高温超電導体の機的-電磁気連成による力学的挙動の研究

机电磁耦合高温超导体力学行为研究

• 批准号: 12750086
• 负责人: 田村 仁
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: National Institute for Fusion Science
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 2000
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2000 至 2001
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-12750086/
• 关键词: 高温超電導; 連成; 電磁気; Bi2212; 電流リード; 繊維強化; 高温超伝導; 電磁力; 構造材料; 極低温; 強磁場; き裂

近年、高温超電導の工学的研究のめざましい発達により、非常に高い電流密度をもった材料が開発されている。高温超電導体を用いた機器の一つとして、超電導応用機器の電源と超電導コイルを結ぶ電流リードが提案されている。高温超電導体は、高電流密度とともに低い熱伝導率を持ち、従来の銅製の電流リードに比べて小型化、低温側への低い熱負荷がその優位性として挙げられている。しかしながら、一般に高温超電導体、特に電流リードへの応用が期待されているバルク材料は強度的に非常に脆く、その機械的強度の増強が望まれている。また、実際の通電環境では、自己の電流と外部磁界により強大なローレン力が働く。さらに、電磁力による変形を受けた材料はその物性値が変化し、その力学的挙動は電気と機械の達成となる。本研究では、以上の点に鑑み、高温超電導体の力学的挙動を評価するために、その剛性と変形挙動を理論的・実験的に明らかにした。対象とした高温超電導体は最近開発された拡散法によるBi2212の円筒型のサンプルである。このサンプルは直径29mm長さ200mm、通電電流は約6kAである。このサンプルの表面をガラス繊維とエポキシにより強化し、圧縮強度の変化と常温から液体ヘリウム温度までの線膨張係数を測定し、この方法により強度を増すことができることを示した。また、強化をしたサンプルとないサンプルの通電性能を比較し、電気的、熱的な性能の劣化を伴うことなく、機械的強度が増加していることを示した。電気と機械の達成に関しては、解析的に評価を行った。解析は汎用の有限要素法プログラムであるANSYSの電磁場計算コードを用い、定常磁場に時間的変化が起こった場合に近接物体に発生する渦電流を計算した。また、外力として電磁力のような物体力が作用した場合の過渡的応答を計算について、その計算方法の妥当性と精度を検証した。

In recent years, the research of high temperature superconductivity engineering has been developed, and very high current density materials have been developed. High temperature superconducting machine power supply and superconducting machine junction current supply High temperature superconductors, high current densities, low thermal conductivities, low copper current densities, miniaturization, low thermal loads, and high thermal conductivity In general, high-temperature superconductors, special currents, and applications are expected to increase the strength of materials, especially the mechanical strength. In the actual electrified environment, the current and the external magnetic field are strong. In addition, electromagnetic forces change the physical properties of materials, and mechanical forces change the electrical properties of materials. In this paper, the mechanical behavior of high temperature superconductors is evaluated, and the theoretical behavior of rigid superconductors is clarified. For high temperature superconductors, Bi2212 has been developed recently. The diameter is 29mm and the length is 200 mm. The current is about 6kA. The temperature of the liquid and the expansion coefficient of the liquid are measured. Comparison of electrical and thermal performance and mechanical strength Electrical and mechanical performance evaluation Finite Element Method for Analysis and Analysis of Electromagnetic Field Calculation and Calculation of Eddy Current Produced by Close Objects in the Case of Time Change of Steady Magnetic Field To verify the correctness and accuracy of the calculation method for the transient response of the electromagnetic force and the external force acting on the object.