限 流 素 子 用 Y-123 超 伝 導 体 の 交 流 通 電 損 失 測 定 と 超 伝 導 ト ラ ン ス の 試 作




                                        遠 藤 貴 志 (93232013)/ 松 下 研 究 室



1. は じ め に   酸 化 物 超 伝 導 体 の 交 流 機 器 へ の 応 用 が 進 み

始 め て い る た め、 交 流 電 流 を 直 接 通 電 し た 際 の 損 失 の 測

定 な ど の 基 礎 特 性 の 評 価 が 求 め ら れ て い る。 限 流 素 子 と

し て 期 待 が も た れ る Y-123 単 結 晶 超 伝 導 体 を 使 用 し た ミ

ア ン ダ 型 限 流 素 子 と、 こ れ に 通 電 損 失 試 験 を 行 う た め の

Bi-2223 酸 化 物 超 伝 導 テー プ 線 を 用 い た 超 伝 導 ト ラ ン ス

の 改 良 と 試 作 を 行 い、 限 流 素 子 用 Y-123 超 伝 導 体 の 交 流

通 電 損 失 の 測 定 を 行っ た。


2. 設 計 製 作   ト ラ ン ス の 一 次 側 に は 0.2 mmOE の 銅 線 を

250 回 巻 を 2 セッ ト 巻 い た。 二 次 側 に は Bi-2223 多 芯 テー

プ 線 材 を 用 い 2 回 巻 き と し た。 77.3 K, 0 T に お け る こ の

テー プ 線 材 の 直 流 の 臨 界 電 流 は 50 A で あっ た の で 二 次 側

の 最 大 出 力 電 流 を 500 A 級 と す る た め に、 こ の 線 材 10 本                  図 1    100 Hz で の 一 次 コ イ ル

を 並 列 に 接 続 し た。 コ イ ル 間 の 結 合 を 良 く す る た め に 鉄                       を 直 列 接 続 し た 時 の 一

心 を 利 用 し た。 二 次 巻 き 線 は 動 か な い よ う 固 定 さ れ、 測                        次 電 流 と 二 次 電 流 の 関

定 試 料 の 電 流 端 子 と な る 銅 端 子 板 へ 半 田 付 け を し た。 全                       係。

体の大きさは 50 mm x 140 mm x 100 mm 程度であった。



3. ト ラ ン ス 性 能 評 価   液 体 窒 素 中 (77.3 K) に お い て 二 次

側 を 銅 板 と 超 伝 導 テー プ 線 を 使っ て 短 絡 し、 2 セッ ト 巻

い て あ る 一 次 コ イ ル を 直 列 に 繋 ぎ、 通 電 す る こ と で 一 次

コ イ ル に 2.22 A 通 電 し た 時 に 二 次 側 に 495 A の 通 電 を 行

う こ と が で き た。 い ず れ も ピー ク 値 で あ る。 こ の 時 の 一

次 側 電 流 と 二 次 側 電 流 の 関 係 を 図 1 に 示 す。 た だ し、 こ

の 二 次 電 流 の 値 は、 ト ラ ン ス に 使 用 し た 超 伝 導 テー プ 線

材 の 限 界 で は な く 用 い た パ ワー ア ン プ の 限 界 に よ る も

の で あ る。 よっ て、 よ り 出 力 の 高 い 電 源 を 使 用 す る こ と                  図 2    ミ ア ン ダ 型 超 伝 導 体。

で、 二 次 側 に 流 せ る 電 流 は 増 加 さ せ る こ と が で き る と 思

わ れ る。 ま た、 同 様 の 測 定 を 液 体 ア ル ゴ ン 中 (87.3 K) に

お い て も 行っ た。 こ ち ら で は 一 次 コ イ ル に 1.38 A 通 電 し

た 時 に 二 次 側 に 285 A の 通 電 を 行 う こ と が で き た。


4. 交 流 損 失   超 伝 導 ト ラ ン ス を 用 い て、 ミ ア ン ダ 型 Y-

123 超 伝 導 体 (図 2) の 交 流 損 失 を 測 定 し た。 試 料 の サ イ

ズ 全 体 の 大 き さ が 30 mm x 25 mm x 0:5 mm、 で 素 線 の 断

面 積 が 1:5 mm x 0:5 mm で あ る。 臨 界 電 流 は 実 際 の 通 電

測 定 よ り 液 体 窒 素 中 (77.3 K) に お い て 292 A で あ る。 交

流 エ ネ ル ギー 損 失 密 度 と 交 流 電 流 の 関 係 を 図 3 に 示 す。

実 線 は Bean-London モ デ ル を も と に し た Norris の 超 伝 導

楕 円 柱 の 自 己 磁 界 損 失 の 理 論 値 で あ る。 参 考 に Norris の

超 伝 導 ス ト リッ プ の 理 論 値 を 破 線 で 示 す。 図 3 よ り 超 伝                 図 3    77.3 K に お け る 交 流 エ

導 楕 円 柱 に 一 致 し て い る と 言 え る。 こ れ は 導 体 の 断 面 の                       ネ ル ギー 損 失 密 度 と 流

縦 横 比 が 1:3 で あ り、 超 伝 導 ス ト リッ プ よ り 超 伝 導 楕 円                          電 流 の 関 係。

柱 に 近 い 形 状 で あ る か ら で あ る。


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