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[JAC321] 超電導ツイストケーブルのAC損失解析

2026-02-18 　

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概要

NbTi超電導ケーブルはMRI（磁気共鳴画像）や加速器などの基幹装置を支える実用導体です。
しかし、外部磁場や交流運転条件下では、超電導性が低下し、AC損失が増大するため、設計段階での精密な評価が不可欠です。
損失は撚り構造やピッチ、バリア材などの設計要素に大きく依存します。数値解析による事前評価は、コスト削減、開発期間短縮、設計最適化の鍵となります。
ここでは、NbTiケーブルの直線構造と撚り構造について外部磁場下でのAC損失を評価し、損失の大きさや発生メカニズムに与える影響を確認します。

超電導体の損失

図1は、直線構造および撚り構造における超電導体の損失値を外部磁場ごとに示しています。図2は磁場1 (T)（50 (Hz)）における各素線の1周期の平均損失値を示しています。図3は、磁場1 (T)（50 (Hz)）における1周期の平均損失密度分布を断面図として示しています。
図1から、すべての磁場条件において、撚り構造は直線構造に比べて損失が小さいことが確認できます。
図2および図3から、直線構造では損失密度の偏りが大きい一方、撚り構造では損失密度の大きさおよび偏りが小さいことがわかります。これにより、撚り構造は損失抑制に有効であることが示されています。