液体窒素冷却型超伝導電力機器に用いる導体とコイルの高性能化に関する基礎研究

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14350149
• Research Institution: Kagoshima University
• Principal Investigator: 住吉 文夫 鹿児島大学, 工学部, 教授 (20136526)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 川越 明史 鹿児島大学, 工学部, 助手 (40315396) ; 川畑 秋馬 鹿児島大学, 工学部, 助教授 (00244260)
• Keywords: 高温超伝導 / 線材 / 導体 / コイル / 損失 / 電磁特性 / ポインチングベクトル / 電力機器

Research Abstract

本研究では、液体窒素冷却型の超伝導電力機器を実用化するために、高温超伝導の導体とコイルの高性能化を目指して次の基礎研究を行う。(1)導体の構成要素であるテープ線材の短尺電磁特性を、磁界と電流の様々な条件下で測定できるオリジナルの「ポインチングベクトル法」を応用して、長尺または大型の実導体まで測定できるようにする。(2)Bi-2223多芯テープ線材で起こる電磁現象が、導体やコイルでどのように現れるか、実験と理論の両面から明らかにする。(3)我々の提案した低損失の大容量コイル製造法に関連して、それに適した導体の電磁特性を実験と理論の両面から明かにする。
本研究では、ポインチングベクトル法を応用したオリジナルの2つの装置を試作して研究を行うことが特徴である。本年度はまず、長尺のBi-2223多芯テープ線材を単層ソレノイドコイル状に巻き、その内側と外側の両表面からポインチングベクトルを測定する装置(「H2」と略記する)を完成させた。特に、試料コイルに通電するのみでなく、さらに磁界も印加できるように装置を改造した。またターン間に隙間がある疎巻コイルや導体断面形状が複雑なコイルについても測定できるようにした。一方、大型導体の往復試料の電磁特性測定にポインチングベクトル法を適用した装置(「H3」と略記する)の製作をほぼ終えた。内径500mmの大型FRPクライオスタット内に、NbTi三層構造超伝導線材で巻線した楕円形スプリットマグネットを製作して設置した。さらに、小型のFRPクライオスタットをマグネットの中央にセットし、その内部に置かれる試料を液体窒素温度または過冷却窒素温度に設定できるようになった。作成したこれら2つの装置H2とH3のうち、特にH2を使って、横磁界中で通電した長尺のBi-2223テープ線材の電磁特性を測定した。得られた多くのデータを整理して、理論的な検討を開始している。

Research Products

• [Publications] 若松 秀宗: "Bi-2223転位並列導体を捻って内挿したCIC型導体の臨界電流特性"電気学会超伝導応用電力機器研究会資料. 29-32 (2003)
• [Publications] F.Sumiyoshi: "Current capacity of a Bi-2223 CIC-type conductor within a transposed parallel cable with biased cross section"Proc.of EUCAS-2003. (to be published). (2004)
• [Publications] Hirofumi Kasahara: "AC losses in long Bi-2223 tapes wound into a solenoidal-coil"IEEE Trans.Appl.Supercond.. (to be published). (2004)
• [Publications] 松下 照男: "超伝導応用の基礎"米田出版. 353 (2004)