(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
超伝導故障電流限流器（ＳＣＦＣＬ）システムであって、
タンクと、
前記タンク内に収容されるクーラントと、
前記クーラント内に浸漬されたコネクタスタックであって、重ねて配置される複数のコネクタを備え、それぞれが２つの超伝導テープを保持するように適応された１つ以上の開口部を有する前記コネクタスタックと、
前記１つ以上の開口部のそれぞれ１つに配置され、対の構成とした２つの超伝導テープと、
を備える、超伝導故障電流限流器（ＳＣＦＣＬ）システム。
【請求項２】
請求項１に記載のＳＣＦＣＬシステムであって、前記コネクタスタック内の各コネクタは、第１面および前記第１面に対向する第２面を有することで、前記コネクタスタック内の第１コネクタの第１面は、第２コネクタの第２面上に配置するようにし、各第１面は第１凹部を備え、かつ各第２面は第２凹部を備えており、前記第１コネクタの第１凹部を前記第２コネクタの第２凹部に整列させることで、併せて前記１つ以上の開口部の１つを形成する、ＳＣＦＣＬシステム。
【請求項３】
請求項１に記載のＳＣＦＣＬシステムであって、前記コネクタスタック内の各コネクタは、第１面および前記第１面に対向する第２面を有することで、前記コネクタスタック内の第１コネクタの第１面は、第２コネクタの第２面上に配置するようにし、各第１面は、前記１つ以上の開口部の１つを形成する深い凹部を備える、ＳＣＦＣＬシステム。
【請求項４】
請求項１に記載のＳＣＦＣＬシステムであって、各超伝導テープの第１の面は超伝導であるが、前記第１の面に対向する第２の面は超伝導ではなく、対の構成とした前記２つの超伝導テープの第２の面は互いに隣接している、ＳＣＦＣＬシステム。
【請求項５】
請求項４に記載のＳＣＦＣＬシステムであって、前記２つの超伝導テープそれぞれの前記第１の面は、前記コネクタスタックにおけるコネクタの表面に物理的に接触している、ＳＣＦＣＬシステム。
【請求項６】
請求項１に記載のＳＣＦＣＬシステムであって、前記２つの超伝導テープのうち少なくとも一方は保護スリーブ内に配置される、ＳＣＦＣＬシステム。
【請求項７】
請求項６に記載のＳＣＦＣＬシステムであって、前記保護スリーブは、前記開口部内に延在しない、ＳＣＦＣＬシステム。
【請求項８】
超伝導テープと共に使用するための接続システムであって、
クーラント内に浸漬されたコネクタスタックであって、重ねて配置される複数のコネクタを備え、それぞれが２つの超伝導テープを保持するように適応された１つ以上の開口部を有する前記コネクタスタックと、
前記１つ以上の開口部のそれぞれ１つに配置され、対の構成とした２つの超伝導テープと、
を備える、接続システム。
【請求項９】
請求項８に記載の接続システムであって、前記２つの超伝導テープのうち少なくとも一方を保護スリーブ内に配置する、接続システム。
【請求項１０】
請求項９に記載の接続システムであって、前記保護スリーブは前記１つ以上の開口部内に延在していない、接続システム。
【請求項１１】
請求項８に記載の接続システムであって、前記２つの超伝導テープのうち少なくとも一方は保護スリーブ内に配置される、接続システム。
【請求項１２】
請求項８に記載の接続システムであって、各超伝導テープの第１の面は超伝導であるが、前記第１の面に対向する第２の面は超伝導ではなく、対の構成とした前記２つの超伝導テープの第２の面は互いに隣接している、接続システム。
【請求項１３】
超伝導故障電流限流器（ＳＣＦＣＬ）システムであって、
タンクと、
前記タンク内に収容されるクーラントと、
前記クーラント内に浸漬された超伝導アレイと、
を備え、前記超伝導アレイは、
第１端部および第２端部を有する基板と、
重ねて配置される複数のコネクタを備え、それぞれが２つの超伝導テープを保持するように適応された１つ以上の第１開口部を有する、前記第１端部に配置される第１コネクタスタックと、
重ねて配置される複数のコネクタを備え、それぞれが２つの超伝導テープを保持するように適応された１つ以上の第２開口部を有する、前記第２端部に配置される第２コネクタスタックと、
各々が第１端部および第２端部を有する、対の構成とした２つの超伝導テープと、
を備え、前記２つの超伝導テープの第１端部は、前記１つ以上の第１開口部の１つに配置され、また前記２つの超伝導テープの第２端部は、前記１つ以上の第２開口部の１つに配置される、超伝導故障電流限流器（ＳＣＦＣＬ）システム。
【請求項１４】
請求項１３に記載のＳＣＦＣＬシステムであって、前記第１コネクタスタック内の各コネクタは、第１面と、前記第１面に対向する第２面とを有することで、前記第１コネクタスタック内の第１コネクタの第１面は、第２コネクタの第２面上に配置するようにし、各第１面は第１凹部を備え、かつ各第２面は第２凹部を備えており、前記第１コネクタの第１凹部を前記第２コネクタの第２凹部に整列させることで、併せて前記１つ以上の第１開口部の１つを形成する、ＳＣＦＣＬシステム。
【請求項１５】
請求項１３に記載のＳＣＦＣＬシステムであって、前記第１コネクタスタック内の各コネクタは、第１面と、前記第１面に対向する第２面とを有することで、前記第１コネクタスタック内の第１コネクタの第１面は、第２コネクタの第２面上に配置するようにし、各第１面は、前記１つ以上の第１開口部の１つを形成する深い凹部を備える、ＳＣＦＣＬシステム。
【請求項１６】
請求項１３に記載のＳＣＦＣＬシステムであって、前記２つの超伝導テープの各々の第１の面は超伝導であるが、前記第１の面に対向する第２の面は超伝導ではなく、前記２つの超伝導テープの第２の面は互いに隣接している、ＳＣＦＣＬシステム。
【請求項１７】
請求項１６に記載のＳＣＦＣＬシステムであって、前記２つの超伝導テープそれぞれの前記第１端部の前記第１の面は、前記第１コネクタスタックにおけるコネクタの表面に物理的に接触している、ＳＣＦＣＬシステム。
【請求項１８】
請求項１３に記載のＳＣＦＣＬシステムであって、前記２つの超伝導テープのうち少なくとも一方を保護スリーブ内に配置する、ＳＣＦＣＬシステム。
【請求項１９】
請求項１３に記載のＳＣＦＣＬシステムであって、前記２つの超伝導テープの両方を別々の保護スリーブ内に配置する、ＳＣＦＣＬシステム。
【請求項２０】
請求項１９に記載のＳＣＦＣＬシステムであって、前記保護スリーブは、前記１つ以上の第１開口部または前記１つ以上の第２開口部内に延在しない、ＳＣＦＣＬシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、超伝導システムに関するものであり、より具体的には、超伝導システム内の相互接続のために使用されるスペースを削減するためのものである。
【背景技術】
【０００２】
電力伝送および電力供給網では故障電流状態が発生し得る。故障電流状態とは、電力供給網における故障または短絡により引き起こされる、電力供給網を流れる電流の突発的な増大のことである。故障の原因には、網を直撃する稲妻並びに、悪天候または倒木による、送電線の故障および接地が含まれ得る。故障が生じると同時に、大きな抵抗が発生する。それに呼応して、網はこの抵抗に多くの電流を流し（つまり、過電流）、その場合には故障に至る。このような電流増大または故障電流状態は望ましくなく、網または網に接続された設備に被害を与え得る。特に、網およびそれに接続されている設備は焼けるか、場合によっては爆発し得る。
【０００３】
故障電流を制限して電力設備を故障電流により引き起こされる故障から保護するために使用されるシステムの１つが、超伝導故障電流限流器（ＳＣＦＣＬ）システムである。一般に、ＳＣＦＣＬシステムは、臨界温度レベルＴｃ、臨界磁場レベルＨｃ、および臨界電流レベルＩｃより下ではほぼゼロ抵抗を示す超伝導回路を備える。これらの臨界レベル状態の少なくとも１つを超えると、回路がクエンチして抵抗を示す。
【０００４】
通常動作中は、ＳＣＦＣＬシステムの超伝導回路は、Ｔｃ、Ｈｃ、およびＩｃの臨界レベル状態よりも下に維持されている。故障中は、前述の臨界レベル状態のうちの1つ以上を超えている。直ちに、ＳＣＦＣＬシステムにおける超伝導回路はクエンチされて抵抗が急増し、故障電流の伝送を制限して網および関連設備に負荷が掛かりすぎるのを防止する。少し後に故障電流が解消された後、超伝導回路は通常動作に戻り、臨界レベル状態を超えず、電流は再び網およびＳＣＦＣＬシステム中を流れる。
【０００５】
典型的には平角線または導電性テープの形態の導体は、ＳＣＦＣＬシステムにおいて、典型的には電気エネルギーまたは電気信号を伝送するのに使用される。例えば、ＳＣＦＣＬシステム内では、超伝導回路は、２つの外部端子の間に配置することができる。この超伝導回路がこれら２つの端子間に通電する。通常動作中、この超伝導回路により、数百のアンペアを通過させることができる。故障時には、電流はほぼ通過せず、２つの端子間には大きな電圧差が生じる。この電圧差により、ＳＣＦＣＬシステム内に配置される超伝導テープの長さを決定する。動作電流により、所望の電流を供給するのにいくつの超伝導テープが並列に使用されるかを決定することができる。従って、多くの場合、電気エネルギーを伝送するのに複数の導電性テープが使用される。これらの超伝導テープは、各々が対応する導電性テープを保持する複数のコネクタを含む装置内に組み込まれる。これらのコネクタは、頂部上で重なり合ってスタックを成している。
【０００６】
導電性テープは、温度により膨張し、また導電性テープ中を流れる電流により生成される磁場により振動する。従って、これらのコネクタは、典型的に、通常または故障状態中において、導電性テープが互いに接触する可能性を最小限にするための最小間隔を相互間に有する。このような接触は、軽微であったとしても、電気的および／または機械的な妨害を引き起こし、導電性テープの寿命および信頼性の低下に繋がり得る。
【０００７】
コネクタの数量およびコネクタ間の最小間隔は、ＳＣＦＣＬシステムの全体的なサイズの決定におけるファクタである。従って、ＳＣＦＣＬシステムにおいて採用される接続システムを最小化することが有利である。より小型フォームファクタ接続システムにより、所定の動作仕様のためのＳＣＦＣＬシステムの全体的なサイズを減少させることができる。更に、所定の容積内で、より高い電圧操作／電流操作が可能となる。
【発明の概要】
【０００８】
超伝導故障電流限流器（ＳＣＦＣＬ）システムに超伝導テープを接続するためのシステムを開示する。この新規のコネクタシステムにより、コネクタスタック内の単一の開口部に２つの超伝導テープを設置することができる。これにより、コネクタスタックの高さを５０％近く減少させることができ、ＳＣＦＣＬシステムをより効率的に、かつより小型化することができる。一実施形態では、各コネクタは、頂面および底面の両者に凹部を有することで、別のコネクタ上に積層されると凹部が整列し、より大きな開口部を形成する。別の実施形態では、コネクタは、２つの超伝導テープを収容可能な単一の凹部を有する。超伝導テープは、保護スリーブ内に配置することができる。
【０００９】
一態様によれば、超伝導故障電流限流器（ＳＣＦＣＬ）システムを開示する。このＳＣＦＣＬシステムは、タンクと、該タンク内に収容されるクーラントと、該クーラント内に浸漬されたコネクタスタックであって、重ねて配置される複数のコネクタを備え、それぞれが２つの超伝導テープを保持するように適応された１つ以上の開口部を有するコネクタスタックと、１つ以上の開口部のそれぞれ１つに配置され、対の構成とした２つの超伝導テープと、を備える。ある実施形態では、コネクタスタック内の各コネクタは、第１面と、この第１面に対向する第２面とを有することで、コネクタスタック内の第１コネクタの第１面は、第２コネクタの第２面上に配置するようにする。ここで、各第１面は第１凹部を備え、また各第２面は第２凹部を備えており、第１コネクタの第１凹部を第２コネクタの第２凹部に整列させることで、併せて１つ以上の開口部の１つを形成する。ある実施形態では、コネクタスタック内の各コネクタは、第１面と、この第１面に対向する第２面とを有することで、コネクタスタック内の第１コネクタの第１面は、第２コネクタの第２面上に配置するようにする。ここで、各第１面は、１つ以上の開口部の１つを形成する深い凹部を備える。
【００１０】
別の態様によれば、超伝導テープと共に使用するための接続システムを開示する。接続システムは、クーラント内に浸漬されたコネクタスタックであって、重ねて配置される複数のコネクタを備え、また各それぞれが２つの超伝導テープを保持するように適応された１つ以上の開口部を有するコネクタスタックと、１つ以上の開口部のそれぞれ１つに配置され、対の構成とした２つの超伝導テープと、を有する。ある実施形態では、２つの超伝導テープのうち少なくとも一方を保護スリーブ内に配置する。
【００１１】
第３の態様によれば、超伝導故障電流限流器（ＳＣＦＣＬ）システムを開示する。このＳＣＦＣＬシステムは、タンクと、該タンク内に収容されるクーラントと、該クーラント内に浸漬された超伝導アレイと、を備える。この超伝導アレイは、第１端部および第２端部を有する基板と、重ねて配置される複数のコネクタを備え、それぞれが２つの超伝導テープを保持するように適応された１つ以上の第１開口部を有する、第１端部に配置される第１コネクタスタックと、重ねて配置される複数のコネクタを備え、それぞれが２つの超伝導テープを保持するように適応された１つ以上の第２開口部を有する、第２端部に配置される第２コネクタスタックと、各々が第１端部および第２端部を有する対の構成とした２つの超伝導テープと、を備える。ここで、２つの超伝導テープの第１端部は、１つ以上の第１開口部の１つに配置し、２つの超伝導テープの第２端部は、１つ以上の第２開口部の１つに配置する。ある実施形態では、各２つの超伝導テープの第１の面は超伝導であるが、第１の面に対向する第２の面は超伝導ではなく、また２つの超伝導テープの第２の面側面は互いに隣接している。
【００１２】
本発明をより理解するために、添付図面を参照するが、これらは本明細書に参照によって組み込まれる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態による、接続システムを使用する超伝導故障電流限流器（ＳＣＦＣＬ）システムの説明図である。
【図２】一実施形態による、ＳＣＦＣＬシステムに配置される超伝導アレイの説明図である。
【図３Ａ】一実施形態による、接続システムにおいて使用されるコネクタの説明図である。
【図３Ｂ】一実施形態による、接続システムにおいて使用されるコネクタの説明図である。
【図４】図３Ａ〜図３Ｂのコネクタを使用するコネクタスタックの説明図である。
【図５Ａ】第１の実施形態による、超伝導テープを有する図３Ａ〜図３Ｂのコネクタを使用するコネクタスタックの説明図である。
【図５Ｂ】第２の実施形態による、超伝導テープを有する図３Ａ〜図３Ｂのコネクタを使用するコネクタスタックの説明図である。
【図６】別の実施形態による、接続システムにおいて使用されるコネクタの説明図である。
【図７】図６のコネクタを使用するコネクタスタックの説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
超伝導故障電流限流器（ＳＣＦＣＬ）システムは、エンクロージャが接地電位から電気的に絶縁されるように、接地から電気的に分離されたエンクロージャを備えることができる。他の実施形態では、エンクロージャは接地されている。ＳＣＦＣＬシステムは、１本以上の通電路に電気的に接続される第１端子および第２端子と、エンクロージャ内に収容される第１超伝導回路と、も有しており、この第１超伝導回路は、第１端子および第２端子に電気的に接続される。
【００１５】
図１を参照すると、本発明の一実施形態による、接続システムを使用する例示的なシステムを示す。この実施形態では、接続システムを使用する超伝導故障電流限流器（ＳＣＦＣＬ）システム１００を示す。この実施形態はＳＣＦＣＬシステム１００にフォーカスしているが、言うまでもなく、本発明はそれに限定されるものではない。当業者は、接続システムが複数の導電性テープまたはワイヤに関する接続を含む他の電気的システムとともに使用され得ることを理解されよう。
【００１６】
本実施形態のＳＣＦＣＬシステム１００は、１つ以上のフェーズモジュール１１０を備えることができる。明確化および簡素化を目的として、ＳＣＦＣＬシステム１００の説明を１つの単相モジュール１１０に限定するが、１つより多くのフェーズモジュールを使用する多様な他の実施形態も利用可能である。
【００１７】
ＳＣＦＣＬシステム１００のフェーズモジュール１１０は、その中にチャンバを画定するエンクロージャまたはタンク１１２を備えることができる。一実施形態では、エンクロージャまたはタンク１１２は、断熱性を有していてもよい。別の実施形態では、エンクロージャまたはタンク１１２は、電気的に絶縁されていてもよい。エンクロージャまたはタンク１１２は、ガラス繊維やその他の誘電体材料等の多様な材料から製造することができる。別の実施形態では、エンクロージャまたはタンク１１２は、金属（例えば、ステンレス鋼、銅、アルミニウム、またはその他の金属）等の導電性材料から製造することができる。エンクロージャまたはタンク１１２は、外層１１２ａおよび内層１１２ｂを備えることもできる。絶縁媒体（例えば、熱的および／または電気的に絶縁された媒体）を外層１１２ａと内層１１２ｂとの間に挿入してもよい。
【００１８】
いくつかの実施形態では、エンクロージャまたはタンク１１２は、接地に接続されても接続されていなくてもよい。別の実施形態では、エンクロージャまたはタンク１１２は、伝送／分配網電流線１４２ａおよび１４２ｂに電気的に連結し、また線間電圧にて維持してもよい。
【００１９】
エンクロージャまたはタンク１１２内には、１つ以上の故障電流制限ユニット１２０を配置することができ、明確化および簡素化を目的として、故障電流制限ユニット１２０をブロックとして示す。フェーズモジュール１１０は、１つ以上の電気ブッシング１１６も備える。電気ブッシング１１６の遠位端部は、端子１４４および１４６を介して、それぞれ、伝送／分配網電流線１４２ａおよび１４２ｂに連結してもよい。この構成により、フェーズモジュール１１０を伝送／分配網（図示せず）に連結することができる。伝送／分配網電流線１４２ａおよび１４２ｂは、電力をある位置から別の位置まで（例えば、電流源から電流のエンドユーザに）伝送するための伝送線または電力あるいは電流分配線とすることができる。
【００２０】
電気ブッシング１１６は、端子１４４および１４６を故障電流制限ユニット１２０に接続する内部導電材料を有する導体を備えることができる。一方、外層１１２ａを使用して、エンクロージャまたはタンク１１２を内部導電材料から絶縁することにより、エンクロージャまたはタンク１１２と端子１４４，１４６とを異なる電位となるようにすることができる。いくつかの実施形態では、フェーズモジュール１１０は、内部分路リアクトル１１８あるいは外部分路リアクトル１４８またはその両者を備えることで、電気ブッシング１１６に含まれる導電材料を接続することができる。
【００２１】
いくつかの絶縁支持体を使用して、多様な電圧を相互に絶縁してもよい。例えば、エンクロージャまたはタンク１１２内の絶縁支持体１３２を使用して、フェーズモジュール１１０の電圧をエンクロージャまたはタンク１１２から絶縁することができる。付加的な支持体１３４を使用して、プラットフォーム１６０およびその上に休止している構成要素を接地から絶縁してもよい。
【００２２】
故障電流制限ユニット１２０の温度は、エンクロージャまたはタンク１１２内のクーラント１１４を使用して所望の温度範囲に維持することができる。いくつかの実施形態では、故障電流制限ユニット１２０は、冷却され、低い温度範囲に、例えば〜７７Ｋまたは７７Ｋ超に維持される。クーラント１１４は、液体窒素またはその他の極低温流体あるいは極低温ガスを含むことができる。クーラント１１４自体は、更に、低温圧縮機１１７および変圧器１１５を備える電気的な冷却システムを利用して冷却される。他のタイプの冷却システムを利用して、クーラント１１４を低温に保持することもできる。
【００２３】
超伝導テープ等の平坦な導電性テープを使用して、故障電流制限ユニット１２０内の電気エネルギーまたは電気信号を伝送することができる。この超伝導テープは、これらの端子１４４と１４６との間に電流を供給する。通常動作中、この超伝導テープにより、数百のアンペアを通過させることができる。故障時には、電流はほぼ通過せず、端子１４４と１４６との間には大きな電圧差が生じる。この電圧差により、故障電流制限ユニット１２０内に配置される超伝導テープの長さを決定する。動作電流により、所望の電流を供給するのにいくつの超伝導テープが並列に使用されるかを決定することができる。従って、多くの場合、電気エネルギーを伝送するのに複数の導電性テープが使用される。
【００２４】
図２は、一実施形態に係る接続システムを含み得る、ＳＣＦＣＬシステム１００内に収容される超伝導アレイ２００を示す。超伝導アレイ２００は、２つの離間した端部、即ち、第１端部２１０および第２端部２２０を有する基板２０５であり得る。第１端部２１０上に配置されるのは、第１端口２５０および第２端口２５１である。端口を使用して、端子１４４および１４６に接続することができる（図１参照）。各端部を使用して、複数のコネクタ２３０を保持することができる。更に、各コネクタ２３０は、第１ポート２３５および第２ポート２３６を含む２つ以上のポートを有することができる（図３Ａ参照）。１つ以上の超伝導テープ２４０は、第１端部２１０上のコネクタ２３０上のポートと、第２端部２２０上のコネクタ２３０上のポートとの間を延在することができる。第１端部２１０上のコネクタ２３０は、第２端部２２０上のコネクタ２３０からオフセットされていてもよい。例えば、第１端部２１０上のコネクタ２３０上における２つのポートから延在する超伝導テープ２４０は、第２端部２２０上の２つの異なるコネクタ２３０上のポートに接続することができる。この方法において、超伝導テープ２４０は、第１端口２５０と第２端口２５１との間において蛇行したパターンで接続してもよい。
【００２５】
ある実施形態では、複数の超伝導アレイ２００を直列に接続することができる。他の実施形態では、複数の超伝導アレイ２００を並列に接続してもよい。
【００２６】
各コネクタ２３０は、銅等の導電性材料から製造することができる。複数の超伝導テープを並列に利用するため、コネクタ２３０を積み重ねる。図２は、幅および長さを有する超伝導アレイ２００を示す。コネクタ２３０を積み重ねることで、超伝導アレイ２００は高さも有することができる。使用される並列な超伝導テープの数量に応じて、高さは可変である。
【００２７】
図３Ａ〜図３Ｂは、一実施形態によるコネクタ２３０の２つの図を示す。図３Ａ〜図３Ｂは特定の形状を示すが、言うまでもなく、コネクタ２３０は任意の好適な形状を有することができ、またコネクタ２３０の形状および厚さは、この開示に限定されるものではない。上述したように、コネクタ２３０は、２つのポート、即ち、第１ポート２３５および第２ポート２３６を有することができる。勿論、ある実施形態では、コネクタ２３０は、異なる数量のポートを有し得る。第１面上または頂面上において、コネクタ２３０の第１ポート２３５および第２ポート２３６は、それぞれ、超伝導テープ２４０が挿入または配置される第１すり割り部２３１を含む。この特定の実施形態では、第１すり割り部２３１は、コネクタ２３０の第１面上の凹部であり、２つのポートの間を延在している。別の実施形態では、各ポートは、別個の第１すり割り部２３１を有しており、これは相互に連結していない。
【００２８】
従来のコネクタとは異なり、コネクタ２３０は、図３Ｂに示すように、コネクタ２３０の第２面上または底面に配置される第２すり割り部２３２も含むことができる。この第２すり割り部２３２は、第１すり割り部２３１と同一形状であることができる。第２すり割り部２３２は、第１すり割り部２３１と整列させることで、２つのコネクタ２３０が重ね合わさるとき、上側コネクタの第２すり割り部２３２を下側コネクタの第１すり割り部２３１に整列させることができる。
【００２９】
重ね合わせて配置された複数のコネクタ２３０を含むスタック２８０を図４に示す。接続システムは、スタック２８０にて使用するために特殊化された頂部コネクタ２６０および底部コネクタ２６５も利用することができる。名称が示唆するように、底部コネクタ２６５は、スタック２８０の底部に配置されるコネクタである。この底部コネクタ２６５は、その底面が基板２０５に接触している故、底面に第２すり割り部を有しない。頂部コネクタ２６０をスタック２８０の頂部にて使用し、またその頂面に第１すり割り部を有しなくてもよい。ある実施形態では、それぞれが１つのみのすり割り部を有する、特殊化された頂部コネクタ２６０および底部コネクタ２６５を使用する。別の実施形態では、第１すり割り部２３１および第２すり割り部２３２を有するコネクタ２３０を、頂部コネクタ２６０および底部コネクタ２６５として使用する。特殊化された頂部コネクタ２６０および底部コネクタ２６５を使用する実施形態では、これら２つのコネクタは、スタック２８０における配置に応じて、単に裏返された同一の部品であり得る。
【００３０】
コネクタ２３０における各すり割り部は、きっかり１つの超伝導テープ２４０を保持するように適応させることができる。従って、並列な超伝導テープ２４０の数量は、スタック２８０におけるコネクタの数量によって決定される。具体的には、頂部コネクタ２６０および各底部コネクタ２６５は、それぞれ１つの利用可能なすり割り部を有しており、それ故、１つの超伝導テープ２４０を保持する。頂部コネクタ２６０と底部コネクタ２６５との間に配置される各コネクタ２３０は、２つの超伝導テープ２４０、即ち、第１すり割り部２３１に１つと、第２すり割り部２３２に１つを保持する。従って、Ｎの超伝導テープ２４０が並列に使用される場合、スタック２８０は合計で（Ｎ／２）＋１のコネクタを含み、これは頂部コネクタ２６０、底部コネクタ２６５および（Ｎ／２）−１のコネクタ２３０を含む。
【００３１】
それと比較して、従来のコネクタは、一表面上に単一のみのすり割り部を有する。これら従来のコネクタのスタックを使用することで、頂部コネクタ、底部コネクタおよびＮ−１のコネクタを含む、合計でＮ＋１のコネクタが使用される。超伝導テープ２４０の数量（Ｎ）が増加すると、使用されるコネクタ２３０の数量の減少、従ってスタック２８０の全高の減少が極度となる。例えば、８つの並列な超伝導テープ２４０を支持するために、９個の従来型コネクタのスタックを使用する。対照的に、この新規の接続システムを使用すると、５つのみのコネクタのスタック２８０が採用される。これは、従来型コネクタよりも５０％近いスペースの節約を表す。
【００３２】
上述したように、コネクタ２３０がスタック２８０に配置されると、第１コネクタの第１すり割り部２３１および第２コネクタの第２すり割り部２３２を整列させることができる。換言すると、これらのすり割り部内に挿入されると、２つの超伝導テープ２４０が重なり合って、対の構成にて配置される。ある実施形態では、これら２つの超伝導テープ２４０が互いに分離した状態に維持されると有利である。これにより、故障状態中に超伝導テープ２４０が損傷を被る可能性を減少させる。一実施形態では、図５Ａに示すように、対の構成に配置された各超伝導テープ２４０を保護スリーブ２９０内に配置する。保護スリーブ２９０は、超伝導テープ２４０を分離することで、特に故障状態中における短絡を防止する。更に、保護スリーブ２９０は、クーラントが通過可能となるよう設計することにより、超伝導テープ２９０をクーラントによって冷却可能とする。従って、保護スリーブ２９０は、多孔質材料とすることができる。ある実施形態では、保護スリーブ２９０は、シルク、コットン、およびウールである。別の実施形態では、保護スリーブ２９０は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）またはポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等の多孔性誘電体材料としてもよい。
【００３３】
保護スリーブ２９０を使用して、超伝導テープ２４０をその長さに沿って被覆することで、超伝導テープ２４０の端部のみが曝露されるようにしてもよく、この場合、端部はコネクタ２３０のすり割り部に配置する。
【００３４】
図５Ｂは、第２の実施形態を示す。この実施形態では、対の構成とした２つの超伝導テープ２４０のうち一方のみが保護スリーブ２９０内に配置される。例えば、対の構成としたそれぞれの底部の超伝導テープ２４０を保護スリーブ２９０に配置する一方、対の構成とした頂部の超伝導テープ２４０を曝露したままにすることができる。スタック２８０における全ての対の構成においてこれを繰り返すと、２つの曝露された超伝導テープ２４０は互いに隣接しなくなる。
【００３５】
更に、超伝導テープ２４０は、複数の層を含むことができ、層のうち１層以上は高温超伝導体（ＨＴＳ）層とすることができる。層におけるＨＴＳの例には、ＹＢＣＯ（yttrium barium copper oxide）あるいは他のレアアースＢＣＯ（barium copper oxide）（ＲｅＢＣＯ（rare earth barium copper oxide））、ＢＳＣＣＯ（bismuth strontium calcium copper oxide）、ＴＢＣＣＯ（thallium barium calcium copper oxide）、あるいはＨｇＢａ２Ｃａ２Ｃｕ３Ｏｘまたはその他の鉄（Ｆｅ）系ＨＴＳ等の酸化銅系超電導体を含む。ＨＴＳ層の上または下に、多様な導電性材料から形成された１層以上の層を配置する。これらの導電性材料は、銅、アルミニウム、銀、鋼、またはその他の導電性材料あるいは組成物を含む。従って、超伝導テープ２４０は、典型的に、超伝導材料の層を備える第１の面と、この第１の面に対向し、超伝導ではない第２の面と、を有する。対の構成にある超伝導テープ２４０は、２つのテープ２４０のうち超伝導ではない第２の面が互いに隣接するように配置する。
【００３６】
図３Ａ〜図３Ｂにて、コネクタ２３０が第１面上に第１すり割り部２３１と、第２面上に第２すり割り部２３２と、を有する実施形態について説明するが、他の実施形態も可能である。例えば、図６は、第２の実施形態に係るコネクタ３３０を示す。この実施形態では、コネクタ３３０は、第１ポート３３５および第２ポート３３６を含むことができる。コネクタ３３０の第１面または頂面に深いすり割り部３３１を配置してもよい。コネクタ２３０の第１すり割り部２３１および第２すり割り部２３２とは異なり、深いすり割り部３３１は、２つの超伝導テープ２４０を収容するよう寸法決めする。更に、コネクタ３３０の第２面または底面は、凹部を有しなくてもよい。
【００３７】
従って、図７に示すように、スタック３８０に複数のコネクタ３３０が配置されると、各コネクタ３３０（最上部のコネクタを除く）は、対の構成をとる２つの超伝導テープ２４０を収容する機会を提供する。従って、図３Ａ〜図３Ｂのコネクタを使用する構成と同様、Ｎの超伝導テープ２４０を収容するため、合計で（Ｎ／２）＋１のコネクタ３３０を採用する。
【００３８】
図５Ａに示すように、対の構成をとる２つの超伝導テープ２４０は、ぞれぞれ、保護スリーブ２９０内に配置することができる。別の実施形態では、図５Ｂに示すように、超伝導テープ２４０のうち一方のみを保護スリーブ２９０内に配置する。上述したように、２つの超伝導テープ２４０のうち超伝導ではない第２の面は、互いに隣接して配置することができる。
【００３９】
図３Ａ〜図３Ｂのコネクタ２３０および図６のコネクタ３３０は、コネクタスタック内に組み込まれると、それぞれが複数の開口部を提供し、ここで、各開口部は対の構成にある２つの超伝導テープ２４０を収容するよう寸法決めする。図３Ａ〜図３Ｂの実施形態では、この開口部は、第１のコネクタ２３０上の第１すり割り部２３１と、第２のコネクタ２３０上の第２すり割り部２３２との組み合わせである。図６の実施形態では、この開口部は、コネクタ３３０の第１面上に配置される深いすり割り部３３１である。２つの超伝導テープ２４０は、２つのテープのうち超伝導ではない第２の面が互いに隣接するように配置してもよい。更に、上述したように、２つの超伝導テープ２４０のうちの一方または両方を保護スリーブ２９０内に配置することができる。
【００４０】
更に、各開口部は、２つの超伝導テープ２４０を挿入するキャビティである。各キャビティは、上側キャビティ面および下側キャビティ面を有する。各開口部の上側キャビティ面は、第１コネクタの第２面または底面である一方、底部キャビティ面は、第１コネクタの下に配置される第２コネクタの第１面または頂面である。２つの超伝導テープ２４０のうち第１の超伝導面は、それぞれ、これら２つのキャビティ面のうち各一方に対して配置する。換言すると、各超伝導テープ２４０の超伝導面は、コネクタスタックにおけるコネクタの表面に物理的に接触している。ある実施形態では、保護スリーブ２９０は、キャビティ内に延在しない。
【００４１】
本出願において上述した実施形態は、多数の利点を有する。第１に、所定の数量の並列な超伝導テープを支持するために使用されるコネクタの数量を約５０％だけ減少させることができる点が挙げられる。これは、大幅なコストの節約を示す。
【００４２】
第２に、上述したように、並列な構成の超伝導テープ２４０を支持するために、コネクタは、典型的に、コネクタスタック内に、一コネクタを他のコネクタの頂部上に配置するように配置される点が挙げられる。所定の数量の並列な超伝導テープを支持するために使用されるコネクタの数量を減少させることによって、コネクタスタックの高さを減少させることができる。一実施形態では、これにより、超伝導アレイを収容するために使用されるエンクロージャの容量を減少させることができる。これにより、物理的なスペースを節約する。より小さなエンクロージャは、減少された総量のクーラントで充填される。別の実施形態では、コネクタスタックの高さを減少させることにより、そうでない場合に可能であるよりも、ＳＣＦＣＬシステム内の超伝導アレイをより接近して配置可能とする。これにより、所定の容積における動作電圧および最大動作電流に関して、仕様を拡大することができる。
【００４３】
本開示は、本明細書に記載した特定の実施形態による範囲に限定されるべきではない。事実、本明細書に記載の実施形態に加えて、本開示の他の多様な実施形態および本開示に対する修正が、先の記載および添付の図面から当業者にとっては明白であろう。従って、そのような他の実施形態および修正は、本開示の範囲内にあるものとする。更に、特定の目的のために、特定の環境で、特定の実装という面で、本開示を本明細書に記載したが、当業者は、その有用性がこれに限定されず、本開示がいくつもの目的のために、いくつもの環境で、好適に実装できることを認識するであろう。従って、以下に明示した請求項は、本明細書に記載した本開示の全範囲および精神に鑑みて解釈されるべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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