| Project/Area Number |
19K04356
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 21010:Power engineering-related
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| Research Institution | Sophia University |
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Principal Investigator |
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
坂本 織江 上智大学, 理工学部, 准教授 (40443262)
福井 聡 新潟大学, 自然科学系, 教授 (70293199)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2021: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2019: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
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| Keywords | 高温超伝導 / 超伝導誘導機 / UPS / 風力発電 / 超電導誘導電動機 / 全超電導誘導発電機 / 超電導誘導電動機の動特性シミュレーション / 全超電導誘導発電機の動特性シミュレーション / SIMの動特性解析モデルの構築 / 動特性のシミュレーション / SIMの磁界解析 / 超電導誘導機の発電特性 / 超電導誘導機の動作特性 / 洋上ウィンドファームの系統特性 / 電力機器 |
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| Outline of Research at the Start |
誘導回転機の２次巻線を高温超伝導線で構成し、その巻線を超伝導的に短絡した超伝導誘導回転機（SIM）を対象とする。本研究ではSIMの特徴である、１）すべりの全域で大トルク発生、２）同期速度に近づくと同期引き込みが起こり、界磁励磁電源を必要としない同期機として振舞う、３）同期運転状態では、電動機動作も発電機動作も可、４）電源電圧が喪失しても２次巻線には超伝導電流が維持され回転慣性により発電可、５）高効率コンパクトな機器の実現可、を生かして発電機動作にも着目し、SIMを電力機器へ応用するための基礎的な研究を行う。
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| Outline of Final Research Achievements |
In this research project, dynamic characteristics of a superconducting induction machine with high temperature superconducting (HTS) secondary windings (SIM) are investigated by experiments and numerical simulation, and feasibility studies are conducted on the applications of SIM to fly-wheel-UPSs (FWUPS) and wind power generator (WPG). The results are summarized as follows. 1) UPS function was experimentally shown using an experimental model of 3 kW class SIM with Bi2223 HTS iron-cored secondary and Cu armature windings cooled by liquid nitrogen. 2) feasibility of a large-scale FWUPS using SIM is investigated based of a conceptual model of 3 MVA SIM and its feasibility was shown. 3) a conceptual model of WPG using 5 MVA class SIM is designed and feasibility of the SIM-WPG is shown.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
大型のUPSは電池式，フライホイール式に関わらず高価な半導体電力変換装置を必要とする。これに対して，SIM を用いたFWUPSは構造が簡単で，電力変換装置を用いず，電源ラインにつないでおくだけでUPS効果が得られるため，導入コストの低減が期待できる。また，SIMを用いることにより軽量な大型風力発電装置の実現が期待できる。
本研究により，大型UPS，WPGへのSIMの適用性が示され，社会的意義は大きい。また，SIMの動的特性を解析する数値シミュレーションモデルが開発され，学術的意義もある。
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