特許 7180034 伸縮性導電体および高電圧構成

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-11-18

(45)【発行日】2022-11-29

(54)【発明の名称】伸縮性導電体および高電圧構成

(51)【国際特許分類】

   H01B 7/06 20060101AFI20221121BHJP

   H01B 5/00 20060101ALI20221121BHJP

   H02G 11/00 20060101ALI20221121BHJP

【ＦＩ】

H01B7/06

H01B5/00 Z

H02G11/00

【請求項の数】 20

(21)【出願番号】P 2022523532

(86)(22)【出願日】2019-10-21

(86)【国際出願番号】 EP2019078535

(87)【国際公開番号】W WO2021078354

(87)【国際公開日】2021-04-29

【審査請求日】2022-06-17

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】519431812

【氏名又は名称】ヒタチ・エナジー・スウィツァーランド・アクチェンゲゼルシャフト

【氏名又は名称原語表記】ＨＩＴＡＣＨＩ ＥＮＥＲＧＹ ＳＷＩＴＺＥＲＬＡＮＤ ＡＧ

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】サンディン，ビョルン

(72)【発明者】

【氏名】サンディン，ヨナス

(72)【発明者】

【氏名】アンデルソン，ウーロブ

(72)【発明者】

【氏名】ブカーン，ネベン

【審査官】中嶋 久雄

(56)【参考文献】

【文献】特表２００８－５０６４３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】英国特許出願公告第１３５４６０４（ＧＢ，Ａ）

【文献】欧州特許出願公開第２５５５３５８（ＥＰ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｂ ７／０６

Ｈ０１Ｂ ５／００

Ｈ０２Ｇ １１／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

伸縮性導電体（１６）であって、
－長手方向軸（２４）を有する導電性の第１のチューブ（２０）と、
－前記第１のチューブ（２０）の内側に少なくとも部分的に受容されつつ、前記長手方向軸（２４）に沿って前記第１のチューブ（２０）に対して移動可能である導電性の第２のチューブ（２２）と、
－前記第１のチューブ（２０）の内側に配置される導電性の自己支持である可撓性要素（４０）とを含み、前記可撓性要素（４０）は、前記第１のチューブ（２０）および前記第２のチューブ（２２）に機械的および電気的に接続され、前記可撓性要素（４０）は、前記長手方向軸（２４）に沿って弾性的に変形するように配置され、
前記可撓性要素（４０）は、波形のいくつかの周期を含む波形形状を有し、前記可撓性要素（４０）は、複数のセクション（４８）を含み、各セクション（４８）は、前記波形の半周期の形状を有し、前記セクション（４８）同士は、ともに溶接される、伸縮性導電体（１６）。

【請求項2】

前記可撓性要素（４０）は、前記長手方向軸（２４）に沿って実質的に均一に弾性的に変形するように配置される、請求項１に記載の伸縮性導電体（１６）。

【請求項3】

前記波形形状は、前記長手方向軸（２４）を実質的に中心とする、請求項１または２に記載の伸縮性導電体（１６）。

【請求項4】

前記可撓性要素（４０）は、積層されたシートメタルを含む、請求項１～３のいずれかに記載の伸縮性導電体（１６）。

【請求項5】

前記可撓性要素（４０）は、前記第２のチューブ（２２）の外側に配置される、請求項１～４のいずれかに記載の伸縮性導電体（１６）。

【請求項6】

中立状態にある前記可撓性要素（４０）の長さは、前記第１のチューブ（２０）の長さの少なくとも２０％である、請求項１～５のいずれかに記載の伸縮性導電体（１６）。

【請求項7】

前記伸縮性導電体（１６）は、少なくとも５００アンペアの電流容量を有する、請求項１～６のいずれかに記載の伸縮性導電体（１６）。

【請求項8】

前記第１のチューブ（２０）に対して固定される第１の支持構造（４２）をさらに含み、前記可撓性要素（４０）は、前記第１の支持構造（４２）に接続される、請求項１～７のいずれかに記載の伸縮性導電体（１６）。

【請求項9】

前記第１の支持構造（４２）はプレートである、請求項８に記載の伸縮性導電体（１６）。

【請求項10】

前記第２のチューブ（２２）に対して固定される第２の支持構造（４４）をさらに含み、前記可撓性要素（４０）は、前記第２の支持構造（４４）に接続される、請求項１～９のいずれかに記載の伸縮性導電体（１６）。

【請求項11】

前記第２の支持構造（４４）は、前記第２のチューブ（２２）の端面である、請求項１０に記載の伸縮性導電体（１６）。

【請求項12】

少なくとも１つの接続構成（３２，３４）をさらに含み、前記接続構成（３２，３４）は、前記伸縮性導電体（１６）を外部構造（１８）に機械的に接続するための機械的接続デバイス（５４）と、前記伸縮性導電体（１６）を前記外部構造（１８）に電気的に接続するための電気的接続デバイス（５６）とを含む、請求項１～１１のいずれかに記載の伸縮性導電体（１６）。

【請求項13】

前記機械的接続デバイス（５４）は、前記長手方向軸（２４）に垂直な２つの軸の周りの相対回転を可能にするジョイント（５８）を含む、請求項１２に記載の伸縮性導電体（１６）。

【請求項14】

前記機械的接続デバイス（５４）は、前記外部構造（１８）を前記第１のチューブ（２０）および／または前記第２のチューブ（２２）からガルバニックに分離するように構成される、請求項１２または１３に記載の伸縮性導電体（１６）。

【請求項15】

前記電気的接続デバイス（５６）は、可撓性導電体（６０）を含む、請求項１２～１４のいずれかに記載の伸縮性導電体（１６）。

【請求項16】

前記可撓性導電体（６０）は、シートメタルを含む、請求項１５に記載の伸縮性導電体（１６）。

【請求項17】

前記第１のチューブ（２０）と前記第２のチューブ（２２）との間の相対運動を支持するように配置される少なくとも１つの軸受（５０，５２）をさらに含む、請求項１～１６のいずれかに記載の伸縮性導電体（１６）。

【請求項18】

前記少なくとも１つの軸受（５０，５２）は、摺動プラスチック軸受である、請求項１７に記載の伸縮性導電体（１６）。

【請求項19】

前記第１のチューブ（２０）は、前記可撓性要素（４０）が収容される、前記第１のチューブ（２０）の内側の空間（４６）を換気するための少なくとも１つの開口部（２６）を含む、請求項１～１８のいずれかに記載の伸縮性導電体（１６）。

【請求項20】

請求項１～１９のいずれかに記載の伸縮性導電体（１６）を含む、高電圧構成（１０）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

技術分野
本開示は一般的に、伸縮性導電体に関する。特に、伸縮性導電体と、伸縮性導電体を含む高電圧構成とが提供される。

【背景技術】

【0002】

背景
高電圧構成は、電気回路を形成するために互いに接続されるさまざまな電気装置を含み得る。このような接続はしばしばアルミニウムワイヤによってなされる。しかしながら、ワイヤの幾何学形状は、電気装置が互いに対して移動する際に制御するのが困難である。ワイヤは、制御されない形状を採用し得、これにより、電気的クリアランスを脅かし得る。ワイヤはさらに、狭い半径に起因してコロナ放電を作り出し得る。アルミニウムワイヤのこの挙動は、より高い電界および／またはコンパクトな構成にとって特に望ましくない。

【0003】

ＥＰ ２５５５３５８ Ａ１は、第１の導電部材および第２の導電部材を有する伸縮性バスバーデバイスを開示しており、当該第１の導電部材および第２の導電部材は、伸縮性バスバーの長さを調整するために、第２の導電部材が第１の導電部材の端部から軸方向に沿って可逆的に延在し得るように伸縮可能に組み立てられる。伸縮性バスバーはさらに、伸縮性バスバーの拡張運動、振動運動の減衰、および、サージ保護などの機能と統合されてもよい。統合された径方向の減衰機能により伸縮性バスバーを接続点に接続するための可撓性コネクタも記載されている。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

概要
本開示の１つの目的は、寸法的に安定した伸縮性導電体を提供することである。

【0005】

本開示のさらなる目的は、コロナ放電についてのリスクを低減する伸縮性導電体を提供することである。

【0006】

本開示のさらに別の目的は、積極的な誘電体設計を可能にする伸縮性導電体を提供することである。

【0007】

本開示のさらに別の目的は、コンパクトな設計を可能にする伸縮性導電体を提供することである。

【0008】

本開示のさらに別の目的は、多数の応力周期に耐え得る伸縮性導電体を提供することである。

【0009】

本開示のさらに別の目的は、費用対効果の高い設計を有する伸縮性導電体を提供することである。

【0010】

本発明のさらに別の目的は、シンプルな設計を有する伸縮性導電体を提供することである。

【0011】

本開示のさらに別の目的は、前述の目的のいくつかまたはすべてを組み合わせて解決する伸縮性導電体を提供することである。

【0012】

本開示のさらに別の目的は、伸縮性導電体を含む高電圧構成を提供することであり、当該高電圧構成は、前述の目的のうちの１つ、いくつか、またはすべてを解決する。

【課題を解決するための手段】

【0013】

１つの局面によれば、伸縮性導電体が提供され、当該伸縮性導電体は、長手方向軸を有する導電性の第１のチューブと、第１のチューブの内側に少なくとも部分的に受容されつつ、長手方向軸に沿って第１のチューブに対して移動可能である導電性の第２のチューブと、第１のチューブの内側に配置される導電性の可撓性要素とを含み、可撓性要素は、第１のチューブおよび第２のチューブに機械的および電気的に接続され、可撓性要素は、長手方向軸に沿って弾性的に変形するように配置される。

【0014】

第２のチューブが第１のチューブに対して移動すると、伸縮性導電体の長さが変動する。第２のチューブは、可撓性要素の弾性変形に抗して第１のチューブに対して自由に移動し得る。可撓性要素は、第１のチューブの内側に配置されるので、可撓性要素は、内部可撓と称され得る。伸縮性導電体は伸縮性バスバーであってもよい。

【0015】

本開示に係る伸縮性導電体は、物理的に安定している。すなわち、少なくとも可撓性要素の弾性変形の間、伸縮性導電体は、特に、狭い半径および無定形に関連付けられる先行技術のワイヤ導電体とは対照的に、良好に規定された幾何学形状のみを採用している。したがって、伸縮性導電体は、高い寸法制御を有する。これにより、本開示に係る伸縮性導電体は、エアクリアランス要件を下回るリスクを伴わずに、相対的に小さい空間内の絶縁環境において設置されることが可能になる。

【0016】

さらに、可撓性要素は、第１のチューブおよび第２のチューブの各々に機械的に接続されるとともに電気的に接続されるので、摺動接触が回避され得る。一変形例によれば、伸縮性導電体は、摺動接点を含まない。

【0017】

本開示に係る伸縮性導電体は、伸縮性導電体全体を通るガルバニック接続された導電経路を含んでもよい。たとえば、固体金属が、伸縮性導電体の導電経路に沿って設けられてもよい。代替的または付加的には、伸縮性導電体は、伸縮性導電体全体に沿って、少なくとも５００ｍｍ^２の断面積を有する連続的な導電経路を提供してもよい。

【0018】

可撓性要素はさらに、長手方向軸に沿って、すなわち、弾性変形の範囲を超えて塑性変形するように配置されてもよい。可撓性要素を塑性変形させることによって、伸縮性導電体に減衰機能が導入される。可撓性要素が塑性変形すると、長手方向軸に沿った第１のチューブと第２のチューブとの間の相対運動が減衰され得る。これは、地震の間に有用である。

【0019】

可撓性要素の弾性変形によって、たとえば設置公差について何らかの可撓性を提供するよう、第２のチューブは、第１のチューブに対して移動され得る。伸縮性導電体は、たとえば、可撓性要素の弾性変形のみにより、第１のチューブと第２のチューブとの間の少なくとも１００ｍｍの相対運動を可能にし得る。たとえば地震中に第２のチューブが第１のチューブに対して大きく変位すると、可撓性要素は塑性変形する。

【0020】

第１のチューブ、第２のチューブおよび可撓性要素の各々は、アルミニウムから形成され得るか、または、少なくとも９５％、たとえば少なくとも９９％のアルミニウムを含むアルミニウム合金から形成され得る。代替的または付加的には、第１のチューブおよび第２のチューブは、円形の外側プロファイルを有してもよい。さらに、伸縮性導電体の全体または実質的に全体は、円筒形状を有してもよい。円筒形状は、コロナ放電についてのリスクを低減する。伸縮性導電体の円筒形状は誘電的に好ましい。これにより、伸縮性導電体は、部分放電またはフラッシュオーバについてのリスクがないかまたはリスクが限られた高電界を有する環境に設置され得る。

【0021】

可撓性要素は、長手方向軸に沿って実質的に均一にまたは均一に弾性的に変形するように配置されてもよい。したがって、弾性変形は、可撓性要素の実質的に全体または全体にわたって分散され得る。言い換えれば、弾性変形は、長手方向軸に沿って、可撓性要素の実質的に全体または全体の長さにわたって分散される可撓性要素の１つまたはいくつかの領域において生じ得る。これにより、可撓性要素の単位長さ当たりの弾性変形は比較的小さくなる。これにより、可撓性要素における疲労に対する耐性の改善が可能になり、伸縮性導電体は、結果として、より多数の応力周期に耐え得る。したがって、可撓性要素の応力振幅が最小化され、可撓性要素の疲労耐性が最大化される。

【0022】

可撓性要素は、波形形状を含んでもよい。可撓性要素の波形形状は、幾何学的安定性をさらに改善する。これにより、可撓性要素のための如何なる専用の支持構成も回避され得る。したがって、可撓性要素は、第１のチューブの一部分および第２のチューブの一部分のみに接続されてもよい。波形形状は、正弦波形状であってもよく、または、たとえば１８０°の角度長さを有する複数の接続された円形セグメントを含んでもよい。波形形状が正弦波である場合、可撓性要素の長さは、少なくとも１つ、たとえば少なくとも３つ、たとえば少なくとも５つの正弦波周期を含んでもよい。

【0023】

波形形状は、長手方向軸を実質的に中心にしてもよく、または中心にしてもよい。代替的または付加的には、可撓性要素は、複数のセクションを含んでもよい。この場合、各セクションは、波形形状の半周期の形状を有してもよい。セクション同士は、ともに溶接されてもよい。

【0024】

可撓性要素は、積層されたアルミニウムシートのような積層されたシートメタルを含んでもよい。各メタルシートは、１ｍｍ未満の厚さを有してもよい。シートメタルの各積層体は、少なくとも１０枚のメタルシートを含んでもよい。

【0025】

可撓性要素は、自己支持であってもよい。すなわち、伸縮性導電体における設置の前に、可撓性要素の重量が可撓性要素の如何なる実質的な変形または如何なる変形も引き起こすことなく、可撓性要素は単一の支持点にて支持され得る。

【0026】

可撓性要素は、第２のチューブの外側に配置されてもよい。
中立状態における可撓性要素の長さは、第１のチューブの長さの少なくとも２０％であってもよく、たとえば少なくとも４０％であってもよい。

【0027】

伸縮性導電体は、少なくとも５００アンペアの電流容量を有してもよく、たとえば少なくとも１０００アンペアの電流容量を有してもよい。したがって、伸縮性導電体は、高電流導電体であってもよい。

【0028】

伸縮性導電体はさらに、第１のチューブに対して固定される第１の支持構造を含んでもよい。この場合、可撓性要素は、第１の支持構造に接続されてもよい。第１の支持構造はプレートであってもよい。

【0029】

伸縮性導電体はさらに、第２のチューブに対して固定される第２の支持構造を含んでもよい。この場合、可撓性要素は、第２の支持構造に接続されてもよい。第２の支持構造は、第２のチューブの端面であってもよい。

【0030】

伸縮性導電体は、少なくとも１つの接続構成をさらに含んでもよい。接続構成は、伸縮性導電体を外部構造に機械的に接続するための機械的接続デバイスと、伸縮性導電体を外部構造に電気的に接続するための電気的接続デバイスとを含んでもよい。

【0031】

各接続構成は、端子部材をさらに含んでもよい。この場合、端子部材は、機械的かつ電気的に外部構造に接続されてもよい。したがって、各端子部材は、外部構造に機械的支持および電流接続を提供するように構成されてもよい。

【0032】

さらに、機械的接続デバイスは、端子部材に機械的に接続されてもよく、電気的接続デバイスは、端子部材に電気的に接続されてもよい。一変形例によれば、伸縮性導電体は、第１のチューブを第１の外部構造に電気的および機械的に接続するための第１の接続構成と、第２のチューブを第２の外部構造に電気的および機械的に接続するための第２の接続構成とを含む。

【0033】

機械的接続デバイスは、長手方向軸に垂直な２つの軸の周りの相対回転を可能にするジョイントを含んでもよい。ジョイントは、たとえば、ユニバーサルジョイントまたはボールジョイントであってもよい。ジョイントによって、伸縮性導電体は、外部構造に対して角度的に自由に移動する。ジョイントは、端子部材と伸縮性導電体の残部との間に（長手方向軸に沿った）軸方向の剛性および角度方向の可撓性を提供し得る。

【0034】

機械的接続デバイスは、外部構造を第１のチューブおよび／または第２のチューブからガルバニックに分離するように構成されてもよい。これにより、主要な電流経路が電気的接続デバイスを通ることが保証され得る。

【0035】

電気的接続デバイスは、可撓性導電体を含んでもよい。これにより、外部構造に固定される端子部材と伸縮性導電体の残部との間の可撓性が保証される。可撓性導電体は、シートメタルを含んでもよい。

【0036】

伸縮性導電体は、第１のチューブと第２のチューブとの間の相対運動を支持するように配置される少なくとも１つの軸受をさらに含んでもよい。少なくとも１つの軸受は、第１の軸受と、長手方向軸に沿って第１の軸受から離れた第２の軸受とを含んでもよい。これにより、伸縮性導電体の伸張および収縮中、第２のチューブは、第１のチューブに対して同心に維持され得る。第１の軸受と第２の軸受との間の距離は、第２のチューブの長さの少なくとも５％であってもよく、たとえば、少なくとも１０％であってもよい。

【0037】

少なくとも１つの軸受の各々は、ポリマー軸受などの摺動プラスチック軸受であってもよい。摺動プラスチック軸受は、第１のチューブと第２のチューブとの間に複数のプラスチック突出部を含んでもよい。プラスチック突出部は、第１のチューブまたは第２のチューブのいずれかに取り付けられ得る。

【0038】

第１のチューブは、可撓性要素が収容される、第１のチューブの内側の空間を換気するための少なくとも１つの開口部を含んでもよい。開口部によって、冷却空気は可撓性要素に到達し得、それによって可撓性要素はより効率的に冷却され得る。さらに、開口部は、可撓性要素の目視検査を可能にする。

【0039】

さらなる局面によれば、本開示に係る伸縮性導電体を含む高電圧構成が提供される。高電圧構成は、高電圧ユニットをさらに含んでもよい。本開示に係る高電圧ユニットは、たとえば、高電圧直流（ＨＶＤＣ: high voltage direct current）半導体バルブによって構成されてもよい。高電圧ユニットのさらなる例は、キャパシタおよびブレーカである。本開示における高電圧は、少なくとも１００ｋＶの電圧であってもよい。したがって、本開示に係る高電圧構成は、少なくとも１００ｋＶのシステム電圧を有してもよい。したがって、本開示に係る伸縮性導電体は、本開示に係る高電圧構成における使用に好適であり得る。

【0040】

本開示のさらなる詳細、利点および局面は、図面と併せて解釈される以下の実施形態から明らかになるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0041】

【図1】２つの高電圧ユニットと伸縮性導電体とを含む高電圧構成を概略的に表す図である。

【図2】伸縮性導電体の斜視図を概略的に表す図である。

【図3】伸縮性導電体の斜視断面図を概略的に表す図である。

【図4】伸縮性導電体の部分拡大図を概略的に表す図である。

【発明を実施するための形態】

【0042】

詳細な説明
以下、伸縮性導電体と、伸縮性導電体を含む高電圧構成とについて説明する。同じまたは同様の参照番号は、同じまたは同様の構造的特徴を示すために使用される。

【0043】

図１は、高電圧構成１０を概略的に示す。この例の高電圧構成１０は、第１の高電圧ユニット１２と、第２の高電圧ユニット１４と、伸縮性導電体１６とを含む。各高電圧ユニット１２，１４は、ここではＨＶＤＣ半導体バルブとして例示されている。高電圧構成１０は、少なくとも１００ｋＶのシステム電圧を有する。

【0044】

伸縮性導電体１６は、高電圧ユニット１２，１４を電気的に接続する。この目的のために、伸縮性導電体１６は、高電圧ユニット１２，１４の各々上において外部構造１８に固定される。したがって、外部構造１８は、伸縮性導電体１６の外部の構造である。伸縮性導電体１６は、電気的接続を維持しながら高電圧ユニット１２，１４間の何らかの相対運動を可能にする。地震の間などにおける高電圧ユニット１２，１４間のより大きな相対運動は、伸縮性導電体１６によって減衰され得る。

【0045】

図２は、伸縮性導電体１６の斜視図を概略的に表す。伸縮性導電体１６は、第１のチューブ２０および第２のチューブ２２を含む。伸縮性導電体１６は細長く、長手方向軸２４を含む。第２のチューブ２２は、長手方向軸２４に沿って第１のチューブ２０に対して移動可能である。第１のチューブ２０および第２のチューブ２２の両方は、長手方向軸２４に対して同心である。

【0046】

第１のチューブ２０には４つの開口部２６が設けられている（図２では１つのみが見える）。各開口部２６は、長手方向軸２４と平行な方向に細長い。

【0047】

第１のチューブ２０および第２のチューブ２２の各々は、導電性材料から形成されており、たとえば、少なくとも９９％のアルミニウムを含むアルミニウム合金から形成されている。この例では、第１のチューブ２０および第２のチューブ２２の各々は、円筒状である。これにより、伸縮性導電体１６は、誘電的に良好な略円筒形状を有する。

【0048】

図２に示すように、第２のチューブ２２は、第１のチューブ２０に部分的に受容されている。第２のチューブ２２は、多かれ少なかれ第１のチューブ２０内に受容されつつ、第１のチューブ２０に対して移動し得る。第２のチューブ２２が第１のチューブ２０に対して移動すると、伸縮性導電体１６の長さが変動する。

【0049】

第１のチューブ２０は第１の端構造２８を含み、第２のチューブ２２は第２の端構造３０を含む。第１の端構造２８および第２の端構造３０は、伸縮性導電体１６の対向する端に設けられる。第１の端構造２８および第２の端構造３０の各々は、ここでは、それぞれ第１のチューブ２０および第２のチューブ２２の一端を閉鎖するエンドプレートとして例示される。第１の端構造２８および第２の端構造３０は、導電性材料から形成され、たとえば少なくとも９９％のアルミニウムを含むアルミニウム合金から形成される。

【0050】

伸縮性導電体１６は、第１の接続構成３２および第２の接続構成３４をさらに含む。第１の接続構成３２は第１の端子部材３６を含み、第２の接続構成３４は第２の端子部材３８を含む。第１の端子部材３６は、第１の高電圧ユニット１２の外部構造１８に固定され得、第２の端子部材３８は、第２の高電圧ユニット１４の外部構造１８に固定され得る。これにより、各端子部材３６，３８は、それぞれの外部構造１８に機械的かつ電気的に接続される。両方の端子部材３６，３８は、導電性材料から形成され、たとえば少なくとも９９％のアルミニウムを含むアルミニウム合金から形成される。

【0051】

図３は、伸縮性導電体１６の斜視断面図を概略的に表す。図３に示すように、伸縮性導電体１６は、導電性の可撓性要素４０をさらに含む。可撓性要素４０は、第１のチューブ２０の内側に配置される。

【0052】

第１のチューブ２０は、ここではプレートとして例示される第１の支持構造４２を含む。第１の支持構造４２は、第１のチューブ２０に堅固に接続される。図３に示すように、第１の端構造２８と第１の支持構造４２との間の距離は、長手方向軸２４に沿った第１のチューブ２０の長さの約５０％～６０％である。

【0053】

第２のチューブ２２は、ここでは第２のチューブ２２のエンドプレートとして例示される第２の支持構造４４を含む。第２の支持構造４４は、第２のチューブ２２に堅固に接続される。第１の支持構造４２および第２の支持構造４４の各々は、導電性材料から形成され、たとえば少なくとも９９％のアルミニウムを含むアルミニウム合金から形成される。

【0054】

可撓性要素４０の第１の端は、第１の支持構造４２に固定的かつ電気的に接続される。可撓性要素４０の第２の端は、第２の支持構造４４に固定的かつ電気的に接続される。したがって、この例の可撓性要素４０は、第２のチューブ２２の外側に配置される。可撓性要素４０は、たとえば溶接によって第１の支持構造４２および第２の支持構造４４に接続されてもよい。

【0055】

図２では、可撓性要素４０は、中立または無負荷状態にある。可撓性要素４０は、第１のチューブ２０において空間４６の内側に収容される。空間４６は、第１の支持構造４２と第２の支持構造４４との間の第１のチューブ２０の内側に規定される。

【0056】

図３では、第１のチューブ２０における第２の開口部２６も見ることができる。開口部２６は、空間４６を換気して可撓性要素４０を冷却するように配置される。可撓性要素４０はさらに、開口部２６を通じて視覚的に検査され得る。

【0057】

可撓性要素４０は、長手方向軸２４に沿って弾性的に変形するように配置される。可撓性要素４０は波形形状を有する。この例では、波形形状は正弦波形状であり、ここでは７周期を含む。図３に示すように、可撓性要素４０は細長く、その正弦波形状は長手方向軸２４を中心とする。図３における可撓性要素４０の中立状態では、長手方向軸２４に沿った可撓性要素４０の長さは、長手方向軸２４に沿った第１のチューブ２０の長さの約３０％である。

【0058】

この例の可撓性要素４０は、少なくとも９９％のアルミニウムを含むアルミニウム合金などの積層されたシートメタルから形成される。可撓性要素４０は、複数のセクション４８を含む。各セクション４８は、正弦波形状の半周期を形成する。セクション４８同士は、ともに溶接される。

【0059】

例として、各メタルシートは０．５ｍｍの厚さを有してもよく、４０枚のメタルシートが、可撓性要素４０の厚さが２０ｍｍになるように積層されてもよい。これにより、可撓性要素４０は、自己支持となり、比較的堅くなる。結果として、可撓性要素４０を正確に位置決めした状態に保つための如何なる専用の支持構成も不要になり得る。

【0060】

伸縮性導電体１６は、第１の軸受５０および第２の軸受５２をさらに含む。軸受５０，５２は、第１のチューブ２０と第２のチューブ２２との間の相対運動を支持するように配置される。図３に示すように、第２の軸受５２は、第１のチューブ２０の長さの約５％だけ第１の軸受５０から離れている。

【0061】

この例では、軸受５０，５２は、摺動ポリマー軸受である。各軸受５０，５２は、第１のチューブ２０に設けられるとともに第１のチューブ２０の周縁の周りに均等に分散される複数の突出部によって構成され、ここでは１２個の突出部によって構成される。

【0062】

図４は、伸縮性導電体１６の部分拡大図を概略的に表す。図４では、第１の接続構成３２がより詳細に見られ得る。第１のチューブ２０および第１の端子部材３６に関連する第１の接続構成３２の以下の記載は、第２のチューブ２２および第２の端子部材３８に関連する第２の接続構成３４に等しく適用可能である。

【0063】

第１の接続構成３２は、機械的接続デバイス５４と電気的接続デバイス５６とを含む。機械的接続デバイス５４は、第１のチューブ２０と第１の端子部材３６との間の機械的接続を提供する。この例の機械的接続デバイス５４は、ボールジョイント５８を含む。ボールジョイント５８は、第１の端子部材３６と第１のチューブ２０との間の自由な相対的な回転を可能にする。ボールジョイント５８はさらに、長手方向軸２４に沿って軸方向剛性を提供する。

【0064】

電気的接続デバイス５６は、第１のチューブ２０と第１端子部材３６との間の電気的な接続を提供する。図４に示すように、電気的接続デバイス５６は可撓性導電体６０を含む。可撓性導電体６０は、この例では、第１のチューブ２０の第１の端構造２８に接続される。この例の可撓性導電体６０は、少なくとも９９％のアルミニウムを含むアルミニウム合金などのシートメタルから形成される。可撓性導電体６０は、第１端子部材３６および第１のチューブ２０に電気的に接続されたままで曲がることが可能である。

【0065】

機械的接続デバイス５４は、第１の端子部材３６と第１のチューブ２０とをガルバニックに分離する。これにより、少なくとも９９％といった事実上すべての電流が可撓性導電体６０を通過する。

【0066】

したがって、伸縮性導電体１６は、第１の端子部材３６から第２の端子部材３８までのすべてにおいて固体金属を通る電気経路を提供する。電気経路は、５００ｍｍ^２より小さい断面積を通過し得ない。この例では、電気経路は、第１の端子部材３６から、第１の接続構成３２の可撓性導電体６０を通り、第１の端構造２８を通り、第１のチューブ２０に沿って、第１の支持構造４２を通り、可撓性要素４０を通り、第２の支持構造４４を通り、第２のチューブ２２を通り、第２の端構造３０を通り、第２の接続構成３４の可撓性導電体６０を通り、第２の端子部材３８に至る。この例の伸縮性導電体１６は、少なくとも１０００アンペアの電流容量を有する。電気経路は、伸縮性導電体１６の伸張および収縮に起因して変化しない。

【0067】

伸縮性導電体１６が引き込まれると、可撓性要素４０は、長手方向軸２４と整列された状態が維持されつつ圧縮される。軸受５０，５２によって、第２のチューブ２２は、第１のチューブ２０と同心に維持される。したがって、伸縮性導電体１６は常に既知の形状を有する。これは、高電圧構成１０のエアクリアランス要件を満たすために望ましい。さらなる利点として、高電圧構成１０のよりコンパクトな設計が可能になる。

【0068】

初期圧縮中、可撓性要素４０は弾性変形を受ける。可撓性要素４０の設計により、可撓性要素４０の弾性変形は、可撓性要素４０の長さに沿って実質的に均等に分散される。したがって、可撓性要素４０の単位長さ当たりの弾性変形は相対的に小さい。これにより、疲労に耐える能力が向上し、それによって、非常に多数の周期的負荷に耐える伸縮性導電体１６の能力が向上する。伸縮性導電体１６は、可撓性要素４０の弾性変形のみにより、第１のチューブ２０と第２のチューブ２２との間の数百ミリメートルの相対運動を可能にし得る。

【0069】

可撓性要素４０の圧縮中、可撓性要素４０は、第１の支持構造４２および第２の支持構造４４と電気的に接続したままに維持される。したがって、摺動接点についての如何なる必要性も回避され得る。さらに、第１のチューブ２０および第２のチューブ２２は、厳密に長手方向軸２４に沿って互いに対して移動する。これにより、たとえば高電圧構成１０および／または伸縮性導電体１６のより積極的な誘電体設計を可能にする高寸法制御が提供される。

【0070】

たとえば地震の場合に高電圧ユニット１２，１４間の大きな相対運動に起因して可撓性要素４０がより大きな程度まで圧縮される場合、可撓性要素４０は塑性変形を受ける。可撓性要素４０の塑性変形は、高電圧ユニット１２，１４間の相対運動を減衰する。

【0071】

本開示は、例示的な実施形態を参照して記載されているが、本発明は、上で記載されたものに限定されないことが理解されるであろう。たとえば、部分の寸法は必要に応じて変更されてもよいことが理解されるであろう。したがって、本発明は、本明細書に添付される請求の範囲によってのみ限定され得ることが意図される。

【要約】

伸縮性導電体（１６）は、長手方向軸（２４）を有する導電性の第１のチューブ（２０）と、第１のチューブ（２０）の内側に少なくとも部分的に受容されつつ、長手方向軸（２４）に沿って第１のチューブ（２０）に対して移動可能である導電性の第２のチューブ（２２）と、第１のチューブ（２０）の内側に配置される導電性可撓性要素（４０）とを含み、可撓性要素（４０）は、第１のチューブ（２０）および第２のチューブ（２２）に機械的および電気的に接続され、可撓性要素（４０）は、長手方向軸（２４）に沿って弾性的に変形するように配置される。伸縮性導電体（１６）を含む高電圧構成（１０）も提供される。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】