三次元有限要素による交流用超電導線の最適構造設計に関する研究

1990 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 01550224
• 研究機関: 岡山大学
• 研究代表者: 高橋 則雄 岡山大学, 工学部, 助教授 (40108121)
• 研究分担者: 藤原 耕二 岡山大学, 工学部, 助手 (20190093)
• キーワード: 超電導 / 最適構造 / 有限要素法 / 結合損失

研究概要

交流用超電導線の新しい三次元渦電流解析法を開発して、結合損失を計算するとともに、実際の超電導線の結合損失を測定し、計算値との比較を行って、損失算定法の妥当性を検討した。さらに、本解析法を用いれば、超電導線の最適構造の検討が可能であることを示した。本年度の研究成果を要約すれば、以下のようになる。
1.超電導線の新しい三次元渦電流解析法の開発
交流用超電導線は、多数の極細胞線がツイストされた構造になっている。このような極細多芯超電導線を一本の異方性導体として取り扱うための実用的な解析法を開発するとともに、常電導金属母材と超電導フィラメントの導電率の比は10^3以上なければならないことを示した。
2.交流損失の実測
60Hzで約1Tまで励磁が可能な交流超電導マグネットを作成し、実際の超電導線の結合損失をピックアップコイル法を用いて測定した。二周波法を用いれば、ヒステリシス損失と結合損失に分離できることも実証した。また、素線間の接触抵抗が、結合損失に大きく影響することを示した。さらに、結合損失の測定値を計算値と比較し、結合損失算定法の妥当性を検討した。
3.超電導線の最適構造の検討
三次元渦電流解析法を用いて、磁界、結合電流分布の解析を行うとともに、超電導線の導体構成や、周囲の安定化材が結合損失に及ぼす影響を明らかにした。これらの解析より、損失が最小になる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。

研究成果

• [文献書誌] 高橋 則雄: "有限要素法による超電導線の三次元うず電流解析" 電気学会静止器・回転機合同研究会資料. SAー90ー36,RMー90ー48. 113-122 (1990)
• [文献書誌] 高橋 則雄: "ツイストより線で構成された超電導線のマクロな導電率" 平成2年度電気関係学会中国支部連合大会講演論文集. 36 (1990)
• [文献書誌] 高橋 則雄: "アモルファス金属磁心の極低温における磁気特性" 第14回日本応用磁気学会学術講演概要集. 340 (1990)
• [文献書誌] 高橋 則雄: "大電流用超電導線の結合損失の三次元解析" 1990年度秋季低温工学・超電導学会予稿集. 237 (1990)
• [文献書誌] 高橋 則雄 藤原 耕二: "三次元分割図作成アルゴリズムの改良" 日本シミュレ-ション学会第9回シミュレ-ション テクノロジ-コンファレンス講演論文集. 61-64 (1990)
• [文献書誌] 高橋 則雄: "3ーD FINITE ELEMENT ANALYSIS OF COUPLING CURRENT IN MULTIFILAMENTARY AC SUPERCONDUCTING CABLE" Proceedings of Biennial IEEE Conference on Electromagnetic Field Computation. (1991)
• [文献書誌] 藤原 耕二: "Recent Progress in Numerical Analysis for Electromagnetic Devices" IEEE Trans.on Magnetics. (1991)
• [文献書誌] 藤原 耕二: "辺要素を用いた三次元磁界解析" 第2回電磁界数値解析に関するセミナ 講演論文集. 7-21 (1991)