商用周波交流用超電導ケ-ブリング導体の特性評価法

商用周波交流用超電導線材(極細多芯線)は、一本の電流容量が小さい為に、実用上は多数本をケ-ブリングした導体という形状で使われる。その交流損失や安定性などの特性は、ケ-ブリングの方法や導体構成法に大きく依存する。本研究は、超電導交流機器の実現の為に重要な基礎研究として、これらの評価法に関する下記の検討を行い次の結果を得た。(1)商品周波交流用超電導導体の高感度磁化測定法の検討:この測定感度を決定する要因を詳細に検討し、実際に40〜200Hzの高感度磁化測定装置を試作した。測定感度を決定する主な誤差要因について定量的に検討し、それぞれに対策を施した。この装置は、従来の装置に比べ測定感度を1桁高くすることができた。(2)超電導導体のストランド間接触抵抗の評価法の検討:実際の導体のおかれる環境下では直接測定するのが困難なこの接触抵抗について、新しい間接的な評価法を提案した。その有用性を実証するために、視覆の施されていない交流用線材3本をケ-ブリングしたモデル導体を用いてシミュレ-シュン測定を行った。上述(1)の装置を用いて実際に評価したところ、通常の交流用導体の接触抵抗値は、コイル形状試料への巻線張力を変えても影響されず、線材表面の薄い酸化層がこの特性を決定づけていることが明らかになった。(3)大型導体の交流損失評価装置の試作と検討:この装置は、スプリット型のレ-ストラックマグネットと超電導トランスそれに超電導ヒ-トスイッチとから成り、0〜約3.5Tの直流バイアス磁界に、0.2〜200Hzの微小交流磁界が重畳できる。この磁界中で、断面が30mmで長さ500mmまでの直線状短尺試料の測定ができるが、実際に20kA級の大型導体について損失測定のできることを確かめた。さらに有限要素法による損失計算を行い、抵損失導体構造についても検討した。

商用周波交流用超電導線材(極細多芯線)は、一本の電流容量が小さい為に、実用上は多数本をケ-ブリングした導体という形状で使われる。その交流損失や安定性などの特性は、ケ-ブリングの方法や導体構成法に大きく依存する。本研究は、超電導交流機器の実現の為に重要な基礎研究として、これらの評価法に関する下記の検討を行い次の結果を得た。(1)商品周波交流用超電導導体の高感度磁化測定法の検討:この測定感度を決定する要因を詳細に検討し、実際に40〜200Hzの高感度磁化測定装置を試作した。測定感度を決定する主な誤差要因について定量的に検討し、それぞれに対策を施した。この装置は、従来の装置に比べ測定感度を1桁高くすることができた。(2)超電導導体のストランド間接触抵抗の評価法の検討:実際の導体のおかれる環境下では直接測定するのが困難なこの接触抵抗について、新しい間接的な評価法を提案した。その有用性を実証するために、視覆の施されていない交流用線材3本をケ-ブリングしたモデル導体を用いてシミュレ-シュン測定を行った。上述(1)の装置を用いて実際に評価したところ、通常の交流用導体の接触抵抗値は、コイル形状試料への巻線張力を変えても影響されず、線材表面の薄い酸化層がこの特性を決定づけていることが明らかになった。(3)大型導体の交流損失評価装置の試作と検討:この装置は、スプリット型のレ-ストラックマグネットと超電導トランスそれに超電導ヒ-トスイッチとから成り、0〜約3.5Tの直流バイアス磁界に、0.2〜200Hzの微小交流磁界が重畳できる。この磁界中で、断面が30mmで長さ500mmまでの直線状短尺試料の測定ができるが、実際に20kA級の大型導体について損失測定のできることを確かめた。さらに有限要素法による損失計算を行い、抵損失導体構造についても検討した。