電磁設計による低損失高温超電導線材の開発と交流通電特性の評価

通过电磁设计开发低损耗高温超导线材并评估交流载流特性

基本信息

批准号：
15760197
负责人：
稲田亮史
金额：
$ 1.6万
依托单位：
Toyohashi University of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2004
项目状态：
已结题

项目摘要

2軸圧延と1軸圧延を組み合わせた矩形変形法により、超電導フィラメントが線材横断面内において列状にブロック化された構造を有する銀シース多芯テープ線材を作製し、交流通電特性の測定・評価を行った。矩形変形方を用いる最大の利点は、線材形状およびフィラメント配置の制御性が通常の丸ダイスを用いた加工法に比較して格段に優れていることである。測定の結果、フィラメント配置の制御を施した多芯テープ線材では、通常の銀シース加工法で作製した線材と比較して最大70%程度の通電損失低減が可能であることが示唆された。実際の線材形状を考慮して、各試料の電流分布および通電損失密度分布の数値計算を行った結果、前述のフィラメント配置制御による損失低減は、テープ端部近傍のフィラメントで発生する損失の抑制(エッジ効果の抑制)に起因することが判明した。矩形変形法において、2軸圧延による細線化後の芯線の形状および寸法は、線材の通電特性を左右する要因の一つであると考えられる。そこで、2軸圧延後の角線の形状(断面アスペクト比:AR)が、最終的な線材の交流通電特性におよぼす影響を検討した。線材断面内のフィラメント配置を(5×4)構造としたコンポジットを、2軸圧延によりARが1.0〜4.0となるように加工し、1軸圧延と熱処理の反復工程を経て複数のテープ線材を得た。角線時のARの増加と共に、テープ断面端部近傍のフィラメント形状の乱れやフィラメント同士の物理的な結合(ブリッジング)は抑制され、臨界電流密度(J_c)は上昇する傾向が見られた。更に、通電損失は角線時のARの増加と伴い減少した。この結果は、角線時のARの増加と共に、テープ断面端部近傍のフィラメントの超電導特性が改善され、線材断面幅方向における自己磁界の侵入およびテープ断面近傍での損失発生が抑制されたことに起因すると推測される。

通过使用结合两轴滚动和单轴滚动的矩形变形方法，用结构制造了银色护套多核胶带线，在该结构中，在电线的横截面内将超导丝封闭在行中，并测量和评估AC电流的电流传导特性。使用矩形变形的最大优点是，使用圆形模具，电线形状和灯丝布置的可控性比传统的加工方法显着优于。测量结果表明，与使用通常的银护套方法制造的电线相比，具有控制丝布置的多核胶带可以将电流损失降低高达70％。考虑到实际的电线形状，对每个样品的当前分布和当前损耗密度分布进行了数值计算，发现由上述灯丝布置控制引起的损失减少是由于抑制了磁带末端的细丝中发生的损耗（减少边缘效应）。在矩形变形方法中，通过两轴滚动变薄后，核线的形状和尺寸被认为是影响电线当前传导特性的因素之一。因此，我们研究了两轴滚动在最终导线杆的交流电流电导率上后，方线（截面比率：AR）的形状的影响。处理线横截面内具有灯丝布置的复合材料，通过两轴滚动的AR为1.0至4.0，并通过进行单轴滚动和热处理的重复步骤来获得多个胶带线。随着AR在角线期间的增加，在磁带横截面末端和细丝之间的物理粘合（桥接）附近的细丝形状的干扰被抑制，并且临界电流密度（J_C）倾向于增加。此外，当平方线时AR的增加时，当前的损失减少。人们认为这一结果是由于以下事实：随着拐角时AR的增加，磁带横截面末端附近的细丝的超导性能得到了改善，并且在横截面宽度方向上的自磁场的侵入和磁带横截面附近的损失的发生。