(57)【要約】  電流を送信するシステムが開示されている。該システムは、発電機、超伝導ケーブル、及び少なくとも１つの負荷を含む。該システムはさらに、終端、冷蔵システム、及び終端及び冷蔵システムの内の１つを含む。低温保持装置は、少なくとも一つのマンドレル、及び、例えば超伝導導体を編み込むことにより完成し得る磁気的に分離された超伝導導体を含む少なくとも１つの電気相をもつ。
2007536700.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送電システムであって、以下のものよりなる：
ａ.少なくとも１つの相を持つ少なくとも１つの発電機；
ｂ.少なくとも１つのマンドレルと磁気的に分離した超伝導導体とを含む少なくとも１つの電気相を含む少なくとも１つの低温保持装置をもつ少なくとも１つの超伝導ケーブル；および、
ｃ．少なくとも１つの負荷。
【請求項２】
請求項１の送電システムにおいて、さらに終端を含む。
【請求項３】
請求項２の送電システムにおいて、前記終端は、電気的コネクタを含む。
【請求項４】
請求項２の送電システムにおいて、前記終端は、熱コネクタを含む。
【請求項５】
請求項１の送電システムにおいて、さらに冷蔵システムを含む。
【請求項６】
請求項５の送電システムにおいて、前記冷蔵システムは、冷蔵室である。
【請求項７】
請求項５の送電システムにおいて、前記冷蔵システムは、低温保持装置を通した循環冷却構造を含む。
【請求項８】
少なくとも１つの電気相と少なくとも１つの負荷とを有する少なくとも１つの発電機を含む送電システムにおいて使用可能なケーブルであって、該ケーブルは、以下のものを含む少なくとも１つの電気相を収容する少なくとも１つの低温保持装置からなる：
ａ．マンドレル；及び
ｂ．編みこまれた磁気的に分離された超伝導導体。
【請求項９】
請求項８のケーブルにおいて、前記マンドレルはフレキシブルな材料よりなる。
【請求項１０】
請求項９のケーブルにおいて、前記フレキシブルな材料はアルミニウム合金及び銅合金の内の１つよりなる。
【請求項１１】
請求項１０のケーブルにおいて、前記アルミニウム合金及び銅合金の内の１つは、単一フィラメントよりなる。
【請求項１２】
請求項１０のケーブルにおいて、前記アルミニウム合金及び銅合金の内の１つは、複数のフィラメントよりなる。
【請求項１３】
請求項８のケーブルにおいて、前記マンドレルはコルゲート管よりなる。
【請求項１４】
請求項１３のケーブルにおいて、前記コルゲート管は金属材料よりなる。
【請求項１５】
請求項１４の低温保持装置において、前記金属材料はステンレススティールよりなる。
【請求項１６】
請求項１３のケーブルにおいて、前記コルゲート管は非金属材料よりなる。
【請求項１７】
請求項１６の低温保持装置において、前記非金属材料はポリマーよりなる。
【請求項１８】
請求項１７の低温保持装置において、前記ポリマーは強化ポリマーである。
【請求項１９】
請求項１８の低温保持装置において、前記強化ポリマーはガラス繊維強化したポリマーである。
【請求項２０】
請求項８の低温保持装置において、前記マンドレルは、低温的に互換性がある。
【請求項２１】
請求項８のケーブルにおいて、前記編まれた磁気的に分離される超伝導導体はＡＣの損失をへらす。
【請求項２２】
請求項８のケーブルにおいて、前記マンドレルの回りの第１の方向における超伝導導体の第１の数は、実質的にマンドレルの回りの第２の方向における超伝導導体の第２の数と同じである。
【請求項２３】
請求項８のケーブルにおいて、前記編み込みは１以上、１以下の織りパターンよりなる。
【請求項２４】
請求項８のケーブルにおいて、前記編み込みは２以上、２以下の織りパターンよりなる。
【請求項２５】
請求項８のケーブルにおいて、前記編み込みは、２軸の編み込みよりなる（編み込み角度αは、縦軸に対して測定される鋭角である）。
【請求項２６】
請求項８のケーブルにおいて、前記超伝導導体は低温超伝導（ＬＴＳ）導体よりなる。
【請求項２７】
請求項２６の低温保持装置において、前記ＬＴＳ導体は、ニオブベース合金よりなる。
【請求項２８】
請求項２７の低温保持装置において、ニオブベース合金は、Ａ１５超伝導相よりなる。
【請求項２９】
請求項２７の低温保持装置において、前記ニオブベース合金は、チタン、スズ、アルミニウム、またはそれらの組み合わせの内の１つよりなる。
【請求項３０】
請求項２９の低温保持装置において、前記ニオブベース合金は、ニオブ-チタンベース合金よりなる。
【請求項３１】
請求項３０の低温保持装置において、前記ニオブ-チタンベース合金は、約４５〜約５０の重量パーセントチタンよりなる。
【請求項３２】
請求項２７の低温保持装置において、前記ニオブベース合金はチタン、スズ、アルミニウム、及びそれらの組み合わせの内の１つと、タンタル、ジルコニウム、スズ及びそれらの組み合わせの内の１つを含む。
【請求項３３】
請求項２９の低温保持装置において、前記ニオブベース合金は、Ａ１５超伝導相よりなる。
【請求項３４】
請求項３２の低温保持装置において、前記ニオブベース合金は、Ａ１５超伝導相よりなる。
【請求項３５】
請求項３４の低温保持装置において、前記ニオブベース合金は、Ｎｂ3Ｓｎ、Ｎｂ3Ａｌの内の１つよりなる。
【請求項３６】
請求項３５の低温保持装置において、前記Ｎｂ3Ｓｎは、約１８〜約２５の重量パーセントスズよりなる。
【請求項３７】
請求項８のケーブルにおいて、前記超伝導は高温超伝導（ＨＴＳ）導体よりなる。
【請求項３８】
請求項８のケーブルにおいて、前記ＨＴＳ導体は、銅ベースＨＴＳ導体よりなる。
【請求項３９】
請求項８のケーブルにおいて、前記銅ベースＨＴＳ導体は、La2-xMxCuO4，Ln2-xCexCuO4，ReBa2Cu3O7-d,Bi2Sr2CalCu2Ox，（Bi,Pb）2Sr2CalCu2Ox,Bi2Sr2CaCu3Ox，（Bi,Pb）2Sr2CaCu3Ox、及びそれらの組み合わせのうちの１つよりなる。
【請求項４０】
請求項８の低温保持装置において、前記銅ベースＨＴＳ導体は、La2-xMxCuO4よりなり、ＭはCa,Sr,Ba及びそれらの組み合わせの内の１つよりなる。
【請求項４１】
請求子８の低温保持装置において、前記銅ベースＨＴＳ導体は、Ln2-xCexCuO4よりなり、ＬｎはPr，Nd，Sm，Eu，Gd，およびそれらの組み合わせの内の１つよりなる。
【請求項４２】
請求項８の低温保持装置において、前記銅ベースＨＴＳ導体はReBa2Cu3O7-dよりなり、ReはＹ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｄ、およびそれらの組み合わせの内の１つよりなる。
【請求項４３】
請求項３９のケーブルにおいて、前記銅ベースＨＴＳ導体はYBa2Cu3O7-d（ＹＢＣＯ）よりなる。
【請求項４４】
請求項８の低温保持装置において、前記超伝導導体は、金属基板よりなる。
【請求項４５】
請求項４４の低温保持装置において、前記金属基板は、約２５〜約１２７μｍの厚みを持つ。
【請求項４６】
請求項４５の低温保持装置において、前記超伝導導体は、約１〜約５μｍの厚さを持つＹＢＣＯよりなる。
【請求項４７】
請求項８のケーブルにおいて、前記超伝導導体は、ホウ化マグネシウムよりなる。
【請求項４８】
請求項４７の低温保持装置において、ホウ化マグネシウムは、ＭｇＢ2よりなる。
【請求項４９】
請求項８の低温保持装置において、さらに断絶縁を含む。
【請求項５０】
請求項４９の低温保持装置において、前記断絶縁は、真空ベース熱絶縁である。
【請求項５１】
請求項４９の低温保持装置において、前記熱絶縁は複数層絶縁よりなる。
【請求項５２】
請求項５１の低温保持装置において、前記複数層絶縁は、超絶縁よりなる。
【請求項５３】
請求項８の低温保持装置において、さらに保護ジャケットを含む。
【請求項５４】
請求項５３の低温保持装置において、前記保護ジャケットは、ポリマーよりなる。
【請求項５５】
請求項５４の低温保持装置において、前記ポリマーは、ポリビニルクロライドよりなる。
【請求項５６】
請求項８の低温保持装置において、さらに少なくとも１つの電気絶縁材料を含む。
【請求項５７】
請求項５６のケーブルにおいて、前記少なくとも１つの電気絶縁材料は、複数の電気絶縁材料よりなる。
【請求項５８】
請求項５７の低温保持装置において、前記複数の電気絶縁材料は、少なくとも約４つよりなる。
【請求項５９】
請求項５６の低温保持装置において、前記電気絶縁材料は、低温的に互換性のある材料からなる。
【請求項６０】
請求項５６のケーブルにおいて、前記少なくとも１つの電気絶縁材料は、押し出し成形よりなる。
【請求項６１】
請求項８のケーブルにおいて、さらに少なくとも１つの静電シールドを含む。
【請求項６２】
請求項６１のケーブルにおいて、前記少なくとも１つの静電シールドは、導電材料よりなる。
【請求項６３】
請求項６１のケーブルにおいて、前記少なくとも１つの静電シールドは、半導体材料よりなる。
【請求項６４】
請求項６１のケーブルにおいて、前記少なくとも１つの静電シールドは、電界を成形する能力がある。
【請求項６５】
請求項６１のケーブルにおいて、前記少なくとも１つの静電シールドは、複数の静電シールドよりなる。
【請求項６６】
請求項６５のケーブルにおいて、前記複数の静電シールドは、電気的絶縁の両側面上にある。
【請求項６７】
請求項６５のケーブルにおいて、前記複数の静電シールドは、少なくとも１つの電気的絶縁材料層ごとに約２つからなる。
【請求項６８】
請求項８の低温保持装置において、さらに１つのスペーサよりなる。
【請求項６９】
請求項６８の低温保持装置において、前記少なくともひとつのスペーサは、非電気的導材料よりなる。
【請求項７０】
請求項６８の低温保持装置において、前記少なくとも１つのスペーサは、低温に耐え得る材料よりなる。
【請求項７１】
請求項８のケーブルにおいて、前記少なくとも１つの電気相は、多数の電気相よりなる。
【請求項７２】
請求項７１のケーブルにおいて、前記、複数の電気相のうちの少なくとも２つは、以下のものを含む：
ａ．マンドレル；及び
ｂ．編み込まれた磁気的に分離された超伝導導体。
【請求項７３】
請求項７１のケーブルにおいて、前記多数の電気相は、少なくとも約２つの電気相よりなる。
【請求項７４】
請求項８の低温保持装置において、さらに冷却材通路を含む。
【請求項７５】
請求項７４の低温保持装置において、前記冷却材通路は、流体の向きを変えることができる。
【請求項７６】
請求項７５の低温保持装置において、前記流体は、液体である。
【請求項７７】
請求項７６の低温保持装置において、前記液体は、液体窒素である。
【請求項７８】
請求項７５の低温保持装置において、前記流体は、気体である。
【請求項７９】
電流を送信するシステムであって、以下のものよりなる；
ａ．少なくとも１つの相を持つ、少なくとも１つの発電機；
ｂ．少なくとも１つのマンドレルと網み込まれた磁気的に分離された超伝導導体を含む、少なくとも１つの電気相を含む、少なくともひとつの低温保持装置をもつ、少なくとも１つの超伝導ケーブル；
ｃ．終端；及び
ｄ．少なくとも１つの負荷。
【請求項８０】
電流を送信するシステムであって、以下のものよりなる；
ａ．少なくとも１つの相を持つ、少なくとも１つの発電機；
ｂ．少なくとも１つのマンドレルと、編み込まれた磁気的に分離した超伝導導体を含む、少なくとも１つの電気相を含む、少なくともひとつの低温保持装置をもつ、少なくとも１つの超伝導ケーブル；
ｃ．少なくとも１つの冷蔵システム；及び
ｄ．少なくとも１つの負荷。
【請求項８１】
電流を送信するシステムを製造する方法、前記方法は以下のステップよりなる：
ａ．少なくとも１つの相を持つ、少なくとも１つの発電機を準備すること；
ｂ．少なくとも１つの負荷；及び
ｃ．前記少なくともひとつの発電機、及び前記少なくともひとつの負荷との間の少なくとも一部にわたって電流を送信するよう少なくともひとつのマンデレルと磁気的に分離された超伝導導体とを含む、少なくとも１つの電気相を持つ、少なくとも１つの低温保持装置を持つ、少なくとも１つの超伝導ケーブルを準備すること。
【請求項８２】
電流を送信するシステムで用いる低温保持装置を製造する方法であって、該方法は以下のステップよりなる：
ａ．マンドレルを準備すること；及び
ｂ．超伝導導体が実質的に磁気的に分離されるように、前記マンドレル上において複数の超伝導導体を編み込むこと。
【請求項８３】
電流を送信するシステムにおいて使用可能なケーブルであって、該ケーブルは以下のものよりなる。
ａ．少なくとも１つのマンドレル；及び
ｂ．前記少なくともひとつのマンドレル上に配置した複数の磁気的に分離した超伝導導体
【請求項８４】
電流を送信するシステムで使用可能なケーブルであって、該ケーブルは以下のものよりなる：
ａ．すくなくとも１つのマンドレル；及び
ｂ．前記超伝導導体を磁気的に分離するよう前記少なくとも１つのマンドレル上に編み込まれた複数の超伝導導体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に電流を送信するシステムと、そのシステムの少なくとも１つの電気相を運ぶ磁気的に分離した超伝導導体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
過去３０年間、米国では、電気は最終エネルギー消費の電気消費量が、２５％から４０％に上昇した。この電力に対する高まる要求は、高信頼性で高品質の電力への要求に対する増大する臨界的な要求となってきた。この電力要求が増大し続ける時、特に古い都会の電力システムは、性能の限界に押しやられ、新しい解決を必要とした。
【０００３】
銅やアルミニウムのような金属製の導体は、発電機、送電及び配電システム、変圧器、モータなどを含む世界の電力システムの基礎を形成する。高温度超伝導（ＨＴＳ）化合物の発見は、電力産業をして金属導体に置き換わる、これらの化合物を組み入れてなる導体を開発する努力へと導いた。ＨＴＳ導体は、1世紀以上において電力システムの技術におけるもっとも基礎的な前進の内のひとつである
【０００４】
ＨＴＳ導体は、同じ物理的規模で、大きさの従来の金属導体が運ぶことのできる電流の１００倍以上の電流を運ぶことが出来る。ＨＴＳ導体の優れた電力密度は、電力産業の次世代技術を可能にする。ＨＴＳ導体は大きなサイズ、重さ、効率、及び環境上の利点を提供する。
【０００５】
ＨＴＳテクノロジーは、様々な方法で、電力システムのコストを削減し、容量及び信頼性を増大する。例えばＨＴＳ導体からなる電気ケーブルは、現在存在する線絡を通して、２〜５倍のより大きい電力を送電することができ、これにより電力供給網の性能を改善する一方で、環境への足跡を縮小する。
【０００６】
ＨＴＳ導体を特徴づける一つの方法は、１ｍあたりのコストによるものである。ＨＴＳ導体を特徴づけるもうひとつの側面は、キロアンペアメータ当たりのコストによるものである。例えば、ＨＴＳ導体のメータ当たりのコストに対する電流運搬容量を増大させることにより、キロアンペアメータあたりのコストは削減される。最大電流運搬容量は、臨界電流と呼ばれる。
【０００７】
電力送信において、ＨＴＳ導体を有効に使用されるために解決されるべきであるいくつかの問題の中に、ＡＣ損失がある。ＨＴＳ導体を組み込んだケーブルにおいて、ＡＣ損失を減少させる典型的なアプローチは、ＨＴＳ導体のモノリシックな合金を作製することに頼ってきた。例えば、ＨＴＳ導体合金を作製するよう支持する表面は、ほとんど完全にＨＴＳ導体で覆われてきた。しかしながら、ＨＴＳ導体はその電流運搬容量が向上すると、しばしばその電流運搬に必要である以上の導体がその表面をカバーするのに使用された。しかしながら、これらのタイプの設計においては、しばしばＨＴＳ導体の量を減らすことは、ＡＣ損失を増大させるだけであった。
【０００８】
それゆえ、超伝導導体においてなされている改善の利点を取りいれる、同時にＡＣ損失に関して受け入れ可能で、さらには改善された特性を含むことにより電流を送信するシステムにおいて利用することができる、新しい、かつ改善されたケーブルの巻き線構造に対する必要性が残っている。
【特許文献１】米国特許出願公開第２００３／０１０５２７号明細書
【特許文献２】国際公開第９８／１３８５９Ａ号パンフレット
【特許文献３】英国特許第１３８７８６０号明細書
【発明の開示】
【０００９】
本発明は、電流を送信するシステムに向けられている。該システムは、発電機、超伝導ケーブル、及び少なくとも１つの負荷を含む。さらに該システムは、終端、冷蔵システム、及び終端及び冷蔵システムの内の１つを含む。該ケーブルは、すくなくとも、マンドレル及び少なくともひとつの磁気的に分離された超伝導導体を含む少なくともひとつの電気相を持っている。
【００１０】
マンドレルは、フレキシブルな材料よりなる。例えば、アルミニウム合金及び銅合金の内のひとつのような、単一フィラメントあるいは多数フィラメント（複数のフィラメント）合金をマンドレルとして使用することが出来る。構造や材料を問わなければ、マンドレルは、低温に耐えられるものであることが有効である。
【００１１】
磁気的に分離された超伝導導体の目的のひとつは、ＡＣ損失を減少することである。
【００１２】
少なくともひとつのマンドレル、及び編まれた磁気的に分離された超伝導導体を含む少なくともひとつの電気相に加えて、該ケーブルは、１つ又はそれ以上の熱絶縁、１つの保護ジャケット、電気的絶縁材料（誘電体）、静電シールド、地絡巻き線、及び冷却材通路を含む。
【００１３】
確かに、該ケーブルは、少なくともひとつの電気相を含み、また複数の電気相を含んでもよい。複数とは３であり、かつ複数の電気相の内の少なくとも２つは、マンドレル、及び編まれた磁気的に分離された超伝導導体を含む。
【００１４】
さらに、本発明の一つの側面は、電力を送信するシステムの準備を与えることである。該システムは、少なくとも１つの発電機、少なくとも１つの低温保持装置、及び少なくとも一つの負荷を含む。前記少なくとも１つの発電機は、少なくとも１相の電力を発生する。前記少なくとも１つの低温保持装置は、少なくとも一つのマンドレル及び磁気的に分離された超伝導導体を含む少なくとも１つの電気相を持つ。その発電機と負荷は、電気的グリッドの等価回路を表現するものとみなすことができ、かつ電気的に交換することが出来る。
【００１５】
本発明のもう１つの側面は、上記で述べたもののような、電力を送信するシステムで利用可能な超伝導ケーブルを与えることである。該ケーブルは、マンドレルと編まれた磁気的に分離された超伝導導体とを含む少なくともひとつの電気相を含む少なくとも１つの低温保持装置を持つ。
【００１６】
さらに、本発明のさらにもうひとつの側面は、電力を送信するシステムを提供することである。該システムは、少なくとも１つの発電機、少なくとも１つの超伝導ケーブル、少なくとも１つの負荷、および終端の内の１つ、少なくとも１つの冷蔵システム、及び終端及び少なくとも１つの冷蔵システムを含む。少なくとも１つの発電機は、少なくとも１相の電力を発生する。前記少なくとも１つのケーブルは、少なくとも１つのマンドレル及び編まれた磁気的に分離された超伝導導体を含む少なくとも１つの電気相を含む少なくとも１つの低温保持装置をもつ。
【００１７】
これらおよび他の側面は本発明は、図面とともに考慮して以下の好ましい実施形態の説明を読んだ後に、当業者にとって明らかになるでしょう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下の説明では、特性の同様の参照符号は、図に示されるいくつかの実施形態を通して、同様のまたは対応する部分を示す。また“上”“下”“外側”“内側”等の用語は、便宜上の語であり、限定的に解釈されるべきものではない。
【００１９】
一般に図面を、特に図１を参照すれば、図解は、本発明の好ましい実施形態を説明することを目的としており、本発明をそれに限定することを意図してはいない。図１は送電システム１０を表している。該システム１０は、少なくとも次のものの内１つを含む：ジェネレータ（発電機）２２、少なくとも１つのクライオスタット（低温保持装置）１２を含むケーブル８、ロード（負荷）２４、ターミネーション（終端）２６、及び冷蔵システム２８。該システム１０は、少なくとも１つのスプライス（接合部）１８を含む。少なくとも１つのジェネレータ２２は、１相、または好ましくは３相の電力を発生させる。図２に見られるように、少なくとも１つのケーブル８は、少なくとも１つの電気相１４を含む少なくとも１つのクライオスタット１２を持つ。図３は、少なくとも１つのマンドレル１６と、編まれた磁気的に分離された超伝導導体２０を含む電気相１４を示す。
【００２０】
ジェネレータ２２、ロード２４、およびシステム１０は、技術上知られた任意のものでよい。ジェネレータ２２およびロード２４は、おのおの、技術上知られた導体、ケーブル、バス、ロード、トランスフォーマ、ジェネレータ、等の全体のグリッドを表すものと見ることができる。
【００２１】
冷蔵システム２８は、ケーブル８内の任意の超伝導導体を臨界温度以下の温度に維持するような大きさとされている。該冷蔵システム２８はまた、熱をケーブル８から冷蔵システム２８に転送する方法を提供しなければならない。該冷蔵システム２８は冷蔵庫であってよく、低温体をケーブル８を通して循環させる機構を含む。１つの例は、低温液体をケーブル８を通して循環させて熱を集め、冷蔵システム２８を通して循環させて熱を除くことである。冷蔵システム２８の例は、技術において知られているものなど、任意のものでよい。
【００２２】
ターミネーション（終端）２６の例は、以下のいずれかに開示されたものの任意のものであってよい：米国特許No.6,525,265“High Voltage Power Cable Termination,”、2003年2月25日発行、Leijon et al.; PCT No.PCT/US02/31382,“Superconducting Cable Termination,”2002年10月2日出願、Southwire Company et al.；ヨーロッパ特許No.EP1151442“Electrical Power Transmission System Using Superconductous,” 1999,12月22日Pirelli Cavi E Sistemi S.P.A et al.；世界特許No.WO03103094, “Current Lead for Superconducting Apparatus,”2002年5月31日出願、Pirelli ＆C.S.P.A et al.；日本特許No.11073824“Superconducting Cable Terminating Part,”公報1999年3月16日発行、東京電力et al.；米国特許公開No.US2003/0040439 A1, “Termination of a Superconducting Cable,”2003年２月２７日、Castiglioni et al.；米国特許No.6,049,036, “Terminal for Connecting A Superconducting Multiphase Cable to Room Temperature Electrical Equipment, ”2000年4月11日発行、Metra, 各出願の開示は、ここでの参照によりここに組み入れられる。
【００２３】
前記スプライス（接合部）１８は、種々の長さの超伝導導体の接合を許し、より長い長さのものをつくる任意のタイプのものでよい。スプライス１８は、より短い長さの磁気的に分離された超伝導導体２０を結合してより長い長さの磁気的に分離された超伝導導体２０をつくることができる。あるいは、スプライス１８は、ある長さの磁気的に分離された超伝導導体２０をある長さの磁気的に結合された超伝導導体２０に結合して、より長い長さの超伝導導体２０をつくることができる。このような場合、ある長さの磁気的に結合された超伝導導体２０は、実質的に完全に磁気的に結合されたものの任意の部分であってよい。スプライス１８の１つの例は、日本の特許公開No.2000090998, “Superconducting  Cable  Joint,”2000年3月31日公開、住友電工など、に開示されたものであり、おのおのの全体の開示は、ここでの参照によりここに組み入れられる。
【００２４】
ターミネーション（終端）２６は、電気的コネクタ、熱コネクタ、およびそれらの結合のいずれであってもよい。
【００２５】
好ましい実施形態においては、複数の、代表的には、３つの、電気相１４は、図２に示されるように、１つのクライオスタット１２内に一緒に集められて、ケーブル８を構成するようにすることができる。さらに、該ケーブル８は、以下、すなわち、熱絶縁３２、保護ジャケット３４、および低温材パス４６、のおのおのの１つ、またはそれ以上を含んでいてもよい。確かに、ケーブル８は、少なくとも１つの電気相１４を含んでおり、複数の電気相１４を含んでいてもよい。該複数は、３であり、複数の電気相のうちの少なくとも２つは、マンドレル１６および編まれた磁気的に分離された超伝導導体２０を含んでいる。この記述の目的のために、用語“電気相”は、その一次的な機能が実質的に１つの電位で、かつ１つの周波数で電流を運ぶことである物理的な構成のことを言うのに用いられる。
【００２６】
クライオスタット１２は、周囲環境からケーブル８の熱領域を、周囲環境から分離して維持するように働くものである。クライオスタット１２は、代表的に、内表面３１、熱絶縁３２、および外表面３３を有する。内表面３１は、好ましくは、低温材パス４６の一部と接触している。クライオスタット１２の外表面３３は、好ましくは、周囲環境と接触している。少なくとも１つの電気相１４は、クライオスタット１２の中に導入されているか、あるいは、クライオスタット１２は、構造体の上に構成されている。
【００２７】
低温材パス４６は、該クライオスタット１２を通る流体の向きを変えることができる。該流体は、液体窒素、あるいは液体ヘリウム等の液体とすることができる。あるいは、該流体は、気体であってもよい。該流体は、冷蔵体２８とケーブル８との間を、熱的に行き来するものであり、かつ、ケーブル８の動作を、超伝導材料がその超伝導特性を示す温度で行わしめる任意の物質、あるいは物質の配列であってよい。
【００２８】
熱絶縁３２は、ケーブル８の動作を、超伝導材料がその超伝導特性を示す温度で行わしめる任意の物質、あるいは物質の配列であってよく、このようなものは、技術上、よく知られている。熱絶縁の１つの例は、真空ベースの絶縁である。このような真空ベースの絶縁は、好ましくは、約０.５ｍＴorr より大きくない、準空気圧を維持することのできる構造としてもよい。あるいは、該熱絶縁３２は、相対的真空における多層絶縁であってもよい。
【００２９】
クライオスタット１２は、その電気的、物理的、および機械的特性が、ドラム上で曲がる（貯蔵されるため、および／または輸送されるため）ときに、あるいは搭載プロセスの間に曲がったときに、実質的に劣化しないようなフレキシビリティーを持っている。該クライオスタット１２は、好ましくは、２つの共芯状に波打ち形状とされたステンレススティール管よりなり、その間に熱絶縁３２を形成するための真空空間を持つものよりなる。しかしながら、該クライオスタットは、超伝導材料がその超伝導特性を示す温度と互換性のある任意の物質、あるいは物質の配列よりなるものであってよく、そのようなものは、技術において知られている。
【００３０】
あるいは、クライオスタット１２の外表面は、保護ジャケット３４で覆われていてもよい。該保護ジャケット３４は、クライオスタット１２に対して、これに、既に存在する導管内に挿入することのできる能力を与えると同時に、該クライオスタット１２を、その動作を禁止する、あるいは妨げる損傷から保護することのできる能力を与える材料を使用して作られる。該保護ジャケット３４は、ポリビニルクロライドのようなポリマーであってよい。
【００３１】
図３において、前記少なくとも１つの電気相１４は、少なくとも１つのバンドである磁気的に分離された超伝導導体２０により囲まれた少なくとも１つのマンドレル１６よりなり、該マンドレルは、誘電体３６（ときどきは、電気絶縁材料３６とも呼ばれる）によりカバーされており、これはさらに、少なくとも１つのバンドである磁気的に分離された超伝導導体２０’によりカバーされている。好ましくは、地絡巻き線３８、３８’がそれぞれ、磁気的に分離された超伝導導体２０’の上にある、あるいは下にあり、実質的に同じ電位にて、電気的に並列に接続されている。好ましい実施形態において、マンドレル１６は、もっとも内側のバンドの磁気的に分離された超伝導導体２０のための地絡巻き線３８として作用する。さらに、静電シールド層４０は、誘電体３６の上、あるいは下に、任意にあってよい。
【００３２】
マンドレル１６はフレキシブル材料よりなるものであってよい。好ましくは、アルミニウム合金および銅合金の内の１つのような、単一フィラメントおよび多数フィラメント（例えば、複数のフィラメント）の純粋金属、あるいは合金を、マンドレル１６として用いることができる。あるいは、該マンドレル１６は、蛇管であってもよい。あるいは、該マンドレル１６は、スパイラル溝を持ったパイプ（以下、スパイラル管と称す）であってもよい。蛇腹を持つ蛇腹チューブも、またマンドレル１６として用いることができる。さらにマンドレル１６はまた、スパイラルスチール片のような、らせん状に巻いた材料からつくってもよい。これらの形状の各々は、マンドレル１６に充分なフレキシビリティーを与えるよう適合せられる。そのフレキシブルなマンドレル１６は、フレキシビリティーを持つ発明的なケーブル８を与える。
【００３３】
金属材料は、非金属材料もまた、単独で、または結合して、マンドレル１６を構成するのに用いることができる。金属材料の例は、ステンレススティール、銅、アルミニウム、等であり、一方、非金属材料の例は、ポリマー、セラミック、およびそれらの結合を含む。ガラス繊維強化したポリマー等の、強化ポリマーも含まれる。その構成あるいは材料がどのようなものであっても、マンドレル１６は、低温に耐えられることが有利である。また、該マンドレル１６は、ケーブル８の動作温度、および絶縁温度の両方において十分な強度およびフレキシビリティーを持つものであることが有利である。
【００３４】
好ましくは、該マンドレル１６は、与えられた電気相について予想されるような任意の地絡電流を取り扱うような大きさの銅または銅合金のような低抵抗金属の複数のフィラメントよりなる。この実施形態においては、該マンドレルは、最も内側のバンドの磁気的に分離された超伝導導体２０のための地絡巻き線３８として作用する。分離した地絡巻き線３８内のすべてのフィラメントは、電気的に並列に接続されている。
【００３５】
任意にスパイラル溝、あるいは蛇腹管を持つパイプを、マンドレル１６として使用したときには、それは、低温超伝導（ＬＴＳ）導体のための液体ヘリウム、あるいはＨＴＳ導体のための液体窒素（ＬＮ2）のようなクライオスタットが、磁気的に分離された超伝導導体２０のバット突合せギャップの中に流れ込み、誘電体３６（ときどきは、電気絶縁材料３６とも呼ばれる）の中を浸すことを許すような大きさおよびパターンの穴があけられている。この実施形態においては、該マンドレル１６は、低温体を冷蔵システム２８から輸送するための中央の、かつ、チューブ状の低温材パス４６を与えている。
【００３６】
ひとつの実施形態において、マンドレル１６は、該マンドレル１６上に置かれた、または巻かれたテープをさらに備える。該テープは、マンドレル１６の任意の溝を、超伝導テープがバックルしないようカバーするスムーズな表面を形成することができる。該テープをおくことによりマンドレル１６のフレキシビリティーを維持しながら任意の溝をカバーすることができる。該テープは、低温に耐えられるものであり、ケーブル８の動作温度および絶縁温度の両方で十分な強度およびフレキシビリティーを持つ任意の材料よりなってよい。
【００３７】
もう１つの実施形態において、フレキシブルなマンドレル１６は、ワイヤ編み、またはメッシュにより任意にカバーされていてもよい。
【００３８】
マンドレル１６は、螺旋状の溝の表面、蜘蛛の巣状の表面、マット状の表面、および編まれた形状の表面の任意のものを持っていて、磁気的に分離された超伝導導体２０の表面を構成していてもよい。
【００３９】
クライオスタット１２において、マンドレル１６は、テープ状の超伝導導体２０を、所定の範囲の曲がりストレインに保持するよう適合されている。このマンドレル１６は、クライオスタット１２に必要とされる長さを持ち、実質的にクライオスタット１２の中心に設けられている。該マンドレル１６は、実質的に円筒形状または螺旋形状をしており、前記超伝導導体２０はその上に横たわっており、かつ、一般にその全長にわたって実質的に一定な直径を持っている。
【００４０】
本発明を実施するとき、マンドレル１６上に、いくつかのテープ状の、マルチフィラメントの超伝導導体２０を横たわらせる、あるいは巻きつけることが可能である。該超伝導導体２０は、１つまたはそれ以上の層の形に、その表面をマンドレル１６に向けながら編みこむことができる。各層は、任意の数の超伝導導体２０により構成することができる。いくつかの超伝導導体２０を、超伝導導体２０の層をつくるためにマンドレル上で編んだとき、さらなる超伝導導体２０をさらにその上に編んでもよい。充分な数の超伝導導体２０が第２の層として第１の超伝導導体２０の上に編まれたとき、今度は、第３の層の超伝導導体２０を、その上に編んでもよい。各隣接するペアをなす層の間には、絶縁層は設けられない。説明の目的のために、隣接するペアをなす層の全体は、バンドと呼ばれる。１つの分離したバンド内のすべての超伝導導体は、電気的に並列に接続されている。
【００４１】
磁気的に分離している超伝導導体２０のバンドは、フレキシブルなマンドレル１６上で編まれた複数の超伝導導体よりなる。その超伝導導体は、任意の超伝導導体を含む部分を有する導体の任意の構成よりなってもよい。適用可能な形状の因子は、実質的に丸い（代表的にワイヤと呼ばれる）か、実質的に平坦（代表的にテープと呼ばれる）か、その間の任意の形状でよい。該超伝導の材料は、１箇所（代表的に、モノフィラメントと呼ばれる）に配置されていても、２箇所、あるいは、複数箇所（代表的に、マルチフィラメントと呼ばれる）に配置されていてもよい。
【００４２】
超伝導導体を作製するために使用可能な超伝導材料の１つのタイプは、高温超伝導（ＨＴＳ）材料である。ひとつのＨＴＳ材料は、銅ベースのＨＴＳ材料である。銅ベースＨＴＳ材料の例は、La2-xMxCuO4、Ln2-xCexCuO4,ReBa2Cu3O7-d、超伝導導体のビスマス−ストロンチウム−カルシウム−銅−酸化物ファミリー、例えば、Bi2Sr2CaCu2Ox、(Bi,Pb)2Sr2CaCu2Ox、およびBi2Sr2CaCu3Ox、（Bi,Pb）2Sr2CaCu3Ox(ここで、Bi2Sr2CaCu2Ox、（Bi,Pb）2Sr2CaCu2Oxは、しばしばBSCCO2212と言われ、Bi2Sr2CaCu3Ox、（Bi,Pb）2Sr2CaCu3Oxは、しばしばBSCCO2223と言われ、まとめてしばしば、BSCCOといわれる。)を含む。Ln2-xM xCuO4において、ＭはCa、Sr、Ba、及びそれらの組み合わせのうちの１つである。Ln2-xCexＣuO4において、LnはPr、Nd、Sm、Eu、Gd、およびそれらの組み合わせのうちの１つである。ReBa2CuO7-dにおいて、ReはY、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、および、それらの組み合わせのうちの１つである。特別のReBa2CuO7-dは、しばしば、ＹＢＣＯと言われる、YBa2Cu3O7-dである。
【００４３】
使用できる超伝導の材料の例は、以下のいずれか１つに開示されたものような、任意のものでよい:米国特許No.6,601,289,“Manufacturing process of superconducting wire and retainer for heat treatment,”特許発行、2003年8月5日、 Kobayashi：米国特許No.6,495,765,“Superconductors,”特許発行、2002年12月17日、Riley、Jr：米国特許No.6,311,386,“Processing of (Bi,Pb)SCCO superconductors in wires and tapes,”特許発行、2001年11月6日、Li, et.al.；米国特許No.6,295,716,“Production and Processing of (Bi,Pb)SCCO superconductors,”特許発行, 2001年10月2日, Rupich et.al.：米国特許No.5,942,466,“Processing of (Bi,Pb)SCCO superconductors in wires and tape”特許発行, 1999年8月24日, Li et.al.：米国特許No.5,968,877,“High Tc YBCO superconductor deposited on biaxially textured Ni substrate,”特許発行, 1999年10月19日, Budai et.al.;米国特許No.5,846,912,“Method for preparation of textured YBa2Cu3Ox superconductor”特許発行, 1998年12月8日Selvamanickam et.al.：米国特許No.6,638,894,“Devices and systems based on novel superconducting material”特許発行, 2003年10月28日, Batlogg et.al.：米国発行No.6,251,530, “Thin−film of a high-temperature superconductor,”特許発行, 2001年6月26日, Bozovic et.al.：米国特許No.4,994,433,“Preparation of thin film superconducting oxide,”特許発行日, 1991年2月19日, Chiang et.al.：米国特許No.6,194,352,“Multifilament composite BSCCO oxide superconductor”特許発行, 200１年2月27日, Rilley et.al.：米国特許No.6,069,116,“Method of forming BSCCO superconducting articles,”特許発行, 2000年5月30日, Li et.al.：米国特許No.5,661,114,“Process of annealing BSCCO-2223 superconductors,”特許発行, 1997年8月26日, Otto et.al.：米国特許No.5,661,114,“Process of annealing BSCCO-2223 Superconductors”特許発行, 1997年8月26日, Otto et.al.：米国特許No.5,635,456,“Processing for Bi/Sr/Ca/Cu/O-2223 superconductors”特許発行, 5,635,456, Riley et.al.：各々の全体の開示は、ここでの参照によりここに組み入れられる。
【００４４】
超伝導導体の１つの例は、酸化物超伝導導体と、これを覆う安定化金属とを有するタイプであり、第一世代超伝導導体としても知られている。実際、該第一世代超伝導導体内には、テープ状多数フィラメント酸化物超伝導ワイヤであって、本質的に酸化物超伝導体よりなる多数のフィラメントが、銀、銀合金、ニッケル、およびニッケル合金の安定化材料の中に含まれているような構造を持つものがある。
【００４５】
超伝導導体のもう１つの例は、金属テープ基板の上に、酸化超伝導体のコーティングを持ち、該酸化物超伝導体は次に安定化金属により被覆されているタイプである。この構成は、第２世代超伝導導体としても知られている。好ましくは、本発明で用いられる安定化金属および基板は、それぞれバッファ層を必要とする、銀、銀合金、およびニッケルおよびニッケル合金のグループから、個々に選択される。
【００４６】
超伝導導体を作るために使用可能な超伝導材料のもう１つの例は、低温超伝導（ＬＴＳ）材料である。１つのＬＴＳ材料は、ニオブベース合金である。ニオブベース合金の例は、チタン、スズ、アルミニウム、及びそれらの組み合わせをも持つものを含む。これらのニオブベース合金は、さらに、タンタル、ジルコニウム、スズ、及びそれらの組み合わせをも含んでもよい。ＬＴＳニオブベース合金の１つのグループは、約４５から約５０重量パーセントのチタンを含むニオブーチタンベース合金である。もう１つのＬＴＳニオブベース合金のグループは、Ａ１５超伝導相を含む。このようなニオブベース合金は、スズ、アルミニウム、及びそれらの組み合わせの内の１つを含んでもよい。ＬＴＳニオビウムベース合金の特定の例は、Ｎｂ3ＳｎやＮｂ3Ａｌを含む。
【００４７】
超伝導導体を作るために利用可能な超伝導材料のさらにもう１つのタイプは、例えばＭｇＢ2のような、ホウ化マグネシウムである。利用可能なホウ化マグネシウム超伝導材料の例は、以下のいずれかに開示されたもののようないずれでもよい：米国特許No.6,511,943,“Synthesis of magnesium diboride by magnesium vapor infiltration process(MVIP),”特許発行2003年1月28日、Serquis, et al.；米国特許公開No.US2002/0127437Ａ1, “MgB2 superconductors,”公開、2002年9 月12日、Sang−Wook Cheong, et al.；米国特許公開No. US 2002/0198111 Al,“Method for manufacturing MgB2 intermetallic superconductor wires，”公開、2002年12月26日、Michael J. Tomsic; 米国特許公開No.2004/0009879 Al,“Method for the production of superconductive wires based on hollow filament made of MgB2,”公開、2004年1月15日、Giovanni  Giunchi, et al.；ここで、各々の全体の開示は、ここでの参照によりここに組み込まれる。
【００４８】
本発明で利用可能な超伝導導体は、その使用を実行可能とする長さを持つ超伝導材料の製作を可能とし、かつ同時に、該超伝導体のマンドレル１６の回りでの編みこみを可能とする基板を含む。例えば、該基板は、約２５と約１２７μｍの間の厚みを持つもののような（２５．４μｍは、１Ｍｉｌに等しい）、金属基板であってよい。もし、例えば、超伝導材料がＹＢＣＯであれば、そのときその厚みは、１から５μｍである。
【００４９】
その合金基板上のＹＢＣＯは、ＢＳＣＣＯより強く、かつ厚みが薄いので、それは、多くの新しい巻き方を可能とする。そのようなものの１つは、導体をマンドレル１６の表面上に編むことである。超伝導導体２０は、ワイヤの形態においても（あるいは、電力ケーブルの場合に個々のテープにおいても）、超伝導導体の任意のペアの間に総合の磁界が実質的に閉じ込められていない場合には、分離されている、と言われる。この状態は、超伝導導体２０を、マンドレル１６の上にそのまま交互に配置することによって達成される。この交互配置は、すべての超伝導導体２０が、ある時間比で、可能な磁界の各々内にある時、達成される。Wilson は、Semiconductor magnets （Clarendon Press, Oxford, 1983年出版）の１９７ページで、“内側ワイヤが常に内側にあり、外側ワイヤが常に外側にある単純にねじられたケーブルは、まさに大きくねじられた組成物のように行動し、大きな自磁界損失を蒙る”、と教えている。十分な相互配置は、ストランドの間に総合の自磁界磁束が含まれないことを確実にすることによって、これを避けることができる。
【００５０】
編まれた磁気的に分離された超伝導導体２０の目的は、ＡＣ損失を減らすことである。その目的のために、編まれた磁気的に分離された超伝導導体２０は、マンドレル１６の周りの第１の方向に第１の数の超伝導導体を含み、該マンドレル１６の周りの第２の方向に、実質的に第１の数と同じ数の第２の超伝導導体を含む。編まれた磁気的に分離された超伝導導体２０は、１つ以上の、または１つ以下の波状パターンに形成することができる。同様に、編まれた磁気的に分離された超伝導導体２０は、２つ以上の、あるいは２つ以下の波状パターンに形成してもよい。すなわち、磁気的に分離された配置を生成する超伝導導体２０からある構造を構築する任意の波状のパターンは、適切な波状パターンである。例えば、波状パターンは、編みこみの軸に関して編み角α（ここで、αは縦軸に対して測定される鋭角である）を形成する２軸編みであってもよい。最良のケースでは、テープの数の平方根の因子だけ、ＡＣ損失を減らすことが出来る。ひとつの例においては、個々のテープは、それらが、偶発的な相互の電気的接触をするのを妨げるよう、絶縁される。
【００５１】
有利には、超伝導導体２０は、磁気的に分離された配置を作製するよう、マンドレル１６上に編まれる。超伝導導体２０は、約９０度までの配置（lay）角で、有利には、約１０度から約６０度の、好ましくは、約２０度から約４０度の配置角で編まれる。このような編みこみは、特に低温材転送ホースの外側では代表的であり、そこでは、それらは、多くの平行な薄いワイヤから巻きつけられる。それゆえ、そのような編みこみを作製する技術は、すでに存在している。
【００５２】
最終構築物の安定状態を含む、編みこみプロセスの間に超伝導導体にかかる緊張力は、超伝導導体の２５％より大きい臨界電流の減少を生じないように制限される。この緊張力の制限は、特定の超伝導誘導体のタイプ、厚み、および構成に依存する。
【００５３】
本発明によれば、おのおのの超伝導導体２０は、曲げ時の緊張力、あるいは、所定の範囲の曲率および所定の範囲のピッチ、および、所定の直径を持つマンドレル１６上に編まれる。比較的緩い屈曲が、超伝導導体２０に対してその軸方向に沿って印加される。マンドレル１６の上で編まれた超伝導導体２０は、超伝導導体の臨界温度の、約２５％より大きい減少を生じることのないよう限定された曲げ緊張力で曲げられる。この曲げ緊張力限界は、特定の超伝導導体のタイプ、厚み、及び構成に依存する。
【００５４】
ＹＢＣＯは、ＢＳＣＣＯよりもより高い電流密度を持ち、これは、ケーブルの動作電流を運ぶのにより少ないテープが必要であることを意味する。現在のケーブル設計は、よりロスの少ないケーブルのまき方をつくるために、コアの表面の全てを覆うものに依拠している。これは、結果的に電流を運ぶために必要でない表面を覆うために余分なＹＢＣＯを使用する結果を生じ得る。これは、ケーブルのコストを増加することとなる。編みこみのコンセプトは、表面全てを覆うことに依拠するものではなく、いくらかの場合には、特により大きい巻き直径の場合には、実質的により少ないテープを使用することを可能とするものである。
【００５５】
図３において、本発明の１つの実施態様は、少なくとも２つの別々のグループの超伝導導体２０，２０’を持つ電気相１４を含む。有利には、誘電体３６の層（ときどきは、電気絶縁体３６とも言う）は、前記少なくとも２つの別々の超伝導導体２０、２０’のおのおのを分離する。本発明の１つの実施形態において、前記２つの別々のグループの超伝導導体２０，２０’は、ケーブルを通って流れるほぼ等しい量の電流を運ぶ。
【００５６】
更に有利なのは、マンドレル１６から最も遠い磁気的に分離された超伝導導体２０のバンドが、同軸構成をつくる他のバンドを通って流れる電流のシールドを与える場合である。この同軸構成は、磁界が、実質的に内側の磁気的に分離された超伝導導体２０のバンドと外側の磁気的に分離された超伝導導体２０’のバンドとの間にあることを強制する。磁気的に分離された超伝導導体２０’のバンドの外には、実質的に磁界は存在せず、それゆえ、マンドレル、あるいは光学的地絡巻き線３８内には渦電流ロスは存在しない。また、磁気的に分離された超伝導導体２０、２０’の内側にも実質的に磁界はなく、マンドレル、あるいは任意の光学的地絡巻き線３８内には渦電流ロスは存在しない。
【００５７】
さらに、前記同軸構成は、磁界を実質的に周状にする；これにより、局所磁界は、実質的に超伝導導体２０の表面と平行になる。ある超伝導導体においては、この平行な電界の向きは、与えられた磁界の振幅に対してよりよい性能を持つ。この構成により、非常に大量の電流を、磁気的に分離された超伝導導体２０の数および臨界電流に依存して運ぶことができる。
【００５８】
地絡巻き線３８は、マンドレル１６と磁気的に分離された超伝導体２０との間にあることができる。さらに、地絡巻き線３８’は、磁気的に分離された超伝導体２０’の上に横たわることができる。該任意の地絡巻き線３８’は、磁気的に分離された超伝導導体２０と同じ電気的電位にある；かつ、該任意の地絡巻き線３８’は、超伝導導体２０’と同じ電気的電位にある。該地絡巻き線３８は、与えられた電気相に予測され得る任意の地絡電流を処理するのに適した大きさの銅または銅合金のような低抵抗金属の複数のフィラメントまたはテープを含む。分離した地絡巻き線３８内のすべてのフィラメントは、電気的に並列に接続されている。
【００５９】
さらに、静電シールド層４０は、任意に誘電体３６の下にあっても、上にあってもよい。有利には、最も外側のバンドの磁気的に分離された超伝導体２０、あるいは、地絡巻き線３８は、バインダーテープにより囲まれていてよい。該バインダーテープは、巻き線を一般的に同心状に保持するように働く。バインダーテープは、その物理的、機械的、熱的要件が満たすことのできる任意の材料、あるいは、材料の組み合わせであってよい。好ましくは、それは、誘電体３６と同じ材料とすることができる。
【００６０】
いくつかの実施形態において、磁気的に分離した超伝導導体の最も外側のバンドは、電気相１４のための電気的な、かつ磁気的なシールドとして働くよう、実質的にグランドの電位に維持することができる。本発明は、シールドされた、およびシールドされていない、両方の電気相１４を持っている。
【００６１】
ある実施形態において、誘電体３６（ときどきは、電気的絶縁材料３６とも呼ばれる）は、極低温にあってもその状態を保持するものであり、極低温の温度に、何らの物理的な、かつ機械的な劣化を生じることなく、耐えることのできる任意の材料は、これに適切であろう。本発明の一つの側面のポリマー誘導体材料は、液体窒素、およびより低い温度で、良い物理的、および機械的特性を有する。それは、高い絶縁耐力、および高い絶縁破壊電圧を持つ。また、電気絶縁材料３６は、低温に耐えられる材料であることが望ましい。
【００６２】
前記少なくとも１つの誘電体３６（ときどきは、電気な絶縁材料３６とも呼ばれる）は、技術において知られているように、与えられた動作電圧における、代表的なレートのBasic Impulse insulation level （ＢＩＬ）の電圧レベルに耐えることができる。
【００６３】
誘電体３６（ときどきは、電気的絶縁材料３６とも呼ばれる）は、ポリプロピレン、クラフトペーパー、ポリプロピレンラミネートペーパ（代表的には、ＰＰＬＰと呼ばれる）、ポリイミド、ポリアミド、ポリエチレン、交差結合ポリエチレン（代表的には、ＸＬＰＥと呼ばれる）、もしくはＥＲＰの内の１つ；あるいは、その物理的、機械的、電気的および熱的要件を満たすことのできる任意の材料または材料の組み合わせ、であってよい。
【００６４】
該誘電体は、複数のテープから押し出され、あるいは巻きだされてもよく、あるいは、直接、あるいは、技術上知られている方法で押しだされてもよい。
【００６５】
有利には、静電シールド層４０は、誘電体３６の下に横たわり、かつ上に横たわる。静電シールド層４０は、ケーブルの金属要素（磁気的に分離された超伝導導体２０の層のような）の電界プロファイルをスムーズにするのに役立つ。前記少なくとも１つの静電シールド層４０に適した材料に関して、単独で用いられても、他の材料と組み合わせて用いられても、電界を成形することができる材料が好ましい。その目的のために、前記少なくとも１つの静電シールド層４０は、伝導材料、半導体材料、及びそれらの組み合わせの任意の１つでよい。静電シールドの複数は、電界を成形するのに適切な構造を与える数である。そのような数は、誘電体３６の層ごとに約２であるようである。
【００６６】
以下は、好ましい実施態様の構成における３４．５ｋＶケーブルの計算された損失の、約２ｍｉｌ基板上の、約４ｍｍ幅、約２μｍ厚のＹＢＣＯとの、臨界電流密度を１．５×１０10A/m2としての比較である。テーブル１に示されるように、編みこみは、より高い動作電流において、損失をより劇的に減少させる。この比較は、マンドレルが、地絡電流を運ぶよう銅からなるフィラメントマンドレル型の設計の標準ケーブルを仮定している。より大きいレベルの地絡電流は、より大きいマンドレルの直径に対応している。該直径は、三相ケーブルの外径であり、インチで示される。これらの数はおおよその参照のために与えられるものである、なぜなら、直径に対する実際の制限は、ここではカバーされない電圧絶縁であるからである。損失の低減は、すべての代表的な地絡電流レベルに対して、それゆえ、マンドレルの直径の大きな範囲に対して、相対的に一定である。編まれた構成の超伝導導体の超伝導導体における損失は、すべての電圧に対して有効に一定である。
【００６７】
【表１】
2007536700.tif 000003
【００６８】
説明の目的のために、代表的な実施形態が、設定されたが、前述の説明は、発明の範囲に対する制限とみなされるべきではない。したがって、本発明の精神と範囲から離れること無く、種々の修飾、適合、変形が当業者に起こり得るであろう。例として、
【００６９】
複数のクライオスタット１２は、おのおのは好ましくは１つの電気相１４を持ち、ケーブル８を形成するように一緒にまとめることができる。該電気相１４は、少なくとも１つのバンドの編まれた磁気的に分離された超伝導体２０を含む。誘電体３６（ときどきは、電気的絶縁材料３６ともいわれる）は、この構成では、クライオスタット１２の外にあることができる。代表的に、この構成は、シールドとして動作するバンドの超伝導体２０’は持たない。この実施形態はまた、以下のもの：地絡巻き線３８、静電シールド層４０、熱絶縁３２、保護ジャケット３４および低温材パス４６の１つまたはそれ以上を含むことができ、代表的に暖かい誘電超伝導ケーブルと呼ばれる。
【００７０】
あるいは、図４は、少なくとも３つの、好ましくは４つの、区別されるバンドの編まれた磁気的に分離された超伝導導体２０、２０’、２０’’、２０’’’が、１つのマンドレル１６（代表的には、３軸構成と呼ばれる）上に同心に巻かれたものと含むもう１つの実施形態を図示する。有利には、誘電体３６（ときどきは、電気的絶縁材料とも呼ばれる）の層は、別々のバンドの超伝導導体２０のおのおのを分離する。磁気的に分離された超伝導導体のおのおののバンドは、分離された電気相またはシールドであってよい。この実施形態はまた、次のものの内の１つもしくは複数よりなる；地絡巻き線３８、３８’、３８’’、３８’’’、静電シールド層４０、クライオスタット１２、熱絶縁３２、保護ジャケット３４、及び低温材パス４６。
【００７１】
あるいは、複数の３軸構造は、一つのクライオスタットの中に収容することができる。この実施形態はまた、以下のものの１つ、あるいはそれ以上を含む：地絡巻き線３８、静電シールド層４０、クライオスタット１２、熱絶縁３２、保護ジャケット３４、及び低温材パス４６。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】図１は、本発明に従って構築された送電システムの概略図である。
【図２】図２は、図１の送電システムにおいて使用可能な超伝導ケーブルの概略図である。
【図３】図３は、図１の送電システムと、図２のケーブルにおいて使用可能な電気相の概略図である。
【図４】図４は、図１の送電システムにおいて使用可能な代替の超伝導ケーブルを示す図である。
【図１】
2007536700.tif 000004
【図２】
2007536700.tif 000005
【図３】
2007536700.tif 000006
【図４】
2007536700.tif 000007
【国際調査報告】
2007536700.tif 000008
2007536700.tif 000009