Title:
Klemmteil für supraleitendes Kabel und Klemmstruktur für supraleitendes Kabel
Kind Code:
T5


Abstract:

Ein Klemmteil für supraleitende Kabel verbindet die supraleitenden Kabel miteinander. Die supraleitenden Kabel enthalten jeweiligen Kabelkerne, die jeweilige Hülsen enthalten, und jeweilige supraleitende Leiterschichten, die jeweils aus einem supraleitenden Draht um einen Außenumfang der entsprechenden Hülse herum gebildet werden. Das Klemmteil enthält einen mittigen Abschnitt, der an seinen beiden Enden Befestigungsabschnitte enthält, an denen ein Ende einer jeden der Hülsen befestigt werden soll, und der die Hülsen miteinander verbinden soll, einen verbindenden supraleitenden Draht, der mit einem Ende des supraleitenden Drahtes verbunden werden soll, der jede der supraleitenden Leiterschichten bildet, und der die supraleitenden Leiterschichten elektrisch miteinander verbinden soll, einen Drahtplatzierungsabschnitt, der außerhalb des mittigen Abschnitts angeordnet ist und der eine Platzierungsöffnung aufweist, in der der verbindende supraleitende Draht angeordnet wird, und einen äußeren Isolierabschnitt, der außerhalb des Drahtplatzierungsabschnitts angeordnet ist und der aus einem isolierenden Harz besteht. Ein Anbringungsabschnitt, der an einer Klemmdose zu befestigen ist, ist an dem äußeren Isolierabschnitt angeordnet.




Inventors:
Ashibe, Yuichi (Osaka, Osaka-shi, JP)
Application Number:
DE112014006460T
Publication Date:
12/15/2016
Filing Date:
12/18/2014
Assignee:
Sumitomo Electric Industries, Ltd. (Osaka, Osaka-shi, JP)
International Classes:



Attorney, Agent or Firm:
CBDL Patentanwälte, 47051, Duisburg, DE
Claims:
1. Klemmteil für supraleitende Kabel, das die supraleitenden Kabel miteinander verbindet, wobei die supraleitenden Kabel jeweilige Kabelkerne enthalten, die jeweilige Hülsen enthalten, und jeweilige supraleitende Leiterschichten enthalten, die jeweils aus einem supraleitenden Draht um einen Außenumfang der entsprechenden Hülse herum gebildet werden, das Klemmteil umfassend:
einen mittigen Abschnitt, der an seinen beiden Enden Befestigungsabschnitte enthält, an denen ein Ende einer jeden der Hülsen befestigt werden soll, und der die Hülsen miteinander verbinden soll,
einen verbindenden supraleitenden Draht, der mit einem Ende des supraleitenden Drahtes verbunden werden soll, der jede der supraleitenden Leiterschichten bildet, und der die supraleitenden Leiterschichten elektrisch miteinander verbinden soll,
einen Drahtplatzierungsabschnitt, der außerhalb des mittigen Abschnitts angeordnet ist und der eine Platzierungsöffnung aufweist, in der der verbindende supraleitende Draht angeordnet wird, und
einen äußeren Isolierabschnitt, der außerhalb des Drahtplatzierungsabschnitts angeordnet ist und der aus einem isolierenden Harz besteht,
wobei ein Anbringungsabschnitt, der an einer Klemmdose zu befestigen ist, an dem äußeren Isolierabschnitt angeordnet ist.

2. Klemmteil für supraleitende Kabel nach Anspruch 1,
wobei die Kabelkerne jeweilige äußere supraleitende Leiterschichten enthalten, die konzentrisch außerhalb der entsprechenden supraleitenden Leiterschichten angeordnet sind, wobei jeweilige elektrische Isolierschichten dazwischen angeordnet sind, und die jeweils aus einem supraleitenden Draht gebildet sind,
das Klemmteil umfassend:
einen äußeren verbindenden supraleitenden Draht, der mit einem Ende des supraleitenden Drahtes verbunden werden soll, der jede der äußeren supraleitenden Leiterschichten bildet, und die äußeren supraleitenden Leiterschichten elektrisch miteinander verbinden soll, und
zwischen dem Drahtplatzierungsabschnitt und dem äußeren Isolierabschnitt,
einen Zwischenisolierabschnitt, der aus einem isolierenden Harz besteht, und
einen äußeren Drahtplatzierungsabschnitt außerhalb des Zwischenisolierabschnitts, wobei der äußere Drahtplatzierungsabschnitt eine Platzierungsöffnung aufweist, in der der äußere verbindende supraleitende Draht angeordnet ist.

3. Klemmteil für supraleitende Kabel nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei eine Gesamtzahl mehrerer verbindender supraleitender Drähte größer ist als eine Gesamtzahl mehrerer supraleitender Drähte, die jede der supraleitenden Leiterschichten bilden.

4. Klemmteil für supraleitende Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei mehrere der verbindenden supraleitenden Drähte in der Platzierungsöffnung angeordnet werden und die mehreren verbindenden supraleitenden Drähte vereint sind.

5. Klemmteil für supraleitende Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das isolierende Harz, aus dem der äußere Isolierabschnitt gebildet wird, faserverstärkter Kunststoff ist.

6. Klemmstruktur für supraleitende Kabel, die die supraleitenden Kabel miteinander verbindet, wobei die supraleitenden Kabel jeweilige Kabelkerne enthalten, die jeweilige Hülsen enthalten, und jeweilige supraleitende Leiterschichten enthalten, die jeweils aus einem supraleitenden Draht um einen Außenumfang der entsprechenden Hülse herum gebildet werden, die Klemmstruktur umfassend:
Enden der Kabelkerne der supraleitenden Kabel, die miteinander verbunden werden,
ein Klemmteil, das die Hülsen, die von den Enden der Kabelkerne frei liegen, miteinander verbindet und das die supraleitenden Leiterschichten, die von den Enden der Kabelkerne frei liegen, miteinander verbindet, und
eine Klemmdose, die die Enden der Kabelkerne und das Klemmteil aufnimmt, wobei das Klemmteil das Klemmteil nach einem der Ansprüche 1 bis 5 ist, und wobei das Klemmteil an der Klemmdose befestigt wird.

Description:
TECHNISCHES GEBIET

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Klemmteil und eine Klemmstruktur, die supraleitende Kabel miteinander verbinden, wobei das supraleitende Kabel jeweilige Kabelkerne, die jeweilige Hülsen enthalten, und jeweilige supraleitende Leiterschichten, die jeweils aus einem supraleitenden Draht um den Außenumfang der entsprechenden Hülse herum gebildet werden, enthält. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Klemmteil für supraleitende Kabel und eine Klemmstruktur für supraleitende Kabel, die eine elektrische Verbindung mit einem geringen Widerstand zwischen den supraleitenden Leiterschichten der Kabelkerne der supraleitenden Kabel ermöglichen, die miteinander verbunden sind, und die es ermöglichen, Verbindungen der supraleitenden Kabel an einer Klemmdose zu befestigen.

STAND DER TECHNIK

Supraleitende Kabel erlauben die Übertragung einer größeren Menge von elektrischer Energie mit einem niedrigen Verlust im Vergleich zu existierenden normalen leitenden Kabeln (zum Beispiel OF-Kabel oder CV-Kabel), und es wird dementsprechend erwartet, dass sie als eine Energiespartechnologie praktische Anwendung finden. In den vergangenen Jahren sind Demonstrationstests in einer Weise ausgeführt worden, bei der supraleitende Kabel so angeordnet wurden, dass eine Übertragungsleitung entstand und elektrische Energie tatsächlich übertragen wurde.

Bei einem typischen supraleitenden Kabel ist ein Kabelkern, der eine supraleitende Leiterschicht enthält, die aus einem supraleitenden Draht um den Außenumfang einer Hülse herum besteht, in einem Isolierrohr untergebracht, und ein Kältemittel (zum Beispiel flüssiger Stickstoff) wird durch das Isolierrohr geleitet, so dass die supraleitende Leiterschicht (der supraleitende Draht) gekühlt wird und in den supraleitenden Zustand übergeht.

In dem Fall, wo mehrere supraleitende Kabel miteinander verbunden werden, um eine Übertragungsleitung zu bilden, ist es notwendig, die supraleitenden Kabel miteinander zu verbinden. Es ist entsprechend notwendig, eine Klemmstruktur herzustellen, die supraleitende Leiterschichten elektrisch verbindet, die von Enden der Kabelkerne der supraleitenden Kabel frei liegen, die miteinander verbunden werden. Eine Erfindung einer Klemmstruktur für supraleitende Kabel ist zum Beispiel in PTL 1 offenbart.

Bei der Klemmstruktur für supraleitende Kabel, die in PTL 1 offenbart ist, wird eine Verbindungshülse, in die Enden von supraleitenden Leitern, die von jeweiligen Kabelkernen frei liegen, eingeschoben werden, als ein Klemmteil verwendet, das die supraleitenden Leiter der Kabelkerne, die von den supraleitenden Kabeln gezogen werden, miteinander verbindet. Die Verbindungshülse ist ein stabartiges Element, das aus einem normalen leitenden Material, wie zum Beispiel Kupfer oder Aluminium, besteht und an seinen beiden Enden Klemmen enthält, in die die jeweiligen supraleitenden Leiter eingeschoben werden. Die supraleitenden Leiter der Kabelkerne werden in die jeweiligen Klemmen der Verbindungshülse eingeschoben und werden so festgequetscht, dass die supraleitenden Leiter miteinander verbunden werden. Ein massives Isolierelement aus einem isolierenden Harz, wie zum Beispiel einem Epoxidharz, wird um den Außenumfang der Verbindungshülse herum angeordnet. Ein Vorsprung wird an dem massiven Isolierelement gebildet. Der Vorsprung wird an einer Klemmdose unter Verwendung einer metallischen Befestigungsvorrichtung mit einem dazwischenliegenden metallischen Flansch befestigt.

Zitierungsliste Patentliteratur

  • PTL 1: Japanische ungeprüfte Patentanmeldungspublikation Nr. 2005-210834

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG Technisches Problem

Bei der oben beschriebenen existierenden Klemmstruktur für supraleitende Kabel werden supraleitende Leiterschichten elektrisch miteinander verbunden, wobei die Verbindungshülse, die aus einem normalen leitenden Material besteht, dazwischen angeordnet ist, und die Verbindungshülse selbst hat einen höheren Widerstand als die supraleitenden Leiterschichten. Dies vergrößert den Verbindungswiderstand zwischen den supraleitenden Leiterschichten, was einen großen Verlust an den Klemmpunkten zur Folge hat.

Angesichts der oben dargelegten Umstände ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung die Bereitstellung eines Klemmteil für supraleitende Kabel und einer Klemmstruktur für supraleitende Kabel, die eine elektrische Verbindung mit einem geringen Widerstand zwischen supraleitenden Leiterschichten von Kabelkernen der supraleitenden Kabel ermöglichen, die miteinander verbunden werden, und die es ermöglichen, Verbindungen der supraleitenden Kabel an einer Klemmdose zu befestigen.

Lösung des Problems

Ein Klemmteil für supraleitende Kabel gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Klemmteil für supraleitende Kabel, das die supraleitenden Kabel miteinander verbindet, wobei die supraleitenden Kabel jeweilige Kabelkerne enthalten, die jeweilige Hülsen enthalten, und jeweilige supraleitende Leiterschichten enthalten, die jeweils aus einem supraleitenden Draht um einen Außenumfang der entsprechenden Hülse herum gebildet werden. Das Klemmteil enthält einen mittigen Abschnitt, der an seinen beiden Enden Befestigungsabschnitte enthält, an denen ein Ende einer jeden der Hülsen befestigt werden soll, und der die Hülsen miteinander verbinden soll, einen verbindenden supraleitenden Draht, der mit einem Ende des supraleitenden Drahtes verbunden werden soll, der jede der supraleitenden Leiterschichten bildet, und der die supraleitenden Leiterschichten elektrisch miteinander verbinden soll, einen Drahtplatzierungsabschnitt, der außerhalb des mittigen Abschnitts angeordnet ist und der eine Platzierungsöffnung aufweist, in der der verbindende supraleitende Draht angeordnet wird, und einen äußeren Isolierabschnitt, der außerhalb des Drahtplatzierungsabschnitts angeordnet ist und der aus einem isolierendem Harz besteht. Ein Anbringungsabschnitt, der an einer Klemmdose zu befestigen ist, ist an dem äußeren Isolierabschnitt angeordnet.

Ein Klemmstruktur für supraleitende Kabel gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine Klemmstruktur für supraleitende Kabel, die die supraleitenden Kabel miteinander verbindet, wobei die supraleitenden Kabel jeweilige Kabelkerne enthalten, die jeweilige Hülsen enthalten, und jeweilige supraleitende Leiterschichten enthalten, die jeweils aus einem supraleitenden Draht um einen Außenumfang der entsprechenden Hülse herum gebildet werden. Die Klemmstruktur enthält Enden der Kabelkerne der supraleitenden Kabel, die miteinander verbunden sind, ein Klemmteil, das die Hülsen, die von den Enden der Kabelkerne frei liegen, miteinander verbindet und das die supraleitenden Leiterschichten, die von den Enden der Kabelkerne frei liegen, miteinander verbindet, und eine Klemmdose, die die Enden der Kabelkerne und das Klemmteil aufnimmt. Das Klemmteil ist das Klemmteil gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Klemmteil wird an der Klemmdose befestigt.

Vorteilhafte Effekte der Erfindung

Das Klemmteil für supraleitende Kabel und die Klemmstruktur für supraleitende Kabel ermöglichen eine elektrische Verbindung mit einem geringen Widerstand zwischen den supraleitenden Leiterschichten der Kabelkerne der supraleitenden Kabel, die miteinander verbunden werden, und ermöglichen es, die Klemmen der supraleitenden Kabel an der Klemmdose zu befestigen.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

1 ist eine schematische perspektivische Ansicht eines Schnittmodells, das ein Beispiel eines supraleitenden Kabels veranschaulicht.

2 ist eine schematische Halbschnittansicht eines Klemmteils für supraleitende Kabel gemäß einer Ausführungsform.

3 ist eine schematische Endansicht des in 2 veranschaulichten Klemmteils.

4 veranschaulicht ein Verfahren zum Ausbilden von Platzierungsöffnungen eines Drahtplatzierungsabschnitts des in 2 veranschaulichten Klemmteils.

5 veranschaulicht ein Verfahren zum Ausbilden von Platzierungsöffnungen eines äußeren Drahtplatzierungsabschnitts des in 2 veranschaulichten Klemmteils.

6 ist eine schematische Ansicht einer Klemmstruktur für supraleitende Kabel gemäß einer Ausführungsform.

BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN Beschreibung von Ausführungsform der vorliegenden Erfindung

Zunächst werden Aspekte einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufgelistet und beschrieben.

  • (1) Ein Klemmteil für supraleitende Kabel gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Klemmteil für supraleitende Kabel, das die supraleitenden Kabel miteinander verbindet, wobei die supraleitenden Kabel jeweilige Kabelkerne enthalten, die jeweilige Hülsen enthalten, und jeweilige supraleitende Leiterschichten enthalten, die jeweils aus einem supraleitenden Draht um einen Außenumfang der entsprechenden Hülse herum gebildet werden. Das Klemmteil enthält einen mittigen Abschnitt, der an seinen beiden Enden Befestigungsabschnitte enthält, an denen ein Ende einer jeden der Hülsen befestigt werden soll, und der die Hülsen miteinander verbinden soll, einen verbindenden supraleitenden Draht, der mit einem Ende des supraleitenden Drahtes verbunden werden soll, der jede der supraleitenden Leiterschichten bildet, und der die supraleitenden Leiterschichten elektrisch miteinander verbinden soll, einen Drahtplatzierungsabschnitt, der außerhalb des mittigen Abschnitts angeordnet ist und der eine Platzierungsöffnung aufweist, in der der verbindende supraleitende Draht angeordnet wird, und einen äußeren Isolierabschnitt, der außerhalb des Drahtplatzierungsabschnitts angeordnet ist und der aus einem isolierendem Harz besteht. Ein Anbringungsabschnitt, der an einer Klemmdose zu befestigen ist, ist an dem äußeren Isolierabschnitt angeordnet.

In dem Klemmteil für supraleitende Kabel verbindet der verbindende supraleitende Draht, der in der Platzierungsöffnung des Drahtplatzierungsabschnitts angeordnet ist, die supraleitenden Leiterschichten elektrisch miteinander, wodurch der Verbindungswiderstand zwischen den supraleitenden Leiterschichten in hohem Maße reduziert werden kann. Dies ermöglicht eine elektrische Verbindung mit einem geringen Widerstand zwischen den supraleitenden Leiterschichten der Kabelkerne der supraleitenden Kabel, die miteinander verbunden werden, und ermöglicht es, den Verlust an den Klemmen zu reduzieren. Außerdem kann das Klemmteil an der Klemmdose unter Verwendung des Anbringungsabschnitts, der an dem äußeren Isolierabschnitt angeordnet ist, befestigt werden, und die supraleitenden Kabel (Kabelkerne) können an der Klemmdose befestigt werden. Dementsprechend kann eine Fehlausrichtung der supraleitenden Kabel (Kabelkerne) aufgrund von Wärmeschrumpfung an den Klemmen unterdrückt werden. Die Bereitstellung des mittigen Abschnitts, der die Befestigungsabschnitte an seinen beiden Enden enthält, ermöglicht es, dass die Hülsen mechanisch miteinander verbunden (gekoppelt) werden können, und ermöglicht es, dass die supraleitenden Kabel (Kabelkerne) fest miteinander gekoppelt werden können. Ein Beispiel des isolierenden Harzes, aus dem der äußere Isolierabschnitt gebildet wird, ist ein Epoxidharz.

  • (2) Die Kabelkerne enthalten bevorzugt jeweilige äußere supraleitende Leiterschichten, die konzentrisch außerhalb der entsprechenden supraleitenden Leiterschichten angeordnet sind, wobei jeweilige elektrische Isolierschichten dazwischen angeordnet sind, und die jeweils aus einem supraleitenden Draht gebildet sind. Das Klemmteil enthält bevorzugt einen äußeren verbindenden supraleitenden Draht, der mit einem Ende des supraleitenden Drahtes verbunden werden soll, der jede der äußeren supraleitenden Leiterschichten bildet, und die äußeren supraleitenden Leiterschichten elektrisch miteinander verbinden soll, und zwischen dem Drahtplatzierungsabschnitt und dem äußeren Isolierabschnitt, einen Zwischenisolierabschnitt, der aus einem isolierenden Harz besteht, und einen äußeren Drahtplatzierungsabschnitt außerhalb des Zwischenisolierabschnitts, wobei der äußere Drahtplatzierungsabschnitt eine Platzierungsöffnung aufweist, in der der äußere verbindende supraleitende Draht angeordnet ist.

In einigen Fällen ist die Struktur des Kabelkerns eines supraleitenden Kabels dergestalt, dass die äußere supraleitende Leiterschicht konzentrisch außerhalb der supraleitenden Leiterschicht angeordnet ist, wobei die elektrische Isolierschicht dazwischen angeordnet ist. Zum Beispiel wird in einigen Fällen einer Gleichstromübertragung, im Fall eines monopolaren (Monopol-)Übertragungsverfahrens, die äußere supraleitende Leiterschicht als ein Leiter verwendet, durch den ein Rücklaufstrom fließt, und im Fall eines bipolaren (Bipol-)Übertragungsverfahrens wird die äußere supraleitende Leiterschicht als ein Leiter verwendet, durch den ein Strom fließt, dessen Polarität der Polarität des Stroms, der durch die supraleitende Leiterschicht fließt, entgegengesetzt ist. In einigen Fällen einer Wechselstromübertragung wird die äußere supraleitende Leiterschicht als eine elektromagnetische Abschirmungsschicht verwendet. Gemäß dem oben angesprochenen Aspekt verbindet der äußere verbindende supraleitende Draht die äußeren supraleitenden Leiterschichten elektrisch miteinander. Dementsprechend kann der Verbindungswiderstand zwischen den äußeren supraleitenden Leiterschichten in hohem Maße reduziert werden, und die äußeren supraleitenden Leiterschichten können mit einem geringen Widerstand elektrisch miteinander verbunden werden. Der Zwischenisolierabschnitt kann aus der gleichen Art von isolierendem Harz (zum Beispiel einem Epoxidharz) gebildet werden wie der äußere Isolierabschnitt.

  • (3) Der Gesamtzahl mehrerer verbindender supraleitender Drähte ist bevorzugt größer als die Gesamtzahl mehrerer supraleitender Drähte, die jede der supraleitenden Leiterschichten bilden.

In dem Fall, wo dieselben supraleitenden Drähte verwendet werden, hängt ein zu übertragender Strom von der Querschnittsfläche eines Leiters ab, das heißt der Anzahl des supraleitenden Drahtes. Gemäß dem oben angesprochenen Aspekt kann, wenn die Gesamtzahl des verbindenden supraleitenden Drahtes größer ist als die Gesamtzahl des supraleitenden Drahtes, der jede der supraleitenden Leiterschichten bildet, der Verbindungswiderstand zwischen den supraleitenden Leiterschichten noch besser reduziert werden, und eine ausreichende Übertragungskapazität jeder Klemme kann gewährleistet werden. Gleichermaßen kann die Gesamtzahl mehrerer äußerer verbindender supraleitender Drähte größer sein als die Gesamtzahl mehrerer supraleitender Drähte, die jede der äußeren supraleitenden Leiterschichten bilden.

  • (4) Mehrere der verbindenden supraleitenden Drähte, die bevorzugt in der Platzierungsöffnung angeordnet werden, und die mehreren der verbindenden supraleitenden Drähte werden bevorzugt vereint.

Gemäß dem oben angesprochenen Aspekt werden die verbindenden supraleitenden Drähte vereint. Dementsprechend können die verbindenden supraleitenden Drähte gleichzeitig in der Platzierungsöffnung angeordnet werden. Die verbindenden supraleitenden Drähte werden dadurch problemlos in dem Drahtplatzierungsabschnitt angeordnet. Gleichermaßen können mehrere der vereinten äußeren verbindenden supraleitenden Drähte in der entsprechenden Platzierungsöffnung angeordnet werden.

  • (5) Das isolierende Harz, aus dem der äußere Isolierabschnitt gebildet wird, ist bevorzugt faserverstärkter Kunststoff.

In dem Klemmteil ist der Anbringungsabschnitt an dem äußeren Isolierabschnitt angeordnet und an der Klemmdose befestigt, wie oben beschrieben. Das Klemmteil muss dementsprechend ausreichend mechanische Festigkeit besitzen, um der Wärmeschrumpfung der supraleitenden Kabel (Kabelkerne) zu widerstehen. Gemäß dem oben angesprochenen Aspekt wird der äußere Isolierabschnitt aus faserverstärktem Kunststoff (Fiber-Reinforced Plastic, FRP) gebildet. Dementsprechend kann die mechanische Festigkeit des äußeren Isolierabschnitts weiter vergrößert werden. Gleichermaßen kann der Zwischenisolierabschnitt aus faserverstärktem Kunststoff bestehen.

  • (6) Eine Klemmstruktur für supraleitende Kabel gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine Klemmstruktur für supraleitende Kabel, die die supraleitenden Kabel miteinander verbindet, wobei die supraleitenden Kabel jeweilige Kabelkerne enthalten, die jeweilige Hülsen enthalten, und jeweilige supraleitende Leiterschichten enthalten, die jeweils aus einem supraleitenden Draht um einen Außenumfang der entsprechenden Hülse herum gebildet werden. Die Klemmstruktur enthält Enden der Kabelkerne der supraleitenden Kabel, die miteinander verbunden sind, ein Klemmteil, das die Hülsen, die von den Enden der Kabelkerne frei liegen, miteinander verbindet und das die supraleitenden Leiterschichten, die von den Enden der Kabelkerne frei liegen, miteinander verbindet, und eine Klemmdose, die die Enden der Kabelkerne und das Klemmteil aufnimmt. Das Klemmteil ist das Klemmteil gemäß den Aspekten, die in einem von (1) bis (5) beschrieben sind. Das Klemmteil wird an der Klemmdose befestigt.

In der Klemmstruktur für supraleitende Kabel verbindet der verbindende supraleitende Draht des Klemmteils die supraleitenden Leiterschichten, die von den Enden der Kabelkerne der supraleitenden Kabel frei liegen, elektrisch miteinander, wodurch der Verbindungswiderstand zwischen den supraleitenden Leiterschichten in hohem Maße reduziert werden kann. Dies ermöglicht eine elektrische Verbindung mit einem geringen Widerstand zwischen den supraleitenden Leiterschichten der Kabelkerne der supraleitenden Kabel, die miteinander verbunden werden, und ermöglicht es, den Verlust an den Klemmen zu reduzieren. Der mittige Abschnitt des Klemmteils ermöglicht es, dass die Hülsen mechanisch miteinander verbunden (gekoppelt) werden können, und ermöglicht es, dass die supraleitenden Kabel (Kabelkerne) fest miteinander gekoppelt werden können. Außerdem wird das Klemmteil an der Klemmdose unter Verwendung des Anbringungsabschnitts befestigt, der an dem äußeren Isolierabschnitt des Klemmteils angeordnet ist, und die supraleitenden Kabel (Kabelkerne) werden an der Klemmdose befestigt. Dementsprechend kann eine Fehlausrichtung der supraleitenden Kabel (Kabelkerne) aufgrund von Wärmeschrumpfung in der Klemmdose unterdrückt werden.

Detail der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung

Die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun im Detail mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. Das gleiche Bezugszeichen in den Zeichnungen repräsentiert die Komponente von gleicher Bezeichnung. Ein supraleitendes Kabel zur Verwendung in einer Übertragungsleitung wird zuerst beschrieben, und ein Klemmteil zur Verwendung in einer Klemmstruktur für supraleitende Kabel wird als nächstes beschrieben.

Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die Ausführungsform beschränkt. Die vorliegende Erfindung wird anhand des Schutzumfangs der Ansprüche gezeigt und enthält alle Modifizierungen, die den gleichen Inhalt und Schutzumfang wie die Ansprüche aufweisen.

<Supraleitendes Kabel>

Ein Beispiel des supraleitenden Kabels wird mit Bezug auf 1 beschrieben. Ein supraleitendes Gleichstromkabel gemäß einem bipolaren Übertragungsverfahren wird hier als Beispiel beschrieben. Ein supraleitendes Kabel 100 enthält einen Kabelkern 110 und ein Isolierrohr 120, das den Kabelkern 110 aufnimmt, und ist ein Einkernkabel, wobei ein einzelner Kabelkern 110 in dem Isolierrohr 120 aufgenommen ist.

(Kabelkern)

In dem Kabelkern 110 sind eine Hülse 111, eine supraleitende Leiterschicht 112, eine elektrische Isolierschicht 113, eine äußere supraleitende Leiterschicht 114, eine äußere elektrische Isolierschicht 115, eine Erdungsschicht 116 und eine Schutzschicht 117 konzentrisch in dieser Reihenfolge von der Mitte her angeordnet.

(Hülse)

Die Hülse 111 besteht aus einem Metall, wie zum Beispiel Kupfer, Aluminium oder Edelstahl oder einer Legierung davon. Zum Beispiel kann ein gelitzter Draht aus mehreren gelitzten Metalldrähten für die Hülse 111 verwendet werden. In der Ausführungsform besteht die Hülse 111 aus einem gelitzten Draht, der aus mehreren gelitzten Metalldrähten besteht. Im Fall eines supraleitenden Gleichstromkabels ist es nicht notwendig, die Hülse (Kupferdraht) mit einem Isolator, wie zum Beispiel Emaille, zu beschichten. Im Fall eines supraleitenden Wechselstromkabels wird bevorzugt ein gelitzter Draht aus mehreren gelitzten Metalldrähten (in der Regel Kupferdrähte), die jeweils mit einem Isolator beschichtet sind, für die Hülse verwendet, um zu versuchen, den Wechselstromverlust zu reduzieren. Im Fall eines supraleitenden Gleichstromkabels können auch Kupferdrähte verwendet werden, die jeweils mit einem Isolator beschichtet sind.

(Supraleitende Leiterschicht)

Die supraleitende Leiterschicht 112 wird in einer Weise gebildet, in der mehrere supraleitende Drähte spiralförmig um den Außenumfang der Hülse 111 gewickelt sind. Das Wickeln der supraleitenden Drähte in Schichten ermöglicht es, dass die supraleitende Leiterschicht 112 eine Mehrschichtstruktur hat, in der die supraleitenden Drähte übereinander gelegt sind. Zum Beispiel können supraleitende Drähte, wie zum Beispiel silberummantelte Bi-Drähte und RE123-Filmdrähte als die supraleitenden Drähte verwendet werden. In der Ausführungsform hat die supraleitende Leiterschicht 112 eine Vierschichtstruktur, und ein Strom mit einer positiven Polarität („+“-Polarität) fließt durch die supraleitende Leiterschicht 112.

(Elektrische Isolierschicht)

Die elektrische Isolierschicht 113 ist zwischen der supraleitenden Leiterschicht 112 und der äußeren supraleitenden Leiterschicht 114, die außerhalb der supraleitenden Leiterschicht 112 angeordnet ist, angeordnet und bildet eine elektrische Isolierung zwischen der supraleitenden Leiterschicht 112 und der äußeren supraleitenden Leiterschicht 114. Die elektrische Isolierschicht 113 wird in einer Weise gebildet, in der isolierendes Papier spiralförmig um den Außenumfang der supraleitenden Leiterschicht 112 gewickelt wird. Zum Beispiel kann ein halbsynthetisches Papier, wie zum Beispiel Kraftpapier und PPLP (eingetragenes Warenzeichen; Polypropylenlaminatpapier) als die isolierendem Papier verwendet werden.

(Äußere supraleitende Leiterschicht)

Die äußere supraleitende Leiterschicht 114 wird in einer Weise gebildet, in der mehrere supraleitende Drähte spiralförmig außerhalb der supraleitenden Leiterschicht 112 gewickelt werden, genauer gesagt, um den Außenumfang der elektrischen Isolierschicht 113 herum. Das Wickeln der supraleitenden Drähte in Schichten ermöglicht es, dass die äußere supraleitende Leiterschicht 114 eine Mehrschichtstruktur hat, in der die supraleitenden Drähte übereinander gelegt sind, wie im Fall der supraleitenden Leiterschicht 112. In der Ausführungsform hat die äußere supraleitende Leiterschicht 114 eine Zweischichtstruktur, und ein Strom mit einer negativen Polarität („–“-Polarität) fließt durch die äußere supraleitende Leiterschicht 114.

(Äußere elektrische Isolierschicht)

Die äußere elektrische Isolierschicht 115 ist zwischen der äußeren supraleitenden Leiterschicht 114 und der Erdungsschicht 116, die außerhalb der äußeren supraleitenden Leiterschicht 114 angeordnet ist, angeordnet und stellt eine elektrische Isolierung zwischen der äußeren supraleitenden Leiterschicht 114 und der Erdungsschicht 116 bereit. Die äußere elektrische Isolierschicht 115 wird in einer Weise gebildet, in der isolierendes Papier spiralförmig um den Außenumfang der äußeren supraleitenden Leiterschicht 114 gewickelt wird.

(Erdungsschicht)

Der Erdungsschicht 116 fungiert als ein Neutralleiter und ist geerdet. Die Erdungsschicht 116 wird in einer Weise gebildet, in der ein Erdungsleiter um den Außenumfang der äußeren elektrischen Isolierschicht 115 gewickelt wird. Zum Beispiel kann die Erdungsschicht 116 in einer Weise gebildet werden, in der ein Draht oder ein Band aus einem normalen leitenden Material, wie zum Beispiel Kupfer oder Aluminium, spiralförmig gewickelt wird, oder kann in einer Weise gebildet werden, in der ein geflochtener Draht aus einem normalen leitenden Material gewickelt wird. In der Ausführungsform besteht die Erdungsschicht 116 aus einem Kupferband. Die Erdungsschicht 116 fungiert auch als eine Abschirmungsschicht gegen ein elektrisches Feld.

(Schutzschicht)

Die Schutzschicht 117 ist am äußersten Umfang des Kabelkerns 110 angeordnet und schützt den Kabelkern 110 mechanisch und elektrisch (eine Komponente, wie zum Beispiel die Erdungsschicht 116, die sich im Inneren der Schutzschicht 117 befindet). Die Schutzschicht 117 wird in einer Weise gebildet, in der isolierendes Papier spiralförmig um den Außenumfang der Erdungsschicht 116 gewickelt wird.

(Isolierrohr)

Das Isolierrohr 120 hat eine Doppelrohrstruktur, die ein inneres Rohr 121 und ein äußeres Rohr 122 enthält. Der Raum zwischen dem inneren Rohr 121 und dem äußeren Rohr 122 ist luftleer. Ein isolierendes Material 123, wie zum Beispiel eine Super Insulation (Handelsname), ist in dem Raum angeordnet. In der Ausführungsform sind das innere Rohr 121 und das äußere Rohr 122 Edelstahl-Wellrohre, und eine Korrosionsschutzschicht 124, wie zum Beispiel eine Vinylschicht oder eine Polyethylenschicht, ist am Außenumfang des Isolierrohres 120 (äußeren Rohres 122) angeordnet.

<Klemmteil>

Ein beispielhaftes Klemmteil, das die supraleitenden Kabel 100 miteinander verbindet, wird mit Bezug auf 2 bis 6 beschrieben. 3 ist eine Ansicht eines Klemmteils 1 mit Blick von seiner Endfläche. In 3 wird teilweise eine Schraffierung zur besseren Erkennbarkeit verwendet, obgleich 3 keine Schnittsicht ist (wie in 4 und 5). Wie in 6 veranschaulicht, liegen die Hülsen 111, die supraleitenden Leiterschichten 112 und die äußeren supraleitenden Leiterschichten 114 von den Enden der Kabelkerne 110 der supraleitenden Kabel 100, die miteinander verbunden sind, frei, und das Klemmteil 1 verbindet die Hülsen 111 miteinander, verbindet die supraleitenden Leiterschichten 112 miteinander und verbindet die äußeren supraleitenden Leiterschichten 114 miteinander. Wie in 2 und 3 veranschaulicht, enthält das Klemmteil 1 einen mittigen Abschnitt 10, einen Drahtplatzierungsabschnitt 20, einen Zwischenisolierabschnitt 30, einen äußeren Drahtplatzierungsabschnitt 40 und einen äußeren Isolierabschnitt 50. Verbindende supraleitende Drähte 20s und äußere verbindende supraleitende Drähte 40s sind in dem Drahtplatzierungsabschnitt 20 bzw. dem äußeren Drahtplatzierungsabschnitt 40 angeordnet.

(Mittiger Abschnitt)

Der mittige Abschnitt 10 ist ein zylindrischer, stabartiger Abschnitt, der die Hülsen 111 (siehe 6) miteinander verbindet und an seinen beiden Enden Befestigungsabschnitte 11 enthält, an denen das Ende jeder Hülse 111 befestigt ist. Der mittige Abschnitt 10 verbindet (koppelt) die Hülsen 111 mechanisch miteinander. Es ist entsprechend bevorzugt, dass der mittige Abschnitt 10 aus einem Metall besteht, das eine hohe mechanische Festigkeit besitzt. Beispiele eines Metalls, aus dem der mittige Abschnitt 10 bestehen kann, wären ein Metall wie zum Beispiel Kupfer, Aluminium oder Edelstahl oder einer Legierung davon. In dem Klemmteil 1 braucht der mittige Abschnitt 10 im Grunde keine Leitfähigkeit zu besitzen, weil die verbindenden supraleitenden Drähte 20s und die äußeren verbindenden supraleitenden Drähte 40s die Funktion haben, die supraleitenden Leiterschichten 112 elektrisch miteinander zu verbinden und die äußeren supraleitenden Leiterschichten 114 elektrisch miteinander zu verbinden.

Dementsprechend besteht der mittige Abschnitt 10 besonders bevorzugt aus Edelstahl, der eine ausgezeichnete mechanischen Festigkeit. In der Ausführungsform wird der mittige Abschnitt 10 aus Edelstahl gebildet.

Eine Montageöffnung 11o ist in jedem der Befestigungsabschnitte 11 ausgebildet. Zum Beispiel wird ein Ende jeder Hülse 111 in die entsprechende Montageöffnung 11o eingeschoben und von außen her gepresst, und der mittige Abschnitt 10 und jede Hülse 111 werden dadurch miteinander verbunden. Abschnitte der Befestigungsabschnitte 11, in denen die Montageöffnungen 11o ausgebildet sind, haben eine große Dicke. Dementsprechend wird mühelos eine Kompressionsbondung daran ausgeführt.

(Drahtplatzierungsabschnitt)

Der Drahtplatzierungsabschnitt 20 ist ein zylindrischer Abschnitt, der am Außenumfang des mittigen Abschnitts 10 angeordnet ist und Platzierungsöffnungen 20h aufweist, in denen die verbindenden supraleitenden Drähte 20s platziert werden. Die Platzierungsöffnungen 20h erstrecken sich von einem Ende des Drahtplatzierungsabschnitts 20 in der Längsrichtung zu dem anderen Ende des Drahtplatzierungsabschnitts 20. Die verbindenden supraleitenden Drähte 20s werden in den Platzierungsöffnungen 20h angeordnet. Die verbindenden supraleitenden Drähte 20s werden in die Platzierungsöffnungen 20h des Drahtplatzierungsabschnitts 20 von einem Ende der Platzierungsöffnungen 20h eingeschoben, erstrecken sich in Richtung des anderen Endes der Platzierungsöffnungen 20h, und verbinden die supraleitenden Leiterschichten 112 elektrisch miteinander (siehe 6). Die verbindenden supraleitenden Drähte 20s sind hinreichend länger als die Längen der Platzierungsöffnungen 20h. Beide Enden der verbindenden supraleitenden Drähte 20s ragen aus den Platzierungsöffnungen 20h heraus. Der Drahtplatzierungsabschnitt 20 besteht bevorzugt aus einem Metall, das eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweist, um die verbindenden supraleitenden Drähte 20s gut zu kühlen. In der Ausführungsform sind der mittige Abschnitt 10 und der Drahtplatzierungsabschnitt 20 vereint, und der Drahtplatzierungsabschnitt 20 besteht aus Edelstahl. Die gleiche Art von supraleitenden Drähten wie die supraleitenden Drähte, die jede supraleitende Leiterschicht 112 bilden, werden als die verbindenden supraleitenden Drähte 20s verwendet. Die Gesamtzahl der verbindenden supraleitenden Drähte 20s ist größer als die Gesamtzahl der supraleitenden Drähte, die jede supraleitende Leiterschicht 112 bilden. Anders ausgedrückt: Die Gesamtquerschnittsfläche der Leiter der verbindenden supraleitenden Drähte 20s, die in dem Drahtplatzierungsabschnitt 20 angeordnet sind, ist größer als die Gesamtquerschnittsfläche des Leiters jeder supraleitenden Leiterschicht 112.

Obgleich der mittige Abschnitt 10 und der Drahtplatzierungsabschnitt 20 in der Ausführungsform vereint sind, können der mittige Abschnitt 10 und der Drahtplatzierungsabschnitt 20 auch getrennte Komponenten sein. In dem Fall, wo der mittige Abschnitt 10 und der Drahtplatzierungsabschnitt 20 getrennte Komponenten sind, werden der mittige Abschnitt 10 und der Drahtplatzierungsabschnitt 20 bevorzugt unter Verwendung eines Klebstoffs miteinander verbunden oder werden mechanisch unter Verwendung einer Schraube miteinander verbunden. Der Drahtplatzierungsabschnitt 20 besteht bevorzugt aus Edelstahl, kann aber auch aus einem Metall bestehen, wie zum Beispiel Kupfer oder Aluminium oder einer Legierung davon. In dem Fall, wo der Drahtplatzierungsabschnitt 20 aus Edelstahl besteht, der einen vergleichsweise großen elektrischen Widerstand besitzt, ist es unwahrscheinlich, dass ein Teil des Stroms, der durch die verbindenden supraleitenden Drähte 20s fließt, durch den Drahtplatzierungsabschnitt 20 fließt, weshalb der Verbindungswiderstand leichter reduziert wird, so dass die Entstehung von Wärme in dem Drahtplatzierungsabschnitt 20 unterdrückt werden kann. Es können auch andere Arten von supraleitenden Drähten als die supraleitenden Drähte, die jede supraleitende Leiterschicht 112 bilden, als die verbindenden supraleitenden Drähte 20s verwendet werden.

Ein Verfahren zum Ausbilden der Platzierungsöffnungen 20h des Drahtplatzierungsabschnitts 20 wird beschrieben. Die Platzierungsöffnungen 20h können in einer Weise gebildet werden, in der der Drahtplatzierungsabschnitt 20 in der Längsrichtung zum Beispiel mit einem Bohrer geschnitten wird. Es ist jedoch schwierig, eine tiefe Öffnung mit einem Bohrer zu bilden. Darum ist bei der Ausführungsform der Drahtplatzierungsabschnitt 20 in der radialen Richtung in zwei zylindrische Teile entlang Abschnitten geteilt, in denen die Platzierungsöffnungen 20h auszubilden sind, und diese zylindrischen Teile werden vereint, um den Drahtplatzierungsabschnitt 20 herzustellen. Genauer gesagt, wie in 4 veranschaulicht, wird der Drahtplatzierungsabschnitt 20 in einer Weise gebildet, in der der Drahtplatzierungsabschnitt 20 in einen inneren zylindrischen Teil 21 (oben links in 4), der den mittigen Abschnitt 10 enthält, und einen äußeren zylindrischen Teil 22 (oben rechts in 4), dessen Innendurchmesser gleich dem Außendurchmesser des inneren zylindrischen Teils 21 ist, geteilt wird. Platzierungsnuten 21g werden an der Außenumfangsfläche des inneren zylindrischen Teils 21 so ausgebildet, dass sie sich von einem Ende zu dem anderen Ende des inneren zylindrischen Teils 21 in der Längsrichtung erstrecken. Der innere zylindrische Teil 21 wird in den äußeren zylindrischen Teil 22 eingesetzt, und der innere zylindrische Teil 21 und der äußere zylindrische Teil 22 werden an ihren Enden verschweißt und vereint. So entsteht der Drahtplatzierungsabschnitt 20 (unten in 4). Dadurch werden die Platzierungsöffnungen 20h durch die jeweiligen Platzierungsnuten 21g, die in der Außenumfangsfläche des inneren zylindrischen Teils 21 ausgebildet werden, definiert, und man erhält den Drahtplatzierungsabschnitt 20, in dem die Platzierungsöffnungen 20h, die sich von einem Ende zu dem anderen Ende in der Längsrichtung erstrecken, ausgebildet werden. Es ist nicht notwendig, einen Bohrer zu verwenden, um eine tiefe Öffnung in dem Drahtplatzierungsabschnitt 20 zu bilden, und die Platzierungsöffnungen 20h können dementsprechend präzise durch einen einfachen Nutbildungsprozess gebildet werden. In der Ausführungsform wird der Fall, wo die Platzierungsnuten 21g an der Außenumfangsfläche des inneren zylindrischen Teils 21 ausgebildet werden, als Beispiel beschrieben. Jedoch kann eine Platzierungsnut auch an der Innenumfangsfläche des äußeren zylindrischen Teils 22 ausgebildet werden, oder Platzierungsnuten können sowohl in der Außenumfangsfläche des inneren zylindrischen Teils 21 als auch an der Innenumfangsfläche des äußeren zylindrischen Teils 22 ausgebildet werden. Im letzteren Fall werden der innere zylindrische Teil 21 und der äußere zylindrische Teil 22 bevorzugt so vereint, dass sich die Platzierungsnut des inneren zylindrischen Teils 21 und die Platzierungsnut des äußeren zylindrischen Teils 22 in der radialen Richtung überlappen.

Bei der Ausführungsform werden drei Platzierungsöffnungen 20h so ausgebildet, dass sie in der Umfangsrichtung des Drahtplatzierungsabschnitts 20 voneinander beabstandet sind, und die verbindenden supraleitenden Drähte 20s werden in den Platzierungsöffnungen 20h angeordnet. Genauer gesagt, werden die verbindenden supraleitenden Drähte 20s so in die Platzierungsöffnungen 20h eingeschoben, dass sie in der Umfangsrichtung angeordnet sind, und werden an den Enden des Drahtplatzierungsabschnitts 20 mit Lot befestigt. In dem Fall, wo die verbindenden supraleitenden Drähte 20s zum Beispiel so in die Platzierungsöffnungen 20h eingeschoben werden, dass sie übereinander liegen, können die übereinanderliegenden verbindenden supraleitenden Drähte 20s im Voraus mit Lot vereint werden, und die vereinten verbindenden supraleitenden Drähte 20s können in die Platzierungsöffnungen 20h so eingeschoben werden, dass sie in der Umfangsrichtung angeordnet sind.

(Zwischenisolierabschnitt)

Der Zwischenisolierabschnitt 30 ist am Außenumfang des Drahtplatzierungsabschnitts 20 angeordnet und ist ein zylindrischer Abschnitt, der aus einem isolierenden Harz besteht. Der Zwischenisolierabschnitt 30 ist zwischen dem Drahtplatzierungsabschnitt 20 und dem äußeren Drahtplatzierungsabschnitt 40, der außerhalb des Drahtplatzierungsabschnitts 20 angeordnet ist, angeordnet und stellt eine elektrische Isolierung zwischen den verbindenden supraleitenden Drähten 20s und den äußeren verbindenden supraleitenden Drähten 40s bereit. Ein Beispiel des isolierenden Harzes, aus dem der Zwischenisolierabschnitt 30 besteht, ist ein Epoxidharz. Das isolierende Harz kann faserverstärkter Kunststoff (FRP) sein, der aus Kunststoff besteht, der mit Fasern verstärkt ist. Wird der Zwischenisolierabschnitt 30 aus FRP gebildet, so kann die mechanische Festigkeit des Zwischenisolierabschnitts 30 weiter erhöht werden. Bei der Ausführungsform besteht der Zwischenisolierabschnitt 30 aus einem FRP-Formteil, das aus einem glasfaserverstärkten Epoxidharz besteht.

Der Zwischenisolierabschnitt 30 ist mit der Außenumfangsfläche des Drahtplatzierungsabschnitts 20 verbunden. Der Drahtplatzierungsabschnitt 20 und der Zwischenabschnitt 30 können unter Verwendung eines Klebstoffs miteinander verbunden werden. Der Drahtplatzierungsabschnitt 20 und der Zwischenisolierabschnitt 30 können mechanisch unter Verwendung einer Schraube miteinander verbunden werden, um noch fester miteinander verbunden zu sein.

(Äußerer Drahtplatzierungsabschnitt)

Der äußere Drahtplatzierungsabschnitt 40 ist ein zylindrischer Abschnitt, der am Außenumfang des Zwischenisolierabschnitts 30 angeordnet ist und Platzierungsöffnungen 40h aufweist, in denen die äußeren verbindenden supraleitenden Drähte 40s platziert werden. Die Platzierungsöffnungen 40h erstrecken sich von einem Ende des äußeren Drahtplatzierungsabschnitts 40 in der Längsrichtung zu dem anderen Ende des äußeren Drahtplatzierungsabschnitts 40. Die äußeren verbindenden supraleitenden Drähte 40s werden in den Platzierungsöffnungen 40h angeordnet. Die äußeren verbindenden supraleitenden Drähte 40s werden in die Platzierungsöffnungen 40h des äußeren Drahtplatzierungsabschnitts 40 von einem Ende der Platzierungsöffnungen 40h eingeschoben, erstrecken sich in Richtung des anderen Endes der Platzierungsöffnungen 40h und verbinden die äußeren supraleitenden Leiterschichten 114 elektrisch miteinander (siehe 6). Die äußeren verbindenden supraleitenden Drähte 40s sind hinreichend länger als die Längen der Platzierungsöffnungen 40h. Beide Enden der äußeren verbindenden supraleitenden Drähte 40s ragen aus den Platzierungsöffnungen 40h heraus. Der äußere Drahtplatzierungsabschnitt 40 besteht bevorzugt aus einem Metall, das eine hohe Wärmeleitfähigkeit besitzt, um die äußeren verbindenden supraleitenden Drähte 40s gut zu kühlen. Bei der Ausführungsform besteht der äußere Drahtplatzierungsabschnitt 40 aus Edelstahl. Die gleiche Art von supraleitenden Drähten wie die supraleitenden Drähte, die jede äußere supraleitende Leiterschicht 114 bilden, kann als die äußeren verbindenden supraleitenden Drähte 40s verwendet werden. Die Gesamtzahl der äußeren verbindenden supraleitenden Drähte 40s ist größer als die Gesamtzahl der supraleitenden Drähte, die jede äußere supraleitende Leiterschicht 114 bilden. Anders ausgedrückt: Die Gesamtquerschnittsfläche des Leiters der äußeren verbindenden supraleitenden Drähte 40s, die in dem äußeren Drahtplatzierungsabschnitt 40 angeordnet sind, ist größer als die Gesamtquerschnittsfläche des Leiters jeder äußeren supraleitenden Leiterschicht 114.

Der äußere Drahtplatzierungsabschnitt 40 besteht bevorzugt aus Edelstahl, kann aber auch aus einem Metall gebildet werden, wie zum Beispiel Kupfer oder Aluminium oder einer Legierung davon. In dem Fall, wo der äußere Drahtplatzierungsabschnitt 40 aus Edelstahl besteht, der einen vergleichsweise großen elektrischen Widerstand besitzt, ist es unwahrscheinlich, dass ein Teil des Stroms, der durch die äußeren verbindenden supraleitenden Drähte 40s fließt, durch den äußeren Drahtplatzierungsabschnitt 40 fließt, weshalb der Verbindungswiderstand leichter reduziert wird, so dass die Entstehung von Wärme in dem äußeren Drahtplatzierungsabschnitt 40 unterdrückt werden kann. Es können auch andere Arten von supraleitenden Drähte als die supraleitenden Drähte, die jede äußere supraleitende Leiterschicht 114 bilden, als die äußeren verbindenden supraleitenden Drähte 40s verwendet werden

Der äußere Drahtplatzierungsabschnitt 40 in der radialen Richtung in zwei zylindrische Teile entlang Abschnitten geteilt, in denen die Platzierungsöffnungen 40h auszubilden sind, und diese zylindrischen Teile werden vereint, um den äußeren Drahtplatzierungsabschnitt 40 herzustellen, wie im Fall des Drahtplatzierungsabschnitts 20. Genauer gesagt, wie in 5 veranschaulicht, wird der äußeren Drahtplatzierungsabschnitt 40 in einen inneren zylindrischen Teil 41 (oben links in 5) und einen äußeren zylindrischen Teil 42 (oben rechts in 5), dessen Innendurchmesser gleich dem Außendurchmesser des inneren zylindrischen Teils 41 ist, geteilt. Platzierungsnuten 41g werden an der Außenumfangsfläche des inneren zylindrischen Teils 41 so ausgebildet, dass sie sich von einem Ende zu dem anderen Ende des inneren zylindrischen Teils 41 in der Längsrichtung erstrecken. Der innere zylindrische Teil 41 wird in den äußeren zylindrischen Teil 42 eingesetzt, und der innere zylindrische Teil 41 und der äußere zylindrische Teil 42 werden an ihren Enden verschweißt und vereint. So entsteht der äußere Drahtplatzierungsabschnitt 40 (unten in 5). Dadurch werden die Platzierungsöffnungen 40h durch die jeweiligen Platzierungsnuten 41g, die in der Außenumfangsfläche des inneren zylindrischen Teils 41 ausgebildet werden, definiert, und man erhält den äußeren Drahtplatzierungsabschnitt 40, in dem die Platzierungsöffnungen 40h, die sich von einem Ende zu dem anderen Ende in der Längsrichtung erstrecken, ausgebildet werden. Es ist nicht notwendig, einen Bohrer zu verwenden, um eine tiefe Öffnung in dem äußeren Drahtplatzierungsabschnitt 40 zu bilden, und die Platzierungsöffnungen 40h können dementsprechend präzise durch einen einfachen Nutbildungsprozess gebildet werden.

Bei der Ausführungsform werden sechs Platzierungsöffnungen 40h so ausgebildet, dass sie in der Umfangsrichtung des äußeren Drahtplatzierungsabschnitts 40 voneinander beabstandet sind, und die äußeren verbindenden supraleitenden Drähte 40s werden in den Platzierungsöffnungen 40h angeordnet. Genauer gesagt, werden die äußeren verbindenden supraleitenden Drähte 40s so in die Platzierungsöffnungen 40h eingeschoben, dass sie in der Umfangsrichtung angeordnet sind, und werden an den Enden des Drahtplatzierungsabschnitts 40 mit Lot befestigt. In dem Fall, wo die äußeren verbindenden supraleitenden Drähte 40s zum Beispiel so in die Platzierungsöffnungen 40h eingeschoben werden, dass sie übereinander liegen, können die äußeren übereinanderliegenden verbindenden supraleitenden Drähte 40s im Voraus mit Lot vereint werden, und die vereinten äußeren verbindenden supraleitenden Drähte 40s können in die Platzierungsöffnungen 40h so eingeschoben werden, dass sie in der Umfangsrichtung angeordnet sind

Der äußere Drahtplatzierungsabschnitt 40 wird mit der Außenumfangsfläche des Zwischenisolierabschnitts 30 verbunden. Der Zwischenisolierabschnitt 30 und der äußere Drahtplatzierungsabschnitt 40 können unter Verwendung eines Klebstoffs miteinander verbunden werden. Der Zwischenisolierabschnitt 30 und der äußere Drahtplatzierungsabschnitt 40 können unter Verwendung einer Schraube mechanisch miteinander verbunden werden, um noch fester miteinander verbunden zu sein.

(Äußerer Isolierabschnitt)

Der äußere Isolierabschnitt 50 ist am Außenumfang des äußeren Drahtplatzierungsabschnitts 40 angeordnet und ist ein zylindrischer Abschnitt, der aus einem isolierenden Harz besteht. Der äußere Isolierabschnitt 50 ist am äußersten Umfang des Klemmteils 1 angeordnet und stellt eine elektrische Isolierung zwischen einer Komponente, die sich außerhalb des äußeren Isolierabschnitts 50 befindet (zum Beispiel ein verbindender Erdungsdraht 52, siehe 2), und den äußeren verbindenden supraleitenden Drähte 40s bereit. Ein Beispiel des isolierenden Harzes, aus dem der äußere Isolierabschnitt 50 bestehen kann, ist ein Epoxidharz. Das isolierende Harz kann faserverstärkter Kunststoff (FRP) sein, der aus Kunststoff besteht, der mit Fasern verstärkt ist. Wird der äußere Isolierabschnitt 50 aus FRP gebildet, so kann die mechanische Festigkeit des äußeren Isolierabschnitts 50 weiter erhöht werden. In der Ausführungsform besteht der äußere Isolierabschnitt 50 aus einem FRP-Formteil, das aus einem glasfaserverstärkten Epoxidharz besteht.

Der äußere Isolierabschnitt 50 wird mit der Außenumfangsfläche des äußeren Drahtplatzierungsabschnitts 40 verbunden. Der äußere Drahtplatzierungsabschnitt 40 und der äußere Isolierabschnitt 50 können unter Verwendung eines Klebstoffs miteinander verbunden werden. Der äußere Drahtplatzierungsabschnitt 40 und der äußere Isolierabschnitt 50 können unter Verwendung einer Schraube mechanisch miteinander verbunden werden, um noch fester miteinander verbunden zu sein.

Ein Anbringungsabschnitt 51 in Form eines Flansches ist so an den äußeren Isolierabschnitt 50 integral angeformt, dass er in der radialen Richtung hervorsteht. Der Anbringungsabschnitt 51 ist an Stützabschnitten 70a (siehe 6) einer Klemmdose 7 beispielsweise mit Zylinderschrauben befestigt, und das Klemmteil 1 wird dadurch an der Klemmdose 7 befestigt. Genauer gesagt, wird der Anbringungsabschnitt 51 zwischen den Stützabschnitten 70a und jeweiligen Halterplatten 70b angeordnet, und Zylinderschrauben werden zum Festklemmen zwischen den Stützabschnitten 70a und den jeweiligen Halterplatten 70b so festgezogen, dass das Klemmteil 1 an der Klemmdose 7 befestigt wird. Die Stützabschnitte 70a sind so an der Klemmdose 7 angeordnet, dass sie sich vertikal von der Innenumfangsfläche der Klemmdose 7 erstrecken, und bestehen beispielsweise aus Edelstahl. Die Stützabschnitte 70a sind so an der Innenumfangsfläche der Klemmdose 7 angeordnet, dass sie in der Umfangsrichtung voneinander beabstandet sind. Zum Beispiel sind die Halterplatten 70b ringartige Elemente und bestehen aus Edelstahl, und der Anbringungsabschnitt 51 ist zwischen den Stützabschnitten 70a und den ringartigen Elemente angeordnet. Die Klemmdose 7 ist eine Dose, die eine Region bedeckt, die das Klemmteil 1 enthält, in dem die supraleitenden Kabel 100 miteinander verbunden sind. Die Klemmdose 7 wird an Erde befestigt.

Der verbindende Erdungsdraht 52 ist um den Außenumfang des äußeren Isolierabschnitts 50 gewickelt. Die Erdungsschichten 116 sind elektrisch mit dem verbindenden Erdungsdraht 52 verbunden (siehe 6). In der Ausführungsform besteht der verbindende Erdungsdraht 52 aus einem geflochtenen Draht, der aus einem normalen leitenden Material besteht, wie zum Beispiel Kupfer oder Aluminium. Beide Enden des verbindenden Erdungsdrahtes 52 sind elektrisch mit den Erdungsschichten 116 der Kabelkerne 110 der supraleitenden Kabel 100, die miteinander verbunden sind, verbunden. Der verbindende Erdungsdraht 52 verbindet die Erdungsschichten 116 elektrisch miteinander und bildet die Abschirmungsschicht gegen ein elektrisches Feld.

Ein Beispiel einer Klemmstruktur, die die supraleitenden Kabel 100 miteinander verbindet, wird als Nächstes mit Bezug vor allem auf 6 beschrieben. Die Klemmstruktur enthält die Enden der Kabelkerne 110 der supraleitenden Kabel 100, die miteinander verbunden werden, das darüberliegende Klemmteil 1 und die Klemmdose 7, die die Enden der Kabelkerne 110 und das Klemmteil 1 aufnimmt. Die in 6 veranschaulichte Klemmstruktur wird in der folgenden Weise gebildet.

Die Kabelkerne 110 werden aus den Isolierrohren 120 der supraleitenden Kabel 100, die miteinander verbunden werden sollen, gezogen. Ein Terminierungsprozess wird an den Enden der herausgezogenen Kabelkerne 110 ausgeführt, und an diesen Enden werden die Schutzschichten 117, die äußeren elektrischen Isolierschichten 115 und die elektrischen Isolierschichten 113 entfernt, um die Hülse 111, die supraleitenden Leiterschichten 112, die äußeren supraleitenden Leiterschichten 114 und die Erdungsschichten 116 frei zu legen. Wenn der Terminierungsprozess ausgeführt wird, so werden die Erdungsschichten 116 im Voraus in einer solchen Weise gelöst, dass die gewickelten Erdungsleiter (Kupferband) an den frei liegenden Enden abgewickelt und mit den von den Enden getrennten Erdungsleitern herausgezogen werden. Die supraleitenden Leiterschichten 112 und die äußeren supraleitenden Leiterschichten 114 werden ebenfalls im Voraus in einer solchen Weise gelöst, dass die gewickelten supraleitenden Drähte an den frei liegenden Enden abgewickelt und mit den von den Enden getrennten supraleitenden Drähten herausgezogen werden.

Das Klemmteil 1 wird im Voraus an einer Position angeordnet, an der die supraleitenden Kabel 100 miteinander verbunden werden sollen. In der Ausführungsform wird das Klemmteil 1 im Voraus an einem ringartigen Umfangsabschnitt 73 befestigt, der zu einem Teil der Klemmdose 7 wird, und der Umfangsabschnitt 73 wird beispielsweise aufgehängt, um das Klemmteil 1 an einer zuvor festgelegten Position anzuordnen. Die Stützabschnitte 70a sind integral mit dem Umfangsabschnitt 73 so ausgebildet, dass sie von der Innenumfangsfläche hervorstehen. Der Anbringungsabschnitt 51, der an dem äußeren Isolierabschnitt 50 des Klemmteils 1 angeordnet ist, wird zwischen den Stützabschnitten 70a und den jeweiligen Halterplatten 70b angeordnet, und Zylinderschrauben werden festgezogen, um das Klemmteil 1 an dem Umfangsabschnitt 73 zu befestigen.

Die Enden der Hülsen 111, die von den Kabelkernen 110 freigelegt wurden, werden in die entsprechenden Montageöffnungen 11o des mittigen Abschnitts 10 des Klemmteils 1 eingeschoben und für eine Kompressionsbondung der Hülsen 111 von außerhalb der Befestigungsabschnitte 11 gepresst, wodurch die Hülsen 111 miteinander verbunden werden.

Die Enden der supraleitenden Drähte, die die supraleitenden Leiterschichten 112 bilden, die von den Kabelkernen 110 freiliegen, werden anschließend über die Enden der verbindenden supraleitenden Drähte 20s gelegt, die in dem Drahtplatzierungsabschnitt 20 des Klemmteils 1 angeordnet sind. Die darübergelegten Enden werden einer Lötbondung unterzogen. Auf diese Weise werden die supraleitenden Leiterschichten 112 elektrisch miteinander verbunden.

Nachdem die supraleitenden Drähte, die die supraleitenden Leiterschichten 112 bilden, mit den verbindenden supraleitenden Drähten 20s verbunden wurden, wird isolierendes Papier um die frei liegenden supraleitenden Leiterschichten 112 (supraleitenden Drähte) und die verbindenden supraleitenden Drähte 20s gewickelt, um einen verstärkten Isolierabschnitt 61 zu bilden.

Nachdem der verstärkte Isolierabschnitt 61 gebildet wurde, werden die Enden der supraleitenden Drähte, die die äußeren supraleitenden Leiterschichten 114 bilden, die von den Kabelkernen 110 freiliegen, über die Enden der äußeren verbindenden supraleitenden Drähte 40s gelegt, die in dem äußeren Drahtplatzierungsabschnitt 40 des Klemmteils 1 angeordnet sind. Die darübergelegten Enden werden einer Lötbondung unterzogen. Auf diese Weise werden die äußeren supraleitenden Leiterschichten 114 elektrisch miteinander verbunden. Dann wird isolierendes Papier um die frei liegenden äußeren supraleitenden Leiterschichten 114 (supraleitenden Drähte) und die äußeren verbindenden supraleitenden Drähte 40s gewickelt, um einen verstärkten Isolierabschnitt 62 zu bilden.

Die Enden der Erdungsleiter, die die Erdungsschichten 116 bilden, die von den Kabelkernen 110 freiliegen, werden anschließend über die Enden des verbindenden Erdungsdrahtes 52, der an dem äußeren Isolierabschnitt 50 des Klemmteils 1 angebracht ist, gelegt. Die darübergelegten Enden werden durch Lötbondung elektrisch verbunden, um die Abschirmungsschicht gegen ein elektrisches Feld zu bilden. Damit ist der Montageprozess zwischen den Enden der Kabelkerne 110 und dem Klemmteil 1 beendet.

Zum Schluss wird die Klemmdose 7 so montiert, dass die Enden der Kabelkerne 110 und das Klemmteil 1 darin aufgenommen werden. In der Ausführungsform enthält die Klemmdose 7 einen Umfangswandabschnitt 71 in einer zylindrischen Form und ein Paar Endwandabschnitte 72, die die jeweiligen Enden des Umfangswandabschnitts 71 schließen. Die Endwandabschnitte 72 haben jeweils eine Einführöffnung, mit der das Ende des Isolierrohres 120 jedes supraleitenden Kabels 100 verbunden ist und in das das Ende jedes Kabelkerns 110 eingeführt wird. Der Umfangswandabschnitt 71 wird durch den ringartigen Umfangsabschnitt 73 und zwei Hälften eines Zylinders gebildet, der in der Längsrichtung geteilt werden kann. Nachdem der Montageprozess beendet ist, werden die zwei Hälften, die zuvor gelöst worden waren, zu jeweiligen Seiten von Abschnitten (Klemmteil 1) bewegt, an denen die supraleitenden Kabel 100 miteinander verbunden werden.

Die zwei Hälften und der Umfangsabschnitt 73 werden durch Schweißen verbunden. Nachdem die zwei Hälften und der Umfangsabschnitt 73 verbunden wurden, um den Umfangswandabschnitt 71 zu bilden, werden die Endwandabschnitte 72 mit den jeweiligen Enden des Umfangswandabschnitts 71 durch Schweißen verbunden, wodurch die Klemmdose 7 montiert wird. Auf diese Weise wird der Anbringungsabschnitt 51 des Klemmteils 1 an den Stützabschnitten 70a der Klemmdose 7 (Umfangsabschnitt 73) befestigt, wodurch das Klemmteil 1 an der Klemmdose 7 befestigt wird. Die Klemmdose 7 wird an Erde befestigt.

Das Eindringen von Wärme kann wirksam reduziert werden, wenn die Klemmdose 7 so konfiguriert wird, dass sie eine Doppelstruktur aufweist und ein isolierendes Material zwischen den Schichten der Doppelstruktur angeordnet wird, oder ein Raum zwischen den Schichten der Doppelstruktur luftentleert wird, um eine Vakuum-Isolierschicht zu bilden. Der Umfangswandabschnitt 71 (einschließlich des Umfangsabschnitts 73) und die Endwandabschnitte 72 der Klemmdose 7 können beispielsweise aus Edelstahl gebildet werden. In der Ausführungsform der Klemmstruktur sind die Stützabschnitte 70a integral mit dem Umfangsabschnitt 73 ausgebildet. Die Stützabschnitte 70a können jedoch mit der Innenumfangsfläche des Umfangsabschnitts 73 zum Beispiel durch Schweißen verbunden werden.

Bei der obigen Ausführungsform wurden supraleitende Gleichstromkabel gemäß dem bipolaren Übertragungsverfahren als Beispiel beschrieben. Jedoch kann die vorliegende Erfindung auch auf supraleitende Gleichstromkabel gemäß dem monopolaren Übertragungsverfahren und auf supraleitende Wechselstromkabel angewendet werden. Bei der obigen Ausführungsform sind Einzelkernkabel, die jeweils einen einzelnen Kabelkern haben, der in einem Isolierrohr aufgenommen ist, als Beispiel beschrieben. Jedoch kann die vorliegende Erfindung auch auf Mehrkabel angewendet werden, die jeweils mehrere Kabelkerne haben, die in einem Isolierrohr aufgenommen sind. Genauer gesagt kann die vorliegende Erfindung auch auf supraleitende Kabel vom Drei-Kerne-in-einem-Typ angewendet werden, die jeweils drei Kabelkerne haben, die gelitzt sind und zusammen in einem einzelnen Isolierrohr aufgenommen sind.

Industrielle Anwendbarkeit

Das Klemmteil für supraleitende Kabel und die Klemmstruktur für supraleitende Kabel gemäß der vorliegenden Erfindung können bevorzugt als ein Klemmteil und eine Klemmstruktur verwendet werden, die supraleitende Kabel miteinander verbinden, wenn eine Übertragungsleitung durch Miteinanderverbinden der supraleitenden Kabel gebildet wird.

Bezugszeichenliste

1
Klemmteil
10
mittiger Abschnitt
11
Befestigungsabschnitt
11o
Montageöffnung
20
Drahtplatzierungsabschnitt
20s
verbindender supraleitender Draht
20h
Platzierungsöffnung
21
innerer zylindrischer Teil
22
äußerer zylindrischer Teil
21g
Platzierungsnut
30
Zwischenisolierabschnitt
40
äußerer Drahtplatzierungsabschnitt
40s
äußerer verbindender supraleitender Draht
40h
Platzierungsöffnung
41
innerer zylindrischer Teil
42
äußerer zylindrischer Teil
41g
Platzierungsnut
50
äußerer Isolierabschnitt
51
Anbringungsabschnitt
52
verbindender Erdungsdraht
61, 62
verstärkter Isolierabschnitt
7
Klemmdose
70a
Stützabschnitt
70b
Halterplatte
71
Umfangswandabschnitt
72
Endwandabschnitt
73
Umfangsabschnitt
100
supraleitendes Kabel
110
Kabelkern
111
Hülse
112
supraleitende Leiterschicht
113
elektrische Isolierschicht
114
äußere supraleitende Leiterschicht
115
äußere elektrische Isolierschicht
116
Erdungsschicht
117
Schutzschicht
120
Isolierrohr
121
inneres Rohr
122
äußeres Rohr
123
isolierendes Material
124
Korrosionsschutzschicht