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2016 年度 実績報告書

高温超電導変圧器を用いた小型・軽量・高効率の交流大電流電源の開発

研究課題

研究課題/領域番号 15K18020
研究機関岡山大学

研究代表者

七戸 希  岡山大学, 自然科学研究科, 准教授 (80362953)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2017-03-31
キーワード高温超電導 / 変圧器 / 交流電源 / 大電流
研究実績の概要

本研究にて,高温超電導線材の通電特性把握のために用いる小型・軽量交流大電流電源の開発を行った。高温超電導変圧器を用いた構成の電源として,昨年度までに,電圧6Vおよび電流500Aを出力可能であり,体積0.02m3,重量16kgの電源を開発した。これは市販電源と比較して約1/12(8.3%)である。
本年度では,昨年度の成果をもとに,当初の目標であった出力電流値を1kAに拡張すべく検討を行った。変圧器の構成としては,一次巻線として臨界電流70AのBi2223高温超電導線1本を120ターン,二次巻線として臨界電流200Aの同線を8本束にて3ターン巻き,一次側に25Aを通電することで二次側に1kAが得られるものとした。磁場解析等から巻き方,束ね方等を検討し,作製を行った。結果として,上記500A出力の電源と同体積および同重量で1kA出力を達成した。1kA出力の市販電源と比較すると,体積および重量ともに約1/25(4%)である。
また,本変圧器に適した常電導転移検出・保護システムを開発した。常電導転移とは超電導線に電気抵抗が発生する現象であり,これにより超電導線に過大な発熱・温度上昇が生じ,焼損などの事故が生じる場合がある。よって,常電導転移が生じた場合には迅速にそれを検出し,過大な温度上昇が生じないように保護する必要がある。開発したシステムは,変圧器巻線で生じた有効電力のみを常時監視し,その有効電力が所定の値に達したときに変圧器の通電電流を遮断することにより保護を行うものである。上記電源に本システムを搭載し,1kA以下の通電時において,有効に機能することを確認した。
以上のように,1kAの電流を出力可能で,常電導転移に対する安全性も保障された電源の開発に成功した。

備考

田中慎一 平成28年度(第67回)電気・情報関連学会中国支部連合大会 奨励賞受賞
田中雄飛 同上

  • 研究成果

    (14件)

すべて 2017 2016 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち謝辞記載あり 4件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 5件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Basic study for a large AC current supply with a single phase air-core Bi2223 high temperature superconducting transformer2017

    • 著者名/発表者名
      N. Nanato, N. Kishi, Y. Tanaka, M. Kondo
    • 雑誌名

      Journal of Physics: Conference Series

      巻: 印刷中 ページ: 印刷中

    • DOI

      10.1088

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Locating of normal transitions in a Bi2223 high temperature superconducting coil by using capacitor type voltage terminals and the active power method2017

    • 著者名/発表者名
      N. Nanato, K. Okura, H. Kumagai, H. Aoyama
    • 雑誌名

      Journal of Physics: Conference Series

      巻: 印刷中 ページ: 印刷中

    • DOI

      10.1088

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Detection of normal transitions in a hybrid single-phase Bi2223 high temperature superconducting transformer by using the active power method and a magnetic flux detection coil2017

    • 著者名/発表者名
      N. Nanato, S. Nakamura, S. Tanaka
    • 雑誌名

      Journal of Physics: Conference Series

      巻: 印刷中 ページ: 印刷中

    • DOI

      10.1088

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 高温超電導変圧器を用いた小型・軽量電源およびその状態監視システムの開発2016

    • 著者名/発表者名
      七戸 希
    • 雑誌名

      電気評論

      巻: 101 ページ: 59-62

    • 謝辞記載あり
  • [学会発表] Detection Method of Normal transitions in a High Temperature Superconducting Coil wound with a plurality of YBCO superconductors by the Active Power Method and H-coils2016

    • 著者名/発表者名
      Ryo Kadowaki, Nozomu Nanato
    • 学会等名
      29th International Symposium on Superconductivity
    • 発表場所
      Tokyo
    • 年月日
      2016-12-13 – 2016-12-15
    • 国際学会
  • [学会発表] Locating of Normal Transitions in A Bi2223 High Temperature Superconducting Coil by Using Capacitor Type Voltage Terminals and the Active Power Method2016

    • 著者名/発表者名
      Kohei Okura, Nozomu Nanato, Yasunobu Kumagai, Hiroki Aoyama
    • 学会等名
      29th International Symposium on Superconductivity
    • 発表場所
      Tokyo
    • 年月日
      2016-12-13 – 2016-12-15
    • 国際学会
  • [学会発表] Detection of Normal Transitions in a Hybrid Single-phase Bi2223 High Temperature Superconducting Transformer by using the Active Power Method and a Magnetic Flux Detection Coil2016

    • 著者名/発表者名
      Shingo Nakamura, Nozomu Nanato, Shinichi Tanaka
    • 学会等名
      29th International Symposium on Superconductivity
    • 発表場所
      Tokyo
    • 年月日
      2016-12-13 – 2016-12-15
    • 国際学会
  • [学会発表] Protection System for Normal Transitions in a Single-phase 1 kA Class Bi2223 High Temperature Superconducting Transformer by Using the Active Power Method2016

    • 著者名/発表者名
      Noriyuki Koide, Nozomu Nanato, Takaaki Ono, Takafumi Adachi
    • 学会等名
      29th International Symposium on Superconductivity
    • 発表場所
      Tokyo
    • 年月日
      2016-12-13 – 2016-12-15
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of A large AC Current Supply with A Single-phase Air-core Bi2223 High Temperature Superconducting Transformer2016

    • 著者名/発表者名
      Noriyuki Kishi, Nozomu Nanato, Yuhi Tanaka, Mikishi Kondo
    • 学会等名
      29th International Symposium on Superconductivity
    • 発表場所
      Tokyo
    • 年月日
      2016-12-13 – 2016-12-15
    • 国際学会
  • [学会発表] コンデンサ型電圧端子を用いた高温超電導コイルの常電導転移発生位置同定の高分解能化2016

    • 著者名/発表者名
      熊谷 泰伸, 大倉 康平, 七戸 希
    • 学会等名
      平成28年度(第67回)電気・情報関連学会中国支部連合大会
    • 発表場所
      広島
    • 年月日
      2016-10-22
  • [学会発表] 単相Bi2223高温超電導変圧器の常電導転移検出における有効電力法の高精度化2016

    • 著者名/発表者名
      小野 孝晃, 小出 哲之, 七戸 希
    • 学会等名
      平成28年度(第67回)電気・情報関連学会中国支部連合大会
    • 発表場所
      広島
    • 年月日
      2016-10-22
  • [学会発表] 単相Bi2223高温超電導変圧器を用いた交流大電流電源における高調波電流抑制2016

    • 著者名/発表者名
      田中 雄飛, 岸 紀行, 七戸 希
    • 学会等名
      平成28年度(第67回)電気・情報関連学会中国支部連合大会
    • 発表場所
      広島
    • 年月日
      2016-10-22
  • [学会発表] 磁束検出コイルを用いた有効電力法によるハイブリッド型単相Bi2223高温超電導変圧器の二次巻線における常電導転移検出2016

    • 著者名/発表者名
      田中 慎一, 中村 槙吾, 七戸 希
    • 学会等名
      平成28年度(第67回)電気・情報関連学会中国支部連合大会
    • 発表場所
      広島
    • 年月日
      2016-10-22
  • [備考] http://www001.upp.so-net.ne.jp/nozomu7/

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公開日: 2018-01-16  

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