ミアンダ状 QMG 限流素子の交流通電損失



                                   小田部荘司, 遠藤貴志, 松下照男*                       森田充

                                  (九工大・情報工) (*九大・シス情)               (新日鐵・先端技研)
はじめに   QMG 超電導体バルクは高い比抵抗を有す                          部連合大会講演概要集, p.  133

ることから抵抗型超電導限流器に応用することが検

討されている。これまでにミアンダ形状にすることに

より長尺化した QMG バルク超電導体限流素子が作

られている。この特性を評価するためには実際に通電

する必要があるが、電流の大きさが数百 A ほど必要

になるためにパルス法通電により調べられた 1)。実

用に向けて実際に定常交流電流を通電したときの交

流損失の評価は重要である。本研究では 2 次巻き線

に Bi-2223 銀シース多芯線を用いた超電導トランス
2) を利用して、定常の交流電流を通電した際のミアン

ダ形状の QMG 限流素子の交流損失について調べた

ので報告する。                                                                図 1    ミアンダ状 QMG 限流素子と電圧端子

実験   試料は直径約 46 mm で厚さ約 15 mm のディ

スク状の QMG 超電導体バルクを、スライス切断お

よ び 研 削 加 工 に よ り、 ミ ア ン ダ 形 状 に 加 工 し た。

素線の断面は 1.5 mmx0.5 mm であり、有効長さは

170 mm である 1)。

   交流電流の通電には Bi-2223 超電導トランスを用

いた。交流電流の振幅の最大値は約 200 A であり、

周波数は 35 から 200 Hz の範囲とした。また測定は

液体窒素中 (77.3 K) において行った。電圧は図 1 に

示すように 6 つの電圧タップを設けて全体およびそれ

ぞれの端子間で測定し、ロックインアンプを用いて

抵抗成分のみを測定した。また比較のためにブリッ

ジ 形 状 に 加 工 し た 短 尺 の 試 料 (10 mm x 1 mm x

0.5 mm) についても同様な測定を行った。

結果および検討   図 2 に液体窒素中での各周波数に                              図 2    77 K における様々な周波数における交流

おける損失エネルギー密度 W の交流電流依存性を示                                       損失

す。周波数により W は有意には変化せず、したがっ

て粘性による損失は小さく、ピンニングによる損失

が主であることがわかる。またブリッジ形状の短尺

試料においても損失密度は変わらなかった。さらに

Norris の楕円断面の線材およびストリップ形状の場

合の理論値を実線および破線により示す。楕円断面の

時の予想値に近く、矩形の断面比が 3:1 程度であると

断面を近似的に楕円と見なすことができると考えられ

る。

   次に図 3 に 50 Hz における各端子間で測定した電

圧 V  を示す。各端子でのばらつきは小さく、また合

計した電圧は全体の電圧に等しいことから、試料が均

一に作製され加工による劣化が少ないことがわかる。

参考文献   1) 森田ら:  1999 年度秋季低温工学・超電

導学会講演概要集, p.  181                                                  図 3    77 K, 50 Hz における各電圧端子間の電圧

2) 小田部ら:  1999 年度第 52 回電気関係学会九州支