(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
超電導限流器のコネクタアセンブリであって、
第１超電導テープ要素と、
電気コネクタの第１領域において、前記第１超電導テープ要素と電気的に接続される前記電気コネクタと、
前記電気コネクタの第２領域において、前記電気コネクタと電気的に接続される第２超電導テープ要素と、
前記第１超電導テープ要素及び前記第２超電導テープ要素の端部の間に設けられ、前記電気コネクタ上に配置される第１平坦面を有する第３超電導テープ要素と
を備え、
前記電気コネクタは一体構造を有し、
前記第１超電導テープ要素、前記電気コネクタ及び前記第２超電導テープ要素は、１つの層を有するコネクタアセンブリ。
【請求項２】
前記コネクタアセンブリは、
積層体として構成される１以上の追加層を有するモジュールを備え、
前記１以上の追加層はそれぞれ、前記電気コネクタを介して互いに電気的に接続される前記第１超電導テープ要素及び前記第２超電導テープ要素を含む請求項１に記載のコネクタアセンブリ。
【請求項３】
前記電気コネクタは、単一体である請求項１又は２に記載のコネクタアセンブリ。
【請求項４】
前記電気コネクタは、導電性の高い金属を含む請求項１から３の何れか一項に記載のコネクタアセンブリ。
【請求項５】
前記電気コネクタは、Ｕ字形状構造を有する請求項１から４の何れか一項に記載のコネクタアセンブリ。
【請求項６】
前記第１超電導テープ要素及び前記第２超電導テープ要素はそれぞれ、前記第１超電導テープ要素及び前記第２超電導テープ要素の対応する第１平坦面及び第２平坦面上に設けられた一対の電気コネクタに電気的に接続される請求項２から５の何れか一項に記載のコネクタアセンブリ。
【請求項７】
前記第１超電導テープ要素及び前記第２超電導テープ要素はそれぞれ、前記第３超電導テープ要素の対応する斜めの第１縁及び第２縁に近接する斜めの縁を有し、
前記第１超電導テープ要素及び前記第２超電導テープ要素と前記第３超電導テープ要素とが互いに留め継ぎ構造を画定している請求項６に記載のコネクタアセンブリ。
【請求項８】
前記第１超電導テープ要素及び前記第２超電導テープ要素はそれぞれ、積層構造を有する請求項１から７の何れか一項に記載のコネクタアセンブリ。
【請求項９】
前記積層構造は、
超電導物質を含む内側層と、
前記第１超電導テープ要素又は前記第２超電導テープ要素の第１面を形成する第１外側層と、
前記第１超電導テープ要素又は前記第２超電導テープ要素の第２面を形成する第２外側層とを含む請求項８に記載のコネクタアセンブリ。
【請求項１０】
前記第１外側層は、第１導電率を有する常伝導金属であり、
前記第２外側層は、前記第１導電率よりも低い第２導電率を有する常伝導金属である請求項９に記載のコネクタアセンブリ。
【請求項１１】
超電導限流器（superconducting fault current limiter：ＳＣＦＣＬ）であって、
極低温冷却システムと、
前記極低温冷却システムによって冷却され、複数の平行な電流伝導経路を形成する積層体を有する限流器モジュールとを備え、
前記積層体の層はそれぞれ、単一体の金属コネクタを使用して互いに電気的に接続される直列に配置された複数の超電導テープを含み、
第１超電導テープが、前記金属コネクタの第１領域において前記金属コネクタと接続され、
第２超電導テープが、前記金属コネクタの第２領域において前記金属コネクタと接続され、
第１超電導テープ及び第２超電導テープそれぞれの端部の平坦な面が、前記金属コネクタの平坦な面に結合され、
前記第１超電導テープ及び前記第２超電導テープの前記端部の間の前記金属コネクタの前記平坦な面上に配置される第３超電導テープを更に備える超電導限流器。
【請求項１２】
前記複数の超電導テープはそれぞれ、ＹＢＣＯテープ及びＢＳＣＣＯテープのうちの１つを含む請求項１１に記載の超電導限流器。
【請求項１３】
前記金属コネクタは、導電性の高い金属を含む請求項１１又は１２に記載の超電導限流器。
【請求項１４】
前記第１超電導テープ及び前記第２超電導テープはそれぞれ、前記第３超電導テープの対応する斜めの第１縁及び第２縁に近接する斜めの縁を有し、
前記第１超電導テープ、前記第２超電導テープ及び前記第３超電導テープは、互いに留め継ぎ構造を画定している請求項１１に記載の超電導限流器。
【請求項１５】
前記第１超電導テープ及び前記第２超電導テープはそれぞれ、積層構造を有し、
前記積層構造は、
超電導物質を含む内側層と、
前記第１超電導テープ又は前記第２超電導テープの第１面を形成する第１外側層と、
前記第１超電導テープ又は前記第２超電導テープの第２面を形成する第２外側層とを含む請求項１１から１４の何れか一項に記載の超電導限流器。
【請求項１６】
前記第１外側層は、第１導電率を有する常伝導金属であり、
前記第２外側層は、前記第１導電率よりも低い第２導電率を有する常伝導金属である請求項１５に記載の超電導限流器。
【請求項１７】
前記複数の超電導テープは、金属コネクタによって形成される複数の接続点において直列に結合され、
前記超電導限流器は、約１００ｋＶから２００ｋＶの範囲の電圧をサポートする請求項１１に記載の超電導限流器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電流制御デバイスに関し、より詳細には、故障電流制限を行う装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
限流器は、例えば、電流サージから送電ネットワークを保護する目的で使用されている。超電導限流器（ＳＣＦＣＬ）は、極低温で動作し、典型的には、高電圧及び高電流に晒される送電又は配電に使用される種類のデバイスである。抵抗型超電導限流器では、電流がＳＣＦＣＬの超電導構成要素を流れ、高い故障電流が発生すると、この電流を消滅させるために、超電導構成要素は通常の導体として動作し抵抗が急激に増加する。
【０００３】
より詳細には、ＳＣＦＣＬデバイスのコアは、電力を分散させ極低温熱負荷を増加させる非超電導コネクタを使用して、複数の超電導要素が互いに直列に及び並列に接続された構成を有する。通常の動作モードでは、例えば、テープ状の超電導要素が超電導状態となるように、ＳＣＦＬデバイスは極低温に冷却される。故障が生じていない状態では、超電導体のテープに電流が流れて、通常の（すなわち、非超電導の）導電状態を示す一般的な金属で構成されていてもよいコネクタ領域に入る。伝送線で電流のサージが発生すると、電流は、ＳＣＦＣＬへと流入し、超電導要素に電流が流れる。電流サージが、超電導テープの臨界値を超えると、超電導体は通常の導体へと変化してもよい（すなわち、クエンチ（quench））。通常の導電状態になると、超電導体は電流に対する抵抗を得て、ＳＣＦＣＬを流れる電流を許容レベルに制限することができる。このようにして、伝送線を流れる電流を制限することができる。
【０００４】
現在盛んに開発が行われているＳＣＦＣＬには、設計されたように機能させるべく対応する超電導転移温度（ＴＣ）まで冷却される、二ホウ化マグネシウムの配線、Ｙ系銅酸化物（Yttrium Barium Copper Oxide：ＹＢＣＯ）テープ、ＢＳＳＣＯ（Bismuth Strontium Calcium Copper Oxide）材料を使用したシステムが含まれる。典型的な商用の材料におけるＴＣが９０°〜１０５°Ｋの範囲であることから、相対的に安価な液体窒素又は沸点窒素冷却を使用してＳＣＦＣＬデバイスを動作可能であることから、ＹＢＣＯ及びＢＳＳＣＯベースのデバイスが望ましい。
【０００５】
テープ形状の構造を使用する周知のＳＣＦＣＬデバイスでは、超電導層が、金属クラッドを含む別の非超電導層で被覆されていてもよい。この複合テープを、別のテープと結合して、ＳＣＦＣＬデバイスを形成してもよい。より詳細には、金属要素のような通常の導電性を有する導電コネクタを使用して、一連の超電導テープを結合することができる。例えば、超電導テープは、テープ間の接続構造を形成している金属コネクタに半田付けされてもよい。しかしながら、この種の構成は、不均一な電流分布によりホットスポットが生じやすく、接続電力損失が生じやすい。
【０００６】
更に、電流が超電導領域と非超電導領域の間を電流が通過するときに、大幅な電力損失が発生する場合がある。ある構成では、ＳＣＦＣＬ設計は、超電導要素と非超電導要素との間に数百の接続点を含むので、これら数百の接続点において、数百ワットの安定状態の電力が失われてしまう。したがって、従来のＳＣＦＣＬシステムに改善を行うことが望まれている。
【発明の概要】
【０００７】
一実施形態では、超電導限流器のコネクタアセンブリは、第１超電導テープ要素と、第１領域において第１超電導テープ要素と電気的に接続される電気コネクタと、電気コネクタの第２領域において、電気コネクタと電気的に接続される第２超電導テープ要素とを備える。電気コネクタは一体構造を有する。第１超電導テープ要素、電気コネクタ及び第２超電導テープ要素は、１つの層を有し、第１超電導テープ要素及び第２超電導テープ要素の端部の間に設けられ、電気コネクタ上に配置される第１平坦面を有する第３超電導テープ要素を更に備えてもよい。
【０００８】
別の実施形態では、超電導限流器（superconducting fault current limiter：ＳＣＦＣＬ）は、極低温冷却システムと、極低温冷却システムによって冷却される限流器モジュールとを備える。限流器モジュールは、複数の平行な電流伝導経路を形成する積層体を有する。積層体の層はそれぞれ、一体に構成されている金属コネクタを使用して互いに電気的に接続される直列に配置された複数の超電導テープを含み、第１超電導テープが、金属コネクタの第１領域において金属コネクタと接続され、第２超電導テープが、金属コネクタの第２領域において金属コネクタと接続され、第１超電導テープ及び第２超電導テープそれぞれの端部の平坦な面が、金属コネクタの平坦な面に結合され、第１超電導テープ及び第２超電導テープの端部の間の金属コネクタの平坦な面上に配置される第３超電導テープを更に備える。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１ａ】コネクタの実施形態を示した平面図である。
【図１ｂ】コネクタの実施形態を示した平面図である。
【図２ａ】コネクタアセンブリの実施形態の斜視図である。
【図２ｂ】図２ａのコネクタアセンブリの断面図である。
【図２ｃ】図２ａのコネクタアセンブリの定常状態モード電流の断面図である。
【図２ｄ】図２ａのコネクタアセンブリの故障モード電流の断面図である。
【図３ａ】コネクタアセンブリ実施形態の斜視図である。
【図３ｂ】図３ａのコネクタの第１部分の定常モード電流の断面図である。
【図３ｃ】図３ａのコネクタの第２部分の定常モード電流の断面図である。
【図３ｄ】超電導テープの一例の断面図である。
【図４ａ】図１ａのコネクタ内の電流分布の平面図である。
【図４ｂ】図１ａのコネクタ内の電流分布の平面図である。
【図５ａ】別のコネクタの実施形態の平面図である。
【図５ｂ】図５ａのコネクタ内の電流分布の平面図である。
【図５ｃ】図５ａのコネクタ内の電流分布の平面図である。
【図６】更なるコネクタの実施形態の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本開示を良好に理解するために、添付の図面を参照して説明する。
上記のＳＣＦＣＬの欠点に対処するべく、本明細書に記載される実施形態は、改善されたＳＣＦＣＬ構造及び性能を提供する。
【００１１】
図１ａは、ＳＣＦＣＬコネクタ構成１００の一実施形態の平面図である。この構成では、単一の銅のコネクタ１０２が、個別の複数の超電導テープ１０４を接続する。テープ１０４は、ＹＢＣＯ、ＢＳＣＣＯ又はその他の超電導体のような周知の超電導材料を含有してもよい。超電導（ＳＣ）材料は、７７Ｋを超える臨界温度ＴＣを有してもよく、液体窒素で冷却されるとテープが超電導状態で動作するような臨界温度を有する。これに替えて、より低いＴＣを有する別のテープ材料を構成１００に使用してもよい。
【００１２】
ある実施形態では、テープ１０４は、超電導（ＳＣ）層及び通常の（非超電導）金属からなる上層及び／又は下層を含む積層構造を有してもよい。特にそうでないと記載されない限り、超電導積層構造に関して使用される"上層（top）"及び"下層（bottom）"という言葉は、積層構造体において互いに反対側に位置する最も外側の層を指す。また、テープ又は材料に関して使用される"超電導"又は"超電導体"との言葉は、指定された動作条件下でＳＣＦＣＬ内に配置されると超電導性を示すテープ又は材料を指す。指定された動作条件とは、周囲温度約７７°Ｋを作り出すべく、液体窒素又は沸騰窒素による冷却下での動作することが含まれてもよい。このような超電導体は、過剰電流又は過度温度のようなイベントに晒されると、通常の（非超電導）導電率に遷移してもよい。したがって、例えば、超電導状態にない場合であっても、ＹＢＣＯ型の材料は超電導体と称されてもよい。
【００１３】
ある実施形態では、積層テープの上層及び下層は両方とも、常伝導金属であってもよい。ある実施形態では、上層は、銅のような低い抵抗値を有する常伝導金属であってもよく、下の層は、合金鋼のような常伝導金属であってもよい。
【００１４】
図１ａの実施形態では、コネクタは、概してＵ字形状に配置されており、テープ１０４が、図に示すように、コネクタと重なってもよい。しかしながら、別の実施形態では、コネクタは、別の形状を有してもよい。より詳細には、テープ１０４はそれぞれ、コネクタと重なる領域の平坦な境界面において、コネクタ１０２に接続されてもよい。超電導テープ１０４のＵ字型コネクタ配置１００を繰り返し設けてもよく、一連の複数のコネクタにより、対応する一連の複数の超電導テープが相互に接続されてもよい。図１ｂに示すように、このような一連のテープ及び一連のコネクタにより、蛇行構造１２０が画定されており、この蛇行構造により、ＳＣＦＣＬに印加される電圧を増加させることができる。このような態様により、コネクタアセンブリは、超電導テープからコネクタへと及びコネクタから超電導テープへと、大きな電流が流れる円滑な経路を提供してもよい。ＳＣＦＣＬの通常動作（又は、"定常状態"）（すなわち、テープ１０４が超電導状態である）では、テープ１０４はそれぞれ、２５０Ａから１０００Ａの範囲の電流を伝送してもよい。
【００１５】
ある実施形態では、図１ａのコネクタの構成を鉛直方向に複数繰り返し配置して、複数のコネクタ１００が連なって図２ａに示すような積層構造を構成してもよい。図２ａには、一実施形態に係るＳＣＦＣＬコネクタ積層配置２００が示されており、６層の超電導テープ２０４が、積層された複数のコネクタ２０６を使用して直列及び並列に導電接続されており、更に、ベース２０２が添えられてもよい。図２ａのＳＣＦＣＬ構造では、超電導テープ２０４はそれぞれ、上側境界面２０４ａ及び下側境界面２０４ｂの両方において、金属コネクタ２０６に接続されてもよい。ある実施形態では、層内のコネクタ配置が、図１ｂに示したような複数のコネクタが配置される蛇行構造を形成していてもよい。
【００１６】
図２ｂには、配置２００の一部分であるＳＣＦＬ配置２２０の断面図が示されている。各テープ２０４の境界面２０４ａ及び２０４ｂは、テープの上面及び下面に配置される対応する金属コネクタに貼り付けられてもよい。例えば、境界面２０４ａ及び境界面２０４ｂはそれぞれ、積層構造の最も外側の金属層であってもよく、上記したように、超電導層（図示せず）は、内側層を含む。半田付け等の、テープ２０４とコネクタ２０６との間の導電経路を提供できる方法により、境界面２０４ａ及び２０４ｂがコネクタ２０６に結合されてもよい。ＳＣＦＣＬ配置２００の積層構造は、通常モードにおいて、高い電流伝送能力を提供できると考えられると同時に、以下に図２ｃ及び図２ｄを参照して説明するように、故障モードでは電流サージを制限する手段を提供する。さらに、配置２００の実施形態では、従来のＳＣＦＣＬと比較して、抵抗損失を低減させることができる。
【００１７】
ある実施形態では、コネクタの積層体配置２００は、ＳＣＦＣＬ装置の限流器モジュールを形成してもよい（ＳＣＦＣＬ装置は、多数のそのようなモジュールを含み得る）。ＳＣＦＣＬが動作する間、モジュールがチャンバ内に配置されて、テープ２０４を超電導状態にするべく冷却システムによって冷却されてもよい。冷却システムとしては、液体窒素、沸騰液体窒素を供給するシステム、又は、その他の極低温冷却手段が含まれてもよい。
【００１８】
図２ｃには、定常状態動作モードの図２ｂのＳＣＦＣＬ積層体２２０の断面図が示される。定常状態動作の間、ＳＣＦＣＬ積層体２２０は、ＳＣＦＣＬ装置の一部として動作してもよく、伝送線（図示せず）に直列に電流を伝送する。上記したように、通常動作では、ＳＣテープ要素２０４はそれぞれ超電導状態にあり、抵抗が存在しない状態で電流が流れる。したがって、外部の電力供給線から積層体２２０に流れ込む電流２１２は、抵抗発熱による大幅な損失（Ｉ２Ｒ損失）なく、ＳＣテープ要素を流れる。さらに、電流２１２は、平行に配置された複数のテープ要素２０４のそれぞれを通過してもよく、この場合、複数のテープの層がそれぞれ、全電流の一部分を伝送する。電流２１２は、図２ｃに示される一般的な経路を流れてもよく、コネクタ要素２０６に入る前に、電流は、テープ２０４内から各テープ２０４の端部２１４付近に広がって存在する。これは、超電導テープ内では抵抗が存在せず、各テープの端部に向かってのみ電流が流れ、導電性が低いコネクタに入るからである。電流がコネクタ２０６に入ると、電流が金属コネクタを通過するときに、Ｉ２Ｒ加熱により電力損失が発生する。図２ｃに示す実施形態では、電流伝送は全てＳＣテープとコネクタとの間で発生し、コネクタ同士の間では電流は流れない。上記のような構成により、ホットスポット及び不均一の低減につながる。
【００１９】
故障モードでの動作時には、ＳＣＦＣＬ積層体２００は、図２ｄに示すように、過剰電流を制限するように設計されている。故障モードの間は、電力供給線内の電流サージがテープ２０４に伝送される。電流サージが、テープ２０４の超電導物質の臨界電流ＩＣ特性を超えた場合には、周知のメカニズムに従って超電導物質が通常の導体へと変化する。通常の導体に変化すると、テープ２０４は、電流の流れに対して、大きな抵抗を示す。ＹＢＣＯ及びＢＳＳＣＯのような周知の超電導物質は、例えば、銅、銀又は金のような導電性の高い金属よりも、通常状態で高い電気抵抗を示す。したがって、テープ２０４を出てコネクタ２０６に入る電流２１６は、図２ｄに示すように、金属コネクタの第１縁部でコネクタに入る傾向がある。そして、電流サージの間、ＳＣＦＣＬ２００を通過する全電流は、テープ２０４が通常状態の導電体へと変化することによって制限される。
【００２０】
ある実施形態では、各層内を平行に電流がそれぞれ通過して、垂直方向には層間を電流が流れないような一連のコネクタアセンブリ層によって、平行に複数の電流が流れるような構成が形成されてもよい。詳細には、図に示すようなＵ字形状のコネクタ設計により、層内の電流の連続性が促進される結果、不均一な電流分布によって生じるホットスポットが低減される。図２ｃ及び図２ｄの例では、電流は、各テープ２０４から出て、図に示すように、テープの上又は下に設けられた一対の隣接するコネクタ２０６に入ってもよい。隣接するコネクタ内の電流は、同じ垂直位置（ｚ方向に沿って）に配置される１つのテープ２０４に戻る。また、図１ｂに示すように、電流は、テープ２０４のセットを流れてもよく、第１のテープ内を流れる電流が、同一平面に第１のテープとして続いて配置されているテープに伝播してもよい。このように、コネクタ２００の構成を利用して、平行に配置された一連の電流がＳＣＦＣＬを概して平面的な態様で伝播される。
【００２１】
図３ａには別のＳＣＦＣＬアセンブリの実施形態が示されており、層毎に電流が流れて、層間では電流が流れないように、複数の層３１０が配置される。図３ｂ及び図３ｃは、それぞれコネクタアセンブリ３００ａ及び３００ｂのアーム部分のＣ−Ｃ'及びＤ−Ｄ'に沿った断面における電流の流れを示した図である。電流３１２は、通常状態での動作時には、超電導テープ３０４内を流れ、隣接するコネクタ層２０６に入る。図３ｂでは、アーム３００ａの層３１０における電流３１２は、テープ要素の上に設けられたコネクタ部分へと上方向に偏向されて、テープ要素３０４からコネクタ２０６へと流入する。図３ｂの比較例として示されている図３ｃには、アーム３００ｂの各層３１０における電流３１２がコネクタ要素２０６から下向きに流れて、同じ層３１０に設けられるテープ要素３０４へと流れる配置例が示されている。このように、層３１０内に存在する電流は、第１テープ要素３０４からコネクタ要素２０６へと流れ、更に第２テープ要素３０４へと流れる。
【００２２】
図３ｃには、複数の層が積層されて配置された超電導テープ要素３０４の一実施形態が示されている。層３０４ｂは超電導層であってもよく、層３０４ａは、銀の層のような高い導電性を有する金属層であってもよい。層３０４ｃは、半導体層又は金属層のような別の導体であってもよく、層３０４ｄは、スチール又はその他の合金層のような抵抗率の高い金属層であってもよい。層３０４ｄは、層３０４ａよりも抵抗率が高いことから、テープ３０４からコネクタ２０６へと流れる電流は、図３ｂに示すように、導電性の高い層を介して上向きに偏向される傾向がある。
【００２３】
ある実施形態では、アセンブリ３００のようなＳＣＦＣＬ積層コネクタアセンブリでは、各アームにおけるテープ３０４はそれぞれ、同じ方向に向けられた層を有するように配置されてもよい。この場合、複数の層３０４の積層体は、各コネクタアセンブリ層３１０における最上層（図３ｂから図３ｄに示される）として銀の層３０４ａを有してもよい。この場合、導電性の高い層３０４ａがコネクタ２０６の直ぐ下に設けられるため、コネクタ２０６から流れる電流は下向きに偏向される傾向がある。
【００２４】
ＳＣＦＣＬ２００は、通常状態での動作時には、ＳＣテープ２０４において電流に対して抵抗が０であり、一体コネクタ構造により電流の流れが改善されてはいるものの、超電導テープ間に配置される常伝導金属コネクタ２０６を電流が通過する時には抵抗を受けることから、電力損失が生じる。図４ｂ及び図４ｂには、図１ａのコネクタ１００内の電流の流れ、及び、電力損失につながる可能性のある構造が示されている。図４ａには、コネクタ１００内の電流経路ＣＤの平面図が示されており、テープ１０４間及びコネクタ１０２にわたる相対的に均一な電流の流れが例示されている。しかしながら、図４ｂに示すように、この相対的に均一な電流であっても、テープ１０４間に延在する領域４１０において抵抗発熱が生じる。ある実施形態では、Ｐは、およそ数センチメートルである。約３００個の接点を有するＳＣＦＣＬアセンブリでは、超電導要素間の数センチメートルの空間が、全体で、銅のような常伝導金属のコネクタを通過するおよそ１０メートルの電流経路を構成することになる。このようなＳＣＦＣＬアセンブリであって、１３８ｋＶ、３０００Ａのシステムでは、通常状態の電力損失がおよそ２４０Ｗとなる。
【００２５】
図５ａ−５ｃ及び図６に示すように、ＳＣＦＣＬ２００の実施形態では、ＳＣＦＣＬコネクタ構成要素の配置を変えることにより、コネクタの抵抗による電力損失（及びホットスポット）を低減させることができると考えられる。
【００２６】
図５ｃには、"ブリッジ"テープ５０８がテープ１０４間に設けられた別のＳＣＦＣＬコネクタ実施形態５００が示されている。コネクタ５００のそれ以外の構成は、コネクタ１００と同じであってもよい。図５ａに示すように、コネクタテープ５０８は、テープ１０４間の横方向の分離距離Ｐの大部分に渡って延在してもよい。コネクタテープ５０８及びテープ１０４は全て、同じ平面に存在してもよい。ある実施形態では、コネクタテープ５０８は、テープ１０４と比較して横方向（図５ａのｘ−ｙ平面において）の寸法が異なる以外は、テープ１０４と同じ材料で同じ構造を有する。特定の実施形態では、テープ５０８の長さＬは、およそ数センチメートルである。
【００２７】
ある実施形態では、コネクタテープ５０８の全域Ａが、コネクタ１０２との境界面（図示せず）に結合されていてもよい。この場合、テープ１０４及び５０８が超電導状態にある通常動作時には、電流５１４は、図５ｂに示すように、コネクタ配置５００を流れる。超電導テープ１０４、５０８がコネクタ１０２との境界面を共有する重複領域Ｏでは、コネクタ１０２の材料が示す電流抵抗により、電流は、実質的に、超電導テープ内を流れる。
【００２８】
図５ｃには、ある実施形態に係るコネクタ配置５００の電流の流れが詳細に示されており、コネクタ１０２上にテープが設けられていない領域５１０、５１２のみにおいて、コネクタ１０２を電流ＣＦが流れる。これらの領域は、電流経路の長さＰ２及びＰ３に一致し、ある実施形態では、数ミリメートルと小さい。このように、コネクタアセンブリ５００では、アセンブリ１００と比較して、抵抗熱発生による損失を全体として減らすことができる。
【００２９】
アセンブリ５００では電流損失を低減させることができるが、依然として、超電導テープ１０４、５０８と通常導体１０２との間の電流経路における境界面、及び、上記のＰ２及びＰ３に対応する領域のように、電流が完全に通常導体内にある領域では、抵抗による熱が発生することが考えられる。詳細には、図５ｂに示すように、超電導領域と通常導電領域との間を電流が流れる際に、電流経路が狭められる。図５ｂの実施形態では、初期状態では、第１テープ１０４ａ内を第１の方向（ｙ方向）に流れる電流５１４は、ほぼ均一に分布している。しかしながら、回路の終端にさしかかり、第２テープ１０４ｂへと入るために、電流は方向を変えて、第１方向とほぼ直交する第２方向（ｘ）へと流れる傾向がある。図５ｂの構成では、電流はテープ１０４ａから出ると電流経路が狭められて、電流が流れる方向が突然変わる。これにより、狭められる領域で、発熱が増加する。したがって、ＳＣＦＣＬアセンブリのコネクタ部分での電流の経路を最適化して、発熱を最小限に抑えることが望ましい。
【００３０】
図６には、テープ６０４及びコネクタテープ６０８が留め継ぎされているコネクタアセンブリ６００の一実施形態が示されている。図に示すように、留め継ぎされる構造により、電流がテープ６０４を出てコネクタ６０２に入り、コネクタ６０２からテープ６０８に入るという、より均一な電流６１４の分布が得られる。図に示すように、電流はテープ６０８内においてより均一な分布となっていると考えられる。
【００３１】
ある実施形態では、コネクタアセンブリ２００、３００のような図に示したようなＳＣＦＣＬ配置は、１つのＳＣＦＣＬ装置として機能する複数のモジュールのうちの１つのモジュールを有してもよい。一実施形態では、ＳＣＦＣＬ装置は、ＳＣテープが導電コネクタに結合される３００個の接続点を含んでもよい。３００個の接続点を有する従来のＳＣＦＣＬ構成と比較して、本実施形態は、接続損失を約９０％低減させることができると考えられる。１３８ｋＶ、３０００Ａで動作し、３００個の銅の接続点を有するＳＣＦＣＬの一実施形態では、従来の構成では全接続損失が約２４０Ｗであるのに対して、本実施形態では約２４Ｗとなり、定常状態の電力損失を、約２１６Ｗ削減できる。
【００３２】
上記したように、本明細書に開示されるＳＣＦＣＬ実施形態では、ＳＣＦＣＬ技術の性能を改善する複数の利点を提供する。接続損失を低減させることにより、極低温冷却コスト及び維持を大幅に低減させることができる。また、本実施形態によれば、電流の流れの均一性を改善させることにより、ホットスポットをなくす又は数を減らすことができ、ホットスポットによって引き起こされる超電導体の故障をなくすことができる。
【００３３】
本開示の範囲は、本明細書に記載された特定の実施形態によって限定されない。本開示に対して、上記の実施形態に加えて、その他の実施形態及び変更例が、添付の図面及び上記の説明から当業者に明らかである。したがって、このようなその他の実施形態及び変形例も本開示の範囲に含まれることを意図している。更に、本開示が特定の環境下において特定の目的で特定の実装形態を参照して説明されたが、当業者であれば、利用可能性はこれらに限定されず、本開示をその他の数多くの目的及び環境に実装可能であることは理解できる。従って、添付の特許請求の範囲は、本開示の最大の範囲及び精神に基づいて解釈されるべきである。
【図１ａ】
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【図１ｂ】
0005791734.tif 000003
【図２ａ】
0005791734.tif 000004
【図２ｂ】
0005791734.tif 000005
【図２ｃ】
0005791734.tif 000006
【図２ｄ】
0005791734.tif 000007
【図３ａ】
0005791734.tif 000008
【図３ｂ】
0005791734.tif 000009
【図３ｃ】
0005791734.tif 000010
【図３ｄ】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図５ａ】
0005791734.tif 000014
【図５ｂ】
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【図５ｃ】
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【図６】
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