2020 Fiscal Year Research-status Report
ロープレスエレベータへの応用を目指した高温超伝導リニアモータの実験的特性評価
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19K04332
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| Research Institution | Kagoshima University |
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Principal Investigator |
平山 斉 鹿児島大学, 理工学域工学系, 助教 (60560109)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | リニアモータ / 電気機器工学 / 高温超伝導 / ロープレスエレベータ / インバータ / DSP |
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| Outline of Annual Research Achievements |
上下だけでなく左右にも移動できる次世代のロープレスエレベータへの応用に向けて，高い推力密度を持ち低損失で高効率に加え，構造が簡単で低コストな高温超伝導リニアモータの実現を目指している。本研究では，二次側に永久磁石や巻線が不要で一次側に集中巻の簡単な巻線を持つリニアスイッチトリラクタンスモータ（LSRM）を対象に，巻線に高温超伝導線材を用いた実験機を作製し，実証実験，損失等の定量的評価および駆動システム，制御方法の確立を行うことを目的としている。また，これまでに研究開発が行われたロープレスエレベータ用リニアモータと特性を比較し，本研究で開発する高温超伝導LSRMの利点や課題を解明する。令和2年度は高温超伝導コイルに用いるBi-2223テープ線材の臨界電流特性の評価および実験機の最終設計を行った。得られた主な成果は以下の通りである。
１、Bi-2223テープ線材の臨界電流特性の評価：実験機作製用として購入したBi-2223テープ線材を実際に用いて，コイルを作製するときの曲げや引っ張る力による臨界電流の低下を実験により調べ，その特性を明らかにした。
２、高温超伝導LSRM実験機の最終設計：実験機に使用するBi-2223テープ線材の臨界電流特性の測定結果を基に，推力10N，速度0.3m/sの実験機用高温超伝導コイルの巻数および形状について，有限要素法を用いた磁場解析により実際の超伝導線材の臨界電流値を考慮した実験機を再設計し，実験機の最終設計を完了させた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
4: Progress in research has been delayed.
Reason
（遅れている内容）１、高温超伝導LSRM実験機の作製：令和2年度中に高温超伝導LSRM実験機の完成を計画していたが，購入したBi-2223テープ線材の臨界電流特性の評価，コイルの作製および実験機の最終設計に時間がかかったため，実験機の作製に遅れが生じた。実験機の完成および納入は令和3年度夏頃を予定している。
２、実験機の静特性の測定および駆動：令和2年度中に実験機を納入し，静特性の測定および実験機の駆動を行う予定であったが，実験機の完成および納入が遅れたためこれらが行えていない。
（順調に進展している内容）１、駆動システムの作成：実験機を駆動するためのインバータシステムおよびDSP制御システムからなる駆動システムの作製は完了しており，LSRM実験機を駆動するための準備は整っている。
２、電力測定システムの作製：電流，電圧センサおよびパソコンとLabVIEWを用いた電力測定システムの作製を完了しており，実験機の電気的特性を測定する準備は整っている。
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| Strategy for Future Research Activity |
高温超伝導LSRM実験機の作製が遅れていることに伴い，研究が当初計画より遅れている。実験機を駆動するための装置や測定装置の準備は完了しているため，実験機完成後にただちに測定に取り掛かり，計画の遅れを取り戻す。令和3年度では下記の通り研究を進めていく。
１、実験機の作製：実験用としてBi-2223テープ線材を用いた高温超伝導コイルを自作する。また，高温超伝導コイルを除く実験機一式を外注により作製し，令和3年度夏頃までに納入し，実験機を完成させる。
２、静特性の測定および実験機の駆動：実験機でBi-2223コイルの電流-電圧特性，臨界電流，インダクタンス，静推力等の静特性を測定する。また，作製した駆動システムを用いて実験機の駆動を行い，動作の原理検証を行う。
３、高温超伝導LSRMの実験による特性評価および研究のまとめ：リニアモータ駆動時の電流，電圧波形，制御性能の評価を行い，高温超伝導LSRMに適した駆動システムおよび制御方法を検討し確立する。また，電力，損失等を測定し評価するとともに，従来のLSRMとの特性を比較し高温超伝導LSRMの優位性や問題点を明らかにする。
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| Causes of Carryover |
（理由）
令和2年度中に納入を予定していた実験機の作製が遅れたため，その分の費用が未使用となった。また，令和2年度に参加した国内，国際学会および研究会が，新型コロナウイルス感染拡大防止により全てオンライン開催となったため旅費が未使用となった。以上の理由から次年度使用額が生じた。
（使用計画）
令和3年度に納入予定である実験機の費用および学会および研究会への旅費に充てる。
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