JPH09190847A - 超電導多相ケーブルを室温の電気装置に接続する端子 - Google Patents

超電導多相ケーブルを室温の電気装置に接続する端子

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JPH09190847A JP34352096A JP34352096A JPH09190847A JP H09190847 A JPH09190847 A JP H09190847A JP 34352096 A JP34352096 A JP 34352096A JP 34352096 A JP34352096 A JP 34352096A JP H09190847 A JPH09190847 A JP H09190847A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 超電導多相ケーブルを室温の電気装置に接続
する端子において、熱的および電気的な損失を低減す
る。 【解決手段】 ３つのケーブル超電導体がそれぞれ、端
部が外部の室温の装置と接続される導体と接続される冷
却流体を含むケーシングと、３つの中性超電導体と１つ
の抵抗導体との間の超電導接続手段とを含み、前記中性
超電導接続手段とこの接続手段の１つの導体との接合領
域がケーシングの低温領域内に配置される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、室温の電気装置、
例えば変成器にｎ相（ｎは１より大）の超電導多相ケー
ブルを接続するための端子に関する。
【０００２】
【従来の技術】超電導体が、各半導体の特性である臨界
温度と呼ばれるある温度値における実用的にゼロの値ま
で抵抗値の低下を呈する金属、その合金、酸化物、およ
び一般に化合物であることが知られている。
【０００３】事例として、これらの材料の１つおよびそ
の材料の調製について、１９９２年４月２日付の同じ出
願人名義のイタリア国特許出願第ＭＩ９２Ａ ０００７
８９号を参照する。
【０００４】これらの半導体は、その臨界温度より低い
温度、一般に−１７５°Ｃより低い温度で動作しなけれ
ばならず、この目的のため、臨界温度より高い温度では
それらの超電導状態が止まってケーブルが伝統的な半導
体で生じるより更に高い抵抗損（ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ
ｌｏｓｓ）を生じることになるので、これら半導体は適
切な冷却流体によって冷却される。
【０００５】一般に、同軸タイプの超電導ケーブルは、
各相に対して、励起される内部超電導体（ｅｎｅｒｇｉ
ｚｅｄ ｉｎｎｅｒ ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）
と、少なくとも１層の電気的絶縁材料と、ゼロ電位に置
かれた同軸の中性超電導体（ｃｏａｘｉａｌ ｎｅｕｔ
ｒａｌ ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）と、更に、ケ
ーブルの一端部から他端部へ相超電導体内部のダクトに
沿って、次いで超電導体外部の空間に沿って循環する冷
却流体とを含み、その全てが導電材料を所要の温度に保
持するための断熱材料を含むコーティング中に含まれ
る。
【０００６】この形式のケーブルにおいては、同じ電流
が各相ごとに相超電導体と中性超電導体の両方において
循環する。
【０００７】超電導ケーブルと室温の装置との間の接続
は、ケーブルが端子から抜けるまでケーブルの超電導状
態を維持するための領域と、ケーブルの電気的フィール
ドおよび熱的フィールドを制御するための領域とを含む
端子の使用を明らかに必要とする。
【０００８】文献「超電導ケーブルによる電気的エネル
ギの伝達（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｏｆ Ｅｌｅｃ
ｔｒｉｃａｌ Ｅｎｅｒｇｙ ｂｙ Ｓｕｐｅｒｃｏｎ
ｄｕｃｔｉｎｇ Ｃａｌｂｅｓ）」の５１４〜５１６ペ
ージ（ＮＡＴＯ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｓｅｍｉｎａ
ｒ、１９７４年）においてＣ．Ｂｏｇｎｅｒにより記載
される公知の実施例においては、単相の超電導ケーブル
のための端子が、内部に低温の液体ヘリウムで充填され
たケーシングが配置される真空容器を含む。
【０００９】相超電導体（ｐｈａｓｅ ｓｕｐｅｒｃｏ
ｎｄｕｃｔｏｒ）は、前記ケーシング・センター（ｃａ
ｓｉｎｇ ｃｅｎｔｒｅ）に至ってこのケーシング（ｃ
ａｓｉｎｇ）のある高さにおいてケーシングおよび真空
容器を経て室温の外部まで延長する抵抗性導体に接続さ
れる。
【００１０】相超電導体と同軸の中性超電導体は、更
に、ケーシングおよび真空容器を経て外部に達する第２
の抵抗性導体に接続される。
【００１１】２つの導体間に介挿されるのは、上部にお
いて真空容器を越えて外部まで延長し、かつ下部におい
て下方へ延長して相超電導体の周囲に配置される偏向コ
ーンの形状と一致する円錐形態をとる高電圧絶縁体であ
る。
【００１２】相超電導体と中性超電導体の外部装置との
接続のため意図される２つの導体は、一方では抵抗損の
効果を減じるため大きな断面でなければならないが、他
方では外部から相超電導体と中性超電導体が存在するケ
ーシング内部の低温領域への熱伝達を減じるために小さ
な断面をとることを必要とする、適切なサイズを持つよ
うに適当に選択される。
【００１３】これらの２つの競合する問題に対する解決
法については、Ｍ．Ｒｅｃｈｏｗｉｃｚの文献「低温度
における電力（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ ａｔ
Ｌｏｗ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ）」（Ｏｘｆｏｒｄ
Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｐｒｅｓｓ、１９７５年）に
記載され、導体の温度差、通電容量および長さ、および
金属の特性に依存する導電性金属の最適部分の結果的な
規定をもたらす結果となる電気的および熱的な損失の和
を最適化することに基く。実際には、相および中性超電
導体は、導体の断面が抵抗損を熱電導によって生じるそ
れの半分に対応させるように計画される。
【００１４】導体の断面は、前記文献に記載された特定
の式によって決定され、導体を小径のワイヤからなる網
形態に作ることになる。
【００１５】Ｇ．Ｂｏｇｎｅｒによって記述された単相
端子の事例においては、網の形態におけるこれら導体が
熱交換器を構成して、室温の外部から吸収される熱と、
抵抗の作用下の電流の流れによって生じる熱とを導体網
の熱蓄積を通過する冷媒へ伝達して、端子における適当
な開口から気体の形態で蒸散させて逃がす。
【００１６】３相の超電導ケーブルに対する端子におい
ては、室温の装置に対するケーブルの接続は、前に述べ
たものと類似する３つの個々の構造によって行われる。
【００１７】この端子においては、３相ケーブルの中性
ワイヤ間の接続は、室温における外部で行われる。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】端子における熱的およ
び電気的な損失の低減を目的とする出願人は、公知技術
においてなされる如き中性ワイヤの構成による熱的およ
び電気的損失の低減に対する解決を意図することによっ
て問題解決の可能性に気が付いた。
【００１９】問題の認識は、上記の端子、例えば３相端
子が中性ワイヤが相互に接続される外部装置に３つの中
性超電導体を接続する３つの導体を含むことの観察によ
って導かれた。
【００２０】従って、端子内部の各中性導体において、
前記の光部分を持つような寸法としても、熱的および電
気的な損失が電流の流れの結果として生じる。
【００２１】実際に、同軸の超電導ケーブル・システム
においては、中性ケーブル・ワイヤを流れる電流が、各
相ごとに相導体に流れる電流と同じであることが公知で
ある。
【００２２】この状況は、通常は、下記図面に示される
ように、ケーブル外の磁界を除去する結果として誘導電
流による損失を除去すると共に、超電導体に存在する磁
界を最小化して、超電導体の性能を最大化する目的のた
めに、導体の適切な接続によって達成される。
【００２３】３つの中性導体による複数の熱的および電
気的損失を勘案して、出願人は、先に述べたように、室
温の外部で接続される１つの中性導体に対して更に接続
される超電導接続手段を用いて、ケーシングの低温領域
における３つの中性超電導体の接続に基く解決法によっ
て、端子全体の熱的および電気的損失の均衡を減じる可
能性を想定した。
【００２４】
【課題を解決するための手段】その結果、多相ケーブル
と室温の電気装置との間の接続のための熱的に絶縁され
た端子であって、このケーブルが各相に対して、相超電
導体と、介挿された電気的絶縁層と、同軸の中性超電導
体と、更に前記同軸装置の各々の前記超電導体を超電導
状態に保持するための熱的制御手段とを有する少なくと
も１つの同軸装置を含む端子が本発明の目的であり、こ
の端子は、少なくとも１つのケーシングと、冷却手段
と、前記室温装置と接続するための関連する相コネクタ
を持つ各相超電導体に対するライブ電流リード線と、を
備え、前記電流リード線が、相超電導体と電流リード線
の前記コネクタ間の抵抗性導体が設けられ、前記抵抗性
導体と相超電導体間の接続領域がケーシング内部に配置
される端子において、上端部が室温の装置に接続するた
めに中性コネクタに接続される１つの中性抵抗性導体が
設けられた１つの中性電流リード線と、前記中性超電導
体と１つの中性抵抗性導体間の超電導材料から作られた
接続手段と、を備えることを特徴とし、超電導材料の前
記接続手段と１つの中性抵抗性導体間の接合領域と、中
性超電導体と前記１つの抵抗性導体間の少なくとも前記
接続手段とが、ケーシングの内部にあって、前記冷却手
段の存在により超電導状態に対応する臨界温度より低い
温度である。
【００２５】前記端子が、１つの３相超電導ケーブルを
室温の装置に接続することが望ましい。
【００２６】本発明においては、室温とは、超電導体の
実質的に非超電導的な挙動を呈する臨界温度より高い温
度を意図する。
【００２７】前記接続手段が、ケーブルの中性超電導体
と、中性の抵抗性導体との接合のための接続端子との間
のＹ字接続形態で配置される超電導要素を含むことが更
に望ましい。
【００２８】前記接続手段は、終端から外されて接続端
子において相互にＹ字接続形態で接続されるケーブルの
同じ中性超電導体からなることが望ましい。
【００２９】本発明の複数の有利な特質においては、端
子は、ケーシング内部に冷却流体として液体窒素を含む
ことを特徴とする。
【００３０】前記端子は、ケーシングのカバーが相超電
導体と相導体間の接合領域と実質的に同じ高さであるこ
とを特徴とすることが更に望ましい。
【００３１】更に望ましい解決法によれば、前記端子
は、６０ないし１５０ＫＶの範囲内の相電圧の３相ケー
ブルにおいて、ケーシング基部と、相超電導体と中性超
電導体間、および相抵抗導体と中性抵抗導体間の相互接
合領域との距離が０．５ないし１メートル間の値である
ことを特徴とする。
【００３２】本発明による実施例において、端子は、ケ
ーシング内部に配置された各相に対する電界を制御する
手段を含むことを特徴とする。
【００３３】本発明の別の特質において、本発明は、超
電導温度に維持された超電導多相ケーシングを室温の電
気装置に対して接続する方法であって、各相超電導体を
前記装置の対応する電導要素に接続するステップと、中
性超電導体を前記装置の対応する中性要素に接続するス
テップと、を含む方法において、中性超電導体を対応す
る中性要素に接続する前記ステップが、前記中性超電導
体を前記超電導温度を持つ領域において相互に接続する
ステップと、前記中性超電導体を１つの電流リード線を
介して前記装置の前記中性要素に接続するステップと、
を含むことを特徴とする方法に関するものである。
【００３４】本発明については、単なる例示のためであ
り限定の意図のない以降の記述および添付図面の助けに
より最もよく理解されよう。
【００３５】
【発明の実施の形態】３相の超電導ケーブル１は、図１
において略図的な断面図で示され１で表わされ、このケ
ーブルは、３つの同軸のユニット、即ち「複数の相（ｐ
ｈａｓｅｓ）」を含み、その各々が更に相超電導体（ｐ
ｈａｓｅ ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）２と少なく
とも１層の絶縁材料３と中性超電導体（ｎｅｕｔｒａｌ
ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）４とを含んでいる。
【００３６】この３相ケーブルは、通常はケーブルの一
端部から他端部へ一方向に、また前記相超電導体の周囲
の空間内で反対方向に各相超電導体に設けられた内部ダ
クト内で、あるいは別の解決法によれば、同じ一方向に
前記ダクトと相超電導体周囲の空間内で循環する流体
「Ｆ」によって冷却され、前記ケーブルの外部で還流が
生じ、相超電導体の周囲の空間が第１のコーティング５
と熱的絶縁層６とによって外方へは拘束され、またそれ
を包囲する外部コーティング７を有する。
【００３７】要素５、６、７から形成される組立体は、
一般に「クライオスタット（ｃｒｙｏｓｔａｔ）」と呼
ばれ、一般にはその内部に構成要素を所要の温度に保持
する機能を有する。
【００３８】一実施例において、前記ケーブルの超電導
材料は、セラミック・タイプの高温リボン（ｈｉｇｈ−
ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｒｉｂｂｏｎ）と一般に呼ば
れる超電導体を基材とするリボン（ｒｉｂｂｏｎ）から
形成され、２０００ないし５０００Ａ間に含まれる相電
流に対して３０ないし４０ｍｍの直径を有する。
【００３９】更に詳細には、当実施例においては、超電
導リボンが、１つのリボンと他のリボン間で、各リボン
の内側で１０°と６０°の間に挟まれる一定あるいは可
変の巻付け角度により金属あるいは絶縁性の円筒管状支
持部の周囲に巻付けられる。
【００４０】いわゆる「高温度」超電導体を基材とする
リボンは、７０ないし７７°Ｋ（−２０３〜−１９５
℃）程度の温度で電流を流すことができるリボンであ
る。
【００４１】更に詳細には、本文の記述を完全にするた
め、「高温度」リボンが銀または類似の金属合金から作
られたケーシング内部で、超電導材料を含み、その間に
特定分野においてＢＳＣＣＯなる略称で呼ばれる、下式
を持つ材料を好都合に使用できることが指摘される。即
ち、 ＢｉαＰｂβＳｒγＣａδＣｕεＯχ 但し、αは１．４ないし２．０間に含まれる数であり、
βは０ないし０．６間に含まれる数、γは１．５ないし
２．５間に含まれる数、δは０ないし２．５間に含まれ
る数、εは１．０ないし４．０間に含まれる数、χは存
在する異なる酸化物と対応する化学量論値である。
【００４２】図２に略図的に示されるのは、発生器（ｇ
ｅｎｅｒａｔｏｒ）Ｇを室温のユーザ装置、例えば変成
器Ｔに電気的に接続する３つの単相ケーブルの構成であ
る。
【００４３】３つの単相ケーブルと外部装置間の接続
は、図２には示されず図３にその基本的部品で略図的に
輪郭で示される本発明による端子によって行われる。
【００４４】主として、前記端子は、内部でケーブル部
分がその臨界超電導温度より低く維持される低温領域
（ｃｏｌｄ ａｒｅａ）Ａと、領域Ａの周囲に配置され
る熱的絶縁領域（ｔｈｅｒｍａｌ−ｉｎｓｕｌａｔｉｏ
ｎ ａｒｅａ）Ｂと、室温の外部からケーブルの低温領
域への熱の侵入に対処する手段が設けられる長さＬ0の
熱的制御領域（ｔｈｅｒｍａｌ ｃｏｎｔｒｏｌ ａｒ
ｅａ）Ｃと、図３に示される所与の長さＬ1にわたる前
記低温領域の内部かあるいはその外部に作られる電界の
制御のための領域Ｄとを含んでいる。
【００４５】図３の下部は、３つの単相ケーブルの端子
への進入を示している。
【００４６】特に、各ライブ相超電導体（ｌｉｖｅ ｐ
ｈａｓｅ ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）２は、低温
領域で延長し、接続端子８によって部分Ｌ2にわたって
抵抗導体９へ接合され、導体９が更に、熱的制御領域Ｃ
を通して室温の電気装置のコネクタ１０への接続まで進
む。
【００４７】本発明による端子の基本的特徴は、低温領
域からの距離Ｌ3で３つの中性超電導体４が超電導接続
手段４′によって相互に接続され、接続端子８′を経
て、他の相導体と同様に外部へ延長する抵抗導体９′か
らなる１つのリード線と接続される。
【００４８】望ましくは、超電導接続手段は、図３、お
よび以下に述べる次の図４、図５および図８に示される
ように、中性超電導体の最終部分の特定の構成に基いて
作られた超電導要素を含んでいる。
【００４９】６０ないし１５０ＫＶの電圧用の図３の端
子のある望ましくは実施例においては、異なる領域の大
きさは、下記の値の間隔に含まれる。即ち、０．３ない
し０．６ｍ間の長さ（ｅｘｔｅｎｓｉｏｎ）Ｌ0の熱的
制御領域Ｃ、０．５ないし１ｍ間の長さＬ1の電界制御
領域Ｄ、０．２ないし０．４ｍの長さＬ2の相超電導体
と超電導体間の接合領域、０．１ないし０．２ｍ間の低
温領域の下端部と中性ワイヤ結線との間の距離Ｌ3、
０．１ないし０．２ｍ間の接続端子と低温領域の上端部
との間の距離Ｌ4。
【００５０】前記端子は、その好ましい実施例におい
て、図４に更に詳細に示される。
【００５１】前図で判るように、端子の低温領域は、約
−２００℃の温度の液体窒素であることが望ましい冷却
流体が注入管１２を介して導入される金属材料のケーシ
ング１１で区切られている。
【００５２】所与の温度の液体窒素のケーシングへの導
入およびこのケーシング周囲の熱的絶縁度は、ケーシン
グの低温領域が常に望ましくは―１７５℃より低い温度
にある程度に制御され、これはこの温度より高いと超電
導体が超電導体としての挙動を停止することになるから
である。
【００５３】特に図４に示されるのは、中性超電導体間
の超電導接続手段の構成である。判るように、この超電
導手段は、ケーシングの下部に完全に配置され、低温領
域において外部装置に接続するためケーシングを貫通す
る１つの抵抗導体に常に接合される。
【００５４】前記ケーシング周囲の熱的絶縁領域は、ケ
ーシング周囲の真空空間を包囲する容器１３からなって
いる。
【００５５】前記容器およびケーシング入口へは、３つ
の単相ケーブルが達し、このケーブルの各々は、図に注
口管１４および注出管１４′により示される如く、内部
を循環する液体窒素により臨界温度より低く保持され
る。
【００５６】相導体９および中性導体９′はそれぞれ、
高電圧絶縁体１５および低電圧絶縁体１６の内部で容器
と残りのケーシング・カバーとを貫通している。
【００５７】絶縁体の内面は、円錐台形状の下部を有
し、これは、電界の制御を実施する目的のための相超電
導体の周囲の偏向コーン１７の形状と一致しかつそれか
ら隔てられている。
【００５８】導体９および９′は、金属から作られるこ
とが望ましく、かつ非導電性材料（例えば、ガラス繊維
で補強されたプラスチック）、あるいは如何なる場合も
液体窒素で熱交換器を構成するように機械的支持部の機
能を持つ低い熱電導性材料の円筒状要素１８の周囲に同
心状に配置されジャケットを形成する導電性金属ワイヤ
の網の形態を呈している。
【００５９】動作中の端子において、抵抗導体を介して
内部への電導により外へ出ようとする外熱が存在し、導
体自体を形成する材料の抵抗率によるエネルギを放散す
る抵抗導体９、９′を流れる電流がある。
【００６０】リード線に存在する全ての熱は、絶縁体１
５および１６の上部にそれぞれ設けられた開口１９およ
び２０から気体の形態で逃げる気化する液体窒素による
向流において吸収される。
【００６１】導体９および９′における熱損失および抵
抗損失を低減するため、各抵抗導体に与えられる光断面
の計画は、前掲の文献「低温度における電力（Ｅｌｅｃ
ｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ ａｔ Ｌｏｗ Ｔｅｍｐｅｒａ
ｔｕｒｅｓ）」（Ｏｘｆｏｒｄ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ
Ｐｒｅｓｓ、１９７５年）から周知である。
【００６２】従って、簡略のため、相抵抗導体９および
中性抵抗導体９の最適な断面サイズに関する公知の基準
についての更なる詳細は、サイズは前記基準に基いて確
立できるので、省かれる。
【００６３】本発明の変更によれば、端子は、例えば図
１に示された形式の３相ケーブル１全体のケーシングの
低温領域への入口を提供することができる。
【００６４】図５から明瞭に判るように、前の記述に関
する唯一つの変更は、ケーシングおよび漏斗の形態に適
正に形成された容器の下面の構造である。
【００６５】図５において、他の端子部分は変更されな
いので、図４におけるものと同じ参照番号が割付けられ
る。
【００６６】本発明の端子により達成される結果を評価
するために、相互に比較される図３および図４の事例に
従って作られた端子と公知の端子の幾つかの実施例につ
いて記述される。端子は、各相に対する中性リード線を
持ち、超電導体および導体部分に対する同じサイズと、
および異なる端子領域の長さとが、両方の比較された端
子、ならびに同じ電圧および電流に対して維持される。
【００６７】比較を最もよく理解するため、図６におい
ては、ユニポーラ・ケーブル２２に関する公知技術の端
子２１が想起され、略図的に示される。
【００６８】端子２１は、それぞれ熱交換器の形態で作
られた２つの同軸導体２３、２４からなる２つの電流リ
ード線を含み、この２つの導体２３、２４は、ケーブル
２２の相超電導体２５および中性超電導体２６間に配置
され、２つの上部コネクタ２３′、２４′は外部の装置
と関連している。既に先に述べた端子の他の部分は簡略
のため省き、図４および図５におけるものと同じ参照番
号にプライム（ｐｒｉｍｅ）を付加して割付けられた。
【００６９】３相端子は、図７の略図的な事例における
公知の形式の３相端子２７に示される如き、相互に隔て
られあるいは１つの低温領域に配置された、図６におけ
る如き３つの端子から形成される。
【００７０】図７に明瞭に示されるように、公知技術の
端子が室温における中性ワイヤの接続２８を実施する。
【００７１】３相ケーブル、および端子のサイズとサイ
ズに関するデータは以下に再現される。
【００７２】─１１５ＫＶの線間電圧と４１００Ａの定
格電流を有するＹ字接続超電導３相ケーブル ─１ｃｍ2の断面と−１６５℃の臨界温度のセラミック
材料ＢＳＣＣＯから作られた相超電導体および中性超電
導体 −２００ｍｍ2の断面のアルミニウムから作られた相端
子および中性端子（ｐｈａｓｅ ａｎｄ ｎｅｕｔｒａ
ｌ ｔｅｒｍｉｎａｌ）における抵抗導体 −長さＬ0＝０．３０ｍを持つ熱制御領域Ｃ ─長さＬ1＝０．７０ｍを持つ電界制御領域Ｄ ─長さＬ2＝０．２０ｍを持つ相超電導体および相導体
間の接合領域 ─低温領域の下端部と中性ワイヤ接続間の距離Ｌ3＝
０．３０ｍ ─接続端子と低温領域の上端部間の距離Ｌ4＝０．１０
ｍ ─電流値：４１００Ａおよび０．００Ａ 下表には、−１９６℃の温度における低温領域における
液体窒素の使用による３回当たりのＷで表わされる損失
に関する比較テストの結果が再現されている。
【００７３】 表 １ 電流（Ａ） ４，１００ ４，１００ ０．００ ０．００ 形態 公知 ３相および 公知 ３相および １中性ワイヤ １中性ワイヤ 抵抗相損失（Ｗ） ３,６００ ３,６００ ０ ０ 抵抗中性損失（Ｗ）３,６００ ０ ０ ０ 熱的相損失（Ｗ） ８１０ ８１０ ８１０ ８１０ 熱的中性損失（Ｗ） ８１０ ２７０ ８１０ ２７０ 雑熱的損失（Ｗ） １００ １００ １００ １００ 誘導損失（Ｗ） ０ ８０ ０ ０ 全損失（Ｓ） ８,９２０ ４,８６０ １,７２０ １,１８０ 全損失（％） １００ ５４ １００ ６９ 抵抗中性損失に関して、これら損失が本発明の端子にお
いてはゼロであり公知の形式の端子では大きな量となる
ことが知られる。
【００７４】実際に、公知の形式の端子においては、中
性ワイヤが室温におけるケーシングの外部で相互に接続
され、抵抗リード線２４を介して抵抗損失を生じる相の
中性電流（ｎｅｕｔｒａｌ ｃｕｒｒｅｎｔ）が循環す
る。
【００７５】本発明による端子においては、周知のよう
に部分的均衡３相システムでは実際的にゼロである結果
を持つ中性電流が、接続端子８′に入る前に補償され、
抵抗リード線９′においては、この電流が超電導体４お
よび４′に循環し、その結果他方で前記表に示されるよ
うに抵抗損失が存在しないことになる。
【００７６】熱損失に関しては、低温領域における３つ
の中性超電導体の超電導接続の特性が１つの抵抗導体を
熱交換器の形態で外部装置に対するケーブルの中性超電
導体を接続のために用いることを可能にしたことが再び
明らかである。
【００７７】公知技術による端子の３相リード線の各々
の場合におけるように、前記単一の抵抗導体が単相電流
に対して適正なサイズとされることに注意すべきであ
る。
【００７８】従って、前記特性によって、外部から内部
への熱吸収による熱損失が単一の抵抗中性導体の存在に
より制限され、この抵抗中性導体は、３つの抵抗中性導
体を含む公知端子に見出される損失との比較において、
結果的な２／３の損失の低減をもたらすことになる。
【００７９】ゼロ電流による更に他の結果もまた、本発
明の特性による熱損失において達成される低減を強調す
る。
【００８０】表の結果から、本発明による端子において
８０Ｗの誘導による損失が生じ、公知端子においてはこ
の損失は存在しない。
【００８１】この種の損失は、部分Ｌ2に沿った相電流
が同軸中性ワイヤの存在による遮蔽（ｓｈｉｅｌｄｉｎ
ｇ）を持たないという事実によるもので、この遮蔽は対
照的に公知端子には存在していた。
【００８２】遮蔽が存在しない時、相電流は、ケーシン
グの金属構造に誘導される電流の形成をまねく周囲の空
間に磁界を生じる。
【００８３】しかし、この効果は前記表に示された小さ
な値に低減される。
【００８４】特に、先の値から明らかなように、この小
さな損失は金属ケーシングの著しく減少された高さの特
性によって達成される。
【００８５】更に、超電導体の臨界温度と一貫して、端
子が冷却流体として液体窒素を用いることが望ましく、
従って結果として、構造の金属において、非常に低い電
気抵抗値が避けられるような温度が生じ、この低い値は
例えば液体ヘリウムが冷媒として用いられる時に見出す
ことができ、その結果、先に述べたように、その量が抵
抗値とは逆の関係にある磁気損失を実質的に無視し得る
ように、あるいは如何なる場合も弱い値に維持すること
ができる。
【００８６】従って、性質により互に分けられる２つの
特性、即ち冷却液体タイプと高さの金属ケーシング・サ
イズを適切に支配することにより、誘起される損失が当
該端子の性能を公知端子と比較して大きな程度に犠牲に
しないような値を有することが判った。
【００８７】表におけるデータが、本発明による端子
が、公知端子と対比して実質的に５０％の抵抗損失の低
減および７０％の端子損失値を呈するという事実の直截
な理解を可能にする。
【００８８】本発明の別の利点は、端子の第４の貫通絶
縁体が構造と動作の両方に照らして問題がない、即ちそ
の絶縁電圧が「相」のそれと対比して無視し得るという
事実から結果として生じる。
【００８９】実際に、中性導体の絶縁電圧が概念的にゼ
ロであるが、システムにおいてあり得る過剰電圧に関す
るあるサイズの選択が勘案されるので、実際には高電圧
ではなく低電圧の絶縁レベルと対応するレベルである。
【００９０】本発明が先の記述に厳密に限定されるので
はなく、記述はしないが、当該解決策に基いて当業者に
より容易に着想できる全ての解決策および代替的な手段
もまた含まれることも非常に明瞭である。
【００９１】例えば、端子は、真空ケーシング２９内で
低温領域が、ケーシング壁面と関連する入口部３０ａと
出口部３０ｂを持つその端部に設けられる管状チャンネ
ル３０内部の冷却流体の循環によって決定される、図８
に示される形態をとることができる。
【００９２】図８の実施例によれば、スクリーン６およ
び通常の保護層により保護される３つの同軸のユニポー
ラ・ケーブルは、ケーシングに進入して、チャンネル３
０の入口分岐部３３と出口分岐部３４によって冷却流体
が長手方向に流通される。
【００９３】熱交換器の形態における抵抗導体３１およ
び３１′における熱フィールドの制御は、相互に独立的
であり、かつ３つの円筒状２重壁の胴部３５、３６、３
７から形成されて異なる温度の３つの異なる冷却流体が
移動する３つの別個の回路によって行われ、これらの円
筒は相互に偏って抵抗導体３１および３１′と同軸状に
配置される。
【００９４】外部装置に対する端子の電気的および機械
的な接続は、抵抗導体３１および３１′を、それぞれ３
相に対する高電圧絶縁体４０の端部でコネクタ３９と、
および中性ワイヤに対する低電圧絶縁体４１の端部でコ
ネクタ３９′と関連する管状金属部分３８に接合するこ
とによって行われる。
【００９５】絶縁体は、これら絶縁体がその基部で静置
するケーシングの完全に外部に配置される。
【００９６】電界の制御は、絶縁体内部で行われる。
【００９７】前掲の文献「超電導ケーブルによる電気エ
ネルギの伝達（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｏｆ Ｅｌ
ｅｃｔｒｉｃａｌ Ｅｎｅｒｇｙ ｂｙ Ｓｕｐｅｒｃ
ｏｎｄｕｃｔｉｎｇ Ｃａｂｌｅｓ）」（１９７４年）
に既に記載された実施例によれば、外部から相導体およ
び中性導体へ進入する熱は、第１の回路内に液体ヘリウ
ムを４．４°Ｋの温度で循環させ、中間回路内に液体水
素を２０°Ｋで循環させ、上部回路内に液体窒素を８０
°Ｋで循環させることによって除去される。
【００９８】このような形態で得られる冷却温度は、こ
の端子を低温度、即ち液体ヘリウムの温度で動作する超
電導体にも用いることを可能にする。
【００９９】本発明によるこの端子の基本的特性部分
は、接続端子（図示せず）により更に抵抗中性導体３
１′のみに接続される超電導接続手段４２によってケー
シングの低温部分におけるＹ字形態部によって中性超電
導体が一緒に接合されることにある。
【０１００】この特徴により、図３および図４における
端子に対して既に述べたように、ケーシングの外部にお
ける中性ワイヤの接続による３つの抵抗相導体と３つの
抵抗中性導体を含む公知技術による端子と対照的に、抵
抗損失および熱損失における重要な低減が達成される。
【０１０１】また、本発明が図面に関して既に述べたも
のとは異なる更に別の実施例、例えば、６つの相を含む
超電導ケーブルに対する端子の如き、１以上のｎ個の
「相」を含む多相（ｍｕｌｔｉｐｈａｓｅ）のケーブル
に対する端子を含むことが指摘される。
【０１０２】「相」の数を表わす基本的特徴は、端子の
低温領域における超電導「中性（ｎｅｕｔｒａｌ）」ワ
イヤの接続である。
【０１０３】また、超電導体の基本的部分である本文に
述べた材料もまた中性超電導体とリード線の１つの抵抗
中性導体間の超電導接続の基本的部分をなすことも明ら
かである。
【０１０４】本文の記述において、抵抗導体とは、ゼロ
でない抵抗値（ｎｏｎ−ｚｅｒｏｒｅｓｉｓｔａｎｃ
ｅ）の導電性要素、特にゼロでない電気的抵抗値の特徴
を持つそれ自体の少なくとも１つの重要部分を持つ要素
を意味し、本発明の目的に有効な導体は、低い抵抗値の
導体、特にアルミニウム、銅など、あるいは例えば相等
材料、および複合要素、あるいはまた磁石その他の低温
装置における電流リード線に用いられる種類の金属の超
電導材料の複合要素から作られた金属導体であることが
望ましい。
【０１０５】これらの電流リード線の一例は、「Ｃｒｙ
ｏｇｅｎｉｃｓ １９９３」の第３３巻、第５部、５５
５〜５６２ページに再現され、これは、使用される超電
導材料の臨界温度における比較的低い領域で動作するた
めの超電導材料の部分と、より高い温度の領域で動作す
るための金属材料の部分とを含むものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】３相の超電導ケーブルを示す図である。
【図２】発生器と変成器間に接続された３つの単相の超
電導ケーブルを備えたシステムを含む事例を示す図であ
る。
【図３】本発明による単相の超電導ケーブルを備えたシ
ステムに対する端子内部の重要な領域を示す図である。
【図４】図３における端子を示す詳細断面図である。
【図５】図４における端子の代替的実施例を示す図であ
る。
【図６】公知技術によるユニポーラ端子を示す図であ
る。
【図７】従来技術による３相の超電導端子を示す図であ
る。
【図８】本発明による３相の超電導端子の別の実施例を
示す図である。
【符号の説明】
１ ３相超電導ケーブル ２ 相超電導体 ３ 絶縁材料 ４ 中性超電導体 ８ 接続端子 ９ 抵抗導体 １０ コネクタ １１ ケーシング １２ 注入管 １３ 容器 １５ 高電圧絶縁体 １６ 低電圧絶縁体 １７ 偏向コーン １９ 開口 ２０ 開口 ２１ 端子 ２２ ユニポーラ・ケーブル ２５ 相超電導体 ２６ 中性超電導体 ２７ ３相端子 ３１および３１′ 抵抗導体

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 多相ケーブルと室温の電気装置との間の
    接続のための熱的に絶縁された端子であり、該ケーブル
    が、各相に対して、相超電導体と介挿された電気絶縁層
    と同軸の中性超電導体とを有する少なくとも１つの同軸
    装置を含み、更に、該同軸装置の各々の前記超電導体を
    超電導状態に保持する熱的制御手段を含む熱的絶縁端子
    であって、 少なくとも１つのケーシングと、 冷却手段と、 前記室温の装置に接続するための関連する相コネクタを
    有する各相超電導体に対するライブ電流リード線と、を
    含み、 前記電流リード線は、相超電導体と電流リード線の前記
    コネクタとの間に抵抗導体が設けられ、該抵抗導体と相
    超電導体間の接続領域が前記ケーシング内部に配置され
    る熱的絶縁端子において、 上端部が室温の装置に接続するための中性導体に接続さ
    れた、単一の中性抵抗導体が設けられた単一の中性電流
    リード線と、 前記中性超電導体と単一の中性抵抗導体との間の超電導
    材料から作られた接続手段と、を備え、超電導材料の前
    記接続手段と単一の抵抗導体との間の接合領域と、前記
    中性超電導体と前記単一の抵抗導体との間の少なくとも
    前記接続手段とが、前記ケーシングの内部にあって前記
    冷却手段の存在により超電導状態と対応する臨界温度よ
    り低い温度にある熱的絶縁端子。
  2. 【請求項２】 前記接続手段が、前記中性超電導体と、
    該中性抵抗導体と接合するための接続端子との間にＹ字
    接続された超電導要素を含むことを特徴とする請求項１
    記載の端子。
  3. 【請求項３】 前記接続手段が、前記同軸装置の各々の
    中性超電導体の少なくとも一部を含むことを特徴とする
    請求項１記載の端子。
  4. 【請求項４】 前記冷却手段が、前記ケーシング内部の
    冷却流体として液体窒素を含むことを特徴とする請求項
    １記載の端子。
  5. 【請求項５】 前記リード線がケーシングから部分的に
    突出することを特徴とする請求項１記載の端子。
  6. 【請求項６】 前記ケーシングの上面が、相超電導体と
    相導体との間の接合領域と実質的に同じ高さであること
    を特徴とする請求項１記載の端子。
  7. 【請求項７】 ６０ないし１５０ＫＶの範囲内に含まれ
    る相電圧の３相ケーブルにおいて、前記ケーシング基部
    と、相超電導体と中性超電導体間、および相抵抗導体と
    中性抵抗導体間の相互接合領域との間の距離が、０．５
    ないし１メートル間に含まれる値であることを特徴とす
    る請求項５記載の端子。
  8. 【請求項８】 前記相抵抗導体と中性抵抗導体とが、前
    記冷却流体による熱交換のための熱交換手段を含むこと
    を特徴とする請求項１記載の端子。
  9. 【請求項９】 前記ケーシング内部に配置された各相に
    対する電界を制御するための手段を備えることを特徴と
    する請求項４記載の端子。
  10. 【請求項１０】 前記電界制御手段が、比較的低い面が
    円錐形態である絶縁体部により包囲された導電性材料か
    ら作られた円錐面を有する偏向体部の形態における相超
    電導体の周囲に作られることを特徴とする請求項９記載
    の端子。
  11. 【請求項１１】 各冷却流体を有する複数の中性的に独
    立する回路から形成された熱的制御手段を備え、該回路
    の各々が、内部で前記流体が循環する２重壁の円筒から
    なり、前記円筒が少なくとも１つの真空ケーシングに含
    まれる前記単一の中性導体の少なくとも周囲に同軸関係
    で相互に偏って配置され、前記超電導接続手段と、前記
    中性抵抗導体に接続するための接合領域とが、入口と出
    口の分岐部を介してケーブルの中性超電導体と相超電導
    体へ指向される冷却流体が循環する、前記ケーシングの
    下部におけるチャンネルの存在により臨界温度より低く
    維持されることを特徴とする請求項１記載の端子。
  12. 【請求項１２】 前記相導体と中性導体とがそれぞれ、
    その上端部において各絶縁体のコネクタと関連する対応
    導体部分と一体に作られ、前記導体部分が、ケーシング
    から絶縁体の対応コネクタへ延長する第２の金属管状導
    体から形成されることを特徴とする請求項１１記載の端
    子。
  13. 【請求項１３】 前記絶縁体がその基部によりケーシン
    グの上面上に静置することを特徴とする請求項１２記載
    の端子。
  14. 【請求項１４】 ケーシングがその入口部において、各
    相に対して各々の独立的な熱的絶縁を有する同軸の単相
    ケーブルからなる多相超電導システムを含むことを特徴
    とする請求項１記載の端子。
  15. 【請求項１５】 共通の熱的絶縁体における幾つかの同
    軸要素から形成される多相超電導ケーブルを含むことを
    特徴とする請求項１記載の端子。
  16. 【請求項１６】 超電導温度に維持された超電導多相ケ
    ーブルを室温の電気装置へ接続する方法であって、 各相超電導体を前記装置の対応電導要素に接続するステ
    ップと、 中性超電導体を前記装置の対応中性要素に接続するステ
    ップと、を含む方法において、前記中性超電導体を対応
    する中性要素に接続する前記ステップが、 前記中性超電導体を前記超電導温度を有する領域におい
    て相互に接続するステップと、 前記中性超電導体を単一の電流リード線を介して前記装
    置の前記中性要素に接続するステップとを含む超電導多
    相ケーブルを接続する方法。
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