高温超伝導体を用いた高推力高制御性全超伝導リニアアクチュエータ

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09555086
• Research Institution: Yokohama National University
• Principal Investigator: 塚本 修巳 横浜国立大学, 工学部, 教授 (30017975)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 平井 淳之 安川電気, メカトロ事業部, 課長(研究職) ; 佐藤 兼一 住友電気工業, 大阪研究所, 超電導研究部長 ; 雨宮 尚之 横浜国立大学, 工学部, 助教授 (10222697) ; 河村 篤男 横浜国立大学, 工学部, 教授 (80186139)
• Keywords: リニアアクチュエータ / 全超伝導 / バルグ材料 / ビスマス銀シースコイル / イットリウム系 / 高温超伝導 / 工作機器 / ダイレクトドライブ

Research Abstract

本研究では、現在の高温超伝導技術を用い、実用機のモデルとして、従来の銅一次巻線・二次側永久磁石型リニアアクチュエータの性能を上回るストローク10cm程度、容量数百VA級の全超伝導リニアアクチュエータを試作する。このモデル機によりアクチュエータ内での超伝導巻線、バルグ導体の電磁気的振舞、駆動損失特性を調べ、さらに推力特性、駆動制御特性を評価する。よって、実用的超伝導アクチュエータの実現ための課題を抽出しその解決方法を見い出し、基礎要素技術の確立と設計手法を明らかにすることを目的としている。
以下に、全超伝導リニアアクチュエータの各基礎要素技術ごとについて本年度の研究実績の概要を述べる。
1)超伝導バルグ二次導体 バルク材料(Y系)の磁束補促特性を測定し、変動磁界下での電磁力特性を評価する解析モデルを作った。これに基づき二次導体構成を考え、あわせてその着磁法について検討を行った。
2)アクチュエータの構成 B_1系/Agシース線材一次コイルと超伝導バルグ材二次導体を組み合わせた場合について、有限要素法による磁界解析を行い、コイル線材に印加される磁界の大きさと方向を調べコイル電流容量を評価した。また、二次導体の位置によるトルク変動が最も少ない構成を考え、推力の評価を行った。これらに基づきアクチュエータの設計を行った。
3)一次巻線 上記設計に基づく一次巻線1個を作成した。直流通電試験の結果、設計値を上回る45Aが通電可能であった。またコイルに用いた線材の交流通電損失を測定し、コイルとしての交流通電損失評価のための基礎データを得た。

Research Products

• [Publications] 宮城大輔,塚本修巳, 他: ""直流磁界下における高温超電導テープ線材の交流通電損失特性"" 低温工学予稿集. A2-6. 119 (1997)
• [Publications] 宮城大輔,塚本修巳, 他: ""直流外部磁場における高温超電導テープ線材の交流通電損失特性"" 電気学会研究会資料 ASC-98-9,LD-98-9,. 13-19 (1998)