| 研究課題/領域番号 |
26820101
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| 研究機関 | 早稲田大学 |
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研究代表者 |
王 韜 早稲田大学, 理工学術院, 助手 (60707818)
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| 研究期間 (年度) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| キーワード | 常伝導転移検出法 / ピックアップコイル / 無絶縁コイル / 高温超伝導コイル / 部分的要素等価回路 / 過渡電磁的振舞い |
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| 研究実績の概要 |
地震・火災あるいはコイルシステムの真空断熱系や冷却系などの不慮の事故により，極めて熱的安定性の高い無絶縁コイルにおいても熱暴走・クエンチが発生する可能性があるため，確実な常電導転移検出とコイル保護システムの構築は実用上不可欠となる。しかし，無絶縁コイル内の電磁的・熱的振舞いは，従来の層間絶縁コイルと大きく異なるため，無絶縁コイルに適した常電導転移検出法とコイル保護法の開発・確立が必要となる。無絶縁コイルの場合は，常電導転移発生時の巻線内電流分布・発熱分布が複雑となるため，従来の常電導抵抗発生に伴う電圧検出法をそのまま利用することが困難である。そこで，本年度(平成27年度)では，局所的常電導転移発生時の電流分布変化に伴う発生磁場の変化に着目し，ピックアップコイルを用いて常電導転移を検出する方法について解析・評価を行った。すなわち，中心ボア中の磁束変化を検出できる円形ピックアップコイル，巻線部の磁束変化を検出できるC形ピックアップコイル，および局所的常電導転移による局所的磁束変化を検出できる扇形ピックアップコイルを対象として，有効性の評価を，開発したPEECモデルに基づいた電流分布解析とビオ・サバール法に基づいた磁場分布解析により行った。また，従来の常電導転移に伴う電圧検出法についても評価を行った。以下，成果を示す。
1）m級実規模無絶縁コイルを対象に検討を行った結果，中心ボアに設置した数十ターンの円形ピックアップコイルおよび巻線部に設置したC形ピックアップコイルにより局所的常電導転移を十分検出可能であることが示された。
2）常電導転移後の無絶縁コイル巻線部の周方向電流および磁束分布がほぼ回転対称であるため，扇型ピックアップコイルにより転移箇所の位置同定は困難であることがわかった。
3）無絶縁コイルに従来のコイル両端電圧による局所的常電導転移の検出は極めて困難であることが示された。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
本年度は，初年度で開発したPEECモデルに基づく電流分布解析とビオ・サバール法に基づく磁場分布解析を連成させ，無絶縁コイルにおける局所的常電導転移特性の特異性を抽出した。また，その特異性を基づく無絶縁コイルに適する局所的常伝導転移検出法を開発した。
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| 今後の研究の推進方策 |
本年度は，PEECモデルに基づく電流分布解析とビオ・サバール法に基づく磁場分布解析をの連成解析プログラムを開発した。それを用いて，無絶縁コイルにおける局所的常電導転移特性の特異性を抽出し，その特異性を基づく無絶縁コイルに適する常伝導転移検出法を開発した。今後は，実験により解析コードの妥当性を確認すること，そして，従来の解析で困難となる積層無絶縁パンケーキコイルの局所的常伝導転移特性，および局所的常伝導転移検出について解析と実験で検討を行う。さらに，以上の研究開発で得られた知見を論文および口頭発表により，国内外に発信する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
2015年度のIEEEマグネット技術大会には，本年度の研究成果を発信することに間に合わなかった。そのため，その成果を2016年度のIEEE応用超電導大会に発表することにした。
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| 次年度使用額の使用計画 |
学会出張および参加費のために確保した経費は217631円である。その内，航空券代が120000円，学会参加費(975ドル)が100000として使用する予定です。なお，差額が生じれば，翌年度の助成金から補足する計画をしている。
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