| 研究概要 |
最近、商用周波数超電導線の開発は著しく進んできており、素線としては十分に損失が少ないものが得られるようになった。しかし、交流超電導線は原理的に素線径を0.1mm程度と非常に細くせざるを得ず電流容量は数〜数+A程度どまりである。また、素線の母材として低抗率の高いCuNiが用いられるので安定性は非常に悪く、わずかな線のずれでもその摩擦熱でクエンチしてしまう。交流超電導線を超電導変圧器や全超電導発電機に導入する場合、導体の電流容量は少なくても千〜万A級となり、素線を百〜数千本束ねなければならない。これらの素線は電気的に絶縁されてなければならず、機器運転中にかかる様々の電磁応力,機械応力に対しても安定に動作するためには1um以下の微小なずれがあってもいけない。従って、現状では、交流超電導体および交流超電導巻線の大電流化は、超電導交流機器の実現にあたって大きな課題である。
我々は極低温において、エポキシ樹脂の熱伝導を介しての巻線の冷却がかなり期待できることに着目し、交流損失をエポキシ樹脂の熱伝導によって冷却するエポキシ含浸交流巻線の可能性を調べた。巻線をエポキシ含浸する利点は、巻線機械的強度の向上,素線の固定による安定度の向上であり、もし交流損失を巻線の温度上昇を伴わずに冷却できることが示されれば、エポキシ含浸は現在かかえている交流超電導応用の問題を解決する重要技術になると思われる。
まず、我々はマンガニン線をエポキシ含浸した試験用コイルを作り、エポキシ樹脂の熱伝導を介しての冷却特性を調べた。この結果をもとに、8層のエポキシ含浸コイルを試作し50Hzの通電試験を行った。長時間通電可能な交流電流のピーク値が直流臨界電流以下ならコイルは長時間安定に動作することがわかった。
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