交流電気機器用超伝導線材とその集合導体及びコイルの統合的設計手法

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3年間にわたる本研究の成果を要約すると以下のようになる.a) 高温超伝導線材の交流磁界下で交流通電をした場合の交流損失を高精度で評価する方法を開発した.特に従来測定が困難とされていた交流磁界下で交流通電した場合の線材に発生する全損失を電気的に測定する方法を開発した.b) 種々のBi系およびY系の線材について交流損失の測定を実施し,集合導体化,コイル化した場合の損失評価をするためのデータを収集した.また,測定データに基づき交流損失を解析モデルを構築し,線材における交流損失発生の機構を示した.これにより高温超伝導線材は低温超伝導線材に比較し超伝導から常伝導への転移が緩やかであるが,基本的には損失の発生機構は低温超伝導と同様であることが示された.c) バリア線材などフィラメント間のブリッジングを抑制した線材においては低温超伝導導体と同様な電磁気的特性を示し,従って,低温超伝導体の交流特性解析と同様な解析手法が適用できることが示された.d) 上記b)およびc)の成果により,既に我々が行ってきたマルチフィラメント低温超伝導交流線材に交流損失の研究の結果得られた交流損失の大幅な低減手法をBi系のマルチフィラメント銀シース線材に適用できることがわかり,その有効性を実験及び解析により検証した.e) Y系の薄膜導体の通電損失についても交流損失評価のための解析モデルを作り,実験データと対応させながら通電損失低減の方法の知見を得た.特にY系線材の製法により交流通電損失特性が異なる理由を明らかにし,損失を低減するための条件を示した.f) また,複数の線材を束ねた集合導体について交流通電損失の評価を行い,個々の線材と集合導体の損失特性を集合導体の構造と関係付けて示し,損失低減法を示した.g) 以上の成果を基に線材・集合導体・巻線までを見渡し機器の種類に応じた交流損失低減法を提案し,従来に比較して1桁の損失低減の可能を示した.