| 研究概要 |
高温超伝導ケーブルは,超電導体の導電率が非常に大きいことと,複雑な形状である多層スパイラル構造を有するため,三次元電磁界解析を行う際,実モデルを用いて多数の超伝導素線を有限要素分割していては要素数が膨大になり,非線形解析を行うのは現実的ではない。そこで,各層でツイストされた超伝導ケーブルを導電率に異方性を有することでマクロな導体として取り扱う手法を開発した。さらに,超伝導ケーブルの幾何学的形状の対称性より,周期境界条件を用いて少領域での解析を行うことで解析時間を短縮し,過小緩和法を用いて高温超電導体の非線形性を表すn値を考慮した交流損失を求める解析モデルを開発した。これを用いて,通電層1層とシールド層1層からなる超伝導ケーブルの交流損失の解析を行った結果,各層の周方向のマクロ的な導電率が交流損失に大きく影響することを示した。また,シールド層を構成する素線間に空隙が大きいと磁束が漏れ,素線端部に磁束が集中し交流損失が増加する可能性を示した。
さらに,三次元有限要素法のA-φ法による電気スカラポテンシャルφの境界条件を用いることにより,高温超伝導体の非線形特性であるn値を考慮した,シールド層を含めた各層異なるツイストピッチを有する同軸多層構造の高温超伝導ケーブルの偏流解析を行い,導体層およびシールド層内部の電流分布の詳細を示した。また,ツイストピッチが各層間の偏流やシールド層をも含めた交流損失に及ぼす影響について明らかにした。
|
