JPH05114754A - 超電導機器の電流リード絶縁支持構造 - Google Patents

超電導機器の電流リード絶縁支持構造

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JPH05114754A
JPH05114754A JP3274365A JP27436591A JPH05114754A JP H05114754 A JPH05114754 A JP H05114754A JP 3274365 A JP3274365 A JP 3274365A JP 27436591 A JP27436591 A JP 27436591A JP H05114754 A JPH05114754 A JP H05114754A
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JP
Japan
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current lead
room temperature
superconducting
superconducting device
support structure
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JP3274365A
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English (en)
Inventor
Ikuo Ito
郁夫 伊藤
Kiyoshi Takita
清 滝田
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Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】耐電圧性能に影響を及ぼすことなく常温ポ−ト
を機械的に保護できる超電導機器の電流リード絶縁支持
構造を得る。 【構成】超電導機器をその超電導状態を保持して収納す
る真空断熱容器に連結された下部フランジと、超電導機
器に電流を供給する電流リードの常温端子側に設けた上
部フランジとがセラミック碍管およびベロ−ズの直列体
を介して連結されてなる常温ポ−トを備え、電流リード
の主体部分を外気と遮断した状態で絶縁支持する超電導
機器の電流リード絶縁支持構造において、外気と遮断さ
れた常温ポ−ト内に電流リードを包囲するようほぼ同軸
状に配された筒状の絶縁材からなり、その上下端が上部
フランジおよび下部フランジにそれぞれ連結されてなる
補強部を備える。また、補強部における筒状の絶縁材を
繊維強化プラスチック円筒で構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、高電圧大容量の超電
導マグネットなどの超電導機器に外部電源からの励磁電
流を供給する電流リードの絶縁支持構造に関する。
【0002】
【従来の技術】超電導マグネット等の超電導機器本体を
その超電導状態を保持して収納する真空断熱容器に外部
から挿入され、超電導機器本体に外部電源からの励磁電
流を通流する電流リードは、その通流電流が10KAを
越えるものもあり、導体断面積や重量が大きいため、そ
の絶縁支持構造部には高い機械的強度が要求される。ま
た、電流リードの低温端子側は極低温となるため、その
熱影響が常温端子にまで及び、常温端子や絶縁支持構造
部の外気側には大気中の水分が氷結したり結露し、電流
の通流による発熱で溶融して絶縁材の表面を濡らす湿潤
汚損が発生するので、耐電圧性能を維持するために耐湿
潤汚損性の高い絶縁構造が求められる。
【0003】図3は超電導機器の従来の電流リード絶縁
支持構造を示す側断面図、図4は図3を上方から見た要
部の平面図である。図において、電流リード1は常温ポ
−ト7に絶縁支持された状態で真空断熱容器2内に挿入
され、真空断熱容器2内に液体ヘリウム等の冷却媒体に
浸漬されて超電導状態が保持された図示しない超電導マ
グネット等の超電導機器に導電接続され、外部電源に導
電接続された常温端子1Aからの励磁電流を超電導機器
に通流する。また、常温ポ−ト7は電流リードの常温端
子1A近くに設けた上部フランジ5と、真空断熱容器2
側に機密に連結された下部フランジ6と、両フランジ
5,6間を機密に結合するセラミック碍管3およびベロ
−ズ4の直列体とで構成され、常温ポ−ト7内に外気か
ら遮断され,気化した冷媒ガス(例えばヘリウムガス)
が充満した空間を画成し、電流リードの主体部分がこの
空間を通って真空断熱容器2内に挿入される。
【0004】上述のように構成された常温ポ−ト7は、
常温端子への導体の接続作業,地震等による外力,ある
いは電流を断続する際電流リードに働く電磁力等による
過大な軸方向力,曲げ荷重,捩じり荷重等の外力がセラ
ミック碍管に加わることを防ぐため、さらには温度差に
よる熱応力を吸収するため、セラミック碍管3に直列に
ベロ−ズ4が設けられており、そのため上記外力が加わ
る度に電流リードが揺れるという不都合が発生する。そ
こで、このような不都合を回避するために、フランジ
5,6から放射状に突設された支持座12,13に保護
絶縁筒11をボルト14を用いて連結した補強部10
を、常温ポ−ト7の外側に設けて上記外力を吸収するこ
とにより、外力による電流リードの揺れや振動を阻止す
るよう構成した電流リード絶縁支持構造が、この発明と
同一の出願人等により既に提案されている(平成3年実
用新案公報第7966号)。
【0005】上述の補強部10を備えた電流リード絶縁
支持構造においては、筒状に形成されて大きな断面係数
を持つ保護絶縁筒の剛性を利用して一対のフランジ5,
6間を強固に連結できるので、動的な外力に対する変移
が少なく、外力によるベロ−ズの変形や過度の外力によ
るセラミック碍管の破損などの危険性のない電流リード
の絶縁支持構造が得られる。ところで、従来の補強部1
0において保護絶縁筒11は高い剛性と耐電圧性能が要
求されるために繊維強化プラスチック円筒(FRPチュ
−ブ)が用いられ、かつその長さは常温ポ−トの構造上
セラミック碍管3の長さに比べて充分長い寸法に形成さ
れる。従って、セラミック碍管や保護絶縁筒が乾いた状
態では電流リード絶縁支持構造の耐電圧はセラミック碍
管3の沿面絶縁距離によって決まることになる。そこ
で、常温端子1Aや常温ポ−ト7の表面の氷結が電流の
通流による発熱で溶け、セラミック碍管の表面が濡れた
状態になることを想定してセラミック碍管3の沿面絶縁
距離を決めることにより、要求される耐電圧性能を有す
る常温ポ−トを構成できるものと考えられていた。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところが、補強部10
を有する高電圧の電流リード絶縁支持構造においては、
セラミック碍管および保護絶縁筒の表面が濡れた状態
(湿潤汚損と呼ぶ)になると、セラミック碍管に比べて
沿面絶縁距離の長いFRPチュ−ブからなる保護絶縁筒
13の表面で沿面絶縁破壊が発生し、所望の耐電圧性能
を有する電流リードの絶縁支持構造が得られないという
問題点があることが判明し、その改善が求められてい
る。
【0007】この発明の目的は、耐電圧性能に影響を及
ぼすことなく常温ポ−トを機械的に保護でき、従って外
力による電流リードの揺れを阻止できる超電導機器の電
流リード絶縁支持構造を得ることにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、この発明によれば、超電導機器をその超電導状態を
保持して収納する真空断熱容器に連結された下部フラン
ジと、前記超電導機器に電流を供給する電流リードの常
温端子側に設けた上部フランジとがセラミック碍管およ
びベロ−ズの直列体を介して連結されてなる常温ポ−ト
を備え、前記電流リードの主体部分を外気と遮断した状
態で絶縁支持するものにおいて、前記外気と遮断された
常温ポ−ト内に前記電流リードを包囲するようほぼ同軸
状に配された筒状の絶縁材からなり、その上下端が前記
上部フランジおよび下部フランジにそれぞれ連結されて
なる補強部を備えるものとする。
【0009】また、補強部が、筒状の絶縁材としての繊
維強化プラスチック円筒と、上下一対のフランジそれぞ
れから放射状に突設された支持座と、前記繊維強化プラ
スチック円筒を前記支持座に固定するボルトとからなる
ものとする。
【0010】さらに、下部フランジから放射状に突設さ
れた支持座、およびこれに結合するボルトがそれぞれ絶
縁材からなるものとする。
【0011】
【作用】この発明の構成は、セラミック碍管に比べて沿
面絶縁距離の長い保護絶縁筒が湿潤汚損を受けることに
より耐電圧性能が大幅に低下する原因を追求した結果、
セラミック碍管の場合、濡れた沿面に漏れ電流が流れて
も、漏れ電流による発熱により水分が蒸発してセラミッ
ク碍管の表面が乾燥するとともに、優れた耐熱性無機物
であるセラミック材が電流による発熱に耐えて炭化した
電流通路(トラッキングと呼ぶ)を形成しないために絶
縁の回復性に優れ、耐電圧性能の低下が少ない。これに
対してFRP材からなる保護絶縁筒の場合には、漏れ電
流による発熱によりFRP材表層部のプラスチックが炭
化してしまうためにトラッキングを生じやすく、絶縁の
自己回復性が低いために、沿面絶縁破壊に発展し易いと
いう事実が判明し、得られた事実に基づいて下記のよう
に構成されたものである。すなわち、外気と遮断された
常温ポ−ト内に電流リードを包囲するようほぼ同軸状に
配された筒状の絶縁材からなり、その上下端が上部フラ
ンジおよび下部フランジにそれぞれ連結されてなる補強
部を備えるよう構成したことにより、常温ポ−トをその
内部から機械的に補強して外力による電流リードの揺れ
やこれに伴うベロ−ズ,セラミック碍管等の損傷を回避
できるとともに、補強部が常温ポ−トにより外気と画成
された乾燥状態の冷媒ガス雰囲気中にあって、筒状の絶
縁材の耐電圧性能が正常に保持されるので、常温ポ−ト
の耐電圧性能は湿潤による耐電圧性能の低下が少ないセ
ラミック碍管の沿面絶縁距離によって決まり、補強部の
湿潤による耐電圧性能の低下をほぼ完全に排除できるの
で、耐電圧性能に影響を及ぼすことなく常温ポ−トを機
械的に強化する機能が得られる。
【0012】また、筒状の絶縁材が繊維強化プラスチッ
ク円筒(FRPチュ−ブ)からなり、このFRPチュ−
ブを貫通するボルトを、上下一対のフランジそれぞれか
ら放射状に突設された支持座に結合して補強部を構成す
れば、FRPチュ−ブの持つ高い剛性、および乾燥状態
における優れた耐電圧性能とを活用して、外力に対する
機械的安定性、および湿潤汚損に対する絶縁性能の安定
性とを確保する機能が得られる。
【0013】さらに、下部フランジから放射状に突設さ
れた支持座、およびこれに結合するボルトをそれぞれ絶
縁材で形成すれば、常温ポ−トの内径の増大をもたらす
ことなく、補強部を常温ポ−ト内部に設けたことができ
る。
【0014】
【実施例】以下、この発明を実施例に基づいて説明す
る。図1はこの発明の実施例になる超電導機器の電流リ
ード絶縁支持構造を示す側断面図、図2は図1における
A−A方向の断面図であり、従来技術と同じ構成部分に
は同一参照符号を付すことにより、重複した説明を省略
する。図において、常温ポ−ト7における上部フランジ
5は電流リード1側のフランジ5Aと、ベロ−ズ4側の
フランジ5Bとに分割され、両者をパッキングを介して
気密にボルト結合することにより、常温ポ−ト7の内部
に外気と遮断された冷媒ガス空間27が形成されるとと
もに、常温ポ−ト7への電流リード1の着脱が容易化さ
れる。補強部20は、常温ポ−ト7で外気と遮断された
冷媒ガス空間27内に設けられ、電流リード1を包囲す
るようほぼ同軸状に配された筒状の絶縁材,例えばFR
Pチュ−ブ21と、上下一対のフランジ5Bおよび6か
らそれぞれ放射状に突設された支持座22および23
と、FRPチュ−ブを貫通して支持座にFRPチュ−ブ
を固定するボルト24とで構成される。また、電流リー
ド絶縁支持構造の組立作業は、常温ポ−ト7の内側にあ
らかじめ補強部20をボルト結合した状態で、真空断熱
容器2への取りつけ作業,次いで電流リード1の取りつ
け作業を行えばよく、上部フランジ5を5A,5Bに分
割したことにより、補強部の組立作業が容易化される。
【0015】このように構成された超電導機器の電流リ
ード絶縁支持構造においては、補強部20が常温ポ−ト
7をその内側から機械的に補強するとともに、補強部2
0が外気と遮断された乾燥状態の冷媒ガス雰囲気中に配
されてFRPチュ−ブの湿潤汚損を回避できるので、セ
ラミック碍管の耐電圧性能を損なうことなく常温ポ−ト
を機械的に補強し、外力による電流リード1の揺れを防
止できるとともに、電流リードの揺れが抑制されること
により、ベロ−ズ4が変形したりセラミック碍管3が破
損する等の重大事故への進展を阻止することができる。
また、常温ポ−ト7の耐電圧性能はそのセラミック碍管
3の沿面絶縁距離で決まることになり、セラミック碍管
の耐湿潤汚損性を活かして絶縁信頼性の高い電流リード
絶縁支持構造を得ることができる。
【0016】なお、補強部20において、下部フランジ
6から突設した支持座22、およびこれに結合するボル
ト24は、ともに絶縁材で構成してよく、このように構
成することにより、大地電位にある下部フランジ6と、
高電位にある電流リード1との絶縁距離が、下部フラン
ジから突設された支持座およびボルトにより短縮されて
この部分の耐電圧性能が低下することを回避できるの
で、補強部を内設したことによる常温ポ−ト7の径の増
大を防ぎ、かつ従来の保護絶縁筒に比べて径が縮小され
たFRPチュ−ブを用いて補強部を小型化できる利点が
得られる。
【0017】
【発明の効果】この発明は前述のように、外気と遮断さ
れた常温ポ−ト内に電流リードを包囲するようほぼ同軸
状に配された筒状の絶縁材からなり、その上下端が上部
フランジおよび下部フランジにそれぞれ連結されてなる
補強部を備えるよう構成した。その結果、常温ポ−トを
その内部から機械的に補強して外力による電流リードの
揺れやこれに伴うベロ−ズ,セラミック碍管等の損傷を
回避できるとともに、補強部が常温ポ−トにより外気と
画成された乾燥状態の冷媒ガス雰囲気中にあって湿潤汚
損が回避され、常温ポ−トの耐電圧を、湿潤汚損による
耐電圧性能の低下が少ないセラミック碍管の沿面絶縁距
離により決めることが可能となり、従来技術で問題とな
った保護絶縁筒の湿潤汚損による耐電圧性能の低下をほ
ぼ完全に排除できる。従って、耐電圧性能に影響を及ぼ
すことなく常温ポ−トを機械的に強化する機能を有する
電流リード絶縁支持構造を備えた超電導機器を提供する
ことができる。
【0018】また、筒状の絶縁材が繊維強化プラスチッ
ク円筒(FRPチュ−ブ)からなり、このFRPチュ−
ブを上下一対のフランジそれぞれから放射状に突設され
た支持座にボルト結合するよう構成すれば、FRPチュ
−ブの持つ高い剛性と、乾燥状態における優れた耐電圧
性能とを活用して、外力に対する優れた機械的安定性
と、湿潤汚損に対する優れた絶縁信頼性とを有する電流
リード絶縁支持構造を備えた超電導機器を経済的にも有
利に提供することができる。
【0019】さらに、下部フランジから放射状に突設さ
れた支持座、およびこれに結合するボルトをそれぞれ絶
縁材とするよう構成すれば、常温ポ−トの内径の増大を
防ぎ、かつ補強部を従来より小型化できる利点が得られ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例になる超電導機器の電流リー
ド絶縁支持構造を示す断面図
【図2】図1におけるA−A方向の断面図
【図3】超電導機器の従来の電流リード絶縁支持構造を
示す側断面図
【図4】図3を上方から見た要部の平面図
【符号の説明】
1 電流リード 1A 常温端子 1B 低温端子 2 真空断熱容器 3 セラミック碍管 4 ベロ−ズ 5 上部フランジ 6 下部フランジ 7 常温ポ−ト 10 補強部 11 保護絶縁筒(FRPチュ−ブ) 12 支持座 13 支持座 14 ボルト 20 補強部 21 筒状の絶縁体(FRPチュ−ブ) 22 支持座 23 支持座 24 ボルト 27 冷媒ガス空間

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】超電導機器をその超電導状態を保持して収
    納する真空断熱容器に連結された下部フランジと、前記
    超電導機器に電流を供給する電流リードの常温端子側に
    設けた上部フランジとがセラミック碍管およびベロ−ズ
    の直列体を介して連結されてなる常温ポ−トを備え、前
    記電流リードの主体部分を外気と遮断した状態で絶縁支
    持するものにおいて、前記外気と遮断された常温ポ−ト
    内に前記電流リードを包囲するようほぼ同軸状に配され
    た筒状の絶縁材からなり、その上下端が前記上部フラン
    ジおよび下部フランジにそれぞれ連結されてなる補強部
    を備えたことを特徴とする超電導機器の電流リード絶縁
    支持構造。
  2. 【請求項2】補強部が、筒状の絶縁材としての繊維強化
    プラスチック円筒と、上下一対のフランジそれぞれから
    放射状に突設された支持座と、前記繊維強化プラスチッ
    ク円筒を前記支持座に固定するボルトとからなることを
    特徴とする請求項1記載の超電導機器の電流リード絶縁
    支持構造。
  3. 【請求項3】下部フランジから放射状に突設された支持
    座、およびこれに結合するボルトがそれぞれ絶縁材から
    なることを特徴とする請求項2記載の超電導機器の電流
    リード絶縁支持構造。
JP3274365A 1991-10-23 1991-10-23 超電導機器の電流リード絶縁支持構造 Pending JPH05114754A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005175123A (ja) * 2003-12-10 2005-06-30 Central Res Inst Of Electric Power Ind 超電導コイル用電流リード
US7132914B2 (en) 2003-01-29 2006-11-07 Central Japan Railway Superconducting magnet apparatus
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JP2021150499A (ja) * 2020-03-19 2021-09-27 住友重機械工業株式会社 電流リード装置、超電導コイル装置、およびメンテナンス方法

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