2016 Fiscal Year Research-status Report
永久磁石を用いた革新的電磁ポンプの開発に関する研究
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16K14541
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
吉橋 幸子 名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (20403157)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
堀池 寛 福井工業大学, 工学部, 教授 (20252611)
砂川 武義 福井工業大学, 工学部, 教授 (60329456)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 液体金属 / 電磁ポンプ / 永久磁石 / 磁束密度 / 進行波 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
液体金属などの伝導性流体は、高速増殖炉、核融合炉開発などに利用されているが、最近では加速器からの陽子や粒子のターゲット材料として中性子源の開発や新しい原子核の探索などへ利用範囲が拡大している。そこで小型で簡便な電磁ポンプが求められていることから、本研究では永久磁石を用いた小型電磁ポンプの開発する。
平成28年度では、回転する永久磁石列を2つ組み合わせた永久電磁ポンプシステムの設計を行った。円筒に永久磁石を取り付け、小型モータで回転させる構造である。この設計をもとに、磁石の数、円筒間の距離を変化させ、磁場計算解析コード(日本原子力研究開発機構のELEORBITを改良）を用いて各磁石配置での磁束密度を計算し、磁場分布を求めた。その結果、当初予想していた通りの磁場分布が得られ、さらに磁石を回転させることで進行波が生成することも確認できた。また、解析の結果、一つの円筒んい取り付ける磁石の数は6とした。
次に直径60mm、長さ100mmの円筒に永久磁石を取り付けたものを2つ用意し、それぞれに小型モータを取り付けた小型電磁ポンプを作成した。一つの円筒における永久磁石の極性は交互に取り付け、また円筒間で向きあう磁石の極性は対照としている。
板圧t=2mmおよび3mmの銅板をそれぞれ二つの円筒の間に挟み、円筒を回転させた結果、金属板は円筒に回転方向に移動した。すなわち、回転する磁石によって磁束に変化が生じ、動力を生み出すことが出来ることを実験的に確認できた。これは、永久磁石を用いた小型電磁ポンプが実現できることを意味する。
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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
円筒に永久磁石を取り付け、小型モータで駆動させる簡易な電磁ポンプを設計した。磁場解析コードを整備し、小型電磁ポンプの磁場分布を解析した。その結果、進行波の生成を予想することが出来た。解析結果をもとに、永久磁石の数や配置および円筒間隔を決定し、電磁ポンプを製作した。2～3mmの金属板を磁石を取り付けた円筒間に設置し、磁石を回転させたところ、金属板（銅、が回転方向に移動することを確かめることが出来た。しかしながら、アルミニウム板やステンレス板などの移動度は小さいまたは動かなかったことから、動力を変化させる（円筒間距離、回転数、磁力）必要がある。
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| Strategy for Future Research Activity |
作製した簡易小型ポンプで金属板を移動させる力が働くことが確かめられた。今後は、ガウスメータを用いて、実際の磁場強度を計測し、動力の最適化を目指す。また、小型液体金属循環システムを製作し、流動計測から電磁ポンプの効率化について評価する。
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| Causes of Carryover |
研究計画時に見積もった永久磁石を用いた小型電磁ポンプの製作費が、自分たちで設計し、一部規格品を用いて自作することにより予定よりも安価に作成することができたため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
動力の可変を目的として、小型モータの性能の向上に用いるほか、小型液体金属ループのための流路の製作に当てる。また、得られた成果を学会において発表するための旅費、および論文作成の費用に当てる。
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