高温超伝導体の臨界電流密度に対する非接触測定法の数値的研究

高温超导体临界电流密度非接触测量方法数值研究

• 批准号: 21920014
• 负责人: 高山 彰優
• 金额: $ 0.38万
• 依托单位: Yamagata University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Scientists
• 财政年份: 2009
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2009 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21920014/
• 关键词: 高温超伝導体; 臨界電流密度; 有限要素法

本研究の目的は大きく分けて2種類あった.1つは多層構造をもつHTS(High-Temperature Superconductors)内を流れる遮蔽電流密度の時間発展を解析する高精度有限要素法コードを開発することであった.特に,遮蔽電流密度解析のために必要不可欠となる特異2重積分の高精度評価の開発に重点をおいた.もう1つの目的は,同コードを用いてHTS薄膜の臨界電流密度を非接触で測定する永久磁石法及び誘導法の数値的再現を行い,得られた結果の可視化を行うことである.まず,筆者は漸近展開を用いた積分法を提案し,同法の性能を調べた.その結果,従来用いていたDE公式による積分法と比べて高速かつ同程度の積分精度を得ることに成功した.次に,提案法を数値コードに組み込んだ後,同コードで永久磁石法と誘導法の再現を行った.永久磁石法の数値結果として,臨界電流密度はHTS薄膜に働く最大反発力に比例することがわかった.これは実験結果と定性的に一致している.一方,誘導法では,コイルに流れる交流電流が閾値電流を超えたとき,第3高調波電圧が急激に立ち上がるという結果が得られた.この結果も実験結果と定性的に一致した.また,著者等は「実験条件が臨界電流密度の測定にどのような影響を及ぼすか?」という疑問を出発点に多くの数値結果を得ることができた.特筆すべき結果として,誘導法ではコイルがHTS薄膜の境界近傍に置かれたとき,臨界電流密度が高精度に評価できないことが数値的にわかった.一方,永久磁石法では,永久磁石が境界に存在する場合でも,臨界電流密度は最大反発力に比例した.この結果は,永久磁石法を用いることによって,HTS薄膜の境界近傍の臨界電流密度が評価できること示しているといえる.上述の研究結果は数々のジャーナルに掲載及び掲載予定である.詳細に関しては研究発表の項目を参照して頂きたい.

The purpose of this study is to analyze the time evolution of shielding current density in HTS(High-Temperature Superconductors) with high precision finite element method. In particular, it is necessary to analyze the shielding current density. The critical current density of HTS thin films was measured by non-contact method. The numerical value reproduction of permanent magnet method and induction method was carried out. The results were visualized. The author proposes an asymptotic expansion method by using the integral method, and adjusts the performance of the same method. As a result, the integration method is more efficient than the integration method, and the integration accuracy is more accurate than the integration method. Second, the proposal method is the number of points in the group, the same point in the permanent magnet method and the induction method of reproduction. The numerical results of the permanent magnet method show that the critical current density is proportional to the maximum reflection force of the HTS thin film. The result of this study is consistent with that of qualitative analysis. On the one hand, induction method, AC current, threshold current, third high wave voltage, rapid excitation, results. The results are consistent with the qualitative results. The author replied,"The conditions for determining critical current density are as follows: The answer is yes. The results show that the induction method can be used to evaluate the critical current density of HTS films with high accuracy. A permanent magnet method is used to determine the critical current density in proportion to the maximum reaction force when permanent magnets exist. As a result, the critical current density near the boundary of HTS thin films is evaluated by using the permanent magnet method. The results of the above study reveal that there are several problems in this field. For details, please refer to the research and development project.

项目成果

Analysis of Measurement Method for Critical Current Density by Using Permanent Magnet

永磁体临界电流密度测量方法分析

• 发表时间: 2009
• 期刊: IEEE Trans. Appl. Superconductivity (in press)
• 作者: A. Kamitani;T. Takayama;and S. Ikuno;S. Ikuno
• 通讯作者: S. Ikuno

Numerical Simulation of Inductive Method for Measuring Critical Current Density : Dependence of Accuracy on Shape Configuration of Coil

用于测量临界电流密度的感应法的数值模拟：精度对线圈形状配置的依赖性

• 发表时间: 2009
• 期刊: Physica C Vol.15-20
• 作者: A.Kamitani;T.Takayama;A.Tanaka;S.Ikuno
• 通讯作者: S.Ikuno

Numerical simulation of shielding current density in HTS : Application of high-performance method for calculating improper integral

HTS中屏蔽电流密度的数值模拟：计算不当积分的高性能方法的应用

• 发表时间: 2009
• 期刊: Physica C Vol.469
• 作者: T.Takayama;A.Kamitani;A.Tanaka;S.Ikuno
• 通讯作者: S.Ikuno

高温超伝導薄膜の遮蔽電流密度解析III-永久磁石法によるjc臨界電流密度分布の決定-

高温超导薄膜的筛选电流密度分析III-永磁法测定JC临界电流密度分布-

• 发表时间: 2009
• 作者: 高山彰優;神谷淳
• 通讯作者: 神谷淳

Numerical Simulation of Contactless Methods for Measuring j_c Distribution of High Temperature Superconducting Thin Film

非接触式测量高温超导薄膜j_c分布的数值模拟

• 发表时间: 2010
• 期刊: Plasma and Fusion Research
• 影响因子: 0.8
• 作者: T.Takayama;A.Kamitani
• 通讯作者: A.Kamitani