三次元有限要素法による交流用超電導線の最適構造設計に関する研究

1989 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 01550224
• Research Institution: Okayama University
• Principal Investigator: 高橋 則雄 岡山大学, 工学部, 助教授 (40108121)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 藤原 耕二 岡山大学, 工学部, 助手 (20190093)
• Keywords: 超電導 / 最適構造 / 有限要素法 / 結合電流

Research Abstract

交流超電導線の三次元磁界解析法の開発を行うとともに、結合電流の三次元解析を行い、フィラメントの配置が交流損失に及ぼす影響を明らかにした。本年度の研究成果を要約すれば、以下のようになる。
1.交流超電導線の三次元磁界解析法の開発
ツイストされた超電導線を三次元解析するために必要な境界条件の与え方を明らかにすることにより、交流超電導線の磁界解析を可能にした。また、周期境界条件を用いれば、解析領域をツスイトピッチ以下に縮小し、計算時間の短縮が可能で、工学的に許される時間内で実用的な解析ができることを示した。さらに、超電導体の導電率をどの程度に選定すれば十分な精度で解析できるかを明らかにした。
2.三次元解析用プリプロセッサの開発
複雑にツイストされた交流超電導線の三次元分割図、グラフィックディスプレイを用いて、会話形式で作成できるシステムを開発した。その際、分割図のツイスト後に要素がへん平にならないような工夫を施した。
3.超電導線内の結合電流の三次元解析及び交流損失の算定
三次元磁界解析法を用いて、磁界、結合電流分布の解析を行うとともに、ツイストピッチ、フィラメントの配置が、交流損失に及ぼす影響を明らかにして。また、一次ケ-ブルの結合電流解析を行い、素線間で結合電流が集中するため、損失が素線単体の場合よりも増加することを示した。これらの解析より、損失が最小になり超電導線の最適構造の検討が数値シミュレ-ションによって可能であることがわかった。

Research Products

• [Publications] 高橋則雄: "交流超電導線の三次元うず電流解析を行う際の境界条件の検討" 第42回低温工学・超電導学会予稿集. 28 (1989)
• [Publications] 高橋則雄: "交流超電導線内の結合電流の三次元解析" 平成2年電気学会全国大会講演論文集. 869 (1990)
• [Publications] 高橋則雄、藤原耕二: "Octree法とDelaunay法を併用した三次元自動分割アルゴリズムの開発" 平成2年電気学会全国大会講演論文集. 804 (1990)
• [Publications] 高橋則雄、藤原耕二: "ペナルティ法を用いたゲ-ジ条件の考慮法の検討" 平成2年電気学会全国大会講演論文集. 797 (1990)