超伝導ケーブル導体の過渡安定性に関する研究

1994 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 06452206
• 研究種目: 一般研究(B)
• 研究機関: 早稲田大学
• 研究代表者: 石山 敦士 早稲田大学, 理工学部, 教授 (00130865)
• 研究分担者: 津田 理 早稲田大学, 理工学部, 助手 (10267411) ; 若尾 真治 早稲田大学, 理工学部, 助手 (70257210) ; 小貫 天 早稲田大学, 理工学部, 教授 (80063428)
• キーワード: 超伝導 / 交流応用 / 撚線ケーブル導体 / 過渡安定性 / 常電導伝播特性 / 分布定数回路 / 電流再配分 / 素線間接触抵抗

研究概要

交流用超伝導撚線ケーブル導体内の電流分布について
素線絶縁が施されていない3本、7本および(6+1)本(7本中、中心線1本を銅または銅ニッケルとしたもの)撚線ケーブル導体における交流通電定常時における導体内の電流分布および、素線1本が常伝導転移した直後の導体内の電流再配分や温度分布について検討を行った。
(1)撚線ケーブル導体内の電流分布解析:素線間が電気的に接触していることを考慮に入れた分布定数回路モデルを仮定し、撚線ケーブル導体内の定常および非定常(常電導転移時)の電流分布を解析することのできる計算機コードを開発した。電流リ-ドとの接続部における電流分布や、常電導転移時の電流再配分現象を明確にし、また、これらの対象に対する素線間の接触抵抗の影響を調べた。
(2)撚線ケーブル導体内の温度分布解析:(1)の電流分布解析と連成させて、有限要素法による導体内温度分布解析用計算機コードを開発した。これにより、常電導転移時の素線間横断電流によるジュール発熱の影響などを明確にできた。
(3)撚線ケーブル導体内の電流分布評価法:(1)(2)の解析の妥当性確認のため、撚線ケーブル導体内の電流分布を推定・評価できる方法として、導体周囲の磁束分布をピックアップコイルにより測定・評価(逆問題解析)する方法を開発・試作し、各素線電流の分布状況をある程度把握できるようになった。
2.大容量撚線ケーブル導体における素線間接触電気抵抗の測定について
撚線ケーブルタイプの導体の安定性を議論するには、導体内の電流分布を支配する素線間の微小な接触電気抵抗を正確に測定する必要がある。ここでは、超伝導トランスを利用した新しい高感度(〜10^<-8>Ω)の測定法を開発・試作し、加速器用成形撚線導体をサンプルとして実測し、良好な結果を得た。
以上、本年度は、本研究を遂行するため必要となる解析コード、実験・測定法の開発を行い、良好な成果を得たので、次年度これらを有機的に利用し、研究の目的を達成したいと考えている。

研究成果

• [文献書誌] A.Ishiyama: "Influence of conductor geometry on normal-zone propagation velocities in NbTi/CuNicomposite superconductors" Advanced Cryogenic Engineering. 39. 451-445 (1994)
• [文献書誌] A.Ishiyama: "Thermal and electromagnetic behavior in NbTi/CuNi superconducting wires under fast changing transport current" IEEE Transactions on Magnetics. 30. 2487-2490 (1994)
• [文献書誌] 石山 敦士: "素線絶縁のない交流用超電導撚線導体内の電流分流解析" 低温工学. 30. 9-19 (1995)
• [文献書誌] A.Ishiyama: "Current distribution in AC muliti-strand superconducting cables" Cryogenic. 34. 555-558 (1995)
• [文献書誌] A.Ishiyama: "Influence of current distribution on quench process in non-insulated AC multistrand superconducting cables" IEEE Transactions on Applied Superconductivity. 30(掲載決定). (1995)
• [文献書誌] T.Onuki: "Improvement in the calculation of electromagnetic force by the FEM" IEEE Transactions on Magnetics. 30. 1863-1866 (1994)
• [文献書誌] T.Onuki: "Hybrid finite and boundary element method applied to nonlinear magnetic field analysis" IEEE Transactions on Magnetics. 30. 2908-2911 (1994)
• [文献書誌] 小貫 天: "有限要素法解析におけるスムージング手法の改善" 電気学会論文誌D. 114. 1108-1114 (1994)
• [文献書誌] T.Onuki: "Systematic evaluation for magnetic and potential due to massive current coil" IEEE Transactions on Magnetics. 31(掲載決定). (1995)
• [文献書誌] T.Onuki: "Eddy current computations in moving conductors by the hybrid FE-BE method" IEEE Transactions on Magnetics. 31(掲載決定). (1995)
• [文献書誌] 小貫 天: "三次元有限要素法によるリニア誘導機二次導体スリットの解析" 電気学会論文誌D. 114. 1122-1129 (1994)
• [文献書誌] 小貫 天: "三次元有限要素法によるskewを施したラダー形リニア誘電モータの特性解析" 電気学会論文誌D. 115(掲載決定). (1995)