鉄心入り多層渦電流型交流強磁場発生装置の実用化とその応用研究

1989 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 01850056
• 研究種目: 試験研究
• 研究機関: 金沢大学
• 研究代表者: 別所 一夫 金沢大学, 工学部, 教授 (80019710)
• 研究分担者: 山田 外史 金沢大学, 工学部, 助教授 (80019786) ; 吉元 武 石川工業高等専門学校, 教授 (10042912) ; 榎園 正人 大分大学, 工学部, 助教授 (40136784) ; 斉藤 兆古 法政大学, 工学部, 教授 (80097146) ; 佐藤 清雄 富山大学, 理学部, 教授 (20023070)
• キーワード: 強磁場 / 磁束収束 / 渦電流

研究概要

鉄心入り多層渦電流型強磁場発生装置;本装置は先に申請者等が開発した多層渦電流型強磁場コイルを改造したものであり、当初は装置中心部のホ-ルの周辺部を切り抜き、その部分を通して数個の鉄心(カットコア)を放射状に配置し、それぞれの鉄心が励磁コイル、および導体周辺部(円筒状導体部分)と交鎖するようの構成した。
その結果、励磁インピ-ダンスが増加して入力電流が減少し、さらに一次、二次回路内の相互インダクタンスが増加するため渦電流(二次電流)が増加しホ-ル中の磁束密度が高くなった。
上記の成果をモデル装置により確認した後、実用規模の装置を製作した。(東芝、京浜事業所)
仕 様;印加電圧:3,000V 入力電力:300kW
周波数:60Hz 磁場空間(ホ-ル寸法):直径40mm×高さ50mm
最大磁束密度:6T 連続定格(水冷構造)
(1)最初の装置は立ち会い検査のおり、予想以上の電磁力により装置の一部が破損し、高圧(7kg/mm^2)の冷却水が漏れた。これはホ-ル部分に特殊銅合金(アルミ分散強化銅)を使用したため、周囲の電気銅との接合部が剥離したためである。
(2)2番目の装置は、接合部の形状を変えて製作した。しかしながら、この装置も同様に立ち会い検査終了後の再試験のおりに接合部が剥離し、冷却水が漏れて失敗した。その原因となる接合法(HIP法)にやや問題があるが、現状では他の方法はない。他の原因としてホ-ル周辺部を切り抜いたため、ホ-ル部分の強度が弱くなることが考えられる。他方、その後の計算結果により、切り抜き部分の磁界がほぼ零になることが判り、鉄心を貫通する必要がないことが明らかになった。
(3)以上の経過から3番目の装置は全体を特殊強化銅で製作し、切り抜きをやめて鉄心の構造を変え、当初の目的を達することが出来た。この特殊強化銅は極めて高価な材料であり、結果的に製作者は支払い金額の数倍の経費が必要になった。
出来上がった装置の磁気的、電気的特性は、ほぼ仕様を満足することが出来たが、最高電圧(3,000V)を印加時にやや高温になり、冷却方式に関してはなお今後の検討が必要である。

研究成果

• [文献書誌] T.Yoshimoto,K.Bessho,S.Yamada: "Three Dimansional Flow of Eddy Currents in Flux Concentration Aparatus" 第7回数値電磁界解析国際会議(CONPUMAG-TOKYO)平成元年9月4日〜6日,東京.
• [文献書誌] K.Bessho,S.Yamada,M.Furuta,M.Hayashigishi: "Characteristics and Application of a New Multilayer Coil with Core for AC High Magnetic Field" Proc.of International Symposium on Electromagnetic Fields in Electrical Engineering(ISEF'89)Sept.20〜22,1989,Poland.
• [文献書誌] K.Bessho,S.Yamada,M.Hayashigishi,M.Furuta: "Characteristics and Application of a New Laminated Coil with Core for AC High Magnetic Field" Proc.of Soft Magnetic Materials 9(SMM9) Sept.27〜29,1989,Spain.
• [文献書誌] K.Bessho: "The High Magnetic Field Generators Based on Eddy Current Effects" 高磁場生成技術とその材料及び生体系への応用国際シンポジウム(ISEM-KANAZAWA)平成2年1月9日〜11日,金沢.
• [文献書誌] K.Bessho,A.Krawczyk: "The Analysis of Eddy Current in Special Devices" 35,Internationals Wissenschaftliches Kolloquium Oct.22〜26,1990,DDR.