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

• 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
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-06J02788/
• 关键词: SMES; 高温超伝導; 最適設計; 有限要素法; 遺伝アルゴリズム; 次世代線材; 機械特性; 交流損失; 疎巻法; 固体窒素; ネオン

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。

关于超导磁能储存（SME），它已经开始实用，作为对抗瞬时电压下降（瞬时低）的对策，下面列出的结果表明，高温超导性和高功能的可能性，这是扩展该设备引入的关键。 1。从两种电磁约束的角度研究了上述设备的最佳配置和最佳操作模式，这是由超导性能和机械强度引起的，由电线杆的机械强度引起的。结果，很明显，较高的容量设备主导了机械约束，并且再次确认了具有高强度底物的下一代高温超导薄膜线的有用性。此外，还发现在这种情况下，在电磁约束中创建相对差距，并且容量设备越大，可以提高工作温度越高。结果表明，高温超导率对中小型企业的扩大显着贡献。 2。当瞬时低时，在超导线圈中发生瞬时现象，即中小企业的能量储存部分，并且预计会因所谓的AC损失而引起的热量产生。因此，在这项研究中，我们提出了一种线圈结构和形状，该结构和形状通过使用有限元方法和遗传算法的最佳设计方法大大降低了AC损失。充电过程中的这种瞬态特征会影响超导线圈的永久电流衰减，并且预计该结果可以有助于实现设备的永久电流模式备用操作。 3。关于高温超导电线，目前正在积极开发下一代基于稀土的高温超导薄膜电线。在这项研究中，我们通过反映了上述设备设计中相同的电线材料的特性和基板的厚度，提供了有关所需特性均匀性和基板厚度的指南。通过提供从设备设计方到电线开发的反馈，预计设备开发与电线开发之间会产生协同效果。

项目成果

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

• 发表时间: 2006

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

• 发表时间: 2007
• 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

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

• 发表时间: 2007
• 期刊: 電気学会研究会資料 ASC-07
• 作者: 東川甲平;中寸武恒;式町浩二;平野直樹;長屋重夫
• 通讯作者: 長屋重夫

MOCVD-YBCO導体を用いたSMES用局温超電導コイルにおけるフープ応力低減法の提案

使用MOCVD-YBCO导体的SMES局部温度超导线圈环向应力降低方法的提出

• 发表时间: 2006
• 期刊: 2006年度秋季低温工学・超電導学会講演概要集 75
• 作者: 東川甲平;中村武恒;式町浩二;平野直樹;長屋重夫
• 通讯作者: 長屋重夫