| Project/Area Number |
20K04452
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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 21010:Power engineering-related
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| Research Institution | Toyo University |
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Principal Investigator |
SAKAI Kazuto 東洋大学, 理工学部, 教授 (40377099)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2022: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
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| Keywords | モータ / 発電機 / 高出力 / 軽量 / 磁界共振 / コアレス / 電気飛行機 / 電気自動車 / 高効率 / 磁性リング / 高出力密度 / 可変出力 / インダクタンス / 透磁率 / 強度 / ハルバッハ |
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| Outline of Research at the Start |
３次元空間移動と垂直離陸電気飛行機は今までにない物と人の空間配置・移動を可能にして破壊的イノベーションを起こす。旅客機の電動化は省エネルギーとCO2削減に貢献できる。これらの実現には電気推進のモータ・発電機の超軽量で高出力化が必須である。本研究は現在最高値の10倍の高出力密度のモータ・発電機の技術の創出を目的とする。本モータ・発電機はワイヤレス電力伝送の磁界共振結合理論と、誘導機の回転磁界と電磁誘導の電気機器理論を融合し、重い鉄心無しに高出力を発生できる新原理のものである。解析・シミュレーションと実験により実現性と高出力密度を実証する。同時に理論と設計・解析技術、試験・評価方法を確立する。
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| Outline of Final Research Achievements |
Research on high power-density motors has been conducted to realize electric aircraft and eVTOL (electric vertical take-off and landing aircraft). We have proposed a magnetic resonance coupling machine (MRCM) based on an induction machine and magnetic resonance coupling. The MRCM is suitable for the realization of electric aircraft because it can produce power without an iron core. The MRCM can potentially yield high power and torque, but its practical performance is limited by flux leakage into the external space. Here, leakage flux is prevented via a magnetic ring installed in the external space of the windings. Our results confirmed that the MRCM can produce a power per weight of 29 kW/kg. It indicates that the MRCM is capable of operating with a high power-density more than ten times that of a conventional motor for electric vehicle.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
環境問題とエネルギー問題のため航空機の電動化が開始され、イノベーションでは人と物の3次元移動を可能にする垂直離陸の電気飛行機が開発されている。実現には電気自動車用モータの5～10倍の出力密度のモータが必須である。本研究のモータは10倍以上の出力密度を持つことが確認されており、本成果は飛行機の電動化や3次元移動体の実用化に大きく貢献できる。学術では省エネルギーが重要になっており、省エネルギーをもたらす可変速モータ技術を進歩させる必要がある。本研究は可変速モータの高出力密度と高効率化の考え方、設計と解析技術を示して有効性を明らかにしており、電気機器とパワーエレクトロニクスの分野の発展に貢献できる。
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