Electromagnetic field analyses of CORC-type HTS cables considering current distribution among layers

高磁界を発生させる加速器用高磁界電磁石や交流通電・外部磁界が印加される環境で使用される回転機の電機子巻線などへの応用が期待される高温超伝導集合導体の一つである「CORC型高温超伝導導体」と呼ばれる導体を対象とした層間分流を考慮した電磁界解析手法の創出を目的とし、分流現象を考慮に入れた電磁界解析モデルの構築、並びにCORC型高温超伝導導体の設計指針の確立に着手した。CORC型高温超伝導導体の構造上必ず発生する分流現象を考慮した電磁界解析はいまだ実現されておらず、分流現象を考慮したCORC型高温超伝導導体の電磁界解析手法の構築は独自であり、これによって加速器用電磁石や電気機器応用実現に向けての課題である遮蔽電流磁界・交流損失を抑制する手法の確立につながる研究である。分流現象を考慮に入れた電磁界解析モデルの構築では、CORC型高温超伝導導体の形状や層間の接触抵抗、電源との接続部における接続抵抗、外部から印加される磁界や温度によって変化する超伝導層の等価的抵抗などの要因から決まる層間の電流分布を計算可能な等価回路モデルを構築した。また、今後、種々のCORC型高温超伝導導体を対象として評価を行うにあたり、CORC型高温超伝導導体の設計に関して、層数、銅芯の径や高温超伝導線の本数といった導体形状、高温超伝導線の幅や銅層厚さ等を変更し、導体臨界電流や導体径を制約条件とした種々の導体設計を行うための指針を確立した。

高磁界を発生させる加速器用高磁界電磁石や交流通電・外部磁界が印加される環境で使用される回転機の電機子巻線などへの応用が期待される高温超伝導集合導体の一つである「CORC型高温超伝導導体」と呼ばれる導体を対象とした層間分流を考慮した電磁界解析手法の創出を目的とし、分流現象を考慮に入れた電磁界解析モデルの構築、並びにCORC型高温超伝導導体の設計指針の確立に着手した。CORC型高温超伝導導体の構造上必ず発生する分流現象を考慮した電磁界解析はいまだ実現されておらず、分流現象を考慮したCORC型高温超伝導導体の電磁界解析手法の構築は独自であり、これによって加速器用電磁石や電気機器応用実現に向けての課題である遮蔽電流磁界・交流損失を抑制する手法の確立につながる研究である。分流現象を考慮に入れた電磁界解析モデルの構築では、CORC型高温超伝導導体の形状や層間の接触抵抗、電源との接続部における接続抵抗、外部から印加される磁界や温度によって変化する超伝導層の等価的抵抗などの要因から決まる層間の電流分布を計算可能な等価回路モデルを構築した。また、今後、種々のCORC型高温超伝導導体を対象として評価を行うにあたり、CORC型高温超伝導導体の設計に関して、層数、銅芯の径や高温超伝導線の本数といった導体形状、高温超伝導線の幅や銅層厚さ等を変更し、導体臨界電流や導体径を制約条件とした種々の導体設計を行うための指針を確立した。