(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
超電導線材の測定対象となる領域を第１区間〜第Ｎ区間（Ｎは２≦Ｎの整数）のＮ個の長さに仮想的に分割する工程と、
前記第１区間の前記超電導線材に、一の周波数Ｆ1および一の電流値Ｉ1で電流を流し、電圧値Ｖ1,1,1を得る工程と、
第ｎ区間（ｎは２≦ｎ≦Ｎを満たすすべての整数）の前記超電導線材に、一の周波数Ｆ1および一の電流値Ｉ1で電流を流し、電圧値Ｖ1,1,nを得る工程と、
前記一の電流値Ｉ1と前記電圧値Ｖ1,1,1とに基づいて、前記第１区間における前記一の電流値Ｉ1に対応する損失Ｌ1,1,1を計算する工程と、
前記一の電流値Ｉ1と前記電圧値Ｖ1,1,nとに基づいて、前記第ｎ区間における前記一の電流値Ｉ1に対応する損失Ｌ1,1,nを計算する工程とを備え、
前記電圧値Ｖ1,1,1を得る工程および前記電圧値Ｖ1,1,nを得る工程の各々において、定電流源から前記超電導線材に流す電流を一定の周波数および一定の電流値に設定した状態で一定時間保持した後で、前記電圧値Ｖ1,1,1および前記電圧値Ｖ1,1,nを得る、超電導線材の損失の測定方法。
【請求項２】
前記第１区間〜前記第Ｎ区間までの前記一の電流値Ｉ1に対応する損失Ｌ1,1,1〜Ｌ1,1,Nの各々の和Ｌ1,1を計算する工程をさらに備える、請求項１に記載の超電導線材の損失の測定方法。
【請求項３】
超電導線材の測定対象となる領域を第１区間〜第Ｎ区間（Ｎは２≦Ｎの整数）のＮ個の長さに仮想的に分割する工程と、
前記第１区間の前記超電導線材に、一の周波数Ｆ1で電流値Ｉ1〜ＩM（Ｉ1≦Ｉm-1≦Ｉm≦ＩM、Ｍは２≦Ｍを満たす整数、ｍは２≦ｍ≦Ｍを満たすすべての整数）の各々の電流を流し、前記電流値Ｉ1〜ＩMの各々に対応する電圧値Ｖ1,1,1〜ＶM,1,1を得る工程と、
第ｎ区間（ｎは２≦ｎ≦Ｎを満たすすべての整数）の前記超電導線材に、一の周波数Ｆ1で電流値Ｉ1〜ＩMの各々の電流を流し、前記電流値Ｉ1〜ＩMの各々に対応する電圧値Ｖ1,1,n〜ＶM,1,nを得る工程と、
前記電流値Ｉ1〜ＩMと前記電圧値Ｖ1,1,1〜ＶM,1,1とに基づいて、前記第１区間における前記電流値Ｉ1〜ＩMの各々に対応する損失Ｌ1,1,1〜ＬM,1,1の各々を計算する工程と、
前記電流値Ｉ1〜ＩMと前記電圧値Ｖ1,1,n〜ＶM,1,nとに基づいて、前記第ｎ区間における前記電流値Ｉ1〜ＩMの各々に対応する損失Ｌ1,1,n〜ＬM,1,nの各々を計算する工程とを備え、
前記電圧値Ｖ1,1,1〜ＶM,1,1を得る工程および前記電圧値Ｖ1,1,n〜ＶM,1,nを得る工程の各々において、定電流源から前記超電導線材に流す電流を一定の周波数および一定の電流値に設定した状態で一定時間保持した後で、前記電圧値Ｖ1,1,1〜ＶM,1,1および前記電圧値Ｖ1,1,n〜ＶM,1,nの各々を得る、超電導線材の損失の測定方法。
【請求項４】
前記第１区間〜前記第Ｎ区間までの前記電流値Ｉ1に対応する損失Ｌ1,1,1〜Ｌ1,1,Nの各々の和Ｌ1,1を計算する工程と、
前記第１区間〜前記第Ｎ区間までの前記電流値Ｉmに対応する損失Ｌm,1,1〜Ｌm,1,Nの各々の和Ｌm,1を計算する工程とをさらに備える、請求項３に記載の超電導線材の損失の測定方法。
【請求項５】
超電導線材の測定対象となる領域を第１区間〜第Ｎ区間（Ｎは２≦Ｎの整数）のＮ個の長さに仮想的に分割する工程と、
前記第１区間の前記超電導線材に、周波数Ｆ1〜ＦJ（Ｆ1≦Ｆj-1≦Ｆj≦ＦJ、Ｊは２≦Ｊを満たす整数、ｊは２≦ｊ≦Ｊを満たすすべての整数）の各々で一の電流値Ｉ1の電流を流し、前記周波数Ｆ1〜ＦJの各々に対応する電圧値Ｖ1,1,1〜Ｖ1,J,1を得る工程と、
第ｎ区間（ｎは２≦ｎ≦Ｎを満たすすべての整数）の前記超電導線材に、周波数Ｆ1〜ＦJの各々で一の電流値Ｉ1の電流を流し、前記周波数Ｆ1〜ＦJの各々に対応する電圧値Ｖ1,1,n〜Ｖ1,J,nを得る工程と、
前記一の電流値Ｉ1と前記電圧値Ｖ1,1,1〜Ｖ1,J,1とに基づいて、前記第１区間における前記周波数Ｆ1〜ＦJの各々に対応する損失Ｌ1,1,1〜Ｌ1,J,1の各々を計算する工程と、
前記一の電流値Ｉ1と前記電圧値Ｖ1,1,n〜Ｖ1,J,nとに基づいて、前記第ｎ区間における前記周波数Ｆ1〜ＦJの各々に対応する損失Ｌ1,1,n〜Ｌ1,J,nの各々を計算する工程とをさらに備え、
前記電圧値Ｖ1,1,1〜Ｖ1,J,1を得る工程および前記電圧値Ｖ1,1,n〜Ｖ1,J,nを得る工程の各々において、定電流源から前記超電導線材に流す電流を一定の周波数および一定の電流値に設定した状態で一定時間保持した後で、前記電圧値Ｖ1,1,1〜Ｖ1,J,1および前記電圧値Ｖ1,1,n〜Ｖ1,J,nの各々を得る、超電導線材の損失の測定方法。
【請求項６】
前記第１区間〜前記第Ｎ区間までの前記周波数Ｆ1に対応する損失Ｌ1,1,1〜Ｌ1,1,Nの各々の和Ｌ1,1を計算する工程と、
前記第１区間〜前記第Ｎ区間までの前記周波数Ｆjに対応する損失Ｌ1,j,1〜Ｌ1,j,Nの各々の和Ｌ1,jを計算する工程とをさらに備える、請求項５に記載の超電導線材の損失の測定方法。
【請求項７】
超電導線材の測定対象となる領域を第１区間〜第Ｎ区間（Ｎは２≦Ｎの整数）のＮ個の長さに仮想的に分割する工程と、
前記第１区間の前記超電導線材に、Ｊ個の周波数Ｆ1〜ＦJ（Ｆ1≦Ｆj-1≦Ｆj≦ＦJ、Ｊは２≦Ｊを満たす整数、ｊは２≦ｊ≦Ｊを満たすすべての整数）の各々で、Ｍ個の電流値Ｉ1〜ＩM（Ｉ1≦Ｉm-1≦Ｉm≦ＩM、Ｍは２≦Ｍを満たす整数、ｍは２≦ｍ≦Ｍを満たすすべての整数）の各々の電流を流し、前記周波数Ｆ1〜ＦJおよび前記電流値Ｉ1〜ＩMの各々に対応する（Ｊ×Ｍ）個の電圧値Ｖ1,1,1〜ＶM,1,1、Ｖ1,2,1〜ＶM,2,1、Ｖ1,3,1〜ＶM,3,1、…、Ｖ1,J,1〜ＶM,J,1を得る工程と、
第ｎ区間（ｎは２≦ｎ≦Ｎを満たすすべての整数）の前記超電導線材に、Ｊ個の周波数Ｆ1〜ＦJの各々で、Ｍ個の電流値Ｉ1〜ＩMの各々の電流を流し、前記周波数Ｆ1〜ＦJおよび前記電流値Ｉ1〜ＩMの各々に対応する（Ｊ×Ｍ）個の電圧値Ｖ1,1,n〜ＶM,1,n、Ｖ1,2,n〜ＶM,2,n、Ｖ1,3,n〜ＶM,3,n、…、Ｖ1,J,n〜ＶM,J,nを得る工程と、
前記電流値Ｉ1〜ＩMと前記第１区間の前記（Ｊ×Ｍ）個の電圧値Ｖ1,1,1〜ＶM,1,1、Ｖ1,2,1〜ＶM,2,1、Ｖ1,3,1〜ＶM,3,1、…、Ｖ1,J,1〜ＶM,J,1とに基づいて、前記第１区間における前記周波数Ｆ1〜ＦJの各々および前記電流値Ｉ1〜ＩMの各々に対応する（Ｊ×Ｍ）個の損失Ｌ1,1,1〜ＬM,1,1、Ｌ1,2,1〜ＬM,2,1、Ｌ1,3,1〜ＬM,3,1、…、Ｌ1,J,1〜ＬM,J,1の各々を計算する工程と、
前記電流値Ｉ1〜ＩMと前記第ｎ区間の前記（Ｊ×Ｍ）個の電圧値Ｖ1,1,n〜ＶM,1,n、Ｖ1,2,n〜ＶM,2,n、Ｖ1,3,n〜ＶM,3,n、…、Ｖ1,J,n〜ＶM,J,nとに基づいて、前記第ｎ区間における前記周波数Ｆ1〜ＦJの各々および前記電流値Ｉ1〜ＩMの各々に対応する（Ｊ×Ｍ）個の損失Ｌ1,1,n〜ＬM,1,n、Ｌ1,2,n〜ＬM,2,n、Ｌ1,3,n〜ＬM,3,n、…、Ｌ1,J,n〜ＬM,J,nの各々を計算する工程とを備え、
前記電圧値Ｖ1,1,1〜ＶM,1,1、Ｖ1,2,1〜ＶM,2,1、Ｖ1,3,1〜ＶM,3,1、…、Ｖ1,J,1〜ＶM,J,1を得る工程および前記電圧値Ｖ1,1,n〜ＶM,1,n、Ｖ1,2,n〜ＶM,2,n、Ｖ1,3,n〜ＶM,3,n、…、Ｖ1,J,n〜ＶM,J,nを得る工程の各々において、定電流源から前記超電導線材に流す電流を一定の周波数および一定の電流値に設定した状態で一定時間保持した後で、前記電圧値Ｖ1,1,1〜ＶM,1,1、Ｖ1,2,1〜ＶM,2,1、Ｖ1,3,1〜ＶM,3,1、…、Ｖ1,J,1〜ＶM,J,1および前記電圧値Ｖ1,1,n〜ＶM,1,n、Ｖ1,2,n〜ＶM,2,n、Ｖ1,3,n〜ＶM,3,n、…、Ｖ1,J,n〜ＶM,J,nの各々を得る、超電導線材の損失の測定方法。
【請求項８】
前記第１区間〜前記第Ｎ区間までの前記周波数Ｆ1および前記電流値Ｉ1に対応する損失Ｌ1,1,1〜Ｌ1,1,Nの各々の和Ｌ1,1を計算する工程と、
前記第１区間〜前記第Ｎ区間までの前記周波数Ｆ1および前記電流値Ｉmの各々に対応する損失Ｌ2,1,1〜Ｌ2,1,Nの和Ｌ2,1と、Ｌ3,1,n〜Ｌ3,1,Nの和Ｌ3,1と、…、ＬM,1,1〜ＬM,1,Nの和ＬM,1との各々を計算する工程と、
前記第１区間〜前記第Ｎ区間までの前記周波数Ｆjの各々および前記電流値Ｉ1に対応する、損失Ｌ1,2,1〜Ｌ1,2,Nの和Ｌ1,2と、損失Ｌ1,3,1〜Ｌ1,3,Nの和Ｌ1,3と、…、損失Ｌ1,J,1〜Ｌ1,J,Nの和Ｌ1,Jとの各々を計算する工程と、
前記第１区間〜前記第Ｎ区間までの前記周波数Ｆjの各々および前記電流値Ｉmの各々に対応する、損失Ｌ2,2,1〜Ｌ2,2,Nの和Ｌ2,2と、損失Ｌ2,3,1〜Ｌ2,3,Nの和Ｌ2,3と、…、損失Ｌ2,J,1〜Ｌ2,J,Nの和Ｌ2,Jと、…、損失Ｌ3,2,1〜Ｖ3,2,Nの和Ｌ3,2と、損失Ｌ3,3,1〜Ｖ3,3,Nの和Ｌ3,3と、…、損失Ｌ3,J,1〜Ｌ3,J,Nの和Ｌ3,Jと、…、損失ＬM,J,1〜ＬM,J,Nの和ＬM,Jとの各々を計算する工程とをさらに備える、請求項７に記載の超電導線材の損失の測定方法。
【請求項９】
第１区間〜第Ｎ区間（Ｎは２≦Ｎの整数）のＮ個の長さに仮想的に分割された超電導線材において、測定対象となる１つの区間を冷却するための冷却装置と、  第１区間〜第Ｎ区間の各々の区間において、冷却された前記超電導線材に一定の周波数および一定の電流値の電流を流すための定電流源と、
第１区間〜第Ｎ区間の各々の区間において、前記定電流源から前記超電導線材に流す電流を一定の周波数および一定の電流値に設定した状態で一定時間保持した後で、前記超電導線材を流れる電流の電流値Ｉ1を測定するための電流測定装置と、
第１区間〜第Ｎ区間の各々の区間において、前記定電流源から前記超電導線材に流す電流を一定の周波数および一定の電流値に設定した状態で一定時間保持した後で、前記超電導線材を流れる電流の電圧値Ｖ1,1,1〜Ｖ1,1,Nを測定するための電圧測定装置と、
前記第１区間〜前記第Ｎ区間のそれぞれの区間を順次測定対象とするために、前記超電導線材を移動させる移動装置と、
前記電流値Ｉ1,と前記電圧値Ｖ1,1,1〜Ｖ1,1,Nとに基づいて、第１区間〜第Ｎ区間の各々の区間における損失Ｌ1,1,1〜Ｌ1,1,Nを計算するための演算装置とを備える、超電導線材の損失の測定装置。
【請求項１０】
前記演算装置は、前記第１区間〜前記第Ｎ区間までの損失Ｌ1,1,1〜Ｌ1,1,Nの各々の和Ｌ1,1をさらに計算する、請求項９に記載の超電導線材の損失の測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は超電導線材の損失の測定方法および測定装置に関し、より特定的には、１００ｍを超える長尺の超電導線材の損失の測定方法および測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
超電導線材は大容量の電力を低損失で送電することが可能であることから、これをケーブルなどに用いることにより、省エネ・ＣＯ2削減に大きく貢献できると期待されている。一方、超電導線材に交流電流を流すと、超電導線材における微小な損失（交流損失）により僅かな熱が発生するため、温度上昇を抑えるための冷却が必要となる。交流損失が大きいと熱の発生も大きくなるため、大型の冷凍機が必要となり、経済性を損なう。このため、超電導線材の損失を正確に評価することが求められている。
【０００３】
超電導線材の交流損失の評価方法は、たとえば特開平１０−８２８０７号公報（特許文献１）に開示されている。特許文献１においては、始めに、円筒形の芯材と、この芯材に螺旋状に巻き付けられた複数本の超電導線とを備える超電導導体に対して、四角形の回路ＡＢＣＤを設ける。この回路ＡＢＣＤのうち、辺ＡＢは超電導導体に通電する際に電場および磁場が０である位置に設けられ、辺ＤＣは辺ＡＢと平行に設けられる。次に、導体を構成する超電導線に交流電流を流し、その際の磁場によって回路ＡＢＣＤに誘起される電圧を測定する。そして、得られた電圧から超電導導体の交流損失を算出する。
【特許文献１】特開平１０−８２８０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の方法では、長尺の超電導線材の損失を正確に測定することができなかった。すなわち、超電導線材を流れる電流やその電流の周波数が変化すると、超電導線材のインダクタンスに起因する誘導起電力が発生する。このため、周波数または電流値の異なる条件で損失を測定しようとすると、超電導線材を流れる電流が不安定となり、測定される損失の精度が低かった。
【０００５】
加えて、特許文献１の方法では、回路ＡＢＣＤが設けられた区間以外の部分の損失を測定することができないため、長尺の超電導線材の損失を測定することができなかった。また回路ＡＢＣＤの大きさを大きくすることによって測定する区間を長くしようとすると、測定される損失の精度が低下していた。
【０００６】
したがって、本発明の目的は、長尺の超電導線材の損失を精度よく測定することのできる測定方法および測定装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一の局面に従う超電導線材の損失の測定方法は、以下の工程を備えている。超電導線材の測定対象となる領域を第１区間〜第Ｎ区間（Ｎは２≦Ｎの整数）のＮ個の長さに仮想的に分割する。第１区間の超電導線材に、一の周波数Ｆ1および一の電流値Ｉ1で電流を流し、電圧値Ｖ1,1,1を得る。第ｎ区間（ｎは２≦ｎ≦Ｎを満たすすべての整数）の超電導線材に、一の周波数Ｆ1および一の電流値Ｉ1で電流を流し、電圧値Ｖ1,1,nを得る。一の電流値Ｉ1と電圧値Ｖ1,1,1とに基づいて、第１区間における一の電流値Ｉ1に対応する損失Ｌ1,1,1を計算する。一の電流値Ｉ1と電圧値Ｖ1,1,nとに基づいて、第ｎ区間における一の電流値Ｉ1に対応する損失Ｌ1,1,nを計算する。上記の電圧値Ｖ1,1,1を得る工程および電圧値Ｖ1,1,nを得る工程の各々において、定電流源から超電導線材に流す電流を一定の周波数および一定の電流値に設定した状態で一定時間保持した後で、電圧値Ｖ1,1,1および電圧値Ｖ1,1,nを得る。
【０００８】
本発明の一の局面に従う超電導線材の損失の測定方法によれば、定電流源から超電導線材に流す電流を一定の周波数および一定の電流値に設定した状態で一定時間保持することにより、超電導線材のインダクタンスに起因する誘導起電力が小さくなり、超電導線材を流れる電流が安定する。この状態で電圧値を得るので、正確な電圧値を得ることができる。その結果、超電導線材の損失を精度よく測定することができる。加えて、超電導線材の測定対象となる領域を第１区間〜第Ｎ区間に区分し、区間ごとに損失が得られるので、長尺の超電導線材についてもその損失を精度よく測定することができる。
【０００９】
本発明の一の局面に従う超電導線材の損失の測定方法において好ましくは、第１区間〜第Ｎ区間までの一の電流値Ｉ1に対応する損失Ｌ1,1,1〜Ｌ1,1,Nの各々の和Ｌ1,1を計算する工程をさらに備えている。
【００１０】
これにより、超電導線材の測定対象となる領域全体にわたる損失Ｌ1,1が、区間ごとの損失に基づいて得られる。その結果、長尺の超電導線材の損失を精度よく測定することができる。
【００１１】
本発明の他の局面に従う超電導線材の損失の測定方法は、以下の工程を備えている。超電導線材の測定対象となる領域を第１区間〜第Ｎ区間（Ｎは２≦Ｎの整数）のＮ個の長さに仮想的に分割する。第１区間の超電導線材に、一の周波数Ｆ1で電流値Ｉ1〜ＩM（Ｉ1≦Ｉm-1≦Ｉm≦ＩM、Ｍは２≦Ｍを満たす整数、ｍは２≦ｍ≦Ｍを満たすすべての整数）の各々の電流を流し、電流値Ｉ1〜ＩMの各々に対応する電圧値Ｖ1,1,1〜ＶM,1,1を得る。第ｎ区間（ｎは２≦ｎ≦Ｎを満たすすべての整数）の超電導線材に、一の周波数Ｆ1で電流値Ｉ1〜ＩMの各々の電流を流し、電流値Ｉ1〜ＩMの各々に対応する電圧値Ｖ1,1,n〜ＶM,1,nを得る。電流値Ｉ1〜ＩMと電圧値Ｖ1,1,1〜ＶM,1,1とに基づいて、第１区間における電流値Ｉ1〜ＩMの各々に対応する損失Ｌ1,1,1〜ＬM,1,1の各々を計算する。電流値Ｉ1〜ＩMと電圧値Ｖ1,1,n〜ＶM,1,nとに基づいて、第ｎ区間における電流値Ｉ1〜ＩMの各々に対応する損失Ｌ1,1,n〜ＬM,1,nの各々を計算する。上記の電圧値Ｖ1,1,1〜ＶM,1,1を得る工程および電圧値Ｖ1,1,n〜ＶM,1,nを得る工程の各々において、定電流源から超電導線材に流す電流を一定の周波数および一定の電流値に設定した状態で一定時間保持した後で、電圧値Ｖ1,1,1〜ＶM,1,1および電圧値Ｖ1,1,n〜ＶM,1,nの各々を得る。
【００１２】
本発明の他の局面に従う超電導線材の損失の測定方法によれば、定電流源から超電導線材に流す電流を一定の周波数および一定の電流値に設定した状態で一定時間保持することにより、超電導線材のインダクタンスに起因する誘導起電力が小さくなり、超電導線材を流れる電流が安定する。この状態で電圧値を得るので、正確な電圧値を得ることができる。その結果、超電導線材の損失を精度よく測定することができる。加えて、超電導線材の測定対象となる領域を第１区間〜第Ｎ区間に区分し、区間ごとに損失が得られるので、長尺の超電導線材についてもその損失を精度よく測定することができる。さらに、区間ごとに電流値を変えながら電圧値を得るので、電流値Ｉ1〜ＩMの各々に対応する損失Ｌ1,1,n〜ＬM,1,nの各々を区間ごとに測定することができる。
【００１３】
本発明の他の局面に従う超電導線材の損失の測定方法において好ましくは、第１区間〜第Ｎ区間までの電流値Ｉ1に対応する損失Ｌ1,1,1〜Ｌ1,1,Nの各々の和Ｌ1,1を計算する工程と、第１区間〜第Ｎ区間までの電流値Ｉmに対応する損失Ｌm,1,1〜Ｌm,1,Nの各々の和Ｌm,1を計算する工程とをさらに備えている。
【００１４】
これにより、超電導線材の測定対象となる領域全体にわたる損失が、区間ごとの損失に基づいて得られる。その結果、長尺の超電導線材の損失を精度よく測定することができる。加えて、超電導線材の測定対象となる領域全体にわたって、電流値Ｉ1〜ＩMの各々に対応する損失Ｌ1,1〜ＬM,1の各々を測定することができる。
【００１５】
本発明のさらに他の局面に従う超電導線材の損失の測定方法は、以下の工程を備えている。超電導線材の測定対象となる領域を第１区間〜第Ｎ区間（Ｎは２≦Ｎの整数）のＮ個の長さに仮想的に分割する。第１区間の超電導線材に、周波数Ｆ1〜ＦJ（Ｆ1≦Ｆj-1≦Ｆj≦ＦJ、Ｊは２≦Ｊを満たす整数、ｊは２≦ｊ≦Ｊを満たすすべての整数）の各々で一の電流値Ｉ1の電流を流し、周波数Ｆ1〜ＦJの各々に対応する電圧値Ｖ1,1,1〜Ｖ1,J,1を得る。第ｎ区間（ｎは２≦ｎ≦Ｎを満たすすべての整数）の超電導線材に、周波数Ｆ1〜ＦJの各々で一の電流値Ｉ1の電流を流し、周波数Ｆ1〜ＦJの各々に対応する電圧値Ｖ1,1,n〜Ｖ1,J,nを得る。一の電流値Ｉ1と電圧値Ｖ1,1,1〜Ｖ1,J,1とに基づいて、第１区間における周波数Ｆ1〜ＦJの各々に対応する損失Ｌ1,1,1〜Ｌ1,J,1の各々を計算する。一の電流値Ｉ1と電圧値Ｖ1,1,n〜Ｖ1,J,nとに基づいて、第ｎ区間における周波数Ｆ1〜ＦJの各々に対応する損失Ｌ1,1,n〜Ｌ1,J,nの各々を計算する。上記の電圧値Ｖ1,1,1〜Ｖ1,J,1を得る工程および電圧値Ｖ1,1,n〜Ｖ1,J,n電圧値を得る工程の各々において、定電流源から超電導線材に流す電流を一定の周波数および一定の電流値に設定した状態で一定時間保持した後で、電圧値Ｖ1,1,1〜Ｖ1,J,1および電圧値Ｖ1,1,n〜Ｖ1,J,nの各々を得る。
【００１６】
本発明のさらに他の局面に従う超電導線材の損失の測定方法によれば、定電流源から超電導線材に流す電流を一定の周波数および一定の電流値に設定した状態で一定時間保持することにより、超電導線材のインダクタンスに起因する誘導起電力が小さくなり、超電導線材を流れる電流が安定する。この状態で電圧値を得るので、正確な電圧値を得ることができる。その結果、超電導線材の損失を精度よく測定することができる。加えて、超電導線材の測定対象となる領域を第１区間〜第Ｎ区間に区分し、区間ごとに損失が得られるので、長尺の超電導線材についてもその損失を精度よく測定することができる。さらに、区間ごとに周波数を変えながら電圧値を得るので、周波数Ｆ1〜ＦJの各々に対応する損失Ｌ1,1,n〜Ｌ1,J,nの各々を区間ごとに測定することができる。
【００１７】
本発明のさらに他の局面に従う超電導線材の損失の測定方法において好ましくは、第１区間〜第Ｎ区間までの周波数Ｆ1に対応する損失Ｌ1,1,1〜Ｌ1,1,Nの各々の和Ｌ1,1を計算する工程と、第１区間〜第Ｎ区間までの周波数Ｆjに対応する損失Ｌ1,j,1〜Ｌ1,j,Nの各々の和Ｌ1,jを計算する工程とを備えている。
【００１８】
これにより、超電導線材の測定対象となる領域全体にわたる損失が、区間ごとの損失に基づいて得られる。その結果、長尺の超電導線材の損失を精度よく測定することができる。加えて、超電導線材の測定対象となる領域全体にわたって、周波数Ｆ1〜ＦJの各々に対応する損失Ｌ1,1〜Ｌ1,Jの各々を測定することができる。
【００１９】
本発明の別の局面に従う超電導線材の損失の測定方法は、以下の工程を備えている。超電導線材の測定対象となる領域を第１区間〜第Ｎ区間（Ｎは２≦Ｎの整数）のＮ個の長さに仮想的に分割する。第１区間の超電導線材に、Ｊ個の周波数Ｆ1〜ＦJ（Ｆ1≦Ｆj-1≦Ｆj≦ＦJ、Ｊは２≦Ｊを満たす整数、ｊは２≦ｊ≦Ｊを満たすすべての整数）の各々で、Ｍ個の電流値Ｉ1〜ＩM（Ｉ1≦Ｉm-1≦Ｉm≦ＩM、Ｍは２≦Ｍを満たす整数、ｍは２≦ｍ≦Ｍを満たすすべての整数）の各々の電流を流し、周波数Ｆ1〜ＦJおよび電流値Ｉ1〜ＩMの各々に対応する（Ｊ×Ｍ）個の電圧値Ｖ1,1,1〜ＶM,1,1、Ｖ1,2,1〜ＶM,2,1、Ｖ1,3,1〜ＶM,3,1、…、Ｖ1,J,1〜ＶM,J,1を得る。第ｎ区間（ｎは２≦ｎ≦Ｎを満たすすべての整数）の超電導線材に、Ｊ個の周波数Ｆ1〜ＦJの各々で、Ｍ個の電流値Ｉ1〜ＩMの各々の電流を流し、周波数Ｆ1〜ＦJおよび電流値Ｉ1〜ＩMの各々に対応する（Ｊ×Ｍ）個の電圧値Ｖ1,1,n〜ＶM,1,n、Ｖ1,2,n〜ＶM,2,n、Ｖ1,3,n〜ＶM,3,n、…、Ｖ1,J,n〜ＶM,J,nを得る。電流値Ｉ1〜ＩMと第１区間の前記（Ｊ×Ｍ）個の電圧値Ｖ1,1,1〜ＶM,1,1、Ｖ1,2,1〜ＶM,2,1、Ｖ1,3,1〜ＶM,3,1、…、Ｖ1,J,1〜ＶM,J,1とに基づいて、第１区間における周波数Ｆ1〜ＦJの各々および電流値Ｉ1〜ＩMの各々に対応する（Ｊ×Ｍ）個の損失Ｌ1,1,1〜ＬM,1,1、Ｌ1,2,1〜ＬM,2,1、Ｌ1,3,1〜ＬM,3,1、…、Ｌ1,J,1〜ＬM,J,1の各々を計算する。電流値Ｉ1〜ＩMと第ｎ区間の（Ｊ×Ｍ）個の電圧値Ｖ1,1,n〜ＶM,1,n、Ｖ1,2,n〜ＶM,2,n、Ｖ1,3,n〜ＶM,3,n、…、Ｖ1,J,n〜ＶM,J,nとに基づいて、第ｎ区間における周波数Ｆ1〜ＦJの各々および電流値Ｉ1〜ＩMの各々に対応する（Ｊ×Ｍ）個の損失Ｌ1,1,n〜ＬM,1,n、Ｌ1,2,n〜ＬM,2,n、Ｌ1,3,n〜ＬM,3,n、…、Ｌ1,J,n〜ＬM,J,nの各々を計算する。上記の電圧値Ｖ1,1,1〜ＶM,1,1、Ｖ1,2,1〜ＶM,2,1、Ｖ1,3,1〜ＶM,3,1、…、Ｖ1,J,1〜ＶM,J,1を得る工程および電圧値Ｖ1,1,n〜ＶM,1,n、Ｖ1,2,n〜ＶM,2,n、Ｖ1,3,n〜ＶM,3,n、…、Ｖ1,J,n〜ＶM,J,nを得る工程の各々において、定電流源から超電導線材に流す電流を一定の周波数および一定の電流値に設定した状態で一定時間保持した後で、電圧値Ｖ1,1,1〜ＶM,1,1、Ｖ1,2,1〜ＶM,2,1、Ｖ1,3,1〜ＶM,3,1、…、Ｖ1,J,1〜ＶM,J,1および電圧値Ｖ1,1,n〜ＶM,1,n、Ｖ1,2,n〜ＶM,2,n、Ｖ1,3,n〜ＶM,3,n、…、Ｖ1,J,n〜ＶM,J,nの各々を得る。
【００２０】
本発明の別の局面に従う超電導線材の損失の測定方法によれば、定電流源から超電導線材に流す電流を一定の周波数および一定の電流値に設定した状態で一定時間保持することにより、超電導線材のインダクタンスに起因する誘導起電力が小さくなり、超電導線材を流れる電流が安定する。この状態で電圧値を得るので、正確な電圧値を得ることができる。その結果、超電導線材の損失を精度よく測定することができる。加えて、超電導線材の測定対象となる領域を第１区間〜第Ｎ区間に区分し、区間ごとに損失が得られるので、長尺の超電導線材についてもその損失を精度よく測定することができる。さらに、区間ごとに周波数および電流値を変えながら電圧値を得るので、電流値Ｉ1〜ＩMの各々および周波数Ｆ1〜ＦJの各々に対応する損失Ｌ1,1,1〜ＬM,J,Nの各々を区間ごとに測定することができる。
【００２１】
本発明の別の局面に従う超電導線材の損失の測定方法において好ましくは、第１区間〜第Ｎ区間までの周波数Ｆ1および電流値Ｉ1に対応する損失Ｌ1,1,1〜Ｌ1,1,Nの各々の和Ｌ1,1を計算する工程と、第１区間〜第Ｎ区間までの周波数Ｆ1および電流値Ｉmの各々に対応する損失Ｌ2,1,1〜Ｌ2,1,Nの和Ｌ2,1と、Ｌ3,1,n〜Ｌ3,1,Nの和Ｌ3,1と、…、ＬM,1,1〜ＬM,1,Nの和ＬM,1との各々を計算する工程と、第１区間〜第Ｎ区間までの周波数Ｆjの各々および電流値Ｉ1に対応する、損失Ｌ1,2,1〜Ｌ1,2,Nの和Ｌ1,2と、損失Ｌ1,3,1〜Ｌ1,3,Nの和Ｌ1,3と、…、損失Ｌ1,J,1〜Ｌ1,J,Nの和Ｌ1,Jとの各々を計算する工程と、第１区間〜第Ｎ区間までの周波数Ｆjの各々および電流値Ｉmの各々に対応する、損失Ｌ2,2,1〜Ｌ2,2,Nの和Ｌ2,2と、損失Ｌ2,3,1〜Ｌ2,3,Nの和Ｌ2,3と、…、損失Ｌ2,J,1〜Ｌ2,J,Nの和Ｌ2,Jと、…、損失Ｌ3,2,1〜Ｖ3,2,Nの和Ｌ3,2と、損失Ｌ3,3,1〜Ｖ3,3,Nの和Ｌ3,3と、…、損失Ｌ3,J,1〜Ｌ3,J,Nの和Ｌ3,Jと、…、損失ＬM,J,1〜ＬM,J,Nの和ＬM,Jとの各々を計算する工程とをさらに備えている。
【００２２】
これにより、超電導線材の測定対象となる領域全体にわたる損失が、区間ごとの損失に基づいて得られる。その結果、長尺の超電導線材の損失を精度よく測定することができる。加えて、超電導線材の測定対象となる領域全体にわたって、電流値Ｉ1〜ＩMの各々および周波数Ｆ1〜ＦJの各々に対応する損失Ｌ1,1〜ＬM,Jの各々を測定することができる。
【００２３】
本発明の超電導線材の測定装置は、冷却装置と、定電流源と、電流測定装置と、電圧測定装置と、移動装置と、演算装置とを備えている。冷却装置は、第１区間〜第Ｎ区間（Ｎは２≦Ｎの整数）のＮ個の長さに仮想的に分割された超電導線材において、測定対象となる１つの区間を冷却する。定電流源は、第１区間〜第Ｎ区間の各々の区間において、冷却された超電導線材に一定の周波数および一定の電流値の電流を流す。電流測定装置は、第１区間〜第Ｎ区間の各々の区間において、定電流源から超電導線材に流す電流を一定の周波数および一定の電流値に設定した状態で一定時間保持した後で、超電導線材を流れる電流の電流値Ｉ1を測定する。電圧測定装置は、第１区間〜第Ｎ区間の各々の区間において、定電流源から超電導線材に流す電流を一定の周波数および一定の電流値に設定した状態で一定時間保持した後で、超電導線材を流れる電流の電圧値Ｖ1,1,1〜Ｖ1,1,Nを測定する。移動装置は、第１区間〜第Ｎ区間のそれぞれの区間を順次測定対象とするために、超電導線材を移動させる。演算装置は、電流値Ｉ1,と電圧値Ｖ1,1,1〜Ｖ1,1,Nとに基づいて、第１区間〜第Ｎ区間の各々の区間における損失Ｌ1,1,1〜Ｌ1,1,Nを計算する。
【００２４】
本発明の超電導線材の損失の測定装置によれば、定電流源から超電導線材に流す電流を一定の周波数および一定の電流値に設定した状態で一定時間保持することにより、超電導線材のインダクタンスに起因する誘導起電力が小さくなり、超電導線材を流れる電流が安定する。この状態で電圧値を得るので、正確な電圧値を得ることができる。その結果、超電導線材の損失を精度よく測定することができる。加えて、超電導線材の測定対象となる領域を第１区間〜第Ｎ区間に区分し、区間ごとに損失が得られるので、長尺の超電導線材についてもその損失を精度よく測定することができる。
【００２５】
上記測定装置において好ましくは、演算装置は、第１区間〜第Ｎ区間までの損失Ｌ1,1,1〜Ｌ1,1,Nの各々の和Ｌ1,1をさらに計算する。
【００２６】
これにより、超電導線材の測定対象となる領域全体にわたる損失Ｌ1,1が、区間ごとの損失に基づいて得られる。その結果、長尺の超電導線材の損失を精度よく測定することができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明の超電導線材の損失の測定方法および測定装置によれば、長尺の超電導線材の損失を精度よく測定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明の実施の形態について、図面に基づいて説明する。
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における超電導線材の損失の測定装置を示す模式図である。図２は図１中のＩＩで囲んだ部分を拡大して示す模式図である。図３は超電導線材と電極が接触した状態を示す図である。図１〜図３を参照して、測定装置１０は、冷却装置としての冷却槽７と、移動装置としての送りローラ１１および受けローラ１２と、演算装置としての演算・制御用コンピュータ１７と、電極部３０と、測定器１８とを備えている。
【００２９】
送りローラ１１と受けローラ１２とが移動装置を構成する。送りローラ１１および受けローラ１２は円筒形状である。送りローラ１１および受けローラ１２には超電導線材１が巻付けられている。測定を開始する前には、送りローラ１１にのみ超電導線材１が巻付けられており、受けローラ１２には超電導線材１の端部が固定されているのみである。超電導線材１は銀シース材に収められた酸化物超電導材からなる。この酸化物超電導材の材質は特に限定されるものではないが、たとえば（Ｂｉ2-x−ＰｂX）Ｓｒ2Ｃａ2Ｃｕ3Ｏ10を用いることができる。また、超電導線材１の長さは１００ｍ以上であることが好ましいが、１００ｍ未満であってもよい。また、超電導線材１の形状は特に限定されるものではないが、好ましくは、テープ状であり、幅が３ｍｍ程度、厚さが０．２ｍｍ程度であればよい。測定が開始されると、超電導線材１は、送りローラ１１から受けローラ１２へ順次巻取られる。また、送りローラ１１、受けローラ１２、および補助ローラ１５はともに回転可能である。演算・制御用コンピュータ１７が送りローラ１１と受けローラ１２と測定器１８とに接続されている。演算・制御用コンピュータ１７は送りローラ１１および受けローラ１２に信号を与え、送りローラ１１および受けローラ１２を回転させる。このとき、演算・制御用コンピュータ１７は、送りローラ１１のみを回転させることが可能であり、また、演算・制御用コンピュータ１７は、受けローラ１２のみを回転させることも可能である。そのため、演算・制御用コンピュータ１７は、送りローラ１１および受けローラ１２に信号を与えることにより、超電導線材１に加わる張力を適宜調整することができる。また、演算・制御用コンピュータ１７は測定器１８と接続されているため、測定器１８で得られたデータから、さまざまな演算を行なうことができる。
【００３０】
電極部３０は、上部電流電極１４ａ、１４ｃと、下部電流電極１４ｂ、１４ｄと、上部電圧電極１３ａ、１３ｃと、下部電圧電極１３ｂ、１３ｄと、電極支持部３２と、電極駆動部３１とを備えている。これらの電極１４ａ〜１４ｄおよび１３ａ〜１３ｄは銀または銀合金からなり、一辺が３ｃｍであり、ほぼ直方体形状である。下部電流電極１４ｂ、１４ｄと下部電圧電極１３ｂ、１３ｄとは冷却槽７に固定されており、冷却槽７から電気的に絶縁されている。上部電流電極１４ａ、１４ｃと上部電圧電極１３ａ、１３ｃとはともに電極支持部３２に固定されている。電極支持部３２は電極駆動部３１により図２中の上下方向に移動可能である。そのため、電極駆動部３１が下方向へ移動すれば、上部電流電極１４ａ、１４ｃと上部電圧電極１３ａ、１３ｃとは超電導線材１に接し、さらに、超電導線材１を下方向へ押し下げる。そのため、図３に示すように上部電流電極１４ａ、１４ｃと下部電流電極１４ｂ、１４ｄとが超電導線材１を挟み込むような形になる。また、上部電圧電極１３ａ、１３ｃと下部電圧電極１３ｂ、１３ｄとが超電導線材１を挟み込むような形となる。
【００３１】
冷却槽７にはたとえば液体窒素８などが満たされている。液体窒素８は超電導線材１を冷却するためのものである。
【００３２】
測定器１８は、定電流源６と、電圧測定装置としての電圧計３と、電流測定装置としての電圧計４とを備えている。定電流源６は、一方の電極がシャント抵抗５を介して上部電流電極１４ａおよび下部電流電極１４ｂに接続されており、他方の電極が上部電流電極１４ｃおよび下部電流電極１４ｄに接続されている。これにより、定電流源６は超電導線材１に一定値の電流を流すことができる。電圧計３は、一方の電極が上部電圧電極１３ａおよび下部電圧電極１３ｂに接続されており、他方の電極が上部電圧電極１３ｃおよび下部電圧電極１３ｄに接続されている。これにより、電圧計３は、上部電圧電極１３ａおよび下部電圧電極１３ｂと、上部電圧電極１３ｃおよび下部電圧電極１３ｄとの間、つまり測定区間１００の電位差を計測することができる。また、電圧計４はシャント抵抗５の両端に接続されており、シャント抵抗５の両端の電位差を計測することができる。定電流源６と、電圧計３および４とで得られたデータは、演算・制御用コンピュータ１７に渡される。
【００３３】
次に、本実施の形態における超電導線材の損失の測定方法について説明する。
まず、一定長さの超電導線材１を用意し、超電導線材１を図１で示されるように配置する。ここで、８０ｍの超電導線材１の全長が測定対象である場合であって、測定区間１００の距離が４ｍである場合を想定する。この場合には、超電導線材１の一方の端から４ｍの部分を第１区間として、超電導線材１の一方の端から他方の端まで超電導線材１を４ｍずつの長さに区分し、超電導線材１を第１区間から第２０区間の２０個の長さに仮想的に分割する。そして、第１区間（超電導線材１の一方の端から５ｍまでの部分）が測定区間１００の部分に位置するように、演算・制御用コンピュータ１７は送りローラ１１および受けローラ１２に信号を送る。
【００３４】
次に、演算・制御用コンピュータ１７が電極支持部３２を下へ動かすように電極駆動部３１へ信号を送る。この信号を受けた電極駆動部３１は電極支持部３２を降下させる。これにより、図３に示すように、超電導線材１は、上部電圧電極１３ａと下部電圧電極１３ｂとに挟まれる。また、超電導線材１は、上部電流電極１４ａと下部電流電極１４ｂとに挟まれる。また、図１中の左側に位置する電極部３０でも超電導線材１が上部電圧電極１３ｃと下部電圧電極１３ｄとに挟まれ、かつ上部電流電極１４ｃと下部電流電極１４ｄとに挟まれる。
【００３５】
このような状態で、定電流源６を用いて一定の周波数Ｆ1で電流値Ｉ1〜ＩM（Ｉ1≦Ｉm-1≦Ｉm≦ＩM、Ｍは２≦Ｍを満たす整数、ｍは２≦ｍ≦Ｍを満たすすべての整数）の各々の電流を超電導線材１に流し、電流値Ｉ1〜ＩMの各々に対応する、測定区間１００の電圧値Ｖ1,1,1〜ＶM,1,1の各々を測定する。
【００３６】
図４（ａ）は、本発明の実施の形態１における定電流源の設定値の制御方法を模式的に示す図であり、図４（ｂ）は、本発明の実施の形態１において超電導線材を流れる電流および電圧の時間変化を模式的に示す図である。図４（ｃ）は、本発明の実施の形態１において超電導線材を流れる電流および電圧の時間変化の他の例を模式的に示す図であり、図４（ｄ）は、本発明の実施の形態１において超電導線材を流れる電流および電圧の時間変化のさらに他の例を模式的に示す図である。図４（ａ）〜（ｄ）では、電流値および電圧値をそれぞれピーク電流値およびピーク電圧値で示している。図１および図４（ａ）〜（ｄ）を参照して、時刻ｔ1において定電流源６の電流を一定の周波数Ｆ1および一定の設定値Ｉ1aに設定する。超電導線材１に流す電流は交流電流であっても直流電流であってもよい。そして、設定値Ｉ1aに設定した状態で時間ｔ0（たとえば０．１秒程度）だけ保持し、時間ｔ0経過後の時刻ｔ2において、電圧計４の値によってシャント抵抗５の両端の電位差を測定する。そして、この電位差とシャント抵抗５の抵抗値に基づいてシャント抵抗５を流れる電流を計算する。このシャント抵抗５を流れる電流が測定区間１００の超電導線材１を流れる電流値Ｉ1となる。また、電圧計３を用いて測定区間１００の電圧値Ｖ1,1,1を測定する。
【００３７】
ここで、時刻ｔ1において定電流源６の設定値をＩ1aに設定（増加）すると、超電導線材１のインダクタンスに起因する誘導起電力が測定区間１００に発生し、実際に超電導線材１に発生する電圧値にはノイズ（図４（ｂ）中矢印Ａ）が生じる。ノイズの形状は電源の回路構成によって変化し、図４（ｃ）や図４（ｄ）のようになることもある。この誘導起電力は超電導線材１に流れる電流の時間変化率に比例する大きさで生じ、一般的に電流の上げ幅が大きいほどノイズは大きくなる。また誘導起電力の大きさは超電導線材１の長さにも依存し、メートル級の長さの超電導線材１の測定ではノイズが大きくなる。しかし、このノイズは時間経過とともに減少していくので、時間ｔ0経過後の時刻ｔ2においては、測定区間１００の超電導線材１を流れる電流値Ｉ1は設定値Ｉ1aとほぼ同じ値になる。
【００３８】
次に、時刻ｔ3において定電流源６の設定値を設定値Ｉ1aから設定値Ｉ2aに不連続的に増加させる。そして、設定値Ｉ2aに設定した状態で時間ｔ0だけ保持した後で、電流値Ｉ2および電圧値Ｖ2,1,1を測定する。その後、電流値Ｉ1および電圧値Ｖ1,1,1と同様の方法で、一定の周波数Ｆ1を保ったまま電流値を電流値Ｉ3〜ＩMまで順に増加させながら電圧値の測定を繰り返す。その結果、表１に示すような、第１区間における電流値Ｉ1〜ＩMおよび電圧値Ｖ1,1,1〜ＶM,1,1の組が得られる。
【００３９】
【表１】
0004670839.tif 000002
【００４０】
一方、図５（ａ）は、定電流源の設定値を時間に比例して増加させた場合における、定電流源の設定値の時間変化を示す図であり、図５（ｂ）は、定電流源の設定値を時間に比例して増加させた場合における、超電導線材に発生する電圧の時間変化を示す図である。図５（ａ）、（ｂ）を参照して、本実施の形態の測定方法ではなく、定電流源の設定値を時間に比例して増加させながらＩ1aとする測定方法の場合には、定電流源の設定値が一定時間保持されない。このため、超電導線材のインダクタンスに起因する誘導起電力が大きいときに電圧値が測定される。このため、実際よりも小さい値の電圧値が得られ、正確な電流値と電圧値との組を得ることができない。
【００４１】
図６（ａ）および（ｂ）はそれぞれ、本発明の実施の形態１において測定区間１００を流れる電流および測定区間１００の電圧の時間変化を模式的に示す図である。図６（ａ）および（ｂ）を参照して、定電流源６の交流電流を一定の周波数Ｆ1および一定の設定値Ｉ1aに設定して一定時間経過した後（図４（ａ）における時刻ｔ2）においては、一定の周波数Ｆ1および一定の電流値（ピーク電流値）Ｉ1の交流電流が測定区間１００の超電導線材１に流れ、この交流電流に対応する電圧値（ピーク電圧値）Ｖ1,1,1の交流電圧が測定区間１００に発生する。同様に、定電流源６の電流を一定の周波数Ｆ1および一定の設定値Ｉ2aに設定して一定時間経過した後においては、一定の周波数Ｆ1および一定の電流値（ピーク電流値）Ｉ2の交流電流が測定区間１００の超電導線材１に流れ、この交流電流に対応する電圧値（ピーク電圧値）Ｖ2,1,1の交流電圧が測定区間１００に発生する。
【００４２】
次に、図１〜図３を参照して、電極駆動部３１を上方向へ移動させ、上部電流電極１４ａ、１４ｃと上部電圧電極１３ａ、１３ｃとを超電導線材１から離す。そして、第２区間（超電導線材１の一方の端から４ｍの位置から８ｍの位置までの部分）が測定区間１００の部分に位置するように超電導線材１を受けローラ１２に巻き取らせる。その後、第１区間と同様の測定を第２区間についても行なう。このようにして、超電導線材１における他の区間（第２区間〜第２０区間）についても同様の測定を繰り返す。その結果、第ｎ区間（ｎは２≦ｎ≦２０を満たすすべての整数）において、電流値Ｉ1〜ＩMおよび電圧値Ｖ1,1,n〜ＶM,1,nの組を得る。第２区間における電圧値Ｖ1,1,2〜ＶM,1,2を表２に示し、第ｎ区間における電圧値Ｖ1,1,n〜ＶM,1,nを表３に示す。
【００４３】
【表２】
0004670839.tif 000003
【００４４】
【表３】
0004670839.tif 000004
【００４５】
得られた電流値Ｉ1〜ＩMと電圧値Ｖ1,1,1〜ＶM,1,1とは演算・制御用コンピュータ１７に送られる。演算・制御用コンピュータ１７は、得られた電流値Ｉ1〜ＩMと電圧値Ｖ1,1,1〜ＶM,1,1とに基づいて、第１区間における電流値Ｉ1〜ＩMの各々に対応する損失Ｌ1,1,1〜ＬM,1,1の各々を計算する。損失は以下の式（１）を用いて計算される。
【００４６】
損失Ｌ（Ｗ／ｍ）＝電流値Ｉ（Ａ）×電圧値Ｖ（Ｖ／ｍ）・・・（１）
この計算の結果、表４に示すように、第１区間における損失Ｌ1,1,1〜ＬM,1,1が得られる。
【００４７】
【表４】
0004670839.tif 000005
【００４８】
次に、第１区間と同様の計算を超電導線材１における他の区間（第２区間〜第２０区間）について繰り返す。すなわち、電流値Ｉ1〜ＩMと電圧値Ｖ1,1,2〜ＶM,1,20との各々に基づいて、第２区間〜第２０区間における電流値Ｉ1〜ＩMの各々に対応する損失Ｌ1,1,2〜ＬM,1,20の各々を計算する。その結果、第２区間〜第２０区間における損失Ｌ1,1,2〜ＬM,1,20が得られる。第２区間における損失Ｌ1,1,2〜ＬM,1,2を表５に示し、第ｎ区間における損失Ｌ1,1,n〜ＬM,1,nを表６に示す。
【００４９】
【表５】
0004670839.tif 000006
【００５０】
【表６】
0004670839.tif 000007
【００５１】
以上の工程により、周波数Ｆ1で電流値Ｉ1〜ＩMの各々の電流を超電導線材１に流した場合の、第１区間〜第２０区間の各々の損失Ｌ1,1,1〜ＬM,1,20が得られる。この結果を用いて、たとえば損失の値が局所的に大きくなっている区間があれば、その区間に欠陥があることを検出することができる。
【００５２】
その後、第１区間〜第２０区間全長の損失を求める場合には、演算・制御用コンピュータ１７において第１区間〜第２０区間までの電流値Ｉ1に対応する損失Ｌ1,1,1〜Ｌ1,1,20の各々の和Ｌ1,1を計算する。同様に、第１区間〜第２０区間までの電流値Ｉmの各々に対応する損失Ｌm,1,1〜Ｌm,1,20の各々の和Ｌm,1を計算する。その結果、表７に示すように、電流値Ｉ1〜ＩMの各々の電流を超電導線材１に流した場合の第１区間〜第２０区間全長の損失Ｌ1,1〜ＬM,1が得られる。
【００５３】
【表７】
0004670839.tif 000008
【００５４】
本実施の形態における超電導線材１の損失の測定方法は、以下の工程を備えている。超電導線材１の測定対象となる領域を第１区間〜第２０区間の２０個の長さに仮想的に分割する。第１区間の超電導線材１に、周波数Ｆ1で電流値Ｉ1〜ＩMの各々の電流を流し、電流値Ｉ1〜ＩMの各々に対応する電圧値Ｖ1,1,1〜ＶM,1,1を得る。第ｎ区間の超電導線材１に、周波数Ｆ1で電流値Ｉ1〜ＩMの各々の電流を流し、電流値Ｉ1〜ＩMの各々に対応する電圧値Ｖ1,1,n〜ＶM,1,nを得る。電流値Ｉ1〜ＩMと電圧値Ｖ1,1,1〜ＶM,1,1とに基づいて、第１区間における電流値Ｉ1〜ＩMの各々に対応する損失Ｌ1,1,1〜ＬM,1,1の各々を計算する。電流値Ｉ1〜ＩMと電圧値Ｖ1,1,n〜ＶM,1,nとに基づいて、第ｎ区間における電流値Ｉ1〜ＩMの各々に対応する損失Ｌ1,1,n〜ＬM,1,nの各々を計算する。上記の電圧値Ｖ1,1,1〜ＶM,1,1を得る工程および電圧値Ｖ1,1,n〜ＶM,1,nを得る工程の各々において、定電流源６から超電導線材に流す電流を一定の周波数および一定の電流値に設定した状態で一定時間保持した後で、電圧値Ｖ1,1,1〜ＶM,1,1および電圧値Ｖ1,1,n〜ＶM,1,nの各々を得る。
【００５５】
本実施の形態における超電導線材１の損失の測定方法によれば、定電流源６から超電導線材１に流す電流を一定の周波数および一定の電流値に設定した状態で一定時間保持することにより、超電導線材１のインダクタンスに起因する誘導起電力が小さくなり、超電導線材１を流れる電流が安定する。この状態で電圧値を得るので、正確な電圧値を得ることができる。その結果、超電導線材１の損失を精度よく測定することができる。加えて、本実施の形態における超電導線材１の損失の測定方法によれば、超電導線材１の測定対象となる領域を第１区間〜第２０区間に区分し、区間ごとに損失が得られるので、長尺の超電導線材についてもその損失を精度よく測定することができる。さらに、電流値Ｉ1〜ＩMの各々に対応する損失Ｌ1,1,n〜ＬM,1,nの各々を区間ごとに測定することができる。
【００５６】
特に、冷凍器を冷却するのに用いられる高温超電導マグネットでは、通常、超電導線材に流す電流（運転電流）が臨界電流値ＩC以下に設定される。しかし、実際には微小な電圧が発生するので、損失は完全にゼロではない。運転電流を流したときの超電導線材の損失は、超電導機器の設計において重要なパラメータである。しかし、従来、超電導線材の全長にわたって損失を測定することは難しく、超電導線材の性能を全長にわたって保証することはできなかった。本実施の形態における測定方法によれば、超電導線材の全長にわたって損失を測定することができ、超電導線材の性能を全長にわたって保証することができる。
【００５７】
また、第１区間〜第２０区間までの電流値Ｉ1に対応する損失Ｌ1,1,1〜Ｌ1,1,20の各々の和Ｌ1,1を計算し、第１区間〜第２０区間までの電流値Ｉmに対応する損失Ｌm,1,1〜Ｌm,1,20の各々の和Ｌm,1を計算することにより、超電導線材１の測定対象となる領域全体にわたる損失Ｌ1,1が、区間ごとの損失に基づいて得られる。その結果、長尺の超電導線材１の損失を精度よく測定することができる。加えて、超電導線材１の測定対象となる領域全体にわたって、電流値Ｉ1〜ＩMの各々に対応する損失Ｌ1,1〜ＬM,1の各々を測定することができる。
【００５８】
なお、本実施の形態においては超電導線材１に交流電流を流した場合の損失（交流損失）を測定する場合について示したが、超電導線材１に直流電流（周波数Ｆ1＝０）を流した場合の損失（直流損失）を測定してもよい。この場合には、図７（ａ）および（ｂ）に示すように、測定区間１００の超電導線材１を流れる電流値Ｉ1および測定区間１００の電圧値Ｖ1,1,1が時間経過に対して一定になる。
【００５９】
また、本実施の形態においては１つの測定区間１００（たとえば第１区間）において複数の電流値Ｉ1〜ＩMと、それらに対応する電圧値Ｖ1,1,1〜ＶM,1,1とを得る場合について示したが、本発明においては、１つの測定区間１００において一の電流値Ｉ1と、それに対応する１つの電圧値Ｖ1,1,1のみを得てもよい。この場合には、各区間の超電導線材１に一の電流値Ｉ1の電流を流した場合の損失Ｌ1,1,1〜Ｌ1,1,20の各々が得られる。
【００６０】
（実施の形態２）
本実施の形態においては、一定の電流値で周波数の異なる電流を超電導線材１に流した場合の、損失の測定方法について説明する。
【００６１】
始めに図１を参照して、実施の形態１と同様の方法で、超電導線材１の第１区間を測定区間１００に配置する。このような状態で、定電流源６を用いて周波数Ｆ1〜ＦJ（Ｆ1≦Ｆj-1≦Ｆj≦ＦJ、Ｊは２≦Ｊを満たす整数、ｊは２≦ｊ≦Ｊを満たすすべての整数）の各々で電流値Ｉ1の電流を超電導線材１に順に流し、周波数Ｆ1〜ＦJの各々に対応する、測定区間１００の電圧値Ｖ1,1,1〜Ｖ1,J,1の各々を測定する。
【００６２】
具体的には、電圧値Ｖ1,1,1〜Ｖ1,J,1の測定は実施の形態１と類似した方法で行なわれる。すなわち、時刻ｔ1において定電流源６の電流を一定の周波数Ｆ1および一定の設定値Ｉ1aに設定する。そして、設定値Ｉ1aに設定した状態で時間ｔ0（たとえば０．１秒程度）だけ保持し、時間ｔ0経過後の時刻ｔ2において、電流値Ｉ1および電圧値Ｖ1,1,1を測定する。次に、時刻ｔ3において定電流源６の周波数を周波数Ｆ1から周波数Ｆ2に不連続的に増加させる。そして、周波数Ｆ2に設定した状態で時間ｔ0だけ保持した後で、電圧値Ｖ1,2,1を測定する。
【００６３】
このとき、時刻ｔ3において定電流源６の周波数を周波数Ｆ1から周波数Ｆ2に設定（増加）すると、超電導線材１のインダクタンスに起因する誘導起電力が測定区間１００に発生し、実際に超電導線材１に発生する電圧値にはノイズが生じる。しかし、このノイズは時間経過とともに減少していくので、時間ｔ0経過後においては、測定区間１００の超電導線材１を流れる電流値Ｉ1は設定値Ｉ1aとほぼ同じ値になる。
【００６４】
その後、周波数Ｆ2および電圧値Ｖ1,2,1と同様の方法で、一定の電流値Ｉ1で周波数をＦ3〜ＦJまで順に増加させながら電圧値の測定を繰り返す。その結果、表７に示すような、第１区間における周波数Ｆ1〜ＦJおよび電圧値Ｖ1,1,1〜Ｖ1,J,1の組が得られる。
【００６５】
【表８】
0004670839.tif 000009
【００６６】
図８（ａ）および（ｂ）はそれぞれ、本発明の実施の形態２における測定区間１００を流れる電流および測定区間１００の電圧の時間変化を模式的に示す図である。図６（ａ）および（ｂ）を参照して、定電流源６の交流電流を一定の周波数Ｆ1および一定の設定値Ｉ1aに設定して一定時間経過した後においては、一定の周波数Ｆ1および一定の電流値（ピーク電流値）Ｉ1の交流電流が測定区間１００の超電導線材１に流れ、この交流電流に対応する電圧値（ピーク電圧値）Ｖ1,1,1の交流電圧が測定区間１００に発生する。同様に、定電流源６の電流を一定の周波数Ｆ2および一定の設定値Ｉ1aに設定して一定時間経過した後においては、一定の周波数Ｆ2および一定の電流値（ピーク電流値）Ｉ1の交流電流が測定区間１００の超電導線材１に流れ、この交流電流に対応する電圧値（ピーク電圧値）Ｖ1,2,1の交流電圧が測定区間１００に発生する。
【００６７】
その後、第１区間と同様の測定を超電導線材１における他の区間（第２区間〜第２０区間）について繰り返す。その結果、第ｎ区間（ｎは２≦ｎ≦２０を満たすすべての整数）の各々において周波数Ｆ1〜ＦJおよび電圧値Ｖ1,1,n〜Ｖ1,J,nの組を得る。第２区間における電圧値Ｖ1,1,2〜Ｖ1,J,2を表９に示し、第ｎ区間における電圧値Ｖ1,1,n〜Ｖ1,J,nを表１０に示す。
【００６８】
【表９】
0004670839.tif 000010
【００６９】
【表１０】
0004670839.tif 000011
【００７０】
続いて、得られた電流値Ｉ1と電圧値Ｖ1,1,1〜Ｖ1,J,1とに基づいて、演算・制御用コンピュータ１７において第１区間における周波数Ｆ1〜ＦJの各々に対応する損失Ｌ1,1,1〜Ｌ1,J,1の各々を計算する。この計算の結果、表１１に示すように、第１区間における損失Ｌ1,1,1〜Ｌ1,J,1が得られる。
【００７１】
【表１１】
0004670839.tif 000012
【００７２】
次に、第１区間と同様の計算を超電導線材１における他の区間（第２区間〜第２０区間）について繰り返す。すなわち、電流値Ｉ1と電圧値Ｖ1,1,2〜Ｖ1,J,20とに基づいて、第２区間〜第２０区間における周波数Ｆ1〜ＦJの各々に対応する損失Ｌ1,1,2〜Ｌ1,J,20の各々を計算する。その結果、第２区間〜第２０区間における損失Ｌ1,1,2〜Ｌ1,J,20が得られる。第２区間における損失Ｌ1,1,2〜Ｌ1,J,2を表１２に示し、第ｎ区間における損失Ｌ1,1,n〜Ｌ1,J,nを表１３に示す。
【００７３】
【表１２】
0004670839.tif 000013
【００７４】
【表１３】
0004670839.tif 000014
【００７５】
以上の工程により、電流値Ｉ1で周波数Ｆ1〜ＦJの各々の電流を超電導線材１に流した場合の、第１区間〜第２０区間の各々の損失Ｌ1,1,1〜Ｌ1,J,20が得られる。
【００７６】
その後、第１区間〜第２０区間全長の損失を求める場合には、演算・制御用コンピュータ１７において第１区間〜第２０区間までの周波数Ｆ1に対応する損失Ｌ1,1,1〜Ｌ1,1,20の各々の和Ｌ1,1を計算する。同様に、第１区間〜第２０区間までの周波数Ｆｊの各々に対応する損失Ｌ1,j,1〜Ｌ1,j,20の各々の和Ｌ1,jを計算する。その結果、表１４に示すように、周波数Ｆ1〜ＦJの各々の電流を超電導線材１に流した場合の第１区間〜第２０区間全長の損失Ｌ1,1〜Ｌ1,Jが得られる。
【００７７】
【表１４】
0004670839.tif 000015
【００７８】
本実施の形態における超電導線材１の損失の測定方法は、以下の工程を備えている。超電導線材１の測定対象となる領域を第１区間〜第２０区間の２０個の長さに仮想的に分割する。第１区間の超電導線材１に、周波数Ｆ1〜ＦJの各々で電流値Ｉ1の電流を流し、周波数Ｆ1〜ＦJの各々に対応する電圧値Ｖ1,1,1〜Ｖ1,J,1を得る。第ｎ区間の超電導線材に、周波数Ｆ1〜ＦJの各々で電流値Ｉ1の電流を流し、周波数Ｆ1〜ＦJの各々に対応する電圧値Ｖ1,1,n〜Ｖ1,J,nを得る。電流値Ｉ1と電圧値Ｖ1,1,1〜Ｖ1,J,1とに基づいて、第１区間における周波数Ｆ1〜ＦJの各々に対応する損失Ｌ1,1,1〜Ｌ1,J,1の各々を計算する。電流値Ｉ1と電圧値Ｖ1,1,n〜Ｖ1,J,nとに基づいて、第ｎ区間における周波数Ｆ1〜ＦJの各々に対応する損失Ｌ1,1,n〜Ｌ1,J,nの各々を計算する。上記の電圧値Ｖ1,1,1〜Ｖ1,J,1を得る工程および電圧値Ｖ1,1,n〜Ｖ1,J,n電圧値を得る工程の各々において、定電流源６から超電導線材１に流す電流を一定の周波数および一定の電流値に設定した状態で一定時間保持した後で、電圧値Ｖ1,1,1〜Ｖ1,J,1および電圧値Ｖ1,1,n〜Ｖ1,J,nの各々を得る。
【００７９】
本実施の形態における超電導線材１の損失の測定方法によれば、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。加えて、周波数Ｆ1〜ＦJの各々に対応する損失Ｌ1,1,n〜Ｌ1,J,nの各々を区間ごとに測定することができる。
【００８０】
また、第１区間〜第２０区間までの周波数Ｆ1に対応する損失Ｌ1,1,1〜Ｌ1,1,20の各々の和Ｌ1,1を計算し、第１区間〜第２０区間までの周波数Ｆjに対応する損失Ｌ1,j,1〜Ｌ1,j,20の各々の和Ｌj,1を計算することにより、超電導線材１の測定対象となる領域全体にわたって、周波数Ｆ1〜ＦJの各々に対応する損失Ｌ1,1〜Ｌ1,Jの各々を測定することができる。
【００８１】
（実施の形態３）
本実施の形態においては、電流値および周波数の両方が異なる電流を超電導線材１に流した場合の、損失の測定方法について説明する。
【００８２】
始めに図１を参照して、実施の形態１と同様の方法で、超電導線材１の第１区間を測定区間１００に配置する。このような状態で、定電流源６を用いて周波数Ｆ1〜ＦJ（Ｆ1≦Ｆj-1≦Ｆj≦ＦJ、Ｊは２≦Ｊを満たす整数、ｊは２≦ｊ≦Ｊを満たすすべての整数）の各々で電流値Ｉ1〜ＩM（Ｉ1≦Ｉm-1≦Ｉm≦ＩM、Ｍは２≦Ｍを満たす整数、ｍは２≦ｍ≦Ｍを満たすすべての整数）の各々の電流を超電導線材１に流し、周波数Ｆ1〜ＦJの各々および電流値Ｉ1〜ＩMの各々に対応する、測定区間１００の電圧値Ｖ1,1,1〜ＶM,J,1の各々を測定する。本実施の形態における電圧の測定順序を表１５に示す。
【００８３】
【表１５】
0004670839.tif 000016
【００８４】
具体的には、定電流源６を用いて一定の周波数Ｆ1で電流値Ｉ1〜ＩMの各々の電流を超電導線材１に順に流し、電流値Ｉ1〜ＩMの各々に対応する、測定区間１００の電圧値Ｖ1,1,1〜ＶM,1,1の各々を測定する。電圧値Ｖ1,1,1〜ＶM,1,1の測定は実施の形態１と同様の方法で行なわれる。すなわち、時刻ｔ1において定電流源６の電流を一定の周波数Ｆ1および一定の設定値Ｉ1aに設定する。そして、設定値Ｉ1aに設定した状態で時間ｔ0（たとえば０．１秒程度）だけ保持し、時間ｔ0経過後の時刻ｔ2において、電流値Ｉ1および電圧値Ｖ1,1,1を測定する。次に、時刻ｔ3において定電流源６の設定値をＩ1aからＩ2aに不連続的に増加させる。そして、設定値Ｉ2aに設定した状態で時間ｔ0だけ保持した後で、電流値Ｉ2および電圧値Ｖ1,2,1を測定する。これを繰り返すことにより電圧値Ｖ1,1,1〜ＶM,1,1の各々が測定される。
【００８５】
次に、定電流源６の周波数を周波数Ｆ1から周波数Ｆ2に変更し、超電導線材１に流す電流を電流値Ｉ1に戻す。そして、周波数Ｆ1の場合と同様の方法で、定電流源６を用いて一定の周波数Ｆ2で電流値Ｉ1〜ＩMの各々の電流を超電導線材１に順に流し、電流値Ｉ1〜ＩMの各々に対応する、測定区間１００の電圧値Ｖ1,2,1〜ＶM,2,1の各々を測定する。
【００８６】
その後、定電流源６の周波数を周波数Ｆ3から周波数ＦJまで順に変更し、それぞれの周波数において、電流値Ｉ1〜ＩMの各々に対応する、測定区間１００の電圧値Ｖ1,j,1〜ＶM,j,1の各々を同様に測定する。その結果、表１６に示すような、第１区間における（Ｊ×Ｍ）個の電圧値Ｖ1,1,1〜ＶM,1,1、Ｖ1,2,1〜ＶM,2,1、Ｖ1,3,1〜ＶM,3,1、…、Ｖ1,J,1〜ＶM,J,1を得る。
【００８７】
【表１６】
0004670839.tif 000017
【００８８】
なお、本実施の形態においては、表１５に示すような測定順序で電圧値を測定する場合の他、表１７に示すような測定順序で電圧値を測定してもよい。
【００８９】
【表１７】
0004670839.tif 000018
【００９０】
表１７の測定方法においては、始めに、一定の電流値Ｉ1で周波数Ｆ1〜ＦJの各々の電流を超電導線材１に順に流し、周波数Ｆ1〜ＦJの各々に対応する、測定区間１００の電圧値Ｖ1,1,1〜Ｖ1,J,1の各々を測定する。次に、超電導線材１の電流を電流値Ｉ1から電流値Ｉ2に変更し、電流の周波数を周波数Ｆ1に戻す。そして、電流値Ｉ1の場合と同様の方法で、一定の電流値Ｉ2で周波数Ｆ1〜ＦJの各々の電流を超電導線材１に順に流し、周波数Ｆ1〜ＦJの各々に対応する、測定区間１００の電圧値Ｖ2,1,1〜Ｖ2,J,1の各々を測定する。その後、超電導線材１の電流を電流値Ｉ3から電流値ＩMまで順に変更し、それぞれの電流値において、周波数Ｆ1〜ＦJの各々に対応する、測定区間１００の電圧値Ｖm,1,1〜Ｖm,J,1の各々を測定する。その結果、表１６に示すような、第１区間における（Ｊ×Ｍ）個の電圧値Ｖ1,1,1〜ＶM,1,1、Ｖ1,2,1〜ＶM,2,1、Ｖ1,3,1〜ＶM,3,1、…、Ｖ1,J,1〜ＶM,J,1を得る。
【００９１】
その後、第１区間と同様の測定を超電導線材１における他の区間（第２区間〜第２０区間）について繰り返す。その結果、第ｎ区間（ｎは２≦ｎ≦２０を満たすすべての整数）の各々において周波数Ｆ1〜ＦJおよび電流値Ｉ1〜ＩMの各々に対応する（Ｊ×Ｍ）個の電圧値Ｖ1,1,n〜ＶM,1,n、Ｖ1,2,n〜ＶM,2,n、Ｖ1,3,n〜ＶM,3,n、…、Ｖ1,J,n〜ＶM,J,nを得る。第２区間で得られる電圧値Ｖ1,1,2〜ＶM,J,2を表１８に示し、第ｎ区間で得られる電圧値Ｖ1,1,n〜ＶM,J,nを表１９に示す。
【００９２】
【表１８】
0004670839.tif 000019
【００９３】
【表１９】
0004670839.tif 000020
【００９４】
続いて、演算・制御用コンピュータ１７において、第１区間における電流値Ｉ1〜ＩMと、（Ｊ×Ｍ）個の電圧値Ｖ1,1,1〜ＶM,1,1、Ｖ1,2,1〜ＶM,2,1、Ｖ1,3,1〜ＶM,3,1、…、Ｖ1,J,1〜ＶM,J,1とに基づいて、第１区間における電流値Ｉ1〜ＩMの各々および周波数Ｆ1〜ＦJの各々に対応する（Ｊ×Ｍ）個の損失Ｌ1,1,1〜ＬM,1,1、Ｌ1,2,1〜ＬM,2,1、Ｌ1,3,1〜ＬM,3,1、…、Ｌ1,J,1〜ＬM,J,1の各々を計算する。この計算の結果、表２０に示すように、第１区間における損失Ｌ1,1,1〜ＬM,J,1が得られる。
【００９５】
【表２０】
0004670839.tif 000021
【００９６】
次に、第１区間と同様の計算を超電導線材１における他の区間（第２区間〜第２０区間）について繰り返す。すなわち、第ｎ区間における電流値Ｉ1〜ＩMと、（Ｊ×Ｍ）個の電圧値Ｖ1,1,n〜ＶM,1,n、Ｖ1,2,n〜ＶM,2,n、Ｖ1,3,n〜ＶM,3,n、…、Ｖ1,J,n〜ＶM,J,nとに基づいて、第ｎ区間における周波数Ｆ1〜ＦJの各々および前記電流値Ｉ1〜ＩMの各々に対応する（Ｊ×Ｍ）個の損失Ｌ1,1,n〜ＬM,1,n、Ｌ1,2,n〜ＬM,2,n、Ｌ1,3,n〜ＬM,3,n、…、Ｌ1,J,n〜ＬM,J,nの各々を計算する。その結果、第２区間〜第２０区間における損失Ｌ1,1,2〜ＬM,J,20が得られる。第２区間における損失Ｌ1,1,2〜ＬM,J,2を表２１に示し、第ｎ区間における損失Ｌ1,1,n〜ＬM,j,nを表２２に示す。
【００９７】
【表２１】
0004670839.tif 000022
【００９８】
【表２２】
0004670839.tif 000023
【００９９】
以上の工程により、電流値Ｉ1〜ＩMの各々および周波数Ｆ1〜ＦJの各々の電流を超電導線材１に流した場合の、第１区間〜第２０区間の各々の損失Ｌ1,1,1〜ＬM,J,20が得られる。
【０１００】
その後、第１区間〜第２０区間全長の損失を求める場合には、演算・制御用コンピュータ１７において第１区間〜第２０区間までの周波数Ｆ1および電流値Ｉ1に対応する損失Ｌ1,1,1〜Ｌ1,1,20の各々の和Ｌ1,1を計算する。同様に、電流値Ｉ2〜ＩMの各々に対応する損失Ｌ2,1,1〜Ｌ2,1,20の和Ｌ2,1と、Ｌ3,1,1〜Ｌ3,1,20の和Ｌ3,1と、…、ＬM,1,1〜ＬM,1,20の和ＬM,1との各々を計算する。同様に、第１区間〜第２０区間までの周波数Ｆ2〜ＦJの各々および電流値Ｉ1に対応する、損失Ｌ1,2,1〜Ｌ1,2,20の和Ｌ1,2と、損失Ｌ1,3,1〜Ｌ1,3,20の和Ｌ1,3と、…、損失Ｌ1,J,1〜Ｌ1,J,20の和Ｌ1,Jとの各々を計算する。同様に、第１区間〜第２０区間までの周波数Ｆ2〜ＦJの各々および電流値Ｉ2〜ＩMに対応する、損失Ｌ2,2,1〜Ｌ2,2,20の和Ｌ2,2と、損失Ｌ2,3,1〜Ｌ2,3,20の和Ｌ2,3と、…、損失Ｌ2,J,1〜Ｌ2,J,20の和Ｌ2,Jと、…、損失Ｌ3,2,1〜Ｖ3,2,20の和Ｌ3,2と、損失Ｌ3,3,1〜Ｖ3,3,20の和Ｌ3,3と、…、損失Ｌ3,J,1〜Ｌ3,J,20の和Ｌ3,Jと、…、損失ＬM,J,1〜ＬM,J,20の和ＬM,Jとの各々を計算する。その結果、表２３に示すように、電流値Ｉ1〜ＩMの各々および周波数Ｆ1〜ＦJの各々の電流を超電導線材１に流した場合の第１区間〜第２０区間全長の損失Ｌ1,1〜ＬM,Jが得られる。
【０１０１】
【表２３】
0004670839.tif 000024
【０１０２】
図９および図１０に、本実施の形態の測定方法によって得られた損失Ｌと電流Ｉとの関係および損失Ｌと周波数Ｆとの関係の一例を示す。
【０１０３】
本実施の形態における超電導線材１の損失の測定方法は、以下の工程を備えている。超電導線材１の測定対象となる領域を第１区間〜第２０区間の２０個の長さに仮想的に分割する。第１区間の超電導線材に、Ｊ個の周波数Ｆ1〜ＦJの各々で、Ｍ個の電流値Ｉ1〜ＩMの各々の電流を流し、周波数Ｆ1〜ＦJおよび電流値Ｉ1〜ＩMの各々に対応する（Ｊ×Ｍ）個の電圧値Ｖ1,1,1〜ＶM,1,1、Ｖ1,2,1〜ＶM,2,1、Ｖ1,3,1〜ＶM,3,1、…、Ｖ1,J,1〜ＶM,J,1を得る。第ｎ区間の超電導線材１に、Ｊ個の周波数Ｆ1〜ＦJの各々で、Ｍ個の電流値Ｉ1〜ＩMの各々の電流を流し、周波数Ｆ1〜ＦJおよび電流値Ｉ1〜ＩMの各々に対応する（Ｊ×Ｍ）個の電圧値Ｖ1,1,n〜ＶM,1,n、Ｖ1,2,n〜ＶM,2,n、Ｖ1,3,n〜ＶM,3,n、…、Ｖ1,J,n〜ＶM,J,nを得る。電流値Ｉ1〜ＩMと第１区間の（Ｊ×Ｍ）個の電圧値Ｖ1,1,1〜ＶM,1,1、Ｖ1,2,1〜ＶM,2,1、Ｖ1,3,1〜ＶM,3,1、…、Ｖ1,J,1〜ＶM,J,1とに基づいて、第１区間における周波数Ｆ1〜ＦJの各々および電流値Ｉ1〜ＩMの各々に対応する（Ｊ×Ｍ）個の損失Ｌ1,1,1〜ＬM,1,1、Ｌ1,2,1〜ＬM,2,1、Ｌ1,3,1〜ＬM,3,1、…、Ｌ1,J,1〜ＬM,J,1の各々を計算する。電流値Ｉ1〜ＩMと第ｎ区間の（Ｊ×Ｍ）個の電圧値Ｖ1,1,n〜ＶM,1,n、Ｖ1,2,n〜ＶM,2,n、Ｖ1,3,n〜ＶM,3,n、…、Ｖ1,J,n〜ＶM,J,nとに基づいて、第ｎ区間における周波数Ｆ1〜ＦJの各々および電流値Ｉ1〜ＩMの各々に対応する（Ｊ×Ｍ）個の損失Ｌ1,1,n〜ＬM,1,n、Ｌ1,2,n〜ＬM,2,n、Ｌ1,3,n〜ＬM,3,n、…、Ｌ1,J,n〜ＬM,J,nの各々を計算する。上記の電圧値Ｖ1,1,1〜ＶM,1,1、Ｖ1,2,1〜ＶM,2,1、Ｖ1,3,1〜ＶM,3,1、…、Ｖ1,J,1〜ＶM,J,1を得る工程および電圧値Ｖ1,1,n〜ＶM,1,n、Ｖ1,2,n〜ＶM,2,n、Ｖ1,3,n〜ＶM,3,n、…、Ｖ1,J,n〜ＶM,J,nを得る工程の各々において、定電流源６から超電導線材１に流す電流を一定の周波数および一定の電流値に設定した状態で一定時間保持した後で、電圧値Ｖ1,1,1〜ＶM,1,1、Ｖ1,2,1〜ＶM,2,1、Ｖ1,3,1〜ＶM,3,1、…、Ｖ1,J,1〜ＶM,J,1および電圧値Ｖ1,1,n〜ＶM,1,n、Ｖ1,2,n〜ＶM,2,n、Ｖ1,3,n〜ＶM,3,n、…、Ｖ1,J,n〜ＶM,J,nの各々を得る。
【０１０４】
本実施の形態における超電導線材１の損失の測定方法によれば、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。加えて、区間ごとに周波数および電流値を変えながら電圧値を得るので、電流値Ｉ1〜ＩMの各々および周波数Ｆ1〜ＦJの各々に対応する損失Ｌ1,1,1〜ＬM,J,Nの各々を区間ごとに測定することができる。
【０１０５】
また、第１区間〜第２０区間までの周波数Ｆ1〜ＦJの各々および電流値Ｉ1〜ＩMの各々に対応する損失の和Ｌ1,1〜ＬM,Jを計算することにより、超電導線材の測定対象となる領域全体にわたって、電流値Ｉ1〜ＩMの各々および周波数Ｆ1〜ＦJの各々に対応する損失Ｌ1,1〜ＬM,Jの各々を測定することができる。
【０１０６】
なお、実施の形態１〜３においては、図６に示すように測定区間１００を流れる電流のピーク電流値Ｉpを電流値とし、測定区間１００の電圧のピーク電圧値Ｖpを電圧値とする場合について示したが、測定区間１００を流れる電流の実効値Ｉeを電流値とし、測定区間１００の電圧の実効値Ｖeを電圧値としてもよい。ピーク電流値Ｉpと電流の実効値Ｉeとの間、およびピーク電圧値Ｖpと電圧の実効値Ｖeとの間には以下の式（２）および式（３）で示す関係がある。
【０１０７】
電流の実効値Ｉe（Ａ）＝ピーク電流値Ｉp（Ａ）／√２・・・（２）
電圧の実効値Ｖe（Ａ）＝ピーク電圧値Ｖp（Ａ）／√２・・・（３）
式（１）〜（３）より、損失Ｌは以下の式（４）のようにも表わすことができる。
【０１０８】
損失Ｌ（Ｗ／ｍ）＝ピーク電流値Ｉp（Ａ）×ピーク電圧値Ｖp（Ｖ／ｍ）／２・・・（４）
また、実施の形態１〜３においては、超電導線材１を第１区間〜第２０区間に仮想的に分割する場合について示したが、分割する区間の数はＮ（Ｎは２≦Ｎの整数）個であればよく、一区間の長さは任意に設定可能である。
【０１０９】
さらに、磁場を超電導線材に印加した状態で損失を測定してもよい。この場合には、図１を参照して、測定区間１００にある超電導線材１の上部と下部とにそれぞれコイル（レーストラックコイル）１９ａおよび１９ｂの各々を配置する。そして、コイル１９ａおよび１９ｂに電流を流すことにより、超電導線材１の周囲に磁場を発生させる。
【実施例】
【０１１０】
本実施例においては、全長が８０ｍであり、臨界電流密度が１５０Ａの超電導線材の損失を測定した。始めに、超電導線材１を第１区間〜第２０区間の２０個の長さ（１ｍ当たり４ｍ）に仮想的に分割する。そして、図１の測定装置に超電導線材を設置し、第１区間を測定区間１００の部分に配置した。続いて、実施の形態３に記載の測定方法を用いて、第１区間における周波数Ｆ1〜Ｆ6および電流値Ｉ1〜Ｉ8の各々に対応する４８個の電圧値Ｖ1,1,1〜Ｖ8,1,1、Ｖ1,2,1〜Ｖ8,2,1、Ｖ1,3,1〜Ｖ8,3,1、…、Ｖ1,6,1〜Ｖ8,6,1を測定した。
【０１１１】
これらの測定においては、周波数を０Ｈｚ〜１００Ｈｚまでの６個の周波数Ｆ1〜Ｆ6に設定し、電流値を１０Ａ〜１４０Ａまでの８個の電流値Ｉ1〜Ｉ8に設定した。電流値および電圧値としては、それぞれピーク電流値Ｉpおよびピーク電圧値Ｖpを測定した。続いて、超電導線材１における第２区間〜第２０区間についても第１区間と同様の測定を繰り返した。その結果、第ｎ区間（ｎは２≦ｎ≦２０を満たすすべての整数）の各々において周波数Ｆ1〜Ｆ6および電流値Ｉ1〜Ｉ8の各々に対応する４８個の電圧値Ｖ1,1,n〜Ｖ8,1,n、Ｖ1,2,n〜Ｖ8,2,n、Ｖ1,3,n〜Ｖ8,3,n、…、Ｖ1,6,n〜Ｖ8,6,nを得た。ある区間の電圧値Ｖ（Ａ／ｍ）を表２４に示す。
【０１１２】
【表２４】
0004670839.tif 000025
【０１１３】
表２４を参照して、１０Ａ〜７５Ａの電流値の直流電流を流した場合には、電圧値が小さすぎるため、電圧値を測定することができなかった。
【０１１４】
続いて、第１区間における電流値Ｉ1〜Ｉ8と、４８個の電圧値Ｖ1,1,1〜Ｖ8,1,1、Ｖ1,2,1〜Ｖ8,2,1、Ｖ1,3,1〜Ｖ8,3,1、…、Ｖ1,6,1〜Ｖ8,6,1とに基づいて、第１区間における電流値Ｉ1〜Ｉ8の各々および周波数Ｆ1〜Ｆ6の各々に対応する４８個の損失Ｌ1,1,1〜Ｌ8,1,1、Ｌ1,2,1〜Ｌ8,2,1、Ｌ1,3,1〜Ｌ8,3,1、…、Ｌ1,6,1〜Ｌ8,6,1の各々を計算した。続いて、超電導線材１における第２区間〜第２０区間についても第１区間と同様の計算を繰り返した。その結果、第ｎ区間の各々において周波数Ｆ1〜Ｆ6の各々および前記電流値Ｉ1〜Ｉ8の各々に対応する４８個の損失Ｌ1,1,n〜Ｌ8,1,n、Ｌ1,2,n〜Ｌ8,2,n、Ｌ1,3,n〜Ｌ8,3,n、…、Ｌ1,6,n〜Ｌ8,6,nの各々を得た。表２４に示す区間と同じ区間で得られた損失Ｌ（Ｗ／ｍ）を表２５に示す。
【０１１５】
【表２５】
0004670839.tif 000026
【０１１６】
続いて、超電導線材の全長の損失を求めた。すなわち、第１区間〜第２０区間までの周波数Ｆ1および電流値Ｉ1に対応する損失Ｌ1,1,1〜Ｌ1,1,20の各々の和Ｌ1,1を計算した。同様に、電流値Ｉ2〜Ｉ8の各々に対応する損失Ｌ2,1,1〜Ｌ2,1,20の和Ｌ2,1と、Ｌ3,1,1〜Ｌ3,1,20の和Ｌ3,1と、…、Ｌ8,1,1〜Ｌ8,1,20の和Ｌ8,1との各々を計算した。同様に、第１区間〜第２０区間までの周波数Ｆ2〜Ｆ6の各々および電流値Ｉ1に対応する、損失Ｌ1,2,1〜Ｌ1,2,20の和Ｌ1,2と、損失Ｌ1,3,1〜Ｌ1,3,20の和Ｌ1,3と、…、損失Ｌ1,6,1〜Ｌ1,6,20の和Ｌ1,6との各々を計算した。同様に、第１区間〜第２０区間までの周波数Ｆ2〜Ｆ6の各々および電流値Ｉ2〜Ｉ8に対応する、損失Ｌ2,2,1〜Ｌ2,2,20の和Ｌ2,2と、損失Ｌ2,3,1〜Ｌ2,3,20の和Ｌ2,3と、…、損失Ｌ2,6,1〜Ｌ2,6,20の和Ｌ2,6と、…、損失Ｌ3,2,1〜Ｖ3,2,20の和Ｌ3,2と、損失Ｌ3,3,1〜Ｖ3,3,20の和Ｌ3,3と、…、損失Ｌ3,6,1〜Ｌ3,6,20の和Ｌ3,Jと、…、損失Ｌ8,6,1〜Ｌ8,6,20の和Ｌ8,6とを計算した。次に、損失Ｌと電流値Ｉとの関係を周波数ごとにグラフに表わした。この結果を図１１に示す。また、損失Ｌと周波数Ｆとの関係を電流値ごとにグラフに表わした。この結果を図１２に示す。図１１および図１２を参照して、超電導線材に流す電流の電流値が大きいほど損失は増加し、また電流の周波数が大きい程損失が増加することが分かった。
【０１１７】
以上に開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考慮されるべきである。本発明の範囲は、以上の実施の形態および実施例ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての修正や変形を含むものと意図される。
【産業上の利用可能性】
【０１１８】
本発明は、１００ｍを超える長尺の超電導線材の損失の測定方法および測定装置に適している。
【図面の簡単な説明】
【０１１９】
【図１】本発明の実施の形態１における超電導線材の損失の測定装置を示す模式図である。
【図２】図１中のＩＩで囲んだ部分を拡大して示す模式図である。
【図３】超電導線材と電極が接触した状態を示す図である。
【図４】（ａ）は、本発明の実施の形態１における定電流源の設定値の制御方法を模式的に示す図である。（ｂ）は、本発明の実施の形態１において超電導線材を流れる電流および電圧の時間変化を模式的に示す図である。（ｃ）は、本発明の実施の形態１において超電導線材を流れる電流および電圧の時間変化の他の例を模式的に示す図である。（ｄ）は、本発明の実施の形態１において超電導線材を流れる電流および電圧の時間変化のさらに他の例を模式的に示す図である。
【図５】（ａ）は、定電流源の設定値を時間に比例して増加させた場合における、定電流源の設定値の時間変化を示す図である。（ｂ）は、定電流源の設定値を時間に比例して増加させた場合における、超電導線材に発生する電圧の時間変化を示す図である。
【図６】（ａ）は、本発明の実施の形態１において測定区間１００を流れる電流の時間変化を模式的に示す図である。（ｂ）は、本発明の実施の形態１において測定区間１００の電圧の時間変化を模式的に示す図である。
【図７】（ａ）は、本発明の実施の形態１において測定区間１００に直流電流（周波数Ｆ1＝０）を流した場合の電流の時間変化を示す図である。（ｂ）は、本発明の実施の形態１において測定区間１００に直流電流（周波数Ｆ1＝０）を流した場合の電圧の時間変化を示す図である。
【図８】（ａ）は、本発明の実施の形態２における測定区間１００を流れる電流の時間変化を模式的に示す図である。（ｂ）は、本発明の実施の形態２において測定区間１００の電圧の時間変化を模式的に示す図である。
【図９】本発明の実施の形態３の測定方法によって得られた損失Ｌと電流値Ｉとの関係を模式的に示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態３の測定方法によって得られた損失Ｌと周波数Ｆとの関係を模式的に示す図である。
【図１１】本発明の実施例において得られた損失Ｌと電流値Ｉとの関係を示す図である。
【図１２】本発明の実施例において得られた損失Ｌと周波数Ｆとの関係を示す図である。
【符号の説明】
【０１２０】
１  超電導線材、３，４  電圧計、５  シャント抵抗、６  定電流源、７  冷却槽、８  液体窒素、１０  測定装置、１１  送りローラ、１２  受けローラ、１３ａ，１３ｃ  上部電圧電極、１３ｂ，１３ｄ  下部電圧電極、１４ａ，１４ｃ  上部電流電極、１４ｂ，１４ｄ  下部電流電極、１５  補助ローラ、１７  演算・制御用コンピュータ、１８  測定器、１９ａ，１９ｂ  コイル、３０  電極部、３１  電極駆動部、３２  電極支持部、１００  測定区間。
【図１】
0004670839.tif 000027
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
0004670839.tif 000031
【図６】
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【図７】
0004670839.tif 000033
【図８】
0004670839.tif 000034
【図９】
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【図１０】
0004670839.tif 000036
【図１１】
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【図１２】
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