| 研究概要 |
負荷変動の抑制,周波数・電圧の安定化等を目的とする系統制御用エネルギー貯蔵装置(SMES)の超伝導コイルに加わる変動磁界,変動電流を低減させるため,これに並列するシールドコイルと呼ばれる常伝導のコイルを持つシステムを用いることを考え,新たに提案した環境への漏れ磁界の少ないトロイダル型のシールドコイルシステムの構成について検討を行った。
具体的には100MJのエネルギーを2secで入出力させる系統安定化用SMESを対象に,シールドコイルの自己インダクタンスが主コイルとの間の相互インダクタンスに等しいというシールド条件を満足するコイルの構成のもとで,トロイダルコイルを構成する要素コイル形状(D型,変形D型)及びコイルの形状パラメータ(要素コイル数,トーラスの主/副半径比,主コイルとシールドコイルの間隔,要素コイルのアスペクト比等)を変えて,必要な導体量,主コイルに加わるシールドコイルからの漏れ変動磁界や損失等の基礎的電磁的諸量の変化を調べた。また同容量のシールドコイルを用いないシステムとの比較も行った。この結果,要素コイル数を12個,主コイルのアスペクト比を0.75,シールドコイルに対して0.5程度にとれば最適となり,通常型コイルと同程度の超伝導体量,システム設置面積で納まることが示された。
次に常伝導であるシールドコイルの抵抗による電圧降下を補償する電源の構成方法についてブリッジを用いた回路について検討し,シミュレーション計算の結果,電圧降下補償が可能であることが示された。
また電圧補償の条件が満足できるかを検証するための実験装置について,ソレノイド型ではあるが,上記実用規模のシステムと同じインダクタンス比率となる超伝導主コイル,シールドコイルの設計を行い,コイルシステムの製作を行った。
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