永久電流モード待機機能を有する瞬時電圧低下補償高温超伝導コイルシステムの研究開発

具有持续电流模式待机功能的瞬时压降补偿高温超导线圈系统的研发

基本信息

批准号：
06J02788
负责人：
東川甲平
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至 2007
项目状态：
已结题

项目摘要

瞬時電圧低下(瞬低)対策装置として実用化の始まっている超伝導磁気エネルギー貯蔵(SMES)に関して,以下に挙げる成果により,同装置導入拡大の鍵を握る高温超伝導化・高機能化の可能性を示した。1.超伝導特性に起因する電磁的制約,ならびに線材の機械的強度に起因する機械的制約の双方の観点から上記装置の最適構成・最適運転形態を検討した。その結果,大容量装置ほど機械的制約が支配的となることが明らかとなり,高強度な基板を有する次世代高温超伝導薄膜線材の有用性を再確認することとなった。また,この場合には電磁的制約に比較的余裕が生まれることから,大容量装置ほど運転温度の高温化が可能であることもわかった。本結果は,高温超伝導化がSMESのスケールアップにまで大きく貢献することを示すものである。2.瞬低発生時にはSMESのエネルギー貯蔵部である超伝導コイルに過渡現象が生じ,いわゆる交流損失による発熱が見込まれる。そこで本研究では,有限要素法と遺伝アルゴリズムを用いた最適設計手法により,その交流損失を飛躍的に低減するコイル構成・形状を提案した。この充電時の過渡特性は超伝導コイルの永久電流減衰に影響を与えるため,本結果は同装置の永久電流モード待機運転の実現に貢献し得るものと期待される。3.高温超伝導線材に関しては,現在では希土類系の次世代高温超伝導薄膜線材が精力的に開発されているところである。本研究では,同線材の特性のばらつき,基板の厚みまで上記機器の設計に反映することで,要求される特性の均一性や基板の厚みに関する指針を示した。このような機器設計側から線材開発へのフィードバックを行うことにより,機器開発と線材開発の相乗効果が見込まれる。

超导磁能存储（SMES）作为应对瞬时电压下降（凹陷）的装置已开始投入实际应用，以下结果证明了高温超导性和高功能性的可能性，这是实现这一目标的关键扩大这种装置的引入显示了他的性感。 1.从超导特性引起的电磁约束和导线机械强度引起的机械约束两个角度研究了上述装置的最佳配置和运行模式。结果，很明显机械约束在大容量设备中变得更加占主导地位，这再次证实了具有高强度基底的下一代高温超导薄膜线材的有用性。还发现，在这种情况下，电磁约束存在相对余地，因此器件的容量越高，可能的工作温度就越高。这一结果表明高温超导性对 SMES 的放大有很大贡献。 2. 当发生瞬时电压暂降时，超导线圈（SMES 的储能部分）会发生瞬态现象，并且由于所谓的交流损耗而预计会产生热量。因此，在本研究中，我们提出了一种使用有限元法和遗传算法的优化设计方法来显着降低交流损耗的线圈配置和形状。由于充电期间的瞬态特性影响超导线圈的持续电流衰减，因此预计本结果将有助于实现超导线圈的持续电流模式待机操作。 3、高温超导线材方面，目前正在积极开发下一代稀土基高温超导薄膜线材。在本研究中，通过在上述设备的设计中反映线材特性和基板厚度的变化，我们提供了有关所需的基板特性和厚度均匀性的指南。通过将设备设计方面的反馈提供给线材开发，可以预期设备开发和线材开发之间产生协同效应。

项目成果

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专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

超電導コイルおよびその製造方法

超导线圈及其制造方法

DOI：
发表时间：
2006
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

MOCVD-YBCO導体の電磁機械特性から見たSMESコイルの蓄積可能エネルギーならびに最適運転温度に関する検討

从MOCVD-YBCO导体电磁机械特性研究SMES线圈的储能和最佳工作温度

DOI：
发表时间：
2007
期刊：
影响因子：
0
作者：
東川甲平;中村武恒;菅野未知央;式町浩二;平野直樹;長屋重夫
通讯作者：
長屋重夫

Performance Improvement of YBCO Coil for High-Field HTS-SMES Based on Homogenized Distribution of Magnetically-Mechanically Influenced Critical Current

DOI：
10.1109/tasc.2008.921890
发表时间：
2008-06
期刊：
IEEE Transactions on Applied Superconductivity
影响因子：
1.8
作者：
K. Higashikawa;Taketsune Nakamura;Michinaka Sugano;K. Shikimachi;N. Hirano;S. Nagaya
通讯作者：
K. Higashikawa;Taketsune Nakamura;Michinaka Sugano;K. Shikimachi;N. Hirano;S. Nagaya

MOCVD-YBCO導体を用いたSMES用100kJ級プロトタイプコイルの設計に関する一考察

采用MOCVD-YBCO导体的SMES 100kJ级原型线圈设计研究