用于室溫絕緣型超導(dǎo)電纜的連接結(jié)構(gòu)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】提供一種連接結(jié)構(gòu),其能夠吸收導(dǎo)體部的熱收縮,并且可適用于室溫絕緣型超導(dǎo)電纜。該室溫絕緣型超導(dǎo)電纜(100)包括:導(dǎo)體部(110),該導(dǎo)體部(110)具有超導(dǎo)體層(112);熱絕緣管(120),所述導(dǎo)體部(110)布置在熱絕緣管(120)中,且熱絕緣管(120)允許冷卻所述超導(dǎo)體層(112)的制冷劑流過(guò)熱絕緣管(120);和主電絕緣層,該主電絕緣層形成在所述熱絕緣管(120)的外側(cè)。用于超導(dǎo)電纜(100)的連接結(jié)構(gòu)包括:連接部(10),該連接部(10)將所述導(dǎo)體部(110)和作為被連接對(duì)象的引線導(dǎo)體(30)彼此電連接,其中該導(dǎo)體部(110)從所述熱絕緣管(120)的端部拉出;和熱絕緣容器(20),該熱絕緣容器(20)容納所述連接部(10)。所述連接部(10)使所述導(dǎo)體部(110)和所述引線導(dǎo)體(30)通過(guò)撓性導(dǎo)體(12)彼此電連接,以使得允許所述導(dǎo)體部(110)由于熱收縮而移動(dòng),該移動(dòng)是相對(duì)于所述引線導(dǎo)體(30)和所述熱絕緣容器(20)進(jìn)行的。
【專(zhuān)利說(shuō)明】用于室溫絕緣型超導(dǎo)電纜的連接結(jié)構(gòu)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于室溫絕緣型超導(dǎo)電纜的連接結(jié)構(gòu),并且具體地涉及將室溫絕緣型超導(dǎo)電纜的導(dǎo)體部和被連接對(duì)象的導(dǎo)體進(jìn)行電連接的結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]與現(xiàn)有技術(shù)的電力電纜(例如,常規(guī)導(dǎo)電電纜諸如交聯(lián)聚乙烯絕緣乙烯基護(hù)套(CV)電纜或充油(OF)電纜)相比,超導(dǎo)電纜能夠以較低的損耗傳輸較多的電力。因此,超導(dǎo)電纜是節(jié)能所期望的技術(shù)?,F(xiàn)在,正進(jìn)行著超導(dǎo)電纜的驗(yàn)證測(cè)試。在鑒定測(cè)試中,布置超導(dǎo)電纜并用其進(jìn)行實(shí)際電力傳輸。
[0003]超導(dǎo)電纜的類(lèi)型分為室溫絕緣型超導(dǎo)電纜和低溫絕緣型超導(dǎo)電纜。在室溫絕緣型超導(dǎo)電纜中,主電絕緣層維持于室溫(例如見(jiàn)第0003段以及PTLl的圖2和PTL2的圖4)。在低溫絕緣型超導(dǎo)電纜中,將主電絕緣層冷卻到制冷劑(例如液氮(LN2))的溫度(例如見(jiàn)第0004段以及PTLl的圖3和PTL2的圖3和5)。在室溫絕緣型超導(dǎo)電纜中,導(dǎo)體部布置在熱絕緣管中,其中導(dǎo)體部在超導(dǎo)體層的外側(cè)沒(méi)有主電絕緣層,主電絕緣層形成在絕緣熱管的外側(cè)。在低溫絕緣型超導(dǎo)電纜中,一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)體部(所謂的電纜芯部)布置在熱絕緣管中,所述一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)體部都在超導(dǎo)體層的外側(cè)具有主電絕緣層。主電絕緣層指的是具有絕緣強(qiáng)度的絕緣層,該絕緣強(qiáng)度是當(dāng)電纜被施加額定電壓時(shí)為了對(duì)于該電壓絕緣所需的強(qiáng)度。熱絕緣管典型地使用雙管結(jié)構(gòu)熱絕緣管,其包括內(nèi)管和外管。為了改善熱絕緣性能,可以抽空內(nèi)管和外管之間的空間以形成真空熱絕緣層,并且此外,可以將熱絕緣材料諸如超絕熱物布置在內(nèi)管和外管之間。
[0004]當(dāng)通過(guò)使用超導(dǎo)電纜來(lái)構(gòu)造線路時(shí),需要中間連接結(jié)構(gòu)和端子連接結(jié)構(gòu)。中間連接結(jié)構(gòu)在線路的中間位置處將超導(dǎo)電纜彼此連接。端子連接結(jié)構(gòu)在線路的端部處將超導(dǎo)電纜連接到另一電力裝置(例如常規(guī)導(dǎo)電電纜)(在下文中,中間連接結(jié)構(gòu)和端子連接結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)稱(chēng)為連接結(jié)構(gòu))。例如PTL3-6公開(kāi)了與用于低溫絕緣型超導(dǎo)電纜的連接結(jié)構(gòu)相關(guān)的技術(shù)。
[0005]引用文件列表:
[0006]專(zhuān)利文件
[0007]PTLl:日本待審專(zhuān)利申請(qǐng)公布N0.8-64041
[0008]PTL2:日本待審專(zhuān)利申請(qǐng)公布N0.2006-59695
[0009]PTL3:日本待審專(zhuān)利申請(qǐng)公布N0.2006-197702
[0010]PTL4:日本待審專(zhuān)利申請(qǐng)公布N0.2007-287388
[0011]PTL5:日本待審專(zhuān)利申請(qǐng)公布N0.2006-221877
[0012]PTL6:日本待審專(zhuān)利申請(qǐng)公布N0.2006-196628
【發(fā)明內(nèi)容】
[0013]技術(shù)問(wèn)題
[0014]在超導(dǎo)電纜中,當(dāng)使用超導(dǎo)電纜時(shí)制冷劑流過(guò)熱絕緣管,并且導(dǎo)體部被制冷劑冷卻到制冷溫度(cryogenic temperature)。因此,導(dǎo)體部收縮。例如,當(dāng)超導(dǎo)電纜從室溫冷卻到液氮溫度(約_200°C )時(shí),導(dǎo)體部縮短約0.3%。也就是說(shuō),每IOOm發(fā)生約30cm的熱收縮。因此,500m的超導(dǎo)電纜發(fā)生約1.5m的熱收縮。典型地,中間連接結(jié)構(gòu)或端子連接結(jié)構(gòu)形成在超導(dǎo)電纜的端部部分處,并且導(dǎo)體部固定到端子連接盒(熱絕緣容器)。因此,由于熱收縮而在導(dǎo)體部上施加了應(yīng)力。這可能損壞超導(dǎo)體。此外,當(dāng)由于導(dǎo)體部的熱收縮而使得導(dǎo)體部牢固地?cái)D壓熱絕緣管的內(nèi)管時(shí),由施加到熱絕緣管上的橫向壓力使得超導(dǎo)電纜彎曲部上的熱侵(heat invasion)增加。因此,超導(dǎo)電纜需要解決熱收縮的問(wèn)題。
[0015]為了解決熱收縮,提出了通過(guò)吸收導(dǎo)體部的熱收縮以減小由熱收縮產(chǎn)生的應(yīng)力的技術(shù)。例如,PTL3和PTL4描述了如下技術(shù):多個(gè)電纜芯部集中地布置在多導(dǎo)體超導(dǎo)電纜的熱絕緣管中,將所述多個(gè)芯部絞合成束,并且線束是松弛的。這種松弛吸收熱收縮。專(zhuān)利文件6描述了如下技術(shù):端子連接盒布置在用于超導(dǎo)電纜端子的連接結(jié)構(gòu)的交換裝置中,使得當(dāng)超導(dǎo)電纜受到熱收縮時(shí)端子連接盒能夠被移動(dòng)。
[0016]然而,在上述專(zhuān)利文件中描述的解決熱收縮的技術(shù)是用于低溫絕緣型超導(dǎo)電纜。成束的導(dǎo)體部是松弛的該結(jié)構(gòu)不能應(yīng)用于單個(gè)導(dǎo)體部布置在熱絕緣管中的單導(dǎo)體室溫絕緣型超導(dǎo)電纜。在用于超導(dǎo)電纜的端子連接結(jié)構(gòu)中,熱連接盒(熱絕緣容器)難以被超導(dǎo)電纜的熱收縮移動(dòng)。此外,還可能存在由于熱絕緣容器的移動(dòng)而導(dǎo)致的問(wèn)題。
[0017]具體地,由固定到熱絕緣容器的導(dǎo)體部的熱收縮導(dǎo)致的應(yīng)力能夠通過(guò)允許熱絕緣容器被移動(dòng)而減小。然而,熱絕緣管連接到熱絕緣容器,并且熱絕緣管的外管維持在室溫。因此,當(dāng)由于導(dǎo)體部受到熱收縮而使得熱絕緣容器移動(dòng)時(shí),室溫部會(huì)受到例如施加到熱絕緣管的外管上的應(yīng)力的影響。
[0018]因此,對(duì)于室溫絕緣型超導(dǎo)電纜的連接結(jié)構(gòu)存在這樣的要求,即能夠通過(guò)除了上述的解決熱收縮的方法以外的方法吸收導(dǎo)體部的熱收縮,并且能夠減小熱收縮導(dǎo)致的影響。
[0019]相應(yīng)地,本發(fā)明的目的是提供一種連接結(jié)構(gòu),通過(guò)該連接結(jié)構(gòu),能夠吸收導(dǎo)體部的熱收縮,并且該連接結(jié)構(gòu)適于室溫絕緣型超導(dǎo)電纜。問(wèn)題的解決方案
[0020]根據(jù)本發(fā)明的用于室溫絕緣型超導(dǎo)電纜的連接結(jié)構(gòu)電連接室溫絕緣型超導(dǎo)電纜的導(dǎo)體部和被連接對(duì)象的導(dǎo)體(在下文中,可以簡(jiǎn)單地稱(chēng)為“被連接對(duì)象”)。室溫絕緣型超導(dǎo)電纜(在下文中,可以簡(jiǎn)單地稱(chēng)為“超導(dǎo)電纜”)包括:導(dǎo)體部,該導(dǎo)體部具有超導(dǎo)體層;熱絕緣管,導(dǎo)體部布置在該熱絕緣管中,并且該熱絕緣管允許冷卻超導(dǎo)體層的制冷劑流過(guò)該熱絕緣管;和主電絕緣層,該主電絕緣層形成在熱絕緣管的外側(cè)。所述連接結(jié)構(gòu)包括連接部和熱絕緣容器。連接部將從熱絕緣管的端部拉出的導(dǎo)體部和被連接對(duì)象彼此電連接。熱絕緣容器容納連接部。連接部將導(dǎo)體部和被連接對(duì)象彼此電連接,同時(shí)允許導(dǎo)體部由于熱收縮而相對(duì)于被連接對(duì)象和熱絕緣容器進(jìn)行移動(dòng)。
[0021]通過(guò)這種結(jié)構(gòu),設(shè)置將導(dǎo)體部和被連接對(duì)象彼此電連接同時(shí)允許導(dǎo)體部由于熱收縮而移動(dòng)的連接部,并且該移動(dòng)是相對(duì)于被連接對(duì)象和熱絕緣容器進(jìn)行的。因此,能夠吸收導(dǎo)體部在冷卻期間的熱收縮。因此,通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的連接結(jié)構(gòu),能夠減小由熱收縮導(dǎo)致的應(yīng)力,并且相應(yīng)地,能夠防止由熱收縮導(dǎo)致的導(dǎo)體部(超導(dǎo)體)的損壞。
[0022]此外,由于在熱收縮期間的應(yīng)力被減小,所以能夠簡(jiǎn)化(省略)固定元件。該固定元件在現(xiàn)有技術(shù)中是必需的,用于將導(dǎo)體部限制到熱絕緣容器上,并且設(shè)置在中間連接結(jié)構(gòu)或端子連接結(jié)構(gòu)中。根據(jù)本發(fā)明的連接結(jié)構(gòu)還能夠抑制由由于導(dǎo)體部的熱收縮而施加到熱絕緣管的橫向壓力在超導(dǎo)電纜的彎曲部中導(dǎo)致的熱侵的增加。
[0023]在根據(jù)本發(fā)明的用于室溫絕緣型超導(dǎo)電纜的連接結(jié)構(gòu)的形式中,被連接對(duì)象是連接室溫側(cè)和低溫側(cè)的引線導(dǎo)體。
[0024]在此構(gòu)造中,被連接對(duì)象是引線導(dǎo)體,并且根據(jù)本發(fā)明的連接結(jié)構(gòu)應(yīng)用到將超導(dǎo)電纜連接到另一電力設(shè)備的端子連接結(jié)構(gòu)。
[0025]在根據(jù)本發(fā)明的用于室溫絕緣型超導(dǎo)電纜的連接結(jié)構(gòu)的形式中,被連接對(duì)象是另一室溫絕緣型超導(dǎo)電纜的導(dǎo)體部。
[0026]在此構(gòu)造中,被連接對(duì)象是另一超導(dǎo)電纜的導(dǎo)體部,并且根據(jù)本發(fā)明的連接結(jié)構(gòu)應(yīng)用到將超導(dǎo)電纜彼此連接的中間連接結(jié)構(gòu)。
[0027]根據(jù)本發(fā)明的用于室溫絕緣型超導(dǎo)電纜的連接結(jié)構(gòu)的形式進(jìn)一步包括引導(dǎo)元件,其布置在熱絕緣容器中。該引導(dǎo)元件與導(dǎo)體部接觸,允許導(dǎo)體部沿引導(dǎo)元件滑動(dòng)并且引導(dǎo)導(dǎo)體部。
[0028]此構(gòu)造允許導(dǎo)體部沿著引導(dǎo)元件滑動(dòng),并且允許引導(dǎo)元件將導(dǎo)體部的移動(dòng)方向調(diào)整為特定方向(導(dǎo)體部的熱收縮方向)。引導(dǎo)元件能夠由如下材料形成,該材料是金屬材料諸如銅、鋁、其他金屬、這些金屬的合金或不銹鋼,復(fù)合材料諸如纖維增強(qiáng)塑料(FRP)或樹(shù)脂材料諸如聚四氟乙烯(PTFE)。引導(dǎo)元件可以具有任意形狀,只要引導(dǎo)元件能夠與導(dǎo)體部的一部分接觸并且能夠調(diào)整導(dǎo)體部的移動(dòng)方向。此外,期望引導(dǎo)元件固定在熱絕緣容器中。
[0029]在上述構(gòu)造中,優(yōu)選地,所述引導(dǎo)元件是導(dǎo)體部以可滑動(dòng)的方式布置在其中的圓柱體。
[0030]通過(guò)這種構(gòu)造,由于導(dǎo)體部以可滑動(dòng)的方式布置在布置于熱絕緣容器中的圓柱體中,所以導(dǎo)體部可由圓柱體機(jī)械地支撐。此外,當(dāng)導(dǎo)體部被移動(dòng)時(shí),導(dǎo)體部能夠沿著圓柱體被引導(dǎo)。圓柱體可由如下材料形成,該材料是金屬材料諸如銅、鋁、其他金屬、這些金屬的合金或不銹鋼,復(fù)合材料諸如纖維增強(qiáng)塑料(FRP)或樹(shù)脂材料諸如聚四氟乙烯(PTFE)。圓柱體不必固定在熱絕緣容器中。在圓柱體不固定在熱絕緣容器中的情況下,圓柱體的移動(dòng)范圍優(yōu)選地調(diào)整為使得圓柱體位于熱絕緣容器中。在圓柱體不固定到熱絕緣容器中的情況下,當(dāng)被連接對(duì)象是引線導(dǎo)體時(shí),圓柱體固定到引線導(dǎo)體,并且當(dāng)被連接對(duì)象是另一超導(dǎo)電纜的導(dǎo)體部時(shí),圓柱體固定到超導(dǎo)電纜中的一個(gè)的導(dǎo)體部。
[0031]在具有引導(dǎo)元件的上述形式中,設(shè)置滑動(dòng)輔助元件,其布置在熱絕緣容器中并且輔助導(dǎo)體部滑動(dòng)。
[0032]通過(guò)這種構(gòu)造,由于設(shè)置滑動(dòng)輔助元件,所以導(dǎo)體部能夠平滑地滑動(dòng)。超導(dǎo)電纜的導(dǎo)體部不僅由于在超導(dǎo)電纜使用時(shí)被冷卻而經(jīng)歷熱收縮,而且在如下情況下會(huì)經(jīng)歷熱膨脹:由于執(zhí)行維護(hù)時(shí)制冷劑停止流動(dòng)而導(dǎo)致導(dǎo)體部的溫度恢復(fù)到室溫的情況;以及,例如,甚至當(dāng)超導(dǎo)電纜使用時(shí)導(dǎo)體部中流動(dòng)異常電流(諸如短路電流)而導(dǎo)致導(dǎo)體部的溫度增加的情況。在導(dǎo)體部能夠沿著引導(dǎo)元件滑動(dòng)的情況下,并且具體地在導(dǎo)體部以可滑動(dòng)的方式布置在圓柱體中的情況下,經(jīng)受熱膨脹的導(dǎo)體部在導(dǎo)體部由引導(dǎo)元件作用時(shí)可能會(huì)局部地鼓起。因此,優(yōu)選地,通過(guò)滑動(dòng)輔助元件促進(jìn)導(dǎo)體部在導(dǎo)體部的熱膨脹方向上滑動(dòng),以使得導(dǎo)體部容易滑動(dòng)。例如,滑動(dòng)輔助元件使用彈簧。
[0033]在具有圓柱體的上述形式中,所述圓柱體的至少一部分由導(dǎo)電材料形成,所述導(dǎo)體部電連接到所述圓柱體,并且所述導(dǎo)體部通過(guò)所述圓柱體而被電連接到所述被連接對(duì)象。
[0034]通過(guò)這種構(gòu)造,由于導(dǎo)體部和被連接對(duì)象通過(guò)圓柱體而被彼此電連接,所以導(dǎo)體部和被連接對(duì)象能夠彼此電連接,同時(shí)允許導(dǎo)體部由于熱收縮的移動(dòng)。導(dǎo)電材料的實(shí)例包括常規(guī)導(dǎo)電材料諸如銅、鋁、其他金屬和這些金屬的合金以及超導(dǎo)材料。
[0035]在上述構(gòu)造中,導(dǎo)電材料可以是超導(dǎo)材料。當(dāng)圓柱體的一部分由超導(dǎo)材料形成時(shí),導(dǎo)體部和被連接對(duì)象能夠以很小損耗地彼此連接。在這種情況下,圓柱體可以通過(guò)組合常規(guī)導(dǎo)電材料和超導(dǎo)材料而形成。例如,超導(dǎo)電線布置在由常規(guī)導(dǎo)電材料形成的圓柱體的外周表面上,并且焊接到該外周表面上。
[0036]此外,在上述構(gòu)造中,所述導(dǎo)體部和所述圓柱體通過(guò)多觸點(diǎn)而彼此電連接。當(dāng)導(dǎo)體部和圓柱體通過(guò)多觸點(diǎn)而彼此電連接時(shí),能夠容易地維持導(dǎo)體部和圓柱體之間的電連接。
[0037]替代地,在上述構(gòu)造中,所述導(dǎo)體部和所述圓柱體通過(guò)撓性導(dǎo)體而彼此電連接。當(dāng)導(dǎo)體部和圓柱體通過(guò)撓性導(dǎo)體而彼此電連接時(shí),導(dǎo)體部和圓柱體能夠彼此電連接,同時(shí)允許導(dǎo)體部由于熱收縮而移動(dòng)。例如,撓性導(dǎo)體使用編織線。
[0038]根據(jù)本發(fā)明的用于室溫絕緣型超導(dǎo)電纜的連接結(jié)構(gòu)的形式進(jìn)一步包括止動(dòng)件,其調(diào)整所述導(dǎo)體部的可移動(dòng)范圍。
[0039]通過(guò)這種構(gòu)造,由于設(shè)置止動(dòng)件,導(dǎo)體部的可移動(dòng)范圍能夠被調(diào)整,并且相應(yīng)地,能夠防止導(dǎo)體部超過(guò)可允許范圍過(guò)大地移動(dòng)。因此,例如,能夠防止連接部的損壞。在上述形式中,導(dǎo)體部和被連接對(duì)象通過(guò)圓柱體而彼此電連接。因此,當(dāng)止動(dòng)件被設(shè)置使得不允許導(dǎo)體部從圓柱體移除時(shí),能夠可靠地提供導(dǎo)體部和圓柱體彼此連接的連接區(qū)域。這允許在導(dǎo)體部和被連接對(duì)象之間可靠地形成電流路徑。
[0040]在根據(jù)本發(fā)明的用于室溫絕緣型超導(dǎo)電纜的連接結(jié)構(gòu)的形式中,所述導(dǎo)體部和所述被連接對(duì)象通過(guò)撓性導(dǎo)體而彼此電連接。
[0041]通過(guò)這種構(gòu)造,由于導(dǎo)體部和被連接對(duì)象通過(guò)撓性導(dǎo)體而彼此電連接,因此導(dǎo)體部和被連接對(duì)象能夠彼此電連接,同時(shí)允許導(dǎo)體部由于熱收縮而移動(dòng)。
[0042]根據(jù)本發(fā)明的用于室溫絕緣型超導(dǎo)電纜的連接結(jié)構(gòu)包括連接部,其將導(dǎo)體部和被連接對(duì)象彼此電連接,同時(shí)允許導(dǎo)體部由于熱收縮而移動(dòng),該移動(dòng)是相對(duì)于被連接對(duì)象和熱絕緣容器進(jìn)行的。相應(yīng)地,能夠吸收導(dǎo)體部在冷卻期間的熱收縮。因此,通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的連接結(jié)構(gòu),能夠減小由熱收縮導(dǎo)致的應(yīng)力,并且相應(yīng)地,能夠防止由熱收縮導(dǎo)致的導(dǎo)體部(超導(dǎo)體)的損壞。此外,通過(guò)減小由于熱收縮而產(chǎn)生的應(yīng)力,能夠簡(jiǎn)化設(shè)置在中間連接結(jié)構(gòu)或端子連接結(jié)構(gòu)中并限制導(dǎo)體部的固定元件。根據(jù)本發(fā)明的連接結(jié)構(gòu)還能夠抑制通過(guò)由于導(dǎo)體部的熱收縮而施加到熱絕緣管的橫向壓力所導(dǎo)致的超導(dǎo)電纜的彎曲部中的熱侵增力口。在室溫絕緣型超導(dǎo)電纜中,導(dǎo)體部的電勢(shì)和熱絕緣管的電勢(shì)是相同的。因此,不需要彼此隔離熱絕緣管和導(dǎo)體部。因此,在連接結(jié)構(gòu)中,在熱絕緣容器和連接部之間設(shè)置的空間是足夠的,能夠在該空間中進(jìn)行安裝連接部的工作。因此,與低溫絕緣型超導(dǎo)電纜相比,能夠減小連接部的尺寸。
【專(zhuān)利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0043]圖1是示例室溫絕緣型超導(dǎo)電纜的實(shí)例的示意性截面圖。[0044]圖2是示例室溫絕緣型超導(dǎo)電纜的另一實(shí)例的示意性截面圖。
[0045]圖3是根據(jù)本發(fā)明的室溫絕緣型超導(dǎo)電纜的連接結(jié)構(gòu)的大體結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0046]圖4是根據(jù)第一實(shí)施例的連接結(jié)構(gòu)的連接部的結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0047]圖5是根據(jù)第二實(shí)施例的連接結(jié)構(gòu)的連接部的結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0048]圖6是根據(jù)第三實(shí)施例的連接結(jié)構(gòu)的連接部的結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0049]圖7是根據(jù)第四實(shí)施例的連接結(jié)構(gòu)的連接部的結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0050]附圖標(biāo)記列表:
[0051]I連接結(jié)構(gòu)
[0052]10連接部
[0053]11端子元件
[0054]12撓性導(dǎo)體(編織線)
[0055]13圓柱體(引導(dǎo)元件)
[0056]14彈簧(滑動(dòng)輔助元件)
[0057]15止動(dòng)件
[0058]20熱絕緣容器
[0059]22配合部
[0060]30引線導(dǎo)體(被連接對(duì)象)
[0061]32熱絕緣元件
[0062]100、101、102室溫絕緣型超導(dǎo)電纜
[0063]110導(dǎo)體部
[0064]111成形件
[0065]112超導(dǎo)體層
[0066]Il5保護(hù)層
[0067]120熱絕緣管
[0068]121 內(nèi)管
[0069]122 外管
[0070]130主電絕緣層
[0071]131外導(dǎo)體
[0072]140管狀支撐元件
[0073]200絕緣管
[0074]220、230 制冷劑管
[0075]225絕緣接頭
[0076]226熱絕緣部
【具體實(shí)施方式】
[0077]下文將參考附圖描述根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例。在每幅附圖中,相同的附圖標(biāo)記表示相同或相應(yīng)的元件。
[0078]首先,參考圖1和圖2對(duì)室溫絕緣型超導(dǎo)電纜的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明。
[0079][室溫絕緣型超導(dǎo)電纜(I)][0080]圖1示出了室溫絕緣型超導(dǎo)電纜的實(shí)例。圖1中所示的超導(dǎo)電纜101包括導(dǎo)體部110和熱絕緣管120。導(dǎo)體部110包括超導(dǎo)體層112且布置在熱絕緣管120中。對(duì)超導(dǎo)體層112進(jìn)行冷卻的制冷劑流過(guò)熱絕緣管120。主電絕緣層130形成在熱絕緣管120的外側(cè),從而在室溫下進(jìn)行絕緣。
[0081]典型地,導(dǎo)體部110從中心起依次包括成形件111、超導(dǎo)體層112和保護(hù)層115。成形件111用作超導(dǎo)體層112的支撐本體,且由例如諸如銅或鋁這樣的常規(guī)導(dǎo)體材料、諸如纖維增強(qiáng)塑料(FRP)這樣的絕緣復(fù)合材料或諸如聚四氟乙烯(PTFE)這樣的絕緣樹(shù)脂材料形成。成形件的具體形式的實(shí)例包括實(shí)心本體,諸如由絞合多個(gè)涂覆有絕緣涂層諸如瓷漆的金屬線形成的絞合線,或者成形件的實(shí)例包括中空本體,諸如絕緣管、金屬管或由螺旋地纏繞金屬帶形成的具有圓柱形形狀的螺旋扭曲管。當(dāng)成形件由諸如金屬管這樣的中空本體形成時(shí),中空本體內(nèi)側(cè)的空間能夠用作制冷劑流過(guò)的通道。
[0082]當(dāng)成形件由金屬管或由常規(guī)導(dǎo)電材料的金屬線絞合形成的絞合線而形成時(shí),成形件能夠用作異常電流(諸如短路電流)流過(guò)的路徑。
[0083]超導(dǎo)體層112由帶形超導(dǎo)電線材料形成,該帶形超導(dǎo)電線材料使用例如氧化物超導(dǎo)體。超導(dǎo)電線材料的實(shí)例包括鉍基超導(dǎo)電線材料或釔基超導(dǎo)電線材料。超導(dǎo)體層112通過(guò)在成形件111的外周上螺旋地纏繞多個(gè)超導(dǎo)電線材料而形成。超導(dǎo)體層112可以具有單層結(jié)構(gòu)或多層結(jié)構(gòu)。在成形件111和超導(dǎo)體層112之間可以布置襯墊層(未示例)。襯墊層可以通過(guò)纏繞牛皮紙等形成。
[0084]保護(hù)層115形成在超導(dǎo)體層112的外周上。保護(hù)層115使得布置在其內(nèi)側(cè)的超導(dǎo)體層112等與熱絕緣管120電絕緣,并且機(jī)械地保護(hù)超導(dǎo)體層112等。保護(hù)層115通過(guò)纏繞牛皮紙等形成。在此,導(dǎo)體部110(超導(dǎo)體層112)和熱絕緣管120在例如中間連接結(jié)構(gòu)或端子連接結(jié)構(gòu)的任意位置上彼此電連接,并且其電勢(shì)相同。由布置在超導(dǎo)體層112的外側(cè)的保護(hù)層115所造成的電絕緣用來(lái)使流過(guò)超導(dǎo)體層112的主電流不會(huì)分流到熱絕緣管120 (不形成超導(dǎo)體層112與熱絕緣管120接觸的不穩(wěn)定接觸點(diǎn))。因此,保護(hù)層115不必具有用于絕緣所需的厚度。超導(dǎo)電纜101主要由布置在熱絕緣管120的外側(cè)的主電絕緣層130絕緣。
[0085]熱絕緣管120具有雙管結(jié)構(gòu),其包括內(nèi)管121和外管122。熱絕緣管120是真空熱絕緣管,其在內(nèi)管121和外管122之間具有真空熱絕緣層。導(dǎo)體部110布置在熱絕緣管120(內(nèi)管121)中。制冷劑(例如,液態(tài)制冷劑諸如液氮或液氦,或氣態(tài)制冷劑諸如氣態(tài)氮或氣態(tài)氦)冷卻導(dǎo)體部110的超導(dǎo)體層112以使維持超導(dǎo)狀態(tài),該制冷劑流過(guò)熱絕緣管120 (內(nèi)管 121)。
[0086]內(nèi)管121和外管122由諸如不銹鋼、鋁、不銹鋼合金或鋁合金這樣的材料形成。內(nèi)管121和外管122可以在其整個(gè)長(zhǎng)度上具有波紋,以使得熱絕緣管120具有撓性。此外,還可以通過(guò)在內(nèi)管121和外管122之間設(shè)置空間或諸如超級(jí)絕熱技術(shù)來(lái)進(jìn)一步改善熱絕緣特性。
[0087]在本實(shí)例中,內(nèi)管121和外管122使用不銹鋼波紋管。
[0088]主電絕緣層130形成在熱絕緣管120 (外管122)的外側(cè)。主電絕緣層130可以由用于本領(lǐng)域的常規(guī)導(dǎo)電電纜、且在室溫下具有良好電絕緣強(qiáng)度的優(yōu)質(zhì)材料形成,典型的是絕緣樹(shù)脂材料,諸如用于交聯(lián)聚乙烯絕緣塑料護(hù)套(CV)電纜中的交聯(lián)聚乙烯(XLPE)。主電絕緣層130能夠通過(guò)擠出諸如交聯(lián)聚乙烯這樣的絕緣樹(shù)脂材料來(lái)涂覆熱絕緣管120(外管122)的外側(cè)。如與常規(guī)導(dǎo)電電纜的情況一樣,可以在擠出主電絕緣層130的同時(shí),在主電絕緣層130內(nèi)側(cè)或外側(cè)以擠出方式來(lái)形成內(nèi)半導(dǎo)體層或外半導(dǎo)體層(未示例)。雖然未示例,但是優(yōu)選地,由諸如銅或鋁這樣的金屬和半導(dǎo)體層形成的屏蔽部(屏蔽層)以及由乙烯或聚乙烯形成的護(hù)套設(shè)置在主電絕緣層130的外側(cè)。屏蔽部主要用作電場(chǎng)屏蔽層。護(hù)套具有電絕緣特性,以克服屏蔽部中感應(yīng)的電勢(shì),護(hù)套用作機(jī)械保護(hù)層。這些功能與常規(guī)導(dǎo)電電纜的功能類(lèi)似。
[0089]在本實(shí)施例中,由常規(guī)導(dǎo)電材料形成的外導(dǎo)體131設(shè)置在熱絕緣管120 (外管)和主電絕緣層130之間。在形成超導(dǎo)電纜的連接結(jié)構(gòu)(超導(dǎo)電纜的中間連接結(jié)構(gòu)或端子連接結(jié)構(gòu))的一些部分處,外導(dǎo)體131電連接到成形件111和超導(dǎo)體層112,并且外導(dǎo)體131用作異常電流(諸如短路電流)流過(guò)的分流路徑。外導(dǎo)體131可以由銅、鋁、銀等形成。外導(dǎo)體131可以通過(guò)例如在外管122上纏繞與本領(lǐng)域常規(guī)導(dǎo)電電纜的導(dǎo)體、諸如由絞合銅線形成的分段導(dǎo)體類(lèi)似的元件而形成。
[0090]由于具有這樣的外導(dǎo)體131,從而能夠充分地提供異常電流的分流路徑。這能夠減小成形件111和超導(dǎo)體層112由于異常大電流的流動(dòng)而帶來(lái)的溫升,并且對(duì)應(yīng)地,能夠減小流過(guò)熱絕緣管120的制冷劑的溫升。
[0091]此外,用于布置電纜的張力元件可以設(shè)置在主電絕緣層130的外側(cè),并且保護(hù)覆蓋外護(hù)套等可以設(shè)置在張力元件(未示例)的外側(cè)。
[0092][室溫絕緣型超導(dǎo)電纜⑵]
[0093]圖2示出了室溫絕緣型超導(dǎo)電纜的另一實(shí)例。除了超導(dǎo)電纜102包括管狀支撐元件140這一點(diǎn)與超導(dǎo)電纜101不一樣之外,圖2中示出的超導(dǎo)電纜102的基本結(jié)構(gòu)與圖1所示的超導(dǎo)電纜101相同。因此,下文主要是描述超導(dǎo)電纜101和102之間的區(qū)別。
[0094]在超導(dǎo)電纜102中,主電絕緣層130不是形成為用于熱絕緣管120 (外管122),而是形成在布置于熱絕緣管120 (外管122)外側(cè)的管狀支撐元件140的外側(cè)。也就是,管狀支撐元件140對(duì)形成在管狀支撐元件140的外側(cè)的主電絕緣層130進(jìn)行支撐。管狀支撐元件140所最需要的特性是強(qiáng)度。為了使超導(dǎo)電纜102具有撓性,優(yōu)選地,管狀支撐元件140也具有撓性??紤]到這些點(diǎn),管狀支撐元件140能夠優(yōu)選地通過(guò)由鋁(包括鋁合金)形成的筆直管或由不銹鋼形成的波紋管而形成。替代地,管狀支撐元件140可以由諸如樹(shù)脂這樣的非金屬材料形成。當(dāng)管狀支撐元件140由常規(guī)導(dǎo)電材料形成時(shí),通過(guò)如與超導(dǎo)電纜101的上述外導(dǎo)體131的情況一樣地將管狀支撐元件140電連接到成形件111和超導(dǎo)體層112,而使得管狀支撐元件140能夠用作異常電流的分流路徑。
[0095]此外,如圖2所示,由常規(guī)導(dǎo)電材料形成的外導(dǎo)體131可以布置在管狀支撐元件140和主電絕緣層130之間。通過(guò)如與超導(dǎo)電纜101的上述外導(dǎo)體131的情況一樣地將管狀支撐元件140電連接到成形件111和超導(dǎo)體層112,從而使得外導(dǎo)體131用作異常電流的分流路徑。雖然未示出,但是例如保護(hù)熱絕緣管120的保護(hù)層可以形成在熱絕緣管120(外管122)的外周上。
[0096]此外,可以設(shè)置屏蔽和護(hù)套,或者上述張力元件、保護(hù)覆蓋外護(hù)套等可以設(shè)置在主電絕緣層130 (未示例)的外側(cè)。
[0097]通過(guò)這樣的管狀支撐元件140,能夠分別處理包含導(dǎo)體部110的熱絕緣管120和包含主電絕緣層130的管狀支撐元件140。
[0098]接下來(lái),參考圖3,描述根據(jù)本發(fā)明的室溫絕緣型超導(dǎo)電纜的連接結(jié)構(gòu)的大體結(jié)構(gòu)。圖3中所示的連接結(jié)構(gòu)I是用于超導(dǎo)電纜的端子連接結(jié)構(gòu)的實(shí)例。連接結(jié)構(gòu)I包括連接部10和熱絕緣容器20。連接部10電連接超導(dǎo)電纜100的導(dǎo)體部110和將室溫側(cè)和低溫側(cè)進(jìn)行連接的引線導(dǎo)體30(被連接對(duì)象)。熱絕緣容器20容納連接部10。超導(dǎo)電纜100使用例如在圖1或圖2中示出的上述超導(dǎo)電纜101或超導(dǎo)電纜102。
[0099]在本實(shí)施例中,超導(dǎo)電纜100的端部插入到絕緣管200中,電纜100的熱絕緣管120暴露到覆蓋超導(dǎo)電纜100端部的外周的絕緣管200的外側(cè),并且導(dǎo)體部110從熱絕緣管120的端部拉出。位于導(dǎo)體部110和引線導(dǎo)體30彼此連接處的連接部10設(shè)置在絕緣管200的外側(cè)。熱絕緣容器20形成為容納連接部10。
[0100]絕緣管200與現(xiàn)有技術(shù)的常規(guī)導(dǎo)電電纜的端子連接結(jié)構(gòu)使用的絕緣管類(lèi)似,并且絕緣管200能夠例如由瓷、聚合物或樹(shù)脂(例如環(huán)氧樹(shù)脂)形成。
[0101]移除主電絕緣層等,并且使得熱絕緣管120從超導(dǎo)電纜100的端部露出。在超導(dǎo)電纜100的前端,導(dǎo)體部110從熱絕緣管120的端部拉出。在拉出的導(dǎo)體部110上實(shí)施末端處理,并且將端子元件(在下文中將進(jìn)行描述)附接到處理過(guò)的導(dǎo)體部110。在此部分中,移除保護(hù)層等,并且露出超導(dǎo)體層112。端子元件電連接到超導(dǎo)體層112,并且端子元件機(jī)械地保護(hù)超導(dǎo)體層112。在此,當(dāng)超導(dǎo)體層112具有多層結(jié)構(gòu)時(shí),超導(dǎo)體層112的各層通過(guò)末端處理逐步地露出。熱絕緣管120的端部連接到熱絕緣容器20,并且在熱絕緣管120內(nèi)和熱絕緣容器20內(nèi)的制冷劑流動(dòng)空間彼此連通。
[0102]引線導(dǎo)體30的一端側(cè)布置在熱絕緣容器20中,并且該端側(cè)電連接到從熱絕緣管120的端部拉出的導(dǎo)體部110 (超導(dǎo)體層112)。引線導(dǎo)體30的另一端側(cè)延伸到熱絕緣容器20的外側(cè)(室溫側(cè))。連接室溫側(cè)和低溫側(cè)的引線導(dǎo)體30連接到另一電力設(shè)備(未示例)。引線導(dǎo)體30由常規(guī)導(dǎo)電材料形成,例如銅、鋁等。雖然在本實(shí)例中,引線導(dǎo)體30延伸的方向與導(dǎo)體部110延伸的方向垂直,但是引線導(dǎo)體30延伸的方向不限于此。此外,在熱絕緣容器20側(cè),抑制熱量從外側(cè)侵入的熱絕緣元件32設(shè)置在引線導(dǎo)體30的外周表面上。引線導(dǎo)體30的熱絕緣元件32和超導(dǎo)電纜100的熱絕緣管120通過(guò)熱絕緣容器20彼此連接。
[0103]為了不允許電流在引線導(dǎo)體30和熱絕緣容器20之間流動(dòng),從而在引線導(dǎo)體30和熱絕緣容器20之間設(shè)置絕緣元件(未示出)。此絕緣元件可以設(shè)置在引線導(dǎo)體30和熱絕緣元件32之間。在例如現(xiàn)場(chǎng)組裝該連接結(jié)構(gòu)的情況下,預(yù)先在工廠等中將該絕緣元件形成在引線導(dǎo)體30上,并且將熱絕緣元件32形成在該絕緣元件上。在現(xiàn)場(chǎng),該引線導(dǎo)體30插入到設(shè)置在熱絕緣容器20中的配合部22中,從而將引線導(dǎo)體30和熱絕緣容器20配合在一起。當(dāng)如上所述地、引線導(dǎo)體30包括熱絕緣元件32時(shí),便于連接結(jié)構(gòu)在現(xiàn)場(chǎng)的安裝。此夕卜,如附圖中所示,通過(guò)使引線導(dǎo)體30的熱絕緣元件32與熱絕緣容器20的配合部22疊置,能夠抑制熱量從外側(cè)侵入。同樣地,在熱絕緣容器20與熱絕緣管120相連的部分以及熱絕緣容器20與制冷劑管220相連的部分中,熱絕緣管120和制冷劑管220配合到熱絕緣容器20中,并與熱絕緣容器20疊置。熱絕緣元件32的外周上可以具有凸緣部??梢允勾送咕壊颗c配合部22接觸,以定位熱絕緣元件32,或者可以將該凸緣部固定到熱絕緣容器20 (配合部22) ο
[0104]熱絕緣容器20的內(nèi)側(cè)與熱絕緣管的內(nèi)側(cè)連通,并且熱絕緣容器20的內(nèi)側(cè)由流過(guò)熱絕緣管120的制冷劑填充。熱絕緣容器20可以使用具有良好熱絕緣性能的結(jié)構(gòu)。例如,如與熱絕緣管120的情況一樣,熱絕緣容器20可以使用具有雙結(jié)構(gòu)的真空熱絕緣容器,該雙結(jié)構(gòu)包括內(nèi)容器和外容器,其中在內(nèi)容器和外容器之間形成真空熱絕緣層。熱絕緣容器20(內(nèi)和外容器)由諸如不銹鋼、鋁、不銹鋼合金或鋁合金這樣的材料形成。熱絕緣容器20固定到地上,以不能被移動(dòng)。
[0105]制冷劑管220連接到熱絕緣容器20。流過(guò)熱絕緣管120的制冷劑通過(guò)制冷劑管220而被供給到冷卻系統(tǒng)(未示例)。由于作為室溫絕緣型超導(dǎo)電纜中的高壓部分的超導(dǎo)體層112的外側(cè)沒(méi)有設(shè)置主電絕緣層,因此熱絕緣管120的電勢(shì)較高。因此,連接到熱絕緣管120的熱絕緣容器20的電勢(shì)較高,并且連接到熱絕緣容器20的制冷劑管220的電勢(shì)較高。相反地,制冷系統(tǒng)典型地設(shè)置在接地部分(低電壓部)中,制冷系統(tǒng)的電勢(shì)較低。由于這個(gè)原因,當(dāng)制冷劑管220直接連接到冷卻系統(tǒng)時(shí),電壓不能施加到超導(dǎo)電纜(從而進(jìn)入接地狀態(tài)且異常電流流動(dòng))。對(duì)應(yīng)地,超導(dǎo)電纜沒(méi)有用作輸配電線路。因此,在本實(shí)例中,為了將制冷劑管220連接到與冷卻系統(tǒng)連接的制冷劑管230,在電絕緣的狀態(tài)下,通過(guò)絕緣接頭225將制冷劑管220和制冷劑管230彼此連接。如與熱絕緣管120的情況一樣,制冷劑管220和230可以使用雙管結(jié)構(gòu)真空熱絕緣管。熱絕緣部226設(shè)在絕緣接頭225的外側(cè)。
[0106]在根據(jù)本發(fā)明的連接結(jié)構(gòu)中,最能弓丨起注意是連接部將導(dǎo)體部和被連接對(duì)象彼此電連接,同時(shí)允許導(dǎo)體部由于熱收縮而移動(dòng),該移動(dòng)是相對(duì)于被連接對(duì)象和熱絕緣容器而進(jìn)行的。也就是說(shuō),在上述說(shuō)明和圖3所示的表示為連接結(jié)構(gòu)I的實(shí)例中,連接部10將導(dǎo)體部110和引線導(dǎo)體30彼此電連接,同時(shí)允許導(dǎo)體部110由于熱收縮而移動(dòng),該移動(dòng)是相對(duì)于引線導(dǎo)體30和熱絕緣容器20而進(jìn)行的。接下來(lái),描述實(shí)現(xiàn)這樣的連接部10的結(jié)構(gòu)。
[0107]〈第一實(shí)施例〉
[0108]圖4示出了連接結(jié)構(gòu)I的連接部10的實(shí)例。在本實(shí)例中,連接部構(gòu)成為由撓性導(dǎo)體12將導(dǎo)體部110 (超導(dǎo)體層112)和引線導(dǎo)體30彼此電連接,該撓性導(dǎo)體30由導(dǎo)電材料形成。通過(guò)這種結(jié)構(gòu),即使當(dāng)導(dǎo)體部110在冷卻期間發(fā)生熱收縮,撓性導(dǎo)體12也可響應(yīng)于該收縮,并且相應(yīng)地,可以吸收導(dǎo)體部110的熱收縮。此外,在本實(shí)例中,由常規(guī)導(dǎo)電材料形成的端子元件11通過(guò)末端處理而被附接到導(dǎo)體部110上,其中超導(dǎo)體層112被露出。端子元件11具有插孔,導(dǎo)體部110 (超導(dǎo)體層112)插入該插孔中。導(dǎo)體部110的前端插入插孔中,且被焊接到端子元件11。因此,端子元件11電連接到超導(dǎo)體層112,且機(jī)械地保護(hù)超導(dǎo)體層112。撓性導(dǎo)體12使用編織線,并且在其兩端上都具有連接端子。撓性導(dǎo)體12的連接端子之一連接到設(shè)置在端子元件11中的連接端子,撓性導(dǎo)體12的另一連接端子連接到設(shè)置在引線導(dǎo)體30中的連接端子。因此,通過(guò)使用撓性導(dǎo)體12而形成能夠流動(dòng)電流的連接結(jié)構(gòu)。導(dǎo)體部110和引線導(dǎo)體30通過(guò)上述結(jié)構(gòu)彼此電連接。連接端子通過(guò)例如焊接或壓力接合而彼此連接。通過(guò)將端子元件11焊接到導(dǎo)體部110的前端部,從而在導(dǎo)體部110 (超導(dǎo)體層112)的前端部上進(jìn)行末端處理。因此,超導(dǎo)體層112的超導(dǎo)電線材料能夠被機(jī)械地固定,并且確保與撓性導(dǎo)體12的電連接。此外,容易執(zhí)行與撓性導(dǎo)體12連接的工作。
[0109]連接到熱絕緣管120的熱絕緣容器20的電勢(shì)與導(dǎo)體部110的電勢(shì)相同。因此,雖然未示例,但是絕緣元件設(shè)置在熱絕緣容器20的外側(cè),以維持絕緣距離。此外,由于熱絕緣管120的內(nèi)管使用波紋管,所以即使當(dāng)連接到熱絕緣容器20的熱絕緣管120的內(nèi)管被冷卻、并且熱絕緣管120發(fā)生熱收縮時(shí),也能夠被吸收熱收縮。因此,熱絕緣管120不會(huì)受熱收縮的影響。雖然在本實(shí)例中端子元件11由常規(guī)導(dǎo)電材料形成,但是端子元件11的一部分也可以由超導(dǎo)材料形成。
[0110]此外,在本實(shí)例中,可以設(shè)置止動(dòng)件15,其調(diào)整導(dǎo)體部110的可移動(dòng)范圍。止動(dòng)件的實(shí)例如下:如圖4所示,端子元件11在其插孔的開(kāi)口部分處具有凸緣部,在該插孔中可插入導(dǎo)體部110。止動(dòng)件15設(shè)置在熱絕緣容器20中,其中在止動(dòng)件15與熱絕緣容器20之間插入絕緣元件(未示例)。止動(dòng)件15與上述的凸緣部相對(duì)。通過(guò)這種結(jié)構(gòu),當(dāng)導(dǎo)體部110發(fā)生熱收縮時(shí),使得附接到導(dǎo)體部110的端子元件11的凸緣部與止動(dòng)件15接觸且被止動(dòng)件15止動(dòng)。因此,能夠防止端子元件11進(jìn)入熱絕緣管120。
[0111]〈第二實(shí)施例〉
[0112]圖5示出了連接結(jié)構(gòu)I的連接部10的另一實(shí)例。本實(shí)例的連接部10與圖4中示例且上述第一實(shí)施例之間的區(qū)別是:本實(shí)例的連接部10包括圓柱體13。導(dǎo)體部110的前端部以可滑動(dòng)的方式布置在圓柱體13中。圓柱體13固定在熱絕緣容器20中,其中絕緣元件(未示例)介于圓柱體13與熱絕緣容器20之間。圓柱體13由諸如銅或鋁這樣的常規(guī)導(dǎo)電材料形成。圓柱體13由連接結(jié)構(gòu)電連接到導(dǎo)體部110,這允許電流在圓柱體13與附接到導(dǎo)體部110的端子元件11接觸時(shí)流動(dòng)。通過(guò)利用撓性導(dǎo)體12將圓柱體13電連接到引線導(dǎo)體30,從而導(dǎo)體部110經(jīng)由圓柱體13而電連接到引線導(dǎo)體30。通過(guò)這種連接部10的結(jié)構(gòu),導(dǎo)體部110以可滑動(dòng)的方式布置在圓柱體13中。因此,當(dāng)導(dǎo)體部110發(fā)生熱收縮時(shí),導(dǎo)體部110能夠沿著圓柱體13移動(dòng)。這能夠吸收導(dǎo)體部110的熱收縮。也就是說(shuō),圓柱體13機(jī)械地支撐導(dǎo)體部110,且用作引導(dǎo)元件,其調(diào)整導(dǎo)體部110的移動(dòng)方向,以使得導(dǎo)體部110的移動(dòng)方向在導(dǎo)體部110的熱膨脹或收縮的方向(導(dǎo)體部110的縱向方向)上延伸。
[0113]雖然在本實(shí)例中圓柱體13由常規(guī)導(dǎo)電材料形成,但是圓柱體13的一部分也可以由超導(dǎo)材料形成。例如,超導(dǎo)電線材料可以布置在由常規(guī)導(dǎo)電材料形成的圓柱體13的外周表面上。圓柱體13和引線導(dǎo)體30可以由板形或棒形導(dǎo)體來(lái)代替撓性導(dǎo)體12而實(shí)現(xiàn)彼此連接。導(dǎo)體部110(端子元件11)和圓柱體13彼此電連接的實(shí)例例如包括允許電流流過(guò)的連接結(jié)構(gòu),例如多觸點(diǎn)的連接結(jié)構(gòu)。替代地,允許電流流過(guò)撓性導(dǎo)體的連接結(jié)構(gòu)通過(guò)預(yù)備另一撓性導(dǎo)體且將該撓性導(dǎo)體的一端和另一端分別連接到端子元件11的上表面和圓柱體13的內(nèi)周表面而形成。導(dǎo)體部110(端子元件11)和圓柱體13可以通過(guò)此連接結(jié)構(gòu)彼此電連接。
[0114]此外,在本實(shí)施例中,熱絕緣容器20中設(shè)置有滑動(dòng)輔助元件14,該滑動(dòng)輔助元件14輔助導(dǎo)體部110滑動(dòng)。當(dāng)執(zhí)行維護(hù)時(shí),導(dǎo)體部110的溫度升高,此時(shí),導(dǎo)體部110的熱收縮可轉(zhuǎn)變?yōu)闊崤蛎?,而?dāng)導(dǎo)體部110由圓柱體13擋住時(shí),導(dǎo)體部110可能局部鼓起。為了解決這種情況,滑動(dòng)輔助元件14有利于使得導(dǎo)體部110在導(dǎo)體部110的熱膨脹方向上滑動(dòng),從而當(dāng)導(dǎo)體部110發(fā)生熱膨脹時(shí)允許導(dǎo)體部110平穩(wěn)滑動(dòng)。在本實(shí)例中,滑動(dòng)輔助元件14使用如下的拉伸彈簧:彈簧14布置在圓柱體13中,以在導(dǎo)體部110的熱膨脹方向(在附圖中是向上)上推壓導(dǎo)體部110。
[0115]此外,在本實(shí)例中設(shè)置有止動(dòng)件15,其調(diào)整導(dǎo)體部110的可移動(dòng)范圍。具體地,止動(dòng)件15設(shè)置在圓柱體13的開(kāi)口部中,在圓柱體13的一端側(cè)上,導(dǎo)體部110插入該開(kāi)口部中,以徑向向內(nèi)突出。當(dāng)導(dǎo)體部HO發(fā)生熱收縮時(shí),使附接到導(dǎo)體部110的端子元件11與止動(dòng)件15接觸且被止動(dòng)件15止動(dòng)。因此,導(dǎo)體部110不會(huì)從圓柱體13移除,并且能夠可靠地提供導(dǎo)體部110(端子元件11)和圓柱體13彼此連接的連接區(qū)域。這允許在導(dǎo)體部110和引線導(dǎo)體30之間可靠地形成電流路徑。
[0116]〈第三實(shí)施例〉
[0117]圖6示出了連接結(jié)構(gòu)I的連接部10的又一實(shí)例。本實(shí)例的連接部10與圖5中示例和上述的第二實(shí)施例之間的區(qū)別是:在本實(shí)例的連接部10中,引線導(dǎo)體30在導(dǎo)體部110延伸的方向上延伸。在本實(shí)例中,圓柱體13附接到引線導(dǎo)體30的前端部,且固定到引線導(dǎo)體30,以使得圓柱體13固定到熱絕緣容器20。此外,圓柱體13由導(dǎo)電材料形成,并且導(dǎo)體部110通過(guò)圓柱體13而被電連接到引線導(dǎo)體30。
[0118]此外,在本實(shí)例中,如與第二實(shí)施例的連接部10的情況一樣,圓柱體13中布置有拉伸彈簧14,拉伸彈簧14幫助導(dǎo)體部110在導(dǎo)體部110的熱膨脹方向上滑動(dòng)。此外,止動(dòng)件15布置在圓柱體13中,用于調(diào)整導(dǎo)體部110的可移動(dòng)范圍。由于該彈簧14使導(dǎo)體部110便于在導(dǎo)體部110的熱膨脹方向上滑動(dòng),因此導(dǎo)體部110能夠平滑地滑動(dòng)。此外,由于設(shè)置了止動(dòng)件15,所以導(dǎo)體部110導(dǎo)體部110不會(huì)從圓柱體13移除,并且因此能夠可靠地提供導(dǎo)體部110 (端子元件11)和圓柱體13彼此連接的連接區(qū)域。這允許在導(dǎo)體部110和引線導(dǎo)體30之間可靠地形成電流路徑。
[0119]雖然在本實(shí)例中圓柱體13由導(dǎo)電材料形成,并且導(dǎo)體部110和引線導(dǎo)體30通過(guò)圓柱體13而被彼此電連接,但是圓柱體13可以由諸如FRP這樣的復(fù)合材料或諸如PTFE這樣的絕緣樹(shù)脂材料形成。在這種情況下,例如,如與圖4中示例和上述的第一實(shí)施例的連接部10的情況一樣,連接部10可通過(guò)經(jīng)由導(dǎo)電材料形成的撓性導(dǎo)體(編織線)將導(dǎo)體部110和引線導(dǎo)體30彼此電連接而形成。例如,可以布置撓性導(dǎo)體而不是彈簧14,或者撓性導(dǎo)體可以與彈簧14平行地布置并且將導(dǎo)體部110和引線導(dǎo)體30彼此電連接。此外,還由于這種結(jié)構(gòu),由于設(shè)置圓柱體13,因此導(dǎo)體部110能夠由圓柱體13機(jī)械地支撐,并且當(dāng)導(dǎo)體部110發(fā)生熱收縮或膨脹時(shí),導(dǎo)體部110能夠沿著圓柱體13被引導(dǎo)。
[0120]在前述的第一至第三實(shí)施例中,連接部10的結(jié)構(gòu)的實(shí)例應(yīng)用于根據(jù)本發(fā)明的連接結(jié)構(gòu)I的端子連接結(jié)構(gòu)。然而,根據(jù)第一至第三實(shí)施例的連接結(jié)構(gòu)I的連接部10的結(jié)構(gòu)也能夠應(yīng)用于將超導(dǎo)電纜彼此連接的中間連接結(jié)構(gòu)。
[0121]〈第四實(shí)施例〉
[0122]圖7示出了應(yīng)用于中間連接結(jié)構(gòu)的連接結(jié)構(gòu)的連接部的實(shí)例。本實(shí)施例與圖4至圖6中示例的第一至第三實(shí)施例的連接部10之間的區(qū)別是,被連接對(duì)象是其它超導(dǎo)電纜的導(dǎo)體部。
[0123]在本實(shí)例中,如圖7所示,被連接對(duì)象是另一超導(dǎo)電纜100的導(dǎo)體部110。熱絕緣容器20容納連接部10,連接部10將超導(dǎo)電纜100中的一個(gè)(在附圖中的左側(cè))的導(dǎo)體部110(超導(dǎo)體層112)與另一個(gè)超導(dǎo)電纜100(在附圖中的右側(cè))的導(dǎo)體部110(超導(dǎo)體層112)彼此電連接。如與第一實(shí)施例的連接部10的情況一樣,由常規(guī)導(dǎo)電材料形成的端子元件11附接到導(dǎo)體部Iio中的每一個(gè)。兩個(gè)導(dǎo)體部110均以可滑動(dòng)的方式布置在圓柱體13中,同時(shí)兩個(gè)導(dǎo)體部110彼此相對(duì)。如與第二實(shí)施例的連接部10的情況一樣,圓柱體13由常規(guī)導(dǎo)電材料形成,并且通過(guò)電連接到附接在兩個(gè)導(dǎo)體部110上的端子元件11而電連接到兩個(gè)導(dǎo)體部110。也就是說(shuō),該一個(gè)導(dǎo)體部110通過(guò)圓柱體13而被電連接到另一個(gè)導(dǎo)體部110 (被連接對(duì)象)。[0124]圓柱體13通過(guò)由絕緣材料形成的支撐元件(未示例)而被固定到熱絕緣容器20中。通過(guò)此連接部10的結(jié)構(gòu),兩個(gè)導(dǎo)體部110以可滑動(dòng)的方式布置在圓柱體13中。因此,當(dāng)兩個(gè)導(dǎo)體部110經(jīng)歷熱收縮時(shí),兩個(gè)導(dǎo)體部110能夠沿著圓柱體13被移動(dòng)。這能夠吸收導(dǎo)體部110的熱收縮。在此,在圖7中,在熱絕緣管120和熱絕緣容器20的外側(cè)上執(zhí)行絕緣處理,從而形成主電氣元件層或加強(qiáng)絕緣層,它們并未示例。超導(dǎo)電纜100中的每一個(gè)的熱絕緣管120的端部連接到熱絕緣容器20,并且在熱絕緣管120中的每一個(gè)內(nèi)的制冷劑流動(dòng)空間和熱絕緣容器20內(nèi)的制冷劑流動(dòng)空間彼此連通。因此,兩個(gè)熱絕緣管120通過(guò)熱絕緣容器20而被彼此連接。
[0125]雖然在本實(shí)施例中圓柱體13由常規(guī)導(dǎo)電材料形成,但是如第二實(shí)施例中所述,圓柱體13的一部分也可以由超導(dǎo)材料形成。例如,超導(dǎo)電線材料可以布置在由常規(guī)導(dǎo)電材料形成的圓柱體13的外周表面上。替代地,可以使用如下結(jié)構(gòu):圓柱體13固定到所述另一個(gè)導(dǎo)體部110,而所述的一個(gè)導(dǎo)體部110以可滑動(dòng)的方式布置在圓柱體13中。通過(guò)這樣的結(jié)構(gòu),當(dāng)導(dǎo)體部110經(jīng)歷熱收縮時(shí),該一個(gè)導(dǎo)體部110能夠沿著圓柱體13被移動(dòng),并且相應(yīng)地,能夠吸收導(dǎo)體部110的熱收縮。此外,通過(guò)將圓柱體13與附接到所述一個(gè)和另一個(gè)導(dǎo)體部110之一的端子元件11集成,則能夠減小電流流過(guò)的連接元件的數(shù)目。在這種情況下,由于導(dǎo)體部110的熱收縮,而使圓柱體13與導(dǎo)體部110—起移動(dòng)。因此,可以在熱絕緣容器20中設(shè)置引導(dǎo)元件(未示例),以允許圓柱體13沿引導(dǎo)元件滑動(dòng)且沿引導(dǎo)元件引導(dǎo)圓柱體13。導(dǎo)體部110(端子元件11)中的每一個(gè)與圓柱體13彼此電連接的實(shí)例包括例如允許電流流過(guò)的連接結(jié)構(gòu),例如多觸點(diǎn)的連接結(jié)構(gòu)。
[0126]此外,在本實(shí)例中,如與第二實(shí)施例的連接部10的情況一樣,幫助導(dǎo)體部110在導(dǎo)體部110熱膨脹的方向上滑動(dòng)的拉伸彈簧14布置在圓柱體13中。具體地,彈簧14在導(dǎo)體部110的熱膨脹方向上推壓導(dǎo)體部110。也就是說(shuō),彈簧14在導(dǎo)體部110彼此接近的方向上拉動(dòng)導(dǎo)體部110。由于彈簧14使導(dǎo)體部110便于在導(dǎo)體部110的熱膨脹方向上滑動(dòng),所以導(dǎo)體部110能夠平滑地滑動(dòng)而經(jīng)歷熱膨脹。
[0127]此外,在本實(shí)例中,與第二實(shí)施例的連接部10類(lèi)似,在圓柱體13的兩端上,止動(dòng)件15設(shè)置在圓柱體13的開(kāi)口部中,導(dǎo)體部110插入該開(kāi)口部中。當(dāng)導(dǎo)體部110發(fā)生熱收縮時(shí),使附接到導(dǎo)體部110的端子元件11與止動(dòng)件15接觸且被止動(dòng)件15止動(dòng)。通過(guò)這些止動(dòng)件15,導(dǎo)體部110不會(huì)從圓柱體13移除,并且因此能夠可靠地提供導(dǎo)體部110 (端子元件11)和圓柱體13彼此連接的連接區(qū)域。這允許在所述一個(gè)和另一個(gè)導(dǎo)體部110之間可靠地形成電流路徑。
[0128]雖然如在圖7中示例和上述的第四實(shí)施例的連接部10中,圓柱體13由導(dǎo)電材料形成,并且導(dǎo)體部Iio通過(guò)圓柱體13彼此電連接,但是圓柱體13可以由諸如FRP這樣的復(fù)合材料或諸如PTFE這樣的絕緣樹(shù)脂材料形成。在這種情況下,例如,如與圖4中示例和上述的第一實(shí)施例的連接部10的情況一樣,連接部10可通過(guò)經(jīng)由導(dǎo)電材料形成的撓性導(dǎo)體(編織線)將導(dǎo)體部110彼此電連接而形成。例如,可以布置撓性導(dǎo)體而不是彈簧14,或者撓性導(dǎo)體可以與彈簧14平行地布置并且將導(dǎo)體部110彼此電連接。此外,通過(guò)這種結(jié)構(gòu),由于設(shè)置圓柱體13,因此導(dǎo)體部110能夠被圓柱體13機(jī)械地支撐,并且當(dāng)導(dǎo)體部110發(fā)生熱收縮或膨脹時(shí),導(dǎo)體部110能夠沿著圓柱體13被引導(dǎo)。
[0129]由于用于根據(jù)已經(jīng)描述的本發(fā)明的室溫絕緣型超導(dǎo)電纜的連接結(jié)構(gòu),通過(guò)設(shè)置將導(dǎo)體部和被連接對(duì)象彼此電連接同時(shí)允許導(dǎo)體部由于熱收縮而移動(dòng)的連接部,其中該移動(dòng)是相對(duì)于被連接對(duì)象和熱絕緣容器而進(jìn)行的,從而能夠吸收導(dǎo)體部在冷卻期間的熱收縮。因此,能夠減小由于熱收縮而導(dǎo)致的應(yīng)力,并且相應(yīng)地,能夠防止由于熱收縮導(dǎo)致的對(duì)導(dǎo)體部(超導(dǎo)體)的損壞。此外,即使當(dāng)溫度升高,導(dǎo)體部經(jīng)歷熱膨脹時(shí),也能夠吸收導(dǎo)體的延伸。因此,能夠允許導(dǎo)體部由于熱膨脹或收縮的移動(dòng)。
[0130]此外,通過(guò)減小由于熱收縮而產(chǎn)生的應(yīng)力,能夠簡(jiǎn)單化設(shè)置在中間連接結(jié)構(gòu)或端子連接結(jié)構(gòu)中并限制導(dǎo)體部的固定元件。此外,根據(jù)本發(fā)明的室溫絕緣型超導(dǎo)電纜的連接結(jié)構(gòu)還能夠抑制通過(guò)由于導(dǎo)體部的熱收縮而施加到熱絕緣管的橫向壓力所導(dǎo)致的超導(dǎo)電纜的彎曲部中的熱侵增加。
[0131]應(yīng)該理解,在不脫離本發(fā)明的主旨的情況下,能夠適當(dāng)?shù)貙?duì)前述實(shí)施例進(jìn)行改進(jìn),并且本發(fā)明的范圍不限于前述結(jié)構(gòu)。例如,用作滑動(dòng)輔助元件的彈簧14的位置或形式可以進(jìn)行適當(dāng)?shù)馗淖儭>唧w地,在圖5中示例的連接結(jié)構(gòu)I中,導(dǎo)體部110也能夠由如下結(jié)構(gòu)在導(dǎo)體部110的熱膨脹方向上推壓:在導(dǎo)體部110外周上附接凸緣,壓縮彈簧的一端側(cè)固定到熱絕緣容器20,并且壓縮彈簧的另一端側(cè)與凸緣接觸。
[0132]工業(yè)實(shí)用性
[0133]優(yōu)選地,當(dāng)使用室溫絕緣型超導(dǎo)電纜構(gòu)成線路時(shí),根據(jù)本發(fā)明的室溫絕緣型超導(dǎo)電纜的連接結(jié)構(gòu)能夠用于中間連接結(jié)構(gòu)和端子連接結(jié)構(gòu)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于室溫絕緣型超導(dǎo)電纜的連接結(jié)構(gòu),所述室溫絕緣型超導(dǎo)電纜包括: 導(dǎo)體部,所述導(dǎo)體部包括超導(dǎo)體層; 熱絕緣管,所述熱絕緣管允許對(duì)所述超導(dǎo)體層進(jìn)行冷卻的制冷劑從中流過(guò),所述導(dǎo)體部布置在所述熱絕緣管中;和 主電絕緣層,所述主電絕緣層形成在所述熱絕緣管的外側(cè);所述連接結(jié)構(gòu)包括: 連接部,所述連接部使得所述導(dǎo)體部和被連接對(duì)象彼此電連接,所述導(dǎo)體部從所述熱絕緣管的端部被拉出;以及 熱絕緣容器,所述熱絕緣容器容納所述連接部, 其中,所述連接部使得所述導(dǎo)體部和所述被連接對(duì)象彼此電連接,同時(shí)允許所述導(dǎo)體部由于熱收縮而相對(duì)于所述被連接對(duì)象和所述熱絕緣容器進(jìn)行移動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于室溫絕緣型超導(dǎo)電纜的連接結(jié)構(gòu), 其中,所述被連接對(duì)象是連接室溫側(cè)和低溫側(cè)的引線導(dǎo)體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于室溫絕緣型超導(dǎo)電纜的連接結(jié)構(gòu), 其中,所述被連接對(duì)象是另一室溫絕緣型超導(dǎo)電纜的導(dǎo)體部。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的用于室溫絕緣型超導(dǎo)電纜的連接結(jié)構(gòu),進(jìn)一步包括: 設(shè)置在所述熱絕緣容器中的引導(dǎo)元件,所述引導(dǎo)元件與所述導(dǎo)體部相接觸,從而允許所述導(dǎo)體部沿著所述弓I導(dǎo)元件滑動(dòng),并且引導(dǎo)所述導(dǎo)體部。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于室溫絕緣型超導(dǎo)電纜的連接結(jié)構(gòu),其中,所述引導(dǎo)元件是圓柱體,所述導(dǎo)體部以可滑動(dòng)的方式布置在所述引導(dǎo)元件中。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的用于室溫絕緣型超導(dǎo)電纜的連接結(jié)構(gòu),進(jìn)一步包括: 滑動(dòng)輔助元件,所述滑動(dòng)輔助元件布置在所述熱絕緣容器中,以輔助所述導(dǎo)體部滑動(dòng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于室溫絕緣型超導(dǎo)電纜的連接結(jié)構(gòu), 其中,所述圓柱體的至少一部分由導(dǎo)電材料形成, 其中,所述導(dǎo)體部電連接到所述圓柱體,并且 其中,所述導(dǎo)體部通過(guò)所述圓柱體電連接到所述被連接對(duì)象。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于室溫絕緣型超導(dǎo)電纜的連接結(jié)構(gòu),其中,所述導(dǎo)電材料的一部分是超導(dǎo)材料。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的用于室溫絕緣型超導(dǎo)電纜的連接結(jié)構(gòu), 其中,所述導(dǎo)體部和所述圓柱體通過(guò)多觸點(diǎn)而彼此電連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的用于室溫絕緣型超導(dǎo)電纜的連接結(jié)構(gòu), 其中,所述導(dǎo)體部和所述圓柱體通過(guò)撓性導(dǎo)體而被彼此電連接。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的用于室溫絕緣型超導(dǎo)電纜的連接結(jié)構(gòu),還包括: 止動(dòng)件,所述止動(dòng)件調(diào)整所述導(dǎo)體部的可移動(dòng)范圍。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至11中任一項(xiàng)所述的用于室溫絕緣型超導(dǎo)電纜的連接結(jié)構(gòu),其中,所述導(dǎo)體部和所述被連接對(duì)象通過(guò)撓性導(dǎo)體而被彼此電連接。
【文檔編號(hào)】H01R4/68GK104040815SQ201280066674
【公開(kāi)日】2014年9月10日 申請(qǐng)日期:2012年12月4日 優(yōu)先權(quán)日:2012年1月10日
【發(fā)明者】中西辰雄, 廣瀨正幸 申請(qǐng)人:住友電氣工業(yè)株式會(huì)社