 구체적으로는, 금속 테이프가 반경 방향으로 어긋나지 않도록 금속 테이프를 포개어 감고, 이에 따라 금속 테이프 와인딩층을 대략 일정한 외경을 가는 원통형으로 형성한다.

한편, 금속선 와인딩층(222)은, 원통형의 금속 테이프 와인딩층(221)을 덮도록 형성되어 있다. 이 금속선을 감을 때, 금속선을 금속 테이프 와인딩층(221)의 원통부 위에, 접속 슬리브(210)측의 직경 방향으로 감는 양을 많게 하여, 금속 테이프 와인딩층(221)의 코너부 방향으로 감는 양이 순차적으로 적어지도록 감는다. 다음에, 금속선을 도체층(30) 위에, 금속 테이프 와인딩층(221)의 코너부쪽에 인접한 영역에서 반경 방향으로 감는 양을 많게 하여, 절연층(50)측의 반경 방향으로 감는 양이 절연층(50)을 향해 순차적으로 적어지도록 감는다. 금속선 와인딩층(222)의 외주면은, 매끄러운 테이퍼형으로 형성된다. 또, 금속선 와인딩층(222)은, 금속 테이프 와인딩층(221)의 상부와 측부를 따로따로 형성해도 좋고, 접속 슬리브(210)로부터 절연층(50)을 향하는 방향으로 연속적으로 형성해도 좋다. 홀딩 부재(220)는 전체를 볼 때, 연속하는 원추면인 외주면을 갖도록 형성되어 있다.

본 발명에 따른 홀딩 부재(220)에서는, 금속 테이프 와인딩층(221)을 원통형으로 형성함으로써, 금속 테이프를 쉽게 감을 수 있다. 또한, 금속 테이프의 와인 딩수가 적은 테이퍼형 단부가 형성되지 않기 때문에, 금속 테이프 와인딩층(221)은 흩어지는 것이 더 어렵게 된다. 덧붙여 말하면, 홀딩 부재(220) 및 절연층(50)을 펜슬링 형성하여, 실시예 3에 설명하는 바와 같이, 홀딩 부재를 절연층(50)의 하부에 일부 연장하여 형성해도 좋다.

본 발명을 상세히 또 특정 실시예를 참조하여 설명했지만, 본 발명의 정신과 범위를 일탈하지 않고 여러 가지 변경이나 수정을 가할 수 있는 것은 당업자에게 분명하다.

본 출원은 2004년 10월 14일 출원된 일본 특허 출원(일본 특허 출원 2004-300573) 및 2004년 12월 7일 출원된 일본 특허 출원(일본 특허 출원 2004-354692)에 근거하는 것이며, 그 내용은 여기에 참조로 포함한다.

본 발명의 초전도 케이블의 접속 구조에 따르면, 다음의 이점을 달성할 수 있다.

(1) 홀딩 부재에 의해 초전도층을 누르기 때문에, 초전도층과 그 외측에 위치하는 외주층(예컨대 절연층)의 상대적 이동이 발생하는 경우, 초전도층이 반경 방향으로 움직이는 간격을 작게 할 수 있다. 따라서, 초전도층이 내주층으로부터 떠오르거나, 내주층의 위에 주름지는 것을 방지하여, 초전도층의 버클링을 방지할 수 있다.

본 발명은, 예컨대, 전력 수송에 이용하는 초전도 케이블의 접속 구조로서 효율적으로 이용할 수 있다. 초전도 케이블은 단심 또는 다심 중 어느 것이라도 좋고, AC형 또는 DC형 중 어느 것이라도 좋다.

Claims (6)

1. 초전도층과 그 외주층을 갖는 초전도 케이블의 단부에 형성되는 초전도 케이블의 접속 구조로서,

   상기 초전도층에 접속되는 접속 부재와,

   상기 접속 부재의 단부와 상기 외주층의 단부 사이의 영역에서, 초전도층을 덮어, 상기 초전도층과 상기 외주층의 상대적 이동으로 인한 상기 초전도층의 버클링(a buckling)을 방지하는 홀딩 부재(holding member)

   를 갖는 초전도 케이블의 접속 구조.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 홀딩 부재는 파이버 보강 플라스틱(fiber reinforced plastic; FRP), 금속선 또는 금속 테이프로 형성되는 초전도 케이블의 접속 구조.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 홀딩 부재는, 금속선 및 금속 테이프 중 적어도 하나에 의해 형성된 감긴 구조(a winding structure)를 갖는 초전도 케이블의 접속 구조.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 홀딩 부재의 외주면은 테이퍼형인 초전도 케이블의 접속 구조.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 홀딩 부재는 납땜에 의해 상기 초전도층에 고정되는 초전도 케이블의 접속 구조.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 홀딩 부재는 상기 외주층의 단부 아래로 연장되도록 형성되는 초전도 케이블의 접속 구조.

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