ケーブル・イン・コンジット導体に電磁力が作用したときの結合損失の増大

当电磁力作用在电缆导管导体上时，耦合损耗增加

• 批准号: 17760225
• 负责人: 谷貝 剛
• 金额: $ 2.18万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17760225/
• 关键词: ケーブル・イン・コンジット導体; 結合損失; 素線配置; 素線間接触; 結合電流ループ; 鎖交面積; 素線配置3D計測; 撚り乱れ; 素線間接触長; 長時定数; 電磁力; 3D計測; 交流損失; 接触長

核融合装置や超電導電力貯蔵装置で用いられる大型のマクネット用の導体には,大電流通電(〜数10kA),強大な電磁力に耐えうるケーブル・イン・コンジット導体が用いられる.この導体は,超電導体のヒステリシス損失が最小となる,直径1mm程度の超電導素線を作成し,それを多数段にわけて撚り線加工し,金属ケース(コンジット)に収容される構造をしている.電流密度を上げるためにはボイド率(空隙率)を小さくする必要があるため,多段の撚り線導体は,圧縮力をかけてコンジットに収納される.マグネットの通電による交流損失測定実験では,強大な電磁力がかかると,交流損失の一つである結合損失が増大する現象が観測されている.この損失はほぼ時定数に比例し,短尺導体試験では時定数0.1sec程度であるのが,長尺では,数10secにも及ぶ.この現象の原因として考えられてきたのが,電磁力によって素線間の接触抵抗が一時的に減少し,L/Rで表される時定数が増大することである.これを解明するため,コンジットの一部を取り除き,電磁力模擬圧縮力を印加した導体(210mm長,486素線)を約10mm間隔で切断した.素線配置の3D計測器を構築し,座標をつなぎ合わせることで導体内部の素線配置を詳細に取得することに成功した。模擬圧縮力を印加して導体を横切る方向の合成抵抗を測定した実験では,素線間接触抵抗の顕著な減少が確認されたが,今年度の素線配置3D計測では,導体切断までに時間がかかってしまった故に素線配置の緩和が生じて,素線間接触抵抗減少につながる有用なデータは得られなかった.しかし,矩形断面のCIC導体において,素線の配置が円形断面のそれとは異なり,コンジットの壁面に沿って直線的に素線が配置されることが明らかになった.結合損失の低減には,素線配置によって形成される結合電流ループの変動磁界に対する鎖交面積を小さくする必要があるが,この矩形断面導体では,円形断面の導体よりも,鎖交面積が大きくなることがわかった.これは,結合損失の低減を目的とする導体設計に対して有用な指針を示す結果であると考えられる.

Nuclear fusion device や super conductive electricity storage 蔵 device で with い ら れ る large の マ ク ネ ッ ト with の conductor に は, large current electricity (~ 10 ka), strong electromagnetism な に え resistant う る ケ ー ブ ル · イ ン · コ ン ジ ッ ト が conductor with い ら れ る. こ の conductor は, super electric conductor の ヒ ス テ リ シ が ス loss minimum と な る, diameter of 1 mm degree の conductance Plain wire を し consummate, そ れ を most period of に わ け て open り し line processing, metal ケ ー ス (コ ン ジ ッ ト) に 収 let さ れ る tectonic を し て い る. Current density on the を げ る た め に は ボ イ ド rate (void ratio) を small さ く す る necessary が あ る た め, multistage の open り line conductor は, 圧 shrinkage force を か け て コ ン ジ ッ ト に 収 na さ れ る. マ グ ネ ッ ト の electricity に よ る ac loss measurement be 験 で は, strong electromagnetism な が か か る と, ac loss の つ で あ る combined losses が raised large す が る phenomenon 観 measuring さ れ て い る. こ の loss は ほ ぼ when destiny に proportion し, short feet conductor test で は destiny when degree of 0.1 SEC で あ る の が, long feet で は, number 10 SEC に も and ぶ. こ の cause の と し て exam え ら れ て き た の が, electromagnetism に よ っ て plain wire の contact resistance between が に reduce し, L/R で table さ れ る destiny が Raised large す る こ と で あ る. こ れ を interpret す る た め, コ ン ジ ッ ト の a を り except き, electromagnetic simulation 圧 shrinkage force を Inca し た conductor (210 mm long, 486 plain wire) を about 10 mm intervals で cut し た. Plain wire configuration の 3 d sensors を build し, coordinates を つ な ぎ close わ せ る こ と の で conductor plain wire configuration を detailed に obtain す る こ と に successful し た. Simulation 圧 shrinkage force を Inca し て conductor を crosscutting る direction の determination of synthetic resistance を し た be 験 で は, plain wire contact resistance between の 顕 the な reducing が confirmation さ れ た が, our の plain wire configuration 3 d measuring で は, conductor cut ま で に time が か か っ て し ま っ た so に plain wire configuration の ease が raw じ て, plain wire contact resistance between reducing に つ な が る useful な デ ー タ は have ら れ な か っ た. し か し, rectangular の CIC conductor に お い て, plain wire の configuration が has drifted back towards ¥ shape cross-section の そ れ と は different な り, コ ン ジ ッ ト の wall に along っ て linear に plain wire が configuration さ れ る こ と が Ming ら か に な っ た. Combined with low loss の reduction に は, plain wire configuration に よ っ て form さ れ る combined with current ル ー プ の - moving magnet industry に す seaborne る を lock/area small さ く す る necessary が あ る が, こ の rectangular conductor で は, has drifted back towards ¥ shaped cross section conductor の よ り も, lock in large area が き く な る こ と が わ か っ た. こ れ は, combined with low loss の を reduction purpose と す る conductor design に し polices Youdaoplaceholder0 uses a な pointer を to indicate す results であると test えられる.

项目成果

Investigation of Irregular Strand Positions Causing Additional AC Losses in CIC Conductor

对导致 CI​​C 导体中额外交流损耗的不规则绞线位置的调查

• 发表时间: 2007
• 期刊: IEEE Transaction on Applied Superconductivity 17
• 作者: H.Hashimoto;C.Ishii;木村謙介;後藤博樹;Hiroki Goto;Mirai Sato;Manabu Mitani;Hiroki Goto;木村謙介;佐藤弥来維;後藤博樹;T. Yagai
• 通讯作者: T. Yagai

Irregular Loops With Long Time Constants in CIC Conductor

• DOI: 10.1109/tasc.2006.871277
• 发表时间: 2006-06
• 期刊: IEEE Transactions on Applied Superconductivity
• 影响因子: 1.8
• 作者: T. Yagai;H. Sato;M. Tsuda;T. Hamajima;Y. Nunoya;Y. Takahashi;K. Okuno

Coupling loss with long time constants due to large displacement of strands in large CIC conductor

大型 CIC 导体中绞线的大位移导致长时间常数的耦合损耗

• 发表时间: 2005
• 期刊: 15th International Toki Conferernce 15
• 作者: H.Hashimoto;C.Ishii;木村謙介;後藤博樹;Hiroki Goto;Mirai Sato;Manabu Mitani;Hiroki Goto;木村謙介;佐藤弥来維;後藤博樹;T. Yagai;谷貝 剛;谷貝 剛;T.Yagai 他;T.Yagai 他
• 通讯作者: T.Yagai 他

大型CIC導体の素線軌跡3D計測装置の構築

大型CIC导体线迹3D测量装置的构建

• 发表时间: 2007
• 作者: H.Hashimoto;C.Ishii;木村謙介;後藤博樹;Hiroki Goto;Mirai Sato;Manabu Mitani;Hiroki Goto;木村謙介;佐藤弥来維;後藤博樹;T. Yagai;谷貝 剛;谷貝 剛;T.Yagai 他;T.Yagai 他;谷貝 剛
• 通讯作者: 谷貝 剛

大型CIC導体における長時定数結合電流ループの形成に関する検討

大型CIC导体中长时恒耦合电流环路形成研究

• 发表时间: 2007
• 期刊: 電気学会 超電導応用電力機器研究会 ASC 7
• 作者: H.Hashimoto;C.Ishii;木村謙介;後藤博樹;Hiroki Goto;Mirai Sato;Manabu Mitani;Hiroki Goto;木村謙介;佐藤弥来維;後藤博樹;T. Yagai;谷貝 剛
• 通讯作者: 谷貝 剛