(57)【要約】本発明はケーブルの末端区間を含む終端装置に関する。ケーブルの末端区間は長手方向軸心を規定し、Ｎ個の相導体の末端部分と、中性導体の末端部分と、冷却液を含むように適合された熱絶縁エンベロープとを包含する。Ｎ個の相導体の末端部分と中性導体の末端部分はそれぞれ少なくとも１つの電導体を含み、ケーブル内でコア形成体の周囲に、相１がケーブル内で相対的に最も内側、相Ｎが相対的に最も外側に同心的に配置され、相Ｎは中性導体によって囲まれ、隣り合う相導体の間およびに相Ｎと中性導体との間に電気絶縁体が配置され、電気的接続を提供するために中性導体の末端部分と相導体はそれぞれ少なくとも１つの分流リードに電気的に接続された接触面を含む。接触面はそれぞれ長手方向に延びていて、長手方向に延びるケーブル末端区間に沿って順次配置されている。分流リードは、個別の電気絶縁体によって前記熱絶縁エンベロープから個々に絶縁されている。
2010521796.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーブルの末端区間を含む終端装置であって、
ケーブルの末端区間が長手方向軸心を規定し、Ｎ個の相導体の末端部分と、中性導体の末端部分と、冷却液を含むように適合された包囲する熱絶縁エンベロープとを含み、Ｎ個の相導体の末端部分及び中性導体の末端部分はそれぞれ少なくとも１つの電導体を含み、ケーブル内のコア形成体の周囲に、相１がケーブル内で相対的に最も内側に、相Ｎが相対的に最も外側に同心的に配置され、相Ｎは中性導体によって囲まれ、隣り合う相導体の間および相Ｎと中性導体との間には電気絶縁体が配置され、さらに電気的接続を提供するために中性導体と相導体の末端部分はそれぞれ少なくとも１つの分流リードに電気的に接続された接触面を含み、接触面はそれぞれ長手方向に延び、長手方向に延びるケーブルの末端区間に沿って順次配置され、前記分流リードは個別の電気絶縁体によって前記熱絶縁エンベロープから個々に絶縁されている終端装置。
【請求項２】
請求項１記載の終端装置において、
前記電気的接続の少なくとも１つは、全面的または部分的に接触面を包囲して、それぞれの相電圧で等電位容積部を提供する電界制御システムを含む終端装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の終端装置において、
冷却液は、前記等電位容積部の内部に向けられるように適合されている終端装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の終端装置において、
前記末端区間は、少なくとも１つの電流リードベースを含み、前記終端装置は、冷却液が前記電流リードの上および前記接触面の上で前記少なくとも１つの電流リードベースと熱を交換するように構成されている終端装置。
【請求項５】
請求項２〜４のいずれか一項に記載の終端装置において、
前記等電位容積部は、電流リードベース、電流クランプおよび電流スリーブのうちの少なくとも１つの要素に接続された分流リードを含み、分流リードは、最終的に中性導体または１つの相導体の接触面に接続され、さらに前記要素の少なくとも１つは、好ましくは、電流リードベース、電流クランプ、電流スリーブおよび／または前記要素のいずれかの間のインターフェースを経過および／または通過する強制流冷却（例えば、溝、孔、異形断面、フランジ）による低温アンカーのための手段を有し、前記相導体は、好ましくは、超電導体、ハイパーコンダクティブ導体および慣用的導体から選択された導体である終端装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の終端装置において、
接触面は、長手方向に延びるケーブルの末端区間に沿って順次配置され、中性導体および相導体の各々の接触面が少なくとも当該接触面の全長の少なくとも一部に亘って長手方向軸心から実質的に等しい半径方向距離に配置されるように確保することによってモジュール方式に従って配置されている終端装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の終端装置において、
ケーブルの末端区間の接触面間の長手方向距離は、実質的に等しくなるように配置されている終端装置。
【請求項８】
請求項６又は７記載の終端装置において、
前記実質的に等しい長手方向距離は、実質的に同一の半径方向外寸を有する半径方向適合インサート（例えば、Ｇ１０等の繊維強化エポキシプラスチック）によって得られ、前記半径方向適合インサートは、各相の接触面に適用されて、ケーブルの末端区間における長手方向寸法および特に半径方向寸法を基準にしてそれらの寸法を中性的に等しくする終端装置。
【請求項９】
請求項８記載の終端装置において、
中性導体と相導体の接触面がケーブルの末端区間の長手方向軸心から実質的に等しい半径方向距離にあることは、前記適合インサートの半径方向内寸を実質的に個々に適合させることによって提供される終端装置。
【請求項１０】
請求項８又は９記載の終端装置において、
前記半径方向適合インサートは、調整インサートとして形成され、電気絶縁材料、半導材料またはこれらの材料の組み合わせからなる終端装置。
【請求項１１】
請求項８〜１０のいずれか一項に記載の終端装置において、
前記半径方向適合インサートは、前記接触面の等しい半径方向寸法を提供し、電流リードベース、電流クランプおよび電流スリーブのうちの少なくとも１つの要素はそれぞれの適合インサートと重なって当該接触面と当該分流リードとの電気的接続を提供する終端装置。
【請求項１２】
請求項８〜１１のいずれか一項に記載の終端装置において、
前記適合インサートの少なくとも１つが、中性導体または相導体の接触面の電導体と下側の絶縁層との間に配置されている終端装置。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか一項に記載の終端装置において、
各分流リード間の間に固定した距離を提供する１つ以上の長手方向スペーサーを含む終端装置。
【請求項１４】
請求項１３記載の終端装置において、
長手方向スペーサーは、冷却液の流れ制御または流れ制限として機能し、冷却液の少なくとも一部を、基本電流リードの接触面またはベース近傍の熱交換手段を通して案内する終端装置。
【請求項１５】
請求項１３又は１４記載の終端装置において、
長手方向スペーサーは、各分流リード間に実質的な等距離を提供する終端装置。
【請求項１６】
請求項１〜１５のいずれか一項に記載の終端装置において、
中性導体または相導体の少なくとも１つは電流スリーブ及び電気的接触を有し、前記電流スリーブは、任意選択で、慣用的な導電材料の少なくとも一部からなる終端装置。
【請求項１７】
請求項１６記載の終端装置において、
前記電流スリーブは、超電導材料および／またはハイパーコンダクティブ材料の少なくとも一部からなる終端装置。
【請求項１８】
請求項１６又は１７記載の終端装置において、
前記電流スリーブの少なくとも一部は、前記接触面と前記各分流リードとの間に電気的接続を提供する終端装置。
【請求項１９】
請求項１６〜１８のいずれか一項に記載の終端装置において、
前記電流スリーブは、電流リードに電気的に接続されるためのスリーブ接触面を有している終端装置。
【請求項２０】
請求項１６〜１９のいずれか一項に記載の終端装置において、
前記ケーブル自体からの超電導材料は、前記スリーブ接触面における少なくとも一部を構成する終端装置。
【請求項２１】
請求項１６〜２０のいずれか一項に記載の終端装置において、
２つ以上の中性導体または相導体は、それぞれの電流スリーブと電気的接触を有し、前記電流スリーブの寸法が、好ましくは、実質的に同一である終端装置。
【請求項２２】
請求項１６〜２０のいずれか一項に記載の終端装置において、
中性導体と相導体のスリーブ接触面の長手方向軸心からの半径方向距離が実質的に等しいことが、好ましくは、前記電流スリーブの半径方向寸法を個々に適合させることによって提供される終端装置。
【請求項２３】
請求項１〜２１のいずれか一項に記載の終端装置において、
慣用的な導電材料（例えば、銅であるが、これに限らない）からなる少なくとも１つの電流クランプを含み、前記電流クランプは、電流リードと電気的に接続され、かつ前記接触面および／または前記スリーブ接触面に緊定され、前記電流クランプは、好ましくは、前記接触面の軸方向長さより短く、および／またはスリーブ接触面より短い終端装置。
【請求項２４】
請求項１〜２３のいずれか一項に記載の終端装置において、
前記電気的接続の少なくとも１つ、好ましくは、前記電流クランプの少なくとも１つは貫通孔を含む終端装置。
【請求項２５】
請求項１〜２４のいずれか一項に記載の終端装置において、
前記相導体および中性導体の少なくとも１つは、超電導材料またはハイパーコンダクティブ材料を含む終端装置。
【請求項２６】
請求項１〜２５のいずれか一項に記載の終端装置において、
前記電気的接続の少なくとも１つは、全面的または部分的に接触面と前記分流リードの少なくとも一部を包囲する電界制御システムを含む終端装置。
【請求項２７】
請求項２６記載の終端装置において、
電界制御システムは、誘電体、例えば、ウルテムＴＭまたは繊維強化エポキシプラスチック、例えば、Ｇ１０を含む終端装置。
【請求項２８】
請求項２６又は２７記載の終端装置において、
電界制御システムは、電界平滑化材料、例えば、金属材料または半導材料を含み、前記電界平滑化材料は、好ましくは、電界制御システムの層、より好ましくは、電界制御システムの内側層を構成している終端装置。
【請求項２９】
請求項２６〜２８のいずれか一項に記載の終端装置において、
電界制御システムは、前記分流リードの１つとの移行継手を提供し、前記分流絶縁は、前記分流リードを絶縁する終端装置。
【請求項３０】
請求項２９記載の終端装置において、
前記移行継手は、クリープ長さを増すために整合するジグザグ経路または蛇行経路を形成する面の間に設けられ、前記継手は、分流絶縁システムの角度調整を可能にする球面を有し、好ましくは、前記移行継手がガスケットによりシールされている終端装置。
【請求項３１】
請求項１〜３０のいずれか一項に記載の終端装置において、
前記分流リードの少なくとも１つは電流リード区間を含み、前記電流リード区間は中性導体または相導体に接続された低温端、反対側の周囲温度端および中間熱アンカー区間を含み、前記中間熱アンカー区間は低温から周囲温度までの熱勾配を提供する終端装置。
【請求項３２】
請求項１〜３１のいずれか一項に記載の終端装置において、
前記分流リードの少なくとも１つは、低温からより低い温度までの熱勾配の選択肢を提供する熱アンカー区間を有する電流リード区間を含む終端装置。
【請求項３３】
請求項１〜３２のいずれか一項に記載の終端装置において、
相導体の数ＮはＮ＝１である終端装置。
【請求項３４】
請求項１〜３３のいずれか一項に記載の終端装置において、
相導体の数ＮはＮ＝３である終端装置。
【請求項３５】
請求項１〜３４のいずれか一項に記載の終端装置において、
スリーブ、インサートおよびクランプの少なくとも１つを含み、前記スリーブ、インサートおよび／またはクランプは、それぞれカフスの形状を有している終端装置。
【請求項３６】
請求項３５記載の終端装置において、
スリーブ、インサートおよびクランプからなるグループは、組み付けを容易にする２個、３個またはそれ以上の部材を含む終端装置。
【請求項３７】
請求項１〜３６のいずれか一項に記載の終端装置において、
長手方向スペーサー、適合インサート、スリーブ、クランプ、電流リードベースのエッジ部および／または面は、丸みを帯び、および／または電界を制御するように適合されている終端装置。
【請求項３８】
請求項３〜３７のいずれか一項に記載の終端装置において、
少なくとも１つのインサートは、比電気抵抗が動作温度範囲に亘って１０＾６Ωｍ２／ｍ以上である材料から作られている終端装置。
【請求項３９】
請求項３〜３８のいずれか一項に記載の終端装置において、
少なくとも１つのインサートは、エポキシ材料、例えば、繊維強化エポキシ樹脂、例えば、エポキシ樹脂結合材を使用した連続フィラメントガラス繊維材料からなる熱硬化性工業ラミネートを含む終端装置。
【請求項４０】
請求項１〜３９のいずれか一項に記載の終端装置において、
前記終端装置は、ケーブルの末端区間を機械的に支持するため、ケーブルの末端区間のコア形成体の中心に設けた開口部内に剛性を有する円筒またはチューブを含む終端装置。
【請求項４１】
請求項１〜４０のいずれか一項に記載の終端装置において、
終端装置は極低温で冷却された多相ケーブルシステムを提供し、終端電流リードに周囲温度で終端させるように適合され、前記ケーブル末端区間は多相ケーブルの末端区間であり、多相ケーブルの末端区間はケーブルの末端区間の少なくとも一部を周囲温度以下の温度に冷却し、かつ当該温度で維持することを可能にするために熱絶縁エンベロープに囲まれ、熱絶縁エンベロープはケーブル相導体および中性導体の末端区間からそれぞれの電流リードに分岐させるために分流リードとして形成された複数の分岐部を含み、これらの分岐部は長手方向に延びるケーブルの末端区間に沿って、当該中性導体および相導体の対応する末端部分の接触面の位置と整合する位置に順次配置され、第１の分岐部は中性導体を分岐させ、第２の分岐部はＮ番目の相導体を分岐させ、第３の分岐部は（Ｎ−１）番目の相導体を分岐させるというように続き、最後に（Ｎ＋１）番目の分岐部はＮ番目の相導体を分岐させる終端装置。
【請求項４２】
請求項４１記載の終端装置において、
熱絶縁エンベロープは円筒状内面を有し、ケーブルの末端区間は、前記面と前記ケーブルとの間の接触面および接触点に沿って配置されて実質的に真っ直ぐな接触線を規定する終端装置。
【請求項４３】
請求項４１又は４２記載の終端装置において、
前記分岐部の少なくとも１つは、ケーブルの末端区間の長手方向軸心に対して実質的に垂直である終端装置。
【請求項４４】
請求項４１〜４３のいずれか一項に記載の終端装置において、
前記ケーブルの末端区間は、熱絶縁エンベロープ内に偏心配置されている終端装置。
【請求項４５】
請求項４１〜４４のいずれか一項に記載の終端装置において、
前記ケーブルの前記末端区間がモジュール式に構成され、各モジュールは、前記ケーブルの末端区間の全長を包囲するための部分と、中性導体または相導体を分岐させるための少なくとも１つの分岐部とを含む終端装置。
【請求項４６】
請求項４１〜４５のいずれか一項に記載の終端装置において、
前記熱絶縁エンベロープは、２つの別個の冷却液流路を含む終端装置。
【請求項４７】
請求項４１〜４６のいずれか一項に記載の終端装置において、
前記冷却液の少なくとも一部は、終端装置に固有の流路に制限され、超電導ケーブルの残余部分は通らない終端装置。
【請求項４８】
請求項１〜４４のいずれか一項に記載の終端装置において、
終端装置は熱絶縁エンベロープの分岐部でケーブルの末端区間の周囲に配置された電気絶縁材料と接している電界制御システムを含み、前記電界制御システムは、好ましくは、相電圧における等電位容積部を規定し、相電圧から終端ハウジングのアース電位への分岐部の近傍で電界の経路を制御する熱絶縁エンベロープの分岐部でケーブルの末端区間の周囲に配置された電気絶縁材料と接触する電界制御システムを含み、電界制御システムは、好ましくは、相電圧における等電位容積部を規定し、相電圧から終端ハウジングのアース電位へ分岐部の近傍における電界の経路を制御する終端装置。
【請求項４９】
請求項４８記載の終端装置において、
電界制御システムは、ウルテムＴＭ、Ｇ−１０、ＦＲＰ、ポリウレタン、ポリプロピレン、ナイロン、およびこれらの組み合わせからなる材料のグループから選択された材料を含むが、これらの材料に限定されない終端装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
配電網に設置される電源ケーブルは、終端部を介して、グリッド／バスバーに接続する必要がある。本発明は、冷却ケーブルシステム、例えば、極低温冷却ケーブルシステムを周囲温度で電気的に終端させる終端装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、超電導（ＳＣ）ケーブルは、意図／設計した通りに機能するために極低温（０−１５０Ｋまたは−２７３．２５〜−１２３℃）に維持されなければならない。通常、あるケーブル区間は、周囲温度または高められた温度で動作する他のシステムコンポーネントに接続している。
【０００３】
以下に、一般的用語「超電導ケーブルシステム」は、熱絶縁エンベロープと組み合わせた超電導ケーブルおよび／またはハイパーコンダクティブケーブル（例：多相ケーブル、例えば、３相ケーブル）を表すために用いる。
【０００４】
ＳＣケーブルシステムを終端させるため、通常、幾つかの基本的要素、すなわち次の要素を終端させることが必要である。
１．導体（電流要素）
２．電気絶縁（電圧要素）
３．熱絶縁（熱要素）
４．冷却手段、例えば、低温流体（冷却要素）
５．任意選択の種々の診断（診断要素）
以上の要素のうち３）、４）および５）は、通常、慣用的ケーブルに存在していないが、４）は、冷却バスバーにやや類似し、要素５）は、一定圧力に保たれたオイルを連続的に監視するオイル絶縁ケーブルにおいてある程度存在している。任意選択の異なる診断、例えば、圧力、温度（内部および／または外部）、流れ、極低温液レベル、空気湿度等の監視も実装されてよい。
【０００５】
３個の同心相導体が同心中性導体によって包囲された３軸ＨＴＳケーブル設計（例えば、ＵＳ２００５１７３１４９Ａ（ＧＯＵＧＥ  ＥＴ  ＡＬ）１１−０８−２００５およびＷＯ２００６／１１１１７０Ａ（ＮＫＴ  ＣＡＢＬＥＳ  ＵＬＴＥＲＡ）２６−１０−２００６）は、他のＨＴＳケーブル設計に対して幾つかの利点を有する。
【０００６】
同軸低温誘電設計に対する利点には、次が含まれる。
１．超電導材料の使用を３４−５０％減らすことにより、コストおよびエネルギー損失を低減できる。
２．極低温包囲材料と低温表面の使用を３０−５０％減らすことにより、コストを低減し、エネルギー効率を高めることができる。
【０００７】
高温誘電単相ケーブルと比較した利点には、次が含まれる。
１．ケーブルに外部障害を生み出す外部磁界が存在しない。
２．インダクタンスとキャパシタンスの電気的特性の関係が改善されることにより、臨界長が増し、安定性が改善され、負荷依存の電圧降下が減少する。
３．ケーブル内部の磁界を減らすことにより、エネルギー損失を低減し、超電導材料の性能が改善される。
４．極低温包囲材料と低温表面の使用を係数３０−５０％減らすことにより、コストを低減し、エネルギー効率を高めることができる。
５．極低温エンベロープの数を減らすことにより、溶接および製造段階を少なくし、製造コストを低減し、信頼性を高めることができる。
【０００８】
上記２種類の設計と比較した短所には、次が含まれる。
１．高温誘電単相ケーブルほど知られていないため、使用上のリスクが高い。
２．同軸低温誘電と高温誘電単相よりもケーブル設計および終端設計が複雑なため、製造および使用におけるリスクが高い。
３．相１、２および３におけるインピーダンスが本質的／一般的に不均衡。
【０００９】
銅またはアルミニウムの導体を使用した慣用的ケーブルに対するＨＴＳケーブルの利点には、通常より高い電流搬送能力、ケーブル沿いの熱の発生および放出の低減、電気損失の低減、およびより軽量であることが含まれる。
【００１０】
慣用的ケーブルと比較した短所には、通常冷却システムが必要であること、熱絶縁材による連続的な熱損失、継手や終端部等のアクセサリーがより複雑であることが含まれる。
超電導ケーブルシステムの終端装置は、多数の先行技術文書に記載されている。
【００１１】
ＵＳ  ６９８８９１５Ｂ（ＳＥＩ）２４−０１−２００６は、直流超電導ケーブルの端子構造について論じ、コアライナーにわたって提供された超電導層の末端部分は、外側の層から内側の層に段階的に露出され、慣用的な導電材料で作られた引き出し導体はそれぞれの超電導層の露出された末端部分と個々に接続されている。絶縁固定部材がコアおよび引き出し導体を支持する。
【００１２】
ＷＯ２００５／０８６３０６Ａ（ＳＥＩ）１５−０９−２００５は、多相超電導ケーブルの端子構造を扱い、電導スリーブが同心的に配置された超電導層の各々の周囲に配置されて相導体を担持し、相導体と、およびそれぞれの相を引き出すためのリードと室温で電気的に接続されている。
【００１３】
ＵＳ６９３６７７１Ｂ（ＳＯＵＴＨＷＩＲＥ  ＣＯＭＰＡＮＹ）３０−０８−２００５は、加圧した液体窒素に浸漬した高温の超電導（ＨＴＳ）ケーブルを、高電圧の中性的（遮蔽）外部ブッシングと周囲温度で接続するための終端装置を論じている。終端装置は移行ダクトを介して高温ハウジングに接続された低温ハウジングを含み、移行ダクトを通る、または移行ダクトと並行する１つ以上の毛細管通路をガスが流れることにより、前記低温ハウジングと前記高温ハウジングの間の圧力平衡を維持することが可能である。
【００１４】
ＵＳ２００５１７３１４９Ａ（ＧＯＵＧＥ  ＥＴ  ＡＬ．）１１−０８−２００５は、同心的に配置された３つの超電導層（３軸）を含む超電導ケーブルのための終端装置を論じている。相導体は銅チューブに終端されている。好適な実施形態において、チューブは同心的であり、固体絶縁チューブによって分離されている。ケーブルは、ケーブルの中心チューブの内部およびケーブルの外部の冷却液流によって冷却される。好適な方策において、終端部の低温端はアース電位で冷却液によって外部から冷却される電導部である。これは高い熱伝道度を有する電気絶縁材料を必要とする。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明の課題は、超電導ケーブルおよびハイパーコンダクティングケーブルの利点を活用して、ケーブル内の高電圧相導体および中性導体と、外部装備、例えば、発電機、変圧器、ブレーカー、電力網、他のケーブルまたは他の電気器具との間の信頼性が高く経済的に実現可能な接続を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記の発明の課題は、請求項で定義され、以下に説明する本発明および実施形態によって解決される。
本発明に従い、終端装置は、１つ以上の分流リードと、冷却液を含むように適合された包囲する熱絶縁エンベロープのためのケーブルの末端区間を含み、分流リードは個別の電気絶縁体により前記熱絶縁エンベロープから個々に絶縁されている。
【００１７】
本発明の実施形態は、以下の説明および請求項から明らかになる通り、追加的な利点を提供することが示された。
ケーブルの末端区間が長手方向軸心を規定し、末端区間はＮ個の相導体の末端部と１つの中性導体の末端部を含み、Ｎ個の相導体と中性導体の末端部はそれぞれ少なくとも１つの電導体を含み、ケーブル内でコア形成体の周囲に、相１がケーブル内で相対的に最も内側に、相Ｎが相対的に最も外側に同心的に配置され、相Ｎは中性導体によって包囲されている。隣り合う相導体の間および相Ｎと中性導体との間には電気絶縁体が配置されている。中性導体と相導体の末端部分はそれぞれ電流リード（分流リード）に電気的に接続されるための接触面を含む。中性導体とそれぞれの相導体の接触面は、中性導体／相導体の覆われていない部分、すなわち露出させるために電気絶縁体を取り除いて分流リードとの接続を提供するための接触面へのアクセスを可能にする、覆われていない部分によって提供される。（接触面を提供する）覆われていない部分の各々は、好ましくは、最小限の長さで長手方向に延び、覆われていない部分は長手方向に延びるケーブルの末端区間に沿って順次配置されている。
【００１８】
本文脈において「ケーブル」との用語は、電導体と、隣接する電導体（および任意選択でこれと関連するその他の層）の間の対応する電気絶縁とを含む「ケーブルシステム」の一部として用いられる。したがって、本発明に従う「ケーブルシステム」は、上記の意味での「ケーブル」、およびケーブルが配置されている場所でケーブルを包囲している熱絶縁体を包含している。
【００１９】
ある実施形態において、ケーブルは、少なくともその長手方向延在の一部にわたって熱絶縁体の長手方向軸心に対して偏心的に配置されている。
ケーブルに関して最も内側／最も外側との用語は、それぞれケーブル形成体により近いこと、およびケーブル形成体からより離れていることを意味する。代替として、それぞれケーブルの末端区間の長手方向軸心により近いこと、およびケーブル形成体からより離れていることを意味してよい。
【００２０】
相導体の番号付け１、２、…、Ｎは、相の何らかの特定の特性や相互関係（例えば、寸法または角度の関係）を含意するものではない。一般に、相導体は任意の順序で配置されてよい。実際には、電気的損失が最小となる順序は最適化によって、例えば、隣り合う相導体の相角度、相導体を構成する電導体の材料、数、形状、巻き角等を変えることによって発見できる。
【００２１】
本文脈においてケーブルの「覆われていない部分」との用語は、通常相導体（または中性導体）を包囲している電気絶縁体が取り除かれて、当該相導体（または中性導体）に電気的に到達できるようにしたケーブルの長さ部分を意味する。
【００２２】
「電流リード」および「分流リード」との用語は、互換的に用いられる。
終端装置の実施形態において、接触面と中性導体／層導体と電気的接続の少なくとも１つは、接触面を全面的または部分的に包囲する電界制御システムを含み、それぞれの相電圧で等電位容積部を提供する。
【００２３】
１つの実施形態において、冷却液は等電位容積部の内部に向けられるように適合されている。冷却液は、原則として必要な冷却を提供する任意の冷却液であってよい。
理解されるように、本発明の冷却構成はシステムを安定させる信頼性の高い冷却を提供し、比較的高い定格電流を生み出す。この安定した信頼性の高い冷却構成のために、多種多様な冷却液を使用することができる。
【００２４】
末端区間が少なくとも１つの電流リードベースを含む実施形態において、終端装置は、冷却液が前記電流リードの上および前記接触面の上で前記少なくとも１つの電流リードベースと熱を交換するように構成されている。
【００２５】
電流リードベースは、電流リードから相導体または中性導体への移行を提供する。電流リードベースは、（分流）電流リードと中性導体／相導体との電気的接続によって提供されてよい。
【００２６】
等電位容積部において、冷却液は、好ましくは、電流リードベースと熱交換できる。追加的に、冷却液は接触面と分流リードとの電気的接続に用いられた１つ以上の追加の電導要素と熱交換してよい。ある実施形態において、追加の電導要素は、導体の関連する接触面と良好な電気的接触状態にあるように構成された１つ以上の電流スリーブ、前記電流スリーブと接触する１つ以上の電流クランプ、および任意選択で前記電流リードベースとクランプを接続する追加の接続要素とを含む。
【００２７】
ある実施形態において、前記等電位容積部に包含された電流リードベースおよび他の電導要素は、冷却液との熱交換の手段を含み、前記熱交換は孔、溝、フィン、異形断面等を通過および／または経過する強制流冷却によって実現される。電流スリーブおよび／または電流クランプは、比較的大きい接触面を有してよく、適合された寸法は、長手方向における位置が決定的なものではなく、安定した長手方向公差を許容するように構成できる。
【００２８】
１つの実施形態において、等電位容積部は多数の絶縁部材によって実現され、電界制御の理由で電導性内面および／または半導性内面を有している。
終端装置の実施形態において、等電位容積部は、電流リードベース、電流クランプおよび電流スリーブのうちの少なくとも１つの要素に接続された分流リードを含み、分流リードは最終的に中性導体または１つの相導体の接触面に接続されており、さらに前記要素の少なくとも１つは、好ましくは、電流リードベース、電流クランプ、電流スリーブおよび／または前記要素のいずれかの間のインターフェースを経過および／または通過する強制流冷却（例えば、溝、孔、異形断面、フランジ）による低温アンカーのための手段を有し、前記相導体は、好ましくは、超電導体、ハイパーコンダクティブ導体および慣用的導体から選択された導体である。
【００２９】
ある実施形態において、接触面は長手方向に延びるケーブルの末端区間に沿って順次配置され、中性導体および相導体の各々の接触面が少なくとも当該接触面の全長の少なくとも一部にわたって長手方向軸心から実質的に等しい半径方向距離に配置されるように確保することによってモジュール方式に従って配置されている。
【００３０】
この実施形態において、終端装置は異なるタイプのケーブルおよび同一のタイプのケーブルで異なる相導体に使用できる接続を提供するとの追加的な利点を有している。
中性導体／相導体の接触面の長手方向軸心からの半径方向距離は、調整インサートを用いて調整することができる。調整インサートは、例えば、以下に説明する適合インサートであってよいが、長手方向軸心から接触面までの半径方向距離が等しくないように調整することもできる。調整インサートの構造は、以下に適合インサートについて説明するのと同様であってよいが、長手方向軸心からの半径方向距離が実質的に等しくなるように接触面を適合させる必要はない。
【００３１】
ある実施形態において、ケーブルの末端区間の接触面間の長手方向距離は実質的に等しくなるように配置されている。これにより終端装置は、使用する異なる要素の総数を減らすことができるため、製造のコスト効率を一層高めることができる。
【００３２】
実質的に等しい長手方向距離および実質的に等しい半径方向距離は、任意の手段で得られてよい。ある実施形態では、実質的に等しい半径方向距離は、実質的に同一の半径方向外寸を有する半径方向適合インサート（例：繊維強化エポキシプラスチック、例えば、Ｇ１０ＴＭの商標名で販売されている材料）によって得られる。前記半径方向適合インサートは各相の接触面に適用されて、ケーブルの末端区間における長手方向寸法および特に半径方向寸法を基準にしてそれらの寸法を中性的に等しくする。
【００３３】
ある実施形態において、中性導体と相導体の接触面がケーブルの末端区間の長手方向軸心から実質的に等しい半径方向距離にあることは、前記適合インサートの半径方向内寸を実質的に個々に適合させることによって提供される。
【００３４】
適合インサートは適当な材料によって提供でき、好ましくは、所望されない電気経路を防止するために少なくとも１種類の電気絶縁材料と半導材料からなる。ある実施形態では、半径方向適合インサートは調整インサートとして形成され、電気絶縁材料、半導材料またはこれらの材料の組み合わせから作られている。
【００３５】
ある実施形態において、半径方向適合インサートは前記接触面の等しい半径方向寸法を提供し、電流リードベース、電流クランプおよび電流スリーブのうちの少なくとも１つの要素はそれぞれの適合インサートと重なって前記各接触面と前記各分流リードとの電気的接続を提供する。
【００３６】
ある実施形態において、前記適合インサートの少なくとも１つは中性導体または相導体の覆われていない部分（接触面）の電導体と下側の絶縁層との間に配置されている。
適合インサートは、所望の適合を提供するために所望の厚さを持つことができる。
【００３７】
適合インサートは、分流リードとケーブルの末端区間の相導体または中性導体との接続を容易にするとの利点を提供する。さらに適合インサートは、熱絶縁エンクロージャーを含む終端装置のモジュール構成を容易にする。その例を以下に説明する。
【００３８】
さらに適合インサートは、ケーブルの末端区間の機械的支持を提供でき、ケーブルの末端区間の処理（例：はんだ）および、例えば、終端装置への組み付けの過程でケーブルの末端区間の下側層に熱による損傷が生じるのを防ぐ。
【００３９】
ある実施形態において、終端装置は各分流リードとの間に固定した距離を提供する１つ以上の長手方向スペーサーを含む。
終端装置の末端区間は、例えば、相導体と中性導体との間に等距離を提供する長手方向スペーサーを含んでいる。これらの長手方向スペーサーは、追加的に流れ制御、流れ分離、電気絶縁および／またはモジュール組み立て／構成システムを提供できる。末端区間は等しい長手方向距離、および特に半径方向距離を提供する半径方向適合インサートを包含してよく、適合インサートは、例えば、追加の誘電体およびモジュール構成コンセプトの選択肢を提供できる。
【００４０】
ある実施形態において、長手方向スペーサーは冷却液の流れ制御または流れ制限として機能し、冷却液の少なくとも一部を基本電流リードの接触面またはベースの近傍の熱交換手段を通して案内する。
【００４１】
ある実施形態において、長手方向スペーサーは各分流リード間に実質的な等距離を提供する。
上述したように、中性導体または相導体の少なくとも１つは電流スリーブと電気的接触を有することができる。電流スリーブは、原則として任意の導電材料からなるか、または任意の導電材料を含むことができる。しかしながら、電流スリーブが少なくとも一部は慣用的な導電材料からなることがしばしば選好される。
【００４２】
ある実施形態において、電導スリーブはケーブル端、例えば、適合インサートの頂部に組み付けられている。電導スリーブは相導体または中性導体の接触面と電気的に接触するように組み付けられている。電気的接触は、好ましくは、電導スリーブと相導体または中性導体との直接的接触によって提供されてよい。ある実施形態では、相導体または中性導体は部分的に電導スリーブと重なっている。これらの実施形態において、ケーブルそれ自体から取り出した超電導材料が前記スリーブ接触面の少なくとも一部をなすことができる。
【００４３】
特定の実施形態において、中性導体または相導体の少なくとも１つの導体は慣用的な導電材料からなる電流スリーブに包囲され、これと電気的に接触している。別の実施形態において、前記電流スリーブは少なくとも一部は超電導材料および／またはハイパーコンダクティブ材料からなる。
【００４４】
本文脈において「慣用的な導電材料」との用語は、電導性を有するが、室温および極低温で有限の電気抵抗を有する材料（すなわち問題となる室温では超電導性を有しない材料）を意味する。「極低温」は、ケーブルシステムの末端区間が正常な動作中に冷却されて到達する０℃（２７３Ｋ）以下の温度、例えば、終端装置内のケーブルの末端区間を、例えば、０〜７７Ｋに冷却するために用いられる流体（例：液体窒素）の沸点または沸点以下の温度を意味する。
【００４５】
１つの実施形態において、電流スリーブは、電流リードに電気的に接続されるためのスリーブ接触面を有している。
ある実施形態において、電流スリーブの少なくとも一部は、前記接触面と前記各分流リードとの間に電気的接続を提供する。この実施形態では、電流スリーブは分流リードに電気的に接続されたスリーブ接触面を有することができる。
【００４６】
終端装置が中性導体／相導体およびそれぞれのスリーブ接触面と電気的に接続している１つまたは２つの電流スリーブを含む特定の実施形態において、これらのスリーブ接触面はケーブルの末端区間の長手方向軸心から実質的に等しい半径方向距離で配置されている。
【００４７】
中性導体または相導体の２つ以上が各電流スリーブと電気的接触を有する実施形態で、前記電流スリーブの寸法は、好ましくは、実質的に同一である。
ある実施形態において、中性導体と相導体のスリーブ接触面の長手方向軸心からの半径方向距離が実質的に等しいことが、好ましくは、前記電流スリーブの半径方向寸法を個々に適合させることによって提供される。例えば、電流スリーブは、異なる内寸と、本質的に等しい外寸を有することができる。
【００４８】
ある実施形態において、スリーブは超電導ケーブルのテープ／ワイヤー導体に、例えば、はんだ付けで接続するための傾斜区間を含む。
別の実施形態において、はんだ付け区間は長さと高さを関連するＨＴＳテープ／ワイヤーおよび任意選択の慣用的な分流導体テープに適合させたテラス部を付けて作製されている。
【００４９】
ケーブルの末端区間の長手方向軸心からの前記接触面の一定の半径方向距離を達成するために前記接触面／スリーブを半径方向に調整することは、任意の適当な方法で材料および接触面の下側の構造を適当に適合させることにより達成できる。
【００５０】
特定の実施形態において、中性導体または相導体の個々の接触面の上側または下側にある電気絶縁材料および導電材料の少なくとも１つの半径方向延在が個別に調整されて、個々の接触面および／または個々のスリーブ接触面を長手方向軸心からの一定の半径方向距離で提供する。
【００５１】
特定の実施形態において、電気絶縁材料、半導材料またはこれらの材料の組み合わせからなる適合インサートが、中性導体または相導体の末端部分と、当該中性導体または相導体の接触面の位置で下側に隣接する相導体との間に挿入されている。
【００５２】
特定の実施形態において、少なくとも２つの相導体または中性導体、例えば、すべての相導体または中性導体の大部分が、実質的に等しい半径方向の外寸または内寸を有するスリーブを含む。好ましくは、すべての相導体または中性導体は、実質的に同一の寸法を有する電流スリーブを備えている。
【００５３】
ある実施形態において、終端装置は少なくとも一部は慣用的な導電材料、例えば、銅（ただしこれに限らない）からなる少なくとも１つの電流クランプを含む。電流クランプは電流リードと電気的に接続され、前記接触面および／または前記スリーブ接触面に緊定されている。電流クランプは、好ましくは、接触面の軸方向長さより短く、および／またはスリーブ接触面より短い。これにより接触面および／またはスリーブ接触面は、前記電流クランプとの広い電気的接触（長手方向の意味で）を有し、（例えば、ケーブルシステムの組み付けおよび加熱／冷却中に）例えば、ケーブルの末端区間の長手方向における電流クランプ／電流リードの動きの大きい公差を許容する。
【００５４】
ある実施形態において、前記電流クランプの少なくとも１つは、追加的冷却のための貫通孔を含む。
一般に、相導体および中性導体の少なくとも１つは超電導材料またはハイパーコンダクティブ材料を含むことが通常望ましい。
【００５５】
ある実施形態において、電気的接続の少なくとも１つは、全面的または部分的に接触面と前記分流リードの少なくとも一部を包囲する電界制御システムを含む。この電界制御システムによって、非常に信頼性の高い安定したシステムを得ることができる。
【００５６】
電界制御システムは誘電体、例えば、ウルテムＴＭの商標名で販売されている誘電体、または繊維強化エポキシプラスチック、例えば、Ｇ１０の商標名で販売されている誘電体を含む。原則として他の任意の適当な誘電体を使用できる。
【００５７】
ある実施形態において、電界制御システムはさらに電界平滑化材料、例えば、金属材料または半導材料を含む。電界平滑化材料は、好ましくは、電界制御システムの層、より好ましくは、電界制御システムの内側層を構成している。
【００５８】
ある実施形態において、電界制御システムは前記分流リードの１つとの移行継手を提供し、前記分流絶縁は前記分流リードを絶縁する。移行継手はクリープ長さを増すために整合するジグザグ経路または蛇行経路を形成する面の間に設けられている。または前記継手は分流絶縁システムの角度調整を許容する球面を有し、好ましくは、前記移行継手がガスケットでシールされている。
【００５９】
ある実施形態では、前記分流リードの少なくとも１つは電流リード区間を含み、この電流リード区間（分流リードの全部または一部であってよい）は中性導体または相導体に接続された低温端、反対側の周囲温度端および中間熱アンカー区間を含む。中間熱アンカー区間は、低温から周囲温度までの熱勾配を提供する。
【００６０】
ある実施形態において、前記分流リードの少なくとも１つは、低温からより低い温度までの熱勾配の選択肢を提供する熱アンカー区間を有する電流リード区間を含む。
ある実施形態において、終端装置はスリーブ、インサートおよびクランプの少なくとも１つを含み、前記スリーブ、インサートおよび／またはクランプはそれぞれカフ形状を有している。
【００６１】
１つの実施形態において、スリーブ、インサートおよびクランプからなるグループは、組み付けを容易にする２個、３個またはそれ以上の部材を含む。
電界を制御するために、長手方向スペーサー、適合インサート、スリーブ、クランプ、電流リードベースのエッジ部および／または面は、好ましくは、丸み付けされてよい。
【００６２】
ある実施形態において、終端装置は比電気抵抗が動作温度範囲にわたって１０＾６Ωｍ２／ｍ以上である材料で作られた少なくとも１つのインサートを含む。
ある実施形態において、終端装置はエポキシ材料、例えば、繊維強化エポキシ樹脂、例えば、エポキシ樹脂結合材を使用した連続フィラメントガラス繊維材料からなる熱硬化性工業ラミネートを有する少なくとも１つのインサート（適合インサート）を含む。
【００６３】
ある実施形態において、終端装置は、ケーブルの末端区間を機械的に支持するために、ケーブルの末端区間のコア形成体の中心に設けた開口部内に配置された剛性的な円筒またはチューブを含む。
【００６４】
ある実施形態において、終端装置は極低温で冷却された多相ケーブルシステムを提供し、終端電流リードに周囲温度で終端させるように適合されている。ケーブル末端区間は多相ケーブルの末端区間である。多相ケーブルの末端区間は、ケーブルの末端区間の少なくとも一部を周囲温度以下の温度に冷却し、かつ当該温度で維持することを可能にするために熱絶縁エンベロープに囲まれ、熱絶縁エンベロープはケーブルの相導体および中性導体の末端区間からそれぞれの電流リードに分岐させるために分流リードとして形成された複数の分岐部を含む。これらの分岐部は長手方向に延びるケーブル末端区間に沿って、当該中性導体および相導体の対応する末端部分の接触面の位置と整合する位置に順次配置されている。第１の分岐部は中性導体を分岐させ、第２の分岐部はＮ番目の相導体を分岐させ、第３の分岐部は（Ｎ−１）番目の相導体を分岐させるというように続き、最後に（Ｎ＋１）番目の分岐部はＮ番目の相導体を分岐させる。
【００６５】
熱絶縁エンベロープは円筒状内面を有し、ケーブルの末端区間は前記面と前記ケーブルとの接触面および接触点に沿って配置されて実質的に真っ直ぐな接触線を規定し、それによって単純かつ信頼性の高い構造を可能にする。
【００６６】
ある実施形態において、少なくとも１つの分岐部、好ましくは、すべての分岐部は、ケーブルの末端区間の長手方向軸心に対して実質的に垂直である。
ある実施形態では、前記ケーブルの前記末端区間がモジュール式に構成され、各モジュールはケーブルの末端区間の長さを包囲するための部分と、中性導体または相導体を分岐させるための少なくとも１つの分岐部を含む。
ある実施形態では冷却効果を増すために、熱絶縁エンベロープは２つの別個の冷却液流路を含むことができる。
【００６７】
熱絶縁エンベロープ内の冷却液の少なくとも一部は、終端装置に固有の流路に制限されてよく、超電導ケーブルの残余部分は通らない。
ある実施形態において、終端装置は熱絶縁エンベロープの分岐部でケーブルの末端区間の周囲に配置された電気絶縁材料と接している電界制御システムを含み、電界制御システムは、好ましくは、相電圧における等電位容積部を規定し、相電圧から終端ハウジングのアース電位への分岐部の近傍で電界の経路を制御する。
【００６８】
このような電界制御システムは、例えば、ウルテムＴＭの商標名で販売されている誘電体、Ｇ−１０の商標名で販売されている誘電体、ＦＲＰ、ポリウレタン、ポリプロピレン、ナイロン、およびこれらの組み合わせを含む材料のグループから選択された材料を含むことができる。
【００６９】
ある実施形態において、与えられた相導体または中性導体の接触面は相導体または中性導体を終端させるために電流リードに電気的に接続することを可能にする長さＬＵＣＰを有する。ある実施形態では、ＬＵＣＰはケーブルの末端区間の長さを包囲し、電流リードを収容するための少なくとも１つの分岐部を包含する熱絶縁エンベロープのモジュール構成を可能にするように適合されている。実際には、ＬＵＣＰは０．１ｍより長く、例えば、０．２−０．３ｍである。
【００７０】
本発明の実施形態は、冷却液が末端区間の接続面の領域で熱を交換する冷却構成を含む。特定の実施形態において、冷却液は電流リードのベースを電流スリーブに接続する接続ブロック内を通過する。別の実施形態では、冷却液は接触面の近傍、接触面内、または電流スリーブの内部を通る。さらに別の実施形態では、冷却液は電流リードのベースの近傍、または電流リードのベース内を通り、電流リードを通って輸送される熱または電流によって電流リード内に発生した熱が冷却液に送られて、超電導ケーブルの温度を著しく増すことなく接触面から除去される。好適な実施形態においては、電流リードのベース、接触面および冷却液の間で、熱伝導度の高い固体材料、例えば、銅、銀、金、アルミニウムを通して熱交換が行われる。１つの実施形態では、流れ制御チューブがケーブルシステム内の冷却液の一部または全部を案内して前記冷却構成に通す。
【００７１】
本発明の１つの実施形態において、電界制御システムの１つ以上の電界制御要素を含む電界制御システムが、等電位容積部を形成する。特定の実施形態において、前記容積部は前記冷却構成を含む。好適な実施形態において、電界制御システムは外側の固体電気絶縁材料、例えば、ポリメリックまたはセルロースまたはセラミックまたはガラスまたは複合材料をベースとした電気絶縁体に適用され、またはこれと密に接触している。
【００７２】
別の実施形態において前記電界制御システムは、包囲された接触面の相電位に接続された金属面または半導面の形で提供される。１つの実施形態において、前記電界制御システムは十分長いクリープ長さと十分厚い電気絶縁材料を提供することによって、軸方向の相間電界および半径方向の対地電界を考慮する。好適な実施形態では、流体が電界制御システムと外側の電気絶縁材料を包囲する。１つの実施形態において、電界制御システムは分流リードおよび分流絶縁体との移行継手を提供する。
【００７３】
好適な実施形態では、電界制御システムおよび分流絶縁システムが単独部材において提供される。別の好適な実施形態では、電界制御システムと分流絶縁システムは、少なくとも１つの継手を有する２つ以上の部材において提供され、前記継手面はクリープ長さを増すために整合するジグザグ経路または蛇行経路を形成し、または前記継手は分流絶縁システムの角度調整を許容する球面を有している。１つの実施形態において、前記継手は電気的クリープ強度を増すためにＰＥ、ポリプロピレン、ＰＴＦＥ、タイベックＴＭ、ノメックスＴＭ、テフロンＴＭ、ゴアテックスＴＭ等の材料からなるガスケットでシールされている。
【００７４】
相または遮蔽の覆われた部分は、電気絶縁材料および／または半導材料によって覆われてよい。この部分は、例えば、電導スリーブの一部に電気絶縁テープを巻くことによって電導スリーブのある長さ区間を含むことができる。１つの実施形態において、電気絶縁テープは、超電導テープがスリーブに接続されているスリーブ領域で巻かれている。
【００７５】
相導体の数Ｎは、原則として所望通りであってよい。例えば、Ｎは、１、２、３、４またはそれ以上であってよく、好ましくは、Ｎは、ｌまたは３である。
単一の相導体（Ｎ＝１）と中性導体とを同心的に配置したケーブルは、同軸ケーブルとも呼ぶ。
【００７６】
複数（Ｎ）の相導体と中性導体とを同心的に配置したケーブルは、多重同軸ケーブルとも呼ぶ。
ある実施形態において、多重同軸ケーブルの接触面は長手方向で順次実現され、相中性線間接触距離と相間接触距離はほぼ等しいことを特徴とする。
【００７７】
本文脈において「周囲温度」との用語は、相導体（または中性導体）が終端している個所における温度を意味する。そのような温度は、例えば、−５０℃〜＋８５℃、例えば、−３０℃〜＋５０℃または−１０℃〜＋３０℃である。
【００７８】
本発明の別の課題は、従属請求項および発明の詳細な説明で定義される実施形態によって解決される。ここで特筆すべきは、本明細書で用いられる「含む」との用語は、記載された特徴、整数、段階または構成要素の存在を示すが、他の１つ以上の特徴、整数、段階、構成要素またはそれらの群の存在もしくは追加を排除するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】３軸ケーブルの断面図。
【図２】３相ケーブル終端部の概略図。
【図３】モジュール方式を用いて構成された終端部の概略図。
【図４】モジュール方式を用いて構成された単相同軸終端部を示す概略図。
【図５】周囲温度アンカーの実施形態を示す概略図。
【図６】終端モジュールに適用できる種々のアクセサリーの別例を示す概略図。
【図７】電流リードの実施形態の種々の要素を示す概略図。
【図８ａ】超電動転位に対し従来より用いられる冷却手段を提供する熱交換器の配置方法や配置個所を示す概略図。
【図８ｂ】熱アンカーを提供する熱交換器の配置を含む導体に電流リードを接続するための方法に関する詳細な実施形態を示す概略図。
【図９ａ】相導体と電流リードとの間の接続領域の周囲に配置された誘電要素内の導電要素により定義される相電位での等電位容積の概略図。
【図９ｂ】相導体と電流リードとの間の接続領域の周囲に配置された誘電要素内の導電要素により定義される相電位での等電位容積の詳細な実施形態を示す概略図。
【図１０】冷却液の送り／戻りの一実施形態を示す概略図。
【図１１ａ】供給側端部で終端部とケーブルを別個に冷却する構成を示す概略図。
【図１１ｂ】反対側の端部で終端部とケーブルを別個に冷却する構成を示す概略図。
【図１２】低温保持装置と終端部との間での任意選択な転位を示す図。
【図１３】終端部に関するケーブルの任意選択な機械的固定を示す概略図。
【図１４】機械的に強固な構造を可能にする任意選択な機械的硬化部材の実施形態を示す概略図。
【図１５】ＨＴＳおよび銅テープ／ワイヤーの終端部の一例を示す詳細図。
【図１６】種々異なる導体相と中性導体の半径方向寸法を等しくする適合インサートのコンセプトを示す図。尚、このコンセプトは、合理的に類似の定格を有する種々異なるケーブル寸法に対しても機能する。
【発明を実施するための形態】
【００８０】
以下に、本発明を好適な実施形態に関連して図面に基づきより詳細に説明する。
図は、見やすくするために概略化され、本発明を理解するために欠かせない詳細のみ示し、他の詳細は省略してある。全体を通して、同一または対応する部材には同じ参照符号を使用した。その際、図１の部材「１０２」は図２では「２０２」とするように、共通の参照符号の前に図面番号を付けた。
【００８１】
さらに、本発明の適用可能性の範囲は以下に記載する詳細な説明から明らかである。しかしながら、本発明の好適な実施形態を示しているが、詳細な説明および特定の例は例示的であると理解すべきである。以下の詳細な説明から、当業者にとっては本発明の精神と範囲の内部で様々な変更および変容が自明であろう。
【００８２】
本発明の実施形態は、ケーブル内およびケーブル外の電源を含む超電導ケーブル（交流または直流）、ケーブルの制御された個別冷却、ケーブル末端区間、電流リードおよび終端エンクロージャーの内部との容易で標準化された接続を可能にすることを目指す。さらに本発明によって、ケーブルおよび終端部の熱収縮の補償、容易な組み立て、さらに終端装置／モジュールの効果的なコストおよび効率的な生産が促進される。
【００８３】
図１は、Ｎ＝３相と中性導体（遮蔽）を含む同軸に配置された多相（ここでは３軸）ケーブル１００および偏心的に配置された熱絶縁エンベロープ１０２Ｃの断面図である。３相（相１、２、３または１００Ｒ、１００Ｓ、１００Ｔと呼ぶ）および中性導体は互いに同心的に配置されている。この場合、最も内側に相１、中間に相２、そして最も外側に相３が配置され、そしてこれらが中性導体によって包囲され、最後に熱絶縁エンベロープ１０２Ｃによって包囲されている。ケーブル１００は冷却液１０１、例えば、液体窒素で含浸され、熱絶縁エンベロープの内壁とケーブルの中心開口部（すなわちここでは相１を支持している中心形成体１０３の内部容積部）は冷却液１０１で満たされている。各相の間および相３と中性導体の間には極低温誘電体が使用されている。本発明は交流と直流のいずれにも応用できる。このケーブルは、３相がマイナス（相ｌ）、ゼロ（相２）、プラス（相３）および中性導体で置き換えられえれば、例えば、直流変圧器に応用可能である。
【００８４】
このかなり複雑な構造を終端させるために、本発明の実施形態は導電層および熱絶縁層の終端に関する多数の問題と取り組み、解決するように設計されている。終端装置の１つの実施形態が図２に示され、すべての相導体（ここでは３）と中性導体が１つの完全な構造で終端している。図２に、順次分岐した相導体または中性導体の間の熱補償２２１を備えた完全な真空絶縁終端ハウジング（代替または追加でフォーム絶縁されてよい）２０２を例示している。さらに、すべての本体分岐部（すなわちケーブルの末端区間の長手方向から分岐する熱絶縁エンベロープの部分）は（ここでは）類似し、アース電位にあって、ケーブルの末端区間の長手方向に対して９０°をなしている。代替として、分岐部は（例えば、中性導体と相導体で）異なってよく、例えば、個別に適合され、必ずしもケーブルの末端区間の長手方向に対して垂直でなくともよい。４個すべての分岐部の頂部に中間区間２１１があり、液レベルを制御する機能や、電気絶縁体２１２のために周囲温度または高められた温度での熱アンカーを確保する機能が備え付けられる。熱アンカー区間２１１の上では、標準電気絶縁体２１２が使用される。これは（ここでは）中性導体の上では省かれている。電気絶縁体２１２の上では、電流リードは頂部ボルト２１４で、任意選択の高温カバー２１３の内部において周囲温度およびグリッド電圧で終端している。前記電流リードはフレキシブルな区間（例えば、図７の７１４参照）を含むことができる。分岐した相導体または中性導体の種々の部材の間に、シールフランジ２２２が組み付けられている（例えば、終端ハウジング２０２の分岐部と熱アンカー区間２１１の間、熱アンカー区間２１１と高温カバー区間２１３の間、高温カバー−区間２１３と頂部ボルト２１４の間）。低温保持装置２０２Ｃに接続されている熱絶縁エンベロープ２０２Ｄはモジュール式に構成され、４個の同一のＴ区間を含む。ケーブルの末端区間の長手方向の両端部には特殊な部材、すなわちケーブルとのインターフェースにはアダプター部材２２５、他方の端部には熱絶縁エンベロープ２０２Ｄを終端させるための閉鎖部材が必要である。両部材は任意選択で冷却液および／または監視センサーのための流入部および／または流出部２８１を収容してよい。さらに、任意選択で移動可能な支持構造２９８は、終端装置を動かしてケーブルの熱膨張または熱収縮に適合できるようにホイールまたはローラーを含む。図に見られるように、このＴ形区間構造のために、分岐部内の分流リードは個別の電気絶縁体によって熱絶縁エンベロープから個々に絶縁されている。終端ハウジング２０２および分岐部を絶縁する個別絶縁体は、ここでは全体の熱エンベロープ２０２Ｄを構成する。
【００８５】
この実施形態において、Ｔ形ハウジングは終端装置とケーブル熱絶縁エンベロープをつなぐ移行部材２２５（図２）を有している。この移行区間は現場で個別に真空にできるため、終端装置および低温保持装置は既製の状態で真空にできる。
【００８６】
終端装置の他の実施形態が図３および図４に示され、モジュール方式を特徴としている。この場合の思想は、多数の（例えば、２個または３個または４個またはそれ以上の）類似のモジュールを接続して完全なケーブル終端装置を構成し、それによって生産効率を改善することである。それぞれのモジュール式エンベロープ要素３０２、４０２は、各端部に他のエンベロープ要素と連結するためのシールフランジ３２２、４２２を備えている。それぞれのモジュール式エンベロープ要素は、１つ以上の冷却液および／または監視センサーのための流入部および／または流出部３８１、４８１を有する。
【００８７】
図３は、真空絶縁されたモジュール終端ハウジング３０２を示している。この場合、相導体の分岐部（右端の２つ）は同一であるが、中性導体の分岐部（左端）とは異なる。任意選択の熱収縮補償要素３２１は、終端ハウジング３０２の種々の位置に見られる。各々の分岐部は周囲温度での熱アンカー３１１を含む液レベル制御区間とシールフランジ３２２を介して連結され、熱アンカー３１１はまた（やはりシールフランジ３２２を介して）電気絶縁区間３１２と連結されている。電気絶縁区間３１２は任意選択であり、機能（中性導体または相導体）と定格電圧に応じて含まれる。高電位の電気絶縁体の上には、シールフランジ３２２を介して頂部ボルト３１４に連結された電流終端カバー３１３がある。
【００８８】
図４は、分岐部の数を最小化したモジュール方式の実施形態を示し、低温から周囲温度への移行部は電圧移行部、すなわち絶縁体４１２に統合されている。さらに、種々の区間（液レベルおよび熱アンカー区間４１１、電気絶縁区間４１２および電流終端カバー区間４１３）が種々の仕方で接続できることが例示されている。
【００８９】
図５は、加熱器５８５によって実現された周囲温度およびアース電位での熱アンカー区間５１１を示している。代替として、この実施形態は制御された加熱器、熱放射源、赤外ランプ、ファン、冷却リブまたは類似物の任意の組み合わせによって実現される。
【００９０】
図６は、熱センサー６８４、液レベルゲージ６８２、圧力ゲージ６８３および真空絶縁のための真空ゲージ６８１の使用を示している。同様に流れ検知器を中性分岐部の近傍またはその内部で使用できよう。６０１は冷却液である。ケーブルの末端区間は参照符号６００で表されている。電流リード６１４は、相導体（または中性導体）の接触面と電気的接触を有する電流スリーブ６１６に電流クランプ６１５を介して接続されている。電流クランプ６１５は周囲に組み付けられて電流スリーブ６１６と電気的接触を有している。
【００９１】
図７は、フレキシブルな分流リードの詳細を示す。この要素は、分流リードの取り付けを容易にするために、複数の部材と区間から構成されている。しかしながらこれは、分流リードが組み立てられた１つの完全な部材で実現されることを妨げるものではない。しかしその場合は、完成した終端ハウジングと絶縁の内部に種々の部材や区間を挿入して接続する代わりに、終端ハウジングを現場で電流要素および電圧要素の周囲に構成することが必要であろう。図７ａにおいて、電流リードは剛性部材７１４Ｃ、熱収縮を補償するためのフレキシブル部材７１４Ｂ、グリッドとの標準インターフェースをなす頂部ボルト部材７１４Ａ、内部と外部の差圧を可能にする気密な頂部ボルト貫通孔７２２、電流クランプ７１５とインターフェースを有する電流リードからなる。電流リードのフレキシブル部材７１４Ｂと剛性部材７１４Ａおよび７１４Ｃとの間で容易に到達できる接続部７１４Ｄが示され、例えば、図７ｂの取り外し可能な蓋７１３によって実現されてよい。
【００９２】
これらの部材は個別的にボルト、はんだ付け／ろう付け／溶接または接着によって任意選択で接合できる。抵抗の少ない接続を得るために、シート面区域は最大化されている。前記実施形態において電流クランプ７１５は、１つの相導体の実際の電流終端部である電流スリーブ７１６と接触している。この場合、電流スリーブと相導体は、はんだ付けによって接続されている。この実施形態において電流スリーブとクランプの間の接続、およびクランプとリードの間の接続は、各要素をボルト止めすることによって提供される。別の実施形態では、同じ部材をはんだ付けによって接続でき、いずれかの部材を省略でき、またははんだ付けとボルト止めを任意に組み合わせて接続抵抗を最小化し、組み立てを容易にすることができる。この例では、すべての部材は銅からなるが、他の任意の材料または適当な電気抵抗（極低温における抵抗を含む）を有する材料との複合体であってもよい。
【００９３】
図８ａは、ケーブル８００の末端区間、スリーブ８１６、クランプ８１５、電流リードシートアセンブリー（電流リードベース）８１４、８１４Ｅ、および冷却流路８１８として形成された熱交換の代替手段を含む終端装置の分流要素を形成するモジュールを示す。相導体とスリーブははんだ付けによって接続されている。スリーブ、クランプおよび電流リードは、すべての相について類似していてよい。
【００９４】
アース接続および／または中性接続において、これらの部材は類似してよいが、典型的には、周囲から極低温区間に漏れる熱を最小化するためによりスリムに設計される。すべての導電部材に関して、各々の部材は個々に省略し、はんだ付け、ろう付け、溶接、溶融、接着、破裂、その他任意の化学・物理的手段で接続し、またはボルト、クランプ、その他任意の機械的手段で接続できる。電気的および／または機械的接触を改善するために、部材の表面を処理して特定の物理的外観を達成し、および／または被覆を施して腐食もしくは化学吸着汚染を抑制することができる。
【００９５】
図８ｂには、導体８００と電流スリーブ８１６（スリーブ８１６の左部分参照）との間に平滑な円錐インターフェースを有することによって、機械的緊張を最小化するとともに電気的接触を最適化する、超電導テープに適合された電流スリーブの例が示されている。この例では、接続ははんだ付けによってなされる。スリーブは、繊維強化ポリマー（ＦＲＰ）または極低温で動作可能な他の電気絶縁材料からなることができる調整インサート８１７によって、下側の（相または形成体）の周囲に位置決めセンタリングされている。この実施形態では、調整インサートは適合インサートをなしてもよく、電流スリーブ８１６に対して等しい半径方向寸法にあらかじめ設定する目的に役立つため、同じスリーブユニットをすべての相およびアース接続（中性接続）に使用できる。しかしながらアースはしばしば別様に設計されてよい。クランプは冷却液８０１を貫通させるための長手方向孔８１８を有する。このようにすることによってクランプは熱交換器として働き、最終的には極低温での温度効率的な熱アンカーとして働く。代替として、孔、したがって熱アンカーは、電流リードシート８１４Ｅ内、スリーブ８１６内または任意に組み合わせた位置に配置されてよい（図８ａ参照）。図示されているように、電流リードシート８１４Ｅおよび電流クランプの頂部部材８１５Ａはジグザグ形であってよい。
【００９６】
図９ａに、例えば、金属面または半導面として形成された電界制御要素９５６を含む単純な電界制御システムを示す。この電界制御要素は、ケーブル導体９００Ｒの相電位に電気的に接続され９５７、それによって冷却液９０１および冷却手段９１８を含む等電位容積部を規定する。冷却液案内チューブ９５０は冷却液９０１の一部を案内して等電位容積部に通す。
【００９７】
図９ｂにおいて電界制御システムは、取り付けを容易にし、各々の要素の機能を分離するために、個々の部材で構成された電界制御要素（９５６、９５１、９５２）の形で提供されている。ケーブル９５７の一般的な誘電体とは別に、分岐部の誘電体は導体９００とスリーブ９１６の間の調整インサート９１７（電気絶縁体であってよい）からなる。これは、例えば、Ｇ１０タイプ繊維強化エポキシプラスチックから作られた水平誘電体９５０であり、冷却液と一緒に複合誘電体を形成する。この例示において、要素９５０は相と相の間または相と中性導体との間の長手方向スペーサー／スタンドオフもなしている。これにより接触面の間に実質的に等しい長手方向距離が得られる。例えば、Ｇ１０からなる既製の垂直誘電体９５２は、終端ハウジング９０２の垂直分岐壁と電流リード９１４の間に配置されている。要素９５２は内側／高電圧側９５６に金属被覆等の要素を１つ以上含む電界制御システムを有し、９５２（Ｇ１０）と９５１（ウルテムＴＭ）との間のインターフェース９５８におけるクリープ距離が拡大されている。垂直誘電体９５２の内側９５４と外側９５３にはフィラーおよびセンタリング固定手段９５５がある。垂直誘電体９５２、外側フィラー９５３および内側フィラー９５４の間には冷却液があり、冷却液は任意選択で誘電体またはフィラーを含浸する。水平誘電体９５１（ウルテムＴＭ）は、１つの相導体（例えば、９００Ｒ）の相からアース（ハウジング）への移行を容易にすると同時に、導体９００の１つの相（９００Ｒ）と後続の相（９００Ｓ）との間の移行部の複合誘電体（誘電体９５０、９５１および冷却液９０１）および電界制御要素（９５６）の一部であるという二重の機能を有している。さらに、要素９５１は水平開口部９５９におけるクリープ距離の増大を提供する。ここには適合インサート９１７Ｅ（エッジ形）および電流スリーブ９１６Ｅ（エッジ形）に組み込まれた電界制御要素がある。
【００９８】
図９ｂにおける電圧分岐要素の個々の部材は、同じ誘電材料か、または種々の誘電材料の組み合わせからなる。電圧分岐構成（９５１＋９５２＋９５６）と電流分岐構成（９１６＋９１５＋９１４）は統合され、冷却液、接触面および電流リードのベースの間の熱交換手段９１８を含む等電位容積部を提供する。これらの部材は互いに機械的に支持している。
【００９９】
図１０、図１１ａおよび図１１ｂには、冷却液の流入／流出の２つの実施形態が示されている。図１０では冷却液は環状流との関連で中心流を調整する選択肢によって注入される。制御バルブ１０８６によって、冷却液を導体の中心１０１ｃ（図１）および／または導体と熱エンベロープの間の環状路１０１ａ（図１）に向けることが可能である。さらに、冷却液はケーブルの冷却と、終端部材の冷却に用いられる。
【０１００】
図１１ａでは、終端部がケーブルの逆流構成を提供する実施形態が実現されている。ケーブルから出た高温の冷却液は中性導体に近い１１８７ｇを通って抜き出される。その近傍で、低温の冷却液が１１８７ｆから、終端部を通る環状流に注入される。中心流は終端部の末端１１８６ｆに注入される。バルブ１１８６ｆが閉じている場合は、ケーブルおよび終端部は中心部では停滞する冷却液で動作するであろう。この送り／戻り構成の利点は、終端部で放散される負荷がケーブルを通って伝達されず、そのためケーブルのための熱窓（ｔｈｅｒｍａｌ  ｗｉｎｄｏｗ）が拡大することである。
【０１０１】
図１１ｂでは、前記ケーブルの逆流構成はケーブルの反対側の端部で実現されている。冷却液は、中流リード１１８７ｆの近傍で注入され、それからケーブル環状流と、終端部を通る別個の環状流とに分かれる。ケーブルの中心流と前記終端部の環状流は終端部からバルブｌ１８６ｆおよび１１８６ｇを通って抜き出される。バルブｌｌ８６ｆが閉じている場合は、ケーブルおよび終端部は中心部では停滞する冷却液で動作するであろう。この送り／戻り構成の利点は、終端部で放散される負荷がケーブルを通って伝達されず、そのためケーブルのための熱窓が拡大することである。任意選択の冷却器１１８８は、冷却液の再生用に指定されている。
【０１０２】
図１２は、終端部１２０２と低温保持装置１２０２Ｃを接続する任意選択のアダプターまたは移行部材１２２５を示している。アダプター１２２５は、任意選択の熱収縮補償手段１２２１Ｄと真空バルブおよび／またはゲージ１２８１を含む。この実施形態において、移行部材１２２５は真空絶縁されているが、フォーム絶縁されてもよく、またはフォーム絶縁と真空絶縁を組み合わせてもよい。
【０１０３】
図１３は、ケーブルを終端部１３０２に関連して機械的に固定する内部クランプ１３１８を例示している。この実施形態では、機械的固定は低温保持装置から終端部へのアダプター１３２５内に配置されているが、終端部１３０２の中性区間またはアース電位にある他の区間で、機械的固定が電気絶縁を損なわない場所に配置することも容易に可能である。代替として、固定部を誘電材料で作製して、他の電気絶縁コンポーネントに組み込むことも可能であろう。
【０１０４】
図１４に、相導体１４００Ｒ、ＳまたはＴまたは中性導体において、形成体１４００ｆが硬化部材１４１９によって機械的に支持されている内部を例示する。
硬化部材１４１９は円筒対称形であることができ、冷却液または固体が流れるのを可能にするために中空であり、それによってケーブル末端区間の中心を通って流れるのを防ぐ。
【０１０５】
図１５Ａおよび１５Ｂは、ＨＴＳテープ／ワイヤー１５００および／または銅テープ／ワイヤー１５００がスリーブ１５１６に接合されている単相導体または中性導体を示している。図１５Ｂにはスリーブ１５１６が詳細に示され、テラス上の接続区域はＨＴＳテープ／ワイヤーまたは銅テープ／ワイヤーと接続しているように適合されてよい。この実施形態においては、オーバーラップする領域が銅テープ／ワイヤーに対しては２ｃｍ、ＨＴＳテープ／ワイヤーに対しては５ｃｍである例が与えられている。テラスの段差は、任意選択でＨＴＳテープ／ワイヤーまたは銅テープ／ワイヤーの厚さに適合されてよい。さらに、適合インサート１５１７が隣接相の下側の電気絶縁体の周囲に配置されている状態で示されているが、代替として中心形成体の周囲に配置される。
【０１０６】
図１６に、露出され得る種々の相導体または中性導体の半径に適合できる既製の調整インサート、例えば、適合インサート１６１７を有するコンセプトを例示する。適合インサートは、例えば、Ｇ１０で作製できる。適合インサート１６１７は上側の電流スリーブ１６１６に統一的な寸法を与えるため、唯一のスリーブ形状がすべての相導体および中性導体に適合し、高電圧部と定格電流が合理的に類似の範囲内にある限り、完全に異なるケーブル終端部に使用できる。代替として、電流スリーブ１６１６は適合部材として作製されてよく、電流クランプ１６１５に統一的な寸法を与える。さらに、電流スリーブ１６１６は、電流クランプよりも長い電流クランプ１６１５と一致した表面を有し、電流クランプ、したがって電流リードを位置決めするための長手方向の自由の範囲を制限することを可能にする。
【０１０７】
以上、幾つかの好適な実施形態が示されたが、本発明はこれらに限られるものではなく、以下の請求項で定義される主題の範囲内で他の仕方で実現されてもよいことを強調しておく。例は３相ケーブル（３軸ケーブル）について示されたが、別の数の相導体に容易に変容され得る。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８ａ】
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【図８ｂ】
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【図９ａ】
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【図９ｂ】
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【図１０】
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【図１１ａ】
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【図１１ｂ】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【国際調査報告】
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