高温超伝導体を用いた高推力高制御性全超電導リニアアクチュエータ

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09555086
• Research Institution: Yokohama National University
• Principal Investigator: 塚本 修巳 横浜国立大学, 工学部, 教授 (30017975)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 佐藤 兼一 住友電気工業, 大阪研究所, 超伝導研究部長 ; 雨宮 尚之 横浜国立大学, 工学部, 助教授 (10222697) ; 河村 篤男 横浜国立大学, 工学部, 教授 (80186139) ; 平井 敦之 安川電気, メカトロ事業部, 課長(研究職)
• Keywords: リニアアクチュエータ / 高温超伝導 / イットリウム / バルク導体 / 有限要素法 / ビスマス系銀シース線 / 全高温超伝導

Research Abstract

本研究は一次巻線に高温超伝導導線材を用い,二次導体にバルク高温超伝導体を用いた高推力・高制御性全超伝導電磁リニアアクチュエータ(以下超伝導アクチェータという)の開発を目的としている.すなわち,実用的超伝導アクチュエータ実現のための課題を抽出しその解決策を見いだし,基礎要素技術の確立と設計手法を明らかにすることを目指している.
本年度の研究実績は以下の通りである.
1)バルク導体をリニアアクチュエータ中で使用する場合の電磁環境を想定し,補足磁界の減衰の経時変化,および,交流磁界にさらされた場合バルクに発生する交流損失特性を計算した.
2)補足磁界の減衰の経時変化に関して,数日にわたって減衰特性を調べた所,指数関数によりその特性を表せることが明らかになった.この結果に基づき評価した結果,10年後にも補足磁界は初期の状態の90%が維持できることが分かった.ただし,アクチェータとして動作している時に交流磁界にさらされる初期補足磁界の70%程度に低下することが判明した.これにより設計にあたっての知見を得ることができた.
3)交流損失特性に関し,補足磁界が存在した場合の1サイクルあたりの交流損失は交流の周波数にあまり依存しないことが明らかとなった.従って,動作状態によって一次巻線電流の周波数が変化するとしても損失の大きさを定量的に評価できる根拠が得られた.
4)アクチェータのスラスターは交互の極性の磁束を補足したバルク材を並べる方法が課題であった.これに関して一回の着磁のプロセスで極性の交互配置を得る方法を考え,実際にこの方法で良好な結果が得られることが確かめることができ,この課題を解決する見通しを得た.
以上,本研究の最終年度にあたり,リニアアクチュエータの基礎要素技術の確立と設計手法を明らかにするという当初の目的をほぼ達成できた.

Research Products

• [Publications] A.Kobayashi: "Development of Fully Superconducting Liner Actuator with Bi/Ag Sheathed Tape Windings and YBCO Bulk Thruster"Advances in superconductivity XI. 11. 1365-1368 (1999)
• [Publications] 小林敦之: "高温全超伝導リニアアクチュエータモデルの推力試験"電気学会全国大会講演論文集. (1999)
• [Publications] 小林敦之: "高温全超伝導リニアアクチュエータの一次巻線の電流電圧特性"電気学会研究会資料・超伝導応用電力機器研究会. 59-62 (1999)
• [Publications] O.Tsukamoto: "Magnetization of HTS bulk-array alternte polarities for linear superconducting actuator"To be presented at ICMC July 2000. (2000)