2023 Fiscal Year Annual Research Report
電気推進航空機の実現に向けた液体窒素温度で運転するREBCO全超伝導同期機の設計
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21K20432
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
佐々 滉太 九州大学, システム情報科学研究院, 助教 (70906974)
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| Project Period (FY) |
2021-08-30 – 2024-03-31
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| Keywords | 高温超伝導 / 全超伝導同期機 / 電気推進航空機 / 交流損失 / 液体窒素 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、電気推進航空機の実現に向け、落雷事故時の過電圧等を考慮した安全な全超伝導同期機の設計について研究開発を行った。超伝導巻線の昇温は重大な事故を起こしうるため、液体水素等に比べて比熱が大きく昇温リスクが低い液体窒素を用いた冷却を想定する。そのような全超伝導同期機について、二次元有限要素法を用いた電磁界・熱連成解析による巻線構造の設計指針の決定を目的とした。それに向け、１．磁界中の超伝導線材の交流損失特性の測定実験の実施、２．交流損失による温度変化を考慮した解析手法の確立、３．その手法による冷却に最適な巻線構造の検討、４．同手法による電圧波形等の電磁気的特性で有利な巻線構造の検討、が実施予定事項であった。
2022年度までに１の一部と２を完了した。2023年度では、１の測定実験の未達部分、３、４を実施予定であった。具体的な研究実績を以下に示す。
Ｉ．直流と交流の重畳磁界中の超伝導線材に発生する交流損失を測定する実験を実施した。得られた結果を基に交流損失特性の解明に取り組み、任意の条件(直流磁界強度、交流磁界の振幅強度、温度、等)における交流損失の値を予測する手法を確立した。
ＩＩ．上記の交流損失予測手法を、２で確立した解析手法に適用することで、全超伝導同期機の電機子および界磁巻線における発熱を定量的に見積もり、電機子巻線において冷却面積を増大させることによる冷却の効果を定量的に評価した。また、電機子が作る磁界の波形を正弦波に近づけるような巻線構造として、電機子を台形コイルで構成するモデル、サイズが異なる２種類のレーストラックコイルで構成するモデルを提案した。さらに、出力向上およびトルクリップル低減の効果がある構造として、４極の全超伝導同期モータを提案した。
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[Presentation] Development of Fully Superconducting Propulsion System for Aircraft with REBCO Tapes2023
Author(s)
M. Iwakuma, H. Miyazaki, S. Miura, H. Sasa, S. Sato, K. Yoshida, Y. Suzuki, I. Sagara, Y. Hase, M. Konno, M. Ohaku, C. Ikeda, H. Honda, Y. Sasamori, T. Izumi, T. Machi, H. Hirose, S. Lee, S. Hasuo, M. Nakamura, H. Hirai, N. Midoh, K. Adachi, Y. Aoki, K. Shiohara, H. Kasahara
Organizer
ISS2023
Int'l Joint Research / Invited
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