| Project/Area Number |
22K03992
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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 20010:Mechanics and mechatronics-related
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| Research Institution | Gunma University |
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Principal Investigator |
村上 岩範 群馬大学, 大学院理工学府, 准教授 (80292621)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2024: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
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| Keywords | 超電導磁気浮上 / 高温超電導体 / 超電導磁気軸受 / 磁気軸受 / 復元力 / 高温超電導 / 磁気浮上 / 安定化 |
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| Outline of Research at the Start |
高温超電導磁気軸受(SMB)は無制御で安定した完全非接触磁気浮上系を構成できるため、 様々な新分野に対応する機器への応用が考えられる。しかしながらSMBには冷却や導入など コスト面に問題がある。これらの問題を解決するためにSMB自体の高効率化、高密度化およ び他の非接触軸受とのハイブリッド化が必要である。そこで本研究では、SMBの高機能化手法を提案すると共に、これまで例がない高温超電導体の形状等におけるSMBの高効率化方法提案し、開発するSMBの特性について解析を実行する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、第一段階として超電導磁気軸受の問題点である導入・運用時の高コスト化の改善として超電導磁気軸受の高機能を実現するために高温超電導体の利用効率増大を実現すると共に、受動型永久磁石磁気軸受と複合させたハイブリッド磁気軸受として高機能化、支持力の高密度化を実施し、かつ無制御で安定化を実現することを目的としている。
そこで本年度は昨年度に引き続き高温超電導体の配置、構成変化とそれぞれに対する非接触復元力特性の変化について解明を実施した。具体的には①HTSC境界の配置構成を変化させた際の各種条件での高温超電導状態における、界磁下での復元力測定。②境界条件と復元力特性との関係の解明。③磁場解析により界磁部構成の検討とこれを実現する界磁ステータの磁気回路の実現。④高温超電導体の表面形状に段差形状を加工したものを用い、形状変更による復元力の変化について解析、⑤以上の各種条件下における動特性解析を実施した。
これらの研究を実施した結果、配置構成を変化させ、複数の高温超電導体間に空隙を設けて配置した場合は特定条件下で復元力特性が向上することが明らかになった。また動特性解析の結果、高温超電導磁気軸受の欠点の一つである振動に対する減衰力が極めて小さい状態から、超電導体の形状加工により超電導磁気軸受においても減衰力を発生させることが可能であることが明らかになった。
以上の結果から高温超電導体の使用量を削減させながら磁気軸受として重要な非接触復元力特性を向上及び振動減衰力を向上させることが可能であることが確認された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初計画において予定していた第一段階である高温超電導体（HTS）の配置、構成変化とそれぞれに対するピンニング力変化の有無および非接触復元力特性の変化について解明を行い、これら特性を明らかにした。具体的には複数のHTSCを用いて各境界間に段差やギャップを設けることによるピンニング力の変化について解析を実施した。これらの結果からHTSCの形状変更の指針を明らかにした。また高温超電導体の形状変更による復元力解析を実施した。これと共に高温超電導磁気軸受の動特性解析を行い、本研究で提案する手法により新たな特性を確認する等の成果が得られている。ハイブリッド化のための超電導コイルの作成が未達成なため、この部分でわずかな遅れがあるが、当初計画の第1段階をほぼ終了し、第2段階のフライホイール応用に関する設計並びに部材調達を実施し、装置の作成も一部終えているため、ほとんど計画に対する遅れは発生していないものと考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
2023年度までに、高温超電導体（High Temperature Superconductor : HTS）の形状および配置による復元力特性の静的、動的特性を明らかにし、これによって超電導磁気軸受（Superconducting Magnetic Bearing : SMB）におけるHTS使用量の抑制方法について明らかにしてきた。
以上の結果を基に2024年度では第1に従来の永久磁石を用いたPMBとのハイブリット磁気軸受に加え、超電導コイル内に永久電流を維持することによる超電導マグネットを用いたPMBとのハイブリット化を実現する。またこの超電導マグネットへの印加電流をコントロールしAMBと用いた場合についても検討を実施する。これらを用いた電力貯蔵フライホイールの試作並びに特性解析を実施する計画である。
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