| 研究課題/領域番号 |
22K14238
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
小区分21010:電力工学関連
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
曽我部 友輔 京都大学, 工学研究科, 助教 (40847216)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2026-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2025年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2024年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2023年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2022年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
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| キーワード | 高温超伝導 / CORC導体 / 電磁界解析 / 交流損失 / 線材磁化 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、高磁界を発生させる加速器用高磁界電磁石や交流通電・外部磁界が印加される環境で使用される回転機の電機子巻線などへの応用が期待される高温超伝導集合導体の一つである「CORC型高温超伝導導体」と呼ばれる導体を対象とした層間分流を考慮した電磁界解析手法の創出を目的とする。
CORC型高温超伝導導体の構造上必ず発生する分流現象を考慮した電磁界解析はいまだ実現されておらず、分流現象を考慮したCORC型高温超伝導導体の電磁界解析手法の構築は独自であり、これによって加速器用電磁石や電気機器応用実現に向けての課題である、遮蔽電流磁界・交流損失を抑制する手法の確立につながる創造性の高い研究である。
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| 研究実績の概要 |
本研究では、高磁界を発生させる加速器用高磁界電磁石や交流通電・外部磁界が印加される環境で使用される回転機の電機子巻線などへの応用が期待される高温超伝導集合導体の一つである「CORC型高温超伝導導体」と呼ばれる導体を対象とした層間分流を考慮した電磁界解析手法の創出を目的とし、分流現象を考慮に入れた電磁界解析モデルの構築を完了した。また、この解析モデルを適用する対象となるCORC型高温超伝導導体の導体形状に関する検討を進め、種々の導体を対象とした電磁界解析に着手した。CORC型高温超伝導導体の構造上必ず発生する分流現象を考慮した電磁界解析はいまだ実現されておらず、分流現象を考慮したCORC型高温超伝導導体の電磁界解析手法の構築は独自であり、これによって高温超伝導技術の加速器用電磁石・電気機器への応用実現に向けての課題である、遮蔽電流磁界・交流損失を抑制する手法の確立につながる研究である。
分流現象を考慮に入れた電磁界解析モデルの構築では、CORC型高温超伝導導体及び外部の交流電流源との接続抵抗を簡単なインダクタンスと抵抗による回路モデルとして表現し、CORC型高温超伝導導体の各層に流れる電流の瞬時値を計算可能にした。これにより、CORC型高温超伝導導体における偏流現象を数値計算により評価可能となった。
また、種々のCORC型高温超伝導導体を対象として評価を行うにあたり、導体電流密度や電流容量の観点から、実現可能と思われる設計例を選定した。そのうちの一つを対象として、偏流現象を考慮した電磁界解析を行い、交流損失の時間変化が計算可能であることを確認した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
CORC型高温超伝導導体における層間分流は、導体の構造上必然的に発生し、交流損失特性や線材磁化などの重要な物理的特性に対して影響を及ぼすことが予想されるにもかかわらず、これまでにそれを定量的に評価可能な解析モデルは構築されていなかった。この分流現象を等価回路モデルによって簡易的に評価し、導体形状から層間分流を予想可能な回路モデルを構築したことは大きな成果である。さらに、層間偏流がある条件におけるCORC型高温超伝導導体の交流損失を世界で初めて評価することに成功した。これらの成果はCORC型高温超伝導導体の加速器用電磁石や交流電気機器への応用実現に向けた今後の研究に大きく貢献するものである。
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| 今後の研究の推進方策 |
分流現象を考慮した電磁界解析を適用し、種々のCORC型高温超伝導導体の電磁特性を電磁界解析によって評価するため、解析対象とするCORC型高温超伝導導体の導体形状の検討を進める。
また、これまでに設計したCORC型高温超伝導導体を対象として、電磁界解析による交流損失評価を行う。導体形状による偏流現象への影響、また交流損失特性への影響についての検討を進める。
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