CN103918043A - 具有降低交流环境中热负载转移的组态的电流导线 - Google Patents
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Abstract
本发明揭示一种用以减少于交流电环境中热负荷转移的电流导线。电流导线可能包括导电材料，包括配置，其中当交流电应用到电流导线时，配置用以在电流导线中减少热负荷转移，其中温度梯度沿着电流导线的长度展现。
Description
技术领域
本发明涉及电流导线，尤其涉及在交流电环境下减少热负荷转移的电流导线及其配置。
背景技术
故障电流会发生于电力传输和分配网络下。故障电流的情形是因为网络中的短路(short circuit)或电流在网络中流通时因为故障而造成的电流量突然上升(Surge)激增。故障的原因可能包括雷击网络和严重气候气候恶劣或折断的树木造成的导致传输电源线的倒塌或接地而所造成。当故障发生时，则会瞬间发生巨大的负载。如此一来，网络反应于此负载而配送大量的电流(例如：过载电流)，在此情况下即为故障电流。这上升浪涌或故障电流的情形是不良的且可能会破坏网络或破坏连接于在网络上的装置。特别是会烧毁与其联机的网络或装置，在有些情况下还会爆炸。
断路器是用来防止因故障电流而造成电力设备毁坏的一种系统。当感应到故障电流时，断电器会机械式地的打开断开电路并和破坏中断过载电流的流通。因为断路器通常需要3到6功率周期(Power Cycle)功率循环(高达至0.1秒)来触发，而仍会被破坏各种网络组件，例如传输线、变压器和开关装置等。
另外一种限制故障电流和保护电力设备被故障电流破坏的系统是超导体故障电流限制器(Superconducting Fault Current Limiter，SCFCL)系统。一般来说，超导体故障电流限制器SCFCL系统包括超导体电路，此超导体电路在低于临界温度准位TC、临界磁场准位HC和临界电流准位IC的情况下，所显示出的阻抗值趋近于零。假若这些临界准位至少一项超出标准，则此电路被抑制(Quenched)且显示阻抗。
在正常操作期间，SCFCL系统的超导体电路会保持在TC、HC和IC等临界准位下。在发生故障时，则会超出一或多个上述临界准位。SCFCL系统的超导体电路会瞬间地被抑制且阻抗上升，为了保护网络和相关设备的超载，而反过来限制了故障电流的传输。延迟了一段时间且故障电流被清除后，超导体电路回到正常操作期间，临界准位状况皆未超出，而电流可传输通过网络和SCFCL系统传输。
SCFCL系统可操作于直流电或交流电环境下。如果SCFCL系统操作于交流电环境下，则冷却系统会清除交流电耗损(例如：超导热或磁滞损耗)造成的稳定电力损耗。电流导线，通常以电线的形式，使用在SCFCL系统中能量或讯号的传输。然而，用在SCFCL系统中的传统电流导线操作在交流电环境下时，通常会造成大量的热流失。如此一来，优化电流导线的形状和配置以减少热流失是生产厂商要考虑的重大因素。
从而，鉴于上述的情况，应该要了解的是，当电流导线操作在交流电环境下时，可能会有显著的问题或与现有技术相关连的缺点。
发明内容
本发明揭示一种具优化配置的电流导线，此电流导线用以在交流电环境下减少热负荷转移。在本发明的一实施例中，电流导线包括导电材料，包配置，其中当一交流电应用到电流导线时，此配置用以在电流导线中减少热负荷转移。温度梯度沿着电流导线的长度展现。
在本发明的一实施例中，上述至少一导电性材料及其配置包括关于焦耳热传导的温度依赖特性，以减少热负荷转移。
在本发明的一实施例中，上述电流导线可能是由沿着电流导线长度的两种或更多种材料所搭接而成，以减少热负荷转移。
在本发明的一实施例中，上述导电材料包括圆柱状和配置，此配置包括导电材料内的中空部份。在一些实施例中，中空部份包括锥状。在一些实施例中，中空部份可能包括阶梯形、具有两个或更多部份的锥状。
在本发明的一实施例中，上述电流导线是由两个或更多独立的电流导线沿着电流导线的长度搭接而成的积体电流导线，其中各具有整体剖面直径的两个或更多独立的电流导线近似于其他电流导线。
在本发明的一实施例中，上述配置包括锥状导电材料和导电性材料内的中空部份。
在本发明的一实施例中，上述配置包括锥状导电材料。
在本发明的一实施例中，还包括绝缘材料，用以覆盖电流导线至少一部份的表面。在一些实施例中，绝缘材料连接到导电性材料至少一部份的外表面。
在本发明的一实施例中，上述电流导线用以使用于超导体系统中。在一些实施例中，上述超导体系统包括至少一超导体故障电流限制器系统、超导体磁铁系统及超导体储存系统。
在本发明的一实施例中，上述电流导线是由两个或更多独立的电流导线沿着电流导线的长度搭接而成的积体电流导线。
在本发明的一实施例中，上述电流导线于不同的交流电输入频率下具有不同的形状。
在本发明的一实施例中，还包括沿着电流导线的长度的一或多个电力输入点以及沿着电流导线的长度的一或多个电力输出点。
在本发明的另一实施例中提供一种超导电系统。上述超导电系统包括导电材料，包括配置，其中当交流电应用到电流导线时，此配置用以在电流导线中减少热负荷转移。温度梯度沿着电流导线的长度展现。
在本发明的再另一实施例中提供一种制造电流导线的方法。上述制造电流导线的方法包括提供第一电流导线。此第一电流导线包括第一导电性材料，具有第一中空部份，其中第一导电性材料及第一中空部份都是圆筒状，其中第一导电性材料的直径大于第一中空部份的直径；提供第二电流导线，第二电流导线包括第二导电性材料，具有第二中空部份，其中第二导电性材料及第二中空部份都是圆筒状，第二导电性材料的直径大于第二中空部份的直径，其中第一导电材料的直径近似相同于第二导电材料的直径，而第一中空部份的直径不相同于第二中空部份的直径；以及连接各第一电流导线与第二导线的对应端点，以形成具有一配置的积体电流导线，当提供交流电至积体电流导线时，则减少于积体电流导线上的热负荷转移，其中温度的波动或梯度沿着电流导线的长度展现。
现在将参考如附图所示的实施例更详细地说明本发明。虽然以下将参考实施例来说明本发明，但是须知本发明并不局限于此。任何所属技术领域中的技术人员在研读本发明的说明之后将明了额外的施行、修改以及实施例，如同其他的使用领域一样都属于在此所述的本发明的范围，所以本发明可具有极大效用。
附图说明
为了使本揭示的内容更好理解，以附图和数字参考组件作为参考，这些附图不应被解释为限制目前的揭示内容，而只是作为范例图标。
图1是依照本发明的一实施例的超导体故障电流限制器(Superconducting Fault Current Limiter，SCFCL)系统示意图。
图2是依照本发明的一实施例的一整个电流导线直径的电流密度曲线图。
图3是依照本发明的一实施例的电流导线的表层深度示意图。
图4依照本发明的一实施例中在60Hz时铜制电流导线的表层深度曲线图。
图5A是依照本发明的一实施例中具有优化配置的电流导线示意图。
图5B是依据本公开的另一实施例中具有优化配置的电流导线示意图。
图5C是依据本公开的另一实施例中具有优化配置的电流导线示意图。
图5D是依据本公开的另一实施例中具有优化配置的电流导线示意图。
具体实施方式
本发明的实施例提供了一种具有优化配置的电流导线，以在交流电环境下减少热负荷转移。
SCFCL(Superconducting Fault Current Limiter，SCFCL)系统可能包括一与地面电性分离从地面分离的外壳，使得外壳是电隔离于的接地电位。在一些实施例中，外壳可能被接地。SCFCL系统可能包括第一端和第二端，电力性式的连接到一或多个载流线，一第一超导体电路配置于外壳内，其中第一超导体电路电性连接到SCFCL系统的第一端和第二端。
请参照图1，图1是依照本发明的一实施例的SCFCL系统示意图。在本实施例中，SCFCL系统100使用电流导线如图1所示。虽然，本实施例仅说明SCFCL系统100，但并以此不限制。本领域的具有通常知识者应了解，其他可接触于不同温度的电力系统包括电流导线亦可适用于此。
在本实施例中，SCFCL系统100包括一或多个相位模块110。虽然，本发明多数实施例会采用一个以上的相位模块，但基于清晰与简洁，SCFCL系统100仅以单一相位模块110做说明。
SCFCL系统100中的相位模块110包括一外壳或槽112，其中定义一腔室(Chamber)。在一实施例中，外壳或槽112可为热绝缘的。在其他实施例中，外壳或槽112可为电绝缘的。外壳或槽112可由多种材料所组成，例如玻璃纤维或其他绝缘材料。在其他实施例中，外壳或槽112可为导电材料制成，例如金属(例如；不锈钢、铜、铝或其他金属)。槽112的外壳可能包括一外层112a和一内层112b。绝缘介质(例如；热及/或电绝缘介质)可能配置于外层112a和内层112b之间。
在一些实施例中，外壳或槽112可接地或不可接地。如图1所显示的配置中，外壳或槽112没有接地，所以可表示为一浮动槽(Floating tank)配置。
在外壳或槽112内，有一或多个故障电流限制单元120，但基于清晰与简洁，仅显示一方块。模块110可能包括一或多个电性的套管116。套管116的末端通过端点144和146分别耦接到传输网络的电流线142a和142b。此配置使相位模块110耦接至一传输网络。电流线142a和142b可以从一地方传输电力到另一地方(例如：电流源到电流终端使用者)的传输线、电源或电流分配线。
套管116包括具有内部导电材料的端点144和146连接至故障电流限制单元120的电流线。此外，外层112a使内部导电材料与外壳或槽112绝缘，因此，使外壳或槽112与端点144和146保持在不同的电位。在一些实施例中，为了连接电性的套管116中的导电材料，模块110包括一内部的分流电抗器118或外部的分流电抗器148两者其中之一或两者皆是。
多种绝缘支持体可用以绝缘各种电压。例如外壳或槽112内的绝缘支持体132可用来隔离外壳或槽112与模块120的电压。外加支持体134可用来隔离地与一平台160和其他组件。
故障电流限制单元120的温度通过外壳或槽112内的冷却液114以维持在一期望温度范围中。在一些实施例中，故障电流限制器单元120的温度被冷却且维持在一低温范围内，例如约77°K。冷却液114包括液态氮或其他低温流体或气体。冷却液114通过具有低温气体压缩机117的电动冷却系统所冷却。也可用其他冷却系统保持冷却液114在低温环境下。
电流导线中接近端点144和146的部份位于环境温度或室温下，而电流导线中接近相位模块110或故障电流限制单元120的其他部份则位于低温环境下。此环境温差对于电流导线造成影响。大量的热损失和其他不良影响表现在电流导线上。举例而言，在交流电的应用中，上述效果则会加剧。
举例而言，“表面效应”的现象也可能会产生。在交流电的应用中，电流导线表面上、表面附近或周围的电流密度是最高的。表面效应可能是由改变交流电中的磁场而诱导出来的反对电涡流(Opposing eddycurrent)所造成的。
图2是依照本发明的一实施例的一整个电流导线直径的电流密度曲线图。依据曲线图200，应该了解电流导线的外部表面有更高的电流密度，而电流导线的内部则有最低的电流密度。
表层深度是衡量表面效应发生于电流导线中的深度。表层深度表示平面几何内电流密度下降到1/e的深度，其中，e是指纳氏对数(Napierianlogarithms)的自然基础(natural base)(例如：表面附近的一深度值为2.71828)。
图3是依照本发明的一实施例的一电流导线的表层深度示意图。如图3所显示的电流导线300，电流导线300的导电部份302具有沿着电流导线300且不均匀的一表层深度304。假若在一类似SCFCL100的系统中，电流导线300会暴露于不同温度下。例如：电流导线的一部份(例如：上部301)在槽112的外面和一较高的温度(例如：周围温度)，而另一部份(例如：下部303)在槽112内和一较低的温度(例如：低温)。在此状况下，电流导线300的表层深度可能从上部301减少到下部303。随着表层深度的减少，则电流流动的一有效横截面面积会减少。
如图3所示，电流导线300是一具有均匀直径D的圆柱状。当提供交流电为60Hz时，则位于上部301的表层深度(A)大于位于下部303的表层深度(a)。当提供交流电至铜制电流导线为60Hz时，则表层深度(A)在300°K时约在8到8.5微米的范围内，而表层深度(a)在77°K时约在3微米。在较高频率下，表层深度可能有较小的值。
由于一般大型固态电流导线的内部通常载有少量的电流，且此电流导线是非常沉重、没有效率和不符经济效益的。具中空的管状电流导线可解决表层深度的问题，这类管状电流导线的厚度是均匀的，如上所述，不容易解决不同表层深度的问题。
图4依照本发明的一实施例中在60Hz时铜制电流导线的表层深度曲线图。表层深度曲线图400中，可以看出阻抗、温度和表层深度在铜制电流导线中于60Hz时的关系。这些关系可以表示为：
阻抗α温度
表层深度α(阻抗)1/2
焦耳热(Joule heating，Q)，也称为奥姆热或阻抗热展现于电流导线上。焦耳热表示为电流通过电流导线释放热的过程。电流导线产生的热量与电流平方乘以电流导线的电阻值成正比。此关系可以表示如下：
QαI2R
如上所述，SCFCL系统100包括一电流导线。焦耳热通过电流导线导热到SCFCL系统。假若SCFCL系统包括一低温或冷却液，焦耳热可能会增加低温或冷却液的蒸发率。同时，电流导线会提供一路径从周围环境导热进入冷却液系统。如此一来，具有巨大截面的电流导线，仅有少许的焦耳热但会加大的导热系数。相对来说，薄电流导线(例如；具有小截面)会提供较少导热系数，但会增加焦耳热。因此，可通过优化电流导线的形状或配置，以最小化电流导线的总热负荷。
图5A是依照本发明的一实施例中具有优化配置的电流导线示意图。请参照图5A，为了最小化总热负荷，电流导线500i为优化过的形状。在本实施例中，电流导线500i的导电部份502有表层深度504，与图3所绘的电流导线300相似。然而，电流导线500i具有一中空部份506实质上对应于表层深度504。换句话说，电流导线500i的上部500i的厚度(X1)通常可对应于如图3所示的表层深度(A)，而电流导线500i的下部503的厚度(X2)可对应于如图3所示的表层深度(a)。
铜制电流导线在60Hz时，上部501在温度300°K下，而下部503在77°K下，则X约在8到8.5微米，而x大概在3微米。在本实施例中，电流导线的整个外部直径保持不变。仅电流导线500i的中空部份506不同。在本实施例中，中空部份506是光滑的锥形形状，实质上可对应于电流导线500i的表层深度。
具有优化形状且较小横截面面积的电流导线500i的横截面的面积导致较小的热传导，而维持整体的焦耳热，因为热主要产生在电流导线500i的导电部份502的表层深度面积内。本实施例亦可以通过提供其他不同各种的优化配置来实现。
图5B是依据本公开的另一实施例中具有优化配置的电流导线示意图。与图5A的电流导线500i相同，电流导线500ii有一导电部份502和一中空部份506。但与具有圆滑锥状的中空部份506的电流导线500i不同的是，如图5B所示，电流导线500ii有一分成多个部份的中空部份。在本实施例中，多个部份的中空部份包括第一中空部份506a、第二中空部份506b和第三中空部份506c。每个中空部份506a、506b和506c都是圆锥状。当电流导线500ii内每个中空部份堆栈在一起时，整个中空部份可能粗略地对应到电流导线500ii的表层深度504，如此一来，可以粗略地得到与图5A中电流导线500i的圆滑圆锥状的中空部份506相同的功效和优点。
提供分多个部份的中空部份的提供，为通过电流导线的精简制造以达到符合经济效益。例如：电流导线500ii结合3个种不同的电流导线以形成一单独积体电流导线。因为可大批的制造三种电流导线分别具有一中空部份506a、506b或506c，且可分开或各自独立使用，故制造费用上可大幅降低。此外，可通过各个大小、形状和配置不同的中空部份来组装电流导线，可得到其他额外的灵活性和客制化等好处。
如图5B仅显示506a、506b和506c等三个中空部份，亦可通过更多或更少数量的中空部份来组成，并不以此为限制。更多数量的电流导线的中空部份更能对应到表层深度的结果。更少数量的电流导线的中空部份可粗略对应到表层深度的结果，不过就制造来说更具有经济效益。
图5C是依据本公开的另一实施例中具有优化配置的电流导线示意图。与图5A的电流导线500i一样，电流导线500ii有一导电部份502和一中空部份506。但与具有圆滑锥状的中空部份506的电流导线500i不同的是，如图5C电流导线500iii有一非锥形和圆筒状的中空部份506。此外，电流导线500iii的导电部份502可以是锥状，不同于电流导线500i。例如，电流导线500iii的上部501有较大的横截面面积和厚度(X1)，相较而言，电流导线500iii的下部503有较小的横截面面积和厚度(X2)。
在本实施例提出具有圆柱状中空部份506和圆锥状导电部份502，为提供易于制造且具有经济效益的方法。
图5D是依据本公开的另一实施例中具有优化配置的电流导线示意图。请参照图5D，电流导线500iv有优化形状以最小化总热负荷转移。相同于图3的电流导线300，电流导线500iv有一导电部份502和一表层深度504。然而，电流导线500iv有一实芯和一锥形的导电部份502，而不是具有中空部。例如：电流导线500iv的上部501较厚且具有直径(D1)和电流导线500iv的下部503较厚且具有直径(D2)，其中D1大于D2。如此一来，表层深度504大致有为一圆筒状。换句话说，表层深度504沿着电流导线500iv保持非均匀，类似于与图3中的电流导线500i，但因为电流导线500iv的导电部份502是锥状，电流导线500iv的表层深度504沿着电流导线500iv则会呈现均匀。此处，电流导线500iv的导电部份502可以是锥状，用这个方式沿着电流导线500iv来保持表层深度的相对圆柱形状。
上述实施例指出电流导线的诸多配置或电流导线的中空部份，亦可通过其他各种配置和形状来实现，不以此为限制。例如：电流导线的中空部份以一分部份的锥状中空部分，而不是圆柱形状的中空部份。电流导线可为以螺旋锥状的中空部份，通过螺钉或其他相似的组件来定义电流导线的内部形状。电流导线也有一分段的外部形状、一锥形配置、或两者的组合。也可以是其他各种配置、形状、变异的组合。
因为表层深度是电流频率的一功能，应被理解为以计算表层深度的方式来提供各种不同的其他配置，并依照使用这些计算电流频率以引导电流导线的设计。
在一些实施例中，沿着电流导线的长度的一或多个端点提供一或多个电子输入。在一些实施例中，沿着电流导线的长度的一或多个端点可能提供一或多个电子输出。以沿着电流导线的长度提供一或多个输入及/或一或多个输出，以提供更大的灵活度、对表层深度较佳的控制和整体热流失的下降。
上述实施例描述导电材料是以铜为例，亦可由其他导电材料来实施。例如铝、银、钢等，但不以此为限制。虽然图5A-5D没有描绘，使用在电流导线500i、500ii、500iii或500iv上的一或多个绝缘体或涂层。此一或多个绝缘体或涂层可能提供在电流导线的外面、里面或组合上。在一些实施例中，一或多个绝缘体或涂层能承受低温(例如低温环境下)并于低温传导的能力。在一些实施例中，一或多个绝缘体或涂层可以是各种材料或合成物，例如：玻璃、塑料、橡胶、环氧化合物、环氧基底合成物、鐡弗龙及空气等，但不以此为限制。
当本发明的实施例为SCFCL系统时，也可能提供其他各种应用和实施，例如：超导磁铁、超导能量储存及其他超导应用或用电流导线的其他应用。
在交流电应用时，提供具优化配置的电流导线可以减少热负荷转移。进一步来说，电流导线配置的优化可以提供灵活、客制化、节省成本和易于制造的功效。
目前公开揭示的范围，没有因具体的实施例而被限制在些处。的确，目前公开揭示的各种实施例和修改，除了本文所描述的那些，从前面的描述和附图对本领域的技术人员来说是显而易见的。因此，这样的其他实施例和修改都将落入本公开的范围内。此外，虽然本公开已经描述了本发明的上下文在特定环境中的特定实现针对特定用途的，那些在本技术领域的普通技术人员将认识到其有用性不限于此，并且本公开的可能实益在任何数目的环境中实现任何数量的目的。因此，以下列出的权利要求项应被在完整广度观念及目前揭示的精神上做完整的解释。
Claims (21)
1.一种电流导线，包括：
导电材料，包括配置，其中当交流电应用到该电流导线时，该配置用以在该电流导线中减少热负荷转移，其中温度梯度沿着该电流导线的长度展现。
2.根据权利要求1所述的电流导线，其中，该导电性材料和该配置至少其中之一，包括依焦耳热而随温度变化的特性和以传导的方式来减少热负荷转移。
3.根据权利要求1所述的电流导线，其中，该电流导线由两个或更多材料沿着该电流导线的长度搭接而成，用以减少热负荷转移。
4.根据权利要求1所述的电流导线，其中，该导电性材料包括圆筒状，该配置包括在该导电性材料内的中空部份。
5.根据权利要求4所述的电流导线，该中空部份包括圆锥状。
6.根据权利要求4所述的电流导线，该中空部份包括具有两个或更多部份的阶梯式锥状。
7.根据权利要求4所述的电流导线，其中该电流导线是由两个或更多独立的电流导线沿着积体电流导线的该长度搭接而成的该积体电流导线，其中各具有整体剖面直径的该些两个或更多独立的电流导线近似于其他电流导线。
8.根据权利要求1所述的电流导线，其中该优化配置包括锥状导电材料和该导电性材料内的中空部份。
9.根据权利要求1所述的电流导线，其中该优化配置包括锥状导电材料。
10.根据权利要求1所述的电流导线，其中还包括绝缘材料，用以覆盖该电流导线至少一部份的表面。
11.根据权利要求9所述的电流导线，其中该绝缘材料连接到导电性材料至少一部份的外表面。
12.根据权利要求1所述的电流导线，其中该电流导线用以使用于超导体系统中。
13.根据权利要求12所述的电流导线，其中该超导体系统包括至少一超导体故障电流限制器系统、超导体磁铁系统及超导体储存系统。
14.根据权利要求1所述的电流导线，其中该电流导线是由两个或更多独立的电流导线沿着该电流导线的该长度搭接而成的积体电流导线。
15.根据权利要求1所述的电流导线，其中该电流导线对应不同的交流电输入频率而具有有不同的形状。
16.根据权利要求1所述的电流导线，其中还包括沿着该电流导线的该长度的一或多个电力输入点以及沿着该电流导线的该长度的一或多个电力输出点。
17.一种超导体系统，包括：
导电材料，包括配置，其中当交流电应用到电流导线时，该配置用以在该电流导线中减少热负荷转移，其中温度梯度沿着该电流导线的长度展现。
18.根据权利要求17所述的超导体系统，其中该配置包括至少一中空部份在导电性材料内中空部份和锥状导电性材料内，其中该中空部份包括至少一圆锥状以及具有两个或更多部份的阶梯式锥状，而该锥状导电材料包括至少一光滑锥度和阶梯式锥度。
19.根据权利要求18所述的超导体系统，其中该电流导线是由两个或更多独立的电流导线沿着该积体电流导线的该长度搭接而成的积体电流导线。
20.一种制造电流导线的方法，所述方法包括：
提供第一电流导线，该第一电流导线包括：
第一导电性材料，具有第一中空部份，其中该第一导电性材料及该第一中空部份都是圆筒状，其中该第一导电性材料的直径大于该第一中空部份的直径；
提供第二电流导线，该第二电流导线包括：
第二导电性材料，具有第二中空部份，其中该第二导电性材料及该第二中空部份都是圆筒状，该第二导电性材料的直径大于该第二中空部份的直径，其中该第一导电材料的直径近似相同于该第二导电材料的直径，而该第一中空部份的直径不相同于该第二中空部份的直径；以及
连接各该第一电流导线与第二导线的对应端点，以形成具有配置的积体电流导线，当提供交流电至该积体电流导线时，则减少于该积体电流导线上的热负荷转移，其中温度的波动或梯度沿着该电流导线的长度展现。
21.根据权利要求19所述方法，还包括：
提供第三电流导线，该第三电流导线包括：
第三导电材料，具有第三中空部份，其中该第三导电性材料和该第三中空部份都皆为圆筒状，该第三导电性材料的直径大于该第三中空部份的直径，而其中该第二导电材料的直径与近似相同于该第三导电材料的直径，而该第三中空部份的直径不相同于该第二中空部份的直径；以及
连接各该第三电流导线与第二电流导线的对应端，以形成具有配置的积体电流导线，以减少热负荷转移。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3902000A (en) * | 1974-11-12 | 1975-08-26 | Us Energy | Termination for superconducting power transmission systems |
| EP0350268A2 (en) * | 1988-07-05 | 1990-01-10 | General Electric Company | Two stage cryocooler with superconductive current lead |
| US5936498A (en) * | 1996-01-10 | 1999-08-10 | Hitachi Medical Corporation | Superconducting magnet apparatus and magnetic resonance imaging system using the same |
| CN1602431A (zh) * | 2001-12-10 | 2005-03-30 | 皇家飞利浦电子股份有限公司 | 开放式磁共振成像(mri)磁体系统 |
| CN101019291A (zh) * | 2004-12-21 | 2007-08-15 | 住友电气工业株式会社 | 超导设备的能量引出结构 |
Family Cites Families (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2409659A (en) * | 1941-04-16 | 1946-10-22 | Sperry Gyroscope Co Inc | Gyro vertical |
| US2438915A (en) * | 1943-07-30 | 1948-04-06 | Sperry Corp | High-frequency terminating impedance |
| GB753989A (en) * | 1953-02-04 | 1956-08-01 | Bird Electronic Corp | Improvements relating to high-frequency apparatus |
| GB823030A (en) * | 1954-10-04 | 1959-11-04 | Bird Electronic Corp | Improvements relating to couplings for transmission lines |
| US3183458A (en) * | 1960-12-08 | 1965-05-11 | Eitel Mccullough Inc | Radio frequency liquid dielectric load with inner conductor and tapered shell |
| US3909755A (en) * | 1974-07-18 | 1975-09-30 | Us Army | Low pass microwave filter |
| US4260962A (en) * | 1979-08-06 | 1981-04-07 | Motorola, Inc. | RF Termination for coaxial transmission lines |
| US4902995A (en) * | 1988-07-05 | 1990-02-20 | General Electric Company | Cable suspension system for cylindrical cryogenic vessels |
| US5369367A (en) * | 1992-12-02 | 1994-11-29 | Hughes Aircraft Company | Wideband coax-to-TM01 converter and testing system using the same |
| JP2821567B2 (ja) * | 1993-02-26 | 1998-11-05 | 五郎 菅原 | 高周波信号伝送装置 |
| US6346807B1 (en) * | 1999-10-22 | 2002-02-12 | Bently Nevada Corporation | Digital eddy current proximity system: apparatus and method |
| US6528751B1 (en) * | 2000-03-17 | 2003-03-04 | Applied Materials, Inc. | Plasma reactor with overhead RF electrode tuned to the plasma |
| CN100416713C (zh) * | 2003-08-28 | 2008-09-03 | 住友电气工业株式会社 | 制造氧化物超导线材的方法、改良氧化物超导线材的方法以及氧化物超导线材 |
| JP4609121B2 (ja) * | 2004-07-29 | 2011-01-12 | 住友電気工業株式会社 | 超電導ケーブル線路 |
| JP4826996B2 (ja) * | 2004-07-29 | 2011-11-30 | 住友電気工業株式会社 | 超電導ケーブル線路 |
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3902000A (en) * | 1974-11-12 | 1975-08-26 | Us Energy | Termination for superconducting power transmission systems |
| EP0350268A2 (en) * | 1988-07-05 | 1990-01-10 | General Electric Company | Two stage cryocooler with superconductive current lead |
| US5936498A (en) * | 1996-01-10 | 1999-08-10 | Hitachi Medical Corporation | Superconducting magnet apparatus and magnetic resonance imaging system using the same |
| CN1602431A (zh) * | 2001-12-10 | 2005-03-30 | 皇家飞利浦电子股份有限公司 | 开放式磁共振成像(mri)磁体系统 |
| CN101019291A (zh) * | 2004-12-21 | 2007-08-15 | 住友电气工业株式会社 | 超导设备的能量引出结构 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114269406A (zh) * | 2019-04-05 | 2022-04-01 | 奇德尼实验室公司 | 用于肾脏治疗的吸着剂 |
Also Published As
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